CN209352916U - 一套多样品同步变温培养系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一套多样品同步变温培养系统，为科学研究及日常工作提供了稳定的变温培养环境，满足其对多样品同步培养的需求。本实用新型培养系统，可通过操作取样进样针，在不干扰培养过程前提下实现液体及气体样品的直接抽取。本实用新型通过科学气路布设，配合三通阀控制，能有效保障培养系统的密闭性及独立性，并实现开放式或密闭式培养需求。本实用新型配备了湿度控制系统以避免较长时间培养过程中水分的流失。本实用新型能够有效提高研究工作效率，在土壤样品的培养过程中，维持连续三周以上无故障稳定运行，为研究时间的节约、研究精度的提高提供物质基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及科学研究、高新技术企业研发工作中常用的多样品同步变温培养系统，具体为通过供气通路统一分配，湿度控制，独立样品瓶，整体水浴控温实现多样品的同步变温系统。
背景技术
在众多高校、科研机构、高新技术企业的实验中，经常需要对样品、产品、特定过程进行同步对比实验。传统上一般采用不断重复实验过程，在每次重复过程中更改需要测试的条件因子，存在时间成本高、人力投入大等缺点，尤其在需要精细控制实验过程的工作中，容易产生人为偏差，影响实验结果的可信性。
在各项生化实验过程中，温度因子对绝大多数生物化学过程均存在显著影响，对于部分物理过程也有显著影响。因此，实验过程既要求精确控制温度且维持稳定，又要求能够迅速根据实验需求迅速改变温度。仅依赖恒温箱的气体加热法控制温度，精度把控较弱，且在操作过程中易发生多样品之间的温度梯度变化。
对多样品同步变温培养系统极为重要的实践诉求，体现在采集测量样品过程须在不破坏整体实验系统情况下进行。传统过程中，不断拆开原有密闭容器过程中，对整体实验过程造成极大干扰，尤其在涉及到微生物实验，快速化学实验等中，短至十几分钟的拆封过程就能够导致最终结果发生极大差异。
实用新型内容
本实用新型旨在针对以上传统培养系统的弊端，通过搭建新的培养系统满足不同研究的不同需求，提供一套多样品同步变温培养系统。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一套多样品同步变温培养系统，包括气路系统、湿度控制系统、独立培养瓶系统及控温系统，其特征在于：所述的气路系统包括气泵、直接与气泵连接的气路主管、与气路主管连接的气路分离器、与气路分离器连接的若干气路分路，每一个气路分路与一个独立培养瓶的进气孔连通，各个气路分路并联设置，气路分离器与单个气路分路之间通过三通阀连接；湿度控制系统连接于气路系统上；独立培养瓶系统置于控温系统的水浴控温箱内；独立培养瓶系统包括若干独立设置的独立培养瓶，每个独立培养瓶包括进气管、出气管、取样进样针；取样进样针可插入独立培养瓶中并用于对独立培养瓶内的液体样品和固体样品取样。
气路主路通过气路分离器与各个气路分路连通；气路分离器与单个气路分路之间通过三通阀连接。
湿度控制系统包括一个透光广口瓶，透光广口瓶由密闭塞密封，密闭塞上设置进气孔、出气孔；设置于气路主管上的第一三通阀通过出气管连接出气孔，设置于气路主管上的第二三通阀通过进气管连接进气孔；透光广口瓶内设有去离子水。
水浴控温箱中设有温度控制器。
每个独立培养瓶还包括进气孔、出气孔、取样进样孔；每个气路分路分别与一个独立培养瓶连通，连接顺序为：气路主管、气路分离器、气路分路、进气管、进气孔、独立培养瓶；进气管插入进气孔中，出气管插入出气孔中。
单个独立培养瓶的进气管上安装有第三三通阀，单个独立培养瓶的出气管上安装有第四三通阀，第三三通阀和第四三通阀之间通过气路旁路连通，取样进样针穿过取样进样孔并插入独立培养瓶中。
相对于现有技术，本实用新型实现以下有益效果：
1、本实用新型不需要复杂机械加工，搭建过程简单。系统整体能耗为泵和水浴箱电能，系统材料消耗为封口膜，三通阀。
2、在实验过程中可以通过三通阀，实现任意培养瓶开放或关闭。因此，在同一批样品的培养过程中，能够实现多个目的实验同时进行且互不干扰的效果。
3、本实用新型的系统在培养过程中，通过独立培养瓶上取样进样孔，加入或取出气体或水体样品，通过一般医用注射器，能够实现定量取样，且取样进样过程完全不干扰培养过程。
4、本实用新型的系统中可以完全观测气路、培养瓶中情况，对于任何堵漏问题检查，实验过程的目测观察都能够完全胜任。
5、本实用新型的系统可以实现多个同等系统串联、并联，能够实现大规模整体实验。且由于过程中采用标准材料，能够与其他自动采集器配合，实现全过程自动化。
附图说明
图1是本实用新型总体系统图；
图中1.气泵，2.气路主管，3.广口瓶，4.密闭塞，5.进气孔，6.出气孔，7.气路分离器，8.三通阀，9.气路分路，10.温度控制器，11.取样进样孔，12.水浴控温箱；
图2是湿度控制系统图；
图中13.进气管，14.出气管，15.透光广口瓶，16.去离子水；
图3是独立培养瓶系统图；
图中17.取样进样针，18.液体样品，19.固体样品，20.气路旁路。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作更进一步的说明。
根据图1-3，多样品同步变温培养系统，包括气路系统，湿度控制系统，独立培养瓶系统，控温系统。
系统具体运行方案是：
气路系统是保证多样品培养过程中对空气流通，特定气体环境等不同要求的基础。气路系统包括一个气泵1，塑料软管组配而成的气路网络，三通阀作为不同气路主路和支路的控制阀门。气路网络包括直接与气泵连接的气路主管2、设置于气路主管2上的三通阀8（可以为两个，比如第一三通阀和第二三通阀）、与气路主管2末端连接的气路分离器7、从气路分离器延伸出来的多个气路分路9，每一个气路分路与一个独立培养瓶（即广口瓶3）的进气孔5连通。气路主路通过气路分离器与各个气路分路连通，各个气路分路相互之间为并联关系。气路分离器与单个气路分路之间通过三通阀连接以便于分别控制空气支路流速。还包括用于封闭广口瓶3的密闭塞4。密闭塞4上设置有所述的进气孔5、出气孔6。每个独立培养瓶上设置一个取样进样孔11，而独立培养瓶系统（含有多个独立培养瓶）置于水浴控温箱12中，水浴控温箱12中设有温度控制器10，以监控水浴控温箱的热水的温度。每个气路分路上设置有气流量控制器，通过手持气流测速器监控。
湿度控制系统是保证在开放式气路背景下，高温过程中培养瓶中水分含量稳定。湿度控制系统包括一个密闭后广口瓶（即透光广口瓶15），透光广口瓶15由密闭塞4封闭，密闭塞4上设置进气孔5、出气孔6，三通阀作为气路控制阀，通过气路主管上的三通阀8控制气路的湿度。设置于气路主管2上的第一三通阀通过出气管14连接出气孔6，设置于气路主管2上的第二三通阀通过进气管13连接进气孔5。透光广口瓶15内设有去离子水16。
独立培养瓶系统是实验对象的培养空间。独立培养瓶系统包括若干密闭后广口瓶3、进气孔5、出气孔6、取样进样孔11、三通阀。每个气路分路9分别与一个广口瓶连通，连接顺序为：气路主管、气路分离器、气路分路、进气管13、进气孔5。进气管指设置于广口瓶上端的用于连接气路分路和进气孔的气管。进气管插入进气孔中，出气管14插入出气孔6中。单个独立培养瓶（广口瓶3）的进气管13上安装有第三三通阀，出气管14上安装有第四三通阀，第三三通阀和第四三通阀之间通过气路旁路20连通，取样进样针17穿过取样进样孔并插入独立培养瓶中并用于对独立培养瓶内的液体样品18和固体样品19取样。通过取样进样针，能够不破坏整个培养系统进行样品取出和进样，并且通过取样进样针同时满足液体和气体采集。
控温系统是实现培养过程中温度维持，温度变化的基础。控温系统包括水浴恒温箱，以及加热和冷却设备、温度控制器。通过水介质的热传导实现控温，并保持温度恒定。
所述气路系统通过三通阀实现关闭控制，及气流速度控制。
所述气路系统、湿度控制系统、独立培养瓶系统在搭建之后，需要做一次浸水条件下的气密性测试，具体为管路连接后，试装样品，开通气泵，在水中浸没后检查是否有气泡从管路连接处溢出，浸没时间为5-10分钟。
所述控温系统可以通过采购市场常见水浴恒温箱，但应采用循环水加热、冷却系统的水浴恒温箱，避免直接对培养区域加热或冷却。
以下以定量土壤变温培养为例，
（1）首先，系统准备12个独立培养瓶，拟处理3组（每组4个重复）或4组（每组3个重复）。
（2）称取需要培养的土壤样品15-20g（干重）于独立培养瓶中，调整含水率至60%最大含水率。在20oC室温下稳定培养7天，期间保持湿度。
（3）独立培养瓶密闭后，连接气路系统，根据实验要求，气路系统为开路，通入气体为自然空气。
（4）湿度控制器内添加足量纯水，同时连入气路系统中。
（5）所有气路系统正常流通后，通过气流量控制器和三通阀，调整所有独立培养瓶中气体流量相同稳定。
（6）系统整体检查气密性后，将所有独立培养瓶及独立培养瓶进气管置于水浴培养箱中，开始调节目标温度。
（7）在目标温度培养一定时间后，需要取气体样品时候，通过三通阀控制所有气路过程和变化需求。
实验结果：在长达三周的连续培养中（24小时不中断），土壤样品的水分流失小于2%，且整个过程不受取样和加入反应物影响，且过程迅速不影响同步的气相色谱测量气体指标。实验品实验结束后，能够直接采集土壤样品用于后续土壤指标测量。
以上显示描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落进要求保护本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一套多样品同步变温培养系统，包括气路系统、湿度控制系统、独立培养瓶系统以及控温系统,其特征在于，所述的气路系统包括气泵、直接与气泵连接的气路主管、与气路主管连接的气路分离器、与气路分离器连接的若干气路分路，每一个气路分路与一个独立培养瓶的进气孔连通，各个气路分路并联设置，气路分离器与单个气路分路之间通过三通阀连接；湿度控制系统连接于气路系统上；独立培养瓶系统置于控温系统的水浴控温箱内；独立培养瓶系统包括若干独立设置的独立培养瓶，每个独立培养瓶包括进气管、出气管、取样进样针；取样进样针可插入独立培养瓶中并用于对独立培养瓶内的液体样品和固体样品取样。
2.根据权利要求1所述的一套多样品同步变温培养系统，其特征在于：气路主路通过气路分离器与各个气路分路连通；气路分离器与单个气路分路之间通过三通阀连接。
3.根据权利要求1所述的一套多样品同步变温培养系统，其特征在于：湿度控制系统包括一个透光广口瓶，透光广口瓶由密闭塞密封，密闭塞上设置进气孔、出气孔；设置于气路主管上的第一三通阀通过出气管连接出气孔，设置于气路主管上的第二三通阀通过进气管连接进气孔；透光广口瓶内设有去离子水。
4.根据权利要求1所述的一套多样品同步变温培养系统，其特征在于：水浴控温箱中设有温度控制器。
5.根据权利要求1所述的一套多样品同步变温培养系统，其特征在于：每个独立培养瓶还包括进气孔、出气孔、取样进样孔；每个气路分路分别与一个独立培养瓶连通，连接顺序为：气路主管、气路分离器、气路分路、进气管、进气孔、独立培养瓶；进气管插入进气孔中，出气管插入出气孔中。
6.根据权利要求5所述的一套多样品同步变温培养系统，其特征在于：单个独立培养瓶的进气管上安装有第三三通阀，单个独立培养瓶的出气管上安装有第四三通阀，第三三通阀和第四三通阀之间通过气路旁路连通，取样进样针穿过取样进样孔并插入独立培养瓶中。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111562331A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-21 | 四川农业大学 | 利用乙炔还原法改良的固氮酶活性测定装置及其测定方法 |
| CN114878442A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-09 | 清华大学 | 点阵式多线程高温实验系统 |
| CN114878442B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-11-08 | 清华大学 | 点阵式多线程高温实验系统 |
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