[發(fā)明專利]一種氣升式光、聲、磁控生物反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210537210.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102994385A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑛;董靜洲;王慶;劉春朝;徐信蘭;艾訓(xùn)儒;鄭小江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院華南植物園
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/04;C12M1/42;A01G1/04;C12R1/645
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物細(xì)胞發(fā)酵的物理控制領(lǐng)域，具體涉及一種氣升式光、聲、磁控生物反應(yīng)器，適用于光照、聲波、磁場、碳氧比等因子控制生活細(xì)胞的生長與次生代謝研究。

背景技術(shù)

目前在生物技術(shù)領(lǐng)域的科研與生產(chǎn)上，生活細(xì)胞，無論是自養(yǎng)細(xì)胞還是異養(yǎng)細(xì)胞，其人工培養(yǎng)的控制條件大都集中在培養(yǎng)基組成、溫度、通（空）氣、酸堿度、氧化還原電位、離子濃度等。此外，還對自養(yǎng)細(xì)胞使用人工光源，對異養(yǎng)細(xì)胞使用避光培養(yǎng)。利用這些傳統(tǒng)的控制因子研究各種生活細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)以獲得目的次生代謝產(chǎn)物一直是生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

然而，生活細(xì)胞生長與次生代謝的調(diào)控因子遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。大量的科學(xué)研究證明：生活細(xì)胞的營養(yǎng)生長和次生代謝產(chǎn)物積累都受到特定波長或頻率的電磁波的調(diào)節(jié)，例如：一定頻率和功率的超聲波可以激活細(xì)胞并對生活細(xì)胞生長與代謝具有積極的促進(jìn)作用、可聽聲波對生物生長發(fā)育與代謝也有積極地調(diào)節(jié)作用、特殊波長的光源會有效地調(diào)節(jié)生活細(xì)胞某些特殊的代謝途徑而導(dǎo)致一些生物活性物質(zhì)的積累。一定強(qiáng)度的磁場可以促進(jìn)生活細(xì)胞的生長與代謝。

對生活細(xì)胞具有顯著調(diào)控效應(yīng)的這些物理因子可用于提高工業(yè)化生產(chǎn)人類需要的生物活性物質(zhì)或者藥物的效率。由于不同波長的電磁波都具備一定的能量和頻率，且只能被生活細(xì)胞內(nèi)某些特殊的波敏色素或者其它波敏物質(zhì)（如某些輔酶或者非酶蛋白質(zhì)受體）吸收而使基因表達(dá)或相應(yīng)的代謝網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化，由此引起某些特定的次生代謝產(chǎn)物表達(dá)量增加。或者超聲波引起的機(jī)械振動和高速傳質(zhì)而促進(jìn)細(xì)胞代謝和次生代謝產(chǎn)物的分泌。或者磁場引起生物大分子的氫鍵磁性和能量變化而導(dǎo)致生物大分子（酶）的活性增強(qiáng)。這是本發(fā)明裝置的理論基礎(chǔ)。利用生活細(xì)胞的這一特性，可以系統(tǒng)深入地研究不同波長的電磁波和磁場對代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控機(jī)理，這些未知的調(diào)控機(jī)制是生物波譜反應(yīng)科學(xué)研究的重要內(nèi)容。該設(shè)備是生物化學(xué)領(lǐng)域中生化波普反應(yīng)研究的重要科學(xué)儀器，規(guī)模放大后也是現(xiàn)代化的生化工程設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種氣升式光、聲、磁控生物反應(yīng)器，增加了磁場、超聲波、可聽聲波和可控波長的光源等控制因素，提高生產(chǎn)效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：

一種氣升式光、聲、磁控生物反應(yīng)器，包括罐體，還包括設(shè)置在罐體內(nèi)的聲波發(fā)生裝置、設(shè)置在罐體側(cè)壁上的磁場發(fā)生器和設(shè)置在罐體底部的鼓風(fēng)裝置，罐體的頂部設(shè)置有延伸至罐體內(nèi)部的石英玻璃管，石英玻璃管內(nèi)設(shè)置有LED發(fā)光棒，罐體上設(shè)置有接種口，罐體的頂部設(shè)置有出氣管道，出氣管道上設(shè)置有第二空氣過濾器。

如上所述的聲波發(fā)生裝置包括轉(zhuǎn)軸和聲波發(fā)生器，轉(zhuǎn)軸和聲波發(fā)生器通過發(fā)聲棒支架連接，轉(zhuǎn)軸一端伸出罐體與電機(jī)連接。

如上所述的轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)置，聲波發(fā)生器為兩列分布在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，兩列聲波發(fā)生器與轉(zhuǎn)軸的距離不同。

如上所述的鼓風(fēng)裝置包括與罐體底部連通的罐底通道，罐底通道靠近罐體的一端設(shè)置有空氣過濾器，罐底通道另一端設(shè)置有發(fā)酵液出口，發(fā)酵液出口上設(shè)置有第五閥門，罐底通道內(nèi)設(shè)置有氣泵，罐底通道側(cè)部與進(jìn)氣通道連通，進(jìn)氣通道內(nèi)設(shè)置有溫度控制器和第一空氣過濾器，溫度控制器兩端分別設(shè)置有第一閥門和第四閥門。

如上所述的溫度控制器包括加熱控制器和制冷控制器。

如上所述的空氣過濾器包括過濾體和用于開關(guān)罐底通道的閥門。

如上所述的石英玻璃管在罐體頂部均勻分布。

如上所述的LED發(fā)光棒的發(fā)光波長為200-1500納米。

如上所述的聲波發(fā)生器聲波頻率范圍為20KHz-500MHz。

如上所述的磁場發(fā)生器與罐體外壁貼合，磁場發(fā)生器與罐體為固定連接或者可拆卸連接，磁場發(fā)生器發(fā)出的磁場強(qiáng)度范圍為1-2000mT。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

在傳統(tǒng)的發(fā)酵罐基礎(chǔ)上增加了磁場、超聲波、可聽聲波和可控波長的光源等控制因素，使得生產(chǎn)周期更短，生產(chǎn)效率更高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的LED發(fā)光棒的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的俯視圖。