CN219194971U - 一种高压控温在线培养观测样品台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的高压控温在线培养观测样品台，活塞培养釜内设置有培养液，培养液中培养有微生物，活塞培养釜的进口通过管道连接所述恒速泵，活塞培养釜的一侧连接所述恒温浴槽，活塞培养釜的出口通过管道连接所述背压阀，背压阀连接所述背压控制泵，活塞培养釜的出口通过管道还连接所述真空泵，活塞培养釜的出口连接的管道上还设置有用于观察所述管道内微生物的所述观察窗，显微镜用于通过所述观察窗观察微生物，本实用新型提供的高压控温在线培养观测样品台，可以进行温度及安全压力的调节，通过高压泵可以进行快速或慢速加、减压控制，通过观察窗可以实时观测不同压力、不同温度条件下的微生物活动，通过显微镜可以检测荧光强度。

Description

一种高压控温在线培养观测样品台

技术领域

本实用新型涉及微生物在线显微观测装置，特别涉及一种高压控温在线培养观测样品台。

背景技术

深海的奥秘对于人类来说，不仅仅是丰富的资源，还意味着地球上生命的起源。破解深海的奥秘，有助于我们了解地球上的生命如何从只有不起眼的微生物孤独地存在，变成了现在人类和各种生物共存的状态。研究极端生命的边界条件，将为我们探索域外生命或其他潜在生命形式提供新的线索。当我们研究深海极端微生物时，我们就有机会了解生命的某些基本规律以及生命发展的历史。

深海微生物在高压的极端环境下具有独特的性质。从相对简单的蛋白质性质、复合物结构，到复杂的生命过程如物质运输、细胞分裂，都受外界压力的影响，因而，以深海微生物为主要内容的深海生命研究是全球生物学家共同关注的热点和焦点。在深海微生物中,根据微生物对压力的耐受情况可以分为几种类型:常压菌、耐压菌、嗜压菌、极端嗜压菌。嗜压微菌是深海生态系统中的重要类群。根据嗜压菌的最适生长温度,可以分为4类:低温嗜压菌(<15℃)、中温嗜压菌(15℃-45℃)、高温嗜压菌(45℃-80℃)及超高温嗜压菌(>80℃)。通常,低温嗜压菌的最适生长压力低于其分离地点的压力,而高温嗜压菌的最适生长压力则高于其分离地点的压力,而且对高温嗜压菌而言,提升培养压力往往可以提高其耐受温度的上限。

深海生命研究需要工程技术与科学检测相结合，主要可分为原位分析及采样分析。科学家一直致力于在深海冷泉、热液等特殊地点开展长期原位观测，通过摄像、探头等设备记录当地的生物活动、环境参数以及微生物活性等。长期原位观测平台的建立主要需要解决供电和信号传递两大难题。目前的原位技术进展来看，原位分析通常还只能获得简单的参数和粗略的数据。除了原位分析技术，通过各种深潜器、着陆器等工程装备对深海样品进行采样，并借助实验室的先进分析仪器进行分析，可获得更丰富的科学数据，探讨更深入的科学问题。采样后实验室分析的主要挑战是如何采样后进行微生物样品保压，保压培养及保压原位分析。目前，在保压采样方面深海所相关课题组已成功研制出保压采样器，实验证明可获得的深海细菌种类比不保压所获得的细菌种类数量更多。保压培养及保压分析方面是重要的研究领域，但目前进展缓慢。

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)，能够开展对深海微生物独特的细胞结构、代谢途径、蛋白质功能和生理特征的分析工作，有助于解析深海低温高压条件下的生命特征，研究深海微生物如嗜压微生物在脂肪酸的组成、压力调控元件、嗜压基因的表达、运动性等方面有别于常压微生物的独特机制。然而，商用的激光扫描共聚焦显微镜需离线制样，无法直接用于保压分析。目前，市场上没有可购置的直接用于微生物保压分析的共聚焦分析配件。结合激光扫描共聚焦显微镜既可以进行形貌实时观测，又可以测量荧光强度的功能，研究了一套高压控温在线观测平台，既可以模拟全海深压力0～110MPa，又可以温度控制(0～85℃)，可以使用40X、60X物镜观测，同时实现微生物的同步培养和实时观测，并且可以测量荧光强度，在线记录微生物不同温度及高压极端条件下的生长、发育、繁殖等过程，对研究全海深微生物具有重要意义。目前，相关设备种，还没有全海深压力环境、温度可控的微生物在线显微观测装置。

实用新型内容

鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷提供可模拟全海深压力环境下进行耐压高压微生物培养及观测的高压控温在线培养观测样品台。

为解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型提供了一种高压控温在线培养观测样品台，包括：活塞培养釜、背压控制泵、背压阀、恒速泵、恒温浴槽、真空泵、观察窗及显微镜；其中：

所述活塞培养釜内设置有培养液，所述培养液中培养有微生物，所述活塞培养釜的进口通过管道连接所述恒速泵，所述活塞培养釜的一侧连接所述恒温浴槽，所述活塞培养釜的出口通过管道连接所述背压阀，所述背压阀连接所述背压控制泵，所述活塞培养釜的出口通过管道还连接所述真空泵，所述活塞培养釜的出口连接的管道上还设置有用于观察所述管道内微生物的所述观察窗，所述显微镜用于通过所述观察窗观察微生物。

在其中一些实施例中，所述活塞培养釜与所述恒速泵之间设置有第一阀，沿所述活塞培养釜的出口所在管道上还依次设置有第二阀、第三阀、第四阀、第五阀及第六阀，所述第四阀与所述第五阀之间设置有所述观察窗。

在其中一些实施例中，所述第三阀及所述第四阀之间设置有第一快接接头，所述第一快接接头连接有第七阀，所述第七阀通过第二快接接头连接所述真空泵。

在其中一些实施例中，所述第五阀及第六阀之间设置有第三快接接头，所述第三快接接头连接有第八阀。

在其中一些实施例中，所述第六阀连接所述背压阀，所述背压阀与所述背压控制泵之间还设置有第九阀。

在其中一些实施例中，所述第六阀还连接有承载废液筒的天平。

在其中一些实施例中，所述第九阀还连接有背压传感器。

在其中一些实施例中，所述第二阀及所述第三阀之间还通过管道连接有培养压力传感器及防爆阀。

在其中一些实施例中，所述背压控制泵还连接有第十阀。

在其中一些实施例中，还包括电脑，所述电脑电性连接所述恒速泵、所述恒温浴槽、所述背压传感器及所述培养压力传感器。

本实用新型采用上述技术方案，其有益效果如下：

本实用新型提供的高压控温在线培养观测样品台，所述活塞培养釜内设置有培养液，所述培养液中培养有微生物，所述活塞培养釜的进口通过管道连接所述恒速泵，所述活塞培养釜的一侧连接所述恒温浴槽，所述活塞培养釜的出口通过管道连接所述背压阀，所述背压阀连接所述背压控制泵，所述活塞培养釜的出口通过管道还连接所述真空泵，所述活塞培养釜的出口连接的管道上还设置有用于观察所述管道内微生物的所述观察窗，所述显微镜用于通过所述观察窗观察微生物，本实用新型提供的高压控温在线培养观测样品台，可以进行温度及安全压力的调节，通过高压泵可以进行快速或慢速加、减压控制，通过观察窗可以实时观测不同压力、不同温度条件下的微生物活动，通过显微镜可以检测荧光强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的高压控温在线培养观测样品台的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的活塞培养釜的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参阅图1，为本实施例1提供的一种高压控温在线培养观测样品台的结构示意图，包括：活塞培养釜110、背压控制泵120、背压阀130、恒速泵140、恒温浴槽150、真空泵160、观察窗170及显微镜(图未示)。以下详细说明各个部件间的连接关系。

所述活塞培养釜110内设置有培养液，所述培养液中培养有微生物。

具体地，所述活塞培养釜110采用活塞式高压培养釜进行微生物培养，所述活塞培养釜110是一套高压下通过驱动活塞运动使培养溶液进行定速定量流动的容器，体积可以根据实验需要进行调节，同时培养液和系统中液压水分离。

请参阅图2，为本实施例提供的活塞培养釜的结构示意图，其材质为耐腐蚀钛合金TC4，包括筒体3、开设于筒体3上方的出口101、开设于筒体3下方的进口102、设置于筒体3上的上堵头1、设置于筒体3上的压帽2、设置于所述筒体3内壁的高压静密封结构4、形成于所述筒体3内的培养腔及设置于所述培养腔下方的活塞5。

具体地，压帽2通过螺纹固定于筒体2上，活塞5采用高压动密封结构的安装于所述培养腔的下方，利用手柄6逆时针旋转压帽2带动上堵头1，以使压帽2及上堵头1从筒体3上卸下，再利用专用工具把活塞5压到培养腔的最底部，对培养腔进行清洗烘干后可加入培养液，再利用手柄6顺时针旋转把上堵头1及压帽2固定于筒体3中。

所述活塞培养釜110的进口通过管道连接所述恒速泵140，所述活塞培养釜110的一侧连接所述恒温浴槽150。

可以理解，通过恒速泵140设定恒压或者恒流模式对所述活塞培养釜110进行驱替，通过恒速泵140驱动所述活塞培养釜110活塞运动使培养溶液进行定速定量流动的容器，体积可以根据实验需要进行调节，灵活方便。

可以理解，通过恒温浴槽150可对活塞培养釜110进行恒温控制，确保活塞培养釜110达到实验所需温度。

所述活塞培养釜110的出口通过管道连接所述背压阀130，所述背压阀130连接所述背压控制泵120。

可以理解，所述背压控制泵120顺时针旋转对背压阀130进行压力控制。

所述活塞培养釜110的出口通过管道还连接所述真空泵160，通过所述真空泵160对系统流程及观察窗内部进行抽空。

所述活塞培养釜110的出口连接的管道上还设置有用于观察所述管道内微生物的所述观察窗170，所述显微镜用于通过所述观察窗170观察微生物。

具体地，观察窗170选用蓝宝石材料，可以确保承受安全压力范围为0～60MPa，可以使观察室与显微镜物镜间的距离在显微镜物镜的工作距离内(如Olympus 40X，其物镜工作距离为4.0mm)，系统配备控温系统温度可调范围0～85℃，满足海洋生物的多种温压条件。

可以理解，由于观察窗170的空间较小一般不用做主要培养空间，主要是通过活塞培养釜110进行微生物培养，可以满足微生物生长所需要的空间。由于观察窗170和活塞培养釜110联通，微生物进入观察窗170时，可以通过观察窗170对生物样品进行观测、显微摄像和荧光测量。

在其中一些实施例中，所述活塞培养釜110与所述恒速泵140之间设置有第一阀11，沿所述活塞培养釜110的出口所在管道上还依次设置有第二阀12、第三阀13、第四阀14、第五阀15及第六阀16，所述第四阀14与所述第五阀15之间设置有所述观察窗170。

在其中一些实施例中，所述第三阀13及所述第四阀14之间设置有第一快接接头21，所述第一快接接头21连接有第七阀17，所述第七阀17通过第二快接接头22连接所述真空泵160。

在其中一些实施例中，所述第五阀15及第六阀16之间设置有第三快接接头23，所述第三快接接头23连接有第八阀18。

在其中一些实施例中，所述第六阀16连接所述背压阀130，所述背压阀130与所述背压控制泵120之间还设置有第九阀19。

在其中一些实施例中，所述第六阀16还连接有承载废液筒的天平190。

在其中一些实施例中，所述第九阀19还连接有背压传感器200。

可以理解，所述背压传感器200可检测管道中的压力。

在其中一些实施例中，所述第二阀12及所述第三阀13之间还通过管道连接有培养压力传感器210及防爆阀220。

可以理解，所述培养压力传感器210可检测所述活塞培养釜110中的压力。

在其中一些实施例中，所述背压控制泵120还连接有第十阀31。

在其中一些实施例中，还包括电脑230，所述电脑230电性连接所述恒速泵140、恒温浴槽150、背压传感器200及培养压力传感器210。

本实用新型上述实施例提供的高压控温在线培养观测样品台，其工作方式如下：

1.对活塞培养釜110的培养腔进行清洗烘干，加入510ml的培养液，再利用手柄6顺时针旋转把上堵头1及压帽2装入筒体中，旋转过程排出气体，再将活塞培养釜110按照图1中的结构安装，并关闭第二阀12。

2.再将活塞培养釜110按照图1中的结构安装，连接好管阀件，并关闭第二阀12，对活塞培养釜110进行恒温控制半小时以上，确保活塞培养釜110达到实验所需温度。

3.利用背压控制泵120顺时针旋转对背压阀130进行压力控制，当背压传感器190达到所需压力停止加压。

4.打开第三阀13、第四阀14、第五阀15、第七阀17及第八阀18，利用真空泵160对系统流程及观察窗170内部进行抽空，当真空表达到-0.1MPa时，关闭第七阀17，停止抽空关闭真空泵电源，断开真空泵160和流程之间的快接。

5.打开第二阀12、第一阀11，启动恒速泵140设定恒压或者恒流模式对活塞培养釜110进行驱替，培养液流速可控制在0.01-5ml/min之间，流程系统保持在背压设定的压力范围内，从背压阀130流出的废液进入废液筒进行收集，天平实时称重。

6.利用显微镜及摄像系统对观察窗内的微生物进行在线观察或线下观察，线上观察是把观察窗170安装在显微镜下，利用摄像机进行实时摄像保存在电脑中，可后期回放查看；线下观察是把观察窗从流程系统中取出并保持原有压力温度状态下放在显微镜下进行观察，停止恒速泵140，关闭第三阀13、第四阀14、第五阀15，打开阀第七阀17、第八阀18，拆开第一快接接头21及第三快接接头23，取下观察窗170。

可以理解，本实用新型提供的观察窗170，采用可更换模块设计，符合激光扫描共聚焦显微镜的观测原理，通过显微成像，放大倍数为1-200倍，且该观察窗170方便拆卸、可更换，根据需要不同场合、不同镜头规格更换。

7.实验结束后，对背压阀130进行泄压放空，利用自来水对流程系统进行冲洗备用。

可以理解，在上述实验过程中可随时改变流程系统的压力，温度来实现实验需求；结合激光扫描共聚焦显微镜的显微观察，通过观察窗170可以实时观测不同压力、不同温度条件下的微生物活动，也可以检测荧光强度。

本实用新型提供的高压控温在线培养观测样品台，可以进行温度及安全压力的调节，通过高压泵可以进行快速或慢速加、减压控制，通过观察窗可以实时观测不同压力、不同温度条件下的微生物活动，通过显微镜可以检测荧光强度。

可以理解，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，仅具体描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其他具体实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，包括：活塞培养釜、背压控制泵、背压阀、恒速泵、恒温浴槽、真空泵、观察窗及显微镜；其中：

所述活塞培养釜内设置有培养液，所述培养液中培养有微生物，所述活塞培养釜的进口通过管道连接所述恒速泵，所述活塞培养釜的一侧连接所述恒温浴槽，所述活塞培养釜的出口通过管道连接所述背压阀，所述背压阀连接所述背压控制泵，所述活塞培养釜的出口通过管道还连接所述真空泵，所述活塞培养釜的出口连接的管道上还设置有用于观察所述管道内微生物的所述观察窗，所述显微镜用于通过所述观察窗观察微生物。

2.如权利要求1所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述活塞培养釜与所述恒速泵之间设置有第一阀，沿所述活塞培养釜的出口所在管道上还依次设置有第二阀、第三阀、第四阀、第五阀及第六阀，所述第四阀与所述第五阀之间设置有所述观察窗。

3.如权利要求2所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第三阀及所述第四阀之间设置有第一快接接头，所述第一快接接头连接有第七阀，所述第七阀通过第二快接接头连接所述真空泵。

4.如权利要求2所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第五阀及第六阀之间设置有第三快接接头，所述第三快接接头连接有第八阀。

5.如权利要求2所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第六阀连接所述背压阀，所述背压阀与所述背压控制泵之间还设置有第九阀。

6.如权利要求2所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第六阀还连接有承载废液筒的天平。

7.如权利要求5所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第九阀还连接有背压传感器。

8.如权利要求6所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述第二阀及所述第三阀之间还通过管道连接有培养压力传感器及防爆阀。

9.如权利要求1所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，所述背压控制泵还连接有第十阀。

10.如权利要求8所述的高压控温在线培养观测样品台，其特征在于，还包括电脑，所述电脑电性连接所述恒速泵、所述恒温浴槽、及所述培养压力传感器。

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