CN112251344A - 微生物检测前处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动化控制设备技术领域，公开了一种微生物检测前处理系统，包括样品均质单元、梯度稀释单元、培养皿输入单元、处理转移单元和培养皿输出单元，所述样品均质单元将样品容器中的样品定量稀释后均质，通过液体转移装置将样品容器中的样品溶液转移至梯度稀释单元进行梯度稀释，所述培养皿输入单元将培养皿输入至处理转移单元，通过液体转移装置将梯度稀释后的样品溶液注入培养皿进行前处理，并转移至培养皿输出单元。本发明还公开了微生物检测前处理方法。本发明为微生物检测的前处理提供自动化解决方案，提高处理效率，为微生物检测实验提供更精准的前期准备。

Description

微生物检测前处理系统及方法
技术领域
本发明涉及实验室相关设备技术领域，尤其涉及一种微生物检测前处理系统及方法。
背景技术
食品微生物检验是衡量食品卫生质量的重要指标之一，也是判定被检食品是否食用的科学依据之一。通过食品微生物检验，可以判断食品加工环境及食品卫生情况，能够对食品被细菌污染的程度作出正确的评价，为各项卫生管理工作提供科学依据。
对于食品检验实验室，每天会有大量的样品，食品微生物检测项目较多，流程重复度比较多，大量机械、重复性操作，工作枯燥乏味，不能让人最大创造性工作，微生物自动化解决方案可以替代实验过程中大量的重复性的工作，减少实验室人工支出，保证实验结果的稳定性。
微生物检测试验人工操作环境，一个流程需要4到5人配合完成，不仅工作量大，而且对工作人员的安全存在较大的隐患。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种微生物检测前处理系统及方法，为微生物检测的前处理提供自动化解决方案，提高处理效率，为微生物检测实验提供更精准的前期准备。
本发明采取的技术方案是：
一种微生物检测前处理系统，其特征是，包括样品均质单元、梯度稀释单元、培养皿输入单元、处理转移单元和培养皿输出单元，所述样品均质单元将样品容器中的样品定量稀释后均质，通过液体转移装置将样品容器中的样品溶液转移至梯度稀释单元进行梯度稀释，所述培养皿输入单元将培养皿输入至处理转移单元，通过液体转移装置将梯度稀释后的样品溶液注入培养皿进行前处理，并转移至培养皿输出单元。
进一步，所述样品均质单元包括样品输入模块、开袋模块、稀释模块进一步，和均质模块，所述样品输入模块包括样品架及其布置的样品袋和夹袋机构，所述开袋模块包括吸盘机构，所述稀释模块包括注液机构，所述均质模块包括拍击器，所述夹袋机构从样品架上夹取样品袋送至吸盘机构进行开袋，所述注液机构向样品袋中注入定量稀释液后，均质模块进行拍击混合。
进一步，所述液体转移装置从样品袋中提取溶液后，所述吸盘机构对样品袋进行合袋，所述吸盘机构上还设置有封口器，所述封口器对样品袋进行封口。
进一步，所述梯度稀释单元包括试管架和稀释头，所述液体转移装置将样品容器中的溶液转移至试管架上的试管中，所述稀释头对试管中的溶液进行梯度稀释。
进一步，所述培养皿输入单元包括培养皿阵列和出皿模块，所述出皿模块将阵列中的培养皿推出至处理转移单元。
进一步，所述处理转移单元将样品与培养基进行混合处理，并将培养皿转移至培养皿输出单元。
进一步，所述培养皿输出单元包括入皿模块，所述入皿模块将处理完成的培养皿堆叠成培养皿阵列后输出。
进一步，所述处理转移单元包括培养基加注模块和振荡模块。
进一步，所述处理转移单元包括涂布模块，所述培养皿中预装培养基，所述涂布模块通过涂布头对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面。
进一步，所述处理转移单元的一侧还设置打标单元，所述打标单元在培养皿上贴标。
一种微生物检测前处理方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）确认前处理流程，在样品架上布置待处理样品袋；
（2）夹袋机构将样品袋夹持送至开袋模块，开袋模块将样品袋打开；
（3）注液机构在样品袋中注入定量稀释液，通过均质模块进行拍击混合；
（4）通过液体转移装置将样品袋中的溶液定量转移至梯度稀释单元；
（5）所述梯度稀释单元通过试管架和稀释头将定量溶液稀释成若干梯度；
（6）培养皿输入单元输入培养皿至处理转移单元，通过液体转移装置将稀释后的样品溶液送至培养皿；
（7）处理转移单元将稀释液进行前处理后，送至培养皿输出单元；
（8）培养皿输出单元将培养皿堆叠成培养皿阵列后输出。
进一步，所述步骤（7）中的处理转移单元通过培养基加注模块加注培养基，并通过振荡模块在加注样品溶液时振荡。
进一步，所述步骤（7）中，培养皿输入单元预装培养基，处理转移单元通过涂布模块的涂布头对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面。
本发明的有益效果是：
（1）从样品溶解至培养皿输出，全自动操作，高效高精度；
（2）可实现混合培养基和涂布培养两种接种方式；
（3）适合大肠菌、霉菌、沙门氏菌、单核细胞增生李期特氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等菌种培养的前处理工艺；
（4）减少重复劳动，提高工作人员的工作环境质量，减少安全隐患。
附图说明
附图1是本发明的外观结构示意图；
附图2是本发明的总体结构示意图；
附图3是本发明的样品均质单元的结构示意图；
附图4是本发明的梯度稀释单元的结构示意图；
附图5是本发明的培养皿输入单元和培养皿输出单元的位置结构示意图；
附图6是混合处理方式的结构示意图；
附图7是涂布处理方式的结构示意图；
附图8是打标单元的结构示意图。
附图中有标号分别为：
1. 壳体； 2. 操作门；
3. 窗口； 4. 排风机构；
5. 电控箱； 6. 样品均质单元；
7. 梯度稀释单元； 8. 培养皿输入单元；
9. 处理转移单元； 10. 培养皿输出单元；
11. 机械臂架； 12. 样品架；
13. 样品袋； 14. 夹袋机构；
15. 试管架； 16. 稀释头；
17. 培养基加注模块； 18. 振荡模块；
19. 涂布模块； 20. 涂布头；
21. 涂布棒料盘； 22. 打标单元；
23. 标签； 100. 培养皿。
具体实施方式
下面结合附图对本发明微生物检测前处理系统及方法的具体实施方式作详细说明.
参见附图1，微生物检测前处理系统封装在壳体1内，壳体1上设置操作门2、窗口3等部件，以方便操作和观察，壳体1内相对密封，壳体1顶部设置排风机构4，减少壳体1内有害气体污染工作环境。排风机构4控制出风量，可使壳体1内部的工作空间形成负压舱，减少对室内的污染。另外，还可以在壳体1内设置紫外线杀菌装置，以减灭系统中的杂菌。
电控箱5设置在壳体1的一侧，后侧开门，方便电控设备的安装和调试维修。电控箱5连接至工作台，通过电脑设备进行人机交互操作。
参见附图2,微生物检测前处理系统包括样品均质单元6、梯度稀释单元7、培养皿输入单元8、处理转移单元9和培养皿输出单元10，各单元在系统中按工作流程排布，样品均质单元6设置在壳体1的前侧位置，梯度稀释单元7位于样品均质单元6后方，培养皿输入单元8、处理转移单元9和培养皿输出单元10位于最后侧，由于处理转移过程占用空间大，后侧的有较大的地方用于布置。壳体1的后侧尺寸大于前侧，前侧留出更多的空间给操作人员工作。
培养皿输入单元8和输出单元10用于输入和输出培养皿100，在壳体1后侧两端，设置的双开门方便取放培养皿转塔，样品均质单元6的一侧或两侧设置操作窗，用于放置样品袋13或取出样品袋13，以及观察内部设备运行状态。
系统上方设置机械臂架11，通过机械臂带动操作部件运作，如液体操作、搬运设备等，通过电控箱5的操作实现对各单元模块的功能实现。
参见附图3,样品均质单元6包括样品输入模块、开袋模块、稀释模块和均质模块，样品输入模块包括样品架12及其布置的样品袋13和夹袋机构14，样品架12用于预先布置样品袋13，样品架12下方设置定位部件，用于固定样品架12，方便夹袋机构14对样品架12上的样品袋13进行夹持搬运操作。
开袋模块包括吸盘机构，稀释模块包括注液机构，均质模块包括拍击器，夹袋机构14从样品架12上夹取样品袋13送至吸盘机构进行开袋，注液机构向样品袋13中注入定量稀释液后，均质模块进行拍击混合。另外，在吸盘机构上还设置有封口器，当液体转移装置从样品袋13中提取溶液后，吸盘机构对样品袋13进行合袋，封口器对样品袋13进行封口。
参见附图4,梯度稀释单元7包括试管架15和稀释头16，液体转移装置将样品容器中的溶液转移至试管架15上的试管中，稀释头16对试管中的溶液进行梯度稀释。梯度稀释过程中，按照操作规程，在不同梯度取液时，更换移液头，在试管架15一侧设置移液头丢弃部件。
参见附图5,培养皿输入单元8包括培养皿阵列和出皿模块，出皿模块将阵列中的培养皿100推出至处理转移单元9。培养皿输出单元10包括入皿模块，入皿模块将处理完成的培养皿100堆叠成培养皿阵列后输出。针对不同前处理方式，配备不同的培养皿输入单元8和培养皿输出单元10，图中给出了三个并排阵列式输入输出结构，用于较小尺寸的培养皿100，还给出了三个转塔式阵列输入输出结构，用于较大尺寸的培养皿100。
培养皿输入单元8和培养皿输出单元10通过顶升堆叠方式实现培养皿阵列的布置，从培养皿输入单元8的最下方取出培养皿100，经前处理操作后，从培养皿输出单元10的最下方向上顶升形成输出阵列。
处理转移单元9将样品与培养基进行混合处理，并将培养皿100转移至培养皿输出单元10。处理转移单元9包括多种处理方式，目的是将样品溶液与培养基配合，以便培养菌落。
参见附图6，一种处理方式是混合方式，即将培养基与样品溶液混合后进行培养，培养皿输入单元8输入空的培养皿100，在培养皿100传送路径上设置培养基加注模块17和振荡模块18，组成处理转移单元9。培养基加注模块17通过加注头分别对转盘上的三个培养皿100进行加注，加注后振荡模块18进行振荡，以防止培养基过快凝固，同时通过加液头，注入稀释后的样品溶液，中间还可通过设置的加热模块进行温度控制，控制培养基的凝固速度，使溶液与培养基充分混合。完成混合操作后，通过移动部件将培养皿100向培养皿输出单元10方向输送。
参见附图7,另一种方式是涂布方式，处理转移单元9包括涂布模块19，培养皿输入单元8输入预装凝固培养基的培养皿100，在培养皿100中加入样品溶液后，涂布模块19通过涂布头20对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面。不同的培养皿100使用不同的涂布棒，在涂布模块19一侧设置涂布棒料盘21，布置涂布棒用于更换。涂布操作可以是旋转和平移两种运动的结合实现。完成涂布操作后，通过移动部件将培养皿100向培养皿输出单元10方向输送。
参见附图8,在处理转移单元9一侧还设置打标单元22，标单元用于在培养皿100上贴标，通过吸盘将打印完成的标签23粘贴至相应的培养皿100上，每个标签23对应于后台数据库的一条记录，便于培养皿100的维护。
样品均质单元6将样品容器中的样品定量稀释后均质，通过液体转移装置将样品容器中的样品溶液转移至梯度稀释单元7进行梯度稀释，培养皿输入单元8将培养皿100输入至处理转移单元9，通过液体转移装置将梯度稀释后的样品溶液注入培养皿100进行前处理，并转移至培养皿输出单元10。
具体步骤如下：
（1）确认前处理流程，在样品架12上布置待处理样品袋13；
（2）夹袋机构14将样品袋13夹持送至开袋模块，开袋模块将样品袋13打开；
（3）注液机构在样品袋13中注入定量稀释液，通过均质模块进行拍击混合；
（4）通过液体转移装置将样品袋13中的溶液定量转移至梯度稀释单元7；
（5）梯度稀释单元7通过试管架15和稀释头16将定量溶液稀释成若干梯度；
（6）培养皿输入单元8输入培养皿100至处理转移单元9，通过液体转移装置将稀释后的样品溶液送至培养皿100；
（7）处理转移单元9将稀释液进行前处理后，送至培养皿输出单元10；
前处理过程分为混合模式和涂布模式，混合模式是通过培养基加注模块17加注培养基，并通过振荡模块18在加注样品溶液时振荡。涂布模式是通过培养皿输入单元8预装培养基，处理转移单元9通过涂布模块19的涂布头20对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面；
（8）培养皿输出单元10将培养皿100堆叠成培养皿阵列后输出。
以上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 (13)

1.一种微生物检测前处理系统，其特征在于：包括样品均质单元、梯度稀释单元、培养皿输入单元、处理转移单元和培养皿输出单元，所述样品均质单元将样品容器中的样品定量稀释后均质，通过液体转移装置将样品容器中的样品溶液转移至梯度稀释单元进行梯度稀释，所述培养皿输入单元将培养皿输入至处理转移单元，通过液体转移装置将梯度稀释后的样品溶液注入培养皿进行前处理，并转移至培养皿输出单元。
2.根据权利要求1所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述样品均质单元包括样品输入模块、开袋模块、稀释模块和均质模块，所述样品输入模块包括样品架及其布置的样品袋和夹袋机构，所述开袋模块包括吸盘机构，所述稀释模块包括注液机构，所述均质模块包括拍击器，所述夹袋机构从样品架上夹取样品袋送至吸盘机构进行开袋，所述注液机构向样品袋中注入定量稀释液后，均质模块进行拍击混合。
3.根据权利要求2所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述液体转移装置从样品袋中提取溶液后，所述吸盘机构对样品袋进行合袋，所述吸盘机构上还设置有封口器，所述封口器对样品袋进行封口。
4.根据权利要求1所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述梯度稀释单元包括试管架和稀释头，所述液体转移装置将样品容器中的溶液转移至试管架上的试管中，所述稀释头对试管中的溶液进行梯度稀释。
5.根据权利要求1所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述培养皿输入单元包括培养皿阵列和出皿模块，所述出皿模块将阵列中的培养皿推出至处理转移单元。
6.根据权利要求1所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述处理转移单元将样品与培养基进行混合处理，并将培养皿转移至培养皿输出单元。
7.根据权利要求1所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述培养皿输出单元包括入皿模块，所述入皿模块将处理完成的培养皿堆叠成培养皿阵列后输出。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述处理转移单元包括培养基加注模块和振荡模块。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述处理转移单元包括涂布模块，所述培养皿中预装培养基，所述涂布模块通过涂布头对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：所述处理转移单元的一侧还设置打标单元，所述打标单元在培养皿上贴标。
11.一种微生物检测前处理方法，应用如权利要求1至10中任一项所述的微生物检测前处理系统，其特征在于：包括如下步骤：
（1）确认前处理流程，在样品架上布置待处理样品袋；
（2）夹袋机构将样品袋夹持送至开袋模块，开袋模块将样品袋打开；
（3）注液机构在样品袋中注入定量稀释液，通过均质模块进行拍击混合；
（4）通过液体转移装置将样品袋中的溶液定量转移至梯度稀释单元；
（5）所述梯度稀释单元通过试管架和稀释头将定量溶液稀释成若干梯度；
（6）培养皿输入单元输入培养皿至处理转移单元，通过液体转移装置将稀释后的样品溶液送至培养皿；
（7）处理转移单元将稀释液进行前处理后，送至培养皿输出单元；
（8）培养皿输出单元将培养皿堆叠成培养皿阵列后输出。
12.根据权利要求11所述的微生物检测前处理方法，其特征在于：所述步骤（7）中的处理转移单元通过培养基加注模块加注培养基，并通过振荡模块在加注样品溶液时振荡。
13.根据权利要求11所述的微生物检测前处理方法，其特征在于：所述步骤（7）中，培养皿输入单元预装培养基，处理转移单元通过涂布模块的涂布头对注入的样品溶液均匀涂布在培养基表面。
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