一种多级摇动式生物反应器制造技术

一种多级摇动式生物反应器，包括用于支撑一次性生物反应袋的多级摇动式平台、用于增加固定板支撑区域底层培养液湍动程度的分阶式环形扰动器、用于提供驱动力的驱动装置以及用于驱动装置的控制器，多级摇动式平台与分阶式环形扰动器固接，驱动装置设置在多级摇动平台处，驱动装置控制端与控制器的相应引脚电连；多级摇动式平台包括多边形平板和摇动平板；分阶式环形扰动器包括多个同轴套接的套筒和多级伸缩式气缸，相邻套筒滑动连接排布成环型，套筒从内向外长度渐减；驱动装置包括用于驱动摇动平板的驱动气缸、用于控制驱动气缸运动方向的换向阀以及控制换向阀工作的中间继电器。本实用新型专利技术的有益效果是：培养液底层湍动程度大、气体传质效率高，提高平台生产能力的可放大性。

A multistage rocking bioreactor

A multistage shaking bioreactor, including support for disposable bag type multistage bioreactor shaking platform, to increase the fixed plate support area bottom medium turbulent stepped annular degree Perturbator, used to provide driving force and driving device for driving controller device, multistage rocking platform and order ring type Perturbator fixedly connected with the driving device is arranged in the multistage shaking platform, drive control terminal and the controller is electrically connected to the corresponding pin; multistage shaking and shaking platform includes a polygon plate plate; stepped annular perturbation device includes a plurality of coaxial socket sleeve and multistage telescopic cylinder sleeve, adjacent sliding connection arranged in a ring, sleeve from inside to outside length decreasing; the driving device comprises a rocking plate for driving the driving cylinder, the cylinder to control the driving direction of movement The reversing valve and the intermediate relay that controls the work of the reversing valve. The beneficial effect of the utility model is: the low turbulence level of the culture medium, the high efficiency of gas mass transfer, and the enlargability of the production capacity of the platform.

【技术实现步骤摘要】
一种多级摇动式生物反应器
本技术涉及一种多级摇动式生物反应器。
技术介绍
生物科技作为一种新兴的技术，目前已经展现出巨大的经济价值和社会价值，发展到当前主要包括基因工程技术、发酵工程、细胞工程、酶工程以及蛋白质工程等。这些工程技术无论从技术研究到最后的规模生产都将涉及到细胞代谢与细胞培养。其中涉及到细胞培养的关键设备生物反应器的研究已成为生物科技中重要的核心技术之一。随着生物反应器技术的发展，尤其是一次性使用技术的发展，一次性的生物反应器已广泛应用于种子扩大培养，小到中试规模的哺乳动物细胞、植物细胞和昆虫细胞的培养，单克隆抗体、疫苗和重组蛋白等的生产，并逐渐拓展到微生物发酵、藻类培养等领域。其最大的商业用途是用于种子扩大培养以及培养哺乳动物细胞生产抗体、疫苗等。在现行一次性的生物反应器种类中，波浪混合式的一次性生物反应器最早被提出。波浪混合式的一次性生物反应器主要部件为一个灭菌的一次性生物反应袋，其细胞袋安置在摇动平台上，平台的摇动使培养基产生波浪，这些波浪给培养物提供充分的混合与氧气传递。这种单支撑、整体摇摆式的生物反应器，在造浪形态方面以及可调节性方面欠缺，难以提供高质量的气体传质过程。在一种用于生物反应器的摇动平台专利中其分析了一种“仰卧起坐式”摇动平台的不足，并提出一种单极摇动式的平台，有效地提高了生物反应器的造浪能力和平台的可调节性能。但上述所提到的摇动平台在面对更大体积的生产应用时，难以提供更高质量的造浪能力，固定板支撑区域的培养液底层湍动程度小，气体传质效率不高，这影响了平台的更广应用范围的适用性，限制了平台生产能力的可方大性。
技术实现思路
本技术针对目前的摇动式平台面对更大体积的生产应用时，难以提供更高质量的造浪能力，固定板支撑区域的培养液底层湍动程度小，气体传质效率不高的问题，提出一种培养液底层湍动程度大、气体传质效率高的多级摇动式生物反应器。本技术所述的一种多级摇动式生物反应器，其特征在于：包括用于支撑一次性生物反应袋的多级摇动式平台、用于增加固定板支撑区域底层培养液湍动程度的分阶式环形扰动器、用于提供驱动力的驱动装置以及用于驱动装置的控制器，所述多级摇动式平台与所述分阶式环形扰动器固接，所述驱动装置设置在所述多级摇动平台处，并且所述驱动装置的控制端与所述控制器的相应引脚电连；所述多级摇动式平台包括多边形平板和摇动平板，所述多边形平板的边数为偶数，所述多边形平板中心设有供分阶式环形扰动器穿出的通孔；所述多边形平板的每条边对应铰接一块摇动平板，其中两块摇动平板为一组，至少有两组摇动平台同时运动；所述分阶式环形扰动器包括多个同轴套接的套筒和多级伸缩式气缸，相邻套筒滑动连接排布成环型，套筒从内向外长度渐减；除位于中心的套筒外，其余套筒底部端面均装有阻挡板，阻挡板上设有供多级伸缩式气缸的伸缩杆穿过的中心通孔，套筒从内向外对应的阻挡板中心通孔孔径渐增；所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的伸缩级数与套筒的个数一致，并且最外层套筒与所述多级伸缩式气缸伸缩杆的第一级杆体对应，次外层套筒与所述多级伸缩式气缸的第二级杆体对应，以此类推，位于中心的套筒与所述多级伸缩式气缸的最高级杆体对应，所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的最高级杆体外端与位于中心的套筒底部固接，最外层套筒的中心通孔孔径介于第一级杆体外径与第二级杆体外径之间，次外层套筒的中心通孔孔径介于第二级杆体外径与第三级杆体外径之间，以此类推；所述套筒随多级伸缩式气缸的伸缩形成能从多边形平板通孔穿出的台阶；所述多级伸缩式气缸的控制端与所述控制器相应的控制引脚电连；所述驱动装置包括若干用于驱动摇动平板的驱动气缸、若干用于控制驱动气缸运动方向的换向阀以及控制换向阀工作的中间继电器，且一个驱动气缸对应一块摇动平板，驱动气缸的底部与多边形平板铰接，驱动气缸的伸缩杆与相应的摇动平板底部铰接，使得所述摇动平板以多边形平板表面为界上下摆动；所述驱动气缸与所述换向阀一一对应，且驱动气缸的进气口与出气口分别与换向阀相应的通路连通，且所述换向阀的控制端通过中间继电器与所述控制器的相应控制端电连，实现驱动气缸的换向。所述换向阀为三位五通换向阀，且每个换向阀配置一个用于控制换向阀的A线圈与B线圈交替通电的中间继电器。所述摇动平板的一端与多边形平板的边一致，另一端为半圆形板，且摇动平板向上摆动的上极限位置与多边形平板的夹角为60°，摇动平板向下摆动的下极限位置与多边形平板的夹角为30°。所述分阶式环形扰动器为四阶环形构件，即所述分阶式环形扰动器包括4个套筒，所述多级伸缩式气缸为四级伸缩式气缸，其中位于中心的套筒底部设有用于与四级伸缩式气缸的第四级杆体固接的安装部。所述套筒为空心套筒，并且套筒的上下均封口。同一组的两块摇动平板处于相对、相邻或者间隔的位置，且同一组的摇动平板同时向上或者向下摆动。摇动平板在气缸的带动下实现一定角度的摆动，摆动的角度和频率可进行自适应调节。分阶式环形扰动器与一次性生物反应袋的分阶式环形底部连接。分阶式环形扰动器各阶的运动带动一次性生物反应袋的分阶式环形底部运动，分阶式环形扰动器各阶的不同运动模式会使得一次性生物反应袋固定板支撑区域产生不同的湍动效果。分阶式环形扰动器一般设计为四阶，其每一阶的高度在一定范围内是可调的，每一阶都由一个气缸支撑带动，依靠气缸的升降实现环形扰动器各阶的运动。摇动平板的摆动和分阶式环形扰动器各阶的运动等都需要气缸来完成。摇动平板摆动的角度和频率的改变需要调节气缸的升程和进排气的速度。控制器可以根据需求自适应地控制可动气缸数量、自适应地调节气缸的升程和进排气速度。本技术的有益效果是：摇动平板在气缸的带动下实现一定角度的摆动，摆动的角度和频率可进行自适应调节；提供多种摇动状态，并且通过分阶式环形扰动器使得底层培养液湍动程度大，从而在面对更大体积的生产应用时，具有更高质量的造浪能力，而且中心的固定板支撑区域的培养液底层湍动程度大，气体传质效率高，提高平台的更广应用范围的适用性，提高平台生产能力的可方大性。附图说明图1是本技术的两级摇动式平台；图2是本技术的三级摇动式平台；图3为两级摇动平台主视图；图4为环形扰动器构成图；图5为环形扰动器动作图；图6为单个驱动气缸的控制回路图；图7为两级摇动式生物的实施案例图图8为多组分动态配气系统示意图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术参照附图：实施例1本技术所述的一种多级摇动式生物反应器，包括用于支撑一次性生物反应袋的多级摇动式平台1、用于增加固定板支撑区域底层培养液湍动程度的分阶式环形扰动器2、用于提供驱动力的驱动装置以及用于驱动装置的控制器，所述多级摇动式平台1与所述分阶式环形扰动器2固接，所述驱动装置设置在所述多级摇动平台1处，并且所述驱动装置的控制端与所述控制器的相应引脚电连；所述多级摇动式平台1包括多边形平板11和摇动平板12，所述多边形平板11的边数为偶数，所述多边形平板11中心设有供分阶式环形扰动器穿出的通孔；所述多边形平板11的每条边对应铰接一块摇动平板12，其中两块摇动平板12为一组，至少有两组摇动平板12同时运动；所述分阶式环形扰动器2包括4个同轴套接的套筒21和多级伸缩式气缸22，相邻套筒21滑动连接排布成环型，套筒21从内向外长度等差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级摇动式生物反应器，其特征在于：包括用于支撑一次性生物反应袋的多级摇动式平台、用于增加固定板支撑区域底层培养液湍动程度的分阶式环形扰动器、用于提供驱动力的驱动装置以及用于驱动装置的控制器，所述多级摇动式平台与所述分阶式环形扰动器固接，所述驱动装置设置在所述多级摇动平台处，并且所述驱动装置的控制端与所述控制器的相应引脚电连；所述多级摇动式平台包括多边形平板和摇动平板，所述多边形平板的边数为偶数，所述多边形平板中心设有供分阶式环形扰动器穿出的通孔；所述多边形平板的每条边对应铰接一块摇动平板，其中两块摇动平板为一组，至少有两组摇动平台同时运动；所述分阶式环形扰动器包括多个同轴套接的套筒和多级伸缩式气缸，相邻套筒滑动连接排布成环型，套筒从内向外长度渐减；除位于中心的套筒外，其余套筒底部端面均装有阻挡板，阻挡板上设有供多级伸缩式气缸的伸缩杆穿过的中心通孔，套筒从内向外对应的阻挡板中心通孔孔径渐增；所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的伸缩级数与套筒的个数一致，并且最外层套筒与所述多级伸缩式气缸伸缩杆的第一级杆体对应，次外层套筒与所述多级伸缩式气缸的第二级杆体对应，以此类推，位于中心的套筒与所述多级伸缩式气缸的最高级杆体对应，所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的最高级杆体外端与位于中心的套筒底部固接，最外层套筒的中心通孔孔径介于第一级杆体外径与第二级杆体外径之间，次外层套筒的中心通孔孔径介于第二级杆体外径与第三级杆体外径之间，以此类推；所述套筒随多级伸缩式气缸的伸缩形成能从多边形平板通孔穿出的台阶；所述多级伸缩式气缸的控制端与所述控制器相应的控制引脚电连；所述驱动装置包括若干用于驱动摇动平板的驱动气缸、若干用于控制驱动气缸运动方向的换向阀以及控制换向阀工作的中间继电器，且一个驱动气缸对应一块摇动平板，驱动气缸的底部与多边形平板铰接，驱动气缸的伸缩杆与相应的摇动平板底部铰接，使得所述摇动平板以多边形平板表面为界上下摆动；所述驱动气缸与所述换向阀一一对应，且驱动气缸的进气口与出气口分别与换向阀相应的通路连通，且所述换向阀的控制端通过中间继电器与所述控制器的相应控制端电连，实现驱动气缸的换向。...

【技术特征摘要】
1.一种多级摇动式生物反应器，其特征在于：包括用于支撑一次性生物反应袋的多级摇动式平台、用于增加固定板支撑区域底层培养液湍动程度的分阶式环形扰动器、用于提供驱动力的驱动装置以及用于驱动装置的控制器，所述多级摇动式平台与所述分阶式环形扰动器固接，所述驱动装置设置在所述多级摇动平台处，并且所述驱动装置的控制端与所述控制器的相应引脚电连；所述多级摇动式平台包括多边形平板和摇动平板，所述多边形平板的边数为偶数，所述多边形平板中心设有供分阶式环形扰动器穿出的通孔；所述多边形平板的每条边对应铰接一块摇动平板，其中两块摇动平板为一组，至少有两组摇动平台同时运动；所述分阶式环形扰动器包括多个同轴套接的套筒和多级伸缩式气缸，相邻套筒滑动连接排布成环型，套筒从内向外长度渐减；除位于中心的套筒外，其余套筒底部端面均装有阻挡板，阻挡板上设有供多级伸缩式气缸的伸缩杆穿过的中心通孔，套筒从内向外对应的阻挡板中心通孔孔径渐增；所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的伸缩级数与套筒的个数一致，并且最外层套筒与所述多级伸缩式气缸伸缩杆的第一级杆体对应，次外层套筒与所述多级伸缩式气缸的第二级杆体对应，以此类推，位于中心的套筒与所述多级伸缩式气缸的最高级杆体对应，所述多级伸缩式气缸的伸缩杆的最高级杆体外端与位于中心的套筒底部固接，最外层套筒的中心通孔孔径介于第一级杆体外径与第二级杆体外径之间，次外层套筒的中心通孔孔径介于第二级杆体外径与第三级杆体外径之间，以此类推；所述套筒随多级伸缩式气缸的伸缩形成能从多边形平板通孔穿出的台阶；所述多级伸缩式气缸的控制端与所述控制器相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玮，张孝杨，陈冰冰，项敬来，郑三龙，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33