CN111876325A - 一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台由底座和上盖组成，上盖与底座之间形成密闭的腔室；底座内部有冷热台，底座四周的侧壁设置有超低温介质进出口，温控系统接口，气体进出口，真空泵接口以及循环冷却介质接口；上盖内部有紫外灯，上盖的侧壁有吹气除霜接口、冷气接口以及光源控制器接口；上盖有可透视窗口，可进行微生物或细胞、细菌的原位观察和研究。本发明的优势在于，该系统体积小，可以有效地控制微生物生长所需的环境，实现对微生物的实时在线分析。

Description

一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台

技术领域

本发明属于微生物检测设备技术领域，更具体地说，是涉及微生物的培养及原位观察装置。

背景技术

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体；微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起，在高温，低温，高盐，高碱，高辐射等极端条件下，普通生命体不能生存的环境下，依然存在着一部分微生物，目前由于培养方式等技术手段的限制，现如今发现的微生物还只占自然界中存在微生物的很少一部分。为了能够研究更多极端条件下存在的微生物，这就要求有针对微生物培养的先进技术，在此背景下，极其需要有一个系统既能为微生物提供合适的生长环境，也能在此基础上原位观察微生物的生长状态和它的细胞结构，以为医学界研究出针对它的疫苗提供线索。目前，微生物的培养设备存在以下技术问题：不能实现复杂环境下的微生物的培养和研究；不能满足微生物在高温和高压条件下的研究，有的就算满足，但是设备造价过高；不能实现微生物的培养和原位观察同步进行，大部分都是培养和观察分离。

鉴于上述问题，以下提出本发明及其实施例。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，该系统为全封闭的腔室，能为微生物的生长提供所需温度、压力、气氛、真空度、光照等复杂环境；同时，该平台可以与光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等连用，实现对微生物的原位分析以及菌落计数分析等。

本发明所述一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台由底座和上盖组成，上盖与底座之间形成密闭的腔室；底座内部有冷热台，底座四周的侧壁设置有超低温介质进出口，温控系统接口，气体进出口，真空泵接口以及循环冷却介质接口；上盖内部有紫外灯，上盖的侧壁有吹气除霜接口、冷气接口以及光源控制器接口；上盖有可透视窗口，可进行微生物或细胞、细菌的原位观察和研究。

进一步地，其中，所述综合测试平台的底座内部有冷热台，用于放置培养皿或者载破片等培养基，冷热台内部有超低温介质流道、加热棒和热电偶。

进一步地，其中，所述综合测试平台底座的侧壁有超低温介质接口，可以外接超低温介质（如液氮、液氦等），超低温介质通过接口进入或者流出冷热台内部的超低温流道对冷热台进行降温。

进一步地，其中，所述综合测试平台底座的侧壁有温控系统接口，外接温控设备，温控设备对冷热台加热，同时通过热电偶实时获取冷热台的温度，将温度反馈给温控系统，温控系统进行升温和降温控制及调节。

进一步地，其中，所述综合测试平台底座的侧壁有气体进出气口接口以及真空泵接口，这些接口均正对着冷热台中心，为微生物的培养提供气氛环境或者真空环境。

进一步地，其中，所述综合测试平台底座的侧壁有循环冷却介质进出口，侧壁内有冷却流道，进出口与外部循环箱连接，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。

进一步地，其中，所述综合测试平台上盖的内部有254nm紫外灯和366nm紫外灯,紫外灯与光源控制器相连，且紫外灯距离培养皿的距离和光照强度强度均可调，满足微生物生长所需的光照环境。

进一步地，其中，所述综合测试平台上盖的侧壁有吹气除霜接口，内部有吹气除霜管道，在低温操作期间，使用干燥的气体清除湿气或防止湿气凝结在观察窗上。

进一步地，其中，所述综合测试平台上盖侧壁有对窗口吹冷气接口，内部有冷气管路，当连接光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等时，用来保护物镜。

进一步地，其中，所述综合测试平台上盖的窗口可搭配不同波段的窗片，以满足与多种光学设备的联用。

本发明提出的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，与现有微生物培养装置相比具有显著的优点和有益效果：所述系统体积小，可以有效地控制微生物生长所需的环境；为微生物的生长提供所需温度、压力、气氛、真空度、光照等复杂环境的同时，与光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等连用，实现对微生物的实时在线原位分析以及菌落计数分析等。

附图说明

图1示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台底座结构图

图2示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台的上盖内部结构图

图3示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台上盖外部结构图

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。

本发明提供了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，该系统为全封闭的腔室，能为微生物的生长提供所需温度、压力、气氛、真空度、光照等复杂环境的同时，该平台可以与光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等连用，实现对微生物的原位分析以及菌落计数分析等。

如图1-图3所示，根据本发明实施例一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台由底座（100）和上盖（200）组成；其中，底座（100）内部设置有冷热台（120）；底座侧壁（110）有超低温介质进出口（151,152），温度控制器接口（150），循环冷却介质进出口（130，131），真空泵接口（140），气氛进出气口（141,142）；上盖（200）有窗口（220），上盖侧壁（210）有紫外光源控制器接口（230）、吹气除霜接口（240）以及冷气接口（241）；上盖内部有254nm紫外灯（231,232）和366nm紫外灯（233,234）；上盖（200）上的窗口（220），可连接光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等进行微生物原位观察和研究。

图1示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台底座结构图，所述冷热台（120）的加热系统包括加热棒、热电偶和温控设备（未画出），加热棒和热电偶置于冷热台（120）内部；加热棒及热电偶均通过温度控制器接口（150）与温控设备连接；所述温控设备为常规设备，用以显示热电偶测得的温度，并可对加热温度进行控制，温控设备向加热棒供电，对冷热台（120）加热，并将温度传递给冷热台（120）表面的样品，热电偶实时检测冷热台（120）内的温度，并反馈给温控设备，根据实际需要对平台内的温度进行调节。

其中，超低温介质对冷热台（120）进行冷却或超低温控制，底座侧壁设置有超低温介质进出口（151,152），所述第一进口（151）和所述第一出口（152）均与所述冷热台（120）连通；超低温介质进出口（151,152）与超低温系统（未画出）连接，将冷热台（120）快速降至负温，实现样品可控快速降温。所述超低温系统由液氮泵（或液氦泵等），杜瓦瓶和必要的油管组成；杜瓦瓶盖上有塞子，所以液氮（或液氦等）可以在不停止冷却的情况下重新加注；泵产生吸气，从杜瓦瓶中抽出液氮并通过冷热台，温度控制器以0.1%的分辨率对泵进行PID控制；这意味着当冷热台（120）被加热时，泵关闭；当泵打开时，加热关闭。

所述综合测试平台的底座侧壁内具有循环冷却介质流道，所述循环冷却介质接口设置于底座的侧壁，所述循环冷却介质接口包括冷却介质第一进口（130）和冷却介质第一出口（131），所述冷却介质流道的一端与所述冷却介质第一进口（130）相连，另一端与所述冷却介质第一出口（131）相连，防止外壳过热，样品不可控降温。

所述综合测试平台的底座侧壁设置有真空泵接口（140）和气体进出气口（141,142），气体由第一进气口（141）进入到平台内，进而充满平台内部，最后从第一出气口（142）排出，第一进气口（141）通过进气管与外部气源连接，第一出气口（142）连接到废气回收装置；真空泵接口（140）与真空泵连接，为腔室提供所需的真空环境。

图2示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台上盖内部结构图，上盖（200）内部有254nm紫外灯（231,232）和366nm紫外灯（233,234）；上盖侧壁的光源控制器接口（230）外接多通道光源控制器，紫外灯均与光源控制器相连，光源控制器控制紫外灯的强度；紫外灯均匀对称分布在窗口轴线中心，且间隔分布，其中，254nm紫外灯（231,232）可解决长期使用带来的污染问题，也能满足紫外诱变的需要；366nm紫外灯（233,234）能激发菌落荧光，满足大肠埃希氏菌、绿色荧光蛋白等的观察。

图3示出了一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台的上盖外部结构图，上盖侧壁（210）有吹气除霜接口（240）和冷气接口（241），在低温操作期间，吹气除霜接口（240）接入干燥的气体可以清除或防止湿气凝结在观察窗上，有利于通过观察窗进行样品的观察；加热时，热量会通过窗口传到外接设备，这时，通过冷气接口（241）吹入冷气可以保护连接的光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等的物镜。

所述综合测试平台的上盖（200）与底座（100）、上盖（200）与窗口（220）间均通过螺钉或其他方式可拆卸连接。

所述综合测试平台上盖（200）的窗口（220）可搭配不同波段的窗片（红外、紫外、X光等），可根据具体的光学要求选择光学石英片、单晶蓝宝石片或CaF₂窗口等，以便能够满足各种不同型号尺寸的仪器。

具体使用时：将培养皿或者载玻片等放在冷热台（120）上面，底座（100）和上盖（200）连接，形成一个密闭的系统；根据需要调节系统内部的环境，温度控制器以及超低温系统对微生物的培养温度进行控制；循环冷却介质对外壳进行降温；进出气口外接外部气源为微生物培养提供所需的气体，真空泵对系统抽真空，为微生物培养提供真空环境；杀菌时开启254nm紫外灯（231,232），激发荧光时开启366nm紫外灯（233,234），光源控制器控制培养所需要光源的强度；在低温操作期间，吹气除霜接口（240）接入干燥的气体可以清除或防止湿气凝结在观察窗上；加热时，通过冷气接口（241）吹入冷气可以保护连接的光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等的物镜；满足为微生物提供培养环境的同时，对微生物进行观察。

本发明技术方案结合附图对发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将该发明的构思和技术方案直接用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，包括：底座和上盖，底座与上盖形成密闭的腔室；底座内部有冷热台，底座四周的侧壁设置有超低温介质进出口，温控系统接口，气体进出口，真空泵接口以及循环冷却介质接口；上盖内部有紫外灯，上盖的侧壁有吹气除霜接口、冷气接口以及光源控制器接口；上盖有可透视窗口，进行微生物或细胞、细菌的原位观察和研究。

2.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述冷热台用于放置培养皿或者载破片等培养基，内部有超低温介质流道、加热棒和热电偶。

3.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述超低温介质进出口的接口，可以外接超低温介质，超低温介质通过接口进入或者流出冷热台内部的超低温流道对冷热台进行降温。

4.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述温控系统接口外接温控设备，温控设备对冷热台加热，通过热电偶实时获取冷热台的温度，将温度反馈给温控系统，温控系统进行升温和降温控制及调节。

5.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述气体进出口的接口以及抽真空的接口均正对着冷热台中心，为微生物的培养提供气氛环境或者真空环境。

6.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述循环冷却介质接口与外部循环箱连接，底座侧壁内有冷却流道，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。

7.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述紫外灯为254nm紫外灯和366nm紫外灯,紫外灯与光源控制器相连，紫外灯距离培养皿的距离和光照强度强度均可调，满足微生物生长所需的光照环境。

8.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述上盖内部有吹气除霜管道，在低温操作期间，使用干燥的气体清除湿气或防止湿气凝结在观察窗上。

9.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述上盖内部有冷气管路，当连接光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜以及菌落计数器等时，用来保护物镜。

10.根据权利要求1所述的一种可为微生物提供培养环境的光电气综合测试平台，其特征在于，所述上盖的窗口可搭配不同波段的窗片，以满足与多种光学设备的联用。

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