专利名称：蠕动循环式生物反应器的制作方法利用培养的动物细胞(包括人类细胞)进行生命科学研究，细胞移植治疗临床疾病和生物技术产品(如蛋白类，多肽类，核酸类，抗体类，病毒载体和病毒疫苗类)的生产，往往需要进行高效的和规模化的动物细胞培养，因此需要研发和生产能满足高效率和规模化生产的动物生物反应器。所谓动物生物反应器就是在人工设定的温度、PH和溶氧等条件下进行大规模的动物细胞培养以及利用这些大规模培养的动物细胞进行生物技术产品生产的装置。由于动物细胞生长缓慢且无细胞壁，对温度和PH等环境变化适应能力差以及对通气和搅拌造成的剪切力敏感，因此，在进行动物细胞培养时，要在适宜的温度和Ph环境下，提供细胞最充分的氧气和营养物质，而最大限度地避免搅拌和充气气泡造成的剪切损伤。这也是动物生物反应器与其他培养装置(如微生物发酵罐)不同之处。近几十年来该领域的科技人员一直在致力于理想的动物生物反应器的研发和生产，目前从逐级放大到工业化生产已有不同类型生物反应器进入市场，例如多层板培养装置、转瓶培养器、塑料袋增殖器、螺旋膜培养装置、管式螺旋培养装置、陶质矩形通道蜂窝状培养装置、流化床培养装置、中空纤维培养装置，膜式培养装置、搅拌培养装置、气升式培养装置和灌流式培养装置等，其原理都是尽可能提高气液接触和气液交换以增加培养液的溶氧，以尽可能小的剪切力实现充分混合以满足细胞对氧气和营养物质的需求。从培养细胞的生长形式分来看，上述生物反应器可为悬浮培养式和贴壁培养式两大类。悬浮培养式生物反应器主要用于非贴壁细胞的悬浮培养和贴壁细胞-微载体的悬浮培养，所谓非贴壁型细胞，即是无需附着于支持物表面即可生长，包括血液、淋巴组织细胞、许多肿瘤细胞及某些转化细胞。这类细胞需要进行悬浮培养。无血清悬浮培养是用纯化的人源或动物来源的已知蛋白或激素代替动物血清的一种细胞培养方式，它能减少后期纯化工作，提高产品质量，正逐渐成为动物细胞大规模培养的趋势。所谓贴壁型细胞，则是需要附着于带适量电荷的支持物表面才能生长的细胞，大多数动物细胞，非淋巴组织细胞和许多异倍体细胞均属于这一类。尽管各种生物反应器在结构，培养细胞类型，动力传递，规模，效率，剪切力，操作复杂性，是否交叉污染和价格等方面各有不同，但能在国内外形成主流产品的主要包括有 转瓶生物反应器，磁力搅拌生物反应器，NBS为代表的笼式生物反应器，WAVE波浪式生物反应器和AP激流式生物反应器等。其中转瓶培养装置可进行贴壁细胞培养，具有剪切力小的优点；磁力搅拌培养装置对非贴壁细胞和贴壁细胞_微载体均可进行悬浮培养，但磁力搅拌剪切力较大；无论转瓶培养装置还是磁力搅拌培养装置，都只能进行小规模细胞培养或为规模化培养提供种子放大，劳动强度大，效率低，不能规模化或者说是批量化生产，就难以质量控制，此外非一次性使用，存在交叉污染问题。市场上能够进行规模化工业化生产的代表性主流生物反应器主要有三种，一是NBS静止灌流式生物反应器，二是WAVE摇袋式生物反应器生物反应器，三是安普激流式培养装置。NBS静止灌流式生物反应器是利用培养液鼓泡充氧，搅拌浆搅拌循环，对静止生长在笼内的膜片载体上的细胞进行灌流式培养，具有剪切力小和适于大规模贴壁细胞培养，缺点是不适于悬浮培养，因搅拌的剪切力过大会对悬浮培养的细胞组成损伤，而且该设备结构复杂，还存在操作技术难度大，价格昂贵，非一次性使用存在清洗消毒的费时费力和交叉污染问题。WAVE摇袋式生物反应器是将细胞培养在一次性塑料软袋中进行培养，通过摇袋产生波浪，使细胞悬浮，培养液混合，气体交换，其剪切力相对较小，适于非贴壁细胞和微载体-贴壁细胞的悬浮培养。其主要缺点是该产品对贴壁细胞不能高密度的培养，据报道，至少10倍低于静止灌流式培养。对悬浮培养的细胞，小体积培养时，不能产生足够的波浪使细胞悬浮，细胞沉积在袋底，在摇动过程中相互摩擦而损伤，因此小规模放大时，往往需要借助转瓶或磁力搅拌培养瓶。其次，不同型号的 WAVE培养袋要用与之匹配的摇摆器，小袋部能用大摇摆器，大袋也不能用小摇摆器，要从小规模培养经逐级放大到大规模工业化生产需要购买一系列昂贵的设备。安普激流式培养装置具有溶氧高，剪切力小和一次性激流式反应袋无交叉污染的优点，但仅可用于规模化贴壁细胞的静止培养，不能用于非贴壁细胞的悬浮培养，因为利用蠕动泵产生的培养液循环会反复挤压悬浮培养的细胞。该设备也较昂贵，操作也较复杂。
图1是本实用新型实施例1的主视图的结构和工作原理示意图；图2是本实用新型实施例1工作原理示意图；[0021]图3是本实用新型实施 歹2的主视图的结构和工作原理示意图；[0022]图4是本实用新型实施 歹2工作原理示意图；[0023]图5是本实用新型实施 歹3的主视图的结构和工作原理示意图；[0024]图6是本实用新型实施 歹3工作原理示意图；[0025]图7是本实用新型实施 歹4的主视图的结构和工作原理示意图；[0026]图8是本实用新型实施 歹4工作原理示意图；[0027]图9是本实用新型实施 歹5的主视图的结构和工作原理示意图；[0028]图10是本实用新型实施列5工作原理示意图；[0029]图11是本实用新型实施列6的主视图的结构和工作原理示意图；[0030]图12是本实用新型实施列6工作原理示意图；[0031]图13是本实用新型实施列7的主视图的结构和工作原理示意图；[0032]图14是本实用新型实施列7工作原理示意图；[0033]图15是本实用新型实施列8的主视图的结构和工作原理示意图；[0034]图16是本实用新型实施列8工作原理示意图。一种生物反应器的培养液循环方法的实施例，该培养液循环方法是通过一种生物反应器实现循环的，该生物反应器包括一个容器体，容器体具有内腔，容器体的内腔的上部为容气室，下部为容液室。在容器体的上设置有一对以上的上端口和下端口，上、下两个端口对应使用，上端口位于容器体的侧壁上，下端口位于容器体的底部，上端口依次通过与软质的蠕动管和连通管与下端口相连通。当进行生物体培养的时，需要提供给生物体营养和氧气，因此需要培养液产生循环以实现充分的气体和营养物质的交换。使用时，在容器体内加入了培养液以后，将蠕动管和连通管连接处保持在高于上端口的水平面的位置，并使蠕动管下垂至上端口水平面以下的位置，容器体的内腔中高于上端口水平面以上的培养液由上端口进入蠕动管，在靠近上端口处由蠕动管的下方向上或向外上方驱动蠕动管蠕动并将蠕动管抬高，蠕动管内的培养液流入连通管并经下端口流回容器体的内腔底部，底部培养液再翻至上层，然后将靠近上端口处的蠕动管的管段放下，上层培养液再次流入蠕动管，重复在靠近上端口处由蠕动管的下方向上或向外上方驱动蠕动管蠕动并将蠕动管抬高，使得蠕动管中的培养液经过连通管由下端口流回容器体，如此循环，实现培养液的循环。实施例1一种蠕动循环式生物反应器的实施例1，在图1、图2中，该蠕动循环式生物反应器包括上部为容气室1，下部为容液室2的容器体，容器体的侧壁上设置有两个与容器体内腔连通的上端口 3，容器体的底部设置有两个与其内腔的底部连通的下端口 4，两个上端口 3与两个下端口 4成对使用，一对上端口 4和下端口 3上连通设置有循环管，循环管分为两段，上段为蠕动管、下段为连通管，蠕动管为软质的，在使用时通过固定装置将蠕动管固定成相似于对号符号的“V “形，连通管6在其与蠕动管的交界处转折向下。蠕动管5的长度大于蠕动管和连通管的交界处与上端口之间的水平距离和蠕动管和连通管的交界处与上端口之间的竖直距离之和。蠕动管5具有两个端口，位于内下位置的内端口与容器体的上端口相连通，位于外上位置的外端口与连通管6的上端口相连接并形成向下的转折，蠕动管在两端口之间具有足够的长度使其在无外力作用下，形成弧形下垂，下垂的最低点低于与容器体内腔连通的上端口 3水平面以下，与连通管6的连接端由固定装置固定在高于容器体内腔的上端口 3水平面以上。连通管6为具有2个端口的管道结构，其上端口与蠕动管5位于外上位置的外端口相连通，其下端口与容器体的下端口 4相连通，连通管6的上段固定在高于容器体内腔的上端口水平面以上，连通管上段的横截面积大于连通管下段的横截面积，在上端口与蠕动管相连通的转折处管道的顶壁上，设置有带滤菌膜的排气管 7。在位于容器体上部的容气室的顶部设置有容器盖11，容气室的侧壁上或容器盖11上设置有带滤菌膜透气窗口 12。在蠕动管5近容器体端的管段下方，设置有旋转式蠕动驱动装置，该装置具有下端固定，上端可旋转的旋转臂20，旋转臂20的上端设置有滚轮19，滚轮与所承托的蠕动管5的下壁和两侧壁接触配合，旋转臂20在蠕动管5近容器体端的管段下方以旋转臂的长度为半径作扇形往复转动，最大转角小于180度，滚轮沿所承托的近容器体端的蠕动管5管段滚动并驱使蠕动管5产生蠕动和相应的升降运动。使用本实用新型的生物反应器时，将培养液加至高于容器体的侧壁上与容器内腔相通的上端口 3的下缘水平以上，培养液的液面在此与容器体内腔的上部容气室1的气体形成气液交换界面，容液室2上层经气体交换后溶氧高的培养液经容器体的侧壁上与容器内腔相通的上端口 3流入弧形下垂段的蠕动管5，当旋臂式驱动器的旋转臂20旋向上时，与旋转臂相连结的滚轮19在所承托的近容器体端的蠕动管5管段下方滚动并驱动蠕动管5蠕动上升，将培养液逐入连通管6，由于连通管6的上段位置高于容器体的上端可且与蠕动管5连接处形成转折结构，因此旋转臂向下运动时，流入连通管6的培养液不能反流入蠕动管5，在重力的作用下，只能向下通过下端口 4泄入容器体下部的容液室2，而原本处于下层的培养液就会上翻至上层， 进行气体交换后进入再循环，如此往复，就实现了高效的气体交换和培养液混合。当培养液加至上端口 3 —半的水平面时，容气室1的气体随上层培养液一同进入蠕动管5并在蠕动管5内与培养液随蠕动管5的蠕动而进一步混合和气液交换，因此可进一步增加培养液的溶氧量，效果更佳。随培养液进入连通管6的上段的气体，由连通管6上段的顶壁上排气管 7排出。当连通管6上下段横截面面积等大时，连通管6内的培养液呈间断性向容器体下部的容液室2流注，而更佳的设计是连通管6上段的横截面积大于下段的横截面积，蠕动管 5每次驱入的培养液可以暂时储存连通管6，从而使间断的流入连通管6上段的培养液保持向下的连续的灌流，这种连续的灌流对细胞的生长更好。本实施例1的生物反应器为放入二氧化碳培养箱内使用的供非贴壁细胞的悬浮培养和贴壁细胞微载体悬浮培养的小型生物反应器，该生物反应器利用设置在本实用新型容器体侧壁上或容器盖上的带滤菌膜通气窗口与二氧化碳培养箱内的气体进行交换，结构简单，使用方便。实施例2一种蠕动循环式生物反应器的实施例2，在图3、图4中，为实施例1的改进形式， 即在连通管6上串设装载有膜片载体的细胞灌流柱10，其它结构与实施例1相同，该生物反应器为放入二氧化碳培养箱内使用的旋臂式驱动器驱动的小型膜片载体贴壁细胞高密度静止灌流培养的蠕动循环式生物反应器。实施例3一种蠕动循环式生物反应器的实施例3，在图5、图6中，为实施例1的改进形式， 即改为旋臂式蠕动驱动器为提拉式蠕动驱动装置，也就是将旋转臂20替换成提拉结构18，其它结构和应用与实施例1相同。实施例4一种蠕动循环式生物反应器的实施例4，在图7、图8中，为实施例2的改进形式， 即改旋臂式蠕动驱动器为提拉式蠕动驱动装置，也就是将旋转臂20替换成提拉结构18，其它结构和应用与实施例2相同。实施例5一种蠕动循环式生物反应器的实施例5，在图9、图10中，为实施例1的改进形式， 该生物反应器为规模化或工业化类型的生物反应器，因为当大规模培养细胞时，单靠二氧化碳培养箱的气体交换已不能满足大量细胞对氧气和营养物质需求，需要对反应器进行连续性充气和培养液灌流，对培养液的溶氧度和酸碱度进行实时监测和调控，以及对细胞及其产品进行抽样检测，因此本实施例5的生物反应器的容气室设置为密封的容气室，容气室上设有带滤菌膜的进气口 13和带滤菌膜的出气口 14，进液口 15和出液口 16，和取样口 17，并在连通管上段的顶壁上设置有溶氧感应器接口 8和PH感应器接口 9，其它结构与实施例1相同，即为旋转式蠕动驱动装置，该实施例5的生物反应器用于大规模和工业化的非贴壁细胞的悬浮培养以及贴壁细胞的微载体悬浮培养。实施例6一种蠕动循环式生物反应器的实施例6，在图11、图12中，为实施例2的改进形式，该生物反应器为规模化或工业化类型的生物反应器，因为当大规模培养细胞时，单靠二氧化碳培养箱的气体交换已不能满足大量细胞对氧气和营养物质需求，需要对反应器进行连续性充气和培养液灌流，对培养液的溶氧度和酸碱度进行实时监测和调控，以及对细胞或产品进行抽样检测，因此本实施例1的生物反应器的容气室设置为密封的容气室，容气室上设有带滤菌膜的进气口 13和带滤菌膜的出气口 14，进液口 15和出液口 16，连通管6 上串设装载有膜片载体的细胞灌流柱10，灌流柱10的上部设置有取样口 21。并在连通管上段的顶壁上设置有溶氧感应器接口 8和PH感应器接口 9，其它结构与实施例2相同，即为旋转式蠕动驱动装置，该实施例6的生物反应器用于大规模和工业化的贴壁细胞的膜片载体灌流培养。实施例7一种蠕动循环式生物反应器的实施例7，在图13、图14中，为实施例3的改进形式，该生物反应器为规模化或工业化类型的生物反应器，因为当大规模培养细胞时，单靠二氧化碳培养箱的气体交换已不能满足大量细胞对氧气和营养物质需求，需要对反应器进行连续性充气和培养液灌流，对培养液的溶氧度和酸碱度进行实时监测和调控，以及对细胞及其产品进行抽样检测，因此本实施例7的生物反应器的容气室设置为密封的容气室，容气室上设有带滤菌膜的进气口 13和带滤菌膜的出气口 14，进液口 15和出液口 16，和取样口 17，并在连通管上段的顶壁上设置有溶氧感应器接口 8和PH感应器接口 9，其它结构与实施例3相同，即为提拉式蠕动驱动装置，该实施例7的生物反应器用于大规模和工业化的非贴壁细胞的悬浮培养以及贴壁细胞的微载体悬浮培养。实施例8一种蠕动循环式生物反应器的实施例8，在图15、图16中，为实施例4的改进形式，该生物反应器为规模化或工业化类型的生物反应器，因为当大规模培养细胞时，单靠二氧化碳培养箱的气体交换已不能满足大量细胞对氧气和营养物质需求，需要对反应器进行连续性充气和培养液灌流，对培养液的溶氧度和酸碱度进行实时监测和调控，以及对细胞或产品进行抽样检测，因此本实施例1的生物反应器的容气室设置为密封的容气室，容气室上设有带滤菌膜的进气口 13和带滤菌膜的出气口 14，进液口 15和出液口 16，连通管6 上串设装载有膜片载体的细胞灌流柱10，灌流柱10的上部设置有取样口 21。并在连通管上段的顶壁上设置有溶氧感应器接口 8和PH感应器接口 9，其它结构与实施例4相同，即为提拉式蠕动驱动装置，该实施例8的生物反应器用于大规模和工业化的贴壁细胞的膜片载体高密度细胞灌流培养。以上实施例中的上端口和下端口均为两个，也可以为三个、四个、甚至更多。在使用的时候以上实施例的连通管的上端固定在高于培养液液面的位置，这样可以防止培养液回流，提高循环效率，是一种优化的实施方式。也可以不将连通管的上端固定，间歇的驱动循环管实现培养液的循环，这时，循环管的长度为上端口的上缘与下端口的下缘在容器体的侧面上的长度与6倍的循环管的最小管径之和即可。在这里循环管的长度越长，一次循环的培养液的量越大，在合理的情况下，可以适当加长循环管的长度。