CN103952298B - 一种用于无菌操作中批量接种的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于无菌操作中批量接种的装置，包括工作台，在工作台上固定有培养皿固定架和待接种试管安装架，试管夹在输送带转向处张开，在非转向处合拢，所述驱动电机驱动所述传动辊转动，且输送带经过培养皿的下方，且在培养皿正下方设有传感器，在输送带前端的工作台上设一个收集试管的收集机构，在工作台上设有一由若干出风口组成的以待接种试管管口为中心的环状无菌区，安装试管时，培养皿取种一侧、待接种试管管口位于出风口上方所形成的无菌区域内。在工作台下侧设有热风仓、加热仓和风道。本结构的实验装置，可减少无菌操作过程中的污染率，提高了安全性，避免人身伤害，保护实验材料安全。

Description

一种用于无菌操作中批量接种的装置

技术领域

该方案涉及一种实验室用设备技术领域，具体地说是一种用于无菌操作中批量接种的装置。

背景技术

目前市场上尚无在无菌操作中自培养皿批量接种到试管中的试验装置，目前都是采用手工操作进行，利用超净工作台和酒精灯协助创造无菌环境，操作流程为：用手夹持培养皿，用大指和中指开启皿盖，挑取菌丝或菌块，再盖上皿盖，将培养皿倒置到台面上，再拿起待接种试管拔掉棉塞将菌种放入后再盖上棉塞。批量接种就是重复以上过程。培养皿反复在台面上取放，开启关闭，操作不熟练使挑取的菌块或菌丝以及拔掉棉塞的试管口远离酒精灯营造的无菌区域，导致污染几率增加。反复取放培养皿和试管也使得效率较低。

在无菌操作中，最重要的是解决污染问题，批量接种还要解决效率问题。

（1）操作过程中解决污染最关键的是防止挑取的菌块或菌丝暴露在空气中的时间过长，另一个是尽可能减少试管内培养基同空气的接触时间。目的都是避免空气中的杂菌乘虚而入导致污染。现有人工操作挑取的菌丝或菌块在空气中暴露的时间较长，酒精灯营造的绝对无菌区域较小，很容易就游离该区域，污染几率增加。

（2）酒精灯在使用过程容易打翻酒精外泄造成火灾和人身伤害，也会损坏实验材料。

（3）批量接种过程中要反复取放培养皿和待接种试管，效率较低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种用于无菌操作中批量接种的装置，是一种半自动化的实验室接种用辅助设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种用于无菌操作中批量接种的装置，包括工作台，其特征在于：

在所述工作台上固定有培养皿固定架和待接种试管安装架，所述培养皿固定架包括底座、支撑柱体、平台和培养皿盖开启机构，所述底座通过螺钉固定在工作台的左手操作一侧，所述支撑柱体向上延伸且形成一个避让下方待接种试管的空间，用于放置培养皿的所述平台固定在支撑柱体的上端，在所述支撑柱体上铰接一杠杆，所述杠杆的一端设有一与培养皿盖进行吸合的吸盘；在所述平台上安装可自由调节角度的金属波纹管，并在金属波纹管的自由端设置可夹持试管棉塞的夹子，

沿工作台前后方向固定一水平状态输送带机构，所述输送带机构包括输送带、传动辊和驱动电机，所述输送带的工作面自操作者近端向远端运行，且在所述输送带上设有用于固定待接种试管的试管夹，所述试管夹在输送带转向处张开，在非转向处合拢，所述驱动电机驱动所述传动辊转动，且所述输送带经过培养皿的下方，且在培养皿正下方设有用于检测待接种试管是否到位的传感器，用于控制驱动电机工作的按钮安装在工作台的左手侧，在所述输送带前端的工作台上设一个收集试管的收集机构，

在所述工作台上设有一由若干出风口组成的以待接种试管管口为中心的环状无菌区，在出风口上通过卡扣卡接一向上延伸的硅胶套，所述硅胶套的出口位于待接种试管管口的下侧，

安装试管时，所述培养皿取种一侧、待接种试管管口位于出风口上方所形成的无菌区域内，确保敞口部位都在绝对无菌区域，

在所述工作台下侧设有热风仓、加热仓和风道，所述热风仓位于出风口的下侧，且在风道和热风仓之间设置加热仓，所述风道将加热仓和吸风口进行连通，且在风道中设有向加热仓方向鼓风的变频风机，在所述加热仓中设有可以产生高温的发热装置，且在所述发热装置对应的工作台上设有一上下贯通的针孔，一接种针的针体穿过针孔恰好位于加热装置的发热核心区，所述针孔在工作台的右手操作侧。

进一步地，所述试管夹包括弹性片、弧形片和紧固螺钉，所述弹性片为具有单向变形功能的自中间向两侧厚度逐渐变厚的弹簧钢片，所述弹簧钢片固定在输送带上，所述弧形片可组成一个圆形空间的固定在弹性片的两侧，且在弧形片的内侧具有橡胶垫。

进一步地，所述的针孔是这种结构：在发热装置加热核心区所对的工作平台设有一个钻孔，在钻孔对应的上方固定一个铜套，所述铜套中具有一个和钻孔同轴设置的锥状孔。

进一步地，所述的收集机构包括斜面和收集盘，所述收集盘固定在工作台上，且斜面的两端分别连接在输送带的前端和收集盘上，斜面具有减震效果的表层，当试管自输送带前端转向处脱落后，可以顺利的沿着斜面滚下至前方的收集盘中，试管收集盘采用不锈钢制作。

进一步地，所述发热装置为圆盘状的或者螺旋状的电阻丝。

进一步地，在所述工作台上设有一个正对着待接种试管管口处竖直向上吹风的出风口。

本发明的有益效果是：

1、本装置设计了替代酒精灯的装置，安全可靠。且无菌吹风区设计根据气流特点设计，无明火，可确保试验和人身安全。

2、批量接种过程中，待接种试管可移动，培养皿可固定，减少了取放次数，提高了效率。且本装置使培养皿和待接种试管口贴近，底部附有无菌吹风装置，确保培养皿和试管口均在无菌区域内，极大程度地降低了污染率。

3、试管架上的试管夹由弹簧片做成，可自动装夹和释放，且可以适用于多种规格的试管。

4、培养皿皿盖的开启支架利用杠杆和吸盘原理，左手手指拨动即可操作，不用人工手持夹持，使得操作方便安全。

5、可任意角度调节的棉塞夹，避免了人工夹取过程中掉落、游离出绝对无菌区域的缺陷。

6、本装置可自动将试管连续地固定在试管架上，通过自动控制按钮连续接种，效率大大提高。

综上所述，本结构的实验装置，可减少无菌操作过程中的污染率，提高了安全性，避免人身伤害，保护实验材料安全。同时，提高了批量接种的工作效率。

附图说明

图1为本发明的立体图之一。

图2为本发明的立体图之二。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明的仰视图。

图5为图2中A--A剖视图。

图6为试管夹在输送带上的安装示意图。

图7为图6的侧向视图。

图8为图7的转向处变形示意图。

图中：1工作台，21底座，22支撑柱体，23平台，24杠杆，25吸盘，31输送带，32传动辊，33驱动电机，34轴承底座，35皮带传动，36试管夹，361弹性片，362弧形片，363紧固螺钉，364橡胶垫，41斜面，42收集盘，5硅胶套，51热风仓，52加热仓，53风道，54变频风机，55针孔，6金属波纹管，61夹子，7按钮，71接种针，8待接种试管， 81棉塞，9培养皿，91培养皿盖。

具体实施方式

如图1至图8所示，

一种用于无菌操作中批量接种的装置，包括工作台1，工作台为不锈钢平板制作，便于清洁，工作台下安装有若干支撑腿，腿高1cm，以保证超净工作台气流畅通，避免形成杂菌死角。

在工作台1上固定有培养皿固定架和待接种试管安装架，其中的培养皿固定架用于放置培养皿，处于左手工位，便于左手操作。培养皿固定架包括底座21、支撑柱体22、平台23和培养皿盖开启机构，底座21通过螺钉固定在工作台1的左手操作一侧，支撑柱体22采用不锈钢管折弯形成，且在支撑柱体22与工作台之间形成一个避让下方待接种试管的空间，即做成悬臂的状态。用于放置培养皿9的所述平台固定在支撑柱体的上端，平台为不锈钢板制作，且平台、支撑柱体和底座皆为不锈钢材质，通过焊接的形式连接成为一个整体。在支撑柱体22的水平杆件焊接一个竖杆，在竖杆的顶部铰接一个杠杆24，该杠杆24的左端自由，并可在左端增加配重块，右端上固定一个与培养皿盖91进行吸合的吸盘25，吸盘25的结构和样式与现有的吸盘结构相似，这种结构的吸盘在玻璃抓取、导航仪吸附底座中经常用到。

待接种试管安装架安装在右手工位，便于右手进行手工操作。具体地，所述输送带机构包括输送带31、传动辊32和驱动电机33，传动辊32为两个，一前一后的彼此平行的设置，通过轴承安装在与工作台连接的轴承底座34上，这种结构在传动轴后的安装方式中较常见，安装时，所述输送带31的工作面自操作者近端向远端运行，为考虑右手的操作性能和观察优越性，将输送带与共工作台在侧向上倾斜一定角度设置也是可以的。输送带为橡胶材质，这种输送带在输送设备中经常用到。驱动电机33安装在工作台的下方，可以节省空间，在驱动电机和传动辊之间使用皮带传动35，可以驱动输送带的运行。在输送带31上设有用于固定待接种试管的试管夹36，所述试管夹包括弹性片361、弧形片362和紧固螺钉363，弹性片361为具有单向变形功能，其使用自中间向两侧厚度逐渐变厚的弹簧钢片制作而成，并在两侧通过折弯形成两个垂直的侧耳，两个弧形片362焊接在弹性片两侧的侧耳上，通过外力轻微的摆动弹性片可以使得两个弧形片张开，正常情况下，两个弧形片可组成一个圆形空间，用于固定试管，在弧形片362的内侧具有橡胶垫364，可以抱紧试管。在弧形片张开的状态下，可以使得试管脱落。

在输送带31的前端设置一个斜面41，坡度不要太大，避免碰撞过程中导致棉塞脱落和破碎，斜面41上放置橡胶带或者棉布的具有减震效果的表层，当试管自输送带前端转向处脱落后，可以顺利的沿着斜面滚下至前方的收集盘42中，试管收集盘采用不锈钢制作。

上述的弹性片361通过紧固螺钉固定在输送带上，且成对使用，成对使用的试管夹36可以夹住试管的前后两端，形成两个夹持部，比较牢靠。容易理解的，当输送带转到传动辊处时，输送带处于转向状态，此时试管夹36中的弹性片会随着输送带进行变形，在外力的作用下，试管夹36在输送带转向处张开，当输送带转到水平位置时，试管夹中的弹性片恢复，在此非转向状态下，弧形片合拢。

上述的输送带运行过程中经过培养皿9的下方，且在培养皿正下方设有用于检测待接种试管8是否到位的传感器，当传感器检测到有试管时，电机停止动作，可以进行接种操作，当接种完毕，左手按下按钮7，输送带运行一个工位，用于控制驱动电机工作的按钮安装在工作台的左手侧，操作较为方便。

为便于右手接种，在培养皿所在的平台上焊接一个金属波纹管6，这种金属波纹管在台灯、机床照明灯中经常使用，具有可以弯曲并定位在一定位置的性能，并在金属波纹管的一端固定一个夹子61，可以对棉塞81进行夹持和定位，在接种的过程中可以解放右手，便于右手手持接种针进行接种。

在工作台上设有一有若干出风口组成的以待接种试管管口为中心的环状无菌区，且至少有一个出风口正对着待接种试管管口处竖直向上吹风，在出风口上通过卡扣卡接一向上延伸的硅胶套5，硅胶套的出口位于待接种试管管口的下侧，且高出工作台5毫米左右，这样通过向上不间断的吹出无菌热风，使得接种区域处于无菌状态，方便接种。硅胶套的存在可以使得无菌区的有效作业面得以保证，并通过更换不同规格的硅胶套保证出风口的高度可调节。安装试管时，最佳的状态下，培养皿9取种一侧、待接种试管8管口均落在无菌区域内，使得操作过程中均处于无菌操作的环境中。由此可以想到，需要在工作台上至少设置5-6个均匀分布的出风口，以便形成无菌的区域。

在工作台下侧设有热风仓51、加热仓52和风道53，热风仓位于出风口的下侧，且在风道53和热风仓之间设置加热仓52，在风道中设有向加热仓方向鼓风的变频风机54。加热仓52设计成圆形，在加热仓中设有可以产生高温的发热装置，该种加热装置可以采用电发热元件，这种元件在热吹风机中经常使用，为螺旋状或者盘状的电阻丝，加热状态下其可以发热变红，核心区域的温度高达几百度。在发热装置对应的工作台上设有一上下贯通的针孔55，一接种针71的针体穿过针孔恰好位于加热装置的发热核心区，以便充分利用发热元件的高温，对接种针的针尖部分进行加热，进而实现消毒，上述针孔在工作台的右手操作侧。

上述的针孔是这种结构：在发热装置加热核心区所对的工作平台设有一个钻孔，在钻孔对应的上方固定一个铜套，所述铜套中具有一个和钻孔同轴设置的锥状孔。

在本发明中，输送带31用于放置待接种试管，并利用小功率驱动电机33提供动力，通过按钮控制转动和到位后自动暂停，每次进给一个试管的位置，输送带上固定有若干对试管夹，试管夹在输送带动下运行至翻转处时可自动松开使试管脱落，可以完成手工固定试管和自动卸料的功能。培养皿支撑架用于固定培养皿且在其上设有开启培养皿该的启闭结构，采用杠杆原理对盖子进行开启和关闭，一个手指即可进行操作。在培养皿所在的平台上安装可自由调节角度的金属波纹管，并在金属波纹管的自由端设置夹子，可以夹住试管的棉塞，并将棉塞定位在任何位置，无需手持。

无菌吹风区是根据气流形式特点设计的，在底部安装烟囱式吹风口，硅胶套的出口距离加热点平面高5cm，进风口在内侧，以便接受无菌操作台吹来的空气；底部面板中安装环形加热区，距吹风口管道2cm，加热区宽度1cm，内置电热丝。吹风量和电热丝功率均可调节。另设置接种针消毒孔一个，可以对接种针进行消毒，并可以为无菌区域提供洁净的无菌空气。

操作时先开启电加热、吹风，在装置上安装待接种试管和培养皿，将接种针在底部消毒孔中灭菌消毒，将待接种试管移动至培养皿下放附近，用皿盖支架开启皿盖，使皿盖取菌块一侧开启约0.5至1.0cm的缝隙，用接种针挑取菌块或菌丝，取完自动关闭，再用棉塞夹取下待接种试管棉塞，将菌块或菌丝移至待接种试管斜面上，盖上棉塞。再移动下一只待接种试管至培养皿附近，重复上述操作。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于无菌操作中批量接种的装置，包括工作台，其特征在于：

在所述工作台上固定有培养皿固定架和待接种试管安装架，所述培养皿固定架包括底座、支撑柱体、平台和培养皿盖开启机构，所述底座通过螺钉固定在工作台的左手操作一侧，所述支撑柱体向上延伸且形成一个避让下方待接种试管的空间，用于放置培养皿的所述平台固定在支撑柱体的上端，在所述支撑柱体上铰接一杠杆，所述杠杆的一端设有一与培养皿盖进行吸合的吸盘；在所述平台上安装可自由调节角度的金属波纹管，并在金属波纹管的自由端设置可夹持试管棉塞的夹子，

沿工作台前后方向固定一水平状态输送带机构，所述输送带机构包括输送带、传动辊和驱动电机，所述输送带的工作面自操作者近端向远端运行，且在所述输送带上设有用于固定待接种试管的试管夹，所述试管夹在输送带转向处张开，在非转向处合拢，所述驱动电机驱动所述传动辊转动，且所述输送带经过培养皿的下方；且在培养皿正下方设有用于检测待接种试管是否到位的传感器，用于控制驱动电机工作的按钮安装在工作台的左手侧，在所述输送带前端的工作台上设一个收集试管的收集机构，

在所述工作台上设有一由若干出风口组成的以待接种试管管口为中心的环状无菌区，在出风口上通过卡扣卡接一向上延伸的硅胶套，所述硅胶套的出口位于待接种试管管口的下侧，

安装试管时，所述培养皿取种一侧、待接种试管管口位于出风口上方所形成的无菌区域内，

在所述工作台下侧设有热风仓、加热仓和风道，所述热风仓位于出风口的下侧，且在风道和热风仓之间设置加热仓，所述风道将加热仓和吸风口进行连通，且在风道中设有向加热仓方向鼓风的变频风机，在所述加热仓中设有可以产生高温的发热装置，且在所述发热装置对应的工作台上设有一上下贯通的针孔，一接种针的针体穿过针孔恰好位于加热装置的发热核心区，所述针孔在工作台的右手操作侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于无菌操作中批量接种的装置，其特征是，所述试管夹包括弹性片、弧形片和紧固螺钉，所述弹性片为具有单向变形功能的自中间向两侧厚度逐渐变厚的弹簧钢片，所述弹簧钢片固定在输送带上，所述弧形片可组成一个圆形空间的固定在弹性片的两侧，且在弧形片的内侧具有橡胶垫。

3.根据权利要求1所述的一种用于无菌操作中批量接种的装置，其特征是，所述的针孔是这种结构：在发热装置加热核心区所对的工作平台设有一个钻孔，在钻孔对应的上方固定一个铜套，所述铜套中具有一个和钻孔同轴设置的锥状孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于无菌操作中批量接种的装置，其特征是，所述的收集机构包括斜面和收集盘，所述收集盘固定在工作台上，且斜面的两端分别连接在输送带的前端和收集盘上，斜面具有减震效果的表层。

5.根据权利要求1所述的一种用于无菌操作中批量接种的装置，其特征是，所述发热装置为圆盘状的或者螺旋状的电阻丝。

6.根据权利要求1所述的一种用于无菌操作中批量接种的装置，其特征是，在所述工作台上设有一个正对着待接种试管管口处竖直向上吹风的出风口。