CN203700376U - 一种常压室温等离子体诱变育种装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种常压室温等离子体诱变育种装置，包括壳体、控制系统以及在壳体内分别设置的样品处理系统、冷却系统和检测系统，样品处理系统包括操作室、等离子发生器、射频电源和喷嘴，冷却系统和检测系统均设置于操作室的外部，冷却系统包括依次连接的水泵、水箱、水冷换热器和散热风扇，水泵与等离子发生器相连，等离子发生器与水冷换热器相连；检测系统包括气体流量控制器、温度传感器和位置传感器，控制系统包括操作面板、电源控制按钮和控制器。本实用新型采用冷却系统对等离子发生器进行冷却，同时配置操作面板实现自动化监测和控制，能高效完成在常压室温环境下的等离子体诱变育种。

Description

一种常压室温等离子体诱变育种装置

技术领域

本实用新型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常压室温等离子体诱变育种装置。

背景技术

菌种是生物产业的基础和关键，性能优良的菌种能显著提高生产效率、降低成本；另一方面，生物农业领域的育种工作同样关系到国计民生。因此生物诱变育种工作是生物产业的核心工作之一。

常规的诱变方法大致分为化学诱变和物理诱变两大类。其中化学诱变操作简单容易实施、应用范围较广，但因为化学诱变剂都是强致畸致变的药品，如烷化剂、碱基类似物和吖啶类化合物等，易对操作人员造成身体伤害、对环境造成污染；物理诱变主要是射线类诱变，如紫外线、γ射线、电子辐射等以及太空诱变、离子束注入等，其中紫外操作因其简单易行而适用范围最广，但其诱变性能较差，且微生物反复使用后产生了一定的耐受性；其他方法均需要专业的复杂设备，有的方法操作成本非常高昂。此外，分子生物学技术已逐步应用于微生物菌种的改良、动植物多样性开发等方面，然而该技术不仅相关设备价格昂贵，而且需要专业的技术人员，并容易导致环境的污染。因而，开发新型、高效、易操作的诱变育种方法有重要的应用价值。

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。等离子体是与物质的固态、液态和气态并存的物质第四态，是一种正离子和电子的密度大致相等的部分电离气体。在以往文献和产品中，等离子体通常作为一种物理灭菌手段，具有快速、低温、操作简便、无毒性以及杀灭效果好等优点，但将等离子体用于生物诱变育种还是一个崭新的技术。由于等离子体物理过程较为复杂，并具有非线性、强耦合、变负载等特点，加之在常压室温条件下不易形成等离子体，使得该技术在生物育种领域的应用受到限制。因此，亟需开发一套具有完善的自动化监测和控制功能的常压室温等离子体诱变育种装置。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术提供一种常压室温等离子体诱变育种装置，采用冷却系统对等离子发生器进行冷却，同时配置多功能控制的操作面板实现自动化监测和控制功能，更高效率地完成在常压室温环境下的等离子体诱变育种。

本实用新型的技术方案如下：

一种常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，包括壳体、控制系统以及在壳体内分别设置的样品处理系统、冷却系统和检测系统，所述样品处理系统包括操作室、设置于操作室外部的等离子发生器和射频电源、以及沿着操作室的顶部穿入操作室内的喷嘴，所述操作室内设置有载物平台，所述等离子发生器分别连接喷嘴和射频电源；所述冷却系统和检测系统均设置于操作室的外部，所述冷却系统包括依次连接的水泵、水箱、水冷换热器和散热风扇，所述水泵与等离子发生器相连，所述等离子发生器与水冷换热器相连；所述检测系统包括气体流量控制器、温度传感器和位置传感器，所述气体流量控制器与等离子体发生器相连，温度传感器和位置传感器均固定在操作室内壁上；所述控制系统包括操作面板、电源控制按钮和控制器，所述操作面板和电源控制按钮均设置于壳体外表面，位于壳体内部、操作室的外部的控制器分别连接载物平台、射频电源、气体流量控制器、温度传感器、位置传感器、水泵和操作面板。

所述样品处理系统还包括设置于操作室的内壁的紫外灯和照明灯，所述紫外灯和照明灯均与控制器相连。

所述操作室位于壳体一侧，所述冷却系统、检测系统和控制器均位于壳体另一侧，所述冷却系统所在一侧的壳体的侧面设置有散热孔。

所述操作面板上设置有温度显示屏、气体流量设定按钮、气体流量显示屏、处理时间设定按钮、照明灯按钮以及紫外灯按钮。

所述操作面板上还设置有参数设置显示按钮和设备说明按钮。

所述控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过串行电缆或现场总线与操作面板连接。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型提供的常压室温等离子体诱变育种装置，包括壳体、控制系统以及在壳体内分别设置的样品处理系统、冷却系统和检测系统，样品处理系统包括操作室、等离子发生器、射频电源和喷嘴，通过射频电源使得等离子发生器采用在大气压、低电压条件下产生等离子体射流，通过喷嘴进入操作室，进而对操作室内放置于载物平台的样品进行诱变育种，冷却系统配置水泵、水箱、水冷换热器和散热风扇，等离子发生器的冷却套管中的高温水进入水冷换热器进行热交换，从而带走等离子发生器中的热量，水箱中的低温水通过水泵进去等离子发生器的冷却套管中，使得冷却系统与等离子发生器形成内循环，通过冷却系统对等离子发生器进行快速冷却，从而进一步保证等离子体稳定放电而且使得产生的等离子体射流温度低于微生物的耐受温度，并能够控制诱变育种环境温度。本实用新型所述装置克服了常规化学诱变和物理诱变导致的育种周期长、进程慢、难以获得高效变异品种的问题，采用等离子体技术进行诱变育种，不需要将操作室抽真空，利用完善的冷却系统实现在常压、室温的条件下对生物样品的诱变处理。同时配置设置于壳体外表面的可多功能控制的操作面板，与该操作面板连接的控制器还分别连接有载物平台、射频电源、气体流量控制器、温度传感器、位置传感器和水泵等部件，可通过操作面板实现对载物平台的位置调整、对射频电源、气体流量、载物平台的温度、位置进行控制，即能够通过操作面板精确地控制处理时间、处理功率和处理所需的工作气体流量，同时还可以实时显示操作过程中的气流量、温度等参数信息，实现自动化监测和控制功能，更高效率地完成在常压室温环境下的等离子体诱变育种。

设置样品处理系统还包括紫外灯和照明灯，所述紫外灯和照明灯均设置于操作室的内壁上，并均与控制器相连，通过设置照明灯能够增加操作室的亮度，方便操作人员的操作，通过设置紫外灯可以对整个操作室消毒，为诱变育种的无菌操作提供有效保证。

附图说明

图1为本实用新型常压室温等离子体诱变育种装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型常压室温等离子体诱变育种装置的内部结构示意图。

图3为本实用新型常压室温等离子体诱变育种装置中的样品处理系统的结构示意图。

图4为本实用新型常压室温等离子体诱变育种装置中的冷却系统的结构示意图。

图5为本实用新型常压室温等离子体诱变育种装置中的操作面板的结构示意图。

图中各标号列示如下：

1－壳体；2－操作室；3－散热孔；4－操作面板；5－电源控制按钮；6－控制器；7－等离子体发生器；8－射频电源；9－水泵；10－载物平台；11－位置传感器；12－喷嘴；13－温度传感器；14－照明灯；15－紫外灯；16－气体流量控制器；17－水箱；18－水冷换热器；19－散热风扇。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种常压室温等离子体诱变育种装置，用于在常压室温条件下通过等离子体技术对生物育种样品进行诱变育种，其整体和内部的结构示意图如图1和图2所示，包括壳体1、样品处理系统、冷却系统、检测系统和控制系统，其中，样品处理系统、冷却系统和检测系统均设置在壳体1内。

其中，样品处理系统的结构如图3所示，包括操作室2、等离子发生器7、射频电源8和喷嘴12，等离子发生器7和射频电源8设置于操作室2外部，喷嘴12沿着操作室2的顶部穿入操作室2内，操作室2内设置有载物平台10，从图1所示的外部结构图上可以看到操作室2的侧门，操作室2可以如图1所示的位于壳体1内的左侧，等离子体发生器7和射频电源8位于壳体1内的右测，喷嘴12位于操作室2的顶部；等离子发生器7分别连接喷嘴12和射频电源8，等离子体发生器7分别与冷却系统和检测系统相连，射频电源8与控制系统相连。将菌液、平板菌落或冻干粉、植物种子等样品直接放在载物平台10上，通过控制系统旋转和升降操作调节样品与等离子体发生器7的距离，完成诱变操作。该样品处理系统优选包括设置于操作室2的内壁的紫外灯15和照明灯14，紫外灯15和照明灯14均与控制系统相连，分别实现对操作室2的灭菌和照明功能。

冷却系统也设置于操作室2的外部，可以位于壳体1内的右侧，其结构如图4所示，冷却系统包括依次连接的水泵9、水箱17、水冷换热器18和散热风扇19，水泵9和水冷换热器18均与等离子发生器7相连，具体是与等离子发生器7内的冷却套管相连，水泵9与控制系统相连。水箱17中的低温水通过水泵9进去等离子发生器7的冷却套管中，等离子发生器7的冷却套管中的高温水通过水冷换热器18进行热交换，从而带走等离子发生器7中的热量，使得冷却系统与等离子发生器7形成内循环，通过冷却系统能够迅速降低等离子发生器7在工作过程中升高的温度，从而进一步保证等离子体稳定放电并且使得产生的等离子体射流温度低于微生物的耐受温度，并能够控制诱变育种环境温度。为使得本实用新型所述装置进一步散热，可在壳体1的右侧面设置散热孔3。

检测系统也设置于操作室2的外部，可以位于壳体1内的右侧，其结构如图2所示，包括气体流量控制器16、温度传感器13和位置传感器11，气体流量控制器16与等离子体发生器7相连，温度传感器13和位置传感器11均固定在操作室2内壁上，如图3所示，检测系统的各部件均与控制系统相连。

控制系统包括操作面板4、电源控制按钮5和控制器6，操作面板4和电源控制按钮5均设置于壳体1的外表面，如图1所示操作面板4和电源控制按钮5均位于壳体1的外右侧；位于壳体1内部、操作室2的外部（或者说是壳体1内右侧）的控制器6分别连接载物平台10、射频电源8、气体流量控制器16、温度传感器13、位置传感器11、水泵9和操作面板4。控制器6优选为可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器通过串行电缆或现场总线与操作面板4连接。

操作面板4的结构如图5所示，操作面板4上设置有温度显示屏、气体流量设定按钮、气体流量显示屏、处理时间设定按钮、照明灯按钮以及紫外灯按钮、参数设置显示按钮和设备说明按钮。该操作面板4整体优选为液晶触摸屏，即可以理解为是液晶触摸屏上具有“当前日期时间”显示屏、“气量显示及设定”屏、“温度显示”屏、“处理时间”屏、“照明灯”屏、“紫外灯”屏等。通过气量显示及设定屏能够实时监测等离子体发生系统的供气流量，并对其进行控制。当需要设定供气体流量时，用手指点击操作面板4中的气体流量设定按钮，系统自动弹出“数字设置界面”，在数值输入完毕后，点击确定键，确认输入值。随后，控制器6将调节气体流量至新的设定值，并通过气量显示屏显示。如果上述流量设定值超过给定范围，设定值将不能设定，设定输入框一直显示为0。

“温度显示”屏用于显示温度探头测温值，主要用于显示等离子体发生器工作时的环境温度。“处理时间”屏用于设定自动处理时间，点击处理时间设定按钮，系统自动弹出“数字设置界面”，输入方法与气体流量设定过程类似，设定时间范围0～600s，当设定值超限时，设定值将不能设定，设定输入框一直显示为0。当处理时间设定完毕后，点击开“开始”按钮，系统自动打开射频功率源，产生等离子体开始处理样品，同时操作面板4上的时间栏会显示剩余时间。到达指定时间后，射频电源会自动关闭，之后可以打开操作室取出样品或转动旋转载物平台10处理其它样品。

照明灯按钮与紫外灯按钮分别用于控制照明灯和紫外灯的开闭，照明灯按钮包括照明灯开和照明灯关两个状态，当按下“照明灯开”按钮时，按钮字体变成“照明灯关”，此时操作室亮度增加，方便技术人员的操作；完成操作后，再次点击按钮，即可关闭照明灯。“紫外灯”用于对整个操作室的消毒，按钮的操作方法同照明灯按钮。设备说明按钮和参数设置显示按钮用于切换操作面板的液晶触摸屏界面，点击设备说明按钮液晶触摸屏显示该设备的简要介绍和相关参数；点击参数设置显示按钮液晶触摸屏显示待设定的各项参数。

本实用新型所述装置的操作面板可实现对气体流量、处理时间的设置以及对照明灯、紫外灯的控制，同时还可实时显示操作过程中的气流量、温度和剩余处理时间，实现自动化监测和控制功能。该装置的人机互动界面功能完善、操作方法简易，可以在常压室温条件下将气体激发，产生等离子体，用于生物样品的诱变处理，在生物技术领域有良好的应用前景。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，包括壳体、控制系统以及在壳体内分别设置的样品处理系统、冷却系统和检测系统，所述样品处理系统包括操作室、设置于操作室外部的等离子发生器和射频电源、以及沿着操作室的顶部穿入操作室内的喷嘴，所述操作室内设置有载物平台，所述等离子发生器分别连接喷嘴和射频电源；所述冷却系统和检测系统均设置于操作室的外部，所述冷却系统包括依次连接的水泵、水箱、水冷换热器和散热风扇，所述水泵与等离子发生器相连，所述等离子发生器与水冷换热器相连；所述检测系统包括气体流量控制器、温度传感器和位置传感器，所述气体流量控制器与等离子体发生器相连，温度传感器和位置传感器均固定在操作室内壁上；所述控制系统包括操作面板、电源控制按钮和控制器，所述操作面板和电源控制按钮均设置于壳体外表面，位于壳体内部、操作室的外部的控制器分别连接载物平台、射频电源、气体流量控制器、温度传感器、位置传感器、水泵和操作面板。

2.根据权利要求1所述的常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述样品处理系统还包括设置于操作室的内壁的紫外灯和照明灯，所述紫外灯和照明灯均与控制器相连。

3.根据权利要求1或2所述的常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述操作室位于壳体一侧，所述冷却系统、检测系统和控制器均位于壳体另一侧，所述冷却系统所在一侧的壳体的侧面设置有散热孔。

4.根据权利要求2所述的常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述操作面板上设置有温度显示屏、气体流量设定按钮、气体流量显示屏、处理时间设定按钮、照明灯按钮以及紫外灯按钮。

5.根据权利要求4所述的常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述操作面板上还设置有参数设置显示按钮和设备说明按钮。

6.根据权利要求5所述的常压室温等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过串行电缆或现场总线与操作面板连接。