KR200439554Y1 - Top driving agitator for culture medium using magnetic coupling - Google Patents
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Abstract
본 고안의 배양기용 상부구동 교반기는 상부판과 하부판 및 그 사이의 배양조로 이루어지는 배양기에 있어서, 배양기의 상부판에 상부구동 교반기의 베어링 하우징이 설치되고, 상기 베어링 하우징 내부에는 볼 베어링이 구비되고, 교반을 위한 임펠러를 가진 교반기축은 상기 볼 베어링에 의해 지지된다. 상기 교반기축의 상부 단부에는 교반기축의 디스크가 장착되어 있고 디스크의 내부에는 마그네트가 구비된다. 상기 디스크는 원형의 마그네트가 서로 자극을 교차하여 디스크 내부에 설치된다. 상기 교반기축의 디스크와 마주보는 위치에 모터축 디스크가 격벽을 사이에 두고 위치한다. 상기 모터축 디스크는 내부에 원형의 마그네트가 서로 자극을 교차하여 디스크 내부에 구비된다. 상기 격벽은 캡 형상으로 이루어져 있고 교반기축의 디스크를 내부에 수용하는 형상으로 되어 있다.The upper drive stirrer for the incubator of the present invention comprises an upper plate and a lower plate and a culture tank therebetween, the bearing housing of the upper drive stirrer is installed on the upper plate of the incubator, and the ball bearing is provided inside the bearing housing. Agitator shafts with impellers for agitation are supported by the ball bearings. The upper end of the stirrer shaft is equipped with a disk of the stirrer shaft and a magnet is provided inside the disk. The disk is installed inside the disk with circular magnets crossing each other with magnetic poles. The motor shaft disk is located at a position facing the disk of the stirrer shaft with the partition wall interposed therebetween. The motor shaft disk is provided with a circular magnet intersecting the magnetic poles inside each other. The partition has a cap shape and has a shape for accommodating a disk of the stirrer shaft therein.
마그네틱 커플링, 디스크, 교반기, 교반기축, 격벽, 모터 어뎁터 Magnetic Coupling, Disc, Stirrer, Stirrer Shaft, Bulkhead, Motor Adapter
Description
도 1은 본 고안에 따른 상부구동 교반기를 구비한 배양기의 사시도이며,1 is a perspective view of an incubator having an upper drive stirrer according to the present invention,
도 2는 본 고안에 따른 배양기용 상부구동 교반기의 확대 단면도이며,Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the upper drive stirrer for incubator according to the present invention,
도 3은 마그네틱 커플링의 디스크의 분해도이며,3 is an exploded view of the disk of the magnetic coupling,
도 4는 도 2의 구성 중 디스크가 구비된 모터의 단면도이며, 4 is a cross-sectional view of the motor with a disk of the configuration of FIG.
도 5는 도 2의 구성 중 베어링 하우징과 디스크가 구비된 교반기축의 단면도이며,5 is a cross-sectional view of the agitator shaft provided with a bearing housing and a disk of the configuration of FIG.
도 6은 도 2의 구성 중 모터 어뎁터 및 격벽의 사시도이며,6 is a perspective view of the motor adapter and the partition wall in the configuration of FIG.
도 7은 배양기의 종래 교반기이다.7 is a conventional stirrer of the incubator.
100 : 상부구동 교반기100: upper drive stirrer
1 : 상부판 2 : 배양조1: upper plate 2: culture tank
3 : 하부판 4 : 모터3: lower plate 4: motor
5 : 모터축 6 : 모터축의 디스크5: motor shaft 6: disk of the motor shaft
6a : 마그네트 7 : 모터연결부6a: Magnet 7: Motor Connection
8 : 교반기축의 디스크 9 : 교반기축8 disc of
10 : 격벽 11 : 스페이스 실린더10: bulkhead 11: space cylinder
12 : 볼 베어링 13 : 베어링 하우징12 ball bearing 13 bearing housing
14 : 환상의 실부재 15 : O 링용 홈14 annular seal member 15 O-ring groove
16 : O 링 20 : 모터 어뎁터 16: O-ring 20: motor adapter
30 : 종래 교반기축의 베어링30: Bearing of conventional stirrer shaft
본 고안은 세포 배양기에 사용되는 교반기에 관한 것으로, 구체적으로는 미생물, 식물세포 또는 동물세포의 배양을 위한 세포 배양기에서 배양중인 세포에 공기 등의 호흡가스와 영양분인 배양액을 골고루 공급하기 위해서 사용하는 교반기에 관한 것이다.The present invention relates to a stirrer used in a cell incubator, and specifically, in a cell incubator for cultivation of microorganisms, plant cells or animal cells, which is used to evenly supply a culture medium which is a respiratory gas such as air and nutrients to air. It relates to an agitator.
교반기는 회전주축과 주축에 부착된 임펠러(회전날개)로 구성되며 임펠러의 수와 형상에 따라서 세포 배양기 내에서 배양액의 교반방식을 조정할 수 있다. 원하는 세포를 배양하기 위해서는 우선 배양액을 세포 배양조 내에 채운 후 배양조 전체를 스팀 멸균기에 넣은 후 121℃의 온도로 가열하여 배양조 내부 및 배양액 속에 있을지도 모르는 이종 세포나 미생물 또는 바이러스 등을 멸균시킨다. 스팀 멸균된 배양조를 꺼내 온도조절장치에 거치하여 배양액을 세포의 생육조건에 알맞은 온도로 조절하고 스파저(sparger)를 통해서 공기 등의 호흡가스를 공급하면서 배양액을 교반시키면 세포의 배양조건이 완비된다. 이 시점에서 배양하고자 하는 세포를 주사 등의 수단으로 배양조 내에 주사한 후 배양조건을 유지하면 세포의 배양 및 증식과정이 진행된다. 세포의 배양은 일반적으로 계대배양 방식으로 진행되며 1 계대는 미생물의 경우 수 시간(8시간 내외)이 소요되고 동물세포의 경우 수일(15일 내외)이 소요되는데, 배양기간 동안 외부에서 원하지않는 세포나 미생물 및 바이러스 등이 배양조 내부로 침투하여 증식하면 배양공정이 오염되어 배양물질의 순도를 보장할 수 없게 된다.The stirrer is composed of a rotating spindle and an impeller (rotary blade) attached to the main shaft, and can adjust the stirring method of the culture solution in the cell incubator according to the number and shape of the impeller. In order to cultivate the desired cells, first, the culture medium is filled into the cell culture tank, and then the whole culture tank is put in a steam sterilizer and heated to a temperature of 121 ° C. to sterilize heterologous cells, microorganisms, or viruses that may be in the culture tank and the culture medium. Take out the steam sterilized culture tank and place it in the temperature control device to adjust the culture solution to the temperature suitable for the growth condition of the cell, and stir the culture solution while supplying the respiratory gas such as air through the sparger. do. At this point, if the cells to be cultured are injected into the culture tank by means of injection or the like, the culture conditions and proliferation of the cells proceed if the culture conditions are maintained. Culture of cells is generally carried out by subculture, and passage 1 takes hours (about 8 hours) for microorganisms and days (about 15 days) for animal cells. B. If microorganisms and viruses penetrate into the culture tank and proliferate, the culture process is contaminated and the purity of the culture material cannot be guaranteed.
세포 배양공정에서 오염원인은 매우 다양하지만 대부분의 경우 외부에서 유입된 오염원에 의해서 일어나기 때문에 세포 배양조의 밀봉상태 유지가 가장 중요한 요소이다. 많은 배양조의 경우 스파저와 교반기가 밀봉에 약한 단점을 가지고 있는데, 스파저의 경우 외부 기체를 공급하면서 미생물이 유입될 수 있으므로 필터의 완벽성이 중요하게 되므로 기공의 크기가 0.2 μm 이하의 맴브레인 필터를 사용하여 미생물의 유입을 방지하고 있다. 교반기의 경우에는 실(seal)부재 등을 사용하여 밀봉하게 되는데 장시간에 걸쳐 밀봉성을 유지하는 데는 근본적인 취약점을 가지고 있다. 따라서 미생물 등의 단기간의 배양공정에서는 훌륭하게 기능을 수행하지만, 동물 세포와 같은 장기간 배양공정을 요하는 경우에는 신뢰성을 유지하기 어렵다.In the cell culture process, the causes of contamination are very diverse, but in most cases, the maintenance of the sealed state of the cell culture tank is the most important factor because it is caused by the contamination introduced from the outside. In many culture tanks, sparger and stirrer have a weak disadvantage in sealing. In case of sparger, microorganisms can be introduced while supplying external gas, so the perfection of the filter becomes important. To prevent the introduction of microorganisms. In the case of the stirrer, a seal member or the like is used to seal, but there is a fundamental vulnerability in maintaining the sealability for a long time. Therefore, it performs well in the short-term culture process such as microorganisms, but it is difficult to maintain reliability when a long-term culture process such as animal cells is required.
외부에서 가해지는 모터의 회전력을 전달받아 교반기를 회전시키면서, 배양조 내부와 외부를 완벽하게 격리시키기 위해서는 자기력을 이용한 동력전달 방식을 일반적으로 채용한다. 이를 위해서 기존의 마그네틱 커플링은 일반적으로 배양조의 하부에 구동용 모터 및 마그네틱 커플링을 설치하기 때문에, 교반축 지지용 베어링이 원추형의 미끄럼 베어링의 형태로 되어 베어링의 지지구조가 취약할 수밖에 없 었다. 이러한 종래의 마그네틱 커플링의 형상은 도 7에서 보이고 있는데 원추형 미끄럼 베어링(30)이 상부 마그네틱 커플링의 하부에 일체로 형성되어 있는 모습이 나타나있다. 이와 같은 마그네틱 커플링 구조에서는 마찰이나 소음 및 발열 등이 발생하고, 특히 고속작동시 탈조현상이 일어날 수 있어서 교반 속도에 한계가 있을 수밖에 없다. In order to completely isolate the inside and the outside of the culture tank while rotating the stirrer by receiving the rotational force of the motor applied from the outside, a power transmission method using magnetic force is generally employed. To this end, the existing magnetic coupling generally installs a driving motor and a magnetic coupling in the lower part of the culture tank, so that the bearing supporting structure of the stirring shaft is in the form of a conical sliding bearing, and the support structure of the bearing has to be weak. . The shape of the conventional magnetic coupling is shown in FIG. 7, in which the conical sliding bearing 30 is formed integrally with the lower portion of the upper magnetic coupling. In such a magnetic coupling structure, friction, noise, heat generation, and the like may occur, and in particular, high speed operation may cause outage, and thus, the stirring speed may be limited.
본 고안에서는 위와 같은 종래의 세포배양기에 사용되는 교반기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단기간뿐만 아니라 장기간의 배양공정을 실시하는 경우에도 신뢰성있게 작동할 수 있는 교반기를 제공하기 위한 것이다. 다시 말하면, 배양기간 동안 배양기의 밀봉상태를 확실하게 유지하여, 외부의 오염원으로부터의 오염을 차단하는 동시에 교반기축이 고속회전에서도 마찰이나 소음이 없이 보다 안정적인 상태로 회전할 수 있는 교반기를 제조하기 위한 것이다.The present invention is to solve the problems of the stirrer used in the conventional cell culture, as described above, to provide a stirrer that can operate reliably even when performing a short-term as well as a long-term culture process. In other words, the sealing state of the incubator is reliably maintained during the incubation period, to prevent contamination from an external pollutant source, and at the same time to manufacture a stirrer which can rotate in a more stable state without friction or noise even at a high speed rotation. will be.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 고안인 배양기용 상부구동 교반기는 상부판(1)과 하부판(3) 및 그 사이의 배양조(2)로 이루어지는 배양기에 있어서, 배양기의 상부판(1)에 상부구동 교반기의 베어링 하우징(13)이 설치되고, 상기 베어링 하우징(13) 내부에는 볼 베어링(12)이 구비되고, 교반을 위한 임펠러를 가진 교반기축은 상기 볼 베어링(12)에 의해 지지된다. 상기 교반기축(9)의 상부 단부에는 교반기축(9)의 디스크(8)가 장착되어 있고 디스크의 내부에는 마그네트(8a)가 구비된다. 상기 디스크는 원형의 마그네트가 서로 자극을 교차하여 디스크 내부에 설치된 다. 상기 교반기축(9)의 디스크(8)와 마주보는 위치에 모터(4)축 디스크(6)가 격벽(10)을 사이에 두고 위치한다. 상기 모터축 디스크(6)는 내부에 원형의 마그네트(6a)가 서로 자극을 교차하여 디스크(6) 내부에 구비된다. 상기 격벽(10)은 캡 형상으로 이루어져 있고 교반기축의 디스크(8)를 내부에 수용하는 형상으로 되어 있다.2 to 6, the upper drive stirrer for the incubator of the present invention, the incubator consisting of the upper plate 1 and the
본 고안의 상부구동 교반기는 또한 모터(4)와 베어링 하우징(13)은 중공의 원통형으로 된 모터 어뎁터(20)에 의해서 서로 연결된다. 상기 모터에는 나사산 등의 연결부(7)가 형성되어 있어서 모터 어뎁터(7)에 연결되고, 또한 모터 어뎁터(7)는 베어링 하우징(13)에 연결된다. 모터 어뎁터(7)가 체결되면 상기 모터축의 디스크(6) 및 상기 교반기축의 디스크(8)을 수용한 격벽(10)은 상기 중공의 모터 어뎁터(20) 내부에 위치하게 된다. 본 고안의 교반기를 설치한 경우 배양기의 세척이나 멸균작업시 상기 모터(4)와 모터 어뎁터(7)는 배양조의 위쪽으로 간단하게 분리할 수 있는 구조로 되어있어서 세척 등을 위한 분해와 조립이 간편하게 이루어진다.The top drive stirrer of the present invention is also connected to each other by the
본 고안의 다른 실시예에 의하면, 상기 볼 베어링(12)은 두 개 이상으로 이루어지고, 스페이서 실린더(11)가 상기 두 개 이상의 볼 베어링(12) 사이에 장착되어 볼 베어링이 일정한 간격을 유지하도록 구성될 수도 있다. 또한 캡 형상의 격벽(10)과 베어링 하우징(13) 사이에는 O-링(16)이 구비되어 밀봉을 유지할 수도 있고, 볼 베어링(12)의 하부에는 교반기축(9)을 둘러싸고 그 주위에 환상의 실부재(14)가 제공되어 밀봉을 유지할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the ball bearing 12 is made of two or more, the
본 고안은 자기력을 이용하는 마그네틱 커플링을 채택함으로써 모터에서 발생하는 구동력을 교반기축에 효율적으로 전달하면서 배양기 내부와 외부가 분리된 상태에서 교반이 일어나도록 한 것으로, 구체적으로 살펴보면, 도 3에서와 같이 4 개의 원형자석이 자극을 교차하여 설치된 디스크가 구비되고 마그네틱 및 덮개판은 방수 에폭시나 실리콘 등을 사용해서 함침되어 접합된다. 이렇게 구성된 두 개의 디스크가 교반기축(9)의 상부 단부에 설치되고 또한 모터(4)의 축 단부에 설치되어 서로 대향하여 마주보는 상태로 마그네틱 커플링을 형성하게 된다. 본 고안에서의 마그네틱 커플링의 두 개의 디스크는 캡 형상의 격벽(10)에 의해 배양조 내부와 외부에 각각 분리된 상태로 서로 마주보며 설치된다. 격벽의 밀봉을 위해서 격벽과 베어링 하우징 사이에는 O-링(16)을 구비할 수 있고, 격벽(10)은 나사(미도시)를 이용하여 베어링 하우징에 결합된다.The present invention adopts a magnetic coupling that uses magnetic force to efficiently transfer the driving force generated from the motor to the stirrer shaft while stirring occurs in a state in which the inside and the outside of the incubator are separated. Specifically, as shown in FIG. Four circular magnets are provided with a disk installed across the magnetic poles, and the magnetic and cover plates are impregnated and bonded using waterproof epoxy or silicone. The two disks thus configured are installed at the upper end of the
또한 두 개의 스테인레스 강으로 만들어진 깊은 홈 볼 베어링(12)에 의해서 교반기 축이 상하에서 지지되고, 두 개의 볼 베어링(12)은 스페이스 실린더(11)에 의해서 간격이 유지된다. 베어링 내부로의 수분 및 이물질의 유입을 방지하기 위해서 교반기축(9) 하부에서 둥근 고리 형상으로 된 환상의 실부재(14)가 구비된다. 그리고 베어링 하우징(13) 및 배양조 사이에도 O-링이 설치되어 밀봉성을 높이게 될 수도 있다.In addition, the agitator shaft is supported up and down by the deep
이와 같은 교반기를 구비한 배양조를 멸균하는 경우에는 모터(4)와 모터 어뎁터(20)를 제거한 상태에서 배양조의 상부에 베어링 하우징 및 격벽만이 설치된 채로 멸균을 실시하고, 멸균 종료 후에는 모터와 모터 어뎁터를 베어링 하우징에 설치하고 교반기를 작동시킨다.In the case of sterilizing the culture tank equipped with such agitator, sterilization is performed with only the bearing housing and the partition wall installed at the upper portion of the culture tank while the
본 고안에 따른 배양기용 상부구동 교반기를 사용하여 배양공정을 실시하는 경우에는 배양기 내부와 외부가 완전히 분리된 상태에서 교반이 일어나므로 배양하는 동안 배양기의 밀봉상태를 확실하게 유지할 수 있어 외부로부터의 오염을 효과적으로 차단할 수 있고, 교반기축이 고속으로 회전하는 경우에도 보다 안정적인 상태를 유지할 수 있는 유리한 효과가 발생한다. 또한 배양기의 모터 및 모터 어뎁터 등은 간편하게 위쪽으로 분해될 수 있는 구조가 되어 멸균 및 세척작업시가 되어 효과가 발생한다.When the incubation process is performed using the incubator upper drive stirrer according to the present invention, since agitation occurs in a completely separated state from the inside and outside of the incubator, the sealing state of the incubator can be reliably maintained during incubation, thereby preventing contamination from the outside. It can effectively block the, and even if the stirrer shaft rotates at a high speed has the advantageous effect of maintaining a more stable state. In addition, the motor and the motor adapter of the incubator has a structure that can be easily disassembled upwards and becomes effective during sterilization and washing operations.
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KR100880793B1 (en) | 2008-07-08 | 2009-02-02 | 김순덕 | Cooling apparatus and microbe cultivation apparatus using the same |
KR100883515B1 (en) | 2008-07-08 | 2009-02-11 | 김순덕 | Agitator and microbe cultivation apparatus using the same |
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2006
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