专利名称：一种培养生物的方法及其专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种培养生物的方法及其专用设备。
背景技术：
由于化石燃料的大量消耗、植被的大量破坏和森林的大量砍伐等原因，自然环境已经发生了各种剧烈的变化，其中包括大气中的CO2、SO2、NO、CH4、O3等各种温室气体或有害气体浓度不断上升，这些气体浓度的上升已经引起一系列生物学和生态学效应，并引起各国科学家的普遍关注。通常，相关领域的科学家通过人工模拟未来大气环境条件，研究这些气体浓度的上升对自然环境的影响程度，以便为未来大气中各种气体浓度升高的情况下，生态系统可能发生的变化提供科学预测。
如以大气中CO2浓度升高为例，预计到本世纪末，大气中的CO2浓度将会增加到540-970μmol·mol-1，大气CO2浓度升高所引起的全球气候变化已经受到广泛关注。从事该领域研究的各国科学家都在研究全球生态系统在未来大气CO2浓度升高情况下将会如何变化。通常使用的方法是人工制造一个实验系统，增加该系统中的CO2浓度，以模拟未来大气CO2浓度升高情况下的环境条件，然后将实验材料置于该系统中，观察实验材料在该模拟系统中的变化，以便为未来大气CO2浓度升高情况下，生态系统可能发生的变化提供预测。所采用的实验系统包括很多种，如以人工气候箱为实验装置，将箱体内部的CO2浓度升高到未来所预测的浓度，然后进行相关实验。
目前市场上很少有能够控制多种气体浓度的人工气候箱供应，即使有控制某种气体如CO2浓度的气候箱供应，其价格也非常高，通常是普通人工气候箱价格的4-5倍。因此，可以控制多种气体浓度的人工气候箱将具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物的培养方法及其专用设备。
本发明所提供的用于培养生物的设备，命名为生物培养箱，它包括人工气候箱本体，它还包括设在所述人工气候箱本体内部的至少一个气体传感器和储存有与所述气体传感器感受的相应气体的气体钢瓶；所述气体钢瓶通过设有电磁阀的输气管道与所述人工气候箱本体内部相通；所述气体传感器通过继电器与所述电磁阀相连。
所述人工气候箱本体采用市售的生物领域的人工气候箱即可，如哈尔滨东联电子技术开发有限公司、江苏省金坛市医疗仪器厂或重庆市永生实验仪器厂等厂家生产的人工气候箱。
所述气体传感器及气体钢瓶的数量可根据实际需要(如人工气候箱本体的大小等)设为一个或多个，以使箱体内部所需调控浓度的气体均匀分布。
所述继电器通过传感器信号线与继电器相连，所述电磁阀通过控制线与继电器相连。
所述气体钢瓶的出气口还设有气体减压阀。
所述继电器和气体钢瓶位于人工气候箱本体外部。
上述设备是在人工气候箱的基础上进行设计的，其目的是实现对箱体内的多种气体浓度进行调控，所述气体可为CO2、SO2、NO、CH4或O3等；当所需调控浓度的气体为CO2时，所述气体传感器为CO2传感器，所述气体钢瓶内的气体为CO2；当所需调控浓度的气体为O2、SO2、NO、CH4或O3等CO2以外的其它气体时，所述气体传感器换为相应气体的传感器，所述气体钢瓶内的气体换为相应气体即可。
此外，为使箱体内的气体浓度均匀分布，以防止局部气体浓度过高或过低，可在箱体内部的其中两个对角处各安装一个风扇。
本发明的第二个目的是提供一种培养生物的方法。
本发明所提供的培养生物的方法，是用上述设备对待培养生物进行培养。
上述培养方法对各种生物均适用，包括植物或其部分组织及器官(如种子、芽、插条、愈伤组织或悬浮细胞等)，微生物和动物等。
本发明提供了一种生物培养方法及其专用设备。该设备是在普通人工气候箱的基础上改造而成的，在该设备中，气体传感器的作用是感应箱体内待调控气体的浓度，并将其通过电信号传递给继电器，继电器将此电信号转变成数字信号，在继电器上即可显示出箱体内部待调控气体的浓度数值，如果所检测到的浓度值高于预先设定的数值，那么继电器就会传出关闭电磁阀的信号，从而使气体钢瓶停止向箱体供应气体，反之亦然，从而可使箱体内部的待调控气体浓度一直在预先的设定值附近波动；安装CO2减压阀的目的是防止钢瓶中的气体进入人工气候箱时速度太快而无法精确控制箱体内部的浓度，同时也可以避免气体升华而将钢瓶出气口冷冻。该设备除了可以精确控制箱体内的温度、湿度和光照强度外，还能较精确地控制箱体内部多种气体(如CO2、SO2、NO、CH4或O3等)的浓度，而其制备成本仅为普通CO2人工气候箱的30％左右。本发明的设备制备方法简单、成本低廉、变通性好，可用于动、植物的培养，具有较高的经济效应和广阔的应用前景。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明生物培养专用设备的结构示意图(以CO2为例)
具体实施例方式 下述实施例所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1、CO2生物培养箱的获得及动、植物培养试验 一、CO2生物培养箱的获得 以CO2为例，本发明生物培养箱的结构示意图如图1所示，它包括人工气候箱本体1，它还包括设在所述人工气候箱本体内部的一个CO2气体传感器2(该传感器检测CO2的浓度范围为0-3000μmo1·mol-1，误差率为±1.6％)和CO2气体钢瓶3；所述CO2气体钢瓶通过设有电磁阀4的输气管道5与所述人工气候箱本体内部相通；所述气体传感器通过继电器6与所述电磁阀相连；所述继电器通过传感器信号线7与继电器相连，所述电磁阀通过控制线8与继电器相连；所述CO2气体钢瓶的出气口还设有一个减压阀9。所述继电器和气体钢瓶位于人工气候箱本体外部。
此外，为使箱体内的气体浓度均匀分布，再在箱体内部的其中两个对角处各安装一个风扇10。
本发明生物培养箱的工作原理为首先根据人工气候箱内所需要的CO2浓度，在继电器上预先设定相应数值，然后，箱体内部的CO2传感器会将检测到CO2浓度的电信号传递给继电器，继电器将电信号转换成数字信号，该数字信号就是所检测到的箱体内部的CO2浓度值，如果所检测到的浓度值高于预先设定的数值，那么继电器就会传出关闭电磁阀的信号，从而使CO2气体钢瓶停止向箱体供应CO2气体，反之亦然，从而可使箱体内部的CO2浓度一直在预先的设定值附近波动。此外，安装CO2减压阀的目的是防止钢瓶中的CO2气体进入人工气候箱时速度太快而无法精确控制箱体内部的浓度，同时也可以避免CO2气体的升华将钢瓶出气口冷冻。
二、植物的培育 以拟南芥为例，用实施例1获得的生物培养箱培育植物，具体方法为按常规方法对拟南芥种子进行春化后，将种子播种于普通市售培养基质中，然后将其置于生物培养箱中进行培养，将箱体内的CO2气体浓度控制在700μmol·mol-1附近，同时调节人工气候培养箱的环境因子控制器，使光周期为16小时光照，8小时黑暗；光强为350μmol·m-2s-1；光照条件下的温度为23℃，相对湿度为80％；黑暗条件下的温度为19℃，相对湿度大于90％。
结果，播种后约40天，植株开花，60天后角果中种子开始成熟，整个生活周期约100天，证明本发明的生物培养箱可用于植物的培育。
三、动物的养殖 以小白鼠为例，用实施例1获得的生物培养箱养殖动物，具体方法为将云南昆明种小白鼠置于生物培养箱中进行养殖，将箱体内的CO2气体浓度控制在800μmol·m-2s-1附近，同时调节人工气候培养箱的环境因子控制器，使光周期为12小时光照(光强为100μmol·m-2s-1)，12小时黑暗，温度为25℃，按时给水、喂食。
结果小鼠在箱体内生长情况良好，可正常繁衍后代，证明本发明的生物培养箱还可用于动物的养殖。
实施例2、O3生物培养箱的获得及动、植物培养试验 一、O3生物培养箱的获得 本发明O3生物培养箱的结构与实施例1的CO2生物培养箱基本相同，它包括人工气候箱本体，它还包括设在所述人工气候箱本体内部的一个O3气体传感器(该传感器检测O3的浓度范围为0-1000nmol·mol-1，误差率为±10％)和O3气体钢瓶；所述O3气体钢瓶通过设有电磁阀的输气管道与所述人工气候箱本体内部相通；所述气体传感器通过继电器与所述电磁阀相连；所述继电器通过传感器信号线与继电器相连，所述电磁阀通过控制线与继电器相连；所述O3气体钢瓶的出气口还设有一个减压阀。所述继电器和气体钢瓶位于人工气候箱本体外部。
所述继电器和气体钢瓶位于人工气候箱本体外部。
此外，为使箱体内的气体浓度均匀分布，再在箱体内部的其中两个对角处各安装一个风扇。
该O3生物培养箱的工作原理与实施例1的CO2生物培养箱相同。
二、植物的培育 以拟南芥为例，用实施例2获得的生物培养箱培育植物，具体方法为按常规方法对拟南芥种子进行春化后，将种子播种于普通市售培养基质中，然后将其置于生物培养箱中进行培养，将箱体内的O3气体浓度控制在60nmol·mol-1附近，同时调节人工气候培养箱的环境因子控制器，使光周期为16小时光照，8小时黑暗；光强为350μmol·m-2s-1；光照条件下的温度为23℃，相对湿度为80％；黑暗条件下的温度为19℃，相对湿度大于90％。
结果发现拟南芥在O3环境条件下的生长发育受到严重影响，主要表现为叶片光合作用和叶绿素含量显著下降，植株明显变小，生物量显著下降，花量和种子产量也显著减少，实验结果与预期结果相符，证明本发明的生物培养箱可用于检测不同O3气体浓度下各种植物的生长状况。
三、动物的养殖 以小白鼠为例，用实施例1获得的生物培养箱养殖动物，具体方法为将云南昆明种小白鼠置于生物培养箱中进行养殖，将箱体内的O3气体浓度控制在150nmol·mol-1附近，同时调节人工气候培养箱的环境因子控制器，使光周期为12小时光照(光强为100μmol·m-2s-1)，12小时黑暗，温度为25℃，按时给水、喂食。
结果小白鼠在箱体内生长发育变慢，焦躁不安，免疫能力显著下降，繁育能力显著下降，与预期结果相符，证明本发明的生物培养箱还可用于检测不同O3气体浓度下各种动物的生长状况。
权利要求
1、用于培养生物的设备，它包括人工气候箱本体，其特征在于它还包括设在所述人工气候箱本体内部的至少一个气体传感器和储存有与所述气体传感器感受的相应气体的气体钢瓶；所述气体钢瓶通过设有电磁阀的输气管道与所述人工气候箱本体内部相通；所述气体传感器通过继电器与所述电磁阀相连。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述继电器通过传感器信号线与继电器相连，所述电磁阀通过控制线与继电器相连。
3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述气体钢瓶的出气口设有气体减压阀。
4、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述气体传感器和气体钢瓶的数量为一个。
5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述继电器和气体钢瓶位于人工气候箱本体外部。
6、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述气体传感器为CO2传感器，气体钢瓶内的气体为CO2。
7、根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述气体传感器为O2传感器，气体钢瓶内的气体为O2。
8、根据权利要求1所述的设备，其特征在于在所述人工气候箱本体内部的其中两个对角处各安装一个风扇。
9、一种培养生物的方法，是用权利要求1-8任一项所述的设备对待培养生物进行培养。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述生物包括植物或其部分组织、器官，微生物及动物。
全文摘要
本发明公开了一种培养生物的方法及其专用设备。该设备包括人工气候箱本体，其特征在于它还包括设在所述人工气候箱本体内部的至少一个气体传感器和储存有与所述气体传感器感受的相应气体的气体钢瓶；所述气体钢瓶通过设有电磁阀的输气管道与所述人工气候箱本体内部相通；所述气体传感器通过继电器与所述电磁阀相连。该设备除了可以精确控制箱体内的温度、湿度和光照强度外，还能较精确地控制箱体内部多种气体的浓度，而其制备成本仅为普通CO2人工气候箱的30％左右。本发明的设备制备方法简单、成本低廉、变通性好，可用于动、植物的培养，具有较高的经济效应和广阔的应用前景。
文档编号C12M1/00GK1907017SQ200610112420
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月16日 优先权日2006年8月16日
发明者林金星, 滕年军, 汪玉清, 侯桂玲 申请人:中国科学院植物研究所