CN110903955B - 一种海底防污染型微生物膜原位培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原位培养装置，具体涉及一种海底防污染型微生物膜原位培养装置。包括底座，底座上端面设有相互平行的导杆和双头丝杠，前横杠与后横杠垂直于导杆与双头丝杠，两端分别通过滑动轴套和丝杠螺母连接导杆和双头丝杠；双头丝杠的一端与防水电机输出轴连接，样品筒包括圆筒状的取样筒体，取样筒体设于前横杠、后横杠导杆与双头丝杆围成的空间内，取样筒体两端的前横杠和后横杠上分别设有前端盖和后端盖，压力平衡筒包括通过设于底部的压力平衡筒固定座固设于底座上的压力平衡筒体，压力平衡筒端盖上开有两个通孔，其中一个为排气孔，另一个通过截止阀与耐压软管另一端相连。本发明有效避免了杂质和杂菌对样品的污染，提高了样品纯度。

Description

一种海底防污染型微生物膜原位培养装置

技术领域

本发明涉及一种原位培养装置，尤其是涉及一种海底防污染型微生物膜原位培养装置。

背景技术

海洋面积占据了地球总表面积的约71％，据估计，海洋中有超过1000万种生物物种，具有极大的生物多样性。过去50年来，人类通过对海洋微生物的培养何研究发现了超过两万种天然产物，其中许多结构新颖独特的化合物,被发现具有抗肿瘤、抗细胞衰老、抗细菌/病毒的活性，对于相关药物的开发具有重要的意义。海洋微生物多样性及其天然产物资源的研究开发正受到世界各国越来越多的重视。由于普通海水样品中的微生物含量很少，直接进行采样的效率较低。目前有一种方法是利用微生物在平板结构上的附着生长特性，在海水中进行原位培养，以获得大密度的微生物膜或菌落样品。为了使微生物不断富集需要将平板置于开放的海水环境中一段时间，现有的装置为了满足这一要求往往设计成敞开式结构，这就导致在下放和回收的过程中，平板会不可避免地与其他各深度的海水发生接触，从而使样品中混入杂质和杂菌，降低样品的纯净度。为了解决这一问题，本发明提出了一种带有可开合端盖结构的海底防污染型微生物膜原位培养装置，在下放和回收过程中均保持端盖闭合，仅在预定深度的海底打开端盖形成敞开环境，从而有效防止杂质污染，确保获得目标深度的纯净微生物膜样品。

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，提供一种海底防污染型微生物膜原位培养装置。

本发明提供了一种海底防污染型微生物膜原位培养装置，包括样品筒；还包括固定架、丝杆组件和压力平衡筒；

固定架包括底座，底座上端面设有相互平行的导杆和双头丝杠，前横杠与后横杠垂直于导杆与双头丝杠，两端分别通过滑动轴套和丝杠螺母连接导杆和双头丝杠；双头丝杠的一端通过联轴器与设于底座上的防水电机输出轴连接；双头丝杠两端的螺纹旋向相反，导程相同。

样品筒包括圆筒状的取样筒体，取样筒体设于前横杠、后横杠导杆与双头丝杆围成的空间内，取样筒体两端的前横杠和后横杠上分别设有前端盖和后端盖，前后端盖可在前后横杠的驱动下扣合筒体；取样筒体上方筒壁处开有两个通孔，其中一个为排气孔，另一个连接耐压软管一端；排气完成后用堵头堵住，另一个通过耐压软管与压力平衡筒相连通。

压力平衡筒包括通过设于底部的压力平衡筒固定座固设于底座上的压力平衡筒体，压力平衡筒体两端设有压力平衡筒底盖和压力平衡筒端盖，压力平衡筒体内设有平衡活塞；压力平衡筒端盖上开有两个通孔，其中一个为排气孔，另一个通过截止阀与耐压软管另一端相连。

作为一种改进，取样筒体两端设有呈环形的前锥面圆盘和后锥面圆盘，通过螺栓与取样筒体相连；呈月牙形的前平板固定架和后平板固定架，分别固定在前后锥面圆盘的内侧，前平板固定架上有一排平行的贯通凹槽，后平板固定架上有一排平行的非贯通凹槽；若干平行的采样平板装设于前平板固定架和后平板固定架的凹槽内。前后平板固定架进行组合后可以对平行排列的采样平板进行固定，将采样平板从前平板固定架一侧插入至抵住后平板固定架为止；采样平板一侧开有小孔，便于使用工具钩住取出；筒体外表面有两道凹槽，通过抱箍固定在底座上；导杆两端分别固定在前后导杆固定架上，导杆固定架通过螺栓固定在底座上。

作为一种改进，导杆两端通过导杆前固定架和导杆后固定架固定在底座上。

作为一种改进，双头丝杠平行于导杆两端装设于丝杠前保持架和丝杠后保持架内，前后丝杠保持架中安装有滚动轴承和卡簧。两端分别安装在带有滚动轴承的前后丝杠保持架上，前后丝杠保持架通过螺栓固定在底座上。当双头丝杠旋转时，前后横杠可以带动前后端盖做相反方向的平行移动。

作为一种改进，前后端盖为圆台形，与前后锥面圆盘之间为锥面配合。

作为一种改进，防水电机为压力补偿式充油电机。

作为一种改进，防水电机通过深海着陆器上的电源和控制舱进行供电控制。

作为一种改进，联轴器为梅花联轴器或弹性柱销联轴器。

作为一种改进，端盖与对应的锥面圆盘之间采用锥面配合，并采用O型圈作端面密封。

作为一种改进，样品筒外表面带有凹槽，便于使用抱箍进行固定。

作为一种改进，平衡活塞与压力平衡筒内壁之间采用O型圈作动密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在装置下放前将两侧端盖闭合，并在样品筒中充满无菌水，从而确保样品筒内部为封闭环境，避免了下放过程中与外界海水的接触；到达预定海底后通过电机驱动丝杠令两侧端盖平行打开，使样品筒内的采样平板暴露在流通的海水环境中，为微生物的附着生长提供条件；经过一段较长时间后，反向驱动丝杠使两侧端盖平行闭合，再将装置回收，从而确保整个过程中采样平板只与目标海底的水体发生接触，有效避免了杂质和杂菌对样品的污染，提高了样品纯度。压力平衡筒结构可以有效平衡装置下放和回收过程中由于深度变化造成的水压变化，为样品筒内水体的体积改变提供补偿。端盖与锥面圆盘之间采用锥面配合，以消除端盖平行移动过程中可能产生的同轴度误差。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中样品筒的结构示意图。

图3为本发明中压力平衡筒的结构示意图。

其中：1-导杆前固定架；2-前横杠；3-滑动轴套；4-后横杠；5-导杆；6-导杆后固定架；7-压力平衡筒；8-底座；9-丝杠前保持架；10-前端盖；11-双头丝杠；12-样品筒；13-丝杠螺母；14-后端盖；15-耐压软管；16-丝杠后保持架；17-联轴器；18-防水电机；19-电机支架；21-前锥面圆盘；22-样品筒体；23-后锥面圆盘；24-前平板固定架；25-采样平板；26-后平板固定架；31-压力平衡筒底盖；32-平衡活塞；33-压力平衡筒体；34-压力平衡筒端盖；35-压力平衡筒固定座；36-截止阀。

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，一种海底防污染型微生物膜原位培养装置，包括样品筒12。还包括压力平衡筒7和底座8。

底座8上设有导杆5、双头丝杠11、样品筒12和压力平衡筒7。导杆5的两端分别固定在前导杆固定架1和后导杆固定架6上，前后导杆固定架1、6通过螺栓固定在底座8上。双头丝杠11两端的螺纹旋向相反，导程相同，两端分别安装在带有滚动轴承的前丝杠保持架9和后丝杠保持架16上，末端带有键槽，可以在驱动力的作用下进行正反两个方向的转动，前后丝杠保持架9、16通过螺栓固定在底座8上。导杆5与双头丝杠11平行设置，前横杠2与后横杠4两端分别通过滑动轴套3和丝杠螺母13与导杆5和双头丝杠11相连。滑动轴套3和丝杠螺母13均带有法兰面，通过螺栓固定在前横杠2和后横杠4的两端。双头丝杠11的一端通过联轴器17与防水电机18的输出轴相连接，通过防水电机18进行驱动。防水电机18通过电机支架19紧固在底座8上，并由外部着陆器上的电源和控制舱进行供电控制。样品筒12上方筒壁处开有两个通孔，其中一个用于排气，排气完成后用堵头堵住，另一个用于灌水后通过耐压软管15与压力平衡筒7相连通。

如图2所示，样品筒12包括圆筒状的样品筒体22、前锥面圆盘21、后锥面圆盘23、前平板固定架24、后平板固定架26以及多块采样平板25。样品筒体22设于导杆5、双头丝杠11、前横杠2和后横杠4围成的空间内，前锥面圆盘21和后锥面圆盘23呈环形，带有外凸的锥面，通过螺栓固定在样品筒体22的两端，并采用O型圈进行密封。前平板固定架24和后平板固定架26呈月牙形，分别通过螺栓固定在前锥面圆盘21和后锥面圆盘23的内侧，前平板固定架24的侧边上有一排平行的贯通凹槽，后平板固定架26的侧边上有一排平行的非贯通凹槽，两者进行组合后可以对采样平板25进行固定，具体方法为将采样平板25从前平板固定架24的靠外一侧插入至抵住后平板固定架26为止，多块平板可以依次平行密集排布，充分利用筒内部的空间。采样平板25的一侧开有小孔，便于使用工具钩住后取出。样品筒体22的外表面加工有两道较浅的凹槽，方便通过抱箍固定在底座8上。

前端盖10通过螺栓固定在前横杠2上，后端盖14通过螺栓固定在后横杠4上，前后端盖均为带有锥面的圆台形，可与对应的锥面圆盘进行配合，并采用O型圈作端面密封。当双头丝杠11旋转时，前后横杠可以带动前后端盖做相反方向的平行移动，当移动到最内侧时前后端盖正好压紧前后锥面圆盘的端面O型圈，使样品筒12处于密封状态，且锥面配合可以消除平行移动过程中可能出现的同轴度误差。

如图3所示，压力平衡筒7包括压力平衡筒体33、端盖34、底盖31和可移动的平衡活塞32。压力平衡筒体33为长圆筒形，外表面有两道凹槽，可以通过抱箍固定在固定座35上，固定座35通过螺栓固定在底座上8。底盖31为圆环形，通过螺栓与压力平衡筒体33连接，用于限制平衡活塞32的行程。端盖34通过螺栓与压力平衡筒体33连接，并采用O型圈进行密封，端盖34上开有两个通孔，其中一个用于排气，排气完成后用堵头堵住，另一个用于灌水后通过截止阀36与耐压软管15相连。平衡活塞32与压力平衡筒体33内壁之间采用O型圈作动密封。

本发明的工作过程如下：

1、先后用去离子水和乙醇清洗样品筒12内部和所有的采样平板25，并自然晾干；

2、将采样平板25依次安装排列在样品筒12中的前后平板固定架24、26上，注意戴无菌手套进行操作；

3、先后用去离子水和乙醇清洗前后端盖10、14内侧，启动防水电机18使双头丝杠11正转，待前后端盖10、14完全闭合后由于阻力急剧增大，回路电流上升，触发控制器自动断开供电，使样品筒12内部形成封闭环境；

4、通过样品筒12上方筒壁处的灌水孔向样品筒12内部逐渐充入无菌水，并通过排气孔将内部原有的气体排出，直至样品筒12中充满无菌水；

5、先后用去离子水和乙醇清洗压力平衡筒7内部，并自然晾干；

6、将平衡活塞32调整到最外侧，通过端盖34上的截止阀向内部逐渐充入无菌水，并通过排气孔将内部原有的气体排出，待灌满水用螺纹堵头将排气孔堵住，并关闭截止阀36；

7、用耐压软管15连接截止阀36和样品筒12上的灌水孔，将平衡活塞32略微向内侧移动直至耐压软管15中的气体被全部排出，然后用螺纹堵头堵住样品筒12上的排气孔，从而形成密闭连通的内部空间；

8、将装置搭载在深海着陆器上下放，期间装置内部空间与外界海水完全隔离，避免了污染，由于水压的增大，平衡活塞32会缓慢向内侧移动，使内部压强与外部保持一致；

9、到达海底后控制防水电机18启动，驱动双头丝杠11反转，直至前后端盖完全打开，将采样平板25暴露在敞开流通的海水环境中，持续一段时间使微生物附着生长；

10、到达预定工作时间后控制防水电机18再次启动，驱动双头丝杠11正转，直至前后端盖完全闭合，然后将装置随着陆器回收，期间平衡活塞32会缓慢向外侧移动以平衡内外压强，装置内部空间与外部海水仍保持隔离状态；

11、将装置收回后控制防水电机18使前后端盖打开，取下样品筒12，使用工具将采样平板25依次取出，即可进行后续研究；

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 (6)

1.一种海底防污染型微生物膜原位培养装置，包括样品筒；其特征在于，还包括固定架、丝杠组件和压力平衡筒；

所述固定架包括底座，底座上端面设有相互平行的导杆和双头丝杠，前横杠与后横杠垂直于导杆与双头丝杠，两端分别通过滑动轴套和丝杠螺母连接导杆和双头丝杠；双头丝杠的一端通过联轴器与设于底座上的防水电机输出轴连接；双头丝杠两端的螺纹旋向相反，导程相同；所述双头丝杠两端装设于丝杠前保持架和丝杠后保持架内，前后丝杠保持架中安装有滚动轴承和卡簧；

所述样品筒包括圆筒状的取样筒体，取样筒体设于前横杠、后横杠、导杆与双头丝杠围成的空间内，取样筒体两端的前横杠和后横杠上分别设有前端盖和后端盖，前后端盖可在前后横杠的驱动下扣合筒体；所述取样筒体上方筒壁处开有两个通孔，其中一个为排气孔，另一个连接耐压软管一端；

所述压力平衡筒包括通过设于底部的压力平衡筒固定座固设于所述底座上的压力平衡筒体，压力平衡筒体两端设有压力平衡筒底盖和压力平衡筒端盖，压力平衡筒体内设有平衡活塞；压力平衡筒端盖上开有两个通孔，其中一个为排气孔，另一个通过截止阀与所述耐压软管另一端相连；

所述取样筒体两端设有呈环形的前锥面圆盘和后锥面圆盘，通过螺栓与取样筒体相连；呈月牙形的前平板固定架和后平板固定架，分别固定在前后锥面圆盘的内侧，前平板固定架上有一排平行的贯通凹槽，后平板固定架上有一排平行的非贯通凹槽；若干平行的采样平板装设于所述前平板固定架和后平板固定架的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导杆两端通过导杆前固定架和导杆后固定架固定在底座上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前后端盖为圆台形，与前后锥面圆盘之间为锥面配合。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防水电机为压力补偿式充油电机。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防水电机通过深海着陆器上的电源和控制舱进行供电控制。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述联轴器为梅花联轴器或弹性柱销联轴器。

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