CN1298834C - 大型海藻细胞或组织反应器预培养系统 - Google Patents
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Abstract
一种大型海藻细胞或组织反应器预培养系统，外部供气单元，过滤除菌器和乙醇蒸汽发生器设在恒温培养箱外，气体增湿装置、三通阀门、内部多通道气体分配单元、可移动式光照系统、细胞培养单元设在恒温培养箱内，气体增湿装置顶部整合有进气和出气接口，进气接口伸入容器内近底部处，外部供气单元、过滤除菌器和气体增湿装置的进气接口间通过硅胶输气管顺次首尾连接，三通阀门的三端通过硅胶输气管分别连接气体增湿装置的出气接口、乙醇蒸汽发生器和内部多通道气体分配单元，可移动式光照系统置于细胞培养单元的外部，并和细胞培养单元构成成套组件，内部多通道气体分配单元有多个末端，每一个末端均通过硅胶输气管和细胞培养单元相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种预培养系统，具体是一种大型海藻细胞或组织反应器预培养系统。用于海洋工程领域。
背景技术
许多大型海藻体内含有重要的生物活性物质，但大多数活性化合物在藻体内含量极微且本身结构复杂，使用直接提取或人工合成的方法很难获得。利用光生物反应器在可控和工程优化条件下培养大型海藻细胞或组织是未来工业化大规模生产获得这些活性物质的有效手段，且生物反应器培养具有可在线检测、可控、产品质量均一等优点。但用于培养的大型海藻细胞或组织的克隆系的分离和建立并不容易，其培养条件也较微藻复杂苛刻得多，所以，在反应器大规模培养前必须先进行适当的预培养，即探索适合细胞或组织生长的培养条件，同时了解培养过程中某些工程参数的变化情况。对于目前大多数预培养研究，大都通过一个小型化的类似反应器形状的装置来实现，这些只是为测定某一两个参数而设计的，当需要其他参数的数据时，原有的设计在硬件上往往不能满足需要。
经对现有技术文献的检索发现，Chunxing Zhi等人在《Enzyme and MicrobialTechnology》1996，18(4)：291-299上发表的“Photolithotrophic cultivation ofLaminaria saccharina gametophyte cells in a bubble-column bioreactor”(鼓泡式光生物反应器培养糖海带配子体细胞的研究，《酶与微生物技术》)一文中，提出了一种培养糖海带配子体细胞的光生物反应器系统，该系统由输气系统、光照系统和反应器主体三部分组成。其中的输气系统由气泵(或气体钢瓶)、流量计、过滤除菌器和气体增湿装置组成，只能为反应器主体提供固定组分的外输气体，当需进行任一特定组分外输气体的研究时，必须重新设计和构建该系统。至于其光照系统，则由支架、光源和定时器组成，其中，支架用于固定光源和反应器主体间的距离，由于该支架的构建过于简单，很难使光强的选择定量化，而且当进行同步研究或是批次研究时，光强的可重复性也不够好。总而言之，该系统在设计上过于特殊和局限，即没有将各硬件组分单元化和标准化，从而不利于实现同步研究，其设计上缺乏弹性，使得一旦产生新的研究参数时，甚至必须重新设计和建设整个装置系统。因此非系统化的设计不仅耗费了科研人员大量的时间和精力，更重要的是，很难在这样的硬件环境下准确测定对于生产有重要意义的参数优化值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，针对在预培养阶段探索各种培养条件和工程参数时分散、单一、片面和繁琐的缺陷，提供一种大型海藻细胞或组织反应器预培养系统。使其占地面积小，能实现单一参数或多参数同步研究，能在线和离线监测。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：外部供气单元，过滤除菌器，气体增湿装置，乙醇蒸汽发生器，恒温培养箱，三通阀门，内部多通道气体分配单元，可移动式光照系统，细胞培养单元。其连接方式为：外部供气单元、过滤除菌器和乙醇蒸汽发生器在恒温培养箱外，气体增湿装置、三通阀门，内部多通道气体分配单元、可移动式光照系统、细胞培养单元设在恒温培养箱内；气体增湿装置主体是圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有进气接口和出气接口，进气接口伸入容器内近底部处，外部供气单元，过滤除菌器和气体增湿装置的进气接口间，由硅胶输气管顺次首尾连接；三通阀门的三端通过硅胶输气管分别连接气体增湿装置的出气接口，乙醇蒸汽发生器和内部多通道气体分配单元；可移动式光照系统是一个立体空心架构元件，置于细胞培养单元的外部，并和细胞培养单元构成成套组件；内部多通道气体分配单元有多个末端，每一个末端均通过硅胶输气管和成套组件中的细胞培养单元相连。当三通阀门连通气体增湿装置和内部多通道气体分配单元时，是大型海藻细胞或组织的培养阶段，当三通阀门连通乙醇蒸汽发生器和内部多通道气体分配单元时，启动了一体化的杀菌消毒过程，消毒后一般再使气体增湿装置和内部多通道气体分配单元连通，通入气体将残留的乙醇排出系统。
内部多通道气体分配单元由气体分配器，第一阀门，第一气体流量计组成。气体分配器选用耐腐蚀易清洗的高硼硅玻璃材料，其主体呈圆柱筒状，筒壁两个切平面上分别整合单接口和多接口，单接口是该内部多通道气体分配单元的起始端，连接上述三通阀门；多接口、第一阀门、第一气体流量计间通过硅胶输气管首尾顺次连接，该内部多通道气体分配单元有多个末端。内部多通道气体分配单元的设计可以将进入恒温培养箱的外部气体分成多条支路，从而进行参数的同步研究，比如，可以同步研究不同气体流量对于大型海藻细胞或组织生长的影响。当进行单一研究或是增加同步研究数量时，只需将其它输气支路上的阀门关闭或是更换成相应数量接口数的气体分配器即可。多通道气体分配单元的设计使预培养研究的自由度增大，对于单参数或多参数的同步研究非常有效，可以大大减少预培养研究的时间和周期，而且因为同步研究能大大降低甚至消除分批研究可能带来的系统误差，使实验数据更可靠、有说服力。
外部供气单元由气体钢瓶，空气压缩机，外部多通道气体分配单元，第二阀门，第二气体流量计，气体混合装置组成。其连接方式为：外部多通道气体分配单元的结构和内部多通道气体分配单元的完全一致，即外部多通道气体分配单元有多个末端，不同点是外部多通道气体分配单元中的气体分配器由铜材料制成，并且用铜输气管道代替硅胶输气管；气体混合装置由不锈钢材料制成，呈椭圆柱形，其椭圆顶部一侧是四个气体入口，另一侧是一个混合气出口，混合气出口是外部供气单元的末端。整套装置的连接方式为：N2气体钢瓶、CO2气体钢瓶、O2气体钢瓶、空气压缩机通过四条铜输气管道分别和四个外部多通道气体分配单元相连；另四条铜输气管道顺次连接第二阀门、第二气体流量计以及气体混合装置上的气体入口，这些部件连同气体混合装置及其上的混合气出口构成一个成套组件，该成套组件中的四条铜输气管道是其四个起始端，每一个起始端再和每一个外部多通道气体分配单元中多个末端中的一个末端相连。通过调节四个第二气体流量计中气体流速的大小而调节N2、O2、CO2和空气在混合气中的不同比例，可实现不同成分气体的自由选择；外部供气单元中嵌套的外部多通道气体分配单元可以实现不同组分外输气体对大型海藻细胞或组织生长影响的同步性研究或同一组分外输气体对其生长影响的同时性研究。如上所述，这对于减少预培养研究的时间，降低系统误差非常有效。
可移动式光照系统为立方体架构，由实心钢管，空心钢管，钢板，十字夹，T型三通管，T型螺钉，光源，定时器组成。其连接方式为：实心钢管、空心钢管和钢板均由不锈钢材料制成，12根实心钢管中4根底部有螺纹，可固定于钢板上，所有实心钢管通过十字夹彼此螯合构成长方体外支架，实心钢管壁上标有精确至毫米的刻度线；8根空心钢管末端与铜制T型三通管垂直部分牢固契合，使T型三通管水平部分嵌套于空心钢管上并自由滑动，T型三通管交平面处含螺纹小孔，T型螺钉通过该孔使自由滑动的空心钢管固定于外支架(实心钢管)上；空心钢管适当位置(一般在中部)管壁上两个对称外切平面上设有孔眼，用于固定光源(一般使用长灯罩形的荧光灯)，光源通过电路线和定时器相连。这一可移动式光照系统的支架部分选用不锈钢材料，硬度较大，对于低温潮湿环境的耐受力强，从而增加其使用寿命。该系统中滑动的空心钢管的设计使光强值的选择自由度大大提高，而且操作简便，易于管理，系统稳定性强；因为系统外支架含标尺，使实验较精确，可重复性强；另外，由于该系统中支架并非整合体而是由各单元部件构建而成，所以便于反复组装和拆卸，使硬件在使用过程中的灵活性增强。该系统可研究不同光强或光周期对藻体细胞生长的影响，如果培养箱足够大，就能够在箱内各层或同一层中不同位置安装该支架系统，实现单一参数或多参数的同步研究，同样，这种研究思维和研究方法对于减少预培养研究的时间和周期，降低减少甚至消除批次培养间的误差非常有效。
细胞培养单元由磁力搅拌器，细胞培养瓶，磁力搅拌杆，气体进气管、气体分布器、气体出气管，取样管，在线监测探头，数据接收和处理器组成。其连接方式为：磁力搅拌器位于细胞培养瓶底部，气体进气管、气体出气管、取样管和细胞培养瓶均由耐腐蚀高透光性的高硼硅玻璃制成；细胞培养瓶是开放式大口双臂结构，三口上均配有硅胶塞，塞上有孔眼，使大口上接入气体进气管、气体出气管，取样管和磁力搅拌杆，气体进气管末端通过硅胶输气管和气体分布器相连，细胞培养瓶双臂口上接入各种在线监测探头，这些在线检测探头通过数据线和数据接收处理器相连。
磁力搅拌杆呈倒T形，由固定杆，空心圆筒，磁力搅拌子组成。其连接方式为：固定杆选择易清洗易加工耐腐蚀的玻璃材料，其主体为棒状，杆一端为直径略大于棒身直径的圆盘；空心圆筒由无毒聚乙烯材料制成，一端封闭，封闭端上含孔眼，孔眼直径介于圆盘和棒身直径之间，空心圆筒和固定杆彼此嵌套，空心圆筒两个对称外切平面上也有孔眼，椭圆柱形磁力搅拌子贯穿该孔眼中。
在线监测探头包括pH计、盐度计、温度计、溶氧仪、CO2测定仪等，通过这些装置可以时时监测细胞或组织的生长状态。该细胞培养瓶的结构设计不但利于多种参数的在线和离线监测，圆柱形的瓶身排除了预培养研究时，常规的三角瓶对于悬浮体系中藻体细胞接受光照或者受剪切力影响不均一的缺陷，而且，改变培养瓶的瓶身高度和圆柱底面积之间的比例，即制作不同高径比的培养瓶，可以模拟正规的光生物反应器中搅拌式或气升式反应器的结构特征，从而预先了解在这两类光生物反应器中培养的大型海藻配子体细胞可能的生长状态。
本发明工作时，外部供气单元输出一定组成的气体，通过过滤除菌器，气体增湿装置，和恒温培养箱内的内部多通道气体分配单元，最后进入细胞培养单元中的细胞培养瓶内，瓶上各探头以及取样管用于在线或离线探测多种参数的变化情况，从而了解多种培养条件下大型海藻细胞或组织的生长情况；另外，乙醇蒸汽发生器用于培养前一体化的消毒杀菌，可移动式光照系统能在一定范围内获得研究所需的各种光强度值和光周期值。
本发明将大型海藻细胞或组织进入光生物反应器大规模培养前的预培养研究，包括培养条件和工程参数探索等常规实验所需的软硬件系统全部整合于一个完整的系统之中，给该领域的科研工作者提供了一个完善而可靠的硬件、系统理论和方法学模板，而且整合的系统还便于单一参数或多参数的同步研究，大大减少了预培养研究的时间和周期，更重要的是大大降低了批次研究带来的系统误差和人为误差，使实验数据更可靠、有说服力。
现有技术现比，本发明综合考虑了多种培养条件对于藻体细胞生长的影响，同时可在线和离线研究培养过程中多种参数的变化情况，而且，整合系统中各单元之间既各自独立又彼此联系，适合单个参数或多个参数的同步研究，从而大大减少研究的时间和周期，降低了批次培养间的系统误差；便于一体化乙醇消毒杀菌，避免了每次研究前拆除各硬件单元分批灭菌带来的繁琐，同时可减少甚至消除反复拆除和安装带来的各种误差和不必要的麻烦；设计和制作过程中充分考虑了硬件材料的实用性、耐受力和使用弹性，外部供气单元中的输气管道选用铜管耐压耐腐蚀，恒温培养箱内的输气管使用无毒无害硅胶输气管，选用不锈钢材料为恒温培养箱内光照支架，增加其使用寿命和稳固性，选用耐腐蚀又有高透光性的高硼硅玻璃材料为细胞培养瓶以及硅胶输气管间的连接器和，使藻体细胞在温和适宜的人工培养条件下生长，所有这些设计和材料的选择使获得的各种培养条件下的数据更为可靠、更有意义；占地面积小，投资成本较低，由于是高度整合体系，操作简便，易于管理，可重复性强；由于整合了大量的培养条件及工程参数探索所需的硬件和方法，可为多种大型海藻配子体细胞投入光生物反应器大规模生产前的预培养实验提供硬件、系统理论和方法学模板。
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为本发明内部多通道气体分配单元结构示意图
图3为本发明外部供气单元结构示意图
图4为本发明可移动式光照系统结构正视图
图5为本发明可移动式光照系统结构俯视图
图6为本发明细胞培养单元结构示意图
图7为本发明磁力搅拌杆结构示意图
图中，1.外部供气单元 2.过滤除菌器 3.气体增湿装置 4.乙醇蒸汽发生器 5.恒温培养箱 6.三通阀门 7.内部多通道气体分配单元 8.可移动式光照系统 9.细胞培养单元 10.进气接口 11.出气接口 12.气体分配器13.第一阀门 14.第一气体流量计 15.单接口 16.多接口 17.气体钢瓶18.空气压缩机 19.外部多通道气体分配单元 20.第二阀门 21.第二气体流量计 22.气体混合装置 23.气体入口 24.混合气出口 25.实心钢管 26.空心钢管 27.钢板 28.十字夹 29.T型三通管 30.T型螺钉 31.光源32.定时器 33.磁力搅拌器 34.细胞培养瓶 35.磁力搅拌杆 36.气体进气管 37.气体分布器 38.气体出气管 39.取样管 40.在线监测探头 41.数据接收和处理器 42.固定杆 43.空心圆筒 44.磁力搅拌子
具体实施方式
如图1-6所示，本发明包括：外部供气单元1、过滤除菌器2、气体增湿装置3、乙醇蒸汽发生器4、恒温培养箱5、三通阀门6、内部多通道气体分配单元7、可移动式光照系统8、细胞培养单元9。其连接方式为：外部供气单元1，过滤除菌器2和乙醇蒸汽发生器4设在恒温培养箱5外，气体增湿装置3、三通阀门6、内部多通道气体分配单元7、可移动式光照系统8、细胞培养单元9设在恒温培养箱5内；气体增湿装置3主体是圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有进气接口10和出气接口11，进气接口10伸入容器内近底部处。外部供气单元1，过滤除菌器2和气体增湿装置3的进气接口10间，由硅胶输气管顺次首尾连接；三通阀门6的三端通过硅胶输气管分别连接气体增湿装置3的出气接口11，乙醇蒸汽发生器4和内部多通道气体分配单元7；可移动式光照系统8是一个立体空心架构元件，置于细胞培养单元9的外部，并和细胞培养单元9构成成套组件；内部多通道气体分配单元7有多个末端，每一个末端均通过硅胶输气管和成套组件中的细胞培养单元9相连。当三通阀门6连通气体增湿装置3和内部多通道气体分配单元7时，是大型海藻细胞或组织的培养阶段，当三通阀门6连通乙醇蒸汽发生器4和内部多通道气体分配单元7时，启动了一体化的杀菌消毒过程，消毒后一般再使气体增湿装置3和内部多通道气体分配单元7连通，通入气体将残留的乙醇排出系统。
内部多通道气体分配单元7由气体分配器12，第一阀门13，第一气体流量计14组成。气体分配器12选用耐腐蚀易清洗的高硼硅玻璃材料，其主体呈圆柱筒状，筒壁两个切平面上分别整合单接口15和多接口16，单接口15是该内部多通道气体分配单元7的起始端，连接上述三通阀门6；多接口16、第一阀门13、第一气体流量计14间通过硅胶输气管首尾顺次连接。
外部供气单元1由气体钢瓶17，空气压缩机18，外部多通道气体分配单元19，第二阀门20，第二气体流量计21，气体混合装置22组成。其连接方式为：外部多通道气体分配单元19的结构和内部多通道气体分配单元7的完全一致，即外部多通道气体分配单元19有多个末端，不同点是外部多通道气体分配单元19中的气体分配器12由铜材料制成，并且用铜输气管道代替硅胶输气管；气体混合装置22由不锈钢材料制成，呈椭圆柱形，其椭圆顶部一侧是四个气体入口23，另一侧是一个混合气出口24，混合气出口24是外部供气单元1的末端。气体钢瓶17有三个，即N2气体钢瓶、CO2气体钢瓶、O2气体钢瓶，三个气体钢瓶17、空气压缩机18通过四条铜输气管道分别和四个外部多通道气体分配单元19相连；另四条铜输气管道顺次连接第二阀门20、第二气体流量计21以及气体混合装置22上的气体入口23，这些部件连同气体混合装置22及其上的混合气出口24构成一个成套组件，该成套组件中的四条铜输气管道是其四个起始端，每一个起始端再和每一个外部多通道气体分配单元19中多个末端中的一个末端相连。
可移动式光照系统8为立方体架构，由实心钢管25，空心钢管26，钢板27，十字夹28，T型三通管29，T型螺钉30，光源31，定时器32组成。其和连接方式为：实心钢管25、空心钢管26和钢板27均由不锈钢材料制成，12根实心钢管25中4根底部有螺纹，可固定于钢板27上，所有实心钢管25通过十字夹28彼此螯合构成长方体外支架，实心钢管25壁上标有精确至毫米的刻度线；8根空心钢管26末端与铜制T型三通管29垂直部分牢固契合，使T型三通管29水平部分嵌套于空心钢管26上并自由滑动，T型三通管29交平面处含螺纹小孔，T型螺钉30通过该孔使自由滑动的空心钢管26固定于外支架，即实心钢管25上；空心钢管26适当位置(一般在中部)管壁上两个对称外切平面上设有孔眼，用于固定光源31(一般使用长灯罩形的荧光灯)，光源31通过电路线和定时器32相连。
细胞培养单元9由磁力搅拌器33，细胞培养瓶34，磁力搅拌杆35，气体进气管36、气体分布器37，气体出气管38，取样管39，在线监测探头40，数据接收和处理器41组成。其连接方式为：磁力搅拌器33位于细胞培养瓶34底部，气体进气管36、气体出气管38、取样管39和细胞培养瓶34均由耐腐蚀高透光性的高硼玻璃制成；细胞培养瓶34是开放式大口双臂结构，三口上均配有硅胶塞，塞上有孔眼，使大口上接入气体进气管36、气体出气管38，取样管39和磁力搅拌杆35，气体进气管36末端通过硅胶输气管和气体分布器37相连，细胞培养瓶34双臂口上接入各种在线监测探头40，这些在线检测探头40通过数据线和数据接收和处理器41相连。
磁力搅拌杆35呈倒T形，由固定杆42，空心圆筒43、磁力搅拌子44组成。其结构特征和连接方式为：固定杆42选择易清洗易加工耐腐蚀的玻璃材料，其主体为棒状，固定杆42一端为直径略大于棒身直径的圆盘；空心圆筒43由无毒聚乙烯材料制成，一端封闭，封闭端上含孔眼，孔眼直径介于圆盘和棒身直径之间，空心圆筒43和固定杆42彼此嵌套，空心圆筒43两个对称外切平面上也有孔眼，椭圆柱形磁力搅拌子44贯穿该孔眼中。
本发明固定安装好后，细胞培养单元9先不接入整个系统中，设置恒温培养箱5内合适的培养温度，调节可移动式光照系统8上光源31位置，设置定时器32数值，以获得合适的光强度和光周期值。打开乙醇蒸汽发生器4，同时使三通阀门6接通乙醇蒸汽发生器4和内部多通道气体分配单元7，从而使恒温培养箱5中各硅胶输气管上沾有足够量的消毒杀菌用酒精。系统密闭一段时间后，仅打开外部供气单元1中的空气压缩机18及相应铜输气管道上的第二阀门20，空气经过过滤除菌器2后将残留的乙醇彻底排至恒温培养箱5外，一段时间后，关闭空气压缩机18。接着将已接种好的细胞培养瓶34附上各种部件构成细胞培养单元9，将细胞培养单元9置于可移动式光照系统8内部，同时和内部多通道气体分配单元7相连。然后打开外部供气单元1中的三个气体钢瓶17即N2气体钢瓶、CO2气体钢瓶、O2气体钢瓶和空气压缩机18及相应铜输气管道上的第二阀门20，通过调节四个第二气体流量计21中气流速度的大小确定培养大型海藻藻体细胞或组织的混合气体的组成和流量大小。混合气体由气体混合装置22上的混合气出口24，依次经过过滤除菌器2，气体增湿装置3和内部多通道气体分配单元7，调节该内部多通道气体分配单元7中各硅胶输气管上的第一气体流量计14中气体流速的大小，细胞培养单元9中磁力搅拌器33的搅拌速率，从而基本设置了大型海藻细胞或组织反应器预培养研究所需的各种培养条件。
系统运行过程中定期取样测定生物量和营养盐浓度，细胞培养瓶上的pH计、盐度计、溶氧仪、CO2探测仪等探头用于在线监测培养情况，可获得补偿pH值，光合放氧速率，溶解O2和CO2浓度等工程参数，从而了解培养过程中藻体细胞或组织消耗营养的情况，同时获得其所处于的生长阶段和生长状况等信息。
用本发明研究适合海带配子体细胞生长的培养条件，发现2000lux下，搅拌速率为120r/min，通气速率为100mL/min，营养盐起始浓度选择0.5935mmol L-1(KNO3)和0.03709mmol L-1(KH2PO4)时，对于细胞的生长和生物量的扩增非常适宜，45天培养周期下海带配子体细胞生物量增长12倍。
Claims (4)
1、一种大型海藻细胞或组织反应器预培养系统，包括：外部供气单元(1)、过滤除菌器(2)、气体增湿装置(3)、恒温培养箱(5)、可移动式光照系统(8)、细胞培养单元(9)，其特征在于，还包括：乙醇蒸汽发生器(4)、三通阀门(6)、内部多通道气体分配单元(7)，其中外部供气单元(1)，过滤除菌器(2)和乙醇蒸汽发生器(4)设在恒温培养箱(5)外，气体增湿装置(3)、三通阀门(6)、内部多通道气体分配单元(7)、可移动式光照系统(8)、细胞培养单元(9)设在恒温培养箱(5)内，气体增湿装置(3)主体是圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有进气接口(10)和出气接口(11)，进气接口(10)伸入容器内近底部处，外部供气单元(1)、过滤除菌器(2)和气体增湿装置(3)的进气接口(10)间通过硅胶输气管顺次首尾连接，三通阀门(6)的三端通过硅胶输气管分别连接气体增湿装置(3)的出气接口(11)、乙醇蒸汽发生器(4)和内部多通道气体分配单元(7)，可移动式光照系统(8)置于细胞培养单元(9)的外部，并和细胞培养单元(9)构成成套组件，内部多通道气体分配单元(7)有多个末端，每一个末端均通过硅胶输气管和细胞培养单元(9)相连；
外部供气单元(1)由气体钢瓶(17)，空气压缩机(18)，外部多通道气体分配单元(19)，第二阀门(20)，第二气体流量计(21)，气体混合装置(22)组成，外部多通道气体分配单元(19)的结构和内部多通道气体分配单元(7)的完全一致，外部多通道气体分配单元(19)有多个末端，气体混合装置(22)呈椭圆柱形，其椭圆顶部一侧是四个气体入口(23)，另一侧是一个混合气出口(24)，气体钢瓶(17)、空气压缩机(18)通过四条铜输气管道分别和四个外部多通道气体分配单元(19)相连，另四条铜输气管道顺次连接第二阀门(20)、第二气体流量计(21)以及气体混合装置(22)上的气体入口(23)，这些部件连同气体混合装置(22)及其上的混合气出口(24)构成一个成套组件，该成套组件中的四条铜输气管道是其四个起始端，每一个起始端再和每一个外部多通道气体分配单元(19)中多个末端中的一个末端相连；
气体钢瓶(17)有N2气体钢瓶、CO2气体钢瓶、O2气体钢瓶；
可移动式光照系统(8)是一个立体空心架构元件，由实心钢管(25)，空心钢管(26)，钢板(27)，十字夹(28)，T型三通管(29)，T型螺钉(30)，光源(31)，定时器(32)组成，12根实心钢管(25)中四根底部有螺纹，固定于钢板(27)上，所有实心钢管(25)通过十字夹(28)彼此螯合构成长方体外支架，八根空心钢管(26)末端与T型三通管(29)垂直部分牢固契合，T型三通管(29)水平部分嵌套于空心钢管(26)上，T型三通管(29)交平面处含螺纹小孔，T型螺钉(30)通过该孔使自由滑动的空心钢管(26)固定于实心钢管(25)上，空心钢管(26)中部管壁上两个对称外切平面上设有孔眼，用于固定光源(31)，光源(31)通过电路线和定时器(32)相连。
2、根据权利要求1所述的大型海藻细胞或组织的反应器预培养系统，其特征是，内部多通道气体分配单元(7)由气体分配器(12)、第一阀门(13)、第一气体流量计(14)组成，气体分配器(12)主体呈圆柱筒状，筒壁两个切平面上分别整合单接口(15)和多接口(16)，单接口(15)是该内部多通道气体分配单元(7)的起始端，多接口(16)、第一阀门(13)、第一气体流量计(14)间通过硅胶输气管首尾顺次连接。
3、根据权利要求1所述的大型海藻细胞或组织的反应器预培养系统，其特征是，细胞培养单元(9)由磁力搅拌器(33)，细胞培养瓶(34)，磁力搅拌杆(35)，气体进气管(36)、气体分布器(37)，气体出气管(38)，取样管(39)，在线监测探头(40)，数据接收和处理器(41)组成，磁力搅拌器(33)位于细胞培养瓶(34)底部，细胞培养瓶(34)是开放式大口双臂结构，三口上均配有硅胶塞，塞上有孔眼，使大口上接入气体进气管(36)、气体出气管(38)，取样管(39)和磁力搅拌杆(35)，气体进气管(36)末端通过硅胶输气管和气体分布器(37)相连，细胞培养瓶(34)双臂口上接入各种在线监测探头(40)，这些在线检测探头(40)通过数据线和数据接收和处理器(41)相连。
4、根据权利要求3所述的大型海藻细胞或组织的反应器预培养系统，其特征是，磁力搅拌杆(35)呈倒T形，由固定杆(42)，空心圆筒(43)，磁力搅拌子(44)组成，固定杆(42)主体为棒状，一端为直径略大于棒身直径的圆盘，空心圆筒(43)一端封闭，封闭端上含孔眼，孔眼直径介于圆盘和棒身直径之间，空心圆筒(43)和固定杆(42)彼此嵌套，空心圆筒(43)两个对称外切平面上也有孔眼，磁力搅拌子(44)贯穿该孔眼中。
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