專利名稱:生物反應(yīng)器的制作方法
本發(fā)明涉及一種生物反應(yīng)器，特別是涉及培養(yǎng)小球藻、藻類、動(dòng)植物的細(xì)胞組織、生命體(下文稱“微生物”)的生物反應(yīng)器。
本申請人以前提出過用各種方法培養(yǎng)如小球藻、藻類或類似的微生物。但是，這種小球藻或藻類的培養(yǎng)需要光和二氧化碳(CO2)作為進(jìn)行光合作用的條件。關(guān)于光源，本申請人提出過用各種方法供光，它是包括太陽射線和/或人造光的可見光成分，即不含紫外線和紅外線的光。本申請人還提出過一種不會(huì)產(chǎn)生脫鎂葉綠甲酯酸(phaeophorbite)毒素的反應(yīng)器。然而，提供的二氧化碳供料通過鼓泡吹入培養(yǎng)液。結(jié)果，微生物細(xì)胞因此受到破壞。在把生物反應(yīng)器用于太空的情況下，例如在宇宙飛船中，二氧化碳并不鼓泡，而只能變成霧狀，因此不可能將CO2溶入培養(yǎng)液。
本發(fā)明的主要目的是提供一種把二氧化碳能有效地溶入培養(yǎng)液的生物反應(yīng)器。
結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和其它優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
圖1表示本發(fā)明生物反應(yīng)器的實(shí)施例的總體配置圖。
圖2表示圖1中所示的CO2氣體交換器的詳細(xì)剖面圖。
圖3表示太陽射線收集裝置的實(shí)施例的透視圖。
圖4表示將包括可見光成分的光線引進(jìn)光導(dǎo)體的操作原理的剖面圖。
圖5a和5b表示裝置于生物反應(yīng)器的光輻射器的結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中圖5a是光輻射器的側(cè)視剖面圖，圖5b是其平面圖。
圖1是說明本發(fā)明生物反應(yīng)器的實(shí)施例的配置圖。其中，1是生物反應(yīng)器罐，2是太陽射線收集裝置，3是人造光源，4是如光學(xué)纖維等的光導(dǎo)體，5是氣體交換器，6和7是泵，8是密度分析器，9是氧氣分析器和排放器，10是培養(yǎng)液測試裝置，11是二氧化碳供給裝置，12是微生物懸浮液或培養(yǎng)基回料流動(dòng)通道。
眾所周知，不含紫外線和紅外線的可見光成分的光線，從太陽射線收集裝置2和/或人造光源3，并通過光導(dǎo)體4而供給生物反應(yīng)器1。生物反應(yīng)器以這樣一種方式構(gòu)成，即通過光導(dǎo)體4傳播的光線，是從反應(yīng)器1內(nèi)的光輻射器放射，而最好光線在整個(gè)反應(yīng)器1中均勻地放射。而且，借助于密度分析器8、氧氣分析器9以及測定培養(yǎng)液其它條件的培養(yǎng)液測試裝置10，能使反應(yīng)器內(nèi)部空間保持繁殖微生物的最佳條件。
此外，為有效地培養(yǎng)微生物，除上述條件外，還需足夠量的二氧化碳供給罐內(nèi)的微生物，但是，二氧化碳難以在培養(yǎng)液內(nèi)的有效地溶解。如上所述，微生物經(jīng)鼓泡可被破壞。另外，在太空中，由于形成霧，要使液體鼓泡是不可能的，并且微生物也受到破壞。
本發(fā)明的目的為有效地將二氧化碳溶于培養(yǎng)液，并為此安裝氣體交換器5。
圖2是圖1中所示的氣體交換器5的詳細(xì)剖面圖。氣體交換器5包括密封罐5a，和許多排列安裝在罐5a內(nèi)而由硅橡膠制成的空心管5b。如圖1所示，生物反應(yīng)器1中的微生物懸浮液或培養(yǎng)基供入空心管5b，同樣它們可通過空心管5b返回(回料)生物反應(yīng)器1。
此外，當(dāng)硅橡膠制成的管子用作空心管5b的情況下，可以利用適用于管5b的化學(xué)品對其進(jìn)行高壓消毒或凈化。如圖1所示，二氧化碳從CO2氣體供應(yīng)源11供入密封罐5a(氣體交換器中)，其中CO2氣體壓力比空心管5b內(nèi)的壓力高。并且空心管5b具有許多微孔，CO2氣體通過微孔滲透入管子5b，并溶于管子5b內(nèi)流動(dòng)的培養(yǎng)基。
圖3說明圖1所示的太陽射線收集裝置2的實(shí)施例的透視圖。在圖3中，20是透明的防護(hù)殼體，21是菲涅耳透鏡，22是透鏡座，23是檢測太陽射線方向的傳感器，24是具有配置在菲涅耳透鏡21焦點(diǎn)位置上的光接收端的光學(xué)纖維，25是光學(xué)纖維夾持器，26是支架，27是脈沖電機(jī)，28是由脈沖電機(jī)27驅(qū)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)軸，29是支承防護(hù)殼體20的底座，30是脈沖電機(jī)，31是由脈沖電機(jī)30驅(qū)動(dòng)的垂直轉(zhuǎn)軸。
正如本申請人已提出過的那樣，上述太陽射線收集裝置可利用太陽射線方向傳感器23，來檢測太陽射線的方向。由傳感器23產(chǎn)生的檢測信號控制脈沖電機(jī)27和30，分別驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)軸28和垂直轉(zhuǎn)軸31，從而使傳感器23轉(zhuǎn)向太陽。因此由相應(yīng)的透鏡21聚焦的太陽射線被引入相應(yīng)的光學(xué)纖維24，它具有配置在相應(yīng)透鏡的焦點(diǎn)位置上的光接收端。
為每個(gè)透鏡相應(yīng)配置的光學(xué)纖維24被系成一束，并從太陽射線收集裝置2引出，如圖1所示，它作為光導(dǎo)電纜4與生物反應(yīng)器1相連接。
圖4是說明菲涅耳透鏡21和光學(xué)纖維24相互關(guān)系的剖面圖，兩者都示于圖3。在圖4中，U表示含于太陽射線中的紫外線的焦點(diǎn)，V是可見光的焦點(diǎn)，以及I是紅外線的焦點(diǎn)。如圖4所示，當(dāng)光學(xué)纖維24的光接收端24a置于可見光焦點(diǎn)位置上時(shí)，只有不含紫外線和紅外線的可見光被引入光學(xué)纖維24。
在圖4中，35是反射板，在進(jìn)行把光學(xué)纖維24的光接收端24a置于菲涅耳透鏡21焦點(diǎn)位置上的工作時(shí)，就可見光成分而言，放置反射板35是為了使高能密度的光線不致被菲涅耳透鏡21聚焦，以及不致于輻射到操作者身上。
圖5a和5b是說明一實(shí)例的光輻射器的剖面結(jié)構(gòu)圖，它是用于在生物反應(yīng)器1(如圖1所示)內(nèi)放射通過光學(xué)纖維傳播的光線。圖5b是光輻射器的側(cè)視剖面圖，圖5b是其平面圖。在圖5a中，41是透明管，42是安裝在管41內(nèi)的光導(dǎo)體棒。正如以前本申請人所提出過的那樣，光輻射器40由透明管41和光導(dǎo)體棒42構(gòu)成。許多如上述構(gòu)成的光輻射器40，如圖5b所示，互相平行地密集排列在生物反應(yīng)器1中。
在圖5a中，43是光學(xué)纖維連接器，如圖4所示的光學(xué)纖維接頭36與連接器43連接。當(dāng)這些連接件36和43彼此相連時(shí)，如上所述，被引入光導(dǎo)體24的可見光，通過那些連接部位傳播到光導(dǎo)體棒42。傳播的可見光從光導(dǎo)體42的光發(fā)射部位42a由光導(dǎo)體棒42的外部放射。
懸浮的微生物50充滿如上述排列的各個(gè)光輻射器之間的空間(參照圖5b所示的A區(qū))。從上述光輻射器40放射的光供入微生物懸浮液50，此時(shí)發(fā)生微生物光合作用。
在另一方面，由本申請人以前提出的生物反應(yīng)器中，在壓力下把含二氧化碳的空氣，從下側(cè)供入上述懸浮微生物50中進(jìn)行鼓泡。然而微生物因鼓泡而被破壞，而二氧化碳不能有效地溶于基本培養(yǎng)物。
此外，在上述生物反應(yīng)器用于無重力地方如太空或類似的情況下，不會(huì)鼓泡并且二氧化碳會(huì)變成霧狀。在這個(gè)時(shí)候，仍然存在微生物受破壞的問題。相反，根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳能有效地溶于微生物懸浮液而不鼓泡。結(jié)果，可有效地進(jìn)行微生物培養(yǎng)，甚至在太空中也可有效地培養(yǎng)微生物。
根據(jù)本發(fā)明，從上所述，通過在多孔硅氧烷管中流動(dòng)的微生物懸浮液或培養(yǎng)基的壓力和供入多孔硅氧烷管外部的二氧化碳的壓力之間的壓差作用，二氧化碳顯然可溶于微生物懸浮液或培養(yǎng)基，即二氧化碳不必利用鼓泡過程而溶于其中。因此，微生物不受破壞，甚至在宇宙空間中二氧化碳也可有效地溶于微生物懸浮液或培養(yǎng)基。
權(quán)利要求
生物反應(yīng)器包括生物反應(yīng)器罐、由透明圓筒體一起構(gòu)成的而互相平行排列在所述生物反應(yīng)罐內(nèi)的許多光輻射器、裝入所述每個(gè)透明圓筒體內(nèi)的許多光導(dǎo)體、把太陽射線和/或人造光線的可見光成分引入所述光導(dǎo)體的光源裝置、以及把二氧化碳供給所述生物反應(yīng)器內(nèi)透明圓筒體之間空間的微生物懸浮液或培養(yǎng)基的氣體交換器，其中所述生物反應(yīng)器中一部分微生物懸浮液再通過所述氣體交換器返回所述生物反應(yīng)器，并且二氧化碳供入所述氣體交換器內(nèi)的所述微生物懸浮液，其特征在于所述氣體交換器包括具有微孔的硅氧烷管(所述返回的微生物懸浮液通過這些微孔)和在其中裝置所述硅氧烷管的密封罐，并且將其壓力高于在所述硅氧烷管內(nèi)流動(dòng)的所述微生物懸浮液壓力的二氧化碳供入所述的密封罐。
專利摘要
生物反應(yīng)器包括生物反應(yīng)器罐、由透明圓筒體一起構(gòu)成的而互相平行排列在生物反應(yīng)罐內(nèi)的許多光輻射器、許多裝入每個(gè)透明圓筒體內(nèi)的光導(dǎo)體、把太陽射線和/或人造光線的可見光成分引入光導(dǎo)體的光源裝置、以及把二氧化碳供給生物反應(yīng)器內(nèi)透明圓筒體之間空間的微生物懸浮液或培養(yǎng)基的氣體交換器。生物反應(yīng)器中一部分微生物懸浮液再通過氣體交換器返回生物反應(yīng)器，并且二氧化碳供入氣體交換器內(nèi)的微生物懸浮液。
文檔編號C12M3/02GK87104667SQ87104667
公開日1988年1月27日 申請日期1987年7月3日
發(fā)明者森敬 申請人:森敬導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan