CN111662821B - 环境模拟监测装置及其使用方法和应用 - Google Patents

环境模拟监测装置及其使用方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环境模拟监测装置及其使用方法和应用，环境模拟监测装置包括培养釜、温度控制单元、动力搅拌单元、供气单元、湿度监测单元以及气体监测单元，其中培养釜内部设有用于容纳固态培养基或液态培养基的釜体腔室，釜体腔室中设有可拆卸支撑密封结构，其将釜体腔室分隔成培养基腔室和通气缓冲腔室，固态培养基或液态培养基在接种微生物后，经由动力搅拌单元将培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，然后使得供气单元、温度控制单元、湿度监测单元工作，共同模拟微生物在自然环境中的生长条件。本发明可有效模拟自然环境，具有高通量、低能耗、通用性强的特点，能有效降低科研劳动强度，安全稳定性好，适合批量化生产制造。

Description

环境模拟监测装置及其使用方法和应用
技术领域
本发明涉及环境模拟测试技术领域，涉及一种环境模拟监测装置及其使用方法和应用。
背景技术
随着现今社会对环境资源的不断开发与利用，人类在不久的将来会面临资源匮乏、环境破坏所带来的生存压力。而为了能够更为高效、更为可持续地利用有限的环境资源，人们也在有意识地努力提升对环境资源的关注度，以寻求在环境资源开发利用方面争取更多的科技进步。作为环境资源中不可或缺的微生物，其是药物发现、功能微生物挖掘(如生物能源、生物化工、生物材料产生菌)和解决当今人类社会面临的资源、环境、人口与健康等重大可持续发展问题的资源宝库。因此，各国科技工作者也越来越多地致力于微生物的研究工作。
通常研究微生物对环境资源的影响以及环境资源变化对微生物的影响，需要深入了解自然环境中微生物的生存、生长状况，这就需要对自然环境中微生物的生存状况进行有效模拟。鉴于自然界中微生物的生存环境多为水体和土壤，而为了能实现对自然环境中微生物生存状况的有效模拟，则需要相关的模拟装置以用于微生物的培养。
目前，针对模拟微生物生存状况的装置及相关技术，国内外的科技工作者已做出了许多努力。例如，专利文献1：公开号为CN103540521A的发明专利公开了深海冷泉模拟及低温高压微生物培养系统，该系统通过设置高压底物配料单元、低温高压培养单元，用以获取溶解有高浓度气体的高压海水培养基，并用于在低于50℃适合于中温和低温微生物生长的温度且高压条件下培养微生物，另外还设有提供高压气体的气体供应单元以及用于控制压强和连续培养过程中的流速的流动控制单元。同时为了提高系统的安全性，其还设置了气体监测控制单元，以判断可燃气体是否泄漏。
例如，专利文献2：公开号为CN103275869A的发明专利公开了好氧高温菌的富集和培养装置，该装置是基于三通培养瓶进行设计的，设置有用以防止高温培养过程中，培养液中的水分因高温而不断挥发，造成培养液失水浓缩的挥发水汽回流部件，并设置通气时间控制部件和无菌空气输送部件，以设定三通培养瓶的进气量和通气时间，通过对进气量和通气时间的设定，可以针对各种好氧高温菌进行不一样的环境模拟。
例如，专利文献3：公开号为CN102341491A的发明专利公开了微生物培养装置，该装置包括具有微生物保持结构的开放的腔室；以及溢流区，其包括毛细结构，该毛细结构被构造为在操作中能够保持从开放的腔室溢流的过量的液体。这样，能够将微生物限制在腔室中，同时过量的流体在腔室外被捕获，以例如用覆盖件将装置密封。
例如，专利文献4：公开号为CN103667034A的发明专利公开了用于土壤烃氧化菌活性检测的培养装置，该装置包括检测瓶和可以插入检测瓶的注射针，检测瓶内设有支架，在支架上平铺覆盖有载物网。该专利技术是在常规活性检测基础上，改变了原有的培养装置，可以向内注水改善培养装置内的湿度，在蒸汽水作用下，提高烃类水溶效率，又不因注水影响土壤样品通透性，从而提高微生物活性检测的灵敏度和准确性。
例如，专利文献5：公开号为CN103695294A的发明专利公开了微生物固态培养系统，该系统包括固态培养装置和流体源，其中固态培养装置包括箱体、与流体源连通的第一进入管、排出管、具有筛孔且将箱体的内部空间分隔为上下两层的筛板，第一进入管与箱体的下层相通，排出管将箱体与外部连通。该专利技术主要是为了降低培养装置中物料层的上下温度和湿度的梯度差别。
再例如，专利文献6：公开号为US20160145560A1的发明专利公开了一种微生物培养装置，包括：底部，底部包含容器保持器，该容器保持器具有能够保持选自注射器和培养容器中的至少一个采样容器的配置；顶部，包含：至少一个光学传感器，其能够判断所述采样容器中的至少一种样品；温度调节单元，其具有能够控制所述采样容器中的环境温度的配置；曝气单元，其具有能够对所述采样容器进行曝气的配置；和I/O单元，其具有能够在所述微生物培养装置与计算机之间进行计算机连接的配置；其中，所述顶部可连接到所述底部，使得所述顶部可从所述底部移除。该专利技术即使在困难的环境条件下也可以确保便携式微生物培养和观察装置的无菌性。
然而，上述专利文献中的微生物培养模拟装置/系统主要是针对固态培养或液态培养中的一种，其并不兼具模拟固态培养和液态培养条件下微生物生长状况的功能。因此，上述专利文献中的微生物培养模拟装置/系统只能适用于模拟固态培养或液态培养中的一者，其实际应用局限性较大。
另外，由于不同国家和地区的环境不同、微生物种类不同，为了能够切实模拟自然环境下微生物的生长状况，可使用土壤为基础的固态培养基和自然界湖泊水、海水、污水为基础的液态培养基，在含有微生物生长所需营养物质的基础上，用以模拟监测微生物在不同环境中的生长状况。
但目前，基于上述条件且能够满足用于模拟固态培养和液态培养条件下微生物生长状况的装置/系统/设备鲜有报道。
有鉴于此，本发明改进了环境模拟监测装置的结构，以期克服上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中微生物培养模拟装置/系统只能适用于模拟固态培养或液态培养中的一者，其实际应用局限性较大的缺陷，提供一种环境模拟监测装置及其使用方法和应用。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种环境模拟监测装置，其特点在于，所述环境模拟监测装置包括：
培养釜，所述培养釜的内部设有用于容纳培养基的釜体腔室，所述釜体腔室中设有用于承载所述培养基的可拆卸支撑密封结构，所述可拆卸支撑密封结构将所述釜体腔室分隔成培养基腔室和通气缓冲腔室，所述培养基位于所述培养基腔室内，且用于接种和培养微生物；
温度控制单元，与所述培养釜连接，用于控制所述培养基腔室中的所述培养基的温度；
动力搅拌单元，与所述培养基腔室密封连接，并为所述培养基腔室中的所述培养基提供搅拌；
供气单元，与所述培养釜连接，用于向所述培养基腔室中的所述培养基供气；
湿度监测单元，安装在所述培养釜上，用于监测所述培养基腔室中所述培养基上方的气体湿度；
气体监测单元，与所述培养釜连接，用于监测由所述培养基腔室排出的气体成分；
其中，所述培养基在接种微生物后，经由所述动力搅拌单元将所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，然后使得所述供气单元、温度控制单元、湿度监测单元工作，共同模拟微生物在自然环境中的生长条件。
根据本发明的一个实施例，所述培养基为固态培养基或液态培养基。
根据本发明的一个实施例，当所述培养基为固态培养基时，所述可拆卸支撑密封结构包括可通气支撑体和网格层，所述可通气支撑体可拆卸地设置在所述釜体腔室中，所述网格层设置在所述可通气支撑体上，用于承载所述固态培养基。
根据本发明的一个实施例，所述可通气支撑体与所述网格层之间设有分子筛层，所述分子筛层用于将通过所述可通气支撑体的气体充分分散。
根据本发明的一个实施例，所述可通气支撑体为支撑板，所述支撑板上设置有多个贯穿孔；
所述支撑板的贯穿孔的孔径小于所述分子筛层中分子筛的直径。
根据本发明的一个实施例，当所述培养基为液态培养基时，所述可拆卸支撑密封结构包括支撑板，所述支撑板可拆卸地设置在所述釜体腔室中。
根据本发明的一个实施例，所述温度控制单元包括：
加热元件，所述加热元件的加热端设置在所述培养基腔室中；
多个温度传感器，所述温度传感器布设在所述培养基腔室中；
加热/制冷夹套层，包覆在所述培养釜的外侧；
循环控制系统，与所述加热/制冷夹套层连接，用于为所述加热/制冷夹套层提供加热/制冷循环介质；
所述加热元件、所述温度传感器以及所述循环控制系统均通过电路与外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述循环控制系统包括：
加热介质循环控制组件，其包括加热介质循环管线、加热器、加热循环介质递送泵和加热介质供给源；其中，所述加热介质循环管线通过夹套三通阀分别与所述加热/制冷夹套层的介质入口和介质出口流体连接；所述加热器设置在所述加热介质循环管线上，并位于所述加热/制冷夹套层的介质入口的上游处；所述加热循环介质递送泵设置在所述加热介质循环管线上，并为加热循环介质提供循环动力；所述加热介质供给源设置在所述加热介质循环管线上；
制冷介质循环控制组件，其包括制冷介质循环管线、冷凝器、制冷循环介质递送泵和制冷介质供给源；其中，所述制冷介质循环管线通过夹套三通阀分别与所述加热/制冷夹套层的介质入口和介质出口流体连接；所述冷凝器设置在所述制冷介质循环管线上，并位于所述加热/制冷夹套层的介质入口的上游处；所述制冷循环介质递送泵设置在所述制冷介质循环管线上，并为制冷循环介质提供循环动力；所述制冷介质供给源设置在所述制冷介质循环管线上。
根据本发明的一个实施例，所述夹套三通阀、所述加热器、所述加热循环介质递送泵、所述冷凝器以及所述制冷循环介质递送泵分别通过电路与所述外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述动力搅拌单元包括驱动电机、搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴与所述驱动电机的输出端传动连接，所述搅拌桨与所述搅拌轴固定连接，所述驱动电机通过电路与外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述供气单元包括通气口和空气压缩机，所述通气口设置在所述釜体腔室上，所述空气压缩机通过进气管与所述通气口相连接，所述空气压缩机通过电路与外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述空气压缩机的进口和出口分别设有用于除油除水的过滤器。
根据本发明的一个实施例，所述通气口处设有进气质量流量计，所述进气质量流量计通过电路与外部计算机电连接；
所述通气口包括第一通气口和第二通气口，所述第一通气口位于所述釜体腔室的下部，并与所述通气缓冲腔室连通，所述第二通气口位于所述釜体腔室的顶部，并与所述培养基腔室连通。
根据本发明的一个实施例，所述釜体腔室设有与所述培养基腔室相连接的排气口；
所述气体监测单元包括排气气体控制组件、气体成分分析仪和气体压力传感器，所述排气气体控制组件设置在所述排气口处，用于控制气体湿度和流量；所述气体成分分析仪与所述排气气体控制组件相连接；所述气体压力传感器设置在所述培养基腔室中，并位于所述培养基上方；
所述排气气体控制组件、所述气体成分分析仪和所述气体压力传感器分别通过电路与外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述排气气体控制组件包括排气质量流量计和排气管，所述排气质量流量计和所述排气管通过排气三通阀与所述排气口相连接；
所述排气管上设有排气气体湿度传感器和排气气体冷凝器，所述气体成分分析仪与所述排气气体冷凝器相连接，并且所述排气质量流量计、所述排气气体湿度传感器和所述排气气体冷凝器分别通过电路与外部计算机电连接。
根据本发明的一个实施例，所述湿度监测单元包括湿度传感器，所述湿度传感器设置在所述培养基腔室中，位于所述培养基上方，所述湿度传感器通过电路与外部的电控箱电连接。
本发明还提供了一种环境模拟监测装置的使用方法，其特点在于，所述使用方法采用如上所述的环境模拟监测装置，所述使用方法包括以下步骤：
S1、将培养基置于所述釜体腔室的培养基腔室中，再将微生物接种在所述培养基中，随后将所述釜体腔室密封，开启所述动力搅拌单元对所述培养基进行搅拌，以使所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，停止所述动力搅拌单元；
S2、开启所述温度控制单元，以将所述培养基腔室中的温度维持在设定的温度范围内，随后开启所述供气单元，为所述培养基中的微生物提供氧分；
S3、开启湿度监测单元，并通过所述湿度监测单元实时监测所述培养基腔室中所述培养基上方的气体湿度，结合所述温度控制单元和所述供气单元来调节所述气体湿度，以模拟微生物在自然环境中的生长条件；
S4、按照既定的时间间隔，定期开启所述气体监测单元以监测由所述培养基腔室排出的气体成分，并从所述培养基取样，以分析所述培养基中的物质成分含量，基于所述气体成分以及所述培养基中的物质成分含量的变化来评估微生物的生长状况。
根据本发明的一个实施例，所述培养基为固态培养基或液态培养基，所述固态培养基以自然界土壤为基础，所述液态培养基以自然界湖泊水、海水或污水为基础。
本发明还提供了一种环境模拟监测装置的应用，其特点在于，所述应用采用如上所述的环境模拟监测装置，所述环境模拟监测装置可被用于研究微生物与环境、微生物与微生物、微生物与营养因子之间的相互作用机理。
本发明还提供了一种环境模拟监测装置的应用，其特点在于，所述应用采用如上所述的环境模拟监测装置，所述环境模拟监测装置可被用于模拟对生物可降解材料进行降解测试的环境。
本发明的积极进步效果在于：
本发明环境模拟监测装置及其使用方法和应用，具有如下诸多优势：
一、所述环境模拟监测装置在培养釜中设置可拆卸支撑密封结构，通过变换可拆卸支撑密封结构的结构构造以适用于固态培养基或液态培养基，这大大提升了装置的通用性，克服了现有装置仅适用于固态培养基或液态培养基的局限性；
二、所述环境模拟监测装置在培养釜的结构基础上，采用动力搅拌单元以使固态培养基或液态培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，再结合温度控制单元、供气单元、湿度监测单元来共同模拟微生物在自然环境中的生长条件；
三、所述环境模拟监测装置可按照既定的时间间隔，定期开启气体监测单元以监测由培养基腔室排出的气体成分，并从固态培养基或液态培养基取样以分析培养基中的物质成分含量，基于气体成分以及培养基中的物质成分含量的变化来评估微生物的生长状况；
四、所述环境模拟监测装置主要用于模拟自然环境中有氧条件下微生物的生长状况，可有效模拟自然环境，具有高通量、低能耗、通用性强的特点，能有效降低科研劳动强度，安全稳定性好，适合批量化生产制造。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本发明环境模拟监测装置的局部结构示意图。
图2为本发明环境模拟监测装置中容纳固态培养基时所采用的可拆卸支撑密封结构的示意图。
图3为本发明环境模拟监测装置中容纳液态培养基时所采用的可拆卸支撑密封结构的示意图。
图4为本发明环境模拟监测装置的一种实施方案的结构示意图。
图5为本发明环境模拟监测装置的另一种实施方案的结构示意图。
【附图标记】
培养釜 10
培养基腔室 11
通气缓冲腔室 12
取样口 13
顶盖 14
连接口 15
排气口 16
可拆卸支撑密封结构 20
支撑板 21
分子筛层 22
网格层 23
密封件 24
加热元件 30
温度传感器 40
加热/制冷夹套层 50
介质入口 51
介质出口 52
加热介质循环管线 531
加热介质供给源 532
加热循环介质递送泵 533
加热器 534
制冷介质循环管线 541
制冷介质供给源 542
制冷循环介质递送泵 543
冷凝器 544
夹套三通阀 55
驱动电机 60
搅拌轴 61
搅拌桨 70
第一通气口 80
第一进气管支路 81
第二通气口 90
第二进气管支路 91
空气压缩机 100
供气三通阀 110
储气罐 120
湿度传感器 130
气体压力传感器 140
排气三通阀 150
排气气体湿度传感器 160
排气气体冷凝器 170
气体成分分析仪 180
排气管 190
保温隔层 200
进气管 210
排气质量流量计 220
进气质量流量计 230
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图1-5描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
另外，在本发明内容和本具体实施方式中，采用术语“约”来修饰数值时，表示该数值±5％以内测量的误差容限。
实施例1：
如图1至图5所示，本发明公开了一种环境模拟监测装置，其包括培养釜10、温度控制单元、动力搅拌单元、供气单元、湿度监测单元、气体监测单元。其中，培养釜10的内部设有用于容纳培养基的釜体腔室，所述釜体腔室中设有用于承载培养基的可拆卸支撑密封结构20，通过可拆卸支撑密封结构20将所述釜体腔室分隔成培养基腔室11和通气缓冲腔室12，将所述培养基放置在培养基腔室11内，用于接种和培养微生物。
此处，所述温度控制单元与培养釜10连接，用于控制培养基腔室11中的1培养基的温度。所述动力搅拌单元与培养基腔室11密封连接，并为培养基腔室11中的培养基提供搅拌。所述供气单元与培养釜10连接，用于向培养基腔室11中的培养基供气。所述湿度监测单元安装在培养釜10上，用于监测培养基腔室11中培养基上方的气体湿度。所述气体监测单元与培养釜10连接，用于监测由培养基腔室11排出的气体成分。
其中，所述培养基在接种微生物后，经由所述动力搅拌单元将所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，然后使得所述供气单元、所述温度控制单元、所述湿度监测单元工作，共同模拟微生物在自然环境中的生长条件。
优选地，本实施例中所述培养基可以选用固态培养基或液态培养基。
实施例2：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例1的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
当所述培养基为固态培养基，即培养基腔室11中容纳固态培养基时，可拆卸支撑密封结构20包括可通气支撑体和网格层23，所述可通气支撑体可拆卸地设置在所述釜体腔室中，网格层23布设在所述可通气支撑体上，用于承载所述固态培养基。
在此基础上，可以在所述可通气支撑体与网格层23之间设有分子筛层22，分子筛层22用于将通过所述可通气支撑体的气体充分分散。分子筛层22的设置可以增加通气气体的分散性，以利于气体能够在固态培养基中迅速而均匀地分散开，避免出现局部氧分过高、另一部分氧分过低而对微生物的生长造成不利影响。
此处，分子筛层22中的分子筛材料可以优选为结晶型的铝硅酸盐材料，其晶体结构中有规整而均匀的孔隙，其除了能够增加通气气体的分散性，还可对通气气体进行干燥。
本实施例中所述可通气支撑体可以优选为支撑板21，在支撑板21上设置有多个贯通孔。其具体设置方式可以优选为，将支撑板21通过某种固定连接方式，例如螺栓连接或卡扣连接的方式，沿垂直于所述釜体腔室的轴线方向而固定在所述釜体腔室中，并可在支撑板21与所述釜体腔室的连接处设置密封件24(例如，密封圈等)，从而达到密封的效果。
在实际设计时，若设有多个贯穿孔的支撑板21采用卡扣连接的方式，沿垂直于所述釜体腔室的轴线方向固定在所述釜体腔室中，为了实现这一目的，所述釜体腔室的内壁上可以优选地设置横截面为L型的支撑部件(例如，支撑条或支撑块或支撑板)。同时，在设有多个贯穿孔的支撑板21的一面上设有与所述支撑部件和所述釜体腔室内壁之间的凹槽相适配的凸起。这样在安装时，可将设有多个贯穿孔的支撑板21上的凸起直接卡扣在对应的凹槽中，即可实现设有多个贯穿孔的支撑板21与所述釜体腔室之间的卡扣固定。当然此处的连接方式仅为举例，支撑板21的安装方式可以采用其他各种方式与所述釜体腔室连接，并不受此处举例限制，其他连接方式也在本申请的保护范围内。
另外，需要注意的是，为防止分子筛层22中的分子筛从支撑板21上的贯穿孔滑落，可以优选地将支撑板21的贯穿孔的孔径设计为小于分子筛层22中分子筛的直径。同时，还可以优选地将用于承载固态培养基的网格层23中的空隙尺寸最大的网格设计为小于分子筛层22中分子筛的直径，这样可有效防止分子筛误入到固态培养基中。
本实施例中支撑板21的材质可优选为不锈钢、工程塑料或陶瓷。进一步地，若选用工程塑料，为了提高支撑板21的耐热阻燃安全性，可优选地采用现有常规的涂覆工艺(例如，电镀、化学镀、喷涂或气相沉积技术等)在工程塑料支撑板的表面上涂覆一层或多层耐高温阻燃涂层(该涂层必须是无毒无害的)，而无需任何其他特殊处理。
实施例3：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例1的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
当所述培养基为液态培养基时，即培养基腔室11用于容纳液态培养基时，可拆卸支撑密封结构20主要由支撑板21构成。在这种情况下，支撑板21为表面密实的支撑板21，支撑板21本体无贯穿孔(如图3所示)。此处的支撑板21可以优选地通过某种固定连接方式，例如螺栓连接或卡扣连接的方式，沿垂直于所述釜体腔室的轴线方向而固定在所述釜体腔室中，并可在支撑板21与所述釜体腔室的连接处设置密封件24(例如，密封圈等)，从而达到密封的效果。
在实际设计时，若表面密实且无贯穿孔的支撑板21采用卡扣连接的方式，沿垂直于所述釜体腔室的轴线方向固定在釜体腔室中，为了实现这一目的，所述釜体腔室的内壁上可设置横截面为L型的支撑部件(例如，支撑条或支撑块或支撑板)。同时，在表面密实且无贯穿孔的支撑板21的一面上设有与所述支撑部件和所述釜体腔室内壁之间的凹槽相适配的凸起。这样在安装时，可将表面密实且无贯穿孔的支撑板21上的凸起直接卡扣在对应的凹槽中，即可实现表面密实且无贯穿孔的支撑板21与所述釜体腔室之间的卡扣固定。当然此处的连接方式仅为举例，支撑板21的安装方式可以采用其他各种方式与所述釜体腔室连接，并不受此处举例限制，其他连接方式也在本申请的保护范围内。
本实施例中支撑板21的材质可优选为不锈钢、工程塑料或陶瓷。进一步地，若选用工程塑料，为了提高支撑板21的耐热阻燃安全性，可优选地采用现有常规的涂覆工艺(例如，电镀、化学镀、喷涂或气相沉积技术等)在工程塑料支撑板的表面上涂覆一层或多层耐高温阻燃涂层(该涂层必须是无毒无害的)，而无需任何其他特殊处理。
实施例4：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例2或实施例3的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图4和图5所示，所述环境模拟监测装置中所述温度控制单元优选地包括加热元件30、多个温度传感器40，加热/制冷夹套层50和循环控制系统。其中，加热元件30设置在培养基腔室11中，此处加热元件30可以选用市售的热电偶，当然其他类型的加热元件也可以。多个温度传感器40布设在培养基腔室11中。加热/制冷夹套层50包覆在培养釜10的外侧。所述循环控制系统与加热/制冷夹套层50连接，并为加热/制冷夹套,50提供加热/制冷循环介质。此处，加热元件30、温度传感器40以及所述循环控制系统均通过电路与外部计算机电连接。
进一步优选地，可以在加热/制冷夹套层50的外侧设置保温隔层200。此处保温隔层200的材料可以优选地采用热系数小于或等于0.12的材料，例如有机隔热保温材料或无机隔热保温材料。
其中，有机隔热保温材料可优选地采用聚氨酯泡沫、聚苯板或酚醛泡沫中的一种，而无机隔热保温材料可优选地采用气凝胶毡、玻璃棉或岩棉中的一种。
当然，本实施例中保温隔层200的材料选择，可根据所述环境模拟监测装置的实际使用时的环境而定。此处仅为举例，并不作为限定。
更进一步地，如图4所示，本实施例中的所述循环控制系统可以优选地包括：加热介质循环控制组件，其包括通过夹套三通阀55、分别与加热/制冷夹套层50的介质入口51和介质出口52流体连接的加热介质循环管线531、设置在加热介质循环管线531上并位于加热/制冷夹套层5的介质入口51的上游处的加热器534、设置在加热介质循环管线531上并为加热循环介质提供循环动力的加热循环介质递送泵533、设置在加热介质循环管线531上的加热介质供给源532；以及制冷介质循环控制组件，其包括通过夹套三通阀55分别与加热/制冷夹套层5的介质入口51和介质出口52流体连接的制冷介质循环管线541、设置在制冷介质循环管线541上并位于加热/制冷夹套层5的介质入口51的上游处的冷凝器544、设置在制冷介质循环管线541上并为制冷循环介质提供循环动力的制冷循环介质递送泵543、设置在制冷介质循环管线541上的制冷介质供给源542；其中，夹套三通阀55、加热器534、加热循环介质递送泵533、冷凝器544以及制冷循环介质递送泵543通过电路与外部计算机电连接。
本实施例装置中，夹套三通阀55可选用电磁三通阀，用以实现对加热介质或制冷介质进入加热/制冷夹套层5的灵活调节，可控性好。
本实施例装置中的加热介质供给源532可以是储存有加热介质的容器，其中加热介质可以是加热的高温流体(例如，高温水或油等)；而制冷介质供给源542可以是储存有制冷介质的容器，其中制冷介质可以是冷却的低温流体(例如，低温水或油等)。
实施例5：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例4的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
所述环境模拟监测装置中动力搅拌单元包括驱动电机60、搅拌轴61和搅拌桨70，搅拌轴61与驱动电机60的输出端传动连接，搅拌桨70与搅拌轴61固定连接，驱动电机60通过电路与外部计算机电连接。
此处，搅拌桨70可优选为螺带搅拌桨。其中，驱动电机60可选用大扭矩的减速电机，可通过控制减速电机的转速和扭矩，以带动搅拌浆70对固态培养基或液态培养基进行搅拌。
进一步优选地，所述温度控制单元中多个温度传感器4可沿平行于培养基腔室11轴线的方向均匀布设在培养基腔室11的内壁上。
在实际设计时，温度传感器40可优选地设置3-5个，可沿平行于培养基腔室11轴线的方向等间距地布设在培养基腔室11的内壁上。温度传感器40可以设置在较为靠近搅拌桨70的培养基腔室11内壁上，以测定培养基中多个位点的温度，并实时将温度信号传送至外部计算机。
另外，培养釜10的顶部可以优选地设有用于插入加热元件30(例如，热电偶)的连接口15，加热元件30的加热部分穿过连接口15并设置在培养基腔室11中。应当注意的是，设置在培养基腔室11中的加热元件30的部分应当与搅拌桨70保持适当的安全距离，以避免与工作状态下的搅拌桨70发生碰撞或摩擦。
实施例6：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例5的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图4所示，在本实施例中，所述环境模拟监测装置的温度控制单元中的加热/制冷夹套层50的介质入口51位于培养釜10的下部，介质出口52位于培养釜10的上部，即加热/制冷夹套层50中的介质采用“下进上出”的方式对培养基腔室101进行加热或冷却。
实施例7：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例6的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
本实施例中，所述环境模拟监测装置的供气单元包括通气口和空气压缩机100，所述通气口设置在所述釜体腔室上，空气压缩机100通过进气管210与所述通气口相连接，空气压缩机100通过电路与外部计算机电连接。空气压缩机100的进口和出口分别设有用于除油除水的过滤器。
如图5所示，在所述通气口处设有进气质量流量计230，空气压缩机100与进气质量流量计230均通过电路与外部计算机电连接。进一步地，所述通气口可优选地设置为2个，即第一通气口80和第二通气口90，第一通气口80位于所述釜体腔室的下部，并与通气缓冲腔室12连通，第二通气口90位于所述釜体腔室的顶部，并与培养基腔室11连通。进气管210上设有供气三通阀110(本实施例中可选用电磁三通阀，其通过电路与外部计算机电连接)。进气管210经供气三通阀110分成第一进气管支路81和第二进气管支路91，并且第一进气管支路81和第二进气管支路91分别与第一通气口80、第二通气口90连通。
针对本实施例装置，应予以说明，当培养基为固态培养基时，外部计算机控制供气三通阀110，使得第一进气管支路81与空气压缩机100连通，并通过空气压缩机100经由第一进气管支路81、第一通气口80向通气缓冲腔室12供气，通气缓冲腔室12中的气体向上依次经过设有多个贯穿孔的支撑板21、分子筛层22(用于分散气体)和网格层23而进入固态培养基中，为固态培养基中的微生物提供分散较为均匀的氧分。
当培养基为液态培养基时，外部计算机控制供气三通阀110，使得第二进气管支路91与空气压缩机100连通，并通过空气压缩机100经由第二进气管支路91、第二通气口9向培养基腔室11中供气，为液态培养基中的微生物提供氧分。
实施例8：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例7的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图5所示，本实施例中，所述环境模拟监测装置在空气压缩机100和供气三通阀110之间的进气管210上设置储气罐120，将空气压缩机100与储气罐120相配合有利于实现高纯空气的平稳供气，可延长空气压缩机的使用寿命。
实施例9：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例8的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图5所示，本实施例中，所述环境模拟监测装置的釜体腔室设有与培养基腔室11相连接的排气口16(此处排气口16处设有与外部计算机电连接的电磁阀，用以控制排气口16的开启/关闭以及开合度)。其中，所述气体监测单元包括排气气体控制组件、气体成分分析仪180和气体压力传感器140。所述排气气体控制组件设置在排气口16处用于控制气体湿度和流量，气体成分分析仪180与所述排气气体控制组件相连接，气体压力传感器140设置在培养基腔室11中，并位于所述培养基(例如，固态培养基或液态培养基)的上方。所述排气气体控制组件、气体成分分析仪180和气体压力传感器140分别通过电路与外部计算机电连接。
所述排气气体控制组件优选地包括排气质量流量计220和排气管190，排气质量流量计220通过排气三通阀15与排气口106相连接的和排气管19，排气管19上设有排气气体湿度传感器160和排气气体冷凝器170，将气体成分分析仪180与排气气体冷凝器170相连，排气质量流量计202和排气气体冷凝器17的使用可控制氧气分析时的湿度和流量。另外，排气质量流量计220、排气气体湿度传感器160和排气气体冷凝器170分别通过电路与外部计算机电连接。
此处，气体成分分析仪180可选用市售的红外气体分析仪、热导式气体分析仪、磁氧分析仪或气相色谱分析仪中的一种。
实施例10：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例9的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图5所示，本实施例中，所述环境模拟监测装置的湿度监测单元包括湿度传感器130，湿度传感器130设置在培养基腔室11中，并位于所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方，湿度传感器130通过电路与外部的电控箱电连接。
其中，培养釜10的顶部设有取样口13，可将湿度传感器130穿过取样口13而插入培养基腔室11中，并悬设在所述培养基的上方。而为了确保湿度传感器130与取样口13之间的接触密封性，可在湿度传感器130与取样口13相接触的位置设置橡胶密封圈。
针对本实施例装置，应予以说明，在监测过程中，如需要从所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)取样以分析培养基中的物质成分含量时，可先将取样口13处的湿度传感器130取出，并快速采用取样棒穿过取样口13以对固态培养基或液态培养基进行取样，待取样结束后，应立即将湿度传感器130重新插入取样口13中，并注意保持湿度传感器130与取样口13之间的接触密封性。
实施例11：
本实施例所述环境模拟监测装置在实施例10的基础上做了进一步改进，其具体改进之处在于：
如图5所示，为安全起见，培养基腔室11中设有气体压力传感器140，气体压力传感器140位于所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)的上方，并在外部计算机中设置报警器，报警器可通过电路分别与温度传感器40、气体压力传感器140电连接。
在实际操作过程中，当温度传感器40监测到培养基的温度过高(例如，超出设定温度范围的最大值约5℃以上且长达1min以上)和/或气体压力传感器140监测到培养基上方的气体压力过高(例如，超出设定气体压力范围的最大值约10％以上)，报警器会发出警报以提示操作人员。
根据上述结构描述，上述实施例1至11的环境模拟监测装置也可以设计成可移动的，例如，可通过常规的固定方式(例如，螺栓连接、法兰连接等)将培养釜10固定在底部设有车轮的支撑框架上，这样就可以简单地实现装置的可移动性。
另外，上述实施例1至11的环境模拟监测装置还可做进一步改进，例如，在培养釜10的顶盖14的内侧设置与培养釜釜体相适配的密封圈，以保证在工作状态下顶盖14与培养釜釜体之间的密封性。
另外，培养釜釜体的顶部可设有与培养釜10的顶盖14相适配的轮毂，培养釜10的顶盖14可通过铰链与培养釜釜体的轮毂之间实现铰接，可快速开启或闭合。在工作状态下，可采用横截面为“[”型的半闭合锁固件将培养釜10的顶盖14与培养釜釜体顶部的轮毂紧紧锁固在一起。
再者，针对以上实施例1至11的环境模拟监测装置所采用的外部计算机，可具有显示器，其可以实时显示温度传感器40所测得的培养基腔室11中所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)的温度信息，同时也可以实时显示湿度传感器13、气体压力传感器14所测得的培养基腔室101中位于所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方的气体湿度信息、压力信息。其中，温度传感器40、湿度传感器130、气体压力传感器140可通过常规的I/O接口(即输入/输出接口，未示出)与外部计算机连接。操作人员可根据上述所得的温度信息、气体湿度信息、压力信息来对微生物在固态培养基或液态培养基中的生存环境进行监控。
在实际控制固态培养基或液态培养基的温度的过程中，当温度传感器40检测到所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)的温度超过预先设定的温度范围时，显示器会发出温度过热信息警告。此时在外部计算机的控制下，夹套三通阀开启为接通制冷介质循环控制组件，随后制冷循环介质递送泵543开始工作以将制冷介质供给源542中的制冷介质经由冷凝器544、介质入口51泵入加热/制冷夹套层50中，对培养基腔室11进行冷却，直至温度传感器40检测到所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)的温度值返回至预先设定的温度范围内，可通过显示器手动地或自动地关闭制冷介质循环控制组件。
当温度传感器40检测到所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)的温度低于预先设定的温度范围时，显示器会发出温度过冷信息警告。此时在外部计算机的控制下，夹套三通阀开启为接通加热介质循环控制组件。随后加热循环介质递送泵533开始工作以将加热介质供给源532中的加热介质经由加热器534、介质入口51泵入加热/制冷夹套层50中，对培养基腔室11进行加热，直至温度传感器40检测到固态培养基或液态培养基的温度值返回至预先设定的温度范围内，可通过显示器手动地或自动地关闭加热介质循环控制组件。
另外，设置在通气口(例如，第一通气口80和第二通气口90)处的进气质量流量计230会将进气气体流量信息实时反馈给外部计算机，并呈现在显示器上。在实际控制固态培养基或液态培养基上方的气体压力的过程中，当气体压力传感器140检测到所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方的气体压力过高时，显示器会发出气体压力过高信息警告。此时在外部计算机的控制下，空气压缩机100的输出功率调小，以减小气体的供给流量(可通过进气质量流量计230所检测到的进气气体流量信息来判断)，同时还可以结合调节位于排气口16的电磁阀的开合度，从而将所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方的气体压力降至预先设定的压力范围内。
当气体压力传感器140检测到所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方的气体压力过低时，显示器会发出气体压力过低信息警告，此时在外部计算机的控制下，空气压缩机100的输出功率调大，以增大气体的供给流量(可通过进气质量流量计230所检测到的进气气体流量信息来判断)，从而将所述培养基(例如固态培养基或液态培养基)上方的气体压力降至预先设定的压力范围内。
在对培养基腔室11的排气进行气体成分测定的过程中，可通过显示器来设定测量排气中气体成分的时间间隔。在外部计算机的控制下，可定期开启排气口16处的电磁阀，并开启排气气体控制组件，可根据排气质量流量计220所检测到的气体流量大小，来调节排气口16处的电磁阀的开合度，以使得排出的气体流量大小处于合适的范围内。随后可根据排气气体湿度传感器160所检测到的气体湿度大小，来调节排气气体冷凝器170的开启或工作功率或闭合，以将排气气体的湿度大小控制在合适的范围内，再由气体成分分析仪180测定排气中的气体成分，并显示在显示器中。
本发明还公开了一种环境模拟监测装置的使用方法，其采用如上述实施例1至11所述的环境模拟监测装置。所述环境模拟监测装置的使用方法包括以下步骤：
步骤S1、将培养基置于所述釜体腔室的培养基腔室11中，再将微生物接种在所述培养基中，随后将所述釜体腔室密封，开启所述动力搅拌单元对所述培养基进行搅拌，以使所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，停止所述动力搅拌单元。
步骤S2、开启所述温度控制单元，以将培养基腔室11中的温度维持在设定的温度范围内，随后开启所述供气单元，为所述培养基中的微生物提供氧分。
步骤S3、开启湿度监测单元，并通过所述湿度监测单元实时监测培养基腔室11中所述培养基上方的气体湿度，结合所述温度控制单元和所述供气单元来调节所述气体湿度，以模拟微生物在自然环境中的生长条件。
步骤S4、按照既定的时间间隔，定期开启所述气体监测单元以监测由培养基腔室11排出的气体成分，并从所述培养基取样，以分析所述培养基中的物质成分含量，基于所述气体成分以及所述培养基中的物质成分含量的变化来评估微生物的生长状况。
此处，所述培养基为固态培养基或液态培养基，所述固态培养基以自然界土壤为基础，所述液态培养基以自然界湖泊水、海水或污水为基础。
在实际应用方面，以上实施例1至11的环境模拟监测装置可被用于研究微生物与环境、微生物与微生物、微生物与营养因子之间的相互作用机理，也可被用于模拟对生物可降解材料进行降解测试的环境。
综上所述，本发明环境模拟监测装置及其使用方法和应用，具有如下诸多优势：
一、所述环境模拟监测装置在培养釜中设置可拆卸支撑密封结构，通过变换可拆卸支撑密封结构的结构构造以适用于固态培养基或液态培养基，这大大提升了装置的通用性，克服了现有装置仅适用于固态培养基或液态培养基的局限性；
二、所述环境模拟监测装置在培养釜的结构基础上，采用动力搅拌单元以使固态培养基或液态培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，再结合温度控制单元、供气单元、湿度监测单元来共同模拟微生物在自然环境中的生长条件；
三、所述环境模拟监测装置可按照既定的时间间隔，定期开启气体监测单元以监测由培养基腔室排出的气体成分，并从固态培养基或液态培养基取样以分析培养基中的物质成分含量，基于气体成分以及培养基中的物质成分含量的变化来评估微生物的生长状况；
四、所述环境模拟监测装置主要用于模拟自然环境中有氧条件下微生物的生长状况，可有效模拟自然环境，具有高通量、低能耗、通用性强的特点，能有效降低科研劳动强度，安全稳定性好，适合批量化生产制造。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种环境模拟监测装置，其特征在于，所述环境模拟监测装置包括：
培养釜，所述培养釜的内部设有用于容纳培养基的釜体腔室，所述釜体腔室中设有用于承载所述培养基的可拆卸支撑密封结构，所述可拆卸支撑密封结构将所述釜体腔室分隔成培养基腔室和通气缓冲腔室，所述培养基位于所述培养基腔室内，且用于接种和培养微生物；
温度控制单元，与所述培养釜连接，用于控制所述培养基腔室中的所述培养基的温度；
动力搅拌单元，与所述培养基腔室密封连接，并为所述培养基腔室中的所述培养基提供搅拌；
供气单元，与所述培养釜连接，用于向所述培养基腔室中的所述培养基供气；
湿度监测单元，安装在所述培养釜上，用于监测所述培养基腔室中所述培养基上方的气体湿度；
气体监测单元，与所述培养釜连接，用于监测由所述培养基腔室排出的气体成分；
其中，所述培养基在接种微生物后，经由所述动力搅拌单元将所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，然后使得所述供气单元、温度控制单元、湿度监测单元工作，共同模拟微生物在自然环境中的生长条件；
所述培养基为固态培养基或液态培养基，当所述培养基为固态培养基时，所述可拆卸支撑密封结构包括可通气支撑体和网格层，所述可通气支撑体可拆卸地设置在所述釜体腔室中，所述网格层设置在所述可通气支撑体上，用于承载所述固态培养基，当所述培养基为液态培养基时，所述可拆卸支撑密封结构包括表面密实且无贯穿孔的支撑板，所述支撑板可拆卸地设置在所述釜体腔室中；
所述供气单元包括通气口和空气压缩机，所述空气压缩机通过进气管与所述通气口相连接，所述进气管上设有供气三通阀，所述进气管经所述供气三通阀分成第一进气管支路和第二进气管支路，所述通气口包括第一通气口和第二通气口，所述第一通气口位于所述釜体腔室的下部，并与所述通气缓冲腔室连通，所述第二通气口位于所述釜体腔室的顶部，并与所述培养基腔室连通；当所述培养基为固态培养基时，所述空气压缩机经由所述第一进气管支路、第一通气口向所述通气缓冲腔室供气，当所述培养基为液态培养基时，所述空气压缩机经由所述第二进气管支路、第二通气口向所述培养基腔室供气。
2.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述可通气支撑体与所述网格层之间设有分子筛层，所述分子筛层用于将通过所述可通气支撑体的气体充分分散。
3.如权利要求2所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述可通气支撑体为支撑板，所述支撑板上设置有多个贯穿孔；
所述支撑板的贯穿孔的孔径小于所述分子筛层中分子筛的直径。
4.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述温度控制单元包括：
加热元件，所述加热元件的加热端设置在所述培养基腔室中；
多个温度传感器，所述温度传感器布设在所述培养基腔室中；
加热/制冷夹套层，包覆在所述培养釜的外侧；
循环控制系统，与所述加热/制冷夹套层连接，用于为所述加热/制冷夹套层提供加热/制冷循环介质；
所述加热元件、所述温度传感器以及所述循环控制系统均通过电路与外部计算机电连接。
5.如权利要求4所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述循环控制系统包括：
加热介质循环控制组件，其包括加热介质循环管线、加热器、加热循环介质递送泵和加热介质供给源；其中，所述加热介质循环管线通过夹套三通阀分别与所述加热/制冷夹套层的介质入口和介质出口流体连接；所述加热器设置在所述加热介质循环管线上，并位于所述加热/制冷夹套层的介质入口的上游处；所述加热循环介质递送泵设置在所述加热介质循环管线上，并为加热循环介质提供循环动力；所述加热介质供给源设置在所述加热介质循环管线上；
制冷介质循环控制组件，其包括制冷介质循环管线、冷凝器、制冷循环介质递送泵和制冷介质供给源；其中，所述制冷介质循环管线通过夹套三通阀分别与所述加热/制冷夹套层的介质入口和介质出口流体连接；所述冷凝器设置在所述制冷介质循环管线上，并位于所述加热/制冷夹套层的介质入口的上游处；所述制冷循环介质递送泵设置在所述制冷介质循环管线上，并为制冷循环介质提供循环动力；所述制冷介质供给源设置在所述制冷介质循环管线上。
6.如权利要求5所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述夹套三通阀、所述加热器、所述加热循环介质递送泵、所述冷凝器以及所述制冷循环介质递送泵分别通过电路与所述外部计算机电连接。
7.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述动力搅拌单元包括驱动电机、搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴与所述驱动电机的输出端传动连接，所述搅拌桨与所述搅拌轴固定连接，所述驱动电机通过电路与外部计算机电连接。
8.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述空气压缩机通过电路与外部计算机电连接。
9.如权利要求8所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述空气压缩机的进口和出口分别设有用于除油除水的过滤器。
10.如权利要求8所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述第一通气口和所述第二通气口处设有进气质量流量计，所述进气质量流量计通过电路与外部计算机电连接。
11.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述釜体腔室设有与所述培养基腔室相连接的排气口；
所述气体监测单元包括排气气体控制组件、气体成分分析仪和气体压力传感器，所述排气气体控制组件设置在所述排气口处，用于控制气体湿度和流量；所述气体成分分析仪与所述排气气体控制组件相连接；所述气体压力传感器设置在所述培养基腔室中，并位于所述培养基上方；
所述排气气体控制组件、所述气体成分分析仪和所述气体压力传感器分别通过电路与外部计算机电连接。
12.如权利要求11所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述排气气体控制组件包括排气质量流量计和排气管，所述排气质量流量计和所述排气管通过排气三通阀与所述排气口相连接；
所述排气管上设有排气气体湿度传感器和排气气体冷凝器，所述气体成分分析仪与所述排气气体冷凝器相连接，并且所述排气质量流量计、所述排气气体湿度传感器和所述排气气体冷凝器分别通过电路与外部计算机电连接。
13.如权利要求1所述的环境模拟监测装置，其特征在于，所述湿度监测单元包括湿度传感器，所述湿度传感器设置在所述培养基腔室中，位于所述培养基上方，所述湿度传感器通过电路与外部的电控箱电连接。
14.一种环境模拟监测装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法采用如权利要求1-13任意一项所述的环境模拟监测装置，所述使用方法包括以下步骤：
S1、将培养基置于所述釜体腔室的培养基腔室中，再将微生物接种在所述培养基中，随后将所述釜体腔室密封，开启所述动力搅拌单元对所述培养基进行搅拌，以使所述培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，停止所述动力搅拌单元；
S2、开启所述温度控制单元，以将所述培养基腔室中的温度维持在设定的温度范围内，随后开启所述供气单元，为所述培养基中的微生物提供氧分；
S3、开启湿度监测单元，并通过所述湿度监测单元实时监测所述培养基腔室中所述培养基上方的气体湿度，结合所述温度控制单元和所述供气单元来调节所述气体湿度，以模拟微生物在自然环境中的生长条件；
S4、按照既定的时间间隔，定期开启所述气体监测单元以监测由所述培养基腔室排出的气体成分，并从所述培养基取样，以分析所述培养基中的物质成分含量，基于所述气体成分以及所述培养基中的物质成分含量的变化来评估微生物的生长状况。
15.如权利要求14所述的环境模拟监测装置的使用方法，其特征在于，所述培养基为固态培养基或液态培养基，所述固态培养基以自然界土壤为基础，所述液态培养基以自然界湖泊水、海水或污水为基础。
16.一种环境模拟监测装置的应用，其特征在于，所述应用采用如权利要求1-13任意一项所述的环境模拟监测装置，所述环境模拟监测装置可被用于研究微生物与环境、微生物与微生物、微生物与营养因子之间的相互作用机理。
17.一种环境模拟监测装置的应用，其特征在于，所述应用采用如权利要求1-13任意一项所述的环境模拟监测装置，所述环境模拟监测装置可被用于模拟对生物可降解材料进行降解测试的环境。
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