一种无菌取样器的制作方法

1.本发明涉及一种无菌取样器，尤其涉及一种可用于生物反应器的自动无菌取样装置，属于生物技术领域。


背景技术：

2.目前，生物反应器的无菌取样常见的有3种取样方式，一种是手动快取，一种是三阀组取样瓶，另一种使用焊切机；其中第一种操作非常考验操作手法，不利于推广；三阀组取样瓶每次取样要进行灭菌，操作复杂，且成本高；第三种取样方式，由于焊切机价格高，体积大，每次要移动到现场，所以操作繁琐，也不利于推广。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决生物反应器的无菌取样装置体积大，成本高，不适合大面积推广的问题。
4.本发明的技术方案：
5.通过注塑技术在玻璃或塑料基板上布置多个空腔和1个主管道及多个分支管道；每个空腔内安装一个气动阀；气动阀由隔膜、活塞杆、活塞垫、气室、开阀气道、闭阀气道及气道无菌过滤器组成；所述气动阀的气室被中间带孔的隔断分成气室1和气室2；而气室1又被气动阀的活塞垫分成上下气室；开阀气道内开口位于气室1下气室靠近隔断一侧，另一开口通往基板外；闭阀气道内开口位于气室1上气室靠近基板侧壁一侧，另一开口通往基板外；组装时隔膜向内将气动阀放置到空腔内；
6.当仅向闭阀气道中通入高压气体时，气动阀隔膜向下切断管道，当仅向开阀气道通入高压气体时，气动阀隔膜拉起，打开管道；取样就是通过控制这些气动阀的开启和关闭，完成管道清洗、取样及取样管道的保压操作，保证取样结束后其管道不被环境微生物污染；每次向一个取样瓶中流入样品，样品体积满足后，再关闭该取样瓶侧的气动阀，最后取走这个取样瓶。
附图说明
7.图1、一种无菌取样器结构1示意图。
8.图2、一种无菌取样器气动阀1的示意图。
9.图3、一种无菌取样器气动阀2的示意图。
10.图4、一种无菌取样器结构2示意图。
具体实施方式
11.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进行进一步阐述，但并不限制本发明。
12.实施例1
13.一种无菌取样器(图1和图2)，所述无菌取样器的基板3长度为180mm,宽度为100mm，厚度为40mm，材质是ptfe；在基板上布置1个主管道和3个分支管道，管道内径都为5mm；在主管道左侧，距基板边缘10mm处布置一个密闭空腔，空腔上部为圆柱形，下部为锥形，圆柱直径为10mm，柱高为20mm，锥形高度为20mm，空腔的圆柱形部分被一中间有孔的隔断(1-6)分成上下两个气室，分别是气室1(1-7)和气室2(1-8)，样品管道被锥形底部截断；隔断上开孔直径为5mm；在这一密闭空腔安装一个气动阀1；所述气动阀由隔膜(1-4)，活塞杆(1-5)，活塞垫(1-3)组成，其中隔膜，活塞垫的材质为橡胶，活塞杆的材质为聚苯硫醚，隔膜为锥形结构，大小与前述空腔的锥形底部一致，活塞垫为圆柱形结构，圆柱直径为10mm,活塞杆为圆柱形，直径为5mm，其穿过隔断孔后，两端分别与隔膜和活塞垫连接；带杆的活塞垫与气室1形成活塞结构，活塞垫将气室1分割成上下两个空间，分别是上气室和下气室；一个气动阀对应2个控制管道，1个是开阀气道1-2，开阀气道一端位于基板外侧，另一端开口位于气室1近隔断位置；另1个是闭阀气道1-1，一端位于基板外侧，另一端开口位于气室1内近基板一侧(见图2)；开阀气道和闭阀气道在外端口安装一个除菌过滤器1-9，该过滤器可使进入气道的高压气体为无菌气体，防止管道被污染；
14.参照图1安装另外4个气动阀；
15.基板内有3个分支管道4，一个开口在基板外侧，一个开口并入主管道，使分支管道与主管道连通。在其中2个分支管道上连接取样瓶；
16.取样操作如下：在待取样设备的plc上可输出开关信号，通过开关信号控制电磁阀将高压气体分配给开阀门气道或闭阀气道，从而控制气动阀的开或关，具体如下：如果仅向气动阀的开阀气道通入高压气体，向上的气压拉起气动阀隔膜，使两段管道连通；仅向气动阀的闭阀气道通入高压气体，气压将下压气动阀隔膜，使两段管道关闭；
17.取样前，将无菌取样器主管道左侧开口接到设备取样口，在左侧下方没有接取样瓶的分支管道上接一除菌过滤头，然后与设备同时进行离位蒸汽灭菌，灭菌完成后，将高压空气接入开阀气道和闭阀气道的开口上的除菌过滤器上，这时进入阀体内的空气为无菌空气；将高压空气接到左侧下方分支管道的除菌过滤头上，这一空气的作用是吹除管道内的样品残留；取样前通过向闭阀气道供气，关闭所有的气动阀门；准备完毕，打开设备上的取样口开关，然后再打开主管道左侧气动阀，再打开一个带取样瓶的分支管道气动阀门，这时物料流入这个取样瓶中；样品体积满足后，关闭主管道左侧气动阀，然后开启左侧下方气动阀，这时空气进入管道，并将管道内的残留物料充入取样瓶；清洗完毕，关闭取样瓶侧的气动阀，这时空气对管道进行保压；最后取下取样瓶，取样结束。
18.进一步，多个无菌取样器可以叠加在一起使用。
19.实施例2
20.一种无菌取样器(图3)，主管道或分支管道壁上方为一缺口，缺口对侧管道壁向上隆起，隆起部分将缺口分成两部分，分别成为了两段管道的出入口；
21.气动阀的隔膜为类似红血球的圆饼形，使隔膜与缺口正对，并将隔膜侧边焊接在管道上；焊接的作用是使气动阀中的气体与管道严格分隔开，可有效防止气道中的气体污染管道；当气动阀隔膜压紧缺口时，两段管道断路，反之两段管道通路。
22.按照上述管道和气动阀设计方式，亦可以实现与图1相同的效果。
23.实施例3
24.一种无菌取样器(图4)，为了防止气动阀密封失效时，管道被污染，在所有的管道增加单向阀，该单向阀可保证液体单向流动；
25.另外，左上气动阀不设置闭阀气道(图4)，而在其气室1的上气室安装一段弹簧7，在开阀气道没有通入高压气体时，气动阀隔膜被这一弹簧产生的向下的力压紧，此时气动阀为关闭状态；当开阀气道通入高压气体时，向上气压产生的提升力大于弹簧向下的力，这时，气动阀隔膜被拉起，气动阀为打开状态，从而使管道被连通。
26.实施例4
27.与实施例3相似，气动阀不设置开阀气道，而在其气室1下气室安装一段弹簧，在闭阀气道没有通入高压气体时，气动阀隔膜被这一弹簧产生的向上的力拉起，此时管道为打开状态；当闭阀气道通入高压气体时，向下气压产生的压力大于弹簧向上的力，这时，气动阀隔膜被压紧。
28.综上所述，本发明在基板上布置取样通道、清洗通道、气动阀，可以通过对气动阀的操作完成管道的清洗，设备的取样以及管道的再清洗及管道保压，从而实现生物反应器的自动且严格的无菌取样功能。
29.以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种无菌取样器，其特征在于，所述无菌取样器由集成在基板上的气动阀、主管道、分支管道组成；所述气动阀的数量大于等于3；所述主管道两端口在基板侧边上，分支管道外端口在基板侧边，内端口与主管道中间部分连通；气动阀由隔膜、活塞杆、活塞垫、气室、开阀气道、闭阀气道、气道过滤器组成；气道过滤器安装在开阀气道和闭阀气道上；气动阀的隔膜位于主管道中间开口处和分支管道中间开口处。2.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述气动阀的气室被中间带孔的隔断分成气室1和气室2；气室1位于气室2外侧；所述气动阀的活塞垫将气室1分成上气室和下气室，活塞杆通过隔断孔穿过隔断，一端与活塞垫连接，另一端与隔膜连接。3.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述气动阀的开阀气道在基板内开口位置位于气室1下气室靠近隔断一侧，另一开口通往基板外；所述气动阀的闭阀气道在基板内开口位置位于气室1上气室靠近基板侧壁一侧，另一开口通往基板外。4.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述主管道被2个气动阀分成3段，气动阀的隔膜安装在这2个中间开口位置。5.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述分支管道至少有1个，外开口位于基板侧边，内开口与主管道相通；如果分支管道超过2个，则部分分支管道的外端口连接取样瓶，每个分支管道，又被气动阀分成2段，气动阀的隔膜安装在这个中间开口位置。6.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述气动阀的活塞垫与气室1形成活塞结构。7.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征在于，所述气动阀的活塞杆外径尺寸与气室1和气室2间隔断开孔尺寸一致。8.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征还在于，所述气动阀由隔膜、活塞杆、活塞垫、气室、开阀气道、闭阀气道组成；所述隔膜的侧边与管道壁固定在一起。9.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征还在于，所述主管道与分支管道在其靠近气动阀位置安装有单向阀。10.如权利要求1所述的一种无菌取样器，其特征还在于，所述气动阀没有开阀气道，在气室1的上气室或上气室有一段弹性材料；所述气动阀没有闭阀气道，在气室1的上气室或下气室有一段弹性材料。

技术总结
本发明公开了一种无菌取样器，该无菌取样器由集成在基板上的气动阀、主管道、分支管道和取样瓶组成；气动阀由隔膜、活塞杆、活塞垫、气室及开阀气道、闭阀气道组成；使用时通过向气道通入无菌高压气体来控制气动阀的开启和关闭，从而完成管道清洗、无菌取样及管道保压等操作，每次取样使用一个取样瓶，取完样品后，取下该瓶，下一次取样再使用剩余的取样瓶，通过以上操作实现了严格意义上的无菌取样。过以上操作实现了严格意义上的无菌取样。过以上操作实现了严格意义上的无菌取样。


技术研发人员：陈子曦 肖萌萌 宋桂棉
受保护的技术使用者：上海履济技术服务中心
技术研发日：2022.09.24
技术公布日：2023/7/12