一种生物培养系统的制作方法

1.本说明书涉及生物培养领域，特别涉及一种生物培养系统。


背景技术：

2.在绿色植物、微藻的大规模培养中，最大限度地利用提供给其生长所需的气体，例如：二氧化碳、氧气、氮气等是十分必要的。在现有技术中，对绿色植物、微藻进行的大规模培养时，由于不同种类的植物和微藻生长所需的气体浓度不同，一般针对某一种植物或微藻配备专门的培养系统，而对于浓度不在目标植物或微藻的浓度范围的气体则利用率不高。
3.因此，需要提供一种生物培养系统，提高目标气体的利用率。


技术实现要素：

4.为了解决现有的生物培养系统的缺陷，本说明书实施例之一提供一种生物培养系统。所述系统包括：包括依次连接的目标气体富集模块、分离模块和生物培养模块；所述目标气体富集模块用于获得混合气体；所述分离模块用于分离所述混合气体，获得目标气体；将所述目标气体根据预设的浓度阈值传输至所述生物培养模块。
5.在一些实施例中，所述生物培养模块包括多个第一培养单元，多个所述第一培养单元根据所述预设的浓度阈值从高到低通过主管道串联，并且所述分离模块的输出端通过旁路管道与每个所述第一培养单元的输入端连接。
6.在一些实施例中，还包括多个第二培养单元，多个所述第二培养单元分别与多个所述第一培养单元并联连接。
7.在一些实施例中，所述分离模块的输出端以及每个所述第一培养单元的输出端、所述第二培养单元的输出端均设置有目标气体浓度检测装置，所述目标气体浓度检测装置用于检测对应的输出端输出的目标气体浓度。
8.在一些实施例中，将所述目标气体根据预设的浓度阈值传输至所述生物培养模块包括：步骤1：判断输入的目标气体浓度值是否属于当前第一培养单元的目标气体浓度区间，如果是，执行步骤2，如果大于当前第一培养单元的目标气体浓度区间的最大值，执行步骤3，如果小于当前第一培养单元的目标气体浓度区间的最小值，判断下一级并执行步骤1；步骤2：将所述目标气体输入至当前第一培养单元；步骤3：返回上一级并执行步骤1。
9.在一些实施例中，将所述目标气体根据预设的浓度阈值传输至所述生物培养模块还包括：步骤4：判断输入的目标气体浓度值是否属于首级第一培养单元的目标气体浓度区间，如果是，执行步骤5，如果大于首级第一培养单元的目标气体浓度区间的最大值，执行步骤6，如果小于首级第一培养单元的目标气体浓度区间的最小值，返回所述富集模块并执行步骤4；步骤5：将所述目标气体输入至首级第一培养单元；步骤6：通入空气后并执行步骤4。
10.在一些实施例中，所述目标气体富集模块用于获得混合气体具体包括:所述目标气体富集模块包括目标气体选择性透过材料；
在一些实施例中，所述目标气体选择性透过材料为单通材料，将所述目标气体富集模块分为高浓度单元和低浓度单元；原始气体从所述低浓度单元给入，通过所述目标气体选择性透过材料在所述高浓度单元获得第一目标气体；基于所述第一目标气体，在所述高浓度单元加入萃取物质，获得混合气体。
11.在一些实施例中，所述目标气体为二氧化碳。
12.在一些实施例中，所述目标气体选择性透过材料包括：微孔氧化铝、微孔碳、微孔二氧化硅、微孔钙钛矿、沸石和水滑石中的一种或多种。
13.在一些实施例中，所述分离模块包括冷凝器、蒸馏器、压缩器中的一种或多种。
附图说明
14.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：图1是根据本说明书一些实施例所示的一种生物培养系统的应用场景示意图；图2 是根据本说明书一些实施例所示的一种生物培养系统的系统结构示意图；图3是根据本说明书一些实施例所示的第一培养单元的连接示意图；图4是根据本说明书一些实施例所示的第二培养单元的连接示意图；图中：1、目标气体富集模块；2、分离模块；3、第一培养单元；4、目标气体浓度检测装置；5、开关装置；6、第二培养单元。
具体实施方式
15.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
16.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
17.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
18.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
19.图1是根据本说明书一些实施例所示的一种生物培养系统的应用场景100示意图。
20.如图1所示，应用场景100可以包括处理设备110、网络120、用户终端130、存储设备140及生物培养系统150。
21.在一些实施例中，处理设备110可以处理应用场景100中的信息或数据。例如，处理设备110可以发送控制信号至生物培养系统150的控制模块，控制模块可以控制传感设备获取分离模块输出的目标气体浓度，根据预设的浓度阈值将所述目标气体传输至生物培养模块。
22.在一些实施例中，处理设备110可以是区域的或者远程的。例如，处理设备110可以通过网络120访问存储于用户终端130和存储设备140中的信息和/或资料。在一些实施例中，处理设备110可以直接与用户终端130和存储设备140连接以访问存储于其中的信息和/或资料。在一些实施例中，处理设备110可以在云平台上执行。例如，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分散式云、内部云等中的一种或其任意组合。在一些实施例中，处理设备110可以包含处理器，处理器可以包含一个或多个子处理器（例如，单芯处理设备或多核多芯处理设备）。仅仅作为范例，处理器可包含中央处理器（cpu）、专用集成电路（asic）、专用指令处理器（asip）、图形处理器（gpu）、物理处理器（ppu）、数字信号处理器（dsp）、现场可编程门阵列（fpga）、可编辑逻辑电路（pld）、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑（risc）、微处理器等或以上任意组合。
23.网络120可促进应用场景100中数据和/或信息的交换。在一些实施例中，应用场景100中的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130、存储设备140和生物培养系统150）可以通过网络120发送数据和/或信息给应用场景100中的其他组件。在一些实施例中，网络120可以是任意类型的有线或无线网络。例如，网络120可以包括缆线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内部网络、网际网络、区域网络（lan）、广域网络（wan）、无线区域网络（wlan）、都会区域网络（man）、公共电话交换网络（pstn）、蓝牙网络、zigbee网络、近场通讯（nfc）网络等或以上任意组合。
24.用户终端130可以获取应用场景100中的信息或数据，用户（例如，生物培养系统150的使用者）可以是用户终端130的使用者。例如，用户终端130可以通过网络120发送控制指令处理设备110，处理设备110可以根据该控制指令通过生物培养系统150的控制模块控制目标气体的输送。在一些实施例中，用户终端130可以包括移动装置、平板电脑、笔记本电脑等中的一种或其任意组合。在一些实施例中，移动装置可以包括可穿戴装置、智能行动装置、虚拟实境装置、增强实境装置等或其任意组合。
25.在一些实施例中，存储设备140可以与网络120连接以实现与应用场景100的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130等）通讯。应用场景100的一个或多个组件可以通过网络120访问存储于存储设备140中的资料或指令。在一些实施例中，存储设备140可以直接与应用场景100中的一个或多个组件（如，处理设备110、用户终端130）连接或通讯。在一些实施例中，存储设备140可以是处理设备110的一部分。
26.生物培养系统150为用于对培养的植物或微藻提供特定浓度的目标气体。基于生物培养系统150可以与应用场景100中的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130和存储设备140）进行数据和/或信息的交换。关于生物培养系统150的更多描述可以参见图2及其相关描述。
27.应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本技术的范围。
对于本领域普通技术人员而言，在本技术内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本技术描述的示例性的实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性的实施例。例如，存储设备140可以是包括云计算平台的数据存储设备，例如公共云、私有云、社区云和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本技术的范围。
28.应当理解，图1所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。需要注意的是，以上对于应用场景100的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。
29.图2 是根据本说明书一些实施例所示的一种生物培养系统的系统结构示意图。
30.如图2所示，一种生物培养系统可以包括目标气体富集模块1、分离模块2和生物培养模块。
31.目标气体富集模块1可以用于获得混合气体。其中，目标气体为培养的植物或微藻生长所需的气体。在一些实施例中，目标气体可以为二氧化碳、氮气、氧气等。在一些实施例中，植物可以包括被子植物（如月季、玫瑰、梨、樱桃等）、裸子植物（如松树、柏树、银杏树、榧树、银杉、红豆杉等）、苔藓植物（如葫芦藓、黑藓、地钱、大灰藓、大金发藓、万年藓、大羽藓、金发藓、暖地大叶藓、白发藓等）、蕨类植物（连珠蕨、荷叶铁线蕨、峨眉耳蕨、鸟巢蕨等）等可以进行人工培育的植物。藻类可以包括绿藻（小球藻、栅列藻、卵囊藻、纤维藻、盘星藻、水棉、刚毛藻等）；硅藻（小环藻、针杆藻、菱形藻、羽纹硅藻等）；蓝藻（微囊藻、鱼腥藻、蓝纤维藻、颤藻、席藻、螺旋藻等）；裸藻（绿裸藻、壳裸藻、梭裸藻等）；甲藻（裸甲藻、光甲藻、角甲藻等）；黄藻（黄丝藻等）；隐藻（隐藻、蓝隐藻等）；金藻（小三毛金藻、单鞭金藻、双鞭金藻、钟罩藻、黄群藻等）等可进行人工培育的藻类。混合气体为包含目标气体的气体。在一些实施例中，混合气体可以为包含萃取物质和目标气体的气体。其中，萃取物质为萃取目标气体的物质。例如，当目标气体为二氧化碳时，萃取物质可以包括醇类（如：甲醇，乙醇，丙醇，2甲基2丙醇），烃类（如：正戊烷），氟化烃类，酮，脂，醚类，硅氧烷中的一种或多种。则混合气体为包含二氧化碳和醇类，烃类，氟化烃类，酮，脂，醚类，硅氧烷中的一种或多种的气体。
32.在一些实施例中，可以基于目标气体富集模块1使用萃取物质获得混合气体。具体如下。
33.目标气体富集模块1可以包括目标气体选择性透过材料，其中目标气体选择性透过材料为单通材料，可以使用目标气体选择性透过材料将目标气体富集模块1分为高浓度单元和低浓度单元。将原始气体从低浓度单元给入，通过目标气体选择性透过材料在高浓度单元获得第一目标气体；基于第一目标气体，在高浓度单元加入萃取物质，可以获得混合气体。其中，目标气体选择材料为可以通过目标气体的单通材料。例如，目标气体为二氧化碳，目标气体选择性透过材料可以为微孔氧化铝、微孔碳、微孔二氧化硅、微孔钙钛矿、沸石和水滑石中的一种或多种。
34.在一些实施例中，在目标气体富集模块1的低浓度单元通入原始气体，例如空气，在目标气体选择性透过材料作用下，空气中的其他气体被过滤，二氧化碳从低浓度单元进入高浓度单元得到第一目标气体，并且在萃取物质的作用下，高浓度单元的二氧化碳浓度越来越高，以此得到混合有萃取物质和二氧化碳的混合气体。
35.分离模块2用于分离混合气体，获得目标气体。由上述可知，当目标气体为二氧化碳时，通过目标气体富集模块1获得了混合有二氧化碳和萃取物质的混合气体，萃取物质可
以使用醇类，例如：甲醇，乙醇，丙醇，2甲基2丙醇等。根据萃取物质的性质，可以使用冷凝器分离目标气体和萃取物质。在冷凝器的作用下，萃取物质随着降温逐步液化，放出二氧化碳气体，液化后的萃取物质离开分离器后逐步气化回到目标气体富集模块1构成循环。在一些实施例中，分离模块2还可以包括蒸馏器和压缩机。
36.将目标气体根据预设的浓度阈值传输至所述生物培养模块。其中，预设的浓度阈值可以人为设定，也可以统计历史数据获得。在一些实施例中，预设的浓度阈值可以是阈值区间，也可以是单个的值。在一些实施例中，可以将符合浓度阈值区间的目标气体传输至生物培养模块，可以将大于浓度阈值区间最大值的目标气体混入空气后再传输至生物培养模块，也可以将小于浓度阈值区间最小值的目标气体再次进行富集和分离后传输至生物培养模块。关于生物培养模块的更多描述可以参见图3、图4及其相关描述，此处不再赘述。
37.图3是根据本说明书一些实施例所示的第一培养单元3的连接示意图。
38.如图3所示，生物培养模块可以包括多个第一培养单元3。
39.在一些实施例中，生物培养模块包括多个第一培养单元3，多个所述第一培养单元3根据预设的浓度阈值从高到低通过主管道串联，并且分离模块2的输出端通过旁路管道与每个第一培养单元3的输入端连接。如图3所示，在一些实施例中，分离模块2的输出端以及每个所述第一培养单元3的输出端均设置有目标气体浓度检测装置4，目标气体浓度检测装置4用于检测对应的输出端输出的目标气体浓度。例如，目标气体浓度检测装置4为二氧化碳检测装置，检测对应的输出端输出的二氧化碳气体的浓度。如图3所示，在一些实施例中，在主管道上，每个第一培养单元3的输入端上均设置有开关装置5；在旁路管道上，每个第一培养单元3的输入端与旁路管道的连接处均设置有开关装置5。可以通过联合控制旁路管道和主管道上的开关装置5控制目标气体传输至每个第一培养单元3。
40.图4是根据本说明书一些实施例所示的第二培养单元6的连接示意图。
41.在一些实施例中，生物培养模块还可以包括多个第二培养单元6，一个第一培养单元3上并联至少有一个第二培养单元6。如图4所示，第二培养单元6的数量可以与对应的第一培养单元3的数量相同，也可以不同。
42.如图4所示，在一些实施例中，第二培养单元6的输入端设置有开关装置5用于控制目标气体的传输。第二培养单元6的输出端还设置有目标气体浓度检测装置4，用于检测对应的输出端输出的目标气体浓度。
43.在一些实施例中，可以根据预设的浓度阈值将目标气体传输至生物培养模块。
44.在一些实施例中，将目标气体传输至生物培养模块包括以下步骤。
45.步骤1：判断输入的目标气体浓度值是否属于当前第一培养单元3的目标气体浓度区间，如果是，执行步骤2，如果大于当前第一培养单元3的目标气体浓度区间的最大值，执行步骤3，如果小于当前第一培养单元3的目标气体浓度区间的最小值，判断下一级并执行步骤1；步骤2：将所述目标气体输入至当前第一培养单元3；步骤3：返回上一级并执行步骤1。还包括：步骤4：判断输入的目标气体浓度值是否属于首级第一培养单元3的目标气体浓度区间，如果是，执行步骤5，如果大于首级第一培养单元3的目标气体浓度区间的最大值，执行步骤6，如果小于首级第一培养单元3的目标气体浓度区间的最小值，返回所述富集模块并执行步骤4；步骤5：将所述目标气体输入至首级第一培养单元3；步骤6：通入空气后并执行步骤4。在一些实施例中，第一培养单元3与第二培养单元6并联连接，上述步骤对于第
二培养单元6同样适用，在此不在赘述。
46.以目标气体为二氧化碳为例，高浓度的二氧化碳从分离模块2输出后，二氧化碳传感器实时读取当前输出的二氧化碳浓度，系统对输出浓度进行分析，如果介于首级培养单元（包括第一培养单元3和/或对应的第二培养单元6）的浓度区间，则控制开关装置5将输出的二氧化碳气体给入首级培养单元。当浓度大于首级培养单元的浓度区间的上限，则通过切换开关装置5将二氧化碳气体从旁路输送空气后再进行判断，如果介于首级培养单元的浓度区间输送到首级培养单元输入口，进行重新吸收。如果浓度小于首级培养单元的浓度区间，则返回目标气体富集模块1，再次经过目标气体富集模块1和分离模块2提高目标气体的浓度后进行判断，重复上述操作。在一些实施例中，判断当前的二氧化碳浓度值是否属于当前培养单元（第一培养单元3和/或对应的第二培养单元6）的目标气体浓度区间，如果是，将所述二氧化碳气体输入至当前培养单元；如果大于当前培养单元的浓度区间的最大值，返回上一级培养单元，并对上一级培养单元进行判断，如果小于当前培养单元的浓度区间的最小值，判断下一级培养单元并重复上述操作。通过分浓度将目标气体传输至不同的培养单元，有利于充分利用目标气体，提高目标气体的利用率，减少损耗。
47.应当注意的是，上述有关生物培养系统的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对生物培养系统进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
48.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
49.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可进行适当的组合。
50.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
51.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
52.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容
不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本说明书中的）也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。