一次性生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到了一種一次性生物反應(yīng)器。該一次性生物反應(yīng)器包括反應(yīng)器腔體和連通管，連通管位于反應(yīng)器腔體頂部，所述反應(yīng)器腔體由兩片以上的腔壁經(jīng)融合連接或粘合連接而成并且具有交匯部和至少一個(gè)通過(guò)交匯部與連通管交匯連通的中空臂部，所述中空臂部的末端封閉。本發(fā)明利用搖擺搖床，平面回旋搖床和三維回旋搖床驅(qū)動(dòng)反應(yīng)器腔內(nèi)液體沿其長(zhǎng)軸流動(dòng)，從而產(chǎn)生波浪和湍流混合，與現(xiàn)有的搖床驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)器產(chǎn)生渦流混合和增大氣液交換表面積的方式相比，大大提高了混合和傳質(zhì)效率。
【專利說(shuō)明】一次性生物反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本 發(fā)明涉及生物反應(yīng)器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到了一種一次性生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]搖床驅(qū)動(dòng)的非介入混合式生物反應(yīng)器包括小型的培養(yǎng)管，轉(zhuǎn)瓶，錐形瓶，倒置錐底瓶，平錐底瓶和平錐底罐以及攪拌槳驅(qū)動(dòng)的不同規(guī)模的攪拌式生物反應(yīng)器，是目前最廣泛使用的用于發(fā)酵和細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的生物反應(yīng)器。搖床驅(qū)動(dòng)的非介入式混合生物反應(yīng)器的共同特點(diǎn)是開口位于反應(yīng)器的一端且與反應(yīng)器腔體長(zhǎng)軸同軸，除轉(zhuǎn)瓶水平放置外均開口在上端并通過(guò)旋轉(zhuǎn)或回旋方式驅(qū)動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)液體產(chǎn)生渦流而實(shí)現(xiàn)。而通過(guò)產(chǎn)生渦流來(lái)提高液體的氧傳遞主要是利用增大液體表面積的原理，這種靠增大液體表面積的氧傳遞方式仍然存在混合效率低的問(wèn)題。由于開口位于反應(yīng)器長(zhǎng)軸的一端且與反應(yīng)器腔體長(zhǎng)軸同軸，為了防止液體濺出，需要加大上部氣體通道的長(zhǎng)度，也就是加大了通過(guò)反應(yīng)器開口進(jìn)行氣體交換的無(wú)效通道，因而降低了氣體交換的效率。雖然攪拌式生物反應(yīng)器具有高效的混合，但由于攪拌槳的剪切力會(huì)造成細(xì)胞損傷和死亡而限制其只能采取溫和的攪拌，這也是攪拌式反應(yīng)器的主要缺陷之一。
[0003]另外，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)瓶，錐形瓶，倒置錐底瓶，平錐底瓶和平錐底罐以及不同大小的攪拌罐反應(yīng)器均由硬質(zhì)材料如玻璃，硬塑料和不銹鋼等制成，由于玻璃和不銹鋼材料的反應(yīng)器需要重復(fù)使用，不僅帶來(lái)清洗，消毒和認(rèn)證的麻煩，而且還存在交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。雖然硬塑料注塑成型的反應(yīng)器可以一次性使用，但由于生產(chǎn)工藝效率限制和使用原料相對(duì)多，形狀固定不能伸縮變形以及相互間不能相互套疊，占空間大，不僅運(yùn)輸，輻照和存放成本高，同時(shí)也產(chǎn)生的較多廢物帶來(lái)更多的環(huán)境問(wèn)題，雖然對(duì)全硬質(zhì)的微型反應(yīng)器一次性使用是可行的，但對(duì)轉(zhuǎn)瓶及以上規(guī)模的反應(yīng)器，特別是大型生產(chǎn)規(guī)模的反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，全硬質(zhì)材料注塑成型的反應(yīng)器一次性使用將會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)成本，輻照成本，運(yùn)輸成本和存放成本的大幅提高并產(chǎn)生大量廢物，從節(jié)約成本和環(huán)保的角度考慮是不可取的。因此研發(fā)以工藝開發(fā)和系列放大為目的的小型反應(yīng)器和以規(guī)模生產(chǎn)為目的的大型反應(yīng)器并實(shí)現(xiàn)一次性使用是未來(lái)生物反應(yīng)器的發(fā)展趨勢(shì)，需要進(jìn)一步研發(fā)更節(jié)省材料，更高生產(chǎn)效率，更少占空間和產(chǎn)生環(huán)境廢物的新型生物反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種一次性生物反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有的搖床驅(qū)動(dòng)的非介入混合現(xiàn)有的搖床驅(qū)動(dòng)式生物反應(yīng)器的存在混合和傳質(zhì)效率低的問(wèn)題。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一次性生物反應(yīng)器采用以下技術(shù)方案:一次性生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器腔體和連通管，連通管位于反應(yīng)器腔體頂部，所述反應(yīng)器腔體由兩片以上的腔壁經(jīng)融合連接或粘合連接而成并且具有交匯部和至少一個(gè)通過(guò)交匯部與連通管交匯連通的中空臂部，所述中空臂部的末端封閉。
[0006]所述中空臂部水平設(shè)置。[0007]反應(yīng)器腔體有一個(gè)所述中空臂部，連通管位于反應(yīng)器腔體頂部并且與中空臂部一起形成L形結(jié)構(gòu)。
[0008]反應(yīng)器腔體有兩個(gè)所述中空臂部，連通管設(shè)于反應(yīng)器腔體頂部并且與中空臂部一起形成倒T字形結(jié)構(gòu)。
[0009]反應(yīng)器腔體有兩片所述腔壁，兩片腔壁一上一下設(shè)置，位于上部的一個(gè)為上腔壁，另一個(gè)為下腔壁，上、下腔壁中至少一片為有曲面腔壁。
[0010]所述上、下腔壁中的一個(gè)為可保持其固有形狀的固形支持腔壁，另一個(gè)為軟膜腔壁。
[0011]所述固形支持腔壁由塑料原料經(jīng)注塑成型或由塑料片材經(jīng)吸塑或吹塑成型。
[0012]軟膜腔壁由平面塑料膜構(gòu)成或者是由平面塑料膜經(jīng)吸塑成型的可形變的軟膜泡構(gòu)成。
[0013]上、下腔壁均為所述有曲面腔壁，所述固形支持腔壁為可插套疊置的疊摞式腔壁，軟膜腔壁為可折入固形支持腔壁內(nèi)以使反應(yīng)器腔體能夠插套疊置的腔壁。
[0014]上、下腔壁中的一個(gè)為所述有曲面腔壁，另一個(gè)為平面腔壁。
[0015]連通管與上腔壁為一體式結(jié)構(gòu)。
[0016]連通管的外端口是在吸塑成型后沖切而成，連通管的外端口處具有沖切留下的環(huán)繞外端口的加強(qiáng)環(huán)。
[0017]所述下腔壁為所述有曲面腔壁，該生物反應(yīng)器還包括支持固定座，所述支持固定座上設(shè)有用于為下腔壁讓位的讓位凹槽，讓位凹槽的槽口周邊設(shè)置有用于固定或牽拉反應(yīng)器腔體的固定結(jié)構(gòu)。
[0018]所述上、下腔壁的結(jié)合處具有向外圍延伸的用于支持和牽拉固定反應(yīng)器腔體的聯(lián)合緣。
[0019]該反應(yīng)器還包括罩蓋用于封蓋反應(yīng)器腔體的上腔壁的罩蓋，罩蓋上設(shè)有用于封堵連通管的管口的封管部。
[0020]所述罩蓋形成反應(yīng)器腔體的翻蓋結(jié)構(gòu)，罩蓋的相對(duì)的兩側(cè)中的一側(cè)與聯(lián)合緣連接在一起，另一側(cè)與聯(lián)合緣之間設(shè)有固定卡扣。
[0021]反應(yīng)器腔體的腔壁上設(shè)置有連通反應(yīng)器內(nèi)腔供液體和氣體進(jìn)出以及溶氧，二氧化碳，PH傳感器電極通過(guò)的管道，所述連通反應(yīng)器內(nèi)腔的管道與所連接的腔壁為一體成型結(jié)構(gòu)。
[0022]反應(yīng)器腔體由兩個(gè)所述腔壁融接或粘接而成，兩腔壁中的一個(gè)為前腔壁，另一個(gè)為后腔壁，前、后腔壁的配合處設(shè)有聯(lián)合緣，反應(yīng)器腔體的中空臂部由前、后腔壁的相應(yīng)部位構(gòu)成。
[0023] 本發(fā)明的有益效果:在該一次性生物反應(yīng)器中，反應(yīng)器腔體具有交匯部和至少一個(gè)通過(guò)交匯部與連通管交匯連通的中空臂部，中空臂部的末端密閉并且連通管位于反應(yīng)器腔體頂部。由于所述中空臂部的存在，本發(fā)明的生物反應(yīng)器能夠至少在中空臂部處使液體在一個(gè)狹長(zhǎng)的空間內(nèi)流動(dòng)，由于連通管設(shè)于反應(yīng)器腔體頂部，液體沿反應(yīng)器的水平方向的長(zhǎng)軸流動(dòng)，連通管的軸反應(yīng)器液體流動(dòng)的軸為垂直軸向，無(wú)論置于搖擺的搖床，平面回旋搖床，還是三維回旋搖床，均可使液體在反應(yīng)器中空臂部?jī)?nèi)流動(dòng)而不會(huì)造成濺出，當(dāng)?shù)竭_(dá)中空臂部的封閉端時(shí)，液流在中空臂部封口端產(chǎn)生的湍流、渦流和波浪的作用下翻騰、折返并且上下交替，在翻騰和上下交替的過(guò)程中將上部空間的氧氣卷入液流，即中空臂部中的液體能夠在流動(dòng)的過(guò)程中不停的上下翻滾交替，從而充分的與氧氣接觸，與現(xiàn)有技術(shù)中依靠增大液流表面積的方式來(lái)使液流與氧氣混合的方式相比，大大提高了混合和傳質(zhì)效率。
[0024] 更進(jìn)一步的，帶曲面腔壁可在牽拉反應(yīng)器腔體時(shí)起到減少反應(yīng)器腔體褶皺的作用；固形支持腔壁更加有利于保持反應(yīng)器腔體內(nèi)的三維空間且使用方便；將固形支持腔壁設(shè)為可插套疊置的疊摞式腔壁以后，能夠進(jìn)一步減小反應(yīng)器所占的空間，方便反應(yīng)器的運(yùn)輸、輻照和存放，降低成本；連通管外端口處的加強(qiáng)環(huán)具有加強(qiáng)連通管口強(qiáng)度和防止管帽滑脫掉得作用；支持固定座可協(xié)助反應(yīng)器腔體的固定，為反應(yīng)器的大型化發(fā)展帶來(lái)方便；聯(lián)合緣不僅可以起到支撐反應(yīng)器腔體的作用，而且為對(duì)反應(yīng)器腔體的牽拉提供了著力點(diǎn)。罩蓋可以將上腔壁連同連通管整體遮住封閉，罩蓋的封管部可用于封堵連通管的管口，在打開罩蓋的時(shí)候，可不必與連通管口周圍直接接觸，從而避免對(duì)液體的污染；翻蓋式的罩蓋可避免丟失，卡扣是為了方便對(duì)罩蓋的固定。反應(yīng)器腔體的腔壁上包括軟膜腔壁上設(shè)置的連通反應(yīng)器內(nèi)腔供液體和氣體進(jìn)出以及溶氧，二氧化碳，PH傳感器電極通過(guò)的管道，均與反應(yīng)器腔壁一體成型，免去了管道與反應(yīng)器腔壁，特別是軟膜腔壁間的連接需要打孔和融合圈熱合焊接的麻煩工藝。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例1的分解圖；
圖3是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例1的第一工作原理圖；
圖4是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例1的第二工作原理圖；
圖5是圖1中的連通管與管帽的配合示意圖；
圖6是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例3的分解圖；
圖9是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例5的分解圖；
圖12是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例5的并排放置示意圖；
圖13是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例7裝入液體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖16是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例7的插套疊摞示意圖；
圖17是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖18是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例8裝入液體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖19是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例8的插套疊摞示意圖；
圖20是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖21是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例9裝入液體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖22是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例9的插套疊摞示意圖；圖23是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖24是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例10裝入液體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖25是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例10的疊摞示意圖；
圖26是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖27是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖28是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖29是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖30是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖31是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖32是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例17的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖33是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖34是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例19的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖35是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例20的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖36是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例21的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖37是一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例22的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例1，如圖1-5所示，該一次性生物反應(yīng)器包括反應(yīng)器腔體和連通管11，反應(yīng)器腔體采用無(wú)毒無(wú)害的塑料材質(zhì)，可達(dá)到一次性利用要求，從圖1、2中可以看出，反應(yīng)器腔體是由兩片腔壁融合而成，兩片腔壁一上一下設(shè)置，其中位于上部的一個(gè)為上腔壁12，位于下部的一個(gè)為下腔壁13，上、下腔壁的融合處形成了聯(lián)合緣14，在需要時(shí)，可通過(guò)聯(lián)合緣14支撐和牽拉反應(yīng)器腔體；連通管11位于上腔壁12上并且與上腔壁12為一體式結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，上、下腔壁均為固形支持腔壁，即可保持其固有形狀的腔壁，它們均是由塑料片材經(jīng)吸塑成型(在其它實(shí)施例中，上、下腔壁還可以是通過(guò)塑料片材料吹塑成型或者由塑料原料經(jīng)注塑成型的固形支持腔壁)的泡殼結(jié)構(gòu)，其中塑料片材的具體材料可以是聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET (包括APET和PETG)，聚氯乙烯PVC，ABS, PC, PS GAG和亞克力等可注塑成型或吸塑成型的原料或片材或卷材以及復(fù)合的可吸塑成型的塑料片材和卷材包括有PVC/PE，PET/PE, HIPS等熱塑性塑料卷材，PVC，PET, PP和PS，另外，從2中還可以看出，上、下腔壁均為帶曲面腔壁，即上、下腔壁均為非平面腔壁，這使得上、下腔壁在融合以后，二者之間自然形成一個(gè)三維的空間。
[0027] 從整體上來(lái)看，該實(shí)施例中的反應(yīng)器腔體包含有一個(gè)交匯部1001和兩個(gè)中空臂部1002，中空臂部1002的末端封閉，其盲端呈半球面形，中空臂部1002的設(shè)置使得反應(yīng)器腔體內(nèi)形成了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)腔道，從而可便于液體在反應(yīng)器腔體內(nèi)沿反應(yīng)器長(zhǎng)軸(即相應(yīng)中空臂部的延伸方向)的往復(fù)流動(dòng)，在本實(shí)施例中，中空臂部1002的橫截面呈圓形(在其它實(shí)施例中，中空臂部的橫截面形狀還可以為橢圓形，多邊形，矩形，三角形，半圓形，半橢圓形，梯形或上述幾何圖形組合成同一內(nèi)腔的不同組合形狀)并且是由上、下腔壁的相應(yīng)部位拼合而成，由于中空臂部1002的設(shè)置，使得反應(yīng)器腔體在中空臂部1002延伸方向上的長(zhǎng)徑比大于或等于1.5。兩個(gè)中空臂部1002的中心線共線并且在腔體的交匯部1001處通過(guò)腔體的交匯部1001與連通管11連通，由此也使得連通管11和反應(yīng)器腔體的中空臂部1002 —起構(gòu)成了倒T字形結(jié)構(gòu)。
[0028] 上文已經(jīng)提到，連通管11與上腔壁12為一體式結(jié)構(gòu)，而上腔壁12是吸塑成型的，因此連通管11也是吸塑而成，在吸塑成型以后，連通管11的外端最初是不通透的，并且該位置處形成了具有一定厚度的硬殼結(jié)構(gòu)，而連通管11的外端口正是在該硬殼結(jié)構(gòu)上沖切而成，沖切完成后，所述硬殼結(jié)構(gòu)在連通管的外端口處形成了加強(qiáng)環(huán)15，該加強(qiáng)環(huán)15可直接用于與連通管11的管帽16 (蓋子)卡接配合，連通管為反應(yīng)物料和氣體交換的共同通道。
[0029]該一次性生物反應(yīng)器無(wú)論置于搖擺的搖床，平面回旋搖床，還是三維回旋搖床，均可使液體在反應(yīng)器腔內(nèi)沿長(zhǎng)軸流動(dòng)，通過(guò)一端的勢(shì)能和液體動(dòng)能的提高，驅(qū)動(dòng)液體向勢(shì)能和液體動(dòng)能的低端流動(dòng)，形成波浪混合和湍流混合，在中空臂部盲端處，管壁部的弧形切線形成湍流混合；使用搖擺搖床時(shí)，要使中空臂部的中心線與搖擺方向保持一致；當(dāng)一次性生物反應(yīng)器傾斜放置在平面回旋運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際上是將液體沿斜面拋向上，然后液體的重力沿切線下滑，形成中空臂部?jī)?nèi)波浪式或兩端湍流式混合和氣體交換。
[0030]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例2，如圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，上腔壁21為平頂結(jié)構(gòu)，其的頂部除了連通管22以外還設(shè)置有氣體交換管23，氣體交換管23同樣與上腔壁21為一體式結(jié)構(gòu)，其外端設(shè)有氣體交換管帽24。
[0031]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例3，如圖7-8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的上腔壁31為平面腔壁。
[0032]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例4，如圖9所示，本實(shí)施例與實(shí)施例3的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，上腔壁41為平頂結(jié)構(gòu)，其頂部除了連通管42以外還設(shè)置有氣體交換管43，氣體交換管43同樣與上腔壁41為一體式結(jié)構(gòu),其外端設(shè)有氣體交換管帽44。
[0033]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例5，如圖10-12所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的下腔壁51為平面腔壁，采用此種結(jié)構(gòu)的下腔壁以后，反應(yīng)器腔體可以作為免管架的小型的反應(yīng)器管自動(dòng)保持立姿，使用方便。
[0034]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例6，如圖13所示，本實(shí)施例與實(shí)施例5的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，上腔壁61為平頂泡殼結(jié)構(gòu)，其頂部除了連通管62以外還設(shè)置有氣體交換管63，氣體交換管63同樣與上腔壁61為一體式結(jié)構(gòu)，其外端設(shè)有氣體交換管帽64。
[0035]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例7，如圖14-16所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的上腔壁71為頂小底大的、可插套疊摞式腔壁，下腔壁72為軟膜腔壁，下腔壁72的形狀(除無(wú)連通管結(jié)構(gòu)外)與上腔壁71的形狀適配，具體是由吸塑成型的軟膜泡構(gòu)成，軟膜泡為平面軟膜再經(jīng)吸塑拉伸成型具有曲面結(jié)構(gòu)的柔性薄膜，所述平面軟膜可以為聚乙烯PE薄膜，低密度聚乙烯LDPE薄膜，超低密度聚乙烯LLDPE薄膜，聚丙烯PP薄膜，聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚苯乙烯(PS)薄膜、乙烯/乙酸乙烯(EVA)薄膜、聚酰胺(PA)薄膜等，上述不同樹脂薄膜組合的多層復(fù)合膜，上述不同樹脂多層共擠的多層共擠薄膜，以及含SEBS和EVOH的PP/SEBS/PP共擠膜，PA/EV0H/PE共擠膜和PA/EV0H/PP等多層共擠膜。在運(yùn)輸、輻照和存放的過(guò)程中將下腔壁72向上翻嵌入上腔壁71中，可使反應(yīng)器腔體相互間插套疊摞放置(如圖16)，降低對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)輸，輻照和存放成本。在使用的過(guò)程中，由于上腔壁71為固形支持腔壁，因此其可起到支持反應(yīng)器腔體的作用，充入液體以后，在液體下垂重力的作用下，下腔壁72將會(huì)自動(dòng)從上腔壁71中脫出并在液體重力的作用下自動(dòng)保持三維形狀(如圖15)。[0036]由于軟膜具有彈性和剪切力低的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一面為剛性的支撐泡殼結(jié)構(gòu)，另一面為軟膜，既利用了剛性的支撐泡殼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便特性，避免了全軟膜反應(yīng)器需要鼓氣系統(tǒng)才能維持三維內(nèi)部空間的缺點(diǎn)，又利用了軟膜緩沖剪切力的優(yōu)點(diǎn)緩沖液流沖擊造成對(duì)細(xì)胞的剪切損傷，通過(guò)利用了軟膜的可變形特性以及硬質(zhì)泡殼的套摞疊置優(yōu)點(diǎn)，在非使用時(shí)將形狀吻合的軟膜泡嵌入硬質(zhì)泡殼內(nèi)以節(jié)省空間。事實(shí)上，從經(jīng)濟(jì)方面和節(jié)能環(huán)保方面考慮，大型全硬質(zhì)的反應(yīng)器作為一次性使用是不可接受的，但本發(fā)明的軟硬嵌合反應(yīng)器不僅大大節(jié)約了生產(chǎn)，運(yùn)輸，輻照和存放的成本，而且降低了廢物的產(chǎn)生，因此可以實(shí)現(xiàn)一次性使用。
[0037]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例8，如圖17-19所示，本實(shí)施例與實(shí)施例7的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，上腔壁81頂部除了連通管82以外還設(shè)置有氣體交換管83，氣體交換管83同樣與上腔壁81為一體式結(jié)構(gòu)，其外端設(shè)有氣體交換管帽84。
[0038]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例9，如圖20-22所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的下腔壁91為頂大底小的、可插套疊摞式腔壁，上腔壁92為軟膜泡腔壁，上腔壁92的形狀除無(wú)連通管處和進(jìn)出氣管外與下腔壁91的形狀適配，由此可在運(yùn)輸、輻照的過(guò)程中將上腔壁92折入下腔壁91中，將反應(yīng)器腔體插套疊摞放置(如圖19)，降低對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)輸和輻照成本。
[0039]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例10，如圖23-25所示，本實(shí)施例與實(shí)施例8的區(qū)別在于:反應(yīng)器腔體的上腔壁101為平面腔壁。
[0040]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例11，如圖26所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:該實(shí)施例的一次性生物反應(yīng)器還包括一個(gè)支持固定座111，支持固定座111上設(shè)有用于為下腔壁112讓位的讓位凹槽113。
[0041]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例12，如圖27所示，本實(shí)施例與實(shí)施例11的區(qū)別在于:該實(shí)施例中的上腔壁121為平頂泡殼結(jié)構(gòu)，其頂部除了連通管122以外還設(shè)置有氣體交換管123、進(jìn)液管124、取液管125、氧氣和二氧化碳傳感器電極套管126、PH傳感器電極套管127,氣體交換管123同樣與上腔壁121為一體式結(jié)構(gòu),其外端設(shè)有氣體濾菌器(圖中未不出)，氣體交換管、進(jìn)液管、取液管氧氣和二氧化碳傳感器電極套管、PH傳感器電極套管也是與上腔壁121 —體吸塑成型；另外，反應(yīng)器腔體的聯(lián)合緣128上設(shè)有牽拉固定孔129，固定支持座1210上設(shè)有與牽拉固定孔對(duì)應(yīng)的球頭1211，使用時(shí)可通過(guò)球頭1211與聯(lián)合緣128上的牽拉固定孔129配合固定反應(yīng)器腔體。
[0042]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例13，如圖28所示，本實(shí)施例與實(shí)施例11的區(qū)別在于:在該實(shí)施例中，下腔壁131的底部還設(shè)有底部進(jìn)氣管132 ;另外，固定支持座133的凹槽中還設(shè)有加熱部件(圖中未示出)，加熱部件具體可采用溫度自動(dòng)調(diào)控的電熱毯、熱交換器等加熱裝置。
[0043]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例14，如圖29所示，本實(shí)施例與實(shí)施例12的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的上腔壁141為平面腔壁，另外，在本實(shí)施例中，上腔壁141為固形支持腔壁，在其它實(shí)施例中，上腔壁141還可以為平面軟膜腔壁，平面軟膜材料的選取可參照實(shí)施例7。
[0044] 一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例15，如圖30所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體僅有一個(gè)中空臂部151，從而使得連通管152與反應(yīng)器腔體的中空臂部151形成了 L形結(jié)構(gòu)。另外，在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的下腔壁153為平面腔壁，圖30所示的是六個(gè)反應(yīng)器并列放置的情形，在生產(chǎn)的時(shí)候，可在同一片材料上一次吸塑或注塑成型多個(gè)上腔壁154，然后將它們與一張片材粘合或融合便可一次得到多個(gè)反應(yīng)器腔體。
[0045]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例16，如圖31所示，本實(shí)施例與實(shí)施例15的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的交匯部161形成了鼓脹結(jié)構(gòu)，鼓脹結(jié)構(gòu)的交匯部161可進(jìn)一步方便連通管162與反應(yīng)器腔體的中空臂部163之間的連通并防止中空臂部163內(nèi)過(guò)多液體向連通管162內(nèi)溢出。
[0046]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例17，如圖32所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的兩片腔壁一前一后設(shè)置，兩片腔壁中位于前部的一個(gè)為前腔壁，另一個(gè)為后腔壁，前、后腔壁經(jīng)融合連接在一起，它們的融合處形成了聯(lián)合緣171。另外，從圖32中還可以看到，在本實(shí)施例中，連通管172和反應(yīng)器腔體的中空臂部173均是由前、后腔壁拼合而成的。
[0047]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例18，如圖33所示，本實(shí)施例與實(shí)施例17的區(qū)別在于:連通管181是位于前腔壁182上，另外，前、后腔壁上還分別設(shè)有用于與外界相應(yīng)部件(進(jìn)液管、02，C02和PH傳感器等)連接的連接管183。
[0048]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例19，如圖34所示，本實(shí)施例與實(shí)施例18的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的底部還設(shè)有進(jìn)氣管191。
[0049]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例20，如圖35所示，本實(shí)施例與實(shí)施例15的區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體的兩片腔壁一前一后設(shè)置，兩片腔壁中位于前部的一個(gè)為前腔壁，另一個(gè)為后腔壁，前、后腔壁經(jīng)融合連接在一起，它們的融合處形成了聯(lián)合緣201。另外，從圖32中還可以看到，在本實(shí)施例中，連通管202和反應(yīng)器腔體的中空臂部203均是由前、后腔壁拼合而成的。
[0050]一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例21，如圖36所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:本實(shí)施例中的反應(yīng)器腔體的上腔壁211上省略了氣體交換管、氣體交換管帽和連通管212的管帽。另外，該實(shí)施例中的反應(yīng)器還具有一個(gè)罩蓋213，罩蓋213其實(shí)是連通管212的管帽的延伸結(jié)構(gòu)，其用于整體遮蔽上腔壁211和連通管212，同時(shí)通過(guò)其上所設(shè)的封管部214封堵連通管212的管口。在本實(shí)施例中，罩蓋213的形狀與上腔壁211的形狀相同并且形成了反應(yīng)器腔體的翻蓋結(jié)構(gòu)，其相對(duì)的兩側(cè)中的一側(cè)與聯(lián)合緣215連接在一起，另一側(cè)與聯(lián)合緣215之間設(shè)有卡扣216，二者的連接處設(shè)有定位折痕217，定位折痕217用于使罩蓋213翻動(dòng)時(shí)均從同一位置處彎折。當(dāng)罩蓋213松松遮蓋反應(yīng)器上腔壁211和連通管212時(shí)，可保持反應(yīng)器通氣培養(yǎng)，當(dāng)罩蓋213緊緊扣蓋反應(yīng)器上腔壁211和連通管212時(shí)，罩蓋213另一邊與聯(lián)合緣的卡扣216緊扣，罩蓋213與上腔壁211緊貼間隙閉合，封管部214封堵連通管212的管口，可進(jìn)行厭氧培養(yǎng)或培養(yǎng)后反應(yīng)物的保存以防液體蒸發(fā)。
[0051] 一次性生物反應(yīng)器的實(shí)施例22，如圖37所示，本實(shí)施例與實(shí)施例5的區(qū)別在于:該實(shí)施例中的反應(yīng)器還具有一個(gè)罩蓋223，罩蓋223其實(shí)是連通管222的管帽的延伸結(jié)構(gòu)，其用于整體遮蔽上腔壁221和連通管222，同時(shí)通過(guò)其上所設(shè)的封管部224封堵連通管222的管口。在本實(shí)施例中，罩蓋223的形狀與上腔壁221的形狀相同并且形成了反應(yīng)器腔體的翻蓋結(jié)構(gòu)，其相對(duì)的兩側(cè)中的一側(cè)與聯(lián)合緣225連接在一起，另一側(cè)與聯(lián)合緣225之間設(shè)有卡扣226，二者的連接處設(shè)有定位折痕227，定位折痕227用于使罩蓋223翻動(dòng)時(shí)均從同一位置處彎折。當(dāng)罩蓋223松松遮蓋反應(yīng)器上腔壁221和連通管222時(shí)，可保持反應(yīng)器通氣培養(yǎng)，當(dāng)罩蓋223緊緊扣蓋反應(yīng)器上腔壁221和連通管222時(shí)，罩蓋223另一邊與聯(lián)合緣的卡扣226緊扣，罩蓋223與上腔壁221緊貼間隙閉合，封管部224封堵連通管222的管口，可進(jìn)行厭氧培養(yǎng)或培養(yǎng)后反應(yīng)物的保存以防液體蒸發(fā)。
[0052] 上述各實(shí)施例中，本發(fā)明的一次性生物反應(yīng)器采用預(yù)先輻照滅菌，可即時(shí)一次性使用，避免了清洗，消毒的麻煩和交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0053]在一次性生物反應(yīng)器的其它實(shí)施例中，反應(yīng)器腔體還可以是由三片以上的腔壁經(jīng)融合連接或粘合連接而成，當(dāng)四片以上腔壁時(shí)，每一片腔壁都不必為有曲面腔壁，反應(yīng)器腔體的中空臂部可由多片腔壁拼接而成；另外，在其它的實(shí)施例中，反應(yīng)器的上、下腔壁還均可以為軟膜腔壁，因?yàn)橹锌毡鄄康拇嬖?，即使是上、下腔壁均采用軟膜，在使用的過(guò)程中，不需鼓氣，僅通過(guò)牽拉固定等手段也可以保持反應(yīng)器腔體內(nèi)的三維空間；另外，左、右腔壁也可以采用一個(gè)為固形支持腔壁，另一個(gè)為軟膜腔壁或者都采用軟膜腔壁的形式；反應(yīng)器腔體可以采用醫(yī)用乳膠膜，硅膠模等其它材質(zhì)。在上述實(shí)施例3、4中，上腔壁還可以采用平面軟膜腔壁，此種情況下，由于聯(lián)合緣和下腔壁的支撐作用，上腔壁可自動(dòng)保持展開的狀態(tài)而不會(huì)下墜，無(wú)需鼓氣和牽拉便可保持反應(yīng)器腔體內(nèi)的三維空間。
【權(quán)利要求】
1.一次性生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器腔體和連通管，連通管位于反應(yīng)器腔體頂部，其特征在于，所述反應(yīng)器腔體由兩片以上的腔壁經(jīng)融合連接或粘合連接而成并且具有交匯部和至少一個(gè)通過(guò)交匯部與連通管交匯連通的中空臂部，所述中空臂部的末端封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述中空臂部水平設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器腔體有一個(gè)所述中空臂部，連通管位于反應(yīng)器腔體頂部并且與中空臂部一起形成L形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器腔體有兩個(gè)所述中空臂部，連通管設(shè)于反應(yīng)器腔體頂部并且與中空臂部一起形成倒T字形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器腔體有兩片所述腔壁，兩片腔壁一上一下設(shè)置，位于上部的一個(gè)為上腔壁，另一個(gè)為下腔壁，上、下腔壁中至少一片為有曲面腔壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述上、下腔壁中的一個(gè)為可保持其固有形狀的固形支持腔壁，另一個(gè)為軟膜腔壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述固形支持腔壁由塑料原料經(jīng)注塑成型或由塑料片材經(jīng)吸塑或吹塑成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，軟膜腔壁由平面塑料膜構(gòu)成或者是由平面塑料膜經(jīng)吸塑成型的可形變的軟膜泡構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，上、下腔壁均為所述有曲面腔壁，所述固形支持腔壁為可插套疊置的疊摞式腔壁，軟膜腔壁為可折入固形支持腔壁內(nèi)以使反應(yīng)器腔體能夠插套疊置的腔壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，上、下腔壁中的一個(gè)為所述有曲面腔壁，另一個(gè)為平面腔壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，連通管與上腔壁為一體式結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，連通管的外端口是在吸塑成型后沖切而成，連通管的外端口處具有沖切留下的環(huán)繞外端口的加強(qiáng)環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述下腔壁為所述有曲面腔壁，該生物反應(yīng)器還包括支持固定座，所述支持固定座上設(shè)有用于為下腔壁讓位的讓位凹槽，讓位凹槽的槽口周邊設(shè)置有用于固定或牽拉反應(yīng)器腔體的固定結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求5-13任一項(xiàng)所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述上、下腔壁的結(jié)合處具有向外圍延伸的用于支持和牽拉固定反應(yīng)器腔體的聯(lián)合緣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器還包括罩蓋用于封蓋反應(yīng)器腔體的上腔壁的罩蓋，罩蓋上設(shè)有用于封堵連通管的管口的封管部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，所述罩蓋形成反應(yīng)器腔體的翻蓋結(jié)構(gòu)，罩蓋的相對(duì)的兩側(cè)中的一側(cè)與聯(lián)合緣連接在一起，另一側(cè)與聯(lián)合緣之間設(shè)有固定卡扣。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器腔體的腔壁上設(shè)置有連通反應(yīng)器內(nèi)腔供液體和氣體進(jìn)出以及溶氧，二氧化碳，PH傳感器電極通過(guò)的管道，所述連通反應(yīng)器內(nèi)腔的管道與所連接的腔壁為一體成型結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或17所述的一次性生物反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器腔體由兩個(gè)所述腔壁融接或粘接而成，兩腔壁中的一個(gè)為前腔壁，另一個(gè)為后腔壁，前、后腔壁的配合處設(shè)有聯(lián)合緣，反應(yīng)器腔體的中空臂部由前、后腔壁的相應(yīng)部位構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】C12M3/02GK103911285SQ201410082472
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月8日
【發(fā)明者】韓志強(qiáng), 童勝, 劉慧濤 申請(qǐng)人:鄭州威瑞生物技術(shù)有限公司