[发明专利]用于生物反应器罐外循环的微流道动力设备

说明书

本公开公开了用于生物反应器罐外循环的微流道动力设备，所述微流道动力设备设置在生物反应器之外、并与生物反应器流体连接，所述微流道动力设备呈盒体的形状、并且包括：堆叠层，所述堆叠层设置在盒体中，并且包括第一壳板、第二壳板、以及夹在第一壳板和第二壳板之间的密封膜；和液体缓存装置，所述液体缓存装置包括设置在盒体中的第一液体腔和第二液体腔，并且第一液体腔和第二液体腔固定至堆叠层的外端面。微流道动力设备呈盒体状，减少了体积、降低了生产成本。

技术领域

本公开总体上涉及生物反应器领域。更具体来说，本公开涉及一种用于生物反应器罐外循环的微流道动力设备。

背景技术

在动物细胞的生物反应器设计中，越来越多的工艺涉及到细胞的罐外循环，以更换新鲜培养液、传递氧气、分离细胞代谢产物、分离细胞与培养液等。因此，用于生物反应器罐外循环的微流道动力组件的应用价值越来越高。

以培养液与细胞的分离为例，这些工艺包括灌流培养、换液或细胞清洗等。传统的分离设备包括ATF系统和TFF系统等。这些系统利用离心泵或隔膜泵作为动力，将细胞与培养液的混合物泵送到中空纤维柱中，利用中空纤维柱的纤维孔隙进行细胞与培养液的分离。

一些系统采用离心泵作为泵送细胞培养液混合物的动力，离心泵存在剪切力过高等缺点。动物细胞(特别是人类T细胞或干细胞)对剪切力非常敏感，剪切力过高可能会导致干细胞的肿瘤化或细胞标志物的丢失，严重影响细胞治疗类产品的使用安全。一些系统采用隔膜泵作为泵送细胞培养液混合物的动力，隔膜泵存在管路内液体非线性增压等缺点。非线性增压导致培养系统中瞬间压力波动大，对工艺的稳定性带来隐患。

目前已经开发出驱动气体从而驱动液体循环的注射泵。注射泵有效解决了离心泵等部件剪切力过高的问题，并且降低了柔性隔膜泵管路内液体的非线性压力变化带来的影响。然而，在实际的生物反应器使用中，注射泵与阀门等单元彼此分开地设置，这些部件不仅体积大、价格高，而且数量多、装配要求高。另外，注射泵与阀门等单元与生物反应器之间通过多个管路进行连接，不方便操作。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的微流道动力设备。

根据下面描述的各方面说明了本公开的主题技术。为方便起见，将主题技术的各方面的各种示例描述为标号的条款(1、2、3等)。这些条款是作为示例提供的，而非限制本公开的主题技术。

本公开的一方面涉及一种用于生物反应器罐外循环的微流道动力设备，所述微流道动力设备设置在生物反应器之外、并与生物反应器流体连接，所述微流道动力设备呈盒体的形状、并且包括：

堆叠层，所述堆叠层设置在盒体中，并且包括第一壳板、第二壳板、以及夹在第一壳板和第二壳板之间的密封膜；和

液体缓存装置，所述液体缓存装置包括设置在盒体中的第一液体腔和第二液体腔，并且第一液体腔和第二液体腔固定至堆叠层的外端面；

其中，第一液体通道、第二液体通道、第三液体通道和第四液体通道均从第一壳板的内表面凹陷、并且顶部由密封膜覆盖和密封，第一液体通道和第二液体通道分别将第一液体腔和第二液体腔与位于微流道动力设备下游的功能装置流体连接，并且第三液体通道和第四液体通道分别将第一液体腔和第二液体腔与生物反应器流体连接；

其中，第一液体通道、第二液体通道、第三液体通道和第四液体通道分别设有第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，第一阀、第二阀、第三阀和第四阀中的每个均包括彼此流体连通的阀体腔和阀柱腔，并且阀体腔从第一壳板的内表面凹陷，并且顶部由密封膜覆盖和密封。

在一些实施例中，微流道动力设备还包括固定至盒体的动力装置，并且第一液体腔和第二液体腔以气体的方式与动力装置流体连通。

在一些实施例中，动力装置包括注射泵或气缸。