一种水体微生物原位培养装置

技术领域

本发明涉及微生物原位培养装置，尤其是涉及一种水体微生物原位培养装置。

背景技术

环境微生物研究是当今生物学研究中的重点之一。目前仅有约百分之一的微生物可以在实验室条件下被培养，剩余百分之九十九的微生物则由于各种原因暂时无法在完全由人工提供的环境中生长。这些微生物拥有广阔的研究前景，为了深入研究它们，开发环境原位培养和观测技术成为了研究中的重要课题。原位培养技术，就是指在人工提供的装置中，在微生物自然生长环境使培养的目标微生物保持和自然环境的交流，模拟微生物在自然条件下的生长状态，从而达到观测、研究微生物生理过程和生态功能的目的。

现有的水体原位培养装置主要为在目标培养环境中投放的，用外部装置固定的，可与环境进行物质交换并限制培养目标生物自由进出的培养容器，以达到在人工提供的装置中模拟自然条件状态对目标生物进行培养的目的。但现有水体原位培养装置在投放到水体中时，在水面的漂浮情况、吃水深度往往不可控，使得在水体中的稳定性不强，影响微生物的原位培养。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水体微生物原位培养装置。

本发明的第一方面，提出了一种水体微生物原位培养装置，包括：

培养单元，所述培养单元包括浮框和培养瓶；所述浮框包括框体和浮体，所述浮体可升降设于所述框体的外侧壁上，用于通过升降调节所述浮体的位置以调控所述培养单元漂浮于水体的表面；所述培养瓶设于所述框体内。

根据本发明实施例的水体微生物原位培养装置，至少具有以下有益效果：该水体微生物原位培养装置通过在框体的外侧壁上可升降设置浮体，在使用时，可通过升降调节浮体的位置以灵活调控培养单元在水体上的漂浮情况及吃水深度，以提高培养单元在水体中的稳定性，以保证微生物原位培养的顺利稳定进行。

在本发明的一些实施方式中，所述培养瓶通过第一连接件可拆卸设于所述框体内；所述第一连接件包括固定件、活扣和连接绳；所述固定件设于所述培养瓶上；所述连接绳的一端与所述框体连接，另一端通过所述活扣与所述固定件可拆卸连接。通过以上结构的设置，一方面可将培养瓶稳定固定于浮框内，另一方面可便于培养瓶的取放，培养瓶的拿取和固定放置具体可通过将活扣从固定件上解开或扣上实现。优选地，所述固定件为固定线圈。

在本发明的一些实施方式中，所述培养瓶包括容置段、缩口段和瓶口，所述容置段和所述瓶口分设于所述缩口段的两端。

在本发明的一些实施方式中，所述固定件包括第一固定线圈和第二固定线圈，所述第一固定线圈套设于所述容置段上，所述第二固定线圈套设于所述缩口段上；所述连接绳包括第一连接绳和第二连接绳，所述第一连接绳的一端与所述框体连接，另一端与所述第一固定线圈连接；所述第二连接绳的一端与所述框体连接，另一端通过所述活扣与所述第二固定线圈可拆卸连接。通过以上结构的设置，可进一步提高培养瓶的固定稳定性。

在本发明的一些实施方式中，所述培养单元还包括平衡件，所述平衡件为漂浮组件，所述漂浮组件包括若干个子漂浮件，各所述子漂浮件串联绕设于所述浮框的外周。通过以上漂浮组件的设置，可在平衡培养单元防止其在水体中发生侧翻的同时，与设于框体外部的浮体一起减轻培养单元在使用过程中可能受到的撞击。

在本发明的一些实施方式中，所述水体微生物原位培养装置还包括固定结构和收放控制组件，所述收放控制组件安装于所述固定结构上，且与所述培养单元连接，用于调控所述培养单元的收放。

在本发明的一些实施方式中，所述收放控制组件包括提拉滑轮、手控下降器和牵拉绳，所述牵拉绳的一端连接所述培养单元；所述提拉滑轮安装于所述固定结构上，用于回收所述培养单元时通过将所述牵拉绳的另一端绕过所述提拉滑轮牵拉回收所述培养单元；所述手控下降器安装于所述固定结构上，用于投放所述培养单元时将所述牵拉绳的另一端与所述手控下降器连接，以通过所述手控下降器来控制所述培养单元的投放。

在本发明的一些实施方式中，所述水体微生物原位培养装置还包括限位组件，所述限位组件与所述固定结构连接；且所述限位组件与所述培养单元活动连接，用于限制所述培养单元的活动。通过限位组件的设置，可在一定范围内固定培养单元，避免其被冲走。

在本发明的一些实施方式中，所述限位组件包括沉降件和第三连接绳，所述第三连接绳的一端连接所述固定结构，另一端连接所述沉降件；所述培养单元通过第二连接件与所述第三连接绳滑动连接，所述第二连接件包括滑扣和第四连接绳，所述滑扣套设于第三连接绳上，所述第四连接绳的一端与所述培养单元连接，另一端与所述滑扣连接。通过以上第二连接件与限位组件的配合设置，可限制培养单元在使用时漂走或被冲走，同时使培养单元保持漂浮在水面上，不受水体潮汐的影响。

在本发明的一些实施方式中，所述培养单元为N个，N为大于或等于1的整数；所述限位组件的个数为N+1个，所述限位组件与所述培养单元依次间隔排列，所述培养单元与其两侧的所述限位组件活动连接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明水体微生物原位培养装置一实施例的结构示意图；

图2为图1所示水体微生物原位培养装置中培养单元隐藏平衡件后的透视图；

图3为本发明水体微生物原位培养装置另一实施例的结构示意图。

附图标记：培养单元100、浮框110、框体111、浮体112、培养瓶120、容置段121、缩口段122、瓶口123、第一连接件130、固定件131、活扣132、连接绳133、第一固定线圈131a、第二固定线圈131b、第一连接绳133a、第二连接绳133b、平衡件140、子漂浮件141、固定结构200、收放控制组件300、提拉滑轮310、手控下降器320、牵拉绳330、限位组件400、沉降件410、第三连接绳420、第二连接件430、滑扣431、第四连接绳432。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参照图1和图2，图1是本发明水体微生物原位培养装置一实施例的结构示意图，图2为图1所示水体微生物原位培养装置中培养单元隐藏平衡件后的透视图。如图1和图2所示，本实施例水体微生物原位培养装置包括培养单元100，培养单元100包括浮框110和培养瓶120；其中，浮框110包括框体111和浮体112，浮体112可升降设于框体111的外侧壁上，用于通过升降调节浮体112的位置以调控培养单元100漂浮于水体的表面；培养瓶120设于框体111内。

框体111具体为无顶面的镂空框体，具体可设计为框体的底部和侧壁上具有若干通孔；其材质可为塑料材质或金属材质，形状可设计为正方体、长方体或其他形状。另外，为了减少框体111对环境光的选择性反射，可在框体111的外壁上设置减反射涂层，减反射涂层具体可为白色漆涂层，以减少对光线的阻挡和光谱形状的改变引起的对培养结果的干扰。浮体112可采用泡沫浮体，其具体可通过绑绳可升降调节系设于镂空框体的外侧壁上，且沿框体111的外周均匀布设；泡沫浮体可设计为长状或其他形状；泡沫浮体的体积大小和具体固定位置可根据培养环境和培养单元100浮设于水体上的目标高度决定，以使培养单元100位于合适的水层位置、具有适宜的吃水深度为宜。具体可通过以上方式进行升降调节：使用时，先将泡沫浮体通过绑绳绑在框体111外侧壁上沿竖直方向的中间位置，而后将培养单元100放入水体中，观察培养单元100在水中的相对高度，再以此为依据对泡沫浮体的位置进行调节；若培养单元100沉入水体过低(即吃水深度过高)，则将泡沫浮体的绑系位置向上调节；若培养单元100浮于水体表面过高(即吃水深度过低)，则将泡沫浮体的绑系位置向下调整；重复以上步骤，直至将培养单元100位于适宜位置。

由上，通过在框体111的外侧壁上可升降设置浮体112，可在使用时通过升降调节浮体的位置以灵活调控培养单元100在水体上的漂浮情况和具体吃水深度，从而可提高培养单元100在水体中的稳定性，保证微生物原位培养的顺利稳定进行。

培养瓶120可采用无色透明石英玻璃材质的培养瓶，以保证瓶内光照环境与瓶外一致；并且，与塑料培养瓶相比，采用玻璃培养瓶在使用时不会向瓶内培养液释放微量有机质，可减少对培养目标可能造成的干扰；此外，采用玻璃培养瓶，可通过高温消毒灭菌循环使用，节约成本。

如图2中所示，在本实施例中，培养瓶120包括容置段121、缩口段122和瓶口123，容置段121和瓶口123分设于缩口段122的两端。另外，为了保证在使用时瓶内和外部环境进行充分气体交换的情况下，防止由于风浪和晃动引起瓶内外水体交换，瓶口123上可盖设防水透气膜(图中未示出)，具体可采用聚四氟乙烯(PTFE)防水透气膜。

为了便于培养瓶120的取放，可将培养瓶120可拆卸设于框体111内。具体地，培养瓶120可通过第一连接件130可拆卸设于框体111内；第一连接件130包括固定件131、活扣132和连接绳133，固定件131设于培养瓶120上，连接绳133的一端与框体111连接，另一端通过活扣132与固定件131可拆卸连接。固定件133可采用套设于培养瓶120上的固定线圈，为了提高培养瓶120的固定稳定性，连接绳133可沿培养瓶120的周向均匀分布，与固定线圈连接。通过以上第一连接件130的设置，可将培养瓶120稳定固定于浮框110内，以及便于培养瓶120的灵活取出和放置，具体可通过将活扣132从固定件131上解开或扣上对应实现培养瓶120的解开和固定，以方便培养前的清洗消毒和培养完后的替换。另外，通过采用固定线圈和连接绳133构建第一连接件130，用于连接培养瓶120和框体111，可在一定程度上保护培养瓶120的外表，并为其在使用时受到外界波浪冲击提供缓冲，从而提高培养单元100的稳定性。

为了便于培养瓶120取放的同时提高培养瓶120在框体111内的固定稳定性，在本实施例中，培养瓶120通过第一连接件130可拆卸设于框体111内；第一连接件130包括固定件131、活扣132和连接绳133；固定件131包括第一固定线圈131a和第二固定线圈131b，第一固定线圈131a套设于培养瓶120的容置段121上，第二固定线圈131b套设于培养瓶120的缩口段122；连接绳133包括第一连接绳133a和第二连接绳133b，第一连接绳133a的一端与框体111连接，另一端与第一固定线圈131a连接；第二连接绳133b的一端与框体111连接，另一端通过活扣132与第二固定线圈131b可拆卸连接。具体地，第一连接绳133a垂直于培养瓶120的轴向、与第一固定线圈131a水平设置，且对称均匀分布于培养瓶120上容置段121的四侧，与第一固定线圈131a连接，以由第一连接绳133a和第一固定线圈131a配合构成连接结构一，用于固定培养瓶120的容置段121；第二连接绳133b向下倾斜于第二固定线圈131b的设置平面设置，且对称均匀分布于培养瓶120上缩口段122的四侧，与第二固定线圈131b通过活扣132连接，以由第二连接绳133b、活扣132和第二固定线圈131b配合构成连接结构二，用于固定培养瓶120的缩口段122；连接结构一和连接结构二配合构成用于实现培养瓶120和框体111可拆卸连接的第一连接件130。第一连接绳133a与第一固定线圈131a可直接连接，在取放培养瓶120时，将连接结构二中的活扣132从第二固定线圈131b上解开，并将培养瓶120从第一固定线圈131a上取下，以实现培养瓶120的拿取；在放置固定培养瓶120时，可第一固定线圈131a套于培养瓶120的容置段121，而后将连接结构二中的活扣132扣到第二固定线圈131b上，以实现对培养瓶120的固定。另外，第一连接绳133a与第一固定线圈131a也可通过活扣可拆卸连接，以由第一连接绳133a、活扣和第一固定线圈131a配合构成连接结构一，在取放培养瓶120时，直接通过将活扣从第一固定线圈131a和第二固定线圈131b上解开或扣上。

另外，根据实际需要，在培养瓶120的容置段121设置多组(两组以上)以上类似的连接结构一；和/或，在缩口段122设置多组(两组以上)以上类似的连接结构二。在本实施例中，在培养瓶120的容置段121设置由两组由第一连接绳133a和第一固定线圈131a配合构成的连接结构一，在缩口段122设置有一组由第二连接绳133b、活扣132和第二固定线圈131b配合构成的连接结构二。由上，两组连接结构一的设置，在垂直于培养瓶120轴向的水平方向上固定培养瓶120和框体111的相对位置，连接结构二在培养瓶120的轴向方向上可一定程度固定培养瓶120和框体111的相对位置。

为了提高培养单元100在使用时在水体中的稳定性，在本实施例中，培养单元100还包括平衡件140，平衡件140绕设于浮框110的外周，用于平衡培养单元100，防止其在水体中发生侧翻。平衡件140具体可为漂浮组件，漂浮组件包括若干个子漂浮件141，各子漂浮件141串联绕设于浮框110的外周。采用漂浮组件作为平衡件140，可在平衡培养单元100防止其在水体中发生侧翻的同时，可与设于浮框110外部的浮体112一起减轻培养单元100可能受到的撞击。子漂浮件141具体可采用浮球或其他形状的浮块。

以上培养单元100可直接作为水体微生物原位培养装置，或通过多个培养单元100连接组合作为水体微生物原位培养装置。另外，为了水体微生物原位培养装置的收放控制，请参阅图3，在另一些实施例中，水体微生物原位培养装置除了包括图1所示的培养单元100之外，还可包括固定结构200和收放控制组件300，收放控制组件300安装于固定结构200上，且与培养单元100连接，用于调控培养单元100的收放。

固定结构200为固定横杆、固定围栏、固定支架等，其主要起到对水体微生物原位培养装置的整体固定支撑的作用。

在本实施例中，收放控制组件300包括提拉滑轮310、手控下降器320和牵拉绳330，牵拉绳330的一端连接培养单元100；提拉滑轮310安装于固定结构200上，用于回收培养单元100时通过将牵拉绳330的另一端绕过提拉滑轮310牵拉回收培养单元100；手控下降器320安装于固定结构200上，用于投放培养单元100时将牵拉绳330的另一端与手控下降器320连接，以通过手控下降器320来控制培养单元100的投放。提拉滑轮310具体可采用带停滞紧绳的提拉滑轮。在使用过程中，需要向水体中投放培养单元100时，通过将连接培养单元100的牵拉绳330穿过手控下降器320，通过手控下降器320控制培养单元100的投放；投放完成后、培养过程中，可将牵拉绳330从手控下降器320上取下，固定于固定结构200上；培养完成后、回收培养单元100时，可将连接培养单元100的牵拉绳330绕过提拉滑轮310，牵拉回收培养单元100。由上，可利用手控下降器320和提拉滑轮310自由控制培养单元100的投放和回收，不需要电驱动，仅以依靠1-2徒手即可完成，受野外环境限制因素更少。

为了提高培养单元100投放在水体中的稳定性，避免被冲走，水体微生物原位培养装置还可包括限位组件400，限位组件400与固定结构200连接；且限位组件400与培养单元100活动连接，以用于限制培养单元100的活动。

在本实施例中，限位组件400包括沉降件410和第三连接绳420，第三连接绳420的一端连接固定结构200，另一端连接沉降件410；培养单元100与第三连接绳420滑动连接。具体地，培养单元100通过第二连接件430与培养单元100滑动连接，第二连接件430包括滑扣431和第四连接绳432，滑扣431套设于第三连接绳420上，第四连接绳432的一端与培养单元100连接，另一端与滑扣431连接。沉降件410具体可采用锚或其他易于在水体中沉降的重物。通过采用以上第二连接件430与限位组件400配合，培养单元100与限位组件400中的第三连接绳420通过滑扣431连接，滑扣431可在第三连接绳420上滑动，从而可在限制培养单元100活动、防止其在使用过程中在水面上漂走的同时，不影响其在竖直方向上随水面高度变化(如风浪或潮汐引起)而引发的活动，使培养单元100可保持漂浮在水面上，与水面的相对高度保持不变。

另外，根据培养需求，培养单元100可设置为一个或多个，为了提高整体装置的稳定性，限位组件400可配合培养单元100的个数进行设置，例如：培养单元100设置为1个，可在培养单元100的相对两侧分别设置限位组件400，且培养单元100与限位组件400通过第二连接件430活动连接；或者，为了提高培养效率，培养单元100可设置为N(N≥2)个，限位组件400的个数可设计为N+1个，限位组件400与培养单元100依次间隔排列，培养单元100与其两侧的限位组件400通过第二连接件430活动连接，相邻的两培养单元100共用一个限位组件400。本实施例中，培养单元100为3个，限位组件400为4个。使用时，可先将沉降件410按距离间隔沉入水体中，而后将连接培养单元100的第二连接件430上的滑扣430扣于培养单元100侧边限位组件400的第三连接绳420上；再通过收放控制组件300将培养单元100缓慢放下至接触水面。

以上水体微生物原位培养装置可用于浅海、河流、湖泊等区域的水体表面微生物原位培养，通过具体结构设置，可保证培养目标所处瓶内环境的温度、阳光、氧气等因素和外界几乎一致；结构简单，成本低廉，操作方便。在各类浅水区域，如浅水观景平台、跨海/河大桥、码头、固定船舶等环境下均可投放，使用范围广，而且在允许条件的情况下可同时进行较大面积的多个培养单元的培养，培养效率高。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。