專利名稱：一種氣升式生化培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室生化培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，適用自養(yǎng)細(xì)胞、異養(yǎng)細(xì)胞和動(dòng)植物組織的培養(yǎng)研究。
背景技術(shù)：
生化工程是生命科學(xué)領(lǐng)域高新技術(shù)方向之一。通過生化工程手段生產(chǎn)人類需要的藥品、食品是生命科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)之一。在生化反應(yīng)的基礎(chǔ)研究中，細(xì)胞培養(yǎng)是最常用的一種研究野生型細(xì)胞和工程細(xì)胞合成目的產(chǎn)物的手段。然而，目前的細(xì)胞培養(yǎng)方式主要是兩種一是微型發(fā)酵罐培養(yǎng)，二是搖瓶培養(yǎng)(即用培養(yǎng)瓶在搖床上震蕩培養(yǎng))。這兩種培養(yǎng)方式都有致命的缺陷。對(duì)于傳統(tǒng)的發(fā)酵罐培養(yǎng)而言，實(shí)驗(yàn)重復(fù)少，控制條件有限，尤其對(duì)于生物代謝的光反應(yīng)研究無法用傳統(tǒng)發(fā)酵罐開展。對(duì)于搖瓶培養(yǎng)而言，無法控制培養(yǎng)基的氣體交換和氣體組成，而且普通的培養(yǎng)瓶為普通玻璃制作或者透明塑料制作，不能用于生物代謝光反應(yīng)研究。此外，搖瓶培養(yǎng)受搖床大小和數(shù)量的影響，實(shí)驗(yàn)重復(fù)受到限制，往往增大了實(shí)驗(yàn)誤差；搖床培養(yǎng)過程中不能對(duì)培養(yǎng)瓶進(jìn)行均勻地光照處理，因而搖床培養(yǎng)也限制了生物代謝的光反應(yīng)研究。本裝置除了解決目前傳統(tǒng)的發(fā)酵罐和搖瓶的缺陷外，還重點(diǎn)解決了用細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行生物代謝的全波長(zhǎng)光反應(yīng)研究的實(shí)驗(yàn)技術(shù)問題。生物代謝的全波長(zhǎng)光反應(yīng)研究近幾年來成為生命科學(xué)的新興研究領(lǐng)域。該領(lǐng)域研究的科學(xué)基礎(chǔ)是自養(yǎng)生物細(xì)胞在一定波長(zhǎng)的光源照射下營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和次生代謝產(chǎn)物積累都受到波長(zhǎng)的定向調(diào)節(jié)，異養(yǎng)生物細(xì)胞在特殊波長(zhǎng)光源的刺激下代謝途徑也會(huì)發(fā)生變化而導(dǎo)致一些生物活性物質(zhì)的積累。生活細(xì)胞的這一特點(diǎn)可用于工業(yè)化生產(chǎn)人類需要的生物活性物質(zhì)或者藥物。由于不同波長(zhǎng)的光源都具備一定的能量，且只能被生活細(xì)胞內(nèi)某些特殊的光敏色素或者其它光敏物質(zhì)(如某些酶或者非酶蛋白質(zhì)受體)吸收而使其生理活性增強(qiáng)，最后導(dǎo)致相應(yīng)的基因表達(dá)或代謝網(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。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(zhǎng)光源對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控`機(jī)理，這些未知的光反應(yīng)機(jī)制是生物光反應(yīng)科學(xué)研究的重要內(nèi)容，也是生化工程高科技產(chǎn)業(yè)中細(xì)胞光反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域的核心理論。但是目前尚沒有符合這一研究需要的科學(xué)儀器。本研究小組已經(jīng)申請(qǐng)了用于生物光反應(yīng)研究的培養(yǎng)裝置，一種全波長(zhǎng)可控光源的生物培養(yǎng)裝置，申請(qǐng)?zhí)?01110424449. 7。為了更加方便地進(jìn)行生物代謝光反應(yīng)研究，需要提供一種氣升式生化培養(yǎng)裝置。該裝置與一種全波長(zhǎng)可控光源的生物培養(yǎng)裝置配合使用。以一種全波長(zhǎng)可控光源的生物培養(yǎng)裝置提供控制波長(zhǎng)的光源和反應(yīng)溫度，以本申請(qǐng)作為簡(jiǎn)易的生物反應(yīng)器，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)處理多個(gè)重復(fù)的生物代謝光反應(yīng)研究。如此大大提高了實(shí)驗(yàn)速度和研究效率。該裝置除了用來進(jìn)行生物代謝光反應(yīng)研究之外，還可以用于通過氣體控制進(jìn)行純氧發(fā)酵研究或者調(diào)節(jié)空氣碳氮比進(jìn)行發(fā)酵研究、通入氮?dú)膺M(jìn)行厭氧發(fā)酵研究和調(diào)節(jié)氣體組成和空氣濕度進(jìn)行組織培養(yǎng)研究等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，適用自養(yǎng)細(xì)胞、異養(yǎng)細(xì)胞和動(dòng)植物組織的代謝光反應(yīng)研究。還可以用于通過鼓氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的搖床培養(yǎng)、通過氣體控制可以進(jìn)行純氧發(fā)酵研究或者調(diào)節(jié)空氣碳氮比進(jìn)行發(fā)酵研究、通入氮?dú)膺M(jìn)行厭氧發(fā)酵研究、調(diào)節(jié)氣體組成和空氣濕度進(jìn)行組織培養(yǎng)研究等。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，包括石英瓶體，還包括設(shè)置在石英瓶體上的瓶蓋，瓶蓋上設(shè)置有進(jìn)氣管、出氣管和取樣管，進(jìn)氣管的一端延伸至石英瓶體底部且設(shè)置有空氣分散篩，進(jìn)氣管另一端依次通過進(jìn)氣口第一過濾器和進(jìn)氣口第二過濾器與進(jìn)氣口氣泵連接，取樣管的一端延伸至石英瓶體底部，出氣管通過出氣口過濾器與出氣口氣泵連接，進(jìn)氣管通過進(jìn)氣口氣泵往石英瓶體內(nèi)鼓氣，出氣管通過出氣口氣泵從石英瓶體抽氣。如上所述的出氣口氣泵通過氣體循環(huán)閥門開關(guān)與氮?dú)馄窟B通，所述的進(jìn)氣口氣泵與氮?dú)馄窟B通。如上所述的取樣管延伸至石英瓶體底部一端距離石英瓶體的瓶底的長(zhǎng)度為石英瓶體瓶高的1/3 2/3。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、開辟新的研究領(lǐng)域--生物代謝光反應(yīng)研究，并為此提供新型的高效簡(jiǎn)便的科研儀
器；
2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)處理和多個(gè)重復(fù)，大大提高研究速度和研究效率； 3、以氣升式攪拌代替搖床震蕩攪拌，通氣條件一致，大大減小實(shí)驗(yàn)誤差；
4、用途廣泛，可以進(jìn)行更多的新型發(fā)酵因子控制，既可用于好氧氣培養(yǎng)也可用于厭氧培養(yǎng)，還可用于氣體組成控制培養(yǎng)；
5、可以隨時(shí)取樣檢測(cè)，研究細(xì)胞反應(yīng)規(guī)律更為便捷。


圖1為本發(fā)明裝置的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明裝置的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明裝置的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 圖4為本發(fā)明裝置的第四種實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 圖中1_石英瓶體；2-瓶蓋；2-1_進(jìn)氣管；2-2_出氣管；3_進(jìn)氣口第一過濾器；3-1_進(jìn)氣口第二過濾器；4_出氣口過濾器；5_通氣管；6_空氣分散篩；7_進(jìn)氣口氣泵；8-出氣口氣泵；9_取樣管，9-1-取樣口閥門，10-氮?dú)馄浚?1-氣體循環(huán)閥門開關(guān)；12_氣體出口閥門開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施1:如圖1所示，一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，包括石英瓶體1，還包括設(shè)置在石英瓶體I上的瓶蓋2，瓶蓋2上設(shè)置有進(jìn)氣管2-1、出氣管2-2和取樣管9，進(jìn)氣管2-1的一端延伸至石英瓶體I底部且設(shè)置有空氣分散篩6，進(jìn)氣管2-1另一端依次通過進(jìn)氣口第一過濾器3和進(jìn)氣口第二過濾器3-1與進(jìn)氣口氣泵7連接，取樣管9的一端延伸至石英瓶體I底部，出氣管2-2通過出氣口過濾器4與出氣口氣泵8連接，進(jìn)氣管2-1通過進(jìn)氣口氣泵7往石英瓶體I內(nèi)鼓氣，出氣管2-2通過出氣口氣泵8從石英瓶體I抽氣。取樣管9延伸至石英瓶體I底部一端距離石英瓶體I的瓶底的長(zhǎng)度為石英瓶體I瓶高的1/3 2/3。實(shí)施例2 :在好氧細(xì)胞光反應(yīng)研究中的應(yīng)用示例。如圖2所示，先按照常規(guī)無菌操作對(duì)石英瓶體I注入過濾的無菌培養(yǎng)基或?qū)ε囵B(yǎng)基進(jìn)行高溫滅菌后，在無菌條件下接入好氧微生物菌種或細(xì)胞株后插緊瓶蓋2上的進(jìn)氣口第一過濾器3、進(jìn)氣口第二過濾器3-1、出氣口過濾器4。三個(gè)(或多個(gè))裝置接種后的組合起來，公用同一個(gè)進(jìn)氣口氣泵7和出氣口氣泵8，連接的管子根據(jù)需要可長(zhǎng)可短。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⒔臃N后的石英瓶體I置于不同波長(zhǎng)的光源下鼓氣培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要隨時(shí)通過取樣管9抽取培養(yǎng)物樣品進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè)，取樣方法為將注射器針頭插進(jìn)取樣管口，然后抽吸使取樣管內(nèi)處于低壓狀態(tài)，然后開啟取樣口閥門9-1，瓶?jī)?nèi)的培養(yǎng)物就會(huì)迅速被抽出，然后迅速關(guān)閉取樣口閥門9-1，取樣完畢。實(shí)施例3 :在厭氧細(xì)胞光反應(yīng)研究中的應(yīng)用示例。如圖3所述，先按照常規(guī)無菌操作對(duì)石英瓶體I注入過濾的無菌培養(yǎng)基或?qū)ε囵B(yǎng)基進(jìn)行高溫滅菌后，在無菌條件下接入好氧微生物菌種或細(xì)胞株后插緊瓶蓋2上的進(jìn)氣口第一過濾器3、進(jìn)氣口 第二過濾器3-1、出氣口過濾器4。三個(gè)(或多個(gè))裝置接種后的組合起來，共用同一個(gè)進(jìn)氣口氣泵7和出氣口氣泵8，連接的管子根據(jù)需要可長(zhǎng)可短。出氣口氣泵8通過氣體循環(huán)閥門開關(guān)11與氮?dú)馄?0連通，所述的進(jìn)氣口氣泵7與氮?dú)馄?0連通。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⒔臃N后的石英瓶體I置于不同波長(zhǎng)的光源下鼓氣培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要隨時(shí)通過取樣管9抽取培養(yǎng)物樣品進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè)，取樣方法為將注射器針頭插進(jìn)取樣管口，然后抽吸使取樣管內(nèi)處于低壓狀態(tài)，然后開啟取樣口閥門9-1，瓶?jī)?nèi)的培養(yǎng)物就會(huì)迅速被抽出，然后迅速關(guān)閉取樣口閥門9-1，取樣完畢。實(shí)施例4 :在異養(yǎng)細(xì)胞和自養(yǎng)細(xì)胞共生體系研究中的應(yīng)用示例。如圖4所示，本申請(qǐng)裝置個(gè)數(shù)為2個(gè)，共用同一個(gè)進(jìn)氣口氣泵7和出氣口氣泵8，進(jìn)氣口氣泵7分別與一個(gè)裝置的進(jìn)氣管2-1和另一個(gè)裝置的出氣管2-2連接，出氣口氣泵8分別與一個(gè)裝置的出氣管2-2和另一個(gè)裝置的進(jìn)氣管2-1連接。如圖4所述，先按照常規(guī)無菌操作對(duì)石英瓶體I注入過濾的無菌培養(yǎng)基或?qū)ε囵B(yǎng)基進(jìn)行高溫滅菌后，在無菌條件下，其中一個(gè)石英瓶體I接入異養(yǎng)微生物菌種，另一個(gè)石英瓶體I接種光合細(xì)胞株后插緊瓶蓋2上的無菌過濾器。接種后的石英瓶體I按照?qǐng)D4所示連通起來形成一個(gè)與外界隔絕的微生態(tài)體系。然后開啟進(jìn)氣口氣泵7和出氣口氣泵8，開始?xì)馍綌嚢枧囵B(yǎng)。異養(yǎng)細(xì)胞在生長(zhǎng)過程中呼吸作用釋放的二氧化碳進(jìn)入循環(huán)氣體中供自養(yǎng)細(xì)胞光合作用使用，自養(yǎng)細(xì)胞在光合作用過程中釋放氧氣進(jìn)入循環(huán)氣體中供異養(yǎng)細(xì)胞呼吸作用使用。也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⑹⑵矿wI置于不同波長(zhǎng)的光源下研究光源波長(zhǎng)對(duì)自養(yǎng)細(xì)胞和異養(yǎng)細(xì)胞共生體系的調(diào)節(jié)效應(yīng)。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越·所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，包括石英瓶體(1)，其特征在干還包括設(shè)置在石英瓶體(I)上的瓶蓋(2)，瓶蓋(2)上設(shè)置有進(jìn)氣管(2-1)、出氣管(2-2)和取樣管(9)，進(jìn)氣管(2-1)的一端延伸至石英瓶體(I)底部且設(shè)置有空氣分散篩(6)，進(jìn)氣管(2-1)另一端依次通過進(jìn)氣ロ第一過濾器(3)和進(jìn)氣ロ第二過濾器(3-1)與進(jìn)氣ロ氣泵(7)連接，取樣管(9)的一端延伸至石英瓶體(I)底部，出氣管(2-2)通過出氣ロ過濾器(4)與出氣ロ氣泵(8)連接，進(jìn)氣管(2-1)通過進(jìn)氣ロ氣泵(7 )往石英瓶體(I)內(nèi)鼓氣，出氣管(2-2 )通過出氣ロ氣泵(8)從石英瓶體(I)抽氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種氣升式生化培養(yǎng)裝置，其特征在于所述的出氣ロ氣泵(8)通過氣體循環(huán)閥門開關(guān)(11)與氮?dú)馄?10)連通，所述的進(jìn)氣ロ氣泵(7)與氮?dú)馄?10)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種氣升式生化培養(yǎng)裝置，其特征在于所述的取樣管(9)延伸至石英瓶體(I)底部一端距離石英瓶體(I)的瓶底的長(zhǎng)度為石英瓶體(I)瓶高的1/3 2/3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣升式生化培養(yǎng)裝置，包括石英瓶體，還包括設(shè)置在石英瓶體上的瓶蓋，瓶蓋上設(shè)置有進(jìn)氣管、出氣管和取樣管，進(jìn)氣管的一端延伸至石英瓶底部且設(shè)置有空氣分散篩，進(jìn)氣管另一端依次通過進(jìn)氣口第一過濾器和進(jìn)氣口第二過濾器與進(jìn)氣口氣泵連接，取樣管的一端延伸至石英瓶體底部，出氣管通過出氣口過濾器與出氣口氣泵連接，進(jìn)氣管通過進(jìn)氣口氣泵往石英瓶體內(nèi)鼓氣，出氣管通過出氣口氣泵從石英瓶體抽氣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)處理和多個(gè)重復(fù)，大大提高研究速度和研究效率。
文檔編號(hào)C12M1/24GK103045475SQ20121051474
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者董靜洲, 王瑛, 鄭小江, 艾訓(xùn)儒 申請(qǐng)人:湖北民族學(xué)院