CN216192296U - 一种新型水生环境微生物呼吸速率测定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，包括控温装置、混匀装置、呼吸速率测定模块和数据处理及显示装置，呼吸速率测定模块包括呼吸瓶和溶解氧电极系统：控温装置通过连接管道与呼吸瓶的循环进出水口相连接，呼吸瓶配有混匀装置，溶解氧电极系统中的电极贴片固定在呼吸瓶瓶塞端部，溶解氧电极贴片通过电极线连接至溶解氧电极盒，并经数据传输线路与数据处理与显示装置相连。本方案测定系统简洁易操作，可以实时连续快速监测水生微生物的呼吸速率，精确控温减少了温度对水生微生物呼吸速率测定的影响，为不同方法测定的水生微生物呼吸速率的结果之间的相互转化提供了基础。

Description

一种新型水生环境微生物呼吸速率测定系统

技术领域

本实用新型属于微生物活性检测领域，具体涉及一种新型水生环境微生物呼吸速率的测定系统。

背景技术

呼吸作用是重要的生物代谢过程之一，微生物占地球生命的绝大部分，水生微生物更是种类多样、分布广泛、数量巨大。从微观上是讲，水生微生物呼吸作用是其代谢过程的重要一环；从宏观上讲，水生微生物呼吸作用地球生物化学循环具有深远的意义。因此水生微生物呼吸速率的准确测定对微生物代谢的研究乃至全球生态系统研究具有十分重要的意义。

目前，测定水生微生物呼吸速率的方法主要有以下几类：以水体中溶解氧消耗速率为基础、以水体中溶解无机碳生成速率为基础、以电子传递链(ETS)活性为基础等；其中以溶解氧消耗速率为基础的最常用方法为Winkler法，其检测过程不仅繁琐费时、误差较大、无法实现连续实时测定微生物的呼吸速率，而且在测定过程中微生物都被杀死，无法进行动力学过程分析。另外，在一些方法系统设计中，所采用的反应瓶一般为单层结构，测定过程中，考虑到温度对测定结果影响比较大，而且采用化学电极测量氧气分压时，电极一般用架子固定在反应瓶中，电极插入处是否完全密封也会影响测量的结果。

因此，提供一种能够实时快速连续监测水生微生物呼吸速率甚至多方法联用同时测定呼吸速率的系统具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型为解决电极线光纤感受器是否准确定位、固定不牢固等因素对测定结果影响的缺陷，提出一种新型的水生环境微生物呼吸速率测定模块，搭建与其他测定方法相结合的平台，便于野外作业。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，包括呼吸速率测定模块以及数据处理与显示模块，所述呼吸速率测定模块包括呼吸瓶、溶解氧电极和电极贴片；

所述呼吸瓶的瓶口处设置有与其对应的瓶塞，呼吸瓶和瓶塞一一对应以保证密封性，瓶塞内部中空，电极贴片固定在瓶塞的底端外侧、且与瓶塞密封接触，溶解氧电极一端穿过瓶塞与电极贴片接触，另一端与数据处理与显示模块相连。

进一步的，所述瓶塞包括与呼吸瓶瓶口适配的密封部以及与密封部一体向下延伸至呼吸瓶内部的延伸部，所述密封部内填充有对溶解氧电极进行固定的固定物，比如填充橡胶、压缩木塞等固定物，以对溶解氧电极线进行固定，以提高测量精度。

进一步的，所述延伸部为细长型结构，延伸部的直径小于密封部的直径，且延伸部至少延伸至呼吸瓶的中部。

进一步的，所述测定系统还包括混匀装置，所述混匀装置采用磁力搅拌器，磁力搅拌器的转子放置在呼吸瓶内。

进一步的，所述测定系统还包括控温装置，控温装置通过连接管道与呼吸速率测定模块相连；所述呼吸瓶为双层保温结构，双层保温结构的夹层通过管道与控温装置相连，通过在夹层内循环控温液体，实现对呼吸瓶内部温度的控制。

进一步的，所述呼吸瓶与控温装置的连接管道上还包裹有保温层。

进一步的，所述呼吸瓶包括实验瓶和温度测定瓶，实验瓶内存放待测溶液且密封，温度测定瓶内存放待测样品或与待测溶液等比热的液体，温度测定瓶内设置有温度探头。

进一步的，所述呼吸瓶和瓶塞均采用石英材质，瓶塞与呼吸瓶瓶口对口打磨相互配合的螺纹。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本方案采用光学溶解氧电极监测水生微生物呼吸速率，实时监测温度和溶解氧变化，相较于传统呼吸速率测量方法如Winkler法，测定周期短，数据精确，环境友好；

2、设计特殊结构的呼吸瓶监测水生微生物呼吸速率，精确控制温度，减小了温度波动对呼吸速率测定产生的影响；

3、既提供了测定微生物呼吸速率的恒温密闭环境，也可以为除光学氧电极法之外的其他微生物呼吸速率测定方法如ETS法提供反应平台，进一步可以为两种方法(如光学氧电极法和ETS法)联用提供平台；

4、整体测定系统简洁，操作简单，不仅适用于实验室内测定，也适合野外环境作业。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述反应瓶的结构示意图；

其中，1、控温装置；2、混匀装置；21、转子；3、呼吸瓶；31、瓶口；32、外壁；33、中空夹层；34、内壁；35、循环入水口；36、循环出水口；4、瓶塞；41、密封部；42、延伸部；5、电极贴片；6、连接管道；7、溶解氧电极盒；8、电极线；9、温度探头；10、数据传输线路；11、数据处理及显示装置；12、溶解氧电极；13、温度测定瓶。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。

具体的，本实施例公开一种新型的水生微生物呼吸速率的测定系统，如图1所示，包括控温装置1、混匀装置2、呼吸速率测定模块、数据处理及显示装置11，所述控温装置1通过连接管道6与呼吸速率测定模块相连，所述呼吸速率测定模块包括呼吸瓶3和溶解氧电极12，呼吸瓶3的瓶口处设有与呼吸瓶3对应的瓶塞4；所述混匀装置2用以对呼吸瓶3内的待测定溶液进行混匀，所述溶解氧电极12设置在瓶塞4内，瓶塞4的长度至少延伸至呼吸瓶3的中部，以使溶解氧电极12延伸至待测液体内部测定呼吸瓶内溶解氧的消耗速率表征水体内微生物呼吸速率，所述溶解氧电极12测得的溶解氧变化数据通过数据传输线路10传输至数据处理及显示装置11进行分析处理。

如图2所示，所述呼吸速率测定模块中的呼吸瓶3包括内壁34、外壁32和中空夹层33，呼吸瓶外壁32设有循环入水口35和循环出水口36，将中空夹层33与控温装置通过管道连通，中空夹层33用来循环控温液体，对中间夹层水体控温，保持恒定温度。

且瓶塞4为特殊形状，包括与呼吸瓶瓶口适配的密封部41以及与密封部一体向下延伸的延伸部42，上部密封部41打磨处理与瓶口一一对应保证密封性，下部延伸部42的顶端设有溶解氧电极贴片固定位置，瓶塞4内部中空，电极贴片5固定在瓶塞4的底端外侧、且与瓶塞4密封接触，溶解氧电极12穿过瓶塞4与电极贴片5接触，延伸部42为细长型结构，其直径明显直径小于密封部42的直径但略大于溶解氧电极12的直径，便于固定电极线和伸进反应水体中，密封部41内填充有对溶解氧电极12进行固定的固定物，比如填充橡胶、压缩木塞等，以对溶解氧电极进行固定，以提高测量精度。

另外，需要强调的是，呼吸瓶3和瓶塞4为相同材质，本实施例中，呼吸瓶3和瓶塞4均石英材质，石英纯度＞99.999％，在制作时，密封部41与瓶口对口打磨相互配合的细小螺纹，每一个呼吸瓶对应一个瓶塞，不能混用，呼吸瓶3和瓶塞4一一对应保证密封性，坚固且透性好，内壁容量为200ml，瓶塞4为特殊形状设计；通过市售连接管道6把呼吸瓶3的循环入水口和循环出水口相互串联起来，并和上述控温装置2连接起来，将连接管道裹上保温材料，保证保温性能。

呼吸速率测定模块中的呼吸瓶的数量应不少于四个，至少留有一个温度测定瓶13实时监测温度和三个实验平行，呼吸瓶之间可以通过管道串联起来，实验瓶内存放待测溶液且密封，温度测定瓶13内存放待测样品或与待测溶液等比热的液体，温度测定瓶13内设置有温度探头9。从图1可以看出，本实施例中实验瓶(图1右侧)有8个，温度测定瓶13(左侧)为1个，温度测定瓶13主要用于实现温度采集，以方便将采集的温度传输给控温装置1实现更精确的温度控制，根据实验需要如添加某种物质，可以将实验瓶分为对照组和实验组。

控温装置1控温精度应在±0.1℃以内，否则影响溶解氧电极的测定准确性，进而影响呼吸速率；比如采用比郎恒温循环机，所采用的循环液为纯水，适用范围为10℃以上的温度，当需要控制低温时，可更换循环液如乙二醇。

继续参考图2，所述混匀装置2能够在密闭的反应装置内对体系进行混匀，本实施例中混匀装置2采用磁力搅拌器，如WIGGENS磁力搅拌器，所使用的转子21为玻璃转子(1cm左右)，转速为300r/min，玻璃转子21放置在呼吸瓶3内部，在磁力搅拌器驱动下，使瓶子内的待测液体流动起来，以准确的测量整个呼吸瓶内微生物的活性，测量结果更加可靠。

需要说明的是，本实施例中所述溶解氧电极12位荧光猝灭溶解氧电极，图1中所涉及的溶解氧电极盒7、电极线8、温度探头9、数据传输线路10为市售光纤氧电极系统，该系统需定期进行零点和100％点校准，保证测量精度。

具体实验时，将待测水生微生物样品利用虹吸作用小心转移至瓶内，避免产生气泡，打开控温装置设定恒温温度，打开及调整溶解氧测定系统参数，待体系温度稳定后开始记录数据，保持呼吸瓶恒温于避光处测定一定时间。溶解氧电极12和温度探头9所测得信号数据由溶解氧电极盒7转化经数据传输线路10传输给数据处理及显示装置11，数据处理及显示装置11能够控制溶解氧电极系统的开关，能对测定时间等参数进行调整，通过数据处理及显示装置能够实时显示和记录体系温度和溶解氧变化。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，包括呼吸速率测定模块以及数据处理与显示模块(11)，所述呼吸速率测定模块包括呼吸瓶(3)、溶解氧电极(12)和电极贴片(5)，其特征在于：

所述呼吸瓶(3)的瓶口处设置有与其对应的瓶塞(4)，呼吸瓶和瓶塞一一对应以保证密封性，瓶塞(4)内部中空，电极贴片(5)固定在瓶塞(4)的底端外侧、且与瓶塞(4)密封接触，溶解氧电极(12)一端穿过瓶塞(4)与电极贴片(5)接触，另一端与数据处理与显示模块相连。

2.根据权利要求1所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述瓶塞(4)包括与呼吸瓶瓶口适配的密封部(41)以及与密封部(41)一体向下延伸至呼吸瓶(3)内部的延伸部(42)，所述密封部(41)内填充有对溶解氧电极(12)进行固定的固定物。

3.根据权利要求2所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述延伸部(42)为细长型结构，延伸部(42)的直径小于密封部(41)的直径，且延伸部(42)至少延伸至呼吸瓶(3)的中部。

4.根据权利要求1所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述测定系统还包括混匀装置(2)，所述混匀装置(2)采用磁力搅拌器，磁力搅拌器的转子(21)放置在呼吸瓶(3)内。

5.根据权利要求1所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述测定系统还包括控温装置(1)，控温装置(1)通过连接管道(6)与呼吸速率测定模块相连；所述呼吸瓶(3)为双层保温结构，双层保温结构的夹层通过管道与控温装置(1)相连。

6.根据权利要求5所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述呼吸瓶(3)与控温装置(1)的连接管道上还包裹有保温层。

7.根据权利要求1所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述呼吸瓶(3)包括实验瓶和温度测定瓶(13)，实验瓶内存放待测溶液且密封，温度测定瓶(13)内设置与数据处理与显示模块(11)相连的温度探头(9)。

8.根据权利要求1所述的新型水生环境微生物呼吸速率测定系统，其特征在于：所述呼吸瓶(3)和瓶塞(4)均采用石英材质，瓶塞(4)与呼吸瓶瓶口对口打磨相互配合的螺纹。

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