CN109943485B - 主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，涉及大规模体外培养细菌/细胞的设备技术领域，包括瓶体和透气盖体组成，所述瓶体用于加入细菌/细胞培养基液，摇瓶还包括隔板，隔板垂直设置于所述瓶体内部，其上端与所述透气盖体固定连接，其下端悬空于所述瓶体的底部；隔板与所述培养基液的液面将所述瓶体内部分隔成相互独立的两个或以上的空气腔室。本发明本发明结构简单实用，摇动摇瓶，摇瓶内部空气与外部空气的主动交换，保障了摇瓶内氧气的正常供应，提高了细菌/细胞培养基的培养效率；通过增大空气腔室的换气比例及混匀速度，即可实现高密度培养细菌/细胞。
Description
技术领域
本发明涉及大规模体外培养细菌/细胞的设备技术领域，尤其涉及一种主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶。
背景技术
采用大规模体外培养技术培养细菌或细胞是生产生物制品的有效方法。
人类利用微生物发酵制造食物和饮料已经有数千年的历史。远古时代，人类就学会了利用微生物发酵来酿酒的技术。随着科学技术的发展，越来越多的生物制品开始采用细菌或细胞来进行生产。近数十年来，由于人类对抗生素、生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等生物制品的需求猛增，采用传统的生物化学技术从动物组织中获取生物制品的量已远远不能满足需求。随着细菌/细胞培养的原理与方法日臻完善，细菌/细胞大规模培养技术逐渐趋于成熟。
所谓细菌/细胞大规模培养技术（large-scale culture technology）是指在人工条件下（设定ph、温度、溶氧等），在细菌/细胞生物反应器（bioreactor）中高密度大量培养用于生产生物制品的细菌/细胞的技术。我们生活中利用大规模细菌/细胞培养技术生产出来的产品比比皆是，如面包，酱油，酸奶，疫苗，抗生素，抗体。 传统的细菌/细胞培养技术在实验室研究阶段均使用摇瓶进行细菌/细胞的扩大培养。最早阶段科学家均采用玻璃摇瓶，随着一次性技术的发展，越来越多的科学家开始采用塑料摇瓶，外形和结构上与玻璃摇瓶基本相同。可以说，利用摇瓶进行细菌/细胞培养在几十年来没有重大的改变。 传统的摇瓶由于操作简单，成本低廉，目前在细菌/细胞培养领域占据了主导地位，然而，由于传统摇瓶只是在摇瓶上部的安装了一块透气膜，摇瓶内部的空气由于细菌/细胞代谢，消耗了摇瓶内部的氧气，并将代谢的二氧化碳排放到摇瓶内部，其存在如下技术问题：
（1）、因摇瓶内细菌/细胞代谢排放二氧化碳，致使摇瓶内外的空气存在浓度差，在浓度差的作用下，摇瓶内部和外部的空气透过透气膜被动的进行气体交换，换气效率极低，即使增大摇床转速，效果也微乎其微，从而导致摇瓶内部氧气含量很低，无法进行高密度的细菌/细胞培养；
（2）、由于摇瓶内部空间容纳的空气体积有限，通常只能利用摇瓶标称容量的1/5进行培养，极大的浪费了宝贵的实验空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作方便、能满足大规模体外培养的主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，包括瓶体1和透气盖体2组成，所述瓶体1由生物安全性材料制成，所述瓶体1用于加入细菌/细胞培养基液3，其特征在于：
所述摇瓶还包括隔板4，所述隔板4垂直设置于所述瓶体1内部，其上端与所述透气盖体2固定连接，其下端悬空于所述瓶体1的底部；
所述培养基液3的液面5盖过所述隔板4下端；
所述隔板4与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的两个空气腔室6。
进一步的：所述透气盖体2的顶部为透气膜7。
进一步的：所述瓶体1与所述隔板4一体成型。
优选的：所述隔板4为隔板截面垂直的两块隔板；所述两块隔板与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的四个空气腔室6。
优选的：所述隔板4为隔板截面均匀交叉的多块隔板；所述多块隔板与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的六个以上的空气腔室6。
所述隔板越多，空气腔室数量将倍数于所述隔板，空气腔室内的空气交换就越充分。
所述瓶体由具有一定生物安全性的材料制成，材料包括但不限于：不锈钢，玻璃，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚乳酸，聚甲基丙烯酸酯，陶瓷，聚对苯二甲酸等。
给瓶体加入适量的细菌/细胞培养基液3，隔板4与培养基液3的液面5将瓶体1内部分隔成相互独立的两个或以上的空气腔室6，摇瓶在摇动时，培养基液3的液面5会随着摇瓶的摇动而上下起伏，从而引起空气腔室6相应变化。当摇瓶摇动到左侧时，左侧液面5上升，压迫左侧空气腔的空气，导致左侧空气腔室的空气压力增大，摇瓶左侧空气腔室内外产生一定的压力差，在压力作用下，左侧空气腔室的空气通过透气盖体2的透气膜7向外部排出；同时，摇瓶右侧的液面下降，导致右侧空气腔室的空气压力减少，摇瓶右侧空气腔室内外产生一定的压力差，在压力的作用下，外部的空气通过透气盖体2的透气膜7进入摇瓶右侧空气腔室。
当摇瓶移动到右侧空气腔室时，情况刚好相反。如此循环往复，类似人的呼吸，就实现了摇瓶内部空气与外部空气的主动交换。
在此基础之上，可将细菌/细胞培养基液3浓度增高到一定的程度，科研人员可通过进一步提高摇床的摇动速度，使培养基液的液面的升降幅度加大，增大空气腔室的换气比例及混匀速度，从而增加培养基液的氧气的供应，加快二氧化碳的排出，实现高密度培养细菌/细胞。
本发明的有益效果在于：
本发明在现有摇瓶基础上，通过隔板将瓶体内部分隔成相互独立的两个或以上的空气腔室，摇动摇瓶，使细菌/细胞培养基液的液面在空气腔室之间上下起伏，使摇瓶内外空气有效互换，解决了如下技术问题：
(1)、解决了摇瓶内部空气与外部空气的主动交换，保障了摇瓶内氧气的正常供应，提高了细菌/细胞培养基的培养效率；
(2)、可将细菌/细胞培养基液浓度增高到一定的程度，只需进一步提高摇床的摇动速度，进而增大空气腔室的换气比例及混匀速度，即可实现高密度培养细菌/细胞。
(3)、本发明结构简单，只需在现有技术的基础上巧妙增加了隔板的设置，即可使摇瓶内外空气实现有效互换，简单实用。
(4)、隔板数量越多，空气腔室数量将倍数于所述隔板，空气腔室内的空气交换就越充分。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明所述摇瓶的顶部俯视图；
图3是本发明实施例所述的摇瓶摇动到左侧示意图；
图4是本发明实施例所述的摇瓶摇动到右侧示意图；
附图标记说明：1、瓶体；2、透气盖体；3、培养基液；4、隔板；5、液面；6、空气腔室；7、透气膜。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-4所示，本发明实施例公开了一种主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，包括瓶体1和透气盖体2组成，所述瓶体1由生物安全性材料制成，所述瓶体1用于加入细菌/细胞培养基液3，所述摇瓶还包括隔板4，所述隔板4垂直设置于所述瓶体1内部，其上端与所述透气盖体2固定连接，其下端悬空于所述瓶体1的底部；所述培养基液3的液面5盖过所述隔板4下端；所述隔板4与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的两个空气腔室6。
所述透气盖体2的顶部为透气膜7。
所述瓶体与所述隔板一体成型。
所述隔板4为隔板截面垂直的两块隔板；所述两块隔板与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的四个空气腔室6。
所述隔板4为隔板截面均匀交叉的多块隔板；所述多块隔板与所述培养基液3的液面5将所述瓶体1内部分隔成相互独立的六个以上的空气腔室6。
所述隔板越多，空气腔室数量将倍数于所述隔板，空气腔室内的空气交换就越充分。
实施例1：给瓶体加入适量的细菌/细胞培养基液3，隔板4与培养基液3的液面5将瓶体1内部分隔成相互独立的两个或以上的空气腔室6，摇瓶在摇动时，培养基液3的液面5会随着摇瓶的摇动而上下起伏，从而引起空气腔室6相应变化。当摇瓶摇动到左侧时，左侧液面5上升，压迫左侧空气腔室的空气，导致左侧空气腔室的空气压力增大，摇瓶左侧空气腔室内外产生一定的压力差，在压力作用下，左侧空气腔室的空气通过透气盖体2的透气膜7向外部排出；同时，摇瓶右侧的液面下降，导致右侧空气腔室的空气压力减少，摇瓶右侧空气腔室内外产生一定的压力差，在压力的作用下，外部的空气通过透气盖体2的透气膜7进入摇瓶右侧空气腔室。
当摇瓶移动到右侧空气腔室时，情况刚好相反。如此循环往复，类似人的呼吸，就实现了摇瓶内部空气与外部空气的主动交换。
解决了摇瓶内部空气与外部空气的主动交换，保障了摇瓶内氧气的正常供应，提高了细菌/细胞培养基的培养效率。
实施例2：
在实施例1的基础之上，当细菌/细胞培养基液3中的细菌/细胞浓度增高到一定的程度时，科研人员可通过进一步提高摇床的摇动速度，使培养基液的液面的升降幅度加大，增大空气腔室的换气比例及混匀速度，从而增加培养基液的氧气的供应，加快二氧化碳的排出，实现高密度培养细菌/细胞。
本实施例可将细菌/细胞培养基液浓度增高到一定的程度，只需进一步提高摇床的摇动速度，进而增大空气腔室的换气比例及混匀速度，即可实现高密度培养细菌/细胞。
综上所述，本发明在现有摇瓶基础上，通过隔板将瓶体内部分隔成相互独立的两个或以上的空气腔室，摇动摇瓶，使细菌/细胞培养基液的液面在空气腔室之间上下起伏，使摇瓶内外空气有效互换，解决了如下技术问题：
(1)、解决了摇瓶内部空气与外部空气的主动交换，保障了摇瓶内氧气的正常供应，提高了细菌/细胞培养基的培养效率；
(2)、当细菌/细胞培养基液浓度增高到一定的程度时，只需进一步提高摇床的摇动速度，进而增大空气腔室的换气比例及混匀速度，即可实现高密度培养细菌/细胞。
(3)、本发明结构简单，只需在现有技术的基础上巧妙增加了隔板的设置，即可使摇瓶内外空气实现有效互换，简单实用。
(4)、隔板数量越多，空气腔室数量将倍数于所述隔板，空气腔室内的空气交换就越充分。
Claims (3)
1.一种主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，其特征在于：所述摇瓶包括瓶体和透气盖体，所述透气盖体的顶部为透气膜，所述瓶体由生物安全性的材料制成，所述材料至少选自不锈钢、玻璃、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸酯、陶瓷或者聚对苯二甲酸中的一种；所述摇瓶还包括隔板，所述隔板的上端与所述透气盖体固定连接，所述隔板的下端悬空于所述瓶体的底部；所述瓶体用于加入细菌/细胞培养基液，所述培养基液的液面盖过所述隔板下端；所述隔板垂直设置于所述瓶体的内部，所述隔板与所述培养基液的液面将所述瓶体的内部分隔成相互独立的两个以上的空气腔室。
2.如权利要求1所述的主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，其特征在于：
所述隔板为隔板截面相互垂直的两块隔板；
所述两块隔板与所述培养基液的液面将所述瓶体的内部分隔成相互独立的四个空气腔室。
3.如权利要求1所述的主动交换空气的培养细菌/细胞的摇瓶，其特征在于：
所述隔板为隔板截面相互均匀交叉的多块隔板；
所述多块隔板与所述培养基液的液面将所述瓶体的内部分隔成相互独立的六个以上的空气腔室。
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