CN111575178A - 一种基于物联网的微生物共通式培养装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的微生物共通式培养装置，属于微生物培养技术领域，一种基于物联网的微生物共通式培养装置，可以实现对多组微生物进行共通式培养，通过多节式载体棒进行功能集成，同时对分隔的多个空间进行同步培养，按照指定顺序将微生物进行分类，然后针对氧气、营养物质和温度等影响因素依照顺序进行控制，并通过多节式载体棒内镶嵌的自通断球基于磁场作用，实现遥控通断，保证培养的便捷性和互不干扰性，可以实现一套设备同时对多组微生物进行共通式培养，显著提高培养效率，降低培养成本，同时便于进行对比观察，有利于完成微生物培养的对照实验，对微生物的分类培养具有指导性意义。
Description
技术领域
本发明涉及微生物培养技术领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的微生物共通式培养装置。
背景技术
物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
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（种）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（如土壤）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。
目前微生物培养和物联网结合广泛应用于生物实验中，而在实验的过程中同类微生物经常需要分开培养来进行对照实验，采用控制变量的方式，因此往往分开来对多组微生物进行培养，针对氧气、营养物质、温度等条件进行分组实验，导致设备众多培养起来十分不便，严重降低微生物的培养效率，培养成分也十分高昂。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的微生物共通式培养装置，它可以实现对多组微生物进行共通式培养，通过多节式载体棒进行功能集成，同时对分隔的多个空间进行同步培养，按照指定顺序将微生物进行分类，然后针对氧气、营养物质和温度等影响因素依照顺序进行控制，并通过多节式载体棒内镶嵌的自通断球基于磁场作用，实现遥控通断，保证培养的便捷性和互不干扰性，可以实现一套设备同时对多组微生物进行共通式培养，显著提高培养效率，降低培养成本，同时便于进行对比观察，有利于完成微生物培养的对照实验，对微生物的分类培养具有指导性意义。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于物联网的微生物共通式培养装置，包括共通培养罐，所述共通培养罐上下两端分别固定连接有一对进料管和一对出料管，所述共通培养罐下端还固定连接有稳定底板，所述共通培养罐上安装有控制器，所述控制器电性连接有上位机，所述共通培养罐上端固定连接有半导体制冷片，所述共通培养罐包括隔热罐体和设置于隔热罐体内的载体管，所述隔热罐体和载体管上共同镶嵌连接有多块竖直分布的隔热平板，所述隔热罐体下端固定连接有集料底箱，所述载体管内竖直设置有与隔热罐体上下内壁固定连接的多节式载体棒，所述多节式载体棒内镶嵌连接有多个与隔热平板相对应的自通断球，所述多节式载体棒包括多段保护外管，相邻的所述保护外管之间固定连接有隔热套，且自通断球镶嵌连接于隔热套，所述隔热套上下两端均固定连接有导热芯柱，且最上侧的导热芯柱与半导体制冷片的加热端连接。
进一步的，所述自通断球中心处镶嵌连接有竖直分布的内嵌导热体，所述内嵌导热体上下两端均固定连接有隔热层，所述内嵌导热体内镶嵌安装有自带电源的电磁铁，且电磁铁与控制器之间信号连接，所述内嵌导热体上下两端还镶嵌连接有多根均匀分布的磁性导热棒，且磁性导热棒延伸至隔热层内，所述自通断球上还开设有多个环形阵列分布的竖流道，所述竖流道靠近隔热套一端开设有相连通的横流道，所述横流道内滑动连接有双封块，所述双封块上开设有L型通孔，可以实现通过电磁铁控制磁性导热棒的伸缩和双封块的移动，进而实现对保护外管之间的通断控制和保护外管与载体管之间的通断控制。
进一步的，所述导热芯柱靠近自通断球一端开设有热接槽，所述热接槽内固定连接有自包裹导热囊，基于自包裹导热囊的形态变化将磁性导热棒进行包裹，提高热量传导的充分性。
进一步的，所述自包裹导热囊内填充有导热油和导热砂的混合物，且混合比例为1:1，不仅可以保证良好的导热性，同时具有类似于流体一样的形变特性。
进一步的，所述磁性导热棒包括导热丝，所述导热丝位于隔热层内的一端固定连接有磁性内核，所述磁性内核外端包裹有石墨烯导热套，既保证其具有磁性可以响应电磁铁的磁场进行动作，同时可以伸展与自包裹导热囊进行良好且充分的接触，从而实现热传导的接续，并且端部的石墨烯导热套不易对自包裹导热囊造成伤害。
进一步的，所述内嵌导热体采用柔性导热材料制成，且其内镶嵌连接有多根导热碳纤维，所述隔热层采用柔性隔热材料制成，内嵌导热体和隔热层均可以进行一定的形变，满足磁性导热棒的伸缩同时提供弹力辅助其进行复位。
进一步的，所述双封块上下两端均固定连接有磁性滑块，所述横流道内壁上开设有一对与磁性滑块相匹配的导向滑槽，所述导向滑槽内远离磁性滑块一侧壁上固定连接有排斥磁铁，利用磁性滑块和导向滑槽的之间的配合，一方面可以对双封块的移动进行限位，同时可以利用磁性滑块的磁性与排斥磁铁和电磁铁的磁场进行自主动作，进而实现对竖流道和横流道的通断控制。
进一步的，所述横流道与竖流道的截面形状均为相同的正方形，且双封块的截面形状与正方形保持一致，形状上的匹配可以使得双封块可以对竖流道和横流道进行良好的阻断密封。
进一步的，所述保护外管上安装有温度传感器和流量计，且温度传感器和流量计均与控制器之间电性连接，基于物联网控制微生物培养过程中的影响因素控制。
进一步的，所述保护外管和导热芯柱均采用导热金属材料制成，所述隔热套和自通断球均采用硬质隔热材料制成，导热芯柱将热量通过保护外管向载体管内释放控制培养环境的温度，而自通断球和隔热套起到隔断上下空间的温度传导作用。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以实现对多组微生物进行共通式培养，通过多节式载体棒进行功能集成，同时对分隔的多个空间进行同步培养，按照指定顺序将微生物进行分类，然后针对氧气、营养物质和温度等影响因素依照顺序进行控制，并通过多节式载体棒内镶嵌的自通断球基于磁场作用，实现遥控通断，保证培养的便捷性和互不干扰性，可以实现一套设备同时对多组微生物进行共通式培养，显著提高培养效率，降低培养成本，同时便于进行对比观察，有利于完成微生物培养的对照实验，对微生物的分类培养具有指导性意义。
（2）自通断球中心处镶嵌连接有竖直分布的内嵌导热体，内嵌导热体上下两端均固定连接有隔热层，内嵌导热体内镶嵌安装有自带电源的电磁铁，且电磁铁与控制器之间信号连接，内嵌导热体上下两端还镶嵌连接有多根均匀分布的磁性导热棒，且磁性导热棒延伸至隔热层内，自通断球上还开设有多个环形阵列分布的竖流道，竖流道靠近隔热套一端开设有相连通的横流道，横流道内滑动连接有双封块，双封块上开设有L型通孔，可以实现通过电磁铁控制磁性导热棒的伸缩和双封块的移动，进而实现对保护外管之间的通断控制和保护外管与载体管之间的通断控制。
（3）导热芯柱靠近自通断球一端开设有热接槽，热接槽内固定连接有自包裹导热囊，基于自包裹导热囊的形态变化将磁性导热棒进行包裹，提高热量传导的充分性。
（4）自包裹导热囊内填充有导热油和导热砂的混合物，且混合比例为1:1，不仅可以保证良好的导热性，同时具有类似于流体一样的形变特性。
（5）磁性导热棒包括导热丝，导热丝位于隔热层内的一端固定连接有磁性内核，磁性内核外端包裹有石墨烯导热套，既保证其具有磁性可以响应电磁铁的磁场进行动作，同时可以伸展与自包裹导热囊进行良好且充分的接触，从而实现热传导的接续，并且端部的石墨烯导热套不易对自包裹导热囊造成伤害。
（6）内嵌导热体采用柔性导热材料制成，且其内镶嵌连接有多根导热碳纤维，隔热层采用柔性隔热材料制成，内嵌导热体和隔热层均可以进行一定的形变，满足磁性导热棒的伸缩同时提供弹力辅助其进行复位。
（7）双封块上下两端均固定连接有磁性滑块，横流道内壁上开设有一对与磁性滑块相匹配的导向滑槽，导向滑槽内远离磁性滑块一侧壁上固定连接有排斥磁铁，利用磁性滑块和导向滑槽的之间的配合，一方面可以对双封块的移动进行限位，同时可以利用磁性滑块的磁性与排斥磁铁和电磁铁的磁场进行自主动作，进而实现对竖流道和横流道的通断控制。
（8）横流道与竖流道的截面形状均为相同的正方形，且双封块的截面形状与正方形保持一致，形状上的匹配可以使得双封块可以对竖流道和横流道进行良好的阻断密封。
（9）保护外管上安装有温度传感器和流量计，且温度传感器和流量计均与控制器之间电性连接，基于物联网控制微生物培养过程中的影响因素控制。
（10）保护外管和导热芯柱均采用导热金属材料制成，隔热套和自通断球均采用硬质隔热材料制成，导热芯柱将热量通过保护外管向载体管内释放控制培养环境的温度，而自通断球和隔热套起到隔断上下空间的温度传导作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明共通培养罐部分的内部结构示意图；
图3为本发明衔接管部分连通状态下的结构示意图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为图4中B处的结构示意图；
图6为本发明衔接管部分封闭状态下的结构示意图；
图7为本发明磁性导热棒的结构示意图。
图中标号说明：
1共通培养罐、101隔热罐体、102载体管、103隔热平板、104集料底箱、2稳定底板、3进料管、4出料管、5半导体制冷片、6控制器、7上位机、8多节式载体棒、801保护外管、802导热芯柱、803隔热套、9自通断球、10内嵌导热体、11电磁铁、12磁性导热棒、1201导热丝、1202石墨烯导热套、1203磁性内核、13隔热层、14自包裹导热囊、15竖流道、16双封块、17横流道、18 L型通孔、19磁性滑块、20排斥磁铁。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于物联网的微生物共通式培养装置，包括共通培养罐1，共通培养罐1上下两端分别固定连接有一对进料管3和一对出料管4，共通培养罐1下端还固定连接有稳定底板2，共通培养罐1上安装有控制器6，控制器6电性连接有上位机7。
请参阅图2，共通培养罐1上端固定连接有半导体制冷片5，共通培养罐1包括隔热罐体101和设置于隔热罐体101内的载体管102，载体管102提供培养微生物的空间，隔热罐体101和载体管102上共同镶嵌连接有多块竖直分布的隔热平板103，隔热罐体101下端固定连接有集料底箱104，载体管102内竖直设置有与隔热罐体101上下内壁固定连接的多节式载体棒8，多节式载体棒8内镶嵌连接有多个与隔热平板103相对应的自通断球9。
请参阅图3，多节式载体棒8包括多段保护外管801，相邻的保护外管801之间固定连接有隔热套803，且自通断球9镶嵌连接于隔热套803，隔热套803上下两端均固定连接有导热芯柱802，且最上侧的导热芯柱802与半导体制冷片5的加热端连接，保护外管801上安装有温度传感器和流量计，且温度传感器和流量计均与控制器6之间电性连接，基于物联网控制微生物培养过程中的影响因素控制，保护外管801和导热芯柱802均采用导热金属材料制成，隔热套803和自通断球9均采用硬质隔热材料制成，导热芯柱802将热量通过保护外管801向载体管102内释放控制培养环境的温度，而自通断球9和隔热套803起到隔断上下空间的温度传导作用。
请参阅图4，自通断球9中心处镶嵌连接有竖直分布的内嵌导热体10，内嵌导热体10上下两端均固定连接有隔热层13，内嵌导热体10采用柔性导热材料制成，且其内镶嵌连接有多根导热碳纤维，隔热层13采用柔性隔热材料制成，内嵌导热体10和隔热层13均可以进行一定的形变，满足磁性导热棒12的伸缩同时提供弹力辅助其进行复位，内嵌导热体10内镶嵌安装有自带电源的电磁铁11，且电磁铁11与控制器6之间信号连接，可以采用隐蔽布线的方式进行有线连接，也可以直接采用无线控制的方式，具体方式技术人员自行选择，内嵌导热体10上下两端还镶嵌连接有多根均匀分布的磁性导热棒12，且磁性导热棒12延伸至隔热层13内，自通断球9上还开设有多个环形阵列分布的竖流道15，竖流道15靠近隔热套803一端开设有相连通的横流道17，横流道17与竖流道15的截面形状均为相同的正方形，且双封块16的截面形状与正方形保持一致，形状上的匹配可以使得双封块16可以对竖流道15和横流道17进行良好的阻断密封，横流道17内滑动连接有双封块16，双封块16上开设有L型通孔18，可以实现通过电磁铁11控制磁性导热棒12的伸缩和双封块16的移动，进而实现对保护外管801之间的通断控制和保护外管801与载体管102之间的通断控制。
请参阅图5，双封块16上下两端均固定连接有磁性滑块19，横流道17内壁上开设有一对与磁性滑块19相匹配的导向滑槽，导向滑槽内远离磁性滑块19一侧壁上固定连接有排斥磁铁20，排斥磁铁20和磁性滑块19之间为磁性排斥作用，利用磁性滑块19和导向滑槽的之间的配合，一方面可以对双封块16的移动进行限位，同时可以利用磁性滑块19的磁性与排斥磁铁20和电磁铁11的磁场进行自主动作，进而实现对竖流道15和横流道17的通断控制。
导热芯柱802靠近自通断球9一端开设有热接槽，热接槽内固定连接有自包裹导热囊14，基于自包裹导热囊14的形态变化将磁性导热棒12进行包裹，提高热量传导的充分性，自包裹导热囊14内填充有导热油和导热砂的混合物，且混合比例为1:1，不仅可以保证良好的导热性，同时具有类似于流体一样的形变特性。
请参阅图7，磁性导热棒12包括导热丝1201，导热丝1201位于隔热层13内的一端固定连接有磁性内核1203，磁性内核1203外端包裹有石墨烯导热套1202，既保证其具有磁性可以响应电磁铁11的磁场进行动作，同时可以伸展与自包裹导热囊14进行良好且充分的接触，从而实现热传导的接续，并且端部的石墨烯导热套1202不易对自包裹导热囊14造成伤害。
使用时，将培养温度最低的微生物放置于载体管102的最下层，依次类推进行培养，在对氧气、营养物质、温度等影响因素进行调整控制时，通过一对进料管3分开通入氧气和培养液，然后借由多节式载体棒8进行共通传导，接着启动半导体制冷片5进行加热，热量沿着多段式载体棒8进行连续向下传导，并根据温度传感器和流量计进行控制，氧气和培养液先到达最下层的空间并满足设计量后，通过启动电磁铁11开始吸附磁性导热棒12和双封块16，磁性导热棒12从热接槽中的自包裹导热囊14内退出进入到隔热层13内，双封块16从横流道17中移动至竖流道15内进行封闭，请参阅图6，完成最下层空间与上层空间之间的隔离，包括氧气、培养液和温度上的多重隔离，然后上层空间按照上述操作依次进行控制直至结束。
本发明可以实现对多组微生物进行共通式培养，通过多节式载体棒进行功能集成，同时对分隔的多个空间进行同步培养，按照指定顺序将微生物进行分类，然后针对氧气、营养物质和温度等影响因素依照顺序进行控制，并通过多节式载体棒内镶嵌的自通断球基于磁场作用，实现遥控通断，保证培养的便捷性和互不干扰性，可以实现一套设备同时对多组微生物进行共通式培养，显著提高培养效率，降低培养成本，同时便于进行对比观察，有利于完成微生物培养的对照实验，对微生物的分类培养具有指导性意义。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于物联网的微生物共通式培养装置，包括共通培养罐（1），所述共通培养罐（1）上下两端分别固定连接有一对进料管（3）和一对出料管（4），所述共通培养罐（1）下端还固定连接有稳定底板（2），所述共通培养罐（1）上安装有控制器（6），所述控制器（6）电性连接有上位机（7），其特征在于：所述共通培养罐（1）上端固定连接有半导体制冷片（5），所述共通培养罐（1）包括隔热罐体（101）和设置于隔热罐体（101）内的载体管（102），所述隔热罐体（101）和载体管（102）上共同镶嵌连接有多块竖直分布的隔热平板（103），所述隔热罐体（101）下端固定连接有集料底箱（104），所述载体管（102）内竖直设置有与隔热罐体（101）上下内壁固定连接的多节式载体棒（8），所述多节式载体棒（8）内镶嵌连接有多个与隔热平板（103）相对应的自通断球（9），所述多节式载体棒（8）包括多段保护外管（801），相邻的所述保护外管（801）之间固定连接有隔热套（803），且自通断球（9）镶嵌连接于隔热套（803），所述隔热套（803）上下两端均固定连接有导热芯柱（802），且最上侧的导热芯柱（802）与半导体制冷片（5）的加热端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述自通断球（9）中心处镶嵌连接有竖直分布的内嵌导热体（10），所述内嵌导热体（10）上下两端均固定连接有隔热层（13），所述内嵌导热体（10）内镶嵌安装有自带电源的电磁铁（11），且电磁铁（11）与控制器（6）之间信号连接，所述内嵌导热体（10）上下两端还镶嵌连接有多根均匀分布的磁性导热棒（12），且磁性导热棒（12）延伸至隔热层（13）内，所述自通断球（9）上还开设有多个环形阵列分布的竖流道（15），所述竖流道（15）靠近隔热套（803）一端开设有相连通的横流道（17），所述横流道（17）内滑动连接有双封块（16），所述双封块（16）上开设有L型通孔（18）。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述导热芯柱（802）靠近自通断球（9）一端开设有热接槽，所述热接槽内固定连接有自包裹导热囊（14）。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述自包裹导热囊（14）内填充有导热油和导热砂的混合物，且混合比例为1:1。
5.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述磁性导热棒（12）包括导热丝（1201），所述导热丝（1201）位于隔热层（13）内的一端固定连接有磁性内核（1203），所述磁性内核（1203）外端包裹有石墨烯导热套（1202）。
6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述内嵌导热体（10）采用柔性导热材料制成，且其内镶嵌连接有多根导热碳纤维，所述隔热层（13）采用柔性隔热材料制成。
7.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述双封块（16）上下两端均固定连接有磁性滑块（19），所述横流道（17）内壁上开设有一对与磁性滑块（19）相匹配的导向滑槽，所述导向滑槽内远离磁性滑块（19）一侧壁上固定连接有排斥磁铁（20）。
8.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述横流道（17）与竖流道（15）的截面形状均为相同的正方形，且双封块（16）的截面形状与正方形保持一致。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述保护外管（801）上安装有温度传感器和流量计，且温度传感器和流量计均与控制器（6）之间电性连接。
10.根据权利要求2所述的一种基于物联网的微生物共通式培养装置，其特征在于：所述保护外管（801）和导热芯柱（802）均采用导热金属材料制成，所述隔热套（803）和自通断球（9）均采用硬质隔热材料制成。
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