CN115475429B - 一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其包括：壳体与盖板、滤膜缠放机构、样品带压紧机构以及抽滤过滤机构，壳体与盖板装配形成密闭腔体，密闭腔体填充有去离子水；滤膜缠放机构包括设置在密闭腔体内的样品带卷筒、滤膜卷筒和盖层卷筒，滤膜卷筒上缠绕有滤膜，盖层卷筒上缠绕有塑料盖层；样品带压紧机构包括设置在密闭腔体内的若干个导轮‑压紧轮组件和压紧复合组件，导轮‑压紧轮组件设置在滤膜和塑料盖层被牵引的轨道上，以引导和压紧滤膜和塑料盖层；压紧复合组件用于将滤膜和塑料盖层压紧复合形成样品带；抽滤过滤机构设置在滤膜被牵引的轨道上，用于抽取壳体与盖板之外的海水，并将该海水固定在滤膜的采样区域上。

Description

一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置

技术领域

本发明涉及微生物采样技术领域，尤其是涉及一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置。

背景技术

深海带具有低温、高压、高盐、无光等特点，其独特的环境条件造就了特殊的物质循环模式和生物基因特性。在深海的热液喷口、底层沉积物等各种不同的位置均能发现独特的生物群落。对采集到的样本进行分析后发现，生物圈中的微生物具有很高的丰度和多样性，且具有一些特殊的功能。例如，对石油有较强的分解能力，有很高的抗癌活性，某些微生物对海洋中的地质演化和物质循环具有重要影响。因此，深海微生物的采样与研究对人类了解海洋具有重要意义。

海洋微生物多样性及其天然产物资源的研究开发正受到世界各国越来越多的重视。但由于大深度的海水中微生物的含量相对较低，通过在实验室过滤原位海水的方式单次能够获取的微生物量很少，采样效率低下。现有的抽滤装置例如SUPR采样器，采用24条相同的流道来对样品进行分别过滤保存，每组样品通过过滤30-100L水样得到，样品采用管段保存，采样量受限。

发明内容

针对现有技术中的深海带微生物的采样量受限，本发明提供一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，以提高深海带微生物的采样量。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其包括：

壳体与盖板，壳体与盖板装配形成密闭腔体，密闭腔体填充有去离子水；

滤膜缠放机构，其包括设置在密闭腔体内的样品带卷筒、滤膜卷筒和盖层卷筒，滤膜卷筒上缠绕有滤膜，盖层卷筒上缠绕有塑料盖层；

样品带压紧机构，其包括设置在密闭腔体内的若干个导轮-压紧轮组件和压紧复合组件，导轮-压紧轮组件设置在滤膜和塑料盖层被牵引的轨道上，以引导和压紧滤膜和塑料盖层；压紧复合组件用于将滤膜和塑料盖层压紧复合形成样品带；以及，

抽滤过滤机构，其设置在滤膜被牵引的轨道上，用于抽取壳体与盖板之外的海水，并将该海水固定在滤膜的采样区域上。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，抽滤过滤机构包括扩口组件和平移组件，其中，扩口组件包括出水扩口和进水扩口，进水扩口和出水扩口以各自前端的扩口部位相对布置，滤膜穿过该扩口部位，其中，平移组件驱动出水扩口向进水扩口方向间隔往复运动，以实现将该海水固定在滤膜的采样区域上。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，壳体上设有壳内进水接头、壳内出水接头、壳外进水接头和壳外出水接头，其中，壳外进水接头与壳外进水接头对应布置且相互连通，进水扩口的尾端进口通过PU软管接至壳内进水接头，从而形成进水通道；壳内出水接头与壳外出水接头对应布置且相互连通，出水扩口的侧壁出口通过PU软管接至壳内出水接头，从而形成出水通道。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，抽滤过滤机构还包括充油凸轮电机32，平移组件包括凸轮与滑轨，其中，充油凸轮电机32的输出端连接凸轮，滑轨固定在壳体上，出水扩口活动安装在滑轨上且出水扩口连接有一套装了弹簧的杆件，杆件的尾端设弹簧挡板，且弹簧挡板的外侧与凸轮的表面相接。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，还包括设置在密闭腔体外的齿轮泵和充油水泵电机，壳外出水接头通过PU软管与齿轮泵的进口相接，充油水泵电机用于驱动齿轮泵动作。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，样品带卷筒、滤膜卷筒和盖层卷筒均包括：

连接在壳体上的轴；

通过轴承转动连接在轴上的卷筒，以及，

安装在卷筒两侧的卷筒挡板。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，还包括设置在密闭腔体外的充油卷筒电机，充油卷筒电机用于驱动样品带卷筒绕轴心转动，从而分别通过滤膜和塑料盖层带动滤膜卷筒和盖层卷筒转动。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，壳体呈圆角的三角形，且该圆角的三角形的两对称边上各设有把手，该圆角的三角形的底边上设有底部支撑件。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，压紧复合组件包括相互啮合的带槽导轮和带齿导轮，滤膜的两侧设有与带齿导轮相互配合的连续间隔的齿孔。

如上的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，进一步地，还包括设置在密闭腔体外且与带齿导轮同步转动的转盘，转盘上设有磁铁，密闭腔体内设有磁开关，磁开关通过探测磁铁以控制充油卷筒电机的启停。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本装置在下放和回收过程中，由于装置内部充满无菌水与外界海水不连通，从而保证本装置只对指定水深的微生物进行富集；

2、本装置可携带多张滤膜，滤膜的数量超过360张，相比现有的样品存放技术，其可以获取更多的样品量，从而提高深海带微生物的采样量；

3、本装置以进水扩口和出水扩口构成抽滤腔室，通过凸轮机构实现进抽滤腔室的密封与开放，保证抽滤腔室在抽滤过程中为密闭环境，以保证滤膜两侧腔室的不连通，避免抽吸的海水污染相邻的滤膜，可以保证采样结果的准确性；

4、本装置利用塑料盖层对滤膜进行同步封存，实现多层滤膜结构及时封存采样完成的滤膜，避免在缠绕与保存滤膜过程中不同层位滤膜之间发生交错污染，可以保证采样结果的准确性；

5、本装置通过齿轮的啮合实现滤膜移动距离的感知，从而精准控制蜗轮蜗杆机构的启停来将滤膜精准传送到过滤腔室中间；

6、本装置通过磁开关感知转盘上的磁铁来测量转盘转动的圈数，实现滤膜在时间序列上的记录以及滤膜移动距离的感知。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置的内部结构示意图；

图3为本发明实施例的的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置的另一内部结构示意图；

图4为本发明实施例的的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置的密闭腔体外的结构示意图；

图5为为本发明实施例的的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置的抽滤过滤机构的局部示意图。

其中：1、把手；2、盖板；3、底部支撑件；4、壳体；5、样品带卷筒；6、出水扩口；7、凸轮；8、滑轨；9、滤膜卷筒；10、壳内出水接头；11、盖层卷筒；12、壳内进水接头；13、进水扩口；14、轴承；15、带槽导轮；16、卷筒挡板；17、夹板；18、卷筒；19、滤膜；20、导轮；21、压紧轮；22、塑料盖层；23、带齿导轮；24、磁铁；25、转盘；26、壳外进水接头；27、壳外出水接头；28、齿轮泵进口；29、齿轮泵出口；30、齿轮泵；31、充油水泵电机；32、充油凸轮电机32；33、充油卷筒电机；34、磁开关；35、蜗轮蜗杆减速器；36、弹簧；37、密封圈；38、进口；39、出口；40、皮囊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

现有的抽滤装置例如SUPR采样器，其采用24条相同的流道来对样品进行分别过滤保存，每组样品通过过滤30-100L水样得到，样品采用管段保存，采样量大大受限。针对现有技术中的深海带微生物的采样量受限，本发明提供一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，以提高深海带微生物的采样量。

参见图1至图5，一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其可以包括：壳体4与盖板2、滤膜缠放机构、样品带压紧机构以及抽滤过滤机构；壳体4与盖板2装配形成密闭腔体，密闭腔体填充有去离子水；滤膜缠放机构包括设置在密闭腔体内的样品带卷筒5、滤膜卷筒9和盖层卷筒11，滤膜卷筒9上缠绕有滤膜19，盖层卷筒11上缠绕有塑料盖层22；样品带压紧机构包括设置在密闭腔体内的若干个导轮-压紧轮组件和压紧复合组件，导轮-压紧轮组件设置在滤膜19和塑料盖层22被牵引的轨道上，以引导和压紧滤膜19和塑料盖层22；压紧复合组件用于将滤膜19和塑料盖层22压紧复合形成样品带；抽滤过滤机构设置在滤膜19被牵引的轨道上，用于抽取壳体4与盖板2之外的海水，并将该海水固定在滤膜19的采样区域上。

可以理解的是，本发明的抽滤装置利用塑料盖层22和滤膜19实现样品的收集与固定，以降低非采样位置的海水对样品的污染，同时滤膜卷筒9上可携带多张滤膜19，可以实现数百张采集有效样品的采样带的收纳，提高了深海带微生物的准确度和采样量，进而提高采样效率。其中，滤膜19可采用不同孔径的组合来获取不同的采样对象，确保获得目标深度的纯浄微生物膜样品。

为了更好地理解本发明，下面对本发明的原理进行阐述：

本发明的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，首次提出利用塑料盖层22和滤膜19实现样品的收集与固定，来降低非采样位置的海水对样品的污染，同时利用滤膜卷筒实现数百张采集有效样品的采样带的收纳。其中滤膜19可采用不同孔径的组合来获取不同的采样对象，确保获得目标深度的纯浄微生物膜样品。其中，

滤膜缠放机构中，采用充油电机驱动蜗轮蜗杆减速器35，使用PU软管将充油电机上充油接口与皮囊40相连以使电机在深海外压下保持内外压平衡。与蜗轮蜗杆减速器35相连的主动卷筒，不断从被动卷筒(滤膜卷筒9及盖层卷筒11)上释放滤膜19和塑料盖层。其中的滤膜19输送到抽滤过滤机构进行海水过滤以留下样品。壳体4内部设置多种导轮机构可以防止滤膜19扭缠。

连续条形薄膜状的滤膜19，包括滤膜层和支撑材料层并通过胶水粘接为一体；随后采用塑料盖层22覆盖完成采样的滤膜19，可以防止相邻层位滤膜19上的悬浮体样品被污染。压紧复合后形成连续条形采样带，其总厚度不超过0.7mm。可以选用不同孔径(0.22、0.45、1)的滤膜19组合来对不同尺寸的悬浮体进行过滤采样。滤膜19、支撑材料层以及盖层的选型、多层滤膜结构的粘接试验与拉伸试验以及滤膜过滤试验均应在实际应用之前完成选型实验。滤膜支撑材料层的两侧通过冲压方式加工的啮合孔与带齿导轮23上的齿一一啮合。

在抽滤过滤系统中，使用PU管将齿轮泵30的进口38、过滤装置壳体上的出口39以及过滤腔室出水扩口6连通，并利用齿轮泵30的旋转在过滤腔室出水扩口形成负压，来提供悬浮体过滤的动力。由于过滤要保证滤膜19两侧腔室的不连通，故采用凸轮机构使出水扩口6在滑轨8上实现往复直线运动，出水扩口挤压进水扩口13并通过两扩口端面的密封圈37将滤膜19密封在两者之间，且同时能避免过滤时抽吸的海水污染相邻的滤膜19。

带齿导轮23及磁开关34、主动卷筒及其电机共同组成滤膜19位置反馈系统，滤膜19两侧等间距布置的孔与带齿导轮23上的齿一一啮合，使带齿导轮18与转盘25同轴同步转动。可以通过设计确定带齿导轮的周长为相邻滤膜19的距离，然后可通过磁感应开关感应转盘25的圈数来判断滤膜19是否达到过滤腔室正确位置。当磁开关34中的霍尔传感器探测到磁铁24的时刻，可以作为每个滤膜19采样开始的时间即生成时间序列化的样品，此时向抽滤电机发出启动信号。采样完成时，发出抽滤电机的停止信号，此处抽滤电机的电路板上具有有计时功能，抽滤时间为4分钟。

参见图1-图5，在另一些实施例中，一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置可以包括：由盒状壳体4与盖板2组成的密闭腔体，滤膜缠放机构、样品带压紧机构以及抽滤过滤机构，腔体内充满去离子水。可以理解的是，该装置在下放和回收过程中，装置的内部充满无菌水，与外界海水不连通，可以保证装置只对指定水深的微生物进行富集。其中，在壳体4与盖板2之间设有密封圈37，两者通过螺栓实现扣紧密封。进一步地，在壳体4上设有把手1和底部支撑件3，把手1位于壳体4两侧；盖板2与壳体4通过螺栓实现扣紧密封；底部支撑件3可以方便将本装置固定在着陆器上。

上述实施例中，进一步地，滤膜缠放机构包括设于密闭腔体中的样品带卷筒5、滤膜卷筒9和盖层卷筒11，其中，样品带卷筒5作为主动卷筒，由密闭腔体外的充油卷筒电机33驱动，滤膜卷筒9和盖层卷筒11为从动卷筒。优选地，壳体4为呈圆角的三角形，三个卷筒分别布置在三个圆角区域，滤膜缠放机构、样品带压紧机构和抽滤过滤机构均布置在壳体4的中间位置。进一步地，样品带卷筒5、滤膜卷筒9和盖层卷筒11均包括安装在轴承14里的轴、套装在轴上的卷筒18，以及安装在卷筒18两侧的卷筒挡板16。具体的，样品带卷筒5的轴与其卷筒为紧固套装并以销钉固定，在卷筒18上设有用于压紧样品带端部的夹板17；样品带卷筒5的轴通过蜗轮蜗杆减速器35与腔体外的充油卷筒电机33相连。滤膜卷筒9和盖层卷筒11的轴与其卷筒18之间为活动套装，卷筒18能绕轴转动。

上述实施例中，进一步地，样品带压紧机构设于密闭腔体中，其包括并列布置的带齿导轮23和带槽导轮15；导轮两侧的齿和槽相互啮合，使导轮表面保持紧密相接以压紧导轮。优选地，导轮表面的材质可以使用弹性材质，以确保压紧效果。进一步地，在滤膜卷筒9和盖层卷筒11上分别缠绕了连续长条状的滤膜19与塑料盖层22，在滤膜19的两侧设有与带齿导轮23相互配合的连续间隔的齿孔，使得滤膜19与塑料盖层22能平行地进入带齿导轮23和带槽导轮15，进而被压紧复合成为样品带，再由样品带卷筒5实现连续缠绕。本方案中，利用塑料盖层22对滤膜19进行同步封存，实现多层滤膜结构以及时封存采样完成的滤膜19，可以避免在缠绕与保存滤膜19过程中不同层位滤膜19之间发生交错污染，从而提高本装置采样结果的准确性。另外，本装置通过齿轮的啮合实现滤膜19移动距离的感知，从而精准控制蜗轮蜗杆机构的启停来将滤膜19精准传送到过滤腔室中间，提高本装置的采样准确性及采样效率。优选地，滤膜19由滤膜层和支撑材料层组成并通过胶水粘接为一体，两者同轴布置且滤膜层的宽度小于支撑材料层的宽度；滤膜19与塑料盖层22经压紧复合后形成的连续条形采样带，其总厚度不超过0.7mm。其中，滤膜层、支撑材料层和塑料盖层22均采用市售材料切割制成。例如，滤膜层可选聚四氟乙烯材质，支撑材料层可选涤纶树脂材质，塑料盖层22可选涤纶树脂材质。可以理解的是，本方案可以携带多张滤膜19，滤膜19数可超过360张，与现有的样品存放技术相比，可以获取更多的样品量，提高本装置的采样效率。

上述实施例中，进一步地，抽滤过滤机构包括设于密闭腔体中的扩口组件和平移组件，以及设于密闭腔体外的充油凸轮电机32。扩口组件包括刚性材质的进水扩口13和出水扩口6，平移组件包括凸轮7与滑轨8；在壳体4上设有壳内进水接头12、壳内出水接头10、壳外进水接头26和壳外出水接头27，壳内进水接头12与壳外进水接头26对应布置且相互连通，壳内出水接头10与壳外出水接头27对应布置且相互连通。进水扩口13的尾端进口通过PU软管接至壳内进水接头12，出水扩口6的侧壁出口39通过PU软管接至壳内出水接头10。进水扩口13和出水扩口6以各自前端的扩口部位相对布置，且各自前端分别装有密封圈37；进水扩口13固定在壳体4上，出水扩口6活动安装在滑轨8上且与一个套装了弹簧36的杆件相连，滑轨8固定在壳体4上；杆件的尾端设弹簧挡板，且弹簧挡板的外侧与凸轮7的表面相接，凸轮7通过穿过壳体4的转轴接至腔体外的充油凸轮电机32并由其驱动；壳外出水接头27通过PU软管与腔体外的齿轮泵30的进口38相接，齿轮泵30由充油水泵电机31驱动。

扩口组件和平移组件布置在压紧导轮与滤膜卷筒9之间，滤膜19先穿过进水扩口13和出水扩口6之间的间隙，再进入样品带压紧组件，与塑料盖层22实现压紧复合。在滤膜卷筒9与样品带压紧机构之间、盖层卷筒11与样品带压紧机构之间分别设置导轮-压紧轮组件，滤膜19与塑料盖层22分别由一个导轮-压紧轮组件压紧传送，导轮-压紧轮组件包括导轮20和压紧轮21。进一步地，抽滤过滤机构位于压紧导轮与导轮-压紧轮组件之间，使滤膜19的传送方向与出水扩口6的平移方向保持垂直，确保过滤时的密封效果。可以理解的是，本装置以进水扩口13和出水扩口6构成抽滤腔室，通过凸轮机构实现进抽滤腔室的密封与开放，保证抽滤腔室在抽滤过程中为密闭环境，保证滤膜19两侧腔室的不连通，从而避免抽吸的海水污染相邻的滤膜19，以提高本装置采样结果的准确性。

具体的，壳外进水接头26与壳内进水接头12连通，而后采用PU管与进水扩口13连接；出水扩口6通过PU管与壳内出水接头10连接，壳内出水接头10与壳外出水接头27连通。使用PU管将齿轮泵进口28与壳外出水接头27连通，通过齿轮泵30旋转在出水扩口6形成负压来提供悬浮体过滤的动力。由于过滤需保证滤膜19两侧腔室的不连通，故采用凸轮7使出水扩口6在滑轨8上实现往复直线运动。在采样时，先使出水扩口6在滑轨8上前进，出水扩口6挤压进水扩口13并通过密封圈37将滤膜19密封在两者之间，避免采样时吸入的海水污染相邻的滤膜19，同时避免海水进入壳内其他部分。采样完成后，利用凸轮7使出水扩口6在滑轨8上后移，滤膜19前进一段距离使完成采样的部分进行盖层密封保护。

充油卷筒电机33通过蜗轮蜗杆减速器35带动样品带卷筒5旋转，样品带卷筒5牵扯滤膜卷筒9旋转实现滤膜19前进一个槽位，也同时带动盖层卷筒11旋转实现塑料盖层22对完成过滤的滤膜19进行覆盖保护。腔体中设置了多处机构来防止滤膜19扭缠，包括带槽导轮15、卷筒挡板16、夹板17、导轮20、压紧轮21等，其中带槽导轮15与带齿导轮23相互啮合，确保压紧滤膜19与塑料盖层22的效果；卷筒挡板16与卷筒主体配合防止卷材跑偏；夹板17将滤膜19以及塑料盖层22的端部固定在相应的卷筒18上；导轮20与压紧轮21配合，防止塑料盖层22和滤膜19在传送过程中发生扭缠。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括转盘25，转盘25设置在密闭腔体外，且与带齿导轮同步转动，优选地，转盘25与带齿导轮23同轴布置；转盘25上设有磁铁24，优选地，磁铁24位于转盘25的边缘；在壳体4上设有磁开关34，并通过线缆连接至充油卷筒电机33，以驱动样品带卷筒5的启停。本方案中，本装置通过磁开关34感知转盘25上磁铁24来测量转盘25转动的圈数，从而实现滤膜19在时间序列上的记录以及滤膜19移动距离的感知，以保证采样结果的准确性。

具体的，滤膜位置反馈系统主要包括带齿导轮23、磁铁24、转盘25、磁开关34。在样品带卷筒5牵扯滤膜卷筒9旋转的同时，滤膜19两侧的孔还带动了带齿导轮23旋转。滤膜19两侧等间距的孔与带齿导轮23上的齿一一啮合，使带齿导轮23与转盘25同轴同步转动。通过设计带齿导轮23的周长为相邻取样滤膜19的距离，则可通过磁开关34感应转盘25的圈数来判断滤膜19是否到达滤腔室对应位置。且磁开关34探测到放置于转盘25边缘的磁铁24的时刻，可以作为每个滤膜19采样开始的时间，即生成时间序列化的样品。

为了更好地理解本发明，下面对本发明的装置的使用过程进行阐述。

在母船上，使用夹板17将滤膜19的端部固定并缠绕在滤膜卷筒9上，使用夹板17将塑料盖层22的端部固定并缠绕在盖层卷筒11上。将滤膜19穿过抽滤过滤机构后，与塑料盖层22一并穿过样品带压紧机构，再通过夹板17固定在样品带卷筒5上。然后封闭盖板2，向腔体中充满去离子水。将装置通过底部支撑件3安装在着陆器上，采样过程中使用着陆器上的电源。将皮囊40及充油水泵电机31、充油凸轮电机32及充油卷筒电机33中充满液压油，并使用PU软管将充油水泵电机31、充油凸轮电机32及充油卷筒电机33的充油口与皮囊40相连。皮囊40通过形变平衡充油水泵电机31、充油凸轮电机32及充油卷筒电机33内外的压差，以此防止充油电机壳体承受外压而损坏。

在下放过程中，当着陆器上的压力传感器的数值10s内几乎没有变化时，则认为装置已经着陆海底。待装置着陆海底后，控制充油卷筒电机33启动样品带卷筒5旋转，样品带卷筒5牵引滤膜19和塑料盖层22前进，并通过滤膜19上的孔带动带齿导轮23旋转。与带齿导轮23同轴转动的转盘25带动磁铁24旋转，当磁开关34感应到磁铁24时给出反馈信号，充油卷筒电机33停止，此时滤膜19的采样区间被传送到进水扩口13和出水扩口6之间的间隙处。

下面进行密封抽滤步骤：待样品带卷筒5停止后，充油凸轮电机32延迟500ms后启动，凸轮7带动出水扩口6沿着滑轨8往前推进，与进水扩口13对位挤压，通过两扩口端面的密封圈37将滤膜19的采样区域密封在二者之间，凸轮7将出水扩口6推送到最远位移时停止充油凸轮电机32。此时，齿轮泵30的充油水泵电机31延迟500ms启动，并在持续工作4min后停止，完成该部分滤膜19的抽滤过程，此次海水中的样品被吸附在滤膜19的采样区域上。

待抽滤完成后，充油凸轮电机32延迟500ms后再次启动，凸轮7转动半周，出水扩口6在弹簧36的作用下沿着滑轨8远离进水扩口13以便松开滤膜19。充油卷筒电机33再次驱动样品带卷筒5旋转，牵引滤膜19和塑料盖层22前进以便对完成抽滤采样的滤膜19进行覆盖保护后缠绕于样品带卷筒5上，同时将下一个滤膜19采样区域输送到抽滤腔室位置。如此往复以上动作，可以利用数百个滤膜19采样区域对悬浮体的抽滤，并通过记录磁开关34每次感应的时间作为每个滤膜19开始过滤的时间，来实现时间序列化的样品。为此，第一个滤膜19的初始位置、磁铁24在转盘25初始位置以及凸轮7初始位置在下水前需要精准调试。

另外，该装置因为事先在腔体中充满了去离子水，所以采样时腔体内外压力始终保持一致。滤膜采样区域在过滤前后，即使在进水扩口13处与海水接触也不容易被污染，因为海水中悬浮体浓度低，必须要经过长时间负压抽吸大量海水才能在滤膜19上富集悬浮体。当出水扩口6与进水扩口13保持一定距离时，过滤腔室的负压已经消失。故几乎不会对未采样的滤膜19产生污染。过滤后的滤膜19紧接着就被塑料盖层22覆盖保护，海水也很难冲掉滤膜19上富集的悬浮体。因此对抽滤留置在滤膜19上的样品，在压合覆盖之前不需要设计特别通道进行保护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，包括：

壳体与盖板，壳体与盖板装配形成密闭腔体，密闭腔体填充有去离子水；

滤膜缠放机构，其包括设置在密闭腔体内的样品带卷筒、滤膜卷筒和盖层卷筒，滤膜卷筒上缠绕有滤膜，盖层卷筒上缠绕有塑料盖层；

样品带压紧机构，其包括设置在密闭腔体内的若干个导轮-压紧轮组件和压紧复合组件，导轮-压紧轮组件设置在滤膜和塑料盖层被牵引的轨道上，以引导和压紧滤膜和塑料盖层；压紧复合组件用于将滤膜和塑料盖层压紧复合形成样品带；以及，

抽滤过滤机构，其设置在滤膜被牵引的轨道上，用于抽取壳体与盖板之外的海水，并将该海水固定在滤膜的采样区域上；

抽滤过滤机构包括扩口组件和平移组件，其中，扩口组件包括出水扩口和进水扩口，进水扩口和出水扩口以各自前端的扩口部位相对布置，滤膜穿过该扩口部位，其中，平移组件驱动出水扩口向进水扩口方向间隔往复运动，以实现将该海水固定在滤膜的采样区域上。

2.根据权利要求1的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，壳体上设有壳内进水接头、壳内出水接头、壳外进水接头和壳外出水接头，其中，壳外进水接头与壳外进水接头对应布置且相互连通，进水扩口的尾端进口通过PU软管接至壳内进水接头，从而形成进水通道；壳内出水接头与壳外出水接头对应布置且相互连通，出水扩口的侧壁出口通过PU软管接至壳内出水接头，从而形成出水通道。

3.根据权利要求1的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，抽滤过滤机构还包括充油凸轮电机（32），平移组件包括凸轮与滑轨，其中，充油凸轮电机（32）的输出端连接凸轮，滑轨固定在壳体上，出水扩口活动安装在滑轨上且出水扩口连接有一套装了弹簧的杆件，杆件的尾端设弹簧挡板，且弹簧挡板的外侧与凸轮的表面相接。

4.根据权利要求2的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，还包括设置在密闭腔体外的齿轮泵和充油水泵电机，壳外出水接头通过PU软管与齿轮泵的进口相接，充油水泵电机用于驱动齿轮泵动作。

5.根据权利要求1的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，样品带卷筒、滤膜卷筒和盖层卷筒均包括：

连接在壳体上的轴；

通过轴承转动连接在轴上的卷筒，以及，

安装在卷筒两侧的卷筒挡板。

6.根据权利要求1的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，还包括设置在密闭腔体外的充油卷筒电机，充油卷筒电机用于驱动样品带卷筒绕轴心转动，从而分别通过滤膜和塑料盖层带动滤膜卷筒和盖层卷筒转动。

7.根据权利要求1的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，壳体呈圆角的三角形，且该圆角的三角形的两对称边上各设有把手，该圆角的三角形的底边上设有底部支撑件。

8.根据权利要求6的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，压紧复合组件包括相互啮合的带槽导轮和带齿导轮，滤膜的两侧设有与带齿导轮相互配合的连续间隔的齿孔。

9.根据权利要求8的卷筒缠放的深海悬浮体多滤膜低污染抽滤装置，其特征在于，还包括设置在密闭腔体外且与带齿导轮同步转动的转盘，转盘上设有磁铁，密闭腔体内设有磁开关，磁开关通过探测磁铁以控制充油卷筒电机的启停。