CN109554289A - 深海微生物原位富集采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海微生物原位富集采样装置，包括采样筒，采样筒包括圆筒状的筒体和前后侧的筒盖，采样筒横设于采样筒底座上，前侧筒盖中心设有通孔，通孔通过单向阀与前端过滤口相连，后侧筒盖底部设有通孔，通孔通过单向阀连接深水泵的入口端；深水泵底部通过螺栓固设于主体框架上；深水泵通过深水电机进行驱动；筒体内设有若干的叠放的滤膜组件，滤膜组件包括通过螺栓相连的上部滤膜支架与下部滤膜支架，上部滤膜支架的底面与下部滤膜支架顶面间设有生物滤膜。本发明可以实现深海微生物的原位富集采样，且可以保持采样过程无污染、无压力突变，具有结构简单、操作方便等优点。

Description

深海微生物原位富集采样装置
技术领域
本发明涉及一种采样装置，尤其是涉及一种深海微生物原位富集采样装置。
背景技术
深海区域低温高压的极端环境造就了其独特的生物资源，以往的研究表明，深海微生物具有极高的丰度、活性以及组成和功能多样性，在自然演变中形成了特殊的种类、基因类型及代谢产物，具有重要的科研和经济价值。传统的深海微生物采样装置一般采用简单的开口容器，投放到预定深度后进行采样并回收。这种方案受限于采样容器的体积，单次可采取的微生物数量十分有限。此外，传统方案中的采样容器投放至预定深度前内部是充满空气的，打开的瞬间会使样品产生极大的压力突变，可能导致某些成分的分解和损失。一些改进的采样器方案通过预先在容器中充满蒸馏水，并在下放过程中保持容器敞开来避免采样过程中的压力突变，但这又会导致其他深度的少量海水进入容器而对样品造成污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种深海微生物原位富集采样装置。
本发明提供了一种深海微生物原位富集采样装置，包括采样筒；还包括深水泵、深水电机与主体框架；
采样筒包括圆筒状的筒体和前后侧的筒盖，采样筒横设于采样筒底座上，采样筒底座固设于主体框架前端；前侧筒盖中心设有通孔，通孔通过单向阀与前端过滤口相连，前端过滤口内设有过滤网；后侧筒盖底部设有通孔，通孔通过单向阀连接深水泵的入口端；深水泵底部通过螺栓固设于主体框架上，深水泵的出口处安装有过滤端盖；深水泵通过深水电机进行驱动，深水电机固设于电机底座上，电机底座固设于主体框架后端；
筒体内设有若干的叠放的滤膜组件，滤膜组件包括通过螺栓相连的上部滤膜支架与下部滤膜支架；上部滤膜支架为底端封闭的圆筒结构，下部滤膜支架为顶端封闭的圆筒结构；上部滤膜支架与下部滤膜支架的侧面紧贴筒体内壁，上部滤膜支架的底面与下部滤膜支架顶面间设有生物滤膜，中心设有单向阀；后侧筒盖中心设有平衡腔，平衡腔内设有能移动的平衡活塞，平衡腔后端设有平衡腔端盖，用于限制平衡活塞的行程。
作为一种改进，采样筒通过环形固定圈固设于采样筒底座上。
作为一种改进，深水电机通过环形固定圈固设于电机底座上。
作为一种改进，采样筒底座、电机底座和深水泵通过螺栓固定在主体框架上。
作为一种改进，最前端的滤膜组件与端盖间设有环形压块，用于压紧各个滤膜支架。
作为一种改进，筒体和筒盖之间采用两道O型圈进行密封。
作为一种改进，平衡活塞与压力平衡腔壁面之间采用O型圈作动密封。
作为一种改进，环形压块与筒体内壁之间通过O型圈进行密封。
作为一种改进，单向阀为外置式直通单向阀。
作为一种改进，各个滤膜组件内的生物滤膜孔径各不相同。
深水电机为充油式直流无刷电机；深水泵为离心泵或轴流泵。采样筒材质为钛合金或防腐蚀不锈钢。深水电机的供电源采用着陆式深潜器上附带的深水电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过单向阀与压力平衡活塞结构可以使采样器下放和回收过程中采样筒的内外压强始终保持一致，确保采样过程无压力突变；预先在采样筒内充满无菌水可以有效避免样品污染；通过滤膜和深水泵结构可以实现海水中微生物的富集，大大提高单位体积样品中微生物的数量；不同孔径的多级滤膜结构可以对不同大小的微生物进行分离。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明中采样筒的结构示意图。
其中：1-采样筒；2、10-单向阀；3-深水泵；4-过滤端盖；5-深水电机；6-电机底座；7-主体框架；8-采样筒底座；9-固定圈；11-前端过滤口；21-前侧筒盖；22-环形压块；23-螺栓；24-筒体；25-平衡活塞；26-平衡腔端盖；27-生物滤膜；28-下部滤膜支架；29-上部滤膜支架。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，一种深海微生物原位富集采样装置，包括采样筒1；还包括深水泵3、深水电机5与主体框架7；
采样筒1包括圆筒状的筒体24和前后侧的筒盖，筒体24和筒盖之间采用两道O型圈进行密封。采样筒1通过环形固定圈9横设于采样筒底座8上。采样筒底座8通过螺栓固设于主体框架7前端。前侧筒盖21中心设有通孔，通孔通过单向阀10与前端过滤口11相连，前端过滤口11内设有过滤网，用于滤除海水样品中可能混有的泥沙杂质。后侧筒盖底部设有通孔，通孔通过单向阀2连接深水泵3的入口端。深水泵3底部通过螺栓固设于主体框架7上，深水泵3的出口处安装有过滤端盖4，防止装置下放和回收过程中杂质颗粒进入深水离心泵3而损坏机械结构。深水泵3通过深水电机5进行驱动，深水电机5通过环形固定圈9固设于电机底座6上，电机底座6通过螺栓固设于主体框架7后端。
如图2所示，筒体24内设有若干的叠放的滤膜组件，最前端的滤膜组件与端盖间设有环形压块22，用于压紧各个滤膜支架。环形压块22与筒体24内壁之间通过O型圈进行密封。
滤膜组件包括通过螺栓23相连的上部滤膜支架29与下部滤膜支架28。上部滤膜支架29为底端封闭的圆筒结构，下部滤膜支架28为顶端封闭的圆筒结构。上部滤膜支架29与下部滤膜支架28的侧面紧贴筒体24内壁，上部滤膜支架29的底面与下部滤膜支架28顶面间设有生物滤膜27，中心设有单向阀。各个滤膜组件内的生物滤膜27孔径各不相同。后侧筒盖中心设有平衡腔，平衡腔内设有能移动的平衡活塞25，平衡活塞25与压力平衡腔壁面之间采用O型圈作动密封。平衡腔后端设有平衡腔端盖26，用于限制平衡活塞25的行程。
本发明的工作过程如下：
1、先后用水和乙醇清洗采样筒1内部及连接管路；
2、将平衡活塞25调整到最靠外的位置，在采样筒1内部充满无菌水；
3、将采样装置固定在着陆器上，由于下放过程中外部海水压强逐渐增大，平衡活塞25在内外压强差的作用下逐渐向内移动，从而平衡内外压差并保持内外压强一致；
4、到达预定深度后，通过定时控制器启动深水电机5，驱动深水泵3造成过流压差，从而推动单向阀打开，使外部海水持续流过采样筒1，海水中含有的微生物根据个体大小的不同分别被不同孔径的滤膜截留，达到样品富集的目的；
5、到达预定工作时间后控制器发出指令关闭深水电机5，将采样装置与着陆器一同回收，上浮过程中由于外部海水压强逐渐减小，平衡活塞25逐渐向外移动。由于单向阀存在大于平衡活塞移动阻力的开启压力，故平衡活塞的移动优先于单向阀的开启，下放和回收过程中外部海水不会进入采样筒1中，避免了对样品的污染；
6、回收至海面后打开采样筒1，将各个滤膜组件及滤液样品依次取出，即可获得不保压的大密度原位微生物样品，可用于后续遗传科学和基因科学的相关研究。
最后需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深海微生物原位富集采样装置，包括采样筒；其特征在于，还包括深水泵、深水电机与主体框架；
所述采样筒包括圆筒状的筒体和前后侧的筒盖，采样筒横设于采样筒底座上，采样筒底座固设于主体框架前端；所述前侧筒盖中心设有通孔，通孔通过单向阀与前端过滤口相连，前端过滤口内设有过滤网；后侧筒盖底部设有通孔，通孔通过单向阀连接深水泵的入口端；深水泵底部通过螺栓固设于主体框架上，深水泵的出口处安装有过滤端盖；所述深水泵通过深水电机进行驱动，深水电机固设于电机底座上，电机底座固设于主体框架后端；
所述筒体内设有若干的叠放的滤膜组件，滤膜组件包括通过螺栓相连的上部滤膜支架与下部滤膜支架；所述上部滤膜支架为底端封闭的圆筒结构，所述下部滤膜支架为顶端封闭的圆筒结构；上部滤膜支架与下部滤膜支架的侧面紧贴筒体内壁，上部滤膜支架的底面与下部滤膜支架顶面间设有生物滤膜，中心设有单向阀；后侧筒盖中心设有平衡腔，平衡腔内设有能移动的平衡活塞，平衡腔后端设有平衡腔端盖，用于限制平衡活塞的行程。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样筒通过环形固定圈固设于采样筒底座上；所述深水电机通过环形固定圈固设于电机底座上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述各个滤膜组件内的生物滤膜孔径各不相同。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样筒底座和电机底座通过螺栓固定在主体框架上。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，最前端的滤膜组件与端盖间设有环形压块，用于压紧各个滤膜支架。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体和筒盖之间采用两道O型圈进行密封。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平衡活塞与压力平衡腔壁面之间采用O型圈作动密封。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形压块与筒体内壁之间通过O型圈进行密封。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向阀为外置式直通单向阀。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述深水电机为充油式直流无刷电机；所述深水泵为离心泵或轴流泵。
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