CN110146478A - 一种生物培养皿的在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物培养皿的在线监测装置，包括箱体和安装在箱体上方的顶部罩板以及安装在箱体前面的箱门，所述顶部罩板的前面设置有操作面板和显示屏，所述箱门上设置有观察窗；所述箱体的内部设置有检测装置和培养皿支撑板，通过控制升降装置和检测装置中的调节臂对检测装置进行位置调节；通过培养皿支撑板滑轨对培养皿支撑板的位置进行控制，通过检测装置中的激光器发射激光通过激光透镜对培养皿中的待测样品进行照射；通过光电探测器和荧光探测器检测对照射后产生的散射光和荧光进行监测来实现对样品中微生物的监测；本发明利用激光进行在线监测，其自动化程度高，操作简单，通过计算机系统进行控制且检测范围广，准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及微生物监测装置，尤其涉及一种生物培养皿的在线监测装置。
背景技术
微生物是一群分布广泛、结构简单、形体微小、繁殖迅速、肉眼不能直接观察、须借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物的总称。
目前，对于微生物检测一般是通过培养基在适当的条件下对微生物进行培养，最终对得到的可见菌落进行计数和分析；在微生物检验中，微生物的培养对温度、湿度等的环境要求很高，需要在合适的温度和湿度条件下保持一定培养时间，才能培养、观察和统计微生物的类型和数量，通常考察微生物菌体生长情况的常规手段是通过菌落计数；然而，这种通过培养然后再进行计数的检测的方式，只能得菌落数，而无法快速检测数实际微生物的数量，并且到得到的结果是滞后的，一经发现问题，不仅需要启动调查机制，而且需要对之前的产品进行处理，否则，只能等到所有结果都通过后，再放行产品，但是这样往往又耽误了必要的上市时间，造成商务上的损失；同时，检测过程中环境条件和检测人员的操作也坏对检测结果造成影响，并且，还有一些微生物根本无法通过既定的条件培养出来；这种繁琐的检测程序不仅占用了大量的检测资源，更重要的是冗长的检测周期既不利于在线控制，也不利于微生物检测超标的快速反应，因此，研究和建立微生物快速检测方法以加强对生物安全的监测，越来越受到各国科学家的重视，而寻求快速、准确以及灵敏的微生物检测方法也随之成为研究热点。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物培养皿的在线监测装置，通过控制升降装置和检测装置中的调节臂对检测装置进行位置调节；通过培养皿支撑板滑轨对培养皿支撑板的位置进行控制，通过检测装置中的激光器发射激光通过激光透镜对培养皿中的待测样品进行照射；通过光电探测器和荧光探测器检测对照射后产生的散射光和荧光进行检测，从而对样品中的微生物进行监测；本发明利用激光进行在线监测，其自动化程度高，操作简单，通过计算机系统进行控制且检测范围广，准确性高。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种生物培养皿的在线监测装置，包括箱体和安装在箱体上方的顶部罩板以及安装在箱体前面的箱门，所述顶部罩板的前面设置有操作面板和显示屏，所述箱门上设置有观察窗；所述箱体的内部设置有检测装置和培养皿支撑板，所述检测装置通过升降装置固定在箱体内部的一侧，所述培养皿支撑板通过培养皿支撑板滑轨固定在箱体内部。
进一步的，所述检测装置包括检测盒安装板和检测盒，所述检测盒上设置有激光器、光电探测器、激光透镜和荧光探测器，所述激光器位于检测盒的后方中部，所述激光透镜位于检测盒的前方中部与所述激光器的光轴对应，所述光电探测器和荧光探测器位于激光透镜的两侧；检测盒的底部固定在检测盒安装板上；所述检测装置还包括调节支座和安装在调节支座上的一级调节臂，所述一级调节臂通过转轴与调节支座连接，所述一级调节臂通过滑动螺栓与二级调节臂连接，所述一级调节臂和二级调节臂的两侧均设置有滑槽，所述滑动螺栓通过滑槽进行移动；所述二级调节臂的顶端与检测盒安装板固定连接；所述转轴的端部与调节臂伺服电机的输出轴连接，所述调节臂伺服电机通过调节臂伺服电机支架固定在调节支座上；所述检测装置还包括调节气缸，所述调节气缸通过气缸固定座固定在一级调节臂上，所述调节气缸的伸缩杆通过固定块固定在二级调节臂的顶端。
进一步的，所述箱体内部设置两个培养皿支撑板，每个培养皿支撑板通过培养皿支撑板滑轨固定在箱体的内部，所述培养皿支撑板滑轨的两端通过滑轨固定块分别固定在箱体的前后壁面上，所述培养皿支撑板滑轨的上方设置有滑道，侧边设置有滑槽，所述培养皿支撑板的边缘置于滑槽内，所述培养皿支撑板靠近箱体内后壁的一侧设置有两个螺栓孔，所述培养皿支撑板通过螺栓与培养皿支撑板移动螺母滑块连接，所述培养皿支撑板移动螺母滑块上设置有培养皿支撑板移动丝杠孔，通过培养皿支撑板移动丝杠孔与培养皿支撑板移动丝杠连接，所述培养皿支撑板移动丝杠一端固定在滑轨固定块上，另一端与设置在箱体后方的培养皿支撑板移动丝杠电机的输出轴连接；所述培养皿支撑板的上表面还设置有若干培养皿放置槽。
进一步的，所述升降装置包括升降丝杠一和升降丝杠二，所述升降丝杠一和升降丝杠二的两端分别通过丝杠固定快固定在箱体侧壁上，所述升降丝杠一和升降丝杠二的顶端通过箱体与固定在箱体顶部的升降丝杠电机一和升降丝杠电机二的输出轴连接；所述升降丝杠一和升降丝杠二上分别安装着丝杠螺母一和丝杠螺母二，所述升降丝杠一和升降丝杠二两端的丝杠固定快之间分别设置有检测装置升降滑轨一和检测装置升降滑轨二，所述升降滑轨一和检测装置升降滑轨二固定在箱体侧壁上，所述丝杠螺母一和丝杠螺母二之间设置有横向移动丝杠和第一导向杆及第二导向杆，所述升降支撑板通过横向移动丝杠和第一导向杆及第二导向杆与丝杠螺母一和丝杠螺母二连接，所述横向移动丝杠的一端与丝杠螺母二通过轴承连接，所述横向移动丝杠的另一端通过丝杠螺母一与横向移动驱动伺服电机的输出轴连接。
进一步的，所述箱体的上方还包括控制模块，所述控制模块与检测模块、各伺服电机以及操作面板和显示屏电连接。
优选的，所述箱体内底部还包括温度调节模块和湿度调节模块，所述温度调节模块和湿度调节模块与控制模块电连接，根据所培养的微生物的习性通过温度调节模块和湿度调节模块来控制箱体内部达到合适的温度和适度。
优选的，所述控制模块还设置有定时和报警的功能。
优选的，所述箱体背面设置培养皿支撑板移动丝杠电机保护罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的一种生物培养皿的在线监测装置由激光器发射的激光通过激光透镜照射到培养皿的待测样品中，被照射的样品中的微小颗粒物质，在照射后原光束会发生散射，不同的散射角度对应不同的粒径大小；另外，活性微生物或者是在微生物的日常生化反应中都存在代谢产物，在激光的激发下产生荧光，通过检测特定波段的荧光，来判断是否为活的微生物；通过光电探测器和荧光探测器检测，符合散射标记的粒子大小又符合有相应波长的荧光就进行微生物的检测；相较于传统的离线培养法，本发明利用激光进行在线监测，其自动化程度高，操作简单，通过计算机系统进行控制且检测范围广，准确性高；
2.本发明所述的一种生物培养皿的在线监测装置中的检测装置通过控制模块控制进行位置调节，从而实现对培养皿支撑板上放置的培养皿进行定位监测，无需人工调节；另外在检测工作开始前和结束后，培养皿支撑板通过培养皿支撑板移动螺母滑块在培养皿支撑板移动丝杠电机的驱动下前后移动，实现方便操作者将培养皿放置获取出，无需将手伸进形体内部，避免了不慎打翻和带入杂菌的风险。
附图说明
图1为本发明一种生物培养皿的在线监测装置的结构示意图；
图2为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中检测装置的结构示意图；
图3为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中培养皿支撑板滑轨的结构示意图；
图4为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中培养皿支撑板的安装结构示意图；
图5为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中培养皿支撑板的机构示意图；
图6为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中检测装置在工作状态时气缸处于最大行程时的状态示意图；
图7为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中升降装置结构示意图；
图8为本发明一种生物培养皿的在线监测装置去掉顶部罩板后的结构示意图；
图9为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中箱体背面培养皿支撑板移动丝杠电机的安装示意图；
图10为本发明一种生物培养皿的在线监测装置中检测装置的检测原理示意图。
图中：1.箱体；101.箱体侧壁；2.顶部罩板；201.操作面板；202.显示屏；3.箱门；4.检测装置；401.检测盒安装板；402.检测盒；403.激光器；404.光电探测器；405.激光透镜；406.荧光探测器；407.调节支座；408.一级调节臂；409.转轴；410.滑动螺栓；411.二级调节臂；412.调节臂伺服电机；413.调节臂伺服电机支架；414.调节气缸414；415.气缸固定座；416.固定块；5.培养皿支撑板；501.培养皿支撑板滑轨；5011.滑轨固定块；5012.滑道5013.滑槽；502.螺栓孔；503.螺栓；504.培养皿支撑板移动螺母滑块；505.培养皿支撑板移动丝杠孔；506.培养皿支撑板移动丝杠；507.培养皿支撑板移动丝杠电机；508.培养皿放置槽；6.升降装置；601.升降丝杠一；602.升降丝杠二；603.丝杠固定快；604.丝杠螺母一；605.丝杠螺母二；606.检测装置升降滑轨一；607.检测装置升降滑轨二；608.横向移动丝杠；609.第一导向杆；610.第二导向杆；611.升降丝杠电机一；612.升降丝杠电机二；613.升降支撑板；614.横向移动驱动伺服电机；7.控制模块；8.温度调节模块；9.湿度调节模块。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参照图1，一种生物培养皿的在线监测装置，包括箱体1和安装在箱体1上方的顶部罩板2以及安装在箱体1前面的箱门3，所述顶部罩板2的前面设置有操作面板201和显示屏202，所述箱门3上设置有观察窗301；其特征在于，所述箱体1的内部设置有检测装置4和培养皿支撑板5，所述检测装置4通过升降装置6固定在箱体1内部的一侧，所述培养皿支撑板5通过培养皿支撑板滑轨501固定在箱体1内部。
参照图2，所述检测装置4包括检测盒安装板401和检测盒402，所述检测盒402上设置有激光器403、光电探测器404、激光透镜405和荧光探测器406，所述激光器403位于检测盒402的后方中部，所述激光透镜405位于检测盒402的前方中部与所述激光器403的光轴对应，所述光电探测器404和荧光探测器406位于激光透镜405的两侧；检测盒402的底部固定在检测盒安装板401上；所述检测装置4还包括调节支座407和安装在调节支座407上的一级调节臂408，所述一级调节臂408通过转轴409与调节支座407连接，所述一级调节臂408通过滑动螺栓410与二级调节臂411连接，所述一级调节臂408和二级调节臂411的两侧均设置有滑槽，所述滑动螺栓410通过滑槽进行移动；所述二级调节臂411的顶端与检测盒安装板401固定连接；所述转轴409的端部与调节臂伺服电机412的输出轴连接，所述调节臂伺服电机412通过调节臂伺服电机支架413固定在调节支座407上；所述检测装置4还包括调节气缸414，所述调节气缸414通过气缸固定座415固定在一级调节臂408上，所述调节气缸414的伸缩杆通过固定块416固定在二级调节臂411的顶端。
参照图1、图3、图4和图5，所述箱体1内部设置两个培养皿支撑板5（如图5所示），每个培养皿支撑板5通过培养皿支撑板滑轨501固定在箱体1的内部，所述培养皿支撑板滑轨501的两端通过滑轨固定块5011分别固定在箱体1的前后壁面上，所述培养皿支撑板滑轨501的上方设置有滑道5012，侧边设置有滑槽5013（如图3所示），参照图4，所述培养皿支撑板5的边缘置于滑槽5013内，所述培养皿支撑板5靠近箱体1内后壁的一侧设置有两个螺栓孔502，所述培养皿支撑板5通过螺栓503与培养皿支撑板移动螺母滑块504连接，所述培养皿支撑板移动螺母滑块504上设置有培养皿支撑板移动丝杠孔505，通过培养皿支撑板移动丝杠孔505与培养皿支撑板移动丝杠506连接，所述培养皿支撑板移动丝杠506一端固定在滑轨固定块5011上，另一端与设置在箱体1后方的培养皿支撑板移动丝杠电机507的输出轴连接（如图9所示）；所述培养皿支撑板5的上表面还设置有若干培养皿放置槽508。
参照图7和图8，所述升降装置6包括升降丝杠一601和升降丝杠二602，根据图7，所述升降丝杠一601和升降丝杠二602的两端分别通过丝杠固定快603固定在箱体侧壁101上，所述升降丝杠一601和升降丝杠二602的顶端通过箱体1与固定在箱体1顶部的升降丝杠电机一611和升降丝杠电机二612的输出轴连接（如图8所示）；根据图7，所述升降丝杠一601和升降丝杠二602上分别安装着丝杠螺母一604和丝杠螺母二605，所述升降丝杠一601和升降丝杠二602两端的丝杠固定快603之间分别设置有检测装置升降滑轨一606和检测装置升降滑轨二607，所述升降滑轨一606和检测装置升降滑轨二607固定在箱体侧壁101上，所述丝杠螺母一604和丝杠螺母二605之间设置有横向移动丝杠608和第一导向杆609及第二导向杆610，所述升降支撑板613通过横向移动丝杠608和第一导向杆609及第二导向杆610与丝杠螺母一604和丝杠螺母二605连接，所述横向移动丝杠608的一端与丝杠螺母二605通过轴承连接，所述横向移动丝杠608的另一端通过丝杠螺母一604与横向移动驱动伺服电机614的输出轴连接。
参照图1，所述箱体1的上方还包括控制模块7，所述控制模块7与检测模块4、各伺服电机以及操作面板201和显示屏202电连接。
如图1所示，所述箱体1内底部还包括温度调节模块8和湿度调节模块9，所述温度调节模块8和湿度调节模块9与控制模块7电连接，根据所培养的微生物的习性通过温度调节模块8和湿度调节模块9来控制箱体1内部达到合适的温度和适度。
为了方便操作者及时监测及记录，所述控制模块8还设置有定时和报警的功能。
本发明的工作原理为：检测前，首先通过控制培养皿支撑板移动丝杠电机507来控制培养皿支撑板移动丝杠506转动，使得与丝杠螺纹连接的培养皿支撑板移动螺母滑块504沿着丝杠移动，同时，与培养皿支撑板移动螺母滑块504固定连接的培养皿支撑板5在培养皿支撑板移动螺母滑块504的作用下沿着培养皿支撑板移动丝杠506移动，实现通过控制培养皿支撑板移动丝杠电机507的转动来控制培养皿支撑板5自动运动到预定位置；然后，通过控制升降装置6和检测装置4中的调节臂对检测装置4进行位置调节：通过升降丝杠电机一611和升降丝杠电机二612控制升降丝杠一601和升降丝杠二转动，从而控制丝杠螺母一604和丝杠螺母二605带动升降支撑板613上下移动，控制升降装置6上下移动实现检测装置对上下两层培养皿进行检测；在升降装置上下运动的过程中，所述一级调节臂408和二级调节臂411在调节臂伺服电机412的作用下处于竖直状态（如图2所示），当升降装置6运动到指定高度时，升降丝杠电机一611和升降丝杠电机二612停止工作，通过控制调节臂伺服电机412转动，使一级调节臂408和二级调节臂411顺时针旋转90°即处于水平状态时，启动调节气缸414伸缩轴伸出，将检测装置水平移动到设定的检测点，所述调节气缸414伸缩轴伸出时的状态如图6所示；检测时，由激光器403发射的激光通过激光透镜405照射到培养皿的待测样品中，被照射的样品中的微小颗粒物质，在照射后原光束会发生散射，不同的散射角度对应不同的粒径大小；另外，活性微生物的某些代谢产物（如：酪氨酸、色氨酸、NADH以及核黄素等），在激光的激发下产生荧光，通过检测特定波段的荧光，来判断是否为活的微生物；通过光电探测器和荧光探测器检测，符合散射标记的粒子大小又符合有相应波长的荧光就进行微生物的检测，检测原理如图10所示。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (8)
1.一种生物培养皿的在线监测装置，包括箱体（1）和安装在箱体（1）上方的顶部罩板（2）以及安装在箱体（1）前面的箱门（3），所述顶部罩板（2）的前面设置有操作面板（201）和显示屏（202），所述箱门（3）上设置有观察窗（301）；其特征在于，所述箱体（1）的内部设置有检测装置（4）和培养皿支撑板（5），所述检测装置（4）通过升降装置（6）固定在箱体（1）内部的一侧，所述培养皿支撑板（5）通过培养皿支撑板滑轨（501）固定在箱体（1）内部。
2.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述检测装置（4）包括检测盒安装板（401）和检测盒（402），所述检测盒（402）上设置有激光器（403）、光电探测器（404）、激光透镜（405）和荧光探测器（406），所述激光器（403）位于检测盒（402）的后方中部，所述激光透镜（405）位于检测盒（402）的前方中部与所述激光器（403）的光轴对应，所述光电探测器（404）和荧光探测器（406）位于激光透镜（405）的两侧；所述检测盒（402）的底部固定在检测盒安装板（401）上；所述检测装置（4）还包括调节支座（407）和安装在调节支座（407）上的一级调节臂（408），所述一级调节臂（408）通过转轴（409）与调节支座（407）连接，所述一级调节臂（408）通过滑动螺栓（410）与二级调节臂（411）连接，所述一级调节臂（408）和二级调节臂（411）的两侧均设置有滑槽，所述滑动螺栓（410）通过滑槽进行移动；所述二级调节臂（411）的顶端与检测盒安装板（401）固定连接；所述转轴（409）的端部与调节臂伺服电机（412）的输出轴连接，所述调节臂伺服电机（412）通过调节臂伺服电机支架（413）固定在调节支座（407）上；所述检测装置（4）还包括调节气缸（414），所述调节气缸（414）通过气缸固定座（415）固定在一级调节臂（408）上，所述调节气缸（414）的伸缩杆通过固定块（416）固定在二级调节臂（411）的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述箱体（1）内部设置两个培养皿支撑板（5），每个培养皿支撑板（5）通过培养皿支撑板滑轨（501）固定在箱体（1）的内部，所述培养皿支撑板滑轨（501）的两端通过滑轨固定块（5011）分别固定在箱体（1）的前后壁面上，所述培养皿支撑板滑轨（501）的上方设置有滑道（5012），侧边设置有滑槽（5013），所述培养皿支撑板（5）的边缘置于滑槽（5013）内，所述培养皿支撑板（5）靠近箱体（1）内后壁的一侧设置有两个螺栓孔（502），所述培养皿支撑板（5）通过螺栓（503）与培养皿支撑板移动螺母滑块（504）连接，所述培养皿支撑板移动螺母滑块（504）上设置有培养皿支撑板移动丝杠孔（505），通过培养皿支撑板移动丝杠孔（505）与培养皿支撑板移动丝杠（506）连接，所述培养皿支撑板移动丝杠（506）一端固定在滑轨固定块（5011）上，另一端与设置在箱体（1）后方的培养皿支撑板移动丝杠电机（507）的输出轴连接；所述培养皿支撑板（5）的上表面还设置有若干培养皿放置槽（508）。
4.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述升降装置（6）包括升降丝杠一（601）和升降丝杠二（602），所述升降丝杠一（601）和升降丝杠二（602）的两端分别通过丝杠固定快（603）固定在箱体侧壁（101）上，所述升降丝杠一（601）和升降丝杠二（602）的顶端通过箱体（1）与固定在箱体（1）顶部的升降丝杠电机一（611）和升降丝杠电机二（612）的输出轴连接；所述升降丝杠一（601）和升降丝杠二（602）上分别安装着丝杠螺母一（604）和丝杠螺母二（605），所述升降丝杠一（601）和升降丝杠二（602）两端的丝杠固定快（603）之间分别设置有检测装置升降滑轨一（606）和检测装置升降滑轨二（607），所述升降滑轨一（606）和检测装置升降滑轨二（607）固定在箱体侧壁（101）上，所述丝杠螺母一（604）和丝杠螺母二（605）之间设置有横向移动丝杠（608）和第一导向杆（609）及第二导向杆（610），所述升降支撑板（613）通过横向移动丝杠（608）和第一导向杆（609）及第二导向杆（610）与丝杠螺母一（604）和丝杠螺母二（605）连接，所述横向移动丝杠（608）的一端与丝杠螺母二（605）通过轴承连接，所述横向移动丝杠（608）的另一端通过丝杠螺母一（604）与横向移动驱动伺服电机（614）的输出轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述箱体（1）的上方还包括控制模块（7），所述控制模块（7）与检测模块（4）、各伺服电机以及操作面板（201）和显示屏（202）电连接。
6.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述箱体（1）内底部还包括温度调节模块（8）和湿度调节模块（9），所述温度调节模块（8）和湿度调节模块（9）与控制模块（7）电连接，根据所培养的微生物的习性通过温度调节模块（8）和湿度调节模块（9）来控制箱体（1）内部达到合适的温度和适度。
7.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述控制模块（8）还设置有定时和报警的功能。
8.根据权利要求1所述的一种生物培养皿的在线监测装置，其特征在于，所述箱体（1）背面设置培养皿支撑板移动丝杠电机保护罩。
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