CN111480489A - 多功能一体化航天育种试验箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航天育种技术。本发明公开了一种多功能一体化航天育种试验箱，包括箱体，所述箱体包括至少2个培养基承载箱，所述培养基承载箱沿所述箱体一侧排列，每一个培养基承载箱都安装有辐射探测装置和生命维持系统，辐射探测装置和生命维持系统通过标准接口与箱体控制单元连接。本发明的多功能一体化航天育种试验箱，功能完善、结构紧凑，体积、重量和功耗都有很好的控制，满足航天载荷的要求，非常适合多组植物航天育种对比实验。本发明可以为研究掌握空间辐射诱发生物种子变异的机理与规律，建立生物种子变异与空间辐射之间的关联性提供详细完整的数据。

Description

多功能一体化航天育种试验箱
技术领域
本发明涉及航天技术领域，特别涉及航天育种技术，具体而言，涉及多功能一体化航天育种试验箱。
背景技术
航天育种主要是通过太空辐射、微重力、弱磁场和高真空等综合环境因素诱导植物种子发生基因变异，进而培育新性能种子的过程。
地球植物的形态、生理和进化始终受到地球环境的影响，一旦进入太空环境发生变化，就会加速其种子的基因变化，这已经被实验所证实。
20世纪60年代开始，国际航天飞行就不断携带植物或种子进入太空用于生物学研究。空间站诞生后，在空间站培育植物生长、开花和育种实验，至今仍然进行着。
2006年9月中国发射实践八号返回式科学技术卫星，在轨运行15天，装载了包括152种植物、微生物和动物等共2千多份生物品种材料，专门用于作物育种等实验与研究；以及后来的天宫二号实验室兼有航天育种任务，我国的航天育种技术正随着我国航天技术的发展而逐步深入发展。
航天育种在育种方式中有益的变异多、变幅大、稳定快，较普通诱变育种高3～4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍。经历过太空的种子返回地面培育后，植株增粗增高，果型增大，产量比原来增长，品质提高。
空间辐射是航天育种的重要影响因素，掌握空间辐射诱发植物种子变异的机理与规律，建立种子变异与空间辐射之间的关联性，将使航天育种得到更深一步的发展。
航天育种一体化装置的重要组成部分是空间辐射测量，以确定种子变异与空间辐射之间的紧密关联性。
辐射测量通常采用无源和有源两种探测头或设备进行测量。
无源辐射测量不需要任何的电连接和数据传输，在测量系统运行期间，利用无源辐射探头对空间辐射环境进行检测，监测数据反映在探头物质性能变化上。测量结束后，取出探头用专用数据读取设备，判读探头的物质变化，间接获取所记录的空间辐射环境数据。
有源辐射测量设备可实时记录空间辐射环境随时间、空间的变化规律；同时，对辐射剂量的有源测量可获得更高的测量灵敏度和精度；对电子和质子能量与通量、重离子能谱的测量，可获得较高的能量分辨能力和粒子分辨能力。有源测量的探头有多种，可以根据不同监测内容和需要来选择不同的探头性能和类型。
现有技术航天育种培养基承载箱通常为一个只有一个单独的培养基，不能进行多组植物育种的对比试验，而用于多种植物育种的培养基结构复杂，特别是承载箱材料用料多，体积重量不好控制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多功能一体化航天育种试验箱，优化航天育种试验箱的结构，为航天育种试验提供技术支持。
为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种多功能一体化航天育种试验箱，包括箱体，其特征在于，所述箱体包括至少2个培养基承载箱，所述培养基承载箱沿所述箱体一侧排列，每一个培养基承载箱都安装有辐射探测装置和生命维持系统，辐射探测装置和生命维持系统通过标准接口与箱体控制单元连接。
在某些实施例中，所述箱体由铝合金型材构成的框架和框架上安装的铝合金板构成。
在某些实施例中，所述辐射探测装置为有源辐射探测装置。
在某些实施例中，所述生命维持系统包括模拟阳光装置、温度控制装置、湿度控制装置和压力控制装置。
在某些实施例中，所述箱体外形为长方体，所述箱体控制单元位于长方体一端，所述培养基承载箱沿长方体长边一侧排列，所述培养基承载箱与箱体另一侧留有间距。
在某些实施例中，所述培养基承载箱由与所述长边平行的隔板和与隔板垂直的插板构成。
在某些实施例中，所述插板上设置有通风口。
在某些实施例中，所述箱体外形为圆柱体，所述培养基承载箱沿圆柱体柱面内侧均匀分布。
在某些实施例中，所述培养基承载箱由与所述圆柱体同心的环形隔板和沿所述环形隔板径向均匀分布的插板构成，所述箱体控制单元位于环形隔板的中心位置。
在某些实施例中，所述插板上设置有通风口。
在某些实施例中，所述有源辐射探测装置由闪射晶体探测器及其外围电路构成。
在某些实施例中，所述模拟阳光装置包括LED发光二极管。
在某些实施例中，所述温度控制装置和湿度控制装置包括SHT10传感器。
根据本发明技术方案及其在某些实施例中进一步改进的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明的多功能一体化航天育种试验箱，功能完善、结构紧凑，体积、重量和功耗都有很好的控制，满足航天载荷的要求，非常适合多组植物航天育种对比实验。本发明可以为研究掌握空间辐射诱发生物种子变异的机理与规律，建立生物种子变异与空间辐射之间的关联性提供详细完整的数据。通过地面培育优选，确定优秀种子关于辐射的基本培育规律；对正在进行的空间诱变的地面模拟实验，探索地面模拟空间辐射因素的途径，具有指导性，最终实现效率、规模、效益结果。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为实施例1的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为实施例2的俯视图；
图4为实施例2的左视图和右视图。
图中：
1为隔板；
2为插板；
10为培养基承载箱；
20为箱体；
30为箱体控制单元；
11为温湿度复合传感器；
12为闪射晶体探测器；
13为标准化接口；
14为LED发光二极管
15为通风口；
16电缆槽；
21为固定座。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明具体实施方式、实施例中的附图，对本发明具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的多功能一体化航天育种试验箱，在一个箱体中包括至少2个培养基承载箱，可以搭载不同植物进行育种试验，或搭载同一种植物在不同条件下进行育种的对比实验。
本发明的培养基承载箱沿箱体一侧排列，可以利用箱体结构作为培养基承载箱结构的组成部分部分，有利于节约材料，降低重量和成本。
作为一种航天育种试验装置，本发明的每一个培养基承载箱都安装有辐射探测装置和生命维持系统，可以为各个培养基设定试验条件，记录各个培养基承接受的空间辐射剂量，为对比实验提供分析数据。每个培养基承载箱的辐射探测装置和生命维持系统通过标准接口与箱体控制单元连接，由箱体控制单元对箱体中的每个培养基承载箱进行控制。
实施例1
本例多功能一体化航天育种试验箱结构如图1和图2所示，包括箱体20，箱体20包括3个培养基承载箱10，可以进行3组植物航天育种对比实验。
本例箱体20外形为长方体，箱体控制单元30位于长方体的一端，箱体20长为b，宽为c，高为h。培养基承载箱10以另一端为起点，沿长方体长边一侧排列。培养基承载箱10与箱体20另一侧留有间距，构成电缆槽16，用于布设电缆、气管等公共通道，如图2所示。
参见图1和图2，本例培养基承载箱10由与箱体长边平行的隔板1和与隔板1垂直的插板2构成。由图1和图2可见，本例培养基承载箱10外形也是长方体，本例3个培养基承载箱容积相同，每个培养基承载箱10都至少有两个面与箱体20共面。其中培养基承载箱A有两个侧面和底面与箱体20共面；培养基承载箱B和C有一个侧面和底面与箱体20共面。这样的结构能够大大降低试验箱用料和重量，对于航天育种试验具有特别的意义，特别是多样品对比实验，优势更加突出。
本例试验箱采用铝合金型材构成框架，然后在框架上安装铝合金板构成长方体形状的箱体20。培养基承载箱的隔板1和插板2也采用铝合金板材，具有耐腐蚀、重量轻、成本低的优点。
本例中，每一个培养基承载箱10都安装有辐射探测装置和生命维持系统，辐射探测装置和生命维持系统通过标准接口13与箱体控制单元30连接。辐射探测装置采用闪射晶体探测器12及其外围电路(图1中未示出)构成的源辐射探测装置，具有辐射采集频谱宽，辐射剂量探测数据准确的优点。
由图1可见，本例中，位于中间的插板2上设置有通风口，可以控制培养基承载箱10的温度和湿度。
本例试验箱中，生命维持系统包括LED发光二极管14构成的模拟阳光装置以及温度控制装置、湿度控制装置和压力控制装置。其中温度控制装置和湿度控制装置的温度和湿度探测采用型号为SHT10的温湿度复合传感器11，有利于简化系统结构和降低重量。
本例中，LED发光二极管14、温湿度复合传感器11和闪射晶体探测器12都直接安装在培养基承载箱的箱壁上，省去了电路板，有利于降低系统重量和简化电路板结构。
实施例2
本例多功能一体化航天育种试验箱结构如图3和图4所示，箱体20也是采用铝合金型材和板材构成的，箱体20外形是直径为d，高度为t的圆柱体，参见图4所示。
由图3可见，本例6个养基承载箱10沿箱体20圆柱体柱面内侧均匀分布，培养基承载箱10由与圆柱体同心的环形隔板1和沿环形隔板1径向均匀分布的插板2构成，箱体控制单元30位于环形隔板1的中心位置，也是箱体20的中心位置。
本例多功能一体化航天育种试验箱形状与载荷舱形状匹配，非常适合作为专用于航天育种试验的发射载荷。
本例这种结构的多功能一体化航天育种试验箱，培养基承载箱用料非常少，培养基承载箱10与箱体20有大面积的公共面，对于降低载荷重量非常有利。而且箱体控制单元30位于各个培养基承载箱的中心，与各个培养基承载箱的距离都非常短，有利于减少电缆、管线的长度，进一步降低了载荷，也有利于降低线路损耗，这些措施对于航天育种试验都是非常有益的。
本例中，插板2上也设置有通风口15，用于控制培养基承载箱10的温湿度。本例其他结构可以参见实施例1的描述。
本发明的多功能一体化航天育种试验箱，各个培养基承载箱的生命维持系统，可以为各个培养基承载箱提供不同的试验环境或相同的试验环境，既可以用于不同植物品种在相同试验条件下的对比实验，也可以用于相同植物品种在不同试验环境下的对比试验，具有非常广阔的航天育种试验应用前景。

Claims (10)

1.多功能一体化航天育种试验箱，包括箱体，其特征在于，所述箱体包括至少2个培养基承载箱，所述培养基承载箱沿所述箱体一侧排列，每一个培养基承载箱都安装有辐射探测装置和生命维持系统，辐射探测装置和生命维持系统通过标准接口与箱体控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述箱体由铝合金型材构成的框架和框架上安装的铝合金板构成。
3.根据权利要求1所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述辐射探测装置为有源辐射探测装置。
4.根据权利要求1所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述生命维持系统包括模拟阳光装置、温度控制装置、湿度控制装置和压力控制装置。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述箱体外形为长方体，所述箱体控制单元位于长方体一端，所述培养基承载箱沿长方体长边一侧排列，所述培养基承载箱与箱体另一侧留有间距。
6.根据权利要求5所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述培养基承载箱由与所述长边平行的隔板和与隔板垂直的插板构成。
7.根据权利要求6所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述插板上设置有通风口。
8.根据权利要求1～4任意一项所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述箱体外形为圆柱体，所述培养基承载箱沿圆柱体柱面内侧均匀分布。
9.根据权利要求8所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述培养基承载箱由与所述圆柱体同心的环形隔板和沿所述环形隔板径向均匀分布的插板构成，所述箱体控制单元位于环形隔板的中心位置。
10.根据权利要求9所述的多功能一体化航天育种试验箱，其特征在于，所述插板上设置有通风口。
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