CN108535038A - 深海生物采样-存放器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物采样器，属于深海勘探开发科研设备，具体的说涉及一种深海生物采样‑存放器。其包括高强度支撑框架、固定壁面I、旋转壁面、存样保护袋、温控装置、加压电机；所述固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III和固定壁面IV依次安装固定在高强度支撑框架四面的观察窗口安装框中，加压电机输出轴为螺杆，利用螺纹连接加压盖板。本发明利用电子雾化玻璃控制光线环境，利用温控装置维持采样环境，利用加压机构维持一定环境压力。本发明可组合使用，利用软膜为样品的采集和存放营造安全环境，在保证样品的完整性的同时，保持采样环境的昏暗程度、温度、压力相似，避免由于环境变化对样品造成损伤，有利于早期观察和后期研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物采样器，属于深海勘探开发科研设备，具体的说涉及一种深海生物采样-存放器。
背景技术
生物采样器是海底获取生物样品的重要工具之一，通过分析从深海获取的生物样品对于海洋生态系统、生物地理学、生物基因学、生物多样性及群落分布等方面的研究具有重要意义。目前对深海浮游生物的捕获方式分为两大类：传统方法是利用深海拖网、取样器或抓门获取生物样本，然后拖上岸进行过滤分离，但该方法会严重破坏海底生物的生存环境；另一种方法是利用深潜器技术，即利用水下机器人使用机械手捕获生物，并将其放入收集仓中。但是目前并没有专用的深海生物采样和存放设备，而暴露还海洋环境中的生物样品在运送到海面上时，可能由于生物样品的所处环境与其生存的环境发生剧烈变化，而经常已经发生破裂、损坏。除此之外机械手在抓捕生物的过程中会对样品产生一定程度的破坏，影响了后期实验室内的研究效果。目前随着科学的不断进步，科学家们迫切需求潜水器可采集精确定位的完整生物样品。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中提到的问题，本发明提出了一种利用电子雾化玻璃控制光线环境，利用温控装置维持采样环境，利用加压机构维持一定环境压力的深海生物采样-存放器，其采用的技术方案如下：
深海生物采样-存放器，包括高强度支撑框架、固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III、固定壁面IV、旋转壁面、存样保护袋、温控装置、旋转电机、加压电机、加压盖板、外盖、连接固定电磁铁和标记牌；所述高强度支撑框架四面开有观察窗口安装框，上部布置有加压电机的安装凸台，下部布置有旋转电机的安装凸台，四角内侧开有温控装置的安装卡槽，所述固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III和固定壁面IV依次安装固定在高强度支撑框架四面的观察窗口安装框中，所述旋转壁面安装在固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III和固定壁面IV组成的内部柱状空间中，所述存样保护袋径向缺口边缘固定在固定壁面II和固定壁面IV内侧，下部缺口边缘固定在高强度支撑框架内侧，上部缺口边缘固定在固定壁面I、固定壁面II和固定壁面IV内侧，所述旋转电机安装在高强度支撑框架下部的旋转电机的安装凸台，其输出轴连接旋转壁面的旋转轴，所述加压电机安装在高强度支撑框架上部的加压电机的安装凸台，其输出轴为螺杆，并利用螺纹连接加压盖板，所述外盖安装在高强度支撑框架顶部和底部的安装槽中，所述连接固定电磁铁安装在高强度支撑框架外侧橡胶软套的定位槽中，所述标记牌依次布置安装在固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III和固定壁面IV的上部中间外表面。
优选地，所述的高强度支撑框架主体结构采用高强度合金制成，金属框架外边包裹橡胶软套，在软套的一面四角开有定位凸台，另一面四角开有定位槽；高强度支撑框架支撑内部结构，防止由于深海高压使内部结构变形，而橡胶软套的使用保护框架，避免由于相互碰撞和机械手的夹持对框架造成损坏，软套上定位凸台和定位槽的组合使用，便于多个装置的组合使用，也便于后期的拼装和运输，节省存放空间。
优选地，所述固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III、固定壁面IV和旋转壁面采用电子雾化玻璃制成，所述存样保护袋采用透明材料制成；利用电路控制壁面的透光度，从而控制样品的光线昏暗程度，避免样品由于光线环境的变化造成损坏，待潜水器上浮后，可控制电路对固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III、固定壁面IV和旋转壁面中的单个或多个通电从而使得相应壁面透明，以便于早期观察，和后续的观察、研究，更加真实的了解海洋生态系统、生物地理学、生物基因学、生物多样性及群落分布。
优选地，所述固定壁面I、固定壁面II、固定壁面III和固定壁面IV内附透明的软膜，其中固定壁面I中间开有大的矩形通孔，在矩形通孔四周和内壁面附有透明的软膜，旋转壁面径向方向边缘和内柱面附有透明软膜；软膜的大量使用为样品的捕获和存放营造了一个相对安全的环境，使得与样品接触的部位都为软接触，避免的机械损伤，保证样品的完整性。
优选地，所述温控装置分为四组，分别安装固定在高强度支撑框架四角内侧的温控装置的安装卡槽中；温控装置具有温度测定和温度控制功能，在采样位置测定采样环境的温度，并依据测定的温度保持后续工作过程中样品的存储温度，避免样品由于温度环境的变化造成损坏。
优选地，所述加压盖板整体结构为上部为柱状结构，圆柱中心开有螺纹，并与加压电机的输出轴形成螺纹配合，其下部为带圆角方形平板，在底面开有孔槽，并将存样保护袋的上部柱面限制在该孔槽中；在采样完成后，控制加压电机驱动加压盖板下压，从而压缩存样保护袋与旋转壁面内部的海水，产生一定压力，避免样品由于压力环境的变化造成损坏。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1. 刚强度框架和软套的组合使用，便于多套装置的组合存放、运输和使用，营造相对安全的存放环境。
2. 软膜的大量使用，使得装置与样品软接触，避免的机械损伤，保证样品的完整性，在采集样品的同时，保留采样环境中的海水，避免样品由于海水环境的变化造成损坏。
3. 电子雾化玻璃的大量使用，利用电路控制壁面的透光度，从而控制样品的光线昏暗程度，避免样品由于光线环境的变化造成损坏，采样完成后便于早期观察和长期研究。
4. 温控装置具有温度测定和温度控制功能，在采样位置测定采样环境的温度，并依据测定的温度保持后续工作过程中样品的存储温度，避免样品由于温度环境的变化造成损坏。
5. 加压机构的使用，使得在采样完成后，采用机械机构对样品加压，产生一定压力，避免样品由于压力环境的变化造成损坏。
附图说明
图1：本发明深海生物采样-存放器整体结构图；
图2：本发明深海生物采样-存放器后侧结构图；
图3：本发明深海生物采样-存放器动作状态图；
图4：本发明深海生物采样-存放器打开状态图；
图5：本发明深海生物采样-存放器内部结构图；
图6：本发明深海生物采样-存放器的图5的上部结构图；
图7：本发明深海生物采样-存放器的图5的下部结构图；
图8：本发明深海生物采样-存放器横截面图；
图9：本发明深海生物采样-存放器组合状态图。
符号说明
1.高强度支撑框架，2.固定壁面I，3.固定壁面II，4.固定壁面III，5.固定壁面IV，6.旋转壁面，7.存样保护袋，8.温控装置，9.旋转电机，10.加压电机，11.加压盖板，12.外盖，13.连接固定电磁铁，14.标记牌。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1-图9所示，本发明的深海生物采样-存放器，包括高强度支撑框架1、固定壁面I2、固定壁面II 3、固定壁面III 4、固定壁面IV 5、旋转壁面6、存样保护袋7、温控装置8、旋转电机9、加压电机10、加压盖板11、外盖12、连接固定电磁铁13和标记牌14；所述高强度支撑框架1主体结构采用高强度合金制成，四面开有观察窗口安装框，上部布置有加压电机的安装凸台和调节孔，下部布置有旋转电机的安装凸台和调节孔，四角内侧开有温控装置的安装卡槽，金属框架外边包裹橡胶软套，在软套的一面四角开有定位凸台，另一面四角开有定位槽，所述固定壁面I 2、固定壁面II 3、固定壁面III 4和固定壁面IV 5整体结构为内部柱面，外部为平面，并且内附透明的软膜，采用电子雾化玻璃制成，依次安装固定在高强度支撑框架1四面的观察窗口安装框中，其中固定壁面I 2中间开有大的矩形通孔，在矩形通孔四周和内壁面附有透明的软膜，固定壁面III 4两侧开有若干微小通气孔，所述旋转壁面6采用电子雾化玻璃制成，整体结构为180度柱面，上部和下部为180度圆面，径向方向边缘和内柱面附有透明软膜，在下部端面外侧布置有旋转轴，其安装在固定壁面I 2、固定壁面II 3、固定壁面III 4和固定壁面IV 5组成的内部柱状空间中，其旋转轴通过高强度支撑框架1下部的调节孔，所述存样保护袋7采用透明材料制成，整体结构为下部为180柱面，上部为360度柱面，顶部和底部有端面封口，径向缺口边缘固定在固定壁面II 3和固定壁面IV 5内侧，下部缺口边缘固定在高强度支撑框架1内侧，上部缺口边缘固定在固定壁面I 2、固定壁面II 3和固定壁面IV 5内侧，处于待使用状态时，其侧面贴合在旋转壁面6内侧，在处于使用状态存放样品时，其侧面贴合固定壁面III 4内侧，所述温控装置8分为四组，分别安装固定在高强度支撑框架1四角内侧的温控装置的安装卡槽中，具有温度测定和温度控制功能，所述旋转电机9安装在高强度支撑框架1下部的旋转电机的安装凸台，其输出轴连接旋转壁面6的旋转轴，所述加压电机10安装在高强度支撑框架1上部的加压电机的安装凸台，其输出轴为螺杆，并利用螺纹连接加压盖板11，所述加压盖板11整体结构为上部为柱状结构，圆柱中心开有螺纹，并与加压电机10的输出轴形成螺纹配合，其下部为带圆角方形平板，在底面开有孔槽，并将存样保护袋7的上部柱面限制在该孔槽中，所述外盖12安装在高强度支撑框架1顶部和底部的安装槽中，所述连接固定电磁铁13安装在高强度支撑框架1外侧橡胶软套的定位槽中，所述标记牌14分为底板和标记牌号两部分，标记牌号采用镭射刻度，并利用荧光材料附层，分别标明捕获器的个体标号和相应面号，不同的标记牌14依次布置安装在固定壁面I 2、固定壁面II 3、固定壁面III 4和固定壁面IV 5的上部中间外表面。
在使用本发明之前，首先通过控制旋转电机9驱动旋转壁面6旋转，使得旋转壁面6完全遮挡固定壁面I 2的矩形通孔，并通过固定壁面III 4上的微小通气孔向内部充气以压缩存样保护袋7侧面，从而使得存样保护袋7的侧面贴合旋转壁面6内壁；在使用本发明时，可将多个装置组合使用，通过相邻装置中高强度支撑框架1外侧橡胶软套的定位凸台和定位槽定位连接，并利用连接固定电磁铁13固定，将多个装置的组合体安装在潜水器的外部支架中，随潜水器一同下潜至指定深度，下潜过程中海水将经固定壁面III 4上的微小通气孔进入装置内部，到达指定下潜深度发现样品时，利用潜水器的机械手取下单个装置，通过标记牌14观察并记录选用的装置，之后控制旋转电机9驱动旋转壁面6旋转180度，在旋转壁面6旋转的过程中，旋转壁面6挤压存样保护袋7逐渐贴合固定壁面III 4内壁，同时将存样保护袋7与固定壁面III 4之间的海水经固定壁面III 4上的微小通气孔挤出，采样环境的海水经固定壁面I 2的矩形通孔进入装置内部，潜水器的机械手夹持整套装置，使得固定壁面I 2的矩形通孔对准样品，并逐渐将样品放入装置内部，待样品完全进入装置后，控制旋转电机9驱动旋转壁面6旋转，使得旋转壁面6完全遮挡固定壁面I 2的矩形通孔，之后控制加压电机10驱动加压盖板11下压，从而压缩存样保护袋7与旋转壁面6内部的海水，产生一定压力，同时利用温控装置8测定采样环境的温度，并依据测定的温度保持后续工作过程中样品的存储温度，之后将取样后的装置再次放到支架上准备下一次取样或上浮，待潜水器上浮后，可控制电路对固定壁面I 2、固定壁面II 3、固定壁面III 4、固定壁面IV 5和旋转壁面6中的单个或多个通电从而使得相应壁面透明，以便于早期观察，之后可在近似采样环境的温度、压力和光线强度下保存样品，以便更加完好的保存样品，和后续的观察、研究，更加真实的了解海洋生态系统、生物地理学、生物基因学、生物多样性及群落分布。
Claims (6)
1.深海生物采样-存放器，其特征在于：包括高强度支撑框架（1）、固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）、固定壁面IV（5）、旋转壁面（6）、存样保护袋（7）、温控装置（8）、旋转电机（9）、加压电机（10）、加压盖板（11）、外盖（12）、连接固定电磁铁（13）和标记牌（14）；所述高强度支撑框架（1）四面开有观察窗口安装框，上部布置有加压电机的安装凸台，下部布置有旋转电机的安装凸台，四角内侧开有温控装置的安装卡槽，所述固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）和固定壁面IV（5）依次安装固定在高强度支撑框架（1）四面的观察窗口安装框中，所述旋转壁面（6）安装在固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）和固定壁面IV（5）组成的内部柱状空间中，所述存样保护袋（7）径向缺口边缘固定在固定壁面II（3）和固定壁面IV（5）内侧，下部缺口边缘固定在高强度支撑框架（1）内侧，上部缺口边缘固定在固定壁面I（2）、固定壁面II（3）和固定壁面IV（5）内侧，所述旋转电机（9）安装在高强度支撑框架1下部的旋转电机的安装凸台，其输出轴连接旋转壁面（6）的旋转轴，所述加压电机（10）安装在高强度支撑框架（1）上部的加压电机的安装凸台，其输出轴为螺杆，并利用螺纹连接加压盖板（11），所述外盖（12）安装在高强度支撑框架（1）顶部和底部的安装槽中，所述连接固定电磁铁（13）安装在高强度支撑框架（1）外侧橡胶软套的定位槽中，所述标记牌（140）依次布置安装在固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）和固定壁面IV（5）的上部中间外表面。
2.根据权利要求1所述的一种深海生物采样-存放器，其特征在于：所述的高强度支撑框架（1）主体结构采用高强度合金制成，金属框架外边包裹橡胶软套，在软套的一面四角开有定位凸台，另一面四角开有定位槽。
3.根据权利要求1所述的一种深海生物采样-存放器，其特征在于：所述固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）、固定壁面IV（5）和旋转壁面（6）采用电子雾化玻璃制成，所述存样保护袋（7）采用透明材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种深海生物采样-存放器，其特征在于：所述固定壁面I（2）、固定壁面II（3）、固定壁面III（4）和固定壁面（5）内附透明的软膜，其中固定壁面I（2）中间开有大的矩形通孔，在矩形通孔四周和内壁面附有透明的软膜，旋转壁面（6）径向方向边缘和内柱面附有透明软膜。
5.根据权利要求1所述的一种深海生物采样器，其特征在于：所述温控装置（8）分为四组，分别安装固定在高强度支撑框架（1）四角内侧的温控装置的安装卡槽中。
6.根据权利要求1所述的一种深海生物采样器，其特征在于：所述加压盖板（11）整体结构为上部为柱状结构，圆柱中心开有螺纹，并与加压电机（10）的输出轴形成螺纹配合，其下部为带圆角方形平板，在底面开有孔槽，并将存样袋（70）的上部柱面限制在该孔槽中。
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