一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器的制作方法

1.本发明涉及生物培育领域，具体为一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器。


背景技术：

2.在微生物培育过程中，需要使用盛装有人工配置的培养基液的培养皿来为微生物提供生长、繁殖空间，不同种类微生物的生长所需环境存在着差异，因此需要使用合适的生物反应器用以盛放培养皿，并对培育环境的有效调节，进而加速微生物的生长、繁殖。
3.现有的生物培育用反应器，常见问题有：在微生物的工业化发酵培养中，常采用液体培养基来培养微生物，在培养过程中，需要定时添加补充无菌空气和培养基等成分，为了获得更好的培养效果，需要保证培养基中的空气和各组养料等成分都能混合均匀，目前多采用摇床或发酵罐的方式进行培养，直接充入进去的空气和培养液无法完全混合均匀，此外培养基需要在恰当的温度和湿度环境下获得较高的溶氧量和培养效率，现有技术达成此项目的装置结构复杂，成本高昂，不利于市场推广。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器，包括外壳和混氧机构，所述外壳外部右侧设置有控制端，且控制端底部电性连接有温控器，所述外壳外部左侧开设有置物窗，且置物窗正面转动安装有透明翻板，所述混氧机构设置于外壳内部顶端，所述混氧机构包括背板、空气流道、导套、弧形槽、培养液仓、密封翻盖和刻度窗，所述背板中部开设有空气流道，且空气流道开口位于v形截面底端，所述背板底部两侧对称固定安装有导套，且背板底部中端开设有弧形槽，所述背板顶部中端固定安装有培养液仓，且培养液仓顶部转动安装有密封翻盖，所述培养液仓外部左侧设置有刻度窗。
6.进一步的，所述混氧机构还包括螺旋管和文丘里通道，所述培养液仓底部连通有螺旋管，且螺旋管两处内壁等间距开设有文丘里通道，所述螺旋管通过文丘里通道与空气流道相连通，且文丘里通道倾斜指向空气流道底部v形开口端。
7.进一步的，所述外壳内部中端设置有反应器本体，所述反应器本体包括培养皿、菌群溶液和滑柱，所述培养皿内部填充有菌群溶液，且培养皿两侧内壁对称固定安装有截面呈l形的滑柱。
8.进一步的，所述反应器本体还包括浮板和滑槽，所述培养皿内部设置有浮板，且浮板密度小于菌群溶液密度，所述浮板两侧对称贯穿开设有滑槽，且浮板通过滑槽滑动安装于滑柱内部。
9.进一步的，所述反应器本体还包括圆台和导柱，所述浮板顶部一体式固定安装有
圆台，且圆台顶部两侧对称固定安装有导柱，所述导柱滑动安装于两侧导套内腔。
10.进一步的，所述反应器本体还包括顶球和滴管，所述圆台顶部中端固定安装有顶球，且顶球滑动安装于弧形槽内部，所述顶球顶部弧面形状与螺旋管底部开口端相贴合，所述圆台顶部两侧对称开设有滴管，且螺旋管通过滴管与培养皿内腔相连通。
11.进一步的，所述外壳内部底端设置有自锁机构，所述自锁机构包括机体、轴承、夹板和横槽，所述机体顶部两侧对称设置有轴承，且轴承内侧对称转动安装有夹板，所述夹板输出端呈鱼钩形并卡合于培养皿两侧内壁，且夹板正面底部开设有横槽。
12.进一步的，所述自锁机构还包括安装槽、纵槽、立柱和弹簧，所述机体顶部中端开设有安装槽，且安装槽尺寸与培养皿外形相契合，所述安装槽中端底部贯穿开设有纵槽，且纵槽内部滑动安装有立柱，所述立柱底部套装有弹簧，且立柱通过弹簧与机体弹性连接。
13.进一步的，所述自锁机构还包括翼板、侧板和滚子，所述立柱中部固定安装有翼板，且翼板末端顶部传动安装有侧板，所述侧板滑动安装于机体内壁，所述侧板顶部端面设置有滚子，且滚子滑动安装于横槽内部，所述翼板通过侧板与夹板传动连接。
14.进一步的，所述机体外部设置有湿度仓，且湿度仓贴附安装于外壳内部底端，所述湿度仓内部填充有纯净水，且湿度仓左侧顶部开设有防溢管，所述湿度仓右侧底部贴附安装有气泵，且气泵输出中端设置有加热仓，所述气泵输出末端设置有排气管，且排气管浸没于纯净水内部。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：解决目前多采用摇床或发酵罐的方式进行微生物培养，直接充入进去的空气和培养液无法完全混合均匀，此外培养基需要在恰当的温度和湿度环境下获得较高的溶氧量和培养效率，现有技术达成此项目的装置结构复杂，成本高昂，不利于市场推广的技术问题，提供一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器，采用简单装置实现无菌空气供给的同时，提升培养基所处环境的温湿度，营造更好的微生物培养环境，此外注入培养皿前培养液获得充分混氧，进一步提升溶氧量和培养效率。
16.1、本发明通过湿度仓的设置，通过控制端启用气泵，将外部空气通过加热仓预热后由排气管通入湿度仓内的纯净水中，纯净水可以对空气进行再次过滤，同时纯净水可以将空气中残留的热量进行回收，对培养皿所处环境进行一定程度的加热、保温，为微生物的生长提供合适的环境温度，同时通入纯净水中的空气会使得水体内产生气泡，气泡爆裂过程中会产生超微水雾，进而提高装置内部的环境湿度，同时气泡爆裂过程中产生的波浪会推动自锁机构和其上方的培养皿进行起伏、振荡，进而提高培养皿内菌群溶液的溶氧量，从而提高装置的培养效率。
17.2、本发明通过混氧机构的设置，使用者打开密封翻盖向培养液仓内注入预设量的培养基，通过透明刻度窗的观测确认注入量，通过控制端调节由培养液仓流入底部连通的螺旋管的培养基量，螺旋管两侧内壁开设有倾斜向内的文丘里通道并与空气流道相连通，螺旋管的设置降低培养基流速，便于在文丘里作用下螺旋管内产生负压将空气流道内的空气吸入并充分混合，并由v字形空气流道底部螺旋管开口处流出，通过弧形槽后经由圆台两侧贯穿开设的滴管落入培养皿内，通过混氧机构的设置，使得培养基注入培养皿前其内部均匀混合空气，提升培养皿内菌群溶液溶氧量和培养效率。
18.3、本发明通过反应器本体的设置，浮板密度小于培养皿内菌群溶液密度的结构设置，使得浮板能始终漂浮于菌群溶液的液面之上，起到保温保湿效果的同时，亦能起到反映
培养皿内菌群溶液高度的作用，浮板通过两侧贯穿开设的滑槽滑动安装于培养皿两侧内壁固定的l形滑柱的结构设置，使得浮板上浮方向更为稳定，不会因菌群溶液的波动而发生自转偏离上浮方向。
19.4、本发明通过顶球的设置，为保障微生物培养效果，培养皿内混合培养基的菌群溶液液面高度有着严格限制，通常为培养皿最大容积的四分之一到三分之一，为避免到达预设液面高度继续存在培养基的输入，当浮板上浮至菌群溶液预设液面高度时，圆台顶部中端的顶球位于背板底部开设的弧形槽内上浮，并将顶球球形弧面贴附于螺旋管底部开口端，中断螺旋管内培养基的继续流入，保障培养皿内菌群溶液高度控制在合理范围内，圆台通过导柱滑动安装于背板底部两侧导套内的结构设置，保障顶球与螺旋管底部开口端对接位置的精确，保障顶球中断培养基流入的功用稳定有效。
20.5、本发明通过自锁机构的设置，使用者打开透明翻板，将培养皿由外壳外部左侧开设的置物窗放入机体顶部中端的安装槽内，在培养皿自重的作用下，原本凸出于安装槽底部的立柱克服弹簧弹力位于纵槽内下滑，弹簧的设置为后续取出培养皿后机构的复位蓄能，立柱位于纵槽内下滑的同时通过中部翼板，同步带动翼板末端侧板位于机体内壁滑动下降，侧板通过顶部滚子位于夹板中部横槽的滑动，使得两侧夹板同步通过轴承向内转动合拢，通过夹板输出端鱼钩状压头实现对培养皿两侧内壁的抓取，锁定培养皿的安装位置，通过自锁机构的设置，培养皿在自重作用下即可完成自锁安装，确保培养皿安装位置的精确为后续混氧机构的加载提供定位指向。
附图说明
21.图1为本发明一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器整体外部结构示意图；
22.图2为本发明一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器整体内部结构示意图；
23.图3为本发明一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器混氧机构正视结构示意图；
24.图4为本发明一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器反应器本体正视结构示意图；
25.图5为本发明一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器自锁机构正视结构示意图。
26.图中：1、外壳；2、控制端；3、温控器；4、置物窗；5、透明翻板；6、混氧机构；601、背板；602、空气流道；603、导套；604、弧形槽；605、培养液仓；606、密封翻盖；607、刻度窗；608、螺旋管；609、文丘里通道；7、反应器本体；701、培养皿；702、菌群溶液；703、滑柱；704、浮板；705、滑槽；706、圆台；707、导柱；708、顶球；709、滴管；8、自锁机构；801、机体；802、轴承；803、夹板；804、横槽；805、安装槽；806、纵槽；807、立柱；808、弹簧；809、翼板；810、侧板；811、滚子；9、湿度仓；10、纯净水；11、防溢管；12、气泵；13、加热仓；14、排气管。
具体实施方式
27.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种生物培育用培养液均匀充氧的生物
反应器，外壳1外部右侧设置有控制端2，且控制端2底部电性连接有温控器3，外壳1外部左侧开设有置物窗4，且置物窗4正面转动安装有透明翻板5，机体801外部设置有湿度仓9，且湿度仓9贴附安装于外壳1内部底端，湿度仓9内部填充有纯净水10，且湿度仓9左侧顶部开设有防溢管11，湿度仓9右侧底部贴附安装有气泵12，且气泵12输出中端设置有加热仓13，气泵12输出末端设置有排气管14，且排气管14浸没于纯净水10内部；
28.具体操作如下，通过控制端2启用气泵12，将外部空气通过加热仓13预热后由排气管14通入湿度仓9内的纯净水10中，纯净水10可以对空气进行再次过滤，同时纯净水10可以将空气中残留的热量进行回收，对培养皿701所处环境进行一定程度的加热、保温，为微生物的生长提供合适的环境温度，同时通入纯净水10中的空气会使得水体内产生气泡，气泡爆裂过程中会产生超微水雾，进而提高装置内部的环境湿度，同时气泡爆裂过程中产生的波浪会推动自锁机构8和其上方的培养皿701进行起伏、振荡，进而提高培养皿701内菌群溶液702的溶氧量，从而提高装置的培养效率；
29.请参阅图3，混氧机构6设置于外壳1内部顶端，混氧机构6包括背板601、空气流道602、导套603、弧形槽604、培养液仓605、密封翻盖606和刻度窗607，背板601中部开设有空气流道602，且空气流道602开口位于v形截面底端，背板601底部两侧对称固定安装有导套603，且背板601底部中端开设有弧形槽604，背板601顶部中端固定安装有培养液仓605，且培养液仓605顶部转动安装有密封翻盖606，培养液仓605外部左侧设置有刻度窗607，混氧机构6还包括螺旋管608和文丘里通道609，培养液仓605底部连通有螺旋管608，且螺旋管608两处内壁等间距开设有文丘里通道609，螺旋管608通过文丘里通道609与空气流道602相连通，且文丘里通道609倾斜指向空气流道602底部v形开口端；
30.具体操作如下，使用者打开密封翻盖606向培养液仓605内注入预设量的培养基，通过透明刻度窗607的观测确认注入量，通过控制端2调节由培养液仓605流入底部连通的螺旋管608的培养基量，螺旋管608两侧内壁开设有倾斜向内的文丘里通道609并与空气流道602相连通，螺旋管608的设置降低培养基流速，便于在文丘里作用下螺旋管608内产生负压将空气流道602内的空气吸入并充分混合，并由v字形空气流道602底部螺旋管608开口处流出，通过弧形槽604后经由圆台706两侧贯穿开设的滴管709落入培养皿701内；
31.请参阅图4，外壳1内部中端设置有反应器本体7，反应器本体7包括培养皿701、菌群溶液702和滑柱703，培养皿701内部填充有菌群溶液702，且培养皿701两侧内壁对称固定安装有截面呈l形的滑柱703，反应器本体7还包括浮板704和滑槽705，培养皿701内部设置有浮板704，且浮板704密度小于菌群溶液702密度，浮板704两侧对称贯穿开设有滑槽705，且浮板704通过滑槽705滑动安装于滑柱703内部，反应器本体7还包括圆台706和导柱707，浮板704顶部一体式固定安装有圆台706，且圆台706顶部两侧对称固定安装有导柱707，导柱707滑动安装于两侧导套603内腔，反应器本体7还包括顶球708和滴管709，圆台706顶部中端固定安装有顶球708，且顶球708滑动安装于弧形槽604内部，顶球708顶部弧面形状与螺旋管608底部开口端相贴合，圆台706顶部两侧对称开设有滴管709，且螺旋管608通过滴管709与培养皿701内腔相连通；
32.具体操作如下，为保障微生物培养效果，培养皿701内混合培养基的菌群溶液702液面高度有着严格限制，通常为培养皿701最大容积的四分之一到三分之一，浮板704密度小于培养皿701内菌群溶液702密度的结构设置，使得浮板704能始终漂浮于菌群溶液702的
液面之上，起到保温保湿效果的同时，亦能起到反映培养皿701内菌群溶液702高度的作用，浮板704通过两侧贯穿开设的滑槽705滑动安装于培养皿701两侧内壁固定的l形滑柱703的结构设置，使得浮板704上浮方向更为稳定，不会因菌群溶液702的波动而发生自转偏离上浮方向，为避免到达预设液面高度继续存在培养基的输入，当浮板704上浮至菌群溶液702预设液面高度时，圆台706顶部中端的顶球708位于背板601底部开设的弧形槽604内上浮，并将顶球708球形弧面贴附于螺旋管608底部开口端，中断螺旋管608内培养基的继续流入，保障培养皿701内菌群溶液702高度控制在合理范围内，圆台706通过导柱707滑动安装于背板601底部两侧导套603内的结构设置，保障顶球708与螺旋管608底部开口端对接位置的精确，保障顶球708中断培养基流入的功用稳定有效；
33.请参阅图5，外壳1内部底端设置有自锁机构8，自锁机构8包括机体801、轴承802、夹板803和横槽804，机体801顶部两侧对称设置有轴承802，且轴承802内侧对称转动安装有夹板803，夹板803输出端呈鱼钩形并卡合于培养皿701两侧内壁，且夹板803正面底部开设有横槽804，自锁机构8还包括安装槽805、纵槽806、立柱807和弹簧808，机体801顶部中端开设有安装槽805，且安装槽805尺寸与培养皿701外形相契合，安装槽805中端底部贯穿开设有纵槽806，且纵槽806内部滑动安装有立柱807，立柱807底部套装有弹簧808，且立柱807通过弹簧808与机体801弹性连接，自锁机构8还包括翼板809、侧板810和滚子811，立柱807中部固定安装有翼板809，且翼板809末端顶部传动安装有侧板810，侧板810滑动安装于机体801内壁，侧板810顶部端面设置有滚子811，且滚子811滑动安装于横槽804内部，翼板809通过侧板810与夹板803传动连接；
34.具体操作如下，使用者打开透明翻板5，将培养皿701由外壳1外部左侧开设的置物窗4放入机体801顶部中端的安装槽805内，在培养皿701自重的作用下，原本凸出于安装槽805底部的立柱807克服弹簧808弹力位于纵槽806内下滑，弹簧808的设置为后续取出培养皿701后机构的复位蓄能，立柱807位于纵槽806内下滑的同时通过中部翼板809，同步带动翼板809末端侧板810位于机体801内壁滑动下降，侧板810通过顶部滚子811位于夹板803中部横槽804的滑动，使得两侧夹板803同步通过轴承802向内转动合拢，通过夹板803输出端鱼钩状压头实现对培养皿701两侧内壁的抓取，锁定培养皿701的安装位置。
35.综上，一种生物培育用培养液均匀充氧的生物反应器，使用时，使用者打开透明翻板5，将培养皿701由外壳1外部左侧开设的置物窗4放入机体801顶部中端的安装槽805内，在培养皿701自重的作用下，原本凸出于安装槽805底部的立柱807克服弹簧808弹力位于纵槽806内下滑，弹簧808的设置为后续取出培养皿701后机构的复位蓄能，立柱807位于纵槽806内下滑的同时通过中部翼板809，同步带动翼板809末端侧板810位于机体801内壁滑动下降，侧板810通过顶部滚子811位于夹板803中部横槽804的滑动，使得两侧夹板803同步通过轴承802向内转动合拢，通过夹板803输出端鱼钩状压头实现对培养皿701两侧内壁的抓取，锁定培养皿701的安装位置，使用者打开密封翻盖606向培养液仓605内注入预设量的培养基，通过透明刻度窗607的观测确认注入量，通过控制端2调节由培养液仓605流入底部连通的螺旋管608的培养基量，螺旋管608两侧内壁开设有倾斜向内的文丘里通道609并与空气流道602相连通，螺旋管608的设置降低培养基流速，便于在文丘里作用下螺旋管608内产生负压将空气流道602内的空气吸入并充分混合，并由v字形空气流道602底部螺旋管608开口处流出，通过弧形槽604后经由圆台706两侧贯穿开设的滴管709落入培养皿701内，为保
障微生物培养效果，培养皿701内混合培养基的菌群溶液702液面高度有着严格限制，通常为培养皿701最大容积的四分之一到三分之一，浮板704密度小于培养皿701内菌群溶液702密度的结构设置，使得浮板704能始终漂浮于菌群溶液702的液面之上，起到保温保湿效果的同时，亦能起到反映培养皿701内菌群溶液702高度的作用，浮板704通过两侧贯穿开设的滑槽705滑动安装于培养皿701两侧内壁固定的l形滑柱703的结构设置，使得浮板704上浮方向更为稳定，不会因菌群溶液702的波动而发生自转偏离上浮方向，为避免到达预设液面高度继续存在培养基的输入，当浮板704上浮至菌群溶液702预设液面高度时，圆台706顶部中端的顶球708位于背板601底部开设的弧形槽604内上浮，并将顶球708球形弧面贴附于螺旋管608底部开口端，中断螺旋管608内培养基的继续流入，保障培养皿701内菌群溶液702高度控制在合理范围内，圆台706通过导柱707滑动安装于背板601底部两侧导套603内的结构设置，保障顶球708与螺旋管608底部开口端对接位置的精确，保障顶球708中断培养基流入的功用稳定有效，最后通过控制端2启用气泵12，将外部空气通过加热仓13预热后由排气管14通入湿度仓9内的纯净水10中，纯净水10可以对空气进行再次过滤，同时纯净水10可以将空气中残留的热量进行回收，对培养皿701所处环境进行一定程度的加热、保温，为微生物的生长提供合适的环境温度，同时通入纯净水10中的空气会使得水体内产生气泡，气泡爆裂过程中会产生超微水雾，进而提高装置内部的环境湿度，同时气泡爆裂过程中产生的波浪会推动自锁机构8和其上方的培养皿701进行起伏、振荡，进而提高培养皿701内菌群溶液702的溶氧量，从而提高装置的培养效率。