CN108060071A - 细菌追踪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细菌追踪系统及方法，涉及细菌培养技术领域。细菌追踪系统包括驱动装置、检测装置、载物台、相机和控制器，驱动装置与载物台连接以带动载物台转动，载物台上设置有用于盛放培养皿的安放槽，相机设置于载物台的上方；控制器分别与驱动装置、检测装置以及相机电性连接，检测装置用于检测载物台的位置而输出触发信号，控制器用于依据触发信号，在载物台上的安放槽位于相机的视场区域内时控制驱动装置停止以及控制相机拍摄，控制器还用于在相机拍摄完成的预定时间间隔后控制驱动装置启动。本发明提供的细菌追踪系统及方法能够长时间精准记录细菌的生长状态，大大减轻了科研工作人员的工作量和时间成本。

Description

细菌追踪系统及方法

技术领域

本发明涉及细菌培养技术领域，具体而言，涉及一种细菌追踪系统及方法。

背景技术

细菌在自然界中分布极广，数量大，种类多，它可以造福人类，也可以成为致病的原因。大多数细菌可用人工方法培养，即将其接种于培养皿内的培养基上，使其生长繁殖，培养出来的细菌用于研究、鉴定和应用。

在细菌培养的过程中，需要对培养皿内的细菌定期观察分析。然而，目前对于培养皿内的细菌的观察分析大都是人工操作，大大增加了科研工作人员的工作量和时间成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细菌追踪系统及方法，以改善上述的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种细菌追踪系统，细菌追踪系统包括驱动装置、检测装置、载物台、相机和控制器，所述驱动装置与所述载物台连接以带动所述载物台转动，所述载物台上设置有用于盛放培养皿的安放槽，所述相机设置于所述载物台的上方；

所述控制器分别与所述驱动装置、所述检测装置以及所述相机电性连接，所述检测装置用于检测所述载物台的位置而输出触发信号，所述控制器用于依据所述触发信号，在载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时控制所述驱动装置停止以及控制所述相机拍摄，所述控制器还用于在所述相机拍摄完成的预定时间间隔后控制所述驱动装置启动。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，所述检测装置包括霍尔传感器和磁性件，所述磁性件设置于所述载物台上，当所述磁性件位于所述霍尔传感器上方并使所述霍尔传感器产生霍尔电压时，所述控制器用于依据所述霍尔电压、所述安放槽的安装间隔、所述载物台的转速以及所述载物台的转动时间确定所述安放槽位于所述相机的视场区域内。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，所述检测装置包括霍尔传感器和与所述安放槽数量相同且一一对应的磁性件，所述磁性件设置于所述载物台上，且当一个所述磁性件位于所述霍尔传感器上方并使所述霍尔传感器产生霍尔电压时，所述控制器依据所述霍尔电压确定位于所述霍尔传感器上方的所述磁性件对应的安放槽位于所述相机的视场区域内。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，细菌追踪系统还包括底座，所述霍尔传感器和所述驱动装置均设置于所述底座上。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，细菌追踪系统还包括底座和光源，所述光源设置于所述底座上，所述光源发出的光线照射于所述安放槽。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，细菌追踪系统还包括底座盖，所述底座盖设置于所述底座上，所述底座盖盖合所述光源，所述底座盖上设置有透光区，所述光源发出的光线经过所述透光区照射于所述安放槽且不直射至所述相机。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，所述光源和所述透光区均呈环状，所述光源的轴线与所述透光区的轴线重合。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，所述控制器还用于当所述载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时点亮所述光源，以及当所述相机拍摄后熄灭所述光源。

如上所述的细菌追踪系统，优选地，所述光源为LED灯。

第二方面，本发明实施例还提供了一种细菌追踪方法，所述细菌追踪方法应用于上述任一所述的细菌追踪系统，所述方法包括：

通过检测装置检测所述载物台的位置并输出触发信号；

控制器依据所述触发信号，在载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时控制所述驱动装置停止以及控制所述相机拍摄；

控制器在所述相机拍摄完成的预定时间间隔后控制所述驱动装置启动。

对于现有技术，本发明提供的细菌追踪系统及方法具有如下的有益效果：

本发明提供的细菌追踪系统及方法可自动控制相机对培养皿内的细菌进行拍摄，能够长时间精准记录细菌的生长状态，提高了实验的精确性及安全性，大大减轻了科研工作人员的工作量和时间成本，保障实验的科学性、高效性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的细菌追踪系统(除控制器)的结构透视图。

图2为本发明第一实施例提供的细菌追踪系统的电路框图。

图3为本发明第二实施例提供的光源和底座盖在底座上的安装效果图。

图4为本发明第二实施例提供的细菌追踪系统的电路框图。

图5为本发明第二实施例提供的细菌追踪系统的光路图。

图6为本发明第三实施例提供的细菌追踪方法的流程图。

图标：100-底座；200-驱动装置；300-载物台；310-安放槽；400- 检测装置；410-霍尔传感器；500-相机；600-控制器；700-安装架；710-立杆；720-横杆；730-连接件；800-光源；900-底座盖；910-透光区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

第一实施例

请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种细菌追踪系统，用于自动拍摄并记录细菌的生长状态以便对细菌节进行追踪分析。细菌追踪系统包括有底座100、驱动装置200、载物台300、检测装置400、相机500和控制器600。

其中，驱动装置200和检测装置400设置在底座100上，驱动装置200与载物台300连接，相机500设置在载物台300的上方，控制器600分别与驱动装置200、检测装置400以及相机500电性连接。

底座100用于安装固定驱动装置200、检测装置400以及相机500 等结构。本发明实施例中，底座100呈圆形，在其他的一些实施例中，底座100也可以采用其他形状，如椭圆形、方形等。

驱动装置200安装于底座100上以用于驱动载物台300相对于底座100转动，本发明实施例中，驱动装置200设置于底座100上靠底座100边缘的位置以便为相机500预留足够的安装位置。驱动装置200可以采用，但不限于，步进电机、伺服电机以及旋转气缸等。本发明实施例中，驱动装置200为步进电机。

驱动装置200为步进电机，为了防止载物台300转动过快而无法准确控制载物台300的转动角度，本发明实施例提供的细菌追踪系统还可以设置减速机构(图未示)，减速结构可以包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮套设在步进电机的转动轴上，第二齿轮与载物台300 同轴设置，第一齿轮与第二齿轮啮合，且第二齿轮的直径大于第一齿轮的直径，如此当步进电机启动时能够通过减速机构带动载物台300 缓慢的转动，避免载物台300转动过快。

载物台300优选为圆形，其上设置有多个安放槽310，用于放置培养细菌的培养皿，步进电机的转轴与载物台300的底面中央处连接，以便在步进电机启动时带动载物台300转动。较佳的，本发明实施例中，多个安放槽310分布在载物台300的同一圆周上，且安放槽310两两之间的间隔距离相同。

相机500设置于载物台300的上方，用于对其安放槽310内放置的培养皿中的细菌进行拍摄。本发明实施例中，底座100上设置有安装架700，用于安装相机500，安装架700包括有横杆720、立杆710 和将横杆720与立杆710连接的连接件730，立杆710竖直设置在底座100上相对于驱动装置200的另一侧，横杆720的一端与连接件 730连接，立杆710贯穿连接件730并使得连接件730可相对于立杆 710上下滑动和水平转动，相机500设置在横杆720并可相对于横杆 720水平滑动，相机500的镜头朝向底座100方向。当调整相机500 至一定位置时，相机500的视场覆盖载物台300的一定区域，且当载物台300转动一定角度时，相机500的视场能够完全覆盖载物台300 上的其中一个安放槽310，即能够完全覆盖载物台300其中一个安放槽310内放置的培养皿。

作为一种较佳的实施方式，当载物台300转动一定角度时，相机 500的视场的中心刚好与盖载物台300上安放槽310的中心重合。

检测装置400用于检测载物台300上安放槽310的位置而输出触发信号，其可以采用，但不限于，角度传感器或霍尔传感器410与磁性件组合的方式，当检测装置400采用角度传感器时，可通过检测载物台300的转动角度来实现检测载物台300上安放槽310的位置。本发明实施例中，检测装置400采用霍尔传感器410与磁性件组合的方式。

具体的，检测装置400包括霍尔传感器410和与安放槽310数量相同且一一对应的磁性件(图未示)，霍尔传感器410设置在底座100 的外缘靠近驱动装置200的位置，多个磁性件则沿载物台300的同一圆周设置于载物台300的底面上，且当载物台300转动至一定角度时，霍尔传感器410能够刚好位于一个磁性件的下方并在该磁性件的磁场作用下产生一霍尔电压并向控制器600输出一触发信号。

请参阅图2，控制器600分别与驱动装置200、检测装置400以及相机500电性连接，用于接收检测装置400反馈的触发信号，并依据该触发信号在载物台上的安放槽310位于相机500的视场区域内时控制驱动装置200停止和相机500拍摄，控制器600还用于在相机 500拍摄完成的预定时间间隔后控制驱动装置200启动。

具体的，控制器600用于控制驱动装置200启动，当载物台300 转动至一定角度时，霍尔传感器410刚好位于一个磁性件的下方并在该磁性件的磁场作用下产生一霍尔电压并反馈给控制器600，此时控制器600判定与该磁性件所对应的安放槽310刚好位于相机500的视场区域内，并控制驱动装置200停止，然后控制相机500拍摄(培养皿内的细菌图像)并存储。当拍摄完成后的预定时间间隔后，控制器 600控制驱动装置200启动并重复上述过程。

需要说明的是，在其他的一些实施例中，检测装置400可包括霍尔传感器410和一个磁性件，当检测装置400包括霍尔传感器410 和一个磁性件时，该磁性件同样设置于载物台300上，且当载物台 300转动至一定角度并使得一个安放槽310刚好位于相机500的视场区域内时，霍尔传感器410刚好位于该磁性件的下方并在该磁性件的磁场作用下产生一霍尔电压并反馈给控制器600。

其具体原理为，当霍尔传感器410刚好位于该磁性件的下方时，霍尔传感器410在该磁性件的磁场作用下产生一霍尔电压并反馈给控制器600，此时控制器600控制驱动装置200停止以完成载物台300 的位置校准。控制器600预先设定有安放槽310的安装间隔(即相邻两个安放槽310之间的夹角，当载物台300上仅一个安放槽时，安装间隔计为360°的整数倍)和载物台300转动时的转速。当校准完成后，控制器60根据安放槽310的安装间隔和载物台300转动时的转速计算出相邻的下一个安放槽310转动至相机500的视场区域内所需要的转动时间。

然后，控制器600控制驱动装置200带动载物台300转动该转动时间后停止转动，此时相邻的下一个安放槽310位于相机500的视场区域内，然后控制器600再控制相机500拍摄(培养皿内的细菌图像) 并存储，当拍摄完成后的预定时间间隔后，控制器600控制驱动装置 200重新转动该转动时间并重复本段所描述的过程。

本发明实施例中，磁性件优选采用永久磁铁制成。其可以采用，但不限于，钕铁硼永久磁铁、铝镍钴永久磁铁以及铁氧体永磁铁等制成。

本发明实施例中，控制器600可以是个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、工控机等具有存储功能的智能终端设备。也可以是一种具有信号处理能力的集成电路，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称 NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。当控制器600为具有信号处理能力的集成电路时，还需额外增加相应的存储器以对拍摄到的图像进行存储。

在使用细菌追踪系统拍摄并记录细菌的生长状态之前，需要先调节横杆720的高度和角度以及横杆720上的相机500的位置，使得相机500位于载物台300的上方，且当载物台300转动一定角度时，相机500的视场能够覆盖载物台300上的安放槽310。然后，将需要拍摄的培养皿放置在各个安放槽310内。

在使用细菌追踪系统拍摄并记录细菌的生长状态时，控制器600 驱动驱动装置200(步进电机)转动，驱动装置200带动载物台300 转动，当载物台300上的其中一个磁性件随着载物台300转动至霍尔传感器410的上方时，霍尔传感器410受磁场的作用产生霍尔电压并反馈给控制器600一触发信号。控制器600收到霍尔传感器410反馈的触发信号后控制驱动装置200停止转动，此时，与该位于霍尔传感器410上方的磁性件对应的一个安放槽310刚好位于相机500的视场区域内。与此同时，控制器600控制相机500启动并拍摄该安放槽310处所放置培养内的细菌的图像并将拍摄到的图像进行存储。控制器600在拍摄完成的预定的时间间隔后控制驱动装置200再次启动并重复上述过程，最终得到每个培养皿中细菌处于各个时间点的图像。

综上，本发明实施例提供的细菌追踪系统可自动控制相机500 对培养皿内的细菌进行拍摄，能够长时间精准记录细菌的生长状态，提高了实验的精确性及安全性，大大减轻了科研工作人员的工作量并为其节约出大量宝贵的时间，保障实验的科学性、高效性。

第二实施例

请结合参阅图1、图3和图4，本实施例提供的细菌追踪系统是在第一实施例的基础上进行的改进，本实施例中未涉及之处请参见第一实施例中的描述。

在对细菌进行追踪拍摄的过程中，由于光线对相机500的拍摄效果影响甚大，因此，本发明实施例提供的细菌追踪系统还设置有光源 800和稳定光源800光线的底座盖900。

光源800和底座盖900均设置于所述底座100上，且底座盖900 盖合光源800，底座盖900上设置有一透光区910，底座盖900上除透光区910外的部分起档光作用，光源800发出的光线可经过透光区 910照射至安放槽310(即能够照射在安放槽310内的培养皿上)且照射的光线不直射直相机500。

光源800和透光区910均呈环状，光源800的轴线与透光区910 的轴线重合。作为一种较佳的实施方式，本发明实施例中，当载物台 300转动一定角度时，相机500的视场的中心刚好与盖载物台300上安放槽310的中心、透光区910的中心以及光源800的中心重合。

请参阅图5，假定光源800的半径为e，底座盖900上表面的半径为c，底座盖900上表面距光源800的垂直距离为b，培养皿和相机500光圈的直径分别为h和i，透光区910的宽度为d，相机500 距光源800的垂直距离为a，载物盘上的培养皿距光源800的垂直距离为f。为了使光源800照射范围不仅涵盖培养皿而且又不直接照射到相机500上，通过计算得出d、a、f的取值范围分别需满足(灯光通过培养皿时的折射率忽略不计)：

控制器600还用于当检测装置400检测到载物台300上的安放槽 310位于相机500的视场区域内时点亮光源800，以及当相机500拍摄后熄灭所述光源800。

通过设置光源800和底座盖900，当在使用细菌追踪系统拍摄并记录细菌的生长状态时，光源800发出的光能够覆盖载物台300上的培养皿且又不会直射在相机500上，如此能够加强相片的拍摄效果，拍出的细菌图像更加清晰，同时也能够降低耗电量，避免光源800由于长时间点亮而使周围温度过高影响培养皿中细菌的生长状态。

本发明实施例中，光源800可以采用，但不限于LED灯带以及 LCD灯带等。

综上，本发明实施例提供的细菌追踪系统及方法可自动控制相机 500对培养皿内的细菌进行拍摄，且拍摄图像清晰，能够长时间精准记录细菌的生长状态，提高了实验的精确性及安全性，大大减轻了科研工作人员的工作量并为其节约出大量宝贵的时间，保障实验的科学性、高效性。

第三实施例

请参阅图6，是本发明实施例提供的应用于第二实施例中所述细菌追踪系统的细菌追踪方法的流程图，所述细菌追踪方法包括如下步骤：

步骤S101，通过检测装置400检测载物台300位置并输出触发信号。

步骤S102，控制器600依据触发信号，在载物台上的安放槽310 位于相机500的视场区域内时控制驱动装置200停止以及控制相机 500拍摄。

步骤S103，控制器600在相机500拍摄完成的预定时间间隔后通过控制器600控制驱动装置200启动。

综上，本发明实施例提供的细菌追踪方法可自动控制相机500 对培养皿内的细菌进行拍摄，且拍摄图像清晰，能够长时间精准记录细菌的生长状态，提高了实验的精确性及安全性，大大减轻了科研工作人员的工作量并为其节约出大量宝贵的时间，保障实验的科学性、高效性。

另外，需要说明的是，本发明实施例提供的细菌追踪系统及方法不仅限于用于对细菌进行追踪拍摄，其还可用于对细胞等其他观察对象的长时间追踪拍摄。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种细菌追踪系统，其特征在于，包括驱动装置、检测装置、载物台、相机和控制器，所述驱动装置与所述载物台连接以带动所述载物台转动，所述载物台上设置有用于盛放培养皿的安放槽，所述相机设置于所述载物台的上方；

所述控制器分别与所述驱动装置、所述检测装置以及所述相机电性连接，所述检测装置用于检测所述载物台上安放槽的位置而输出触发信号，所述控制器用于依据所述触发信号，在载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时控制所述驱动装置停止以及控制所述相机拍摄，所述控制器还用于在所述相机拍摄完成的预定时间间隔后控制所述驱动装置启动。

2.根据权利要求1所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述检测装置包括霍尔传感器和磁性件，所述磁性件设置于所述载物台上，当所述磁性件位于所述霍尔传感器上方并使所述霍尔传感器产生霍尔电压时，所述控制器用于依据所述霍尔电压、所述安放槽的安装间隔、所述载物台的转速以及所述载物台的转动时间确定所述安放槽位于所述相机的视场区域内。

3.根据权利要求1所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述检测装置包括霍尔传感器和与所述安放槽数量相同且一一对应的磁性件，所述磁性件设置于所述载物台上，当一个所述磁性件位于所述霍尔传感器上方并使所述霍尔传感器产生霍尔电压时，所述控制器依据所述霍尔电压确定位于所述霍尔传感器上方的所述磁性件对应的安放槽位于所述相机的视场区域内。

4.根据权利要求3所述的细菌追踪系统，其特征在于，还包括底座，所述霍尔传感器和所述驱动装置均设置于所述底座上。

5.根据权利要求1所述的细菌追踪系统，其特征在于，还包括底座和光源，所述光源设置于所述底座上，所述光源发出的光线照射于所述安放槽。

6.根据权利要求5所述的细菌追踪系统，其特征在于，还包括底座盖，所述底座盖设置于所述底座上，所述底座盖盖合所述光源，所述底座盖上设置有透光区，所述光源发出的光线经过所述透光区照射于所述安放槽且不直射至所述相机。

7.根据权利要求6所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述光源和所述透光区均呈环状，所述光源的轴线与所述透光区的轴线重合。

8.根据权利要求5所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述控制器还用于当所述载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时点亮所述光源，以及当所述相机拍摄后熄灭所述光源。

9.根据权利要求5所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述光源为LED灯。

10.一种细菌追踪方法，所述细菌追踪方法应用于权利要求1-9任一所述的细菌追踪系统，其特征在于，所述方法包括：

通过检测装置检测所述载物台的位置并输出触发信号；

控制器依据所述触发信号，在载物台上的安放槽位于所述相机的视场区域内时控制所述驱动装置停止以及控制所述相机拍摄；

控制器在所述相机拍摄完成的预定时间间隔后控制所述驱动装置启动。