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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710821733.5 (22)申请日 2017.09.15 (66)本国优先权数据 201710415975.4 2017.06.06 CN (71)申请人 大连理工大学 地址 124221 辽宁省盘锦市辽东湾新区大 工路2号 申请人 南京追梦生物科技有限公司 (72)发明人 游奎钟喆陈泽文马彩华 张芳朱玲马洪钢刘心田 徐华王绍军 (74)专利代理机构 大连理工大学专利中心 21200 代理人 梅洪玉 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) (54)。
2、发明名称 一种旋转且带有光反射的微藻培养装置 (57)摘要 本发明提供一种旋转且带有光反射的微藻 培养装置， 其为基座上带有旋转的双层球形壳 体， 其上端是透气及观察孔， 双层球形壳体外层 由具有足够结构强度的不透明材料构成， 内层为 内衬在外层壳体上的镜面结构。 球心位置为光源 及保护罩， 与基座相连以供应电力， 构成装置的 不可转动部分， 与内衬镜面的距离小于微藻浓度 最高值时的透明度。 基座转动部分设置两个以上 的加料搅拌喷管， 随壳体一起转动， 构成装置的 可转动部分。 本发明旋转部分所提供的惯性离心 力可充当重力的作用， 故能够在外太空及宇航环 境中无重力及微重力条件下进行微藻的培养。
3、。 本 发明也适合有重力条件下进行微藻的培养， 具有 光能利用效率高、 微藻培养环境稳定等特点， 应 用前景良好。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 107446801 A 2017.12.08 CN 107446801 A 1.一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 其特征在于， 该装置包括支撑座、 旋转基 座、 外壳体、 光源和加料搅拌喷管； 旋转基座位于支撑基座上部， 旋转基座的外圈为转动部 分， 其旋转速度和旋转方向通过控制元件调控； 外壳体为不透明的球状外壳， 固定在旋转基 座可转动部分上部， 随旋转基座一同转动， 外壳体内壁内衬镜面反射材料， 镜面向内， 外壳 体顶部设置透。
4、气及观察孔， 该孔处覆盖透气薄膜仅能通过气体不能通过液体； 外壳体的中 心位置设置光源， 光源固定于旋转基座的中心非转动部分上， 并由基座接入电力供应， 光源 外部通过透明的光源保护罩将其与装置内的微藻培养液隔离开； 旋转基座的转动部分上均 匀布置两个以上的加料搅拌喷管。 2.根据权利要求1所述的一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 其特征还在于， 光源 的强度、 波长通过控制元件调控， 确保光源发出的光线能够抵达镜面反射壁面。 3.根据权利要求1或2所述的一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 其特征还在于， 所述的旋转基座的外圈转动部分的转速， 能够保持球体中微藻培养液在无重力或者微重力 条。
5、件下， 聚集紧贴在双层球体外壳上， 而不会四处逸散。 4.根据权利要求1或2所述的一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 其特征还在于， 所述转动部分上的加料搅拌喷管， 其喷料速度及方向通过控制元件调控。 5.根据权利要求3所述的一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 其特征还在于， 所述 转动部分上的加料搅拌喷管， 其喷料速度及方向通过控制元件调控。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107446801 A 2 一种旋转且带有光反射的微藻培养装置 技术领域 0001 本发明属于微藻培养工程装备与技术领域， 涉及一种旋转且带有光反射的微藻培 养装置。 背景技术 0002 微藻顾名思义即微小的藻类，。
6、 一般是指单细胞藻类， 也就是只有一个细胞的植物， 其种类繁多， 功能多样， 是水域生态系统生产力的基础， 具有广泛的用途。 水域中的微藻， 也 就是浮游植物， 其生态功能等同于陆地上的绿色植物， 进行光合作用， 为水域生态系统中其 他营养级生物提供了绝大多数的物质和能量来源， 是渔业生产的重要饵料来源。 特别是， 不 同种类的微藻具有不同的特性， 可以特异合成与累积一些具有重要药用价值、 保健价值、 经 济价值的物质， 例如产生类胡萝 卜素、 虾青素的微藻， 以及富油微藻、 富集蛋白质的微藻、 螺 旋藻等， 对于前述具有重要用途与经济价值微藻的培养是很大的一个产业。 0003 鉴于微藻的重要。
7、价值和用途， 有关微藻培养的专利技术多不胜数， 有数千项之多。 作为一种单细胞的植物， 微藻的培养需要提供适宜的光照、 营养盐、 水质环境条件， 相当多 的专利技术是围绕这些问题和需求而提出的。 例如， 为提高微藻培养的光利用效率， 申请号 为2011203597923、 2014103094299、 2014205459372相关专利提出了外部照明内置旋转集光 罩、 或内置照明、 以及旋转受光等不同的照明思路； 为优化混合效果、 避免微藻沉积附生等 缺陷， 申请号为2012207005568、 201420668458X、 2015102003583等专利提出了不同旋转方 式的微藻培养方式。。
8、 基于微藻独特的生态功能及特点， 在可能的将来， 微藻培养很有潜力应 用于太空开发、 宇航征途中， 成为外太空中人为营造生态系统的必要和重要组成部分， 但目 前， 尚未见到在外太空无重力或微重力环境中， 进行微藻培养的思路以及专利设计。 发明内容 0004 本发明旨在解决上述现有技术中存在问题， 提出了一种旋转且带有光反射的微藻 培养装置， 适合各种微藻的培养， 尤其适宜应用于无重力或微重力条件下的外太空环境中 进行微藻的培养。 0005 本发明的技术方案是： 0006 一种旋转且带有光反射的微藻培养装置， 该装置包括支撑座、 旋转基座、 外壳体、 光源和加料搅拌喷管； 旋转基座位于支撑基座上。
9、部， 旋转基座的外圈为转动部分， 其旋转速 度和旋转方向通过控制元件调控； 外壳体为不透明的球状外壳， 固定在旋转基座可转动部 分上部， 随旋转基座一同转动， 其结构强度足以确保转动部分在加满微藻培养液后最高转 速旋转状态下的安全， 且保留20的安全余量。 外壳体内壁内衬镜面反射材料， 镜面向内， 作用是在球体内部反射球心位置光源所发出的光线； 外壳体顶部设置透气及观察孔， 该孔 处覆盖透气薄膜仅能通过气体不能通过液体， 用于内部微藻培养状况的观测； 外壳体的中 心位置设置光源， 光源固定于旋转基座的中心非转动部分上， 并由基座接入电力供应， 光源 外部通过透明的光源保护罩将其与装置内的微藻培。
10、养液隔离开； 旋转基座的转动部分上均 说明书 1/3 页 3 CN 107446801 A 3 匀布置两个以上的加料搅拌喷管。 0007 进一步地， 光源的强度、 波长通过控制元件调控， 确保光源发出的光线能够抵达镜 面反射壁面。 整体球形培养装置的直径不应太大， 并加大球心光源保护罩的直径， 保证微藻 培养末期微藻密度较高时， 光源的光线也能够抵达壳体并进行反射， 也就是说光源至内衬 镜面的距离不应大于微藻浓度最高时透明度的数值。 0008 进一步地， 所述的旋转基座的外圈转动部分的转速， 能够保持球体中微藻培养液 在无重力或者微重力条件下， 聚集紧贴在双层球体外壳上， 而不会四处逸散。 0。
11、009 进一步地， 所述转动部分上的加料搅拌喷管， 其喷料速度及方向通过控制元件调 控， 可以通过此管进行营养盐、 培养液的添加， 也可以进行培养好的微藻液收集。 该加料管 加料的角度、 加料的流速可调节， 且可以随培养球体旋转而一起转动， 可用于料液的添加、 收集， 也可以用于料液的内部循环， 结合转动部分的旋转情况， 维持微藻培养液流场的稳定 和均匀， 不形成微藻的沉积和絮凝聚集。 0010 本发明的有益效果为， 提供的旋转且带有光反射的微藻培养装置， 适宜于各种微 藻的培养， 其旋转基座带动球形壳体转动， 进而通过液体的粘性带动整体培养液的转动， 其 转动离心力所形成的惯性， 可将所有培。
12、养液聚集在以镜面内壳为底的球体上， 一定程度上 可以充当 “模拟重力” 的作用， 从而可以适用于外太空、 宇航途中无重力或者微重力条件下 的微藻培养工作。 底部基座的加料管， 除添加培养液及营养盐之外， 也可进行培养液的循环 喷射及搅动， 结合球体与基座的旋转， 维持外太空无重力或者微重力条件下微藻培养流场 环境的稳定性， 避免微藻的絮凝和沉积。 本发明的另一个特点是， 球体内衬镜面反射壳体可 以全方位地反射光源所发射的光线， 而且可以在球体内部进行无限多次的来回反射， 直至 光粒子被微藻进行光合作用所利用和吸收。 也就是说， 本发明的球状内衬镜面反射微藻培 养装置， 相当于一个光线的黑体， 。
13、除上端小块的观察透气孔之外， 内部球心处光源所发射的 光线全部可为微藻培养光合作用所吸收利用， 没有光线的外溢， 因此， 光能利用效率得以极 大的提高。 附图说明 0011 图1是本发明旋转且带有光反射装置微藻培养装置， 0012 图中： 1透气及观察孔； 2内衬镜面反射的光线； 3外壳体； 4内层壳体； 5光源发射的 光线； 6光源保护罩； 7光源； 8微藻培养空间； 9加料搅拌喷管； 10旋转基座； 11支撑座。 具体实施方式 0013 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 0014 本发明的旋转且带有光反射的微藻培养装置， 主体由旋转基座10带有一个双层球 形壳体及其内设。
14、设施而组成。 球状装置上段是透明观察及透气孔1， 可以逸散气体而不溢出 液体， 除观察功能外， 兼具气体逸散功能。 外层球状培养装置外壳3由不透明材料制成， 具有 足够的结构强度， 可以承受培养装置装满培养液在最高转速旋转情况下， 培养液对于壳体 的惯性离心力所形成的压力， 且保留足够的安全余量。 内层壳体4是紧贴在外壳体3上面的 镜面反射材料， 用于球体内部光线的来回反射， 形成微藻培养时的光线黑体作用。 上述双层 壳体安装在转动基座10的转动部分上， 从而可以整体转动， 转速及转向可调。 球形装置内部 说明书 2/3 页 4 CN 107446801 A 4 是照明光源7及光源保护罩6， 。
15、照明装置安装在非转动部分上， 通过基座进行供电， 但照明装 置及其供电部分固定不可转动， 与基座可转动部分是分离的。 基座上可转动部分设置一圈 加料搅动喷管9， 数量不少于两个， 加料搅动喷管9位于基座可转动部分， 而且， 加料搅动喷 管9的加料速度和角度可调节， 结合整体装置的转动调节， 维持球体内微藻培养液流场的稳 定性和均匀性， 避免微藻的絮凝和沉积， 提高微藻培养效果。 为达到前述效果， 加料搅动喷 管9在不进行加料和微藻培养液的收集时， 可进行微藻培养液的内部循环， 既一半的加料搅 动喷管抽吸内部培养液， 另一半加料搅动喷管同时向内部喷射抽吸过来的培养液， 形成培 养液的内部流场循环。
16、。 0015 本发明并不意味着被示意图及说明书所局限， 在没有脱离本发明技术原理及其宗 旨的前提下可以有所变化。 本发明虽然是主要针对外太空无重力或微重力环境条件下的一 种微藻培养装备技术， 但同样适用于地球上有重力条件下的微藻培养， 旋转的外壳有利于 微藻培养液的流场稳定与混合均匀， 内衬镜面反射装置有利于提高微藻培养的光利用效 率， 具有良好的应用效果， 都是有利于微藻培养的独特设计。 有实施实例如后。 0016 实施例1， 使用本发明培养小球藻。 0017 取一个本发明的微藻培养装置， 将装置洗净消毒， 除去其他微生物可能造成的污 染， 添加3/4体积配置好的小球藻培养液， 另添加1/4。
17、体积的小球藻藻种液， 控制培养水温在 25摄氏度左右， 调节球形光源的光照强度在10000勒克斯左右。 启动本装置的旋转功能及底 部加料喷水管的搅拌功能， 维持小球藻培养液的混合均匀， 不形成沉淀及絮凝藻团。 维持前 述适宜的培养状态， 3-4天后， 小球藻密度可增加至收获的标准。 通过底部加料喷水管放出 1/2-2/3体积的藻液进行收获， 留下1/2-1/3体积的藻液作为藻种， 继续添加1/2-2/3体积的 小球藻培养液， 维持前述培养条件可继续进行小球藻的培养。 重复前述过程， 可进行小球藻 的连续培养生产。 0018 实施例2， 使用本发明培养螺旋藻。 0019 取一个本发明的微藻培养装。
18、置， 将装置洗净消毒， 除去其他微生物可能造成的污 染， 添加2/3体积配置好的螺旋藻培养液， 另添加1/3体积的螺旋藻藻种液， 控制培养水温在 30摄氏度左右， 调节球形光源的光照强度在30000勒克斯左右。 启动本装置的旋转功能及底 部加料喷水管的搅拌功能， 维持螺旋藻培养液的混合均匀， 不形成沉淀及絮凝藻团。 维持前 述适宜的培养状态， 2-4天后， 螺旋藻密度可生长增加至收获的标准。 通过底部加料喷水管 放出1/2体积的藻液进行收获， 留下1/2体积的藻液作为藻种， 继续添加1/2体积的螺旋藻培 养液， 维持前述培养条件可继续进行螺旋藻的培养。 重复前述过程， 可进行螺旋藻的连续培 养生产。 说明书 3/3 页 5 CN 107446801 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 107446801 A 6 。