انجام پژوهش هاي بوم شناسي و سم شناسي آبزيان از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. با اين وجود از يك طرف به دليل محدوديت اجراي آزمايشات صحرايي (به دليل بر هم زدن زيست بوم و گاهي آسيب به آن)، و از طرف ديگر به دليل عدم مطابقت كامل نتايج مطالعات آزمايشگاهي (كه معمولا بر روي تك تك موجودات به صورت جداگانه انجام مي شود)، در اختراع حاضر شرايط موجود در رودخانه هاي طبيعي، در مقياس بسيار كوچك و آزمايشگاهي، شبيه سازي گرديده است. رودخانه آزمايشگاهي مورد بحث در اين اختراع، شامل شبيه سازي تمام بخش هاي جاندار (گياه و جانور) و بي جان (آب، رسوب، جريان) رودخانه طبيعي مي باشد. كاربردهاي اين اختراع بطور خلاصه عبارتند از: 1- بررسي اثر عوامل مختلف فيزيكي (همچون نور، دما، شدت جريان آب و ...) و شيميايي (همچون اسيديته، شوري، قليائيت، كاتيون ها و آنيون ها و ...) بر جانوران و گياهان آبزي رودخانه؛ 2- بررسي اثر آلاينده هاي شيميايي (سموم) و بر همكنش آن ها با آبزيان رودخانه؛ 3- بررسي روابط متقابل گياهان و جانوران و اثر گونه هاي آبزي بر يكديگر.

-خلاصه اختراع 1 - عنوان اختراع : دستگاه نمونه برداري پلانكتون جانوري گياهي وثبت پارمترهاي متغييرهاي فيزيكي وشيميايي در آب دريا ودرياچه به صورت اتوماتيك پيوسته در طول 24 ساعت 2 - زمينه فني كه اختراع به آن تعلق دارد: فيزيك نور- مهندسي مكانيك - مهندسي شيلات (هيدروبيولوژي ) (hydrobiology) 3- مشكلات فني : الف – نبود دستگاه ثبت اندازه گيري و ذخيره اتوماتيك همزمان پارمترهاي متغييرهاي (تغييرات جمعيت پلانكتون نور دما Ph شوري مقدار جريان آب ... در زير آب در طول 24 ساعت ). ب – محدويت انساني در ثبت 24 ساعت تغييرات در دريا ودرياچه شناسي در زمينه هيدروبيولوژي . ج – دستگاه مورد استفاده در علم هيدروبيولوژي دستي بوده امكان خطا وجود داشته سلايق فردي در زمينه علم هيدروبيولوژي باعث به وجود آمدن اندازگيري هاي مختلف . كاربرد يا كاربردهاي اصلي اختراع : الف- ثبت اندازه گيري و ذخيره اتوماتيك همزمان پارمترهاي متغييرهاي (تغييرات جمعيت پلانكتون نور دما Ph شوري مقدار جريان آب ... در زير آب در طول 24 ساعت ). ب – اثبات فرضيه ودليل مهاجرت روزانه پلانكتونها . ج – با اطلاعات به دست آمده مي توان نياز حياطي جانداران پلانكتوني براي پرورش مصنوعي را فهميد و رشد بهينه را براي اين جانداران در زمينه غدايي زنده در آبزي پروري مهيا ساخت. د – محله قرار دادن قفس هاي شناور نيم شناور وغرق شونده را با اناليز اطلاعات بدست آمده از دستگاه مي توان پيدا كرد. 4 - ويژيگي فني الف -قابل اجرا براي تمام عمق آب هاي درياچه و رودخانه بزرگ . ب – با توجه به ساختار ونياز مي توان با انرژي هاي باتري ذخيراي سلول خورشيدي يا نيروي هيدروليكي پنماتيكي آن را كنترل كرد . ج – با توجه به ساختار و كار كرد هزينه و وقت كمتري براي سنجش يك محيط آبي نيازمند است . د-قطعات مكنيكي كمتري در تماس با آب بوده از سيستم هيدروليك كه عمر مفيد بيشتر داشته به دليل استفده از نيروي هيدروليك محدوديت حركت براي عمق مختلف ايجاد نمي شود. 5- برجستگيهاي تكنيكي و فني اختراع : نحوه اي عمل دستگاه در زمان نمونه برداري اين دستگاه بسته به نوع هدف تحقيقاتي وامكانت مورد دست رس مي توان از توان الكتريكي وهيدروليكي يا پنماتيكي استفاده كرد . وقتي دستگاه را در آب قرار داده با كابل هاي كه به زير دستگاه وصل مي شود آن را به عمقهاي مختلف قرار داد وقتي در عمق مورد نظر دستگاه را قرار داده ودستگاه شروع به كار كند موتور قرار داده شده شروع به كار كرده وپروانه اي كه به آن وصل شده را به چرخش در آورده در اثر چرخش پروانه نيروي مكش براي كشيدن آب به داخل دستگاه ايجاد شده در جلوي دستگاه دريچه نيم دايره اي وجود دارد كه يك سوراخ در آن وجود دارد براي وارد شدن آب به داخل دستگاه اين سوراخ فقط براي يك از لوله نمونه كه در جلوي پروانه وجود دارد آب را به داخل مي فرستد بقيه نمونه تا رسيدن به نقط ورودي دستگاه هيچ گونه آب دريافت نكرده . وقتي آب از طريق مكش به داخل دستگاه آمده از طريق يك قيف دوقسمتي كه يك قسمت ازپلاستيك وقسمت ديگر توري به شكل استوانه باز با ضخامت شبكه اي توري در حد ميكرون آب را به داخل هدايت كرده اين تور براي به داخل آوردن آب و مواد معلق طراحي شده كه وقتي جريان وجود دارد به حالت افقي در آمده عبور آب ومواد معلق از انتهاي سوراخ خود را به داخل صافي پلنكتون گير امكان پذير مي كند وقتي كه جريان رو به عقب وجود ندارد توري به حالت عمودي برگشت مواد معلق به دام افتاده ولي آب مي تواند آزادنه داخل وخارج شود بدين گونه جانداران به دام افتاده در محيط طبيعي خود نگه داشته مي شوند تا زمان برداشت نمونه ومي توان بعد از جمع آوري نمونه ها آنها را فيكس كرد . در اين موقعه كه اولين نمونه پلنكتون ها برداشت مي شود سيستم سلول خورشيد كه مجهز به فيلتر نوري مي باشند تمام فركانس ورودي به عمق مورد نمونه برداي را ثبت كرده و در يك سيستم ذخيره اطلاعات آن را به وصورت يك ولتاژ از هررنگ جداگانه در خود ذخيره كرده. به وسيله نصب يك سنسور چند پارمتره ميزان متغيير هاي هر يك از خصوصيات فيزيك شيمايي آني كه نمونه برداري شده را با ذخيره كردن در خود ثبت كرده . با اين داده مي توان اطلاعاتي نظير عمق زندگي شرايط نوري وشرا يط فيزيك شيميايي جاندار كه در اين عمق زندگي مي كند را دريافت. با داشتن اين اطلاعات مي توان: مهاجرت روزانه پلنكتونها از طريق اناليز اين اطلاعت بدست آورد وآن را به طور قطعي اثبات كرد . شرايط پرورش به طور مصنوعي در زمينه غذايي زنده دانست وبهترين رشد بهينه را براي اين جانداران مهيا كرد .

خلاصه اختراع ادعايي : 1- عنوان اختراع : پوشش دهي ذرات هيبريدي سيليس-آلي و بارگيري نانو ذرات نقره بر روي آن با قابليت رهايش كنترل شده جهت استفاده در سيستم فيلتراسيون آب مزارع تكثير و پرورش ميگو به منظور پيشگيري و درمان بيماري هاي باكتريايي. 2- زمينه فني اختراع : نانو فناوري، تكثير و پرورش آبزيان، بهداشت آبزيان. 3- مشكل فني و اساس راه حل ارائه شده : در بسياري از نقاط جهان، صنعت پرورش ميگو بوسيله بيماري ها بويژه بيماري هاي ويروسي و باكتريايي دچار مشكل گرديده است. باكتري هاي جنس ويبريو غالبا باعث مرگ و مير در هچري ها و استخرهاي پرواري ميگوهاي پرورشي مي شوند. تاكنون انواع متعددي از آنتي بيوتيك ها براي پيشگيري و درمان بيماري هاي ناشي از باكتري ها مورد استفاده قرار گرفته اند، اما بسياري از گونه هاي باكتريايي به بسياري از آنتي بيوتيك ها مقاوم شده اند و شدت بيماري زايي آن ها نسبت به گذشته افزايش يافته است. در سال هاي اخير، نانو ذرات نقره به علت استفاده به عنوان يك ماده ضد باكتريايي قوي در زمينه پزشكي به طور وسيعي مورد مطالعه قرار گرفته اند. با اين وجود برخي مشكلات، استفاده بيش از حد از نانو ذرات نقره كلوئيدي را به عنوان يك ماده ضد عفوني كننده محدود نموده است. اين نانو ذرات كلوئيدي در محيط هاي آبي تمايل به تجمع و تشكيل كلوخه (aggregation) دارند كه به طور تدريجي كارايي آنها را براي استفاده طولاني مدت كاهش مي دهد. همچنين رهايش نانو ذرات نقره به محيط هاي آبي ممكن است باعث اثرات نامساعدي بر موجودات آبزي گردد. تثبيت نانو ذرات نقره بر روي يك سطح باعث مي گردد در عين حال كه عملكرد ضد عفوني كنندگي آن ها با رهايش كنترل شده ذرات نقره فراهم گردد، خطر آن ها براي محيط زيست نيز كاهش يابد. در اين اختراع ادعايي از سيليس دانه بندي شده به عنوان بستر جهت تثبيت درصدهاي مختلف نانو ذرات نقره با استفاده از ماده پيوند دهنده3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) و تركيبات با درصد نيتروژن بالاتر مانند سيانوريك كلريد و تترا اتيلن پنتا آمين استفاده شد و عملكرد ضد باكتريايي و اثرات نامساعد زيست محيطي ناشي از رهايش نقره از اين بستر ها در شرايط آزمايشگاهي و همچنين فيلتر هاي ساخته شده با استفاده از اين بسترها بر عليه باكتري جنس ويبريو در محيط آب شور دريا مورد استفاده براي پرورش لارو و پست لارو ميگوي پاسفيد غربي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمايش هاي صورت گرفته در شرايط آزمايشگاهي نشان داد كه همه دانه هاي سيليسي پوشش يافته با درصد هاي مختلف نانو ذرات نقره در مدت زمان 2 ساعت قادر به حذف كامل باكتري جنس ويبريو از آب شور دريا مي باشند. همچنين نتايج عملكرد ضد باكتريايي فيلترها نشان داد كه تراكم باكتري جنس ويبريو در آب شور درياي عبوري ( 50 ليتر) از فيلتر حاوي 100 گرم دانه سيليسي پوشش يافته با نانو ذرات نقره در مدت زمان 2 ، 6 و 12 ساعت به ترتيب 18/97، 14/79 و 69/81 درصد كاهش مي يابد و كاهش تراكم باكتري در آب شور عبوري از فيلتر حاوي 100 گرم دانه سيليسي پوشش يافته با نانو ذرات نقره و جاذب نقره در مدت زمان 2 و 6 ساعت به ترتيب 5/99 و 100 درصد ثبت گرديد. ميانگين ميزان رهايش نقره از فيلتر هاي حاوي جاذب نقره و فاقد جاذب به محيط آب شور در مدت زمان 6 روز به ترتيب 067/0 ±15/0 و 12/0 ±9/1 ميلي گرم در ليتر اندازه گيري گرديد. نتايج مويد اين نكته مي باشند كه جاذب مورد استفاده به طور معني داري باعث كاهش نقره در محيط آب گرديده است. نتايج استفاده از فيلتر حاوي نانو ذرات نقره و جاذب نقره براي پالايش آب آلوده به باكتري جنس ويبريو مورد استفاده جهت پرورش لارو و پست لارو ميگو نشان داد كه ميزان رشد و بقاء لارو و پست لارو ميگوها بطور معني داري بهبود مي يابد. 4- برجستگيهاي تكنيكي و فني اختراع در اين اختراع ادعايي از روش استفاده غير مستقيم به عنوان جايگزين روش به كارگيري مستقيم از نانو ذرات نقره به عنوان يك ماده ضد باكتريايي قوي استفاده گرديد، به طوري كه اين نانو ذرات بر روي سطوح دانه هاي سيليسي به عنوان بستر تثبيت گرديدند. به منظور طراحي و ساخت يك بستر ايده آل با خاصيت ضد ميكروبي، مواد مورد استفاده بايستي داراي توانايي جلوگيري از تشكيل بيوفيلم و غيرفعال نمودن ميكروب ها يا از طريق رهايش مواد ضد ميكروبي و يا از طريق تماس مستقيم باشند. به طوركلي مكانيسم ضد باكتريايي بسترهاي حاوي نانوذرات نقره به رهايش يون هاي نقره نسبت داده مي شود ولي برخي از مطالعات نيز فعاليت ضد باكتريايي از طريق تماس مستقيم را بيان نموده اند. در اين اختراع ادعايي جهت تثبيت نانو ذرات نقره و در نتيجه كاهش رهايش نقره از بستر هاي مورد استفاده از يك نوع ماده پيوند دهنده aminosilane به نام aminopropyltriethoxysilane (APTES) 3- استفاده گرديد. در اين روش تثبيت، يك انتهاي مولكول aminosilane از طريق پيوند Si-O-Si به سطح بستر متصل مي شود و انتهاي ديگر مولكول از طريق پيوند N-Ag به اتم هاي نقره در سطح نانو ذرات متصل مي گردد (شكل 1). سنگ سيليس به طور معمول حاوي مقادير بالايي (بيش از 95%) اكسيد سيليسيوم (SiO2) بوده و به طور سنتي سيليس دانه بندي شده در فيلترهاي تصفيه آب استفاده مي شود كه مي توانند به عنوان يك بستر ايده آل مورد استفاده قرار گيرند. همچنين در اين اختراع ادعايي از ساير تركيبات آميني با درصد نيتروژن بالا مانند سيانوريك كلريد و تترا اتيلن پنتا آمين به منظور افزايش پوشش سطح بستر با نانو ذرات نقره و همچنين افزايش استحكام اتصال اتم هاي نقره استفاده گرديد. شكل 1- شكل شماتيك نحوه پوشش سطوح حاوي Sio2 با نانو ذرات نقره با استفاده از ماده پيوند دهنده APTES. در اين اختراع ادعايي از غلظت 5/0 ميلي مول نيترات نقره و APTES به ازاء هر گرم دانه سيليسي جهت پوشش اين بستر ها با نانو ذرات نقره استفاده شد و از اين بستر ها براي طراحي و ساخت فيلتر به منظور پالايش آب شور دريا آلوده به باكتري جنس ويبريو استفاده شد و نتايج نشان داد كه مي توان با به كارگيري مقادير بسيار كم نقره علاوه بر تصفيه آب هاي آلوده به ميكروارگانيسم هاي بيماري زا در مدت زمان 2 الي 6 ساعت، ميزان آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از رهايش نقره از اين فيلتر ها را نيز به حداقل ممكن كاهش داد، به طوري كه مقدار نقره رهايش يافته موجب كاهش رشد و باز ماندگي لارو و پست لارو ميگوها نگرديد. در اين اختراع ادعايي، از دانه هاي سيليسي اصلاح شده با تركيبات آميني APTES، سيانوريك كلريد و تترا اتيلن پنتا آمين (ذرات هيبريدي سيليس – آلي) به عنوان جاذب نقره در فيلترهاي محتوي دانه هاي سيليسي پوشش يافته با نانو ذرات نقره استفاده گرديد و نتايج نشان داد كه مقدار نقره رهايش يافته از اين فيلتر ها به محيط آب شور در مقايسه با فيلتر هاي فاقد جاذب نقره به طور معني داري كمتر مي باشد. در اين اختراع ادعايي، عملكرد ضد باكتريايي فيلتر حاوي دانه هاي سيليسي پوشش يافته با نانو ذرات نقره در محيط آب شور دريا (36 گرم در ليتر) با ويژگيهاي فيزيكي و شيميايي متفاوت از آب شيرين مورد بررسي قرار گرفت و نتايج نشان داد كه اين فيلتر قادر به حذف كامل باكتري جنس ويبريو به عنوان يكي از مهمترين باكتري هاي بيماريزا در محيط هاي آب شور براي آبزيان مي باشد.

‏خلاصه اختراع: فيلترنانوذرات نقره جهت كنترل عفونت هاي ميكروبي تخم ولارو ماهي قزل الاي رنگين كمان درسيتم هاي نيمه مدار بسته تكثير وپرورش ‏هدف اصلي از انجام اين تحقيق امكان سنجي جايگزيني شيو ه اي مناسب جهت كنترل عوامل عفوني در دوران تكثير و پرورش لاروي ماهي قزل ‏آلاي رنگين كمان با استفاده از فناوري نوين نانوذرات نقره بود. با توجه به ارزيابي نتايج داده هاي تيمارهاي متعدد اين تحقيق در نهايت فيلتر مناسبي جهت اين هدف طراحي و با موفقيت ازمون گرديد. بطور خلاصه فيلتر هاي بهينه محتوي 400‏ گرم زئوليت 0.5 ‏درصد نانوذرات نقره به اضافه ٢٠٠ ‏گرم زئوليت معمولي به اضافه ٢٠٠ ‏گرم كربن فعال معمولي مي باشند كه در مقايسه با فيلترهاي فاقد نانوذرات، باعث افزايش ١4.٢٠ ‏درصدي ميزان چشم زدگي، افزايش ١٨ ‏درصدي ميزان تفريخ تخم هاي لقاح يافته و در نهايت افزايش ۵٨.٢٠ ‏درصدي ميزان كل بازماندگي از زمان لقاح تخم ها تا پايان جذب كامل كيسه زرده مي شوند. همچنين تخم هاي خوابانيده شده در تراف هاي داراي فيلتر بهينه در هيچ يك از مراحل تكثير و پرورش دچار آلودگي قارچي نشدند، درصورتي كه در گروه شاهد قارچ زدگي بخصوص تا قبل از مرحله چشم زدگي بسيار مشهود بود. ‏نتيجه نهايي نشان داد كه فيلتر بهينه سازي شده قادر است كارايي تكثير ماهي قزل ‏آلاي رنگين كمان را حداقل به ميزان ٢٠ ‏درصد افزايش دهد. اين تحقيق در مدت زمان 3 سال و در قالب رساله دكتري علي جوهري و به راهنمايي دكتر محمدرضا كلباسي در دانشگاه تربيت مدرس اجرا گرديد.

هدف اصلي از انجام اين تحقيق امكان سنجي جايگزيني شيوه اي مناسب جهت كنترل عواتمل عفوني در دوران تكثير و پرورش لاروي ماهي قزل آلاي رنگين كمان با استفاده از الياف نقره بود. بدين منظور فيلتر تصفيه آب محتوي 4 گرم الياف نقره فلزي با درصد خلوص 99/9 درصد و ضخامت 45 تا 55 ميكرومتر طراحي و با موفقيت آزمون گرديد. فيلتر الياف نقره ساخته شده در مقايسه با فيلتر شاهد، باعث افزايش 14/87 درصدي ميزان چشم زدگي افزايش 20/36 درصدي ميزان تفريح تخم هاي لقاح يافته و در نهايت افزايش 22/85 درصدي ميزان كل بازماندگي از زمان لقاح تخم ها تا پايان جذب كامل كيسه زرده مي شوند. همچنين تخم هاي خوابانيده شده در تراف هاي داراي فيلتر الياف نقره در هيچ يك از مراحل تكثير و پرورش دچار آلودگي قارچي نشدند. در صورتي كه در گروه شاهد قارچ زدگي بخصوص تا قبل از مرحله چشم زدگي بسيار مشهود بود. نتيجه نهايي نشان داد كه فيلتر بهينه سازي شده قادر است كارايي تكثير ماهي قزل آلاي رنگين كمان را حداقل به ميزان 23 درصد افزايش دهد. اين تحقيق در مدت زمان 3 سال و در قالب رساله دكتري در دانشگاه تربيت مدرس اجرا گرديد.

در اين تحقيق از فيلتر هاي محتوي نانوذرات نقره به منظور حذف باكتري استرپتوكوكوس اينيايي از آب پرورش ماهي قزل آلاي رنگين كمان استفاده شده كه در آن از فوم هاي پلي اورتان به عنوان بستر قرار گيري نانوذرات نقره استفاده گرديده است. فيلتر هاي حاوي نانوذرات مورد بررسي موفق به كاهش باكتري از ده به توان 5 سلول باكتري در ميلي ليتر به ١٠ سلول شدند. در صورتي كه در گروه شاهد افزايش در تعداد باكتري ها نسبت به تعداد اوليه مشاهده شد. هيچ يك از ماهي هاي مورد بررسي در تيمار هاي مورد مطالعه در مدت زمان 14 روز آزمايش به باكتري آلوده نشدند در حالي كه تلفات مشاهده شده در گروه شاهد در اثر بيماري شناخته شد.