一种高性能细胞培养反应器的制作方法

本实用新型涉及生物设备技术领域，具体涉及一种高性能细胞培养反应器。

背景技术：

现代生物技术一般认为包括基因工程技术、细胞工程技术、酶工程技术和发酵工程技术，而这些技术的发展几乎都与细胞培养有密切关系，特别是在医药领域的发展，细胞培养更具有特殊的作用和价值，比如基因工程药物或疫苗在研究生产过程中很多是通过细胞培养来实现的。细胞培养在整个生物技术产业的发展中起到了很关键的核心作用，细胞培养是指将采集体内组织的细胞模拟体内生长环境，放置在无菌、一定营养条件、适宜的温度及酸碱度下，使其生长、繁殖，并维持其结构和功能的一种技术。生物反应器是细胞培养中必不可少的设备之一，生物反应器也称生物反应罐，利用酶或生物体所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置。在现有技术中，需要通过高搅拌转速对细胞培养物进行有效的混合，增加溶氧，但是高转速条件下的搅拌浆液产生的剪切力会对细胞造成严重伤害，容易导致细胞培养失败，同时产生的气泡在细胞培养液中会导致细胞损伤甚至死亡。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种高性能细胞培养反应器，具有结构简单、细胞培养效率高的特点。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种高性能细胞培养反应器，包括罐体、第一搅拌装置；罐体顶端设有进料口，罐体底端设有出料口，罐体内设有第一搅拌装置、第二搅拌装置，第一搅拌装置位于罐体上部，第二搅拌装置位于罐体下部；

第一搅拌装置包括第一电动缸、第一斜盘机构、主搅拌器，第一电动缸固定在罐体外，第一斜盘结构包括驱动杆、第一斜盘，驱动杆一端与第一电动缸活塞杆相连，另一端设有第一滑靴座，第一滑靴座为球面结构；第一斜盘上端面设有第一滑靴，第一滑靴与第一斜盘之间滑动连接，形成平面接触运动副，第一滑靴为球面结构；第一滑靴座位于第一滑靴内，第一滑靴座与第一滑靴之间滚动连接，形成球面接触运动副；第一斜盘底部设有主搅拌轴，主搅拌轴中心轴线与第一斜盘中心轴线重合，主搅拌轴通过支撑件与罐体之间相连，主搅拌轴上设有两个主搅拌器；第一斜盘外圆柱面上设有主消泡件，主消泡件为环形结构，主消泡件上设有多个消泡孔；

第二搅拌装置包括第二电动缸、第二斜盘机构、副搅拌器，第二电动缸位于罐体外；第二斜盘机构包括传动杆、第二斜盘，第二斜盘上设有多个消泡孔，第二斜盘上端面设有副搅拌轴，副搅拌轴通过支撑件与罐体之间相连，副搅拌轴上设有两个副搅拌器；第二斜盘的上端面与下端面分别设有四个第二滑靴，第二滑靴围绕第二斜盘中心轴线环形阵列，第二滑靴与第二斜盘之间滑动连接，形成平面接触运动副，第二滑靴为球面结构；每个第二滑靴上设有传动杆，传动杆与第二滑靴相连的一端设有第二滑靴座，第二滑靴座为球面结构，第二滑靴位于第二滑靴座内，第二滑靴座与第二滑靴之间滚动连接，形成球面接触运动副；每个传动杆上设有消泡盘，消泡盘上设有多个消泡孔，其中一个传动杆远离第二斜盘的一端与第二电动缸活塞杆相连。

所述主搅拌器包括第一流通件、第二流通件，第一流通件位于第二流通件上方，第一流通件为圆环结构，第一流通件中心轴线与第二流通件中心轴线重合；第一流通件与第二流通件之间设有多个曲叶片，曲叶片围绕第一流通件中心轴线环形阵列，曲叶片远离第一流通件中心轴线的一侧设有弧形搅拌叶；第二流通件上设有多个直叶片，直叶片围绕第二流通件中心轴线环形阵列，直叶片位于相邻两个第一流通件之间。

所述副搅拌器包括安装环、搅动叶，安装环上设有多个搅动叶，搅动叶围绕安装环中心轴线环形阵列，搅动叶的上端面与下端面分别设有第一搅拌区、第二搅拌区，第一搅拌区、第二搅拌区上均设有主搅拌翅片、副搅拌翅片，主搅拌翅片与副搅拌翅片分别位于搅动叶的两端；主搅拌翅片一侧与安装环相连，另一侧为曲线状，主搅拌翅片上设有多个分散槽；副搅拌翅片靠近主搅拌翅片的一侧为曲线状，副搅拌翅片上设有多个分散槽；主搅拌翅片与副搅拌翅片之间设有搅动翅片，搅动翅片两侧为曲线状。

所述搅动翅片上端宽度为L1，下端宽度为L2，L1<L2。

所述主搅拌翅片上端宽度为L3，下端宽度为L4，L3<L4。

所述副搅拌翅片上端宽度为L5，下端宽度为L6，L5<L6。

所述第一斜盘中心轴线与罐体中心轴线重合，第二斜盘中心轴线与罐体中心轴线重合。

所述副搅拌轴中心轴线与罐体中心轴线重合，消泡盘中心轴线与罐体中心轴线之间重合。

所述主搅拌轴、副搅拌轴均与支撑件之间通过滚动轴承相连。

所述驱动杆、传动杆均通过支撑架与罐体相连。

本实用新型具有有益效果：本实用新型结构简单，具有细胞培养效率高、搅拌均匀的特点；通过第一斜盘机构、第二斜盘机构分别驱动主搅拌器、副搅拌器转动，将上下的往复直线运动转化为圆周运动，为搅拌器的低速转动提供条件，避免因剪切速度过大对细胞造成破坏；通过主搅拌器的立体搅拌结构，增大了轴向搅拌范围，使反应器内温度和营养物质浓度统一，保证罐体上部搅拌的均匀性；通过副搅拌器增大了横向搅拌范围，利用副搅拌器的曲线结构与分散槽起到分流作用，避免罐体底部出现物料沉积与搅拌死角，提高搅拌效果；通过主消泡件的转动有效去除罐体上部的气泡，避免培养的细胞因气泡而破裂，提供细胞培养的效率；通过上下往复运动的消泡盘有效去除罐体下部的的气泡，避免气泡的产生，确保细胞的正常代谢，避免细胞死亡造成能源浪费。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型第一滑靴与第一滑靴座配合图。

图3为本实用新型第一斜盘结构示意图。

图4为本实用新型第二斜盘结构示意图。

图5为本实用新型主搅拌器结构示意图。

图6为本实用新型副搅拌器结构示意图。

图中：1-罐体，2-第一搅拌装置，3-第二搅拌装置，4-进料口，5-出料口，6-第一电动缸，7-第一斜盘机构，9-驱动杆，10-第一斜盘，11-第一滑靴座，12-第一滑靴，13-主搅拌轴，14-主搅拌器，15-主消泡件，16-消泡孔，17-第二电动缸，18-第二斜盘机构，19-副搅拌器，20-传动杆，21-第二斜盘，23-第二滑靴座，24-消泡盘，25-支撑架，26-支撑件，27-副搅拌轴，101-第一流通件，102-第二流通件，104-弧形搅拌叶，105-曲叶片，106-直叶片，107-安装环，108-搅动叶，109-主搅拌翅片，110-副搅拌翅片，111-第一搅拌区，112-第二搅拌区，113-分散槽，114-搅动翅片。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

一种高性能细胞培养反应器，包括罐体1、第一搅拌装置2；罐体1顶端设有进料口4，罐体1底端设有出料口5，罐体1内设有第一搅拌装置2、第二搅拌装置3，第一搅拌装置2位于罐体1上部，第二搅拌装置3位于罐体1下部；

第一搅拌装置2包括第一电动缸6、第一斜盘机构7、主搅拌器14，第一电动缸6固定在罐体1外，第一斜盘10结构包括驱动杆9、第一斜盘10，驱动杆9一端与第一电动缸6活塞杆相连，另一端设有第一滑靴座11，第一滑靴座11为球面结构；第一斜盘10上端面设有第一滑靴12，第一滑靴12与第一斜盘10之间滑动连接，形成平面接触运动副，第一滑靴12为球面结构；第一滑靴座11位于第一滑靴12内，第一滑靴座11与第一滑靴12之间滚动连接，形成球面接触运动副；第一斜盘10底部设有主搅拌轴13，主搅拌轴13中心轴线与第一斜盘10中心轴线重合，主搅拌轴13通过支撑件26与罐体1之间相连，主搅拌轴13上设有两个主搅拌器14；第一斜盘10外圆柱面上设有主消泡件15，主消泡件15为环形结构，主消泡件15上设有多个消泡孔16；

第二搅拌装置3包括第二电动缸17、第二斜盘机构18、副搅拌器19，第二电动缸17位于罐体1外；第二斜盘机构18包括传动杆20、第二斜盘21，第二斜盘21上设有多个消泡孔16，第二斜盘21上端面设有副搅拌轴27，副搅拌轴27通过支撑件26与罐体1之间相连，副搅拌轴27上设有两个副搅拌器19；第二斜盘21的上端面与下端面分别设有四个第二滑靴，第二滑靴围绕第二斜盘21中心轴线环形阵列，第二滑靴与第二斜盘21之间滑动连接，形成平面接触运动副，第二滑靴为球面结构；每个第二滑靴上设有传动杆20，传动杆20与第二滑靴相连的一端设有第二滑靴座23，第二滑靴座23为球面结构，第二滑靴位于第二滑靴座23内，第二滑靴座23与第二滑靴之间滚动连接，形成球面接触运动副；每个传动杆20上设有消泡盘24，消泡盘24上设有多个消泡孔16，其中一个传动杆20远离第二斜盘21的一端与第二电动缸17活塞杆相连。

所述主搅拌器14包括第一流通件101、第二流通件102，第一流通件101位于第二流通件102上方，第一流通件101为圆环结构，第一流通件101中心轴线与第二流通件102中心轴线重合；第一流通件101与第二流通件102之间设有多个曲叶片105，曲叶片105围绕第一流通件101中心轴线环形阵列，曲叶片105远离第一流通件101中心轴线的一侧设有弧形搅拌叶104；第二流通件102上设有多个直叶片106，直叶片106围绕第二流通件102中心轴线环形阵列，直叶片106位于相邻两个第一流通件101之间。

所述副搅拌器19包括安装环107、搅动叶108，安装环107上设有多个搅动叶108，搅动叶108围绕安装环107中心轴线环形阵列，搅动叶108的上端面与下端面分别设有第一搅拌区111、第二搅拌区112，第一搅拌区111、第二搅拌区112上均设有主搅拌翅片109、副搅拌翅片110，主搅拌翅片109与副搅拌翅片110分别位于搅动叶108的两端；主搅拌翅片109一侧与安装环107相连，另一侧为曲线状，主搅拌翅片109上设有多个分散槽113；副搅拌翅片110靠近主搅拌翅片109的一侧为曲线状，副搅拌翅片110上设有多个分散槽113；主搅拌翅片109与副搅拌翅片110之间设有搅动翅片114，搅动翅片114两侧为曲线状。

所述搅动翅片114上端宽度为L1，下端宽度为L2，L1<L2。

所述主搅拌翅片109上端宽度为L3，下端宽度为L4，L3<L4。

所述副搅拌翅片110上端宽度为L5，下端宽度为L6，L5<L6。

所述第一斜盘10中心轴线与罐体1中心轴线重合，第二斜盘21中心轴线与罐体1中心轴线重合。

所述副搅拌轴27中心轴线与罐体1中心轴线重合，消泡盘24中心轴线与罐体1中心轴线之间重合。

所述主搅拌轴13、副搅拌轴27均与支撑件26之间通过滚动轴承相连。

所述驱动杆9、传动杆20均通过支撑架25与罐体1相连。

使用时，第一电动缸6带动驱动杆9做上下往复运动，从而驱动杆9带动第一斜盘10转动，主搅拌器14转动，主搅拌器14对反应器内的物料进行搅拌，主搅拌器14的立体搅拌结构，增大了轴向搅拌范围，使反应器内温度和营养物质浓度统一，保证罐体1上部搅拌的均匀性，搅拌的同时，转动的主消泡件15有效去除罐体1上部的气泡，避免培养的细胞因气泡而破裂；

第二电动缸17带动传动杆20做上下往复运动，从而传动杆20带动第二斜盘21转动，副搅拌器19转动，副搅拌器19对反应器内的物料进行搅拌，通过副搅拌器19增大了横向搅拌范围，利用副搅拌器19的曲线结构与分散槽113起到分流作用，避免罐体1底部出现物料沉积与搅拌死角，提高搅拌效果；搅拌的同时，上下往复运动的消泡盘24有效去除罐体1下部的气泡，确保细胞的正常代谢，避免细胞死亡造成能源浪费。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。