CN110283699A - 培养基料盒操作装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种培养基料盒操作装置，包括：供料单元、收料单元、滑索小车和驱动控制单元；所述供料单元、收料单元包括供料架、收料架，所述供料架、所述收料架上设有料盒仓，所述料盒仓装有料盒，所述料盒包括盒体和盒盖；所述滑索小车包括一顶升机构、开盖移动单元、注液分装接种单元和振荡单元；所述驱动控制单元包括一第一驱动电机、一第二驱动电机、一第三驱动电机和一移动控制电机；所述操作装置的操作方法包括：通过所述驱动控制单元控制所述滑索小车往返于所述供料单元、收料单元之间，所述操作装置对所述料盒进行供料、开盖、移动、注液分装接种、振荡、收料等操作流程。

Description

培养基料盒操作装置及操作方法

技术领域

本发明涉及培养基分装装置及方法技术领域，具体涉及的是一种培养基料盒操作装置及操作方法。

背景技术

从样品中分离微生物单菌落是微生物实验室的共性技术，这个技术流程中涉及到多个操作步骤，其中包括将稀释后的某一梯度的样品液转移到平皿中，进行倾注法接种，或者进行涂布法接种，或者是划线法接种；如果采用倾注法接种，需要在向平皿中转移稀释后的某一梯度的样品液时，同时向平皿中加注培养基，并实现混匀，制成菌落分散度达到要求的平皿，待培养后计数或挑取单菌落；如果是采用涂布法或划线法接种，则需要事先制备好培养基平皿，待培养基凝固后用于涂布或划线接种。

目前这个技术流程的的操作步骤基本由手工操作完成，或者在某一步骤由自动化或半自动设备完成，但是设备与设备之间的样品转移、混匀等动作离不开手工操作，手工操作具有工作效率低、人为因素导致误差大，数据重复性差等缺陷，市场上没有一台自动化设备能够将上述流程实现全自动化，不需要人为干预，并且能自动读取样品信息、自动记录过程数据、调取历史数据和输出报告等功能。

因此，需要一种培养基料盒操作装置及操作方法，实现培养基料盒“供料-开盖-移动-分装接种-混匀-合盖-收料”流程全自动化。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种培养基料盒操作装置及操作方法，通过多通道设置自动化操作，实现倾注法铺板的功能，实现操作步骤标准化，提升数据的一致性、结果准确性和可靠性。

本发明采取的技术方案是：

提出一种培养基料盒操作装置，包括：供料单元、收料单元、滑索小车和驱动控制单元；

所述供料单元、收料单元包括供料架、收料架，所述供料架、所述收料架上设有料盒仓，所述料盒仓装有料盒，所述料盒包括盒体和盒盖；

所述滑索小车包括一顶升机构、开盖单元、注液分装接种单元和振荡单元；

所述驱动控制单元包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、移动控制电机；

所述驱动控制单元控制所述滑索小车往返于所述供料单元、收料单元之间；

所述驱动控制单元控制所述滑索小车位于所述供料单元位置，所述顶升机构控制供料架中最下方的料盒下移至所述滑索小车上，所述滑索小车使所述料盒盒体和盒盖分开，所述操作装置对所述料盒进行开盖、移动、注液接种、振荡操作，所述滑索小车移动至所述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盒的盒体与盒盖合上后顶入所述收料架。

进一步，所述供料单元还包括夹持机构，所述夹持机构设置在供料架的下方，所述供料架的料盒仓中最下方料盒下降一个盒位后落于所述顶升机构上，所述夹持机构将供料架的料盒仓中最下方倒数第二个料盒夹持固定。

进一步，所述开盖移动单元包括底板、上孔板、下孔板；所述第一驱动电机控制所述顶升机构，使料盒从所述滑索小车上下降时，料盒的盒盖被限制在所述上孔板的孔道内，料盒的盒体被限制在所述下孔板的孔道内，盒体和盒盖分离；所述第二驱动电机驱动所述上孔板在平行于所述下孔板的方向上转动，实现所述上孔板与所述下孔板在垂直于所述底板的方向上相应错开。

进一步，所述注液分装接种单元包括样品液注入单元和培养基注入单元，所述培养基注入单元包括注液嘴和蠕动泵，所述注液嘴通过管道连接至所述蠕动泵，所述注液嘴的数量与通道数量相同，每个所述注液嘴位于所述滑索小车上的盒盖和盒体中间位置。

进一步，所述振荡单元位置与所述培养基注入单元位置相同，所述振荡单元包括一振荡机构，所述底板和所述下孔板安装在所述振荡机构的输出端上，所述第三驱动电机驱动所述下孔板内的料盒盒体做双向偏心运动。

进一步，所述滑索小车的两侧设置在滑索上，所述滑索由所述移动控制电机驱动，所述滑索小车在所述移动控制电机的驱动下在所述供料单元、开盖单元、注液分装接种单元、振荡单元及收料单元之间运动。

进一步，所述操作装置为多通道装置，每个通道包括供料单元中供料架的一个料盒仓、收料单元中收料架的一个料盒仓、一路顶升机构、夹持机构的一路夹持部件、一路开盖机构的部件、一路振荡机构部件及一路注液部件的通道；所述多个通道同步动作。

进一步，在所述滑索小车上设置传感器，所述驱动控制单元还包括注液控制单元，所述传感器连接至所述注液控制单元，所述传感器检测所述滑索小车上是否放有料盒，根据所述传感器的信息判断是否进行样品液注液及蠕动泵注液。

进一步，在所述滑索小车移动路径上方设置紫外灯。

一种应用如所述培养基料盒操作装置的操作方法，包括如下步骤：

启动操作装置，驱动控制单元初始化各部件位置，滑索小车位于供料单元位置，顶升机构上升至接料盒位置；

将装有料盒的供料架放置于供料单元，将空的收料架放置于收料单元；

供料架上最下方的料盒下降至顶升机构上；

夹持机构夹持住倒数第二个料盒；

顶升机构下降至滑索小车下方；

滑索小车将料盒的盒体和盒盖分开；

对料盒进行功能性操作；

滑索小车移动至收料单元位置；

顶升机构上升将料盒顶至收料架，完成一次操作；

顶升机构下降至初始位，滑索小车移动至供料单元位置；

顶升机构上升至接料盒位置，夹持机构松开；

返回步骤“供料架上最下方的料盒下降至顶升机构上”重复，直至供料架上所有料盒操作完成后全部移至收料架。

进一步，所述步骤“对料盒进行功能性操作”包括:

驱动滑索小车移动至样品液注入单元位置，驱动开盖机构将料盒的盒体和盒盖在垂直方向上相应错开；

利用样品液分装稀释装置对料盒的盒体进行样品液注入；

驱动滑索小车移动至培养基注入单元位置，启动蠕动泵使注液嘴向盒体注入培养基；

驱动滑索小车做双向偏心振动混匀培养液。

本发明的有益效果是：

(1)培养基一次性多通道操作，实现快速灌装，多个通道一致性好；

(2)在培养液注入接种后增加振荡，对培养液进行混匀，容易进行倾注法铺板；

(3)操作步骤标准化，减少人为因素干扰，提升数据的一致性、结果准确性和可靠性；

(4)具备信息识别、设备内部空间净化等功能，方便进行菌落计数操作；

(5)传输过程中不受杂菌污染。

附图说明

图1是本发明的操作装置的总体结构示意图；

图2是操作装置的内部结构示意图；

图3是操作装置的内部正面示意图；

图4是开盖机构的结构示意图；

图5是驱动控制单元的位置示意图；

图6是振荡单元的结构示意图；

图7是振荡机构的结构示意图。

图中的标号分别为：

01、培养基料盒操作装置； 02、样品液分装稀释装置；

100、供料单元； 200、开盖单元；

300、样品液注入单元； 400、培养基注入单元；

500、振荡单元； 600、收料单元；

1、壳体； 2、控制面板；

3、透明罩； 4、供料架；

5、收料架； 6、料盒；

7、盒盖； 8、盒体；

9、隔板； 10、底板；

11、提手； 12、挡片；

13、夹持机构； 20、滑索；

21、顶升机构； 22、顶杆；

22’、丝杆； 23、上孔板；

24、下孔板； 25、平板；

26、安装座； 27、轴；

28、轴承； 29、定位销；

30、第一带轮； 31、注液嘴；

32、蠕动泵； 33、连接法兰；

34、转盘； 35、限位台；

36、十字型套筒； 37、第二带轮；

38、T型套筒； 39、深沟球轴承；

39’、双列角接触球轴承； 41、第一驱动电机；

42、第二驱动电机； 43、第三驱动电机；

44、移动控制电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明培养基料盒操作装置及操作方法的具体实施方式作详细说明。

培养基料盒操作装置包括供料单元100、收料单元600、滑索小车和驱动控制单元，滑索小车包括一顶升机构21、开盖单元200、样品液注入单元300、培养基注入单元400和振荡单元500；供料单元100提供料盒给装置进行操作，收料单元600将操作完成的料盒收集输出，滑索小车先后在供料单元100、开盖单元200、样品液注入单元300、培养基注入单元400、振荡单元500及收料单元600分别完成相关的操作，驱动控制单元为操作装置提供驱动并实现控制。

具体的操作装置用于培养基分装接种、菌株检测等多种功能性场所。下面以培养基分装为例，对操作装置作详细说明。

参见图1，图1是本发明的操作装置的总体结构示意图；培养基料盒操作装置01与样品液分装稀释装置02合为一个相对密闭的空间，外面设置壳体1，控制面板2设置在前方，培养基料盒操作装置上安装透明罩3，方便观察。

参见图2、图3，图2是操作装置的内部结构示意图；图3是操作装置的内部正面示意图；所述供料单元100包括供料架4，所述收料单元600包括收料架5，所述供料架4和所述收料架5都为提篮式结构件，所述供料架4及所述收料架5上都设有料盒仓，所述供料架4的料盒仓与收料架5的料盒仓数量相等，收料架5与供料架4相同，可互相替换，所述料盒仓装有料盒6，所述料盒6包括盒盖7和盒体8，所述盒盖7大于所述盒体8用于将所述盒体8盖住。

续见图2、图3，所述供料架4和所述收料架5都包括隔板9、底板10、提手11、挡片12。所述供料架4和所述收料架5下方为所述底板10，上方为所述提手11，所述底板10上开有两个圆孔，每个圆孔上方通过四根支柱形成所述料盒仓，每个圆孔位置设置两个所述挡片12，所述挡片12自由位置水平，可以向上翻动，水平位置时限制所述料盒仓的所述料盒6下落，所述挡片12向上翻动后，所述料盒6可以下落，当所述料盒6从圆孔下方向上移动时，正好向上翻动所述挡片12，当所述料盒6底部上升至所述挡片12最高位置时，所述挡片12下翻动，所述料盒6被所述挡片12限制，实现所述料盒6从下至上的输送。

续见图2、图3，所述供料单元100和所述收料单元600下方设置所述隔板9，所述隔板9上位于供料单元100位置开设通孔，通孔直径大于所述料盒6，在所述隔板9上还设置提篮限位钉，对应的提篮底部设置限位孔，限位孔位于所述挡片12下方，当提篮与所述隔板9定位配合时，限位钉将所述挡片12顶开，所述底板10上的每一个通孔与所述隔板9上的通孔对应。所述隔板9上位于收料单元600位置开设通孔，通孔直径大于所述料盒6，在所述隔板9上还设置提篮限位槽，当所述收料架5的提篮与所述隔板9上的限位槽配合时，所述底板10上的每一个通孔与所述隔板9上的通孔对应。

续见图3，所述供料单元的下方设置一夹持机构13，所述夹持机构13包括两个夹持孔，每个夹持孔对应夹持所述料盒6，所述夹持机构13通过改变夹持孔的孔径实现对所述料盒6的夹持。

参见图3和图5，图5是驱动控制单元的位置示意图；所述驱动控制单元包括一第一驱动电机41、一第二驱动电机42、一第三驱动电机43和一移动控制电机44。

续见图3，所述滑索小车的两侧设置在滑索20上，所述滑索20由所述移动控制电机44驱动，所述滑索小车在所述移动控制电机44的驱动下在所述供料单元100和所述收料单元600之间运动。

参见图3和图4，图4是开盖机构的结构示意图；所述滑索小车包括一顶升机构21，所述顶升机构21包括两个顶杆22和一丝杆22’，所述丝杆22’通过轨道与所述顶杆22连接，驱动所述第一驱动电机41控制所述丝杆22’上下运动，所述丝杆22’带动所述顶杆22进行同步上升或下降动作，所述顶杆22的上端为圆形平面，所述顶杆22的上端用以装载所述料盒6。

续见图3和图4，所述滑索小车包括一开盖单元200，所述开盖单元200包括平行设置的上孔板23、下孔板24、平板25，上下孔板的孔均为阶梯孔，所述上孔板23的阶梯孔的肩部上方直径大于所述盒盖7的外径，肩部下方直径小于所述盒盖7的外径而大于所述盒体8的外径，所述下孔板24的肩部上方直径大于所述盒体8的外径，肩部下方直径小于所述盒体8的外径。驱动所述第一驱动电机控制所述料盒6从所述滑索小车上下降时，所述盒盖7被限制在所述上孔板24的孔道内，所述盒体7被限制在所述下孔板24的孔道内，实现所述盒体8和所述盒盖7分离；驱动所述第二驱动电机42控制所述上孔板23在平行于所述平板25的方向上朝向所述下孔板24的一侧转动，实现所述上孔板23与所述下孔板24在垂直于所述平板25的方向上相应错开，完成开盖。

续见图4，所述开盖单元200为多通道开盖机构，本实施例中为双通道开盖机构，每个通道开盖机构包括一所述上孔板23、一所述下孔板24、一安装座26、一轴27和一对轴承28、一定位销29、一第一带轮30、一所述顶杆22和一所述丝杆22’，所述开盖机构的双通道同步动作。

续见图2和图3，所述滑索小车包括注液分装接种单元，所述注液分装接种单元还包括样品液注入单元300和培养基注入单元400两部分，所述样品液注入单元300位于所述样品液分装稀释装置02的样品接种区下方，所述样品液分装稀释装置02将梯度稀释后的样品液从所述盒体8的正上方垂直注入到所述盒体8中；所述培养基注入单元400位于所述收料单元600的下方，所述培养基注入单元400包括注液嘴31、蠕动泵32，所述注液嘴31通过管道连接至所述蠕动泵32，所述注液嘴31的数量与通道数量相同，每个所述注液嘴31位于所述滑索小车上的所述盒盖7和所述盒体8中间位置，注液时，使所述注液嘴31伸入所述盒体8上方。

参见图6和图7，图6是振荡单元的结构示意图；图7是振荡机构的结构示意图；所述滑索小车包括一振荡单元500，所述振荡单元500包括一摇动架和一振荡机构，所述摇动架包括所述下孔板24和所述平板25，所述振荡机构包括：一体结构连接的一转轴、一转盘34、一偏心杆、一限位台35、一连接法兰33，一个十字型套筒36通过深沟球轴承39与所述转轴滑动连接，一第二带轮37通过一个键与所述转轴固定连接，一T型套筒38通过双列角接触球轴承39’与所述偏心杆滑动连接，所述第二带轮37通过皮带37’与所述第三驱动电机43连接；所述T型套筒38连接并固定所述下孔板24，所述十字型套筒36连接并固定所述平板25，所述平板25和所述下孔板24安装在所述振荡机构的输出端上，所述第三驱动电机43为双向驱动电机，所述第三驱动电机43为所述振荡机构的输入端，所述第三驱动电机43驱动所述下孔板24内的所述盒体8做双向偏心运动，使所述盒体8内的样品液与培养基的混合液实现混匀操作，方便后续的菌落计数操作。

下面以培养基分装工艺为例，对本发明作详细介绍。

参见图1至图7，培养基分装过程的所述料盒6采用的是培养皿，培养皿为透明的盘状，皿盖直接套在皿体上。分装的培养液通过所述样品液分装稀释装置02和所述蠕动泵32供给，所述蠕动泵32通过管道分两路连接至所述注液嘴31。

启动操作，驱动控制单元初始化各部件位置，滑索小车位于供料单元100位置，顶升机构21的两个顶杆22上升至初始位，该位置离供料单元100的夹持机构13为一个料盒6的高度，这时，将装有料盒6的所述供料架4放置于供料单元100，将空的所述收料架5放置于收料单元600，将所述供料架4中装满消毒过的料盒6，所述供料架4中的料盒6往下落，最下方的料盒6下降至所述顶杆22上，所述夹持机构13将所述供料架4中的倒数第二个料盒6夹住，初始化工作完成。

在操作面板上操作开始分装工作，操作过程中，两个通道同步进行，一次完成。

驱动所述第一驱动电机41控制装有所述料盒6的所述顶杆22下降至滑索小车下方，所述料盒6由于重力作用下降，所述盒盖6由于所述上孔板23的阶梯孔作用被限制在所述上孔板23位置，所述盒体8继续下降，被所述下孔板24的阶梯孔限制在所述下孔板24的位置，所述盒盖7和所述盒体8实现分离。

这时驱动所述移动控制电机44控制滑索小车移动预定距离至样品液注入单元300位置，驱动所述第二驱动电机42控制滑索小车开盖单元200的开盖机构对所述料盒6进行开盖操作，使开盖单元200的两个所述上孔板23在平行于所述平板25的方向上朝向两侧转动，实现所述上孔板23的所述盒盖7与所述下孔板24的所述盒体8在垂直于所述下孔板24方向上往相反方向呈“八”字型相应错开，利用所述样品液分装稀释装置02将梯度稀释后的样品液从所述盒体8的正上方注入到所述盒体8中；样品液注入完成后，需要对装有样品液的所述盒体8在水平方向上进行培养基注入，驱动所述移动控制电机44，控制滑索小车从样品液注入单元300移动至培养基注入单元400，启动所述蠕动泵32使所述注液嘴31水平向所述盒体8注入培养基。

样品液和培养基注液操作完成后，驱动所述第三驱动电机43控制滑索小车的振荡单元500对混合液进行振荡混匀操作，所述第三驱动电机43控制振荡机构作双向偏心旋转运动，实现对所述盒体8内混合液的振动混匀操作。

滑索小车的收料单元600位于振荡单元500的正上方，驱动所述第一驱动电机41控制所述顶升机构21的所述顶杆22向上移动，将所述盒体8向上顶至与所述盒盖7配合，实现所述料盒6的合盖，继续上顶，将所述料盒6从下至上送至所述收料架5内。

完成一次培养基分装后，所述顶升机构21下降至初始位，滑索小车返回至供料单元100位置；所述顶杆22上升至初始位置，所述夹持机构13松开，最下方的料盒6下落，重复上面的动作步骤，直至将所述供料架4内的料盒6全部注入样品液和培养基混匀后送至所述收料架5。

所述收料架5装满料盒后，可直接送至培养点进行菌种培养。而操作装置除了进行培养基分装接种混匀工作以外，也可以进行菌株检测等其它工作，只要将注液设备替换成其它设备即可实现。

在操作装置内部还可设置紫外灯，保证在操作过程中的无杂菌环境。在滑索小车上设置传感器，监测滑索小车上料盒的状态，确保注液的成功。在顶杆、滑索小车等部件的运动位置，设置位置感应部件，使各部件运动的位置准确到位。在顶杆下降前，以及样品液注液和培养基注液前，控制单元都要进行一次检测。分装循环次数可以预先设定。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种培养基料盒操作装置，其特征在于，包括：供料单元、收料单元、滑索小车和驱动控制单元；

所述供料单元、收料单元包括供料架、收料架，所述供料架、所述收料架上设有料盒仓，所述料盒仓装有料盒，所述料盒包括盒体和盒盖；

所述滑索小车包括一顶升机构、开盖单元、注液分装接种单元和振荡单元；

所述驱动控制单元包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、移动控制电机；

所述驱动控制单元控制所述滑索小车往返于所述供料单元、收料单元之间；

所述驱动控制单元控制所述滑索小车位于所述供料单元位置，所述顶升机构控制供料架中最下方的料盒下移至所述滑索小车上，所述滑索小车使所述料盒盒体和盒盖分开，所述操作装置对所述料盒进行开盖、移动、注液接种、振荡操作，所述滑索小车移动至所述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盒的盒体与盒盖合上后顶入所述收料架。

2.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述供料单元还包括夹持机构，所述夹持机构设置在供料架的下方，所述供料架的料盒仓中最下方料盒下降一个盒位后落于所述顶升机构上，所述夹持机构将供料架的料盒仓中最下方倒数第二个料盒夹持固定。

3.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述开盖移动单元包括底板、上孔板、下孔板；所述第一驱动电机控制所述顶升机构，使料盒从所述滑索小车上下降时，料盒的盒盖被限制在所述上孔板的孔道内，料盒的盒体被限制在所述下孔板的孔道内，盒体和盒盖分离；所述第二驱动电机驱动所述上孔板在平行于所述下孔板的方向上转动，实现所述上孔板与所述下孔板在垂直于所述底板的方向上相应错开。

4.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述注液分装接种单元包括样品液注入单元和培养基注入单元，所述培养基注入单元包括注液嘴和蠕动泵，所述注液嘴通过管道连接至所述蠕动泵，所述注液嘴的数量与通道数量相同，每个所述注液嘴位于所述滑索小车上的盒盖和盒体中间位置。

5.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述振荡单元位置与所述培养基注入单元位置相同，所述振荡单元包括一振荡机构，所述底板和所述下孔板安装在所述振荡机构的输出端上，所述第三驱动电机驱动所述下孔板内的料盒盒体做双向偏心运动。

6.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述滑索小车的两侧设置在滑索上，所述滑索由所述移动控制电机驱动，所述滑索小车在所述移动控制电机的驱动下在所述供料单元、开盖单元、注液分装接种单元、振荡单元及收料单元之间运动。

7.根据权利要求1所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，所述操作装置为多通道装置，每个通道包括供料单元中供料架的一个料盒仓、收料单元中收料架的一个料盒仓、一路顶升机构、夹持机构的一路夹持部件、一路开盖机构的部件、一路振荡机构部件及一路注液部件的通道；所述多个通道同步动作。

8.根据权利要求5所述的培养基料盒操作装置，其特征在于，在所述滑索小车上设置传感器，所述驱动控制单元还包括注液控制单元，所述传感器连接至所述注液控制单元，所述传感器检测所述滑索小车上是否放有料盒，根据所述传感器的信息判断是否进行样品液注液及蠕动泵注液。

9.根据权利要求8所述的培养基料盒操作装置，其特征在于：在所述滑索小车移动路径上方设置紫外灯。

10.一种应用如权利要求7所述的培养基料盒操作装置的操作方法，其特征在于：包括如下步骤：

启动操作装置，驱动控制单元初始化各部件位置，滑索小车位于供料单元位置，顶升机构上升至接料盒位置；

将装有料盒的供料架放置于供料单元，将空的收料架放置于收料单元；

供料架上最下方的料盒下降至顶升机构上；

夹持机构夹持住倒数第二个料盒；

顶升机构下降至滑索小车下方；

滑索小车将料盒的盒体和盒盖分开；

对料盒进行功能性操作；

滑索小车移动至收料单元位置；

顶升机构上升将料盒顶至收料架，完成一次操作；

顶升机构下降至初始位，滑索小车移动至供料单元位置；

顶升机构上升至接料盒位置，夹持机构松开；

返回步骤“供料架上最下方的料盒下降至顶升机构上”重复，直至供料架上所有料盒操作完成后全部移至收料架。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于：所述步骤“对料盒进行功能性操作”包括:

驱动滑索小车移动至样品液注入单元位置，驱动开盖机构将料盒的盒体和盒盖在垂直方向上相应错开；

利用样品液分装稀释装置对料盒的盒体进行样品液注入；

驱动滑索小车移动至培养基注入单元位置，启动蠕动泵使注液嘴向盒体注入培养基；

驱动滑索小车做双向偏心振动混匀培养液。