技术领域
本实用新型涉及微生物培养领域，尤其涉及一种微生物培养的压力、温度控制系统。
背景技术
微生物培养主要指对病毒、细菌、放线菌、真菌等的培养，广泛适用于环境保护、卫生防疫、农畜、药检、水产等科研、院校实验和生产部门。微生物培养的一般条件包括：1)温度，2)pH值，3)营养物质，4)压强。对于前三个条件的控制，现有技术均有一些相关技术提出，以病毒培养为例，适宜的温度环境可以通过加热方式实现；生物不断吸入氧气，呼出二氧化碳，该二氧化碳聚集起来会造成培养基的pH值降低，不利于生物的生长，因而，可以通过不断调节生物培养箱体内的氧气浓度与二氧化碳浓度实现；关于营养物质，一般通过在培养箱体内通入氮气实现。
然而，对于第四个条件，现有的微生物培养箱一般用于提供常压(0.1Mpa左右)下培养环境，对于微生物在高压下(2.5Mpa左右)的生长情况，有待研究。
基于此，本实用新型提出一种微生物培养的压力、温度控制系统，以提供微生物在高压下的生长培养环境。
实用新型内容
本实用新型实现的目的是提出一种微生物培养的压力、温度控制系统，以提供微生物在高压下的生长培养环境。
为实现上述目的，本实用新型提供一种微生物培养的压力、温度控制系 统，包括：
箱体；
提供所述箱体工作温度的水套，所述水套包覆于所述箱体内表面；
对所述箱体内的气体进行采样分析的装置及对箱体内的气体进行补充释放的供排气装置。
可选地，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：
设置在所述箱体与所述水套外部的加热装置；
设置在所述加热装置与所述水套之间的管道，使得被加热装置加热的水流入所述水套，在所述水套内循环一周释放热量后得以流回所述加热装置重新加热后循环。
可选地，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：设置于所述管道上的水泵。
可选地，被所述加热装置加热的水流经过所述水泵后进入所述水套。
可选地，所述水泵的工作与否与箱体内的温度相关，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：
检测箱体内温度的传感器；
与所述传感器、所述水泵相连的温度调节装置，所述温度调节装置根据所述传感器测得的所述箱体内的温度信号控制所述水泵的工作与否，以调节进入所述水套的水流。
可选地，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：对所述循环的水流(管道内的水流)进行补给的补液箱。
可选地，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：用于过滤所述管道内水流的过滤器。
可选地，流出所述水套的水流经过所述过滤器过滤后进入所述加热装置。
可选地，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：用于放出所述 管道内水流的放净口。
可选地，所述采样分析的装置包括：
气体分析仪；
设置在所述气体分析仪与所述箱体之间的第一阀门；
设置在所述气体分析仪与大气之间的第二阀门。
可选地，所述第一阀门为针型阀，第二阀门为针型阀。
可选地，微生物培养的压力、温度控制系统还包括：氧气减压器与流量计，经过所述第一阀门的箱体内的气体与经过所述第二阀门的大气依次经过氧气减压器、流量计进入所述气体分析仪。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)本实用新型采用水套包覆于箱体内表面，利用水套内的水循环流动，这样通过对水套内的水流提供热量就可保持箱体的温度，此外，在高压环境下，为维持箱体内微生物培养所需的恒定压强、气体浓度，不可避免对箱体内温度造成影响，在箱体内表面设置水套的方案，通过水套壁的快速传热，能灵敏地弥补这些温度变化。此外，由于微生物对二氧化碳及氧气浓度较为敏感，因而，对高压下两者的浓度的控制精准程度比常压下要求更高，因而，对两者气体浓度的检测所需的装置及方法与现有技术也不同，具体地，本实用新型的技术方案为：所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：对所述箱体内的气体进行采样分析的装置及对箱体内的气体进行补充释放的供排气装置，所述采样分析装置重点分析气体中的氧气与二氧化碳。
2)可选方案中，采用加热装置实现对水套内的水流提供热量，该加热装置设置在所述箱体与所述水套外部，并且在所述加热装置与所述水套之间设置管道，被加热装置加热的水流沿着管道流入水套，在所述水套内循环一周释放热量后得以沿着该管道流回所述加热装置重新加热后循环。
3)可选方案中，为驱动水流流动，该管道上设置水泵。
4)可选方案中，所述水泵的工作与否与箱体内温度相关，且所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：检测箱体内温度的传感器和与所述传感器、所述水泵相连的温度调节装置；所述温度调节装置根据所述传感器测得的所述箱体内的温度信号控制所述水泵的工作状态，若所述温度低于所述高压下微生物培养所需的温度，所述水泵进入工作模式，使得水流进入所述水套；若所述温度不低于所述高压微生物培养所需的温度，所述水泵进入休息模式，截止加热装置出来的水流进入所述水套。
5可选方案中，为避免水在循环过程中由于泄露或蒸发等原因逐渐变少，本实用新型的微生物培养的压力、温度控制系统还包括：对所述循环的水流进行补给的补液箱，该补液箱例如与自来水管相连。
6)可选方案中，为避免管道中的水流污染水套，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：用于过滤所述管道内水流的过滤器。
7)可选方案中，为满足在某些需求下，需将管道中的水流放空，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：用于放出所述管道内水流的放净口。
8)可选方案中，所述采样分析的装置包括：气体分析仪、设置在所述气体分析仪与所述箱体之间的第一阀门、及设置在所述气体分析仪与外界大气之间的第二阀门；使得在采样时，首先关闭所述第一阀门，打开所述第二阀门，使得大气进入所述气体分析仪，所述气体分析仪得到的氧气与二氧化碳浓度并将其作为高压下微生物培养两者气体所需的浓度的标准值；接着关闭所述第二阀门，打开所述第一阀门，使得所述箱体内的气体进入所述气体分析仪，所述气体分析仪测量所述箱体内的氧气与二氧化碳浓度；若测得的箱体内的氧气与二氧化碳浓度值与所述标准值不一致，则供排气系统控制各气体进入箱体的流量/比例来调节。
此外，供排气系统控制各气体进入箱体的流量/比例时，由于供气一般为 高压气体(10Mp左右)，在进入相对较低的高压(2.5Mp)的箱体内时会膨胀吸热，造成箱体内温度下降，此时，温度控制系统也需加大水套内水流速度。
9)可选方案中，为避免采用普通阀门气体流入过快而导致箱体内气体压力过大，所述第一阀门与第二阀门均采用针型阀，且经过所述第一阀门的箱体内的气体与经过所述第二阀门的大气依次经过氧气减压器、流量计进入所述气体分析仪，以对采样气体的量进行控制。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的微生物培养的压力、温度控制系统的工作原理示意图；
图2是本实用新型实施例提供的微生物培养的压力、温度控制系统的供排气系统的示意图；
图3是本实用新型实施例提供的微生物培养的压力、温度控制系统的采样分析装置的示意图；
图4是本实用新型实施例提供的微生物培养的压力、温度控制系统的温度控制系统的示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，提供常压下的微生物培养温度环境的方式为采用电阻丝直接加热，而这种方式在高压环境下容易发生爆炸，为避免上述情况，本实用新型采用水套包覆于箱体内表面，利用水套内的水循环流动，这样通过对水套内的水流提供热量就可保持箱体的温度。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，由于重点在于说明本实用新型的原理，所以未按比例制图。
为方便理解本实用新型的技术方案，以下列出本实用新型出现的所有附图标记。
箱体1 水套2
安全阀口11 排污口12
进气口13 排气口14
测压口15 采样口16
热水进口21 热水出口22
截止阀131 压力表132
截止阀141 第一阀门161
第二阀门162 氧气减压器163
流量计164 气体分析仪165
加热装置31 管道32
水泵33 传感器34
温度调节装置35 补液箱36
过滤器37
首先介绍微生物培养的压力、温度控制系统的结构。
图1所示为本实用新型实施例提供的微生物培养的压力、温度控制系统的工作原理示意图。参照图1所示，该微生物培养的压力、温度控制系统包括：
箱体1；
提供所述箱体1工作温度的水套2，所述水套2包覆于所述箱体1的内表面；
对所述箱体1内的气体进行采样分析的装置及对箱体1内的气体进行补充释放的供排气装置。
参见图1所示，具体地，该箱体1上留有多个接口，例如一个安全阀口11、一个排污口12、一个进气口13、一个排气口14、两个测压口15、一个采样口16、两个电缆口(图1中未显示)。上述各口用于与相应通舱管件相连，例如安全阀口11与安全阀(例如为截止阀)相连，用于在舱内压强大于一定值(例如2.5Mpa时)打开；排污口12与排污阀相连，例如为球阀，用于排放位于箱体1内部的底部的积水。
需要说明的是，本实施例中，在箱体1上还预留了一个接口(图1中未显示)，以备其它用途。在其它实施例中，该接口也可以多预留几个。
水套2上留有多个接口，分别为一个热水进口21、一个热水出口22、一个排气口(未图示)与一个放净口(未图示)。
上述热水进口21、热水出口22、排气口、放净口例如都可以为球阀。
需要说明的是，由于水套2设置在箱体1的内壁，两者共用箱体1的内壁，且本实用新型采用将水在箱体1及水套2外部加热后引入水套2，因而，热水进口21、热水出口22、排气口、放净口都可设置在共用的箱体1的内壁上。
接着介绍供排气系统。
参照图2所示，供气系统包括三个外接气源(氮气、氧气、二氧化碳)及一个空气源。上述四个气源混合后进入进气口13，各个气源与进气口13之间分别设置一个截止阀131与一个压力表132，该截止阀131是单向阀，该单向阀根据自身阀座两边气体压强大小关系自动打开与关闭。
排气系统包括排气口14与大气相连的管道上设置的截止阀141，用于在箱体1内部压强大于一定程度(例如为2.5MPa)时自动打开，其它情况自动关闭。
然后介绍采样分析装置。
参照图3所示，该采用分析装置主要对与微生物培养密切相关的氧气与二氧化碳的浓度进行测试，具体仪器例如为MSA气体分析仪165。此外，采样口16与气体分析仪165之间设置第一阀门161，气体分析仪165与大气之间设置第二阀门162，以分别控制大气或箱体1内气体进入气体分析仪165。
为避免箱体1内气体由于压力过大，采用普通阀门气体流入过多，因而，所述第一阀门161与第二阀门162均采用针型阀，且经过所述第一阀门161的箱体1内的气体与经过所述第二阀门162的大气依次经过氧气减压器163、流量计164进入所述气体分析仪165。采样时，首先关闭所述第一阀门161，打开所述第二阀门162，使得大气依次通过所述氧气减压器163、流量计164进入所述气体分析仪165，所述气体分析仪165得到的氧气与二氧化碳浓度作为标准值(即以大气中的氧气与二氧化碳浓度作为高压下微生物培养氧气与二氧化碳所需的浓度)；接着关闭所述第二阀门162，打开所述第一阀门161，使得所述箱体1内的气体依次通过所述氧气减压器163、流量计164进入所述气体分析仪165，所述气体分析仪165测量所述箱体1内的氧气与二氧化碳浓度。该箱体1内的氧气与二氧化碳浓度与两者的标准值比较后，判断供气系统是否需要供气。
可以理解的是，上述为了获取箱体1内微生物培养所需气体的浓度，例如氧气与二氧化碳浓度，需实时采集气体，造成箱体1内压强微小变化，另外，微生物在生长过程中，也会消耗一些气体，排出另一些气体，这些都会造成箱体1内压强发生变化，这对高压下微生物培养不利。为了维持恒定的高压环境(例如2.5Mp)，因而需要随时启动供排气系统，在补气过程中，由于外接气源一般储存在高压氧瓶(10Mp)，由该高压进入相对较低的高压(2.5Mp)时，该气体会膨胀吸热，导致箱体1内温度变低。该箱体1内的温度调节由以下的温度控制系统实现。
之后介绍温度控制装置。
参照图4所示，该温度控制装置包括：
设置在所述箱体1与所述水套2外部的加热装置31；
设置在所述加热装置31与所述水套2之间的管道32，使得被加热装置31加热的水流沿着所述管道32流入所述水套2，在所述水套2内循环一周释放热量后得以沿着流回所述加热装置31重新加热后循环；
设置于所述管道32上的水泵33，被所述加热装置31加热的水流经过所述水泵33后进入所述水套2；
检测箱体1内温度的传感器34；
与所述传感器34、所述水泵33相连的温度调节装置35，所述温度调节装置35根据所述传感器34测得的所述箱体1内的温度信号控制所述水泵33的工作与否，以调节进入所述水套2的水流。
本实施例中，该加热装置31为电热丝。
此外，所述微生物培养的压力、温度控制系统还包括：对所述循环的水流进行补给的补液箱36与用于过滤所述管道32内水流，防止杂质进入水套2的过滤器37。优选地，流出所述水套2的水流经过所述过滤器37过滤后进入所述加热装置31。
本实用新型还提供了上述微生物培养的压力、温度控制系统的温度控制方法，包括：
传感器34以第一频率检测箱体1内的温度；
温度调节装置35从所述传感器34内获取温度；
若所述温度低于所述高压下微生物培养所需的温度，温度调节装置35控制所述水泵33进入工作模式，使得水流进入所述套管2；若所述温度不低于所述高压下微生物培养所需的温度，温度调节装置35控制所述水泵33进入休息(待工)模式，截止加热装置31出来的水流进入所述套管2。
除了上述温度控制方法，本实用新型还提供了上述微生物培养的压力、温度控制系统的压强控制方法，包括：若气体分析仪165测量所述箱体1内的氧气和/或二氧化碳浓度与所述高压微生物培养所需的浓度不符，则启动供排气系统，启动供排气系统后，传感器34检测到箱体1内温度变化，则温度调节装置35控制水泵33是否开始工作，以调节进入水套2的水流。
接着介绍电气系统。
本系统供电为AC220V 50HZ，经过断路器，交流接触器向各个用电器，例如温度调节装置35、加热装置31、水泵33、MSA气体分析仪165供电。
最后，为了便于集中控制，本实施例提出了将上述加热系统、采样分析装置及供排气系统的控制装置整合在控制台上。
该控制台可以设置在箱体1的下方，两者之间通过支撑装置连接。该控制台上设置多个仪表，以下详细介绍各仪表。
①电源指示和钥匙开关：为确保用电安全及方便，控制台上设有电源指示和钥匙开关，打开钥匙开关，接通电源，指示灯点亮。
②温度显示仪：控制台上配设1台数显温控仪(与传感器34相连)，用以指示箱体1内的温度。
③气体分析仪(O2、CO2)：控制台上配设有1台MSA型数显气体分析仪(O2、CO2)，用于检测箱体1内环境气体的氧浓度和二氧化碳浓度，当被测介质氧浓度或二氧化碳浓度达到设定值时，则有声光报警信号显示。
④流量计：控制台上配设有一个流量计，用于测试采样分析管路经减压之后气体流量。
⑤压力表：控制台上配设有4个气源压力表，分别测量四个进气口13各自的输入压力。控制台上还配设有2个精密压力表，分别与两个测压口15相连，用于同时测量箱体1内压力。压力表应布置在便于观察的部位。
⑥供排气操作阀门：控制台上配设有4个DN10氦氧截止阀和1个截止 阀，其中4氦氧截止阀控制三个外接气源(氮气、氧气、二氧化碳)及一个空气源向箱体内供气，一个截止阀控制箱体1内向箱体1外排气。
此外，本实施例中的电气控制可以通过整个系统的总电源通过操作台上的钥匙开关控制，使得各个用电器通过旋钮开关控制通电或者断电。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。