CN104195041A - 静置式电控高温高压微生物培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种静置式电控高温高压微生物培养装置，包括：压力控制单元，用于显示和控制微生物培养压力；温度控制单元，用于显示和控制微生物培养温度；高温高压培养单元，用于在高于室温和高于大气压的条件下培养微生物；集成固定单元，用于上述压力控制单元、温度控制单元、高温高压培养单元的机械固定和控制元件集成。本发明应用在高温高压条件下静置式微生物培养，满足多组并行实验的要求，保证实验的可重复性，并且产生大量的生物代谢产物；通过内置不同大小的注射器灵活调整培养体积；操作安全简便，适合没有经过专业训练的学生日常使用。

Description

静置式电控高温高压微生物培养装置

技术领域

本发明涉及极端环境微生物培养技术领域，具体是一种静置式电控高温高压微生物培养装置。

背景技术

在板块运动活跃的地区，被地热加热过的深部岩浆从洋中脊断裂带喷发，形成热液喷口。热液被誉为深海中的环境的“生命绿洲”。那里的生物多样性像热带雨林一样高，并参与了所有的海洋生物地球化学循环，直接或间接影响着陆地生物的生存环境。热液环境的主要特征是高温高压，热液环境中的微生物适应了高温高压的环境，具有嗜压嗜热性，因此，在针对极端环境微生物培养的实验中，对热液环境的模拟，成为实验能否取得准确结果的重要条件。

经过检索发现：公开号为CN103540522A的专利申请《深海热液模拟及高温高压微生物培养系统》，公开了一种模拟深海热液的高温高压微生物培养系统，该系统通过向高温高压培养釜中连续提供气液混合的海水，从而创造类似于热液喷口环境的底物浓度梯度这一技术方案，实现了对深海热液环境的模拟从而用于培养对底物浓度梯度有明显需求的热液微生物，但是该系统具有培养单元单一无法满足多组并行培养的需求，培养体积固定无法灵活控制培养体系内的生物量浓度，培养过程中由于长期流动而无法创造长期的稳定的静置式培养环境用于积累大量微生物代谢产物的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种静置式电控高温高压微生物培养装置，该装置在实验室提供高温高压环境，进行来源于深海热液生态系统中的嗜热嗜压微生物的富集培养。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静置式电控高温高压微生物培养装置，包括：压力控制单元、温度控制单元、高温高压培养单元以及集成固定单元，所述压力控制单元和温度控制单元分别与高温高压培养单元相连接，所述压力控制单元、温度控制单元和高温高压培养单元集成固定在集成固定单元上；其中：

-压力控制单元，用于显示和控制高温高压培养单元内的微生物培养压强；

-温度控制单元，用于显示和控制高温高压培养单元内的微生物培养温度；

-高温高压培养单元，用于在高于室温和高于大气压的条件下培养微生物；

-集成固定单元，用于上述压力控制单元、温度控制单元、高温高压培养单元的机械固定和集成。

优选地，所述高温高压培养单元包括设有高压密闭结构的培养釜盖和设有培养腔的培养釜体，所述培养釜盖设置于培养釜体顶部的开口处，并与培养釜体之间过盈配合，所述培养釜体设有用于传送液体的管道。

优选地，所述高温高压培养单元还包括注射器，所述注射器为前端封闭式结构，并设置于培养釜体的内部。

优选地，所述压力控制单元包括以下部件：

-手动加压泵；

-第一加压阀，与手动加压泵相连；

-第一压力表，位于第一加压阀之后，用于指示手动加压泵内压强；

-第二加压阀，位于第一加压阀之后，并与高温高压培养单元的培养釜盖相连接；

-第二压力表，位于第二加压阀和高温高压培养单元的培养釜盖之间，用于指示培养釜体内压强；

-泄压阀，与高温高压培养单元的培养釜盖相连接，并控制培养釜体内压强；

-安全阀，与高温高压培养单元的培养釜盖相连接，用于对培养釜体内压力安全进行控制。

优选地，所述温度控制单元包括以下部件：

-温度控制器，与高温高压培养单元相连接，用于显示和设定高温高压培养单元的培养釜体内温度；

-温度传感器，位于高温高压培养单元的培养釜体底部，并将探头深入培养釜体内且贴近釜内壁，用于测量培养釜体内温度；

-电控加热套，紧密包裹高温高压培养单元的培养釜体，通过电动控制对培养釜体进行加热和保温。

优选地，所述高温高压培养单元为一个或多个，所述压力控制单元和温度控制单元的数量分别与高温高压培养单元的数量相适配，且一一对应连接。

优选地，所述第二加压阀、第二压力表、泄压阀、安全阀、温度控制器、温度传感器，电控加热套，培养釜盖和培养釜体分别为三个，其中：每一个培养釜盖分别与一个第二加压阀、泄压阀，安全阀和培养釜体相连接；每一个第二压力表分别位于第二加压阀和培养釜盖之间；每一个培养釜体的底部均设有一个温度传感器，设置于培养釜体底部的温度传感器将探头深入釜内并贴近釜内壁；每一个培养釜体的外部均紧密包裹一个电控加热套。

优选地，所述集成固定单元包括：

-集成控制面板，固定有第一加压阀，第一压力表，第二加压阀，第二压力表，泄压阀，安全阀和温度控制器；

-高压釜柜，固定有手动加压泵，培养釜盖，培养釜体和电控加热套。

本发明提供的静置式电控高温高压微生物培养装置，其使用过程为：

预先将欲培养的微生物样本放置在特制前端封口注射器内，然后将注射器放入培养釜体内，并将培养釜体内注满水。将培养釜盖与培养釜体连接使之成为耐温耐压密闭系统。打开压力控制单元的手动加压泵。通过转动手动加压泵的手柄，将储水器内水注入培养釜体内，从而增加釜内压强，直至第二压力表上显示釜内压强接近预设值。关闭手动加压泵，通过温度控制单元设定培养温度。在培养釜体内温度上升的过程中压强也有所提高。如果温度到达预设值而压强偏低，则打开手动加压阀进一步手动加压。如果在加热过程中培养釜体内压强超过预设值，则打开泄压阀将釜内水排出，直至压强降低至预设值。温度控制单元自动维持培养釜体内温度恒定。电控加热套为全包裹式，保证高温高压培养单元的培养釜体内温度均匀。在高温高压培养单元的培养釜体被加热过程中，釜内特制前端封口注射器内部的生物样本同时被加热。在高温高压培养釜体被加压过程中，随着压力的变化，注射器的活塞移动，内部培养物压力与培养釜体内压力平衡。达到高温高压培养的目的。另外，培养釜体连接有安全阀，如果出现故障导致釜内压力过高，安全阀自动打开，保证操作人员安全。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在高温高压条件下静置式培养微生物，满足多组并行实验的要求，保证实验的可重复性；

2、通过内置不同大小的注射器灵活调整培养体积，操作安全简便，适合没有经过专业训练的学生日常使用；

3、能够进行高温高压条件下大体积并行培养实验，同时得到准确的实验结果，并且产生大量的生物产物；

4、本发明具有安全性高、操作方便的特点，适合没有经过专业训练的学生日常使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的静置式电控高温高压微生物培养装置的原理框图；

图2为本发明的静置式电控高温高压微生物培养装置的压力控制单元的原理框图；

图3为本发明的静置式电控高温高压微生物培养装置的主体结构示意图；

图4为置于高压釜柜内部的培养釜体的具体结构；

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供的静置式电控高温高压微生物培养装置，包括：

压力控制单元1，用于显示和控制微生物培养的压强；

温度控制单元2，用于显示和控制微生物培养的温度；

高温高压培养单元3，用于在高于室温和高于大气压的条件下培养微生物；

集成固定单元4，用于上述压力控制单元1、温度控制单元2、高温高压培养单元3的机械固定和控制元件集成。

压力控制单元1包括手动加压泵11；第一加压阀12与手动加压泵11相连；第一压力表13位于第一加压阀12之后，用于指示手动加压泵11内压强；第二加压阀14位于第一加压阀12之后，总共三个并分别并行连接三个培养釜盖31；第二压力表15位于第二加压阀14和培养釜盖31之间，总共三块分别指示三个培养釜体32内压强；泄压阀16总共三个分别连接三个培养釜盖31并控制培养釜体32内压强；安全阀17总共三个分别连接三个培养釜盖31相连接并用于对釜内压力安全进行控制。

温度控制单元2包括：温度控制器21总共三个分别显示和设定三个培养釜体32内温度；温度传感器22总共三个分别位于培养釜体32底部并将探头深入釜内且贴近釜内壁，用于测量培养釜体32内温度；电控加热套23总共三个分别紧密包裹三个培养釜体32，通过电动控制对培养釜体32进行加热和保温。

高温高压培养单元3包括设有高压密闭结构的培养釜盖31三个和设有培养腔的培养釜体32三个。

集成固定单元4包括：集成控制面板41，固定有第一加压阀12，第一压力表13，第二加压阀14，第二压力表15，泄压阀16，安全阀17和温度控制器21；高压釜柜42，固定有手动加压泵11，培养釜盖31，培养釜体32和电控加热套23。

本实施例的使用过程为：

预先将欲培养的微生物样本放置在特制前端封口注射器内，然后将注射器放入培养釜31内，盖上釜盖，关闭第一加压阀12和第二加压阀14。打开第一加压阀12，通过转动手动加压泵11的手柄直至第一压力表13读数上升。打开第二加压阀14将储水器内水注入培养釜31内，从而增加釜内压强，直至第二压力表15上显示釜内压强接近预设值后，依次关闭第二加压阀14和第一加压阀12。通过温度控制器21设定培养温度并读取培养釜31内的温度值。在釜内温度上升的过程中压强也有所提高。如果温度到达预设值而压强偏低，则打开第一加压阀12通过转动手动加压泵11的手柄直至第一压力表13读数上升至预设培养压力后，打开第二加压阀14为培养釜31进一步加压。如果在加热过程中釜内压强超过预设值，则打开泄压阀16将釜内水排出，直至压强降低至预设值。随着培养釜31内压力的变化，注射器的活塞移动，内部培养物压力与培养釜31压力平衡，达到高压培养的目的。培养釜31内的温度通过温度控制器21设定，通过温度传感器22检测。温度控制器21自动控制电控加热套23对培养釜31加热，保证培养过程中温度恒定。电控加热套23为全包裹式，保证培养釜31内温度均匀。随着高温高压培养单元3的培养釜31内部温度变化，釜内特制前端封口注射器内部的生物样本的培养温度同时变化，达到高温高压培养的目的。另外，培养釜31的釜体下端配有安全阀17，如果出现故障导致釜内压力超过安全阀17预设值，安全阀17自动打开泄压，保证操作人员安全。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，包括：压力控制单元(1)、温度控制单元(2)、高温高压培养单元(3)以及集成固定单元(4)，所述压力控制单元(1)和温度控制单元(2)分别与高温高压培养单元(3)相连接，所述压力控制单元(1)、温度控制单元(2)和高温高压培养单元(3)集成固定在集成固定单元(4)上；其中：

-压力控制单元(1)，用于显示和控制高温高压培养单元(3)内的微生物培养压强；

-温度控制单元(2)，用于显示和控制高温高压培养单元(3)内的微生物培养温度；

-高温高压培养单元(3)，用于在高于室温和高于大气压的条件下培养微生物；

-集成固定单元(4)，用于上述压力控制单元(1)、温度控制单元(2)、高温高压培养单元(3)的机械固定和集成。

2.根据权利要求1所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述高温高压培养单元(3)包括设有高压密闭结构的培养釜盖(31)和设有培养腔的培养釜体(32)，所述培养釜盖(31)设置于培养釜体(32)顶部的开口处，并与培养釜体(32)之间过盈配合，所述培养釜体(32)设有用于传送液体的管道。

3.根据权利要求2所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述高温高压培养单元(3)还包括注射器，所述注射器为前端封闭式结构，并设置于培养釜体(32)的内部。

4.根据权利要求2所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述压力控制单元(1)包括以下部件：

-手动加压泵(11)；

-第一加压阀(12)，与手动加压泵(11)相连；

-第一压力表(13)，位于第一加压阀(12)之后，用于指示手动加压泵(11)内压强；

-第二加压阀(14)，位于第一加压阀(12)之后，并与高温高压培养单元(3)的培养釜盖(31)相连接；

-第二压力表(15)，位于第二加压阀(14)和高温高压培养单元(3)的培养釜盖(31)之间，用于指示培养釜体(32)内压强；

-泄压阀(16)，与高温高压培养单元(3)的培养釜盖(31)相连接，并控制培养釜体(32)内压强；

-安全阀(17)，与高温高压培养单元(3)的培养釜盖(31)相连接，用于对培养釜体(32)内压力安全进行控制。

5.根据权利要求2所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述温度控制单元(2)包括以下部件：

-温度控制器(21)，与高温高压培养单元(3)相连接，用于显示和设定高温高压培养单元(3)的培养釜体(32)内温度；

-温度传感器(22)，位于高温高压培养单元(3)的培养釜体(32)底部，并将探头深入培养釜体(32)内且贴近釜内壁，用于测量培养釜体(32)内温度；

-电控加热套(23)，紧密包裹高温高压培养单元(3)的培养釜体(32)，通过电动控制对培养釜体(32)进行加热和保温。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述高温高压培养单元(3)为一个或多个，所述压力控制单元(1)和温度控制单元(2)的数量分别与高温高压培养单元(3)的数量相适配，且一一对应连接。

7.根据权利要求6所述的静置式电控高温高压微生物培养装置，其特征在于，所述集成固定单元(4)包括以下部件：

-集成控制面板(41)，固定有第一加压阀(12)，第一压力表(13)，第二加压阀(14)，第二压力表(15)，泄压阀(16)，安全阀(17)和温度控制器(21)；

-高压釜柜(42)，固定有手动加压泵(11)，培养釜盖(31)，培养釜体(32)和电控加热套(23)。