CN112920952A - 光合生物培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉实验设备领域，具体涉及一种光合生物培养装置，包括圆柱形的筒体和设置在所述筒体上的盖体，所述盖体内设置有阻光隔板，所述阻光隔板与盖体形成光源腔，所述光源腔内设置有光源组件，所述阻光隔板的中心处设置有出光口，所述出光口处设置有圆柱状的导光柱，所述导光柱中设置有散射结构，所述导光柱具有第一端面、第二端面以及侧壁，所述第一端面位于所述出光口内，光源组件发出的光线经由第一端面射入所述导光柱内，经散射结构散射后从侧壁射出；本发明通过将光源组件设置在盖体上，利用导光柱进行光传导，避免了光源产生的热量对光合生物实验的影响。

Description

光合生物培养装置
技术领域
本发明涉实验设备领域，具体涉及一种光合生物培养装置。
背景技术
光合微生物或植物细胞，可利用太阳能、水和简单的矿物质合成有机物及氢气、甲烷等形式无机物。以微藻为例，它是一类个体微小的光能自养型单细胞生物，具有分布广泛、种类繁多、光合效率高、生长速度快、适应性强等特点。微藻每年固定的CO2约占全球净光合产量的40％，再加上其富含酯类、烃类、蛋白、可溶性多糖、虾青素、β-胡萝卜素等高价值天然色素，因此在环保、能源和健康等问题倍受瞩目的今天，微藻越来越受到人们的关注。
基于上述的关于光合生物的优点，目前已经广泛地开展光合生物的实验性研究，研究过程中，对于光合生物的培养必不可少，目前对于光合生物的培养多在封闭时光生物反应器中进行，各种光生物反应器的主要特点为：最大的表面积与体积比、最有效的光源***、光能传递到微藻的最短光路、最有效的混合循环等。利用光生物反应器可进行高密度、高产和高效培养光合微生物，光生物反应器大致分为板式光生物反应器、管道式光生物反应器以及圆柱式光生物反应器，在实验室中，需要一种占地面积小，容量大的光生物反应器，因此圆柱式光生物反应器最适合应用于实验室领域，圆柱式光生物反应器由圆筒状的主体和位于主体中心处的光源构成，一般采用节能的LED光源，现有技术中的圆柱式光生物反应器由于光源直接位于培养的营养介质中，光源的热量直接传到在培养基中，导致培养基中的温度分布不均匀，即使使用控温设备，也会增加能耗，从另一侧面来说，这样的结构限制了光源的功率，无法进行高亮度的光合生物实验。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供光合生物培养装置，将光源组件设置在盖体上，利用导光柱进行光传导，避免了光源产生的热量对光合生物实验的影响。
本发明的光合生物培养装置，包括圆柱形的筒体和设置在所述筒体上的盖体，所述盖体内设置有阻光隔板，所述阻光隔板与盖体形成光源腔，所述光源腔内设置有光源组件，所述阻光隔板的中心处设置有出光口，所述出光口处设置有圆柱状的导光柱，所述导光柱中设置有散射结构，所述导光柱具有第一端面、第二端面以及侧壁，所述第一端面位于所述出光口内，光源组件发出的光线经由第一端面射入所述导光柱内，经散射结构散射后从侧壁射出。
进一步，所述光源组件包括第一反光碗、光源以及透镜组件，所述光源和第一反光碗成对组合成光源组，且光源设置在所述第一反光碗的反光中心处，多组光源组绕导光柱的轴线进行间隔均匀的圆周排列；所述透镜组件包括汇聚透镜以及第二反光碗，所述第二反光碗的中心处开设有安装孔，所述汇聚透镜设置在所述安装孔中，来自多个光源组的光线经过所述汇聚透镜的物象焦点，所述第二反光碗的开口直径与所述导光柱的第一端面直径一致，且开口扣合在所述导光柱的第一端面上。
进一步，所述导光柱包括上下依次连接的采光段和散射段，所述采光段为上大下小的圆台结构，所述第一端面设置在所述采光段上端面上，所述采光段的外部设置有反光层。
进一步，所述散射结构为分布在所述导光柱中的散射微粒。
进一步，所述导光柱的第一端面上镀设有增透膜，所述第二端面上设置有面向所述导光柱内部的反光膜。
进一步，还包括刮壁结构，所述刮壁结构包括套设在所述筒体外侧的磁性环结构和设置在所述筒体内的外刮刀结构，所述外刮刀结构包括环状刮刀和多个第一磁性件，多个所述第一磁性件间隔均匀地分布在所述环状刮刀上，所述磁性环结构上设置有与所述第一磁性件相互吸引的第二磁吸件。
进一步，所述第一磁性件包括设置在所述环状刮刀上下侧的第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁面向所述筒体外侧方向的磁极极性相反，所述第二磁性件包括相对所述第一磁铁设置的第三磁铁和相对于第二磁铁设置的第四磁铁，所述第三磁铁和第一磁铁、第四磁铁和第二磁铁相互吸引。
进一步，所述刮壁结构还包括内环刷，所述内环刷套设在所述导光柱上，所述内环刷包括连接环和柔性刷，所述柔性刷设置在所述连接环内侧，所述连接环通过连接架与所述外刮刀结构连接。
本发明的有益效果是：本发明公开的光合生物培养装置，通过在盖体中形成光源腔，将光源组件设置在所述光源腔中，利用导光柱将光线导入光合生物培养的筒体中，光源组件的产热得以远离培养介质，避免影响实验准确性；且在导光柱中设置有散射结构，使光线均匀地从导光柱的侧壁射出，提高了光照的均匀程度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为图1中B处放大图。
附图标记说明：筒体1、盖体2、阻光隔板3、光源腔4、导光柱5、采光段501、散射段502、散射结构503、第一端面504、第二端面505、第一反光碗601、光源602、汇聚透镜603、第二反光碗604、刮壁结构7、磁性环结构701、外刮刀结构702、环状刮刀7021、第一磁铁7022、第二磁铁7023、第三磁铁7011、第四磁铁7012、内环刷703、连接架704。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本实施例中的光合生物培养装置，包括圆柱形的筒体1和设置在所述筒体1上的盖体2，筒体1可以采用透明材料制成，使得筒体1内的光合生物可以接收自然光，当然，也可以采用阻光材料制成，减少干扰因素，所述盖体2内设置有阻光隔板3，所述阻光隔板3与盖体2形成光源腔4，所述光源腔4内设置有光源组件，所述阻光隔板3的中心处设置有出光口，所述出光口处设置有圆柱状的导光柱5，所述导光柱5中设置有散射结构503，所述导光柱5具有第一端面504、第二端面505以及侧壁，所述第一端面504位于所述出光口内，用于接收光线，光源组件发出的光线经由第一端面504射入所述导光柱5内，经散射结构503散射后从侧壁射出。本实施例中，所述散射结构503为分布在所述导光柱5中的散射微粒，通过调整散射微粒在导光柱5中的分布密度，可以使从第一端面504入射的光线均匀地从侧壁的各处射出；实际情况下，光源组件可以采用LED光源，相比较于传统氙气灯或白炽灯，更加节能，产热量更小，但是大功率LED光源仍然会产生相当程度的热量，而光合生物实验进行时间较长，因此将光源组件设置在盖体2上，利用导光柱5进行传导光线，一方面产生的热量对实验的影响小，另一方面便于散热。
本实施例中，所述光源组件包括第一反光碗601、光源602以及透镜组件，所述光源602和第一反光碗601成对组合成光源组，且光源602设置在所述第一反光碗601的反光中心处，经过第一反光碗601的反光后，从光源602处发出的光线变为平行光线，多组光源组绕导光柱5的轴线进行间隔均匀的圆周排列；所述透镜组件包括汇聚透镜603以及第二反光碗604，所述第二反光碗604的中心处开设有安装孔，所述汇聚透镜603设置在所述安装孔中，来自多个光源组的平行光线经过所述汇聚透镜603的物象焦点，被再次汇集，来自不同角度的光源组的平行光线被整合为亮度更高的光束，而第二反光碗604起到防止光线侧溢的作用，所述第二反光碗604的开口直径与所述导光柱5的第一端面504直径一致，且开口扣合在所述导光柱5的第一端面504上，光束自第一端面504进入导光柱5中。
所述导光柱5包括上下依次连接的采光段501和散射段502，所述采光段501为上大下小的圆台结构，所述第一端面504设置在所述采光段501上端面上，因此第一端面504的面积大于导光柱5散射段502的截面积，使得第一端面504可以接收来自更多光源组件的光线，可以通过设置更多的光源组件来进行更高亮度的光合实验，所述采光段501的外部设置有用于反射光线的反光层，避免光线侧溢。
本实施例中，为了避免光线在第一端面504处被发生，所述导光柱5的第一端面504上镀设有增透膜，同时所述第二端面505上设置有面向所述导光柱5内部的反光膜，照射到第二端面505也就是导光柱5末端的光线被重新反射进导光柱5内部。
光合生物生长过程中易附壁、易沉积、易结团，使生产装置内部光照不均匀，二氧化碳吸收率低，严重影响光合生物的生长速率和品质质量，因此本实施例中，培养装置还包括刮壁结构7，所述刮壁结构7包括套设在所述筒体1外侧的磁性环结构701和设置在所述筒体1内的外刮刀结构702，所述外刮刀结构702包括环状刮刀7021和多个第一磁性件，多个所述第一磁性件间隔均匀地分布在所述环状刮刀7021上，所述磁性环结构701上设置有与所述第一磁性件相互吸引的第二磁吸件，在操作磁性环结构701上下移动过程中，磁性环通过磁吸的方式带动外刮刀结构702移动，环状刮刀7021将附壁的阻光成分刮下。相比较于现有技术中，利用竖直方向的刮刀结构，本发明中的刮壁结构7结构更小，操作更加方便，占用筒体1内部空间小，对光线的阻隔少。
本实施例中，所述第一磁性件包括设置在所述环状刮刀7021上下侧的第一磁铁7022和第二磁铁7023，所述第一磁铁7022和第二磁铁7023面向所述筒体1外侧方向的磁极极性相反，所述第二磁性件包括相对所述第一磁铁7022设置的第三磁铁7011和相对于第二磁铁7023设置的第四磁铁7012，所述第三磁铁7011和第一磁铁7022、第四磁铁7012和第二磁铁7023相互吸引，同时第三磁铁7011和第二磁铁7023、第四磁铁7012和第一磁铁7022在竖直方向上具有排斥力，保证了磁性环结构701和磁吸环刷结构始终保持在同一平面上。
同时，所述刮壁结构7还包括用于清理导光柱5的内环刷703，导光柱5的材料主要作用在于引导光线，优选采用透光率高的材料，因此硬度可能不及筒体1的材料，依次不适宜采用刮刀结构，所述内环刷703套设在所述导光柱5上，所述内环刷703包括连接环和柔性刷，所述柔性刷设置在所述连接环内侧，所述连接环通过连接架704与所述外刮刀结构702连接，外刮刀结构702移动时，带动内环刷703对导光柱5表面进行清理。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.光合生物培养装置，包括圆柱形的筒体和设置在所述筒体上的盖体，其特征在于，还包括：
阻光隔板，设置在所述盖体内，所述阻光隔板与盖体形成光源腔，所述阻光隔板的中心处设置有出光口；
光源组件，设置在所述光源腔中；
导光柱，为圆柱状结构，所述导光柱中设置有散射结构，所述导光柱具有第一端面、第二端面以及侧壁，所述第一端面位于所述出光口内，光源组件发出的光线经由第一端面射入所述导光柱内，经散射结构散射后从侧壁射出。
2.根据权利要求1所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述光源组件包括第一反光碗、光源以及透镜组件，所述光源和第一反光碗成对组合成光源组，且光源设置在所述第一反光碗的反光中心处，多组光源组绕导光柱的轴线进行间隔均匀的圆周排列；所述透镜组件包括汇聚透镜以及第二反光碗，所述第二反光碗的中心处开设有安装孔，所述汇聚透镜设置在所述安装孔中，来自多个光源组的光线经过所述汇聚透镜的物象焦点，所述第二反光碗的开口直径与所述导光柱的第一端面直径一致，且开口扣合在所述导光柱的第一端面上。
3.根据权利要求1所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述导光柱包括上下依次连接的采光段和散射段，所述采光段为上大下小的圆台结构，所述第一端面设置在所述采光段上端面上，所述采光段的外部设置有反光层。
4.根据权利要求1所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述散射结构为分布在所述导光柱中的散射微粒。
5.根据权利要求1所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述导光柱的第一端面上镀设有增透膜，所述第二端面上设置有面向所述导光柱内部的反光膜。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光合生物培养装置，其特征在于：还包括刮壁结构，所述刮壁结构包括套设在所述筒体外侧的磁性环结构和设置在所述筒体内的外刮刀结构，所述外刮刀结构包括环状刮刀和多个第一磁性件，多个所述第一磁性件间隔均匀地分布在所述环状刮刀上，所述磁性环结构上设置有与所述第一磁性件相互吸引的第二磁吸件。
7.根据权利要求6所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述第一磁性件包括设置在所述环状刮刀上下侧的第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁面向所述筒体外侧方向的磁极极性相反，所述第二磁性件包括相对所述第一磁铁设置的第三磁铁和相对于第二磁铁设置的第四磁铁，所述第三磁铁和第一磁铁、第四磁铁和第二磁铁相互吸引。
8.根据权利要求6所述的光合生物培养装置，其特征在于：所述刮壁结构还包括内环刷，所述内环刷套设在所述导光柱上，所述内环刷包括连接环和柔性刷，所述柔性刷设置在所述连接环内侧，所述连接环通过连接架与所述外刮刀结构连接。
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