一种平行生物反应器的制作方法

1.本实用新型涉及细胞、微生物工艺可靠性验证技术领域，具体为一种平行生物反应器。


背景技术：

2.平行生物反应器系统是一个通过集成软硬件及高效通讯响应，用于细胞、微生物初始化小规模培养及工艺参数的可靠性筛选验证的装置系统。随着细胞免疫治疗、大分子创新药的市场推广，新型生物药领域正面临着前所未有的机遇，生物反应器被赋予更加广阔的空间。
3.现有平行生物发酵系统受硬件规模、尺寸等物理因素束缚，如需配置更多数量罐体，将严重占用实验室空间资源，且给操作人员带来不便，给试验带来很大的不确定风险。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种平行生物反应器，解决了上述背景中提到的问题。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.一种平行生物反应器，其特征在于，包括：箱体、反应单元、补料单元和控制单元；
7.所述箱体包括下箱体、上箱体和侧箱板，所述下箱体为台阶结构，所述台阶结构包括由下而上依次连接的第一台阶侧壁、第一台阶面、第二台阶侧壁和第二台阶面，所述上箱体安装于所述下箱体的第一台阶面上，所述下箱体的第二台阶面上设置有侧箱板安装基台，所述侧箱板安装在所述侧箱板安装基台上，所述侧箱板为l形板，所述l形板的水平面与所述下箱体的第二台阶面相对应，所述l形板的竖直面与所述下箱体的第二台阶侧壁相对应，所述上箱体的顶部设置有至少两个反应罐安装基座；
8.所述反应单元包括至少两个并联的反应罐单元，所述反应罐单元安装于所述上箱体顶部的反应罐安装基座上；
9.所述补料单元包括补料装置和微型蠕动泵组，所述补料装置的其中一端与外部的管路系统连接，所述补料装置的另一端与所述反应罐单元的补料端口连接，所述微型蠕动泵组安装于所述侧箱板的水平面上，并通过管路与对应的反应罐单元连接；
10.所述控制单元包括控制器、控制面板、冷却水阀控制装置和后背板接插端组件，所述控制器设置于所述下箱体的内部，所述控制面板、冷却水阀控制装置和后背板接插端组件均安装在所述下箱体的侧壁上，所述控制面板和所述后背板接插端组件均与所述控制器电性连接，所述冷却水阀控制装置通过所述后背板接插端组件上的冷却水阀装置电缆接口与所述控制器电性连接。
11.优选的，所述侧箱板的水平面上设置有侧箱板安装凸台，所述下箱体的侧箱板安装基台上设置有与所述侧箱板安装凸台对应的凹槽，所述侧箱板通过所述侧箱板安装凸台与所述侧箱板安装基台的相互配合安装在所述下箱体上，所述侧箱板的水平面上还设置有
与所述下箱体的第二台阶面相配合的台缘结构；
12.所述上箱体的侧壁上设置有承插端，所述侧箱板的竖直面抵靠在所述承插端上。
13.优选的，所述侧箱板的上端面开设有承载窗口，所述微型蠕动泵组的线路经由所述承载窗口与所述下箱体底部设置的控制器连接。
14.优选的，所述下箱体的侧壁上开设有窗口，所述后背板接插端组件的位置对应于所述窗口并可拆卸地安装于所述下箱体的侧壁上，所述后背板接插端组件的线路经由所述窗口与所述控制器电性连接。
15.优选的，所述补料装置位于所述窗口的上方，且所述补料装置和所述微型蠕动泵组的控制端均与所述控制器电性连接。
16.优选的，所述后背板接插端组件上分别设置有第一端口到第十二端口；
17.其中，第一端口为ph电极线缆接口，第二端口为溶氧电极线缆接口，第三端口为空气进气接口，第四端口为氧气进气接口，第五端口为二氧化碳进气接口，第六端口为氮气进气接口，所述第三端口、第四端口、第五端口和第六端口均与质量流量计连接，第七端口为冷却水阀装置电缆接口，第八端口为温度电极线缆接口，第九端口为尾气冷凝装置线缆接口，第十端口为搅拌电机线缆接口，第十一端口为内部电源端口，第十二端口为内部通讯模块端口。
18.优选的，所述冷却水控制阀装置包括两组冷却水控制单元，所述两组冷却水控制单元分别设置于所述下箱体的相对两侧，每组冷却水控制单元均包括冷却水阀、阀接头、通讯控制线端以及保护罩；
19.所述冷却水控制阀装置的两组通讯控制线端均与所述背板接插端组件的第七端口电性连接。
20.优选的，所述反应罐组包括四个反应罐单元，所述上箱体的顶面上对应设置有四个反应罐安装基座和四个混合气出气端口，四个所述反应罐单元分别安装于对应的反应罐安装基座上；
21.每个反应罐单元均包括反应罐本体、设置于所述反应罐本体内的搅拌机构以及设置于反应罐本体外的尾气冷凝装置，所述反应罐本体上设置有进气端口、补料端口和输出端，所述进气端口通过进气管道与对应的混合气出气端口连接，所述补料端口与进液管道连接，所述输出端与对应的尾气冷凝装置与排气管路连接。
22.优选的，所述反应罐安装基座的底部设置有隔离板，且所述隔离板的上方设置有线缆防水接口，所述线缆防水接口与所述反应罐单元一一对应设置，且所述反应罐单元的线路通过相应的线缆防水接口与所述下箱体底部设置的控制器连接。
23.所述下箱体的两侧均开设有散热网孔。
24.与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
25.该平行生物反应器，通过设置的下箱体、上箱体、反应罐单元、反应主参数显示屏、补料装置、冷却水控制阀装置、侧箱板组件、混合气出气端口、安装基座、线缆防水接口、台面面板、隔离板、承插端、窗口、侧箱板安装基台、上箱体安装基面、两侧散热网孔、侧箱板安装凸台和微型蠕动泵组及承载窗口，使得反应器整套箱体采用上、侧、下三大部件组叠而成，分别承担生物实验中的反应、补料、控制功能，组叠部分以下箱体为位置基准，以便于设备整机结构简洁明朗、操作方便、拆装快捷，能在有限的实验室空间内串联起更多数量的设
备，极大提高了其使用价值，下箱体前后端遇到故障问题时，后背板接插端组件可随检随拆，通过背板窗口观察，里面控制元器件一览无余，检维修人员能够非常方便地进行操作，通过冷却水控制阀装置能达到灵活、快速地对反应罐单元进行温升控制，使反应过程维持在正常的温度区间，同时，冷却水控制阀装置在箱体外侧的合理布置不仅使设备使用更协调，还避免了阀体泄露引发其它箱体内侧电气元器件发生短路故障的危险，台面中间设置的四个混合气的四路出气接口，这种设置有利于旁边反应罐单元对应气口的直连，各部分协同作用于整个生物反应过程，同时发挥正负反馈作用，以更高效、平行化方式达成实验目的。
附图说明
26.图1为本实用新型平行生物反应器的立体图；
27.图2为本实用新型平行生物反应器的侧视图；
28.图3为本实用新型平行生物反应器的俯视图；
29.图4为本实用新型线缆防水接口位置处的结构示意图；
30.图5为本实用新型隔离板位置处的结构示意图；
31.图6为本实用新型下箱体的前视图；
32.图7为本实用新型下箱体的侧视图；
33.图8为本实用新型侧箱板的俯视图；
34.图9为本实用新型后背板接插端组件与冷却水阀控制装置的结构示意图。
35.图中：1、下箱体；2、上箱体；3、反应罐单元；4、控制面板；5、补料装置；6、冷却水控制阀装置；7、侧箱板；8、混合气出气端口；9、反应罐安装基座；10、线缆防水接口；11、台面面板；12、隔离板；13、承插端； 14、窗口；15、侧箱板安装基台；16、上箱体安装基面；17、散热网孔；18、侧箱板安装凸台；19、承载窗口；20、后背板接插端组件；21、第一端口； 22、第二端口；23、第三端口；24、第四端口；25、第五端口；26、第六端口；27、第七端口；28、第八端口；29、第九端口；30、第十端口；31、第十一端口；32、第十二端口；33、冷却水阀；34、阀接头；35、通讯控制线端；36、保护罩；37、微型蠕动泵组。
具体实施方式
36.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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
37.请参阅图1-9，一种平行生物反应器，包括：箱体、反应单元、补料单元和控制单元；其中，所述箱体包括下箱体1、上箱体2和侧箱板7，所述下箱体1为台阶结构，所述台阶结构包括由下而上依次连接的第一台阶侧壁、第一台阶面、第二台阶侧壁和第二台阶面(图中标号未示出)，所述上箱体2 安装于所述下箱体1的第一台阶面上，所述第二台阶面上设置有侧箱板安装基台15，所述侧箱板7安装在所述侧箱板安装基台15上，所述侧箱板7为l 形板，所述l形板的水平面与所述下箱体1的第二台阶面相对应，所述l形板的竖直面与所述下箱体1的第二台阶侧壁相对应，所述l形板的结构与所述第二台阶侧壁和第二台阶面的整体结
构相匹配。
38.其中，所述下箱体1的第一台阶面即上箱体安装基面16，所述上箱体2 安装于所述下箱体1的上箱体安装基面16上，且所述下箱体1通过所述上箱体安装基面16与所述上箱体2连接，所述上箱体2的侧壁上设置有承插端13，所述承插端13用于配合所述侧箱板7的安装，所述下箱体1的第二台阶面上设置有侧箱板安装基台15，所述侧箱板7的水平面上设置有侧箱板安装凸台 18，所述下箱体1的侧箱板安装基台15上设置有与所述侧箱板安装凸台18 对应的凹槽(图中未示出)，所述侧箱板7通过所述侧箱板安装凸台18与所述侧箱板安装基台15的相互配合安装在所述下箱体1上，所述侧箱板7的水平面上还设置有与所述下箱体1的第二台阶面相配合的台缘结构，所述侧箱板7的竖直面抵靠于所述上箱体2侧壁上设置的承插端13上。
39.所述反应单元包括至少两个并联的反应罐单元3，每个反应罐单元3均包括反应罐本体以及设置于所述反应罐本体内的搅拌机构(图中未示出)，所述反应罐本体上设置有进气端口、补料端口和输出端(图中未示出)，所述进气端口用于连接进气管道，所述补料端口用于连接进液管道，所述输出端用于连接排气管路。所述上箱体2的顶面为台面面板11，所述台面面板11上设置有反应罐安装基座9和混合气出气端口8，所述反应罐安装基座9和所述混合气出气端口8的数量均根据所述反应罐单元3的数量设置。
40.本实施例中，所述反应罐组包括四个并联的反应罐单元3。相应的，所述上箱体2的台面面板11上设置有四个反应罐安装基座9和四个所述混合气出气端口8，四个反应罐单元3与四个反应罐安装基座9一一对应，并安装在对应的反应罐安装基座9上。为了提高结构稳定性，这四个反应罐安装基座9 呈对称设置。四个混合气出气端口8同样与四个所述反应罐单元3一一对应，每个反应罐单元3的进气端口通过进气管道与对应的混合气出气端口8连接，如此设置有利于反应罐单元3对应气口的直连。
41.需要说明的是，上述反应罐单元3和混合气出气端口8的数量和位置仅为举例，而非限定，本领域技术人员可结合实际需求对所述反应罐单元3和混合气出气端口8的数量和位置进行设置。例如，所述反应罐单元3的数量可以是2个、3个、5个，甚至更多，所述反应罐单元3之间的位置关系也可以是非对称的。所述补料单元包括补料装置5和微型蠕动泵组37。其中，所述补料装置5的其中一端与外部的管路系统连接，所述补料装置5的另一端与所述反应罐单元3的补料端口连接。外部的管路系统通过所述补料装置5 向各个反应罐单元3进行料液的添加。所述微型蠕动泵组37安装于所述侧箱板7的水平面上，并与相应的反应罐单元3连接。所述侧箱板7的水平面开设有承载窗口19，所述承载窗口19位于所述微型蠕动泵组37的下方，所述微型蠕动泵组37的线路穿过所述承载窗口19与所述下箱体1底部设置的控制器连接。
42.本实施例中，所述补料装置5与所述下箱体1的外侧壁固定连接，所述补料装置5和所述微型蠕动泵组37的控制端均与所述下箱体1内的控制器电性连接，所述补料单元既能实现手动补料，又能实现自动补料。
43.所述控制单元包括控制器、控制面板4、后背板接插端组件20和冷却水阀控制装置6，所述控制面板4、后背板接插端组件20和冷却水阀控制装置6 均安装在所述下箱体1的侧壁上，所述控制器设置于所述下箱体1的内部，所述控制面板4和所述后背板接插端组件20均与所述控制器电性连接，所述冷却水阀控制装置6通过所述后背板接插端组件20上的冷
却水阀装置电缆接口端口与所述控制器电性连接。
44.其中，所述控制器主要包括控制和通讯元器件，具体包括继电器、交换机、温度变送器、数据显示接口及质量流量计(图中未示出)，这些器件都有序排布并安装在所述下箱体1的内部，为了便于散热，所述下箱体1的两侧均开设有散热网孔17。
45.请结合参考图1、图6和图9，所述下箱体1的侧壁上开设有窗口14，所述后背板接插端组件20的位置对应于所述窗口14，所述后背板接插端组件 20的线路经由所述窗口14与所述控制器电性连接。
46.请结合参考图2、3和9，所述冷却水控制阀装置6包括两组冷却水控制单元，所述两组冷却水控制单元分别设置于所述下箱体1的相对两侧(即左右两侧)，每组冷却水控制单元均包括冷却水阀33、阀接头34、通讯控制线端35以及保护罩36。
47.请结合参考图2、图3和图6，所述控制面板4和所述补料装置5分别设置于所述下箱体1的相对两侧(即前后两侧)，所述补料装置5位于所述窗口14的上方。
48.本实施例提供的平行生物反应器采用四路进气，分别是空气、氧气、二氧化碳、氮气。相应的，所述下箱体1底部的质量流量计为十六路混合气路质量流量计。为了监控反应罐单元3内的ph值、溶氧值和温度，所述反应罐单元3中还设置有ph电极、do电极和温度传感器。ph电极线缆、do电极线缆和温度电极线缆均通过所述后背板接插端组件20上对应的端口与所述控制器电性连接。
49.本实施例中，后背板接插端组件20的上分别设置有第一端口21到第十二端口32。其中，第一端口21到第十二端口32分别为ph电极线缆接口、do 电极(即溶氧电极)线缆接口、空气进气接口、氧气进气接口、二氧化碳进气接口、氮气进气接口、冷却水阀装置电缆接口、温度电极线缆接口、尾气冷凝装置线缆接口、搅拌电机线缆接口、内部电源端口和内部通讯模块端口。
50.如图9所示，后背板接插端组件20上设置有四个第一端口21、四个第二端口22、四个第八端口28、四个第九端口29和四个第十端口30，四个第一端口21排成一列分别对应四个反应罐单元3的ph电极，四个第二端口22排成一列分别对应四个反应罐单元3的do电极，四个第八端口28和四个第九端口29排成一行，四个第八端口28分别对应四个反应罐单元3的温度电极，四个第九端口29分别对应四个反应罐单元3的尾气冷凝装置，四个第十端口 30排成一行分别对应四个反应罐单元3的搅拌电机。请继续参考图9，后背板接插端组件20上设置有一个第三端口23、一个第四端口24、一个第五端口25和一个第六端口26、一个第七端口27、第十一端口31和6个第十二端口32，所述第三端口23为空气进气接口，所述第四端口24为氧气进气接口，所述第五端口25为二氧化碳进气接口，所述第六端口26为氮气进气接口，所述空气进气接口、氧气进气接口、二氧化碳进气接口和氮气进气接口均与质量流量计连接，所述第十一端口31为内部电源端口，所述第十二端口32 为内部通讯模块端口，包括两个usb接口和四个网线接口。
51.其中，第七端口27为冷却水阀装置电缆接口，两组通讯控制线端35均与位于后背板接插端组件20上的第七端口27电性连接，冷却水控制阀装置6 在下箱体1外侧的合理布置不仅使设备使用更协调，还避免了阀体泄露引发其它箱体内侧电气元器件发生短路故障的危险。
52.优选的，所述平行生物反应器还包括隔离板12，所述隔离板12以所述上箱体2侧壁
上的承插端13作为支承，设置于所述反应罐安装基座9的底部，所述隔离板12用于隔绝下箱体1与上箱体2之间的传热影响。所述隔离板12 的上方设置有四个线缆防水接口10，所述反应罐单元3的线路通过所述线缆防水接口10与所述下箱体1内的控制器连接。当反应罐单元3的发生泄露时，所述线缆防水接口10能够避免料液流入其下方的箱体内而引发电气故障，提高了安全性。工作原理，使用时，控制面板4显示的主参数ph值、溶氧值、温度、搅拌转数分别通过第一端口21、第二端口22、第八端口28和第十端口30实现控制，对应的控制信号均通过第十二端口32与所述控制器进行通讯信号传输，下箱体1内部存储有与生物反应实验相关的控制和通讯元器件，这些元器件通过第十一端口31进行供电运行，运行过程中下箱体1内部的器件通过箱体两侧的散热网孔17自然散热；通过侧箱板7上端面的微型蠕动泵组和一侧的补料装置5及与其相连接的管路系统进行反应所需料液的添加，通过下箱体1两侧的冷却水控制阀装置6、第七端口27和第九端口29连接下箱体1内部的相关元器件对反应罐单元3进行内外温的反馈控制；进气部分由外接管路与第三端口23、第四端口24、第五端口25和第六端口26连接实现，外接管路输送的气体通过这些端口进入内部的质量流量计，经质量流量计处理后从混合气出气端口8输送至所述反应罐单元3的进气端口。
53.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。