Système d’injection de gaz pour fioles à agitation

Situation

Dans le cadre d’un projet Innosuisse, il s’agissait de développer un système d’injection de gaz et d’humidification pour les fioles à agitation d’un volume allant jusqu’à 500 ml, afin de pouvoir adapter à volonté l’humidification et la composition des gaz à l’intérieur des fioles à agitation. Le système d’injection de gaz devait équiper des incubateurs agitateurs afin de pouvoir réaliser des processus de culture cellulaire exigeants et sensibles avec plusieurs fioles à agitation en parallèle.

Objectifs

Le système d’injection de gaz devait répondre aux exigences suivantes:

• Alimentation de mélanges gazeux (O₂, CO₂, N₂) dans des fioles à agitation pour la culture de cellules
• Humidification des mélanges gazeux pour réduire les pertes d’eau dans les fioles à agitation raccordées
• Alimentation allant jusqu’à quatre fioles à agitation raccordées avec le mélange gazeux humidifié
• Répartition uniforme du flux de gaz humidifié, indépendamment du nombre de fioles à agitation raccordées et des contrepressions
• Application à la culture de cellules souches nécessitant un environnement à 5 % d’O2 et aux processus anaérobies réalisés dans une atmosphère d’azote

Approche

Durant la phase de développement, l’équipe de recherche a étudié des solutions avec des composants actifs et passifs afin d’humidifier un flux de gaz et de le diviser avec précision. La solution la meilleure et la plus économique s’est avérée être un système passif de bouteilles sous pression facile à utiliser. Le grand avantage est qu’il ne requiert pas de vanne et de capteur à fonctionnement actif, ce qui en réduit la complexité en comparaison avec un système électronique.

Solution

Le système d’injection de gaz breveté se compose d’une station de mélange de gaz (O₂, CO₂, N₂) qui fournit un mélange de gaz et un débit précis. Dans le diviseur de gaz, le mélange de gaz est réparti uniformément sur les fioles à agitation et simultanément humidifié.

L’humidification et la division du flux de gaz ont lieu dans le diviseur de gaz, les flux partiels de gaz étant dirigés par des tuyaux en silicone vers les capuchons d’injection de gaz de protection et les fioles à agitation.

L’humidification réduit quasi totalement la perte d’eau dans l’agitateur. La consommation de gaz est très faible, car seul le volume de la tête est rincé dans la fiole d’agitation, et non tout l’espace intérieur de l’incubateur. Les capuchons spéciaux d’injection de gaz de protection permettent un montage et un démontage pendant la culture sans perte de stérilité.