CN107523492A - 一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，包括接种环阻尼和传感器检测组件、接种环旋转从动轴、接种环旋转从动轮、同步带、接种环旋转电机安装件、接种环旋转主动轮、接种环旋转电机、接种环旋转部件、转接件、Z轴滑台模组、基板、培养皿和培养基，所述接种环阻尼和传感器检测组件包括接种环安装件，所述接种环安装件上设置有两组接种环机构，该接种环机构包括接种环、接种环转接件a、接种环转接件b、接种阻尼弹簧和接种传感调节螺钉；保证接种环在压触到培养基表面的力度；保证接种过程中接种环接触到培养基表面；使用成本大大降低；不会因为高速划线导致接种环跳动导致划线效果差的情况。
Description
技术领域
本发明涉及物生物技术领域，具体是一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法。
背景技术
微生物是一个细菌耐药性的一个永恒的话题，近年来以禽流感病毒的变异最为明显，国内抗生素乱用情况严重，导致细菌和病毒不断的产生耐药性变异产生新的物种，近两年国家卫计委明文规定各级医院需要重视微生物，在细菌和真菌检测上需要加大力度，针对病人需要使用抗生素治疗的必须要求50%以上比例进行细菌培养实验（需要接种）。
目前临床医院微生物室会接收到大量的非血微生物样本，此类样本需要在固态培养基上进行接种，确定样本中是否存在致病菌从而为临床用药提供一定的指导。
针对微生物行业实际接种操作规范也有很严格的要求，针对不同样本需要按照不同的接种方式来进行接种，且需要接种不同类型的培养基。手工接种时使用接种环挑取一定量的微生物样本后用接种环接种在培养基表面，在实际接种时必须保证两点（1）、接种环能将微生物样本涂抹在培养基表面；（2）、接种环不能划破培养基表面。若在实际操作过程中不满足上述的两个基本要求就会导致接种失败，由此会导致由于人工操作问题产生的假阴性样本，重者甚至会导致由于微生物接种实验失败导致一些危机病人不能及时得到医治。
目前微生物行业中，对于微生物接种基本上处于手工操作状态，在实际操作过程中的规范性和生物安全性无法得到有效保证。近几年已经有一些国内外厂家在微生物接种自动化行业方面推出了一些产品，包括美国BD公司（磁珠法接种）、德国西门子公司、法国梅里埃等国外公司和国内的济南朗迈生物有限公司及济南百博生物技术股份有限公司。
此环节设备替换人的核心在于以下两点：1、怎么去保证接种力度使接种环节不划破培养基；2、怎么去增加一些检测机构确保接种环接触到培养基表面。
目前针对微生物自动接种国内两家公司的方案大致如下：
1、培养皿固定，通过四轴机器人上安装的接种环在培养皿上进行接种；——济南百博生物技术股份有限公司。中国专利（申请号：201410734526.2）公开了一种微生物样本处理智能机器人。
（1）、该设备由于在实际接种过程中完全依靠接种环运动来实现，结构主体使用的是四轴机器人成本相对较高；
（2）、该设备在接种环节中由于需要不断的给接种环进行高温灭菌处理，接种过程中需要很长的冷却等待时间，效率会比较低，对于样本量大的医院适用性太差；
（3）、该设备在接种时，接种环始终在同一高度位置去接种，对于培养基高度的一致性要求很高；
（4）、该设备的接种环在长期高温灭菌时很容易产生形变，但是设备本身没有任何检测机构去弥补接种环的变形导致的位置差异，在长期使用时存在接种不到培养基或者是划破培养基的现象，从而导致接种结果异常。
2、接种过程中接种环固定不动，通过机械结构驱动培养皿运动来接种；——济南朗迈生物科技有限公司。中国专利（申请号：201410726574.7）公开了一种利用重力控制力度的培养基接种装置和装置。
（1）、此设备采用的是重力划线法接种，实际接种时只是培养皿在运动，在接种环取样过程中由于接种环需要从取样位置转动到划线位置，在此过程中很大程度上存在样本滴落风险（凸轮机构有很大的撞击力），样本滴落后接种到培养皿上的样本会变得极少，对实验结果影响特别大；
（2）、此设备依靠重力划线接种，依靠的是接种环在培养基表面浮动，在高速接种时，接种环会在培养基表面跳动，接种效果不好；
（3）、接种环在培养基表面浮动是依靠接种环的过压在培养基表面保证浮动效果，但是实际接种环存在弯曲，弯曲量过大同样会导致接触不到培养基的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，由接种环阻尼和传感器检测组件、接种环旋转从动轴、接种环旋转从动轮、同步带、接种环旋转电机安装件、接种环旋转主动轮、接种环旋转电机、接种环旋转部件、转接件、Z轴滑台模组、基板、培养皿和培养基构成，所述方法包括：
所述接种环阻尼和传感器检测组件包括接种环安装件，所述接种环安装件上设置有两组接种环机构，该接种环机构包括接种环、接种环转接件a、接种环转接件b、接种阻尼弹簧和接种传感调节螺钉，所述接种环固定在接种环转接件a上，接种环转接件固定在接种环转接件b上，接种传感调节螺钉固定在接种环转接件b上，接种阻尼弹簧置于接种环转接件b的内孔中；所述接种环安装件上固定有销轴和接种传感器，接种环转接件b通过销轴固定在接种环安装件的内部槽内。
作为本发明进一步的方案：所述接种环旋转部件包括接种环旋转部件安装基板，所述接种环旋转电机安装件安装在接种环旋转部件安装基板上，接种环旋转电机安装在接种环旋转电机安装件上，接种环旋转主动轮安装在接种环旋转电机的轴上，接种环旋转从动轴通过轴承安装在接种环旋转部件安装基板上，接种环旋转阻尼和传感器检测组件及接种环旋转从动轮安装在接种环旋转从动轴上，接种环旋转从动轮和接种环旋转主动轮通过同步带连接在一起。
作为本发明进一步的方案：所述基板上安装有Z轴滑台模组，接种环旋转部件通过转接件固定在Z轴滑台模组的运动中心轴上，所述培养基放置于培养皿中，所述培养皿相对于基板处理水平状态且位置固定。
作为本发明进一步的方案：所述接种环旋转部件的接种环旋转电机驱动使接种环于培养基表面产生一个角度，Z轴滑台模组驱动接种环旋转部件整体向下运动；当接种环从压触培养基正上方运动贴近其表面时，当压触到培养基表面的力度大于阻尼弹簧产生的阻尼力时，接种环转接件b会沿着销轴逆时针旋转一个很小的角度，接种传感调节螺钉靠近接种传感器使传感器产生信号确认接种环压触到培养基表面且能够保证接种的力度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过增加阻尼的方式可以保证接种环在压触到培养基表面的力度，不会出现压力不合理导致的各种影响接种效果的情况；
2、接种环在长期使用时会产生弯曲变形，本专利可以通过Z轴的驱动电缸运动来补偿接种环的变形保证接种过程中接种环接触到培养基表面；
3、在接种过程中Z轴驱动电机的位置可以转换成接种环的变形量，可以智能自动的提示需要更换新的接种环；
4、本专利使用的接种环为金属或者合金材质，可以重复多次使用，合金接种环使用次数甚至可以达到十万次以上，相对于一次性的塑料接种环而言使用成本大大降低；
5、在接种过程中阻尼力能保证接种环压触在培养基表面，不会因为高速划线导致接种环跳动导致划线效果差的情况。
6、接种操作需要取样的量会不同，本专利接种环都具备取样、灭菌、接种、冷却功能，依据实际需求可以将接种环容量在1ul、5ul、10ul、15ul内自由组合，满足各种不同样本取样量的需求。
附图说明
图1为本发明中接种环阻尼和传感器检测组件的结构示意图。
图2为本发明中接种环旋转部件的结构示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图中：1-接种环、2-接种环转接件a、3-接种环转接件b、4-接种阻尼弹簧、5-接种环安装件、6-接种传感器、7-销轴、8-接种传感调节螺钉、9-接种环阻尼和传感器检测组件、10-接种环旋转从动轴、11-接种环旋转部件安装基板、12-接种环旋转从动轮、13-同步带、14-接种环旋转电机安装件、15-接种环旋转主动轮、16-接种环旋转电机、17-接种环旋转部件、18-转接件、19-Z轴滑台模组、20-基板、21-培养皿、22-培养基。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，包括接种环阻尼和传感器检测组件9、接种环旋转从动轴10、接种环旋转从动轮12、同步带13、接种环旋转电机安装件14、接种环旋转主动轮15、接种环旋转电机16、接种环旋转部件17、转接件18、Z轴滑台模组19、基板20、培养皿21和培养基22。
所述接种环阻尼和传感器检测组件9包括接种环安装件5，所述接种环安装件5上设置有两组接种环机构，该接种环机构包括接种环1、接种环转接件a2、接种环转接件b3、接种阻尼弹簧4和接种传感调节螺钉8，所述接种环1固定在接种环转接件a2上，接种环转接件1固定在接种环转接件b3上，接种传感调节螺钉8固定在接种环转接件b3上，接种阻尼弹簧4置于接种环转接件b3的内孔中；所述接种环安装件5上固定有销轴7和接种传感器6，接种环转接件b3通过销轴7固定在接种环安装件5的内部槽内。
所述接种环1材质为金属或者合金，可以在高温灭菌后重复多次使用。
所述接种环转接件b3在接种环安装件5内部槽里有一个小角度的旋转自由度，同时阻尼弹簧4压触到接种环安装件5内侧产生一定的阻尼力，阻尼力以不划破培养基表面为基准。
所述接种环旋转部件17包括接种环旋转部件安装基板11，所述接种环旋转电机安装件14安装在接种环旋转部件安装基板11上，接种环旋转电机16安装在接种环旋转电机安装件14上，接种环旋转主动轮15安装在接种环旋转电机16的轴上，接种环旋转从动轴10通过轴承安装在接种环旋转部件安装基板11上，接种环旋转阻尼和传感器检测组件9及接种环旋转从动轮12安装在接种环旋转从动轴10上，接种环旋转从动轮12和接种环旋转主动轮15通过同步带13连接在一起。
所述基板20上安装有Z轴滑台模组19，接种环旋转部件17通过转接件18固定在Z轴滑台模组19的运动中心轴上，所述Z轴滑台模组19具有上下运动的自由度，所述培养基22放置于培养皿21中，所述培养皿21相对于基板20处理水平状态且位置固定。
图示3中培养皿21为剖视状态，此视图仅仅为专利阐述使用，实际扩展使用培养皿相对于基板平面高度保持不变，可以拥有可以移动的自由度。
所述接种环旋转部件17的接种环旋转电机16驱动使接种环1于培养基表面产生一个角度，Z轴滑台模组19驱动接种环旋转部件17整体向下运动；当接种环1从压触培养基22正上方运动贴近其表面时，当压触到培养基表面的力度大于阻尼弹簧4产生的阻尼力时，接种环转接件b3会沿着销轴7逆时针旋转一个很小的角度，接种传感调节螺钉8靠近接种传感器6使传感器产生信号确认接种环1压触到培养基表面且能够保证接种的力度。
所述培养皿21中培养基22在实际使用时高度会随灌装和季节等因素产生波动；所述接种环1在实际长时间使用会因为人为、外力、灼烧内应力等因素产生变形；所述培养基2的表面硬度很小，人工操作时操作员可以通过触感控制接种力度，但是设备不具备感应功能，此专利增加阻尼力和传感器可以完全保证接种的力度。
所述一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，
1、通过增加阻尼的方式可以保证接种环1在压触到培养基22表面的力度，不会出现压力不合理导致的各种影响接种效果的情况；
2、接种环1在长期使用时会产生弯曲变形，本专利可以通过Z轴的驱动电缸运动来补偿接种环1的变形保证接种过程中接种环1接触到培养基22表面；
3、在接种过程中Z轴驱动电机的位置可以转换成接种环1的变形量，可以智能自动的提示需要更换新的接种环1；
4、本专利使用的接种环1为金属或者合金材质，可以重复多次使用，合金接种环1使用次数甚至可以达到十万次以上，相对于一次性的塑料接种环而言使用成本大大降低；
5、在接种过程中阻尼力能保证接种环1压触在培养基22表面，不会因为高速划线导致接种环1跳动导致划线效果差的情况。
6、接种操作需要取样的量会不同，本专利接种环都具备取样、灭菌、接种、冷却功能，依据实际需求可以将接种环容量在1ul、5ul、10ul、15ul内自由组合，满足各种不同样本取样量的需求。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上：
1、阻尼力本专利描述使用的为弹簧力，衍生的包括重力阻尼、橡胶阻尼等一切以施加接种环1机构运动阻力为目的的阻尼力全部视为使用本专利方案；
2、本专利描述的阻尼力施加的位置为接种环机构前端，衍生的在接种环销轴、接种环末端等位置施加阻尼力的方式都视为使用本专利方案；
3、本专利传感器检测的位置为接种环机构末端，衍生的传感器放置在机构的任何位置以检测接种环机构是否产生运动为目的增加传感器的方式都视为使用本专利方案；
4、本专利使用传感器来检测接种环机构是否产生运动，衍生的采用其他装置来替换传感器检测接种环机构产生运动的方案都视为使用本专利方案；
5、本专利核心为接种力度控制，将此方案扩大衍生使用在接种机构或全自动微生物样本处理系统均视为使用本专利方案。
本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (4)
1.一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，由接种环阻尼和传感器检测组件(9)、接种环旋转从动轴(10)、接种环旋转从动轮(12)、同步带(13)、接种环旋转电机安装件(14)、接种环旋转主动轮(15)、接种环旋转电机(16)、接种环旋转部件(17)、转接件(18)、Z轴滑台模组(19)、基板(20)、培养皿(21)和培养基(22)构成，其特征在于，所述方法包括：
所述接种环阻尼和传感器检测组件(9)包括接种环安装件(5)，所述接种环安装件(5)上设置有两组接种环机构，该接种环机构包括接种环(1)、接种环转接件a(2)、接种环转接件b(3)、接种阻尼弹簧(4)和接种传感调节螺钉(8)，所述接种环(1)固定在接种环转接件a(2)上，接种环转接件(1)固定在接种环转接件b(3)上，接种传感调节螺钉(8)固定在接种环转接件b(3)上，接种阻尼弹簧(4)置于接种环转接件b(3)的内孔中；所述接种环安装件(5)上固定有销轴(7)和接种传感器(6)，接种环转接件b(3)通过销轴(7)固定在接种环安装件(5)的内部槽内。
2.根据权利要求1所述的一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，其中所述接种环旋转部件(17)包括接种环旋转部件安装基板(11)，所述接种环旋转电机安装件(14)安装在接种环旋转部件安装基板(11)上，接种环旋转电机(16)安装在接种环旋转电机安装件(14)上，接种环旋转主动轮(15)安装在接种环旋转电机(16)的轴上，接种环旋转从动轴(10)通过轴承安装在接种环旋转部件安装基板(11)上，接种环旋转阻尼和传感器检测组件(9)及接种环旋转从动轮(12)安装在接种环旋转从动轴(10)上，接种环旋转从动轮(12)和接种环旋转主动轮(15)通过同步带(13)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，其中所述基板(20)上安装有Z轴滑台模组(19)，接种环旋转部件(17)通过转接件(18)固定在Z轴滑台模组(19)的运动中心轴上，所述培养基(22)放置于培养皿(21)中，所述培养皿(21)相对于基板(20)处理水平状态且位置固定。
4.根据权利要求2或3所述的一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法，其中所述接种环旋转部件(17)的接种环旋转电机(16)驱动使接种环(1)于培养基表面产生一个角度，Z轴滑台模组(19)驱动接种环旋转部件(17)整体向下运动；当接种环(1)从压触培养基(22)正上方运动贴近其表面时，当压触到培养基表面的力度大于阻尼弹簧(4)产生的阻尼力时，接种环转接件b(3)会沿着销轴(7)逆时针旋转一个很小的角度，接种传感调节螺钉(8)靠近接种传感器(6)使传感器产生信号确认接种环(1)压触到培养基表面且能够保证接种的力度。
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| CN201710804550.2A Active CN107523492B (zh) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | 一种利用阻尼力及传感器技术控制固态培养基接种力度的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2017-09-08 CN CN201710804550.2A patent/CN107523492B/zh active Active
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