生物反应装置及生物反应系统论文和设计-鄢和新

全文摘要

本发明提供了一种生物反应装置，包括盖体、容器本体、密封部、驱动部和导液部。所述盖体设置的通气结构和阻菌密封透气结构使所述生物反应装置内外气压一致，清洗进液部贯穿驱动部的底部，所述导液部的进液部和出液部贯穿容器本体的侧壁设置，简化了结构；所述驱动部通过弹性形变驱动待置换液体或清洗液体进行升降运动，使得待置换液体通过所述气液通道才能够进入所述容器本体内，有利于后续通过对所述驱动部进行速率控制的方式避免载体承受剪切力而破坏肝细胞并使所述待置换液体形成扰流，以与所述载体进行充分接触。本发明还提供了生物反应系统。

主设计要求

1.一种生物反应装置，应用于生物人工肝治疗系统，其特征在于，包括盖体、容器本体、密封部、驱动部和导液部，所述导液部至少具有进液部、清洗进液部和出液部；所述盖体与所述容器本体可拆卸固定连接，所述盖体设置有通气结构和阻菌密封透气结构，用于使所述生物反应装置内外气压一致；所述进液部贯穿所述容器本体的侧壁，以向所述容器本体内输送待置换液体；所述清洗进液部包括清洗进液管，所述清洗进液管贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，以向所述驱动部内输送清洗液体；所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁和底部，以将置换液体或清洗后液体排出所述生物反应装置；所述容器本体底部开设有气液通道；所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动；所述密封部沿所述生物反应装置的外侧壁设置，用于固定连接所述容器本体和所述驱动部，以避免所述液体从所述生物反应装置的侧壁流出。

设计方案

1.一种生物反应装置，应用于生物人工肝治疗系统，其特征在于，包括盖体、容器本体、密封部、驱动部和导液部，所述导液部至少具有进液部、清洗进液部和出液部；

所述盖体与所述容器本体可拆卸固定连接，所述盖体设置有通气结构和阻菌密封透气结构，用于使所述生物反应装置内外气压一致；

所述进液部贯穿所述容器本体的侧壁，以向所述容器本体内输送待置换液体；

所述清洗进液部包括清洗进液管，所述清洗进液管贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，以向所述驱动部内输送清洗液体；

所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁和底部，以将置换液体或清洗后液体排出所述生物反应装置；

所述容器本体底部开设有气液通道；

所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动；

所述密封部沿所述生物反应装置的外侧壁设置，用于固定连接所述容器本体和所述驱动部，以避免所述液体从所述生物反应装置的侧壁流出。

2.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述气液通道为复数个结构相同的弧形镂空结构，复数个所述弧形镂空结构围绕所述出液部与所述容器本体底部的接合处呈放射状均匀分布。

3.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述驱动部为一端开口的波纹管结构。

4.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述容器本体与所述盖体以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接。

5.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述通气结构设置在所述盖体顶部，所述阻菌密封透气结构包括阻菌透气膜，所述阻菌透气膜设置在所述盖体顶部的下端面，且平均孔径小于0.22微米，以允许气体自由通过，使所述生物反应装置的内外气压一致，并在使用过程中阻隔空气中的微生物。

6.根据权利要求5所述的生物反应装置，其特征在于，所述阻菌密封透气结构还具有阻隔件，以密封所述容器本体的开口端，使所述生物反应装置的内部在使用前不被污染。

7.根据权利要求6所述的生物反应装置，其特征在于，所述盖体内部设置有定位调节件，所述定位调节件设置在所述阻菌透气膜和所述阻隔件之间，所述盖体的旋转运动带动所述定位调节件朝向所述阻隔件运动，以破坏所述阻隔件的密封性能，使所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

8.根据权利要求7所述的生物反应装置，其特征在于，所述阻隔件为防水透气膜。

9.根据权利要求7所述的生物反应装置，其特征在于，所述定位调节件具有定位盖和刀片，所述刀片与所述定位盖的内侧壁固定连接，所述定位盖的外侧壁与所述盖体的内侧壁可拆卸固定连接，所述刀片的至少部分下端面低于所述定位盖的下端面，以在所述定位盖朝向所述阻隔件运动的过程中破坏所述阻隔件并固定部分脱落的阻隔件，保证所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

10.根据权利要求9所述的生物反应装置，其特征在于，所述盖体还具有限位件，以使所述刀片的下端面位于所述阻隔件的上方。

11.根据权利要求10所述的生物反应装置，其特征在于，所述限位件为撕拉环，所述撕拉环将所述盖体分割为上盖和下盖，所述上盖通过所述定位盖与所述下盖固定连接，所述上盖的顶部设置有所述透气结构。

12.根据权利要求5所述的生物反应装置，其特征在于，所述盖体内部设置有通气固定架，所述通气固定架将所述阻菌透气膜可拆卸固定在所述盖体内。

13.根据权利要求12所述的生物反应装置，其特征在于，所述盖体内部还设置有密封垫圈，所述密封垫圈设置在所述通气固定架的下端面，以加强所述盖体与所述容器本体之间的密封性能。

14.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述密封部的内侧壁与所述容器本体的外侧壁以及所述驱动部的外侧壁之间设置有弹性防水圈。

15.根据权利要求1所述的生物反应装置，其特征在于，所述密封部的内侧壁设置有至少一个螺纹紧固件，以便于所述生物反应装置的固定。

16.一种生物反应系统，其特征在于，包括供液单元、排液单元、动力驱动单元、控制单元以及如权利要求1-15中任一项所述的生物反应装置；

所述供液单元与所述生物反应装置的进液部和清洗进液管固定连接，以向所述进液部输送所述置换液体，以及向所述清洗进液管输送清洗液体；

所述排液单元与所述生物反应装置的出液部固定连接，以将置换后液体或清洗后液体排出所述生物反应装置；

所述动力驱动单元用于带动所述生物反应装置的驱动部进行升降运动；

所述控制单元用于对所述升降运动进行速率控制和时间控制，以及对所述供液单元和所述排液单元进行速率控制和时间控制。

设计说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及生物反应装置及生物反应系统。

背景技术

肝功能衰竭是各种肝病的终末期表现，供体缺乏和技术难度高等原因极大限制了肝移植手术的广泛开展。生物人工肝通过体外的生物反应器，利用人源性或动物源性肝细胞代替体内不能发挥生物功能的肝脏而发挥代偿功能，为肝衰竭的治疗提供了有效的手段。

生物反应器是生物人工肝的核心部分，其作为患者血液或血浆与肝细胞相互作用和进行物质交换的场所，其性能直接关系到人工肝支持的效率和效果。理想的生物反应器作为一个动态体系，伴随着生物反应器本身控制系统的优化，应该能够更好地控制反应器内部的传质，一方面，肝细胞能够在患者血浆或培养液中进行充分的物质交换，以更有效地对血浆进行解毒转化或吸收培养液中的营养物质；另一方面，充分有效的氧气供给与交换有利于保持肝细胞的活性和功能。

公开号为CN106620916A的中国发明专利申请揭示了一种人工肝反应器，通过蠕动泵将待置换血浆或细胞培养液引入到细胞培养瓶中，带动液面进行升降运动，以使待置换液体或细胞培养液与细胞培养瓶中的载体进行物质交换，同时也能够使载体与空气进行物质交换。然而，CN106620916A公开的人工肝反应器设置有多路的输入管和输出管，且对应设置有多个流量控制阀，系统结构复杂；另外，通过泵送的方式直接使待置换血浆或细胞培养液与载体接触，较大的速率容易使载体承受剪切力，造成肝细胞结构的破坏；速率过小，一方面不利于提高工作效率；另一方面也不利于待置换液体或细胞培养液与载体的充分接触，影响物质交换的效果。

因此，有必要开发一种新型的生物反应装置以避免现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于生物人工肝治疗系统的生物反应装置以及具有所述生物反应装置的生物反应系统，以简化结构，有利于在治疗应用中保证载体与液体能够进行充分的物质交换，避免载体承受剪切力的作用。

为实现上述目的，本发明的一种生物反应装置，包括盖体、容器本体、密封部、驱动部和导液部，所述导液部至少具有进液部、清洗进液部和出液部；所述盖体与所述容器本体可拆卸固定连接，所述盖体设置有通气结构和阻菌密封透气结构，用于使所述生物反应装置内外气压一致；所述进液部贯穿所述容器本体的侧壁，以向所述容器本体内输送待置换液体；所述清洗进液部贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，以向所述驱动部内输送清洗液体；所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁和底部，以将置换液体或清洗后液体排出所述生物反应装置；所述容器本体的底部开设有气液通道；所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动；所述密封部沿所述生物反应装置的外侧壁设置，用于固定连接所述容器本体和所述驱动部，以避免所述液体从所述生物反应装置的侧壁流出。

本发明所述生物反应装置的有益效果在于：所述生物反应装置中，所述清洗进液部贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，所述进液部和所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁设置，使得所述清洗进液部和所述进液部能够共用一个所述出液部，简化了结构；另一方面，所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动，结合所述容器本体的底部开设的所述气液通道，使得所述驱动部内的待置换液体通过所述气液通道才能够进入所述容器本体内，有利于后续通过对所述驱动部进行速率控制的方式避免所述载体承受剪切力而破坏肝细胞，以使所述待置换液体形成扰流并与载体进行充分接触，有利于提高物质交换的效果。

优选的，所述气液通道为复数个结构相同的弧形镂空结构，复数个所述弧形镂空结构围绕所述出液部与所述容器本体底部的接合处呈放射状均匀分布。其有益效果在于：有利于所述待置换液体形成扰流，以与载体进行充分接触，有利于提高物质交换的效果。

优选的，所述驱动部为一端开口的波纹管结构。

优选的，所述容器本体与所述盖体以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接。

优选的，所述通气结构设置在所述盖体顶部，所述阻菌密封透气结构包括阻菌透气膜，所述阻菌透气膜设置在所述盖体顶部的下端面，且平均孔径小于0.22微米，以允许气体自由通过，使所述生物反应装置的内外气压一致，并在使用过程中阻隔空气中的微生物。

进一步优选的，所述阻菌密封透气结构还具有阻隔件，以密封所述容器本体的开口端，使所述生物反应装置的内部在使用前不被污染。

进一步优选的，所述盖体内部设置有定位调节件，所述定位调节件设置在所述阻菌透气膜和所述阻隔件之间，所述盖体的旋转运动带动所述定位调节件朝向所述阻隔件运动，以破坏所述阻隔件的密封性能，使所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

进一步优选的，所述阻隔件为防水透气膜。

进一步优选的，所述定位调节件具有定位盖和刀片，所述刀片与所述定位盖的内侧壁固定连接，所述定位盖的外侧壁与所述盖体的内侧壁可拆卸固定连接，所述刀片的至少部分下端面低于所述定位盖的下端面，以在所述定位盖朝向所述阻隔件运动的过程中破坏所述阻隔件并固定部分脱落的阻隔件，保证所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

进一步优选的，所述盖体还具有限位件，以使所述刀片的下端面位于所述阻隔件的上方。

进一步优选的，所述限位件为撕拉环，所述撕拉环将所述盖体分割为上盖和下盖，所述上盖通过所述定位盖与所述下盖固定连接，所述上盖的顶部设置有所述透气结构。

进一步优选的，所述盖体内部设置有通气固定架，所述通气固定架将所述阻菌透气膜可拆卸固定在所述盖体内。

进一步优选的，所述盖体内部还设置有密封垫圈，所述密封垫圈设置在所述通气固定架的下端面，以加强所述盖体与所述容器本体之间的密封性能。

优选的，所述密封部的内侧壁与所述容器本体的外侧壁以及所述驱动部的外侧壁之间设置有弹性防水圈。

优选的，所述密封部的内侧壁设置有至少一个螺纹紧固件，以便于所述生物反应装置的固定。

本发明的所述生物反应系统包括所述生物反应装置、供液单元、排液单元、动力驱动单元和控制单元；所述供液单元与所述进液部和所述清洗进液部固定连接，以向所述进液部输送所述置换液体，以及向所述清洗进液部输送所述清洗液体；所述排液单元与所述出液部固定连接，以将所述置换后液体或所述清洗后液体排出所述生物反应装置；所述动力驱动单元用于带动所述驱动部进行升降运动；所述控制单元用于对所述升降运动进行速率控制和时间控制，以及对所述供液单元和所述排液单元进行速率控制和时间控制。

本发明所述生物反应系统的有益效果在于：由于所述生物反应系统设置有所述生物反应装置，所述生物反应装置中，所述清洗进液部贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，所述进液部和所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁设置，使得所述清洗进液部和所述进液部能够共用一个所述出液部，简化了结构；另一方面，所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动，结合所述容器本体的底部开设的所述气液通道，使得所述驱动部内的待置换液体通过所述气液通道才能够进入所述容器本体内，有利于通过对所述驱动部进行速率控制的方式避免所述载体承受剪切力而破坏肝细胞，以使所述待置换液体形成扰流并与载体进行充分接触，有利于提高物质交换的效果。

附图说明

图1为本发明的生物反应装置的结构示意图；

图2为图1所示的A部分的放大纵剖面图；

图3a为图1所示的波纹管底部结构示意图；

图3b为图1所示的B部分的纵剖面图；

图4为图1所示的容器本体的底部结构示意图；

图5图1所示的柱形结构的纵剖面图；

图6本发明的第一盖体的爆炸结构示意图；

图7a为本发明的第二盖体的结构示意图；

图7b为图7a所示的第二盖体去除撕拉环后的爆炸结构示意图；

图7c为图7a所示的定位盖的结构示意图；

图8为本发明生物反应装置的操作方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种应用于生物人工肝治疗系统生物反应装置，所述生物反应装置包括盖体、容器本体、密封部、驱动部和导液部，所述导液部至少具有进液部、清洗进液部和出液部。所述容器本体的底部开设有气液通道。

具体的，所述盖体与所述容器本体可拆卸固定连接，所述盖体具有通气结构和阻菌密封透气结构。

所述通气结构和所述阻菌密封透气结构用于使所述生物反应装置的内外气压一致。

所述进液部贯穿所述容器本体的侧壁，以向所述容器本体内输送待置换液体。所述清洗进液部贯穿所述驱动部的底部以与所述驱动部内部相通，以向所述驱动部内输送清洗液体。所述出液部贯穿所述容器本体的侧壁和底部，以将置换液体或清洗后液体排出所述生物反应装置。

所述驱动部用于通过弹性形变驱动所述置换液体或所述清洗液体进行升降运动。

所述密封部沿所述生物反应装置的外侧壁设置，用于固定连接所述容器本体和所述驱动部。

本发明一些实施例中，所述液体为待置换血浆。所述清洗液体为生理盐水。

本发明一些实施例中，所述驱动部为一端开口的波纹管结构。

本发明一些实施例中，所述进液部具有进液管，所述出液部具有出液管，所述清洗进液部具有清洗进液管。

本发明一些实施例中，所述密封部具有环形腰圈和至少两个螺纹紧固件。

本发明一些实施例中，所述螺纹紧固件具有内螺纹结构，以便于与操作台通过螺纹螺栓的方式可拆卸固定连接。

图1为本发明一些实施例的生物反应装置的结构示意图。图2为图1所示的A部分的纵剖面图。

参照图1，生物反应装置1具有盖体（图中未标示）、容器本体11、波纹管12、进液管13、出液管14、清洗进液管15和密封部16。所述容器本体11的顶部具有柱形结构111，外侧壁为锥形结构。所述盖体（图中未标示）用于设置在所述柱形结构111的内部，以与所述容器本体11可拆卸固定连接。

参照图1和图2，所述进液管13和所述出液管14均为L型管。所述进液管13的平行管与所述出液管14的平行管均贯穿所述容器本体11的外侧壁且相互平行设置。所述出液管14的垂直管沿所述容器本体11的中心线贯穿所述容器本体11的凹陷弧形底部112，以与所述波纹管12的内部相通。所述进液管13的垂直管位于所述进液管13的垂直管的正上方。

本发明一些实施例中，所述驱动部的开口端面与所述容器本体的底部粘接固定，然后通过所述密封部加强所述容器本体与所述驱动部之间的密封性能，以避免液体从所述生物反应装置的侧壁流出。

参照图1和图2，所述密封部16沿所述生物反应装置1的外侧壁设置。具体的，所述密封部16具有环形腰圈161和两个结构相同的螺纹紧固件162。所述环形腰圈161的纵剖面为不规则六边形，所述环形腰圈161的一个端面与所述容器本体11下部的部分外侧壁以及所述波纹管12顶部的部分外侧壁紧密贴合，以加强所述容器本体11与所述波纹管12之间的密封性能。所述环形腰圈161的内侧壁与所述波纹管12的外侧壁之间形成了环形槽道结构（图中未标示），所述螺纹紧固件162设置在所述环形腰圈161的内侧壁。

本发明一些实施例中，所述环形腰圈161的外侧壁设置有复数个防滑凸起结构，所述防滑凸起结构沿所述波纹管12的直径方向的高度为0.5cm。

本发明一些实施例中，所述环形腰圈的一个端面与所述容器本体下部的部分外侧壁以及所述波纹管顶部的部分外侧壁之间设置有弹性防水圈，所述环形腰圈通过所述弹性防水圈进一步加强所述容器本体与所述驱动部之间的密封性能。

图3a为图1所示的波纹管底部结构示意图。图3b为图1所示的B部分的剖视图。

参照图1和图3a，所述波纹管12的底部具有底部凹槽121以及与底部凹槽121相通的底部槽道122，所述底部凹槽121的中部开设有凹槽通孔123。

参照图3a和图3b，所述清洗进液管15为L型管。所述清洗进液管15的垂直管贯穿所述凹槽通孔123以与所述波纹管12的内部相通。所述清洗进液管15的平行管嵌入所述底部槽道122并延伸至所述波纹管12的外部，以有利于所述生物反应装置1的水平放置。

本发明一些实施例中，所述容器底部呈凹陷弧形，以利于放置载体。所述载体负载有肝细胞。

本发明一些实施例中，所述气液通道为复数个结构相同的弧形镂空结构，复数个所述弧形镂空结构围绕所述出液部与所述容器本体底部的接合处呈放射状均匀分布，有利于所述待置换血浆通过所述弧形镂空结构后形成扰流，一方面避免所述载体因承受剪切力而引起的所述肝细胞破坏的问题，另一方面有利于带动所述载体轻微浮动，以使所述待置换血浆与所述肝细胞进行充分的液相物质交换。

图4为图1所示的容器本体的底部结构示意图。

参照图2和图4，所述凹陷弧形底部112的中心开设有接合通孔1122，以与所述出液部14的垂直管固定连接。所述凹陷弧形底部112的表面围绕所述接合通孔1122开设有4条结构相同的弧形镂空结构1121，4条所述弧形镂空结构1121呈放射状均匀分布，使所述容器本体11和所述波纹管12之间形成气液通道。

本发明一些实施例中，所述容器本体的开口端与所述盖体以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接，并使所述盖体的上端面不高于所述容器本体的上端面。

本发明一些实施例中，所述容器本体的开口端具有凹槽，所述凹槽的中部设置有锁定结构，所述锁定结构与所述盖体以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接。

本发明一些具体的实施例中，所述锁定结构为锁定接口。

图5为图1所示的柱形结构的纵剖面图。

参照图1和图5，所述柱形结构111为一端开口的中空圆柱体，所述柱形结构111的底部设置有锁定接口1111。所述锁定接口1111为两端开口的中空结构且一端贯穿所述柱形结构111的底部以与所述容器本体11的内部相通。所述锁定接口1111的外侧壁具有外螺纹1112，以与所述盖体（图中未标示）以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接。

本发明一些实施例中，所述阻菌密封透气结构包括阻菌透气膜，所述盖体的顶部设置有透气结构，所述阻菌透气膜和所述透气结构使所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。本发明一些实施例中，所述阻菌透气膜的平均孔径小于0.22微米，以允许气体自由通过并阻隔空气中的微生物。

本发明一些实施例中，所述盖体内部设置有通气固定架，以固定所述阻菌透气膜。本发明一些具体的实施例中，所述通气固定架为镂空垫片。

本发明一些实施例中，所述盖体内部还具有密封垫圈，以加强所述盖体与所述容器本体之间的密封性能。

图6为本发明一些实施例的第一盖体的爆炸结构示意图。

参照图1、图5和图6，第一盖体6具有第一外盖61、阻菌透气膜62、镂空垫片63和密封垫圈64。所述第一外盖61为下端开口的中空圆柱体，所述第一外盖61的上端面设置有9个结构相同的透气通孔611。所述阻菌透气膜62通过所述镂空垫片63固定在所述第一外盖61的内部。所述镂空垫片63的中部具有圆形镂空孔632，所述镂空垫片63的表面以所述圆形镂空孔632为中心，对称开设有四个结构相同的扇形镂空孔631，以利于空气经所述第一盖体6进入所述生物反应装置1内部。所述镂空垫片63通过卡接的方式与所述第一外盖61内侧壁的内螺纹（图中未标示）固定连接。所述外螺纹1112用于与所述第一外盖61内侧壁的内螺纹（图中未标示）以螺纹旋合的方式可拆卸固定连接。所述密封垫圈64设置在所述镂空垫片63的下端面，以加强所述第一盖体6与所述锁定接口1111之间的密封性能。

本发明一些实施例中，参照图1、图5和图6，所述第一盖体6通过螺纹旋合的方式与所述锁定接口1111固定连接后，所述第一盖体6的上端面不高于所述柱形结构111的上端面，以利于保护所述第一盖体6，并方便在运输过程中对所述生物反应装置1进行堆叠放置。

本发明一些实施例中，所述生物反应装置在使用前的转移过程中，通过密封盖体对所述容器本体进行密封。使用前将所述密封盖体去除，换上所述盖体。

本发明一些实施例中，所述阻菌密封透气结构还具有阻隔件，所述阻隔件用于密封所述容器本体的开口端，以使所述生物反应装置的内部在使用前不被污染。

本发明一些实施例中，所述盖体内部设置有定位调节件，所述定位调节件设置在所述阻菌透气膜和所述阻隔件之间，所述盖体的旋转运动带动所述定位调节件朝向所述阻隔件运动，以破坏所述阻隔件的密封性能，使所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

本发明一些实施例中，所述盖体还具有限位件，以使所述刀片的下端面位于所述阻隔件的上方。

本发明一些实施例中，所述限位件为撕拉环，所述阻隔件为防水透气膜。

图7a为本发明一些实施例的第二盖体的结构示意图。图7b为图7a所示的第二盖体去除撕拉环后的爆炸结构示意图。图7c为图7a所示的定位盖的结构示意图。

参照图7a和图7b，第二盖体7具有上盖71、下盖72和撕拉环73。所述第二盖体7的内部设置有所述阻菌透气膜62和定位调节件（图中未标示）。所述定位调节件（图中未标示）具有定位盖74和刀片741。

具体的，参照图7a和图7b，所述上盖71为下端开口的空心不规则柱体，且上端面具有14个所述透气通孔611。所述阻菌透气膜62通过所述内盖74固定在所述上盖71内的底部。

参照图7b和图7c，所述定位盖74的外侧壁与所述上盖71的内侧壁固定连接。所述定位盖74的上端面设置有固定架742，内部设置有旋转件743。所述刀片741的上端面固定在所述固定架742的下端面。所述刀片741的侧面固定在所述旋转件743的内侧壁，且部分下端面低于所述定位盖74的下端面，以在所述定位盖74朝向阻隔件（图中未标示）运动的过程中破坏所述阻隔件（图中未标示）并固定部分脱落的阻隔件（图中未标示），保证所述生物反应装置在使用过程中的内外气压一致。

参照图5、图7a至图7c，去除所述撕拉环73前，所述下盖72套设并固定在在所述锁定接口1111的外部，所述下盖72具有内螺纹（图中未标示），所述内螺纹（图中未标示）的一部分与所述锁定接口1111外部的外螺纹以螺纹旋合的方式固定连接，另一部分与所述旋转件743外侧壁的外螺纹以螺纹旋合的方式固定连接，以使所述旋转件743的下端面到达第一位置51，且所述防水透气膜（图中未标示）位于所述刀片741的下方。去除所述撕拉环73，顺时针旋转所述上盖71，所述旋转件743带动所述刀片741朝向所述防水透气膜（图中未标示）运动，以到达第二位置52并划破所述防水透气膜（图中未标示），使所述生物反应装置的内外气压一致。

本发明实施例还提供了生物反应系统，所述生物反应系统具有所述生物反应装置、供液单元、排液单元、动力驱动单元和控制单元。

具体的，所述供液单元与所述进液部和所述清洗进液部固定连接，以向所述进液部输送所述置换液体，以及向所述清洗进液部输送所述清洗液体；所述排液单元与所述出液部固定连接，以将所述置换后液体或所述清洗后液体排出所述生物反应装置；所述动力驱动单元用于带动所述驱动部进行升降运动；所述控制单元用于对所述升降运动进行速率控制和时间控制，以及对所述供液单元和所述排液单元进行速率控制和时间控制。

本发明实施例还提供了所述生物反应装置的操作方法，参照图8，包括：

S1：提供密封有载体的所述生物反应装置、供液单元、排液单元、动力驱动单元和控制单元，所述载体负载有肝细胞，且放置在所述容器本体的底部；

S2：关闭所述进液部，将所述出液部与所述排液单元相连通，通过所述供液单元向所述清洗进液部输送所述清洗液体，以使所述清洗液体进入所述驱动部内；

S3：通过所述控制单元对所述动力驱动装置进行速率控制和时间控制，使所述动力驱动单元通过所述驱动部带动所述清洗液体进行升降运动，以对所述容器本体的内侧壁和所述载体进行润洗，去除所述载体中的培养基或缓冲液；

S4：通过所述控制单元对所述供液单元和所述排液单元进行速率控制和时间控制，使所述排液单元排出液体的速率小于从所述供液单元流入的所述清洗液体的速率，然后关闭所述清洗进液部，通过所述排液单元将所述清洗后液体排出所述生物反应装置后，关闭所述出液部；

S5：打开所述进液部，通过所述供液单元向所述进液部输送所述待置换液体，所述待置换液体通过所述气液通道进入所述驱动部内，然后关闭所述进液部；

S6：通过所述控制单元对所述动力驱动装置进行速率控制和时间控制，使所述动力驱动单元通过所述驱动部带动所述待置换液体进行升降运动，使所述载体能够与空气进行气相物质交换以及与所述待置换液体进行液相物质交换；

S7：打开所述出液部，通过所述排液单元将所述置换后液体排出所述生物反应装置。

本发明一些实施例中，所述步骤S1还包括，破坏所述限位件，通过所述盖体的旋转运动带动所述定位调节件朝向所述阻隔件运动，以破坏所述生物反应装置内的阻隔件的密封性能，使所述生物反应装置的内外气压一致。

本发明一些具体实施例的所述步骤S3中，所述动力驱动装置为升降台，所述生物反应装置放置在所述升降台表面，且通过所述螺纹紧固件与所述升降台固定连接。所述控制单元与所述升降台电连接，控制所述升降台的运动速率为5mm\/s，润洗时间为5分钟。本发明另外一些具体实施例的所述步骤S3中，所述升降台的运动速率为0.5mm\/s，润洗时间为10分钟。

本发明一些具体实施例的所述步骤S4中，所述控制单元控制从所述供液单元流入的所述清洗液体的速率为0.5-5mm\/s。

本发明一些具体实施例的所述步骤S5中，所述待置换液体的流入速率为0.5-5mm\/s。

本发明一些实施例的所述步骤S6中，所述升降运动的速率为0.5-5mm\/s，每个升降周期中，所述气相物质交换的时间为5-120s，所述液相物质交换的时间为60-400s。所述气相物质交换时间为所述载体位于所述置换液体的液面以上的时间，所述液相物质交换时间为所述载体位于所述置换液体的液面以下的时间。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

设计图

生物反应装置及生物反应系统论文和设计

生物反应装置及生物反应系统论文和设计-鄢和新

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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