[發明專利]一種微生物固定化球體制備裝置

有效

• 申請號: 201811156048.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN108998372B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李祥鍇;裴亞欣;陶晨
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

1.一種微生物固定化球體制備裝置，其特征在于：它包含艙體外殼（1）、滴液嘴（2）、空氣導管（3）、空氣流量計（4）、空氣過濾器（5）、冷凝器（6）、空氣泵（7）、磁力攪拌器（8）、一號收集器（10）、壓縮機（11）、電源適配器（12）、控制器（13）、儲液罐保溫層（14）、液體導管（15）、蠕動泵（16）、微生物懸液導管（17）、凝膠液導管（18）、混勻器（20）、空氣閥（21）、滴液管保溫層（22）、液位傳感器（23）、微生物懸液儲存罐（25）、凝膠液儲存罐（26）、滴液管（27）、頂蓋（28）、硅橡膠加熱片（30）、一號溫度傳感器（31）、二號溫度傳感器（32）；艙體外殼（1）頂部的右側左右并列架設有微生物懸液儲存罐（25）和凝膠液儲存罐（26）；艙體外殼（1）的頂部架設有數個滴液管（27），滴液管（27）的上端開口上鉸接有頂蓋（28），頂蓋（28）上由右至左依次貫通連接有一號接口（28-1）、二號接口（28-2）和三號接口（28-3）；微生物懸液儲存罐（25）的出液口以及凝膠液儲存罐（26）的出液口均連接有蠕動泵（16），蠕動泵（16）的入口端均連接有液體導管（15），液體導管（15）分別置于微生物懸液儲存罐（25）以及凝膠液儲存罐（26）內，其中微生物懸液儲存罐（25）頂部的蠕動泵（16）的出口端通過微生物懸液導管（17）與三號接口（28-3）連接；凝膠液儲存罐（26）頂部的蠕動泵（16）的出口端通過凝膠液導管（18）與一號接口（28-1）連接；混勻器（20）的電控端通過支架活動設置在頂蓋（28）上，混勻器（20）的攪拌端穿過二號接口（28-2）后，設置于滴液管（27）內部；滴液管（27）的外部包設有滴液管保溫層（22），該滴液管保溫層（22）的底端與滴液管（27）底部的倒錐形口（27-2）出口邊緣之間為液位檢測區（27-1），該液位檢測區（27-1）的外側設有液位傳感器（23）；所述的倒錐形口（27-2）上連接有滴液嘴（2），滴液嘴（2）穿過頂蓋（28）后，設置于艙體外殼（1）內部，且每個滴液嘴（2）均對應設置于艙體外殼（1）內部的一號收集器（10）的上端入口處；所述的凝膠液儲存罐（26）的外壁包設有儲液罐保溫層（14）；所述的儲液罐保溫層（14）以及滴液管保溫層（22）內均嵌設有硅橡膠加熱片（30）和二號溫度傳感器（32）；所述的艙體外殼（1）的內部設有冷凝器（6），所述的一號收集器（10）設置于冷凝器（6）的內部；艙體外殼（1）的內壁固定有一號溫度傳感器（31）；所述的壓縮機（11）、電源適配器（12）由下至上均設置于艙體外殼（1）的內部，且位于冷凝器（6）外部右側；所述的控制器（13）嵌設在艙體外殼（1）的前壁上；所述的空氣泵（7）、空氣過濾器（5）由下至上均設置于艙體外殼（1）的內部，且位于冷凝器（6）外部左側，其中空氣泵（7）的出口端與空氣過濾器（5）連接，空氣過濾器（5）與空氣流量計（4）連接，空氣流量計（4）嵌合在艙體外殼（1）的前壁上，空氣流量計（4）上連接有空氣導管（3），空氣導管（3）的出氣端通過數個支管連接有數個空氣閥（21），每個空氣閥（21）的出氣端均通過管道與三號接口（28-3）貫通連接；所述的凝膠液儲存罐（26）以及一號收集器（10）的底部均設有磁力攪拌器（8）上，所述的電源適配器（12）與冷凝器（6）、壓縮機（11）、控制器（13）、一號溫度傳感器（31）、二號溫度傳感器（32）、硅橡膠加熱片（30）、液位傳感器（23）、蠕動泵（16）、磁力攪拌器（8）以及空氣泵（7）電連接；一號溫度傳感器（31）、二號溫度傳感器（32）以及液位傳感器（23）均與控制器（13）連接，控制器（13）與壓縮機（11）、磁力攪拌器（8）、混勻器（20）、硅橡膠加熱片（30）、蠕動泵（16）以及空氣泵（7）連接；所述的頂蓋（28）上遠離鉸接端的一側旋接有卡扣（19），卡扣（19）活動卡設在滴液管（27）側壁的卡槽內；所述的艙體外殼（1）的前側開口處鉸接有艙門（24）；

電源適配器（12）為包括控制器（13）在內的用電源件提供電力；控制器（13）通過一號溫度傳感器（31）來控制換熱器的壓縮機（11），并通過冷凝器（6）使艙體外殼（1）內維持穩定的低溫；

將滴液嘴（2）封堵后，凝膠液直接配制在脫離各自保溫層和頂蓋（28）的滴液管（27）以及凝膠液儲存罐（26）中，加熱溶解后冷卻到一定溫度，插入各自的保溫層中，加入微生物懸浮液，蓋上頂蓋（28），混勻后，進行后續滴液，避免二次轉移時的凝膠殘留；

為了防止滴液管（27）內凝膠細胞混合液和凝膠液儲存罐（26）內凝膠液的凝結，在容器外壁上覆蓋了滴液管保溫層（22）和儲液罐保溫層（14），滴液管保溫層（22）和儲液罐保溫層（14）內有二號溫度傳感器（32）和硅橡膠加熱片（30），控制器（13）通過二號溫度傳感器（32）控制硅橡膠加熱片（30），防止凝膠細胞混合液和凝膠液降溫凝結；

滴液管（27）上部有頂蓋（28）；頂蓋（28）上有三號接口（28-3），與空氣導管（3）連接并帶有空氣閥（21），當滴液管（27）停止工作時，空氣閥（21）保持關閉，頂蓋（28）上有二號接口（28-2）和一號接口（28-1），分別與微生物懸液導管（17）和凝膠液導管（18）連接，并通過蠕動泵（16）將微生物懸液儲存罐（25）和凝膠液儲存罐（26）內液體遞送到滴液管（27）中，形成凝膠細胞混合液，二者混合后的溫度會低于凝膠的初始溫度，從而保證微生物的活性；控制器（13）控制頂蓋（28）上的混勻器（20）對滴液管（27）內的凝膠細胞混合液進行混勻；微生物懸液儲存罐（25）下方與磁力攪拌器（8）接觸，罐內有磁子攪拌以防止微生物細胞沉淀；

控制器（13）通過與空氣泵（7）連接的倒順開關，控制空氣泵（7）風壓轉子的正反轉以實現泵氣或抽氣；在滴液管（27）滴液時，空氣泵（7）泵氣，空氣泵（7）一端與空氣過濾器（5）相連以過濾氣源雜質以防止污染滴液管內的凝膠細胞混合液，空氣過濾器（5）通過空氣流量計（4）與空氣導管（3）相連，空氣流量計（4）通過調節空氣泄流量從而調節空氣導管（3）內的空氣壓力，進而調節滴液管滴液的速率；當使用個別滴液管（27）時，對應的空氣導管（3）上的空氣閥（21）打開，其余滴液管（27）對應的空氣閥（21）關閉，以防止空氣壓力外泄；當多個滴液管（27）同時使用時，由于其內凝膠混合液的多少不同或者滴液速率不同，導致滴液完成的時間不同，完成滴液的滴液管（27）對應的空氣閥（21）及時關閉；

滴液管（27）下部為倒錐形口（27-2），倒錐形口（27-2）連接不同孔徑的滴液嘴（2），滴液嘴（2）的孔徑決定最終固定化球體的大小，滴液嘴（2）安裝位置的上方有未覆蓋滴液管保溫層（22）的區域，即液位檢測區（27-1），其外部安裝的液位傳感器（23）的一端發出激光透過液位檢測區（27-1）到達液位傳感器（23）另一端的激光接受區域，當膠體狀的凝膠細胞和混合液的液位高于液位檢測區（27-1）時，由于丁達爾效應，激光被散射，到達激光接受區域的能量較低；當膠體狀的凝膠細胞混合液的液位低于液位檢測區（27-1）時，激光的透過性較高，到達激光接受區域的能量較高，此時，液位傳感器（23）向控制器（13）發送信號，控制器（13）控制蠕動泵（16）向滴液管（27）中輸送定量的微生物懸液和凝膠液，同時，控制器（13）控制空氣泵（7）由泵氣變為抽氣使滴液管（27）內呈負壓以防止凝膠細胞混合液未混勻之前就滴落，當蠕動泵（16）輸液一段時間后，控制器（13）自動啟動混勻器（20），混勻一段時間后停止，當滴液管（27）溫度達到設定溫度時，空氣泵（7）再由抽氣變為泵氣，如果需要打開頂蓋（28）然后加入微生物懸液，則事先需將滴液嘴（2）封堵以防止凝膠細胞混合液未混勻就滴落，凝膠細胞混合液在被混勻時，硅橡膠加熱片會對其完成加熱；使用磁力攪拌器（8）以防止一號收集器（10）內未完全凝膠化的球體相互粘連。

2.根據權利要求1所述的一種微生物固定化球體制備裝置，其特征在于：所述的一號收集器（10）替換為二號收集器（9），艙體外殼（1）內部設有支架（29），數個二號收集器（9）設置于支架（29）的橫板的上下兩側，支架（29）的橫板與支架（29）的縱板之間為分體式連接。