CN113528328A - 一种细菌生物被膜培养装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细菌生物被膜培养装置，包括灌注室和循环培养室；灌注室内设有抽液总管和多个带有阀门的抽液支管，抽液支管的一端均与抽液总管连通，抽液支管的另一端伸出灌注室外；循环培养室包括缓冲液槽、恒流泵、培养装置、恒温气浴发生器和废液槽，缓冲液槽与抽液总管连通，缓冲液槽与恒流泵和培养装置连通形成循环培养系统，循环培养系统与废液槽连通，恒温气浴发生器位于循环培养系统下方；培养装置左右两端分别与循环管道连通，培养装置内部设置有流动培养段、斜面培养段和静置浸没培养段。本发明提供培养合适的温湿度，模拟食品加工工业中的输送液体的环境，可同时进行流动浸没培养、液体接触固定非浸没培养和静置浸没培养。
Description
技术领域
本发明涉及细菌生物培养技术领域，更具体地说，它涉及一种细菌生物被膜培养装置。
背景技术
生物被膜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。在食品加工工业中，在输送液体的环境容易滋生细菌，从而形成细菌聚集膜样物，对食品的生产造成影响，为了研究在食品加工工业滋生的细菌生物被膜，需要模拟输送液体的环境来培养出足够的细菌。目前用于培养细菌生物被膜的装置结构简单，功能单一，而食品加工工业中输送液体的环境是比较复杂的，比如在持续输送液体的管道内，细菌处于流动性的环境，容易附着在管壁等位置。可见，现有的培养细菌生物被膜的装置并不能很好地模拟食品加工工业的环境，对细菌培养和实验均有影响。因此，有必要提出一种新的细菌生物被膜培养装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种细菌生物被膜培养装置，提供培养合适的温湿度，模拟食品加工工业中的输送液体的环境，提供了细菌生物被膜的培养过程中循环动力和合适的环境，可同时进行流动浸没培养、液体接触固定非浸没培养和静置浸没培养。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种细菌生物被膜培养装置，包括灌注室和循环培养室；
所述灌注室内设置有抽液总管和多个带有阀门的抽液支管，多个所述抽液支管的一端均与抽液总管连通，多个所述抽液支管的另一端伸出灌注室外通向装有培养液的容器；
所述循环培养室包括缓冲液槽、恒流泵、培养装置、恒温气浴发生器和废液槽，所述缓冲液槽与抽液总管连通，所述缓冲液槽通过循环管道与恒流泵和培养装置连通形成循环培养系统，所述循环培养系统通过带阀门的排废管道与废液槽连通，所述恒温气浴发生器位于循环培养系统下方；
其中，所述培养装置的左右两端分别与循环管道连通，所述培养装置内部设置有依次首尾连接的流动培养段、斜面培养段和静置浸没培养段，所述流动培养段的前端与前端的循环管道连通，所述流动培养段的后端通向斜面培养段的顶端，所述静置浸没培养段设置在斜面培养段的底端，所述静置浸没培养段与后端的循环管道连通，所述流动培养段的高度大于静置浸没培养段的高度。
在其中一个实施例中，所述流动培养段的前端设置有多个第一通孔，后端设置有多个第二通孔，位于流动培养段前端的循环管道包括多个第一循环支管，多个所述第一循环支管均与循环管道连通，所述第一循环支管的数量与第一通孔的数量相同，所述流动培养段通过多个第一通孔分别与多个第一循环支管一一对应连通，所述流动培养段通过多个第二通孔与斜面培养段连通，所述第一通孔的数量与第二通孔的数量相同。
在其中一个实施例中，所述流动培养段的上方设置有盖板，所述盖板靠近流动培养段的一面设置有用于固定载玻片的多组固定卡槽，盖板覆盖在流动培养段上，盖板与流动培养段之间形成密闭的培养腔。
在其中一个实施例中，每组所述固定卡槽的方向与培养腔内液体流动的方向平行。
在其中一个实施例中，所述斜面培养段的斜面上设置有多个载玻片固定槽，所述载玻片固定槽的数量与第二通孔的数量相同，每个所述载玻片固定槽均位于一个第二通孔的下方。
在其中一个实施例中，所述斜面培养段的倾斜角度范围是20-40°。
在其中一个实施例中，所述静置浸没培养段的后端设置有多个第三通孔，多个所述第三通孔均位于静置浸没培养段的上方，多个所述第三通孔距离静置浸没培养段的高度依次增加。
在其中一个实施例中，位于静置浸没培养段后端的循环管道包括多个带阀门的第二循环支管，多个所述第二循环支管均与循环管道连通，所述第二循环支管的数量与第三通孔的数量相同，所述静置浸没培养段通过多个第三通孔分别与多个第二循环支管一一对应连通。
在其中一个实施例中，所述循环培养室一侧设置有空气过滤器。
在其中一个实施例中，所述循环培养室内顶部还设置有多个紫外灯，所述培养装置由不透光的材料制成。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的缓冲液槽通过循环管道与恒流泵和培养装置连通形成循环培养系统，循环培养系统在恒流泵的作用模拟食品加工工业的输送液体的环境，在培养装置中培养细胞生物被膜，完成培养后由废液槽收集废液，其中，恒温气浴发生器和空气过滤器为培养装置提供一个合适温湿度的稳态环境，有利于培养细胞生物被膜；
本发明的培养装置包括流动培养段、斜面培养段和静置浸没培养段，可同时实现流动浸没培养、液体接触固定非浸没培养和静置浸没培养，提高培养效率，有利于减少企业成本、节约企业费用和提高检验准确度，有效地优化微生物被膜的培养、利于微生物被膜的研究。
附图说明
图1是本发明的正面示意图；
图2是本发明的俯视示意图；
图3是本发明的培养装置的结构示意图；
图4是本发明的工作流程图。
图中：1-灌注室，11-抽液总管，12-抽液支管，13-托板，2-循环培养室，21-缓冲液槽，22-恒流泵，23-培养装置，24-恒温气浴发生器，25-废液槽，26-空气过滤器，27-紫外灯，28-循环管道，29-排废管道，3-流动培养段，31-盖板，32-固定卡槽，33-第一通孔，4-斜面培养段，41-第二通孔，42-载玻片固定槽，5-静置浸没培养段，51-第三通孔，6-载玻片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
如图1-4所示，本发明提供了一种细菌生物被膜培养装置23，包括灌注室1和循环培养室2；
所述灌注室1内设置有抽液总管11和多个带有阀门的抽液支管12，多个所述抽液支管12的一端均与抽液总管11连通，多个所述抽液支管12的另一端伸出灌注室1外通向装有培养液的容器，比如，一般使用锥形瓶来装培养液，多种培养液使用多个锥形瓶来装放，抽液支管12通入锥形瓶内的液位下方；
所述循环培养室2包括缓冲液槽21、恒流泵22、培养装置23、恒温气浴发生器24和废液槽25，所述缓冲液槽21与抽液总管11连通，所述缓冲液槽21通过循环管道28与恒流泵22和培养装置23连通形成循环培养系统，所述循环培养系统通过带阀门的排废管道29与废液槽25连通，所述恒温气浴发生器24位于循环培养系统下方；
其中，所述培养装置23的左右两端分别与循环管道28连通，所述培养装置23内部设置有依次首尾连接的流动培养段3、斜面培养段4和静置浸没培养段5，所述流动培养段3的前端与前端的循环管道28连通，所述流动培养段3的后端通向斜面培养段4的顶端，所述静置浸没培养段5设置在斜面培养段4的底端，所述静置浸没培养段5与后端的循环管道28连通，所述流动培养段3的高度大于静置浸没培养段5的高度。
进一步地，所述循环培养室2一侧设置有空气过滤器26；所述循环培养室2内顶部还设置有多个紫外灯27，所述培养装置23由不透光的材料制成。
本发明的培养装置23是采用封盖式的半封闭结构，封闭后具有良好的密封性，防止培养液损失造成的污染和实验误差，在循环流动培养结束后，方便地取其中的载玻片6出来进行观察和研究，培养装置23将流动浸没培养模式流动型、液体接触固定非浸没培养模式滴定型和静置浸没培养模式静置型结合起来，具体如下：
培养液与缓冲液组成的混合溶液通过前端的循环管道28进入培养装置23后，依次经过流动培养段3、斜面培养段4和静置浸没培养段5，然后离开培养装置23，进行下一次循环，在此过程中，位于流动培养段3内的混合液体始终浸没流动培养段3内的载玻片6，实现流动浸没培养细菌生物被膜；从流动培养段3流出的混合溶液进入斜面培养段4，从斜面培养段4的上方流下，流经斜面培养段4上的载玻片6，类似于持续的滴定，实现液体接触固定非浸没培养细菌生物被膜；静置浸没培养段5位于斜面培养段4的底端，从斜面培养段4流下的混合溶液在静置浸没培养段5上积累且浸没静置浸没培养段5上的载玻片6，实现静置浸没培养细菌生物被膜。
进一步地，所述流动培养段3的前端设置有多个第一通孔33，后端设置有多个第二通孔41，位于流动培养段3前端的循环管道28包括多个第一循环支管，多个所述第一循环支管均与循环管道28连通，所述第一循环支管的数量与第一通孔33的数量相同，所述流动培养段3通过多个第一通孔33分别与多个第一循环支管一一对应连通，所述流动培养段3通过多个第二通孔41与斜面培养段4连通，所述第一通孔33的数量与第二通孔41的数量相同。通过分流和缩小管径，将原本混合溶液的流速提高，这样可以减少能耗的同时模拟出食品加工管道的输送状态，从而达到流动浸没培养模式的流速要求。
进一步地，所述流动培养段3的上方设置有盖板31，所述盖板31靠近流动培养段3的一面设置有用于固定载玻片6的多组固定卡槽32，盖板31覆盖在流动培养段3上，盖板31与流动培养段3之间形成密闭的培养腔；每组所述固定卡槽32的方向与培养腔内液体流动的方向平行。培养腔内的载玻片6为竖直插入流动的混合溶液的液面中，并排方向与培养液流动方向相互平行，使载玻片6更好地与培养液充分接触。
进一步地，所述斜面培养段4的斜面上设置有多个载玻片固定槽42，所述载玻片固定槽42的数量与第二通孔41的数量相同，每个所述载玻片固定槽42均位于一个第二通孔41的下方；所述斜面培养段4的倾斜角度范围是20-40°，设置低角度可避免流动培养段3流出的混合溶液因流速太快而不能与斜面上的载玻片6完全接触。
进一步地，所述静置浸没培养段5的后端设置有多个第三通孔51，多个所述第三通孔51均位于静置浸没培养段5的上方，多个所述第三通孔51距离静置浸没培养段5的高度依次增加；位于静置浸没培养段5后端的循环管道28包括多个带阀门的第二循环支管，多个所述第二循环支管均与循环管道28连通，所述第二循环支管的数量与第三通孔51的数量相同，所述静置浸没培养段5通过多个第三通孔51分别与多个第二循环支管一一对应连通。多个第三通孔51之间形成高度差，可以根据需要，控制是否启用静置浸没培养段5，或者选择静置浸没培养段5内的混合溶液的容量，从而提高细菌生物被膜的培养效率。
以下用具体的实施例说明本发明的细菌生物被膜培养装置23及其使用方法。
一种细菌生物被膜培养装置23，包括灌注室1和循环培养室2；
灌注室1为上下结构，上部包括抽液总管11和三个带有阀门的抽液支管12，下部是一块面积为6.83平方分米的托板13，以1000ml锥形瓶为标准，托板13距抽液总管11的高度是24cm，另外，托板13可视容器的高度来调节上下间距，调整托板13的高度使抽液支管12的一端伸入锥形瓶内培养液液面的下方，确保锥形瓶与抽液支管12的连接性，保持灌注期间的真空度，让培养液稳定地进入循环培养室2；抽取过程与整个循环培养室2分离，减少在抽取培养液的操作过程中带来的污染，调节每个抽液支管12的阀门，可用于控制抽取的启动和流量大小。
循环培养室2是一个半封闭的箱室结构，箱室的材料为不锈钢板，设置可前后移动的窗体，既满足操作的宽度要求，也避免开启过大以保持箱室内部的洁净度；循环培养室2包括缓冲液槽21、恒流泵22、培养装置23、恒温气浴发生器24、废液槽25、空气过滤器26和紫外灯27，缓冲液槽21的体积为1.5立方分米，与抽液总管11连通，缓冲液槽21通过循环管道28与恒流泵22和培养装置23连通形成循环培养系统，恒流泵22是本发明的动力核心，为灌注室1和循环培养室2提供动力，将培养液抽取至缓冲液槽21，当关闭抽液支管12的阀门后，恒流泵22则为循环培养系统提供动力，循环培养系统通过带阀门的排废管道29与2立方分米的废液槽25连通，恒温气浴发生器24位于循环培养系统下方，循环培养室2一侧设置有空气过滤器26，循环培养室2内顶部还设置有多个紫外灯27，所述培养装置23由不透光的材料制成；当完成细菌生物被膜的培养后，开启排废管道29的阀门，将废液排出至废液槽25内，恒温气浴发生器24用于在循环培养室2内产生恒温循环气流以保持适于微生物培养的温度；空气过滤器26用于对进入循环培养室2内的恒温循环气流进行过滤；紫外灯27用于对循环培养室2进行紫外线消杀，通过这三个装置，使循环培养室2内维持超洁净及恒温的环境。
其中，培养装置23是体积为7.4立方分米的长方体结构，包括流动培养段3、斜面培养段4和静置浸没培养段5，培养装置23采用的材质为聚苯乙烯，相对于传统玻璃材质反复使用所带来人力、物力、财力的消耗并且有可能造成二次污染，使用聚苯乙烯能减少企业成本、节约企业费用、提高检验准确度等优点。
流动培养段3的面积是3.81平方分米，流动培养段3的前端设置有五个与第一循环支管连通的第一通孔33，后端设置有五个与斜面培养段4连通第二通孔41，第一通孔33和第二通孔41的管径均是1.5cm，流动培养段3的上方的盖板31设置有用于固定载玻片6的九组固定卡槽32，每组固定卡槽32包括两个倒锥形卡槽组件，最多可同时将九个载玻片6固定在盖板31底面附图3中只显示其中六个载玻片6，盖板31底面的载玻片6为竖直插入流动的混合溶液的液面中，并排方向与培养液流动方向相互平行，使载玻片6更好地与培养液充分接触，而且在流动浸没培养结束后方便地取出载玻片6。
斜面培养段4的斜面面积是3.3平方分米，斜面倾斜角度是30°，斜面培养段4的顶端通过第二通孔41与流动培养段3连通，底端与静置浸没培养段5相连，斜面培养段4顶端的五个第二通孔41与第一通孔33等高，在斜面培养段4的斜面上最多可同时放置五个载玻片6进行培养。
静置浸没培养段5的面积是1.49平方分米，最多可并列放置七个载玻片6，与流动培养段3和斜面培养段4不同，静置浸没培养段5的第三通孔51数量是三个，且三个第三通孔51之间存在高度差，可以根据需要，调节第二循环支管的阀门的开闭，来控制是否启用静置浸没培养段5，或者选择静置浸没培养段5的混合溶液容量，从而提高生物被膜的培养效率，比如，至开启最高第三通孔51对应的第二循环支管的阀门，则控制静置浸没培养段5的混合溶液容量达到最大。
本发明也可结合CIP清洗方法来清洗装置，本发明的CIP清洗方法的工作原理与本发明的工作原理相同，首先，将原本装有培养液的锥形瓶换成装有酸洗涤剂、碱洗涤剂、热水的锥形瓶，模拟在食品加工上CIP清洗系统中的酸罐、碱罐和清水罐，分别将这三种锥形瓶与抽液支管12连通中，按照CIP清洗标准流程对本发明进行清洗：先将洗涤液或清水通过恒流泵22从灌注室1抽取至循环培养室2，然后关闭抽液支管12的阀门，调节恒流泵22压力，使洗涤液在循环培养室2里充分清洗，清洗一定时间后，打开联通废液槽25的阀门，排走洗涤液；再进行下一种洗涤液的清洗，如此类推完成CIP清洗流程。
本发明提出了将流动型、滴定型、静置型培养三合一的思路，同时将CIP系统加入培养仪器里面，节省在传统培养的培养以及清洗时间。从本发明的工作过程来看，共设计了三个工作过程，分别为抽取过程，循环培养过程和就地清洗过程CIP清洗过程。在抽取过程内，为确保培养液输送的稳定性，设计了一个可调节的托板13。在循环培养过程中，为符合箱体内的环境符合培养要求，设置了恒温气浴发生装置、空气过滤器26；就地清洗过程CIP清洗过程；针对按照CIP清洗的流程，进行了酸碱清洗剂或热水的抽取过程和循环过程的设计，也可以根据实验需要，将清除生物被膜的清洗剂放入锥形瓶中，实现了对整个仪器的特定清洗。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，包括灌注室(1)和循环培养室(2)；
所述灌注室(1)内设置有抽液总管(11)和多个带有阀门的抽液支管(12)，多个所述抽液支管(12)的一端均与抽液总管(11)连通，多个所述抽液支管(12)的另一端伸出灌注室(1)外通向装有培养液的容器；
所述循环培养室(2)包括缓冲液槽(21)、恒流泵(22)、培养装置(23)、恒温气浴发生器(24)和废液槽(25)，所述缓冲液槽(21)与抽液总管(11)连通，所述缓冲液槽(21)通过循环管道(28)与恒流泵(22)和培养装置(23)连通形成循环培养系统，所述循环培养系统通过带阀门的排废管道(29)与废液槽(25)连通，所述恒温气浴发生器(24)位于循环培养系统下方；
其中，所述培养装置(23)的左右两端分别与循环管道(28)连通，所述培养装置(23)内部设置有依次首尾连接的流动培养段(3)、斜面培养段(4)和静置浸没培养段(5)，所述流动培养段(3)的前端与前端的循环管道(28)连通，所述流动培养段(3)的后端通向斜面培养段(4)的顶端，所述静置浸没培养段(5)设置在斜面培养段(4)的底端，所述静置浸没培养段(5)与后端的循环管道(28)连通，所述流动培养段(3)的高度大于静置浸没培养段(5)的高度。
2.如权利要求1所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述流动培养段(3)的前端设置有多个第一通孔(33)，后端设置有多个第二通孔(41)，位于流动培养段(3)前端的循环管道(28)包括多个第一循环支管，多个所述第一循环支管均与循环管道(28)连通，所述第一循环支管的数量与第一通孔(33)的数量相同，所述流动培养段(3)通过多个第一通孔(33)分别与多个第一循环支管一一对应连通，所述流动培养段(3)通过多个第二通孔(41)与斜面培养段(4)连通，所述第一通孔(33)的数量与第二通孔(41)的数量相同。
3.如权利要求2所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述流动培养段(3)的上方设置有盖板(31)，所述盖板(31)靠近流动培养段(3)的一面设置有用于固定载玻片(6)的多组固定卡槽(32)，盖板(31)覆盖在流动培养段(3)上，盖板(31)与流动培养段(3)之间形成密闭的培养腔。
4.如权利要求3所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，每组所述固定卡槽(32)的方向与培养腔内液体流动的方向平行。
5.如权利要求2-4任一项所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述斜面培养段(4)的斜面上设置有多个载玻片固定槽(42)，所述载玻片固定槽(42)的数量与第二通孔(41)的数量相同，每个所述载玻片固定槽(42)均位于一个第二通孔(41)的下方。
6.如权利要求5所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述斜面培养段(4)的倾斜角度范围是20-40°。
7.如权利要求2所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述静置浸没培养段(5)的后端设置有多个第三通孔(51)，多个所述第三通孔(51)均位于静置浸没培养段(5)的上方，多个所述第三通孔(51)距离静置浸没培养段(5)的高度依次增加。
8.如权利要求7所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，位于静置浸没培养段(5)后端的循环管道(28)包括多个带阀门的第二循环支管，多个所述第二循环支管均与循环管道(28)连通，所述第二循环支管的数量与第三通孔(51)的数量相同，所述静置浸没培养段(5)通过多个第三通孔(51)分别与多个第二循环支管一一对应连通。
9.如权利要求1所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述循环培养室(2)一侧设置有空气过滤器(26)。
10.如权利要求1所述的细菌生物被膜培养装置(23)，其特征在于，所述循环培养室(2)内顶部还设置有多个紫外灯(27)，所述培养装置(23)由不透光的材料制成。
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