CN209260094U - 平行细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物培养装置领域，涉及一种平行细胞培养装置，包括支撑架体，支撑架体上方设置有培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐，培养罐搅拌驱动装置包括驱动盒体，驱动盒体内两端分别设有电机侧连接轴和罐体侧连接轴，电机侧连接轴和罐体侧连接轴分别连接电机输出轴和设于平行细胞培养罐内的搅拌桨。本实用新型结构设计合理，不仅能够进行微生物或动物细胞的培养，而且各部集成模块化，安装和拆卸均较为方便。

Description

平行细胞培养装置

技术领域

本实用新型涉及一种平行细胞培养装置，属于生物培养装置领域。

背景技术

平行细胞培养系统是一个在可控条件下进行微生物、人源细胞、动植物细胞平行培养的系统，一套系统具备若干组发酵单元，培养体积范围为200-1000mL，支持多套系统联用，以具备更大的培养通量。现有的细胞培养装置结构及零部件繁多复杂，安装和拆卸均不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种平行细胞培养装置，该平行细胞培养装置不仅能够进行微生物或动物细胞的培养，而且各部集成模块化，安装和拆卸均较为方便。

本实用新型所述的平行细胞培养装置，包括支撑架体，支撑架体上方设置有培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐，培养罐搅拌驱动装置包括驱动盒体，驱动盒体内两端分别设有电机侧连接轴和罐体侧连接轴，电机侧连接轴和罐体侧连接轴分别连接电机输出轴和设于平行细胞培养罐内的搅拌桨。

支撑架体包括左侧支撑板和右侧支撑板，左侧支撑板和右侧支撑板通过定位销与主体设备固定安装，对培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐起支撑作用。电机工作，通过驱动盒体带动平行细胞培养罐内的搅拌桨工作。驱动盒体模块化，可以将电机和平行细胞培养罐快速连接，并且拆卸较为方便。

优选的，所述的驱动盒体包括上盒盖板和下盒盖板，上盒盖板和下盒盖板组成驱动盒体外壳，驱动盒体内部的两端各设有一个同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接，两个同步带轮上部均嵌入上盒盖板顶面，并且同步带轮与上盒盖板之间设有轴承一；其中一个同步带轮中部固定设有电机侧连接轴，电机侧连接轴底部穿过下盒盖板底板，通过联轴器与电机的输出轴连接，另一个同步带轮中部固定设有罐体侧连接轴，罐体侧连接轴底部穿过下盒盖板底板，与培养罐罐体内搅拌桨连接；电机侧连接轴和罐体侧连接轴分别与下盒盖板之间设有轴承二。

安装时，先将电机固定在支撑架体上，平行细胞培养罐放置在支撑架体上，然后再安装驱动盒体，使驱动盒体的电机侧连接轴和罐体侧连接轴分别与电机主轴和培养罐搅拌桨同时对齐，快速安装，完成连接。驱动过程中，电机主轴转动带动电机侧连接轴和与其固定的同步带轮转动，此侧的同步带轮通过同步带带动另一侧的同步带轮和罐体侧连接轴转动，罐体侧连接轴转动则带动培养罐罐体内搅拌桨转动，搅拌桨转动完成对培养罐罐体内物料的搅拌。电机侧连接轴和罐体侧连接轴分别通过紧定螺钉与同步带轮固定连接。

优选的，所述的平行细胞培养罐包括罐体，罐体顶端设有罐盖，罐体与罐盖通过压紧方式固定，罐体内设有搅拌桨，搅拌桨主轴顶部贯穿罐盖；罐体外部设有补料接头和进气接头，补料接头通过补料支管穿过罐盖连通至罐体内部，进气接头通过外接管路连通设于罐盖内或罐体内的相应管路；罐盖设有取样口，取样口内放置有与其配合的取样堵头；罐盖设有pH电极接口。

平行细胞培养时，罐体与罐盖通过压紧方式固定，搅拌桨主轴顶部连接罐体侧连接轴。补料接头包括四个筒状结构，四个筒状结构顶部各通过一根补料支管穿过罐盖连接至罐体内部，四个筒状结构底部对应连接其他接头，四根补料支管分别向罐体内补充酸液、碱液、培养基、消泡剂。平行细胞培养过程中，需要取样时，将取样堵头从取样口取出，完成取样后再将取样堵头放回将取样口堵住，取样堵头外周设有周向密封圈，能够将取样口更好的密封。pH电极接口用于安装pH电极，对培养过程中培养液中的pH值进行测量和控制，根据培养工艺要求，通过控制通入罐体内二氧化碳的量来调整培养液的pH值。进气接头包括三个筒状结构，三个筒状结构分别连通有表层进气软管、尾气冷凝软管和底层进气软管的一端，表层进气软管、尾气冷凝软管和底层进气软管的另一端分别连通设于罐盖内的表层进气管、设于罐盖内的螺旋盘绕软管和连通罐体底层的分气管。表层进气软管连通设于罐盖内的表层进气管实现表层的进气；尾气冷凝软管连通设于罐盖内的螺旋盘绕软管，在平行细胞培养过程中，根据工艺要求，罐体内会不时通入空气、氧气或者二氧化碳，此时，罐体内压力会升高，为了保持罐内压力的稳定，配置排气管，即尾气冷凝管，同时，为了防止排气时将水分带走，通过对罐盖的冷却降温，将罐盖内螺旋盘绕软管冷却，使得软管内的水分冷凝，重新回到罐体内；底层进气软管连通罐体底层的分气管，空气、氧气、二氧化碳均可以通过分气管分布到罐体底部，用于微生物或动物细胞的培养介质。

优选的，所述的同步带一侧增设同步带张紧装置，同步带张紧装置包括固定块，固定块与下盒盖板固定，固定块与同步带之间设有张紧块，张紧块连接张紧球轴承内圈，张紧球轴承外圈与同步带紧贴；张紧块与固定块之间设有弹簧，弹簧中间位置设有弹簧轴，弹簧轴一端与张紧块固定连接，弹簧轴另一端贯穿固定块，并且贯穿固定块的弹簧轴一端拧有螺母。张紧球轴承对同步带进行张紧，当同步带运动时，张紧球轴承外圈随同步带的运动而转动。随着弹簧的压缩，张紧块、张紧球轴承、弹簧轴可以前后移动，其压缩后的具体位置通过弹簧轴上固定块后端的螺母进行限位。弹簧初始处于一定的压缩状态，在弹簧的作用下，张紧块、张紧球轴承及弹簧轴被弹簧的弹力所顶出，顺时针旋转弹簧轴上后端螺母，弹簧轴向后移动，张紧块与弹簧轴连接，张紧块及其固定上的轴承向后移动，张紧块和固定块之间的距离减小，位于固定块和张紧块之间的弹簧被压缩。同理，逆时针旋转弹簧轴上后端螺母，张紧块和固定块之间的距离加大，弹簧压缩量减小。通过螺母的调节，张紧块和固定块之间保持一定的距离，使得张紧球轴承对同步带有一定的压紧力，在运行一段时间后，如果同步带出现打滑松懈，可以调节螺母，减少弹簧的压缩量，弹簧伸长，张紧块和轴承在弹簧力的左右下伸出，继续保持对同步带的压紧作用。

优选的，所述的电机设于电机固定座内，电机固定座与支撑架体固定连接，电机固定座内同时设有半导体冷却器，半导体冷却器顶部设有冷凝固定板，冷凝固定板与下盒盖板底板的下底面接触；同时培养罐的罐盖顶面与下盒盖板下底面紧贴设置；半导体冷却器包括散热风扇，散热风扇上方设有冷却散热片，冷却散热片与冷凝固定板之间压紧有冷却半导体，冷却半导体外部周向包覆有隔热垫，并且下盒盖板为铝制。

铝制品更加容易吸收热量，进行散热；半导体冷却器采用无水冷却方式，使用简单，维护方便，半导体冷却器对下盒盖板冷却降温，温度较低且与罐盖顶面接触的下盒盖板将罐盖冷却，罐盖内螺旋盘绕软管被冷却降温，这样软管内的水汽冷凝，重新流回罐体内部，防止平行细胞培养过程中罐内水分的损失，对于小体积平行细胞培养来说，这一点十分重要。

优选的，所述的罐体与罐盖之间设有O型密封圈。罐体端部套入O型密封圈，然后将罐盖从罐体顶部压入，在O型密封圈的作用下，罐盖和罐体实现快装式密封连接，二者拆卸更加方便。

优选的，所述的罐体、罐盖、搅拌桨、补料接头、进气接头和取样堵头均为PC材料制成。采用PC材料，通过模具成型，成本更低，具有一次性使用特性，消除了由于灭菌不彻底和使用前再次污染的风险，并且分气管等均为PC材料制成。

优选的，所述的支撑架体上方设置气液块，气液块内部设有下补料通道和排洗通道，下补料通道贯穿气液块，排洗通道上部通过水平通道与下补料通道上部连通，排洗通道底端出口设于气液块底面；气液块上部放置补料接头，补料接头内设有上补料通道，上补料通道上端连接补料支管，上补料通道下端连接补料管头，补料管头外壁设有长密封圈，补料管头携带长密封圈插入下补料通道内；并且气液块顶部设有与进气接头相嵌套的进气接口。

增设补料堵头，补料堵头外壁和补料接头外壁均设有半环形卡扣，不使用时通过半环形卡扣夹于进气接头外周；补料堵头下底面设有封堵头，封堵头外周包裹有短型密封圈，短型密封圈不足以将排洗通道封闭，补料堵头上表面封闭；培养过程中，气液块上压入补料接头，补料管头携带长密封圈插入下补料通道内，由于长密封圈端部较长，可以将排洗通道封闭，同时，补料管头中部为空心圆柱孔结构，培养过程中所需要的试剂，包括酸、碱、培养液、消泡剂通过下补料通道和上补料通道进入罐体内部；在平行细胞培养结束后，将补料接头从气液块上取下，卡在进气接头外周，之后，将补料堵头的封堵头分别压入气液块上的四个下补料通道内，封堵头上的短型密封圈将下补料通道上端密封，补料头固定卡板将补料堵头固定在气液块上，此时，补料堵头将下补料通道封闭，将气液块底部管接头所连接的管道由酸液、碱液、培养液通过电磁阀切换至清洗水，则清洗水沿管道至管接头、下补料通道、水平通道，最后从排洗通道排走，完成管道的清洗过程，清洗之后，还可以将气液块底部管接头所连接的管道切换至高温蒸汽，高温蒸汽同样沿上述通道，对整个管路系统进行灭菌处理。气液块与补料接头之间或气液块与补料堵头之间通过补料头固定卡板固定。

优选的，所述的罐体下方的支撑架体设有支撑套筒，支撑套筒包括外套筒和内套筒，内套筒设于外套筒内部，并且内套筒与外套筒之间设有空腔，外套筒与内套筒之间空腔一处设置隔板，隔板两侧各设有一个宝塔接头；两个宝塔接头一端分别连通隔板两侧的空腔，另一端分别连接对应管路，外套筒和内套筒的顶端连接，外套筒与支撑架体固定连接。外套筒和内套筒通过焊接方式连接，内套筒对罐体起支撑作用，内套筒与外套筒之间形成夹套空腔，两个宝塔接头一个作为进口，另一个作为出口，可以向夹套空腔中间通入冷媒或热媒，可以对培养过程中培养液的温度进行精确控制，可以实现升温和降温双重控制，具有升降温迅速，温度均匀性好等优点。

优选的，所述的罐体下部放置在内套筒内，内套筒为锥形腔体结构，其内套筒腔体尺寸与罐体外壁形状尺寸相匹配，并且内套筒上表面设有锥形凸台，锥形凸台卡于罐体底面设有的锥状空心凸起内。锥形凸台与锥状空心凸起相互配合，内套筒对罐体起到定位作用，保证罐体的位置准确性，罐体位置的准确，可以保证罐体底部弧形凹槽处微氧传感器贴片与传感器的位置对应、准确。

罐盖内底部的中部位置设有环形凹槽，搅拌桨顶部主轴的周围呈伞状结构设有伞状环，伞状环嵌于环形凹槽内。伞状环嵌于环形凹槽内，使搅拌桨实现定位，从而保证搅拌桨的工作状态稳定；并且环形凹槽还可用来实现螺旋盘绕软管的缠绕，保证螺旋盘绕软管位置较为稳固。

罐体内部底面设有定位轴，定位轴嵌于搅拌桨主轴底端的定位孔内，保证搅拌桨运行更加平稳；并且搅拌桨的主轴下部设有双层桨叶，增加了搅拌的均匀性。罐体呈由上到下逐渐变小的锥形状，并且罐体内部周向均布有折流板。

罐体外部底面设有弧形凹槽，支撑套筒与弧形凹槽对应的位置设有微氧传感器接头，用于固定微氧传感器探针。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，对搅拌桨通过同步带横向驱动，搅拌轴的长度尺寸缩小，搅拌过程更加稳定；整套装置实现模块化，驱动盒体与电机和培养罐搅拌桨实现快速安装；同步带张紧装置的设置使同步带能够长期稳定工作；并且半导体冷却器对盘绕在罐盖上的螺旋盘绕软管内的水汽进行冷凝，防止罐体内水分流失；并且罐体、罐盖等均由PC材料模具成型制成，成本更低，具有一次性使用特性，消除了由于灭菌不彻底和使用前再次污染的风险；罐盖和罐体的之间采用压紧快装式连接固定，罐盖本身零部件较少，培养结束后，培养液的倾倒转移较为方便；并且罐体和罐盖内连通补料接头和进气接头，补料操作更加简单高效；气液块具有双通道，既能够完成向罐体内输送试剂，又能在培养结束后对管路进行清洗和灭菌处理；并且内套筒对罐体起支撑作用，内套筒与外套筒之间形成夹套空腔，两个宝塔接头一个作为进口，另一个作为出口，可以向夹套空腔中间通入冷媒或热媒，可以对培养过程中培养液的温度进行精确控制，可以实现升温和降温双重控制，具有升降温迅速，温度均匀性好等优点。

附图说明

图1、平行细胞培养装置结构示意图(立体图)；

图2、平行细胞培养装置结构示意图(俯视图)；

图3、A-A剖视图；

图4、平行细胞培养罐结构示意图(主视图)；

图5、平行细胞培养罐结构示意图(俯视图)；

图6、B-B剖视图；

图7、下盒盖板内结构示意图；

图8、宝塔接头处结构示意图；

图9、驱动盒体处局部放大图；

图10、气液块与补料堵头配合结构示意图。

图中：1、支撑架体；2、进气接头；3、罐体；4、电机固定座；5、驱动盒体；6、补料堵头；7、补料接头；8、补料头固定卡板；9、气液块；10、pH电极接口；11、取样堵头；12、上盒盖板；13、同步带轮；14、轴承一；15、电机侧连接轴；16、轴承二；17、下盒盖板；18、冷却散热片；19、散热风扇；20、电机；21、外套筒；22、内套筒；23、折流板；24、锥状空心凸起；25、锥形凸台；26、微氧传感器接头；27、分气管；28、隔板；29、宝塔接头；30、排洗通道；31、下补料通道；32、水平通道；33、上补料通道；34、搅拌桨；35、补料支管；36、伞状环；37、环形凹槽；38、罐盖；39、隔热垫；40、罐体侧连接轴；41、冷却半导体；42、冷凝固定板；43、长密封圈；44、表层进气软管；45、尾气冷凝软管；46、底层进气软管；47、O型密封圈；48、定位轴；49、固定块；50、弹簧；51、弹簧轴；52、张紧块；53、同步带；54、张紧球轴承；55、螺母；56、封堵头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1-图10，本实用新型所述的平行细胞培养装置，包括支撑架体1，支撑架体1上方设置有培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐，培养罐搅拌驱动装置包括驱动盒体5，驱动盒体5内两端分别设有电机侧连接轴15和罐体侧连接轴40，电机侧连接轴15和罐体侧连接轴40分别连接电机20输出轴和设于平行细胞培养罐内的搅拌桨34。

本实施例中：

驱动盒体5包括上盒盖板12和下盒盖板17，上盒盖板12和下盒盖板17组成驱动盒体5外壳，驱动盒体5内部的两端各设有一个同步带轮13，两个同步带轮13之间通过同步带53连接，两个同步带轮13上部均嵌入上盒盖板12顶面，并且同步带轮13与上盒盖板12之间设有轴承一14；其中一个同步带轮13中部固定设有电机侧连接轴15，电机侧连接轴15底部穿过下盒盖板17底板，通过联轴器与电机20的输出轴连接，另一个同步带轮13中部固定设有罐体侧连接轴40，罐体侧连接轴40底部穿过下盒盖板17底板，与培养罐罐体3内搅拌桨34连接；电机侧连接轴15和罐体侧连接轴40分别与下盒盖板17之间设有轴承二16。

安装时，先将电机20固定在支撑架体1上，平行细胞培养罐放置在支撑架体1上，然后再安装驱动盒体5，使驱动盒体5的电机侧连接轴15和罐体侧连接轴40分别与电机20主轴和培养罐搅拌桨34同时对齐，快速安装，完成连接。驱动过程中，电机20主轴转动带动电机侧连接轴15和与其固定的同步带轮13转动，此侧的同步带轮13通过同步带53带动另一侧的同步带轮13和罐体侧连接轴40转动，罐体侧连接轴40转动则带动培养罐罐体3内搅拌桨34转动，搅拌桨34转动完成对培养罐罐体3内物料的搅拌。电机侧连接轴15和罐体侧连接轴40分别通过紧定螺钉与同步带轮13固定连接。

平行细胞培养罐包括罐体3，罐体3顶端设有罐盖38，罐体3与罐盖38通过压紧方式固定，罐体3内设有搅拌桨34，搅拌桨34主轴顶部贯穿罐盖38；罐体3外部设有补料接头7和进气接头2，补料接头7通过补料支管35穿过罐盖38连通至罐体3内部，进气接头2通过外接管路连通设于罐盖38内或罐体3内的相应管路；罐盖38设有取样口，取样口内放置有与其配合的取样堵头11；罐盖38设有pH电极接口10。

平行细胞培养时，罐体3与罐盖38通过压紧方式固定，搅拌桨34主轴顶部连接罐体侧连接轴40。补料接头7包括四个筒状结构，四个筒状结构顶部各通过一根补料支管35穿过罐盖38连接至罐体3内部，四个筒状结构底部对应连接其他接头，四根补料支管35分别向罐体3内补充酸液、碱液、培养基、消泡剂。平行细胞培养过程中，需要取样时，将取样堵头11从取样口取出，完成取样后再将取样堵头11放回将取样口堵住，取样堵头11外周设有周向密封圈，能够将取样口更好的密封。pH电极接口10用于安装pH电极，对培养过程中培养液中的pH值进行测量和控制，根据培养工艺要求，通过控制通入罐体3内二氧化碳的量来调整培养液的pH值。进气接头2包括三个筒状结构，三个筒状结构分别连通有表层进气软管44、尾气冷凝软管45和底层进气软管46的一端，表层进气软管44、尾气冷凝软管45和底层进气软管46的另一端分别连通设于罐盖38内的表层进气管、设于罐盖38内的螺旋盘绕软管和连通罐体3底层的分气管27。表层进气软管44连通设于罐盖38内的表层进气管实现表层的进气；尾气冷凝软管45连通设于罐盖38内的螺旋盘绕软管，在平行细胞培养过程中，根据工艺要求，罐体3内会不时通入空气、氧气或者二氧化碳，此时，罐体3内压力会升高，为了保持罐内压力的稳定，配置排气管，即尾气冷凝管，同时，为了防止排气时将水分带走，通过对罐盖38的冷却降温，将罐盖38内螺旋盘绕软管冷却，使得软管内的水分冷凝，重新回到罐体3内；底层进气软管46连通罐体3底层的分气管27，空气、氧气、二氧化碳均可以通过分气管27分布到罐体3底部，用于微生物或动物细胞的培养介质。

同步带53一侧增设同步带53张紧装置，同步带53张紧装置包括固定块49，固定块49与下盒盖板17固定，固定块49与同步带53之间设有张紧块52，张紧块52连接张紧球轴承54内圈，张紧球轴承54外圈与同步带53紧贴；张紧块52与固定块49之间设有弹簧50，弹簧50中间位置设有弹簧轴51，弹簧轴51一端与张紧块52固定连接，弹簧轴51另一端贯穿固定块49，并且贯穿固定块49的弹簧轴51一端拧有螺母55。张紧球轴承54对同步带53进行张紧，当同步带53运动时，张紧球轴承54外圈随同步带53的运动而转动。随着弹簧50的压缩，张紧块52、张紧球轴承54、弹簧轴51可以前后移动，其压缩后的具体位置通过弹簧轴51上固定块49后端的螺母55进行限位。弹簧50初始处于一定的压缩状态，在弹簧50的作用下，张紧块52、张紧球轴承54及弹簧轴51被弹簧50的弹力所顶出，顺时针旋转弹簧轴51上后端螺母55，弹簧轴51向后移动，张紧块52与弹簧轴51连接，张紧块52及其固定上的轴承向后移动，张紧块52和固定块49之间的距离减小，位于固定块49和张紧块52之间的弹簧50被压缩。同理，逆时针旋转弹簧轴51上后端螺母55，张紧块52和固定块49之间的距离加大，弹簧50压缩量减小。通过螺母55的调节，张紧块52和固定块49之间保持一定的距离，使得张紧球轴承54对同步带53有一定的压紧力，在运行一段时间后，如果同步带53出现打滑松懈，可以调节螺母55，减少弹簧50的压缩量，弹簧50伸长，张紧块52和轴承在弹簧50力的左右下伸出，继续保持对同步带53的压紧作用。

电机20设于电机固定座4内，电机固定座4与支撑架体1固定连接，电机固定座4内同时设有半导体冷却器，半导体冷却器顶部设有冷凝固定板42，冷凝固定板42与下盒盖板17底板的下底面接触；同时培养罐的罐盖38顶面与下盒盖板17下底面紧贴设置；半导体冷却器包括散热风扇19，散热风扇19上方设有冷却散热片18，冷却散热片18与冷凝固定板42之间压紧有冷却半导体41，冷却半导体41外部周向包覆有隔热垫39，并且下盒盖板17为铝制。

铝制品更加容易吸收热量，进行散热；半导体冷却器采用无水冷却方式，使用简单，维护方便，半导体冷却器对下盒盖板17冷却降温，温度较低且与罐盖38顶面接触的下盒盖板17将罐盖38冷却，罐盖38内螺旋盘绕软管被冷却降温，这样软管内的水汽冷凝，重新流回罐体3内部，防止平行细胞培养过程中罐内3水分的损失，对于小体积平行细胞培养来说，这一点十分重要。

罐体3与罐盖38之间设有O型密封圈47。罐体3端部套入O型密封圈47，然后将罐盖38从罐体3顶部压入，在O型密封圈47的作用下，罐盖38和罐体3实现快装式密封连接，二者拆卸更加方便。

罐体3、罐盖38、搅拌桨34、补料接头7、进气接头2和取样堵头11均为PC材料制成。采用PC材料，通过模具成型，成本更低，具有一次性使用特性，消除了由于灭菌不彻底和使用前再次污染的风险，并且分气管27等均为PC材料制成。

支撑架体1上方设置气液块9，气液块9内部设有下补料通道31和排洗通道30，下补料通道31贯穿气液块9，排洗通道30上部通过水平通道32与下补料通道31上部连通，排洗通道30底端出口设于气液块9底面；气液块9上部放置补料接头7，补料接头7内设有上补料通道33，上补料通道33上端连接补料支管35，上补料通道33下端连接补料管头，补料管头外壁设有长密封圈43，补料管头携带长密封圈43插入下补料通道31内；并且气液块9顶部设有与进气接头2相嵌套的进气接口。

增设补料堵头6，补料堵头6外壁和补料接头7外壁均设有半环形卡扣，不使用时通过半环形卡扣夹于进气接头2外周；补料堵头6下底面设有封堵头56，封堵头56外周包裹有短型密封圈，短型密封圈不足以将排洗通道30封闭，补料堵头6上表面封闭；培养过程中，气液块9上压入补料接头7，补料管头携带长密封圈43插入下补料通道31内，由于长密封圈43端部较长，可以将排洗通道30封闭，同时，补料管头中部为空心圆柱孔结构，培养过程中所需要的试剂，包括酸、碱、培养液、消泡剂通过下补料通道31和上补料通道33进入罐体3内部；在平行细胞培养结束后，将补料接头7从气液块9上取下，卡在进气接头2外周，之后，将补料堵头6的封堵头56分别压入气液块9上的四个下补料通道31内，封堵头56上的短型密封圈将下补料通道31上端密封，补料头固定卡板8将补料堵头6固定在气液块9上，此时，补料堵头6将下补料通道31封闭，将气液块9底部管接头所连接的管道由酸液、碱液、培养液通过电磁阀切换至清洗水，则清洗水沿管道至管接头、下补料通道31、水平通道32，最后从排洗通道30排走，完成管道的清洗过程，清洗之后，还可以将气液块9底部管接头所连接的管道切换至高温蒸汽，高温蒸汽同样沿上述通道，对整个管路系统进行灭菌处理。气液块9与补料接头7之间或气液块9与补料堵头6之间通过补料头固定卡板8固定。

罐体3下方的支撑架体1设有支撑套筒，支撑套筒包括外套筒21和内套筒22，内套筒22设于外套筒21内部，并且内套筒22与外套筒21之间设有空腔，外套筒21与内套筒22之间空腔一处设置隔板28，隔板28两侧各设有一个宝塔接头29；两个宝塔接头29一端分别连通隔板28两侧的空腔，另一端分别连接对应管路，外套筒21和内套筒22的顶端连接，外套筒21与支撑架体1固定连接。外套筒21和内套筒22通过焊接方式连接，内套筒22对罐体3起支撑作用，内套筒22与外套筒21之间形成夹套空腔，两个宝塔接头29一个作为进口，另一个作为出口，可以向夹套空腔中间通入冷媒或热媒，可以对培养过程中培养液的温度进行精确控制，可以实现升温和降温双重控制，具有升降温迅速，温度均匀性好等优点。

罐体3下部放置在内套筒22内，内套筒22为锥形腔体结构，其内套筒22腔体尺寸与罐体3外壁形状尺寸相匹配，并且内套筒22上表面设有锥形凸台25，锥形凸台25卡于罐体3底面设有的锥状空心凸起24内。锥形凸台25与锥状空心凸起24相互配合，内套筒22对罐体3起到定位作用，保证罐体3的位置准确性，罐体3位置的准确，可以保证罐体3底部弧形凹槽处微氧传感器贴片与传感器的位置对应、准确。

罐盖38内底部的中部位置设有环形凹槽37，搅拌桨34顶部主轴的周围呈伞状结构设有伞状环36，伞状环36嵌于环形凹槽37内。伞状环36嵌于环形凹槽37内，使搅拌桨34实现定位，从而保证搅拌桨34的工作状态稳定；并且环形凹槽37还可用来实现螺旋盘绕软管的缠绕，保证螺旋盘绕软管位置较为稳固。

罐体3内部底面设有定位轴48，定位轴48嵌于搅拌桨34主轴底端的定位孔内，保证搅拌桨34运行更加平稳；并且搅拌桨34的主轴下部设有双层桨叶，增加了搅拌的均匀性。罐体3呈由上到下逐渐变小的锥形状，并且罐体3内部周向均布有折流板23。

罐体3外部底面设有弧形凹槽，支撑套筒与弧形凹槽对应的位置设有微氧传感器接头26，用于固定微氧传感器探针。

支撑架体1包括左侧支撑板和右侧支撑板，左侧支撑板和右侧支撑板通过定位销与主体设备固定安装，对培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐起支撑作用。平行细胞培养前，将补料堵头6压入气液块9，补料堵头6的封堵头56带有短型密封圈，短型密封圈长度较短，对排洗通道30不进行封闭，清洗水或者高温蒸汽通过排洗通道30对培养过程中的管路进行清洗和灭菌处理，清洗和灭菌处理完成后，将经过辐照灭菌的平行细胞培养罐从密封塑料袋内取出，然后将罐体3放置内套筒22内，将补料堵头6从气液块9上取下，将安装有长密封圈43的补料管头压入气液块9，并且两者通过补料头固定卡板8固定压紧，将进气接头2与气液块9顶部的进气接口相嵌套对接，平行细胞培养罐安装完成，然后将电机20通过驱动盒体5与搅拌桨34对接，电机20工作，通过驱动盒体5带动平行细胞培养罐内的搅拌桨34工作，搅拌桨34搅动罐体3内的培养基，平行细胞培养开始，在平行细胞培养过程中，酸液、碱液以及消泡剂在已有程序的控制下，定量加注到罐体3内，空气、氧气、二氧化碳三种气态介质由进气接头2、分气管27通入到罐体3内。pH电极和微氧传感器实时监控罐体3内培养液中的相关参数，并反馈给PLC，程序控制以上液体和气态介质的添加时间和剂量；在培养过程中，如需要提高培养液温度时，则通过一个宝塔接头29向夹套空腔内通入高温水进行升温，通过热传导，放置在支撑套筒内的罐体3及培养液被加热升温，同样，当需要对培养液进行降温时，则通过一个宝塔接头29向夹套空腔内通入低温水实现降温。

Claims (10)

1.一种平行细胞培养装置，其特征在于：包括支撑架体(1)，支撑架体(1)上方设置有培养罐搅拌驱动装置和平行细胞培养罐，培养罐搅拌驱动装置包括驱动盒体(5)，驱动盒体(5)内两端分别设有电机侧连接轴(15)和罐体侧连接轴(40)，电机侧连接轴(15)和罐体侧连接轴(40)分别连接电机(20)输出轴和设于平行细胞培养罐内的搅拌桨(34)。

2.根据权利要求1所述的平行细胞培养装置，其特征在于：驱动盒体(5)包括上盒盖板(12)和下盒盖板(17)，上盒盖板(12)和下盒盖板(17)组成驱动盒体(5)外壳，驱动盒体(5)内部的两端各设有一个同步带轮(13)，两个同步带轮(13)之间通过同步带(53)连接，两个同步带轮(13)上部均嵌入上盒盖板(12)顶面，并且同步带轮(13)与上盒盖板(12)之间设有轴承一(14)；其中一个同步带轮(13)中部固定设有电机侧连接轴(15)，电机侧连接轴(15)底部穿过下盒盖板(17)底板，通过联轴器与电机(20)的输出轴连接，另一个同步带轮(13)中部固定设有罐体侧连接轴(40)，罐体侧连接轴(40)底部穿过下盒盖板(17)底板，与培养罐罐体(3)内搅拌桨(34)连接；电机侧连接轴(15)和罐体侧连接轴(40)分别与下盒盖板(17)之间设有轴承二(16)。

3.根据权利要求1或2所述的平行细胞培养装置，其特征在于：平行细胞培养罐包括罐体(3)，罐体(3)顶端设有罐盖(38)，罐体(3)与罐盖(38)通过压紧方式固定，罐体(3)内设有搅拌桨(34)，搅拌桨(34)主轴顶部贯穿罐盖(38)；罐体(3)外部设有补料接头(7)和进气接头(2)，补料接头(7)通过补料支管(35)穿过罐盖(38)连通至罐体(3)内部，进气接头(2)通过外接管路连通设于罐盖(38)内或罐体(3)内的相应管路；罐盖(38)设有取样口，取样口内放置有与其配合的取样堵头(11)；罐盖(38)设有pH电极接口(10)。

4.根据权利要求2所述的平行细胞培养装置，其特征在于：同步带(53)一侧增设同步带张紧装置，同步带张紧装置包括固定块(49)，固定块(49)与下盒盖板(17)固定，固定块(49)与同步带(53)之间设有张紧块(52)，张紧块(52)连接张紧球轴承(54)内圈，张紧球轴承(54)外圈与同步带(53)紧贴；张紧块(52)与固定块(49)之间设有弹簧(50)，弹簧(50)中间位置设有弹簧轴(51)，弹簧轴(51)一端与张紧块(52)固定连接，弹簧轴(51)另一端贯穿固定块(49)，并且贯穿固定块(49)的弹簧轴(51)一端拧有螺母(55)。

5.根据权利要求3所述的平行细胞培养装置，其特征在于：电机(20)设于电机固定座(4)内，电机固定座(4)与支撑架体(1)固定连接，电机固定座(4)内同时设有半导体冷却器，半导体冷却器顶部设有冷凝固定板(42)，冷凝固定板(42)与下盒盖板(17)底板的下底面接触；同时培养罐的罐盖(38)顶面与下盒盖板(17)下底面紧贴设置；半导体冷却器包括散热风扇(19)，散热风扇(19)上方设有冷却散热片(18)，冷却散热片(18)与冷凝固定板(42)之间压紧有冷却半导体(41)，冷却半导体(41)外部周向包覆有隔热垫(39)，并且下盒盖板(17)为铝制。

6.根据权利要求3所述的平行细胞培养装置，其特征在于：罐体(3)与罐盖(38)之间设有O型密封圈(47)。

7.根据权利要求3所述的平行细胞培养装置，其特征在于：罐体(3)、罐盖(38)、搅拌桨(34)、补料接头(7)、进气接头(2)和取样堵头(11)均为PC材料制成。

8.根据权利要求3所述的平行细胞培养装置，其特征在于：支撑架体(1)上方设置气液块(9)，气液块(9)内部设有下补料通道(31)和排洗通道(30)，下补料通道(31)贯穿气液块(9)，排洗通道(30)上部通过水平通道(32)与下补料通道(31)上部连通，排洗通道(30)底端出口设于气液块(9)底面；气液块(9)上部放置补料接头(7)，补料接头(7)内设有上补料通道(33)，上补料通道(33)上端连接补料支管(35)，上补料通道(33)下端连接补料管头，补料管头外壁设有长密封圈(43)，补料管头携带长密封圈(43)插入下补料通道(31)内。

9.根据权利要求3所述的平行细胞培养装置，其特征在于：罐体(3)下方的支撑架体(1)设有支撑套筒，支撑套筒包括外套筒(21)和内套筒(22)，内套筒(22)设于外套筒(21)内部，并且内套筒(22)与外套筒(21)之间设有空腔，外套筒(21)与内套筒(22)之间空腔一处设置隔板(28)，隔板(28)两侧各设有一个宝塔接头(29)；两个宝塔接头(29)一端分别连通隔板(28)两侧的空腔，另一端分别连接对应管路，外套筒(21)和内套筒(22)的顶端连接，外套筒(21)与支撑架体(1)固定连接。

10.根据权利要求9所述的平行细胞培养装置，其特征在于：罐体(3)下部放置在内套筒(22)内，内套筒(22)形状与罐体(3)外壁形状相匹配，并且内套筒(22)上表面设有锥形凸台(25)，锥形凸台(25)卡于罐体(3)底面设有的锥状空心凸起(24)内。