一種培養生物的方法及其專用設備的製作方法
2023-05-30 17:52:41
專利名稱：一種培養生物的方法及其專用設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種培養生物的方法及其專用設備。
背景技術：
由於化石燃料的大量消耗、植被的大量破壞和森林的大量砍伐等原因，自然環境已經發生了各種劇烈的變化，其中包括大氣中的CO2、SO2、NO、CH4、O3等各種溫室氣體或有害氣體濃度不斷上升，這些氣體濃度的上升已經引起一系列生物學和生態學效應，並引起各國科學家的普遍關注。通常，相關領域的科學家通過人工模擬未來大氣環境條件，研究這些氣體濃度的上升對自然環境的影響程度，以便為未來大氣中各種氣體濃度升高的情況下，生態系統可能發生的變化提供科學預測。
如以大氣中CO2濃度升高為例，預計到本世紀末，大氣中的CO2濃度將會增加到540-970μmol·mol-1，大氣CO2濃度升高所引起的全球氣候變化已經受到廣泛關注。從事該領域研究的各國科學家都在研究全球生態系統在未來大氣CO2濃度升高情況下將會如何變化。通常使用的方法是人工製造一個實驗系統，增加該系統中的CO2濃度，以模擬未來大氣CO2濃度升高情況下的環境條件，然後將實驗材料置於該系統中，觀察實驗材料在該模擬系統中的變化，以便為未來大氣CO2濃度升高情況下，生態系統可能發生的變化提供預測。所採用的實驗系統包括很多種，如以人工氣候箱為實驗裝置，將箱體內部的CO2濃度升高到未來所預測的濃度，然後進行相關實驗。
目前市場上很少有能夠控制多種氣體濃度的人工氣候箱供應，即使有控制某種氣體如CO2濃度的氣候箱供應，其價格也非常高，通常是普通人工氣候箱價格的4-5倍。因此，可以控制多種氣體濃度的人工氣候箱將具有廣闊的市場前景。
發明內容
本發明的目的是提供一種生物的培養方法及其專用設備。
本發明所提供的用於培養生物的設備，命名為生物培養箱，它包括人工氣候箱本體，它還包括設在所述人工氣候箱本體內部的至少一個氣體傳感器和儲存有與所述氣體傳感器感受的相應氣體的氣體鋼瓶；所述氣體鋼瓶通過設有電磁閥的輸氣管道與所述人工氣候箱本體內部相通；所述氣體傳感器通過繼電器與所述電磁閥相連。
所述人工氣候箱本體採用市售的生物領域的人工氣候箱即可，如哈爾濱東聯電子技術開發有限公司、江蘇省金壇市醫療儀器廠或重慶市永生實驗儀器廠等廠家生產的人工氣候箱。
所述氣體傳感器及氣體鋼瓶的數量可根據實際需要(如人工氣候箱本體的大小等)設為一個或多個，以使箱體內部所需調控濃度的氣體均勻分布。
所述繼電器通過傳感器信號線與繼電器相連，所述電磁閥通過控制線與繼電器相連。
所述氣體鋼瓶的出氣口還設有氣體減壓閥。
所述繼電器和氣體鋼瓶位於人工氣候箱本體外部。
上述設備是在人工氣候箱的基礎上進行設計的，其目的是實現對箱體內的多種氣體濃度進行調控，所述氣體可為CO2、SO2、NO、CH4或O3等；當所需調控濃度的氣體為CO2時，所述氣體傳感器為CO2傳感器，所述氣體鋼瓶內的氣體為CO2；當所需調控濃度的氣體為O2、SO2、NO、CH4或O3等CO2以外的其它氣體時，所述氣體傳感器換為相應氣體的傳感器，所述氣體鋼瓶內的氣體換為相應氣體即可。
此外，為使箱體內的氣體濃度均勻分布，以防止局部氣體濃度過高或過低，可在箱體內部的其中兩個對角處各安裝一個風扇。
本發明的第二個目的是提供一種培養生物的方法。
本發明所提供的培養生物的方法，是用上述設備對待培養生物進行培養。
上述培養方法對各種生物均適用，包括植物或其部分組織及器官(如種子、芽、插條、愈傷組織或懸浮細胞等)，微生物和動物等。
本發明提供了一種生物培養方法及其專用設備。該設備是在普通人工氣候箱的基礎上改造而成的，在該設備中，氣體傳感器的作用是感應箱體內待調控氣體的濃度，並將其通過電信號傳遞給繼電器，繼電器將此電信號轉變成數位訊號，在繼電器上即可顯示出箱體內部待調控氣體的濃度數值，如果所檢測到的濃度值高於預先設定的數值，那麼繼電器就會傳出關閉電磁閥的信號，從而使氣體鋼瓶停止向箱體供應氣體，反之亦然，從而可使箱體內部的待調控氣體濃度一直在預先的設定值附近波動；安裝CO2減壓閥的目的是防止鋼瓶中的氣體進入人工氣候箱時速度太快而無法精確控制箱體內部的濃度，同時也可以避免氣體升華而將鋼瓶出氣口冷凍。該設備除了可以精確控制箱體內的溫度、溼度和光照強度外，還能較精確地控制箱體內部多種氣體(如CO2、SO2、NO、CH4或O3等)的濃度，而其製備成本僅為普通CO2人工氣候箱的30％左右。本發明的設備製備方法簡單、成本低廉、變通性好，可用於動、植物的培養，具有較高的經濟效應和廣闊的應用前景。
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明生物培養專用設備的結構示意圖(以CO2為例)
具體實施例方式 下述實施例所用方法如無特別說明均為常規方法。
實施例1、CO2生物培養箱的獲得及動、植物培養試驗 一、CO2生物培養箱的獲得 以CO2為例，本發明生物培養箱的結構示意圖如圖1所示，它包括人工氣候箱本體1，它還包括設在所述人工氣候箱本體內部的一個CO2氣體傳感器2(該傳感器檢測CO2的濃度範圍為0-3000μmo1·mol-1，誤差率為±1.6％)和CO2氣體鋼瓶3；所述CO2氣體鋼瓶通過設有電磁閥4的輸氣管道5與所述人工氣候箱本體內部相通；所述氣體傳感器通過繼電器6與所述電磁閥相連；所述繼電器通過傳感器信號線7與繼電器相連，所述電磁閥通過控制線8與繼電器相連；所述CO2氣體鋼瓶的出氣口還設有一個減壓閥9。所述繼電器和氣體鋼瓶位於人工氣候箱本體外部。
此外，為使箱體內的氣體濃度均勻分布，再在箱體內部的其中兩個對角處各安裝一個風扇10。
本發明生物培養箱的工作原理為首先根據人工氣候箱內所需要的CO2濃度，在繼電器上預先設定相應數值，然後，箱體內部的CO2傳感器會將檢測到CO2濃度的電信號傳遞給繼電器，繼電器將電信號轉換成數位訊號，該數位訊號就是所檢測到的箱體內部的CO2濃度值，如果所檢測到的濃度值高於預先設定的數值，那麼繼電器就會傳出關閉電磁閥的信號，從而使CO2氣體鋼瓶停止向箱體供應CO2氣體，反之亦然，從而可使箱體內部的CO2濃度一直在預先的設定值附近波動。此外，安裝CO2減壓閥的目的是防止鋼瓶中的CO2氣體進入人工氣候箱時速度太快而無法精確控制箱體內部的濃度，同時也可以避免CO2氣體的升華將鋼瓶出氣口冷凍。
二、植物的培育 以擬南芥為例，用實施例1獲得的生物培養箱培育植物，具體方法為按常規方法對擬南芥種子進行春化後，將種子播種於普通市售培養基質中，然後將其置於生物培養箱中進行培養，將箱體內的CO2氣體濃度控制在700μmol·mol-1附近，同時調節人工氣候培養箱的環境因子控制器，使光周期為16小時光照，8小時黑暗；光強為350μmol·m-2s-1；光照條件下的溫度為23℃，相對溼度為80％；黑暗條件下的溫度為19℃，相對溼度大於90％。
結果，播種後約40天，植株開花，60天後角果中種子開始成熟，整個生活周期約100天，證明本發明的生物培養箱可用於植物的培育。
三、動物的養殖 以小白鼠為例，用實施例1獲得的生物培養箱養殖動物，具體方法為將雲南昆明種小白鼠置於生物培養箱中進行養殖，將箱體內的CO2氣體濃度控制在800μmol·m-2s-1附近，同時調節人工氣候培養箱的環境因子控制器，使光周期為12小時光照(光強為100μmol·m-2s-1)，12小時黑暗，溫度為25℃，按時給水、餵食。
結果小鼠在箱體內生長情況良好，可正常繁衍後代，證明本發明的生物培養箱還可用於動物的養殖。
實施例2、O3生物培養箱的獲得及動、植物培養試驗 一、O3生物培養箱的獲得 本發明O3生物培養箱的結構與實施例1的CO2生物培養箱基本相同，它包括人工氣候箱本體，它還包括設在所述人工氣候箱本體內部的一個O3氣體傳感器(該傳感器檢測O3的濃度範圍為0-1000nmol·mol-1，誤差率為±10％)和O3氣體鋼瓶；所述O3氣體鋼瓶通過設有電磁閥的輸氣管道與所述人工氣候箱本體內部相通；所述氣體傳感器通過繼電器與所述電磁閥相連；所述繼電器通過傳感器信號線與繼電器相連，所述電磁閥通過控制線與繼電器相連；所述O3氣體鋼瓶的出氣口還設有一個減壓閥。所述繼電器和氣體鋼瓶位於人工氣候箱本體外部。
所述繼電器和氣體鋼瓶位於人工氣候箱本體外部。
此外，為使箱體內的氣體濃度均勻分布，再在箱體內部的其中兩個對角處各安裝一個風扇。
該O3生物培養箱的工作原理與實施例1的CO2生物培養箱相同。
二、植物的培育 以擬南芥為例，用實施例2獲得的生物培養箱培育植物，具體方法為按常規方法對擬南芥種子進行春化後，將種子播種於普通市售培養基質中，然後將其置於生物培養箱中進行培養，將箱體內的O3氣體濃度控制在60nmol·mol-1附近，同時調節人工氣候培養箱的環境因子控制器，使光周期為16小時光照，8小時黑暗；光強為350μmol·m-2s-1；光照條件下的溫度為23℃，相對溼度為80％；黑暗條件下的溫度為19℃，相對溼度大於90％。
結果發現擬南芥在O3環境條件下的生長發育受到嚴重影響，主要表現為葉片光合作用和葉綠素含量顯著下降，植株明顯變小，生物量顯著下降，花量和種子產量也顯著減少，實驗結果與預期結果相符，證明本發明的生物培養箱可用於檢測不同O3氣體濃度下各種植物的生長狀況。
三、動物的養殖 以小白鼠為例，用實施例1獲得的生物培養箱養殖動物，具體方法為將雲南昆明種小白鼠置於生物培養箱中進行養殖，將箱體內的O3氣體濃度控制在150nmol·mol-1附近，同時調節人工氣候培養箱的環境因子控制器，使光周期為12小時光照(光強為100μmol·m-2s-1)，12小時黑暗，溫度為25℃，按時給水、餵食。
結果小白鼠在箱體內生長發育變慢，焦躁不安，免疫能力顯著下降，繁育能力顯著下降，與預期結果相符，證明本發明的生物培養箱還可用於檢測不同O3氣體濃度下各種動物的生長狀況。
權利要求
1、用於培養生物的設備，它包括人工氣候箱本體，其特徵在於它還包括設在所述人工氣候箱本體內部的至少一個氣體傳感器和儲存有與所述氣體傳感器感受的相應氣體的氣體鋼瓶；所述氣體鋼瓶通過設有電磁閥的輸氣管道與所述人工氣候箱本體內部相通；所述氣體傳感器通過繼電器與所述電磁閥相連。
2、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述繼電器通過傳感器信號線與繼電器相連，所述電磁閥通過控制線與繼電器相連。
3、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述氣體鋼瓶的出氣口設有氣體減壓閥。
4、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述氣體傳感器和氣體鋼瓶的數量為一個。
5、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述繼電器和氣體鋼瓶位於人工氣候箱本體外部。
6、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述氣體傳感器為CO2傳感器，氣體鋼瓶內的氣體為CO2。
7、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述氣體傳感器為O2傳感器，氣體鋼瓶內的氣體為O2。
8、根據權利要求1所述的設備，其特徵在於在所述人工氣候箱本體內部的其中兩個對角處各安裝一個風扇。
9、一種培養生物的方法，是用權利要求1-8任一項所述的設備對待培養生物進行培養。
10、根據權利要求9所述的方法，其特徵在於所述生物包括植物或其部分組織、器官，微生物及動物。
全文摘要
本發明公開了一種培養生物的方法及其專用設備。該設備包括人工氣候箱本體，其特徵在於它還包括設在所述人工氣候箱本體內部的至少一個氣體傳感器和儲存有與所述氣體傳感器感受的相應氣體的氣體鋼瓶；所述氣體鋼瓶通過設有電磁閥的輸氣管道與所述人工氣候箱本體內部相通；所述氣體傳感器通過繼電器與所述電磁閥相連。該設備除了可以精確控制箱體內的溫度、溼度和光照強度外，還能較精確地控制箱體內部多種氣體的濃度，而其製備成本僅為普通CO2人工氣候箱的30％左右。本發明的設備製備方法簡單、成本低廉、變通性好，可用於動、植物的培養，具有較高的經濟效應和廣闊的應用前景。
文檔編號C12M1/00GK1907017SQ200610112420
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月16日 優先權日2006年8月16日
發明者林金星, 滕年軍, 汪玉清, 侯桂玲 申請人:中國科學院植物研究所