CN218897846U - 生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物试验设备技术领域，具体为一种生物反应器，包括反应罐，反应罐包括培养罐和盖体，培养罐内部设置有搅拌装置和容纳毛状根生长的培养室，培养室位于培养罐内培养液的液面以下，培养室与培养罐可拆卸连接，搅拌装置设置在培养室的下方；盖体将培养罐盖合，盖体上设置进气管和排气管，排气管延伸至培养罐内培养液的液面上方，进气管延伸至培养室的下方。本实用新型设置点种台和隔层支架形成的容纳毛状根生长的培养室，用于将毛状根的生长限制在培养室内部，避免生长的毛状根散落的分布在培养罐的内部，从而避免由于供氧搅拌导致毛状根与搅拌装置缠绕发生断裂的问题。

Description

生物反应器

技术领域

本实用新型涉及生物试验设备技术领域，具体为一种生物反应器。

背景技术

毛状根是利用发根农杆菌侵染宿主植物受伤部位的细胞并产生的大量不定根，具有生长速度快、激素自养型和次生代谢产物含量高等优点，因其不仅克服了植物生长缓慢、有效成分积累有限的不足，且具有不依赖外源植物激素等优点，被认为是一条利用生物技术次生代谢产物新的有效途径，对于远志等根类药材的工业化生产具有重要的意义。

毛状根培养的过程中，需要向培养罐内通气并搅拌，以保持培养中溶氧充足，并需要对培养罐进行排气以排出培养罐内的不良气体，维持植物毛状根或不定根的生长环境。但现有技术的毛状根培养器培养的毛状根散落在培养器内的各处，在供氧搅拌时，容易发生生长的毛状根与搅拌装置接触缠绕，可能导致毛状根断裂甚至死亡，影响毛状根的培养。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生物反应器，以解决上述背景技术中提出的现有生物反应器在供氧搅拌时毛状根与搅拌装置发生缠绕和断裂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种生物反应器，包括反应罐，所述反应罐包括培养罐和盖体，所述培养罐内部设置有搅拌装置和容纳毛状根生长的培养室，所述培养室位于培养罐内培养液的液面以下，所述培养室与培养罐可拆卸连接，所述搅拌装置设置在培养室的下方；所述盖体将培养罐盖合，所述盖体上设置进气管和排气管，所述排气管延伸至培养罐内培养液的液面上方，所述进气管延伸至培养室的下方。

进一步地，所述培养室包括点种台和隔层支架，所述点种台设置在培养液的液面以下，所述隔层支架设置在点种台下方，所述隔层支架的横截面大于或等于点种台的横截面；所述点种台与隔层支架之间设置连杆，所述点种台与隔层支架通过连杆连接；所述点种台和隔层支架上皆分布多个通孔，所述隔层支架上通孔的孔径小于点种台上通孔的孔径；所述搅拌装置设置在隔层支架的下方。

进一步地，所述隔层支架与点种台之间的高度为2-10cm，所述点种台上通孔的孔径为0.2-1cm，所述隔层支架上通孔的孔径为0.1-0.2cm。

进一步地，所述连杆为伸缩杆，所述伸缩杆与点种台为可拆卸连接，所述伸缩杆与培养罐为可拆卸连接。

进一步地，所述点种台上设置调节杆，所述调节杆延伸至盖体外部，所述点种台和隔层支架通过调节杆悬挂在培养罐的内部，所述调节杆在盖体上滑动。

进一步地，所述搅拌装置包括磁力搅拌转子和磁力搅拌器，所述磁力搅拌转子设置在培养罐的内部，所述磁力搅拌转子设置在隔层支架的下方，所述磁力搅拌器设置在培养罐的下方。

进一步地，所述培养罐的侧壁上开设循环回路，所述循环回路上设置加液箱和泵体，所述循环回路的一端与培养罐的底端连通，所述循环回路的另一端延伸至培养罐内点种台的上方，所述循环回路的末端设置喷头。

进一步地，所述循环回路的末端设置为多条支路，所述支路的末端均设置喷头，所述喷头在点种台的上方均匀分布。

进一步地，所述反应罐为双层结构，所述培养罐的外部套设水浴罐，所述水浴罐的底部侧壁上开设进水口，所述水浴罐的顶部侧壁上排水口，所述水浴罐和培养罐之间为水浴层。

进一步地，所述培养罐的罐口设置翻边，所述盖体下沿设置翻边，所述培养罐和盖体之间设置密封垫，所述培养罐和盖体之间通过法兰片连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型设置点种台和隔层支架，点种台和隔层支架形成容纳毛状根生长的培养室，点种台上分布着均匀分布的通孔，将毛状根点种在点种台上，培养的毛状根在点种台上向下生长，在点种台的下方设置隔层支架，隔层支架上开设孔径小于点种台上通孔孔径的通孔，用于将毛状根的生长限制在培养室内部，避免生长的毛状根散落的分布在培养罐的内部，从而避免由于供氧搅拌导致毛状根与搅拌装置缠绕发生断裂的问题。

(2)点种台与隔层支架之间通过伸缩杆连接，可以根据培养的毛状根生长需求的不同，调整点种台与隔层支架之间的距离，同时，在点种台的中心设置有延伸至盖体外部的调节杆，调节杆与盖体滑动连接，通过调节杆可以控制点种台在反应罐内设置的高度，便于根据培养液高度的变化对点种台和隔层支架在反应罐内设置的高度进行调节。

(3)现有的直入式搅拌棒需要从盖体上方伸入至反应罐的底部，搅拌时直入式搅拌棒需要穿过毛状根才能将通入的氧气充分溶解，同时容易引进未经灭菌的空气，本实用新型在培养罐的底部设置磁力搅拌转子，在培养罐的下方设置磁力搅拌器，利用磁力直接对培养罐内部进行搅拌，进一步保证培养室作为培养罐内部的独立空间，不与搅拌装置直接接触，避免毛状根因搅拌棒的触碰而导致发生缠绕和绞紧断裂。

(4)通过设置循环回路，循环回路包括与反应罐底部连通的加液箱和泵体，可以使培养液在反应罐内部产生循环流动，使反应罐底部的培养液经过循环回路，后从盖体的加液口处由喷头形成喷雾装喷回到反应器中，有利于增强搅拌效果。

附图说明

图1为本实用新型整理结构示意图；

图2为本实用新型点种台及隔层支架示意图；

图3为本实用新型盖体的俯视结构示意图；

图中：1、反应罐；101、培养罐；102、水浴罐；2、盖体；3、温度计；4、调节杆；5、进气管；6、喷头；7、点种台；8、隔层支架；9、磁力搅拌转子；10、排气管；11、取样口；12、法兰片；13、泵体；14、加液箱；15、磁力搅拌器；16、伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请结合图1至图3，本实用新型提供第一种实施例：

一种生物反应器，包括反应罐1和盖体2，反应罐1和盖体2皆由玻璃材质制成，便于实验观察，反应罐1为双层结构，包括内部培养罐101和套设在培养罐101外部的水浴罐102，反应罐1罐口设置翻边，盖体2下沿设置翻边，反应罐1和盖体2之间设置密封垫，密封垫优选硅胶垫，培养罐101和盖体2之间通过法兰片12连接，外部水浴罐102的底部侧壁上开设进水口，水浴罐102的顶部侧壁上排水口，水浴罐102和培养罐101之间为水浴层，水流自水浴罐102底部侧壁上开设的进水口进入水浴层，从顶部侧壁上排水口排出水浴罐102，用于对培养罐101内部进行温度的调节，培养罐101的底部设置磁力搅拌转子9，在培养罐101的下方设置磁力搅拌器15，利用磁力直接对培养罐101内部进行搅拌，相比现有的直入式搅拌棒需要从盖体上方伸入至反应罐的底部，搅拌时直入式搅拌棒需要穿过毛状根才能将通入的氧气充分溶解，同时容易引进未经灭菌的空气，本实施例在培养罐101的底部设置磁力搅拌转子，在培养罐101的下方设置磁力搅拌器，利用磁力直接对培养罐内部进行搅拌，进一步保证培养室作为培养罐内部的独立空间，不与搅拌装置直接接触，避免毛状根因搅拌棒的触碰而导致发生缠绕和绞紧断裂。

盖体2上分布有温度计3、取样口11、进气口和排气口及进液口的孔位，盖体2在温度计孔位设置温度计3，盖体2与温度计3之间密封，温度计3延伸至培养罐101的内部的培养液下方进行测温；取样口11设置带有除菌气孔的盖子，取样口11平时为盖子密封状态，需要取样时，将取样口盖子打开进行取样；盖体2的进气口内设置进气管5，进气管5延伸至培养罐101的底部，盖体2的排气口设置排气管10，排气管10延伸至培养罐101内培养液的液面的上方，进气管5与排气管10均连接有除菌过滤器，培养罐101通过进气管5和排气管10与外部连通，同时可保证反应器处于无菌状态。

培养罐101的内部设置容纳毛状根生长的培养室，培养室整体位于培养罐101内培养液的液面以下0.1-0.3cm，培养室包括点种台7，点种台7水平设置，点种台7上设置均匀分布的通孔，点种台7上通孔的孔径为0.2-1cm，使用时将毛状根点种在点种台7上，让毛状根的与培养液接触，培养的毛状根在点种台上向下生长，点种台7的设置避免其生长的根部落至下方磁力搅拌棒处与搅拌棒发生接触，在点种台7下方设置隔层支架8，隔层支架8与点种台7之间的高度为2-10cm，隔层支架8上开设孔径小于点种台7的通孔，隔层支架8上通孔的孔径为0.1-0.2cm，隔层支架8的横截面大于点种台7的横截面，磁力搅拌转子9设置在隔层支架8的下方，隔层支架8与磁力搅拌转子9的距离3-5cm；隔层支架8用于将毛状根的生长限制在培养室内部，将培养的毛状根与培养罐101底部的磁力搅拌棒隔离，防止生长旺盛的毛状根落至磁力搅拌棒处，避免其直接与搅拌棒接触，因搅拌棒的触碰而导致其断裂。

进一步地优化，点种台7与隔层支架8之间通过伸缩杆16连接，伸缩杆16优选用不锈钢或者聚四氟乙烯材质，本实施例中优选为聚四氟乙烯，其具有半透明的特点，不会影响对毛状根生长的观察，耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用，同时性质稳定，几乎不溶于所有的溶剂，而且摩擦系数极低，适合用作伸缩杆16；伸缩杆16可以根据培养的毛状根的种类和生长需求的不同，调整点种台7与隔层支架8之间的距离，同时，在点种台7的中心设置有延伸至盖体2外部的调节杆4，调节杆4与盖体2滑动连接，调节杆4和盖体2之间的间隙密封，点种台7和隔层支架8通过调节杆悬挂在培养罐101的内部，通过调节杆4可以调整点种台7及隔层支架8在培养罐101内设置的高度，便于根据培养液的高度对点种台7和隔层支架8在培养罐101内设置的高度进行调节。

培养罐101的侧壁上开设循环回路，循环回路上设置加液箱14和泵体13，循环回路的一端与培养罐101的底端连通，循环回路的另一端延伸至培养罐101内部的点种台7上方，循环回路的末端设置喷头6；进一步地，循环回路的另一端为多条支路，支路的末端均设置喷头6，喷头6在点种台7的上方均匀分布；通过设置循环回路，循环回路包括与反应罐1底部连通的加液箱14和泵体13，可以使培养液在反应罐1内部产生循环流动，使反应罐1底部的培养液经过循环回路，后从盖体2的加液口处由喷头6形成喷雾状喷回到反应器中，有利于增强搅拌效果和氧气的溶解。

本实用新型生物反应器属于通氧搅拌式反应器，以远志毛状根诱导培养为例，本实用新型在使用时：

首先，将磁力搅拌转子9放置于培养罐101的底部，设置点种台7上通孔的孔径为0.2cm，隔层支架8上通孔的孔径为0.1cm，隔层支架8与点种台7通过伸缩杆16连接，调节伸缩杆16使得隔层支架8与点种台7高度相差6cm，将点种台7连同隔层支架8水平放入培养罐101，利用点种台7中心的调节杆4调整点种台7略低于培养液的液面，使得点种台7与隔层支架8形成的培养室整体位于培养液的液面以下，隔层支架8与磁力搅拌转子9的距离5cm；之后，将安装好的反应器，加入5升培养液，置于灭菌锅中，待冷却后取出，然后在无菌操作台上对毛状根接种，使其附挂与点种台7上；最后，在培养罐101和盖体2之间垫上硅胶垫，然后通过法兰片12将培养罐101和盖体2连接；通过盖体2上温度计3孔位将温度计插入培养罐101内培养液的下方，在进气管5以及排气管10上连接除菌过滤器，通入无菌空气；在水浴罐102内通入适温的水进行水浴培养，然后将装置整体放置在磁力搅拌台上，打开磁力搅拌器15与循环回路上的泵体13，泵体13将加液箱14中的培养液输送至喷头6形成喷雾回到反应罐1中，使培养液在反应罐1内部产生循环流动；观察远志毛状根生长状态，记录其生长变化，待重量进入稳定期后，从取样口11取出称其鲜重与干重，可明显观察到利用本实用新型生物反应器的远志毛状根生长速度更快，且不会发生损伤。

另外，本实用新型提供结构更简单，易于操作的第二种实施例，本实施例与第一种实施例的区别在于：点种台7和隔层支架8在培养罐101内部设置的方式，本实施例中点种台7和隔层支架8形状及大小均相同，设置点种台7上通孔的孔径为0.8cm，隔层支架8上通孔的孔径为0.2cm，隔层支架8设置在点种台7的下方，隔层支架8与点种台7平行，点种台7和隔层支架8均水平设置，或者为增大点种台的面积，也可以将点种台7和隔层支架8在培养罐101内倾斜设置，倾斜角度为0～30°；在培养罐101的内壁上设置凸起，点种台7的边缘设置外沿部，将点种台7的外沿部与培养罐101内壁上的凸起卡接。

Claims (10)

1.一种生物反应器，其特征在于：包括反应罐(1)，所述反应罐(1)包括培养罐(101)和盖体(2)，所述培养罐(101)内部设置有搅拌装置和容纳毛状根生长的培养室，所述培养室位于培养罐(101)内培养液的液面以下，所述培养室与培养罐(101)可拆卸连接，所述搅拌装置设置在培养室的下方；所述盖体(2)将培养罐(101)盖合，所述盖体(2)上设置进气管(5)和排气管(10)，所述排气管(10)延伸至培养罐(101)内培养液的液面上方，所述进气管(5)延伸至培养室的下方。

2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于：所述培养室包括点种台(7)和隔层支架(8)，所述点种台(7)设置在培养液的液面以下，所述隔层支架(8)设置在点种台(7)下方，所述隔层支架(8)的横截面大于或等于点种台(7)的横截面；所述点种台(7)与隔层支架(8)之间设置连杆，所述点种台(7)与隔层支架(8)通过连杆连接；所述点种台(7)和隔层支架(8)上皆分布多个通孔，所述隔层支架(8)上通孔的孔径小于点种台(7)上通孔的孔径；所述搅拌装置设置在隔层支架(8)的下方。

3.根据权利要求2所述的生物反应器，其特征在于：所述隔层支架(8)与点种台(7)之间的高度为2-10cm，所述点种台(7)上通孔的孔径为0.2-1cm，所述隔层支架(8)上通孔的孔径为0.1-0.2cm。

4.根据权利要求3所述的生物反应器，其特征在于：所述连杆为伸缩杆(16)，所述伸缩杆(16)与点种台(7)为可拆卸连接，所述伸缩杆(16)与培养罐(101)为可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于：所述点种台(7)上设置调节杆(4)，所述调节杆(4)延伸至盖体(2)外部，所述点种台(7)和隔层支架(8)通过调节杆悬挂在培养罐(101)的内部，所述调节杆(4)在盖体(2)上滑动。

6.根据权利要求2至5任一项所述的生物反应器，其特征在于：所述搅拌装置包括磁力搅拌转子(9)和磁力搅拌器(15)，所述磁力搅拌转子(9)设置在培养罐(101)的内部，所述磁力搅拌转子(9)设置在隔层支架(8)的下方，所述磁力搅拌器(15)设置在培养罐(101)的下方。

7.根据权利要求6所述的生物反应器，其特征在于：所述培养罐(101)的侧壁上开设循环回路，所述循环回路上设置加液箱(14)和泵体(13)，所述循环回路的一端与培养罐(101)的底端连通，所述循环回路的另一端延伸至培养罐(101)内点种台(7)的上方，所述循环回路的末端设置喷头(6)。

8.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于：所述循环回路的末端设置为多条支路，所述支路的末端均设置喷头(6)，所述喷头(6)在点种台(7)的上方均匀分布。

9.根据权利要求8所述的生物反应器，其特征在于：所述反应罐(1)为双层结构，所述培养罐(101)的外部套设水浴罐(102)，所述水浴罐(102)的底部侧壁上开设进水口，所述水浴罐(102)的顶部侧壁上排水口，所述水浴罐(102)和培养罐(101)之间为水浴层。

10.根据权利要求9所述的生物反应器，其特征在于：所述培养罐(101)的罐口设置翻边，所述盖体(2)下沿设置翻边，所述培养罐(101)和盖体(2)之间设置密封垫，所述培养罐(101)和盖体(2)之间通过法兰片(12)连接。

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