CN109486650B - 一种微生物生长曲线测定仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微生物生长曲线测定仪，其机箱内设置有光电检测模块、机械摇动装置和温控系统，光电检测模块的每个光电检测单元包括检测室、光源电路板、传感器电路板和加热板，光源电路板和传感器电路板分别位于检测室的两侧，光电检测模块置于一固定座上，固定座置于一托盘上，托盘与机械摇动装置相连，光电检测模块与一电脑端上位机软件系统相连，上位机软件系统通过USB端口控制并读取传感器电路板采集的吸光度数据，对读取的数据进行分析，生成并实时显示微生物生长曲线。该测定仪集温控培养和生长监测于一体，可实现对微生物生长过程的实时在线监测，并实现高通量生长曲线测量，降低实验人员劳动强度，提高实验效率和测定精确度。

Description

一种微生物生长曲线测定仪
技术领域
本发明涉及一种微生物科研仪器，具体是一种微生物生长曲线测定仪。
背景技术
在微生物科研领域，常常需要测定微生物生长曲线，通过测定生长曲线，可以获得微生物生长情况、对环境适应程度等大量有价值的信息，这在培养基筛选、药物研究等领域有重要意义。但对微生物生长曲线的测量，特别是同时测量多组微生物生长曲线，目前仍存在一些困难，现有的技术方案是操作人员每隔一定时间，通常是1～2h，不间断取微生物培养样品，使用分光光度计进行吸光度测量，考虑到微生物培养周期较长，通常大于12h，这需要操作人员在实验室通宵连续操作，此外考虑到人工测量耗时较长，单次测量大量样品产生的时间差会对测量结果产生较大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种集温控培养和生长监测于一体的微生物生长曲线测定仪。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种微生物生长曲线测定仪，包括机箱，所述的机箱上设置有可翻转打开的遮光罩，所述的机箱内设置有光电检测模块、机械摇动装置和温控系统，所述的光电检测模块包括位于所述的遮光罩的下方的若干光电检测单元，每个所述的光电检测单元包括检测室、光源电路板、传感器电路板和加热板，所述的检测室内开设有多个用于插设样品管的固定孔，所述的光源电路板和所述的传感器电路板分别位于所述的检测室的两侧，所述的加热板位于所述的检测室的底部，所述的光电检测模块置于一固定座上，所述的固定座置于一托盘上，所述的托盘与所述的机械摇动装置相连，所述的温控系统用于实现机箱内部的控温，所述的光电检测模块与一电脑端上位机软件系统相连，所述的上位机软件系统通过USB端口控制并读取所述的传感器电路板采集的吸光度数据，对读取的数据进行分析，生成并实时显示微生物生长曲线。
本发明微生物生长曲线测定仪是一种集温控培养和生长监测于一体的测定仪，可实现对微生物生长过程的实时在线监测。该测定仪通过温控系统实现对机箱内部的控温，提供一个恒温培养环境，结合机械摇动装置，实现样品的恒温震荡培养。实验过程中，光源电路板上的光源产生的光线透过样品管照射到传感器上，由传感器电路板测量透过样品的光强变化，实现样品吸光度测量，且该测定仪可同时集成多组样品，实现高通量生长曲线测量，可避免微生物科研工作者熬夜通宵操作，降低实验人员劳动强度，提高实验效率和测定精确度。
作为优选，所述的机械摇动装置包括电机、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴和安装板，所述的托盘置于所述的安装板上，所述的机箱的底部安装有底座，所述的底座上固定有固定板，所述的电机安装在所述的固定板上，所述的第一皮带轮安装在所述的电机的输出端，所述的安装板设置在所述的固定板的上方，所述的曲轴直立安装在所述的安装板与所述的固定板之间，所述的曲轴的上端可转动地安装在所述的安装板上，所述的第二皮带轮与所述的曲轴的下端定心连接，所述的第二皮带轮经皮带与所述的第一皮带轮连接。工作过程中，电机通过第一皮带轮和皮带带动第二皮带轮转动，进而带动曲轴转动，由曲轴带动安装板做偏心旋转运动，从而带动置于安装板上的托盘及检测室以一定频率进行偏心旋转，实现对样品管内样品的晃动培养。
进一步地，所述的曲轴的数量为多根，多根所述的曲轴的上端分别可转动地安装在所述的安装板上，其中一根所述的曲轴的下端与所述的第二皮带轮定心连接，其余的所述的曲轴的下端分别可转动地安装在所述的固定板上。多根曲轴的设置，可实现对检测室及样品管的更可靠的晃动，确保对样品的晃动培养效果。
作为优选，每个所述的检测室的顶端和底端分别安装有上挡板和下挡板，所述的加热板位于所述的下挡板的下方，所述的上挡板上开设有多个插孔，所述的检测室内的每个固定孔内分别安装有上下间隔设置的上固定圈和下固定圈，每个所述的样品管由一个上固定圈和一个下固定圈上下紧固。上挡板、下挡板配合上固定圈和下固定圈使用，可对样品管起到进一步的紧固效果，减少样品管晃动对检测结果的影响。
作为优选，所述的温控系统包括压缩机、第一风机、第二风机、冷凝器、蒸发器和发热片，所述的第一风机正对所述的冷凝器，所述的第二风机正对所述的蒸发器，所述的发热片设置在所述的蒸发器的下方，所述的蒸发器分别与所述的压缩机和所述的冷凝器相连。上述温控系统有利于气流同时流经加热区域和制冷区域，通过控制加热或制冷参数，可实现对机箱内部的精确控温。
作为优选，所述的光源电路板上设置有恒流驱动电路，所述的传感器电路板上设置有模数转换电路。光源电路板上的光源(例如LED光源)由恒流电路驱动，可减少电流波动对光源的干扰。设置有模数转换电路的传感器电路板是一种集成传感器，可减少信号传输过程的失真影响。
作为优选，所述的检测室为由铝合金制成并经表面氧化发黑处理的检测室，以减少检测室内光反射对检测结果的影响。
作为优选，所述的加热板为PTC加热板。PTC加热板可实现对样品的恒温加热，避免加热瞬间温度过高对样品产生破坏。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明公开的微生物生长曲线测定仪集温控培养和生长监测于一体，可实现对微生物生长过程的实时在线监测。该测定仪通过温控系统实现对机箱内部的控温，提供一个恒温培养环境，结合机械摇动装置，实现样品的恒温震荡培养。实验过程中，光源产生的光线透过样品管照射到传感器上，由传感器电路板测量透过样品的光强变化，实现样品吸光度测量，且该测定仪可同时集成多组样品，实现高通量生长曲线测量，可避免微生物科研工作者熬夜通宵操作，降低实验人员劳动强度，提高实验效率和测定精确度。
附图说明
图1为遮光罩合上时实施例中微生物生长曲线测定仪的外观图；
图2为移除机箱和遮光罩后实施例中微生物生长曲线测定仪的内部结构简图；
图3为对应于图2的后视图；
图4为移除样品管和固定座后实施例中微生物生长曲线测定仪的内部结构图；
图5为实施例中光电检测模块的外观图；
图6为一个光电检测单元的外观图；
图7为一个光电检测单元的结构分解图；
图8为实施例中机械摇动装置的俯视图；
图9为图8中A-A剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1的微生物生长曲线测定仪，如图所示，包括机箱1，机箱1上设置有可翻转打开的遮光罩11，机箱1内设置有光电检测模块、机械摇动装置和温控系统，光电检测模块包括位于遮光罩11的下方的6个光电检测单元2，每个光电检测单元2包括检测室21、光源电路板22、传感器电路板23和加热板24，本实施例中，检测室21为由铝合金制成并经表面氧化发黑处理的检测室，加热板24为PTC加热板，光源电路板22上设置有恒流驱动电路，该光源电路板22上的光源可以采用LED光源，传感器电路板23上设置有模数转换电路，该传感器电路板23上的传感器可采用硅光电池或照度传感器，检测室21内开设有6个用于插设样品管5的固定孔211，光源电路板22和传感器电路板23分别位于检测室21的两侧，加热板24位于检测室21的底部，光电检测模块置于一固定座25上，固定座25置于一托盘26上，托盘26与机械摇动装置相连，温控系统用于实现机箱1内部的控温，光电检测模块与一电脑端上位机软件系统(图中未示出)相连，上位机软件系统通过USB端口(图中未示出)控制并读取传感器电路板23采集的吸光度数据，对读取的数据进行分析，生成并实时显示微生物生长曲线。
实施例1中，每个检测室21的顶端和底端分别安装有上挡板212和下挡板213，加热板24位于下挡板213的下方，上挡板212上开设有6个插孔214，检测室21内的每个固定孔211内分别安装有上下间隔设置的上固定圈215和下固定圈216，每个样品管5由一个上固定圈215和一个下固定圈216上下紧固。
实施例2的微生物生长曲线测定仪，与实施例1的区别在于，实施例2中，机械摇动装置包括电机3、第一皮带轮31、第二皮带轮32、曲轴33和安装板34，托盘26置于安装板34上，机箱1的底部安装有底座12，底座12上固定有固定板13，电机3安装在固定板13上，第一皮带轮31安装在电机3的输出端，安装板34设置在固定板13的上方，曲轴33直立安装在安装板34与固定板13之间，曲轴33的上端通过第一深沟球轴承35可转动地安装在安装板34上，第二皮带轮32与曲轴33的下端定心连接，第二皮带轮32经皮带(图中未示出)与第一皮带轮31连接。
实施例2中，曲轴33的数量为3根，3根曲轴33的上端分别通过第一深沟球轴承35可转动地安装在安装板34上，其中一根曲轴33的下端与第二皮带轮32定心连接，其余的曲轴33的下端分别通过第二深沟球轴承36可转动地安装在固定板13上。
实施例2中，温控系统包括压缩机41、第一风机42、第二风机43、冷凝器44、蒸发器45和发热片46，第一风机42正对冷凝器44，第二风机43正对蒸发器45，发热片46设置在蒸发器45的下方，蒸发器45分别与压缩机41和冷凝器44相连。
上述微生物生长曲线测定仪集温控培养和生长监测于一体，可实现对微生物生长过程的实时在线监测。该测定仪通过温控系统实现对机箱1内部的控温，提供一个恒温培养环境，结合机械摇动装置，实现样品的恒温震荡培养。实验过程中，光源电路板22上的光源产生的光线透过样品管5照射到传感器上，由传感器电路板23测量透过样品的光强变化，实现样品吸光度测量，且该测定仪可同时集成6组共36个样品，实现高通量生长曲线测量，可避免微生物科研工作者熬夜通宵操作，降低实验人员劳动强度，提高实验效率和测定精确度。
以实施例2的微生物生长曲线测定仪为例，其工作过程为：测定仪启动，先进行开机预热，同时启动加热板24、发热片46以及压缩机41；当检测室21和样品管5及环境温度升温至设定温度附近，再关闭加热板24，进行光学系统校零操作；校零后压缩机41和发热片46继续工作，通过压缩机41驱动制冷剂在冷凝器44和蒸发器45之间循环流动，实现机箱1内的降温。在检测室21内装入样品管5，合上遮光罩11，机械摇动装置工作，电机3通过第一皮带轮31和皮带带动第二皮带轮32转动，进而带动曲轴33转动，由曲轴33带动安装板34做偏心旋转运动，从而带动置于安装板34上的托盘26及检测室21以一定频率进行偏心旋转，实现对样品管5内样品的晃动培养。在样品晃动培养过程中，温控系统提供恒定温度环境。整个培养过程中，光源电路板22处于常开状态，当仪器运行至设定的采样时间，传感器电路板23工作，采集样品的吸光度数据，所得数据传输至电脑，在电脑端通过上位机软件系统实时分析数据并显示各样品管5内样品吸光度情况，从而生成并实时显示微生物生长曲线，可通过图形或者表格形式展现出来。上述传感器电路板23采集吸光度数据以及上位机软件系统分析数据、显示吸光度情况、生成并实时显示微生物生长曲线的操作均采用现有技术。

Claims (7)

1.一种微生物生长曲线测定仪，包括机箱，所述的机箱上设置有可翻转打开的遮光罩，其特征在于：所述的机箱内设置有光电检测模块、机械摇动装置和温控系统，所述的光电检测模块包括位于所述的遮光罩的下方的若干光电检测单元，每个所述的光电检测单元包括检测室、光源电路板、传感器电路板和加热板，所述的检测室内开设有多个用于插设样品管的固定孔，所述的光源电路板和所述的传感器电路板分别位于所述的检测室的两侧，所述的加热板位于所述的检测室的底部，每个所述的检测室的顶端和底端分别安装有上挡板和下挡板，所述的加热板位于所述的下挡板的下方，所述的上挡板上开设有多个插孔，所述的检测室内的每个固定孔内分别安装有上下间隔设置的上固定圈和下固定圈，每个所述的样品管由一个上固定圈和一个下固定圈上下紧固，所述的光电检测模块置于一固定座上，所述的固定座置于一托盘上，所述的托盘与所述的机械摇动装置相连，所述的温控系统用于实现机箱内部的控温，所述的光电检测模块与一电脑端上位机软件系统相连，所述的上位机软件系统通过USB端口控制并读取所述的传感器电路板采集的吸光度数据，对读取的数据进行分析，生成并实时显示微生物生长曲线。
2.根据权利要求1所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的机械摇动装置包括电机、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴和安装板，所述的托盘置于所述的安装板上，所述的机箱的底部安装有底座，所述的底座上固定有固定板，所述的电机安装在所述的固定板上，所述的第一皮带轮安装在所述的电机的输出端，所述的安装板设置在所述的固定板的上方，所述的曲轴直立安装在所述的安装板与所述的固定板之间，所述的曲轴的上端可转动地安装在所述的安装板上，所述的第二皮带轮与所述的曲轴的下端定心连接，所述的第二皮带轮经皮带与所述的第一皮带轮连接。
3.根据权利要求2所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的曲轴的数量为多根，多根所述的曲轴的上端分别可转动地安装在所述的安装板上，其中一根所述的曲轴的下端与所述的第二皮带轮定心连接，其余的所述的曲轴的下端分别可转动地安装在所述的固定板上。
4.根据权利要求1所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的温控系统包括压缩机、第一风机、第二风机、冷凝器、蒸发器和发热片，所述的第一风机正对所述的冷凝器，所述的第二风机正对所述的蒸发器，所述的发热片设置在所述的蒸发器的下方，所述的压缩机分别与所述的蒸发器和所述的冷凝器相连。
5.根据权利要求1所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的光源电路板上设置有恒流驱动电路，所述的传感器电路板上设置有模数转换电路。
6.根据权利要求1所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的检测室为由铝合金制成并经表面氧化发黑处理的检测室。
7.根据权利要求1所述的一种微生物生长曲线测定仪，其特征在于：所述的加热板为PTC加热板。
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