CN109652303A - 一种搅拌机构及一种搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种搅拌机构及一种搅拌器。本发明提供的一种搅拌机构包括：传动轴、主动齿轮、从动齿轮、搅拌齿轮组和搅拌棒。传动轴与动力装置连接，传动轴上套设有至少一个主动齿轮，对应每一主动齿轮设置有一个从动齿轮，每一从动齿轮与一搅拌齿轮组啮合连接，每一搅拌齿轮上设置有一搅拌棒。动力装置带动传动轴转动，套设于传动轴上的各层主动齿轮同时运动，通过对应的从动齿轮带动各层的搅拌齿轮组运动，搅拌齿轮带动搅拌棒对各层培养皿中的溶液进行搅拌。本发明提供的搅拌器，可同时对多个培养皿中的溶液进行搅拌，操作简单，搅拌效率高，采用分层布设的方式，还能够有效减小搅拌器的体积，而且搅拌棒的搅拌速度相同，便于进行平行对照实验。

Description

一种搅拌机构及一种搅拌器

技术领域

本发明涉及搅拌技术领域，特别是涉及一种搅拌机构及一种搅拌器。

背景技术

在生物技术中细胞培养技术一直是最核心、最基础的技术，如何有效提高细胞的生长率非常重要。近年来随着细胞类器官培养体系的出现，为在细胞层面上模拟疾病模型带来了新的曙光，并被广泛用于药物筛选。细胞搅拌器能够提高细胞周围培养液的流动以及细胞对微载体的粘附，促进细胞生长，适合悬浮细胞，贴壁微载体的培养，能有效提高细胞的生长率。但是，现有的细胞搅拌器一次只能搅拌一个培养皿中的细胞液，若想同时对多个培养皿中的细胞液进行搅拌，则需要大量的搅拌器，操作复杂，占用的体积较大，搅拌效率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种搅拌机构及一种搅拌器，体积小巧，操作简单，搅拌效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种搅拌机构，所述搅拌机构包括：传动轴、主动齿轮、从动齿轮、搅拌齿轮组和搅拌棒，其中，

所述传动轴与动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴转动；

所述传动轴上套设有至少一个所述主动齿轮，相邻的所述主动齿轮之间存在间隙；

对应每一所述主动齿轮设置有一个所述从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接，每一所述从动齿轮与一所述搅拌齿轮组啮合连接，所述搅拌齿轮组包括多个啮合连接的搅拌齿轮，每一所述搅拌齿轮上设置有一所述搅拌棒。

可选的，所述搅拌齿轮组包括阵列布设的多个搅拌齿轮，同一行的相邻搅拌齿轮啮合连接，同一列的相邻搅拌齿轮啮合连接，所述从动齿轮与其中一个所述搅拌齿轮啮合连接。

可选的，所述搅拌棒包括搅拌轴和搅拌叶片，所述搅拌轴的一端与所述搅拌齿轮连接，所述搅拌轴的另一端设置有至少一片所述搅拌叶片。

可选的，所述搅拌叶片为螺旋叶片或扇形叶片。

一种搅拌器，所述搅拌器包括：所述的搅拌机构、动力装置和搅拌工装，其中，

所述动力装置和所述搅拌机构均设置在所述搅拌工装上，所述搅拌机构的传动轴与所述动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴转动。

可选的，所述动力装置包括电机和减速器，所述电机与所述减速器的输入端连接，所述减速器的输出端与所述传动轴连接。

可选的，所述动力装置包括励磁线圈、励磁电机控制器和磁铁，其中，

所述励磁电机控制器与所述励磁线圈连接，所述磁铁对应所述励磁线圈设置，所述传动轴与所述磁铁连接。

可选的，所述搅拌工装包括：箱体、支撑板和隔板，其中，

各所述隔板水平设于所述箱体内，所述动力装置设置在箱体的底部；

所述隔板对应所述传动轴开设有轴孔，所述传动轴穿过所述轴孔与各所述隔板连接；所述传动轴的相邻隔板之间设置有一个所述主动齿轮；所述从动齿轮和所述搅拌齿轮组均设于所述支撑板上；所述隔板还用于放置盛放待搅拌物的容器。

可选的，所述搅拌器还包括：

电机控制器、定时开关、单刀双掷开关和手动正反转控制开关，其中，

所述单刀双掷开关的动端与直流电源连接，所述单刀双掷开关的一个不动端与所述定时开关的一端连接，所述单刀双掷开关的另一个不动端与所述手动正反转控制开关的一端连接，所述定时开关的另一端与所述手动正反转控制开关的另一端连接后与所述电机控制器的输入端连接，所述电机控制器的输出端与所述电机连接，所述电机控制器用于根据输入端的电信号控制所述电机的转动方向。

可选的，所述搅拌器还包括：转速计和调速装置，所述转速计设置在所述电机上，用于检测所述电机的转速，所述调速装置与所述电机连接，所述调速装置用于调节所述电机的转速。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种搅拌机构包括：传动轴、主动齿轮、从动齿轮、搅拌齿轮组和搅拌棒。传动轴与动力装置连接，动力装置用于带动传动轴转动。传动轴上套设有至少一个主动齿轮，相邻的主动齿轮之间存在间隙。对应每一主动齿轮设置有一个从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合连接，每一从动齿轮与一搅拌齿轮组啮合连接，搅拌齿轮组包括多个啮合连接的搅拌齿轮，每一搅拌齿轮上设置有一所述搅拌棒。动力装置带动传动轴转动，套设于传动轴上的各层主动齿轮同时运动，通过对应的从动齿轮带动各层的搅拌齿轮组运动，搅拌齿轮带动搅拌棒对各层培养皿中的溶液进行搅拌。可见，本发明提供的搅拌器，只需一台动力装置即可同时对多个培养皿中的溶液进行搅拌，操作简单，搅拌效率高，采用分层布设的方式，还能够有效减小搅拌器的体积。同时，本发明提供的搅拌机构和搅拌器，搅拌棒的搅拌速度相同，便于进行平行对照实验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种搅拌机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种搅拌机构的齿轮啮合示意图；

图3为本发明实施例提供的搅拌棒示意图；

图4为本发明实施例提供的一种搅拌器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种搅拌器的横剖面图；

图6为本发明实施例提供的一种搅拌器的纵剖面的正视图；

图7为本发明实施例提供的一种搅拌器的纵剖面的侧视图；

图8为本发明实施例提供的一种磁动力装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电机控制系统的结构框图；

图10为本发明实施例提供的正反转控制原理图；

图11为本发明实施例提供的调速控制的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。

本发明的目的是提供一种搅拌机构及一种搅拌器，体积小巧，操作简单，搅拌效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种搅拌机构的结构示意图。图2为本发明实施例提供的一种搅拌机构的齿轮啮合示意图。如图1和图2所示，一种搅拌机构，所述搅拌机构包括：传动轴11、主动齿轮12、从动齿轮13、搅拌齿轮组和搅拌棒。

所述传动轴11与动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴转动。

所述传动轴11上套设有至少一个所述主动齿轮12，相邻的所述主动齿轮12之间存在间隙。

对应每一所述主动齿轮12设置有一个所述从动齿轮13，所述从动齿轮13与所述主动齿轮12啮合连接，每一所述从动齿轮13与一所述搅拌齿轮组啮合连接，所述搅拌齿轮组包括多个啮合连接的搅拌齿轮14，每一所述搅拌齿轮14上设置有一所述搅拌棒，用于搅拌培养皿3中的液体。

所述搅拌齿轮组包括阵列布设的多个搅拌齿轮14，同一行的相邻搅拌齿轮14啮合连接，同一列的相邻搅拌齿轮14啮合连接，所述从动齿轮13与其中一个所述搅拌齿轮14啮合连接。

所述搅拌棒包括搅拌轴151和搅拌叶片152，所述搅拌轴151的一端与所述搅拌齿轮14连接，所述搅拌轴151的另一端设置有至少一片所述搅拌叶片152。图3为本发明实施例提供的搅拌棒示意图。如图3所示，所述搅拌叶片可选为螺旋叶片或扇形叶片。其中，图3的(a)部分为螺旋叶片的结构示意图，图3的(b)部分为扇形叶片的结构示意图。如图3所示，螺旋叶片可以使培养皿3中液体呈上下流动状态，扇形叶片可以使培养皿中液体呈水平流动状态。

图4为本发明实施例提供的一种搅拌器的结构示意图。图5为本发明实施例提供的一种搅拌器的横剖面图。图6为本发明实施例提供的一种搅拌器的纵剖面的正视图。图7为本发明实施例提供的一种搅拌器的纵剖面的侧视图。如图4-图7所示，一种搅拌器，所述搅拌器包括：所述的搅拌机构、动力装置和搅拌工装。

所述动力装置和所述搅拌机构均设置在所述搅拌工装上，所述搅拌机构的传动轴11与所述动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴11转动。

作为一种可选的实施方式，所述动力装置包括电机211和减速器212，所述电机211与所述减速器212的输入端连接，所述减速器212的输出端与所述传动轴11连接。本实施例中，电机为无刷电机。

图8为本发明实施例提供的一种磁动力装置的结构示意图。如图8所示，作为另一种可选的实施方式，所述动力装置包括励磁线圈213、励磁电机控制器214和磁铁215。

所述励磁电机控制器214与所述励磁线圈213连接，所述磁铁215对应所述励磁线圈213设置，所述传动轴11与所述磁铁215连接。励磁电机控制器214产生交变电流，此交变电流进入励磁线圈213后，根据安培定则，会产生交变磁场，对磁铁215的一端发生排斥一端发生吸引，使磁铁215进行旋转，从而带动传动轴11旋转运动。在励磁电机控制器214周而复始的工作下，传动轴11便可持续转动。

所述搅拌工装包括：箱体、支撑板221和隔板222。所述箱体包括上部箱体223、下部箱体224和箱体顶板225。上部箱体223和下部箱体224通过螺丝固定成为整体。

所述动力装置设置在下部箱体224的底部，各所述隔板222水平设于所述上部箱体223内。

所述隔板222对应所述传动轴11开设有轴孔，所述传动轴11穿过所述轴孔与各所述隔板222连接。所述传动轴11的相邻隔板之间设置有一个所述主动齿轮12。所述从动齿轮13和所述搅拌齿轮组均设于所述支撑板221上，盛放待搅拌溶液的培养皿对应搅拌齿轮组放置在所述隔板222上。

如图7所示，每层所述隔板222上均设置有一个限位支架226。限位支架226包括相对设置的一对倒L形立板，倒L形立板包括竖直部和水平部，竖直部垂直于隔板222的支撑面设置，水平部开设有与支撑板221匹配的导向槽，所述支撑板221嵌设于相对的导向槽内，可在导向槽内滑动。所述支撑板221上还设置有定位柱227和上盖板228。安装完成后，形成搅拌齿轮组件。实际应用中，可以根据需求进行配置，和培养皿一样可以将支撑板抽出更换，且和搅拌器的从动齿轮之间支持热插拔。

图9为本发明实施例提供的电机控制系统的结构框图。图10为本发明实施例提供的正反转控制原理图。图11为本发明实施例提供的调速控制的原理图。如图9-图11所示，为了克服现有技术存在的搅拌不均匀、搅拌时间设置不精准，无法正反转搅拌的缺点，本发明提供的搅拌器还包括：电机控制器、定时开关、单刀双掷开关、手动正反转控制开关、转速计和调速装置。

220V交流电通过漏电保护装置与辅助电源连接，辅助电源将其整流变换为12V的直流电。其中，辅助电源可选为交流直流变换器，开关电源，变压器电源，蓄电池，锂电池等电源装置。本实施例中的辅助电源型号为：NES-100-12。

如图10所示，所述单刀双掷开关为正反转控制模式切换开关，用于切换手动模式和自动模式。所述单刀双掷开关的动端与辅助电源连接，所述单刀双掷开关的一个不动端与所述定时开关的一端连接，所述单刀双掷开关的另一个不动端与所述手动正反转控制开关的一端连接，所述定时开关的另一端与所述手动正反转控制开关的另一端连接后与所述电机控制器的输入端连接，所述电机控制器的输出端与所述电机211连接，所述电机控制器用于根据输入端的电信号控制所述电机211的转动方向。

手动正反转控制开关和定时开关并联使用，当定时开关未到达约定时间时候，定时器输出正向信号，此时无刷电机正向运行，当定时开关到达指定时间后，定时开关输出反向信号，此时无刷电机反向运行，此过程可以单循环和往复循环，实现自动进行正反转运行的目的。

如图11所示，为了适应不同应用环境，所述转速计设置在所述电机211上，用于检测所述电机211的转速，所述调速装置与所述电机211连接，所述调速装置用于根据设定的不同旋转速度调节所述电机211的转速。同时，在调速过程中，通过转速计可以随时查看电机211的当前转速。

本实施例中，搅拌器的工作频率范围为47Hz～63Hz；正反向定时为1s～99h；培养皿的孔数为6孔～96孔，标配为12孔，设置有3层隔板，搅拌速度为每分钟100转。

搅拌工装的材料为聚碳酸酯(PC)，颜色透明，耐热老化好，耐候性佳，无污染，传动轴采用不锈钢材料，辅助电源提供12V直流电源为搅拌工装内部所有电控元件使用，外接漏电保护装置，确保搅拌工装绝对安全。

本发明提供的搅拌器的工作过程如下：

1.培养皿准备：将培养液放入培养皿中，将培养皿放置在水平桌面上；

2.每层的搅拌齿轮组件准备：将搅拌齿轮组件取出，扣合在培养皿上；

3.搅拌工装准备：将搅拌工装放置在指定实验环境下，将扣合了培养皿的搅拌齿轮组件送入各层隔板上，使主动齿和从动齿充分啮合即可；

4.上电启动：根据应用需求，设定调速器的转速和定时开关的时间，捷通电源即可自动进行工作。电机根据调速器设定的转速自动运行，同时也根据定时开关的时间到达与否进行正转或者反转。电机转动后带动传动轴和主动齿轮转动；主动齿带动从动齿轮转动；从动齿轮带动搅拌齿轮转动；搅拌齿轮带动搅拌叶片转动；搅拌叶片带动培养液流动，实现搅拌功能。

将本发明提供的搅拌器放置在温度37度的调试房按速率每分钟55转运行一夜，速率未变，与常温下(20度)的运行状态一致，搅拌器运行良好。

将本发明提供的搅拌器放置在二氧化碳浓度为5％的培养箱中按速率每分钟55转运行一夜，速率未变，与常态下的运行状态一致，细胞搅拌器运行良好。

本发明提供的搅拌器具有如下特点：

1、本发明提供的搅拌器为细胞旋转反应器，能够用来培养类器官，现有的125ml容量的细胞旋转反应器相比，更能节省培养基，且旋转方向、旋转速度与时间可调控，运行平稳，一定程度上能够减少类器官的异质性。

2、转动速率在5-150rpm可调。系统具有运行平稳、分体控制、结构小巧的优势，其中搅拌器的下箱体采用304不锈钢材料设计，可满足市场上绝大多数1.5至3L的CO₂培养箱的使用条件。

3、采用医用级材料聚碳酸酯，无毒，耐酒精，不污染细胞，有效防水。

4、外形小巧，操作简单，显示直观；

5、可替代组合模式，多培养皿，多片叶型状选择。

6、可用于细胞3D的培养，保证细胞的营养供应。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种搅拌机构，其特征在于，所述搅拌机构包括：传动轴、主动齿轮、从动齿轮、搅拌齿轮组和搅拌棒，其中，

所述传动轴与动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴转动；

所述传动轴上套设有至少一个所述主动齿轮，相邻的所述主动齿轮之间存在间隙；

对应每一所述主动齿轮设置有一个所述从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接，每一所述从动齿轮与一所述搅拌齿轮组啮合连接，所述搅拌齿轮组包括多个啮合连接的搅拌齿轮，每一所述搅拌齿轮上设置有一所述搅拌棒。

2.根据权利要求1所述的搅拌机构，其特征在于，所述搅拌齿轮组包括阵列布设的多个搅拌齿轮，同一行的相邻搅拌齿轮啮合连接，同一列的相邻搅拌齿轮啮合连接，所述从动齿轮与其中一个所述搅拌齿轮啮合连接。

3.根据权利要求1所述的搅拌机构，其特征在于，所述搅拌棒包括搅拌轴和搅拌叶片，所述搅拌轴的一端与所述搅拌齿轮连接，所述搅拌轴的另一端设置有至少一片所述搅拌叶片。

4.根据权利要求3所述的搅拌机构，其特征在于，所述搅拌叶片为螺旋叶片或扇形叶片。

5.一种搅拌器，其特征在于，所述搅拌器包括：权利要求1-4任一项所述的搅拌机构、动力装置和搅拌工装，其中，

所述动力装置和所述搅拌机构均设置在所述搅拌工装上，所述搅拌机构的传动轴与所述动力装置连接，所述动力装置用于带动所述传动轴转动。

6.根据权利要求5所述的搅拌器，其特征在于，所述动力装置包括电机和减速器，所述电机与所述减速器的输入端连接，所述减速器的输出端与所述传动轴连接。

7.根据权利要求5所述的搅拌器，其特征在于，所述动力装置包括励磁线圈、励磁电机控制器和磁铁，其中，

所述励磁电机控制器与所述励磁线圈连接，所述磁铁对应所述励磁线圈设置，所述传动轴与所述磁铁连接。

8.根据权利要求5所述的搅拌器，其特征在于，所述搅拌工装包括：箱体、支撑板和隔板，其中，

各所述隔板水平设于所述箱体内，所述动力装置设置在箱体的底部；

所述隔板对应所述传动轴开设有轴孔，所述传动轴穿过所述轴孔与各所述隔板连接；所述传动轴的相邻隔板之间设置有一个所述主动齿轮；所述从动齿轮和所述搅拌齿轮组均设于所述支撑板上；所述隔板还用于放置盛放待搅拌物的容器。

9.根据权利要求6所述的搅拌器，其特征在于，所述搅拌器还包括：

电机控制器、定时开关、单刀双掷开关和手动正反转控制开关，其中，

所述单刀双掷开关的动端与直流电源连接，所述单刀双掷开关的一个不动端与所述定时开关的一端连接，所述单刀双掷开关的另一个不动端与所述手动正反转控制开关的一端连接，所述定时开关的另一端与所述手动正反转控制开关的另一端连接后与所述电机控制器的输入端连接，所述电机控制器的输出端与所述电机连接，所述电机控制器用于根据输入端的电信号控制所述电机的转动方向。

10.根据权利要求9所述的搅拌器，其特征在于，所述搅拌器还包括：转速计和调速装置，所述转速计设置在所述电机上，用于检测所述电机的转速，所述调速装置与所述电机连接，所述调速装置用于调节所述电机的转速。