RU224399U1 - Device for culturing multiple algae samples - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для одновременного культивирования в одинаковых и контролируемых условиях многих проб водорослей. Может быть использована для биотестирования токсичности природных и сточных вод на водорослях, а также для проведения исследований по экологии и физиологии водорослей. Устройство содержит корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для водорослей, светодиодный источник света, нагреватель, датчик температуры и шаговый двигатель для вращения кассеты, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости таким образом, чтобы содержимое емкостей не вытекало наружу. Светодиодный источник света размещен на корпусе устройства. Двигатель и электронная плата вынесены из полости с емкостями. Датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры непосредственно на емкостях с водорослью. Емкости с водорослью выполнены с возможностью установки в горизонтальном положении. Окно загрузки выполнено с возможностью загрузки сразу трети кассеты. Емкости для водоросли жестко закреплены в кассете. Основные опорные ножки устройства выполнены с возможностью складывания при транспортировке и не требуют полного отсоединения от устройства. Конструкция полезной модели обеспечивает снижение веса и габаритов устройства для культивирования проб водорослей при сохранении точности поддержания температуры проб. 3 ил., 1 табл., 1 пр.The utility model is designed for simultaneous cultivation of many algae samples under identical and controlled conditions. Can be used for biotesting the toxicity of natural and waste waters on algae, as well as for conducting research on the ecology and physiology of algae. The device contains a housing, a cassette with slots for containers evenly distributed around the circumference, translucent containers for algae, an LED light source, a heater, a temperature sensor and a stepper motor for rotating the cassette, which is installed at an angle to the horizontal plane so that the contents of the containers do not flow out. . The LED light source is located on the device body. The engine and electronic board are removed from the cavity with containers. The temperature sensor is designed to measure temperature directly on containers with algae. The containers with seaweed are designed to be installed in a horizontal position. The loading window is designed with the ability to load a third of the cassette at once. The algae containers are rigidly fixed in the cassette. The main support legs of the device are designed to be foldable during transportation and do not require complete detachment from the device. The design of the utility model reduces the weight and dimensions of the device for cultivating algae samples while maintaining the accuracy of maintaining the temperature of the samples. 3 ill., 1 tab., 1 pr.

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для одновременного культивирования в одинаковых и контролируемых условиях многих проб водорослей, и может быть использована для биотестирования токсичности природных и сточных вод на водорослях, а также для проведения исследований по экологии и физиологии водорослей.The utility model relates to devices designed for simultaneous cultivation of many algae samples under identical and controlled conditions, and can be used for biotesting of the toxicity of natural and waste waters on algae, as well as for conducting research on the ecology and physiology of algae.

Известно устройство для выращивания микроводорослей [RU №2165973, С12М 3/00, опубл. 27.04.2001], содержащее корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для водорослей, источник света в виде лампы накаливания и привод с электродвигателем для вращения кассеты, состоящей из соединенных между собой диска и колец, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости, во внутренней полости которой размещен вентилятор для охлаждения корпуса и термодатчик, управляющий работой вентилятора, при этом корпус снабжен открытым окном для загрузки емкостей и вентиляции внутреннего объема.A device for growing microalgae is known [RU No. 2165973, C12M 3/00, publ. 04/27/2001], containing a housing, a cassette with slots for containers evenly distributed around the circumference, translucent containers for algae, a light source in the form of an incandescent lamp and a drive with an electric motor for rotating the cassette, consisting of an interconnected disk and rings, which is installed at an angle to a horizontal plane, in the internal cavity of which there is a fan for cooling the case and a temperature sensor that controls the operation of the fan, while the case is equipped with an open window for loading containers and ventilating the internal volume.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности независимого регулирования интенсивности света и температуры при культивировании в одинаковых условиях многих проб водоросли, вследствие использования лампы накаливания в качестве источника света и нагревателя. Кроме того, во время культивирования лампа накаливания своим тепловым излучением вызывает локальный перегрев емкостей с водорослями. В результате, даже при работающем вентиляторе, температура в емкостях остается существенно выше комнатной, что ограничивает диапазон регулировки температуры в культиваторе. При этом наличие в корпусе сквозных открытых окон, необходимых для удаления избытка тепла от источника света, снижает точность поддержания температурного режима культивирования, что затрудняет получение воспроизводимых данных.The disadvantage of this device is the inability to independently regulate light intensity and temperature when cultivating many algae samples under the same conditions, due to the use of an incandescent lamp as a light source and heater. In addition, during cultivation, the incandescent lamp, with its thermal radiation, causes local overheating of the containers with algae. As a result, even with the fan running, the temperature in the containers remains significantly higher than room temperature, which limits the temperature control range in the cultivator. At the same time, the presence of open through windows in the housing, necessary to remove excess heat from the light source, reduces the accuracy of maintaining the cultivation temperature regime, which makes it difficult to obtain reproducible data.

Известно также устройство для выращивания микроводорослей [RU №185286, С12М 21/02, A01G 33/00, опубл. 29.11.2018], содержащее корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для светопрозрачных емкостей с водорослями, источник света, вентилятор, датчик температуры и привод с электродвигателем для вращения кассеты, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости, в качестве источника света используются светодиоды, имеющие низкий уровень теплового излучения, которые размещены на держателе снаружи кассеты, а для поддержания требуемой температуры культивирования внутри кассеты установлен нагреватель, который включается блоком управления по команде датчика температуры, при этом вентилятор, вынесенный за пределы кассеты, удаляет избыток тепла через небольшие отверстия в корпусе, а окно для загрузки емкостей с водорослями снабжено крышкой.A device for growing microalgae is also known [RU No. 185286, C12M 21/02, A01G 33/00, publ. 11.29.2018], containing a housing, a cassette with nests evenly distributed around the circumference for translucent containers with algae, a light source, a fan, a temperature sensor and a drive with an electric motor for rotating the cassette, which is installed at an angle to the horizontal plane; LEDs are used as a light source , having a low level of thermal radiation, which are placed on a holder outside the cassette, and to maintain the required cultivation temperature, a heater is installed inside the cassette, which is turned on by the control unit at the command of the temperature sensor, while a fan located outside the cassette removes excess heat through small holes in body, and the window for loading containers with algae is equipped with a lid.

Недостатком данного устройства является использование источника света, установленного снаружи кассеты. При таком размещении осветителя, тепло выделяемое светодиодами, остается в корпусе и требует установки вентилятора для удаления избыточного тепла. Кроме того, размещение осветителя на пути движения охлаждающего воздушного потока, создаваемого вентилятором, затрудняет поддержание температуры в культиваторе.The disadvantage of this device is the use of a light source installed outside the cassette. With this placement of the illuminator, the heat generated by the LEDs remains in the housing and requires the installation of a fan to remove excess heat. In addition, placing the illuminator in the path of the cooling air flow created by the fan makes it difficult to maintain the temperature in the cultivator.

Наиболее близким техническим решением является устройство для выращивания многих проб водорослей [RU №210283, С12МЗ/00, A01G33/00, опубл. 05.04.2022], состоящее из корпуса, в котором установлена кассета, представляющая собой конструкцию из диска и кольца, соединенные стойками. В расположенные на одном радиусе диска и кольца в гнезда вставлены цилиндрические емкости из прозрачного материала, в которых в виде суспензии находятся пробы выращиваемых водорослей. Кассета установлена на валу двигателя, который приводит ее во вращение. Во внутренней полости кассеты размещены нагреватель, компактный светодиодный источник света, вентилятор и датчик температуры. Блок управления расположен в корпусе с внешней стороны кассеты. Окно для загрузки емкостей с водорослями оборудовано крышкой. Небольшие вентиляционные отверстия размещены в нижней боковой части корпуса. Блок управления прибора позволяет устанавливать требуемое время культивирования, температуру, интенсивность света и скорость вращения кассеты с емкостями водорослей.The closest technical solution is a device for growing many algae samples [RU No. 210283, S12MZ/00, A01G33/00, publ. 04/05/2022], consisting of a housing in which a cassette is installed, which is a structure of a disk and a ring connected by racks. Cylindrical containers made of transparent material are inserted into the nests of disks and rings located on the same radius, in which samples of grown algae are contained in the form of a suspension. The cassette is mounted on the motor shaft, which causes it to rotate. The internal cavity of the cassette contains a heater, a compact LED light source, a fan and a temperature sensor. The control unit is located in the housing on the outside of the cassette. The window for loading containers with algae is equipped with a lid. Small ventilation holes are located on the lower side of the case. The control unit of the device allows you to set the required cultivation time, temperature, light intensity and rotation speed of the cassette with algae containers.

Недостатком данного устройства является присутствие в корпусе большого количества тепла и необходимость использования вентилятора, неудобная загрузка емкостей в узкое окно под наклоном, так как при малейшей неточности загрузки кассета может остановиться во время работы, также при транспортировке устройства необходимо отсоединять опорные ножки и затем снова устанавливать.The disadvantage of this device is the presence of a large amount of heat in the case and the need to use a fan, inconvenient loading of containers into a narrow window at an angle, since at the slightest inaccuracy in loading the cassette can stop during operation, and when transporting the device, it is necessary to disconnect the support legs and then install them again.

Техническим результатом полезной модели заключается в снижении веса и габаритов заявляемого устройства при сохранении точности поддержания температуры проб.The technical result of the utility model is to reduce the weight and dimensions of the proposed device while maintaining the accuracy of maintaining sample temperature.

Заявленное устройство для культивирования многих проб водорослей поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен внутренний вид экспериментального и электронного отсеков устройства для выращивания многих проб водорослей, на фиг. 2 показано устройство в положении загрузки емкостей, на фиг. 3 показаны опорные ножки устройства в транспортном положении.The claimed device for cultivating many algae samples is illustrated by drawings. In fig. 1 shows an internal view of the experimental and electronic compartments of the device for growing many algal samples; FIG. 2 shows the device in the position of loading containers, Fig. Figure 3 shows the support legs of the device in the transport position.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для культивирования проб водорослей, содержащем корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для водорослей, светодиодный источник света, нагреватель, датчик температуры и шаговый двигатель для вращения кассеты, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости таким образом, чтобы содержимое емкостей не вытекало наружу, новым является то, что, светодиодный источник света размещен на корпусе устройства, двигатель и электронная плата вынесены из полости с емкостями, датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры непосредственно на емкостях с водорослью, емкости с водорослью выполнены с возможностью установки в горизонтальном положении, окно загрузки выполнено с возможностью загрузки сразу трети кассеты, емкости для водоросли жестко закреплены в кассете, основные опорные ножки устройства выполнены с возможностью складывания при транспортировке и не требуют полного отсоединения от устройства.The technical result is achieved by the fact that in a device for cultivating algae samples, containing a housing, a cassette with nests for containers evenly distributed around the circumference, translucent containers for algae, an LED light source, a heater, a temperature sensor and a stepper motor for rotating the cassette, which is installed at an angle to the horizontal plane so that the contents of the containers do not flow out, what is new is that the LED light source is placed on the device body, the motor and electronic board are removed from the cavity with the containers, the temperature sensor is designed to measure the temperature directly on the containers with algae, containers with algae are made with the possibility of installation in a horizontal position, the loading window is made with the ability to load a third of the cassette at once, containers for algae are rigidly fixed in the cassette, the main support legs of the device are made with the possibility of folding during transportation and do not require complete disconnection from the device.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, в котором установлена кассета 2, представляющая собой конструкцию из диска 3 с леской для фиксации емкостей и кольца 4, соединенные стойками 5. В расположенные по окружности диска 3 в гнезда вставлены цилиндрические емкости 6, в которых в виде суспензии находятся пробы выращиваемых водорослей. Кассета установлена на валу двигателя 7. Во внутренней полости кассеты 2 размещены нагреватель 8 и датчик температуры 11. На корпусе расположен светодиодный источник света 9. Блок управления 12 и двигатель 7 расположен с тыльной стороны корпуса внутри кассеты в отдельном отсеке. Небольшие вентиляционные отверстия 15 размещены в нижней и верхней части корпуса. Блок управления 12 прибора позволяет устанавливать требуемое время культивирования, температуру, интенсивность света и скорость вращения кассеты с емкостями водорослей. Окно 10 для загрузки емкостей с водорослями оборудовано крышкой 14. При установке емкостей с водорослью на задней стенке, откидывается дополнительный упор 13, и устройство располагается в горизонтальном положении. Также с обеих сторон находятся опорные ножки устройства 16, которые можно закрепить в транспортном положении.The proposed device consists of a housing 1 in which a cassette 2 is installed, which is a structure of a disk 3 with a fishing line for fixing containers and a ring 4 connected by racks 5. Cylindrical containers 6 are inserted into the slots located around the circumference of the disk 3, in which in the form of a suspension There are samples of grown algae. The cassette is mounted on the motor shaft 7. In the internal cavity of the cassette 2 there is a heater 8 and a temperature sensor 11. An LED light source 9 is located on the housing. The control unit 12 and the motor 7 are located on the back side of the housing inside the cassette in a separate compartment. Small ventilation holes 15 are located in the lower and upper parts of the housing. The control unit 12 of the device allows you to set the required cultivation time, temperature, light intensity and rotation speed of the cassette with algae containers. Window 10 for loading containers with algae is equipped with a lid 14. When installing containers with algae on the rear wall, an additional stop 13 is folded down and the device is located in a horizontal position. Also on both sides there are support legs of the device 16, which can be secured in the transport position.

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устройства имеет объем с контролируемыми условиями света и температуры. Включение электродвигателя 7 приводит во вращение кассету 2. Корпус установлен под углом к горизонтальной плоскости. Угол наклона выбран таким образом, чтобы содержимое емкостей 6 не вытекало наружу. Это обеспечивает одинаковое перемешивание и обмен СО₂ и О₂ всех проб суспензии водоросли с окружающей средой. Сами емкости 6 удерживаются в диске 3 натянутой леской, опираясь на кольцо 4. Жесткость конструкции кассеты 2 придают стойки 5. Компактный источник света 9, содержащий светодиодные источники, обеспечивает равномерное световое облучение емкостей 6 при вращении кассеты 2, что создает условия для роста в них клеток водоросли. Нагреватель 8 обеспечивает требуемый температурный режим при выращивании водорослей. Оптический датчик 11 определяет температуру емкостей и регулирует работу нагревателя. Вентиляционные отверстия поддерживают нормальный газообмен. При установке емкостей с водорослью на задней стенке, откидывается дополнительный упор 13 и устройство располагается в горизонтальном положении, открывается окно для загрузки и производится установка емкостей. При транспортировке устройства дополнительный упор складывается, а основные опорные ножки закрепляются в транспортном положении.The device works as follows. The device housing 1 has a volume with controlled light and temperature conditions. Turning on the electric motor 7 causes the cassette 2 to rotate. The housing is installed at an angle to the horizontal plane. The angle of inclination is chosen so that the contents of containers 6 do not leak out. This ensures equal mixing and exchange of CO ₂ and O ₂ of all algae suspension samples with the environment. The containers 6 themselves are held in the disk 3 by a stretched fishing line, supported by a ring 4. The rigidity of the cassette 2 structure is given by the racks 5. The compact light source 9, containing LED sources, ensures uniform light irradiation of the containers 6 when the cassette 2 rotates, which creates conditions for growth in them algae cells. Heater 8 provides the required temperature when growing algae. Optical sensor 11 determines the temperature of the containers and regulates the operation of the heater. Ventilation holes support normal gas exchange. When installing containers with seaweed on the rear wall, the additional stop 13 is folded back and the device is located in a horizontal position, the loading window opens and the containers are installed. When transporting the device, the additional support is folded, and the main support legs are secured in the transport position.

Увеличение надежности устройства достигается тем, что источник света (светодиоды) расположен на боковой внешней стенке, что в свою очередь способствует отводу большей части тепла от источника света на внешнюю сторону модели. Электронная плата и двигатель, выделяющие во время работы тепло, отделены от рабочего объема корпуса перегородкой. Температура измеряется оптическим пирометрическим бесконтактным датчиком непосредственно на емкостях для водоросли, что улучшает качество поддержание температуры. Для облегчения загрузки емкостей с пробами сделан дополнительный упор, позволяющий ставить модель горизонтально. Также для более удобной загрузки емкостей увеличено загрузочное окно. Для более надежной установки емкостей кассета для них оснащена фиксирующей леской. Основные опорные ножки устройства при транспортировке складываются и не требуют полного отсоединения от устройства. Все эти изменения снизили вес модели и ее габариты и увеличили ее надежность.Increased reliability of the device is achieved by the fact that the light source (LEDs) is located on the side outer wall, which in turn helps to remove most of the heat from the light source to the outside of the model. The electronic board and the motor, which generate heat during operation, are separated from the working volume of the housing by a partition. The temperature is measured by an optical pyrometric non-contact sensor directly on the algae containers, which improves the quality of temperature maintenance. To make it easier to load containers with samples, an additional support is made, allowing the model to be placed horizontally. Also, for more convenient loading of containers, the loading window has been enlarged. For more reliable installation of containers, the cassette for them is equipped with a fixing line. The main support legs of the device are folded during transportation and do not require complete detachment from the device. All these changes reduced the weight of the model and its dimensions and increased its reliability.

Пример 1. В 24 емкости вносили по 6 см³ пробы воды с тест-культурой водоросли хлорелла. Емкости устанавливают в кассету заявляемого устройства, которое размещают в суховоздушном термостате. Термостат последовательно перестраивают на три различные температуры и, после одного часа работы культиватора при каждой из выставленной температуры, измеряют температуру проб в емкостях. Результаты представлены в таблице 1.Example 1. 6 cm ³ water samples with a test culture of chlorella algae were added to 24 containers. The containers are installed in the cassette of the inventive device, which is placed in a dry-air thermostat. The thermostat is sequentially adjusted to three different temperatures and, after one hour of operation of the cultivator at each set temperature, the temperature of the samples in the containers is measured. The results are presented in Table 1.

Результаты, представленные в таблице 1, свидетельствуют о высокой точности поддержания температуры в емкостях заявляемого устройства при широком варьировании температуры во внешней среде.The results presented in Table 1 indicate high accuracy of maintaining the temperature in the containers of the proposed device with wide variations in temperature in the external environment.

Claims (1)

Устройство для культивирования проб водорослей, содержащее корпус, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для водорослей, светодиодный источник света, нагреватель, датчик температуры и шаговый двигатель для вращения кассеты, которая установлена под углом к горизонтальной плоскости таким образом, чтобы содержимое емкостей не вытекало наружу, отличающееся тем, что светодиодный источник света размещен на корпусе устройства, двигатель и электронная плата вынесены из полости с емкостями, датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры непосредственно на емкостях с водорослью, емкости с водорослью выполнены с возможностью установки в горизонтальном положении, окно загрузки выполнено с возможностью загрузки сразу трети кассеты, емкости для водоросли жестко закреплены в кассете, основные опорные ножки устройства выполнены с возможностью складывания при транспортировке и не требуют полного отсоединения от устройства.A device for cultivating algae samples, comprising a housing, a cassette with nests for containers evenly distributed around the circumference, translucent containers for algae, an LED light source, a heater, a temperature sensor and a stepper motor for rotating the cassette, which is installed at an angle to the horizontal plane so that the contents of the containers did not leak out, characterized in that the LED light source is placed on the device body, the motor and electronic board are removed from the cavity with the containers, the temperature sensor is designed to measure the temperature directly on the containers with algae, the containers with algae are designed to be installed horizontally position, the loading window is made with the ability to load a third of the cassette at once, the algae containers are rigidly fixed in the cassette, the main support legs of the device are designed to fold during transportation and do not require complete disconnection from the device.