一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置，包括殼體、控制系統以及在殼體內分別設置的樣品處理系統、冷卻系統和檢測系統，樣品處理系統包括操作室、等離子發生器、射頻電源和噴嘴，冷卻系統和檢測系統均設置于操作室的外部，冷卻系統包括依次連接的水泵、水箱、水冷換熱器和散熱風扇，水泵與等離子發生器相連，等離子發生器與水冷換熱器相連；檢測系統包括氣體流量控制器、溫度傳感器和位置傳感器，控制系統包括操作面板、電源控制按鈕和控制器。本實用新型采用冷卻系統對等離子發生器進行冷卻，同時配置操作面板實現自動化監測和控制，能高效完成在常壓室溫環境下的等離子體誘變育種。
【專利說明】—種常壓室溫等離子體誘變育種裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于等離子體技術處理設備領域，特別涉及用于生物育種的一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置。
【背景技術】
[0002]菌種是生物產業的基礎和關鍵，性能優良的菌種能顯著提高生產效率、降低成本；另一方面，生物農業領域的育種工作同樣關系到國計民生。因此生物誘變育種工作是生物產業的核心工作之一。
[0003]常規的誘變方法大致分為化學誘變和物理誘變兩大類。其中化學誘變操作簡單容易實施、應用范圍較廣，但因為化學誘變劑都是強致畸致變的藥品，如烷化劑、堿基類似物和吖啶類化合物等，易對操作人員造成身體傷害、對環境造成污染；物理誘變主要是射線類誘變，如紫外線、Y射線、電子輻射等以及太空誘變、離子束注入等，其中紫外操作因其簡單易行而適用范圍最廣，但其誘變性能較差，且微生物反復使用后產生了一定的耐受性；其他方法均需要專業的復雜設備，有的方法操作成本非常高昂。此外，分子生物學技術已逐步應用于微生物菌種的改良、動植物多樣性開發等方面，然而該技術不僅相關設備價格昂貴，而且需要專業的技術人員，并容易導致環境的污染。因而，開發新型、高效、易操作的誘變育種方法有重要的應用價值。
[0004]等離子體技術作為一種誘變育種新技術，不僅克服了常規育種周期長、進程慢、難以獲得高效變異品種的缺點，而且比基因工程更具效率和成本優勢，尤其對具有復雜代謝網絡的生物細胞，非-GMO的誘變方法更有其獨特的優勢。等離子體是與物質的固態、液態和氣態并存的物質第四態，是一種正離子和電子的密度大致相等的部分電離氣體。在以往文獻和產品中，等離子體通常作為一種物理滅菌手段，具有快速、低溫、操作簡便、無毒性以及殺滅效果好等優點，但將等離子體用于生物誘變育種還是一個嶄新的技術。由于等離子體物理過程較為復雜，并具有非線性、強耦合、變負載等特點，加之在常壓室溫條件下不易形成等離子體，使得該技術在生物育種領域的應用受到限制。因此，亟需開發一套具有完善的自動化監測和控制功能的常壓室溫等離子體誘變育種裝置。
實用新型內容
[0005]本實用新型針對現有技術提供一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置，采用冷卻系統對等離子發生器進行冷卻，同時配置多功能控制的操作面板實現自動化監測和控制功能，更高效率地完成在常壓室溫環境下的等離子體誘變育種。
[0006]本實用新型的技術方案如下:
[0007]—種常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，包括殼體、控制系統以及在殼體內分別設置的樣品處理系統、冷卻系統和檢測系統，所述樣品處理系統包括操作室、設置于操作室外部的等離子發生器和射頻電源、以及沿著操作室的頂部穿入操作室內的噴嘴，所述操作室內設置有載物平臺，所述等離子發生器分別連接噴嘴和射頻電源；所述冷卻系統和檢測系統均設置于操作室的外部，所述冷卻系統包括依次連接的水泵、水箱、水冷換熱器和散熱風扇，所述水泵與等離子發生器相連，所述等離子發生器與水冷換熱器相連；所述檢測系統包括氣體流量控制器、溫度傳感器和位置傳感器，所述氣體流量控制器與等離子體發生器相連，溫度傳感器和位置傳感器均固定在操作室內壁上；所述控制系統包括操作面板、電源控制按鈕和控制器，所述操作面板和電源控制按鈕均設置于殼體外表面，位于殼體內部、操作室的外部的控制器分別連接載物平臺、射頻電源、氣體流量控制器、溫度傳感器、位置傳感器、水泵和操作面板。
[0008]所述樣品處理系統還包括設置于操作室的內壁的紫外燈和照明燈，所述紫外燈和照明燈均與控制器相連。
[0009]所述操作室位于殼體一側，所述冷卻系統、檢測系統和控制器均位于殼體另一側，所述冷卻系統所在一側的殼體的側面設置有散熱孔。
[0010]所述操作面板上設置有溫度顯示屏、氣體流量設定按鈕、氣體流量顯示屏、處理時間設定按鈕、照明燈按鈕以及紫外燈按鈕。
[0011]所述操作面板上還設置有參數設置顯示按鈕和設備說明按鈕。
[0012]所述控制器為可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器通過串行電纜或現場總線與操作面板連接。
[0013]本實用新型的技術效果如下:
[0014]本實用新型提供的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，包括殼體、控制系統以及在殼體內分別設置的樣品處理系統、冷卻系統和檢測系統，樣品處理系統包括操作室、等離子發生器、射頻電源和噴嘴，通過射頻電源使得等離子發生器采用在大氣壓、低電壓條件下產生等離子體射流，通過噴嘴進入操作室，進而對操作室內放置于載物平臺的樣品進行誘變育種，冷卻系統配置水泵、水箱、水冷換熱器和散熱風扇，等離子發生器的冷卻套管中的高溫水進入水冷換熱器進行熱交換，從而帶走等離子發生器中的熱量，水箱中的低溫水通過水泵進去等離子發生器的冷卻套管中，使得冷卻系統與等離子發生器形成內循環，通過冷卻系統對等離子發生器進行快速冷卻，從而進一步保證等離子體穩定放電而且使得產生的等離子體射流溫度低于微生物的耐受溫度，并能夠控制誘變育種環境溫度。本實用新型所述裝置克服了常規化學誘變和物理誘變導致的育種周期長、進程慢、難以獲得高效變異品種的問題，采用等離子體技術進行誘變育種，不需要將操作室抽真空，利用完善的冷卻系統實現在常壓、室溫的條件下對生物樣品的誘變處理。同時配置設置于殼體外表面的可多功能控制的操作面板，與該操作面板連接的控制器還分別連接有載物平臺、射頻電源、氣體流量控制器、溫度傳感器、位置傳感器和水泵等部件，可通過操作面板實現對載物平臺的位置調整、對射頻電源、氣體流量、載物平臺的溫度、位置進行控制，即能夠通過操作面板精確地控制處理時間、處理功率和處理所需的工作氣體流量，同時還可以實時顯示操作過程中的氣流量、溫度等參數信息，實現自動化監測和控制功能，更高效率地完成在常壓室溫環境下的等離子體誘變育種。
[0015]設置樣品處理系統還包括紫外燈和照明燈，所述紫外燈和照明燈均設置于操作室的內壁上，并均與控制器相連，通過設置照明燈能夠增加操作室的亮度，方便操作人員的操作，通過設置紫外燈可以對整個操作室消毒，為誘變育種的無菌操作提供有效保證。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型常壓室溫等離子體誘變育種裝置的整體結構示意圖。
[0017]圖2為本實用新型常壓室溫等離子體誘變育種裝置的內部結構示意圖。
[0018]圖3為本實用新型常壓室溫等離子體誘變育種裝置中的樣品處理系統的結構示意圖。
[0019]圖4為本實用新型常壓室溫等離子體誘變育種裝置中的冷卻系統的結構示意圖。
[0020]圖5為本實用新型常壓室溫等離子體誘變育種裝置中的操作面板的結構示意圖。
[0021]圖中各標號列示如下:
[0022]I 一殼體；2 —操作室；3 —散熱孔；4 一操作面板；5 —電源控制按鈕；6 —控制器；7 一等離子體發生器；8 —射頻電源；9 一水泵；10 —載物平臺；11 一位置傳感器；12 —噴嘴；13 —溫度傳感器；14 —照明燈；15 —紫外燈；16 —氣體流量控制器；17 —水箱；18 —水冷換熱器；19 一散熱風扇。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型進行說明。
[0024]本實用新型涉及一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置，用于在常壓室溫條件下通過等離子體技術對生物育種樣品進行誘變育種，其整體和內部的結構示意圖如圖1和圖2所示，包括殼體1、樣品處理系統、冷卻系統、檢測系統和控制系統，其中，樣品處理系統、冷卻系統和檢測系統均設置在殼體I內。
[0025]其中，樣品處理系統的結構如圖3所示，包括操作室2、等離子發生器7、射頻電源8和噴嘴12，等離子發生器7和射頻電源8設置于操作室2外部，噴嘴12沿著操作室2的頂部穿入操作室2內，操作室2內設置有載物平臺10，從圖1所示的外部結構圖上可以看到操作室2的側門，操作室2可以如圖1所示的位于殼體I內的左側，等離子體發生器7和射頻電源8位于殼體I內的右測，噴嘴12位于操作室2的頂部；等離子發生器7分別連接噴嘴12和射頻電源8，等離子體發生器7分別與冷卻系統和檢測系統相連，射頻電源8與控制系統相連。將菌液、平板菌落或凍干粉、植物種子等樣品直接放在載物平臺10上，通過控制系統旋轉和升降操作調節樣品與等離子體發生器7的距離，完成誘變操作。該樣品處理系統優選包括設置于操作室2的內壁的紫外燈15和照明燈14，紫外燈15和照明燈14均與控制系統相連，分別實現對操作室2的滅菌和照明功能。
[0026]冷卻系統也設置于操作室2的外部，可以位于殼體I內的右側，其結構如圖4所示，冷卻系統包括依次連接的水泵9、水箱17、水冷換熱器18和散熱風扇19，水泵9和水冷換熱器18均與等離子發生器7相連，具體是與等離子發生器7內的冷卻套管相連，水泵9與控制系統相連。水箱17中的低溫水通過水泵9進去等離子發生器7的冷卻套管中，等離子發生器7的冷卻套管中的高溫水通過水冷換熱器18進行熱交換，從而帶走等離子發生器7中的熱量，使得冷卻系統與等離子發生器7形成內循環，通過冷卻系統能夠迅速降低等離子發生器7在工作過程中升高的溫度，從而進一步保證等離子體穩定放電并且使得產生的等離子體射流溫度低于微生物的耐受溫度，并能夠控制誘變育種環境溫度。為使得本實用新型所述裝置進一步散熱，可在殼體I的右側面設置散熱孔3。
[0027]檢測系統也設置于操作室2的外部，可以位于殼體I內的右側，其結構如圖2所示，包括氣體流量控制器16、溫度傳感器13和位置傳感器11，氣體流量控制器16與等離子體發生器7相連，溫度傳感器13和位置傳感器11均固定在操作室2內壁上，如圖3所示，檢測系統的各部件均與控制系統相連。
[0028]控制系統包括操作面板4、電源控制按鈕5和控制器6，操作面板4和電源控制按鈕5均設置于殼體I的外表面，如圖1所示操作面板4和電源控制按鈕5均位于殼體I的外右側；位于殼體I內部、操作室2的外部(或者說是殼體I內右側)的控制器6分別連接載物平臺10、射頻電源8、氣體流量控制器16、溫度傳感器13、位置傳感器11、水泵9和操作面板4。控制器6優選為可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器通過串行電纜或現場總線與操作面板4連接。
[0029]操作面板4的結構如圖5所示，操作面板4上設置有溫度顯示屏、氣體流量設定按鈕、氣體流量顯示屏、處理時間設定按鈕、照明燈按鈕以及紫外燈按鈕、參數設置顯示按鈕和設備說明按鈕。該操作面板4整體優選為液晶觸摸屏，即可以理解為是液晶觸摸屏上具有“當前日期時間”顯示屏、“氣量顯示及設定”屏、“溫度顯示”屏、“處理時間”屏、“照明燈”屏、“紫外燈”屏等。通過氣量顯示及設定屏能夠實時監測等離子體發生系統的供氣流量，并對其進行控制。當需要設定供氣體流量時，用手指點擊操作面板4中的氣體流量設定按鈕，系統自動彈出“數字設置界面”，在數值輸入完畢后，點擊確定鍵，確認輸入值。隨后，控制器6將調節氣體流量至新的設定值，并通過氣量顯示屏顯示。如果上述流量設定值超過給定范圍，設定值將不能設定，設定輸入框一直顯示為O。
[0030]“溫度顯示”屏用于顯示溫度探頭測溫值，主要用于顯示等離子體發生器工作時的環境溫度。“處理時間”屏用于設定自動處理時間，點擊處理時間設定按鈕，系統自動彈出“數字設置界面”，輸入方法與氣體流量設定過程類似，設定時間范圍O?600s，當設定值超限時，設定值將不能設定，設定輸入框一直顯示為O。當處理時間設定完畢后，點擊開“開始”按鈕,系統自動打開射頻功率源,產生等離子體開始處理樣品，同時操作面板4上的時間欄會顯示剩余時間。到達指定時間后，射頻電源會自動關閉，之后可以打開操作室取出樣品或轉動旋轉載物平臺10處理其它樣品。
[0031]照明燈按鈕與紫外燈按鈕分別用于控制照明燈和紫外燈的開閉，照明燈按鈕包括照明燈開和照明燈關兩個狀態，當按下“照明燈開”按鈕時，按鈕字體變成“照明燈關”，此時操作室亮度增加，方便技術人員的操作；完成操作后，再次點擊按鈕，即可關閉照明燈。“紫外燈”用于對整個操作室的消毒，按鈕的操作方法同照明燈按鈕。設備說明按鈕和參數設置顯示按鈕用于切換操作面板的液晶觸摸屏界面，點擊設備說明按鈕液晶觸摸屏顯示該設備的簡要介紹和相關參數；點擊參數設置顯示按鈕液晶觸摸屏顯示待設定的各項參數。
[0032]本實用新型所述裝置的操作面板可實現對氣體流量、處理時間的設置以及對照明燈、紫外燈的控制，同時還可實時顯示操作過程中的氣流量、溫度和剩余處理時間，實現自動化監測和控制功能。該裝置的人機互動界面功能完善、操作方法簡易，可以在常壓室溫條件下將氣體激發，產生等離子體，用于生物樣品的誘變處理，在生物【技術領域】有良好的應用前景。
[0033]應當指出，以上所述【具體實施方式】可以使本領域的技術人員更全面地理解本發明創造，但不以任何方式限制本發明創造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發明創造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明創造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發明創造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明創造專利的保護范圍當中。
【權利要求】
1.一種常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，包括殼體、控制系統以及在殼體內分別設置的樣品處理系統、冷卻系統和檢測系統，所述樣品處理系統包括操作室、設置于操作室外部的等離子發生器和射頻電源、以及沿著操作室的頂部穿入操作室內的噴嘴，所述操作室內設置有載物平臺，所述等離子發生器分別連接噴嘴和射頻電源；所述冷卻系統和檢測系統均設置于操作室的外部，所述冷卻系統包括依次連接的水泵、水箱、水冷換熱器和散熱風扇，所述水泵與等離子發生器相連，所述等離子發生器與水冷換熱器相連；所述檢測系統包括氣體流量控制器、溫度傳感器和位置傳感器，所述氣體流量控制器與等離子體發生器相連，溫度傳感器和位置傳感器均固定在操作室內壁上；所述控制系統包括操作面板、電源控制按鈕和控制器，所述操作面板和電源控制按鈕均設置于殼體外表面，位于殼體內部、操作室的外部的控制器分別連接載物平臺、射頻電源、氣體流量控制器、溫度傳感器、位置傳感器、水泵和操作面板。
2.根據權利要求1所述的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，所述樣品處理系統還包括設置于操作室的內壁的紫外燈和照明燈，所述紫外燈和照明燈均與控制器相連。
3.根據權利要求1或2所述的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，所述操作室位于殼體一側，所述冷卻系統、檢測系統和控制器均位于殼體另一側，所述冷卻系統所在一側的殼體的側面設置有散熱孔。
4.根據權利要求2所述的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，所述操作面板上設置有溫度顯示屏、氣體流量設定按鈕、氣體流量顯示屏、處理時間設定按鈕、照明燈按鈕以及紫外燈按鈕。
5.根據權利要求4所述的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，所述操作面板上還設置有參數設置顯示按鈕和設備說明按鈕。
6.根據權利要求5所述的常壓室溫等離子體誘變育種裝置，其特征在于，所述控制器為可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器通過串行電纜或現場總線與操作面板連接。
【文檔編號】C12M1/42GK203700376SQ201320713662
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】畢鮮榮, 王立言 申請人:無錫思清源生物科技有限公司