CN110777070A - 一种在线微生物自动培养系统及其管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线微生物自动培养系统及其管理方法，微生物自动培养系统包括培养箱、环境监测单元、培养液输送装置、驱动装置和搅拌装置，所述培养箱包含有原料室、培养室和元件室，所述原料室、培养室和元件室自上向下分布，且相邻的两室之间设有隔板，原料室的内壁上设有滑槽，滑槽内滑动连接U型板，所述U型板的顶端放置有物料箱，物料箱的内部设有物料室，物料室内安装有液位传感器，物料室的底端通过下料橡胶管连通有培养液混合筒，所述下料橡胶管上安装有电磁流量阀，本发明提供一种在线微生物自动培养系统，能够远程监控并管理培养箱内部的环境，且能够自动添加培养液，省时省力，有利于微生物的繁殖。

Description

一种在线微生物自动培养系统及其管理方法
技术领域
本发明涉及微生物培养技术领域，具体为一种在线微生物自动培养系统及其管理方法。
背景技术
微生物培养，是指借助人工配制的培养基和人为创造的培养条件（如培养温度等），使某些微生物快速生长繁殖，称为微生物培养，微生物培养可分为纯培养和混合培养，前者是指对已纯化的单一菌种进行培养和利用；后者是指对混合菌种或自然样品中的微生物进行培养，然后根据培养基上所生长微生物的种类和数量，可在一定程度上估算土壤中微生物的多样性与数量，现有的微生物培养用的培养箱，在培养时，由于光照条件、温湿度等外界因素均会影响微生物的繁殖，因此需要工作人员定期打开培养箱观察微生物的繁殖情况，并且添加培养液也需要工作人员人工添加，该种培养方法，费时又费力，并且经常性的打开箱门，容易导致微生物感染细菌，从而导致微生物培养失败，对微生物的培养繁殖十分的不利。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种在线微生物自动培养系统及其管理方法，能够远程监控并管理培养箱内部的环境，且能够自动添加培养液，省时省力，有利于微生物的繁殖，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在线微生物自动培养系统，包括培养箱、培养液输送装置和驱动装置，所述培养箱自上而下依次包含有原料室、培养室和元件室，所述原料室、培养室和元件室自上向下分布，且相邻的两室之间设有隔板，所述元件室内设有无线信号收发模块和信息储存模块，所述驱动装置安装在元件室内，还包括箱门和单片机，所述箱门铰接在培养箱的前侧面且箱门外侧设置有显示屏，所述单片机安装在元件室内，单片机的输入端与无线信号收发模块的输出端电连接，单片机的输出端与无线信号收发模块、信息储存模块、显示屏电连接。
进一步的，所述原料室的内壁上设有滑槽，滑槽内滑动连接U型板，所述U型板的顶端放置有物料箱，物料箱的内部设有物料室，物料室内安装有液位传感器，物料室的底端通过下料橡胶管连通有培养液混合筒，所述下料橡胶管上安装有电磁流量阀，所述培养液混合筒安装在原料室的底端，单片机与液位传感器、电磁流量阀电连接。
进一步的，所述培养室内设置有培养盘，培养盘上放置有培养皿，所述培养室的顶端设有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端连接有与培养盘大小及位置对应的顶盖，顶盖上安装有加湿器，培养室的左右两侧分别安装有制冷板和加热板，培养室的内壁安装有白炽灯，所述培养液输送装置安装在培养室的顶端，培养液输送装置的一端与培养液混合筒连通，培养液输送装置的另一端与顶盖连通，单片机与制冷板、加湿器、加热板、白炽灯、电动推杆的输入端电连接。
进一步的，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包含有搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌电机安装在培养液混合筒的顶端，所述搅拌轴安装在搅拌电机的输出轴上，搅拌电机的输入端与单片机的输入端电连接。
进一步的，所述培养液输送装置包含有输液管、输液泵和橡胶软管，所述输液泵安装在培养室的顶端，输液泵的进液口通过输液管与培养液混合筒连通，输液泵的出液口通过橡胶软管与顶盖连通，所述橡胶软管上设有流量控制阀门，输液泵和流量控制阀门的输入端与单片机的输出端电连接。
进一步的，还包括锥形洒水喷头，所述锥形洒水喷头安装在顶盖的底端，且与橡胶软管连通。
进一步的，所述驱动装置包含有转轴、伺服电机、拨盘、圆销和槽轮，所述转轴的顶端与培养盘连接，其底端与元件室的底端转动连接，所述槽轮安装在转轴的侧面，所述伺服电机位于元件室的底端，伺服电机的输出轴与拨盘连接，所述圆销连接在拨盘顶端的边缘，圆销与槽轮中的槽滑动配合，伺服电机的输入端与单片机的输出端电连接。
进一步的，还包括环境监测单元，所述环境监测单元包含有光照度传感器、温湿度传感器和摄像头，所述光照度传感器、温湿度传感器和摄像头均安装在顶盖的底端，单片机的输入端与光照度传感器、温湿度传感器、摄像头的输出端电连接，单片机的输出端与摄像头的输入端电连接。
一种在线微生物自动培养系统的管理方法，包括以下步骤：
S1、将培养皿放置在培养盘内，关闭箱门，同时电动推杆带动顶盖下移，使顶盖与培养盘接触，光照度传感器和温湿度传感器分别检测出培养箱内部的光照强度信息、温度和湿度信息，然后将信息传递给单片机，单片机利用无线信号收发模块将信息传输至外部的控制台，进而单片机调节白炽灯的光照强度，以及制冷板、加热板和加湿器，以达到合适的温度和湿度，工作人员可通过外部控制台对培养箱内部的温度湿度进行控制，同时也可观察到摄像头拍摄的画面，实现对培养箱的远程监控和管理；
S2、向培养皿中添加培养液时，电动推杆缩短带动顶盖远离培养盘一定距离，物料箱内的物料通过下料橡胶管流入培养液混合筒内，并通过电磁流量阀进行定量，然后启动搅拌电机带动搅拌轴对培养液进行搅拌混合，进而打开输液泵，将培养液自培养液混合筒内吸入输液管内，然后输送至橡胶软管中，并从锥形洒水喷头中滴落在培养皿中，可通过流量控制阀门控制培养液的流出，然后启动伺服电机，带动拨盘及圆销转动，进而圆销进入槽轮上的槽内，带动槽轮转动一定的角度，然后培养盘转动一定角度并使培养皿的位置变化，使下一个培养皿位于锥形洒水喷头的下方，进行培养液的添加，完成对微生物的自动培养。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本在线微生物自动培养系统，具有以下好处：
本在线微生物自动培养系统利用各个传感器，能够智能的监控培养箱内部的培养环境，并通过在单片机内预设的阈值信息，进行温湿度和光照强度的调整，实现对微生物繁殖环境的自动控制，利用无线信号收发模块实现对培养箱的在线远程监控，并通过培养液输送装置，能够自动对培养皿添加培养液，工作人员只需将带微生物的培养皿放入培养箱内，即可自动的完成对微生物的培养，省时又省力。
附图说明
图1为本发明微生物自动培养系统的结构示意图；
图2为本发明微生物自动培养系统的俯视结构示意图；
图3为本发明微生物自动培养系统的A-A面剖视结构示意图。
图中：1单片机、2无线信号收发模块、3信息储存模块、4驱动装置、41转轴、42伺服电机、43拨盘、44圆销、45槽轮、5培养箱、51原料室、52培养室、53元件室、6培养液输送装置、61输液管、62输液泵、63橡胶软管、64锥形洒水喷头、7搅拌装置、71搅拌电机、72搅拌轴、8隔板、9环境监测单元、91光照度传感器、92温湿度传感器、93摄像头、10制冷板、11箱门、12显示屏、13顶盖、14培养盘、15加湿器、16加热板、17白炽灯、18电动推杆、19下料橡胶管、20电磁流量阀、21 U型板、22物料箱、23液位传感器、24培养液混合筒、25培养皿。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种在线微生物自动培养系统，包括培养箱5、环境监测单元9、培养液输送装置6、驱动装置4和搅拌装置7，培养箱5包含有原料室51、培养室52和元件室53，原料室51、培养室52和元件室53自上向下分布，且相邻的两室之间设有隔板8，原料室51的内壁上设有滑槽，滑槽内滑动连接U型板21，U型板21能够沿着原料室51的内壁滑出，U型板21的顶端放置有物料箱22，物料箱22用于盛放制作培养液的物料，多选用液体，物料箱22的内部设有物料室，物料室内安装有液位传感器23，液位传感器23能够检测出各物料室内部的物料液体的余量，物料室的底端通过下料橡胶管19连通有培养液混合筒24，下料橡胶管19上安装有电磁流量阀20，下料橡胶管19具有柔韧性，并且足够长，在抽出U型板21的过程中，能够进行弯曲，同时电磁流量阀20能够检测物料的流量，按配比自动进行培养液的配料，培养液混合筒24安装在原料室51的底端，用于进行培养液配制，搅拌装置7安装在培养液混合筒24内，用于对培养液进行充分的混合，搅拌装置7包含有搅拌电机71和搅拌轴72，搅拌电机71安装在培养液混合筒24的顶端，搅拌轴72安装在搅拌电机71的输出轴上，搅拌电机71带动搅拌轴72转动，能够将各物料混合均匀，元件室53内设有无线信号收发模块2和信息储存模块3，无线信号收发模块2能够与外部的空气台进行无线传输，以此来接收外部的信息，并将培养箱5内部的信息传输出去，驱动装置4安装在元件室53内，能够带动培养盘14转动，驱动装置4上安装有培养盘14，驱动装置4包含有转轴41、伺服电机42、拨盘43、圆销44和槽轮45，转轴41的顶端与培养盘14连接，其底端与元件室53的底端转动连接，槽轮45安装在转轴41的侧面，伺服电机42位于元件室53的底端，伺服电机42的输出轴与拨盘43连接，圆销44连接在拨盘43顶端的边缘，圆销44与槽轮45中的槽滑动配合，伺服电机42转动，带动拨盘43及圆销44转动，进而圆销44进入槽轮45上的槽内，带动槽轮45转动一定的角度，带动顶端的培养盘14转动一定角度，培养盘14位于培养室52内，培养盘14上放置有培养皿25，培养室52的顶端设有电动推杆18，电动推杆18的伸缩端连接有与培养盘14大小及位置对应的顶盖13，利于顶盖13能够与培养盘14配合密封营造无菌环境，顶盖13上安装有加湿器15，用于进行加湿处理，培养室52的左右两侧分别安装有制冷板10和加热板16，培养室52的内壁安装有白炽灯17，制冷板10和加热板16用于调节内部的温度，白炽灯17用于调节光照强度，以营造出适合微生物生长的环境。
培养液输送装置6安装在培养室52的顶端，培养液输送装置6的一端与培养液混合筒24连通，培养液输送装置6的另一端与顶盖13连通，用于将培养液混合筒24中的培养液输送至培养皿25中，培养液输送装置6包含有输液管61、输液泵62和橡胶软管63，输液泵62安装在培养室52的顶端，输液泵62的进液口通过输液管61与培养液混合筒24连通，输液泵62的出液口通过橡胶软管63与顶盖13连通，橡胶软管63上设有流量控制阀门，橡胶软管63具有柔韧性，可以适应顶盖13的上升和下降过程，在工作时，输液泵62启动，将培养液混合筒24内的培养液吸入输液管61内，并通过橡胶软管63滴落在培养皿25内，随着培养盘14的转动，进而对各个培养皿25进行培养液的添加，还包括锥形洒水喷头64，锥形洒水喷头64安装在顶盖13的底端，且与橡胶软管63连通，能够均匀的将培养液滴落在培养皿25内，有助于微生物生长；环境监测单元9包含有光照度传感器91、温湿度传感器92和摄像头93，光照度传感器91、温湿度传感器92和摄像头93均安装在顶盖13的底端，环境监测单元9用于检测培养箱5内部的光照强度、温度和湿度情况，并配合制冷板10和加热板16和加湿器15进行自动调节，利用摄像头93能够实时的观察培养皿25中微生物的生长情况，克服了人工近端观察的麻烦，实现了在线远程控制及监控功能；还包括箱门11和单片机1，箱门11铰接在培养箱5的前侧面且箱门11上固定设置有显示屏12，单片机1安装在元件室53内，单片机1的输入端与外部电源、光照度传感器91、温湿度传感器92、摄像头93、无线信号收发模块2和液位传感器23的输出端电连接，单片机1的输出端与无线信号收发模块2、信息储存模块3、摄像头93、制冷板10、显示屏12、加湿器15、加热板16、白炽灯17、搅拌电机71、输液泵62、伺服电机42、电动推杆18和电磁流量阀20的输入端电连接。
在使用时：将培养皿25放置在培养盘14内，关闭箱门11，同时电动推杆18带动顶盖13下移，使顶盖13与培养盘14接触，光照度传感器91和温湿度传感器92分别检测出培养箱5内部的光照强度信息、温度和湿度信息，然后将信息传递给单片机1，单片机1利用无线信号收发模块2将信息传输至外部的控制台，进而单片机1调节白炽灯17的光照强度，以及制冷板10、加热板16和加湿器15，以达到合适的温度和湿度，工作人员可通过外部控制台对培养箱5内部的温度湿度进行控制，同时也可观察到摄像头93拍摄的画面，实现对培养箱5的远程监控和管理，在对培养皿25添加培养液时，电动推杆18缩短带动顶盖13远离培养盘14一定距离，物料箱22内的物料通过下料橡胶管19流入培养液混合筒24内，并通过电磁流量阀20进行定量，然后启动搅拌电机71带动搅拌轴72对培养液进行搅拌混合，进而打开输液泵62，将培养液自培养液混合筒24内吸入输液管61内，然后输送至橡胶软管63中，并从锥形洒水喷头64中滴落在培养皿25中，可通过流量控制阀门控制培养液的流出，然后启动伺服电机42，带动拨盘43及圆销44转动，进而圆销44进入槽轮45上的槽内，带动槽轮45转动一定的角度，然后培养盘14转动一定角度并使培养皿25的位置变化，使下一个培养皿25位于锥形洒水喷头64的下方，进行培养液的添加，完成对微生物的自动培养。
值得注意的是，本实施例中所公开的单片机1，具体型号为西门子S7-200，光照度传感器91的优选型号为JXLS-3001-GZ，温湿度传感器92的优选型号为HB-TH110，摄像头93的优选型号为SE-SXJQX200502，无线信号收发模块2的优选型号为CH-D3G7Z19，液位传感器23的优选型号为SZRD602，摄像头93的优选型号为IMX220，制冷板10的优选型号为XD-6028，显示屏12的优选型号为AA170EC01，加湿器15的优选型号为S20U-M，加热板16的优选型号为JKHP-135A，白炽灯17的优选型号为KST514112，搅拌电机71的优选型号为Y250M-2，输液泵62的优选型号为MHI203，电动推杆18的优选型号为DT300，伺服电机42的优选型号为MSDA503D1A，电磁流量阀20的优选型号为FKC-G03，单片机1控制无线信号收发模块2、摄像头93、制冷板10、显示屏12、加湿器15、加热板16、白炽灯17、搅拌电机71、输液泵62、伺服电机42、电动推杆18和电磁流量阀20工作采用现有技术中常用的方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：包括培养箱（5）、培养液输送装置（6）和驱动装置（4），所述培养箱（5）自上而下依次包含有原料室（51）、培养室（52）和元件室（53），所述原料室（51）、培养室（52）和元件室（53）自上向下分布，且相邻的两室之间设有隔板（8），所述元件室（53）内设有无线信号收发模块（2）和信息储存模块（3），所述驱动装置（4）安装在元件室（53）内，还包括箱门（11）和单片机（1），所述箱门（11）铰接在培养箱（5）的前侧面且箱门（11）外侧设置有显示屏（12），所述单片机（1）安装在元件室（53）内，单片机（1）的输入端与无线信号收发模块（2）的输出端电连接，单片机（1）的输出端与无线信号收发模块（2）、信息储存模块（3）、显示屏（12）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：所述原料室（51）的内壁上设有滑槽，滑槽内滑动连接U型板（21），所述U型板（21）的顶端放置有物料箱（22），物料箱（22）的内部设有物料室，物料室内安装有液位传感器（23），物料室的底端通过下料橡胶管（19）连通有培养液混合筒（24），所述下料橡胶管（19）上安装有电磁流量阀（20），所述培养液混合筒（24）安装在原料室（51）的底端，单片机（1）与液位传感器（23）、电磁流量阀（20）电连接。
3.根据权利要求2所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：所述培养室（52）内设置有培养盘（14），培养盘（14）上放置有培养皿（25），所述培养室（52）的顶端设有电动推杆（18），所述电动推杆（18）的伸缩端连接有与培养盘（14）大小及位置对应的顶盖（13），顶盖（13）上安装有加湿器（15），培养室（52）的左右两侧分别安装有制冷板（10）和加热板（16），培养室（52）的内壁安装有白炽灯（17），所述培养液输送装置（6）安装在培养室（52）的顶端，培养液输送装置（6）的一端与培养液混合筒（24）连通，培养液输送装置（6）的另一端与顶盖（13）连通，单片机（1）与制冷板（10）、加湿器（15）、加热板（16）、白炽灯（17）、电动推杆（18）的输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：还包括搅拌装置（7），所述搅拌装置（7）包含有搅拌电机（71）和搅拌轴（72），所述搅拌电机（71）安装在培养液混合筒（24）的顶端，所述搅拌轴（72）安装在搅拌电机（71）的输出轴上，搅拌电机（71）的输入端与单片机（1）的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：所述培养液输送装置（6）包含有输液管（61）、输液泵（62）和橡胶软管（63），所述输液泵（62）安装在培养室（52）的顶端，输液泵（62）的进液口通过输液管（61）与培养液混合筒（24）连通，输液泵（62）的出液口通过橡胶软管（63）与顶盖（13）连通，所述橡胶软管（63）上设有流量控制阀门，输液泵（62）和流量控制阀门的输入端与单片机（1）的输出端电连接。
6.根据权利要求5所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：还包括锥形洒水喷头（64），所述锥形洒水喷头（64）安装在顶盖（13）的底端，且与橡胶软管（63）连通。
7.根据权利要求6所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：所述驱动装置（4）包含有转轴（41）、伺服电机（42）、拨盘（43）、圆销（44）和槽轮（45），所述转轴（41）的顶端与培养盘（14）连接，其底端与元件室（53）的底端转动连接，所述槽轮（45）安装在转轴（41）的侧面，所述伺服电机（42）位于元件室（53）的底端，伺服电机（42）的输出轴与拨盘（43）连接，所述圆销（44）连接在拨盘（43）顶端的边缘，圆销（44）与槽轮（45）中的槽滑动配合，伺服电机（42）的输入端与单片机（1）的输出端电连接。
8.根据权利要求7所述的一种在线微生物自动培养系统，其特征在于：还包括环境监测单元（9），所述环境监测单元（9）包含有光照度传感器（91）、温湿度传感器（92）和摄像头（93），所述光照度传感器（91）、温湿度传感器（92）和摄像头（93）均安装在顶盖（13）的底端，单片机（1）的输入端与光照度传感器（91）、温湿度传感器（92）、摄像头（93）的输出端电连接，单片机（1）的输出端与摄像头（93）的输入端电连接。
9.根据权利要求8所述的一种在线微生物自动培养系统的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将培养皿(25)放置在培养盘(14)内，关闭箱门(11)，同时电动推杆(18)带动顶盖(13)下移，使顶盖(13)与培养盘(14)接触，光照度传感器(91)和温湿度传感器(92)分别检测出培养箱(5)内部的光照强度信息、温度和湿度信息，然后将信息传递给单片机(1)，单片机(1)利用无线信号收发模块(2)将信息传输至外部的控制台，进而单片机(1)调节白炽灯(17)的光照强度，以及制冷板(10)、加热板(16)和加湿器(15)，以达到合适的温度和湿度，工作人员可通过外部控制台对培养箱(5)内部的温度湿度进行控制，同时也可观察到摄像头(93)拍摄的画面，实现对培养箱(5)的远程监控和管理；
S2、向培养皿(25)中添加培养液时，电动推杆(18)缩短带动顶盖(13)远离培养盘(14)一定距离，物料箱(22)内的物料通过下料橡胶管(19)流入培养液混合筒(24)内，并通过电磁流量阀(20)进行定量，然后启动搅拌电机(71)带动搅拌轴(72)对培养液进行搅拌混合，进而打开输液泵(62)，将培养液自培养液混合筒(24)内吸入输液管(61)内，然后输送至橡胶软管(63)中，并从锥形洒水喷头(64)中滴落在培养皿(25)中，可通过流量控制阀门控制培养液的流出，然后启动伺服电机(42)，带动拨盘(43)及圆销(44)转动，进而圆销(44)进入槽轮(45)上的槽内，带动槽轮(45)转动一定的角度，然后培养盘(14)转动一定角度并使培养皿(25)的位置变化，使下一个培养皿(25)位于锥形洒水喷头(64)的下方，进行培养液的添加，完成对微生物的自动培养。
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