ПРИБОР "БИОТЕСТ"

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для одновременного выращивания в одинаковых контролируемых условиях проб микроводорослей и может использоваться для биотестирования токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, снеговых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов на водорослевых тест-организмах, а также для проведения исследований по экологии и физиологии водорослей.
Известны многовариантные лабораторные установки для культивирования водорослей, состоящие из многих емкостей, помещенных в термостатированную ванну и равномерно освещаемых несколькими трубчатыми лампами, расположенными в одной плоскости с емкостями перпендикулярно их оси. При этом культура водоросли в каждой емкости непрерывно перемешивается путем пропускания через нее воздуха с углекислым газом (Упитис В.В. Макро- и микроэлементы в оптимизации минерального питания микроводорослей. Рига. Изд-во Знание, 1983, 239 с.)
Недостатком таких установок является то, что они не обеспечивают высокую точность измерения ростовых процессов, поскольку в них трудно создать равные условия культивирования организмов, вследствие как неоднородности барботажа суспензии, так и неодинаковой по длине светимости трубчатых ламп. Кроме того, они имеют невысокую надежность из-за громоздкости конструкции, а также сложны в обслуживании, требуя постоянного присутствия оператора.
Наиболее близким техническим решением является устройство для биотестирования, содержащее корпус с подставкой, шарнирно соединенной с корпусом и снабженную упорной дугой с градуированной шкалой, кассету с равномерно распределенными по окружности гнездами для емкостей, светопрозрачные емкости для микроводорослей, привод с электродвигателем для вращения кассеты, вентилятор, термодатчик, и источник света, выполненный в виде лампы накаливания, излучающей свет в красной области спектра в диапазоне длин волн от 625 до 670 нм (Патент РФ на полезную модель №0059055 - прототип).
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет создать наиболее оптимальные условия для культивирования микроорганизмов, в результате чего продолжительность процесса культивирования занимает много времени (более 18 часов).
Задачей, решаемой использованием заявляемой полезной модели, является создание оптимальных условий культивирования микроводорослей, обеспечивающих значительное снижение времени на их выращивание.
Техническая сущность заявленного устройства заключается в том, что в известном устройстве, содержащем корпус с подставкой, вращающуюся кассету в нем с равномерно распределенными по окружности гнездами для светопрозрачных емкостей с микроводорослями, источник света и привод с электродвигателем для вращения кассеты, в качестве источника света применены два лазера с длиной волны излучения в диапазоне от 625 до 670 нм и от 420 до 480 нм, размещенные внутри корпуса на одной диагональной относительно корпуса и диаметральной относительно кассеты оси напротив друг друга.
Лучи от лазеров через две расфокусирующие линзы, вмонтированные в корпус устройства, попадают на светопрозрачные емкости с культивируемыми микроорганизмами. При этом внутренняя поверхность корпуса покрыта светоотражающим лазерное излучение материалом. Лазеры снабжены блоком управления, позволяющим регулировать интенсивность лазерного облучения при культивировании микроорганизмов.
На фиг.1 показана схема заявляемого устройства; на фиг.2 - спектрограмма прохождения света через одноклеточную водоросль хлорелла в видимом диапазоне длин волн от 360 до 700 нм.
Устройство состоит из корпуса 1 со светоотражающим покрытием, внутри которого установлена кассета 2 с вставленными в нее цилиндрическими светопрозрачными емкостями 3, в которых в виде суспензии находятся пробы выращиваемых микроводорослей. Кассета приводится в движение электродвигателем. Внутри корпуса расположены термонагреватель, блок с термодатчиком и вентилятор. Диагонально относительно корпуса 1 и диаметрально противоположно относительно кассеты 2 расположены источники лазерного излучения 4 и 5 с блоками управления мощностью лазеров 6 и 7. В корпус 1 вмонтированы расфокусирующие линзы 8 и 9, через которые лучи от лазеров с длиной волны в красной области спектра (от 625 до 670 нм) и с длиной волны в сине-зеленой области спектра (от 420 до 480 нм) направляются на светопрозрачные емкости 3 с культивируемыми микроорганизмами.
Устройство работает следующим образом. Включением электродвигателя приводится во вращение кассетуа 2. Лазеры 4 и 5 в заданном блоками управления 6 и 7 режимах мощности генерируют высокомонохроматические лазерные излучения с оптимальной для роста микроводорослей длиной волны в красной области спектра (от 625 до 670 нм) и в сине-зеленой области спектра (от 420 до 480 нм).
На фиг.2 представлена спектрограмма прохождения света через одноклеточную водоросль хлорелла в видимом диапазоне длин волн от 360 до 700 нм. На спектрограмме наблюдаются две характерные области с максимумом в сине-зеленом (от 420 до 480 нм) и красном (от 625 до 670 нм) спектральных диапазонах. Лазерные лучи через расфокусирующие линзы 8 и 9 направляется на светопрозрачные емкости 3 с культивируемыми микроорганизмами и создает оптимальные световые условия для фотоавтотрофного роста водорослей.
Термонагреватель, термодатчик и вентилятор обеспечивают требуемый температурный режим при выращивании водорослей.
Экспериментальная проверка заявленного устройства показала, что в результате создания оптимальных условий для фотоавтотрофного роста водорослей при их облучении излучением лазеров в красной области спектра от 625 до 670 нм и сине-зеленой области спектра от 420 до 480 нм, длительность культивирования сокращается на 25-30%. Эти данные свидетельствуют о том, что предлагаемое устройство позволяет значительно снизить время культивирования микроводорослей, что существенно ускоряет процесс биотестирования при оценке экологической безопасности природных объектов.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
1. Ускорение процесса биотестирования.
2. Создание оптимально благоприятных условий фотоавтотрофного роста водорослей.
3. Повышение качества лабораторных работ.