生物培养反应装置的制作方法

本发明涉及一种生物反应器，尤其是一种生物培养反应器，属于生物反应器技术领域。

背景技术：

生物反应器是用来培养生物细胞组织的实验用工具，为细胞组织每天提供1小时的高压培养环境，必须满足细胞组织培养需要严格的无菌条件(一旦污染细胞组织将会受到不可挽回的致命一击，无菌这是细胞培养基础)，充分的营养环境(包括营养(各类细胞必须的生物因子的降解速率快)的供应和废物的清除)，为满足生物组织的需要常规隔天换液。

现有的循环系统和加压系统的一体化生物反应器。如专利公开号cn103589638b，一种气动自循环动物细胞培养生物反应器及其使用方法，位于大罐底部的磁力搅拌系统、加热系统和控制系统，大罐上端设置有密封盖，大罐两侧设置有与加热系统连接的夹套，小罐上端设置有封头且其下端设置有开口，封头与密封盖通过通气管密封固定连接，通气管上端穿出密封盖且分别连接有真空抽气泵和空气压缩泵，其下端穿出封头进入小罐内。如专利公开号cn102899250b，公开了一种用于组织工程的可控液压生物反应器，顶盖的上端部设置有可控液压系统，罐体的下部设置有循环灌注系统；罐体内设置有柔性隔膜，柔性隔膜将罐体和顶盖形成的腔体分隔成培养腔和加压腔；采用液压加压方式和可控卸压技术，可实现对压力刺激强度、频率、作用时间等关键参数的实时、精密调控，实现多种刺激模式的转换；在培养系统中引入培养液进、出口以实现循环灌注培养。

现有的循环系统和加压系统的一体化生物反应器的循环系统，培养罐体与换料瓶由硅胶管链接，蠕动泵提供循环动力。造成了换液不及时(2周换液)，培养环境不利于细胞组织培养。多组件的循环系统造成了换液时细胞组织污染率高。各类管道的链接复杂链接增加了污染风险。现有的循环系统与压力系统融为一体化生物反应器，使得加压舱被长期一组实验长期占用，反应器使用效率低。一体化的设计，不易于对样本的生长观察，一体化设计的组织放在长期放在密封罐体内，不能做到对组织的实时观察。一体化设计，造成每次的加压操作包括手动关闭进出液阀门，打开加压系统；每次加压完毕还要关闭加压系统，打开进出液阀门。操作复杂，容易产生人为失误，造成液体泄露，一旦有液体泄露就会造成污染。一体化的设计，不能进行常规隔天换液，不能满足细胞组织培养环境营养条件。一体化设计，就造成了笨重的加压舱要带着培养的组织在培养箱内长期培养，培养箱内湿热的环境造成各组件老化快，降低了设备的稳定性，增加了污染的风险。一体化的设计使得细胞组织放入反应器、从反应器中出等操作复杂，并且是污染风险高的操作。一体化的设计，为了达到内部加压舱在高压力环境的安全条件，反应器设计重量很大，为实际操作，搬运很困难，操作苦难。一体化的设计，为达到无菌的要求，需要对整个反应器各个部件进行统一消毒、组装，复杂的组装环节需要严格无菌，一个环节出现污染将导致细胞组织的失败，一体化设计就是污染放大器。为此，需要设计一种生物培养反应器，可用于自动化程度高的生物反应实验仪，并可最大限度的减少来自反应器的污染的。

技术实现要素：

本发明是要提供一种生物培养反应装置，该装置可用于自动化生物反应实验仪，并可最大限度的减少来自反应器的污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种生物培养反应装置，包括培养舱、加压组件，所述加压组件由内压头、上压板、下压板、压簧组成；所述内压头上端面用螺栓固定连接上压板，内压头下端套接有下压板，且内压头下部设有凸台，下压板通孔上端设有凸环，下压板通过凸环与内压头下部凸台配合轴向定位，使下压板可随内压头向上一起移动；内压头外套接有压簧，压簧的两端分别与上压板、下压板接触连接。内压头和下压板分别与培养舱中的硅胶膜片压触连接，其中，下压板用于压紧硅胶膜片与培养罐体上端面，使硅胶膜片与培养罐体上端面之间紧密封，内压头通过硅胶膜片向培养罐体内的液体施加设定的压力。

进一步，所述加压组件通过上压板连接加压装置。

进一步，所述加压装置为气缸、油缸、伺用电机或直线电机中的一种。

进一步，所述培养舱由培养罐体、培养罐盖和硅胶膜片组成；所述培养罐盖与培养罐体通过螺纹连接，且培养罐体与培养罐盖之间设置硅胶膜片，由培养罐盖通过硅胶膜片压在培养罐体上形成培养罐盖与培养罐体之间的初步密封；当下压板压紧硅胶膜片与培养罐体上端面后，压紧力可随加压的压力增大而增加，并在弹簧力作用下使紧硅胶膜片与培养罐体上端面之间形成沿周向均匀的紧密封。

进一步，所述培养罐体上端面上设有多个同轴凹槽环，当硅胶膜片在培养罐盖和下压板向下压力作用时，所述硅胶膜片卡入同轴凹槽环中。

进一步，所述培养罐盖与培养罐体之间还设有不锈钢垫板，培养罐盖通过不锈钢垫板压紧连接硅胶膜片，使硅胶膜片密封面受力更均匀，并延长硅胶膜片使用寿命。

本发明的有益效果是：

本发明采用加压组件，通过下压板作用于压紧硅胶膜片与培养罐体上端面，使硅胶膜片与培养罐体上端面之间紧密封，内压头通过硅胶膜片向培养罐体施加压力。其中，下压板压紧硅胶膜片与培养罐体上端面，压紧力可随加压油缸的压力增大而增加，并在弹簧力作用下可确保硅胶膜片向培养罐体施加高压力及保压时，紧硅胶膜片与培养罐体上端面之间形成沿周向均匀的紧密封。

培养舱采用独立式设计，使得常规隔天换液操作成为可能，独立的培养舱在非加压的时间可以常规培养。通过更换培养舱，可以提高生物反应实验仪的使用效率。培养舱可以进行24小时加压操作。

进行加压时需要培养舱注满液体，使得液体面可以与培养舱顶盖的硅胶薄面相接触。使得液体只需到达平台，减少了液体溢出加压舱，培养舱采用双层密封结构，通过培养罐盖和培养罐体的螺纹连接，做到初步密封。通过加压组件中的下压板给于硅胶膜片的加压密封，进行两次密封，以达到在对加压舱加压时液体不会溢出，做到安全无菌操作。

附图说明

图1为本发明的生物培养反应装置结构立体示意图；

图2为本发明的生物培养反应装置结构主视图；

图3为本发明的生物培养反应装置结构剖视图；

图4为本发明的生物培养反应装置与加压油缸连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，一种生物培养反应装置，包括培养舱4、加压组件5，加压组件5由内压头5-2、上压板5-3、下压板5-4、压簧5-5组成。内压头5-2上端面用螺栓5-6固定连接上压板5-3，内压头5-2下端套接有下压板5-4，且内压头5-2下部设有凸台，下压板5-4通孔上端设有凸环，下压板5-4通过凸环与内压头5-2下部凸台配合轴向定位，使下压板5-4可随内压头5-2向上一起移动；内压头5-2外套接有压簧5-5，压簧5-5的两端分别与上压板5-3、下压板5-4接触连接。内压头5-2和下压板5-4分别与培养舱中的硅胶膜片4-3压触连接，其中，下压板5-4用于压紧硅胶膜片4-3与培养罐体4-1上端面，使硅胶膜片4-3与培养罐体4-1上端面之间紧密封，内压头5-2通过硅胶膜片4-3向培养罐体4-1内的液体施加设定的压力。

加压组件5通过内压头5-2连接加压装置。加压装置为气缸、油缸、伺用电机或直线电机等。如图4所示，上压板5-3与加压油缸6之间通过螺纹和螺母固定连接。

培养舱4由培养罐体4-1、培养罐盖4-2和硅胶膜片4-3组成。培养罐盖4-2与培养罐体4-1通过螺纹连接，且培养罐体4-1与培养罐盖4-2之间设置硅胶膜片4-3，由培养罐盖4-2通过硅胶膜片4-3压在培养罐体4-1上形成培养罐盖4-2与培养罐体4-1之间的初步密封。当下压板5-4压紧硅胶膜片4-3与培养罐体4-1上端面后，压紧力可随加压装置的压力增大而增加，并在弹簧力作用下可确保硅胶膜片4-3向培养罐体4-1施加高压力及保压时，紧硅胶膜片4-3与培养罐体4-1上端面之间形成沿周向均匀的紧密封。

另外，培养罐体4-1上端面上设有多个同轴凹槽环，使硅胶膜片4-3在培养罐盖4-2和下压板5-4向下压力作用下，卡入同轴凹槽环中，当硅胶膜片4-3受到10mpa力时，使硅胶膜片4-3无法向内收缩，而造成泄漏。培养罐盖4-2与培养罐体4-1之间还设有不锈钢垫板4-4，培养罐盖4-2通过不锈钢垫板4-4来压紧硅胶膜片4-3，使硅胶膜片4-3密封面受力更均匀，并可延长硅胶膜片4-3使用寿命。

培养舱1加压时，培养罐体4-1注满液体，使得液体面可以与培养罐体4-1盖的硅胶薄片4-3的内面相接触。使得液体只需到达培养罐体4-1口，减少了液体溢出加压舱。每一个培养舱4对应有一个加压组件。

使用时，先在培养舱的培养罐体注满液体，并使液体面可以与培养罐体盖的硅胶薄面相接触，旋紧培养罐盖，再将培养舱放入生物反应实验仪的机箱内培养工作区的培养舱定位槽中，启动生物反应实验仪，使加压组件中的内压头及下压板向下移动并紧压在培养舱的硅胶膜片上，然后，生物反应实验仪的控制器通过加压装置经加压组件对硅胶膜片施压设定的压力，从而使培养罐体中的施加压力，并按设定的时间进行保压。