CN217438195U - 一种等离子体诱变育种装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子体诱变育种装置，包括样品处理系统、冷却系统、检测系统和控制系统。样品处理系统，包括无生物活性污染物的洁净工作仓、等离子体发生器、与等离子体发生器连接的射频电源模块、等离子体发生器下方的载物模块、加湿模块；冷却系统，用于对等离子体发生器的冷却；检测系统，包括对产生等离子体射流的工作气体的流量检测的气体流量控制器、对产生等离子体射流的温度检测的温度传感器、对洁净工作仓中湿度检测的湿度传感器、对载物模块定位的位置传感器；控制系统，包括用于控制诱变育种装置操作的操作面板和控制器，控制器分别连接射频电源模块、载物模块、气体流量控制器、温度传感器、湿度传感器、冷却系统及操作面板。

Description

一种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，特别涉及一种等离子体诱变育种装置。

背景技术

优质种质资源的选育是现代生物产业的核心工作之一。

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，是一种由大量自由电子和带电离子为主要成分的物质形态。研究表明，等离子体中大量存在的活性粒子能够作用于不同的生物样品，并引起多种目标性状的改进，在生物技术领域良好的应用前景。

目前，等离子体技术已应用于生物诱变育种中，且制备了各种不同的诱变育种设备，如：专利文献1（公开号CN202297604U）公开了等离子体微生物诱变育种设备，采用在大气压、低电压条件下产生的等离子体射流对生物样品进行诱变育种，其均匀性高，温度低，避免了射流温度过高而引起大量微生物样品致死的现象；专利文献2（公开号CN203700376U）公开了一种常压室温等离子体诱变育种装置，其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；专利文献3（公开号CN207653229U）公开了等离子体植物诱变装置，其提供一种无需真空环境，可在大气压下产生稳定的用于植物诱变的高能离子能量的冷等离子体植物诱变装置。虽然上述专利文献中均涉及了等离子体诱变装置，其均采用开放的结构，对无菌环境没有特别的要求，适用于悬浮液的微生物、植物种子等，但是对于需要严格无菌环境的动物细胞、植物愈伤组织等使用受限；鉴于上述问题，专利文献4（CN103911279B）和专利文献5（CN103981091A）分别公开了一种利用等离子体对生物材料发生作用的装置和方法和一种新型常压室温等离子体诱变育种装置，其均通过在无生物活性的污染物的洁净工作仓实施等离子体诱变，且在所述洁净工作仓的内腔或壁上至少预留一个消毒装置安装位置；确保等离子体高效、快捷的处理且能够自动消毒，确保诱变过程不受杂菌污染。然而上述专利文献中的洁净工作仓采用消毒装置实现无菌操作，且长时间的等离子体射流对样品材料处理会引起其表面干燥，尤其是在洁净工作仓中设有进风口、出风口的无菌风气流，会加速样品材料的干燥，从而影响处理效果和存活能力；并且操作处理空间小，单次无菌处理量有限，不能满足无菌环境下诱变处理植物、动物不同样品的需求。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的问题提供一种等离子体诱变育种装置，能有效保湿，在植物、动物不同样品的诱变处理过程中能提高处理后的活性，且操作空间大，单次处理量大，能满足诱变处理无菌植物、动物不同样品的需求。

本实用新型的技术方案如下：

等离子体诱变育种装置，其包括样品处理系统、冷却系统、检测系统和控制系统，其中，所述样品处理系统，包括无生物活性污染物的洁净工作仓、等离子体发生器、与等离子体发生器连接的射频电源模块、等离子体发生器下方的载物模块，以及加湿模块；所述冷却系统，用于对等离子体发生器的冷却；所述检测系统，包括对产生等离子体射流的工作气体的流量检测的气体流量控制器、对产生等离子体射流的温度检测的温度传感器、对洁净工作仓中湿度检测的湿度传感器、对载物模块定位的位置传感器；所述控制系统，包括用于控制诱变育种装置操作的操作面板和控制器，所述控制器分别连接射频电源模块、载物模块、气体流量控制器、温度传感器、湿度传感器、冷却系统以及操作面板。

优选的，所述加湿模块为微型喷雾装置。

进一步优选的，所述微型喷雾装置的雾化喷头设置在洁净工作仓的内壁上或者悬挂在洁净工作仓的仓顶面上。

进一步优选的，所述微型喷雾装置的喷雾为无菌水和/或75%乙醇。

优选的，所述洁净工作仓，连接无菌风装置，洁净工作仓内设置有照明装置和/或消毒灭菌装置。

进一步优选的，所述无菌风装置的无菌导风口设置在所述洁净工作仓本体背面，所述消毒灭菌装置设置在所述洁净工作仓的侧壁。

优选地，所述载物模块为可移动工作台，所述可移动工作台的移动方式为垂直升降和/或水平滑动。

优选的，所述垂直升降为垂直旋转式升降，所述水平滑动为通过导轨水平来回滑动。

进一步优选的，所述可移动工作台上设置有位置传感器。

优选的，所述可移动工作台上设置有可移动的载物台，其容纳6000-10000 mm²面积容量的生物样品。

进一步优选的，所述可移动工作台上方对应的等离子体发生器发射表面积为6000-10000 mm²的等离子体。所述等离子体的平均温度为40℃以下。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型的等离子体诱变育种装置，其通过在洁净工作仓壁上设置加湿模块，并通过控制器或者控制器基于湿度传感器的参数设置，从而控制加湿模块进行喷雾操作，维持洁净工作仓的空气湿度，使生物材料在离子体射流或者无菌风和离子射流工作作用的环境下，能维持表面湿度，避免因湿度问题造成生物材料活性的影响。

本实用新型设置有垂直升降和/或水平滑动的可移动工作台，可以通过垂直升降和/或水平滑动使载物模块上的生物材料完成处理后，立即远离等离子体发生器和/或无菌风出口，减少气流对材料的作用强度和作用时间。

附图说明

图1为本实用新型等离子体诱变育种装置的实施方式整体结构示意图；

图2为本实用新型等离子体诱变育种装置的一实施方式的立体图；

图3为本实用新型等离子体诱变育种装置的另一实施方式的立体图。

1 样品处理系统；2 冷却系统；3 检测系统；4 控制系统；5 洁净工作仓；6 等离子体发生器；7 射频电源模块；8 等离子体射流口；9 载物模块；10 加湿模块；11 气体流量控制器；12 温度传感器；13 湿度传感器；14 位置传感器；15操作面板；16控制器；17消毒灭菌装置；18 照明装置；19 操作室门；20 无菌导风口；21 进风窗口；22 散热窗口；23 电源接口；24 步进电机；25 壳体。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

具体而言，如图1所示本实用新型的一种等离子体诱变育种装置，在常压室温条件下利用等离子体技术对需要严格无菌的生物材料进行诱变处理。等离子体诱变育种装置，包括样品处理系统（1）、冷却系统（2）、检测系统（3）和控制系统（4）。

样品处理系统（1），包括无生物活性污染物的洁净工作仓（5）、等离子体发生器（6）、与等离子体发生器连接的射频电源模块（7）、等离子体发生器下方的载物模块（9），以及加湿模块（10）。

所述冷却系统（2），用于对等离子体发生器进行冷却。

所述检测系统（3），包括对产生等离子体射流的工作气体的流量检测的气体流量控制器（11）、对产生等离子体射流的温度检测的温度传感器（12）、对洁净工作仓中湿度检测的湿度传感器（13）、对载物模块定位的位置传感器（14）。

所述控制系统（4），包括用于控制诱变育种装置操作的操作面板（15）和控制器（16），所述控制器分别连接射频电源模块（7）、载物模块（9）、气体流量控制器（11）、温度传感器（12）、湿度传感器（13）、位置传感器（14）、冷却系统（2）以及操作面板（15）。

所述等离子体发生器（6）与射频电源模块（7）、工作气体管道、冷却系统（2）相连，产生用于诱变育种的常压室温等离子体。所述工作气体管道为工作气体的传输管道即装有激发产生等离子体的气体的气瓶与等离子体发生器连接的管道。

所述等离子体发生器（6）的射流口一端即等离子体射流口（8）、载物模块（9）、加湿模块（10）设置在洁净工作仓（5）中；进一步，所述等离子体发生器（6）设置在洁净工作仓（5）顶端，所述载物模块（9）以洁净工作仓（5）底面为支撑，设置于洁净工作仓（5）中，所述加湿模块（10）设置在洁净工作仓（5）的内腔或壁预留的安装位置上。

所述冷却系统（2）为水冷系统或风冷系统，进一步包括制冷水泵、水箱或制冷风系统；所述制冷水泵、水箱或制冷风系统通过管道与等离子体发生器相连。在一具体实施方式中，所述冷却系统包括与等离子体发生器连接形成内循环制冷的冷却水循环机。

在一实施方式中，气体流量控制器（11）与等离子体发生器（6）相连，并将气体流量信息反馈给控制器（16）实时在线控制等离子体发生器工作气体的流量。温度传感器（12）用于检测冷却系统的温度，并将温度信息反馈给控制器（16）以进行温度集中控制和实时监控。湿度传感器（13）设置在洁净工作仓（5）的内腔或壁上，用于检测洁净工作仓（5）内的湿度，并将湿度信息反馈给控制器（15）使其通过对加湿模块（10）来实现对湿度的在线控制。

在一实施方式中，操作面板（15）设置处理参数如气体流量、射频电源功率、冷却系统温度、等离子体处理时间、洁净工作仓内的湿度等，所述控制器基于所述处理参数设置以及气体流量控制器（11）、射频电源模块（7）功率传感器、温度传感器（12）、湿度传感器（13）等的信号控制等离子体发生器（6）的发射及其对生物样品的处理。

如图2、图3所示，在本实用新型等离子体诱变育种装置的一实施方式中，通过无菌风装置、消毒灭菌装置来确保洁净工作仓（5）的工作环境。

在一实施方式中，本实用新型的洁净工作仓（5）连接无菌风装置，所述无菌风系统至少包括产生无菌风的风机、过滤芯和抽气单元。洁净工作仓（5）除操作室门（19）外，其他三个面设有相互连接的隔板，在洁净工作仓（5）上方隔板或者本体背部正对着操作台的隔板上设置有无菌导风口（20），使无菌风通过无菌风导风口（20）进入洁净工作仓（5）内。

在一实施方式中，所述操作室门（19）为通过上下推拉实现开关的门，所述操作室门（19）包括设置有透明的便于观察的窗口。

在一实施方式中，本实用新型的洁净工作仓（5）内设置有照明装置（18）和/或消毒灭菌装置（17）。所述消毒灭菌装置（17）为紫外消毒装置、化学消毒装置任一一种。在一具体实施方式中，所述消毒灭菌装置（17）为紫外灯，进一步为2个，分别设置在洁净工作仓（5）内侧壁上。所述照明装置（18）为能提供良好的照明功能的照明装置即可。所述照明装置和/或消毒灭菌装置均可通过控制器（16）实现操作面板（15）上开关及其时间的控制。在操作过程中，提前对洁净工作仓（5）进行消毒处理，消毒完成后通风处理，再放入生物材料进行等离子体照射处理。洁净工作仓（5）中的洁净等级达到10万级。

在一实施方式中，载物模块（9）设置在洁净工作仓（5）内，所述载物模块（9）上端为放置生物样品的平台。如图2所示，所述载物模块（9）为垂直升降可移动工作台，垂直升降可移动工作台上端为载物盘，其容纳6000-10000 mm²面积容量的生物样品；所述可移动工作台上方对应的等离子体发生器发射表面积为6000-10000 mm²的等离子体；所述等离子体的平均温度为40℃以下。所述载物盘通过轴杆支撑，位于洁净工作仓（5）下方设置有可以精确控制垂直升降的步进电机，进一步还包括可以控制轴向旋转的电机。所述载物模块（9）为垂直升降可移动工作台时，等离子体发生器射流喷头的形状为圆形，保证等离子体射流的最高利用率。

在另一实施方式中，所述载物模块（9），如图3所示，为水平滑动可移动工作台，水平滑动可移动工作台上设置有可移动的载物台，其容纳6000-8000 mm²面积容量的生物样品；所述可移动工作台上方对应的等离子体发生器发射表面积为6000-8000 mm²的等离子体；所述等离子体的平均温度为40℃以下。所述水平滑动可移动工作台通过步进电机（24）实现水平来回滑动，保证等离子体射流的最高利用率。

在前述实施方式中，图2、图3所示的等离子体诱变育种装置的结构除载物模块外，其他结构相同，图3中不再标识各部件名称。

在一实施方式中，垂直升降可移动工作台和水平滑动可移动工作台均可通过控制器（16）基于位置传感器（14）信号控制步进电机（24）实现载物盘或载物台的定位。

由于生物材料如鱼卵、植物愈伤组织等在等离子体照射处理过程中更易带走其表面的水份，从而影响诱变的效果，甚至会导致生物样品材料的失活。为了解决该问题，本实用新型在洁净工作仓（5）内设置有湿度传感器（13）及加湿模块（10），通过湿度传感器（13）将洁净工作仓（5）中的湿度参数反馈给控制器（16）来实现洁净工作仓（5）内湿度控制。

在具体实施方式中，所述加湿模块（10）为微型喷雾装置，其包括雾化器、加液管路，还包括控制单元。所述加液管路可以为一条或者多条，添加无菌水和/或75%乙醇。当液管路有75%乙醇时，优选在使用前进行喷雾消毒，然后再进行紫外等方式消毒灭菌，然后根据湿度传感器检测洁净工作仓（5）中湿度，视情况选择无菌水喷雾及其喷雾量。

所述雾化器的数量不做限制，可以是一个或者多个。进一步当为一个雾化器时，可以设置有多个雾化喷头。在一具体实施方式中，所述雾化喷头为超声雾化喷头，用于在超声波使水雾化成雾。其雾化的时间和产生水雾的量通过控制单位与控制器（16）来实现自动控制。在一具体实施中，所述微型喷雾装置的雾化喷头设置在洁净工作仓的内壁上或者悬挂在洁净工作仓（5）的仓顶面上。

在一实施方式中，本实用新型等离子体诱变育种装置包括壳体（25），所述壳体左边为洁净工作仓（5），所述壳体右边为操作面板（15）。无菌风装置的进风窗口（21）设置在洁净工作仓（5）上方的壳体（25）上，风机通过风道与洁净工作仓（5）相连，从进风窗口（21）进入的风通过过滤器处理，从无菌工作仓（5）的顶部或者本体背面吹入。所述操作面板（15）设置在壳体（25）外表面，所述电源接口（23）设置在壳体（25）的外侧壁，进一步优选在左边的外侧壁。在所述壳体（25）右外侧壁上设置有散热窗口（22），利于射频电源模块（7）、控制器（16）、加湿模块（10）等部件散热。

本实用新型的等离子体诱变育种装置设置洁净工作仓，保证无菌环境，有利于需要无菌环境的材料的操作处理；在洁净工作仓壁上设置加湿模块，并通过控制器或者控制器基于湿度传感器的参数设置，从而有效地控制加湿模块，有效的保证洁净工作仓的空气湿度，即使在无菌风和离子射流的环境下，保证生物材料表面湿度，利于保持生物材料的活性，减少气流造成的实验环境的影响。

本实用新型中，还设置有垂直升降和/或水平滑动的可移动工作台，可以通过垂直升降和/或水平滑动使载物模块上的生物材料完成处理后，立即远离等离子体发生器和/或无菌风出口，减少气流对材料的作用强度和作用时间。

Claims (10)

1.一种等离子体诱变育种装置，其特征在于，其包括样品处理系统、冷却系统、检测系统和控制系统，其中，

所述样品处理系统，包括无生物活性污染物的洁净工作仓、等离子体发生器、与等离子体发生器连接的射频电源模块、等离子体发生器下方的载物模块，以及加湿模块；

所述冷却系统，用于对等离子体发生器的冷却；

所述检测系统，包括对产生等离子体射流的工作气体的流量检测的气体流量控制器、对产生等离子体射流的温度检测的温度传感器、对洁净工作仓中湿度检测的湿度传感器、对载物模块定位的位置传感器；

所述控制系统，包括用于控制诱变育种装置操作的操作面板和控制器，所述控制器分别连接射频电源模块、载物模块、气体流量控制器、温度传感器、湿度传感器、冷却系统以及操作面板。

2.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述加湿模块为微型喷雾装置。

3.根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述微型喷雾装置的雾化喷头设置在洁净工作仓的内壁上。

4.根据权利要求2所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述微型喷雾装置的雾化喷头悬挂在洁净工作仓的仓顶面上。

5.根据权利要求3所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述微型喷雾装置的喷雾为无菌水和/或75％乙醇。

6.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述洁净工作仓连接无菌风装置，洁净工作仓内设置有照明装置和/或消毒灭菌装置。

7.根据权利要求6所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述无菌风装置的无菌导风口设置在所述洁净工作仓本体背面，所述消毒灭菌装置设置在所述洁净工作仓的侧壁。

8.根据权利要求1所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述载物模块为可移动工作台，所述可移动工作台的移动方式为垂直升降和/或水平滑动。

9.根据权利要求8所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述垂直升降为垂直旋转式升降，所述水平滑动为通过导轨水平来回滑动。

10.根据权利要求8所述的等离子体诱变育种装置，其特征在于，所述可移动工作台上设置有位置传感器。

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