CN112522093A - 一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置 - Google Patents

一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置 Download PDF

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陶志远
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Abstract

本发明公开了一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，包括主箱体，主箱体的底端固定安装有底垫，主箱体的正面一侧固定安装有钢化密封门，主箱体的正面另一侧固定安装有工具箱和主控制屏，主箱体的顶端安装有副数显屏，主箱体的内部底壁上安装有旋转轴和转盘。该种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，模拟人体气道或者人工气道微环境，建立细菌生物被膜的形成条件下，抗菌素治疗效果的评估方法，解决细菌由于生成生物被膜引起的体外药敏结果虽然为敏感，而临床抗感染治疗效果不佳问题，并且设置有处理器等于云端物联网信号连接，便于科研人员实时智能化了解BF在模拟环境中生长变化，降低传统工作量以及时间。

Description

一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置
技术领域
本发明涉及细菌培养装置技术领域，具体为一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置。
背景技术
细菌生物被膜(或称细菌生物膜Bacterial biofilm，简称BF)，是指细菌粘附于接触表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂质蛋白等，将其自身包绕其中而形成的大量细菌聚集膜样物。多糖基质通常是指多糖蛋白复合物，也包括由周边沉淀的有机物和无机物等。细菌生物被膜是细菌为适应自然环境有利于生存的一种生命现象,由微生物及其分泌物积聚而形成。
随着医疗技术的不断进步，越来越多人工内置医学装置应用于临床，如气管插管、血管内置管、导尿管、人工关节和心脏人工瓣膜等技术。这些装置在造福于患者同时，人们发现细菌常以这些内置材料为载体，在其表面定植进而形成细菌BF导致感染难以清除，以致感染迁延不愈甚至危及生命。因此，BF研究近20年来逐渐受到重视。细菌BF是一种细菌生物学特性，是细菌在生长过程中，为适应生存环境而吸附于惰性或活性材料表面形成的一种与浮游细胞相对应的生长方式，由细菌和自身分泌的胞外基质组成的细菌生活微环境。研究发现，这类细菌群体与浮游菌在形态结构和生化特性不同，耐药性极强，可以逃避宿主免疫作用和抗生素杀伤，且感染部位难以彻底清除，导致感染迁延不愈。因此，进一步开发抗内置导管内相关性细菌生物被膜的药物及药物筛选、疗效评价是临床上需要迫切解决的问题。
上世纪90年代后，随着相关学科的发展及对BF细菌在医学上重要性的认识，BF研究得到迅速发展。现在实验室体外研究细菌BF的方法主要有平板培养法、透明膜法及连续培养法等。平板培养法为静态培养，与体循环系统、泌尿系统液体流动的微环境不同。而透明膜法和连续培养法虽然能较好的模拟体内BF发展所需营养所需物质、温度、时间等多种因素，但需要专门的连续培养装置，实验要求条件高，在生物被膜的高危害性、迫切需要大量研究的情况下，单一的培养装置和繁琐的培养步骤给科研人员带来很重的工作负担，浪费大量时间和精力，导致无法快速推动生物被膜研究的发展。因此我们对此做出改进，提出一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，包括主箱体，所述主箱体的底端固定安装有底垫，所述主箱体的正面一侧固定安装有钢化密封门，所述主箱体的正面另一侧固定安装有工具箱和主控制屏，所述主箱体的顶端安装有副数显屏，所述主箱体的内部底壁上安装有旋转轴和转盘，所述主箱体的内部两侧及顶壁上分别安装有进气口、换气口、全景探头和传感探头；
副腔室，所述副腔室的两侧分别固定安装有散热口和散热风扇，所述副腔室的顶部一侧安装有处理器，所述副腔室的顶部另一侧安装有仿生蠕动泵组件，所述副腔室的底部一侧安装有驱动电机，所述副腔室的底部另一侧安装有蓄电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主箱体呈矩形结构设计，所述副腔室固定嵌设安装在主箱体的背面，所述底垫固定卡合安装在主箱体与副腔室的底端，所述底垫的底端设置有若干组减震脚垫。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主箱体的内部中心通过横架安装有隔板分隔为两组同样的单独腔室，所述钢化密封门设置有门锁和密封条且固定安装在两组单独腔室正面构成密封空间，所述进气口设置有若干组且分别对称安装在单独腔室的两侧内壁上，所述换气口设置有若干组且分别嵌设安装在单独腔室的顶端中心以及底端两侧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述全景探头设置有若干组且分别等距嵌设安装在单独腔室的内部四壁上，所述传感探头的内部包含有气压传感器、温度传感器、湿度传感器和超声波传感器等组件构成，所述传感探头设置有若干组且与全景探头等距排列安装，所述补光灯的内部设置有LED灯源和紫外线灯源等组件构成且嵌设安装在单独腔室的顶壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述副腔室的内部通过隔板分隔为四块区域，所述仿生蠕动泵组件的底端通过设置有减震垫固定卡合安装在副腔室的顶部另一侧，所述仿生蠕动泵组件设置有制热组件和制冷组件且设置有管道进气口固定连接，所述散热口设置有若干组且对称安装在主箱体的两侧外壁，所述散热风扇设置有若干组静音风扇组成且卡合安装在主箱体的两侧内部中。
作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动电机固定卡合安装在副腔室的底部一侧区域内，所述驱动电机的输出端设置有传动轴与旋转轴传动连接，所述转盘的表面设置有防滑纹理且传动连接卡合安装在旋转轴的顶端，所述蓄电池的表面设置有阻燃保护壳且固定卡合安装在副腔室的底部另一侧区域内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述工具箱卡合安装在主箱体的正面另一侧且位于主控制屏的底端，所述主控制屏和副数显屏均为触控屏且表面均粘贴有钢化膜保护，所述主控制屏的底部设置有控制按键和音响，所述处理器固定卡合安装在主控制屏的背面且与主控制屏和副数显屏电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理器的内部设置有数据模块、无线模块和控制模块，所述处理器通过数据模块与传感探头和全景探头电性连接，所述处理器通过控制模块与仿生蠕动泵组件、散热风扇、驱动电机和补光灯等电性连接，所述处理器通过无线模块与云端总服务器信号连接。
本发明的有益效果是：
1、通过设置有主箱体、钢化密封门、进气口、换气口和转盘等，构成密封单独腔室，在通过仿生蠕动泵组件等共同运作模拟人体气道或者人工气道微环境，建立细菌生物被膜的形成条件下，抗菌素治疗效果的评估方法，解决细菌由于生成生物被膜引起的体外药敏结果虽然为敏感，而临床抗感染治疗效果不佳问题；
2、通过设置有处理器、主控制屏、副数显屏、全景探头和传感探头等，便于与云端服务器信号连接实现物联网，从而保障科研人员不需要实时在装置附近看管，减少科研人员工作负担以及节约大量时间和精力，并且通过若干组传感器和全景探头便于实时记录BF在装置内部模拟人体环境中生长变化，从而便于后续研究查看。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置的立体图；
图2是本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置的主箱体内部剖视图；
图3是本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置的副腔室内部剖视图；
图4是本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置的程序框图。
图中：1、主箱体；2、底垫；3、钢化密封门；4、工具箱；5、主控制屏；6、散热口；7、副腔室；8、副数显屏；9、旋转轴；10、转盘；11、进气口；12、全景探头；13、传感探头；14、隔板；15、换气口；16、补光灯；17、处理器；18、仿生蠕动泵组件；19、散热风扇；20、蓄电池；21、驱动电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-4所示，本发明一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，包括主箱体1，主箱体1的底端固定安装有底垫2，主箱体1的正面一侧固定安装有钢化密封门3，主箱体1的正面另一侧固定安装有工具箱4和主控制屏5，主箱体1的顶端安装有副数显屏8，主箱体1的内部底壁上安装有旋转轴9和转盘10，主箱体1的内部两侧及顶壁上分别安装有进气口11、换气口15、全景探头12和传感探头13；
副腔室7，副腔室7的两侧分别固定安装有散热口6和散热风扇 19，副腔室7的顶部一侧安装有处理器17，副腔室7的顶部另一侧安装有仿生蠕动泵组件18，副腔室7的底部一侧安装有驱动电机21，副腔室7的底部另一侧安装有蓄电池20。
其中，主箱体1呈矩形结构设计，副腔室7固定嵌设安装在主箱体1的背面，底垫3固定卡合安装在主箱体1与副腔室7的底端，底垫3的底端设置有若干组减震脚垫。
其中，主箱体1的内部中心通过横架安装有隔板14分隔为两组同样的单独腔室，钢化密封门3设置有门锁和密封条且固定安装在两组单独腔室正面构成密封空间，进气口11设置有若干组且分别对称安装在单独腔室的两侧内壁上，换气口15设置有若干组且分别嵌设安装在单独腔室的顶端中心以及底端两侧。
其中，全景探头12设置有若干组且分别等距嵌设安装在单独腔室的内部四壁上，传感探头13的内部包含有气压传感器、温度传感器、湿度传感器和超声波传感器等组件构成，传感探头13设置有若干组且与全景探头12等距排列安装，补光灯16的内部设置有LED灯源和紫外线灯源等组件构成且嵌设安装在单独腔室的顶壁上。
其中，副腔室7的内部通过隔板14分隔为四块区域，仿生蠕动泵组件18的底端通过设置有减震垫固定卡合安装在副腔室7的顶部另一侧，仿生蠕动泵组件18设置有制热组件和制冷组件且设置有管道进气口11固定连接，散热口6设置有若干组且对称安装在主箱体1的两侧外壁，散热风扇19设置有若干组静音风扇组成且卡合安装在主箱体1的两侧内部中。
其中，驱动电机21固定卡合安装在副腔室7的底部一侧区域内，驱动电机21的输出端设置有传动轴与旋转轴9传动连接，转盘10的表面设置有防滑纹理且传动连接卡合安装在旋转轴9的顶端，蓄电池 20的表面设置有阻燃保护壳且固定卡合安装在副腔室7的底部另一侧区域内。
其中，工具箱4卡合安装在主箱体1的正面另一侧且位于主控制屏5的底端，主控制屏5和副数显屏8均为触控屏且表面均粘贴有钢化膜保护，主控制屏5的底部设置有控制按键和音响，处理器17固定卡合安装在主控制屏5的背面且与主控制屏5和副数显屏8电性连接。
其中，处理器17的内部设置有数据模块、无线模块和控制模块，处理器17通过数据模块与传感探头13和全景探头12电性连接，处理器17通过控制模块与仿生蠕动泵组件18、散热风扇19、驱动电机 21和补光灯16等电性连接，处理器17通过无线模块与云端总服务器信号连接。
工作原理：使用时，通过设置有处理器17、主控制屏5、副数显屏8、全景探头12和传感探头13等，便于与云端服务器信号连接实现物联网，从而保障科研人员不需要实时在装置附近看管，减少科研人员工作负担以及节约大量时间和精力，并且通过若干组传感器和全景探头12便于实时记录BF在装置内部模拟人体环境中生长变化，从而便于后续研究查看，通过设置有主箱体1、钢化密封门3、进气口 11、换气口15和转盘10等，构成密封单独腔室，在通过仿生蠕动泵组件18等共同运作模拟人体气道或者人工气道微环境，建立细菌生物被膜的形成条件下，抗菌素治疗效果的评估方法，解决细菌由于生成生物被膜引起的体外药敏结果虽然为敏感，而临床抗感染治疗效果不佳问题。
最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于，包括：
主箱体(1)，所述主箱体(1)的底端固定安装有底垫(2)，所述主箱体(1)的正面一侧固定安装有钢化密封门(3)，所述主箱体(1)的正面另一侧固定安装有工具箱(4)和主控制屏(5)，所述主箱体(1)的顶端安装有副数显屏(8)，所述主箱体(1)的内部底壁上安装有旋转轴(9)和转盘(10)，所述主箱体(1)的内部两侧及顶壁上分别安装有进气口(11)、换气口(15)、全景探头(12)和传感探头(13)；
副腔室(7)，所述副腔室(7)的两侧分别固定安装有散热口(6)和散热风扇(19)，所述副腔室(7)的顶部一侧安装有处理器(17)，所述副腔室(7)的顶部另一侧安装有仿生蠕动泵组件(18)，所述副腔室(7)的底部一侧安装有驱动电机(21)，所述副腔室(7)的底部另一侧安装有蓄电池(20)。
2.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述主箱体(1)呈矩形结构设计，所述副腔室(7)固定嵌设安装在主箱体(1)的背面，所述底垫(3)固定卡合安装在主箱体(1)与副腔室(7)的底端，所述底垫(3)的底端设置有若干组减震脚垫。
3.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述主箱体(1)的内部中心通过横架安装有隔板(14)分隔为两组同样的单独腔室，所述钢化密封门(3)设置有门锁和密封条且固定安装在两组单独腔室正面构成密封空间，所述进气口(11)设置有若干组且分别对称安装在单独腔室的两侧内壁上，所述换气口(15)设置有若干组且分别嵌设安装在单独腔室的顶端中心以及底端两侧。
4.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述全景探头(12)设置有若干组且分别等距嵌设安装在单独腔室的内部四壁上，所述传感探头(13)的内部包含有气压传感器、温度传感器、湿度传感器和超声波传感器等组件构成，所述传感探头(13)设置有若干组且与全景探头(12)等距排列安装，所述补光灯(16)的内部设置有LED灯源和紫外线灯源等组件构成且嵌设安装在单独腔室的顶壁上。
5.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述副腔室(7)的内部通过隔板(14)分隔为四块区域，所述仿生蠕动泵组件(18)的底端通过设置有减震垫固定卡合安装在副腔室(7)的顶部另一侧，所述仿生蠕动泵组件(18)设置有制热组件和制冷组件且设置有管道进气口(11)固定连接，所述散热口(6)设置有若干组且对称安装在主箱体(1)的两侧外壁，所述散热风扇(19)设置有若干组静音风扇组成且卡合安装在主箱体(1)的两侧内部中。
6.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述驱动电机(21)固定卡合安装在副腔室(7)的底部一侧区域内，所述驱动电机(21)的输出端设置有传动轴与旋转轴(9)传动连接，所述转盘(10)的表面设置有防滑纹理且传动连接卡合安装在旋转轴(9)的顶端，所述蓄电池(20)的表面设置有阻燃保护壳且固定卡合安装在副腔室(7)的底部另一侧区域内。
7.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述工具箱(4)卡合安装在主箱体(1)的正面另一侧且位于主控制屏(5)的底端，所述主控制屏(5)和副数显屏(8)均为触控屏且表面均粘贴有钢化膜保护，所述主控制屏(5)的底部设置有控制按键和音响，所述处理器(17)固定卡合安装在主控制屏(5)的背面且与主控制屏(5)和副数显屏(8)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种细菌生物被膜形成的气道微环境模拟装置，其特征在于：
所述处理器(17)的内部设置有数据模块、无线模块和控制模块，所述处理器(17)通过数据模块与传感探头(13)和全景探头(12)电性连接，所述处理器(17)通过控制模块与仿生蠕动泵组件(18)、散热风扇(19)、驱动电机(21)和补光灯(16)等电性连接，所述处理器(17)通过无线模块与云端总服务器信号连接。
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