深海浮游生物浓缩原位采样系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于浮游生物原位采样系统领域，尤其是一种不会被其他海层的微生物污染，同时通过磁力泵的不间断工作，利用微生物滤膜实现深海中浮游生物的截留，实现浓缩采样功能的深海浮游生物浓缩原位采样系统。
【背景技术】
[0002]深海浮游微生物是一种人类新认识的深海资源，在生命的起源、新基因的发现、新药品的研制和环境保护等许多方面有着重要的研宄意义。作为一种重要的资源已经得到了全世界科学家的认可。
[0003]深层海水中浮游微生物含量低，受取样瓶容积的限制，单次取样获取样品数量较少，已逐渐不能满足深海浮游微生物研宄的需求；同时，取样器在投放到指定水深前，容器内可能己充满空气或其它水层的浮游微生物，采集的样本易受污染。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种不会被其他海层的微生物污染，同时通过磁力泵的不间断工作，利用微生物滤膜实现深海中浮游生物的截留，实现浓缩采样功能的深海浮游生物浓缩原位采样系统。
[0005]本发明的技术方案是:深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是由密封舱、磁力泵子系统(2)和控制子系统(4)组成，其中，所述磁力泵子系统(2)安装在密封舱的端部，所述控制子系统(4)安装在密封舱内部。
[0006]所述密封舱由密封舱前端盖(1)、密封舱筒体(3)、密封舱后端盖(5)组成，所述密封舱前端盖(I)、密封舱后端盖(5)分别位于密封舱筒体(3)的两端。
[0007]在密封舱后端盖(5 )上设置有插头密封盖(6 )。
[0008]所述磁力泵子系统(2)由磁力泵(33)、进水口单向阀(24)、出水口单向电磁阀
(21)组成，所述进水口单向阀(24)通过进水管道(23)与磁力泵(33)连接，出水口单向电磁阀(21)通过出水管道(22)与磁力泵(33)连接。
[0009]所述出水口电磁单向阀(21)后面接有微生物滤膜，进水口单向阀(24 )上设置有进水口滤网。
[0010]所述控制子系统(4)由供电单元(36)、控制电路板(38)、电机驱动器(35)、压力传感器(34)和外部通信插座(37)组成；其中，电机驱动器(35)和控制电路板(38)连接，用于控制电机的启动和停止；供电单元(36 )分别与电机驱动器(35 )、控制电路板(38 )和电机
(26)连接，用于控制电路板、电机驱动器以及电机的供电；压力传感器(34)和外部通信插座(37)分别与控制电路板(38)连接。
[0011]本发明的效果是:能够实现深海浮游生物的原味浓缩采样系统，该系统能够在深海环境下(最大可达6000m)工作，用于采集深海浮游生物，能够保证深海浮游生物的原位特性，即微生物滤网获得的浮游生物全部为所捕获海层的微生物，不会被其他海层的微生物污染。同时，由于深海环境下浮游生物的数量稀少，该系统通过磁力泵的不间断工作，利用微生物滤膜实现深海中浮游生物的截留，实现浓缩采样的功能。
[0012]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中磁力泵子系统结构示意图；
图3是图1中控制子系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]图1中，深海浮游生物浓缩原位采样系统，由密封舱、磁力泵子系统2和控制子系统4组成，其中，所述磁力泵子系统2安装在密封舱的端部，所述控制子系统4安装在密封舱内部。
[0015]密封舱由密封舱前端盖1、密封舱筒体3、密封舱后端盖5组成，密封舱前端盖1、密封舱后端盖5分别位于密封舱筒体3的两端，在密封舱后端盖5上设置有插头密封盖6，7是密封舱卡子。
[0016]图2中，磁力泵子系统2由磁力泵33、进水口单向阀24、出水口单向电磁阀21组成，所述进水口单向阀24通过进水管道23与磁力泵33连接，出水口单向电磁阀21通过出出水管道22与磁力泵33连接。
[0017]出水口电磁单向阀21后面接有微生物滤膜，进水口单向阀24上设置有进水口滤网。
[0018]25是外磁钢套，26是电机，27是转接盘，28是磁力骨架，29是内磁钢，30是外磁钢，31是叶轮轴，32是叶轮。
[0019]图3中，控制子系统4由供电单元36、控制电路板38、电机驱动器35、压力传感器34和外部通信插座37组成；其中，电机驱动器35和控制电路板38连接，用于控制电机的启动和停止；供电单元36分别与电机驱动器35、控制电路板38和电机(26)连接，用于控制电路板、电机驱动器以及电机的供电；压力传感器34和外部通信插座37分别与控制电路板38连接。
[0020]工作原理介绍:
该系统的进水口是一个单向阀，出水口是一个电磁单向阀，且电磁单向阀的开启压力大于单向阀。该系统下放入海水中之前，预先将磁力泵泵盖与密封舱前端盖形成的腔内及进出水管道中(简称泵腔)充满纯净水。在系统的下放过程中，出水口单向电磁阀是常闭的。当外界海水压力作用在进水口单向阀阀芯上的作用力大于单向阀弹簧的预紧力时，进水口单向阀被打开，泵腔内外压力保持平衡，由于水的体积弹性模量很大，泵腔内纯净水因压力变化而产生的体积变形微乎其微，可以认为外界海水不能进入泵腔。这样可以保证系统在下放过程中泵腔内不会受到外界海水污染。当系统下放到取样深度时，压力传感器感知取样深度并将信号传递给控制子系统，此时程序自动运行，先将电磁单向阀打开，然后启动电机，磁力泵子系统开始工作，外界含有浮游微生物的海水被吸入泵腔，最终浮游生物被微生物滤膜截留，当磁力泵子系统工作时间达到程序预设时间时，程序自动关闭深水泵和电磁单向阀，取样过程完成。系统在回收过程中，单向阀和电磁单向阀处于关闭状态，样品被密封在微生物滤膜内，从而保证了样本的原位特性。
[0021]系统出水口电磁单向阀后面接有微生物滤膜，用于实现海水中浮游生物的截留，从而达到浓缩取样的目的。
[0022]密封舱由密封舱筒体、密封舱前端盖、密封舱后端盖、插头密封盖以及密封圈组成。密封舱前端盖和密封舱后端盖分别通过密封圈与密封舱筒体形成密封舱，插头密封盖通过螺栓固定在密封舱后端盖，利用密封圈实现密封，防止外部通芯插座部位进水失效。
[0023]密封舱内装有控制子系统和磁力泵子系统中的外转子部分(包括外磁钢套25、电机26、转接盘27、磁力骨架28、外磁钢30)，该舱将控制子系统和磁力泵子系统中的外转子部分与外界高压海水隔离，防止外界高压海水的腐蚀和压力破坏。该系统采用内外磁钢将电机扭矩传递给叶轮，内外转子之间通过内磁钢和外磁钢之间的磁力，将电机扭矩传递给叶轮，一方面保证了叶轮转矩的来源，一方面非接触传动代替了接触传动，从而实现了静密封代替动密封，使得密封变得更加容易、可靠。
[0024]控制子系统包括压力传感器、电机驱动器、供电单元、控制电路板和外部通信插座等等。其中压力传感器的引压孔暴露于海水中，用于感知外界海水的压力，从而计算出该系统所处的水深。电机驱动器和控制电路板用于控制电机的启动和停止。供电单元用于控制电路板、电机驱动器以及电机的供电。外部通信插座用于外部通信，在该系统下放前，利用专用电缆连接外部通信插座和上位机，可以实现系统与上位机的通信，用户可以通过专用软件设定采样深度和采样时间，同时利用专用充电器连接外部电源插座可以为供电单元充电。控制子系统的工作流程为:系统下放前，通过上位机和外部通信插座连接，预先设定采样深度和采样时间；系统下放过程中，当压力传感器感知外部压力达到设定水深的水压时，将信号传递给控制电路板，此时控制程序自动运行，自动开启供电单元与电机的连接，并将信号传递给电机控制器，电机开始运行，采样开始；当运行至设定时间时，控制程序自动切断供电单元与电机的连接，电机停止运行，采样结束。同时控制程序将全程记录电机的运行状态。
【主权项】
1.深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是由密封舱、磁力泵子系统(2)和控制子系统(4)组成，其中，所述磁力泵子系统(2)安装在密封舱的端部，所述控制子系统(4)安装在密封舱内部。
2.根据权利要求1所述的深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是所述密封舱由密封舱前端盖(I)、密封舱筒体(3 )、密封舱后端盖(5 )组成，所述密封舱前端盖(I)、密封舱后端盖(5)分别位于密封舱筒体(3)的两端。
3.根据权利要求2所述的深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是在密封舱后端盖(5)上设置有插头密封盖(6)。
4.根据权利要求1或2所述的深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是所述磁力泵子系统(2)由磁力泵(33)、进水口单向阀(24)、出水口单向电磁阀(21)组成，所述进水口单向阀(24)通过进水管道(23)与磁力泵(33)连接，出水口单向电磁阀(21)通过出水管道(22)与磁力泵(33)连接。
5.根据权利要求4所述的深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是所述出水口电磁单向阀(21)后面接有微生物滤膜，进水口单向阀(24 )上设置有进水口滤网。
6.根据权利要求1或2所述的深海浮游生物浓缩原位采样系统，其特征是所述控制子系统(4)由供电单元(36)、控制电路板(38)、电机驱动器(35)、压力传感器(34)和外部通信插座(37 )组成；其中，电机驱动器(35 )和控制电路板(38 )连接，用于控制电机的启动和停止；供电单元(36 )分别与电机驱动器(35 )、控制电路板(38 )和电机(26 )连接，用于控制电路板、电机驱动器以及电机的供电；压力传感器(34)和外部通信插座(37)分别与控制电路板(38)连接。
【专利摘要】一种不会被其他海层的微生物污染，同时通过磁力泵的不间断工作，利用微生物滤膜实现深海中浮游生物的截留，实现浓缩采样功能的深海浮游生物浓缩原位采样系统。本发明的技术方案是：其特征是由密封舱、磁力泵子系统（2）和控制子系统（4）组成，其中，所述磁力泵子系统（2）安装在密封舱的端部，所述控制子系统（4）安装在密封舱内部。
【IPC分类】G01N1-02, G01N1-40
【公开号】CN104568495
【申请号】CN201410829006
【发明人】宋文杰, 刘鹏, 尤泽萌, 胡军锋, 贺江, 石彦平, 王青光
【申请人】山东省科学院海洋仪器仪表研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日