CN109097273A - 一种新型制冷厌氧培养箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型制冷厌氧培养箱，所述的制冷厌氧培养箱设有操作室、培养室、取样室、操作手套、制冷系统、气路系统；所述的制冷系统设有通过管道依次连接并形成封闭循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；所述的压缩机其运转由温度控制器控制。其优点表现在：配有制冷系统，可将培养箱内的温度降至环境温度以下，改变了以往厌氧培养箱只能进行大于环境温度以上的培养的情形；制冷过程也是除湿的过程，可将箱内的水汽凝结在制冷系统的蒸发器上，当水汽凝结成水滴时，会被收集在水盘内，减少干燥剂的使用量及延长干燥剂使用时间；设有风机，且温控采用微电脑智能控温仪控制，提高了温度控制精度；液晶显示、轻触操作，便于观察和使用。

Description

一种新型制冷厌氧培养箱

技术领域

本发明涉及生物培养箱技术领域，具体地说，是一种新型制冷厌氧培养箱。

背景技术

厌氧培养箱是一种在无氧环境条件下进行细菌培养及操作的专用装置。它能提供严格的厌氧状态、恒定的温度培养条件和具有一个系统化、科学化的工作区域。在本装置内可以培养最难生长的厌氧生物，又能避免以往厌氧生物在空气中操作时接触氧而死亡的危险性。因此厌氧培养箱是厌氧生物检测科研的理想设备。本装置也是一物多用的良好仪器，如改变其操作方法，为微需氧菌的生长繁殖提供良好的生长条件。

现有技术中公开了多种类型的厌氧培养箱，例如：

专利文献CN201620541033.1，公开日20161228，公开了一种带有湿度自动控制的厌氧培养箱，包括厌氧培养箱本体和湿度自动控制装置，所述湿度自动控制装置包括上位机、PLC主控制器、湿度传感器、水蒸气排充装置和模拟量模块，所述上位机、所述PLC主控制器、所述模拟量模块依次连接，所述PLC主控制器连接所述水蒸气排充装置，所述湿度传感器连接所述模拟量模块，所述模拟量模块包括模糊控制器，所述水蒸气排充装置包括真空泵和水蒸气发生器。该厌氧培养箱可控制湿度波动小于±5％RH，克服了每次试验所需湿度不能控制，湿度误差大的弊端。

专利文献CN201320123966.5，公开日20130828，公开了一种带气体流量监测的厌氧培养箱，包括箱体，箱体内设有一厌氧操作室，箱体内还设有一取样室和一气路及电路控制系统，取样室与厌氧操作室连通，气路及电路控制系统包括与控制面板连接的一控制电路，还包括分别与控制电路连接的气路装置、温控装置，气路装置支持任意调节流量和任意输入各种所需气体，所述气路装置通过一气体流量监测器监测输入的各种所需气体的含量或浓度，所述气体流量监测器包括传感器、中央处理单元、第一信号发射电路和第一信号接收电路，传感器与中央处理单元连接，中央处理单元与一气体流量控制阀连接。该厌氧培养箱因设有气体流量监测器，所以支持红外遥控，支持快捷标定，实现气体流量的任意调节，达到高效的人机交互性能。

此外，专利文献CN201720250807.X，公开日20171107，公开了一种医学检验微生物培养箱，包括箱体，箱体内设有隔板，隔板将箱体分为上腔体和下腔体，隔板上设有培养皿放置架；上腔体顶部设有第一紫外线灭菌灯，下腔体内设有制冷装置和加热装置，隔板上设有若干连通上腔体和下腔体的通孔；箱体顶部设有换气室，换气室内部设有第二紫外线灭菌灯，换气室上设有一个通气口，在换气室远离通气口的侧壁上设有弯管与上腔体连通；上腔体侧壁上设有管道与换气室连通。该培养箱的有益效果是：培养方式多样，可对微生物进行厌氧培养、有氧培养、低温培养或高温培养，适应医学检验微生物的多样性；隔板为抽拉式的，方便往里放置培养液；另外在进行有氧培养时，可不断向内输入灭菌后的空气，避免污染微生物样本；另外排出的空气也经过灭菌，避免污染周边环境。

总的来说，现有技术中的厌氧培养箱仍存在以下缺陷：

第一，目前市场上有的培养箱只具备恒温培养功能，有的培养箱只具备负压培养功能，大都未配有制冷系统。

第二，为了保持良好的培养环境，有利于细菌、细胞和组织的生长，厌氧培养箱工作空间环境湿度需尽可能高，一般相对湿度保持在95％以上，工作空间一直保持在高湿度。而现有技术中具有制冷功能的培养箱无针对除湿过程相应的设计。

第三，在温度精度控制、厌氧环境精度控制、密封性等方面或多或少存在不足。

第四，或不能直观准确的反映箱内温度，不能自动进行温度再控制；或不能清晰的直接观察操作情况，操作不灵活；或前门需要关闭，不能打开。

综上所述，亟需一种具有制冷、除湿功能，精度高，便于使用的厌氧培养箱。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种具有制冷、除湿功能，精度高，便于使用的厌氧培养箱。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种新型制冷厌氧培养箱，所述的制冷厌氧培养箱设有操作室、培养室、取样室、操作手套、制冷系统、气路系统；所述的制冷系统设有通过管道依次连接并形成封闭循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；所述的压缩机其运转由温度控制器控制。

作为一种优选的方案，所述的制冷系统还设有水盘，用于收集水汽凝结在蒸发器上形成的水滴。

作为另一优选的方案，所述的冷凝器和节流装置之间还设有干燥过滤器。

作为另一优选的方案，所述的制冷系统还设有风机，所述的风机用于将蒸发器周围的冷空气吹向操作室、培养室或取样室内。

作为另一优选的方案，所述的制冷系统配备微电脑智能控温仪，所述的微电脑智能控温仪用于控制所述的制冷系统。

作为另一优选的方案，所述的制冷系统配备通讯接口，用于和电脑连接。

更优选地，所述的通讯接口配备打印机。

作为另一优选的方案，所述的制冷厌氧培养箱设有面板，所述的面板设有温度控制板，所述的温度控制板为液晶显示，轻触式操作。

更优选地，所述的面板上还设有气体流量计、负压指示盘和若干个操作键。

作为另一优选的方案，所述的气路系统设有氮气入口、混合气入口和气路开关，所述的气路开关采用轻触开关控制电磁阀。

本发明的厌氧培养箱优点在于：

1、设有制冷系统，可将培养箱内的温度降至环境温度以下，改变了以往厌氧培养箱只能进行大于环境温度以上的培养的情形。低于环境温度的培养温度，可用于极端的气候环境的模拟，用于研究在不同的气候温度条件下，厌氧生物的生存、休眠、生长情况。

2、制冷过程也是除湿的过程，可以将箱内的水汽凝结在制冷系统的蒸发器上，当水汽凝结成水滴时，会被收集在水盘内，降低干燥剂的使用量及延长干燥剂使用时间。

3、风机可形成强制对流，使培养室内平均温度更好，提高温度控制精度。

4、由温度控制器根据所设定的培养温度自动控制制冷系统压缩机的运转，达到降温、控温的目的，控温精度高。

5、制冷系统采用微电脑技术控制，能自动进行温度再控制，是一套有效的限温保护装置，控温好，确保培养物在安全的温度环境下生长。且液晶显示、轻触式操作，便于观察和调节。

6、制冷系统配有通讯接口，可与电脑连接，在电脑上操作培养箱温度调节、读取、储存运行数据；当通讯接口插入USB时，可以自动往USB储存器中储存运行数据，数据可在电脑上打开；通讯接口可配打印机，适时打印当前运行的温度和时间。

7、气路开关采用轻触开关控制电磁阀，操作轻便灵活。

8、操作室内装有紫外线杀菌灯，可有效的避免杂菌污染。

9、操作室前窗釆用全透明且耐冲击的玻璃制作，能清晰的直接观察操作情况。

10、操作使用乳胶手套，舒适、灵活、使用方便。

11、操作室内备有除氧催化器及特殊接种棒灭菌器，并附设试管口熔蜡装置。

附图说明

附图1是本发明的一种新型制冷厌氧培养箱的结构示意图。

附图2是制冷系统的组成示意图。

附图3是本发明的一种新型制冷厌氧培养箱的后部示意图。

附图4是面板的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

100.箱体

1.操作室，11.照明灯，12.紫外线杀菌灯，13.观察窗，2.培养室，3.取样室，31.过道门，4.操作手套，5.面板，51.气体流量计，52.负压指示盘、53.温度控制板，54.操作键，61.压缩机，62.冷凝器，63.干燥过滤器，64.节流装置，65.蒸发器，66.温度控制器，67.管道，68.风机，71.氮气入口，72.混合气入口，8.电源插头，9.熔断器插头

200.支架

300.脚轮

实施例1

请参照图1，图1是本发明的一种新型制冷厌氧培养箱的结构示意图。所述的制冷厌氧培养箱设有箱体100，所述的箱体100包括操作室1、培养室2、取样室3、操作手套4、面板5、制冷系统(图中未示出)、气路系统(图中未示出)。所述的操作室1顶部设有照明灯11、紫外线杀菌灯12；培养室2为一独立空间，位于操作室1内部的后侧；取样室3位于操作室1外部的右侧，通过过道门31与操作室1连通；操作手套4有两只，通过操作室1前侧的观察窗13上的开孔与操作室1连通；面板5位于操作室1外部的右侧且位于培养室2的上方。箱体100下方设有支架200，所述的支架200下方设有脚轮300。所述的制冷系统、气路系统整合在箱体100上。

请参见图2，图2是制冷系统的组成示意图。所述的制冷系统设有压缩机61、冷凝器62、干燥过滤器63、节流装置64、蒸发器65、温度控制器66；所述的压缩机61、冷凝器62、干燥过滤器63、节流装置64、蒸发器65依次通过管道67连接，形成封闭的循环。制冷过程为：压缩过程：从压缩机61开始，制冷剂气体在低温低压状态下进入压缩机61，在压缩机61中被压缩，提高气体的压力和温度后，排入冷凝器62中。冷凝过程：从压缩机61中排出来的高温高压气体，进入冷凝器62中，将热量传递给外界空气或冷却水后，凝结成液体制冷剂，流向干燥过滤器63。过滤过程：干燥过滤器63吸收管道67中的水分，阻挡管道67的杂质使其不能通过，防止管道67发生冰堵和脏堵。节流过程：干燥过滤器63中流出来的制冷剂液体在高压下流向节流装置64，进行节流减压。蒸发过程：从节流装置64流出来的低压制冷剂液体流向蒸发器65中，吸收操作室/培养室/取样室内的热量而蒸发成为气体，从而使操作室/培养室/取样室的温度降低，蒸发后的低温低压气体又被压缩机61吸回，进行再压缩、冷凝、过滤、节流、蒸发，依次不断地循环和制冷。电路系统的温度控制器66根据所设定的培养温度，自动控制压缩机61的运转，达到降温、控温的目的。所述的制冷系统还设有风机68，所述的风机68将蒸发器65周围的冷空气吹向操作室/培养室/取样室内，实行强制对流，使操作室/培养室/取样室内平均温度更好。所述的制冷系统可参见单冷式空调机组成及原理。

所述的制冷系统优选配备微电脑智能控温仪，采用微电脑技术控制，液晶显示，轻触式操作，能直观准确的反映箱内温度和自动进行温度再控制，作为一套有效的限温保护装置，确保培养物在安全的温度环境下生长。

所述的制冷系统还可进一步配备通讯接口，如485接口，用于和电脑连接，这种情况下，人员可在电脑上操作培养室温度设定、读取、储存运行数据；当485接口插入USB时，可以自动往USB储存器中储存运行数据，数据可在电脑上打开；485接口可进一步配打印机，适时打印当前运行的温度和时间。

厌氧培养箱的工作原理为通过气体置换，注入高纯氮气可使培养箱内达到微氧状态；先期注入高纯氮气，后期注入混合气体(氮气85％、二氧化碳5％、氢气10％)可进一步降低培养箱内的氧气浓度，行程完全厌氧环境。在除氧催化器的作用下，培养箱内的残余氧气和混合气内的氢气，结合成水分子，再通过干燥剂对水分子的吸附，消耗箱内氧气和氢气，达到除氧的目的。请参照图3，图3是本发明的一种新型制冷厌氧培养箱的后部示意图。所述的气路系统设有氮气入口71、混合气入口72、气路开关；所述的气路开关采用轻触开关控制电磁阀，操作轻便灵活。所述的氮气入口71、混合气入口72、气路开关均设于本发明的制冷厌氧培养箱的后部。本发明的制冷厌氧培养箱的后部还设有电源插头8、熔断器插头9。

请参见图4，图4是面板的示意图。所述的面板5用于显示和调节温度、气体流量、负压等参数及电源开关等。面板5上设有气体流量计51、负压指示盘52、温度控制板53、若干个操作键54。所述的温度控制板53布置如下：

(1)PV显示器：显示测量温度或根据仪表状态显示各类提示符；

(2)SV显示器：显示设定温度或根据仪表状态显示定时时间；各类参数；

(3)光柱显示：显示加热控制输出的百分比；

(4)水位指示灯：当水位中水位时闪烁，低水位时亮，高水位时灭；

(5)补水指示灯：需要补水时亮，其余时候灭；

(6)运行指示灯：运行时亮，曲线暂停时闪烁；

(7)自整定灯：当处于自整定时闪烁；

(8)制冷指示灯：当有制冷输出时亮，其余时候灭；

(9)加热指示灯：当有加热输出时亮，其余时候灭；

(10)报警指示灯：为超温时报警，当温度超过设定温度时亮；

(11)程序指示灯：说明控制器工作由曲线控制；

(12)功能键：用于设定值修改；参数的调出，参数的修改确认；

(13)增加键：用于设定值、控制参数的修改或运行状态查询；

(14)减小键：用于设定值、控制参数的修改或运行状态的改变；

(15)移位键：用于设定值、控制参数的移位和启动/停止自整定。

所述的操作键54包括“电源”、“控温”、“照明”、“杀菌”、“插座”、“真空泵”、“操作室氮气阀”、“取样室氮气阀”、“操作室混合气阀”、“取样室混合气阀”、“限流混合气阀”、“排气”。

需要说明的是，本发明在厌氧培养箱上增加制冷系统，所述的制冷系统可将本发明厌氧培养箱内的温度降至环境温度以下，改变了以往厌氧培养箱只能进行大于环境温度以上的培养的情形。低于环境温度的培养温度，可用于极端的气候环境的模拟，用于研究在不同的气候温度条件下，厌氧生物的生存、休眠、生长情况。制冷过程也是除湿的过程，可以将本发明厌氧培养箱内的水汽凝结在制冷系统的蒸发器65上，当水汽凝结成水滴时，会被收集在制冷系统的水盘内，能够减少干燥剂的使用量和延长干燥剂使用时间，同时能保持良好的湿度环境，有利于细菌、细胞和组织的生长。所述的制冷系统构造简单，能确保本发明厌氧培养箱具备较为紧凑的结构，降低成本。本发明的制冷系统采用微电脑技术控制，控温精度高。制冷系统设有风机68，形成强制对流，使培养室内平均温度更好，进一步提高控温精度。所述的通讯接口极大地方便了本发明厌氧培养箱参数的控制和记录。所述的紫外线杀菌灯12可有效的避免杂菌污染；优选采用能有效透过波长为253.7nm紫外线的石英玻璃制作而成的一种低压汞蒸气放电的灯，放电产生以波长为253.7nm为主的紫外线辐射来杀灭细菌和病毒；紫外线杀菌灯12可采用悬挂式照射或移动式照射。所述的观察窗13优选釆用全透明且耐冲击的玻璃制作，能清晰的直接观察操作情况，操作使用乳胶手套舒适、灵活、使用方便。所述的操作室1内还可进一步配备除氧催化器及特殊接种棒灭菌器，并附设试管口熔蜡装置。

为了更加全面的了解本发明的技术方案，下面对操作室厌氧环境形成、培养室控温以及菌种的置入和培养进行说明。

(一)操作室厌氧环境形成(配用仪表，YLAO-100-(2.1))

1.按使用要求放置好必要的配件和器具，并向操作室内放入两个无毒塑料袋。

2.分别打开氮气及混和气钢瓶开关阀(打开前应先检査减压阀手柄是否在放松状态即关闭状态)。慢慢调节减压阀手柄使输出压力为0.05～0.08Mpa。

3.接通～220V/50Hz电源，且电源插座应有可靠接地。打开设备后部电源开关，使设备通电。按面板上“电源”键，使控制器工作。(所有操作键按一下开、再按一下关、接通时对应指示灯亮，反之灯灭)。

4.操作室放入干燥过的钯催化剂500g(密闭)和500g干燥剂(密闭)，并放入测氧仪。

5.关紧取样室外门和过道门，并抽真空校验。(按“真空泵”键)。

6.操作室第一次置换(氮气置换)：

1)先用橡皮管一头插入操作室内进气口，另一头插入塑料袋，并捏紧袋口；

2)按氮气阀区“操作室”键，接通氮气气路电磁阀。分别使两只塑料袋充足氮气后扎紧袋口再按氮气阀区“操作室”键关闭电磁阀；

3)把操作手套套在观察窗法兰圈上并用橡皮条箍箍紧；

4)塑料袋内氮气渐渐地排放于操作室内，至全部放出。

7.操作室第二次置换(氮气置换)：

1)关紧取样室过道门及外门按“真空泵”键，先将取样室抽真空后关闭；

2)重复第一次置换充氮过程，並随时按“排气”键使电磁阀开闭排气(注意此操作不要取下手套)。如厌氧环境要求较高，本次操作可重复几次；

8.操作室第三次置换(混和气体置换)：

混和气体配比：N₂↑85％、H₂↑10％、CO₂↑5％。

1)橡皮管一头插入操作室内进气口，另一头插入塑料袋，并捏紧袋口；

2)按混和气阀区“操作室”键，接通混和气路电磁阀。分别使两只塑料袋充足混和气后扎紧袋口，再按混和气阀区“操作室”键、关闭电磁阀；

3)把塑料袋内混和气体渐渐地排放于操作室内，至全部放出；

4)通过以上置换后，操作室内气体含氧量已处于微量状态；

5)按混和气阀区“限流”键，接通混和气限流电磁阀，並调整流量计流量为每分钟10毫升左右。使混和气经过稳流器、流量计恒定的流入操作室内。

9.操作室内打开钯催化剂和干燥剂，并分别倒入除氧催化剂放置盒的容器盒内(干燥剂置于下边容器内)，插好插头，按“插座”键，接通除氧催化剂放置盒电源进行催化除氧。並观察测氧仪读数，测氧仪读数应小于1％或美兰厌氧试纸的颜色浅蓝返白色，完全厌氧还应继续催化12小时左右，至美兰厌氧试纸的颜色完全发白。

10.按“杀菌”键打开紫外线杀菌灯，对室内进行灭菌处理，灭菌时间自定。

(二)培养箱控温(配用仪表，YLGS-201V-P-T1)

温度控制板布置如前所述。各功能详细说明如下：

1)若PV区上排显示“0000”则说明传感器开路或输入信号超过测量上限；若PV区下排显示“0000”则说明传感器短路或输入信号低于量程下限，当仪表的输入信号不在量程范围内，蜂鸣器鸣叫，按任意键可消音。

2)查询时间：在标准状态下，点按增加键，液晶屏的PV区显示循环次数·段数，SV区显示运行时间，此时TIME亮；定值控制：PV区显示运行时间，SV显示设定时间，此时TIME亮。

3)状态改变：在标准状态下，长按减小键，控制器在运行/停止状态间切换。

4)自整定动能：如果控温效果不理想，则启动自整定功能，在标准状态下长按移位键4秒后，仪表开始自整定，此时自整定灯亮；自整定会自动结束，自整定灯自动灭。控温效果将大大改善。

(三)菌种的置入和培养

1.检查取样室过道门并关，紧之；

2.打开取样室外门，将菌种放入取样室后关上外门；

3.取样室充氮置换三次过程：

1)先按“真空泵”键抽真空度500毫米汞柱(66kPa)以上停；

2)按氮气阀区的“取样室”键打开电磁阀充入氮气，真空表回零后停止充氮；

3)第二次重复以上操作；

4)第三次操作时抽取真空后，应按混和气阀区的“取样室”键打开电磁阀充入混和气，真空表回零后停止充气。

4.经三次置换后可打开取样室过道门将菌种移入操作室。

5.取样室内外门开启、关闭后要抽低真空度100毫米汞柱(13kPa)左右检验及帮助操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷厌氧培养箱设有操作室、培养室、取样室、操作手套、制冷系统、气路系统；所述的制冷系统设有通过管道依次连接并形成封闭循环的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器；所述的压缩机其运转由温度控制器控制。

2.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷系统还设有水盘，用于收集水汽凝结在蒸发器上形成的水滴。

3.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的冷凝器和节流装置之间还设有干燥过滤器。

4.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷系统还设有风机，所述的风机用于将蒸发器周围的冷空气吹向操作室、培养室或取样室内。

5.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷系统配备微电脑智能控温仪，所述的微电脑智能控温仪用于控制所述的制冷系统。

6.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷系统配备通讯接口，用于和电脑连接。

7.根据权利要求6所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的通讯接口配备打印机。

8.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的制冷厌氧培养箱设有面板，所述的面板设有温度控制板，所述的温度控制板为液晶显示，轻触式操作。

9.根据权利要求8所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的面板上还设有气体流量计、负压指示盘和若干个操作键。

10.根据权利要求1所述的新型制冷厌氧培养箱，其特征在于，所述的气路系统设有氮气入口、混合气入口和气路开关，所述的气路开关采用轻触开关控制电磁阀。