CN114720634B - 原位海水自动序列培养器及工作方法 - Google Patents

原位海水自动序列培养器及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种原位海水自动序列培养器及工作方法，包括：主结构、计量泵、控制舱、双路阀、培养舱、连杆、固定管组以及分配阀；所述主结构内安装控制舱、培养舱以及固定管组；所述培养舱和所述固定管组转动连接所述主结构，所述培养舱和所述固定管组之间通过连杆连接；所述控制舱连接双路阀、计量泵以及分配阀，所述双路阀连接所述计量泵、所述培养舱和所述分配阀；所述分配阀连接所述固定管组。本发明通过培养舱和固定管内设置滚动球的结构，利用倾斜条件下球会滚动的原理，实现了培养舱和固定管内液体的搅拌混合，解决叶片式搅拌需要采用磁耦合结构或者动密封结构的负载组成问题，提高了设备的可靠性和经济性。

Description

原位海水自动序列培养器及工作方法
技术领域
本发明涉及原位海水培养器结构领域，具体地，涉及原位海水自动序列培养器及工作方法。
背景技术
近几年来，国际上对国际海域遗传资源普遍重视，海洋遗传资源具有重大潜在的应用价值，而原位海水培养器是重要的海洋遗传资源获取装置。目前，原位海水培养器采用的是叶片式搅拌进行海水和培养皿、固定剂的混合，但叶片式搅拌需要使用磁耦合结构或者动密封结构，这种结构可靠性较差，且成本较高。故需要提供一种新的原位海水培养器结构，以解决叶片式搅拌需要采用磁耦合结构或者动密封结构的负载组成问题。
专利文献CN111707651A公开了一种原位海水营养加富实验装置及其使用方法，包括实验箱，实验箱的顶部固定有动力箱，且动力箱内形成一号仓，一号仓设有电控模块，实验箱内部的低端设置有隔板，且实验箱通过隔板分隔成二号仓和三号仓，二号仓内部依次设置有进样模块、移液模块和分析测试模块，三号仓内设有生态培养模块，此原位海水营养加富实验装置模拟海水温度、光照及水体波动状态，通过自动移液模块及分析测试模块实现原位实验自动化。移取试剂体积及精度均可根据注射泵型号确定，并通过处理器预设，实现高精度添加试剂；培养时间可通过处理器预设，可更改增添试剂类型，可设多个培养袋。
专利文献CN111471576A公开了一种自带压力补偿的深海微生物原位培养装置，包括培养罐、培养罐端盖、培养罐外壳、连接体、电机筒、电机筒端盖、压力补偿装置、水密接插件、步进电机、联轴器、梯形丝杆、密封环、空心螺纹杆、堵头及固定支架，培养罐和培养罐端盖通过螺纹连接；培养罐和培养罐端盖可移动地设置在培养罐外壳内，培养罐外壳通过固定支架和连接体连接，连接体和电机筒连接，空心螺纹杆内壁设有梯形螺纹并和梯形丝杆啮合，步进电机通过联轴器和梯形丝杆连接。
上述现有专利未能解决叶片式搅拌需要采用磁耦合结构或者动密封结构的负载组成问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种原位海水自动序列培养器及工作方法。
根据本发明提供的一种原位海水自动序列培养器，包括：主结构、计量泵、控制舱、双路阀、培养舱、连杆、固定管组以及分配阀；
所述主结构内安装控制舱、培养舱以及固定管组；
所述培养舱和所述固定管组转动连接所述主结构，所述培养舱和所述固定管组之间通过连杆连接；
所述控制舱连接双路阀、计量泵以及分配阀，所述双路阀连接所述计量泵、所述培养舱和所述分配阀；
所述分配阀连接所述固定管组。
优选地，所述主结构内部安装固定管托架和培养舱托架；
所述主结构相对两侧面中部设置中间立柱，所述中间立柱上安装多组轴承座；
所述固定管托架和所述培养舱托架侧面设置转轴，所述固定管托架和所述培养舱托架通过所述转轴分别与一组轴承座连接实现相对所述主结构转动；
所述连杆两端分别铰链所述固定管托架和所述培养舱托架；
所述固定管托架通过所述连杆实现在转动时与所述培养舱托架平行且同步。
优选地，所述固定管托架上安装所述固定管组和所述分配阀。
优选地，所述培养舱托架上安装所述计量泵、所述双路阀以及所述培养舱。
优选地，所述主结构内安装混合驱动电机；
所述混合驱动电机连接并驱动所述培养舱托架摆动，所述培养舱托架通过所述连杆带动所述固定管托架同步平行摆动。
优选地，所述混合驱动电机包括：驱动连杆、曲柄以及水下电机；
所述水下电机固定安装在所述主结构上，所述水下电机输出端安装所述曲柄一端，所述曲柄另一端连接所述驱动连杆一端；
所述驱动连杆另一端连接所述培养舱托架。
优选地，所述固定管组包括多个固定管，多个所述固定管分别与所述分配阀连接；
所述固定管包括：固定管活塞、固定管活塞密封圈、固定管体以及固定管混合球；
所述固定管体一端安装所述固定管活塞并通过所述固定管活塞密封所述固定管体，所述固定管活塞和所述固定管体之间安装所述固定管活塞密封圈；
所述固定管体内部安装所述固定管混合球，当所述固定管组随同所述固定管托架摆动时，所述固定管混合球沿所述固定管体内壁延伸方向滚动。
优选地，所述培养舱包括：培养舱活塞、培养舱活塞密封圈、培养舱体以及培养舱混合球；
所述培养舱体一端安装所述培养舱活塞并通过所述培养舱活塞密封所述培养舱体，所述培养舱活塞和所述培养舱体之间安装所述培养舱活塞密封圈；
所述培养舱体内部安装所述培养舱混合球，当所述培养舱随同所述培养舱托架摆动时，所述培养舱混合球沿所述培养舱体内壁延伸方向滚动。
优选地，所述固定管内放置固定剂；
所述培养舱放置培养基。
优选地，一种所述原位海水自动序列培养器的工作方法，包括以下步骤：
步骤S1，所述控制舱控制所述计量泵连通外部环境的海水，所述计量泵按照设定速度吸取海水；
步骤S2，所述控制舱控制所述计量泵和所述双路阀，使所述计量泵连通所述培养舱，所述计量泵将吸取的海水输送到所述培养舱；
步骤S3，重复步骤S1至步骤S2，直至所述计量泵向所述培养舱输送设定量海水；
步骤S4，启动所述混合驱动电机，所述培养舱内海水与所述培养基均匀混合，所述培养舱通过所述培养基实现对海水中生物的定向培养；
步骤S5，记录第一培养时间点，所述计量泵连通所述培养舱并从所述培养舱内抽取样品；
步骤S6，所述计量泵连通其中一个固定管并将样品注入；
步骤S7，启动所述混合驱动电机，固定管摆动，固定管内固定剂与样品均匀混合，实现样品生物信息固定保持；
步骤S8，重复步骤S1至步骤S7，在不同的培养时间点用不同的固定管完成培养样品的生物信息固定保持，直至完成试验。
优选地，所述固定管托架安装在所述主结构内部上部，所述培养舱托架安装在所述主结构内部中部，所述控制舱和所述混合驱动电机安装在所述主结构内部底部。
优选地，所述驱动连杆和所述曲柄构成曲柄连杆机构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过培养舱和固定管内设置滚动球的结构，利用倾斜条件下球会滚动的原理，实现了培养舱和固定管内液体的搅拌混合，解决叶片式搅拌需要采用磁耦合结构或者动密封结构的负载组成问题，提高了设备的可靠性和经济性；
2、本发明通过一个驱动电机驱动托架的形式，实现了一个驱动电机实现所有培养舱和固定管的混合功能，相比每个培养舱、固定管都要配置一个混合功能的其他设计方案，极大的简化了设备复杂性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为培养器结构示意图(一)；
图2为培养器结构示意图(二)；
图3为培养舱和固定管组摆动过程图；
图4为培养器内部部件连接原理图；
图5为固定管剖视图；
图6为培养舱剖视图；
图7为混合驱动电机结构示意图。
图中所示：
Figure GDA0003642813970000041
Figure GDA0003642813970000051
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1至图4所示，本实施例包括：主结构1、计量泵5、控制舱6、双路阀7、培养舱8、连杆9、固定管组10以及分配阀11；主结构1内安装控制舱6、培养舱8以及固定管组10，培养舱8和固定管组10转动连接主结构1，培养舱8和固定管组10之间通过连杆9连接，控制舱6连接双路阀7、计量泵5以及分配阀11，双路阀7连接计量泵5、培养舱8和分配阀11，分配阀11连接固定管组10。固定管托架2上安装固定管组10和分配阀11，培养舱托架3上安装计量泵5、双路阀7以及培养舱8。主结构1内部安装固定管托架2和培养舱托架3，主结构1相对两侧面中部设置中间立柱，中间立柱上安装多组轴承座，固定管托架2和培养舱托架3侧面设置转轴，固定管托架2和培养舱托架3通过转轴分别与一组轴承座连接实现相对主结构1转动，连杆9两端分别铰链固定管托架2和培养舱托架3，固定管托架2通过连杆9实现在转动时与培养舱托架3平行且同步。主结构1内安装混合驱动电机4，混合驱动电机4连接并驱动培养舱托架3摆动，培养舱托架3通过连杆9带动固定管托架2同步平行摆动。固定管内放置固定剂，培养舱8放置培养基。
如图5所示，固定管组10包括多个固定管，多个固定管分别与分配阀11连接，固定管包括：固定管活塞1001、固定管活塞密封圈1002、固定管体1003以及固定管混合球1004；固定管体1003一端安装固定管活塞1001，固定管活塞1001和固定管体1003之间安装固定管活塞密封圈1002，固定管体1003内部安装固定管混合球1004，当固定管组10随同固定管托架2摆动时，固定管混合球1004沿固定管体1003内壁延伸方向滚动。
如图6所示，培养舱8包括：培养舱活塞801、培养舱活塞密封圈802、培养舱体803以及培养舱混合球804；培养舱体803一端安装培养舱活塞801并通过培养舱活塞801密封培养舱体803，培养舱活塞801和培养舱体803之间安装培养舱活塞密封圈802，培养舱体803内部安装培养舱混合球804，当培养舱8随同培养舱托架3摆动时，培养舱混合球804沿培养舱体803内壁延伸方向滚动。
如图7所示，混合驱动电机4包括：驱动连杆401、曲柄402以及水下电机403；水下电机403固定安装在主结构1上，水下电机403输出端安装曲柄402一端，曲柄402另一端连接驱动连杆401一端，驱动连杆401另一端连接培养舱托架3。
本实施例培养器的工作方法，包括以下步骤：步骤S1，控制舱6控制计量泵5连通外部环境的海水，计量泵5按照设定速度吸取海水；步骤S2，控制舱6控制计量泵5和双路阀7，使计量泵5连通培养舱8，计量泵5将吸取的海水输送到培养舱8；步骤S3，重复步骤S1至步骤S2，直至计量泵5向培养舱8输送设定量海水；步骤S4，启动混合驱动电机4，培养舱8内海水与培养基均匀混合，培养舱8通过培养基实现对海水中生物的定向培养；步骤S5，记录第一培养时间点，计量泵5连通培养舱8并从培养舱8内抽取样品；步骤S6，计量泵5连通其中一个固定管并将样品注入；步骤S7，启动混合驱动电机4，固定管摆动，固定管内固定剂与样品均匀混合，实现样品生物信息固定保持；步骤S8，重复步骤S1至步骤S7，在不同的培养时间点用不同的固定管完成培养样品的生物信息固定保持，直至完成试验。
实施例2
实施例2作为实施例1的优选例。
如图1至图4所示，本实施例包括：主结构1、固定管托架2、培养舱托架3、混合驱动电机4、计量泵5、控制舱6、双路阀7、培养舱8、连杆9、固定管组10以及分配阀11。主结构1是设备的主体框架，是其他部件的安装基础。固定管托架2安装在主结构1的内部上方，通过两侧的轴与主结构1中间立柱上的一组轴承座连接，固定管托架2可绕轴摆动。固定管组10和分配阀11安装在固定管托架2上。培养舱托架3安装在主结构1的内部中部，通过两侧的轴与主结构1中间立柱上的另一组轴承座连接，培养舱托架3可绕轴摆动。计量泵5、双路阀7以及培养舱8安装在培养舱托架3上。控制舱6、混合驱动电机4布置在主结构1内部的底层。连杆9两端铰接连接培养舱托架3和固定管托架2，使培养舱托架3和固定管托架2在摆动时保持两者平行同步。混合驱动电机4通过曲柄连杆机构驱动培养舱托架3和固定管托架2摆动。
如图5和图6所示，固定管由固定管活塞1001、固定管活塞密封圈1002、固定管体1003以及固定管混合球1004组成；固定管组10被固定管托架2带动摆动时，固定管混合球1004就会在固定管内滚动，从而使内部液体产生流动，从而混合均匀。培养舱8由培养舱活塞801、培养舱活塞密封圈802、培养舱体803以及培养舱混合球804组成。培养舱8被培养舱托架3带动摆动时，培养舱混合球804会在培养舱8内滚动，使培养舱8内部液体产生流动从而混合均匀。
工作过程：
步骤T1，控制舱6控制计量泵5连通外部环境的海水，计量泵5按照设定速度吸取海水；步骤T2，控制舱6控制计量泵5和双路阀7，使计量泵5连通培养舱8，计量泵5将吸取的海水输送到培养舱8；步骤T3，重复步骤T1至步骤T2，直至计量泵5向培养舱8输送设定量海水；步骤T4，培养舱8可预置培养基，启动混合驱动电机4，培养舱8内海水与培养基均匀混合，培养舱8通过培养基实现对海水中生物的定向培养；步骤T5，记录第一培养时间点，计量泵5连通培养舱8并从培养舱8内定速定量抽取样品；步骤T6，计量泵5连通其中一个固定管并将样品注入；步骤T7，固定管内预置固定剂，启动混合驱动电机4，固定管摆动，固定管内固定剂与样品均匀混合，实现样品生物信息固定保持；步骤T8，重复步骤T1至步骤T7，在不同的培养时间点用不同的固定管完成培养样品的生物信息固定保持，直至完成试验。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种原位海水自动序列培养器，其特征在于，包括：主结构（1）、计量泵（5）、控制舱（6）、双路阀（7）、培养舱（8）、连杆（9）、固定管组（10）以及分配阀（11）；
所述主结构（1）内安装控制舱（6）、培养舱（8）以及固定管组（10）；
所述培养舱（8）和所述固定管组（10）转动连接所述主结构（1），所述培养舱（8）和所述固定管组（10）之间通过连杆（9）连接；
所述控制舱（6）连接双路阀（7）、计量泵（5）以及分配阀（11），所述双路阀（7）连接所述计量泵（5）、所述培养舱（8）和所述分配阀（11）；
所述分配阀（11）连接所述固定管组（10）；
所述主结构（1）内部安装固定管托架（2）和培养舱托架（3）；
所述主结构（1）相对两侧面中部设置中间立柱，所述中间立柱上安装多组轴承座；
所述固定管托架（2）和所述培养舱托架（3）侧面设置转轴，所述固定管托架（2）和所述培养舱托架（3）通过所述转轴分别与一组轴承座连接实现相对所述主结构（1）转动；
所述连杆（9）两端分别铰链所述固定管托架（2）和所述培养舱托架（3）；
所述固定管托架（2）通过所述连杆（9）实现在转动时与所述培养舱托架（3）平行且同步；
所述固定管托架（2）上安装所述固定管组（10）和所述分配阀（11）；
所述固定管组（10）包括多个固定管，多个所述固定管分别与所述分配阀（11）连接；
所述固定管包括：固定管活塞（1001）、固定管活塞密封圈（1002）、固定管体（1003）以及固定管混合球（1004）；
所述固定管体（1003）一端安装所述固定管活塞（1001）并通过所述固定管活塞（1001）密封所述固定管体（1003），所述固定管活塞（1001）和所述固定管体（1003）之间安装所述固定管活塞密封圈（1002）；
所述固定管体（1003）内部安装所述固定管混合球（1004），当所述固定管组（10）随同所述固定管托架（2）摆动时，所述固定管混合球（1004）沿所述固定管体（1003）内壁延伸方向滚动；
培养舱活塞（801）、培养舱活塞密封圈（802）、培养舱体（803）以及培养舱混合球（804）；
所述培养舱体（803）一端安装所述培养舱活塞（801）并通过所述培养舱活塞（801）密封所述培养舱体（803），所述培养舱活塞（801）和所述培养舱体（803）之间安装所述培养舱活塞密封圈（802）；
所述培养舱体（803）内部安装所述培养舱混合球（804），当所述培养舱（8）随同所述培养舱托架（3）摆动时，所述培养舱混合球（804）沿所述培养舱体（803）内壁延伸方向滚动；
所述主结构（1）内安装混合驱动电机（4）。
2.根据权利要求1所述原位海水自动序列培养器，其特征在于：所述培养舱托架（3）上安装所述计量泵（5）、所述双路阀（7）以及所述培养舱（8）。
3.根据权利要求2所述原位海水自动序列培养器，其特征在于：
所述混合驱动电机（4）连接并驱动所述培养舱托架（3）摆动，所述培养舱托架（3）通过所述连杆（9）带动所述固定管托架（2）同步平行摆动。
4.根据权利要求1所述原位海水自动序列培养器，其特征在于，所述混合驱动电机（4）包括：驱动连杆（401）、曲柄（402）以及水下电机（403）；
所述水下电机（403）固定安装在所述主结构（1）上，所述水下电机（403）输出端安装所述曲柄（402）一端，所述曲柄（402）另一端连接所述驱动连杆（401）一端；
所述驱动连杆（401）另一端连接所述培养舱托架（3）。
5.根据权利要求1所述原位海水自动序列培养器，其特征在于：所述固定管内放置固定剂；
所述培养舱（8）放置培养基。
6.一种权利要求5所述原位海水自动序列培养器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，所述控制舱（6）控制所述计量泵（5）连通外部环境的海水，所述计量泵（5）按照设定速度吸取海水；
步骤S2，所述控制舱（6）控制所述计量泵（5）和所述双路阀（7），使所述计量泵（5）连通所述培养舱（8），所述计量泵（5）将吸取的海水输送到所述培养舱（8）；
步骤S3，重复步骤S1至步骤S2，直至所述计量泵（5）向所述培养舱（8）输送设定量海水；
步骤S4，启动所述混合驱动电机（4），所述培养舱（8）内海水与所述培养基均匀混合，所述培养舱（8）通过所述培养基实现对海水中生物的定向培养；
步骤S5，记录第一培养时间点，所述计量泵（5）连通所述培养舱（8）并从所述培养舱（8）内抽取样品；
步骤S6，所述计量泵（5）连通其中一个固定管并将样品注入；
步骤S7，启动所述混合驱动电机（4），固定管摆动，固定管内固定剂与样品均匀混合，实现样品生物信息固定保持；
步骤S8，重复步骤S1至步骤S7，在不同的培养时间点用不同的固定管完成培养样品的生物信息固定保持，直至完成试验。
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