CN115044456A - 一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置。上述自动化装置包括保种结构、至少三组二位四通阀组件、纤毛虫培养组件以及控制系统。每组二位四通阀组件包括阀体及位于所述阀体内的阀芯。其中，阀体上开设有A口、B口、C口以及D口；在第一状态，阀芯位于关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通；在第二状态，阀芯位于开启位，此时，A口和C口相连通，B口和D口相连通；在第三状态，所述阀芯回到关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通。本发明可减少其他非食物细菌对纤毛虫培养体系的污染，有效维持保种体系的稳定，减少人为传代保种的工作量并降低保种成本。
Description
技术领域
本发明涉及纤毛虫种质资源保藏技术领域，特别是涉及针对纤毛虫的大规模保藏的自动化装置。
背景技术
纤毛虫是一种单细胞原生动物，具有分布广泛和细胞核二态性的特点，是生态学、细胞生物学以及进化生物学等学科的重要研究材料。与细菌、真菌等微生物不同的是，大多数纤毛虫不可以进行稳定和便捷的冻存或干粉保种，纤毛虫的种质保藏多使用传统的试管、培养皿等容器，以人工传代的方式进行继代培养。
然而，传统的保种操作耗时耗力，中间过程还常会引入不同种系间的交叉污染或者其他的非食物细菌污染，造成种系混乱或丢失。
发明内容
基于此，有必要针对当下保种操作耗时耗力，中间过程还常会引入不同种系间的交叉污染或者其他的非食物细菌污染，造成种系混乱或丢失等问题，提供一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置。
一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，包括：
保种结构，其包括进液主管、废液舱和设置在所述废液舱出液口处的排液泵；
至少三组二位四通阀组件，其承接经进液主管送入的液体；每组所述二位四通阀组件包括阀体、位于所述阀体内的阀芯；
纤毛虫培养组件，其承接经对应二位四通阀组件送入的液体；以及控制系统，其包括PLC、清水电磁阀和培养液电磁阀；
其中，所述阀体上开设有A口、B口、C口以及D口；在第一状态，所述阀芯位于关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通；
在第二状态，所述阀芯位于开启位，此时，A口和C口相连通，B口和D口相连通；在第三状态，所述阀芯回到关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通。
上述保种装置，可减少其他非食物细菌对纤毛虫培养体系的污染，有效维持保种体系的稳定，减少人为传代保种的工作量并降低保种成本。
在其中一个实施例中，所述保种结构还包括位于所述废液舱上方的清水桶和培养液桶；所述排液泵进液口与所述废液舱出液口之间固定连接有抽液管，且排液泵出液口处固定连接废液导管。
进一步地，所述进液主管固定连接于所述清水桶的出水管和所述培养液桶的出液管之间；所述废液舱的内壁顶部位置处固定安装有紫外灯。
再进一步地，所述PLC上固定安装有触摸屏；所述控制系统还包括变频器、继电器一和继电器二；
所述变频器用于控制排液泵的转速；所述清水电磁阀固定安装在所述清水桶的出水管处，所述培养液电磁阀固定安装在所述培养液桶的出液管处；所述继电器一和继电器二用于控制所述二位四通阀组件的启闭。
在其中一个实施例中，所述阀芯相对阀体转动安装；所述二位四通阀组件位于进液主管的下方，用于提供纤毛虫培养体系的防污染保护；
每组所述二位四通阀组件还包括外壳、固定安装在所述外壳内的电机、行程开关一和行程开关二、固定安装在所述电机输出端位置处的小齿轮、位于所述外壳内的驱动轴、固定安装在所述驱动轴上且和所述小齿轮相啮合的大齿轮、固定安装在所述驱动轴上的挡块。
进一步地，当阀芯转动至关闭位时，挡块碰到行程开关一，此时，行程开关一断开，电机断电停转，阀芯停留在关闭位；
当阀芯转动至开启位时，挡块碰到行程开关二，此时，行程开关二断开，电机断电停转，阀芯停留在开启位。
再进一步地，所述挡块从所述行程开关一移动至所述行程开关二位置时，其偏转角度为90°。
在其中一个实施例中，所述外壳固定安装在所述阀体后表面位置处；所述驱动轴的一端垂直活动贯穿连接在所述阀体和所述外壳之间；所述阀芯固定安装在所述驱动轴背向所述挡块的端部位置处。
在其中一个实施例中，所述阀体的A口处与所述进液主管之间固定连接有进液支管，所述阀体的B口处固定连接有四通阀排液管，所述阀体的C口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有进液管，所述阀体的D口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有排液管。
进一步地，每组所述纤毛虫培养组件包括固定安装在所述废液舱上的分隔盒、位于所述分隔盒内的培养瓶；
所述培养瓶的瓶口位置处固定安装有橡胶塞；所述进液管和所述排液管均与对应橡胶塞固定贯穿连接；所述四通阀排液管背向所述阀体的端部固定贯穿连接在所述废液舱的顶部位置处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
可有效地提高纤毛虫保种质量，保持稳定的培养环境，避免传统保种操作中间过程中引入不同种系间的交叉污染或者其他的非食物细菌污染，造成种系混乱或丢失的情况，极大减少手动操作和劳动量，降低保种成本，可广泛应用于大规模和自动化的保种体系，推广前景优异。
附图说明
图1所示为本发明提供的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置的结构示意图。
图2所示为图1中a的放大图。
图3所示为图2的侧视图。
图4所示为图3的局部侧视图。
图5所示为本发明中纤毛虫保种阀体的防污染过程示图。
图6所示为本发明提供的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置的模块框图。
图7所示为本发明提供的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置的操作流程图。
主要元件符号说明
1、清水桶；2、培养液桶；3、进液主管；4、进液支管；5、废液舱；6、排液泵；7、紫外灯；8、分隔盒；9、培养瓶；10、阀体；11、阀芯；12、外壳；13、电机；14、行程开关一；15、行程开关二；16、小齿轮；17、驱动轴；18、大齿轮；19、挡块；20、四通阀排液管；21、进液管；22、排液管。
以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
参阅图1，本实施例提供了一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，自动化装置包括保种结构、位于进液主管3的下方的三组二位四通阀组件、位于对应二位四通阀组件下方的纤毛虫培养组件以及控制系统。本实施例以三组二位四通阀组件为例进行举例说明，在其他实施例中，可根据实际的保种规模来适应性的增设二位四通阀组件的数量，相应的纤毛虫培养组件的数量也同步增设。
二位四通阀组件为大规模纤毛虫培养体系提供防污染保护。参阅图2-3，每组二位四通阀组件包括阀体10、位于阀体10内的阀芯11、外壳12、固定安装在外壳12内的电机13、行程开关一14和行程开关二15、固定安装在电机13输出端位置处的小齿轮16、位于外壳12内的驱动轴17、固定安装在驱动轴17上且和小齿轮16相啮合的大齿轮18、固定安装在驱动轴17上的挡块19。外壳12固定安装在阀体10后表面位置处，驱动轴17的一端垂直活动贯穿连接在阀体10和外壳12之间。
本实施例，基于电机13带动小齿轮16转动，在啮合作用下，小齿轮16带动大齿轮18转动以达到带动阀芯11及挡块19转动的目的。当阀芯11转动至关闭位时，挡块19碰到行程开关一14，此时，行程开关一14断开，电机13断电停转，阀芯11停留在关闭位。当阀芯11转动至开启位时，挡块19碰到行程开关二15，此时，行程开关二15断开，电机13断电停转，阀芯11停留在开启位。结合参阅图4，挡块19从行程开关一14移动至行程开关二15位置时，其偏转角度为90°。需要说明的是，本实施例中，行程开关一14或行程开关二15和电机13在电路上为串联关系，并且行程开关一14和行程开关二15均为常闭式开关。
其中，阀体10上开设有A口、B口、C口以及D口，阀芯11固定安装在驱动轴17背向挡块19的端部位置处；阀体10的A口处与进液主管3之间固定连接有进液支管4；阀体10的B口处固定连接有四通阀排液管20，阀体10的C口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有进液管21，阀体10的D口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有排液管22。四通阀排液管20背向阀体10的端部固定贯穿连接在废液舱5的顶部位置处。每组纤毛虫培养组件包括固定安装在废液舱5上的分隔盒8、位于分隔盒8内的培养瓶9。培养瓶9的瓶口位置处固定安装有橡胶塞，进液管21和排液管22均与对应橡胶塞固定贯穿连接。
结合参阅图5，纤毛虫培养状态时，二位四通阀组件处于关闭状态，此时，阀芯11的A口和B口相连通，阀芯11的C口和D口相连通。在长期培养的过程中，阀芯11的C口和D口可能被纤毛虫附着，即图中涂黑部分表示处于污染状态。换液前，转动阀芯11，污染位置随阀芯11转动。换液时，C口处的纤毛虫会被洁净的培养液冲洗干净，同时，B口在排液的过程中会被纤毛虫附着。换液后，转动阀芯11，污染位置随阀芯11转动，B口中会存留纤毛虫。冲洗过程中，B口中存留的纤毛虫会被大量的清水冲洗干净。基于上述处理来维持培养环境的稳定，避免传统保种操作中间过程中引入不同种系间的交叉污染或者其他的非食物细菌污染，达到可有效地提高纤毛虫保种质量的目的。
保种结构包括清水桶1、培养液桶2、位于清水桶1和培养液桶2之间的进液主管3、用于提供安装支撑和废液存储空间的废液舱5、设置在废液舱5出液口处的排液泵6。进液主管3固定连接于清水桶1的出水管和培养液桶2的出液管之间。本实施例中，清水桶1内盛装有灭菌三蒸水，即三次蒸馏的水，培养液桶2内盛装有食物细菌培养液，清水/培养液通过进液主管3后，沿进液支管4进行分流至对应的二位四通阀组件中。
排液泵6进液口与废液舱5出液口之间固定连接有抽液管，且排液泵6出液口处固定连接有废液导管。本实施例中，基于排液泵6提供动力将每个培养瓶9中的液体，沿四通阀排液管20抽入至废液舱5中后排出。废液舱5的内壁顶部位置处固定安装有紫外灯7，紫外灯7用于对废液舱5内空间以及四通阀排液管20出口处进行灭菌处理。
参阅图6，控制系统包括PLC、清水电磁阀、培养液电磁阀、变频器、继电器一和继电器二。PLC上固定安装有触摸屏，本实施例中，基于PLC作为中央控制器来对各执行终端发送指令，以保障保种设备的有序工作，配合触摸屏作为人机交互窗口，其上装配有自动换液按钮以及各执行模块的独立按钮，通过操纵对应按钮来执行相应的保种措施。清水电磁阀固定安装在清水桶1的出水管处，其用于控制出水通道的开/闭。培养液电磁阀固定安装在培养液桶2的出液管处，其用于控制出液通道的开/闭。
继电器一和继电器二用于控制二位四通阀的启闭。本实施例中，通过变频器来控制排液泵6的转速，通过继电器一给二位四通阀组件正向供电，继电器二给二位四通阀组件反向供电，其间串联有行程开关一14和行程开关二15，在供电过程中行程开关一14和行程开关二15被挡块19触发，达到断开供电使阀芯11停留的目的。
本实施例的自动化装置，其工作过程中存在下述三种状态；在第一状态(纤毛虫培养)，阀芯11位于关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通；在第二状态(换液)，阀芯11位于开启位，此时，A口和C口相连通，B口和D口相连通；在第三状态(冲洗)，阀芯11回到关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通。
结合参阅图7，上述的纤毛虫保种培养-换液-冲洗，其具体操作如下：
S1开启清水电磁阀和排液泵6，在排液泵6的抽取下，清水依次通过进液主管3、进液支管4、阀体10、阀芯11和四通阀排液管20对管路进行冲洗。
需要说明的是，换液开始命令执行后，紫外灯7启动并运行30min，确保废液舱5及四通阀排液管20出口处可能残留的纤毛虫被杀灭。
S2关闭清水电磁阀，开启培养液电磁阀，把管路中的清水替换为培养液，防止换液过程中大量的清水进入培养瓶。
S3停止排液泵6的运行，启动二位四通阀组件，使阀芯11的A口与阀芯11的C口相连通，阀芯11的B口与阀芯11的D口相连通。
S4开启排液泵6，培养液依次通过进液主管3、进液支管4、阀体10、阀芯11和进液管21进入培养瓶9内，瓶中原有的废液会依次通过排液管22、四通阀排液管20排出到废液舱5中，后沿废液舱5出液口排到外界，按照设定的换液量，预设排液泵6的关闭时间，到达预设时间后，排液泵6停止工作。
S5关闭培养液电磁阀，打开清水电磁阀，关闭二位四通阀组件，使阀芯11的A口与阀芯11的B口相连通，阀芯11的C口与阀芯11的D口相连通，此时，培养瓶9即处于封闭状态，与外界隔绝，而进液主管3通过进液支管4、阀体10、阀芯11以及四通阀排液管20与废液舱5连为一体。
S6开启排液泵6，上述连为一体的管路中通入清水进行冲洗。
S7冲洗结束后，停止排液泵6的运行，关闭清水电磁阀。
S8开启紫外灯7对废液舱5及四通阀排液管20出口处灭菌30min。
S9充分灭杀后，关闭紫外灯7，换液完成，纤毛虫正常生长和存活。
综上，本实施例的自动化装置，相较于传统保种处理而言，具有如下优点：本实施例的自动化装置，可减少其他非食物细菌对纤毛虫培养体系的污染，有效维持保种体系的稳定。减少人为传代保种的工作量及保种成本。
对于所涉及的各个部件的命名，以其在说明书中描述的功能作为命名的标准，而不受本发明所用到的具体的名词的限定，本领域的技术人员也可以选用其它的名词来描述本发明的各个部件名称。
Claims (10)
1.一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征包括：
保种结构，其包括进液主管(3)、废液舱(5)和设置在所述废液舱(5)出液口处的排液泵(6)；
至少三组二位四通阀组件，其承接经进液主管(3)送入的液体；每组所述二位四通阀组件包括阀体(10)、位于所述阀体(10)内的阀芯(11)；
纤毛虫培养组件，其承接经对应二位四通阀组件送入的液体；以及控制系统，其包括PLC、清水电磁阀和培养液电磁阀；
其中，所述阀体(10)上开设有A口、B口、C口以及D口；在第一状态，所述阀芯(11)位于关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通；
在第二状态，所述阀芯(11)位于开启位，此时，A口和C口相连通，B口和D口相连通；在第三状态，所述阀芯(11)回到关闭位，此时，A口和B口相连通，C口和D口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于：所述保种结构还包括位于所述废液舱(5)上方的清水桶(1)和培养液桶(2)；
所述排液泵(6)进液口与所述废液舱(5)出液口之间固定连接有抽液管，且排液泵(6)出液口处固定连接废液导管。
3.根据权利要求2所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于：所述进液主管(3)固定连接于所述清水桶(1)的出水管和所述培养液桶(2)的出液管之间；所述废液舱(5)的内壁顶部位置处固定安装有紫外灯(7)。
4.根据权利要求3所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于：所述PLC上固定安装有触摸屏；所述控制系统还包括变频器、继电器一和继电器二；
所述变频器用于控制排液泵(6)的转速；所述清水电磁阀固定安装在所述清水桶(1)的出水管处，所述培养液电磁阀固定安装在所述培养液桶(2)的出液管处；所述继电器一和继电器二用于控制所述二位四通阀组件的启闭。
5.根据权利要求1所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于：所述阀芯(11)相对阀体(10)转动安装；所述二位四通阀组件位于进液主管(3)的下方，用于提供纤毛虫培养体系的防污染保护；
每组所述二位四通阀组件还包括外壳(12)、固定安装在所述外壳(12)内的电机(13)、行程开关一(14)和行程开关二(15)、固定安装在所述电机(13)输出端位置处的小齿轮(16)、位于所述外壳(12)内的驱动轴(17)、固定安装在所述驱动轴(17)上且和所述小齿轮(16)相啮合的大齿轮(18)、固定安装在所述驱动轴(17)上的挡块(19)。
6.根据权利要求5所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于，当阀芯(11)转动至关闭位时，挡块(10)碰到行程开关一(14)，此时，行程开关一(14)断开，电机(13)断电停转，阀芯(11)停留在关闭位；
当阀芯(11)转动至开启位时，挡块(19)碰到行程开关二(15)，此时，行程开关二(15)断开，电机(13)断电停转，阀芯(11)停留在开启位。
7.根据权利要求6所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于：所述挡块(19)从所述行程开关一(14)移动至所述行程开关二(15)位置时，其偏转角度为90°。
8.根据权利要求5所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于，所述外壳(12)固定安装在所述阀体(10)后表面位置处；
所述驱动轴(17)的一端垂直活动贯穿连接在所述阀体(10)和所述外壳(12)之间；所述阀芯(11)固定安装在所述驱动轴(17)背向所述挡块(19)的端部位置处。
9.根据权利要求1所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于，所述阀体(10)的A口处与所述进液主管(3)之间固定连接有进液支管(4)，所述阀体(10)的B口处固定连接有四通阀排液管(20)，所述阀体(10)的C口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有进液管(21)，所述阀体(10)的D口处与对应纤毛虫培养组件之间固定连接有排液管(22)。
10.根据权利要求9所述的一种应用于纤毛虫大规模种质保藏的自动化装置，其特征在于，每组所述纤毛虫培养组件包括固定安装在所述废液舱(5)上的分隔盒(8)、位于所述分隔盒(8)内的培养瓶(9)；
所述培养瓶(9)的瓶口位置处固定安装有橡胶塞；所述进液管(21)和所述排液管(22)均与对应橡胶塞固定贯穿连接；所述四通阀排液管(20)背向所述阀体(10)的端部固定贯穿连接在所述废液舱(5)的顶部位置处。
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