深海浮游生物濃縮原位采樣系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于浮游生物原位采樣系統領域，尤其是一種不會被其他海層的微生物污染，同時通過磁力泵的不間斷工作，利用微生物濾膜實現深海中浮游生物的截留，實現濃縮采樣功能的深海浮游生物濃縮原位采樣系統。
【背景技術】
[0002]深海浮游微生物是一種人類新認識的深海資源，在生命的起源、新基因的發現、新藥品的研制和環境保護等許多方面有著重要的研宄意義。作為一種重要的資源已經得到了全世界科學家的認可。
[0003]深層海水中浮游微生物含量低，受取樣瓶容積的限制，單次取樣獲取樣品數量較少，已逐漸不能滿足深海浮游微生物研宄的需求；同時，取樣器在投放到指定水深前，容器內可能己充滿空氣或其它水層的浮游微生物，采集的樣本易受污染。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種不會被其他海層的微生物污染，同時通過磁力泵的不間斷工作，利用微生物濾膜實現深海中浮游生物的截留，實現濃縮采樣功能的深海浮游生物濃縮原位采樣系統。
[0005]本發明的技術方案是:深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是由密封艙、磁力泵子系統(2)和控制子系統(4)組成，其中，所述磁力泵子系統(2)安裝在密封艙的端部，所述控制子系統(4)安裝在密封艙內部。
[0006]所述密封艙由密封艙前端蓋(1)、密封艙筒體(3)、密封艙后端蓋(5)組成，所述密封艙前端蓋(I)、密封艙后端蓋(5)分別位于密封艙筒體(3)的兩端。
[0007]在密封艙后端蓋(5 )上設置有插頭密封蓋(6 )。
[0008]所述磁力泵子系統(2)由磁力泵(33)、進水口單向閥(24)、出水口單向電磁閥
(21)組成，所述進水口單向閥(24)通過進水管道(23)與磁力泵(33)連接，出水口單向電磁閥(21)通過出水管道(22)與磁力泵(33)連接。
[0009]所述出水口電磁單向閥(21)后面接有微生物濾膜，進水口單向閥(24 )上設置有進水口濾網。
[0010]所述控制子系統(4)由供電單元(36)、控制電路板(38)、電機驅動器(35)、壓力傳感器(34)和外部通信插座(37)組成；其中，電機驅動器(35)和控制電路板(38)連接，用于控制電機的啟動和停止；供電單元(36 )分別與電機驅動器(35 )、控制電路板(38 )和電機
(26)連接，用于控制電路板、電機驅動器以及電機的供電；壓力傳感器(34)和外部通信插座(37)分別與控制電路板(38)連接。
[0011]本發明的效果是:能夠實現深海浮游生物的原味濃縮采樣系統，該系統能夠在深海環境下(最大可達6000m)工作，用于采集深海浮游生物，能夠保證深海浮游生物的原位特性，即微生物濾網獲得的浮游生物全部為所捕獲海層的微生物，不會被其他海層的微生物污染。同時，由于深海環境下浮游生物的數量稀少，該系統通過磁力泵的不間斷工作，利用微生物濾膜實現深海中浮游生物的截留，實現濃縮采樣的功能。
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1中磁力泵子系統結構示意圖；
圖3是圖1中控制子系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1中，深海浮游生物濃縮原位采樣系統，由密封艙、磁力泵子系統2和控制子系統4組成，其中，所述磁力泵子系統2安裝在密封艙的端部，所述控制子系統4安裝在密封艙內部。
[0015]密封艙由密封艙前端蓋1、密封艙筒體3、密封艙后端蓋5組成，密封艙前端蓋1、密封艙后端蓋5分別位于密封艙筒體3的兩端，在密封艙后端蓋5上設置有插頭密封蓋6，7是密封艙卡子。
[0016]圖2中，磁力泵子系統2由磁力泵33、進水口單向閥24、出水口單向電磁閥21組成，所述進水口單向閥24通過進水管道23與磁力泵33連接，出水口單向電磁閥21通過出出水管道22與磁力泵33連接。
[0017]出水口電磁單向閥21后面接有微生物濾膜，進水口單向閥24上設置有進水口濾網。
[0018]25是外磁鋼套，26是電機，27是轉接盤，28是磁力骨架，29是內磁鋼，30是外磁鋼，31是葉輪軸，32是葉輪。
[0019]圖3中，控制子系統4由供電單元36、控制電路板38、電機驅動器35、壓力傳感器34和外部通信插座37組成；其中，電機驅動器35和控制電路板38連接，用于控制電機的啟動和停止；供電單元36分別與電機驅動器35、控制電路板38和電機(26)連接，用于控制電路板、電機驅動器以及電機的供電；壓力傳感器34和外部通信插座37分別與控制電路板38連接。
[0020]工作原理介紹:
該系統的進水口是一個單向閥，出水口是一個電磁單向閥，且電磁單向閥的開啟壓力大于單向閥。該系統下放入海水中之前，預先將磁力泵泵蓋與密封艙前端蓋形成的腔內及進出水管道中(簡稱泵腔)充滿純凈水。在系統的下放過程中，出水口單向電磁閥是常閉的。當外界海水壓力作用在進水口單向閥閥芯上的作用力大于單向閥彈簧的預緊力時，進水口單向閥被打開，泵腔內外壓力保持平衡，由于水的體積彈性模量很大，泵腔內純凈水因壓力變化而產生的體積變形微乎其微，可以認為外界海水不能進入泵腔。這樣可以保證系統在下放過程中泵腔內不會受到外界海水污染。當系統下放到取樣深度時，壓力傳感器感知取樣深度并將信號傳遞給控制子系統，此時程序自動運行，先將電磁單向閥打開，然后啟動電機，磁力泵子系統開始工作，外界含有浮游微生物的海水被吸入泵腔，最終浮游生物被微生物濾膜截留，當磁力泵子系統工作時間達到程序預設時間時，程序自動關閉深水泵和電磁單向閥，取樣過程完成。系統在回收過程中，單向閥和電磁單向閥處于關閉狀態，樣品被密封在微生物濾膜內，從而保證了樣本的原位特性。
[0021]系統出水口電磁單向閥后面接有微生物濾膜，用于實現海水中浮游生物的截留，從而達到濃縮取樣的目的。
[0022]密封艙由密封艙筒體、密封艙前端蓋、密封艙后端蓋、插頭密封蓋以及密封圈組成。密封艙前端蓋和密封艙后端蓋分別通過密封圈與密封艙筒體形成密封艙，插頭密封蓋通過螺栓固定在密封艙后端蓋，利用密封圈實現密封，防止外部通芯插座部位進水失效。
[0023]密封艙內裝有控制子系統和磁力泵子系統中的外轉子部分(包括外磁鋼套25、電機26、轉接盤27、磁力骨架28、外磁鋼30)，該艙將控制子系統和磁力泵子系統中的外轉子部分與外界高壓海水隔離，防止外界高壓海水的腐蝕和壓力破壞。該系統采用內外磁鋼將電機扭矩傳遞給葉輪，內外轉子之間通過內磁鋼和外磁鋼之間的磁力，將電機扭矩傳遞給葉輪，一方面保證了葉輪轉矩的來源，一方面非接觸傳動代替了接觸傳動，從而實現了靜密封代替動密封，使得密封變得更加容易、可靠。
[0024]控制子系統包括壓力傳感器、電機驅動器、供電單元、控制電路板和外部通信插座等等。其中壓力傳感器的引壓孔暴露于海水中，用于感知外界海水的壓力，從而計算出該系統所處的水深。電機驅動器和控制電路板用于控制電機的啟動和停止。供電單元用于控制電路板、電機驅動器以及電機的供電。外部通信插座用于外部通信，在該系統下放前，利用專用電纜連接外部通信插座和上位機，可以實現系統與上位機的通信，用戶可以通過專用軟件設定采樣深度和采樣時間，同時利用專用充電器連接外部電源插座可以為供電單元充電。控制子系統的工作流程為:系統下放前，通過上位機和外部通信插座連接，預先設定采樣深度和采樣時間；系統下放過程中，當壓力傳感器感知外部壓力達到設定水深的水壓時，將信號傳遞給控制電路板，此時控制程序自動運行，自動開啟供電單元與電機的連接，并將信號傳遞給電機控制器，電機開始運行，采樣開始；當運行至設定時間時，控制程序自動切斷供電單元與電機的連接，電機停止運行，采樣結束。同時控制程序將全程記錄電機的運行狀態。
【主權項】
1.深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是由密封艙、磁力泵子系統(2)和控制子系統(4)組成，其中，所述磁力泵子系統(2)安裝在密封艙的端部，所述控制子系統(4)安裝在密封艙內部。
2.根據權利要求1所述的深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是所述密封艙由密封艙前端蓋(I)、密封艙筒體(3 )、密封艙后端蓋(5 )組成，所述密封艙前端蓋(I)、密封艙后端蓋(5)分別位于密封艙筒體(3)的兩端。
3.根據權利要求2所述的深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是在密封艙后端蓋(5)上設置有插頭密封蓋(6)。
4.根據權利要求1或2所述的深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是所述磁力泵子系統(2)由磁力泵(33)、進水口單向閥(24)、出水口單向電磁閥(21)組成，所述進水口單向閥(24)通過進水管道(23)與磁力泵(33)連接，出水口單向電磁閥(21)通過出水管道(22)與磁力泵(33)連接。
5.根據權利要求4所述的深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是所述出水口電磁單向閥(21)后面接有微生物濾膜，進水口單向閥(24 )上設置有進水口濾網。
6.根據權利要求1或2所述的深海浮游生物濃縮原位采樣系統，其特征是所述控制子系統(4)由供電單元(36)、控制電路板(38)、電機驅動器(35)、壓力傳感器(34)和外部通信插座(37 )組成；其中，電機驅動器(35 )和控制電路板(38 )連接，用于控制電機的啟動和停止；供電單元(36 )分別與電機驅動器(35 )、控制電路板(38 )和電機(26 )連接，用于控制電路板、電機驅動器以及電機的供電；壓力傳感器(34)和外部通信插座(37)分別與控制電路板(38)連接。
【專利摘要】一種不會被其他海層的微生物污染，同時通過磁力泵的不間斷工作，利用微生物濾膜實現深海中浮游生物的截留，實現濃縮采樣功能的深海浮游生物濃縮原位采樣系統。本發明的技術方案是：其特征是由密封艙、磁力泵子系統（2）和控制子系統（4）組成，其中，所述磁力泵子系統（2）安裝在密封艙的端部，所述控制子系統（4）安裝在密封艙內部。
【IPC分類】G01N1-02, G01N1-40
【公開號】CN104568495
【申請號】CN201410829006
【發明人】宋文杰, 劉鵬, 尤澤萌, 胡軍鋒, 賀江, 石彥平, 王青光
【申請人】山東省科學院海洋儀器儀表研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日