一种基于无线电力传输的微藻培养装置的制作方法

本实用新型属于微藻培养装置技术领域，尤其涉及一种基于无线电力传输的微藻培养装置。

背景技术：

微藻生长迅速、可同化空气中的CO2减缓温室效应、部分种类可吸收有机碳净化水质，同时藻细胞中富含蛋白质、油脂、藻多糖、β-胡萝卜素等高附加值的营养成分。因此，微藻在生物医药、食品加工、动物饵料、污水净化等领域均有重要作用。微藻培养是微藻各项应用的重要环节。开发更加高效节能的微藻培养装置始终是微藻应用研究的重要前提。

然而，在现有的很多微藻培养装置中，无论是使用自然光源还是人工光源，随着藻细胞密度增加，均会出现藻细胞的自我遮挡，从而影响光线在培养液内部的传递，降低了培养液内部的光照强度，进而降低了微藻的光能利用效率。为此，本实用新型设计了一种基于无线电力传输的微藻培养装置，以期解决上述问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种基于无线电力传输的微藻培养装置。本实用新型的培养装置采用电磁感应耦合原理，通过无线电力传输方式为微藻培养提供均匀的内部光源，可以有效提高微藻对光能的利用效率，提高微藻产率。

为实现上述发明目的，本实用新型公开了下述技术方案：

一种基于无线电力传输的微藻培养装置，包括：培养罐顶盖、罐体、底座、无线发光小球、初级线圈、导线、外层壁、取样口、隔板、进气口、布气板、出料口、第二微孔滤器、气体流量计、空气泵、出气口、第一微孔滤器、进料口、发光二极管、二级线圈和铁氧体芯。

所述罐体的上、下底面均为开口状，所述培养罐顶盖可拆卸地设置在罐体的上底面开口处，用于封闭罐体的上底面开口。

所述罐体下底面与底座可拆卸连通，底座的底部为漏斗形结构，漏斗形结构的下端设有出料口，方便在培养结束后收集微藻和培养液；培养罐顶盖、罐体、底座可拆卸连接便于对各部件进行清洗消毒。

所述培养罐顶盖上设有进料口，进料口中设有控制阀门，以控制进料口的开关。

进一步地，所述培养罐顶盖上设有出气口，所述出气口与第一微孔滤器连接；优选的，第一微孔滤器的孔径为0.22μm，便于过滤除去杂菌，避免外界的杂菌进入罐体内，污染罐体内的微藻。

所述罐体由双层壁构成，其中内层壁为透明材料，外层壁为反光材料，且外层壁与内层壁可拆卸连接，这样可以有效防止罐体内的光源提供的光线逸出，提高光能利用效率。

优选的，所述透明材料包括：聚甲基丙烯酸甲酯。

优选的，所述反光材料包括：内反光单向透视膜，这样设置的好处是：既可以反射内部光线，又可在外部观察罐内培养情况，或者在需要接收太阳光照时，可以方便地将外层壁拆卸下来，方便实用。

所述罐体侧壁下部设有进气口，进气口与空气泵连接，所述布气板设置在漏斗形结构中，且布气板只设置在漏斗形结构的一侧，布气板和进气口连通；所述空气泵用于向微藻提供含碳源的无菌气体，含碳源的无菌气体进入布气板后进入培养液中，同时也起到布气、搅拌的作用。

所述隔板设置在罐体中，且沿罐体的中心轴向方向垂直设置，所述隔板的边缘与罐体的内壁层可拆卸连接。

优选的，所述进气口和空气泵之间设有气体流量计，用以调节通气量大小。

优选的，所述进气口和气体流量计之间连接有第二微孔滤器；优选的，所述第二微孔滤器的孔径为0.22μm，可有效滤除通入气体中的杂菌，确保通入罐体的是无菌气体。

进一步地，所述进气口的对侧设有取样口，所述取样口为3个，沿着罐体轴向方向垂直分布在罐体上，所述取样口上设有控制阀门以控制取样口的开闭。

进一步地，所述底座外周设有支架，底座设置在支架上。

所述外层壁的外侧缠绕有初级线圈，所述初级线圈与导线连通，导线与电源连通，从而为初级线圈供电。所述无线发光小球设置在罐体内的培养液中，且能够悬浮于培养液中，所述无线发光小球能够和初级线圈之间通过电磁感应实现能量传输，进而使无线发光二极管发光。在微藻培养过程中，随着微藻细胞密度逐渐增加，会发生藻细胞的自我遮挡，光线的穿透力大幅度减弱，导致培养液中光密度低，远离光源的微藻接收的光线少，光合作用弱。本实用新型采用悬浮于培养液中的无线内置光源，可有效提高微藻培养体系内部光照强度的均一性、提高微藻光合作用效率。

所述无线发光小球由外壳、发光二极管、二级线圈和铁氧体芯构成，所述发光二极管固定在铁氧体芯的一端，所述二级线圈缠绕在铁氧体芯上，与发光二极管形成闭合回路，发光二极管、二级线圈和铁氧体芯均封闭在外壳内，以对发光二极管、二级线圈和铁氧体芯形成保护，所述外壳由透明材料制成，以便于发光二极管发出的光顺利透过外壳进入培养液中对微藻进行照射。由于重力作用，发光二极管、二级线圈和铁氧体芯组成的发光体始终处于竖直方向。

所述无线发光小球的发光原理是基于法拉第电磁感应原理。初级线圈为发射线圈、次级线圈为接收线圈，发射线圈和接收线圈位于不同的平行平面，当发射线圈中通入交流电时，发射线圈的周围便会产生一个交变磁场，由于发光二极管和次级线圈组成闭合回路，且随着无线发光小球在培养液中的移动，次级线圈切割磁场、产生感应电动势，进而在闭合回路中产生感应电流，促使发光二极管发光。另外，铁氧体芯具有增强电流的作用。优选的，所述无线发光小球的外壳的材质为聚苯乙烯。

优选的，所述初级线圈和二级线圈均为利兹线圈。

优选的，所述发光二极管可以是发红光、蓝光或白光，也可以是其他颜色，以满足微藻生长以及积累不同生物质对光照波长的需要，技术人员根据实际需要进行选择即可。

本实用新型的布气板的作用是：(1)通过曝气可实现对微藻培养液的均匀搅动；(2)由于单侧曝气以及隔板的导流作用，会使罐体内的培养液以及悬浮于培养液中的无线发光小球形成上下循环流动，实现罐内培养液、微藻和内置光源的均匀分布；同时，通过与罐体的内反光单向透视膜结合，可大幅度提高微藻的光合作用效率。

与现有技术相比，本实用新型取得了以下有益效果：

(1)本实用新型的微藻培养装置可通过电磁感应实现电能的无线传输，为微藻培养提供均匀的内部光源。

(2)本实用新型的培养装置结合均匀悬浮于培养液中的内部光源以及罐体外壁内反光单向透视膜，可以大幅提高光能利用效率，提高微藻的光合作用效率。

(3)单侧设置布气板以及垂直隔板的设计，可以使罐体内的培养液以及悬浮其中的内置光源形成上下循环流动，对罐内培养液、微藻进行充分的、全面的搅拌。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型基于无线电力传输的微藻培养装置的结构示意图。

图2为本实用新型无线发光小球的结构示意图。

附图中标记分别代表：1-培养罐顶盖、2-罐体、3-底座、4-无线发光小球、5-初级线圈、6-导线、7-罐体外壁、8-取样口、9-隔板、10-进气口、11-布气板、12-出料口、13-第二微孔滤器、14-气体流量计、15-空气泵、16-出气口、17-第一微孔滤器、18-进料口、19-发光二极管、20-二级线圈、21-铁氧体芯、22-外壳。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，现有的微藻培养中随着藻密度增加，出现藻细胞的自我遮挡，影响光的传递，降低了光能利用效率。因此，本实用新型提出了一种基于无线电力传输的微藻培养装置，现结合附图及具体实施方式对本实用新型进一步进行说明。

实施例1

一种基于无线电力传输的微藻培养装置，如图1和2所示，所述装置包括：培养罐顶盖1、罐体2、底座3、无线发光小球4、初级线圈5、导线6、外层壁7、取样口8、隔板9、进气口10、布气板11、出料口12、第二微孔滤器13、气体流量计14、空气泵15、出气口16、第一微孔滤器17、进料口18、发光二极管19、二级线圈20和铁氧体芯21。

所述罐体2的上、下底面均为开口状，所述培养罐顶盖1可拆卸地设置在罐体1的上底面开口处，用于封闭罐体的上底面开口。所述罐体2下底面与底座3可拆卸连通，底座3的底部为漏斗形结构，漏斗形结构的下端设有出料口12。

所述培养罐顶盖1上设有进料口18，进料口18中设有控制阀门。所述培养罐顶盖1上设有出气口16，所述出气口16与第一微孔滤器17连接；所述罐体1由双层壁构成，其中内层壁为透明材料，外层壁为反光材料，且外层壁与内层壁可拆卸连接，这样可以有效防止罐体内的光源提供的光线逸出，提高光能利用效率。

所述罐体侧壁下部设有进气口10，进气口10与空气泵15连接，所述布气板11设置在漏斗形结构中，且布气板11只设置在漏斗形结构的一侧，布气板和进气口连通；所述空气泵15用于向微藻提供含碳源的无菌气体，含碳源的无菌气体进入布气板11后进入培养液中，同时也起到布气、搅拌的作用。

所述隔板9设置在罐体1中，且沿罐体1的中心轴向方向垂直设置，所述隔板9的边缘与罐体1的内壁层可拆卸连接。

所述进气口10和空气泵15之间设有气体流量计14，用以调节通气量大小。所述进气口10和气体流量计14之间连接有第二微孔滤器13；可有效滤除通入气体中的杂菌，确保通入罐体的是无菌气体。

所述进气口的对侧设有取样口8。所述底座外周设有支架，底座设置在支架上。

所述外层壁7的外侧缠绕有初级线圈5，所述初级线圈5与导线6连接，导线6与电源连通，从而为初级线圈7供电。所述无线发光小球4设置在罐体1内的培养液中，且能够悬浮于培养液中，所述无线发光小球能够和初级线圈之间通过电磁感应实现能量传输，进而使无线发光二极管发光。在微藻培养过程中，随着微藻细胞密度逐渐增加，会发生藻细胞的自我遮挡，光线的穿透力大幅度减弱，导致培养液中光密度低，远离光源的微藻接收的光线少，光合作用弱。本实用新型采用悬浮于培养液中的无线内置光源，可有效提高微藻培养体系内部光照强度的均一性、提高微藻光合作用效率。

所述无线发光小球由外壳22、发光二极管19、二级线圈20和铁氧体芯21构成，所述发光二极管19固定在铁氧体芯21的一端，所述二级线圈20缠绕在铁氧体芯21上，发光二极管19、二级线圈20和铁氧体芯21均封闭在外壳22内，以对发光二极管19、二级线圈20和铁氧体芯21形成保护。所述发光二极管能够发出白光、红光、蓝光，以满足微藻生长以及积累生物质需要。

实施例2

一种基于无线电力传输的微藻培养装置，同实施例1，区别在于：所述第一微孔滤器17和第二微孔滤器13的孔径均为0.22μm。所述透明材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述反光材料为内反光单向透视膜，这种材料既可以反射内部光线，又可在外部观察罐内培养情况。

所述取样口为3个，且沿着罐体轴向方向垂直分布在罐体1上，所述取样口上设有控制阀门以控制取样口的开闭。所述无线发光小球的外壳22的材质为聚苯乙烯。所述初级线圈5和二级线圈20均为利兹线圈。

实施例3

利用实施例2所述的基于无线电力传输的微藻培养装置培养微藻的方法：将无菌微藻与已灭菌的有机培养液混合后，通过进料口18加入罐体2中，在设定温度条件下进行恒温培养；启动空气泵15，空气经过气体流量计14、第二微孔滤器13和进气口10后进入布气板11，由布气板将无菌气体分布到罐体2中的培养液中，促进微藻和培养液的定向流动，多余的气体通过培养罐顶盖1上的出气口16排出罐体，保证罐体内的气流通畅和气压正常，取样口8可以为获取不同部位的微藻样品提供方便；同时，启动电源，使导线6向初级线圈供电，二级线圈20和铁氧体芯21组成的结构能够和初级线圈之间通过电磁感应实现能量传输，进而使发光二极管发光，为藻细胞的生长提供光能，而内反光单向透视膜可以反射内部光线，提高光能的利用率。另外，可通过气体流量计14调节通气量大小。培养完毕后，通过漏斗形结构下端的出料口12收集微藻和培养液。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。