一种基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统

摘要

本发明公开了一种基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统，其特征在于：包括培养室，培养室内具有空调和圆形硅藻培养架，圆形硅藻培养架外表面还竖向均布设置有多根白炽灯光源，圆形硅藻培养架外侧底部水平设置有托板，托板上设置有若干器皿定位凹槽，所述若干器皿定位凹槽在径向上排列为沿每根白炽灯光源所在的圆形硅藻培养架水平截面圆直径方向的多列，同时在圆周方向上排列为与圆形硅藻培养架水平截面圆具有共同圆心的多圈；还包括有颜色控制机构。本发明的系统能够对影响硅藻生长的各种变量进行调节控制，以方便研究各变量对硅藻生长的影响情况，同时具备结构简单，对变量的调节和控制非常方便快捷的优点。

说明书

技术领域

本发明属于硅藻养殖研究技术领域，具体涉及一种基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统。

 

背景技术

在零件的失效形式中，表面损伤失效占有很大的比重，人们试图从零件的设计、加工、选材等各个方面入手来减少这种疲劳的产生，但都不能取得很好的效果。目前，仿生制造技术已经被广泛应用于机械行业，通过研究和模仿生物体的功能形成机理，设计和制造与生物模本具有类似特性的材料、结构、器件和装备，对生物运动执行系统、感知系统、控制系统、制动系统以及特殊功能结构等进行复制。自然生物经过数亿年的进化，在运动系统（机构）、感知、驱动、控制以及部分特殊功能结构方面形成的卓越性能是绝大多数人工装置无法比拟的，这对高性能机构、器件和装备的仿生制造研究提供了条件。

硅藻是一类微小的单细胞藻类，具有由无定形氧化硅组成的坚硬细胞壁（硅壳），硅藻壳有精致的形态和结构。经过测量发现，硅藻壳能承受压强的数量级在                                                Pa，因此可以在恶劣的环境下保持旺盛的生命力，一直没有被大自然淘汰。仿造硅藻的基本结构，模拟其生存环境，研究力学性能，由此探索最佳基本有效结构和关键尺度，并将其应用于零件表面微加工或微器械的设计制造中去。这一研究对于改善零件或者器械的性能，减少由于零件失效而给人们带来的损失，以及对未来机械行业的发展有着广阔的前景和深远的意义。

普通的硅藻养殖其目的在于获取食品、药品、化妆品、聚合物材料、营养强化剂、菌剂等，养殖环境也未加特别限制，这种养殖方式显然无法得知硅藻的显微结构在培养的过程中发生了何种变化，也无法模拟不同环境变量对硅藻生长情况的影响。

 

发明内容

针对上述问题和不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够模拟和调节硅藻生长各种变量情况的基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统，以方便研究各变量对硅藻生长的影响表现。

为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案。

一种基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统，其特征在于，包括培养室，培养室具有用于控制室内温度的空调，培养室内还设置有圆形硅藻培养架，所述圆形硅藻培养架为竖向设置的圆筒形，圆形硅藻培养架外表面还竖向均布设置有多根白炽灯光源，还设置有用于同时控制所述多根光源的通电时长控制开关，所述圆形硅藻培养架外侧底部水平设置有托板，托板上设置有若干器皿定位凹槽，所述若干器皿定位凹槽在径向上排列为沿每根白炽灯光源所在的圆形硅藻培养架水平截面圆直径方向的多列，同时在圆周方向上排列为与圆形硅藻培养架水平截面圆具有共同圆心的多圈；还包括有颜色控制机构，所述颜色控制机构包括竖向设置于圆形硅藻培养架外侧的多个滚柱，滚柱到圆形硅藻培养架水平截面圆心的径向距离大于光源到圆形硅藻培养架水平截面圆心的的径向距离，滚柱包括两个在端面上具有把手的主滚柱和若干副滚柱，两个主滚柱相邻设置，还设置有彩色薄膜，所述彩色薄膜一端缠绕在一根主滚柱上，另一端沿圆形硅藻培养架圆周方向依次经过所述副滚柱并旋绕一周后再缠绕在另一根主滚柱上，所述彩色薄膜具有若干个不同颜色的色彩段。

本研究系统使用时，将装有硅藻的硅藻培养器皿放置到各个器皿定位凹槽内，通过空调可以模拟温度变量并对温度变量进行控制调节，通过白炽灯光源模拟光照，同时通过控制彩色薄膜使得透出薄膜的光照色彩能够进行调节控制，通过通电时长控制开关可以对光照时间进行调节控制，器皿定位凹槽的结构设置，保证了每个圆周上的硅藻培养器皿所受的光照强度相同，而沿径向上离圆形硅藻培养架越远的硅藻培养器皿所受的光照强度越低，故可以模拟出不同光照强度的情况。所以本系统使用时，可以对温度，光照强度和光照颜色这几个硅藻生长变量进行调节控制，进行对比试验，就可以研究各个变量对硅藻生长情况的影响。同时本系统结构，具备结构简单，各变量的调节控制非常方便快捷的优点。

综上所述，本发明的系统能够对影响硅藻生长的各种变量进行调节控制，以方便研究各变量对硅藻生长的影响情况，同时具备结构简单，对变量的调节和控制非常方便快捷的优点。

 

说明书附图

图1为本系统实施时采用的圆形硅藻培养架的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

 

具体实施方式

具体实施时，一种基于圆形硅藻培养架的硅藻生长变量研究系统，其中，包括培养室，培养室具有用于控制室内温度的空调，培养室内还设置有圆形硅藻培养架，参见图1和图2，所述圆形硅藻培养架为竖向设置的圆筒形，圆形硅藻培养架的外表面还竖向均布设置有多根白炽灯光源2，还设置有用于同时控制所述多根光源的通电时长控制开关（图中未示处），所述圆形硅藻培养架外侧底部水平设置有托板4，托板4上设置有若干器皿定位凹槽3，所述若干器皿定位凹槽3在径向上排列为沿每根白炽灯光源所在的圆形硅藻培养架水平截面圆直径方向的多列，同时在圆周方向上排列为与圆形硅藻培养架水平截面圆具有共同圆心的多圈；还包括有颜色控制机构，所述颜色控制机构包括竖向设置于圆形硅藻培养架外侧的多个滚柱，滚柱包括两个端面上带旋转把手的主滚柱6和若干副滚柱1，滚柱到圆形硅藻培养架水平截面圆心的径向距离大于光源到圆形硅藻培养架水平截面圆心的的径向距离，其中两个主滚柱相邻设置，其上缠绕设置有彩色薄膜（图中未示出），彩色薄膜一端缠绕在一根主滚柱上，另一端沿圆形硅藻培养架圆周方向依次经过所述副滚柱并旋绕一周后再缠绕在另一根主滚柱上，所述彩色薄膜具有若干个不同颜色的色彩段。

另外，具体实施时，在圆形硅藻培养架底部还可以设置接线放置室5，用于布线和放置电路模块，使布线不至于凌乱。

本系统使用时，靠空调对温度变量进行调节控制，靠器皿定位凹槽3的距离光源远近的不同位置对关照强度进行控制，靠通电时长控制开关对光照时长进行调节控制，靠转动主滚柱进而转动彩色薄膜对透出薄膜的光照色彩进行调节控制。所以，本系统可以同时对四个变量进行调节控制，经过对比试验，就可以方便地研究一个或多个变量改变的情况下分别对硅藻产生的影响。

下面采用具体试验验证本发明的可行性。

为方便对比实验，将圆形硅藻培养架中培养的硅藻记作组A，自然光中培养的硅藻记作组B(B组为参照组)，每组有5种硅藻(分别为小球藻、青岛大扁藻、盒形藻、圆筛藻A、圆筛藻B)，其中参照组组B的温度控制方法与实验组A相同，光照强度则是通过调节培养烧杯与窗户射进的自然光的距离(假定紧靠玻璃为0mm)来控制，光照颜色则可以通过在窗户玻璃上粘贴不同颜色的透光薄膜来实现。

具体实施时，可制定如下培养方案：

(一) 基本设置

1)、培养液配制

    硅藻培养液严格按照“‘f/2’培养液原始配方”(此配方可从公开资源中获取)配制。

2)、保种条件

       实验用不完的硅藻种质应放在如下条件下保种：20℃，光照强度2500-3000lux，光照周期12h/d，培养基pH7.8-8.0。

3)、硅藻种质分配

硅藻种质从中国科学院硅洋研究所购得，每一种硅藻种质体积为100ml，“f/2”培养液原始配方溶液与硅藻种质体积配比1000ml:100ml，将稀释后的5种硅藻种质置于上面2)所述条件下培养30天后，继续加“f/2”培养液原始配方溶液稀释以满足大量实验对比所需硅藻，硅藻培养时，将其统一放于250ml烧杯中，并定期换水。

4)、灯光控制

通过通电时长控制开关来控制光照时长，每天通电光照时间段为 10:00-22:00，纸箱蒙盖时间段为22:00-10:00。

5)、换水与拍照、显微观察周期

换水周期为10天，拍照与显微观察周期为20天，拍照时要注意的内容：拍摄每一种硅藻的外观图，注意相机与水平面平行，垂直拍摄，让烧杯最大程度进入相机显示屏，并在图片上标明拍摄时间，具体到每一天，格式：“Time: 2012-07-15” 。

(二) 对比方案制定及其实施方式

    本系统的可控变量为温度、光照颜色、光照强度，当考虑某一变量的影响时，需严格控制其他变量保持一致，下面表格中记录的数据为各种硅藻的比生长速率(单位d^-1)。

1)、观察不同温度对硅藻生长的影响，控制光照颜色为白光，光照强度为100mm，绘制记录表格如下表1

2)、观察不同光照颜色对硅藻生长的影响，控制温度为20℃，光照强度为100mm，绘制记录表格如下表2

3)、观察不同光照强度对硅藻生长的影响，控制温度为20℃，光照颜色为白色，绘制记录表格如下表3

为了验证本发明的效果，申请人按照预定的显微观察周期对各种硅藻进行了显微观察，结果发现随着时间的推移和环境变量的变化，各种硅藻的比生长速率都有不同变化，变化数据列于上述表格，由此证明本发明的确能够发现各种变量对硅藻生长情况的影响表现，为今后的硅藻培养提供经验性建议。