【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于科學實驗儀器領域，特別涉及一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，旨在提供一個弱磁場環境，且能夠控制溫度、濕度和光照，能夠回收和利用冷凝水，為空間生命生態科學和磁生物學等領域內的生物培養和科學研究提供一個穩定且適宜的環境。
技術介紹
1、隨著人類航天事業的發展，如中國的嫦娥系列、天問系列任務和國際月球科研站大科學裝置、美國的阿爾忒彌斯計劃(artemis?program)以及火星探測系列任務等的不斷推進，為空間生命科學、空間生態學領域的技術和理論發展提出了新的要求和快速發展的契機。其中包括能夠為人類地外生存提供最先進生命保障的生物再生生命保障系統相關理論和技術。在地外典型的極端環境因素中，磁場環境作為生物生命活動過程中的恒定不變環境因素之一，在生物體的生命活動中發揮著重要的作用。而月球和火星上的磁場環境顯著不同于地面，均無全球性偶磁極，月球上絕大部分是零磁場，極少部分區域由于其表面的磁性礦物的存在而具有100nt-300nt的磁場；火星上，目前基于美國火星全球探測者(marsglobal?surveyor,mgs)衛星在高度400千米左右的磁場觀測數據，火星表面分布著由磁性巖石礦物形成的局部磁場，強度通常達到上千nt。相比之下，地球具有全球性的磁場，即地磁場，地磁場可視為地心軸向的偶極磁場，磁感應強度在25μt-65μt之間，平均大小在50μt左右，其范圍覆蓋整個地球及近地空間，目前的地磁南極靠近地理北極，地磁北極靠近地理南極。由此可見，雖然針對月球和火星的磁場測定結果可能還存在較大的不確定性，但是基本可以清晰
2、那么人類在探測月球和火星的過程中，離開地球在地外的生存保障必然需要有植物、動物、微生物組成的生物再生生命保障系統，而植物、動物、微生物，在長期進化過程中已經適應了地球上的磁場環境，當磁場環境發生變化，其生命活動勢必發生顯著的變化，進而導致系統構建和運行調控參數顯著不同于地面。因此，若想在地外環境中建立并穩定運行生物再生生命保障系統，就必須研究清楚植物、動物、微生物對地外弱磁場環境的響應和適應規律及其深層機制，為月面或火星等地外。開展植物、動物、微生物在弱磁環境下的培養研究，而搭載相關深空探測科學載荷，到月面或火星火星表面開展實驗研究，則一方面受限于資源限制，較難開展較長生命周期、較大規模、較多測試指標研究，另一方面樣品較難返回，較難開展分子或基因等深層的研究。因此，必須研發能夠屏蔽地面磁場，模擬月面或火星表面的磁場環境，且能夠控制溫度、濕度、光照等生物生命活性必須調控的環境因素的實驗裝置。
3、以往研制的磁屏蔽裝置均是針對檢測設備、機電設備等，通過磁屏蔽來保障或提高設備的運行性能，還未有能夠調控溫度、濕度、光照等環境因素來培養植物、動物、微生物等弱磁環境模擬設備，其中的技術難點是在保障了弱磁場環境的同時實現對培養室內溫度、濕度、光照環境的調控，同時回收冷凝水。因此，本專利技術開發了一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，在屏蔽地面磁場模擬地外空間弱磁場的同時，可以實現對弱磁場有效空間內的溫度、濕度和光照環境的調控，以及冷凝水的回收等，能夠更好的支撐面向地外弱磁環境的生物學和生態學研究。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，該裝置可以應用于實驗室開展模擬月面、火星等地外磁場環境下的生命科學和生態學研究。
2、為了實現以上弱磁環境的模擬、環境控制和冷凝水的回收等，設計專利技術了該適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置。
3、本專利技術為解決上述技術問題而采取的技術方案是：
4、一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置旨在為生物培養實驗提供弱磁環境，且具有一定的擴展性，能夠在裝置內部安裝固定溫濕度、氣體成分傳感器和攝像頭等小型零部件，以實現對裝置有效空間內部的溫濕度和氣體成份環境條件的檢測；能夠在裝置外部外接設備，實現對裝置內溫度的調控。主要包括四個部分：
5、1、弱磁環境模擬筒體
6、該裝置的弱磁環境模擬筒體由多層磁屏蔽筒、內膽筒、筒蓋、穿壁孔、底座組成。筒體采用圓筒形結構，為了保障筒型結構的穩定性和生物實驗的適用性，采用豎直筒設計，這樣可以較好的保障裝置在長期使用過程中不會因為受力的作用而發生形變，且更加有利于植物、動物等較大體型生物實驗的開展。為了滿足不同生物培養需求，如植物培養往往需要較大的有效空間高度，鑒于植物培養實驗的需求，弱磁環境模擬筒體的有效空間高度不低于植物培養所需的最小高度.
7、由于生物培養過程中不可避免的會利用一些無機鹽化學溶液，生物體自身生命活動會釋放一些有機揮發物，且環境多高濕，因此弱磁環境模擬筒體的結構上要針對生物的或化學的腐蝕作用做針對性設計。該專利技術中的弱磁環境模擬筒體，在多層磁屏蔽筒的內部，采用無磁性且化學穩定性高的材料做內膽筒，內膽筒筒底與筒壁連接處做倒角，內筒膽筒壁穩定光滑且無死角，避免在開展生命科學或生態學實驗等過程中內膽筒材料在化學的或生物的腐蝕作用下釋放氣態的或固態的物質，干擾實驗，且便于清理。
8、弱磁環境模擬筒體在拓展性連接環境檢測傳感器、攝像頭或光源設備時，需要盡最大限度地避免對筒內磁場環境的干擾，因此通電電線或控制設備模塊等需最大限度的置于筒外，因此必須根據需要設計穿壁孔，穿壁孔的分布于筒體的上中下三個位置，分別是筒體上沿、筒體中部、筒體下部。筒體上沿部位的穿壁孔便于穿壁安裝光源等置于實驗空間頂部的部件；在筒體中部的穿壁孔，便于穿壁安裝環境檢測傳感器和影像攝像模塊等需要安裝于設備中部的部件；在筒體下部的穿壁孔，設置于有效空間的下沿，便于生物培養所需相關物質(如水、營養液等)的連續性輸入，或便于底部所需傳感器等部件的安裝；在這里所有的穿壁孔，均通過穿管的形式將裝置各夾層空間封閉，使夾層空間無法與桶內空間或桶外空間聯通，避免水汽、灰塵等物質進入夾層中，每個孔的內徑要依據磁屏蔽筒的弱磁場模擬水平的要求和所需穿壁線路的需要，綜合設計分析，選則最小孔徑值。
9、優選地，裝置的弱磁環境模擬筒體的有效空間直徑為100mm—180mm，高度為250mm或以上，以滿足不同空間需求的植物、動物、微生物的培養，或是兩鏈環、三鏈環微型生態系統實驗需求；
10、優選地，弱磁環境模擬筒體上中下，分別相對設置兩個穿壁孔，孔徑為10mm-20mm，在保障磁屏蔽效果的同時，以滿足不同位置、不同類型傳感器、光源、攝像頭等部件的安裝固定需求，并保障最少的通電電線進入到筒內，干擾磁場環境。
11、優選地，所有穿壁孔，均通過穿管的形式將裝置各夾層空間封閉，使夾層空間無法與桶內空間或桶外空間聯通，避免水汽、灰塵等物質進入夾層中。
12、優選地，弱磁環境模擬筒體內壁設置耐腐蝕、耐高低溫、性能穩定的內膽筒，內膽筒各拐角或壁面交接處做倒角處理，以滿足生物實驗環境的高濕環境對材料穩定性的要求，且不會因為高溫高濕或生物培養過程產生的酸堿性溶液，發生腐本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于，主要包括弱磁環境模擬筒體、溫度控制模塊、冷凝水回收模塊、承重生物培養臺四個部分；弱磁環境模擬筒體，其特征在于，由多層磁屏蔽筒2、內膽筒3、穿壁孔5構成；多層磁屏蔽筒2和筒蓋4通過材料的磁屏蔽特性實現在地面上對地外弱磁場環境的模擬；內膽筒3通過選擇無磁性、耐腐蝕、耐高低溫、物理化學性能穩定的材料制作，內膽筒3各拐角或壁面交接處做倒角處理，以滿足生物實驗環境的高濕環境對材料穩定性的要求，且不會因為高溫高濕或生物培養過程產生的酸堿性溶液，發生腐蝕現象，保障在裝置適用過程中不會釋放干擾生物體生命活動、及試驗結果的氣態的或游離態的物質；穿壁孔5按照裝置外接部件所需分布，在保障磁屏蔽效果的同時，以滿足不同位置、不同類型傳感器、光源、攝像頭等部件的安裝固定需求，并保障最小干擾磁場環境，所有穿壁孔，均通過穿管的形式將裝置各夾層空間封閉，使夾層孔隙無法與筒內或筒外聯通，避免水汽、灰塵等物質進入夾層中。
2.如權利要求1所述一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于溫度控制模塊，由液冷管7、導熱膠11、液冷管進液管口
3.如權利要求1所述一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于冷凝水回收模塊，由吸水導水環8、冷凝水管12構成，吸水導水環8采用耐酸堿腐蝕、耐高低溫、高吸水性、高導水性的纖維材料，且可拆卸更換，以便于使用過程中的清理和消殺，同時吸水導水環具有較高的靈活性，其下部可以根據實驗設計所需伸入實驗模塊或不伸入實驗模塊，以實現更高效更個性化的冷凝水回收和利用；冷凝水管12通過穿壁的形式將裝置各夾層空隙封閉，使夾層空間無法與筒內或筒外聯通，避免水汽、灰塵、雜質等物質進入并滯留在夾層中，冷凝水管12的內徑要依據弱磁場環境模擬筒的磁場水平要求和所需穿壁冷凝水排放的需要，綜合分析，選則最小孔徑值，冷凝水管12內端口的口沿與內膽筒3的底面平滑交接，便于冷凝水及其中所含雜質的順暢排處，冷凝水管12的外端口接水管和止水閥，以便于冷凝水的排放和控制。
4.如權利要求1所述一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于承重生物培養臺，由承重臺板9和承重臺支架10構成，均采用無磁性料耐腐蝕材料制作，承重臺支架10穿壁，將承重臺板9上的重量傳輸到底座6來承受，避免弱磁場環境模擬筒體1的底部受力，進而造成筒體結構在使用過程中發生變形，影響整個裝置的弱磁場環境模擬效果，承重臺板9可拆卸，便于裝置內部清理。
...【技術特征摘要】
1.一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于，主要包括弱磁環境模擬筒體、溫度控制模塊、冷凝水回收模塊、承重生物培養臺四個部分；弱磁環境模擬筒體，其特征在于，由多層磁屏蔽筒2、內膽筒3、穿壁孔5構成；多層磁屏蔽筒2和筒蓋4通過材料的磁屏蔽特性實現在地面上對地外弱磁場環境的模擬；內膽筒3通過選擇無磁性、耐腐蝕、耐高低溫、物理化學性能穩定的材料制作，內膽筒3各拐角或壁面交接處做倒角處理，以滿足生物實驗環境的高濕環境對材料穩定性的要求，且不會因為高溫高濕或生物培養過程產生的酸堿性溶液，發生腐蝕現象，保障在裝置適用過程中不會釋放干擾生物體生命活動、及試驗結果的氣態的或游離態的物質；穿壁孔5按照裝置外接部件所需分布，在保障磁屏蔽效果的同時，以滿足不同位置、不同類型傳感器、光源、攝像頭等部件的安裝固定需求，并保障最小干擾磁場環境，所有穿壁孔，均通過穿管的形式將裝置各夾層空間封閉，使夾層孔隙無法與筒內或筒外聯通，避免水汽、灰塵等物質進入夾層中。
2.如權利要求1所述一種適用于生物培養的地外弱磁場環境模擬裝置，其特征在于溫度控制模塊，由液冷管7、導熱膠11、液冷管進液管口14和液冷管出液管口15構成，在裝置運行過時，低溫冷液從冷液管進液口14進入，冷液流過所有冷液管7，從冷液管出液口15排出，以此循環運行，通過調控循環冷液的溫度和流速等，在導熱膠11的...
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