CN104215475A - 一种深海热液喷口微生物过滤采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海热液喷口微生物过滤采样装置，包括前端采集管、抽吸泵、若干个过滤罐、以及控制器。抽吸泵的吸水口通过连接软管与所述前端采集管固定连接，抽吸泵的出水口通过多通电磁阀分别与各过滤罐固定连接，前端采集管外壁上固设有温度传感器，各过滤罐的末端开有排液口，排液口处固设有用于防止外部液体反灌进入过滤罐的单向阀，过滤罐的腔体内由入口至排液口顺次固设有若干层过滤膜，所述各层过滤膜的过滤孔径顺次减小，所述温度传感器以及多通电磁阀分别与所述控制器电连接。本发明的深海热液喷口微生物过滤采样装置，下潜作业一次可以实现热液喷口微生物的大量采样。结构简单，便于加工制造、成本低廉，工作效率高。

Description

一种深海热液喷口微生物过滤采样装置

技术领域

 本发明涉及一种采样装置，具体地说，是涉及一种深海热液喷口微生物过滤采样装置。

背景技术

黑暗、有毒、高温、高压的深海热液喷口附近存在着繁茂的生物群落，该群落的初级生产者为嗜热细菌和古细菌，其初级能量不依赖于光合作用，而来源于地球深部喷出流体提供的化学能。热液喷口是研究深部生物圈的窗口，进行热液喷口嗜热微生物学相关研究，对于理解生命起源、生物成矿等具有重要意义。开展热液喷口微生物学相关研究，直接依赖于所提取微生物样品的品质，进行热液喷口流体的定点原位测量与微生物过滤采样是关键。定点原位测量目的是提高所采样微生物样品的纯度，样品的纯度取决于对所采样热液的温度的标定，对于研究特定温度下的生物群落至关重要。

目前的一些采样装置结构原理复杂，如公开号为CN101034042的中国发明专利，其所采用的采样阀为单次触发驱动原理，需要熔断尼龙线触发采样，可靠性低，若尼龙线无法及时熔断或者过早熔断，都无法保证采样任务顺利进行，而且只能进行单次采样，重复利用率低，由于目前的海底采样设备主要靠潜水装置送入海底，执行一次采样任务需要花费大量的人力物力成本，这样的采样装置明显会增加成本。

发明内容

本发明为了解决现有深海热液喷口微生物过滤采样装置缺乏纯度标定措施以及可靠性低的技术问题，提供了一种深海热液喷口微生物过滤采样装置，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种深海热液喷口微生物过滤采样装置，包括前端采集管、抽吸泵、若干个过滤罐、以及控制器，所述抽吸泵的吸水口通过连接软管与所述前端采集管固定连接，所述抽吸泵的出水口通过多通电磁阀分别与各过滤罐固定连接，所述前端采集管外壁上固设有温度传感器，所述各过滤罐的末端开有排液口，所述排液口处固设有用于防止外部液体反灌进入过滤罐的单向阀，所述过滤罐的腔体内由入口至排液口顺次固设有若干层过滤膜，所述各层过滤膜的过滤孔径顺次减小，所述温度传感器以及多通电磁阀分别与所述控制器电连接。

进一步的，为了能够过滤所采集热液中的颗粒物等较大杂质，所述前端采集管的入口处固设有初级过滤器。

又进一步的，所述过滤罐的入口处固设有次级过滤器。

优选的，为了方便更换使用不同孔径的过滤器，所述的初级过滤器模块化插接固定在所述前端采集管的入口处。

进一步的，所述若干个过滤罐为一体结构，相邻过滤罐之间由挡板隔开。

为了方便载人潜水器或遥控水下机器人的机械手夹持本装置，所述的前端采集管外壁上固设有夹持手柄。

为了方便固定以及拆装过滤膜，所述过滤罐内固设有与所述多层过滤膜一一对应的安装片，所述安装片为滤网状结构，所述过滤膜分别固定在相应的安装片上。

又进一步的，所述抽吸泵的出水口通过螺纹连接器与多通电磁阀连接。

其中，所述各层过滤膜的孔径为微米级。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的深海热液喷口微生物过滤采样装置，1、通过热液吸入口处设置的温度传感器，可用于标定采样点位置，实现定点微生物采样，避免所采集样品被喷口周边的水样污染，保障了采集样品的纯度；2、每个过滤罐中有多层不同孔径的微生物采样过滤膜，下潜作业一次可以实现热液喷口微生物的大量采样；3、通过不同孔径过滤器和过滤膜的灵活更换，可以实现不同的采样功能和效果；4、结构简单，便于加工制造、成本低廉，工作效率高。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的深海热液喷口微生物过滤采样装置的一种实施例结构示意图；

图2是图1的剖面视图；

图3是图1中过滤罐的内部结构示意图；

其中，101、前端采集管；102、温度传感器；103、初级过滤器；104、夹持部；201、抽吸泵；301、过滤罐；302、单向阀；303、过滤膜；304、箱体；305、挡板；306、安装片；307、次级过滤器；401、连接软管；501、多通电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，本实施例提供了一种深海热液喷口微生物过滤采样装置，如图1、图2所示，包括前端采集管101、抽吸泵201、若干个过滤罐301、以及控制器（图中未示出），所述抽吸泵201的吸水口通过连接软管401与所述前端采集管101固定连接，所述抽吸泵201的出水口通过多通电磁阀501分别与各过滤罐301固定连接，所述前端采集管101外壁上固设有温度传感器102，所述各过滤罐301的末端开有排液口，所述排液口处固设有用于防止外部液体反灌进入过滤罐的单向阀302，所述过滤罐301的腔体内由入口至排液口顺次固设有若干层过滤膜303，所述各层过滤膜303的过滤孔径顺次减小，所述温度传感器102以及多通电磁阀501分别与所述控制器电连接。

本实施例的采样装置的工作原理是：将前端采集管101置于热液喷口处，在抽吸泵201的作用下，携带有待采集微生物的热液经前端采集管、连接软管401被吸至多通电磁阀501，控制器切换多通电磁阀501的导向，选择与其中一个过滤罐301导通，热液进入该过滤罐301腔体，依次经各层过滤膜303的过滤后，最终经排液口排出。由于各层过滤膜303的过滤孔径顺次减小，首先尺寸较大的微生物被过滤罐301入口处的过滤膜过滤隔挡住，尺寸小于该过滤膜孔径的微生物继续随热液进入过滤罐301内，直至被孔径小于其尺寸的过滤膜过滤隔挡住，过滤后的热液被排出。通过将过滤膜孔径自热液流体流入方向依次减小，用于过滤采集不同尺寸的微生物样品，解决了目前的采样装置无法分尺寸采样，各种尺寸的微生物被采集在一个装置内，不利于分析研究。而且一次采样即可将不同微生物分别采集，由于深海作业本身就很困难，需要投入大量的人力物力，本装置的方便快捷无疑可以极大提高能效比。通过在前端采集管101外壁上固设有温度传感器102，在实现热液流体温度原位测量的同时，又可实现所采集微生物样品的纯度标定，实现高纯度采样。利用多路换向阀实现多根过滤罐301的顺序切换，可以实现高温热液流体中嗜热微生物的大量采样，进一步提高了深海作业效率。通过采用连接软管401将抽吸泵201与前端采集管101固定连接，实现在采样过程中在不移动过滤罐301的前提下灵活移动前端采集管101，进而可以十分方便的对不同位置热液口进行采集。

其中，为了方便夹持所述前端采集管101以及将其根据采集需要定向移动，优选前端采集管101为硬管，为了加强抽吸泵与多通电磁阀的固定连接强度，防止抽吸泵201工作时由于水压作用造成脱管，所述抽吸泵201的出水口优选通过螺纹抱箍与多通电磁阀501连接。

由于热液中可能还有沙石等固体颗粒物，若将其一起吸入过滤采样装置可能会造成过滤罐301堵塞，甚至破坏过滤膜303，为了能够过滤所采集热液中的颗粒物等较大杂质，所述前端采集管101的入口处固设有初级过滤器103，较大杂质被初级过滤器103过滤掉，可以有效避免出现过滤罐301堵塞现象以及保护后面的各层过滤膜303。

过滤膜303的孔径可以根据实际需要灵活选择设置，比如，选择孔径为微米级孔径的过滤膜，即可实现对所述微米级尺寸的微生物的采集。

所述过滤罐的入口处固设有次级过滤器307，用于过滤初级过滤器漏过的固体颗粒杂质。

根据不同位置的地理环境情况以及对所采样目标的实际需要，初级过滤器103的过滤孔径可能需要灵活调整，为了方便更换使用不同孔径的过滤器，所述的初级过滤器103插接固定在所述前端采集管的入口处。如图1中所示的，比如在前端采集管101入口处的横剖面上开设有以插接缝，将初级过滤器103插入至该插接缝中即可，拆装十分方便。

作为一个优选的实施例，所述若干个过滤罐301为一体式结构，如图1所示，若干个过滤罐301整体四周为封闭的箱体304，且相邻过滤罐301之间由挡板305隔开。由于过滤罐301内设置有若干层过滤膜303，且分布于过滤罐301内轴向不同深度位置处，为了方便各过滤膜303的拆装，箱体304的顶壁为可拆卸固定在其侧壁上。此外，本过滤罐301的结构简单，方便工业化生产。箱体304优选采用长方体结构，当本过滤采样装置被载人潜水器或遥控水下机器人携带或放置在海底时，能够比较容易固定，放置在海底时可以防止由于地形坡度或者热液冲击等原因发生滚动。

此外，为了方便载人潜水器或遥控水下机器人的机械手夹持本装置，优选在所述的前端采集管101的外壁上固设有夹持手柄104。

为了方便固定过滤膜303，如图3所示，所述过滤罐301内固设有与所述多层过滤膜303一一对应的安装片306，所述安装片306为滤网状结构，所述过滤膜分别固定在相应的安装片上，可以一方面增加对过滤膜303的支撑面积，防止其被热液冲击破坏，另外一方面滤网状结构不对热液流造成阻挡，保证热液流的顺利通过。其中，安装片306可以通过高强度胶粘合在过滤罐301的内壁上，也可以采用卡接、夹持等其他固定方式。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，包括前端采集管、抽吸泵、若干个过滤罐、以及控制器，所述抽吸泵的吸水口通过连接软管与所述前端采集管固定连接，所述抽吸泵的出水口通过多通电磁阀分别与各过滤罐固定连接，所述前端采集管外壁上固设有温度传感器，所述各过滤罐的末端开有排液口，所述排液口处固设有用于防止外部液体反灌进入过滤罐的单向阀，所述过滤罐的腔体内由入口至排液口顺次固设有若干层过滤膜，所述各层过滤膜的过滤孔径顺次减小，所述温度传感器以及多通电磁阀分别与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述前端采集管的入口处固设有初级过滤器。

3.根据权利要求2所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述过滤罐的入口处固设有次级过滤器。

4.根据权利要求2所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述的初级过滤器模块化插接固定在所述前端采集管的入口处。

5.根据权利要求1所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述若干个过滤罐为一体结构，相邻过滤罐之间由挡板隔开。

6.根据权利要求1-5任一项所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述的前端采集管外壁上固设有夹持手柄。

7.根据权利要求6所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述过滤罐内固设有与所述多层过滤膜一一对应的安装片，所述安装片为滤网状结构，所述过滤膜分别固定在相应的安装片上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述抽吸泵的出水口通过螺纹连接器与多通电磁阀连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的深海热液喷口微生物过滤采样装置，其特征在于，所述各层过滤膜的孔径为微米级。