CN209144155U - 一种无菌无污染取样装置及具有该装置的生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无菌无污染取样装置及具有该装置的生物反应器，该无菌无污染取样装置包括：取样管、出样管和缓冲罐，取样管连通缓冲罐，出样管一端与缓冲罐连通且另一端倾斜向下，取样管和出样管上分别设置有电磁阀；出样管样品出口端还设有加热冷却器；缓冲罐顶部连接有空气过滤器，空气过滤器另一端连接气体总管，气体总管另一端设有两条气体分管，分别连接有抽气泵和吹气泵；两条气体分管上还分别设有电磁阀。本取样装置对取样后的管道进行无菌空气反吹，将多余的培养液吹回反应器，同时可对样品出口进行烘干，降低样品被污染的风险。本实用新型还提供了一种具有该取样装置的生物反应器。

Description

一种无菌无污染取样装置及具有该装置的生物反应器

技术领域

本实用新型涉及生物技术领域，具体涉及一种无菌无污染取样装置及具有该装置的生物反应器。

背景技术

应用生物反应器发酵培养细胞的过程中，需要进行培养液的取样，以便观察细胞或测定培养液中的相关成分含量，进而判断出细胞的生长状态，为下一步操作提供依据。取样的过程必须保证完全无菌，否则会导致反应器污染杂菌，使发酵失败。目前，行业内常用直通式取样器进行操作，通常是反应器端连接一段带夹子的硅胶管，硅胶管末端连一样品管或其他取样接口。使用时，在百级洁净环境下用酒精灯火焰灼烧末端后，打开夹子，培养液从反应器沿取样器管路流出，收取样品。结束后再用酒精灯火焰灼烧末端，保证末端无菌。虽然操作简便，但是取样过程粗放，取样管路内会残留培养液，容易染菌。特别是在于中大型生物反应器的生物培养过程中，会造成较大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型是针对现有技术的不足之处，提供一种无菌无污染取样装置。

本实用新型还提供了一种具有该无菌无污染取样装置的生物反应器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种无菌无污染取样装置，包括：取样管、出样管和缓冲罐，所述取样管上端与所述缓冲罐连通，所述出样管一端与所述缓冲罐连通，另一端为样品出口且倾斜向下；第一手动截止阀，设置于所述取样管上；加热冷却器，设置于所述出样管上，且靠近所述样品出口；第二手动截止阀，设置于所述出样管上，且位于所述加热冷却器和所述缓冲罐之间；空气过滤器，一端连接于所述缓冲罐顶部，另一端连接有气体总管的一端；所述气体总管另一端设有抽气管及吹气管，所述抽气管另一端为抽气口，所述吹气管另一端为抽气口；第一电磁阀，设置于所述抽气管上，第二电磁阀，设置于所述吹气管上。

进一步地，所述缓冲罐为透明玻璃材质且设有刻度。

进一步地，所述缓冲罐上端开口且设有外螺纹，所述空气过滤器下端设有内螺纹，所述缓冲罐与所述空气过滤器螺纹连接且两者之间设有第一密封圈。

进一步地，所述取样管包括活动管、固定管和连接件，所述固定管上端连通所述缓冲罐，下端套设有所述连接件，所述活动管密封滑动于所述固定管内部且伸出所述固定管下端；所述固定管上设置有驱动所述活动管沿所述固定管长度方向滑动的驱动机构；所述固定管下端还设置有第二密封圈。

进一步地，所述驱动机构包括驱动电机和齿轮联动机构，所述齿轮联动机构包括齿轮和齿条，所述驱动电机固定在所述固定管外部且可相对拆卸，所述齿轮转动设于固定管内部，所述齿条设于所述活动管上。

进一步地，所述活动管远离所述生物反应器的一端设有内倒角。

一种生物反应器，所述生物反应器包括如权1至权6任一项所述的无菌无污染取样装置和反应罐，所述无菌无污染取样装置的取样管下端设置在所述反应罐上。

综上所述，所述无菌无污染取样装置具有以下优点：

1、本取样装置通过各组件之间的联动操作，使生物反应器和取样管无需跟外部有菌空气接触即可取出样品，避免了杂菌的污染；

2、通过吹气管对装置内部的增压鼓吹，使缓冲罐和取样管中多余的培养液可以回到生物反应器中，并且可以保持取样装置无残留的培养液；

3、缓冲罐为透明玻璃材质且有刻度，方便随时观查及定量取出样品；

4、取样管可伸缩，在未取样状态可以保持取样管不在生物反应器中的培养液内，减少取样管对培养液产生的剪切力；

5、取样装置可与生物反应器拆分，且取样装置上的电机及空气过滤器以上部分可拆开，方便在换培养批次的时候其他部件的消毒。

附图说明

图1为无菌无污染取样装置安装在生物反应器上的整体结构示意图；

图2为图1所示取样装置的结构示意图。

其中，附图标记含义如下：

反应罐10，固定座11，取样管20，固定管21，驱动电机211，齿轮212，活动管22，内倒角221，齿条222，连接件23，第二密封件24，出样管30，缓冲罐40，刻度41，外螺纹42，第一手动截止阀50，加热冷却器60，第二手动截止阀70，空气过滤器80，第一密封件81，内螺纹82，气体总管90，抽气管100，吹气管110，第一电磁阀120，第二电磁阀130。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

本实用新型的工作原理如下：

如图1和图2所示，无菌无污染取样装置，用于对反应罐10中的反应物进行取样，包括：取样管20、出样管30和缓冲罐40，其中，取样管20和出样管30均为中空管，缓冲罐40为上端开口的中空罐体，取样管20一端与缓冲罐40侧面通过高强度黏胶粘合，另一端穿过反应罐10的顶盖延伸至其内部，出样管30一端与缓冲罐40底面通过高强度黏胶粘合，其中，缓冲罐40对应于出样管30及取样管20的粘合位置开有通孔，以将各部件内部空间贯通起来；出样管30另一端为样品出口且倾斜向下，方便取样时样品可以顺着出样管30流出来；缓冲罐40的罐体下端为锥形，中部为圆柱形，上端为比中部小一些的圆柱形且有外螺纹42，并且缓冲罐40的中部圆柱体另一侧面画有刻度，以方便取样时控制取样量；取样管20上设置有第一手动截止阀50，第一手动截止阀50位于反应罐10和缓冲罐40之间且靠近缓冲罐40；出样管30上设置有加热冷却器60和第二手动截止阀70，其中，加热冷却器60靠近样品出口，第二手动截止阀70位于加热冷却器60和缓冲罐40之间；空气过滤器80下端为开口且有内螺纹82，内螺纹82与缓冲罐40上的外螺纹42相配合，空气过滤器80的内径与缓冲罐40上端内径一至以形成抵触连接面且设有第一密封圈81对其连接进行密封；气体总管90一端连接空气过滤器80，另一端设有抽气管100及吹气管110，抽气管100连接一抽气装置，吹气管110连接一吹气装置，第一电磁阀120和第二电磁阀130分别设置在抽气管100和吹气管110上。

如图2所示，生物反应器10上对应取样管20的位置设置有固定座11，固定座11设有通孔以便取样管20伸入反应罐10内部；取样管20包括固定管21、活动管22及连接件23，连接件23与固定座11通过内外螺纹配合将固定管21固定于固定座11上，且固定座11与固定管21接合处有第二密封圈24形成密封；活动管22可沿管长度方向滑动于固定管21内部且延伸入反应罐10内，并且活动管22为圆柱空心管，上端外径大于下端外径，固定管21内径大小与活动管22上端外径一致且下端形成与活动管22下端外径配合的突环，用以限制活动管22在相对固定管21滑动时不能脱离固定管21。

如图1和图2所示，转动连接于固定管21内部的齿轮212和焊接在活动管侧面的齿条222配合形成齿轮联动机构，加以安装在固定管外部的驱动电机211，共同组成驱动取样管20伸缩的驱动机构。

在本实用新型实施例中，取样管20和取样管均采用不锈钢材质。

利用本实用新型实施例提供的无菌无污染取样装置进行取样的具体操作步骤如下：

常态时，第一电磁阀120、第二电磁阀130、第一手动截止阀50和第二手动截止阀70均处于关闭状态，加热冷却器60维持高温以避免杂菌在出样管30的出口处滋生或沿管道污染培养液，缓冲罐内保持有无菌空气保压；活动管22保持较高位置，远离反应罐10内培养液的液面，防止不取样时对培养液施加剪切力。

取样时，加热冷却器60开始对出样管30进行冷却，以避免高温对样品中微生物形态产生影响；冷却完毕后，驱动电机211驱动齿轮212转动，啮合联动齿条222向下移动，从而实现活动管22移动延伸至反应罐10的培养液内；打开第一手动截止阀50和第一电磁阀120，抽气管100所连接的抽气装置开始工作抽气，产生负压将样品抽至缓冲罐40内，通过观察缓冲罐40内的液位达到取样量要求后，关闭第一手动截止阀50和第一电磁阀120，抽气装置停止工作；打开第二电磁阀130，吹气管110所连接的吹气装置开始工作，吹气保压；打开第二手动截止阀70，开始取样。

对比取样前后缓冲罐40的液位，取一定量后关闭第二手动截止阀70；驱动电机211反向启动，驱动齿轮212转动，啮合联动齿条222向上移动，将活动管22上移离开生物反应器10的培养液液面，停止驱动电机211；打开第一手动截止阀50，多余的培养液在重力和无菌空气的增压鼓吹下，回流到反应罐10内，然后打开第二手动截止阀70，将出样管30内多余的样品吹出来；依次关闭第二手动截止阀70，第一手动截止阀50，第二电磁阀130，吹气装置停止工作，停止无菌空气的鼓吹，开始保压；加热冷却器60开始加温，维持高温以避免杂菌在出样管30的出口处滋生或沿管道污染培养液。等待下一次取样。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种无菌无污染取样装置，其特征在于，包括：取样管、出样管和缓冲罐，所述取样管上端与所述缓冲罐连通，所述出样管一端与所述缓冲罐连通，另一端为样品出口且倾斜向下；第一手动截止阀，设置于所述取样管上；加热冷却器，设置于所述出样管上，且靠近所述样品出口；第二手动截止阀，设置于所述出样管上，且位于所述加热冷却器和所述缓冲罐之间；空气过滤器，一端连接于所述缓冲罐顶部，另一端连接有气体总管的一端；所述气体总管另一端设有抽气管及吹气管，所述抽气管另一端为抽气口，所述吹气管另一端为抽气口；第一电磁阀，设置于所述抽气管上，第二电磁阀，设置于所述吹气管上。

2.根据权利要求1所述的无菌无污染取样装置，其特征在于，所述缓冲罐为透明玻璃材质且设有刻度。

3.根据权利要求1所述的无菌无污染取样装置，其特征在于，所述缓冲罐上端开口且设有外螺纹，所述空气过滤器下端设有内螺纹，所述缓冲罐与所述空气过滤器螺纹连接且两者之间设有第一密封圈。

4.根据权利要求1所述的无菌无污染取样装置，其特征在于，所述取样管包括活动管、固定管和连接件，所述固定管上端连通所述缓冲罐，下端套设有所述连接件，所述活动管密封滑动于所述固定管内部且伸出所述固定管下端；所述固定管上设置有驱动所述活动管沿所述固定管长度方向滑动的驱动机构；所述固定管下端还设置有第二密封圈。

5.根据权利要求4所述的无菌无污染取样装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机和齿轮联动机构，所述齿轮联动机构包括齿轮和齿条，所述驱动电机通过螺钉固定在所述固定管外部且可相对拆卸，所述齿轮转动设于固定管内部，所述齿条设于所述活动管上。

6.一种生物反应器，其特征在于，所述生物反应器包括如权利要求1至权利要求5 任一项所述的无菌无污染取样装置和反应罐，所述无菌无污染取样装置的取样管下端设置在所述反应罐上。