一种培养植物细胞系的生物反应器的制作方法

本实用新型涉及植物细胞系培育领域，具体涉及一种生物反应器。

背景技术：

随着社会的发展，人民生活水平的不断提高，人们对养生的重视程度越来越高。中医药作为我国历史悠久的传统医药文化，深受广大人们群众的爱戴。中药由于其副作用小，也被广泛应用在食疗领域，将中药特有的味道与食品的味道融合在一起，比如当归、枸杞等中药就经常被用作为煲汤的材料，使得煲出的汤不仅有营养而且味道鲜美。但由于大多数中药的培养方式为以育苗移栽或直播方式进行，其生长速度慢，无法满足人们对中药增加的需求，进而导致有些中药的价格虚高。

现有技术中对中草药等植物的培养，需要从植物细胞培养开始，培养过程中使用的培养基都处于实验阶段，使用反应器进行单次培养的反应器体积在5-20升之间。在对其进行培育的过程中使用到的反应器均以摇床三角瓶或培养袋为主，或者应用微生物发酵罐进行培养，无法实现高效地对植物细胞系进行培养的效果，且培养质量一直差强人意。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术中植物细胞系繁殖量小、繁殖效率低的问题，提供一种培养规模大、培养效率高的、培养的细胞系合格率高的生物反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种生物反应器，用于对植物细胞系进行培养，所述反应器包括罐体，所述罐体内设置有光源发生装置，所述光源发生装置通过安装结构设置在所述罐体的外壁面上，所述光源发生装置包括光源和设置在所述光源外的用于保护所述光源的防护套，所述光源与供电线路相连接。

优选地，所述光源发生装置为长形，所述防护套的一端通过安装结构固定在所述罐体的外壁面上，所述防护套的另一端伸入到所述罐体内；

所述安装结构包括卡式容器，所述防护套上设置有套管座，所述套管座卡入到所述卡式容器中，所述卡式容器还与所述罐体的外壁面紧固连接，以使所述防护套和所述罐体固定在一起。

优选地，所述防护套一端开口，另一端封闭，所述光源从所述防护套的开口端插入到所述防护套中，所述防护套的开口位置处的内壁与所述光源之间设置有压环，以将所述光源固定在所述防护套中，所述光源的上方设置有与其相抵接的护罩，所述护罩的上方设置有用于封闭所述防护套的端盖。

优选地，所述罐体的底部设置有空气分布器，所述空气分布器包括扣合在一起的本体和盘面，所述本体包括与所述反应器外部连通的接口结构，所述反应器外部的气体依次通过所述接口结构、所述盘面进入到所述罐体中，所述盘面至少包括金属烧结网层。

优选地，所述本体包括中部向下凹陷形成的曲面结构，所述本体与所述盘面之间形成空腔，所述本体与所述盘面通过固定结构形成可拆卸的固定连接。

优选地，所述固定结构包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件与所述本体相连接并位于所述本体上远离所述盘面的一侧，所述第二固定件与所述盘面相连接并位于所述盘面上远离所述本体的一侧，所述第一固定件和所述第二固定件通过紧固件固定在一起，以将所述本体和所述盘面夹紧在所述第一固定件与所述第二固定件之间。

优选地，所述第一固定件和所述第二固定件呈环状结构，所述第一固定件和所述第二固定件分别位于所述本体和所述盘面的边缘。

优选地，所述罐体的底部的壁面结构呈倒锥形，所述空气分布器设置在所述倒锥形的底端，所述接口结构伸出至所述罐体的外部与通气管路相连接。

优选地，所述生物反应器还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括由所述罐体的顶部向所述罐体的底部延伸的柱体结构，所述柱体结构上每间隔预定长度套设有螺旋桨式搅拌叶片。

优选地，所述搅拌装置还包括动力部件，所述动力部件与所述柱体结构上位于所述罐体顶部的一端固定连接，所述动力部件带动所述柱体结构自转和/或摆动，以对所述罐体内的细胞系进行扰动。

本实用新型提供的生物反应器能够对植物细胞系实现大规模繁殖培育，以生产出质量稳定、合格率高的工业化重要植物细胞系产品，以向市场提供稳定合格的重要有效成分。

本实用新型中的生物反应器只需要在通用的发酵罐上进行一定改造即可用于植物细胞系繁殖，反应器造价低，容易获得，降低了植物细胞系培育过程中的生产成本，适合大规模推广使用。

附图说明

图1.示出本实用新型实施例1提供的生物反应器的整体结构示意图；

图2.示出本实用新型实施例1提供的固定结构的安装结构示意图；

图3.示出本实用新型实施例1提供的光源发生装置的结构示意图。

其中，

1.罐体，11.罐本体，12.壁面结构，13.接种入口，

2.空气分布器，21.本体，211.接口结构，22.盘面，23.空腔，

3.支架，

4.通气管路，

5.固定结构，51.第一固定件，52.第二固定件，

6.搅拌装置，61.柱体结构，62.动力部件，63.螺旋桨式搅拌叶片，

7.出气通道结构，71.冷凝管，

8.光源发生装置，81.光源，82.防护套，83.卡式容器，84.套管座，85.压环，86.护罩，87.端盖，88.密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的饲料打包系统进行进一步详细的说明。

说明：本实用新型描述过程中的上下以图1所示的方向为基准。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种生物反应器，用于对生物的细胞系进行培养，比如当归、人参等中药材的细胞系。所述反应器包括罐体1，所述罐体1包括罐本体11，所述罐体1由金属材料制成，优选采用耐高温、耐腐蚀的金属材料，比如铝合金或高速工具钢。所述罐体1的底部的壁面结构12呈倒锥形，呈倒锥形的所述罐体1的底部的壁面结构12与所述罐本体11之间可以为一体结构也可以为分体结构，当上述两者为分体结构时，优选采用焊接方式将两者固定在一起。在所述罐体1的底部还设置有支架3，以对所述罐体1进行支撑，所述支架3与所述罐体1之间优选采用焊接方式固定在一起，以增强两者之间的强度，防止所述罐体1内加入培养液和细胞系后重量较大，所述支架3因无法承重而出现损坏的问题。

进一步地，所述罐体1的底部设置有空气分布器2，在本实施例中，所述空气分布器2设置在所述倒锥形的底端。由于所述罐体1中的细胞系在培养过程中逐渐长大，因此所述细胞系的重量也是逐渐增加，因此，所述细胞系会在其自身重力作用下会下降。将所述罐体1的底部的壁面结构12设为倒锥形，可以让细胞系更加紧凑的集中在倒锥形壁面结构12的底部。同时，由于所述空气分布器2设置在所述倒锥形的底端，使得所述空气分布器2吹出来的气泡可以更好的将沉降在所述罐体1底部的细胞系再次吹向所述罐体1的中上部，保证细胞系在所述罐体1中分散更加均匀，以保证每一个细胞系都能够在所述罐体1内吸收到均衡的营养，进而保证培育可靠性，提高细胞系的培育合格率。

所述空气分布器2包括扣合在一起的本体21和盘面22，所述本体21包括与所述反应器外部连通的接口结构211，所述接口结构211伸出至所述罐体1的外部与通气管路4相连接，所述通气管路4当中可以通入洁净的空气，或是在对细胞系培养过程中需要的其他气体。在所述接口结构211中设置有控制阀(图中未示出)，所述控制阀与所述生物反应器的控制装置(图中未示出)相连接，所述控制装置能够控制所述控制阀的开闭以控制所述接口结构211中气流的通断。所述反应器外部的气体依次通过所述接口结构211、所述盘面22进入到所述罐体1中，所述盘面22至少包括金属烧结网层。所述金属烧结网层采用多层的金属丝经过特殊的叠层压制、真空烧结等工艺相结合制造而成的。所述金属烧结网层包括五层，过滤层、保护层、支承层、分离层以及加强层，本实施例中用于制造所述金属烧结网层的金属材料优选为高速工具钢。所述金属烧结网层既有均匀稳定的过滤精度又有较高的强度与刚度，同时还具有较高的抗压强度及过滤粒度。所述金属烧结网层由于其过滤原理为表层过滤，而且由金属丝形成的网孔孔道光滑，故其具有优异的反洗再生性能，可以反复长期使用，可采用逆流水、滤液、超声波、熔解、烘焙等方法清洗对其进行清洗。同时，形成所述金属烧结网层的金属烧结网材料易于成型，能够对其进行加工和焊接操作，可以方便地加工制作成圆形、筒状、锥状、波纹状等各种形式的过滤元件。所述金属烧结网的应用范围广泛，能够被应用在-200℃～600℃的温度环境以及酸碱环境进行过滤，尤其适合于连续化与自动化的操作过程，是任何一种过滤材料都无法相比的。

进一步地，所述空气分布器2的本体21包括中部向下凹陷形成的曲面结构，所述本体21与所述盘面22之间形成空腔23，所述本体21与所述盘面22通过固定结构5形成可拆卸的固定连接，为了保证空气分布器2的使用可靠性，防止所述空气分布器2被腐蚀或漏气，所述本体21由金属材料制成，优选地，所述本体21由高速工具钢支撑。所述接口结构211和所述本体21为分体结构，所述接口结构211和所述本体21优选通过焊接方式固定在一起。所述接口结构211和所述本体21采用分体结构能够使得所述空气分布器2的适用范围更广，可以根据所述空气分布器2需要连接的装置不同，在所述本体21上焊接不同尺寸的所述接口结构。当然，可以理解的是，所述本体21和所述接口结构211还可以为一体结构，可以通过铸造一体成型，以便于加工生产。从所述接口结构211进入到所述空气分布器2中的气体，会在所述本体21与所述盘面22之间形成的空腔23中贮存一段时间，因此，优选可以在所述空腔23中设置比如具有过滤功能或具有增加气体中含氧量的装置，以提高进入到所述罐体1中的气体的洁净度和含氧量，以实现更好的培育效果，使得培育出的细胞系质量更高。

其中，如图2所示，所述固定结构5包括第一固定件51和第二固定件52，所述第一固定件51与所述本体21相连接并位于所述本体21上远离所述盘面22的一侧，所述第二固定件52与所述盘面22相连接并位于所述盘面22上远离所述本体21的一侧，所述第一固定件51和所述第二固定件52通过紧固件(图中未示出)固定在一起，以将所述本体21和所述盘面22夹紧在所述第一固定件51与所述第二固定件52之间。所述第一固定件51和所述第二固定件52呈环状结构，所述第一固定件51和所述第二固定件52分别位于所述本体21和所述盘面22的边缘。优选地，所述紧固件使用螺钉和螺栓，以保证拆卸和安装的便捷性，同时还能够保证良好的紧固效果。所述本体21与所述盘面22通过所述固定结构5固定在一起，能够非常方便地进行拆卸和安装，以便于在所述空气分布器2使用一段时间后对其进行清洗或检修，以保证所述空气分布器2的使用效果和使用可靠性。

由于植物细胞系在培育过程中需要光线照射，以保证培育出的细胞系的质量和数量，因此，如图1和图3所示，本实施例中在所述罐体内设置有光源发生装置8。所述光源发生装置8通过安装结构设置在所述罐体1的外壁面上，所述光源发生装置8包括光源81和设置在所述光源81外的用于保护所述光源81的防护套82。具体地，所述光源发生装置8整体为长形，所述防护套82和设置于所述防护套82中的光源81也为长形。所述防护套82优选采用透明的玻璃材质进行制造，在保证所述光源81的管线能够有效穿过所述防护套82对所述罐体1中的细胞系进行照射，同时还能够对所述光源81进行有效的保护，防止所述光源81受到所述罐体1中培养液的腐蚀，也能够防止所述光源81对所述罐体1当中的培养液造成污染。所述防护套82的一端通过安装结构固定在所述罐体1的外壁面上，以方便从所述罐体1的外部向所述光源81接入供电线路相连接进行通电。所述防护套82的另一端伸入到所述罐体1内，所述光源81的发光部分位于所述罐体1中，以给所述罐体1中的植物细胞系提供生长所需的光照。其中，所述安装结构包括卡式容器83，所述防护套82上设置有套管座84，所述套管座84卡入到所述卡式容器83中，所述卡式容器83还与所述罐体1的外壁面紧固连接，以使所述防护套83和所述罐体1固定在一起。所述防护套82一端开口，另一端封闭，所述光源81从所述防护套82的开口端插入到所述防护套82中，所述防护套82的开口位置处的内壁与所述光源81之间设置有压环85，以将所述光源81固定在所述防护套82中，所述光源81的上方设置有与其相抵接的护罩86，所述护罩86的上方设置有用于封闭所述防护套82的端盖87，以保护光源81使其不易受到周围环境中生物和杂物的影响，保证照明的强度和照明持续性。为了保证封闭效果，所述端盖87与所述护套86之间设置有密封圈88，所述密封圈88优选为O型的橡胶密封圈，不仅便于采购，而且密封效果好，降低生物反应器的设备成本。在本实施例中，所述光源发生装置8由所述罐体1的顶部插入到所述罐体1中，并延伸至所述罐体1的中下部，以使所述罐体1的各个位置均能够受到光照。所述光源81优选使用LED灯，既能保证照明稳定性，又能够节约电能。所述光源81根据所述罐体1中细胞系的使用需求，可以为辐射光源或照明光源，或同时具有照明和辐射功能的电光源。

如图1所示，所述生物反应器还包括搅拌装置6，所述搅拌装置6包括由所述罐体1的顶部向所述罐体1的底部延伸的柱体结构61，以及动力部件52。所述动力部件62与所述柱体结构61上位于所述罐体1顶部的一端固定连接，所述动力部件62带动所述柱体结构61自转和/或摆动，以对所述罐体1内的细胞系进行扰动。所述柱体结构61上每间隔预定长度套设有螺旋桨式搅拌叶片63，所述柱体结构61自转时，所述螺旋桨式搅拌叶片63在所述柱体结构61的带动下自转；当所述柱体结构61在所述动力部件62的带动下摆动时，所述螺旋桨式搅拌叶片63在自转的同时也进行摆动。优选地，所述动力部件62包括电机，所述电机优选为既能够输出转矩又能够输出振幅的电机，以同时实现带动所述柱体结构转动和振动。其中，所述柱体结构61的形状没有限定，可以为圆柱也可以为方柱，还可以是异形柱，以方便安装和使用为标准。所述柱体结构61延伸至所述罐体1的底部的具体位置根据所述罐体1的容积和高度进行设置，优选地，所述柱体结构61位于所述罐体1的底部的一端设置于所述罐本体11与所述倒锥形的壁面结构12的交界位置处，以保证所述罐体1内各个位置的细胞系都能够感受到扰动。所述螺旋桨式搅拌叶片63的数量不宜过多，相邻的两个所述螺旋桨式搅拌叶片63之间的距离不宜过大，以防止对细胞系产生不必要的伤害。由于搅拌叶片是螺旋桨式的叶片结构，能够有效的减少所述螺旋桨式搅拌叶片63在其旋转和摆动过程中减小剪切力对的细胞系的机械伤害，保证培育效率和培育质量。同时，通过所述螺旋桨式搅拌叶片63的旋转还能够增强所述罐体1中的培养液中的溶氧环境，创造更好的培养环境，培养出质量更好的细胞系。在培养过程中，每间隔一段时间，所述空气分布器向所述罐体1内部由下向上通入气体，所述罐体1底部的细胞系在气流的带动下由聚集状态变为分散状态，所述螺旋桨式搅拌叶片63转动加强细胞系的分散效果。

为了方便对细胞系进行转移，所述罐体1的底部的壁面结构12上设置有转移出口(图中未示出)，所述转移出口用于将位于所述罐体1的底部的细胞系从所述罐体1中移出，进而转移到更大的反应器中。在所述罐体1的顶部的壁面结构12上设置有接种入口13，所述接种入口13用于向所述罐体1中接种所述细胞系。

更进一步地，所述罐体1的顶部的壁面结构12上设置有出气通道结构7，所述出气通道结构7包括沿竖向延伸的冷凝管71。所述出气通道结构7能够将细胞系生长发育过程中产生的代谢气体从所述罐体1内部排出，以保证所述罐体1中环境的清洁，获得更好的培养繁殖环境。所述冷凝管71能够对从所述出气通道结构7排出的气体进行冷凝并将冷凝水从所述冷凝管71中排出。

实施例2

本实施例与实施例1之间的区别在于，空气分布器的本体与盘面之间通过焊接方式或紧固件固定在一起，而不需要通过固定结构进行固定。

另外啊，本实施例中的所述出气通道结构中设置有过滤装置，所述过滤装置包括干燥部和吸附部，所述干燥部用于对从罐体中排出的气体中的水汽进行吸附，以保证排出到所述罐体外部的气体都是干燥的，防止罐体外部的环境过于潮湿。所述吸附部用于对从所述罐体中排出的气体中的有害物质进行吸附，以保证排到所述罐体外的空气都是经过净化的，不会对环境造成污染。

实施例3

本实施例与实施例1之间的区别在于，本实施例中的光源发生装置的整体长度比实施例1中所述的光源发生装置的长度短，具体地，本实施例中的光源发生装置的长度约为罐体的径向尺寸的一半。本实施例中的光源发生装置沿所述罐体的高度方向均布设置，且所述光源发生装置沿横向设置，以保证在所述罐体的整个高度方向和整个横向方向上都能够受到均匀的光源照射，保证细胞系的培育可靠性。