專利名稱：一種磁力攪拌裝置和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁力攪拌裝置和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物 反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)在生物制藥行業(yè)中有著極其重要的作用，是生物制藥行業(yè)通用核心 技術(shù)之一。隨著生物技術(shù)與工程的發(fā)展，動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)已逐漸從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模培養(yǎng)過渡到 工業(yè)化規(guī)模的生物反應(yīng)器中進(jìn)行。通過動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)，可以得到疫苗、診斷試劑、 單克隆抗體、酶等重要生物制品。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器是大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的核心設(shè)備。因此動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 生物反應(yīng)器的選擇和設(shè)計(jì)是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程整體設(shè)計(jì)中最為重要的環(huán)節(jié)。機(jī)械攪拌式生 物反應(yīng)器是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器中應(yīng)用最為廣泛的一種。機(jī)械攪拌裝置，通過攪拌器 的作用使細(xì)胞和養(yǎng)分在培養(yǎng)液中均勻分布，使養(yǎng)分充分被細(xì)胞利用，并增大氣液接觸面，有 利于氧的傳遞，可獲得良好的混合和傳質(zhì)效果。機(jī)械攪拌的作用可使進(jìn)入罐內(nèi)的空氣很好 地獲得破碎和分布，以增加罐內(nèi)氣液接觸面積而有利于氧的傳遞和發(fā)酵液的混合。在傳統(tǒng) 機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器中，攪拌器、攪拌軸與傳動(dòng)裝置分別位于罐體內(nèi)部與外部，傳動(dòng)軸貫 穿于罐體內(nèi)外，一般通過機(jī)械密封對(duì)軸與罐體之間的間隙進(jìn)行密封。機(jī)械密封一般密封可 靠、使用壽命較長(zhǎng)，但具有如下缺點(diǎn)罐體不能完全密封，存在污染和安全隱患；機(jī)械密封處清潔、維護(hù)具有難度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種磁力攪拌裝置和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，用以解 決現(xiàn)有機(jī)械攪拌裝置使得動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體不能完全密封、存在污染和安全 隱患，機(jī)械密封處清潔、維護(hù)具有難度的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種磁力攪拌裝置，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包 括葉輪；用于帶動(dòng)所述葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，與所述葉輪連接；焊接盤，第一面與所述軸承軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連接；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，與所述焊接盤的第二面固定連 接。所述焊接盤的第二面上設(shè)置有螺紋接頭或卡接口。所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)磁頭；齒輪箱，與所述驅(qū)動(dòng)磁頭連接；[0016]電機(jī)，與所述齒輪箱連接；法蘭，固定于所述齒輪箱與驅(qū)動(dòng)磁頭之間，與所述焊接盤的第二面固定連接。所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置還包括驅(qū)動(dòng)板，固定于所述齒輪箱與所述驅(qū)動(dòng)磁頭之間。所述的磁力攪拌裝置，還包括聚四氟乙烯墊片，套于所述軸承上，位于所述軸承和所述焊接盤之間。所述葉輪上設(shè)置有通向所述軸承的通孔流道。所述葉輪上固定設(shè)置有磁鐵；所述磁力攪拌裝置還包括用于通過探測(cè)所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)確定所述葉輪的轉(zhuǎn)速、并顯示所述轉(zhuǎn)速的葉輪監(jiān)測(cè)
ο所述的磁力攪拌裝置，還包括用于控制所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置的控制箱，與所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置電連接。所述控制箱包括開關(guān)和速度設(shè)定設(shè)備。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐體，還包括磁 力攪拌裝置，所述磁力攪拌裝置包括葉輪；用于帶動(dòng)所述葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，與所述葉輪連接；焊接盤，與所述罐體固定連接，其第一面位于所述罐體內(nèi)部、且與所述軸承軸向轉(zhuǎn) 動(dòng)連接，其第二面位于所述罐體外部；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，與所述第二面固定連接。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁力攪拌裝置和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，具有如下有 益效果首先，利用磁力偶合實(shí)現(xiàn)攪拌功能，不需要貫穿動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體， 罐體內(nèi)部與外部完全隔絕，從而罐體被完全密封，避免了細(xì)胞培養(yǎng)的污染及泄漏，提高了動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的安全性；同時(shí)提高了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的操作、清洗便捷 性；其次，實(shí)現(xiàn)攪拌功能的葉輪剪切力比較低，同時(shí)通過將焊接盤定位在罐體的下封 頭，使得葉輪軸線的延長(zhǎng)線盡可能接近罐中心、并且使延長(zhǎng)線與罐體的兩個(gè)交點(diǎn)到罐體中 心軸線的距離相等，還可以得到最好的攪拌效果，從而達(dá)到了在實(shí)現(xiàn)最好的攪拌效果的同 時(shí)保證較低的剪切力的目的。
圖IA為本實(shí)用新型實(shí)施例磁力攪拌裝置的正視圖；圖IB為本實(shí)用新型實(shí)施例磁力攪拌裝置的分解示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例磁力攪拌裝置被安裝到罐體的位置示意圖；圖3A為本實(shí)用新型實(shí)施例中葉輪11的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為本實(shí)用新型實(shí)施例中葉輪11的另一結(jié)構(gòu)示意圖；[0043]圖4A為本實(shí)用新型實(shí)施例中軸承12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為本實(shí)用新型實(shí)施例中有關(guān)聚四氟乙烯墊片121的示意圖；圖5A為本實(shí)用新型實(shí)施例中磁力驅(qū)動(dòng)裝置14的正視圖；圖5B為本實(shí)用新型實(shí)施例中磁力驅(qū)動(dòng)裝置14的俯視圖；圖5C為本實(shí)用新型實(shí)施例中有關(guān)驅(qū)動(dòng)板145的示意圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中有關(guān)控制箱15的示意圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中有關(guān)葉輪監(jiān)測(cè)器16的示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種磁力攪拌裝置和動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。如圖1A-1B所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種磁力攪拌裝置，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 生物反應(yīng)器，包括葉輪11;用于帶動(dòng)葉輪11轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承12，與葉輪11連接；焊接盤13，第一面與軸承12軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連接；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)軸承12轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置14，與焊接盤13的第二面固定連接。參考圖2，使用上述磁力攪拌裝置的方法為Al、將焊接盤13焊接到動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體上，使焊接盤13成為罐體 的一部分；其中，第一面位于罐體內(nèi)，第二面位于罐體外。可以將焊接盤13定位在罐體的下封頭，使得葉輪11軸線的延長(zhǎng)線盡可能接近罐 中心、并且使延長(zhǎng)線與罐體的兩個(gè)交點(diǎn)到罐體中心軸線的距離相等，這樣可以得到最好的 攪拌效果。A2、將軸承12安裝到焊接盤13。比如以適當(dāng)扭矩將軸承12旋轉(zhuǎn)內(nèi)嵌到焊接盤13的第一面內(nèi)，安裝后的軸承12 可以軸向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。A3、放置葉輪11到軸承12上。手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪11數(shù)圈以確保葉輪11與焊接盤13和罐體有足夠的間隙，如出現(xiàn)碰 擦必須進(jìn)行必要的修整。A4、將磁力驅(qū)動(dòng)裝置14安裝到焊接盤13和罐體支架上。檢查安裝位置，保證磁力驅(qū)動(dòng)裝置14與焊接盤13和罐體有足夠的間隙，如出現(xiàn)碰 擦必須進(jìn)行必要的修整。由于磁鐵產(chǎn)生的強(qiáng)磁力，葉輪11必須先于磁力驅(qū)動(dòng)裝置14安裝以免損壞軸承12。上述磁力攪拌裝置的工作原理磁力驅(qū)動(dòng)裝置14通過磁力偶合傳遞到葉輪11，葉輪11借助磁力轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)攪 拌的目的。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁力攪拌裝置應(yīng)用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，具有如下有益效果首先，利用磁力偶合實(shí)現(xiàn)攪拌功能，不需要貫穿動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體， 罐體內(nèi)部與外部完全隔絕，從而罐體被完全密封，避免了細(xì)胞培養(yǎng)的污染及泄漏，提高了動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的安全性；同時(shí)提高了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的操作、清洗便捷 性；其次，實(shí)現(xiàn)攪拌功能的葉輪剪切力比較低，同時(shí)通過將焊接盤定位在罐體的下封 頭，使得葉輪軸線的延長(zhǎng)線盡可能接近罐中心、并且使延長(zhǎng)線與罐體的兩個(gè)交點(diǎn)到罐體中 心軸線的距離相等，還可以得到最好的攪拌效果，從而達(dá)到了在實(shí)現(xiàn)最好的攪拌效果的同 時(shí)保證較低的剪切力的目的。下面分別說明各部件1)、葉輪 11為罐內(nèi)部件。材質(zhì)為316L不銹鋼或其它材料。葉輪11與其它攪拌器(如螺旋槳和Rushton透平式)比較，運(yùn)行時(shí)能產(chǎn)生較小的 剪切力，因此對(duì)敏感產(chǎn)品的損害非常低。葉輪11的驅(qū)動(dòng)是通過磁力偶合傳遞到葉輪11的，所以避免了罐體被穿軸引起的 “不能完全密封，存在污染和安全隱患；機(jī)械密封處清潔、維護(hù)具有難度”的問題。如圖3A所示，葉輪11上設(shè)置有通向軸承12的通孔流道。該特殊設(shè)計(jì)的通孔流道 在葉輪11旋轉(zhuǎn)時(shí)提供了通過葉輪11的連續(xù)液流，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的壓差，保證液體從葉輪11 底部進(jìn)入并通過軸承12使葉輪11和軸承12得到連續(xù)清洗，保證了葉輪11內(nèi)部和軸承12 的有效清洗。如圖3B所示，葉輪11上還可以固定設(shè)置有磁鐵111 (可有數(shù)個(gè)，并在葉輪11的底 部圓周等距布置)。此時(shí)，磁力攪拌裝置還可以包括葉輪監(jiān)測(cè)器16 (詳見后邊關(guān)于葉輪監(jiān)測(cè) 器16的描述)。2)、軸承 12為罐內(nèi)部件。材質(zhì)為碳化鎢、碳化硅或其它材料。圖4A為軸承12的示意圖。其表面光潔度可為電拋；表面光潔度可為0. 2 μ m或更 好；表面處理可為鈍化。如圖4B所示，軸承12上套有用于密封的聚四氟乙烯墊片121，其位于軸承12和焊 接盤13之間，起到密封的作用。使用時(shí)需要防止軸承12物理?yè)p壞，更為重要的是軸承12表面最好沒有顆粒，以避 免運(yùn)行時(shí)損壞或干擾軸承12的功能。3)、焊接盤 13為罐內(nèi)、外部件。焊接盤13被焊到罐上后成為罐的一部分，允許安裝軸承12和磁力驅(qū)動(dòng)裝置14。 其中，焊接盤13的第一面與軸承12軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二面與磁力驅(qū)動(dòng)裝置14固定連接。焊 接盤13的第二面可設(shè)置有螺紋接頭或卡接口，用于安裝磁力驅(qū)動(dòng)裝置14。4)、磁力驅(qū)動(dòng)裝置14為罐外部件。如圖5A-5B所示，磁力驅(qū)動(dòng)裝置14可以包括
6[0090]驅(qū)動(dòng)磁頭141 ；齒輪箱142，與驅(qū)動(dòng)磁頭141連接；電機(jī)143，與齒輪箱142連接；法蘭144，固定于齒輪箱142與驅(qū)動(dòng)磁頭141之間，并與焊接盤13的第二面固定連接。其中，當(dāng)焊接盤13的第二面有螺紋接頭或卡接口時(shí)，可以通過螺栓或卡接將法蘭 144固定連接到焊接盤13的第二面，將磁力驅(qū)動(dòng)裝置14安裝到焊接盤13。如圖5C所示，磁力驅(qū)動(dòng)裝置14還可以包括驅(qū)動(dòng)板145，固定于齒輪箱142與驅(qū)動(dòng)磁頭141之間。5)、控制箱 15為罐外部件。如圖6所示，控制箱15與磁力驅(qū)動(dòng)裝置14電連接，用于控制磁力驅(qū)動(dòng)裝置14?？?制箱15包括開關(guān)151 (如主開關(guān)、啟動(dòng)和停止按鈕等)和速度設(shè)定設(shè)備152 (如帶有變頻器、 硅可控整流器的速度設(shè)定設(shè)備)。6)、葉輪監(jiān)測(cè)器16如圖7所示，葉輪11上固定設(shè)置有磁鐵111 (可有數(shù)個(gè)，并在葉輪11的底部圓周 等距布置)；葉輪監(jiān)測(cè)器16通過探測(cè)磁鐵111的旋轉(zhuǎn)確定葉輪11的轉(zhuǎn)速、并顯示轉(zhuǎn)速。葉輪監(jiān)測(cè)器16可以固定連接在磁力驅(qū)動(dòng)裝置14上，并貼近罐體設(shè)置。葉輪監(jiān)測(cè) 器16包括磁傳感器、傳感器導(dǎo)線和接口、傳感器保持架、加長(zhǎng)套管等。其中，葉輪11、軸承12和焊接盤13的第一面部分是與罐內(nèi)產(chǎn)品接觸的部件，因此 為了滿足無菌要求，葉輪11、軸承12和焊接盤13的第一面部分最好具有高的表面質(zhì)量。如圖8所示，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐 體21，還包括磁力攪拌裝置22，磁力攪拌裝置22包括葉輪 221;用于帶動(dòng)葉輪221轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承(圖8未示出，請(qǐng)參考圖1B)，與葉輪221連接；焊接盤222，與罐體21固定連接，其第一面位于罐體21內(nèi)部、且與軸承軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連 接，其第二面位于罐體21外部；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置223，與焊接盤222的第二面固定連接。上述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器具有如下有益效果首先，利用磁力偶合實(shí)現(xiàn)攪拌功能，不需要貫穿動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體， 罐體內(nèi)部與外部完全隔絕，從而罐體被完全密封，避免了細(xì)胞培養(yǎng)的污染及泄漏，提高了動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的安全性；同時(shí)提高了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的操作、清洗便捷 性；其次，實(shí)現(xiàn)攪拌功能的葉輪剪切力比較低，同時(shí)通過將焊接盤定位在罐體的下封 頭，使得葉輪軸線的延長(zhǎng)線盡可能接近罐中心、并且使延長(zhǎng)線與罐體的兩個(gè)交點(diǎn)到罐體中 心軸線的距離相等，還可以得到最好的攪拌效果，從而達(dá)到了在實(shí)現(xiàn)最好的攪拌效果的同 時(shí)保證較低的剪切力的目的。
7[0113] 以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn) 和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種磁力攪拌裝置，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，包括葉輪；用于帶動(dòng)所述葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，與所述葉輪連接；焊接盤，第一面與所述軸承軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連接；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，與所述焊接盤的第二面固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁力攪拌裝置，其特征在于， 所述焊接盤的第二面上設(shè)置有螺紋接頭或卡接口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁力攪拌裝置，其特征在于，所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置包括 驅(qū)動(dòng)磁頭；齒輪箱，與所述驅(qū)動(dòng)磁頭連接； 電機(jī)，與所述齒輪箱連接；法蘭，固定于所述齒輪箱與驅(qū)動(dòng)磁頭之間，與所述焊接盤的第二面固定連接。
4.如權(quán)利要求3所述的磁力攪拌裝置，其特征在于，所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置還包括 驅(qū)動(dòng)板，固定于所述齒輪箱與所述驅(qū)動(dòng)磁頭之間。
5.如權(quán)利要求1或2所述的磁力攪拌裝置，其特征在于，還包括聚四氟乙烯墊片，套于所述軸承上，位于所述軸承和所述焊接盤之間。
6.如權(quán)利要求1或2所述的磁力攪拌裝置，其特征在于， 所述葉輪上設(shè)置有通向所述軸承的通孔流道。
7.如權(quán)利要求1或2所述的磁力攪拌裝置，其特征在于， 所述葉輪上固定設(shè)置有磁鐵；所述磁力攪拌裝置還包括用于通過探測(cè)所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)確定所述葉輪的轉(zhuǎn)速、并顯示所述轉(zhuǎn)速的葉輪監(jiān)測(cè)器。
8.如權(quán)利要求1或2所述的磁力攪拌裝置，其特征在于，還包括 用于控制所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置的控制箱，與所述磁力驅(qū)動(dòng)裝置電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的磁力攪拌裝置，其特征在于，所述控制箱包括 開關(guān)和速度設(shè)定設(shè)備。
10.一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐體，其特征在于，還包括磁力攪拌裝置，所述 磁力攪拌裝置包括葉輪；用于帶動(dòng)所述葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，與所述葉輪連接；焊接盤，與所述罐體固定連接，其第一面位于所述罐體內(nèi)部、且與所述軸承軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連 接，其第二面位于所述罐體外部；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，與所述第二面固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種磁力攪拌裝置和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，用以解決現(xiàn)有機(jī)械攪拌裝置使得動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體不能完全密封、存在污染和安全隱患，機(jī)械密封處清潔、維護(hù)具有難度的問題。該磁力攪拌裝置，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括葉輪；用于帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，與葉輪連接；焊接盤，第一面與軸承軸向轉(zhuǎn)動(dòng)連接；用于利用磁力驅(qū)動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，與焊接盤的第二面固定連接。該技術(shù)方案不需要貫穿動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的罐體，罐體內(nèi)部與外部完全隔絕，從而罐體被完全密封，避免了細(xì)胞培養(yǎng)的污染及泄漏，提高了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的安全性；同時(shí)提高了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的操作、清洗便捷性。
文檔編號(hào)C12M1/02GK201762331SQ2010205129
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者張韌, 王建超, 英春立, 陳文慶 申請(qǐng)人:北京清大天一科技有限公司