一种细胞培养加热冷却搅拌驱动装置的制作方法

一种细胞培养加热冷却搅拌驱动装置，属于生物培养发酵领域。

背景技术：

高通量细胞培养系统是针对多种细胞（微生物、哺乳、昆虫和植物细胞等），在毫升和升培养体积水平上，平行的、高通量的开展多个，并完全模拟工业化细胞培养过程的，开展以DoE 细胞克隆评价为主要目的全自动细胞培养实验。

微型生物反应器是高通量筛选和细胞培养的核心设备，但由于其体积比较微小，所以在各种检测、补料等功能结构的设计时就必须考虑这些结构对反应传质及反应罐运行可靠性的影响。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种满足细胞、微生物、细菌等培养室的加热或冷却以及搅拌要求的细胞培养加热冷却搅拌驱动装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该细胞培养加热冷却搅拌驱动装置，其特征在于：包括反应罐以及设置在反应罐下侧的搅拌电机，反应罐内设置有搅拌轴，搅拌轴上安装有桨叶，搅拌轴上同轴安装有内磁体，搅拌电机的输出轴同轴设置在反应罐的下侧，搅拌电机的输出轴上同轴安装有外磁体，外磁体与内磁体同轴设置，搅拌电机通过外磁体和内磁体推动搅拌轴转动；所述的反应罐的底部或侧部设置有加热膜和半导体制冷片，反应罐内设置有温度检测模块。

优选的，所述的反应罐同轴安装在安装筒内，安装筒为下端封闭的圆筒，反应罐的下部安装在安装筒内，加热膜和半导体制冷片均设置在安装筒下侧。

优选的，所述的加热膜为圆环形，加热膜同轴设置在安装筒下侧，半导体制冷片设置在加热膜内的安装筒下侧，半导体制冷片与加热膜间隔设置。

优选的，所述的反应罐安装在支撑架上侧，加热膜和半导体制冷片均设置在反应罐和支撑架之间，且加热膜与支撑架之间设置有隔热膜。

优选的，所述的半导体制冷片的下侧设置有散热装置。

优选的，所述的散热装置包括散热片以及散热风扇，散热片竖向设置在半导体制冷片下侧，散热风扇设置在散热片的一侧。

优选的，所述的支撑架的上侧间隔设置有多个反应罐，每个反应罐的下侧均设置有与其相对应的搅拌电机，每相邻的两个反应罐之间的支撑架上安装有隔板。

优选的，所述的散热片环绕反应罐的轴线间隔设置有多块，散热风扇环绕反应罐的轴线也间隔设置有多个。

优选的，所述的搅拌电机与加热膜之间设置有隔热垫。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、本细胞培养加热冷却搅拌驱动装置能够满足细胞、微生物、细菌等培养时的加热或冷却及搅拌的功能要求，搅拌电机通过设置在反应罐外的外磁体和设置在反应罐内的内磁体带动搅拌轴转动，能够避免搅拌轴的轴向力对搅拌电机造成损坏，温度检测模块能够检测反应罐的温度，从而方便工作人员调节及掌握反应罐的温度。

2、加热膜和半导体制冷片均设置在安装筒下侧，从而能够通过安装筒对反应罐进行加热，海鲜了间接的对反应罐进行加热或降温，方便了加热膜和半导体制冷片的安装。

3、隔热膜能够避免加热膜的热量传递到支撑架上，避免了热量的损失。

4、散热片和散热风扇相配合，对反应罐进行降温，方便调节反应罐的温度。

5、每相邻的两个反应罐的支撑架之间设置有隔板，从而能够将两个反应罐对应的加热膜隔开，避免相邻反应罐之间的加热膜和半导体制冷片之间相互影响。

6、隔热垫能够避免加热膜的热量使搅拌电机的温度升高，避免对搅拌电机造成损坏。

附图说明

图1为细胞培养加热冷却搅拌驱动装置的主视剖视示意图。

图2为反应罐的主视示意图。

图3为反应罐的主视剖视示意图。

图4为反应罐法兰的俯视示意图。

图中：1、反应罐 2、搅拌轴 3、内磁体 4、温控装置 5、安装筒 6、加热膜 7、隔热膜 8、半导体制冷片 9、散热片 10、散热风扇 11、支撑架 12、支撑架散热口 13、搅拌电机 14、安转轴 15、外磁体 16、隔热垫 17、隔板 18、底座 19、电极密封塞 20、连接筒 21、罐体 22、补料接头 23、进料管 24、取样接口 25、密封圈 26、取样塞 27、法兰垫 28、补气口 29、轴承套筒 30、密封垫 31、端盖 32、轴承 33、轴承卡簧 34、平直桨 35、象耳桨 36、液位探测头 37、尾气出气口 38、温度检测套筒 39、补气口。

具体实施方式

图1~4是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~4对本实用新型做进一步说明。

一种细胞培养加热冷却搅拌驱动装置，包括反应罐1以及设置在反应罐1下侧的搅拌电机13，反应罐1内设置有搅拌轴2，搅拌轴2上安装有桨叶，搅拌轴2上同轴安装有内磁体3，搅拌电机13的输出轴同轴设置在反应罐的下侧，搅拌电机13的输出轴上同轴安装有外磁体15，外磁体15与内磁体3同轴设置，搅拌电机13通过外磁体15和内磁体3推动搅拌轴2转动；反应罐1的底部或侧部设置有加热膜6和半导体制冷片8，反应罐1内设置有温度检测模块。本细胞培养加热冷却搅拌驱动装置能够满足细胞、微生物、细菌等培养时的加热或冷却及搅拌的功能要求，搅拌电机13通过设置在反应罐1外的外磁体15和设置在反应罐1内的内磁体3带动搅拌轴2转动，能够避免搅拌轴2的轴向力对搅拌电机13造成损坏，温度检测模块能够检测反应罐1的温度，从而方便工作人员调节及掌握反应罐1的温度。

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本实用新型的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

具体的：如图1所示：反应罐1竖向安装在支撑架11上，每个支撑架11上均间隔安装有多个反应罐1，在本实施例中，支撑架11上间隔安装有两个反应罐1。

反应罐1内同轴设置有搅拌轴2，搅拌轴2的中下部安装有桨叶，搅拌轴2的下端同轴安装有内磁体3，内磁体3为圆盘状，内磁体3间隔设置在反应罐1的底部。搅拌电机13同轴设置在对应的反应罐1的下侧，搅拌电机13安装在支撑架11上，搅拌电机13的输出轴朝上设置，且搅拌电机13的输出轴上同轴安装有外磁体15，外磁体15为圆盘状，外磁体15与内磁体3同轴设置，外磁体15与内磁体3相配合使搅拌轴2随搅拌电机13的输出轴同步转动。

反应罐1的下部套设有安装筒5，安装筒5为下端封闭的圆筒，反应罐1的下端伸入安装筒5内并与安装筒5固定连接。环绕安装筒5的上端外壁设置有向外凸出的安装部，安装部可拆卸的安装在支撑架11上。

环绕安装筒5的下端外壁设置有环形的加热环，加热环与安装筒5一体设置。加热膜6为环形，其加热膜6的外径与加热环的外径相等，加热膜6的内径小于加热环的内径，加热膜6同轴设置在加热环下侧并与加热环相连。半导体制冷片8为圆盘状或方形，半导体制冷片8安装在安装筒5的下侧并与安装筒5相连，半导体制冷片8的侧部与加热膜6的内侧间隔设置，避免对加热膜6的加热造成妨碍。加热膜6还可以设置在安装筒5的侧部。

加热环安装在支撑架11上，且加热膜6与支撑架11之间设置有隔热膜7，隔热膜7为与加热膜6同轴设置的环形，隔热膜7使加热膜6与支撑架11间隔设置，避免对加热膜6的热量通过支撑架11散失。

搅拌电机13的输出轴通过安装轴14与外磁体15相连，安装轴14的中部直径大于两端的直径，安装轴14的中部同轴设置有安装孔，搅拌电机13的输出轴伸入安装孔内并与安装轴14同步转动，外磁体15的中部设置有通孔，安装轴14的上端伸入外磁体15的通孔内并与外磁体15固定连接。安装轴14与搅拌电机13的输出轴之间可以通过花键连接，还可以通过键连接，以实现安装轴14随搅拌电机13输出轴同步转动。搅拌电机13的上端同轴设置有隔热垫16，避免加热膜6的温度使搅拌电机13的温度升高，影响搅拌电机13的使用。温度检测模块可以温度传感器或温度探头，温度传感器、加热膜6和半导体制冷片8构成了温控装置4。

半导体制冷片8的下侧设置有散热装置，散热装置包括散热片9以及散热风扇10，散热片9竖向设置在半导体制冷片8下侧并与半导体制冷片8相连，散热片9安装在支撑架11上，散热片9环绕搅拌电机13间隔均布有多块，散热风扇10设置在散热片9外侧，散热风扇10环绕搅拌电机13间隔均布有多个，散热风扇10安装在支撑架11上，支撑架11上设置有与散热风扇10相配合的支撑架散热口12，实现了热量的快速散失，提高了散热速度，进而提高了反应罐1的冷却速度。

每相邻的两个反应罐1之间的支撑架11上安装有竖向的隔板17，隔板17设置在相邻的反应罐对应的加热膜6和散热风扇10之间，避免相邻两个反应罐1的工作相互干扰。支撑架11的下侧设置有底座18，底座18上设置有新风进风口。

如图2~4所示：反应罐1包括罐体21，罐体21为下端封闭的圆筒，搅拌轴2同轴设置在罐体21内，桨叶安装在搅拌轴2的中下部，罐体21的上端安装有反应罐法兰，反应罐法兰与罐体21同轴设置，反应罐法兰将罐体21的上端封闭并与罐体21可拆卸的连接。

罐体21的上端设置有连接筒20，连接筒20为圆筒状，罐体21的上端外壁设置有螺纹，连接筒20的内壁也设置有螺纹，连接筒20套设在罐体21的上端并与罐体21螺纹连接。连接筒20的上端设置有向内的内翻边，反应罐法兰的下端的直径大于上端的直径，从而在反应罐法兰的下侧形成外凸的压紧部，压紧部的直径大于连接筒20的内翻边的内径，而小于连接筒20的内径，连接筒20的内翻边通过压紧部将反应罐法兰压紧在罐体21上侧，从而使反应罐法兰将罐体21的上口封闭。反应罐法兰与罐体21的之间设置有环形的法兰垫27，从而保证反应罐法兰与罐体21上口之间密封可靠。

反应罐法兰的两侧对称设置有pH电极和DO溶氧电极，pH电极和DO溶氧电极均竖向设置，pH电极和DO溶氧电极外均套设有电极密封塞19，电极密封塞19为圆筒状，pH电极和DO溶氧电极分别滑动套设在对应的电极密封塞19外，且pH电极和DO溶氧电极与对应的电极密封塞19之间密封设置，电极密封塞19可拆卸的安装在反应罐法兰上并与反应罐法兰密封连接，从而能够根据罐体21的长度调节pH电极和DO溶氧电极伸入罐体21内的长度，且调节方便。

反应罐法兰上设置有液位探测头36和温度检测套筒38，反应罐法兰上还开设有尾气出气口37和补气口39，液位探测头36、尾气出气口37、温度检测套筒38和补气口39的轴线合围成正方形。补气口39连接有补气管，补气管的下端设置在罐体21的底部，补气管上沿轴向间隔设置有多个补气口39，从而能够均匀的为罐体21内补气。温度检测套筒38与生物反应器密封连接，使生物反应器内与温度检测套筒38内部隔离，但可以通过刺入温度套筒内的而温度探头检测生物反应器的温度。尾气出气口37上安装有尾气出气器。

反应罐法兰上的两侧还对称设置有补料接头22和取样接口24。补料接头22竖向安装在反应罐法兰上，且补料接头22与反应罐法兰密封连接，补料接头22上设置有一根或多根进料管23，进料管23与补料接头22密封连接，进料管23的下端穿过反应罐法兰并位于罐体21的上部。进料管23的上端设置有倒刺，便于安装硅胶管，补料接头22设置有四个，补料接头22通过螺纹连接安装在反应罐法兰上或直接固定在反应罐法兰上。取样接口24竖向安装在反应罐法兰上并与反应罐法兰密封连接，取样接口24的下端与反应罐法兰的下侧平齐。取样接口24连接有取样塞26，取样塞26的上部设置同轴设置有盲孔，环绕取样塞26的中下部设置有外凸的限位台，环绕取样塞26的外壁还设置有密封圈安装槽，密封圈安装槽设置在限位台的下部，密封圈安装槽内安装有密封圈25，密封圈25为O型密封圈，取样塞26的下端伸入取样接口24内，且取样塞26的限位台限位在取样接口24的上端，取样塞26与取样接口24内壁之间通过密封圈25密封，从而避免正常培养时发生染菌的风险。取样接口24的内孔为由上至下直径逐渐减小的锥形，取样塞26的下部也为由上至下直径逐渐减小的锥形，便于取样塞26的取出操作。补料接头22和取样接口24的连线与pH电极和DO溶氧电极的连线垂直。液位探测头36、尾气出气器、温度探头和补气口39中的任一个的中心线至反应罐法兰的轴线的距离大于pH电极、DO溶氧电极、补料接头22和取样接口24中的任一个至反应罐法兰的中心线的距离。

补料接头22、取样接口24、pH电极和DO溶氧电极的中心线合围成正方形，尾气出气口37、温度检测套筒38和补气口39的轴线合围成正方形的对应侧的中点上。尾气出气口37、温度检测套筒38和补气口39至反应罐法兰中心线的距离大于补料接头22、取样接口24、pH电极和DO溶氧电极至反应罐法兰中心线的距离，解决了罐体21体积小对各种检测、补料等功能结构对反应传质及反应罐1运行可靠性的影响的问题的。

反应罐法兰上同轴安装有轴承套筒29，反应罐法兰的中部同轴设置有通孔，反应罐法兰套设在轴承套筒29的中上部并与轴承套筒29的外壁密封连接，轴承套筒29的内径大于搅拌轴2的上端的直径。反应罐法兰的上端设置有端盖31，端盖31与轴承套筒29可拆卸的连接，端盖31与轴承套筒29之间设置有密封垫30，密封垫30将轴承套筒29的上端封闭，轴承套筒29的下端设置有向内的内翻边，轴承套筒29的下端与搅拌轴2之间转动且密封设置。

轴承套筒29与搅拌轴2之间设置有轴承32，轴承32由上至下间隔设置有两个，搅拌轴2的上端设置直径小于中部直径的轴承安装部，上侧的轴承32同轴套设在轴承安装部上。位于下侧的轴承32的下侧的搅拌轴2上设置有轴承卡簧33，轴承卡簧33与下侧的轴承32之间设置有支撑套，支撑套下端支撑在轴承卡簧33上，支撑套的上端支撑在下侧的轴承32的内圈下侧，保证搅拌轴2转动时更加平稳。

桨叶包括平直桨34和象耳桨35，象耳桨35安装在搅拌轴2的下部，平直桨34间隔安装在象耳桨35上侧的搅拌轴2上，平直桨34环绕搅拌轴2间隔均布有六个。

内磁体3为圆盘状，内磁体3的中部设置有用于安装在搅拌轴2上的通孔，搅拌轴2的下端伸入内磁体3的通孔内并与内磁体3固定连接。内磁体3设置在象耳桨35下侧。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。