CN102816684A - 一种可密封的恒压式微藻培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对微藻进行培养的装置，具体地说是一种可密封的恒压式微藻培养装置，包括瓶体、活塞、可伸缩式气囊及蠕动泵，瓶体内的下方装有培养液、上方为上层气体，活塞密封插在瓶体的瓶口处，在瓶体上分别设有对应培养液和上层气体的培养液取样口及上层气体取样口；活塞上分别插设有带有阀门的第一、二管道，第一管道的一端与培养液相通，第二管道的一端与上层气体相通，第二管道的另一端依次通过可伸缩式气囊、蠕动泵与第一管道的另一端及通气口相连通。本发明可在密封条件下保证瓶体内气压与外界大气压一致，在培养过程中不影响光照，最大限度保证气体与培养液的充分接触；还可以对培养装置中的上层气体和培养液方便地进行取样分析。

Description

一种可密封的恒压式微藻培养装置

技术领域

本发明涉及对微藻进行培养的装置，具体地说是一种可密封的恒压式微藻培养装置。

背景技术

微藻培养是水环境相关研究中不可缺少的重要组成部分，对微藻进行培养的装置通常为普通三角烧瓶。然而，在研究某种气体物质对微藻的影响，或藻类对某种气体物质转化率的影响时，需要使用可密封的恒压微藻培养装置。目前，在实验室内进行的相关研究中，多采用向橡胶塞密封的三角烧瓶中加入研究气体的饱和溶液的方式进行藻类培养，此类培养装置瓶口的橡胶塞会影响瓶内采光，对藻类生长产生不良影响；另外，在实验过程中取样分析培养液及瓶内上层气体时需打开瓶塞，会造成瓶内研究气体浓度等实验条件的改变，从而影响实验结果；再有，现有的培养装置无法保证培养瓶内气压的恒定，而气压改变可能导致微藻细胞体积、细胞核体积、叶绿体结构和体积等生物参数的变化，从而影响细胞的结构和数量。

发明内容

针对现有微藻密封培养装置所存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可密封的恒压式微藻培养装置。该可密封的恒压式微藻培养装置将瓶内的气体与外界空气隔离，且实现瓶内气压与大气压一致，同时保证研究气体与培养液充分接触，且便于取样分析，从而实现气体实验的条件稳定，保证实验顺利进行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括瓶体、活塞、可伸缩式气囊及蠕动泵，其中瓶体内的下方装有培养液、上方为上层气体，所述活塞位于瓶体的顶部，在瓶体上分别设有对应培养液和上层气体的培养液取样口及上层气体取样口；所述活塞上分别插设有带有阀门的第一管道及第二管道，该第一管道的一端与所述培养液相通，第二管道的一端与所述上层气体相通，所述第二管道的另一端依次通过可伸缩式气囊、蠕动泵与第一管道的另一端及通气口相连通。

其中：所述活塞包括瓶塞及瓶体顶部的瓶颈，该瓶塞插在瓶颈内，瓶塞与瓶颈的接触面均为磨砂面；所述第一管道及第二管道均插设在瓶塞上；所述瓶颈及瓶塞上均设有突起，瓶颈上的突起与瓶塞上的突起之间通过绳子相连；所述瓶颈上的突起设置在瓶颈的外表面，瓶塞上的突起设置在瓶塞的顶端；所述绳子为不可伸缩的绳子，绳子的长度短于活塞的长度；所述瓶颈的内表面为磨砂面，瓶塞的外表面为磨砂面，瓶颈与瓶塞磨砂接触部分的尺寸相符；所述瓶塞可上下移动，以保证瓶体内气压恒定；所述瓶体及瓶塞均由透光性耐腐蚀材料制成；

所述第二管道的另一端通过第三管道与可伸缩式气囊的一端连通，可伸缩式气囊的另一端与所述蠕动泵上的第四管道的一端连通，所述第四管道的另一端通过三通阀分别与第一管道的另一端和通气口相连通；所述第二管道的另一端设有第三阀门；

所述第二管道的另一端通过第三管道与可伸缩式气囊的一端连通，可伸缩式气囊的另一端与所述蠕动泵上的第四管道的一端连通，所述第四管道的另一端与第一管道的另一端相连通，所述通气口带有第二阀门，并连通于第一管道的另一端；所述第一管道及第二管道的另一端分别设有第一阀门、第三阀门；

所述培养液取样口及上层气体取样口上分别设有可密封的阀门。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明既可隔绝外界空气与瓶体内气体的接触，还可保证瓶体内气压与外界大气压一致；而且在培养过程中不影响光照，可方便地向培养装置内通入气体，同时最大限度保证气体与培养液的充分接触；还可以对培养装置中的上层气体和培养液方便地进行取样分析。

2．本发明在研究与气体相关的水环境问题时，能够保证实验条件的稳定，且便于操作。

3．本发明结构简单，制作容易，操作方便，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中活塞的结构示意图；

图3为本发明活塞被推至顶端的结构示意图；

图4为本发明实施例1中伪矮海链藻细胞生长曲线图；

图5为本发明实施例2中磷化氢气体对伪矮海链藻超氧化物歧化酶（SOD）活性影响图；

其中：1为瓶体，2为培养液，3为培养液取样口，4为上层气体取样口，5为瓶颈，6为通气口，7为瓶塞，8为活塞，9为可伸缩式气囊，10为蠕动泵，11为第一阀门，12为第三阀门，13为第一管道，14为第二管道，15为上层气体，16为第三管道，17为第四管道，18为突起，19为绳子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括瓶体1、活塞8、可伸缩式气囊9及蠕动泵10，其中瓶体1内的下方装有培养液2、上方为上层气体15，活塞8位于瓶体1的顶部。在瓶体1外表面的上方和下方各设有一个取样口，分别是对应培养液2的培养液取样口3和对应上层气体15的上层气体取样口4，可以方便取样分析；培养液取样口3上设有可密封的第四阀门，上层气体取样口4上设有可密封的第五阀门。

活塞8上分别插设有第一管道13及第二管道14，两根管道均垂直于瓶体1的底面（即第一、二管道13、14相互平行）；其中第一管道13的一端（下端）插入培养液2中、与培养液2相通，另一端（上端）露出活塞8；第二管道14的一端（下端）与上层气体15相通，另一端（上端）同样由活塞8露出。第二管道14的另一端通过第三管道16与可伸缩式气囊9的一端连通，可伸缩式气囊9的另一端与蠕动泵10上的第四管道17的一端连通，第四管道17的另一端通过三通阀分别与第一管道13的另一端和通气口6相连通，即三通阀的第一个开口与第四管道17的另一端连通，三通阀的第二个开口与第一管道13的另一端连通，三通阀的第三个开口与通气口6连通。或者，第四管道17的另一端也可直接与第一管道13的另一端相连，本实施例即为此连接方式，在第一管道13与第四管道17连接的另一端设有第一阀门11；通气口6则位于第一阀门11的下方、与第一管道13相连通，在通气口6上设有第二阀门。第二管道14的另一端设有第三阀门12，需要时可关闭。第三管道16及第四管道17可从第二管道14及第一管道13上取下，方便清洗和更新。

如图2所示，活塞8包括瓶塞7及瓶体1顶部的瓶颈5，该瓶塞7插在瓶颈5内，瓶塞7与瓶颈5的接触面均为磨砂面，即瓶颈5的内表面为磨砂面，瓶塞7的外表面为磨砂面，共同构成活塞8，用于第二重气压控制，与可伸缩式气囊9共同保证瓶内气压恒定；瓶颈5与瓶塞7磨砂接触部分的尺寸相符，瓶塞7可上下移动，以实现瓶体1内的气压恒定；第一管道13及第二管道14均插设在瓶塞7上，随瓶塞7一起移动。瓶颈5及瓶塞7上均设有突起18，瓶颈5上的突起18设置在瓶颈5的外表面，瓶塞7上的突起18设置在瓶塞7的顶端，在瓶颈5上的突起18与瓶塞7上的突起18之间通过绳子19相连；绳子19为不可伸缩的绳子，绳子19的长度短于活塞8的长度，以免瓶体1内气压突然增大，导致瓶塞7被顶出。如图3所示，活塞8的状态是可伸缩式气囊9选择的参考标准，若在预实验中，活塞8被推至瓶塞7的顶端，则需更换更大尺寸的可伸缩式气囊9。

本发明瓶体1及瓶塞7均由透光性耐腐蚀材料制成，透光性耐腐蚀材料可为石英玻璃，不影响瓶内采光。

本发明的工作原理为：

将培养液2倒入瓶体1内，插好瓶塞7，并将瓶塞7上的第一、二管道13、14分别通过第四管道17和第三管道16与蠕动泵10及可伸缩式气囊9连接。

当需要向培养液2中通入气体时，首先关闭第一阀门11，从通气口6通入气体，气体将通过第一管道13进入培养液2中；之后关闭通气口6的第二阀门，打开第一阀门11。蠕动泵10上的第四管道17保证瓶体1内的上层气体15从瓶体上方与下方的培养液2不断循环，从而使气液充分接触。当瓶体1内由于通气气体、取样、及产生或消耗气体等造成瓶体1内气压改变时，可伸缩式气囊9通过其伸缩以保证瓶体1内气压与外界大气压一致。根据实验需要，可选择不同尺寸的可伸缩式气囊9。蠕动泵10外接电源工作，保证瓶体1内的上层气体15按图1中箭头所指方向循环，以保证瓶体1内上层气体15与培养液2充分接触混匀。需要取样时，分别开启第四、五阀门，即可从上层气体取样口4和培养液取样口3处分别对上层气体15及培养液2进行取样。

若实验所用气体有毒，实验结束后，关闭第一阀门11和第三阀门12，从通气口6通入空气或氮气，将瓶体1内的上层气体15从上层气体取样口4带出至中和性介质中进行处理，再打开瓶塞7进行培养装置的清洗。

实施例1

将本发明的培养装置应用于伪矮海链藻培养，将海水经0.45μm的混合纤维滤膜过滤，121℃高温高压灭菌20min，室温冷却后，加入f/2培养基母液对伪矮海链藻进行培养，每天取样对藻密度进行计数分析。伪矮海链藻细胞接种密度为2.79×105个/mL，接种1天后伪矮海链藻进入指数增长期，并于接种5天后达到稳定期，藻细胞生长正常，其生长曲线如图4所示。

实施例2

将本发明的培养装置应用于磷化氢气体对伪矮海链藻影响的实验，共设置5个浓度梯度磷化氢处理组，换算为P浓度分别为0μmol/L、0.022μmol/L、0.056μmol/L、0.11μmol/L、0.22μmol/L。将海水经0.45μm的混合纤维滤膜过滤，121℃高温高压灭菌20min，室温冷却后，加入f/2培养基母液对伪矮海链藻进行培养，在实验开始时按上述浓度通入磷化氢气体。实验5天后，取样进行生理生化指标分析，测定了超氧化物歧化酶（SOD）活性，结果显示，当磷化氢浓度低于0.11μmol/L时，随着磷化氢浓度的升高，单位藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性升高，；而磷化氢浓度达到0.22μmol/L后，由于磷化氢具有较强的毒性，藻细胞酶活性受抑制（如图5所示）。

Claims (9)

1.一种可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：包括瓶体（1)、活塞（8)、可伸缩式气囊（9）及蠕动泵（10），其中瓶体（1）内的下方装有培养液（2)、上方为上层气体（15），所述活塞（8）位于瓶体（1）的顶部，在瓶体（1）上分别设有对应培养液（2）和上层气体（15）的培养液取样口（3）及上层气体取样口（4）；所述活塞（8）上分别插设有带有阀门的第一管道（13）及第二管道（14），该第一管道（13）的一端与所述培养液（2）相通，第二管道（14）的一端与所述上层气体（15）相通，所述第二管道（14）的另一端依次通过可伸缩式气囊（9)、蠕动泵（10）与第一管道（13）的另一端及通气口（6）相连通。

2.按权利要求1所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述活塞（8）包括瓶塞（7）及瓶体（1）顶部的瓶颈（5），该瓶塞（7）插在瓶颈（5）内，瓶塞（7）与瓶颈（5）的接触面均为磨砂面；所述第一管道（13）及第二管道（14）均插设在瓶塞（7）上。

3.按权利要求2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述瓶颈（5）及瓶塞（7）上均设有突起（18），瓶颈（5）上的突起（18）与瓶塞（7）上的突起（18）之间通过绳子（19）相连。

4.按权利要求3所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述瓶颈（5）上的突起（18）设置在瓶颈（5）的外表面，瓶塞（7）上的突起（18）设置在瓶塞（7）的顶端；所述绳子（19）为不可伸缩的绳子，绳子（19）的长度短于活塞（8）的长度。

5.按权利要求2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述瓶颈（5）的内表面为磨砂面，瓶塞（7）的外表面为磨砂面，瓶颈（5）与瓶塞（7）磨砂接触部分的尺寸相符；所述瓶塞（7）可上下移动，以保证瓶体（1）内气压恒定。

6.按权利要求2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述瓶体（1）及瓶塞（7）均由透光性耐腐蚀材料制成。

7.按权利要求1或2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述第二管道（14）的另一端通过第三管道（16）与可伸缩式气囊（9）的一端连通，可伸缩式气囊（9）的另一端与所述蠕动泵（10）上的第四管道（17）的一端连通，所述第四管道（17）的另一端通过三通阀分别与第一管道（13）的另一端和通气口（6）相连通；所述第二管道（14）的另一端设有第三阀门（12）。

8.按权利要求1或2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述第二管道（14）的另一端通过第三管道（16）与可伸缩式气囊（9）的一端连通，可伸缩式气囊（9）的另一端与所述蠕动泵（10）上的第四管道（17）的一端连通，所述第四管道（17）的另一端与第一管道（13）的另一端相连通，所述通气口（6）带有第二阀门，并连通于第一管道（13）的另一端；所述第一管道（13）及第二管道（14）的另一端分别设有第一阀门（11)、第三阀门（12）。

9.按权利要求1或2所述可密封的恒压式微藻培养装置，其特征在于：所述培养液取样口（3）及上层气体取样口（4）上分别设有可密封的阀门。

Images