CN114617532A - 一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，包括：外壳；生物安全仓；升降驱动机构；成像组件；若干仓外紫外灯，设置于外壳内壁；生物安全仓内设有负压传感器，以获取生物安全仓内气压状况并反馈至控制模块，用以在生物安全仓发生气体泄漏时，控制模块控制仓外紫外灯开启消杀。在外壳内设置若干仓外紫外灯，产生紫外消杀作用；在生物安全仓内设置负压传感器，当生物安全仓发生气体泄漏时，生物安全仓内负压发生变化，负压传感器向控制模块发送负压状况信息，控制模块根据当前负压状况信息向仓外紫外灯发送开启指令，及时开启紫外消毒灭菌，具备主动消毒灭菌功能，提高生物安全的防护等级，具有较好的生物防护功能。

Description

一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪
技术领域
本发明涉及通成像设备技术领域，尤其涉及一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪。
背景技术
近年来，随着生物学发展，活体荧光成像设备得到了越来越广泛的应用。在使用活体荧光成像设备研究具有活性的病毒或细菌时，存放小动物的生物安全仓存在内部气溶胶泄露的可能。为了对研究人员和周边环境进行有效保护，生物安全仓气体泄漏时，需要立即对成像仪内部和生物安全仓内部进行消杀。
目前市场上的活体荧光成像设备不具备主动消毒灭菌功能，设备维护清洁，只是在实验前后进行简单的酒精擦洗，这种处理方式存在病毒或细菌感染研究人员的风险，不能满足高致病性病毒或细菌的动物活体成像实验要求。
发明内容
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。
本发明提供一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，包括：
外壳，用以形成封闭的容腔；
生物安全仓，设置于所述容腔内，用以存放生物；
升降驱动机构，用以驱动所述生物安全仓升降运动；
成像组件，设置于所述外壳内壁，用以荧光成像；
若干仓外紫外灯，设置于所述外壳内壁，用以对所述生物安全仓外部区域进行紫外灭菌；
其中，所述生物安全仓内设有负压传感器，以获取所述生物安全仓内气压状况并反馈至控制模块，用以在所述生物安全仓发生气体泄漏时，所述控制模块控制所述仓外紫外灯开启消杀。
优选地，若干所述仓外紫外灯分别分布于所述生物安全仓上方、左侧、右侧、后方。
优选地，位于所述生物安全仓左侧和/或右侧和/或后方的所述仓外紫外灯靠近所述容腔下方设置。
优选地，所述生物安全仓内设有若干仓内紫外灯；所述仓内紫外灯与所述控制模块电性连接。
优选地，若干所述仓内紫外灯分别对应于所述生物安全仓内的过滤区域及生物固定板区域。
优选地，还包括相连的样品台、转接板；所述样品台用以放置所述生物安全仓；所述转接板与所述升降驱动机构的驱动端相连。
优选地，还包括相匹配的滑块、导轨；所述滑块连接于所述升降驱动机构的驱动端；所述导轨固定于所述外壳内壁；所述转接板连接于所述滑块。
优选地，所述样品台一端底壁抵在所述转接板顶壁；所述样品台与所述转接板之间设有加强肋板。
优选地，紫外灯消杀时紫外波长为260-270nm。
优选地，若干所述仓外紫外灯独立亮灯或同步亮灯。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，在外壳内设置若干仓外紫外灯，产生紫外消杀作用；在生物安全仓内设置负压传感器，以实时检测生物安全仓内的负压状况，当生物安全仓发生气体泄漏时，生物安全仓内负压发生变化，负压传感器向控制模块发送负压状况信息，控制模块根据当前负压状况信息向仓外紫外灯发送开启指令，进而及时开启紫外消毒灭菌，具备主动消毒灭菌功能，满足高致病性病毒或细菌的动物活体成像实验要求，提高生物安全的防护等级，具有较好的生物防护功能。
本上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的成像仪本体的结构爆炸图；
图2为本发明的成像仪本体的立体结构示意图图一；
图3为本发明的成像仪本体的立体结构示意图图二。
图中：100、成像仪本体；
10、外壳；11、容腔；12、顶板；13、第一侧板；14、第二侧板；15、底板；16、背板；20、生物安全仓；30、升降驱动机构；40、样品台；50、转接板；61、滑块；62、导轨；70、加强肋板；81、第一仓外紫外灯；82、第二仓外紫外灯；83、第三仓外紫外灯；84、第四仓外紫外灯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
本发明提供一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，如图1至图3所示，包括成像仪本体100，成像仪本体100包括：
外壳10，用以形成封闭的容腔11；
生物安全仓20，设置于所述容腔11内，用以存放生物；
升降驱动机构30，用以驱动所述生物安全仓20升降运动；
成像组件，设置于所述外壳10内壁，用以荧光成像；
若干仓外紫外灯，设置于所述外壳10内壁，用以对所述生物安全仓20外部区域进行紫外灭菌；
其中，所述生物安全仓20内设有负压传感器，以获取所述生物安全仓20内气压状况并反馈至控制模块，用以在所述生物安全仓20发生气体泄漏时，所述控制模块控制所述仓外紫外灯开启消杀。
本实施例中，在外壳10内设置若干仓外紫外灯，产生紫外消杀作用；在生物安全仓20内设置负压传感器，以实时检测生物安全仓20内的负压状况，当生物安全仓20发生气体泄漏时，生物安全仓20内负压发生变化，负压传感器向控制模块发送负压状况信息，控制模块根据当前负压状况信息向仓外紫外灯发送开启指令，进而及时开启紫外消毒灭菌，以保证成像仪本体100在操作过程中的安全性。
在一实施例中，若干所述仓外紫外灯分别分布于所述生物安全仓20上方、左侧、右侧、后方。具体地，多个仓外紫外灯分布在外壳10内上方、左侧、右侧、后方，以让紫外线照射到容腔11内的整个区域，以进行高效紫外消毒灭菌。此外，由于生物安全仓20可随着升降驱动机构30作升降运动，当生物安全仓20上升到位于设置于外壳10内左侧、右侧、后方的仓外紫外灯上方时，设置于外壳10内左侧、右侧、后方的仓外紫外灯除了对生物安全仓20周侧区域进行紫外消毒灭菌，还可对生物安全仓20下方区域进行全面消杀。
进一步地，位于所述生物安全仓20左侧和/或右侧和/或后方的所述仓外紫外灯靠近所述容腔11下方设置。具体地，拉开位于所述生物安全仓20左侧和/或右侧和/或后方的所述仓外紫外灯与位于生物安全仓20上方的仓外紫外灯之间的间距，以充分对容腔11内每个区域进行消杀。
在一实施例中，所述生物安全仓20内设有若干仓内紫外灯；所述仓内紫外灯与所述控制模块电性连接。具体地，设置仓内紫外灯，以对生物安全仓20仓内进行紫外消毒灭菌，降低生物安全仓20仓内的微生物数量，进而当生物安全仓20仓出现气体泄漏时，降低生物安全仓20外泄漏有毒气体的概率，进一步地保证成像仪本体100操作过程中的安全性。
进一步地，若干所述仓内紫外灯分别对应于所述生物安全仓20内的过滤区域及生物固定板区域。具体地，生物安全仓20内设置过滤区域，用以过滤，此区域易聚集微生物，通过至少一仓内紫外灯对过滤区域进行紫外消杀，以避免当生物安全仓20仓出现气体泄漏时，过滤区域富集的微生物污染了生物安全仓20外周区域，而影响了操作人员的安全性。生物固定板用以固定活体生物，通过至少一仓内紫外灯对生物固定板区域进行紫外消杀，以在生物安全仓20仓出现气体泄漏时，避免高致病性病毒或细菌的活体生物污染了生物安全仓20外周区域，而影响了操作人员的安全性。
在一实施例中，还包括相连的样品台40、转接板50；所述样品台40用以放置所述生物安全仓20；所述转接板50与所述升降驱动机构30的驱动端相连。具体地，样品台40为板状结构，结构简单。样品台40通过转接板50装配于升降驱动机构30，以提高样品台40的装配强度。
进一步地，还包括相匹配的滑块61、导轨62；所述滑块61连接于所述升降驱动机构30的驱动端；所述导轨62固定于所述外壳10内壁；所述转接板50连接于所述滑块61。具体地，通过相匹配的滑块61、导轨62，对样品台40及放置于样品台40上的生物安全仓20起到支撑作用，并在转接板50与升降驱动机构30的驱动端之间起到导向作用，以使得生物安全仓20稳定升降。
进一步地，所述样品台40一端底壁抵在所述转接板50顶壁；所述样品台40与所述转接板50之间设有加强肋板70，以增加样品台40的装配强度，进而提高样品台40的承载强度。
在一实施例中，紫外灯消杀时紫外波长为260-270nm。具体地，紫外光的波长范围定义为100-400nm之间，进一步还可以细分为4个波段，分别为真空紫外(VUV，100-200nm),短波紫外(UVC，200-280nm)、中波紫外(UVB，280-316nm)、长波紫外(UVA，316-400nm)。各种波段的紫外光有着不同的作用，长波紫外(UVA)波长相对较长，能量较低，对生物体的穿透性相对于其他几种紫外光要更强，可以导致晒黑；中波紫外(UVB)波长和能量适中，虽然不能深入渗入生物体皮肤内部，但由于能量相对较高，长久照射能够灼伤皮肤；短波紫外(UVC)波长较短，能量较高，在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收，不能到达地球表面，但短波紫外正好可以进行消毒灭菌，它能够破坏病毒和细菌细胞中的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)，从而实现消毒灭菌作用。
进一步地，紫外灯为紫外LED灯珠，等距离阵列排布形成紫外灯结构。
进一步地，紫外灯结构包括的紫外LED灯珠的数目为3-5个。
在一实施例中，外壳10为分体式结构，以便于装配其内部部件。具体地，外壳10包括顶板12、第一侧板13、第二侧板14、底板15、背板16、正面板(图中未示出)。
进一步地，成像组件设置于顶板12上，以便于进行荧光成像。
在一具体实施例中，外壳10的顶板12内表面设置六个第一仓外紫外灯81，顶板12内表面的两侧及中间部位分别分布两个第一仓外紫外灯81；第一侧板13靠近其下方的部位设置两个第二仓外紫外灯82；第二侧板14靠近其下方的部位设置两个第三仓外紫外灯83；背板16内表面设有两个第四仓外紫外灯84，且两个第四仓外紫外灯84分别位于升降驱动机构30的两侧。
在一实施例中，若干所述仓外紫外灯独立亮灯或同步亮灯，以实现分区域灭菌或整体灭菌，以根据气体泄漏情况进行灭菌，智能且高效。
在一实施例中，成像仪本体100的主控芯片为STM32F103C8T6芯片，其基于ARMCortex-M3 32位的RISC内核，工作频率72Mhz，内置高速存储器，丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设，具有高性能。器件包含2个12位的ADC，4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C、2个SPI、2个I2S、1个SDIO、3个USART、一个USB和1个CAN。使用STM32F103C8T6作为本系统的主控芯片，接口数量完全满足设计需求，高效调控下位机所有器件的运作。
在一实施例中，成像仪本体100的供电电路采用AMS1113-3.3将输入电压稳压至3.3V,输入电压支持最大18V，输出最大电压为1A，输出电压精度高达±2％。
在一实施例中，成像仪本体100的紫外灯控制电路，使用MOS管作为开关电路进行紫外灯的控制。其中，对紫外灯的控制包括对仓外紫外灯及仓内紫外灯的控制。
在一实施例中，成像仪本体100的串口通讯控制器采用MAX3232，MAX3232器件由两个线路驱动器、两个线路接收器和一个双路电荷泵电路组成，具有端子间(串行端口连接端子，包括GND)±15kV ESD保护。该器件符合TIA/EIA-232-F的要求，并在异步通信控制器与串行端口连接器之间提供电气接口。电荷泵和四个小型外部电容器支持由3V至5.5V单电源供电。该器件以高达250kbit/s的数据信号传输速率运行，驱动器输出压摆率最高为30V/μs。
本发明提供的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，具备主动消毒灭菌功能，满足高致病性病毒或细菌的动物活体成像实验要求，提高生物安全的防护等级，具有较好的生物防护功能，拓展了目前携带高致病性病毒或细菌的活体动物的实验项目，为科研人员研究高致病性病毒或细菌，提供了更安全的实验条件。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，包括：
外壳(10)，用以形成封闭的容腔(11)；
生物安全仓(20)，设置于所述容腔(11)内，用以存放生物；
升降驱动机构(30)，用以驱动所述生物安全仓(20)升降运动；
成像组件，设置于所述外壳(10)内壁，用以荧光成像；
若干仓外紫外灯，设置于所述外壳(10)内壁，用以对所述生物安全仓(20)外部区域进行紫外灭菌；
其中，所述生物安全仓(20)内设有负压传感器，以获取所述生物安全仓(20)内气压状况并反馈至控制模块，用以在所述生物安全仓(20)发生气体泄漏时，所述控制模块控制所述仓外紫外灯开启消杀。
2.根据权利要求1所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，若干所述仓外紫外灯分别分布于所述生物安全仓(20)上方、左侧、右侧、后方。
3.根据权利要求2所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，位于所述生物安全仓(20)左侧和/或右侧和/或后方的所述仓外紫外灯靠近所述容腔(11)下方设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，所述生物安全仓(20)内设有若干仓内紫外灯；所述仓内紫外灯与所述控制模块电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，若干所述仓内紫外灯分别对应于所述生物安全仓(20)内的过滤区域及生物固定板区域。
6.根据权利要求1所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，还包括相连的样品台(40)、转接板(50)；所述样品台(40)用以放置所述生物安全仓(20)；所述转接板(50)与所述升降驱动机构(30)的驱动端相连。
7.根据权利要求6所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，还包括相匹配的滑块(61)、导轨(62)；所述滑块(61)连接于所述升降驱动机构(30)的驱动端；所述导轨(62)固定于所述外壳(10)内壁；所述转接板(50)连接于所述滑块(61)。
8.根据权利要求6所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，所述样品台(40)一端底壁抵在所述转接板(50)顶壁；所述样品台(40)与所述转接板(50)之间设有加强肋板(70)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，紫外灯消杀时紫外波长为260-270nm。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种具有紫外灭菌功能的活体荧光成像仪，其特征在于，若干所述仓外紫外灯独立亮灯或同步亮灯。
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