CN113897286B - 一次性生物反应器搅拌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一次性生物反应器搅拌系统，包括车架、主体框架以及一次性生物反应器，该车架可推入主体框架内并悬挂于主体框架内，一次性生物反应器放置于主体框架内，其中，一次性生物反应器可以是柔性材质包装袋，其设置有进料口、处理口、取样口等。该一次性生物反应器搅拌系统没有贯穿轴和轴承，从而无需密封，从物理方式解决无菌培养液产生的污染。该一次性生物反应器搅拌系统的驱动部可以高效的与一次性生物反应器中的磁力搅拌装置连接和分离，安全性高，且该驱动部可以分别与多个一次性生物反应器耦合。

Description

一次性生物反应器搅拌系统

技术领域

本发明涉及一次性生物反应器的领域，具体涉及一次性生物反应器搅拌系统。

背景技术

随着生物细胞培养技术的发展，搅拌式生物反应器在生物细胞培养中的应用越来越广。其中，传统的搅拌式生物反应器采用不锈钢生物反应器。

而一次性生物反应器可以用于替代传统的不锈钢生物反应器(搅拌式生物发酵罐)进行动物细胞培养。一次性生物反应袋经过辐射灭菌处理，可以使用在制药的各个过程中：如配制、缓冲、暂存、混合、配液等，特别是可以用于细胞、细菌的培养。一次性生物反应袋一般只使用一次便被废弃了，不需要清洗系统和灭菌系统，避免了交叉污染，节省了大量的时间空间，大大压缩了成本。在一次性生物反应袋上需设置搅拌器，这样才可保证细胞培养过程中的充分搅拌，保证细胞的健康生长。

发明内容

本发明的目的提供一次性生物反应器搅拌系统，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本发明的一次性生物反应器搅拌系统，包括车架、主体框架以及一次性生物反应器；

所述车架上设有安装板和推拉手柄，所述安装板横向设置，所述安装板靠近小车前进方向的一侧设有导向架，所述安装板相对所述导向架的另一侧设有锁紧组件，所述安装板上设有驱动部；

所述主体框架包括用于放置一次性生物反应器的容器以及用于支撑所述容器的立柱，所述容器下方设有一组相对设置的悬挂梁，所述悬挂梁沿小车前进方向呈前低后高倾斜设置，所述悬挂梁靠近小车前进方向的一端设置有L型直角凹槽，所述悬挂梁相对的另一端设有卡槽一，所述卡槽一与所L型直角凹槽处于同一高度；

所述一次性生物反应器内设有桨叶，所述桨叶包括环形件、等间距设置于所述环形件的多个叶片以及设置于所述环形件底部的固定板，所述环形件与所述固定板形成多个扇形容纳腔，所述扇形容纳腔内设有第一磁体，相邻所述第一磁体的磁极方向相反设置，所述环形件底部设有环形凸部和和环形凹部，所述环形凸部与所述固定板通过超声波焊接固定，所述环形凹部内设有O型圈；

所述驱动部包括电机以及由电机驱动的驱动组件，所述驱动组件为环形结构，其包括多个第二磁体，相邻第二磁体的磁极方向相反设置，所述第二磁体与所述第一磁体一一对应且所述第二磁体的磁极方向与所述第一磁体的磁极方向相反设置。

在一些实施方式中，所述车架包括一块底板、两块相对设置的侧板以及电控箱体，所述侧板和电控箱体设置于所述底板上，所述底板、侧板、电控箱体围绕成一盒开口向上的盒体，所述安装板）固定于所述侧板上方，所述推拉手柄固定于所述电控箱体上方，所述底板呈阵列式设置有多个通孔，所述电控箱体呈倾斜设置，所述电控箱体上设置有转速显示屏和转速调节旋钮，车架底部安装有四个滚轮一，每个所述滚轮一均设有脚刹一。

在一些实施方式中，所述安装板在小车前进方向的一侧相对设置有两个轴承座，所述导向架安装于所述轴承座内并沿长度方向向两侧延伸形成凸起，所述凸起设有滚轮二。

在一些实施方式中，所述锁紧组件包括手柄、把手座、第一推杆、第二推杆、第一曲杆、第二曲杆以及曲杆连接件，所述第一推杆和第一曲杆铰接，所述第一曲杆与所述曲杆连接件铰接，所述曲杆连接件与所述第二曲杆铰接，所述第二曲杆与所述第二推杆铰接，所述手柄通过连接件与所述曲杆连接件固定连接，所述把手座固定于所述安装板上。

在一些实施方式中，所述L型直角凹槽上方还设有定位件，所述卡槽一为开口向上的凹槽，所述悬挂梁与地面呈15-30°倾斜，所述立柱下方设有滑轮，所述滑轮设有脚刹二。

在一些实施方式中，所述环形件底部靠近外边沿处分别设有第一环形凸部和第一环形凹部，所述环形件底部靠近内边沿处分别设有第二环形凸部和第二环形凹部，所述第一环形凸部和第二环形凸部分别与所述固定板通过超声波焊接固定，所述第一环形凹部和第二环形凹部分别设有O型圈，所述环形件内侧壁环向等间距设有4个卡槽二。

在一些实施方式中，还包括搅拌座、转动座以及锁紧件，所述桨叶连接于所述搅拌座外侧，所述搅拌座具有第一转动调节部，所述转动座固定于容器，且所述转动座具有与所述第一转动调节部匹配的第二转动调节部，所述第一转动调节部和所述第二转动调节部之间设有转动轴承，所述锁紧件与所述第二转动调节部螺纹连接。

在一些实施方式中，所述第一转动调节部内壁具有第一轴承安装部，所述第二转动调节部内壁具有第二轴承安装部，所述转动轴承外、内两部分分别设置于所述第一轴承安装部和第二轴承安装部。

在一些实施方式中，所述转动轴承为深沟球轴承。

在一些实施方式中，所述搅拌座外侧部环向等间距设有4个卡爪，所述环形件内侧壁环向等间距设有4个卡槽二，所述搅拌座和所述环形件通过卡爪和卡槽一卡扣连接。

有益效果：

本申请的一次性生物反应器搅拌系统没有贯穿轴和轴承，液袋内外之间没有机械接触、无需润滑，避免了现有技术中搅拌机构的转动轴与接触件间的摩擦，消除了因密封问题培养液产生的污染与泄漏。该一次性生物反应器搅拌系统的驱动部可以高效的与一次性生物反应器中的磁力搅拌装置连接和分离，安全性高，且该驱动部可以分别与多个一次性生物反应器耦合。

同时，本申请的搅拌桨结构通过超声波焊接和O型圈实现双重密封效果，降低污染容器内物质的风险。且该搅拌桨结构易于安装和使用，能够最快速度实现批量生产和使用。

附图说明

图1为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的结构示意图；

图2为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的车架的结构示意图；

图3为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的锁紧组件的结构示意图；

图4为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的锁紧组件的结构示意图；

图5为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的主体框架的结构示意图；

图6为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的主体框架的侧视图；

图7为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的车架与主体框架组合的结构示意图；

图8为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的桨叶的结构示意图；

图9为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的桨叶的结构示意图；

图10为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的桨叶的剖视图；

图11为图10的A处的放大图；

图12为图10的B处的放大图；

图13为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的桨叶与驱动部的剖视图；

图14为本发明的一实施例的一次性生物反应器搅拌系统的剖视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。

如图1所示：

一次性生物反应器搅拌系统，包括车架100、主体框架200以及一次性生物反应器300，该车架100可推入主体框架200内并悬挂于主体框架200内，一次性生物反应器300放置于主体框架200内，其中，一次性生物反应器300可以是柔性材质包装袋，其设置有进料口、处理口、取样口等。

车架100的结构具体如图2所示：

该车架100上设有安装板110和推拉手柄120，所述安装板110横向设置，所述安装板110靠近小车前进方向的一侧设有导向架111，所述安装板110相对所述导向架111的另一侧设有锁紧组件112，所述安装板110上设有驱动部400，其中，所述车架100由一块底板、两块相对设置的侧板以及电控箱体140通过螺丝固定而成，所述侧板和电控箱体140设置于所述底板上，所述底板、侧板、电控箱体围绕成一盒开口向上的盒体，所述安装板110通过螺丝固定于所述侧板上方，所述推拉手柄120通过焊接或一体成型固定于所述电控箱体140上方，所述底板呈阵列式设置有多个通孔，所述电控箱体140呈倾斜设置，所述电控箱体140上设置有转速显示屏142和转速调节旋钮141，所述车架底部安装有四个滚轮一130，每个所述滚轮一130均设有脚刹一131。

为了配合主体框架200，所述安装板110在小车前进方向的一侧相对设置有两个轴承座114，所述导向架111安装于所述轴承座114内并沿长度方向向两侧延伸形成凸起，所述凸起设有滚轮二115。

如图3和4所示，所述锁紧组件112包括手柄1121、把手座1122、第一推杆1123、第二推杆1124、第一曲杆1125、第二曲杆1126以及曲杆连接件1127，所述第一推杆1123和第一曲杆1125铰接，所述第一曲杆1125与所述曲杆连接件1127铰接，所述曲杆连接件1127与所述第二曲杆1126铰接，所述第二曲杆1126与所述第二推杆1124铰接，所述手柄1121通过连接件1128与所述曲杆连接件1127固定连接，所述把手座1122固定于安装板110上。

主体框架200的具体结构如图5和6所示：

该主体框架200包括用于放置一次性生物反应器的容器210以及用于支撑所述容器210的立柱220，所述立柱220下方设有滑轮240，所述滑轮240设有脚刹二241，所述容器210下方设有一组相对设置的悬挂梁230，所述悬挂梁230沿小车前进方向呈前低后高倾斜设置，所述悬挂梁230与地面呈30°倾斜，所述悬挂梁230靠近小车前进方向的一端设置有L型直角凹槽231，所述L型直角凹槽231上方还设有定位件233，所述悬挂梁230相对的另一端设有卡槽一232，所述卡槽一232为开口向上的凹槽，所述卡槽一232与所L型直角凹槽231处于同一高度。

如图7所示：

车架100通推拉手柄120，将小车的车架100推进主体框架200的立柱220之间，其中，位于轴承座114两侧的滚轮二115沿着呈前低后高倾斜设置的悬挂梁230向上移动至L型直角凹槽231，并通过定位件233进行限位，此时，将小车抬起，将锁紧组件112中的第一推杆1123和第二推杆1124放置于开口向上的凹槽232内，通过手柄1121将锁紧组件112中的第一推杆1123和第二推杆1124锁紧固定住，同时，将驱动部400嵌至容器210下方的卡口中备用。

同理，使用结束后，通过锁紧组件112中的手柄1121松开，将第一推杆1123和第二推杆1124从卡槽一232内放下，轴承座114两侧的滚轮二115沿着悬挂梁230从高到低退出。

桨叶的结构如图8和9所示：

一次性生物反应器300内设有桨叶，桨叶包括环形件310、等间距设置于所述环形件310的多个叶片320以及设置于所述环形件310底部的固定板，所述环形件310内侧壁环向等间距设有4个卡槽二316，所述环形件310与所述固定板形成多个扇形容纳腔，所述扇形容纳腔内设有第一磁体，相邻所述第一磁体的磁极方向相反设置，所述环形件310底部靠近外边沿处分别设有第一环形凸部312和第一环形凹部313，所述环形件310底部靠近内边沿处分别设有第二环形凸部314和第二环形凹部315，所述第一环形凸部312和第二环形凸部314分别与所述固定板通过超声波焊接固定，所述第一环形凹部313和第二环形凹部315分别设有O型圈。

其中，固定板为与环形件310形状相适配的环形固定板，通过超声波焊接和O型圈实现固定板与环形件310的双重密封效果。

搅拌桨结构的具体结构如图10至12所示：

搅拌桨结构除了桨叶，还包括搅拌座330、转动座340以及锁紧件350，所述桨叶连接于所述搅拌座330外侧，所述搅拌座330具有第一转动调节部331，所述转动座340固定于容器，且所述转动座340具有与所述第一转动调节部331匹配的第二转动调节部341，所述第一转动调节部331内壁具有第一轴承安装部361，所述第二转动调节部341内壁具有第二轴承安装部362，所述转动轴承外、内两部分分别设置于所述第一轴承安装部361和第二轴承安装部362，所述转动轴承360为深沟球轴承，所述锁紧件350与所述第二转动调节部341螺纹连接；

所述搅拌座330外侧部环向等间距设有4个卡爪332，所述环形件310内侧壁环向等间距设有4个卡槽二316，所述搅拌座330和所述环形件310通过卡爪332和卡槽二316卡扣连接。

搅拌座外侧部环向等间距设有的卡爪与环形件内侧壁环向等间距设有的卡槽一通过卡扣连接，便于安装和拆卸；同时通过锁紧件与所述第二转动调节部螺纹连接，实现固定。

驱动部40的具体结构如图13所示：

驱动部400设置于容器外壁，所述驱动部400包括电机以及由电机驱动驱动组件，所述驱动组件为环形结构，其包括多个第二磁体410，相邻第二磁体410的磁极方向相反设置；且所述第二磁体410与所述第一磁体311一一对应且所述第二磁体410的磁极方向与所述第一磁体311的磁极方向相反设置。

其中，驱动部通过电机转动带动第二磁体转动，从而传递至第一磁体，最终使得桨叶转动。

整体搅拌系统结构如图14所示：

一次性生物反应器搅拌系统，包括车架100、主体框架200以及一次性生物反应器300，一次性生物反应器300放置于主体框架200上部，车架100通过悬挂梁230悬挂于主体框架200下部，驱动部400对应放置于桨叶下方，

其中，所述驱动组件为环形结构，其包括多个第二磁体410，相邻第二磁体410的磁极方向相反设置；且所述第二磁体410与所述第一磁体311一一对应且所述第二磁体410的磁极方向与所述第一磁体311的磁极方向相反设置。

综上：本申请实施例的一次性生物反应器搅拌系统没有贯穿轴和轴承，液袋内外之间没有机械接触、无需润滑，避免了现有技术中搅拌机构的转动轴与接触件间的摩擦，消除了因密封问题培养液产生的污染与泄漏。该一次性生物反应器搅拌系统的驱动部可以高效的与一次性生物反应器中的磁力搅拌装置连接和分离，安全性高，且该驱动部可以分别与多个一次性生物反应器耦合。

同时，本申请实施例的搅拌桨结构通过超声波焊接和O型圈实现双重密封效果，降低污染容器内物质的风险。且该搅拌桨结构易于安装和使用，能够最快速度实现批量生产和使用。

以上仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，包括车架（100）、主体框架（200）以及一次性生物反应器（300）；

所述车架（100）上设有安装板（110）和推拉手柄（120），所述安装板（110）横向设置，所述安装板（110）靠近小车前进方向的一侧设有导向架（111），所述安装板（110）相对所述导向架（111）的另一侧设有锁紧组件（112），所述安装板（110）上设有驱动部（400）；

所述主体框架（200）包括用于放置一次性生物反应器的容器（210）以及用于支撑所述容器（210）的立柱（220），所述容器（210）下方设有一组相对设置的悬挂梁（230），所述悬挂梁（230）沿小车前进方向呈前低后高倾斜设置，所述悬挂梁（230）靠近小车前进方向的一端设置有L型直角凹槽（231），所述悬挂梁（230）相对的另一端设有卡槽一（232），所述卡槽一（232）与所L型直角凹槽（231）处于同一高度；

所述一次性生物反应器（300）内设有桨叶，所述桨叶包括环形件（310）、等间距设置于所述环形件（310）的多个叶片（320）以及设置于所述环形件（310）底部的固定板，所述环形件（310）与所述固定板形成多个扇形容纳腔，所述扇形容纳腔内设有第一磁体，相邻所述第一磁体的磁极方向相反设置，所述环形件（310）底部设有环形凸部和和环形凹部，所述环形凸部与所述固定板通过超声波焊接固定，所述环形凹部内设有O型圈；

所述驱动部（400）包括电机以及由电机驱动的驱动组件，所述驱动组件为环形结构，其包括多个第二磁体（410），相邻第二磁体（410）的磁极方向相反设置，所述第二磁体（410）与所述第一磁体（311）一一对应且所述第二磁体（410）的磁极方向与所述第一磁体（311）的磁极方向相反设置。

2.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述车架（100）包括一块底板、两块相对设置的侧板以及电控箱体（140），所述侧板和电控箱体（140）设置于所述底板上，所述底板、侧板、电控箱体围绕成一盒开口向上的盒体，所述安装板（110）固定于所述侧板上方，所述推拉手柄（120）固定于所述电控箱体（140）上方，所述底板呈阵列式设置有多个通孔，所述电控箱体（140）呈倾斜设置，所述电控箱体（140）上设置有转速显示屏（142）和转速调节旋钮（141），车架（100）底部安装有四个滚轮一（130），每个所述滚轮一（130）均设有脚刹一（131）。

3.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述安装板（110）在小车前进方向的一侧相对设置有两个轴承座（114），所述导向架（111）安装于所述轴承座（114）内并沿长度方向向两侧延伸形成凸起，所述凸起设有滚轮二（115）。

4.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述锁紧组件（112）包括手柄（1121）、把手座（1122）、第一推杆（1123）、第二推杆（1124）、第一曲杆（1125）、第二曲杆（1126）以及曲杆连接件（1127），所述第一推杆（1123）和第一曲杆（1125）铰接，所述第一曲杆（1125）与所述曲杆连接件（1127）铰接，所述曲杆连接件（1127）与所述第二曲杆（1126）铰接，所述第二曲杆（1126）与所述第二推杆（1124）铰接，所述手柄（1121）通过连接件（1128）与所述曲杆连接件（1127）固定连接，所述把手座（1122）固定于所述安装板（110）上。

5.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述L型直角凹槽（231）上方还设有定位件（233），所述卡槽一（232）为开口向上的凹槽，所述悬挂梁（230）与地面呈15-30°倾斜，所述立柱（220）下方设有滑轮（240），所述滑轮（240）设有脚刹二（241）。

6.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述环形件（310）底部靠近外边沿处分别设有第一环形凸部（312）和第一环形凹部（313），所述环形件（310）底部靠近内边沿处分别设有第二环形凸部（314）和第二环形凹部（315），所述第一环形凸部（312）和第二环形凸部（314）分别与所述固定板通过超声波焊接固定，所述第一环形凹部（313）和第二环形凹部（315）分别设有O型圈，所述环形件（310）内侧壁环向等间距设有4个卡槽二（316）。

7.根据权利要求1所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，还包括搅拌座（330）、转动座（340）以及锁紧件（350），所述桨叶连接于所述搅拌座（330）外侧，所述搅拌座（330）具有第一转动调节部（331），所述转动座（340）固定于容器，且所述转动座（340）具有与所述第一转动调节部（331）匹配的第二转动调节部（341），所述第一转动调节部（331）和所述第二转动调节部（341）之间设有转动轴承（360），所述锁紧件（350）与所述第二转动调节部（341）螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述第一转动调节部（331）内壁具有第一轴承安装部（361），所述第二转动调节部（341）内壁具有第二轴承安装部（362），所述转动轴承外、内两部分分别设置于所述第一轴承安装部（361）和第二轴承安装部（362）。

9.根据权利要求7所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述转动轴承（360）为深沟球轴承。

10.根据权利要求7所述的一次性生物反应器搅拌系统，其特征在于，所述搅拌座（330）外侧部环向等间距设有4个卡爪（332），所述环形件（310）内侧壁环向等间距设有4个卡槽二（316），所述搅拌座（330）和所述环形件（310）通过卡爪（332）和卡槽二（316）卡扣连接。