[發(fā)明專利]內置式磁力驅動攪拌裝置及生物反應設備

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• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111704988A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 顧警鐘
• 申請（專利權）人: 上海璟良生物工程技術有限公司
• 主分類號: C12M1/12
• 分類號: C12M1/12;C12M1/02;C12M1/00;C12M3/00;B01F13/08;B01F7/18
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發(fā)明公開了一種內置式磁力驅動攪拌裝置，用于生物反應設備中，所述生物反應設備包括：罐體；法蘭，設置在所述罐體頂部；所述內置式磁力驅動攪拌裝置包括：驅動電機，通過所述法蘭連接在所述罐體上；隔離套，與所述法蘭固定連接；外轉子，與所述驅動電機連接并設置在所述隔離套內部；隔離套，套設在所述外轉子外，并與所述法蘭固定連接；內轉子，套設在所述隔離套外，與所述外轉子通過磁力耦合傳遞驅動力；攪拌軸，與所述內轉子連接；軸承座，套設在所述隔離套、所述內轉子及所述攪拌軸外，并與所述法蘭連接；所述內轉子與所述隔離套之間具有第一間隙；所述內轉子和所述軸承座之間具有第二間隙；所述攪拌軸和所述軸承座之間具有第三間隙；所述第一間隙、第二間隙及第三間隙連通形成清洗、滅菌通道。

技術領域

本發(fā)明涉及動物細胞、微生物培養(yǎng)技術領域，且特別涉及一種內置式磁力驅動攪拌裝置及生物反應設備。

背景技術

目前，在國內外醫(yī)藥、生物制藥、化工、食品加工行業(yè)中，對大部分容器類設備都有嚴格的密封要求，以避免污染(環(huán)境對容器內部的污染，容器內部對環(huán)境的污染)。而安裝了攪拌器的容器，要做到在運行時保證有良好的、長時間的密封，確實有不小的難度。目前大都還是采用帶機械密封的攪拌器，而機械密封攪拌器(一般稱為機械攪拌)，泄漏一定是存在的，只是泄漏量的大小而已。

動物細胞反應器屬于生物制藥的關鍵設備，一般用來生產(chǎn)價格昂貴的抗病毒疫苗，或者抗擊各種癌癥的疫苗或者創(chuàng)新藥物。每批次的生產(chǎn)周期較長(比如在單抗生產(chǎn)的連續(xù)灌注培養(yǎng)時，需要一個月左右)。如果在生產(chǎn)過程中，由于密封不良導致產(chǎn)物報廢，損失將非常之大，不僅僅工程師多日的勞動全部泡湯，其中的培養(yǎng)基、各種耗材、水電氣的損失，時間的損失等等——發(fā)生這種生產(chǎn)失敗，幾乎是不可忍受的！

高端疫苗、高端藥物的研發(fā)生產(chǎn)都對反應器的攪拌器提出了更高的要求。目前，磁力驅動攪拌器的性能與機械攪拌相比已經(jīng)優(yōu)良很多，可以實現(xiàn)長時間運行且確保零泄漏。所以，用磁力驅動攪拌器替代機械攪拌器，已經(jīng)形成了趨勢，尤其在生物制藥領域。但是，科學無止境，隨著發(fā)展，人們一定會期待更優(yōu)秀、更理想、具有多樣性的磁力驅動攪拌器，以滿足生物反應器的性能和功能提升。

如圖1所示，在現(xiàn)有的技術中，因為磁力耦合的技術設計要求，使得隔離套30和內轉子40之間的間隙形成的第一夾層10的空隙很小(越小耦合效率就越高，一般不會超過1毫米)。由于內置式磁力攪拌器的隔離套和感應轉子安裝于罐內，所以第一夾層10和內轉子40和固定軸50之間的間隙形成的第二夾層20很容易被罐內的蒸汽、水汽、飛濺的水珠和高位泡沫所污染。根據(jù)制藥設備的GMP要求，必須把這個夾層內的污垢清洗干凈。然而，目前這種構造的磁力攪拌器，只能靠罐內的清洗球來清洗第一夾層10、第二夾層20。

由此導致了以下的問題：

1、無法獲得良好的清洗效果。因為是利用清洗球噴射的水流來沖洗，這種清洗過程很難使得夾層里的清洗液有足夠的流速(雷諾系數(shù)較低)，所以清洗效果很不好。要獲得良好的清洗效果，清洗液的流速至少應超過1米/秒；

2、因為清洗效果不良，會導致軸承溝道中積垢，導致軸承運轉不良，致使攪拌器發(fā)生卡死等故障；

3、因為清洗效果不良，可能會導致制藥、配液風險增加；

4、現(xiàn)有設計中，是用隔離套來支撐攪拌軸的，這就導致攪拌速度不能做的很高，一般只能做到弱攪拌——這是因為隔離套的厚度(強度)有限，一般只能做到2毫米以下(如果做厚就會降低磁力耦合的效率，進而會減小扭矩)，因此無法適用于高攪拌轉速要求的環(huán)境。

根據(jù)以上分析，解決攪拌器內部(夾層)的清洗問題是個至關重要的現(xiàn)實問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有內置式磁力攪拌器內部清洗效果差，攪拌轉速相對較低、驅動扭矩相對較小等技術問題。