一种生物反应器及生物反应设备的制作方法

本实用新型涉及生物培养装置领域，具体而言，涉及一种生物反应器及生物反应设备。

背景技术：

生物反应器是指提供生物活性环境的工程设备，现有技术中，生物反应器一般包括容器、驱动器和搅拌子，搅拌子从容器的顶部延伸至容器内，搅拌子固定在驱动器上，驱动器工作将直接带动搅拌子转动，从而对容器内的培养基进行搅拌。这种生物反应器中的驱动器与搅拌子直接相连，在对容器中的培养基进行观察时需要将搅拌子和驱动器取下，操作极为不便，同时极大的增加了容器内部培养基的污染概率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种生物反应器，以改善对培养基进行观察时操作不便、容易造成污染的问题。

本实用新型的目的在于提供一种生物反应设备，以改善对培养基进行观察时操作不便、容易造成污染的问题。

本实用新型是这样实现的：

基于上述第一目的，本实用新型提供一种生物反应器，包括驱动器、培养盘和搅拌子；

驱动器上设有第一吸合件，驱动器能够驱动第一吸合件转动；

培养盘放置于驱动器上，搅拌子放置于培养盘内；

搅拌子包括第二吸合件，第二吸合件与第一吸合件磁性连接。

进一步地，培养盘内部形成多个顶部开口的培养格，第一吸合件与培养格一一对应，搅拌子放置于培养格内。

进一步地，培养格矩形阵列分布。

进一步地，驱动器包括基座和动力件，第一吸合件可转动的设置于基座，培养盘放置于基座上，动力件用于驱动第一吸合件相对基座转动。

进一步地，基座包括至少一个座体，培养盘放置于座体上，培养盘与座体一一对应，座体上设有多个平行设置的第一吸合件，动力件能够驱动基座中所有第一吸合件转动。

进一步地，座体中的两个相邻的第一吸合件通过传动组件连接。

进一步地，搅拌子还包括搅拌轴和圆周分布于搅拌轴外侧的至少两个叶片，第二吸合件固定于搅拌轴；

叶片所在的平面为参考平面，搅拌轴的轴线为参考轴线，参考平面与参考轴线呈夹角设置，参考平面与参考轴所呈夹角为锐角。

进一步地，搅拌轴的内部设有密闭腔，第二吸合件设于密闭腔内。

进一步地，搅拌子还包括耐磨件，耐磨件固定于搅拌轴的底部。

基于上述第二目的，本实用新型提供一种生物反应设备，包括控制器和上述生物反应器，控制器用于控制驱动器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种生物反应器，驱动器与搅拌子之间采用非接触式的磁性连接，当驱动器驱动第一吸合件转动时，在磁力的作用下，搅拌子将在培养盘内转动，从而对培养盘中的培养基进行搅拌。当需要对培养盘中的培养基进行观察时，可直接将培养盘取下进行观察，无需对将搅拌子从培养盘中取出，操作极为方便，不会对培养基造成污染。这种生物反应器可有效降低消毒灭菌过程中繁琐的装配合准备时间，在灭菌过程中只需要对搅拌子单独灭菌即可；此外，还可方便的对搅拌子进行更换。

本实用新型提供一种生物反应设备，包括控制器和上述生物反应器，具有上述生物反应器的所有优点。控制器可对驱动器进行控制，从而实现对搅拌子的转速进行控制，为实验的可重复性提供精确的数据保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的生物反应器的结构示意图；

图2为图1所示的驱动器的结构示意图；

图3为图2所示的座体的结构示意图；

图4为图2所示的第一吸合件的结构示意图；

图5为图1所示的培养盘的结构示意图；

图6为图1所示的搅拌子的结构示意图；

图7为图1所示的搅拌子的剖视图；

图8为图7所示的第一半轴的剖视图；

图9为图7所示的第一半轴的结构示意图；

图10为图7所示的第二半轴的结构示意图；

图11为本实用新型实施例2提供的生物反应设备的结构示意图。

图标：100-生物反应器；10-驱动器；11-基座；111-座体；1111-底板；1112-支撑件；1113-凸出部；1114-盲孔；112-电机支架；12-动力件；13-第一吸合件；131-转轴；132-磁性件；14-传动组件；141-齿轮；15-输出齿轮；20-培养盘；21-培养格；30-搅拌子；31-搅拌轴；311-密闭腔；312-第一半轴；3121-第一端面；3122-第一连接面；3123-第一盲孔；313-第二半轴；3131-第二端面；3132-第二连接面；3133-凸起；3134-第二盲孔；32-第二吸合件；33-耐磨件；34-叶片；35-参考平面；36-参考轴线；200-生物反应设备；210-控制器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种生物反应器100，包括驱动器10、培养盘20和搅拌子30，培养盘20放置在驱动器10上，搅拌子30放置在培养盘20内，驱动器10以磁力驱动的方式驱动搅拌子30转动。

其中，如图2所示，驱动器10包括基座11和动力件12，基座11上可转动的设置有多个第一吸合件13，动力件12用于驱动第一吸合件13相对基座11转动。

具体地，基座11包括电机支架112和两个座体111，两个座体111通过电机支架112连接，两个座体111对称的分布在电机支架112的两侧。

如图3所示，座体111包括底板1111和设于底板1111上表面上的四个支撑件1112，底板1111为矩形，四个支撑件1112分别设于底板1111的四角处，四个支撑件1112之间形成一个矩形的夹持区间。支撑件1112为L形，支撑件1112的内侧设有凸出部1113，四个支撑件1112内侧的凸出部1113的上表面位于同一平面内。底板1111上设有矩形阵列分布的多个盲孔1114。

本实施例中，动力件12为电机。

如图4所示，第一吸合件13包括转轴131和设于转轴131上的磁性件132，磁性件132和转轴131均为圆柱形，磁性件132与转轴131同轴设置，磁性件132的直径与转轴131的直径相等，转轴131的直径与底板1111上的盲孔1114的孔径相匹配，磁性件132固定于转轴131的一端。本实施例中，磁性件132为磁铁。

如图2所示，座体111上的一个盲孔1114内对应设置一个第一吸合件13，第一吸合件13中的转轴131远离磁性件132的一端插于盲孔1114内，第一吸合件13中的磁性件132位于盲孔1114外。第一吸合件13设于盲孔1114内后，第一吸合件13可相对座体111转动，第一吸合件13相对座体111转动的轴线即为第一吸合件13自身的轴线。座体111中的任意两个第一吸合件13之间相互平行。座体111中的两个相邻的第一吸合件13通过传动组件14连接。本实施例中，传动组件14为两个相互啮合的齿轮141，两个啮合齿轮141分别与两个与之对应的第一吸合件13固定。电机竖直布置在电机支架112上，电机的输出轴上设有输出齿轮15，一个座体111中的一个第一吸合件13上的齿轮141与输出齿轮15啮合，另一个座体111中的一个第一吸合件13上的齿轮141与输出齿轮15啮合。当电机工作时，基座11中的所有第一吸合件13都将绕自身的轴线转动。

培养盘20与座体111一一对应，即培养盘20也为两个。培养盘20为塑料材质，培养盘20为矩形结构。培养盘20的大小与座体111的四个支撑件1112之间形成的夹持区间的大小一致。如图5所示，培养盘20内部形成多个顶部开口的培养格21，培养格21矩形阵列分布，培养格21为圆柱形。培养盘20中的两个相邻的培养格21之间的距离与座体111中的两个相邻的第一吸合件13之间的距离相等。

如图6所示，搅拌子30包括搅拌轴31、第二吸合件32、耐磨件33和圆周分布于搅拌轴31外侧的三个叶片34，第二吸合件32和耐磨件33均设于搅拌轴31上。

其中，搅拌轴31为塑料材质，其质量较轻。如图7所示，搅拌轴31整体为圆柱形，搅拌轴31在其轴向上具有两个端面，分别为第一端面3121和第二端面3131，第一端面3121和第二端面3131均为平面，第一端面3121为搅拌轴31的顶部，第二端面3131为搅拌轴31的底部。搅拌轴31的内部设有一个密闭腔311。

具体地，搅拌轴31包括上下可拆卸的两部分，即第一半轴312和第二半轴313，第一半轴312和第二半轴313均为圆柱形，第一半轴312的外径与第二半轴313的外径相等。第一半轴312和第二半轴313将搅拌轴31均分，即第一半轴312的长度与第二半轴313的长度相等。第一半轴312与第二半轴313同轴设置，第一半轴312与第二半轴313可拆卸的连接在一起。

其中，第一半轴312形成一端开口的第一容纳腔。如图8所示，第一半轴312在其轴向上具有两个端面，其中一个端面为搅拌轴31的第一端面3121，另一个端面为第一连接面3122。第一连接面3122上开设有第一盲孔3123，第一盲孔3123与第一半轴312同轴设置，第一盲孔3123即为第一容纳腔。

本实施例中，三个叶片34设于第一半轴312上。三个叶片34圆周的分布在第一半轴312的外侧，三个叶片34均匀间隔分布，即每个叶片34相距120度。

叶片34为条形板，叶片34的材质与搅拌轴31的材质相同。如图9所示，叶片34沿第一半轴312的径向延伸，即叶片34的长度方向与第一半轴312的半径方向一致。如图8所示，叶片34相对第一半轴312倾斜设置。也就是说，叶片34所在的平面为参考平面35，第一半轴312的轴线为参考轴线36，参考平面35与参考轴线36呈夹角设置，参考平面35与参考轴线36所呈夹角为锐角。本实施例中，参考平面35与参考轴线36所呈夹角为30度。

在实际生产过程中，叶片34与第一半轴312可通过注塑成型的方式一体成型，也可将两者分开制造，再通过热熔焊接的方式进行连接。

第二半轴313形成一端开口的第二容纳腔。如图10所示，第二半轴313在其轴向上具有两个端面，其中一个端面为搅拌轴31的第二端面3131，另一个端面为第二连接面3132。第二连接面3132上形成轴向凸出的凸起3133，凸起3133的外径与第一盲孔3123的孔径相匹配。凸起3133端面上开设有延伸至第二半轴313内部的第二盲孔3134，第二盲孔3134与第二半轴313同轴设置，第二盲孔3134即为第二容纳腔。

如图7所示，第一半轴312与第二半轴313连接时，第一半轴312与第二半轴313同轴设置，第一半轴312位于第二半轴313的上方，第二半轴313的凸起3133设于第一半轴312的盲孔1114中并形成配合，第一半轴312的第一连接面3122与第二半轴313接触，以使第一半轴312的第一端面3121与第二半轴313的第二端面3131相背离。第一半轴312与第二半轴313连接后，第一半轴312外周壁与第二半轴313的外轴壁构成一个完整的圆柱结构，第一盲孔3123与第二盲孔3134连通形成搅拌轴31内部的密闭腔311，密闭腔311与外界隔开。第一半轴312与第二半轴313通过第二半轴313上的凸起3133和第一半轴312上的第一盲孔3123配合实现连接，当第一半轴312和第二半轴313受到相反的拉力时，可将第一半轴312与第二半轴313分离。

本实施例中，第二吸合件32为磁铁。第二吸合件32的形状不受限制，本实施例中，磁件为条形。第二吸合件32位于第二半轴313的第二盲孔3134内，第二吸合件32粘贴在第二盲孔3134的底壁上。第二吸合件32与第二半轴313固定后，叶片34靠近于第一端面3121，第二吸合件32靠近于第二端面3131，即叶片34离第一端面3121较近，第二吸合件32离第二端面3131较近。

耐磨件33设于搅拌轴31的第二端面3131上。耐磨件33的材质为聚四氟乙烯，其具有很好的耐磨性。耐磨件33为柱形垫片，耐磨件33的厚度远远小于搅拌轴31的长度，耐磨件33的直径与搅拌轴31的直径相等。

如图1所示，培养盘20放置在座体111的四个支撑件1112之间形成的夹持区间内，培养盘20的底壁与支撑件1112内侧的凸出部1113接触。第一吸合件13位于培养盘20的下侧，第一吸合件13的轴线于培养格21的中心线重合。一个培养盘20中的培养格21与一个座体111中的第一吸合件13一一对应。培养盘20中的一个培养格21对应放置一个搅拌子30，搅拌子30中的耐磨件33与培养格21的底壁接触。搅拌子30中的第二吸合件32将与第一吸合件13产生磁力。

在实际使用过程中，培养盘20中的培养格21中可选则性的装入培养基，启动电机后，基座11中的所有第一吸合件13都将发生转动，在磁力的作用下，将带动第二吸合件32转动，从而对培养格21中的培养基进行搅拌。由于搅拌子30中的叶片34与第一半轴312倾斜布置，搅拌子30在培养格21内对培养基进行搅拌的同时将受到来自培养基的施加的升力，该升力的方向与搅拌子30受到的磁力的作用方向相反。当搅拌子30的转速达到一定时，搅拌子30所受到的升力与磁力将达到平衡，从而使整个搅拌在悬浮在培养基中，避免搅拌子30与培养盘20之间发生摩擦，防止磨损物污染培养基，提高了搅拌质量。此外，通过控制搅拌子30的转速还可实现搅拌子30的上下移动，以使搅拌子30对培养基进行均匀而充分的搅拌。当然，搅拌子30在刚启动转速不高时，搅拌子30的底部仍然会与培养盘20发生摩擦，但由于搅拌子30的底部为耐磨件33，耐磨件33与培养盘20摩擦不易产生磨损。

本实施例提供的一种生物反应器100，驱动器10与搅拌子30之间采用非接触式的磁性连接。当需要对培养盘20中的培养基进行观察时，可直接将培养盘20取下进行观察，无需对将搅拌子30从培养盘20中取出，操作极为方便，不会对培养基造成污染。这种生物反应器100可有效降低消毒灭菌过程中繁琐的装配合准备时间，在灭菌过程中只需要对搅拌子30单独灭菌即可；此外，还可方便的对搅拌子30和培养盘20进行更换。这种生物反应器100可作为各种器官的培养工具，还可作为组织块消化成单细胞等实验工具。

本实施例中，培养盘20内部形成多个矩形阵列培养格21，在有限的空间内可同时对多组培养基进行培养，培养基之间相互隔开，不会造成交叉污染。在不同的培养格21中培养不同条件的培养基，有利于进行高通量筛选。此外，培养盘20的顶部开口结构使得培养基与外界能够进行很好的气体交换。

本实施例中，驱动器10中设有两个用于放置培养盘20的座体111，即驱动器10上可安放两个培养盘20，提高了整个生物反应器100的使用效率。在其他具体实施例中，驱动器10中也可设置一个或多个座体111，驱动器10中的所有第一吸合件13仍然可通过一个电机驱动。

本实施例中，搅拌轴31内部设有密闭腔311，一方面可减小搅拌轴31的密度，另一面可在密闭腔311内形成空气柱，均可增强整个搅拌子30的浮力，以使搅拌子30无需在高速转动下就可处于悬浮状态。

本实施例中，磁性件132设置在搅拌轴31的密闭腔311，以使磁性件132不会暴露在培养基内，避免对培养基造成污染。此外，磁性件132设置在密闭腔311后，磁性件132不会受到外界因素的干扰，保证磁性件132与搅拌轴31连接后的牢固性。而搅拌轴31采用第一半轴312和第二半轴313可拆卸连接的结构，一方面方便密闭腔311的形成，另一方面方便磁性件132的安装。

需要说明的是，本实施例中，搅拌子30中的叶片34为三个，在其他具体实施例中，搅拌子30中的叶片34可以圆周布置在搅拌轴31上的两个或者两个以上的其他个数。

本实施例中，电机竖直布置，电机与输出齿轮15直接相连。在其他具体实施例中，电机也可水平布置，电机的输出轴和输出齿轮15间通过一对啮合的圆锥齿轮141连接即可。

实施例2

如图11所示，本实施例提供一种生物反应设备200，包括控制器210和上述实施例中的生物反应器100。

其中，控制器210为电机转速控制器。控制器210与驱动器10中的电机电连接，控制器210可控制电机的转速，从而实现对第一吸合件13及搅拌子30的转速进行控制，为实验的可重复性提供精确的数据保障。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。