[发明专利]一种气升式光、声、磁控生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及生物细胞发酵的物理控制领域，具体涉及一种气升式光、声、磁控生物反应器，适用于光照、声波、磁场、碳氧比等因子控制生活细胞的生长与次生代谢研究。

背景技术

目前在生物技术领域的科研与生产上，生活细胞，无论是自养细胞还是异养细胞，其人工培养的控制条件大都集中在培养基组成、温度、通（空）气、酸碱度、氧化还原电位、离子浓度等。此外，还对自养细胞使用人工光源，对异养细胞使用避光培养。利用这些传统的控制因子研究各种生活细胞的培养技术以获得目的次生代谢产物一直是生物技术领域的研究热点。

然而，生活细胞生长与次生代谢的调控因子远远不止这些。大量的科学研究证明：生活细胞的营养生长和次生代谢产物积累都受到特定波长或频率的电磁波的调节，例如：一定频率和功率的超声波可以激活细胞并对生活细胞生长与代谢具有积极的促进作用、可听声波对生物生长发育与代谢也有积极地调节作用、特殊波长的光源会有效地调节生活细胞某些特殊的代谢途径而导致一些生物活性物质的积累。一定强度的磁场可以促进生活细胞的生长与代谢。

对生活细胞具有显著调控效应的这些物理因子可用于提高工业化生产人类需要的生物活性物质或者药物的效率。由于不同波长的电磁波都具备一定的能量和频率，且只能被生活细胞内某些特殊的波敏色素或者其它波敏物质（如某些辅酶或者非酶蛋白质受体）吸收而使基因表达或相应的代谢网络发生变化，由此引起某些特定的次生代谢产物表达量增加。或者超声波引起的机械振动和高速传质而促进细胞代谢和次生代谢产物的分泌。或者磁场引起生物大分子的氢键磁性和能量变化而导致生物大分子（酶）的活性增强。这是本发明装置的理论基础。利用生活细胞的这一特性，可以系统深入地研究不同波长的电磁波和磁场对代谢网络的调控机理，这些未知的调控机制是生物波谱反应科学研究的重要内容。该设备是生物化学领域中生化波普反应研究的重要科学仪器，规模放大后也是现代化的生化工程设备。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种气升式光、声、磁控生物反应器，增加了磁场、超声波、可听声波和可控波长的光源等控制因素，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种气升式光、声、磁控生物反应器，包括罐体，还包括设置在罐体内的声波发生装置、设置在罐体侧壁上的磁场发生器和设置在罐体底部的鼓风装置，罐体的顶部设置有延伸至罐体内部的石英玻璃管，石英玻璃管内设置有LED发光棒，罐体上设置有接种口，罐体的顶部设置有出气管道，出气管道上设置有第二空气过滤器。

如上所述的声波发生装置包括转轴和声波发生器，转轴和声波发生器通过发声棒支架连接，转轴一端伸出罐体与电机连接。

如上所述的转轴垂直设置，声波发生器为两列分布在转轴两侧，两列声波发生器与转轴的距离不同。

如上所述的鼓风装置包括与罐体底部连通的罐底通道，罐底通道靠近罐体的一端设置有空气过滤器，罐底通道另一端设置有发酵液出口，发酵液出口上设置有第五阀门，罐底通道内设置有气泵，罐底通道侧部与进气通道连通，进气通道内设置有温度控制器和第一空气过滤器，温度控制器两端分别设置有第一阀门和第四阀门。

如上所述的温度控制器包括加热控制器和制冷控制器。

如上所述的空气过滤器包括过滤体和用于开关罐底通道的阀门。

如上所述的石英玻璃管在罐体顶部均匀分布。

如上所述的LED发光棒的发光波长为200-1500纳米。

如上所述的声波发生器声波频率范围为20KHz-500MHz。

如上所述的磁场发生器与罐体外壁贴合，磁场发生器与罐体为固定连接或者可拆卸连接，磁场发生器发出的磁场强度范围为1-2000mT。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

在传统的发酵罐基础上增加了磁场、超声波、可听声波和可控波长的光源等控制因素，使得生产周期更短，生产效率更高。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的LED发光棒的结构图；

图3是本发明的声波发生器的结构图；

图4是本发明的俯视图。