浮游植物反应釜及采用该反应釜的连续培养恒化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种浮游植物的培养装置，具体涉及一种可针对浮游植物开展连续培养的新型稳态恒化装置。
【背景技术】
[0002]恒化培养是指在条件相对恒定的系统中进行微生物培养或细胞培养，该系统中的营养液保持不变，由外界以恒定速率供给，并连续提取培养物；该培养物生长速率可通过限制某种营养成分的供给速率来进行精确控制，此法不但可提高设备利用率，也有利于开展高精度要求的培养实验。
[0003]目前，针对海洋浮游植物的恒化培养装置存在以下技术问题:(I)稳定性差、重复性差:以往连续培养实验装置往往难以全部地精确控制浮游植物生长条件，从而难以控制浮游植物细胞生长速率，导致细胞生长模式不稳定；而且不同实验间重复性差，难以重复验证实验结果。其在取样过程，易对浮游植物生长平衡产生扰动，导致浮游植物难以保持在恒定状态。(2)易污染:由于以往连续培养实验往往并非全封闭环境，这使得系统中的浮游植物容易受到外界微生物和细菌等的干扰，导致培养之后浮游植物细胞、细菌、或其他微生物共存，为进一步的分析和测试带来困难。而且，由于污染干扰，实验结果也不准确，降低实验参考价值。(3)无污染且精确取样困难:以往取样操作往往是采取抽取或培养后一次性取样等等方式。这些方式都不是最佳的，因为容易扰动浮游植物连续稳态生长状态，而且容易带来污染。如果停止培养来进行取样，也会打断浮游植物的生长平衡。如果培养结束后取样，那么就难以实时观测到浮游植物在生长过程中参数变化，如细胞数、细胞成分变化、细胞生长机理和参数变化等等。(4)环境参数难以精确模拟和控制:这主要表现在对营养液、温度、光照等等环境参数的模拟和控制。以往类似装置，往往仅能模拟和控制其中一两个条件，而难以在满足以上“无污染取样、稳定稳态、重复性好”等多重条件下，实现全环境参数的精确模拟和控制。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种新型的浮游植物反应釜及采用该反应釜的连续培养恒化装置，以解决现有恒化培养装置稳定性差、重复性差、取样难、多参数控制难、易污染等问题。
[0005]本实用新型采取的技术方案如下:
[0006]一种浮游植物反应釜，包括釜体和釜盖，所述釜体为双层结构，外层上设置入水口和出水口，所述釜盖顶部设置釜盖通道1、釜盖通道I1、釜盖通道III和接种口，所述釜盖通道I内设置延伸至釜体的营养液导管，釜盖通道II上设置三通旋塞阀门，三通旋塞阀门连通釜盖通道I1、取样出口和空气入口，釜盖通道II内设置延伸至釜体的导流管，所述釜盖通道III内设置延伸至釜体的营养液溢出管。
[0007]所述营养液导管的下端位于预定培养液的液面以上，营养液溢出管的下端位于预定培养液的液面表层，与液面紧密接触，导流管(同时也作为输入气体的导气管)的下端位于预定培养液的液面以下。
[0008]所述入水口和出水口的距离越远越好，可保证夹层中水循环的充分性。
[0009]所述反应釜的制作材料优选透明材料，如玻璃。
[0010]所述反应釜的内部空间容积为3L(可用于低生长速率浮游植物)或5.0L(可用于高生长速率浮游植物)，用来作为浮游植物的生长室。
[0011]所述接种口平时加盖或使用橡胶隔膜封住，需要时打开盖或直接用注射器刺透橡胶隔膜，并用注射器接种浮游植物。
[0012]一种采用上述浮游植物反应釜的连续培养恒化装置，包括反应釜、温度控制单元、营养液供给单元、营养液排出单元、气体供给单元、取样单元、磁力搅拌器单元和光照控制单元；所述温度控制单元与反应Il的入水口和出水口连接；所述营养液供给单元与反应Il的营养液导管连接；所述营养液排出单元与反应釜的营养液溢出管连接；所述气体供给单元与反应釜的空气入口连接；所述取样单元与反应釜的取样出口连接；所述磁力搅拌器单元包括磁力搅拌子和磁力搅拌器，磁力搅拌子放置在反应釜的内部，磁力搅拌器放置在反应釜的下方；所述光照控制单元设置在反应釜的旁边，光线直接照进反应釜。
[0013]所述温度控制单元包括循环水浴锅，循环水浴锅通过管道与反应釜的入水口和出水口连接。
[0014]所述营养液供给单元包括营养液储备室和蠕动栗，营养液储备室通过管道与蠕动栗连接，蠕动栗再通过管道与反应釜的营养液导管连接。
[0015]所述营养液排出单元包括溢出液储存瓶和软管，反应釜的营养液溢出管连接软管的一端，软管的另一端放置在溢出液储存瓶内。
[0016]所述气体供给单元包括充气栗和过滤筛，充气栗通过软管与过滤筛的一端相连接，过滤筛的另一端与反应釜的空气入口连接。过滤筛优选孔径为0.22 μm，可以过滤杂质及微生物等，保证无菌空气的注入。
[0017]所述取样单元包括注射器和锥形瓶，注射器与锥形瓶通过软管连接，锥形瓶顶部通过软管与反应釜的取样出口连接。
[0018]所述光照控制单元包括光面板、日光灯管、定时器和光量子计，日光灯管安装在光面板上，日光灯管连接定时器，定时器连接电源；日光灯管和光面板提供并反射光照；定时器控制光照时间，可以设置为连续照射，或者昼夜交替照射；光量子计连接电脑，用于随时检测光强度，来确保光强度数值准确。
[0019]所述恒化装置还包括支撑单元，所述支撑单元包括支撑架，支撑架上设置紧固夹，紧固夹夹在釜体和釜盖的接合处。
[0020]针对现有技术中存在的几个缺点，本实用新型主要是通过以下技术方案来解决的:
[0021](I)针对“稳定性差、重复性差”的缺点:本实用新型采取四个对策:a.通过蠕动栗严格控制营养液输入速率，b.通过双层夹套和恒温水浴精确控制生长温度，c.通过光强控制仪严格控制光照强度，d.通过磁力搅拌器控制反应釜内液体流动速度，从而精确模拟并控制浮游植物生长环境，实现稳定生长环境。本实用新型稳定性好，具有极佳的可重复性。
[0022](2)针对“易污染”的缺点:本实用新型采用全封闭空间，无污染实验流程。整个反应釜装置和连接的配套设备均处于无污染的封闭空间内，营养液和通入的空气均经过滤筛过滤，以剔除环境微生物影响，所以从整体上可以排除外界细菌和病毒的干扰，从而实现无污染实验流程，有利于对单藻种或多藻种进行连续培养。营养液和气体的注入和排出过程呈单向式，无回流，不会造成回流污染。尤其营养液采用微压力差法持续微量排出，避免了人为扰动。而在磁力搅拌器方面，外置搅拌器，但内置搅拌子，两者分割开来，从而避免了以往需要通入搅拌动力装置来驱动搅拌子所带来的潜在污染。总之，无论培养前准备操作、培养中的取样、以及培养后的分析，都在无菌状态下，实现全程无污染。
[0023](3)针对“无污染精确取样难”的缺点:利用三通旋塞阀门，改变气体通道，利用在反应釜内部产生的压力，将反应釜内液体主动排出。由于气体提前经过过滤消毒，所以整个过程不接触反应釜内部液体，从而实现无污染取样。而且，由于对浮游植物生长无扰动，可以实现任何时间实时取样，从而可以观测到浮游植物细胞生长的全过程。
[0024](4)针对“环境参数难以精确模拟和控制”的缺点:本实用新型采用多项新设计进行解决。表现在:①在营养液供给方面:使用蠕动栗精确控制营养液供给量和速率，同时，通过空气压力微差将剩余培养液排出，以确保在无污染、无人为干扰的情况下，保持浮游植物生长的稳态条件；②在温度控制方面:透明玻璃双层夹套设置，通过循环水浴实现精确控温，误差仅±0.TC，从而确保生长室内不但可以设定任何精确恒定温度，而且可以随时改变温度来研究温度变化对浮游植物的影响在光照强度控制方面:通过可控性光强度板，并通过精密仪器随时检测光强度，从而实现对光强度的精确控制；而且光强照射时间通过定时器，随时可以改变，可以实现连续照射、昼夜循环照射等多种模式。④模拟水体流动:通过磁力搅拌器进行持续搅动，模拟环境中的水浪和波动。总之，所有环境条件，均可在本实用新型中得以精确的控制和模拟。
[0025]综上所述，相对于现有技术，本实用新型的有益效果体现在:
[0026](I)完美的稳态模拟培养装置、稳定性好、重复性好:本实用新型完美地模拟了浮游植物生长环境，实现温度、光强、培养液、及物理扰动等环境参数均可控，确保浮游植物细胞能在稳态条件下连续、稳定生长；确保取样过程对浮游植物生长无扰动、无污染；确保能开展实验条件完全一致的重复性实验。
[0027](2)封闭空间，无污染实验:整个反应釜装置处于无污染的封闭空间内，营养液和通入的气体均经过过滤消毒，所以可以排除外界细菌和病毒的干扰；采用气体压差法取样，排除了人为污染；将磁力搅拌器放在反应釜底部，而搅拌子放在反应釜内部，避免了扰动污染；以上设计实现了无污染实验流程，有利于对浮游植物进行连续培养。
[0028](3)营养液供给和排出:采用微压力差的方法，将注入反应釜的液体持续稳定单方向排出，不会出现倒流和外界污染，不会扰动反应釜内浮游植物生长平衡。
[0029](4)无污染取样:利用三通旋塞阀门，改变气体通道，利用在反应釜内部产生的压力，将反应釜内液体抽取。由于气体提前经过过滤消毒，所以整个过程不接触反应釜内部液体，内部液体单向流动，无回流污染，从而实现无污染取样。
[0030](5)精确控制营养液输入:通过蠕动栗可精确地控制营养液的输入速率，从而可控制浮游植物的生长速率，可以开展营养盐(如硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐等)限制和控制实验。
[0031](6)精确控制温度:通过反应釜夹套和循环水浴，实现对温度的精确控制。而且由于反应釜本身是透明的，这个控温过程并不会对光照产生影响，从而一举双得。
[0032](7)精确控制光强度和光照模式:由于整个反应釜是透明的，通过调整反应釜壁外界光强，可以控制浮游植物生长速率，从而可以开展光限制实验，实现光限制条件下的稳态培养或昼夜连续培养；也可以通过调整光照强度和光照时间来研究不同光照模式和光强度对浮游植物生长的影响。
[0033](8)无扰动连续培养:在每次取样后，釜体内部将再次被新充入的营养液充满，新充入的培养液以类似于稳态情况的溢流方式稀释培养中的藻类，藻类能在短时间内再次生长至稳态生长率，通过严格计算和控制取样量和取样时间，基本上对浮游植物的稳态生长不会产生扰动和影响。
【附图说明】
[0034]图1本实用新型浮游植物反应釜结构示意图；
[0035]图2本实用新型浮