一种生物培养装置的制作方法

本实用新型属于生物培养领域，具体涉及一种生物培养装置。

背景技术：

水蚤、水螅、涡虫等生物在科研和实际生产方面有着重要的研究实用价值，毒理学和环境科学等学科中经常可以见到这类生物的身影。另外，水蚤、水螅、涡虫等生物也是一种优良的鱼类饲料。

目前在这些生物的培养过程中，主要由科研人员进行PH值、水温等的参数监控，以及换水和投食等任务，导致科研人员的工作量较大，人为主观因素较多，不利于科学培养。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种生物培养装置，技术方案如下。

一种生物培养装置，包括：凹底培养盒和自动化培养机；

其中，凹底培养盒上下开口，凹底培养盒的内壁靠下的位置形成凹底，凹底与凹底培养盒内壁密封连接；

自动化培养机包括顶盖、支撑部和底座，顶盖通过支撑部与底座连接，顶盖和底座之间的距离大于凹底培养盒的高度；

自动化培养机还包括：控制系统、震荡摇床、温度调节装置、PH值调整装置、投食装置和更换培养基的装置；震荡摇床、温度调节装置、PH值调整装置、投食装置和更换培养基的装置在控制系统的控制下工作；凹底培养盒能够放置在震荡摇床上。

进一步地，所述生物培养装置包括水位探头，水位探头设置在顶盖的下表面。

进一步地，所述震荡摇床设置在底座上，包括侧壁和底壁，底壁上表面上凸形成有固定结构，固定结构与侧壁之间形成容置槽，容置槽的尺寸与凹底培养盒的圆柱筒下部的尺寸相匹配；该固定结构的上表面具有与凹底培养盒的凹底相匹配的形状。

进一步地，所述温度调节装置包括温度探头、加热装置和冷却装置。

进一步地，所述冷却装置包括冷却液出口、冷却液入口和冷却金属板，冷却金属板纵向设置在震荡摇床侧壁上表面上，并且围绕凹底培养盒设置，冷却液从冷却液入口进入冷却金属板内部，并从冷却液出口流出。

进一步地，所述加热装置包括加热金属板，加热金属板设置在震荡摇床圆柱形固定结构的上表面上。

进一步地，所述PH值调整装置包括PH值探头、PH值酸性调整液入口、PH值碱性调整液入口、PH值酸性调整液储液盒和PH值碱性调整液储液盒，PH值探头、PH值酸性调整液入口和PH值碱性调整液入口均设置在顶盖的下表面，PH值碱性调整液储液盒中的碱性调整液通过第一防腐蚀管道与碱性调整液入口连通，PH值酸性调整液储液盒中的酸性调整液通过第二防腐蚀管道与酸性调整液入口连通。

进一步地，所述投食装置包括投食口和储食盒，投食口设置在顶盖的下表面，储食盒通过第三输送管道与投食口连通。

进一步地，更换培养基的装置包括灯、液体抽取软管、液体抽取软管接头、培养基入口和培养基供应设备，灯设置在顶盖的下表面，培养基入口通过第一输送管道与培养基供应设备连通；液体抽取软管一端密封安设于液体抽取软管接头处，液体抽取软管另一端靠近底座，液体抽取软管接头为中空结构，通过第二输送管道与废弃液回收装置连通。

进一步地，凹底培养盒为上下开口的圆柱筒，凹底为倒圆锥形凹底，倒圆锥形凹底的底部尖端不凸出于凹底培养盒下部圆柱筒的底端。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的生物培养装置采用自动化技术，实现了PH值、水温、水质的自动化监控和管理，并且体积小巧轻便，经济成本小。再者，本实用新型提出的生物培养装置可根据培养对象将水温和PH值维持在一定范围内，控制水蚤研究中的无关变量，降低科研人员工作量，较好完成实验室条件下的高要求养殖和实验任务。另外，本实用新型提出的生物培养装置也可用于水蚤等生物的养殖阶段，自动纯化生物，自动完成换水和投食等繁杂的任务，较好完成水蚤等生物的保种传代与饲养。

附图说明

图1是本实用新型实施例的生物培养装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的生物培养装置包括的圆柱形顶盖的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

本实用新型实施例提出的生物培养装置，如图1和图2所示，包括：凹底培养盒2和自动化培养机1。

其中，凹底培养盒2为上下开口的圆柱筒，凹底培养盒的内壁靠下的位置形成倒圆锥形凹底203，凹底203与凹底培养盒2内壁密封连接，从而在凹底203和凹底培养盒2内壁之间形成可以容纳培养基的容器空间。凹底培养盒2被凹底分隔而成的上部圆柱筒201和下部圆柱筒202沿径向的壁厚可以相同或不同。凹底培养盒2的材质优选耐热无毒塑料。倒圆锥形凹底203的底部尖端不凸出于凹底培养盒下部圆柱筒202的底端。

本领域技术人员知晓，本实用新型实施例提到的圆柱形也可以用其他形状替代，例如正多边形等。

自动化培养机1包括圆柱形顶盖101、支撑板102和底座103，圆柱形顶盖101通过支撑板102与底座103连接，图1中支撑板102将圆柱形顶盖101和底座103之间的空间分隔成左侧空间和右侧空间(这里的左右根据图1所示的左右来定义)，但本领域技术人员知晓支撑板102也可以位于圆柱形顶盖101和底座103一侧，从而在圆柱形顶盖101和底座103之间形成一个空间。圆柱形顶盖101和底座103之间的距离大于凹底培养盒2的高度，以便凹底培养盒2能够放置在圆柱形顶盖101和底座103之间。需要说明的是，上述对自动化培养机1结构的划分仅是为了描述方便，并不表示圆柱形顶盖101、支撑板102和底座103只能为分体结构，圆柱形顶盖101、支撑板102和底座103也可以根据工艺条件和实际需求设计成一体成型结构。

自动化培养机1还包括：控制系统(未图示)、控制探头105、测量探头104、液体抽取软管106、震荡摇床107、加热金属板108、冷却装置109、PH值调整液储液盒110、储食盒(未图示)和灯111。

其中，控制探头105和测量探头104均设置在圆柱形顶盖101朝向右侧空间的下表面，控制探头105中设置有培养基入口1051、PH值调整液入口和投食口1054，PH值调整液入口包括NaHCO₃调整液入口1052和NaCl调整液入口1053；测量探头104中设置有温度探头1043、PH值探头1042和水位探头1041。

培养基入口1051通过第一输送管道与培养基供应设备连通。

液体抽取软管106一端密封安设于液体抽取软管接头112处，液体抽取软管106另一端靠近底座103，优选地，液体抽取软管106的另一端应尽量靠近底座103，以便在凹底培养盒2放置在震荡摇床107上、液体抽取软管106放入凹底培养盒2中时，液体抽取软管106的另一端能尽量靠近凹底培养盒2的凹底203的底部；液体抽取软管接头112位于圆柱形顶盖101朝向右侧空间的下表面。液体抽取软管接头112为中空结构，通过第二输送管道与废弃液回收装置连通。

灯111设置在圆柱形顶盖101朝向右侧空间的下表面，为凹底培养盒2中的生物提供光照。例如，可以利用生物的趋光性，将生物吸引到培养基液面附近，从而能进行培养基更换等操作。

震荡摇床107设置在底座103上。震荡摇床107包括侧壁1071和底壁(未图示)，底壁上表面上凸形成有圆柱形固定结构1073，圆柱形固定结构1073与侧壁1071之间形成环形槽1072，环形槽1072的尺寸与凹底培养盒2的下部圆柱筒202的底部尺寸相匹配，以便凹底培养盒2放置在震荡摇床107上时凹底培养盒2的下部圆柱筒202能够较牢固地放置在环形槽1072中；该圆柱形固定结构1073的上表面具有与凹底培养盒2的凹底203相匹配的形状。当凹底培养盒2放置在震荡摇床107上时，凹底培养盒2下部圆柱筒202能够牢固地放置在环形槽1072中，凹底培养盒2的圆锥形凹底203抵接在圆柱形固定结构1073的上表面上，该固定结构1073能够进一步固定该凹底培养盒2。

加热金属板108设置在震荡摇床107圆柱形固定结构1073的上表面上。

冷却装置109包括冷却液出口1092、冷却液入口1093和冷却金属板1091。冷却金属板1091纵向设置在侧壁1071上表面，图1中示出了冷却金属板1091设置在靠近支撑板102的一侧，优选地，当凹底培养盒2放置在震荡摇床107上时，冷却金属板1091能尽量紧贴在凹底培养盒2的侧壁上，以提高冷却效果。冷却金属板1091内部形成冷却通道或内部设置冷却管，并通过冷却液入口1093和冷却液出口1092与外界冷却液供应设备连通，从而形成冷却液循环通道。所述冷却液优选为水。

为进一步提高冷却效果，冷却金属板1091优选为与凹底培养盒2的外形相匹配的形状，如果凹底培养盒2为圆柱形，则冷却金属板1091优选为与凹底培养盒2同圆心的圆弧形。

PH值调整液储液盒110固定放置在底座103朝向左侧空间的上表面，PH值调整液储液盒110包括NaHCO₃调整液储液盒和NaCl调整液储液盒，NaHCO₃调整液储液盒中的NaHCO₃调整液通过第一防腐蚀管道与NaHCO₃调整液入口连通，NaCl调整液储液盒中的NaCl调整液通过第二防腐蚀管道与NaCl调整液入口连通。

PH值调整液储液盒110还包括加液口，以便在需要时通过加液口加入相应的PH值调整液。

储食盒固定放置在底座103朝向左侧空间的上表面，通过第三输送管道与投食口1054连通。储食盒包括加食口，以便在需要时通过加食口加入食物。

凹底培养盒2放置在自动化培养机1的底座103上时，液体抽取软管106伸入凹底培养盒2靠近凹底203底部的位置，控制探头105伸入凹底培养盒2，但不接触凹底培养盒2中盛放的培养基；测量探头104伸入凹底培养盒2，并能够接触凹底培养盒2中盛放的培养基。

控制系统包括单片机、控制面板和触摸屏。控制面板位于圆柱形顶盖上表面，控制面板可以包括触摸屏，以便于用户操作。

控制系统以单片机为主体，用单片机寄存相应的数据、公式以及判断的应用程序。由于单片机的输出口有限，需要在输出口加译码器进行解码调节。

功能一：设定温度、更换培养基的时间、投食时间、PH值等

用户可以通过触摸板设置培养基温度、更换培养基的时间或周期、投食时间或投食周期、PH值等，并将设定的数据存储到单片机的存储器内。

触摸板上还设置有复位键，如果程序出现错误时，可以通过复位键使程序恢复到原来最原始的状态。

功能二：温度控制

用户自行设定培养基的温度区间(包括高温阈值和低温阈值)，并且该装置可以提供24小时温度监控。当测量的温度值大于设定的高温阈值时，打开冷却液入口1093开关，使冷却液进入冷却金属板1091内部，通过位于底座103的压力泵加压，使冷却液从冷却液出口1092流出，直到测量的温度值小于设定的高温阈值时停止冷却液循环。当测量的温度值小于设定的低温阈值时，加热金属板108的加热开关打开，直到测量的温度值大于等于设定的低温阈值时停止加热。

功能三：投食时间控制

用户设定投食周期或投食时间，装置按照用户设定的投食周期或投食时间通过投食口1054进行食物投喂。投喂时间可以由用户设定。

功能四：PH值控制

针对每个PH值调试液储液盒110，都有一个可以控制并维持输出流量的泵，将泵联入单片机，单片机给泵设定一个额定的流量值。PH值探头1042将探测到的PH值信号经过AD转换后输入给单片机，与单片机中用户设定的PH值进行比较，由于培养液的体积恒定，PH值调试液储液盒110的底面积恒定，用户定义的PH值与实际测量PH值的差值可以换算出所需加入的体积，由于流量一定，控制泵的开断时间即可控制PH值到设定的PH值。当PH值小于设定值时，打开NaHCO₃调试液储液盒的气泵开关，由公式计算出所需开通时间，输入定时器，当定时器到0时关闭气泵开关。当PH值小于设定值时，打开NaCl调试液储液盒的气泵开关，由公式计算出所需开通时间，输入定时器，当定时器到0时关闭气泵开关。

功能五：换水控制

到晚上或者黑暗环境下，装置的灯111亮起，由于例如水蚤具有趋光性的特点，水蚤会浮在培养基液面，打开抽水泵，通过直插入培养液底部的液体抽取软管106抽取底部的杂物，当液面低于一定高度时停止抽取，打开加入培养液的开关，当投入式水位探头1041给单片机传输的数据发生变化时，停止加培养基，这样可以使培养基的液面位于容许刻度处。

本实用新型实施例提出的生物培养装置不仅适用于水蚤的培养或养殖，也可用于其它类似生物的培养或养殖，如水螅、涡虫等等。

本实用新型实施例提出的生物培养装置的工作流程如下(以水蚤的培养为例)：

在凹底培养盒2中加入培养基至容许刻度线处，并将凹底培养盒2放进自动化培养机1的震荡摇床107上，将液体抽取软管106放入凹底培养盒2中，通过控制面板启动装置。

其中在凹底培养盒2中加入培养基的过程也可以自动完成，利用培养基入口1051向凹底培养盒2加入培养基，并通过水位探头1041来探测加入的培养基的液面高度，从而将培养基的液面高度控制在凹底培养盒2中的容许刻度线处。

测量探头104中的温度探头1043感知凹底培养盒2中培养基的温度，当培养基的温度高于预定温度时，冷却液入口1093打开，冷却液进入冷却金属板1091，通过冷却金属板1091降温；当培养基的温度低于预定温度时，加热金属板108被加热，从而对放置在加热金属板108上的凹底培养盒2中的培养基进行加热升温。

测量探头104中的PH值探头1042感知培养基的PH值，当培养基的PH值高于预定PH值时，打开NaCl调整液入口或者打开NaCl调整液储液盒的出口，从而使得NaCl调整液储液盒中的NaCl调整液能够通过NaCl调整液入口注入到凹底培养盒2中；当培养基的PH值低于预定PH时，打开NaHCO₃调整液入口或者打开NaHCO₃调整液储液盒的出口，从而使得NaHCO₃调整液储液盒中的NaHCO₃调整液能够通过NaHCO₃调整液入口注入到凹底培养盒2中。

当PH值调整液注入后，震荡摇床107开始工作，使培养基与PH值调整液迅速混匀。

用户也可以通过控制面板设置培养基更换周期，设置好培养基更换周期后，装置在设定的时间自动进行培养基更换。更换时，凹底培养盒2上方的灯111打开，利用水蚤的趋光性，将水蚤大量聚集于培养基液面；其他杂质和已经死亡的水蚤沉积在盒底。此时液体抽取软管106开始抽取一定量的旧培养基(连同污物一起抽出)，然后控制探头105中的培养基入口1051开始注入新的培养基，直到液面高度被测量探头104中的水位探头1041感知，停止注入培养基，灯111关闭，完成自动更换培养基任务。

用户也可以通过控制面板设置投食周期，在用户设定投食周期后，装置通过控制探头105中的投食口1054自动投食。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。