CN112760219A - 一种等离子体诱变育种装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子体诱变育种装置，其包括样品处理系统、冷却系统、检测系统、控制系统，其中，所述样品处理系统包括无生物活性污染物的洁净工作仓、样品自动分样处理与收集模块、等离子体发生器及与射频电源模块；所述冷却系统与等离子体发生器相连，用于对等离子体发生器进行冷却的冷却系统；所述检测系统包括用于检测产生等离子体射流的工作气体的气体流量控制器、用于检测等离子体发生器产生射流温度的温度传感器；所述控制系统包括用于控制诱变育种操作且包括控制面板和控制器的控制系统。本发明机械结构更紧凑，确保等离子体有效、快捷地对多个样品连续自动进行不同条件的处理，避免人工进样、放样、取样的繁琐工作带来染菌风险。
Description
技术领域
本发明属于等离子体技术处理设备领域，特别涉及用于生物育种的一种等离子体诱变育种装置。
背景技术
品质优良的微生物菌株始终是生物产业的核心。等离子体技术作为一种诱变育种新技术，不仅克服了常规育种周期长、进程慢、难以获得高效变异品种的缺点，而且比基因工程更具效率和成本优势，尤其对具有复杂代谢网络的生物细胞，非-GMO的诱变方法更有其独特的优势，微生物新品种改造方面发挥越来越重要的作用。
目前，现在的等离子体诱变育种设备往往仅能半自动化实现一个或者数个样品的处理，处理完成单个样品后需要打开操作室手动取出，然后重新放置下一待处理样品，步骤繁琐且染菌的风险较大，而且增加了人工成本，降低了诱变育种效率。目前已有增加传送装置的技术实现，样品自动添加和收集功能，如专利公开号为107267381A和专利公开号为205774461U等的专利文献，并制备了专利公开号为107201309A的一种新型等离子体诱变育种装置。目前现有技术和装置存在以下缺陷：
（1）通过采用载物传送带和样品收集带配合的方式，虽然可以实现样品的添加、处理和收集，但是传送带的精度较差，并且因为需要提前样品摆放到传送带上，增加了劳动量的同时还对传送带的长度有限制，即处理样品越多，传送带越长；此外，样品收集带也需要前后移动来配合样品收集，因此，机械结构占用空间大，不利于应用到成品仪器上；
（2）现有样品自动进样和收集装置的进样器是固定式设计，因此只能够进行单一种类的样品进样，无法满足多种类样品进样的需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种等离子体诱变育种装置。本发明通过如下技术方案实现：
1 . 一种等离子体诱变育种装置，其特征在于，包括样品处理系统、冷却系统、检测系统、控制系统，其中，
所述样品处理系统包括无生物活性污染物的洁净工作仓、样品自动分样处理与收集模块、等离子体发生器及与等离子发生器连接的射频电源模块，所述样品自动分样处理与收集模块，包括设置有横向移动导轨的支撑架及其两端依次设置有自动分样模块和自动收集模块，用于处理前样品自动分样和处理后样品自动收集；
所述冷却系统与等离子体发生器相连，用于对等离子体发生器进行冷却的冷却系统；
所述检测系统包括用于检测产生等离子体射流的工作气体的气体流量控制器、用于检测等离子体发生器产生射流温度的温度传感器；
所述控制系统包括用于控制诱变育种操作且包括控制面板和控制器的控制系统，所述控制器分别连接射频电源模块、样品自动分样处理与收集模块、冷却系统、气体流量器、温度传感器、操作面板。
2. 根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述自动分样模块，包括多样品盛载器、载物台及驱动载物台沿支撑架导轨来回往复移动的第一电机，自动收集模块包括设有样品容器的载物转盘及控制其运动的第二电机。
3. 根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述多样品盛载器横截面积为0.5cm2-3cm2，优选1 cm2-2cm2。
4. 根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述自动分样模块设置在支撑架上并与其直接相连，所述支撑架导轨长为15cm-20cm，所述自动收集模块设置在支撑架下方，距离支撑架1cm-2cm，所述等离子发生器的发射区距离支撑架0.5cm-5cm，优选0.5-3cm，进一步优选0.5-1cm。
5. 根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述载物转盘由第二电机控制其沿着轴心线水平旋转和/或上下升降，优选沿着轴心线水平旋转。
6. 根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述样品处理系统、检测系统、控制系统设置在壳体内，所述冷却系统设置在所述壳体外部，所述洁净工作仓内具有消毒装置的安装位置和照明装置的安装位置。
7. 根据权利要求6所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述壳体内设置进样器，其位于支撑架上方，处于等离子体发生器与自动分样模块间。
8. 根据权利要求7所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述进样器完成操作之后，3s内实现样品传送到达等离子体射流区进行处理，处理后的样品能3s内实现样品收集同时自动立即切换下一个样品的处理。
9. 根据权利要求7或8任一所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述支撑架上正对进样器处设置有液体容器，用于盛放液体样品或样品处理液，所述进样器由第三电机驱动。
10. 根据权利要求1-9中任一所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述控制器的输入端连接操作面板、气体流量器、温度传感器，所述控制器的输出端连接第一电机、第二电机、第三电机、等离子体发生器、进样器。
本发明的技术效果如下：本发明的一种等离子体诱变育种装置机械结构更紧凑，能处理大量的生物样品，并且生物样品不局限于一种种类，可减少人工操作，满足多种样品进样需求。此外，由于在多个样品的处理过程中，即时加样，即时处理，处理后马上进行收集，从而避免了多个样品处理过程中，等待处理其他样品可能存在的变干、染菌等风险，处理之后的样品能够及时进行收集，以确保诱变育种的效果。
附图说明
图1 为本发明一种等离子体诱变育种装置的一实施方式的整体结构示意图；
图2为本发明一种等离子体诱变育种装置的一实施方式的内部结构示意图；
图3为本发明一种等离子体诱变育种装置的样品自动分样处理与收集模块结构示意图；
图4为本发明一种等离子体诱变育种装置的自动分样处理模块结构示意图；
图5为本发明一种等离子体诱变育种装置的固定板与滑台板结构示意图；
图6为本发明一种等离子体诱变育种装置的另一实施方式的结构示意图；
图7为本发明一种等离子体诱变育种装置的另一实施方式的内部结构示意图；
图8为本发明一种等离子体诱变育种装置的滑台板移动状态结构示意图；
图9为本发明一种等离子体诱变育种装置的另一实滑台板移动状态结构结构示意图；
符号说明：
111壳体 112洁净工作仓 113散热孔 114操作面板 115控制器
116气体流量控制器 117射频电源模块 118温度传感器 119喷嘴
120消毒装置 121照明装置 122进样器 123冷却系统
124气体流量控制器 125第三电机
1 支撑架 2 自动分样模块 3自动收集模块 4 固定板 5滑台板
6 载盘 7 第一电机 8样品固定座 9多样品盛载器 10载物转盘 11第二电机
12支架 13底座 14自动移液枪 15液体样品容器 16等离子体发生器
17加液体样品位点 18等离子体处理位点。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明具体方案的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明的限定。
本发明的一种等离子体诱变育种装置，其用于在常压室温条件下通过等离子体技术对生物样品进行诱变育种，其包括样品处理系统、冷却系统、检测系统、控制系统，其中，所述样品处理系统包括无生物活性污染物的洁净工作仓、样品自动分样处理与收集模块、等离子体发生器及与等离子发生器连接的射频电源模块，所述样品自动分样处理与收集模块，包括设置有横向移动导轨的支撑架及其两端依次设置有自动分样模块和自动收集模块，用于处理前样品自动分样和处理后样品自动收集；所述冷却系统与等离子体发生器相连，用于对等离子体发生器进行冷却的冷却系统；所述检测系统包括用于检测产生等离子体射流的工作气体的气体流量控制器、用于检测等离子体发生器产生射流温度的温度传感器；所述控制系统包括用于控制诱变育种操作且包括控制面板和控制器的控制系统，所述控制器分别连接射频电源模块、样品自动分样处理与收集模块、冷却系统、气体流量器、温度传感器、操作面板。
利用本发明的等离子体诱变育种装置，由于可以通过控制系统对处理前样品自动分样和处理后样品自动收集进行控制，并且对等离子体射流进行控制，可以实现多个样品处理过程中，及时加样，及时处理，处理后立即收集，即多样品全自动化诱变处理操作，避免人工操作染菌风险。
图1和图2示出了本发明的等离子体诱变育种装置的一实施方式的整体结构图，在该实施方式中，所述样品处理系统、检测系统、控制系统设置在壳体内，所述冷却系统设置在所述壳体外部，所述洁净工作仓内具有消毒装置的安装位置和照明装置的安装位置。
所述样品自动分样处理与收集模块作为一整体，包括设置有横向移动导轨的支撑架及其两端依次设置有自动分样模块和自动收集模块，均固定在壳体内。在本发明的一个具体实施方式中，所述自动分样模块，包括多样品盛载器、载物台及驱动载物台沿支撑架导轨来回往复移动的第一电机，多样品盛载器作为样品容器，其形状根据样品确定，可以是规则形状也可以是不规则形状，例如当样品为圆形载片时，多样品盛载器为圆柱体容器。
在一具体实施方式中，所述样品盛载器横截面积为0.5cm2-3cm2，进一步优选1cm2-2cm2。
在一具体具体方式中，所述自动分样模块设置在支撑架上并与其直接相连，所述支撑架导轨长为15cm-20cm。作为自动分样模块的一个示例，如图3、图4所示，所述滑台板5为倒“L”型，其两端高度不同，与固定板4相连的一端高度与固定板一致且高于与载物台6相连的一端，该结构的设置可以节省材料，有利于载物台6的移动与分离，尤其是多样品盛载器9与载物台6之间有缓冲空间，使多样品盛载器9中物品更有序的一一分样。所述样品固定座8与多样品盛载器9通过在样品固定座8中设置多样品盛载器9的孔道进行嵌合，多样品盛载器9可通过螺纹等方式固定在样品固定座8上。
在一实施方式中，所述固定板4与滑台板5弹性相连的方式是通过弹簧实现，所述弹簧可以是一根，也可以是多根，根据弹簧弹性性能选择数量。在具体实施方式中，如图5所示，所述弹簧为3根，使与滑台板5相邻的载物台6侧面受力更加均匀，有益于多样品盛载器9、样品固定座8孔道、载物台6样品孔完全对应。在下料分样过程中，通过弹簧自动位移控制样品盛载器9中物品单个进入载物台6样品孔，实现分样。
为了方便多样品盛载器9中物品更容易进入载物台6样品孔中，对其下落通道结构与大小进行限定。在一实施方式中，所述载物台6中样品孔为凹形孔槽，其尺寸大小略大于样品盛载器9中物品，同时所述多样品盛载器9通过样品固定座8中设置与其结构相吻合的孔径相嵌合。
在本发明一实施方式中，所述自动收集模块设置在支撑架下方，距离支撑架1cm-2cm，其包括设有样品容器的载物转盘及控制其运动的第二电机。在一个具体实施方式中，所述自动收集模块中载物转盘10由第二电机11控制沿着轴心线水平旋转或上下升降，控制系统对其自动控制。
如图6和图7所示，在本发明的等离子体诱变育种装置，所述样品处理系统、进样器、检测系统、控制系统设置在壳体内，所述冷却系统设置在所述壳体外部，所述洁净工作仓内具有消毒装置的安装位置和照明装置的安装位置。在自动分样模块和自动收集模块间支撑架上依次设置2个位点，进样位点即加液体样品位点17和等离子体处理位点18。所述液体样品位点17上端设置进样器122，在一具体实施例中为自动移液枪14，自动移液枪14由控制系统19控制进样操作，其由第三电机125驱动。所述等离子体处理位点18靠近自动收集模块3，其位点上端设置等离子体发生器，进一步所述等离子发生器的发射区距离支撑架0.5cm-5cm，优选0.5-3cm，进一步优选0.5-1cm。所产生等离子体对生物样品进行照射处理，照射处理时间、方式等均由控制系统控制，实现全自动操作。
在本发明一实施方式中，所述多样品盛载器9中盛放圆柱形载片，载物台6在第一电机带动下沿着支撑板1移动过程中，通过进样器122加液体样品至圆柱形载片中，所述液体样品可以是相同的，也可以是不同的，加样量根据实验需求改变。完成样品加样后，载物台6移动到等离子体处理位点18处，对添加的液体样品进行相同条件或不同条件的等离子体照射处理，处理完成后，进一步移动到达载物转盘10的凹槽或中空部位与支撑架1的中空孔道对应处，圆柱形载片通过中空孔道进入新增设的样品容器中。
为了更方便自动取样加样操作，所述支撑架上正对进样器处设置有液体容器15，用于盛放液体样品或样品处理液。所述液体样品位点17上端设置进样器122，如自动移液枪14，自动吸取液体样品或样品处理液，然后在控制系统的控制下，自动加样。所述进样器完成操作之后，3s内实现样品传送到达等离子体射流区进行处理，处理后的样品能3s内实现样品收集同时自动立即切换下一个样品的处理。
利用本发明装置进行样品收集，所述载物转盘10的凹槽或中空部位与支撑架1的中空孔道对应，便于样品或样品盛放器通过中空孔道进入凹槽或中空部位的新设置的样品容器中。在一个具体实施方式中，所述载物转盘10凹槽或中空部位为圆柱形，凹槽用于放置样品或样品盛放容器；若为中空部位，可以放置样品盛放器或者新增设的样品收集容器，具体的，新增设的样品收集容器可以为EP管，如5mL EP管等。
在一具体实施方式中，利用本发明装置进行如下应用操作：（1）自动取样：所述第一电机提供驱动力使载物台6向自动分样模块端移动，当载物台6到达固定板4端，再进一步移动使固定板4和滑台板5连接的弹性压缩状态，使所述样品盛载器9中盛放物品如样品或样品容器通过位置吻合及重力作用落入载物台6样品孔中，如图3。（2）液体样品位点17添加液体样品或样品处理液：在第一电机7驱动下，载物台6沿着支撑板1向自动收集模块端移动固定板4和滑台板5间弹性压缩状态恢复，滑台板5向左移动，到达多样品盛载器9下方，阻止样品盛载器9中盛放物品下移，当其达到液体样品位点17，如图8所示，第三电机驱动进样器取样并将液体样品添加到载物台6样品孔的样品容器中或者将样品处理液添加到载物台6样品孔的样品上。（3）等离子体处理位点18等离子体照射处理：当载物台6到达等离子体处理位点18处，产生等离子体发生器射流，对样品进行处理，同时调整载物转盘10转动，使载物转盘10的凹槽或中空部位与支撑架1上靠近自动收集模块端中空孔道对应。（4）自动收养，完成处理后，进一步位移，使载物台6中样品孔与支撑架1上靠近自动收集模块端中空孔道对应，如图9所示，此时多样品盛载器9中盛放物品通过分样、平移进入自动收集模块的载物转盘10的凹槽或中空部位容器中，此时完成一个样品自动分样与收集。（5）自动循环操作，载物台6在第一电机7驱动下，返回到达固定板4端，使固定板4和滑台板5处于弹性压缩状态，自动重复进行下一样品分样、处理与收集操作，反复循环。其中，步骤2是可选择的步骤，例如若所述样品盛载器9中盛放物品为最终需要处理的样品时，可以不用进行步骤（2）液体样品位点17添加液体样品或样品处理液的操作。该操作选择在控制系统中的控制面板中进行操作选择实现。
所述控制器的输入端连接操作面板、气体流量器、温度传感器，所述控制器的输出端连接第一电机、第二电机、第三电机、等离子体发生器、进样器。确保等离子体有效、快捷的对多个样品连续自动除了，避免人工进样、放样、取样的繁琐工作带来染菌风险。
Claims (10)
1.一种等离子体诱变育种装置，其特征在于，包括样品处理系统、冷却系统、检测系统、控制系统，其中，
所述样品处理系统包括无生物活性污染物的洁净工作仓、样品自动分样处理与收集模块、等离子体发生器及与等离子发生器连接的射频电源模块，所述样品自动分样处理与收集模块，包括设置有横向移动导轨的支撑架及其两端依次设置有自动分样模块和自动收集模块，用于处理前样品自动分样和处理后样品自动收集；
所述冷却系统与等离子体发生器相连，用于对等离子体发生器进行冷却的冷却系统；
所述检测系统包括用于检测产生等离子体射流的工作气体的气体流量控制器、用于检测等离子体发生器产生射流温度的温度传感器；
所述控制系统包括用于控制诱变育种操作且包括控制面板和控制器的控制系统，所述控制器分别连接射频电源模块、样品自动分样处理与收集模块、冷却系统、气体流量器、温度传感器、操作面板。
2.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述自动分样模块，包括多样品盛载器、载物台及驱动载物台沿支撑架导轨来回往复移动的第一电机，自动收集模块包括设有样品容器的载物转盘及控制其运动的第二电机。
3.根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述多样品盛载器横截面积为0.5cm2-3cm2，优选1 cm2-2cm2。
4.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述自动分样模块设置在支撑架上并与其直接相连，所述支撑架导轨长为15cm-20cm，所述自动收集模块设置在支撑架下方，距离支撑架1cm-2cm，所述等离子发生器的发射区距离支撑架0.5cm-5cm，优选0.5-3cm，进一步优选0.5-1cm。
5.根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述载物转盘由第二电机控制其沿着轴心线水平旋转和/或上下升降，优选沿着轴心线水平旋转。
6.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述样品处理系统、检测系统、控制系统设置在一壳体内，所述冷却系统设置在所述壳体外部，所述洁净工作仓内具有消毒装置的安装位置和照明装置的安装位置。
7.根据权利要求6所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述壳体内设置进样器，其位于支撑架上方，处于等离子体发生器与自动分样模块间。
8.根据权利要求7所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述进样器完成操作之后，3s内实现样品传送到达等离子体射流区进行处理，处理后的样品能3s内实现样品收集同时自动立即切换下一个样品的处理。
9.根据权利要求7或8任一所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述支撑架上正对进样器处设置有液体容器，用于盛放液体样品或样品处理液，所述进样器由第三电机驱动。
10.根据权利要求1-9中任一所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述控制器的输入端连接操作面板、气体流量器、温度传感器，所述控制器的输出端连接第一电机、第二电机、第三电机、等离子体发生器、进样器。
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| JP2004017138A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 加工又は検査装置および肉盛溶接装置 |
| CN103981091A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 无锡思清源生物科技有限公司 | 一种新型常压室温等离子体诱变育种装置 |
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| CN208888118U (zh) * | 2018-08-30 | 2019-05-21 | 济南继德生物科技有限公司 | 一种具有复检功能的样品检测装置 |
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2019
- 2019-11-01 CN CN201911060582.1A patent/CN112760219A/zh active Pending
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