CN101936826A - 深海无压力突变微生物采样器 - Google Patents

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Abstract

深海无压力突变微生物采样器，涉及一种采样器。提供一种能够实现对深海微生物进行无压力突变采样的深海无压力突变微生物采样器。设有套管、活塞、单向阀和阀门，活塞设于套管中，活塞设有活塞头和活塞杆，活塞头直径大于活塞杆直径，活塞头和活塞杆均与套管滑动密封配合，活塞与套管内壁之间形成密封腔，单向阀出水端与套管前端固连，单向阀进水端与阀门连接。可实现深海无压力突变微生物采样，而且结构十分简单，使用也非常方便，成本低，易普及。

Description

深海无压力突变微生物采样器
技术领域
本发明涉及一种采样器，尤其是涉及一种可在深海使用的深海无压力突变微生物采样器。
背景技术
深海基因资源的开发与利用是近年来国际社会对海洋资源索取的重要渠道。要开展深海基因资源的研究，首先必须克服深海中数十兆帕的压强，实现保压、无压力突变地获得微生物的样品。现有的深海保压采样器为了避免浅海微生物的污染，大都是封闭着进入深海，即采样器的内腔一直保持一个大气压。当采样器达到预定的深度时，通过程序控制使采样器的进样阀门开启，此时采样器的保压腔内外的压力差可达数十兆帕。在数十兆帕压力差的驱使下，深海海水夹杂着微生物样品瞬间经进样阀门进入采样器的保压腔，并迅速充满保压腔使保压腔升压至数十兆帕。在这个短暂的几毫秒的时间内，海水中的微生物经历了从数十兆帕到一个大气压，再到数十兆帕的压强变化历程，瞬间的压力骤变常常会改变微生物的生理结果，甚至导致死亡。因此说压力骤变是微生物采样过程的大忌。为了克服这个难题，各国科学家都在研制无压力突变的采样器。
为了保证有足够多的水样，现有的无压力突变深海采样器一般都有一个较大的腔体，为了保证无压力突变一般采用两种方式：一种是在采样前，压力容器一直处于开启状态，这样的采样深度只能达到几百米，而且难以实现保压采样；二是通过电磁控制，浸油电机驱动，采用压力补偿的方式实现无压力突变采样，这种采样方式所采用的深海采样器结构复杂、成本高昂，不适宜推广使用。
公开号为CN1752732的发明专利申请公开一种水气混合物及水下浮游微生物采样器，它由换位装置、启闭装置、贮存罐三部分组成，其中换位装置、启闭装置分别与载体安装为一体，贮存罐镶嵌在换位装置内部，于启闭装置下方。该发明是能够对水下水气混合物、热液硫化物、微悬浮体、水下浮游微生物及沉淀物进行取样的水下取样工具，采用该发明可以无压力突变采样，保持样品温度和压力，防止采样空间边界扰动，可以对样品起到保真效果，使得分析数据能更准确地反映样品的原始成分与状态，它集样品采集、贮存功能于一体，在同一采样空间可以样品进行多次采样。
公开号为CN1614384的发明专利申请提供一种海底火山热液采样器，主要具有平衡气室、采样缸、卸样截止阀、单向阀以及隔离活塞等。平衡气室内预先灌充氮气与隔离活塞构成氮气弹簧，由采样阀、平衡气室及隔离活塞组成采样器。采样器在海底受热触发形状记忆合金为材料的拉杆驱动采样阀中的外单向阀，使样液进入采样缸。同时利用氮气弹簧技术，使取样结束后保持采样器内部的压力为海底火山口处的压力，维持采样器中微生物的生存条件。该发明的特点是采样阀不使用电驱动，利用形状记忆合金的特性做为动力来驱动采样器，以解决采样器的电能供给。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现对深海微生物进行无压力突变采样的深海无压力突变微生物采样器。
本发明设有套管、活塞、单向阀和阀门，活塞设于套管中，活塞设有活塞头和活塞杆，活塞头直径大于活塞杆直径，活塞头和活塞杆均与套管滑动密封配合，活塞与套管内壁之间形成密封腔，单向阀出水端与套管前端固连，单向阀进水端与阀门连接。
所述活塞头与活塞杆最好为一体式T字形结构。
所述单向阀出水端与套管前端固连最好是单向阀出水端与套管前端螺接。
所述套管的内孔后部最好设有活塞限位台阶，活塞限位台阶用于活塞头的后移止位。
所述阀门可为手动控制阀门、气动控制阀门、电动控制阀门或自爆式阀门等，上述阀门可直接选用现有的阀门。
本发明所述采样器的工作原理如下：下水前先将活塞推至前端，活塞头与单向阀接触。将单向阀前方的阀门关闭。当采样器下潜到指定深度时，阀门在外部的控制下开启，压力海水进入单向阀并推动活塞头使活塞向后滑动，带微生物的海水就进入套管内，活塞移动的推动力F的大小为：
F＝P·(S2-S1)
式中，P表示所处深海位置的压强；S2表示活塞头受压面积(活塞头端面面积)；S1表示活塞杆受压面积(活塞杆端面面积)。式中可看出，采样时由于施加在活塞头端和活塞杆端二者的压力不同，因此可使活塞移动，而且只要S2与S1的差很小，那么推动活塞的力F也可很小，这样就可使活塞较缓慢移动，缓慢移动的过程即可实现无压力突变的采样的目的。当活塞头退至套管的内孔后端的限位台阶时，微生物海水采样过程结束。
由此可见，本发明可实现深海无压力突变微生物采样，而且结构十分简单，使用也非常方便，成本低，易普及。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为本发明实施例使用状态示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例设有保压套管1、活塞、单向阀3和阀门5(可为手动、电动、气动控制或自爆式阀门)，活塞设于套管1中，活塞由活塞头21和活塞杆22构成，活塞头21与活塞杆22为一体式T字形结构。活塞头21直径略大于活塞杆直22直径，活塞头21和活塞杆22均与套管1滑动密封配合，套管1后部孔径较小，活塞头21与套管1内腔壁滑动配合，活塞杆22与套管1后部口径滑动配合。活塞外壁与套管1内壁之间形成环形密封腔。单向阀3出水端与套管1前端螺接，单向阀3进水端与阀门5连接。标号41和42均为密封圈。
如图2所示，采样时，活塞会后移至与设于套管1的内孔后部的活塞限位台阶而止位。微生物海水会经阀门5和单向阀3进入套管1内腔，采样结束，提起采用器即可。图2中其余标号与图1对应一致。

Claims (4)

1.深海无压力突变微生物采样器，其特征在于设有套管、活塞、单向阀和阀门，活塞设于套管中，活塞设有活塞头和活塞杆，活塞头直径大于活塞杆直径，活塞头和活塞杆均与套管滑动密封配合，活塞与套管内壁之间形成密封腔，单向阀出水端与套管前端固连，单向阀进水端与阀门连接。
2.如权利要求1所述的深海无压力突变微生物采样器，其特征在于所述活塞头与活塞杆为一体式T字形结构。
3.如权利要求1所述的深海无压力突变微生物采样器，其特征在于所述单向阀出水端与套管前端固连是单向阀出水端与套管前端螺接。
4.如权利要求1所述的深海无压力突变微生物采样器，其特征在于所述套管的内孔后部设有活塞限位台阶。
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