CN111170473A - 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法 - Google Patents

一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111170473A
CN111170473A CN202010051921.6A CN202010051921A CN111170473A CN 111170473 A CN111170473 A CN 111170473A CN 202010051921 A CN202010051921 A CN 202010051921A CN 111170473 A CN111170473 A CN 111170473A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light intensity
lighting device
telescopic rod
hinge
horizontal telescopic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010051921.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111170473B (zh
Inventor
姜启豪
金光球
陈晨
唐洪武
胡淑蘅
陈奕林
张欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN202010051921.6A priority Critical patent/CN111170473B/zh
Publication of CN111170473A publication Critical patent/CN111170473A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111170473B publication Critical patent/CN111170473B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/08—Flask, bottle or test tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/02—Means for providing, directing, scattering or concentrating light located outside the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

本发明公开了一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法，该装置包括垂直设置的升降装置，设置在同一水平面同一直线上的中间铰链、水平伸缩杆和侧铰链，设置在水平伸缩杆上且能够滑动的变光强照明装置，以及与变光强照明装置连接的拉力调节部件，所述中间铰链的铰接点向下连接升降装置，左右分别连接一个水平伸缩杆，两个水平伸缩杆的另一端分别连接一个侧铰链，两个侧铰链以中间铰链的铰接点为中心对称设置，拉力调节部件连接变光强照明装置的两端。本发明结合物理和生物学基本原理，通过合理的结构设计，实现室内模拟太阳光照影响下的生物膜生长模式，其结构简单，可在室内控制实验条件下，系统研究自然光照对生物膜生长的影响。

Description

一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法
技术领域
本发明属于光学和环境水力学领域，特别涉及一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法。
背景技术
河流和湖泊底栖生态系统对全球生物地球化学和生物多样性具有重要意义。在溪流中，底栖生物膜主导着河流中的微生物新陈代谢，并进行基本的生态系统过程，例如初级生产和有机物加工。在过去的几十年中，对底栖生物膜中藻类成分的研究一直是河流生态学的主流。众所周知，生物膜中藻类群落的物理结构和组成取决于流动和光照状态。底栖藻类和细菌是河流中最重要的初级生产者，并形成了河流中无脊椎动物的营养基础，因此是碳源转移的关键。
近年来，人们对底栖生物膜中异养细菌在河流生态和生物地球化学过程中的重要作用有了新的认识。鉴于生物膜中异养微生物和藻类等光养生物在空间上的接近性，藻类与细菌之间的相互作用受到了一些关注。例如，已经表明，在高光利用率和光合作用期间，藻类渗出物丰富时，藻类与细菌的相互作用就很明显。
溪流中的自然光状况越来越受到干扰。例如，河岸的森林砍伐导致高水平的光合有效辐射(PAR)和紫外线辐射到达河床，对藻类生物量，初级生产和养分循环产生影响。此外，由于腐殖质在陆地上的运输增加，而且由于侵蚀增加而使水体浊度升高，这可能减弱了淡水生态系统中的光强度。最后，新兴的夜间光污染可能会越来越多地影响河流生态系统。因此，至关重要的是要了解光对水流中微生物生物膜的影响，而不仅仅是光对藻类的影响。我们对细菌群落组成，生物多样性和多功能性的关注扩展了关于光与生物膜之间关系的现有知识，并为生物膜社区结构和生态系统研究提供了新的思路。
因此，为了净化开放水体的水生态环境，在野外自然河流中研究光照对生物膜生长的影响因素较为复杂，室内模拟光照进行控制实验尤为必要。因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：为了克服野外条件下光照空间复杂性，以及其他不确定因素的影响，本发明提供了一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法，通过该装置来系统研究自然条件下一天太阳光的移动路径和光强变化对生物膜生长规律和结构的影响。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种室内模拟太阳光照的装置，包括垂直设置的升降装置，设置在同一水平面同一直线上的中间铰链、水平伸缩杆和侧铰链，设置在水平伸缩杆上且能够滑动的变光强照明装置，以及与变光强照明装置连接的拉力调节部件，所述中间铰链的铰接点向下连接升降装置，左右分别连接一个水平伸缩杆，两个水平伸缩杆的另一端分别连接一个侧铰链，两个侧铰链以中间铰链的铰接点为中心对称设置，拉力调节部件连接变光强照明装置的两端，且能够通过改变两侧拉力的大小调节变光强照明装置的滑动速度。
所述中间铰链两端固定且可伸缩，能够以固定点为中心转动，中间铰接，可以转动，从而可变换角度；所述侧铰链一端固定且可以固定点为中心转动，另一端连接水平伸缩杆。
作为本发明的一种实施方案，所述升降装置包括垂直伸缩杆和控制垂直伸缩杆升降的旋转轮轴，垂直伸缩杆的顶部连接所述中间铰链的铰接点；作为进一步改进，中间铰链下方还设置有千斤顶，进一步为维持上方水平伸缩杆和变光强照明装置的重力提供支撑。
作为本发明优选的一种实施方案，所述变光强照明装置包括磁铁、光源并排分布的光源群、能够沿所述水平伸缩杆滑动的滑轨和通电装置，通电装置、磁铁和滑轨从上至下依序磁性接触设置，滑轨下方连接光源群，磁铁两端连接拉力调节部件，并且能够在通电装置和滑轨中间滑动。所述滑轨可以为磁性滑轨，保证运动的时候，增加与轨道的附着能力，不会脱轨。
作为进一步优选，所述滑轨与光源群的连接，是非通电式连接，磁铁经过光源上方时，能够吸引到滑轨或磁铁上进行电接触，或者光源通电点贯穿至滑轨上表面，磁铁经过光源上方时，能够与光源的通电点进行电接触。
作为本发明的一种实施方案，所述拉力调节部件包括第一砝码和第二砝码，两个砝码分别通过滑轮连接光强照明装置的两端。
作为改进，所述水平伸缩杆上还设有锁扣，其借鉴雨伞伞柄伸缩的原理，来控制水平伸缩杆不同角度的自动伸缩。
作为改进，所述两个水平伸缩杆为一细一粗设置，较粗的带有纹路，防止变光强照明装置在滑动下降过程中速度过快；所述侧铰链为带有量角器可精确改变角度的铰链，从而可以实现对太阳日运行轨道的精确模拟；
利用所述室内模拟太阳光照的装置培养生物膜的方法，包括以下步骤：
(一)在所述室内模拟太阳光照的装置下方放置生物膜培养装置，利用变光强照明装置(3)中的光源，在生物膜培养装置中形成微生物聚集的生物膜群落；
(二)待生物膜群落形成以后，通过升降装置的升起，使中间铰链发生弯曲，铰接点向上移动，从而带动两个侧铰链转动，模拟太阳光照运动的轨道角度，同时两个水平伸缩杆伸长，并且与水平面成一定角度，此时太阳光的固定运动轨道调整完成；
(三)通过拉力调节部件，改变光强照明装置两端的拉力，使变光强照明装置沿着水平伸缩杆，以一定速度，从左侧的侧铰链向中间铰链移动，即沿着上升轨道向上运动，同时变光强照明装置的光强不断增强，模拟太阳光从早晨至中午过程；
(四)变光强照明装置经过铰链后，改变光强照明装置两端的拉力，使变光强照明装置沿着水平伸缩杆，以一定速度，从中间铰链向右侧的侧铰链移动，即沿着下降轨道向下运动，同时变光强照明装置的光强不断减弱，模拟太阳光从中午至傍晚过程；
(五)在上述(三)和(四)的过程中记录生物膜生长的结构变化，来分析太阳光照变化对生物膜生长的影响。
作为本发明的一种实施方案，所述生物膜培养装置包括水样瓶、尾水瓶、溢流管、回流管、蠕动泵和瓷砖，所述瓷砖与水平面呈一定角度，水样瓶的下端出水口位于瓷砖水平位置高的一端的上方，尾水瓶的上端进水口位于瓷砖水平位置低的一端的下方；溢流管一端连通水样瓶的侧壁出水口，另一端连通尾水瓶的上端进水口；回流管一端连通水样瓶的上端进水口，另一端连通尾水瓶的上端进水口；尾水瓶内设有蠕动泵。
所述水样瓶和尾水瓶为可控制流量的马氏瓶。
应用上述优选实施方案中的变光强照明装置时，改变光强照明装置两端的拉力，是通过改变磁铁两端的拉力，带动变光强照明装置整体和磁铁同时移动，磁铁在运动的过程中，滑轨下方光源群里并排分布的光源会先后被接通到电路里，或者先后从电路里脱离，从而达到光强不断增强或不断减弱的目的。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)现有技术和实验装置鲜有研究光照条件影响下的生物膜生长规律，本发明首次提出在室内实验条件来系统研究动光源(太阳日光照变化)对生物膜生长的影响，结构简单，可操作性强。
(2)本发明中室内太阳光照模拟装置，通过升降装置来改变中间铰链角度实现太阳光照轨道的变化，既能承受变光强照明装置的重力，也能达到实验的要求。
(3)本发明中室内太阳光照模拟装置，能够大致模拟出自然太阳光照的轨道变化，通过改变光强照明装置两端的拉力和左右侧铰链的角度来改变太阳光运动路径的运动速度。
(4)本发明采取较为简易的水流循环装置，高效的形成生物膜培养装置，只需采取原始的河流湖泊水，便可在实验室中培养出自然条件下所需要的生物膜微生物群落结构。
(5)本发明中优选的变光强照明装置，利用基本的电学原理，通过电磁铁在移动的过程中使光源先后接通电路或从电路里移除，从而改变光照强度，设计合理巧妙，并且经济。
附图说明
图1为本发明室内模拟太阳光照装置的结构示意图；
图2为本发明变光强照明装置的结构示意图；
图3为本发明室内模拟太阳光照装置中升降装置升起时，中间铰链的状态图；
图4为本发明室内模拟太阳光照装置模拟太阳日运动轨迹的原理示意图；
图5为本发明室内模拟太阳光照装置培养生物膜的整体装置示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
实施例1
一种室内模拟太阳光照的装置，如图1所示，包括垂直设置的升降装置1，设置在同一水平面同一直线上的中间铰链103、水平伸缩杆104和侧铰链106，设置在水平伸缩杆104上且能够滑动的变光强照明装置3，以及与变光强照明装置3连接的拉力调节部件4，中间铰链103的铰接点向下连接升降装置1，左右分别连接一个水平伸缩杆104，两个水平伸缩杆104的另一端分别连接一个侧铰链106，两个侧铰链106以中间铰链103的铰接点为中心对称设置，拉力调节部件4连接变光强照明装置3的两端，且能够通过改变两侧拉力的大小调节变光强照明装置3的滑动速度。
中间铰链103两端固定且能够以固定点为中心转动，中间铰接，可以转动，从而可变换角度；侧铰链106一端固定且可以固定点为中心转动，另一端连接水平伸缩杆104。
升降装置1包括垂直伸缩杆100和控制垂直伸缩杆100升降的旋转轮轴102，垂直伸缩杆100的顶部连接中间铰链103的铰接点；中间铰链103下方还设置有千斤顶101，进一步为维持上方水平伸缩杆104和变光强照明装置3的重力提供支撑。
如图2所示，变光强照明装置3包括磁铁300、光源并排分布的光源群301、能够沿所述水平伸缩杆104滑动的滑轨302和通电装置303，通电装置303、磁铁300和滑轨302从上至下依序磁性接触设置，滑轨302下方连接光源群301，磁铁300两端连接拉力调节部件4，并且能够在通电装置303和滑轨302中间滑动。滑轨302为磁性滑轨，保证运动的时候，增加与轨道的附着能力，不会脱轨。
滑轨302与光源群301的连接，是非通电式连接，磁铁300经过光源上方时，能够吸引到滑轨302或磁铁300上进行电接触，或者光源通电点贯穿至滑轨300上表面，磁铁300经过光源上方时，能够与光源的通电点进行电接触。
拉力调节部件4包括第一砝码108和第二砝码109，两个砝码分别通过滑轮连接光强照明装置3的两端(在本实施例中，两个砝码分别通过滑轮连接磁铁300两端)。
水平伸缩杆104上还设有锁扣105，其借鉴雨伞伞柄伸缩的原理，来控制水平伸缩杆104不同角度的自动伸缩。
两个水平伸缩杆104为一细一粗设置，较粗的带有纹路，防止变光强照明装置3在滑动下降过程中速度过快；侧铰链106为带有量角器可精确改变角度的铰链，从而可以实现对太阳日运行轨道的精确模拟(原理如图4所示)。
实施例2
一种生物膜培养装置，如图5所示，其设置室内模拟太阳光照的装置下方，包括水样瓶200、尾水瓶201、溢流管202、回流管203、蠕动泵204和瓷砖205，瓷砖205与水平面呈一定角度，水样瓶200的下端出水口位于瓷砖205水平位置高的一端的上方，尾水瓶201的上端进水口位于瓷砖205水平位置低的一端的下方；溢流管202一端连通水样瓶200的侧壁出水口，另一端连通尾水瓶201的上端进水口；回流管203一端连通水样瓶200的上端进水口，另一端连通尾水瓶201的上端进水口；尾水瓶201内设有蠕动泵204。
水样瓶200和尾水瓶201为可控制流量的马氏瓶。
利用本发明所述室内模拟太阳光照的装置培养生物膜的方法，包括如下步骤：
(一)在所述室内模拟太阳光照的装置下方放置上述生物膜培养装置，利用变光强照明装置3中的光源，在生物膜培养装置中形成微生物聚集的生物膜群落；
(二)待生物膜群落形成以后，通过升降装置1的升起，使中间铰链103发生弯曲，铰接点向上移动，从而带动两个侧铰链106转动，模拟太阳光照运动的轨道角度，同时两个水平伸缩杆104伸长，并且与水平面成一定角度，此时太阳光的固定运动轨道调整完成；
(三)通过拉力调节部件4，改变光强照明装置3两端的拉力，使变光强照明装置3沿着水平伸缩杆104，以一定速度，从左侧的侧铰链106向中间铰链103移动，即沿着上升轨道向上运动，同时变光强照明装置3的光强不断增强，模拟太阳光从早晨至中午过程；
(四)变光强照明装置3经过铰链103后，改变光强照明装置3两端的拉力，使变光强照明装置3沿着水平伸缩杆104，以一定速度，从中间铰链103向右侧的侧铰链106移动，即沿着下降轨道向下运动，同时变光强照明装置3的光强不断减弱，模拟太阳光从中午至傍晚过程；
(五)在上述(三)和(四)的过程中记录生物膜生长的结构变化，来分析太阳光照变化对生物膜生长的影响。
更具体地，利用实施例1所述室内模拟太阳光照的装置培养生物膜的方法，包括如下步骤：
A、往生物膜培养装置中培养生物膜：
1)从营养物质丰富的河流或者湖泊中采取原始水样，加入到水样瓶200中，关闭开关。往生物膜培养装置中整齐铺设好生物膜附着的瓷砖205，打开水样瓶200的开关，含有微生物生长营养物质的河流或者湖泊水流经瓷砖205，进入尾水瓶201。同时控制尾水瓶中的蠕动泵204，通过回流管203回流至水样瓶200中。同时溢流管202可以保持整个简易装置保持水流循环，为生物膜的附着准备必要条件；
2)在生长期间，每隔一天更换一次水，以确保充足碳和养分可用于微生物生长。打开变光强照明装置3中的光源，保证生物膜生长所需要的光源，此时光源不移动。一个月左右的时间，瓷砖205上便会已形成微生物聚集的生物膜群落；
B、待生物膜群落形成以后，通过调节室内太阳光照模拟装置进行移动光源影响下的生物膜生长实验：
1)调节旋转滑轮102来控制垂直伸缩杆100和千斤顶101的升降，最终在升起的过程中，中间铰链103发生弯曲，状态如图3所示。调节带有量角器的左右侧两个铰链106模拟太阳光照运动的轨道角度，水平伸缩杆104轨道伸长，同时类似雨伞上的锁扣105在水平伸缩杆104伸长的过程中会锁死，此时太阳光的固定运动轨道调整完成；
2)往右托盘中加合适重量的第一砝码108，此时在砝码的重力下，变光强照明装置3带动其中的光源群301沿着左侧的水平伸缩杆104向上滑动(左上升轨道)，此时模拟太阳光从早晨(6:00am)往中午(12:00am)过程。同时上升的过程中，第一砝码108拉动磁铁300往右侧运动，在运动的过程中，滑轨302下方光源群301里并排分布的光源会先后被接通到电路里，此时光强不断增强，符合太阳光从早晨到中午光强不断变强的过程。
3)同理，变光强照明装置3经过铰链103后，此时，变光强照明装置3带动光源沿着右侧的水平伸缩杆104向下滑动(右下降轨道)，此时模拟太阳光从中午(12:00am)往傍晚(18:00pm)过程。同时下降的过程中往左边托盘加入重量比第一砝码108更重的第二砝码109，从而拉动磁铁300从右侧往左侧运动，在运动的过程中，滑轨302下方光源群301里并排分布的光源会先后从电路里脱离，此时光强不断减弱，符合太阳光从中午到傍晚光强不断减弱的过程。
C、同时，在变光强照明装置3整个运动过程中记录生物膜生长的结构变化，来分析太阳光照变化对生物膜生长的影响。

Claims (9)

1.一种室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，包括垂直设置的升降装置(1)，设置在同一水平面同一直线上的中间铰链(103)、水平伸缩杆(104)和侧铰链(106)，设置在水平伸缩杆(104)上且能够滑动的变光强照明装置(3)，以及与变光强照明装置(3)连接的拉力调节部件(4)，所述中间铰链(103)的铰接点向下连接升降装置(1)，左右分别连接一个水平伸缩杆(104)，两个水平伸缩杆(104)的另一端分别连接一个侧铰链(106)，两个侧铰链(106)以中间铰链(103)的铰接点为中心对称设置，拉力调节部件(4)连接变光强照明装置(3)的两端，且能够通过改变两侧拉力的大小调节变光强照明装置(3)的滑动速度。
2.根据权利要求1所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述升降装置(1)包括垂直伸缩杆(100)和控制垂直伸缩杆(100)升降的旋转轮轴(102)，垂直伸缩杆(100)的顶部连接所述中间铰链(103)的铰接点；作为进一步改进，中间铰链(103)下方还设置有千斤顶(101)。
3.根据权利要求1所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述变光强照明装置(3)包括磁铁(300)、光源并排分布的光源群(301)、能够沿所述水平伸缩杆(104)滑动的滑轨(302)和通电装置(303)，通电装置(303)、磁铁(300)和滑轨(302)从上至下依序磁性接触设置，滑轨(302)下方连接光源群(301)，磁铁(300)两端连接拉力调节部件(4)，并且能够在通电装置(303)和滑轨(302)中间滑动。
4.根据权利要求3所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述滑轨(302)与光源群(301)的连接，是非通电式连接，磁铁(300)经过光源上方时，能够吸引到滑轨(302)或磁铁(300)上进行电接触，或者光源通电点贯穿至滑轨(300)上表面，磁铁(300)经过光源上方时，能够与光源的通电点进行电接触。
5.根据权利要求1所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述拉力调节部件(4)包括第一砝码(108)和第二砝码(109)，两个砝码分别通过滑轮连接光强照明装置(3)的两端。
6.根据权利要求1所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述水平伸缩杆(104)上还设有锁扣(105)。
7.根据权利要求1所述的室内模拟太阳光照的装置，其特征在于，所述两个水平伸缩杆(104)为一细一粗设置；所述侧铰链(106)为带有量角器可精确改变角度的铰链。
8.利用权利要求1所述室内模拟太阳光照的装置培养生物膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)在所述室内模拟太阳光照的装置下方放置生物膜培养装置，利用变光强照明装置(3)中的光源，在生物膜培养装置中形成微生物聚集的生物膜群落；
(二)待生物膜群落形成以后，通过升降装置(1)的升起，使中间铰链(103)发生弯曲，铰接点向上移动，从而带动两个侧铰链(106)转动，模拟太阳光照运动的轨道角度，同时两个水平伸缩杆(104)伸长，并且与水平面成一定角度，此时太阳光的固定运动轨道调整完成；
(三)通过拉力调节部件(4)，改变光强照明装置(3)两端的拉力，使变光强照明装置(3)沿着水平伸缩杆(104)，以一定速度，从左侧的侧铰链(106)向中间铰链(103)移动，即沿着上升轨道向上运动，同时变光强照明装置(3)的光强不断增强，模拟太阳光从早晨至中午过程；
(四)变光强照明装置(3)经过铰链(103)后，改变光强照明装置(3)两端的拉力，使变光强照明装置(3)沿着水平伸缩杆(104)，以一定速度，从中间铰链(103)向右侧的侧铰链(106)移动，即沿着下降轨道向下运动，同时变光强照明装置(3)的光强不断减弱，模拟太阳光从中午至傍晚过程；
(五)在上述(三)和(四)的过程中记录生物膜生长的结构变化，来分析太阳光照变化对生物膜生长的影响。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(一)中，所述生物膜培养装置包括水样瓶(200)、尾水瓶(201)、溢流管(202)、回流管(203)、蠕动泵(204)和瓷砖(205)，所述瓷砖(205)与水平面呈一定角度，水样瓶(200)的下端出水口位于瓷砖(205)水平位置高的一端的上方，尾水瓶(201)的上端进水口位于瓷砖(205)水平位置低的一端的下方；溢流管(202)一端连通水样瓶(200)的侧壁出水口，另一端连通尾水瓶(201)的上端进水口；回流管(203)一端连通水样瓶(200)的上端进水口，另一端连通尾水瓶(201)的上端进水口；尾水瓶(201)内设有蠕动泵(204)。
CN202010051921.6A 2020-01-17 2020-01-17 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法 Active CN111170473B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010051921.6A CN111170473B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010051921.6A CN111170473B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111170473A true CN111170473A (zh) 2020-05-19
CN111170473B CN111170473B (zh) 2021-04-06

Family

ID=70624597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010051921.6A Active CN111170473B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111170473B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113735275A (zh) * 2021-10-14 2021-12-03 重庆大学 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201877044U (zh) * 2010-11-25 2011-06-22 宋东源 物理课二力平衡原理教具
CN102621476A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 保定维特瑞光电能源科技有限公司 全时段太阳光照仿真装置
US20170067043A1 (en) * 2014-02-06 2017-03-09 Nancy Leland Method and device for plankton separation
CN107067927A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 中国林业科学研究院林业新技术研究所 一种藻类水平迁移模拟实验装置及模拟方法
CN206896837U (zh) * 2017-07-12 2018-01-19 盐城卫生职业技术学院 一种演示重力加速度科学玩具
CN207539854U (zh) * 2017-12-01 2018-06-26 天津市禧礼文化传媒有限公司 一种智能调光固定装置
CN110033688A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 天津大学仁爱学院 一种用于建筑创作的光空间操作仪

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201877044U (zh) * 2010-11-25 2011-06-22 宋东源 物理课二力平衡原理教具
CN102621476A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 保定维特瑞光电能源科技有限公司 全时段太阳光照仿真装置
US20170067043A1 (en) * 2014-02-06 2017-03-09 Nancy Leland Method and device for plankton separation
CN107067927A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 中国林业科学研究院林业新技术研究所 一种藻类水平迁移模拟实验装置及模拟方法
CN206896837U (zh) * 2017-07-12 2018-01-19 盐城卫生职业技术学院 一种演示重力加速度科学玩具
CN207539854U (zh) * 2017-12-01 2018-06-26 天津市禧礼文化传媒有限公司 一种智能调光固定装置
CN110033688A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 天津大学仁爱学院 一种用于建筑创作的光空间操作仪

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113735275A (zh) * 2021-10-14 2021-12-03 重庆大学 一种处理废水的光强自适应式微藻生物膜反应器

Also Published As

Publication number Publication date
CN111170473B (zh) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015131830A1 (zh) 光生物养殖装置
CN102373156A (zh) 一种用于微藻工业化生产的半干固态培养方法
Wang et al. Field study on attached cultivation of Arthrospira (Spirulina) with carbon dioxide as carbon source
CN111170473B (zh) 一种室内模拟太阳光照的装置及利用其培养生物膜的方法
CN103352006B (zh) 一种促进自养微藻中性脂累积的培养方法
WO2021068604A1 (zh) 移动式机械翻搅薄液层微藻附壁培养方法与装置
CN103966074A (zh) 箱式微藻固定化培养光生物反应器
CN102408980B (zh) 光生物反应器
CN110521578A (zh) 节能立体种植系统
CN102304462B (zh) 一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器
CN103627632A (zh) 一种跑道池光生物反应器
CN204097469U (zh) 微藻固定化培养装置
CN105002085A (zh) 一种养殖场专用微藻光生物养殖系统及养殖方法
CN203007256U (zh) 一种微藻规模化养殖跑道池光生物反应器
CN202246641U (zh) 一种跑道池光生物反应器
CN201420081Y (zh) 一种幕墙式微藻培养装置
CN203333661U (zh) 一种微藻扩培装置
James et al. pH Dependent Growth of Chlorella in a Continuous Culture System 1
CN206024597U (zh) 一种垂直可调植物幼苗补光装置
CN203569083U (zh) 一种跑道池光生物反应器
CN203999631U (zh) 光生物养殖装置
Ozkan Development of a novel algae biofilm photobioreactor for biofuel production
CN207685283U (zh) 一种微藻饵料连续培养装置
CN206611840U (zh) 一种生物教学用植物培养装置
CN206645894U (zh) 一种智能生态浮岛

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant