无菌封闭培养系统是一种全密闭式细胞培养装置，通过物理隔离和自动化控制实现全过程无菌操作，适用于GMP级生物制药、细胞治疗等高敏感度生产场景。系统可有

效避免外源污染，确保培养环境的绝对洁净度（ISO 5级），支持从实验室到产业化的无缝衔接。 

一、设备组成 

1. 培养核心单元：一次性生物反应袋（50L-2000L）或不锈钢罐体（带无菌接口）、集成式传感器阵列（pH/DO/温度/细胞密度） 

2. 环境控制模块：层流保护系统（HEPA过滤）、气体调控单元（O₂/CO₂/N₂混合配比） 

3. 物料传递系统：无菌连接器（快装式α-β端口）、 自动化液体传输泵 

4. 监测系统：在线颗粒监测仪、电子批记录系统（符合21 CFR Part 11） 

二、工作原理 

1. 无菌保障机制：通过一次性耗材和密封管路消除交叉污染风险 、正压层流环境阻止外部微粒侵入 

2. 过程控制逻辑：实时传感器数据反馈至PLC控制系统、自动调节补料速率、气体流量等参数 

3. 物质传递方式：采用无菌焊接/隔膜阀技术实现培养基、细胞等物料转移 

三、设计方法 

1. 封闭性设计：所有接口符合ASME BPE标准 、采用双灭菌屏障（过滤器+高温阻断） 

2. 模块化架构：可扩展灌流、细胞截留等功能模块、支持与下游纯化系统直接对接 

3. 人机工程优化：手套箱式操作界面、错位布局避免管路交叉 

四、操作流程 

1. 系统准备阶段：安装预灭菌耗材（生物反应袋/管路）→ 执行完整性测试（压力保持法） 

2. 培养运行阶段：无菌接入种子细胞（通过RTP快速转移接口）→启动预设培养程序（温度37℃、DO 30%） 

3. 过程监控阶段：每日取样检测（使用无菌取样袋） → 根据代谢数据调整补料策略 

4. 收获阶段：通过无菌分流阀收集产物 → 在线清洗（CIP）后更换耗材 

五、维护保养 

1. 日常维护：使用后立即用75%乙醇擦拭操作界面、检查HEPA过滤器压差（ΔP＞50Pa时更换） 

2. 周期性维护：每月校准光学传感器 、每季度更换密封圈（EPDM材质） 

3. 停机维护：排空系统后充入氮气保护、关键部件进行年度性能验证