CN103484360A - 深海微生物循环式培养舱 - Google Patents

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任翀
黄楠
黄强
刘晓东
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Abstract

本发明属于深海微生物原位定植培养系统工具领域，具体涉及一种深海微生物培养舱。一种深海微生物开盖式培养舱，其技术方案是，它包括：它包括：后盖板（1）、密封舱壳体（2）、前盖板组件（3）、软管以及培养舱（5）；本发明通过前盖板组件（3）、软管（4）以及培养舱（5）形成海水循环回路，通过不断的循环海水从而进行微生物富集培养，在布放和回收本发明的过程中，对微生物培养舱体密封，设置传感器监测微生物培养舱体内的水质参数；采用压力补偿装置（5-4）确保样品回收时的安全性并有效减轻整套系统重量。

Description

深海微生物循环式培养舱
技术领域
本发明属于深海微生物原位定植培养系统工具领域，具体涉及一种深海微生物培养舱。
背景技术
深海是地球上最大的基因资源库。国际公认，深海中蕴藏着地球行最为丰富的物种多样性和最大的生物量，而且热液口可能是地球生命起源的地方。近几年来，国际社会对国际海域遗传资源普遍重视。无论发达国家还是发展中国家，都认识到了管辖之外的海洋遗传资源的重大潜在应用价值。特别是深海极端环境中的生物资源和深海热液口生态系统及其所蕴藏的特殊生物资源引起了国际社会的高度关注。
由于世界先进国家从事深海生物资源研究已经有数十年的历史，加上其所具有的先进取样手段，他们已经从深海采集了大量的样品，比如美国等国家对大西洋洋中脊之热液口和西太平洋洋中脊和裂谷之热液口的沉积物样品和生物样品都已进行了较为系统的取样和研究，基本完成了从事深海极端环境科学研究所必须的原始积累，为其对深海极端环境生态系统及其资源的开发利用奠定了基础。
深海沉积物及水体中蕴藏着大量的微生物，但是99.9%的物种不能在实验室培养。深海观测技术的落后成为限制我国深海生态研究的一个主要瓶颈。虽然我国也进行了一定的海洋观测技术研究，但还远远落后于发达国家，缺乏针对深海生态系统的连续自动观测方面缺乏自主研发的关键技术和成熟设备，阻碍了深海生态研究的深入开展，在深海战略研究发展上处于不利地位。目前我国急需自主开发深海生物采样或培养设备，以满足深海生物资源开发利用和生态系统科学研究需要。
发明内容
本发明的目的是：为获取深海水体中的特殊功能微生物提供一种海微生物培养舱。
本发明的技术方案是：一种深海微生物循环式培养舱，它包括：后盖板、密封舱壳体、前盖板组件、软管以及培养舱；
密封舱壳体为两端开口的空心圆柱体结构；
前盖板组件包括：电磁阀A、圆盘、支杆、前盖板、溶解氧传感器、PH值传感器、电磁阀B；溶解氧传感器与PH值传感器安装在前盖板上表面的中心位置；前盖板的下表面通过支杆连接圆盘，圆盘的另一面安装有电磁阀A与电磁阀B；
培养舱包括：培养舱壳体、海水泵和压力补偿装置；培养舱壳体的一端开口另一端封闭，在其开口端设有连接法兰；在培养舱壳体的外壁设有海水泵与压力补偿装置；压力补偿装置包括：端直通接头、压力补偿腔、活塞以及端盖；压力补偿腔通过端直通接头与培养舱壳体内部连通、压力补偿腔通过端盖与外界相通，活塞设置在压力补偿腔内；
整体连接关系为：密封舱壳体的后端固定安装后盖板，前端固定安装前盖板组件中的前盖板；培养舱壳体通过开口端的连接法兰安装在前盖板，电磁阀A与电磁阀B的阀门两端均连接有软管，其中电磁阀A的两根软管连通外界与培养舱壳体内部，电磁阀B的两根软管连通培养舱壳体内部与海水泵。
本发明的有益效果是：1.本发明突破深海微生物陆地培养困难的技术瓶颈，大幅提高我国深海和极地生物资源研究开发技术水平和自主创新能力，保障资源的可持续开发利用；提高我国深海生态观测的技术水平和生物基因资源的获取能力，增加国家的战略资源储备，保障我国在国际海底事物的话语权；
2.海水泵与前端盖组件内的电磁阀以及软管，形成海水循环回路通过海水泵使海水循环进行微生物富集培养，在布放和回收过程中，关闭电磁阀实现微生物培养舱体密封，多种传感器用于监测微生物培养舱体内的水质参数；
3.压力补偿腔可自动平衡培养舱体内外压力，从而可确保样品回收时的安全性并有效减轻整套系统重量。
附图说明
图1为隐去部分密封舱壳体的本发明结构示意图；
图2为本发明中海水循环回路示意图；
图3为本发明前盖板组件结构示意图；
图4为本发明培养舱结构示意图；
图5为本发明压力补偿装置结构示意图；
图6为本发明密封舱壳体结构示意图；
其中，1-后盖板、2-密封舱壳体、3-前盖板组件、3-1-电磁阀、3-2-圆盘、3-3-支杆、3-4-前盖板、3-5-溶解氧传感器、3-6-PH值传感器、4-软管、5-培养舱、5-1-培养舱壳体、5-2-海水泵、5-3-嵌入式单向阀、5-4-压力补偿装置、5-4-1-端直通接头、5-4-2-压力补偿腔、5-4-3-活塞、5-4-4-端盖。
具体实施方式
参见附图1，一种深海微生物循环式培养舱，它包括：后盖板1、密封舱壳体2、前盖板组件3、软管4以及培养舱5；
密封舱壳体2为两端开口的空心圆柱体结构；
参见附图3，前盖板组件3包括：电磁阀A3-1、圆盘3-2、支杆3-3、前盖板3-4、溶解氧传感器3-5、PH值传感器3-6、电磁阀B3-7；溶解氧传感器3-5与PH值传感器3-6安装在前盖板3-4上表面的中心位置；前盖板3-4的下表面通过支杆3-3连接圆盘3-2，圆盘3-2的另一面安装有电磁阀A3-1与电磁阀B3-7；
参见附图4、5，培养舱5包括：培养舱壳体5-1、海水泵5-2和压力补偿装置5-4；培养舱壳体5-1的一端开口另一端封闭，在其开口端设有连接法兰；，在培养舱壳体5-1的外壁设有海水泵5-2与压力补偿装置5-4；压力补偿装置5-4包括：端直通接头5-4-1、压力补偿腔5-4-2、活塞5-4-3以及端盖5-4-4；压力补偿腔5-4-2通过端直通接头5-4-1与培养舱壳体5-1内部连通、压力补偿腔5-4-2通过端盖5-4-4与外界相通，活塞5-4-3设置在压力补偿腔5-4-2内；在布放和回收过程中，随着深度的变化，外界海水压力变化，培养舱壳体5-1内外压差增大，压力补偿装置5-4在海水的作用下开始运动；随着活塞5-4-3的运动，培养舱壳体5-1内部压力产生变化，直至内外压差近似平衡；压力补偿装置5-4可自动平衡培养舱体内外压力，从而可确保样品回收时的安全性并有效减轻重量；
参见附图2，整体连接关系为：密封舱壳体2的后端固定安装后盖板1，前端固定安装前盖板组件3中的前盖板3-4；培养舱壳体5-1通过开口端的连接法兰安装在前盖板3-4，电磁阀A3-1与电磁阀B3-7的阀门两端均连接有软管4，其中电磁阀A3-1的两根软管4连通外界与培养舱壳体5-1内部，电磁阀B3-7的两根软管4连通培养舱壳体5-1内部与海水泵5-2；通过海水泵5-2向外抽水形成海水循环回，海水从与外界相同的软管4进入培养舱壳体5-1内后，从海水泵5-2向外排除，通过不断的循环海水从而进行微生物富集培养；在布放和回收本发明的过程中，关闭电磁阀3-1实现微生物培养舱体密封，溶解氧传感器3-5与PH值传感器3-6用于监测微生物培养舱体内的水质参数；
较优的，为了实现对培养舱5压力的双重保险，培养舱5还包括：培养舱5还包括一个安装在培养舱壳体5-1上的嵌入式单向阀5-3，通过嵌入式单向阀5-3的开启实现培养舱壳体5-1内部与外界的相通；当培养舱壳体5-1内压力与外界海水压力相差到设定数值时，嵌入式单向阀5-3开启，海水进入培养舱壳体5-1内，以确保实现培养舱内、外压平衡；
参见附图6，密封舱壳体2由壳体2-1、加强筋2-2以及紧定螺钉2-3组成；壳体2-1的材料为7075铝，加强筋2-2的材料为30CrMnSi，加强筋2-2由紧定螺钉2-3固定安装在壳体2-1的内壁，采用此结构可在满足密封舱壳体2强度要求的条件下尽量减轻其重量；
较优的，为保障更好的防水，在密封舱壳体2与后盖板1、前盖板3-4的连接处采用O型圈进行密封。

Claims (4)

1.一种深海微生物循环式培养舱，其特征是，它包括：后盖板（1）、密封舱壳体（2）、前盖板组件（3）、软管以及培养舱（5）；
所述密封舱壳体（2）为两端开口的空心圆柱体结构；
所述前盖板组件（3）包括：电磁阀A（3-1）、圆盘（3-2）、支杆（3-3）、前盖板（3-4）、溶解氧传感器（3-5）、PH值传感器（3-6）、电磁阀B（3-7）；所述溶解氧传感器（3-5）与所述PH值传感器（3-6）安装在所述前盖板（3-4）上表面的中心位置；所述前盖板（3-4）的下表面通过所述支杆（3-3）连接所述圆盘（3-2），所述圆盘（3-2）的另一面安装有所述电磁阀A（3-1）与所述电磁阀B（3-7）；
所述培养舱（5）包括：培养舱壳体（5-1）、海水泵（5-2）和压力补偿装置（5-4）；所述培养舱壳体（5-1）的一端开口另一端封闭，在其开口端设有连接法兰；在所述培养舱壳体（5-1）的外壁设有所述海水泵（5-2）与所述压力补偿装置（5-4）；所述压力补偿装置（5-4）包括：端直通接头（5-4-1）、压力补偿腔（5-4-2）、活塞（5-4-3）以及端盖（5-4-4）；所述压力补偿腔（5-4-2）通过所述端直通接头（5-4-1）与所述培养舱壳体（5-1）内部连通、所述压力补偿腔（5-4-2）通过所述端盖（5-4-4）与外界相通，所述活塞（5-4-3）设置在所述压力补偿腔（5-4-2）内；
整体连接关系为：所述密封舱壳体（2）的后端固定安装所述后盖板（1），前端固定安装所述前盖板组件（3）中的所述前盖板（3-4）；所述培养舱壳体（5-1）通过开口端的连接法兰安装在所述前盖板（3-4），所述电磁阀A（3-1）与所述电磁阀B（3-7）的阀门两端均连接有所述软管，其中所述电磁阀A（3-1）的两根所述软管连通外界与所述培养舱壳体（5-1）内部，所述电磁阀B（3-7）的两根所述软管连通所述培养舱壳体（5-1）内部与所述海水泵（5-2）。
2.如权利要求1所述的一种深海微生物循环式培养舱，其特征是，所述培养舱（5）还包括一个安装在所述培养舱壳体（5-1）封闭端的嵌入式单向阀（5-3）。
3.如权利要求1或2所述的一种深海微生物循环式培养舱，其特征是，所述密封舱壳体（2）由壳体（2-1）、加强筋（2-2）以及紧定螺钉（2-3）组成；所述壳体（2-1）的材料为7075铝，所述加强筋（2-2）的材料为30CrMnSi，所述加强筋（2-2）由所述紧定螺钉（2-3）固定安装在所述壳体（2-1）的内壁。
4.如权利要求1或2所述的一种深海微生物循环式培养舱，其特征是，所述密封舱壳体（2）与所述后盖板（1）、所述前盖板（3-4）的连接处采用O型圈进行密封。
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