一种可视化生物膜培养反应器及原位观察的方法与流程

1.本发明涉及微生物电化学技术领域，特别涉及一种可视化生物膜培养反应器及利用该反应器进行生物膜培养和观察的方法。


背景技术：

2.目前，生物膜学已成为医药、食品、环境等领域的研究热点。然而直到现在，生物膜还是一个“黑箱”，膜内物质循环、群落结构和功能等有待探索。2004年，logan等(liu h,ramnarayanan r,logan be.production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell[j].environ sci technol,2004,38(7):2281
‑
2285)发现从废水中富集形成的生物膜吸附在固体电极上的电子传递效率是浮游微生物的数百倍。这种由微生物形成的一类可以通过氧化还原反应与导电材料交换电子的生物膜叫做电活性生物膜。与传统生物膜相比，电活性生物膜最大特点是生物膜与胞外固态载体(铁氧化物、腐殖质及电极等)存在直接的电子交换过程。电活性生物膜的电子传递特性，赋予了它在环境、能源和化工等领域的广泛应用前景，已成为当前国际研究热点。
[0003]
电活性生物膜的形成是一个复杂的动态过程，涉及多种生理机制，受多重因素影响。研究一般认为，电活性生物膜的形成过程可以分为5个阶段，即细胞的初始粘附、分泌eps强化粘附、微群落形成、生物膜结构成熟分化以及细胞的脱离逸散。
[0004]
电活性生物膜的发现改变了生物膜与接触界面相互作用的传统认识，为深入理解生物膜的结构和功能提供了全新视角。目前，常规的分析方法只能提供生物膜在启动前或者启动后的结构信息，导致反应过程的分析主要依靠逻辑推理和想象，因此发展高效、实时的原位可视化生物膜培养反应器来记录生物膜生长的过程非常重要。
[0005]
可视化反应器对生物膜反应过程中的机理研究提供了强大的支撑，基于目前对于生物膜可视化观察的反应器并不多，因此本领域的技术亟待完善。


技术实现要素：

[0006]
本发明提供可视化反应器对生物膜反应器，克服了传统生物膜反应器无法实现实时可视化观察以及现有可视化反应器不便原位取样、原位染色以及原位共聚焦观察、检测的瓶颈，对生物膜反应过程中的机理研究提供了强大的支撑。
[0007]
一种可视化生物膜培养反应器，包括反应器主体、参比电极和对电极，所述反应器主体带有反应腔室，所述反应器主体的侧壁上带有连通反应腔室与外部的进、出水口，所述参比电极和对电极穿过所述反应器主体的侧壁伸入反应腔室内；所述反应器主体包括：
[0008]
本体，所述本体带有贯通本体顶面至底面的中空腔体；
[0009]
封盖，与所述中空腔体位于本体顶面一端的端口密封并可拆卸连接，所述封盖的中心为透明天窗；
[0010]
夹持部，位于所述本体的底面且相对于本体的底面向外凸出，所述夹持部内带有与所述中空腔体同轴贯通的通孔
[0011]
透光底板，与中空腔体位于本体底面一端的端口或所述夹持部的通孔密封并可拆卸连接，所述透光底板的内表面为导电面或所述透光底板的内侧设置导电玻璃片；所述中空腔体内且位于封盖与透光底板之间的空间为所述反应腔室；
[0012]
导电探针，所述导电探针贯穿本体或封盖、一端伸入反应腔室内且与所述导电面或导电玻璃片可离合连接、另一端伸出至本体外。
[0013]
本发明的可视化生物膜培养反应器设计精巧、拆卸方便，成膜效果好。整个反应器放置在倒置生物显微镜上，可以实时观察和记录生物膜的生长过程；夹持部的设计可方便的被卡在共聚焦显微镜的载物台上，灵活的上下左右前后移动，夹持在激光共聚焦显微镜上，可通过拆卸顶端透明天窗进行染色，实现原位观察生物膜的厚度，并对微生物细胞的结构、死活等进行实时观察和检测。该可视化生物膜培养反应器克服了传统生物膜反应器无法实现实时原位取样、现有可视化反应器不便原位染色以及原位共聚焦观察、检测的瓶颈，以及完整的观察记录生物膜初始粘附到成熟脱落的过程，有利于更明了的展现生物膜形成的动态过程和对机理的研究。
[0014]
以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
[0015]
可选的，所述中空腔体靠近本体顶面的内壁上设置用于安装封盖的第一台阶；所述中空腔体靠近本体底面的内壁上设置第二台阶或所述通孔与中空腔体的衔接处形成第二台阶，所述第二台阶用于安装透光底板；所述封盖与第一台阶之间以及透光底板与第二台阶之间均设置密封垫圈；所述封盖的外侧和透光底板的外侧均设置有与中空腔体或通孔内壁螺纹配合的紧固环。
[0016]
封盖外侧的紧固环与中空腔体内壁螺纹配合；透光底板外侧的紧固环与中空腔体或通孔内壁螺纹配合。
[0017]
紧固环通过螺纹配合与中空腔体内壁连接，拆取方便；需原位染色时，拧开封盖外的紧固环，取出封盖，即可操作，玻璃电极上生物膜的生长过程可以实时观察记录；需更换透光底板或导电玻璃时，拧开透光底板外的紧固环，即可更换。
[0018]
可选的，所述通孔的直径大于中空腔体底端的直径。在通孔与中空腔体的衔接处形成所述的第二台阶。
[0019]
进一步地，该夹持部可为突出于反应器主体底面的圆柱设计，可方便的被卡在共聚焦显微镜的载物台上，灵活的上下左右前后移动。便于在共聚焦显微镜的载物台上实现原位观察生物膜的厚度，并对微生物细胞的结构、死活等进行实时观察和检测。
[0020]
可选的，还包括拆卸扳手，所述紧固环的内环面上设置与所述拆卸扳手适配的卡口。通过拆卸扳手实现紧固环的拆装，方便快捷。进一步地，所述卡口对称设置。
[0021]
可选的，所述封盖包括绝缘圆环和嵌装于绝缘圆环中心的所述透明天窗；所述导电探针贯穿所述本体或所述绝缘圆环安装。密封垫圈设置于绝缘圆环与对应的台阶之间。
[0022]
可选的，所述导电探针为可伸缩导电探针。
[0023]
可选的，所述可伸缩导电探针与本体或绝缘圆环之间密封且固定连接。
[0024]
可选的，所述可伸缩探针为弹簧式探针，包括针管、弹簧和针头；所述针管包括一段实心管和一段空心管；所述弹簧置于针管的空心管段内，所述弹簧的一端与衔接处的实
心管段端面相连、另一端与伸入空心管段内的针头相连；所述针头的另一端露出所述针管的空心管段外，用于与导电面或导电玻璃片相连；所述针管的实心管段与所述本体或绝缘圆环固定连接并伸出本体外。
[0025]
压紧封盖时探针和工作电极(透光底板的导电面或透光底板内侧的导电玻璃片)完全接触，拧松封盖便可断开探针与工作电极的连接。金属探针从封盖或本体的顶部伸出，连接电化学工作站电极夹。
[0026]
可选的，所述透光底板为多宫格透明皿，每个宫格内独立设置导电玻璃片以及各自独立的设置与对应导电玻璃片可离合连接的导电探针。可实现多样同时培养、电化学信号和光学图像同时监控。
[0027]
例如，所述多宫格透明皿可选择四宫格玻璃皿，每个宫格内独立设置导电玻璃片，导电玻璃片作为工作电极，每个导电玻璃片通过对应的导电探针独立的连接电化学工作站。选择四宫格玻璃皿时，可以放置4个样品，在同一个反应器内培养。同一个条件下(如电势)培养，或者每个电极在不同条件下(如电势)培养。培养过程中可以从顶部旋开紧固环，断开金属探针和电极的连接，随时进行染色或取样。四宫格只是举例，不局限于四宫格，多宫格也可。
[0028]
可选的，所述透明天窗相对本体的顶面向内凹陷。
[0029]
可选的，所述本体为立方体结构，所述本体的厚度为15～30mm。
[0030]
可选的，所述反应器主体的侧壁上开设电极插槽，所述电极插槽的轴线与中空腔体的轴线相垂直；所述对电极和参比电极与对应的电极插槽密封且可拆卸连接。
[0031]
可选的，所述进、出水口的进水口低于出水口设置。进水口和出水口均在侧边，可实现连续流或者序批式培养生物膜。
[0032]
可选的，所述导电探针为金属探针。
[0033]
可选的，所述紧固环为聚四氟乙烯螺环。
[0034]
可选的，所述绝缘圆环为四氟圆环。
[0035]
可选的，所述透明天窗包括但不限于石英玻璃，只要透光度强的材料均可。
[0036]
可选的，所述导电玻璃包括但不限于ito玻璃电极，只要可以导电的透明坚硬的材料均可。
[0037]
可选的，所述参比电极为ag/agcl或者饱和甘汞参比电极；所述对电极为铂丝环电极。通过压缩铂丝环，在减小空间体积的同时增大对电极的比表面积。
[0038]
本发明还提供一种利用所述可视化生物膜培养反应器进行生物膜培养及观察的方法，包括：
[0039]
所述可视化生物膜培养反应器的进、出水口分别连通反应液供给管路；
[0040]
导电探针与导电玻璃片或透光底板的导电面闭合连接，所述参比电极、对电极和导电探针连接电化学工作站，进行生物膜培养；
[0041]
将生物膜培养完成后或生物膜培养过程中的可视化生物膜培养反应器置于倒置生物显微镜的检测平台上，实时观察和记录生物膜的生长过程；
[0042]
或将生物膜培养完成后或生物膜培养过程中的可视化生物膜培养反应器置于激光共聚焦显微镜的检测平台上，通过所述夹持部进行固定，打开封盖对生物膜进行原位染色并原位观察和记录生物膜的厚度、结构及状态。
[0043]
可选的，所述培养过程可为序批式或连续式。
[0044]
与现有技术相比，本发明的反应器至少具有如下有益效果之一：
[0045]
(1)本发明可视化反应器克服了传统电化学反应器无法实现实时可视化观察的问题；
[0046]
(2)本发明可视化反应器克服了传统电化学反应器无法实现实时原位取样、原位染色以及原位共聚焦观察、检测的瓶颈，以及完整的观察记录生物膜初始粘附到成熟脱落的过程，有利于更明了的展现生物膜形成的动态过程和对机理的研究；
[0047]
(4)本发明可视化反应器可实现多样同时培养、电化学信号和光学图像同时监控。
[0048]
(5)本发明中工作电极通过探针与电化学工作站连接，探针弹簧的弹力不仅利于接触导电，且其缓冲作用也很好的保护了工作电极不被压碎。
附图说明
[0049]
图1为实施例1的正视图；
[0050]
图2为实施例1的俯视图。
[0051]
图3为实施例1的侧视图；
[0052]
图4为实施例1中部分配件的结构示意图；
[0053]
图5为实施例2的正视图；
[0054]
图6为实施例2的俯视图；
[0055]
图7为紧固环与拆卸扳手的配合示意图；
[0056]
图8为导电探针的结构示意图；
[0057]
图9为实施例1对应的应用例中观察到的图片；
[0058]
图10为实施例2中对应的应用例观察到的图片。
[0059]
图中所示附图标记如下：
[0060]1‑
本体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
透光底板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
参比电极
[0061]4‑
对电极
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
封盖
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
进水管接头
[0062]7‑
出水管接头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
上紧固环
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ9‑
下紧固环
[0063]
10
‑
导电探针
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
密封垫圈
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
‑
透明天窗
[0064]
13
‑
夹持部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
‑
电极插槽
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
进水口
[0065]
16
‑
出水口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
‑
拆卸扳手
[0066]
10a
‑
针管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10b
‑
弹簧
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10c
‑
针头
具体实施方式
[0067]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0068]
为了更好地描述和说明本技术的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本技术的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。
[0069]
需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0070]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0071]
一种可视化生物膜培养反应器，包括反应器主体、参比电极和对电极，反应器主体带有反应腔室，反应器主体的侧壁上带有连通反应腔室与外部的进水口和出水口，进水口安装进水管接头，出水口处安装出水管接头，连接处均密封处理，参比电极和对电极穿过反应器主体的侧壁伸入反应腔室内。
[0072]
反应器主体包括本体、夹持部、封盖、透光底板和导电探针，本体带有贯通本体顶面和底面的中空腔体，中空腔体轴向的两端均为开口结构；本体底部带有夹持部，夹持部相对于本体的底面向外突出，夹持部内带有与中空腔体同轴贯通的通孔；封盖与中空腔体的位于本体顶面侧的端口密封并可拆卸连接，封盖的中心为透明天窗；透光底板与中空腔体的位于本体底面侧的端口或夹持部的通孔密封并可拆卸连接，透光底板的内表面为导电面或所述透光底板的内侧设置导电玻璃片，导电面或导电玻璃片作为工作电极；中空腔体内且位于封盖与透光底板之间的空间构成反应腔室；导电探针一端伸入反应腔室内并与导电面或导电玻璃片可离合连接，导电探针的另一端伸出至本体外，用于与电化学工作站或数据采集仪连接。
[0073]
可视化生物膜培养反应器的进、出水口的管接头连通反应液供给管路；导电探针与导电玻璃片或透光底板的导电面闭合连接，参比电极、对电极和导电探针连接电化学工作站，进行生物膜培养；将生物膜培养完成后或生物膜培养过程中的可视化生物膜培养反应器置于倒置生物显微镜的检测平台上，实时观察和记录生物膜的生长过程；或将生物膜培养完成后或生物膜培养过程中的可视化生物膜培养反应器置于激光共聚焦显微镜的检测平台上，打开封盖对生物膜进行原位染色并原位观察和记录生物膜的厚度、结构及状态。
[0074]
实施例1
[0075]
一种可视化生物膜培养反应器，如图1～图4所示，包括反应器主体、参比电极3和对电极4，反应器主体带有反应腔室，反应器主体的侧壁上带有连通反应腔室与外部的进水口15和出水口16，进水口15安装进水管接头6，出水口16处安装出水管接头7，连接处均密封处理，反应器主体的侧壁上还设置电极插槽14，参比电极3和对电极4穿过反应器主体侧壁上的电极插槽14伸入反应腔室内。
[0076]
反应器主体包括本体1、透光底板2、封盖5、上紧固环8、下紧固环9、导电探针10、密封垫圈11和夹持部13，本体1带有贯通顶面至底面的中空腔体，中空腔体轴向的两个端部均为开口结构。夹持部13位于本体1的底面且相对于本体1的底面向外凸出，夹持部13带有与本体的中空腔体同轴贯通的通孔。封盖5与中空腔体的其中一端端口(本体顶面侧)密封并可拆卸连接，封盖5的中心为透明天窗12。透光底板2与中空腔体的另一端端口(本体底面侧)密封并可拆卸连接，透光底板2的内表面为导电面或在透光底板的内侧设置导电玻璃片，导电面或导电玻璃片作为工作电极；为尽可能的减小反应器主体厚度和保证反应腔室的体积，透光底板2也可安装于夹持部的通孔内，如图～图4所示的实施方式中，透光底板安
装于夹持部的通孔内。封盖5相对于本体顶面向内凹陷。导电探针10一端伸入反应腔室内，与导电面或导电玻璃片可离合连接，导电探针的另一端延伸出本体1外，用于与电化学工作站连接。
[0077]
为便于透光底板2和封盖5的安装，中空腔体靠近本体顶面的内壁上设置第一台阶，第一台阶用于安装封盖5；中空腔体靠近本体底面的内壁上设置第二台阶或通孔与中空腔体的衔接处形成第二台阶，第二台阶用于安装透光底板；封盖与第一台阶之间以及透光底板与第二台阶之间均设置密封垫圈11；封盖5的外侧和透光底板2的外侧均设置有紧固环，封盖5外层的紧固环与中空腔体内壁螺纹配合，透光底板2外层的紧固环与中空腔体或通孔的内壁螺纹配合。
[0078]
一种具体的实施方式中，中空腔体内靠近本体顶面处由腔体的直径变化形成第一台阶(也可理解为中空腔体为堆叠圆柱型，上面圆柱直径小，下面圆柱直径大，具体的大小、尺寸根据需求而定)，封盖安装于该第一台阶处，封盖与第一台阶之间设置密封垫圈11；夹持部13的通孔直径大于中空腔体底部端口的直径，二者的直径差在衔接处形成第二台阶，透光底板13安装于该第二台阶处，透光底板13与第二台阶之间设置密封垫圈11。
[0079]
作为封盖和透光底板实现可拆卸连接的一种优选实施方式，封盖5的外侧(即图1中封盖的上方)设置上紧固环8，透光底板2的外侧(即图1中透光底板的下方)设置下紧固环9，上紧固环8与中空腔体之间以及下紧固环9与中空腔体或夹持部的通孔之间均为螺纹连接，拆取方便，需原位染色时，拧开封盖外的紧固环，取出封盖，即可操作，玻璃电极上生物膜的生长过程可以实时观察记录；需更换透光底板或导电玻璃时，拧开透光底板外的紧固环，即可更换。紧固环可采用聚四氟乙烯螺环，聚四氟乙烯螺环拧紧实现密封，工作电极与顶部的金属探针连接，当导电玻璃拧紧时，工作电极和金属丝便可接触完全。
[0080]
为便于对上紧固环和下紧固环的拆取操作，还包括拆卸扳手17，紧固环的内环面上设置与拆卸扳手适配的卡口。通过拆卸扳手实现紧固环的拆装，方便快捷。作为一种优选地实施方式，卡口对称开设两个，紧固环与拆卸扳手之间的配合方式如图7所示。
[0081]
作为封盖的一种实施方式，封盖5包括绝缘圆环和嵌装于绝缘圆环中心的透明天窗12；密封垫圈11设置于绝缘圆环与第一台阶之间。透明天窗包括但不限于石英玻璃，只要透光度强的材料均可，绝缘圆环为四氟圆环。
[0082]
作为透光底板的一种实施方式，透光底板2为多宫格透明皿，每个宫格内独立设置导电玻璃片以及各自独立的设置与对应导电玻璃片可离合连接的导电探针。可实现多样同时培养、电化学信号和光学图像同时监控。例如，一种具体的实施方式中，多宫格透明皿可选择四宫格玻璃皿，每个宫格内独立设置导电玻璃片作为工作电极，各宫格内的导电玻璃片不导通，每个导电玻璃片通过对应的导电探针独立的连接电化学工作站。选择四宫格玻璃皿时，可以放置4个样品，在同一个反应器内培养。同一个条件下(如电势)培养，或者每个电极在不同条件下(如电势)培养。培养过程中可以从顶部旋开紧固环，断开导电探针和电极的连接，随时进行染色或取样。四宫格只是举例，不局限于四宫格，多宫格也可。导电玻璃包括但不限于ito玻璃电极，只要可以导电的透明坚硬的材料均可。
[0083]
与四宫格透光底板相适应的，设置四根导电探针10，导电探针10与中空腔体同轴插入反应腔室内，一端与导电玻璃片可离合连接，一端位于本体外，用于连接电化学工作站。一种具体的安装方式中，四根导电探针10均贯穿封盖的绝缘圆环安装，探针与绝缘圆环
的连接处进行密封。为实现探针与导电玻璃片之间的可离合连接，导电探针可选择可伸缩导电探针，压紧封盖时探针和导电玻璃片完全接触，拧松封盖便可断开探针与导电玻璃片的连接。导电探针选择金属探针，金属探针从封盖的顶部伸出，连接电化学工作站电极夹或数据采集仪器。
[0084]
作为可伸缩导电探针的一种具体实施方式，如图8所示，可伸缩探针为弹簧式探针，包括针管10a、弹簧10b和针头10c；针管包括一段实心管和一段空心管；弹簧置于针管的空心管段内，弹簧的一端与衔接处(实心管段和空心管段衔接处)实心管段的端面相连，弹簧的另一端与伸入空心管段内的针头相连；针头的另一端露出针管的空心管段外，用于与导电面或导电玻璃片相连；针管的实心管段与绝缘圆环固定连接并伸出封盖外，用于与电化学工作站相连。
[0085]
作为夹持部3的一种具体的实施方式，该夹持部可为突出于本体底面的圆柱设计，可方便的被卡在共聚焦显微镜的载物台上，灵活的上下左右前后移动。便于在共聚焦显微镜的载物台上实现原位观察生物膜的厚度，并对微生物细胞的结构、死活等进行实时观察和检测。
[0086]
反应器主体的顶部和底部均为中空设计，顶部的中空天窗设计凹进反应器本体中，底部夹持部内中空设计凸出反应器本体外。顶部的可拆卸封盖及天窗设计实现透光效果的同时方便拆卸和取样等实验操作。生物膜在导电玻璃片上生长，底部的可拆卸底板设计可通过拧松螺圈替换玻璃皿或者电极。
[0087]
作为本体形状的一种实施方式，本体为立方体结构，所述本体的厚度为15～30mm。本体的侧壁上开设两个电极插槽，电极插槽的轴线与中空腔体的轴线相垂直；对电极和参比电极与对应的电极插槽密封且可拆卸连接。参比电极可选择ag/agcl或者饱和甘汞参比电极；对电极可铂丝环电极。通过压缩铂丝环，在减小空间体积的同时增大对电极的比表面积。
[0088]
一种实施方式中，进、出水口的进水口低于出水口设置。进水口和出水口均在侧边，可实现连续流或者序批式培养生物膜。
[0089]
与实施例1对应的一种具体应用举例中，具体的尺寸设置如下：
[0090]
反应器顶部天窗石英玻璃的直径为24mm，通过高10mm的四氟螺环固定。腔体体积为10ml，参比电极直径4mm，对电极直径4mm，底部导电玻璃直径40mm，通过高10mm的四氟螺环固定。
[0091]
电极分布在侧边，顶部电极通过金属丝连接，在顶部伸出，与电化学工作站或者数据采集仪连接，记录生物膜生长过程的电流，电压等电化学信息。
[0092]
向反应器内注入曝气30min的厌氧废水或者经长期驯化生物相稳定的微生物燃料电池的出水，以2g/l乙酸钠为底物，序批式培养生物膜，培养一段时间(如产电量达到指数期时)通过顶端天窗对其中一个样品进行染色，并在共聚焦显微镜下观察。同样的操作，在每个特征时间对其中一个样品进行染色观察，记录生物膜生长过程中生物量的变化，并对微生物细胞的结构、死活等进行实时观察和检测，可观察到如图9所示的图片。
[0093]
实施例2：
[0094]
透光底板选择内表面为导电面的透明玻璃，导电面作为工作电极，通过一根导电探针与电化学工作站相连。如图5和图6所示，导电探针10设置一根，穿过本体1与透光底板
的内表面可离合连接。导电探针的结构如图8所示，其实心管段与本体1固定连接而不是与封盖固定连接，从通孔与中空腔体形成的第二台阶处贯穿本体。
[0095]
除透光底板和导电探针外，其他设置均同实施例1，不再赘述。
[0096]
与该实施例2对应的一种应用举例：
[0097]
具体的尺寸设置如下：
[0098]
反应器顶部天窗石英玻璃的直径为24mm，通过高10mm的四氟螺环固定。腔体体积为10ml,参比电极直径4mm，对电极直径4mm，底部导电玻璃直径40mm，通过高10mm的四氟螺环固定。
[0099]
向反应池中加入曝氮气10min厌氧处理的经长期驯化生物相稳定的微生物燃料电池的出水，以1g/l乙酸钠为底物，用注射泵恒定进液流速为0.2ml/h，连续流培养生物膜，三电极的金属丝分别与电化学工作站连接，使用计时电流法记录电活性生物膜在生长过程中产生的电流。
[0100]
可视化反应器在培养生物膜的同时，放置在倒置显微镜的载物台上，通过光学显微镜的切换直接进行目镜观察，也可通过oplenic等软件将图像导入计算机进行实时观察和记录，可观察到如图10所示的图片。
[0101]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0102]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。