CN112262762B - 一种自动补充营养液的培养系统 - Google Patents

一种自动补充营养液的培养系统 Download PDF

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Abstract

一种自动补充营养液的培养系统，涉及植物培养技术领域，所采用的技术方案包括培养装置和分配装置，所述培养装置包括多个培养容器，所述分配装置包括设置在所述培养装置顶部的分流槽，所述分流槽内设置有多个隔板，所述隔板将所述分流槽分隔为多个分流室，所述分流室设置有连通到所述培养容器内的出液管；所述分流槽还设置有用于将营养液均匀地分配到各个所述分流室中的喷洒装置，所述喷洒装置设置有进液接头。本发明将营养液均匀地输送到每个培养容器，极大减轻了研究人员的工作量，并且结构简单，成本低，易于推广。

Description

一种自动补充营养液的培养系统
技术领域
本发明涉及植物培养技术领域，尤其涉及一种自动补充营养液的培养系统。
背景技术
拟南芥在中国分布广泛，是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型，而且具有植株小、结子多、生命周期短、基因组简单、遗传操作简便的优点，是进行遗传学研究的好材料。在实验室中培育拟南芥时，为防止杂交，一般将多株拟南芥分别种植在不同的试管中，并且控制生长发育条件，比如温度、光强、水分、营养等。目前在控制水分、营养时，需要研究人员手工将配置好的定量营养液逐一加入各个试管中，极其耗费时间；而且试管中水分蒸发较快，添加营养液频率较高，进一步加重了研究人员的工作量。
发明内容
针对现有技术方案中研究人员手工添加营养液工作量较大、占用时间多的问题，本发明提供了一种自动补充营养液的培养系统。
本发明提供如下的技术方案：一种自动补充营养液的培养系统，包括培养装置和分配装置；所述培养装置包括多个培养容器；所述分配装置包括设置在所述培养装置顶部的分流槽，所述分流槽内设置有多个隔板，所述隔板将所述分流槽分隔为多个分流室，所述分流室设置有连通到所述培养容器内的出液管；所述分流槽还设置有用于将营养液均匀地分配到各个所述分流室中的喷洒装置，所述喷洒装置设置有进液接头。
优选地，所述分流槽为圆形，多个所述隔板沿所述分流槽的径向方向延伸且均匀分布；所述分流槽内还设置有圆锥，所述圆锥的底面朝向所述分流槽的底面，所述喷洒装置设置在所述圆锥锥角的顶部；所述分流室两侧的隔板侧面均设置有坡度；所述分流槽顶部设置有盖板。
优选地，所述分流室设置有向下倾斜的接头，所述出液管连接到所述接头。
优选地，所述喷洒装置还包括旋转盘、连接管、喷头和电机；所述旋转盘内部中空且设置有进液管和多个与所述进液管连通的径向支管，多个所述径向支管均匀分布且末端连接有所述喷头；所述进液管固定连接在所述连接管的一端，所述连接管的另一端设置有限位环且通过轴承转动连接到所述进液接头的一端，所述轴承卡住所述限位环且所述进液接头设置有轴承盖；所述电机设置在所述圆锥顶部，所述电机的输出轴固定连接在所述旋转盘的底部。
优选地，所述限位环和所述进液接头之间设置有密封件。
优选地，所述喷洒装置还包括连接在所述进液接头上的实心锥喷嘴。
优选地，所述进液接头固定连接在所述盖板上。
优选地，所述分配装置还包括营养液池，所述营养液池设置有输送泵，所述输送泵通过进液管道连接到所述进液接头。
优选地，所述输送泵还信号连接有控制器，所述控制器包括计时器。
优选地，多个所述培养容器阵列分布在基板上，所述基板上还设置有多个阵列分布的LED灯珠。
本发明的有益效果是：1、喷洒装置将营养液均匀地喷洒到分流槽的各个分流室中，再通过出液管输送到每个培养容器，代替了手工添加营养液，极大减轻了研究人员的工作量；2、分流槽中的多个隔板均匀分布，将分流槽分隔为多个扇形的分流室，且每个扇形的角度相同，喷洒装置360°均匀地喷洒营养液，从而每个分配室接到的营养液流量均相等，结构简单，成本低，易于推广；3、圆锥侧面和分流室两侧的隔板均具有坡度，使营养液向低处集中，尽量避免存留在分配槽中，提高营养液的利用率，并且圆锥侧面对营养液的自流方向无选择性，使营养液分配均匀；4、控制器可根据蒸发速度等因素定时地启动输送泵，将营养液输送到培养容器中，使培养试管中保持湿润的生长条件。
附图说明
图1为本发明一个实施例的三维示意图。
图2为本发明一个实施例的侧视图。
图3为本发明中分流槽的一个实施例的剖面图。
图4为图3的A部放大图。
图5为本发明中分流槽的一个实施例的三维示意图。
图6为本发明中分流槽的一个实施例的内部示意图。
图7为本发明中分流室的一个实施例的俯视图。
图8为本发明中分流槽的另一个实施例的剖面图。
图9为本发明中培养装置的一个实施例的三维示意图。
附图标记：1-培养装置，11-基板，12-培养容器，13-LED灯珠，2-分流槽，21-圆锥，22-盖板，3-隔板，4-分流室，41-接头，5-出液管，6-喷洒装置，61-进液接头，611-轴承盖，62-旋转盘，621-进液管，622-径向支管，63-连接管，631-限位环，64-喷头，65-电机，66-轴承，67-密封件，68-实心锥喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了如图1、图2所示的一种自动补充营养液的培养系统，包括培养装置1和分配装置；所述培养装置1包括多个培养容器12；所述分配装置包括设置在所述培养装置1顶部的分流槽2，所述分流槽2内设置有多个隔板3，所述隔板3将所述分流槽2分隔为多个分流室4，所述分流室4设置有连通到所述培养容器12内的出液管5；所述分流槽2还设置有用于将营养液均匀地分配到各个所述分流室4中的喷洒装置6，所述喷洒装置6设置有进液接头61。
所述培养装置用于培育拟南芥或者其他植物，包括多个培养容器。植物可通过海绵栽种在培养容器中。所述分配装置用于将营养液等量地分配给基板上的每一个培养容器，以减少实验变量。分配装置包括分流槽和喷洒装置。分流槽中的多个隔板将分流槽分隔成多个分流室，每个分流室对应一个培养容器，两者之间通过出液管连接。营养液从进液接头进入喷洒装置中，被喷洒装置均匀分配到各个分流室中，再经出液管自流进入每一个培养容器中，为植物的生长提供等量的水分和营养，以减轻研究人员的工作量。所述培养容器可采用平底透明试管，所述分流槽、隔板、出液管可采用聚丙烯一体成型，所述进液接头可采用不锈钢制作。
优选地，所述分流槽2为圆形，多个所述隔板3沿所述分流槽2的径向方向延伸且均匀分布；所述分流槽2内还设置有圆锥21，所述圆锥21的底面朝向所述分流槽2的底面，所述喷洒装置6设置在所述圆锥21的顶部；所述分流室4两侧的隔板3侧面均设置有坡度；所述分流槽2顶部设置有盖板22。
在一个实施例中，如图5、图6和图7所示，分流槽为圆形较佳，多个隔板沿分流槽径向方向延伸且均匀分布，将分流槽分隔成多个相同大小的扇形分流室。分流槽底部还设置有圆锥，分流室两侧的隔板侧面设置有坡度形成斜面，营养液在落入分配室时，在重力作用下自动向低处汇聚，尽量聚集在出液管与分配室的连接口附近，避免过多的营养液留存在分流槽中，造成损耗；具体地，圆锥的底面面积可与分流槽的底面相同，圆锥的锥角可为60~120度，隔板的斜面底部可紧贴出液管。盖板可采用聚丙烯制作，避免异物落入分流槽中。
优选地，所述分流室4设置有向下倾斜的接头41，所述出液管5连接到所述接头41。
为方便安装，每一个分流室设置有接头，接头向下倾斜，其延伸方向可与圆锥的母线平行，方便营养液自流。接头采用聚丙烯制作，与分流槽一体成型，接头与出液管之间可采用螺纹式连接或者承插式连接。
优选地，所述喷洒装置6还包括旋转盘62、连接管63、喷头64和电机65；所述旋转盘62内部中空且设置有进液管621和多个与所述进液管621连通的径向支管622，多个所述径向支管622均匀分布且末端连接有所述喷头64；所述进液管621固定连接在所述连接管63的一端，所述连接管63的另一端设置有限位环631且通过轴承66转动连接到所述进液接头61的一端，所述轴承66卡住所述限位环631且所述进液接头61设置有轴承盖611；所述电机65设置在所述圆锥21顶部，所述电机65的输出轴固定连接在所述旋转盘62的底部。
如图3和图4所示，在一个实施例中，喷洒装置还包括旋转盘、连接管、多个喷头和电机。旋转盘的主体结构为进液管和与进液管连通的多个径向支管，径向支管沿旋转盘的径向方向延伸，且末端均设置有喷头。连接管作为旋转盘的转动轴，其一端与进液管固定连接，另一端与进液接头转动连接；具体地，连接管与进液管之间可通过螺纹连接的方式固定，连接管与进液接头连接的一端设置有限位环，连接管与进液接头之间还设置有轴承，轴承不仅用于降低转动连接的摩擦系数，而且还可以卡住限位环以固定连接管的位置。轴承盖用于固定轴承。旋转盘底部还设置有电机作为转动的动力，电机可安装在圆锥内，电机的输出轴可固定连接在旋转盘的底部并且和旋转盘之间设置有平键以传递扭矩；为安装电机，可将圆锥顶部削平变成圆台状。
圆锥、电机、旋转盘、连接管和进液接头可共用一条中轴线，从下到上依次连接。在使用时，可首先打开电机使旋转盘匀速转动，再从进液接头通入营养液，营养液依次经过进液接头、连接管、进液管、径向支管，最后从喷头喷射到各个分流室中。多个径向支管均匀分布，并且其中轴线可与分流槽的底面平行，再加上匀速旋转作用，使喷洒装置以旋转盘中轴线为中心，在垂直于中轴线的平面上将营养液360°均匀地喷洒到分流槽中；分流槽中多个隔板均匀分布，将分流槽分隔为多个圆心角相同的扇形分流室，每个分流室中接取的营养液流量基本保持一致，可得到等量的营养液。所述电机可采用微型变频电机，所述旋转盘可采用聚丙烯制作，所述进液管、径向支管、连接管、进液接头、盖板可采用不锈钢制作，所述轴承可采用滚珠轴承，所述喷头可采用窄角实心锥形喷嘴，其喷射方向朝向分流室较优。
优选地，所述限位环631和所述进液接头61之间设置有密封件67。
喷头在工作时需要管道中保持压力，为保证密封，限位环和进液接头之间还设置有密封件。所述密封件可采用TB3-IA型轴用齿形低摩擦密封件。
优选地，所述喷洒装置6还包括连接在所述进液接头61上的实心锥喷嘴68。
在另一个实施例中，如图8所示，喷洒装置可为喷射方向朝向分流槽底面的实心锥喷嘴。实心锥喷嘴可直接连接在进液接头上，其中轴线与圆锥的中轴线重合，其喷雾形状为规则的实心锥形，可确保各个分配室中获取到等量的营养液，同时结构也更为简单易用。实心锥喷嘴也可替换成空心锥喷嘴。
优选地，所述进液接头61固定连接在所述盖板22上。
为固定进液接头和实心锥喷嘴，进液接头可直接固定在盖板上，并且分流槽内部结构简单、无易损坏部件，不必将盖板频繁打开。
优选地，所述分配装置还包括营养液池，所述营养液池设置有输送泵，所述输送泵通过进液管道连接到所述进液接头61。
分配装置还包括营养液池、输送泵和进液管道，输送泵通过进液管道将营养液从营养液池泵入进液接头中，同时为喷头提供工作压力。所述营养液池可采用聚丙烯制作成槽状，所述输送泵可采用微型水泵，所述进液管道可采用不锈钢管。
优选地，所述输送泵还信号连接有控制器，所述控制器包括计时器。
为达到定时定量为培养容器输入营养液的目的，输送泵还信号连接有控制器。控制器包括计时器，可根据植物生长的不同阶段需要的营养液总量、培养容器的数量、输送泵的流量、营养液的损耗量以及不同温度下培养容器中的营养液蒸发速度等数据控制输送泵的启动时间和持续时间，使本发明能自动为植物保持湿润且合适的生长环境，进一步减轻研究人员的工作量，上述数据可提前输入控制器中。所述控制器可采用S7-200型可编程逻辑控制器，所述计时器可采用NE555计时芯片。
优选地，多个所述培养容器12阵列分布在基板11上，所述基板上还设置有多个阵列分布的LED灯珠13。
如图9所示，培养装置还包括基板和多个LED灯珠，基板用于承载培养容器和LED灯珠，LED灯珠为培养容器提供光强。LED灯珠和培养容器均阵列分布在基板上，两者之间可间隔排布，使各个培养容器可接受到均匀的光照条件。所述基板可采用聚乙烯制作。
以上为本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：包括培养装置（1）和分配装置；
所述培养装置（1）包括多个培养容器（12）；
所述分配装置包括设置在所述培养装置（1）顶部的分流槽（2），所述分流槽（2）内设置有多个隔板（3），所述隔板（3）将所述分流槽（2）分隔为多个分流室（4），所述分流室（4）设置有连通到所述培养容器（12）内的出液管（5）；所述分流槽（2）还设置有用于将营养液均匀地分配到各个所述分流室（4）中的喷洒装置（6），所述喷洒装置（6）设置有进液接头（61）；
所述分流槽（2）为圆形，多个所述隔板（3）沿所述分流槽（2）的径向方向延伸且均匀分布；所述分流槽（2）内还设置有圆锥（21），所述圆锥（21）的底面朝向所述分流槽（2）的底面，所述喷洒装置（6）设置在所述圆锥（21）锥角的顶部；所述分流室（4）两侧的隔板（3）侧面均设置有坡度；所述分流槽（2）顶部设置有盖板（22）；
所述喷洒装置（6）还包括旋转盘（62）、连接管（63）、喷头（64）和电机（65）；所述旋转盘（62）内部中空且设置有进液管（621）和多个与所述进液管（621）连通的径向支管（622），多个所述径向支管（622）均匀分布且末端连接有所述喷头（64）；所述进液管（621）固定连接在所述连接管（63）的一端，所述连接管（63）的另一端设置有限位环（631）且通过轴承（66）转动连接到所述进液接头（61）的一端，所述轴承（66）卡住所述限位环（631）且所述进液接头（61）设置有轴承盖（611）；所述电机（65）设置在所述圆锥（21）顶部，所述电机（65）的输出轴固定连接在所述旋转盘（62）的底部。
2.根据权利要求1所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述分流室（4）设置有向下倾斜的接头（41），所述出液管（5）连接到所述接头（41）。
3.根据权利要求1所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述限位环（631）和所述进液接头（61）之间设置有密封件（67）。
4.根据权利要求1所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述喷洒装置（6）还包括连接在所述进液接头（61）上的实心锥喷嘴（68）。
5.根据权利要求4所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述进液接头（61）固定连接在所述盖板（22）上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述分配装置还包括营养液池，所述营养液池设置有输送泵，所述输送泵通过进液管道连接到所述进液接头（61）。
7.根据权利要求6所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：所述输送泵还信号连接有控制器，所述控制器包括计时器。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种自动补充营养液的培养系统，其特征在于：多个所述培养容器（12）阵列分布在基板（11）上，所述基板上还设置有多个阵列分布的LED灯珠（13）。
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