本發(fā)明涉及微型反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種組合式消泡槳及使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，生物制藥產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用，收到了更多媒體和老百姓的關(guān)注。微生物發(fā)酵制藥的技術(shù)源頭是微生物的菌種，一個(gè)好的微生物菌種在一定程度上決定了微生物發(fā)酵產(chǎn)生的藥物的質(zhì)與量。而菌種的高通量篩選技術(shù)是其性能改進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一。

目前，高通量篩選技術(shù)因其篩選效率高而日益得到重視與發(fā)展，而高通量篩選需要借助微型生物反應(yīng)器來(lái)完成。

消泡槳是生物反應(yīng)器的重要部件，其作用是打碎反應(yīng)器內(nèi)因通氣和攪拌形成的泡沫，防止泡沫隨排氣帶出反應(yīng)器內(nèi)，致使反應(yīng)器逃液。

常規(guī)的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。常規(guī)的生物反應(yīng)器包括罐體、罐蓋、攪拌軸、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、機(jī)械密封靜環(huán)、攪拌槳、常規(guī)擋圈、由槳葉與輪轂組成的常規(guī)消泡槳。

位于罐體內(nèi)部的機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、擋圈、消泡槳為分體結(jié)構(gòu)，擋圈用于壓緊設(shè)置在攪拌軸上的機(jī)械密封動(dòng)環(huán)，致使機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與位于罐蓋定位槽內(nèi)的靜環(huán)相互壓緊，保證反應(yīng)器內(nèi)氣體的密封以形成罐壓；消泡槳通常安裝于液面與罐蓋之間的攪拌軸上，根據(jù)液面的高低與泡沫情況可進(jìn)行高低調(diào)節(jié)，以控制泡沫位置高低。

由于微型反應(yīng)器軸向尺寸要求較小，如采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，消泡槳的位置將降低，影響微型反應(yīng)器的裝料系數(shù)，同時(shí)在有限空間內(nèi)增加了操作與維護(hù)的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種組合式消泡槳及使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器，在不影響消泡功能的基礎(chǔ)上，有效縮減了微型生物反應(yīng)器的軸向空間，便于清洗與維護(hù)，簡(jiǎn)化了用于高通量篩選的微反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與操作要求。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種組合式消泡槳，其包括：一對(duì)槳葉和擋圈，所述一對(duì)槳葉水平設(shè)置在擋圈的外圈，且所述一對(duì)槳葉所在直線穿過(guò)擋圈的幾何中心。

具體的，一對(duì)槳葉設(shè)置在擋圈的外圈上，其位置水平相對(duì)，槳葉所在的直線穿過(guò)擋圈的幾何中心。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述槳葉的下部設(shè)置有鋸齒形結(jié)構(gòu)，或平葉結(jié)構(gòu)，或相互垂直的圓桿與細(xì)桿的組合結(jié)構(gòu)，以保證良好的消泡效果。

具體的，槳葉下部根據(jù)使用要求所采用的鋸齒形、平葉形、橫向圓桿形或圓桿上加裝豎桿等形式結(jié)構(gòu)，與罐體內(nèi)液面上的氣泡接觸，更容易戳破氣泡，從而破壞罐體內(nèi)液面上的氣泡，保證良好的消泡效果。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述槳葉的底部與擋圈的底部齊平。

具體的，槳葉的底部與擋圈的底部齊平的設(shè)計(jì)，有效保證組合式消泡槳制作工藝的統(tǒng)一性，從而保證消泡槳結(jié)構(gòu)的一致性，以避免基于平行試驗(yàn)原理的多通道微型反應(yīng)器相互之間內(nèi)部器件結(jié)構(gòu)尺寸不一致，而影響高通量篩選的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供了一種微型生物反應(yīng)器，其包括罐體、攪拌軸、罐蓋、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、機(jī)械密封靜環(huán)以及攪拌槳；所述機(jī)械密封靜環(huán)固定在罐蓋下方；攪拌軸穿過(guò)罐蓋的中心孔，設(shè)置在罐體的內(nèi)腔中；所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、攪拌槳設(shè)置在攪拌軸上；在攪拌軸上還設(shè)置有如前述的組合式消泡槳。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述組合式消泡槳設(shè)置在所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的下部，其中，所述組合式消泡槳上的擋圈的頂部緊壓所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)以實(shí)現(xiàn)軸向限位。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述組合式消泡槳在所述攪拌軸上的位置可調(diào)，以調(diào)節(jié)對(duì)所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的壓緊程度。

進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述組合式消泡槳在所述攪拌軸上的位置確定后，通過(guò)緊定螺釘將所述組合式消泡槳固定于所述攪拌軸上。

進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述組合式消泡槳在所述攪拌軸上的位置確定后，通過(guò)對(duì)穿銷(xiāo)柱將所述擋圈固定于所述攪拌軸上，以將所述組合式消泡槳固定于所述攪拌軸上，來(lái)固定對(duì)所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的壓緊量。

通過(guò)本發(fā)明提供的一種組合式消泡槳及使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器，能夠帶來(lái)以下至少一種有益效果：

(1)消泡槳采用組合式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，保證了微型生物反應(yīng)器的消泡功能。

(2)使用組合式消泡槳，可以有效縮減微型生物反應(yīng)器的軸向空間，滿足微反應(yīng)器的使用與操作要求。常規(guī)生物反應(yīng)器的攪拌系統(tǒng)，是將機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的擋圈與消泡槳各自獨(dú)立設(shè)置，而微型生物反應(yīng)器的罐體幾何尺寸較小，尤其是罐內(nèi)高度不夠，設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)(擋圈與消泡槳)就使消泡槳位置過(guò)低，降低了微反應(yīng)器的裝料系數(shù)，同時(shí)在有限空間內(nèi)增加了操作與維護(hù)的難度。在本發(fā)明中，用于壓緊機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的擋圈與消泡槳集成為一體，組合式消泡槳中的擋圈既對(duì)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)壓緊，同時(shí)擋圈又作消泡槳的輪轂使用；而且槳葉還起到消泡作用。這樣的結(jié)構(gòu)就可以既起到對(duì)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的限位作用，同時(shí)又避免消泡槳的位置過(guò)低，可以有效粉碎泡沫。進(jìn)一步地，這種二者相集成的結(jié)構(gòu)還有效縮減了微型生物反應(yīng)器的軸向空間要求。

附圖說(shuō)明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)一種組合式消泡槳及使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明組合式消泡槳一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1.擋圈；2.槳葉；

3.攪拌軸；4.罐體；5.攪拌槳；6.罐蓋；7.機(jī)械密封動(dòng)環(huán)；

8.罐體；9.罐蓋；10.攪拌軸；11.機(jī)械密封動(dòng)環(huán)；12.攪拌槳；13.傳統(tǒng)擋圈；14.傳統(tǒng)消泡槳。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實(shí)施方式。

為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。在本文中，“一個(gè)”不僅表示“僅此一個(gè)”，也可以表示“多于一個(gè)”的情形。

圖1是傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器包括罐體8、罐蓋9、攪拌軸10、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)11、攪拌槳12、傳統(tǒng)擋圈13、傳統(tǒng)消泡槳14。

位于罐體8內(nèi)部的傳統(tǒng)擋圈13、傳統(tǒng)消泡槳14為分體結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)擋圈13用于壓緊設(shè)置在攪拌軸10上的機(jī)械密封動(dòng)環(huán)11，致使機(jī)械密封動(dòng)環(huán)11與位于罐蓋9靜環(huán)定位槽內(nèi)的靜環(huán)相互壓緊，保證反應(yīng)器內(nèi)氣體的密封形成罐壓；消泡槳用于打碎罐內(nèi)因通氣與攪拌形成的泡沫，防止泡沫隨排氣帶出罐內(nèi)造成逃液，傳統(tǒng)消泡槳14通常安裝于液面與罐蓋9之間的攪拌軸10上，根據(jù)液面的高低與泡沫情況可進(jìn)行高低調(diào)節(jié)，以控制泡沫位置高低。擋圈與消泡槳均依靠緊定螺釘從二者的輪轂位置側(cè)向固定于攪拌軸上。而在微型反應(yīng)器中，由于罐體幾何尺寸小，尤其是罐內(nèi)高度不夠，設(shè)置兩個(gè)輪轂使得消泡槳位置過(guò)低，而由于微型反應(yīng)器軸向尺寸要求較小，采用上述傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，又會(huì)降低反應(yīng)器的裝料體積、增加清洗與操作難度。

在本發(fā)明組合式消泡槳的實(shí)施例一中，其包括一對(duì)槳葉、擋圈，其中，一對(duì)槳葉水平設(shè)置在擋圈的外圈，且槳葉所在直線穿過(guò)擋圈的幾何中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，從而保證消泡的均勻效果。通過(guò)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)中的機(jī)械密封動(dòng)環(huán)擋圈與消泡槳合二為一，有效減小了將組合式消泡槳應(yīng)用于微型生物反應(yīng)器中時(shí)，對(duì)軸向安裝空間尺寸的要求，同時(shí)簡(jiǎn)化了反應(yīng)器的罐內(nèi)結(jié)構(gòu)，便于操作、清洗、降低死角風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選地，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的實(shí)施例二在槳葉的下部設(shè)置有鋸齒形結(jié)構(gòu)，或平葉結(jié)構(gòu)，或相互垂直的圓桿與細(xì)桿的組合結(jié)構(gòu)，以保證良好的消泡效果。

優(yōu)選地，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的實(shí)施例三中的槳葉的底部與擋圈的底部齊平，從而有效保證組合式消泡槳制作工藝的統(tǒng)一性，從而保證消泡槳結(jié)構(gòu)的一致性，以避免基于平行試驗(yàn)原理的多通道微型反應(yīng)器相互之間內(nèi)部器件結(jié)構(gòu)尺寸不一致，而影響高通量篩選的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明組合式消泡槳的一個(gè)具體的優(yōu)選實(shí)施例中，參照?qǐng)D2，組合式消泡槳包括：槳葉2，擋圈1，一對(duì)槳葉2水平設(shè)置在擋圈1的外圈，槳葉2所在直線穿過(guò)擋圈1的幾何中心。槳葉2的下部設(shè)置有鋸齒形結(jié)構(gòu)，且槳葉2的底部與擋圈1的底部齊平。本發(fā)明的組合式消泡槳在保證攪拌效果的前提下，通過(guò)擋圈和槳葉的組合式結(jié)構(gòu)，有效減小軸向的安裝空間尺寸，從而當(dāng)將本發(fā)明的組合式消泡槳應(yīng)用于微型生物反應(yīng)器中時(shí)，能夠增加微反應(yīng)器的裝料體積，簡(jiǎn)化反應(yīng)器罐體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，便于操作、清洗、降低死角風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種微型生物反應(yīng)器。目前國(guó)際上出現(xiàn)的微型生物反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上大體包括三類(lèi)：孔板式微反應(yīng)器(microtiter plate，MTP)、基于現(xiàn)有搖瓶或發(fā)酵罐原型縮微化的分體式微反應(yīng)器(miniature bioreactor，MBR)和微流控芯片實(shí)驗(yàn)室(microfluid-based lab-on-a-chip)。微型生物反應(yīng)器雖然形式各異，但都具有以下功能和特點(diǎn)：①多參數(shù)在線檢測(cè)功能，可同時(shí)測(cè)量pH值、DO(dissolved oxygen，溶解氧)、Pco2、OD(optical density，光密度)等重要參數(shù)；②高通量分析功能，在一臺(tái)微反應(yīng)器上集成的微發(fā)酵罐數(shù)可達(dá)6、12、24、48、96個(gè)不等；③體積小，其體積一般小于100mL，有的甚至小至5mL，微流控芯片則為nL級(jí)規(guī)模。此外，還有造價(jià)低、減少昂貴原材料消耗、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)。

在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的實(shí)施例一中，微型生物反應(yīng)器包括罐體、攪拌軸、罐蓋、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、機(jī)械密封靜環(huán)以及攪拌槳；所述機(jī)械密封靜環(huán)固定在罐蓋下方；攪拌軸穿過(guò)罐蓋的中心孔，設(shè)置在罐體的內(nèi)腔中；所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、攪拌槳設(shè)置在攪拌軸上；在攪拌軸上還設(shè)置有如前述的組合式消泡槳，其中組合式消泡槳的結(jié)構(gòu)為：其包括一對(duì)槳葉、擋圈，其中，一對(duì)槳葉水平設(shè)置在擋圈的外圈，且槳葉所在直線穿過(guò)擋圈的幾何中心。本發(fā)明提供的微型生物反應(yīng)器能夠通過(guò)簡(jiǎn)化消泡槳的結(jié)構(gòu)，在滿足消泡功能的基礎(chǔ)上，有效提高了微型生物反應(yīng)器的裝料系數(shù)，同時(shí)簡(jiǎn)化了罐內(nèi)結(jié)構(gòu)，便于操作、清洗、降低死角風(fēng)險(xiǎn)。

在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的實(shí)施例二中，優(yōu)選地，在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，組合式消泡槳設(shè)置在機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的下部，組合式消泡槳上的擋圈的頂部緊壓機(jī)械密封動(dòng)環(huán)固定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的軸向限位。組合式消泡槳上的擋圈由緊固螺釘固定在攪拌軸上，其可根據(jù)攪拌系統(tǒng)的軸向累積加工誤差及機(jī)械密封動(dòng)環(huán)所需彈簧壓緊程度，靈活調(diào)整在攪拌軸上的位置。

優(yōu)選地，組合式消泡槳在攪拌軸上的位置可調(diào)，以調(diào)節(jié)對(duì)所述機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的壓緊程度。當(dāng)組合式消泡槳在攪拌軸上的位置確定后，可以通過(guò)緊定螺釘將組合式消泡槳固定于攪拌軸上。也可以通過(guò)對(duì)穿銷(xiāo)柱將擋圈固定于攪拌軸上，以將組合式消泡槳固定于攪拌軸上，來(lái)固定對(duì)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的壓緊量。

在本發(fā)明微型生物反應(yīng)器的一個(gè)具體的優(yōu)選實(shí)施例中，參照?qǐng)D2、圖3，微型生物反應(yīng)器包括罐體4、攪拌軸3、罐蓋6、機(jī)械密封動(dòng)環(huán)7以及攪拌槳5；攪拌軸3穿過(guò)罐蓋6的中心孔，設(shè)置在罐體4的內(nèi)腔中；機(jī)械密封動(dòng)環(huán)7、攪拌槳5設(shè)置在攪拌軸3上；在攪拌軸3上還設(shè)置有組合式消泡槳，其中，組合式消泡槳的結(jié)構(gòu)為：包括槳葉2，擋圈1，一對(duì)槳葉2水平設(shè)置在擋圈1的外圈，槳葉2所在直線穿過(guò)擋圈1的幾何中心。槳葉2的下部設(shè)置有鋸齒形結(jié)構(gòu)，且槳葉2的底部與擋圈1的底部齊平。同時(shí)，所述組合式消泡槳設(shè)置在機(jī)械密封動(dòng)環(huán)7的下部，組合式消泡槳上的擋圈1的頂部緊壓機(jī)械密封動(dòng)環(huán)7固定。其中，組合式消泡槳在攪拌軸3上的位置可調(diào)，以調(diào)節(jié)對(duì)機(jī)械密封動(dòng)環(huán)7的壓緊程度。

在本實(shí)施例中，攪拌槳的結(jié)構(gòu)還可以采用如下結(jié)構(gòu)：其包括輪轂、圓盤(pán)及槳葉，槳葉與圓盤(pán)為一體結(jié)構(gòu)，圓盤(pán)固定在輪轂的下部。槳葉、圓盤(pán)為耐折彎的薄壁金屬。圓盤(pán)與輪轂采用漲接、點(diǎn)焊或螺栓緊固的連接方式。圓盤(pán)的中部設(shè)置有中心孔，中心孔尺寸與輪轂下部的外圓尺寸配合設(shè)置。槳葉的數(shù)量為二至六件，其均分在圓盤(pán)的外部；槳葉所在平面與圓盤(pán)所在平面垂直。

本發(fā)明提供的組合式消泡槳及使用組合式消泡槳的微型生物反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，消泡槳與動(dòng)環(huán)擋圈采用組合式結(jié)構(gòu)，在保證消泡功能的基礎(chǔ)上，有效提高了微型生物反應(yīng)器的裝料系數(shù)，同時(shí)簡(jiǎn)化了罐內(nèi)結(jié)構(gòu)，便于操作、清洗、降低死角風(fēng)險(xiǎn)，更好滿足了微型反應(yīng)器的使用要求。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述實(shí)施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。