CN221141738U - 一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于生物实验设备技术领域，具体涉及一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，所述装置包括：透光硅藻培养室，二氧化碳气，光；其中，所述透光硅藻培养室上部设置有二氧化碳入口；所述二氧化碳气和所述有二氧化碳入口之间通过二氧化碳入口管道连通，所述二氧化碳入口管道上设有阀；所述光源位于所述透光硅藻培养室外部用于向所述透光硅藻培养室内提供光照；所述透光硅藻培养室上方连通有空气入口管道，所述空气入口管上设有气泵；所述透光硅藻培养上部设有排气；所述透光硅藻培养上部设有注入口。本申请通过对硅藻的光合作用进行调控，精准地调整二氧化碳供给、光照强度等关键因素，使硅藻的光合作用达到最优状态。
Description
技术领域
本实用新型属于生物实验设备技术领域，具体涉及一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置。
背景技术
硅藻是一种能够进行光合作用的生物，它能通过一系列的化学反应将光能转化为化学能，并在这个过程中释放出氧气。硅藻造氧的速率与其曝光在光照下的时间、CO2浓度、硅藻种类等因素有关。具体来说，硅藻通过吸收光能激发其内部的色素分子，这些色素分子会将光子转化为化学能，并将其传递给叶绿素分子。叶绿素分子则将化学能转化为电子，这些电子被传递到光合作用电子传递链中，并最终被用来还原二氧化碳为有机物质。在这个过程中，硅藻释放出的氧气是由水分子中释放出的氧原子和电子组合而成的。硅藻的光合作用与其他植物的光合作用基本相同，但其藻壳的特殊结构使得其具有更高的光合效率。硅藻藻壳中的孔隙结构可以让光线更加均匀地穿透进去，并且有效地减少了光能的反射和散失。这种特殊的结构同时也使得硅藻藻壳能够充当一种光学透镜，将光线聚焦在叶绿素分子上，从而提高了其光合效率。此外，硅藻的藻壳由硅酸盐构成，具有较高的硬度和稳定性，可以保护细胞免受外界的物理和化学损伤，确保其持久地进行光合作用。据研究，硅藻的光合效率可达到其他植物的两倍以上。
要将硅藻的光合作用潜力充分发挥，实现固碳造氧的目标，就需要对其生态环境进行精准调控。而传统的方法往往无法实现这种高度精准的调控，因此需要创造一种先进的调控装置和方法。
为了解决以上问题，提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型第一方面公开了一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，所述装置包括：
透光硅藻培养室1，二氧化碳气源2，光源3；
其中，所述透光硅藻培养室1上部设置有二氧化碳入口；
所述二氧化碳气源2和所述有二氧化碳入口之间通过二氧化碳入口管道5连通，所述二氧化碳入口管道5上设有阀门6；
所述光源3位于所述透光硅藻培养室1外部用于向所述透光硅藻培养室1内提供光照；
所述透光硅藻培养室1上方连通有空气入口管道7，所述空气入口管道7上设有气泵8；
所述透光硅藻培养室1上部设有排气口12；
所述透光硅藻培养室1上部设有注入口13，用于向所述透光硅藻培养室1内注入硅藻和/或硅藻培养液。
上部包括正上部和斜上部。
优选地，所述装置还包括：原位观察设备4；
所述透光硅藻培养室1上设有观察口11，所述原位观察设备4位于所述观察口11上方，用于观察所述透光硅藻培养室1内的硅藻。
优选地，所述空气入口管道7和所述排气口12分别位于所述透光硅藻培养室1的两端。
优选地，所述透光硅藻培养室1的主体部分14为长条状，所述透光硅藻培养室1具有相对所述主体部分向上凸出的第一凸出部15、第二凸出部16和第三凸出部17；
所述第一凸出部15的顶端开口为所述注入口13；
所述第二凸出部16的顶端开口为所述观察口11；
所述第三凸出部17的顶端开口为所述排气口12。
优选地，所述阀门6为电控气阀。
优选地，所述装置还包括控制系统、设于所述二氧化碳入口的第一气体传感器18和设于所述排气口12的第二气体传感器19；
所述控制系统用于根据第一气体传感器18和第二气体传感器19的结果监测所述透光硅藻培养室1内二氧化碳的浓度，并自动调节所述阀门6和/或所述气泵8的开闭状态，以保持所述透光硅藻培养室1内二氧化碳的浓度在设定范围内。
第一气体传感器18用于监测所述透光硅藻培养室1二氧化碳入口处二氧化碳和氧气的浓度。
第二气体传感器19用于监测所述透光硅藻培养室1排气口处二氧化碳和氧气的浓度。
优选地，所述装置还包括控制系统和光照传感器；
所述光照传感器用于实时监测所述透光硅藻培养室1中的光照强度；
所述控制系统用于根据所述光照传感器的数据调节所述光源3的亮度和/或颜色。
优选地，本实用新型还包括定时装置，用于感知时间，并根据白天和夜晚的时段切换光源3的光照模式。
优选地，所述第一气体传感器18和第二气体传感器19共同连接到反馈设备，以反馈实时气体浓度。
反馈设备可以为显示屏、报警器或其他通信设备。
优选地，所述原位观察设备4包括：显微镜、实时监测和显示记录装置。
优选地，所述二氧化碳入口处和空气入口管道7处设置有气液混合设备9，以使得进入所述透光硅藻培养室1的空气和二氧化碳能和所述透光硅藻培养室1内的培养液充分混合。
优选地，所述透光硅藻培养室1的底部设置有排出口10。
发明人在实现本实用新型的过程中，发现传统的硅藻生长和观察系统存在一些技术问题和不足：
①手动调节方式：传统的光合作用调控系统通常采用手动调节阀门的方式来控制二氧化碳的供给量和光照的强度。这种方式需要人工干预和调整，容易出现人为误差且不稳定性，无法精确控制二氧化碳的浓度、供给量以及光照强度。传统的光合作用调控系统无法实现对二氧化碳和光照强度的精确控制，导致二氧化碳浓度和光照强度的不稳定性和波动性，影响硅藻的光合作用效率。
②缺乏自动感知和调节功能：传统系统没有内置的气体传感器和自动控制装置，无法实时感知环境中的二氧化碳浓度变化并进行自动调节。这导致了二氧化碳供给的不稳定性，影响了硅藻的生长和光合作用效率。传统系统无法自动感知环境中二氧化碳浓度的变化并进行相应的调节，需要人工干预和调整，效率低下。
③缺乏实时监测和反馈机制：传统系统缺乏实时监测二氧化碳供给的机制，无法准确了解二氧化碳浓度的变化情况。因此，在出现问题或异常情况时，操作人员难以及时采取措施进行调整和修正。
④缺少硅藻实时观察和检测功能：传统的观察装置无法在一定条件下让硅藻生长时，做到同时连续实时地观察硅藻的生长和形态变化，无法及时对硅藻的生长状态进行把握和调整。
本申请通过改进硅藻生长条件、提高光照效率、优化CO2供给和氧气收集技术、设置硅藻原位观察设备方面的创新，克服了上述技术问题，提高系统的效率和可行性。具体的，本申请通过对硅藻的光合作用进行调控，精准地调整二氧化碳供给、光照强度等关键因素，使硅藻的光合作用达到最优状态。通过先进的传感技术，本申请可以实时监测硅藻的生长状态和光合效率，从而使得调控更加精准、高效。同时，通过原位观察设备，能够深入了解硅藻的生态特性，为未来的研究提供了丰富的数据和实践基础。
优选的技术方案中，本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
硅藻固碳造氧的光合作用调控装置通过解决传统二氧化碳供给和光照调节系统存在的技术问题，克服传统观察装置存在的技术问题，实现了以下技术效果：
1、精确控制二氧化碳供给：传统系统无法精确控制二氧化碳的供给量，而本申请通过气体传感器和电控气阀的组合，可以实时感知和调节二氧化碳浓度，从而实现对二氧化碳供给的精确控制。这种精确控制能够确保硅藻在光合作用过程中充分利用二氧化碳，提高光合作用效率。
2、精确的光照调节：利用高精度光照传感器，系统实时监测光照强度，并通过控制系统智能调节光源的亮度。这种智能调节确保了硅藻在不同时段得到最适宜的光照，进而提高光合作用效率，硅藻生长更快。因此，本申请的光照传感器和控制系统组成的光源调节系统能够智能感知环境光照的变化，实现快速调节，适应环境变化。
3、自动感知和调节功能：引入了气体传感器和自动化控制系统，能够实时感知环境中的二氧化碳浓度，并自动调节电控气阀的开闭状态。这种自动感知和调节功能消除了传统系统中人工干预和调整的需求，提高了供气的准确性和稳定性。
4、实时监测和反馈机制：传统系统缺乏实时监测和反馈机制，而本申请通过气体传感器和控制系统的结合，实现了对二氧化碳浓度的实时监测和反馈。操作人员可以通过控制系统的显示设备例如显示屏或其他通信设备，实时了解二氧化碳浓度的变化情况，从而能够及时采取调整和修正措施，保持系统的稳定运行；并且能够实现对硅藻的实时观测和追踪，通过将显微镜直接集成在硅藻生物培养室中，实现了对硅藻生长过程的连续观测和追踪，避免了中断和延迟。
5、高分辨率观测：本申请配备了高分辨率的硅藻原位观察显微镜，能够捕捉到硅藻生长过程中微小的细节。这种高分辨率观测能力使研究人员能够更准确地观察和分析硅藻的形态特征、细胞结构以及其他相关参数。
6、实时数据记录和显示：本申请配备了实时检测和显示记录装置，能够实时记录硅藻的生长状态并显示相应的数据。操作人员可以通过装置的显示屏观察硅藻的实时图像、生长曲线和相关参数。这种实时数据记录和显示的功能使操作人员能够及时了解硅藻的生长情况，做出调整和决策。
7、数据处理和分析：本申请配备了数据处理和分析系统，能够对从实时检测和显示记录装置获取的硅藻数据进行处理和分析。通过图像处理和分析算法，装置能够提取硅藻的生长参数、形态特征等信息。这些信息可以用于生成生长曲线、统计分析和趋势预测，为研究人员提供了准确、全面的数据支持。
8、省时高效：相比传统的手工观测方法，本申请的硅藻原位观察设备省去了取样和移动样本的步骤，提高了观测效率。同时，原位观察设备的实时数据记录和自动化处理功能，减少了人工处理数据的工作量，节省了时间和人力成本。
附图说明
图1为硅藻固碳造氧的光合作用调控装置结构的示意图。
附图标记列表：
1、透光硅藻培养室，2、二氧化碳气源，3、光源，4、原位观察设备，5、二氧化碳入口管道，6、阀门，7、空气入口管道，8、气泵，9、气液混合设备，10、排出口，11、观察口，12、排气口，13、注入口，14、主体部分，15、第一凸出部，16、第二凸出部，17、第三凸出部，18、第一气体传感器，19、第二气体传感器，20、信号处理器，21、实时检测和显示记录装置，22、互动操作台。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不是对本实用新型的限制，基于本实用新型教导所做的任何变换或改进，均落入本实用新型的保护范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本申请的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置包括：
1、智能传感光合作用调控反馈系统
本申请的智能传感光合作用调控反馈系统是一项创新的技术，旨在解决传统二氧化碳供给和光照调节系统存在的技术问题，使硅藻固碳造氧的光合作用能力得到了进一步的检测和提升。下面将详细阐述该申请的技术手段和方法。
①气体传感器即第一气体传感器18和第二气体传感器19：本申请采用先进的气体传感器技术，用于实时感知环境中的二氧化碳浓度和氧气的浓度。传感器可以准确测量出入口二氧化碳和氧气的浓度，通过浓度差进行比较，并将测量结果传输给控制系统。传感器可以基于光学、电化学或其他相关的原理工作，具有高灵敏度和准确性。
②电控气阀：基于气体传感器提供的实时测量数据，本申请采用电控气阀来控制二氧化碳的供给量。电控气阀通过电信号的控制，可以实现精确的二氧化碳供给调节。当传感器检测到二氧化碳浓度低于设定值时，电控气阀会打开，允许更多的二氧化碳进入反应器；当浓度达到设定值时，电控气阀会关闭，控制二氧化碳的供给。
③控制系统：本申请还包括一个自动化控制系统，用于监测和调节二氧化碳的供给。控制系统接收气体传感器的测量数据，并根据预设的控制策略进行判断和调节。控制系统可以采用微处理器、传感器接口、执行器和相应的算法来实现自动化的控制。通过不断监测二氧化碳浓度，控制系统可以自动调节电控气阀的开闭状态，以保持二氧化碳浓度在理想范围内。
④反馈机制：为了实现实时监测和反馈，本申请还引入了反馈机制。控制系统不仅能够根据传感器数据自动调节电控气阀，还可以向操作人员提供实时的二氧化碳浓度信息。这种反馈机制可以通过显示屏、报警器或其他通信设备来实现。操作人员可以根据这些信息对系统进行监控，并及时采取措施进行调整和修正。
⑤光照调节系统：引入高精度光照传感器，实时监测环境中的光照强度，控制系统根据光照传感器的数据智能调节光源的亮度和颜色，使其适应当前环境的光照条件。最终根据硅藻的生长特性和最适光照条件，优化光照曲线，确保硅藻在不同生长阶段都能得到最适宜的光照。
通过以上技术手段和方法，本申请实现了对光合作用调控系统的二氧化碳及光照的供给精确控制、自动感知和调节功能，以及实时监测和反馈机制。传感器、电控气阀和控制系统的结合，使得二氧化碳供给和光照可以根据实时测量数据进行自动化调节，提高了系统的稳定性和控制精度。此外，通过反馈机制，操作人员可以实时了解二氧化碳浓度的变化情况，及时采取措施进行调整和修正。
2.原位观察设备4
原位观察设备4是通过以下技术手段和方法解决传统观察装置存在的技术问题，提供了一种高效、实时的硅藻观测和记录解决方案。该原位观察设备4包括硅藻原位观察显微镜、信号处理器20、实时检测和显示记录装置21、数据处理和分析系统等组成部分。
1)硅藻原位观察显微镜：装置包括一台硅藻原位观察显微镜，该显微镜能够直接安装在硅藻生物培养室中，实现对硅藻的连续观测和追踪。显微镜具有高分辨率和放大倍率，能够捕捉到硅藻生长过程中的微小细节。此外，显微镜还配备了可调节的光源，以确保适宜的照明条件。硅藻原位观察显微镜可以采用市售合适的显微镜。
2)信号处理器20：装置配备了一台信号处理器20，用于接收和处理来自硅藻原位观察显微镜的信号。信号处理器20能够将光学信号转换为电信号，并进行放大和滤波处理，以提高信号的质量和稳定性。同时，信号处理器20还具备数据传输功能，将处理后的信号传输给实时检测和显示记录装置21。
3)实时检测和显示记录装置21：装置配备了实时检测和显示记录装置21，用于接收和显示来自信号处理器20的数据，并实时记录硅藻的生长状态。该装置包括显示屏和数据存储设备，能够显示硅藻的实时图像和生长曲线，并将数据记录下来以供后续分析。
4)数据处理和分析系统：装置还包括一个数据处理和分析系统，用于处理和分析从实时检测和显示记录装置21中获取的硅藻数据。数据处理和分析系统应用图像处理和分析算法，能够提取硅藻的生长参数、形态特征等信息。这些信息可以用于生成生长曲线、统计分析、趋势预测等，并以可视化形式展示给操作人员。
在实施装置时，首先安装硅藻原位观察显微镜4在透光硅藻培养室1处，确保显微镜能够获得适宜的视野范围。然后，将信号处理器20与硅藻原位观察显微镜4连接，接收和处理硅藻原位观察显微镜4产生的光学信号。处理后的信号通过数据传输功能发送到实时检测和显示记录装置21。实时检测和显示记录装置21接收并显示硅藻的实时图像和生长曲线，并将数据记录下来。最后，通过数据处理和分析系统对记录下来的数据进行处理和分析，提取有关硅藻生长的相关参数和特征，并进行进一步的数据分析和趋势预测。
智能传感光合作用调控反馈系统和原位观察设备4的部分设备可以共用。例如，实时检测和显示记录装置21也可以作为智能传感光合作用调控反馈系统的反馈设备。
3、硅藻固碳造氧的光合作用调控装置工作流程
①在待机状态下：二氧化碳气源2关闭，系统进入休眠状态。定时装置感知时间，根据白天和夜晚的时段切换光照模式。白天，光源3自动开启白光源模式，为硅藻提供适宜的光照强度。同时，定时装置启动气泵8，引入空气以维持硅藻的正常生存状态。第一气体传感器18和第二气体传感器19监测所述透光硅藻培养室1内二氧化碳浓度，确保在设定范围内。夜晚，光照强度降低，光源3进入低光照模式，模拟夜晚自然光照条件。气泵8依然持续引入空气，保持硅藻的生存状态，但光照强度适应夜晚生态需求。这样，整个装置实现了智能的光照和气体调控，为硅藻提供良好的生存和繁殖环境。
②调控CO2浓度对光合作用的影响规律：首先，确保系统处于正常工作状态，关闭气泵，以避免空气中的CO2干扰实验。接着，打开电控气阀，以引入CO2气体。根据实验设计，调节电控气阀的流量，从而控制CO2气体的输入量。同时，通过安置在二氧化碳入口和排气口12的第一气体传感器18和第二气体传感器19监测二氧化碳和氧气浓度。实时记录和比较二氧化碳入口和排气口12的二氧化碳和氧气浓度数据，以观察所述透光硅藻培养室1内二氧化碳和氧气浓度的变化。将实验过程中的数据整理成曲线图，清晰展示二氧化碳浓度变化对光合作用的影响。光合作用会导致二氧化碳减少，同时氧气增加，这种关系将通过曲线图呈现，从而为进一步优化光合作用调控系统提供基础数据和规律性的认识。
③调控光照强度对光合作用的影响规律：首先，确保系统处于正常工作状态，准备好实验所需的设备和材料。打开光源3，并通过电控开关调节光照强度，从暗到亮，模拟不同的光照条件。同时，通过第一气体传感器18和第二气体传感器19监测二氧化碳和氧气浓度。记录不同光照强度下二氧化碳入口和排气口12处的二氧化碳和氧气数据变化。根据实验设计，制作光照强度与二氧化碳、氧气浓度的关系曲线，清晰展示光照强度对二氧化碳和氧气浓度的影响规律。光照强度对光合作用有重要影响，通过这个工作流程可以收集数据并制作关系曲线，以理解光照强度对二氧化碳和氧气浓度的变化规律，进而揭示其对光合作用的影响规律。这个实验有助于为光合作用调控系统的优化提供基础数据和深入理解。
④硅藻的原位观察：首先，在述透光硅藻培养室1中设置一个观察口11，将观察口11与显微镜相连，以确保可以对硅藻进行直接观察。然后，通过显微镜将硅藻放置在观察位置，并调整显微镜，使其能够清晰地观察到硅藻的形貌和各种现象的变化。观察过程中，可以选择通过肉眼直接观察或者将显微镜与光电图像传感器相连，将观察到的图像传输到显示器上。这样可以实现对硅藻的实时观察，并记录下形貌及各种现象的变化。通过这个工作流程，可以直接观察硅藻的形貌和行为特征，从而更好地理解硅藻的生长、繁殖以及对不同环境因素的响应。这对于进一步优化硅藻的培养条件以及光合作用调控系统的设计具有重要意义。
请参考附图1，图1中展示了硅藻固碳造氧的光合作用调控装置结构的示意图，其中包括气体传感器、电控气阀、控制系统以及反馈机制的连接和交互关系等。控制系统可以通过互动操作台22实现。通过这些图示，技术人员和普通公众可以更清晰地理解光合作用的原理和硅藻的光合作用特性。
如图1，一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，所述装置包括：
透光硅藻培养室1，二氧化碳气源2，光源3；
其中，所述透光硅藻培养室1上部设置有二氧化碳入口；
所述二氧化碳气源2和所述有二氧化碳入口之间通过二氧化碳入口管道5连通，所述二氧化碳入口管道5上设有阀门6；
所述光源3位于所述透光硅藻培养室1外部用于向所述透光硅藻培养室1内提供光照；
所述透光硅藻培养室1上方连通有空气入口管道7，所述空气入口管道7上设有气泵8；
所述透光硅藻培养室1上部设有排气口12；
所述透光硅藻培养室1上部设有注入口13，用于向所述透光硅藻培养室1内注入硅藻和/或硅藻培养液。
所述装置还包括：原位观察设备4；
所述透光硅藻培养室1上设有观察口11，所述原位观察设备4位于所述观察口11上方，用于观察所述透光硅藻培养室1内的硅藻。
所述空气入口管道7和所述排气口12分别位于所述透光硅藻培养室1的两端。
所述透光硅藻培养室1的主体部分14为长条状，所述透光硅藻培养室1具有相对所述主体部分向上凸出的第一凸出部15、第二凸出部16和第三凸出部17；
所述第一凸出部15的顶端开口为所述注入口13；
所述第二凸出部16的顶端开口为所述观察口11。
所述第三凸出部部17的顶端开口为所述排气口12。
所述阀门3为电控气阀。
所述装置还包括控制系统、设于所述二氧化碳入口的第一气体传感器18和设于所述排气口12的第二气体传感器19；
所述控制系统用于根据第一气体传感器18和第二气体传感器19的结果监测所述透光硅藻培养室1内二氧化碳的浓度，并自动调节所述阀门6和/或所述气泵8的开闭状态，以保持所述透光硅藻培养室1内二氧化碳的浓度在设定范围内。
第一气体传感器18用于监测所述透光硅藻培养室1二氧化碳入口处二氧化碳和氧气的浓度。
第二气体传感器19用于监测所述透光硅藻培养室1排气口处二氧化碳和氧气的浓度。
所述装置还包括控制系统和光照传感器；
所述光照传感器用于实时监测所述透光硅藻培养室1中的光照强度；
所述控制系统用于根据所述光照传感器的数据调节所述光源3的亮度和/或颜色。
本实用新型还包括定时装置，用于感知时间，并根据白天和夜晚的时段切换光源3的光照模式。
所述第一气体传感器18和第二气体传感器19共同连接到反馈设备，以反馈实时气体浓度。本实施例反馈设备为实时检测和显示记录装置21。
所述原位观察设备4包括：显微镜、实时监测和显示记录装置。所述透光硅藻培养室1的底部设置有排出口10。
所述二氧化碳入口处和空气入口管道7处设置有一个搅拌装置作为气液混合设备，以使得进入所述透光硅藻培养室1的空气和二氧化碳能和所述透光硅藻培养室1内的培养液充分混合。
透光硅藻培养室1的材质为玻璃。
实施例一：调控CO2浓度对光合作用的影响
1.实验条件：
实验采用了光合作用调控系统，包括气体传感器、电控气阀、控制系统、反馈机制以及光照调节系统。
温度：25℃
湿度：50％
初始CO2浓度：400ppm
光照强度：200μmol photons/(m2·s)
实验时间：24小时
2.实验步骤：
①系统进入待机状态，CO2气源关闭，但定时装置根据时间自动切换到白天模式。
②光源3开启，开始模拟白天光照条件。
③打开电控气阀，开始引入CO2气体，同时启动气体传感器监测CO2浓度。
④调节电控气阀流量，以增加CO2供给，每小时记录一次入口和出口处的CO2浓度。
⑤持续监测并记录24小时，得到CO2浓度随时间变化的曲线。
3.实验结论：
通过对CO2浓度与时间的关系曲线的分析，可以得出以下结论：
①随着CO2供给的增加，入口处的CO2浓度明显升高，而出口处的CO2浓度呈下降趋势。
②CO2浓度的增加促进了光合作用，导致了O2的释放和CO2的消耗。这与光合作用的基本原理相符。
实验结果可以为光合作用调控系统的优化提供基础数据，帮助确定适宜的CO2供给范围，以提高硅藻的光合作用效率。
实施例二：调控光照强度对光合作用的影响
1.实验条件：
实验采用了光合作用调控系统，包括气体传感器、电控气阀、控制系统、反馈机制以及光照调节系统。
温度：25℃
湿度：60％
初始CO2浓度：350ppm
实验时间：12小时
2.实验步骤：
①系统进入待机状态，CO2气源关闭，但定时装置根据时间自动切换到白天模式。白光源开启，开始模拟白天光照条件。
②打开电控气阀，开始引入CO2气体，同时启动气体传感器监测CO2浓度。
③通过电控开关逐渐调节光照强度，记录光照强度与时间的关系。
④持续监测并记录12小时，同时记录入口和出口处的CO2和O2浓度。
3、实验结论：
通过对光照强度、CO2浓度以及O2浓度的关系曲线的分析，可以得出以下结论：
①随着光照强度的增加，CO2浓度逐渐下降，而O2浓度逐渐上升。
②光照强度与CO2浓度呈负相关关系，与O2浓度呈正相关关系。这表明，光照强度对光合作用的进行有显著影响。
实验结果可为调节系统的光照曲线提供依据，确保在不同时间段硅藻都能获得最适宜的光照条件，从而提高光合作用效率。
实施例三：硅藻的原位观察
1、实验条件：
实验采用了原位观察设备，包括硅藻原位观察显微镜、信号处理器20、实时检测和显示记录装置21、数据处理和分析系统。
温度：22℃
湿度：55％
光照强度：150μmol photons/(m2·s)
2、实验步骤：
①安装硅藻原位观察显微镜在硅藻生物培养室中，并调整显微镜位置，确保能够清晰观察到硅藻。
②将硅藻样本放置在观察位置，调整显微镜以获得清晰图像。
③通过显微镜进行直接观察，同时将观察到的图像传输到显示器上，记录观察过程。
④持续观察硅藻的生长状态、形貌以及各种现象的变化，记录数据和图像。
3、实验结论：
通过直接观察硅藻的生长状态和形貌，可以得出以下结论：
①在适宜的温度、湿度和光照条件下，硅藻呈现出良好的生长状态，显示出规律的生长趋势。
②光照强度对硅藻的形态和生长速率有明显影响，适宜的光照条件可以促进硅藻的健康生长。
③通过实时观察，可以更准确地了解硅藻对不同条件的响应，为后续的生物学研究提供了重要的观察数据。
这些实施例充分展示了硅藻固碳造氧的光合作用调控装置的功能，以及它们在不同实验条件下的应用，为进一步的研究和优化提供了基础数据和重要参考。
Claims (10)
1.一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述装置包括：
透光硅藻培养室(1)，二氧化碳气源(2)，光源(3)；
其中，所述透光硅藻培养室(1)上部设置有二氧化碳入口；
所述二氧化碳气源(2)和所述有二氧化碳入口之间通过二氧化碳入口管道(5)连通，所述二氧化碳入口管道(5)上设有阀门(6)；
所述光源(3)位于所述透光硅藻培养室(1)外部用于向所述透光硅藻培养室(1)内提供光照；
所述透光硅藻培养室(1)上方连通有空气入口管道(7)，所述空气入口管道(7)上设有气泵(8)；
所述透光硅藻培养室(1)上部设有排气口(12)；
所述透光硅藻培养室(1)上部设有注入口(13)。
2.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述装置还包括：原位观察设备(4)；
所述透光硅藻培养室(1)上设有观察口(11)，所述原位观察设备(4)位于所述观察口(11)上方。
3.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述空气入口管道(7)和所述排气口(12)分别位于所述透光硅藻培养室(1)的两端。
4.根据权利要求2所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述透光硅藻培养室(1)的主体部分(14)为长条状，所述透光硅藻培养室(1)具有相对所述主体部分向上凸出的第一凸出部(15)、第二凸出部(16)和第三凸出部(17)；
所述第一凸出部(15)的顶端开口为所述注入口(13)；
所述第二凸出部(16)的顶端开口为所述观察口(11)；
所述第三凸出部(17)的顶端开口为所述排气口(12)。
5.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述阀门(6)为电控气阀。
6.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述装置还包括控制系统、设于所述二氧化碳入口的第一气体传感器(18)和设于所述排气口(12)的第二气体传感器(19)；
所述控制系统用于根据第一气体传感器(18)和第二气体传感器(19)的结果监测所述透光硅藻培养室(1)内二氧化碳的浓度，并自动调节所述阀门(6)和/或所述气泵(8)的开闭状态，以保持所述透光硅藻培养室(1)内二氧化碳的浓度在设定范围内。
7.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述装置还包括控制系统和光照传感器；
所述光照传感器用于实时监测所述透光硅藻培养室(1)中的光照强度；
所述控制系统用于根据所述光照传感器的数据调节所述光源(3)的亮度和/或颜色。
8.根据权利要求6所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述第一气体传感器(18)和第二气体传感器(19)共同连接到反馈设备，以反馈实时气体浓度。
9.根据权利要求2所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述原位观察设备(4)包括：显微镜、实时监测和显示记录装置。
10.根据权利要求1所述的硅藻固碳造氧的光合作用调控装置，其特征在于，所述二氧化碳入口处和空气入口管道(7)处设有气液混合设备(9)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322720264.1U CN221141738U (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322720264.1U CN221141738U (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN221141738U true CN221141738U (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=91388907
Family Applications (1)
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| CN202322720264.1U Active CN221141738U (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种硅藻固碳造氧的光合作用调控装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221141738U (zh) |
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2023
- 2023-10-11 CN CN202322720264.1U patent/CN221141738U/zh active Active
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