[發(fā)明專利]一種基于超聲波技術的種子冷誘導裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108522500B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 國俊伍
• 申請（專利權）人: 南京中豐益農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類號: A01N3/00
• 分類號: A01N3/00;A01C1/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發(fā)明公開了一種基于超聲波技術的種子冷誘導裝置及方法，其中種子冷誘導裝置包括冷凍模塊、控制模塊以及供電模塊；冷凍模塊包括兩級制冷系統(tǒng)和內(nèi)箱，兩級制冷系統(tǒng)包括壓縮制冷機和溫差制冷片；內(nèi)箱包括絕熱蓋、可控溫箱體、超聲波換能器、線圈、攪拌子以及同心漏盤；控制模塊包括單片機、驅(qū)動電路以及超聲波發(fā)生器；可控溫箱體的靠近低溫防凍液的一側(cè)內(nèi)壁面為具有梯度表面能的表面，靠近溫差制冷片的一側(cè)內(nèi)壁面為多尺度溝槽結構。本發(fā)明利用超聲波刺激種子，提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，促進幼生長；利用超聲波的空化、傳質(zhì)作用，改變種子的酶分子構象，提高酶的活性，增強抗逆境、抗病毒和抗氧化的能力，提高生物產(chǎn)量。

技術領域

本發(fā)明涉及一種冷凍保存裝置及方法，具體涉及的是一種種子冷誘導裝置及方法。

背景技術

種質(zhì)資源是世界物種保留和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中非常關鍵的資源，種子保存更是重中之重。如今，種子往往是連年生產(chǎn)制種留種來保存的，但保存時間較長的種子，其活力與出芽率都會大幅降低，甚至不萌發(fā)。采用低溫冷藏技術可使得保存時間較長，也可讓種子保持活力。常規(guī)壓縮式制冷產(chǎn)生的低溫空氣雖然可讓種子休眠，但是由于空氣導熱系數(shù)小，使得種子低溫預處理過程需要的時間非常長，需要3到5個小時，由于溫度變化非常緩慢，冰結晶首先在種子細胞間產(chǎn)生，然后細胞內(nèi)又產(chǎn)生了冰結晶，這樣就導致細胞內(nèi)外壓力不均衡，從而破壞了原生質(zhì)和細胞膜，可能導致細胞裂解、死亡。另外，壓縮制冷設備體積較大，設備昂貴，不利于在普通農(nóng)戶中進行普及使用。

超聲波作為大自然能量的一種，農(nóng)作物可以有效利用其動能，增強植物細胞和酶活力，加快細胞的分裂速度，促進農(nóng)作物高產(chǎn)，近年來在育種領域得到廣泛應用。超聲波具有空化、傳質(zhì)的作用，其在低強度及適宜的頻率條件下，有磁致伸縮作用和機械振蕩作用，改變酶分子構象，促進酶生物催化活性。

受細胞低溫冰結晶理論的啟發(fā)，本發(fā)明利用抗寒溶液、含有MgO納米顆粒的低溫防凍液對種子進行冷凍保存前的預處理，提高了低溫下生物組織的降溫速率，擴大了冷凍范圍，大大縮短預處理時間，有效避免種子內(nèi)部形成冰晶，進而防止種子細胞在冷凍過程中的損傷。另外，本發(fā)明利用溫差制冷片來梯度制冷，利用超聲波換能器的切圓布置方式和磁力攪拌器來鋪平種子、均勻溫度，利用頻率合適的超聲波提高種子活力、增強了植物的抗逆性和產(chǎn)量，以達到縮小裝置體積、減少投資等目的，實現(xiàn)大規(guī)模冷凍保存種子時的高經(jīng)濟效益，便于在種子公司中普及和應用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于超聲波技術、便于在種子公司中普及應用的種子冷誘導裝置和方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種種子冷誘導裝置，包括冷凍模塊、控制模塊以及供電模塊；所述冷凍模塊包括兩級制冷系統(tǒng)和內(nèi)箱，所述兩級制冷系統(tǒng)包括壓縮制冷機和溫差制冷片；所述壓縮制冷機包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和節(jié)流閥；其特征在于：所述內(nèi)箱包括絕熱蓋、可控溫箱體、超聲波換能器、線圈、攪拌子以及同心漏盤；所述超聲波換能器以切圓的方式布置在所述可控溫箱體的周向；所述線圈成對布置在所述可控溫箱體內(nèi)；所述攪拌子位于所述可控溫箱體底部中心；所述同心漏盤以同心的裝配方式配置在所述可控溫箱體底部；所述溫差制冷片接入所述壓縮制冷機的循環(huán)，所述溫差制冷片熱端與所述壓縮制冷機的蒸發(fā)器接觸，所述溫差制冷片冷端與所述可控溫箱體外壁接觸；

所述控制模塊包括單片機、驅(qū)動電路以及超聲波發(fā)生器；所述單片機負責產(chǎn)生電流時序控制信號；所述驅(qū)動電路根據(jù)單片機的控制信號輸出相應的電流時序；所述線圈根據(jù)所述驅(qū)動電路輸出的電流時序產(chǎn)生相應的磁場；所述攪拌子根據(jù)不同磁場轉(zhuǎn)動；所述超聲波發(fā)生器與所述超聲波換能器連接；

所述可控溫箱體的靠近所述低溫防凍液的一側(cè)內(nèi)壁面為具有梯度表面能的表面，靠近所述溫差制冷片的一側(cè)內(nèi)壁面為多尺度溝槽結構，在所述可控溫箱體底部配置有金屬燒結多孔芯；