CN104450507A - 一种海底微生物垫采样器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海底微生物垫采样器，搭载于ROV或载人潜器上，通过液压马达驱动离心泵吸附海底微生物垫，可以通过不同形式的存储模块收集存储海底微生物垫样品，通过多个存储容器切换或卷动滤膜的方式实现水下多点采集。该采样器由吸管、存储模块、液压马达和离心泵组成；所述存储模块为一个具有空腔的容器，容器的空腔内具有滤芯或者滤膜；容器的外壁具有软管入口和软管出口，其中软管入口通过软管连接所述握持吸管，软管出口通过软管连接所述离心泵入口；液压马达连接所述离心泵，液压马达带动离心泵,使吸管处产生吸附力。

Description

一种海底微生物垫采样器
技术领域
本发明涉及一种海底微生物垫采样器，属于深海生物采样工具领域。
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。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。
海底微生物垫是深海环境下多种菌落形成的集群，表现为近海底部位漂浮的絮状物质，对于海洋生物学研究具有极其重大的意义。而目前已有的水体采样器、沉积物采样器等采样工具并不具有海底微生物垫的采集功能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种海底微生物垫采样器，其目的是为了实现海底微生物垫采集；通过多个存储容器切换或卷动滤膜的方式实现水下多点采集；容器式存储模块可以有效避免微生物垫样品相互污染，卷膜式存储模块可以实现大容量采集，获取更多微生物垫样品。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种海底微生物垫采样器，由吸管、存储模块、液压马达和离心泵组成；存储模块为一个具有空腔的容器，容器的空腔内具有滤芯或者滤膜；容器的外壁具有软管入口和软管出口，其中软管入口通过软管连接握持吸管，软管出口通过软管连接离心泵入口；液压马达连接离心泵，液压马达带动离心泵,使吸管处产生吸附力。
优选地，存储模块为容器式存储模块；容器式存储模块由长方体容器外壳、多个存储容器、滑动挡板、软管入口和软管出口组成；长方体容器外壳为一端开口的长方体空腔，长方体容器外壳开口端朝上垂直放置，选取其两相对侧面为出入面，在一个出入面的底端开口并固连一个软管接口作为软管入口，在另一个出入面的顶端开口并固连一个软管接口作为软管出口；滑动挡板上均匀开有与存储容器数量相同的通孔，滑动挡板的整体尺寸覆盖长方体容器外壳开口的一端；存储容器包括长方体中空腔体、滤芯、弹簧铰链盖板以及T型把手；连接关系为：长方体中空腔体以其长度方向垂直放置，选取其两相对侧面为过滤面，在过滤面上加工过滤孔，在长方体中空腔体的内腔底面开有一个与外界相通的开口；弹簧铰链盖板通过铰链结构固定于长方体中空腔体的内腔底面，并覆盖开口；滤芯置于长方体中空腔体的内腔中；T型把手固定连接在长方体中空腔体顶部外表面；将多个存储容器的T型把手朝外并排放入长方体容器外壳中，其中过滤面与出入面相对；将滑动挡板覆盖在长方体容器外壳开口的一端，其中每一个存储容器的T型把手位置均由滑动挡板的对应通孔伸出。
当存储模块采用容器式存储模块时，握持吸管通过软管连接至软管入口，离心泵入口通过软管连接至软管出口。
优选地，存储模块为卷膜式存储模块；卷膜式存储模块由空腔壳体、主动轮、从动轮、导向轮、滤膜、棘轮机构、软管入口以及软管出口组成；空腔壳体为一个内部中空的柱体，以该柱体的两平行面垂直于水平面放置，则其中一个平行面顶部开口并固连一个软管接口作为软管入口，在另一个平行面底部开口并固连一个软管接口作为软管出口；在空腔壳体内部，软管入口位置的下方，主动轮轴向连接两个平行面，从动轮轴向连接两个平行面，滤膜缠绕在主动轮和从动轮上组成传送带结构，软管出口的位置在传送带结构的中部；主动轮由棘轮机构带动转动，棘轮机构位于主动轮轴向一侧的平行面外表面。
当存储模块采用卷膜式存储模块时，握持吸管通过软管连接至软管入口，离心泵入口通过软管连接至软管出口。
优选地，棘轮机构上连接有摇柄用于控制旋转；摇柄一端固定于棘轮机构的中心，另一端连接拉环；当空腔壳体的两平行面垂直于水平面放置时，摇柄通过橡皮筋固定为自由端竖直向上的状态，该状态为摇柄的初始状态。
拉环为环状结构，拉环轴向两侧固连于摇柄的自由端；通过机械手拉动拉环，从而使摆动摇柄转动一定角度，旋转棘轮机构转动带动主动轮，从而使缠绕在主动轮上的滤膜转动；当转动结束后，机械手松开拉环，摇柄在橡皮筋的作用下回复初始状态。
有益效果：
1、本发明搭载于ROV或载人潜器上，通过液压马达驱动离心泵吸附海底微生物垫，可以通过不同形式的存储模块收集存储海底微生物垫样品，通过多个存储容器切换或卷动滤膜的方式实现水下多点采集。
2、本发明提供了一种容器式存储模块的实现形式，该存储模块由于采用了多个存储容器，每个存储容器之间相互独立，可以有效避免微生物垫样品相互污染。
3、本发明同时提供了一种卷膜式的存储模块，卷膜面积较大，能够实现大容量采集，获取更多微生物垫样品。
附图说明
图1—海底微生物垫采样器结构示意图；
图2—容器式存储模块结构示意图；
图3—采用容器式存储模块的海底微生物垫采样器结构示意图；
图4—卷膜式存储模块结构示意图；
图5—采用卷膜式存储模块的海底微生物垫采样器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种海底微生物垫采样器，本发明搭载于ROV或载人潜器上，通过液压马达驱动离心泵吸附海底微生物垫，通过容器式或卷膜式存储模块收集存储海底微生物垫样品，通过多个存储容器切换或卷动滤膜的方式实现水下多点采集。其中容器式存储模块可以有效避免微生物垫样品相互污染，卷膜式存储模块可以实现大容量采集，获取更多微生物垫样品。
实施例1：本发明的基本结构如图1所示，由握持吸管1、存储模块、液压马达4和离心泵5组成。
存储模块为一个具有空腔的容器，容器内具有滤芯或者滤膜，用于保存采集的海底微生物；容器的外壁具有软管入口和软管出口，其中软管入口通过软管连接握持吸管1，软管出口通过软管连接离心泵5入口。
液压马达4用于驱动离心泵5，使握持吸管1处产生吸附力，从而将海底微生物垫吸入握持吸管1内，通过软管将海底微生物垫存储到存储模块的滤芯或者滤膜。
存储模块通过固定机构6安装于潜器采样篮7侧面，液压马达4及离心泵5通过连接件安装于潜器采样篮7上方。潜器机械手提升容器式存储模块中一套容器上方的T型把手2-8，T型把手2-8被提起的容器即为当前存储容器。随后潜器机械手抓持握持吸管1对准海底微生物垫，潜器液压源启动，通过液压马达4驱动离心泵5使采样器的握持吸管1处产生一定的吸附力，从而将海底微生物垫吸入握持吸管1内，通过软管将海底微生物垫存储到当前存储容器中。
实施例2：如图2所示为容器式存储模块，容器式存储模块2由长方体容器外壳2-4、多个存储容器2-7、滑动挡板2-1、软管入口2-2和软管出口2-3组成；长方体容器外壳2-4为一端开口的长方体空腔，长方体容器外壳2-4开口端朝上垂直放置，选取其两相对侧面为出入面，在一个出入面的底端开口并固连一个软管接口作为软管入口2-2，在另一个出入面的顶端开口并固连一个软管接口作为软管出口2-3；滑动挡板2-1为一中央挖空的长方形板，滑动挡板2-1上均匀开有数量与上述存储容器2-7相同的通孔，滑动挡板2-1的尺寸覆盖长方体容器外壳2-4开口的一端；存储容器2-7包括长方体中空腔体2-9、滤芯2-6、弹簧铰链盖板2-5以及T型把手2-8；连接关系为：长方体中空腔体2-9以其长度方向垂直放置，选取其两相对侧面为过滤面，在过滤面上加工过滤孔，在长方体中空腔体2-9的内腔底面开有一个与外界相通的缺口；弹簧铰链盖板2-5通过铰链结构固定于长方体中空腔体2-9的内腔底面，并覆盖缺口；滤芯2-6置于长方体中空腔体2-9的内腔中；T型把手2-8固定连接在长方体中空腔体2-9顶部外表面；将多个存储容器2-7顺次沿长方体容器外壳开口的一端放置于2-4的长方体空腔内，其中过滤面与出入面相对；T型把手2-8由滑动挡板2-1中央挖空部分伸出。
当存储模块采用容器式存储模块2时，握持吸管1通过软管连接至软管入口2-2，离心泵5入口通过软管连接至软管出口2-3。
通过潜器机械手提升某一存储容器上方的T型把手，使软管入口2-2通过被提起的存储容器2-7底部与软管出口2-3形成流体回路，被采样器抽吸的海底微生物垫流过存储容器保存在滤芯2-6中。在存储容器2-7底部安装有弹簧铰链盖板2-5，当离心泵工作进行抽吸时，在负压的作用下打开，当离心泵结束工作后，弹簧铰链盖板2-5自动关闭。
实施例3：如图3所示为采用卷膜式存储模块的海底微生物垫采样器，卷膜式存储模块3由空腔壳体3-1、主动轮3-7、从动轮3-2、导向轮3-4、滤膜3-3、棘轮机构3-9、软管入口3-10以及软管出口3-11组成；空腔壳体3-1为一个内部中空的柱体，以该柱体的两平行面垂直于水平面放置，则其中一个平行面顶部开口并固连一个软管接口作为软管入口3-10，在另一个平行面底部开口并固连一个软管接口作为软管出口3-11；在空腔壳体3-1内部，软管入口3-10位置的下方，主动轮3-7轴向连接两个平行面，从动轮3-2轴向连接两个平行面，主动轮3-7和从动轮3-2二者之间相距一定距离，滤膜3-3缠绕在主动轮3-7和从动轮3-2上组成传送带结构，软管出口3-11的位置在传送带结构的中部；主动轮3-7由棘轮机构3-9带动转动，棘轮机构3-9位于主动轮3-7轴向一侧的平行面外表面；
当存储模块采用卷膜式存储模块3时，握持吸管1通过软管连接至软管入口3-10，离心泵5入口通过软管连接至软管出口3-11。
其中卷膜式存储模块3通过固定机构6安装于潜器采样篮7侧面，液压马达4及离心泵5通过连接件安装于潜器采样篮7上方。潜器机械手拉动卷膜式存储模块3侧面拉环3-6，使存储模块内部卷膜卷动一定距离。随后潜器机械手抓持握持吸管1对准海底微生物垫，潜器液压源启动，通过液压马达4驱动离心泵5使采样器的握持吸管1处产生一定的吸附力，从而将海底微生物垫吸入握持吸管1内，通过软管将海底微生物垫存储到卷膜上。当潜器到达下一采样位置后，继续通过潜器机械手拉动拉环，使滤膜卷动一定距离进行后续海底微生物垫采样。
本实施例中棘轮机构3-9上连接有摇柄3-8用于控制旋转；
摇柄3-8为杆状结构，摇柄3-8的一端为固定端，固定于棘轮机构的中心，摇柄3-8的另一端为自由端，自由端连接拉环3-6；当空腔壳体3-1的两平行面垂直于水平面放置时，摇柄3-8通过橡皮筋3-5固定为自由端竖直向上的状态，该状态为摇柄3-8的初始状态；
拉环3-6为环状结构，拉环3-6轴向两侧固连于摇柄3-8的自由端；
通过机械手拉动拉环3-6，从而使摆动摇柄3-8转动一定角度，旋转棘轮机构3-9转动带动主动轮3-7，从而使缠绕在主动轮3-7上的滤膜3-3转动一定距离；当转动结束后，机械手松开拉环3-6，摇柄3-8在橡皮筋3-5的作用下回复初始状态，由于棘轮机构3-9是单向旋转机构，因此并不会带动主动轮3-7动作。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种海底微生物垫采样器，其特征在于，由吸管(1)、存储模块、液压马达(4)和离心泵(5)组成；
所述存储模块为一个具有空腔的容器，容器的空腔内具有滤芯或者滤膜；容器的外壁具有软管入口和软管出口，其中软管入口通过软管连接所述握持吸管(1)，软管出口通过软管连接所述离心泵(5)入口；
所述液压马达(4)连接所述离心泵(5)，液压马达(4)带动离心泵(5),使吸管(1)处产生吸附力。
2.如权利要求1所述的一种海底微生物垫采样器，其特征在于，所述存储模块为容器式存储模块(2)；
所述容器式存储模块由长方体容器外壳(2-4)、多个存储容器(2-7)、滑动挡板(2-1)、软管入口(2-2)和软管出口(2-3)组成；所述长方体容器外壳(2-4)为一端开口的长方体空腔，所述长方体容器外壳(2-4)开口端朝上垂直放置，选取其两相对侧面为出入面，在一个出入面的底端开口并固连一个软管接口作为软管入口(2-2)，在另一个出入面的顶端开口并固连一个软管接口作为软管出口(2-3)；所述滑动挡板(2-1)上均匀开有与所述存储容器(2-7)数量相同的通孔，滑动挡板(2-1)的整体尺寸覆盖所述长方体容器外壳(2-4)开口的一端；所述存储容器(2-7)包括长方体中空腔体(2-9)、滤芯(2-6)、弹簧铰链盖板(2-5)以及T型把手(2-8)；连接关系为：所述长方体中空腔体(2-9)以其长度方向垂直放置，选取其两相对侧面为过滤面，在过滤面上加工过滤孔，在长方体中空腔体(2-9)的内腔底面开有一个与外界相通的开口；所述弹簧铰链盖板(2-5)通过铰链结构固定于长方体中空腔体(2-9)的内腔底面，并覆盖所述开口；所述滤芯(2-6)置于长方体中空腔体(2-9)的内腔中；所述T型把手(2-8)固定连接在长方体中空腔体(2-9)顶部外表面；将所述多个存储容器(2-7)的T型把手(2-8)朝外并排放入长方体容器外壳(2-4)中，其中过滤面与出入面相对；将所述滑动挡板(2-1)覆盖在所述长方体容器外壳(2-4)开口的一端，其中每一个存储容器(2-7)的T型把手(2-8)位置均由所述滑动挡板(2-1)的对应通孔伸出；
当所述存储模块采用容器式存储模块(2)时，所述握持吸管(1)通过软管连接至所述软管入口(2-2)，所述离心泵(5)入口通过软管连接至所述软管出口(2-3)。
3.如权利要求1所述的一种海底微生物垫采样器，其特征在于，所述存储模块为卷膜式存储模块(3)；
所述卷膜式存储模块(3)由空腔壳体(3-1)、主动轮(3-7)、从动轮(3-2)、导向轮(3-4)、滤膜(3-3)、棘轮机构(3-9)、软管入口(3-10)以及软管出口(3-11)组成；所述空腔壳体(3-1)为一个内部中空的柱体，以该柱体的两平行面垂直于水平面放置，则其中一个平行面顶部开口并固连一个软管接口作为软管入口(3-10)，在另一个平行面底部开口并固连一个软管接口作为软管出口(3-11)；在空腔壳体(3-1)内部，软管入口(3-10)位置的下方，所述主动轮(3-7)轴向连接两个平行面，所述从动轮(3-2)轴向连接两个平行面，所述滤膜(3-3)缠绕在主动轮(3-7)和从动轮(3-2)上组成传送带结构，软管出口(3-11)的位置在传送带结构的中部；所述主动轮(3-7)由棘轮机构(3-9)带动转动，所述棘轮机构(3-9)位于主动轮(3-7)轴向一侧的平行面外表面；
当所述存储模块采用卷膜式存储模块(3)时，所述握持吸管(1)通过软管连接至所述软管入口(3-10)，所述离心泵(5)入口通过软管连接至所述软管出口(3-11)。
4.如权利要求3所述的一种海底微生物垫采样器，其特征在于，所述棘轮机构(3-9)上连接有摇柄(3-8)用于控制旋转；
所述摇柄(3-8)一端固定于所述棘轮机构的中心，另一端连接拉环(3-6)；当所述空腔壳体(3-1)的两平行面垂直于水平面放置时，摇柄(3-8)通过橡皮筋(3-5)固定为自由端竖直向上的状态，该状态为摇柄(3-8)的初始状态；
所述拉环(3-6)为环状结构，拉环(3-6)轴向两侧固连于摇柄(3-8)的自由端；
通过机械手拉动拉环(3-6)，从而使摆动摇柄(3-8)转动一定角度，旋转棘轮机构(3-9)转动带动主动轮(3-7)，从而使缠绕在主动轮(3-7)上的滤膜(3-3)转动；当转动结束后，机械手松开拉环(3-6)，摇柄(3-8)在橡皮筋(3-5)的作用下回复初始状态。
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