CN115931560B - 一种琼脂凝胶强度检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种琼脂凝胶强度检测装置，其包括底座、检测头以及设置在底座上并用于驱使检测头升降的升降装置，底座于检测头下方设置有恒温水浴锅，恒温水浴锅中设置有用于盛装琼脂凝胶的检测杯，检测杯中部沿其轴向设置有测温管，测温管中设置有用于检测检测杯中琼脂凝胶沿测温管轴向温度均匀度的测温装置；底座上设置有用于移动恒温水浴锅位置以使检测头居中对准测温管和检测杯内壁之间琼脂凝胶的移动机构。本申请通过测温装置检测琼脂凝胶厚度方向上的温度均衡度，可在由低温至高温的升温、控温检测中，始终确保琼脂凝胶内部温度的一致性，确保检测精度，同时也能大幅缩短检测准备时间、提升了检测便捷性。

Description

一种琼脂凝胶强度检测装置

技术领域

本申请涉及胶体强度检测设备的技术领域，尤其是涉及一种琼脂凝胶强度检测装置。

背景技术

琼脂，学名琼胶，英文名（agar），又名洋菜、海东菜、冻粉、琼胶、石花胶、燕菜精、洋粉、寒天、大菜丝，是植物胶的一种，常用海产石花菜、江蓠等制成，为无色、无固定形状的固体，溶于热水。在食品工业中应用广泛，亦常用作细菌培养基。琼脂凝胶的强度可以用来表征其品质以及适用的应用场景，因此常需要对琼脂凝胶的强度进行检测。目前有研究表明，在配置琼脂凝胶时，一般是加入的琼脂粉含量越高，其凝固后的琼脂凝胶强度越高；琼脂在40℃左右凝成紧密的胶冻，随着温度升高，琼脂凝胶会呈现软化现象，加热至95℃左右时才开始熔化，并且琼脂在凝胶状态时，其强度也会随着温度的升高而降低。

相关技术中公开号为CN113984526A的中国专利，提出了一种大豆分离蛋白凝胶强度测定装置，包括安装箱、升降组件、传动组件、联动组件、夹持机构、通风组件和感应组件，安装箱的顶面一侧设有立柱，横梁的底部安装有检测头；升降组件用于驱使检测头在竖直方向上升降，检测头用于对容器内的蛋白凝胶进行穿刺检测，然后纪录凝胶破裂时所需的力，此时所施加的下压力即为蛋白凝胶的最大强度值。

上述中的相关技术主要展现了在对凝胶类物质进行强度检测时的常规手段，都是通过检测头穿刺凝胶时施加的下压力来作为凝胶的强度。而琼脂凝胶在培养基中应用较为广泛，根据不同的培养温度，需要检测琼脂凝胶在不同温度下的强度以判断是否符合培养条件；常规在对琼脂凝胶强度进行检测时，为确保被测琼脂凝胶的温度均衡性，通常需要将琼脂凝胶置于恒温水浴中20小时以上，因此在不同温度条件下检测琼脂凝胶强度时需要多个水浴锅进行控温，且耗时较长，严重影响琼脂凝胶强度检测的便捷性和高效性。

发明内容

为了改善多温度条件下检测琼脂凝胶强度便捷性差、效率低的问题，本申请提供一种琼脂凝胶强度检测装置。

本申请提供的一种琼脂凝胶强度检测装置采用如下的技术方案：

一种琼脂凝胶强度检测装置，包括底座、检测头以及设置在所述底座上并用于驱使所述检测头升降的升降装置，所述底座于所述检测头下方设置有恒温水浴锅，所述恒温水浴锅中设置有用于盛装琼脂凝胶的检测杯，所述检测杯中部沿其轴向设置有测温管，所述测温管中设置有用于检测所述检测杯中琼脂凝胶沿所述测温管轴向温度均匀度的测温装置；

所述底座上设置有用于移动所述恒温水浴锅位置以使所述检测头居中对准所述测温管和所述检测杯内壁之间琼脂凝胶的移动机构。

更进一步地，所述测温装置包括设置在所述测温管弧面周壁上的液晶变色油墨层，所述液晶变色油墨层靠近所述测温管的一侧设置有底色层，所述液晶变色油墨层远离所述测温管的一侧设置有透明封胶层。

更进一步地，所述测温装置还包括用于监测琼脂凝胶厚度方向温度均衡度的监控机构，以及用于对所述监控机构监测到的低温区进行自动温度补偿的辅助加热机构。

更进一步地，所述监控机构包括安装在所述恒温水浴锅外的色彩识别相机以及与所述色彩识别相机的镜头配合使用的潜望镜，所述潜望镜远离所述色彩识别相机一端的视窗伸入所述恒温水浴锅液面下方并指向所述液晶变色油墨层。

更进一步地，所述辅助加热机构包括沿所述测温管轴向设置的红外辐射加热管以及罩设在所述红外辐射加热管靠近所述液晶变色油墨层一侧的控制罩，所述控制罩上贯穿开设有透热孔，所述红外辐射加热管上设有用于驱使所述控制罩沿所述红外辐射加热管轴向移动的直线驱动件，所述直线驱动件电连接有控制器，所述控制器与所述色彩识别相机电连接。

更进一步地，所述测温管转动设置在所述检测杯中，所述红外辐射加热管和所述控制罩均设置在所述测温管内，所述红外辐射加热管和所述液晶变色油墨层相较于所述测温管轴线呈相对设置；

所述底色层和所述液晶变色油墨层上预留有沿所述测温管长度方向设置的长孔，所述长孔宽度不小于所述透热孔在其相同向上的宽度。

更进一步地，所述测温管的内周壁上设置有隔热层，所述隔热层上对应预留有所述长孔。

更进一步地，所述移动机构包括用于承载所述恒温水浴锅的托板，所述托板转动设置在所述底座上，所述底座上滑动设置有指向所述托板与所述底座之间旋转轴的锁销，所述托板呈圆盘状且其弧面外周壁开设有多个与所述锁销插接适配的锁孔。

更进一步地，所述托板上设置有水准泡，所述底座四角处均设置有调高螺栓。

综上所述，本申请的有益技术效果为：在进行多温度检测琼脂凝胶的强度检测时，先通过恒温水浴锅将待测琼脂凝胶控温至最小检测温度，并通过预热变色并可逆的液晶变色油墨层来感知待测琼脂凝胶厚度方向的温度平衡度，通过液晶变色油墨层上非正常色块可以判定待测琼脂凝胶内部温度不均匀，此时可借助红外辐射加热管工作，并通过控制罩上的透热孔控制发热区域，可对待测琼脂凝胶不平衡温区进行快速加热、控温，极大提高了琼脂凝胶的控温效率。并且在逐步升温、控温检测过程中，借助液晶变色油墨层、色彩识别相机和红外辐射加热管、控制罩的配合工作，也能极大降低琼脂凝胶的升温、控温效率，进而提高在不同温度下琼脂凝胶的强度检测效率；而由于采用的由低温到高温的逐步升温、控温检测方式，也极大提高了检测的便捷性，检测效能更佳。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例的剖视结构示意图。

图3是图2中A部分的局部放大示意图。

图4是图2中B部分的局部放大示意图。

附图标记：1、底座；2、检测头；31、恒温水浴锅；32、检测杯；33、测温管；34、隔热层；41、液晶变色油墨层；42、底色层；43、透明封胶层；44、长孔；51、色彩识别相机；52、潜望镜；61、红外辐射加热管；62、控制罩；63、透热孔；64、直线驱动件；65、柔质遮罩件；71、托板；72、锁销；73、锁孔；81、水准泡；82、调高螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开一种琼脂凝胶强度检测装置。参照图1和图2，琼脂凝胶强度检测装置包括底座1、检测头2以及设置在底座1上并用于驱使检测头2升降的升降装置，底座1于检测头2下方设置有恒温水浴锅31，所选恒温水浴锅31的控温精度不大于1℃；恒温水浴锅31中设置有用于盛装琼脂凝胶的玻璃材质的检测杯32，具体设置时，恒温水浴锅31上固定有与检测杯32适配的杯架，检测杯32为玻璃杯且其开口端设有外卷边以利于杯架承托。检测杯32中部沿其轴向设置有测温管33，测温管33与检测杯32同轴，测温管33中设置有用于检测检测杯32中琼脂凝胶沿测温管33轴向温度均匀度的测温装置；底座1上设置有用于移动恒温水浴锅31位置以使检测头2居中对准测温管33和检测杯32内壁之间琼脂凝胶的移动机构。

其中，参照图2和图3，测温装置包括设置在测温管33弧面周壁上的液晶变色油墨层41，液晶变色油墨层41可以选用变色范围在24℃-34℃区间的六色液晶油墨，也可以选用变色范围在14℃-34℃区间的十二色液晶油墨，上述的液晶油墨为水性温感可逆变色油墨。液晶变色油墨层41靠近测温管33的一侧设置有底色层42，底色层42由黑漆涂覆而成；液晶变色油墨层41远离测温管33的一侧设置有透明封胶层43，透明封胶层43可以为透明环氧树脂胶，也可以为珐琅漆。具体的，底色层42设置在测温管33弧面外周壁上。并且测温装置还包括用于对琼脂凝胶进行温度补偿的辅助加热机构。

这样，在对琼脂凝胶进行多环境温度下的强度检测时，先在检测杯32中制好琼脂凝胶，并在最低检测温度的环境中对检测杯32中的琼脂凝胶进行均衡控温，随后再将检测杯32转移至本申请的恒温水浴锅31的杯架上，调节恒温水浴锅31的控温温度至该最低检测温度，观察测温管33与检测杯32内壁之间的待测琼脂凝胶对应的液晶变色油墨层41上沿琼脂凝胶厚度方向上的显色是否一致，若一致，则表明待测琼脂凝胶厚度方向上的温度一致性好，能确保琼脂凝胶强度检测结果的准确性。

而若液晶变色油墨层41上显色色彩不一致，说明恒温水浴锅31的热量在琼脂凝胶中传递不均匀，导致琼脂凝胶局部未达设定检测温度，此时可以通过辅助加热机构对该部分的琼脂凝胶进行加热补偿，直至液晶变色油墨层41上沿琼脂凝胶厚度方向上的显色一致，停止加热，此时可以进行琼脂凝胶的强度检测。

尤其当在逐步提升检测温度的过程中，与常规技术中需要将不同的琼脂凝胶样品在不同恒温设备中保藏的手段相比，本申请中只需调高恒温水浴锅31的控温温度至下一较高温度的检测温度，尤其适用于温度提升梯度较小的多温度检测，必要时还可以通过辅助加热机构仅对另一待测区域的琼脂凝胶进行加热，以提高待测区域的升温速率。实际操作时，应通过移动机构转动恒温水浴锅31使得琼脂凝胶的下一待测区域位于检测头2下方，在对该区域的温度均衡度进行监测，当液晶变色油墨层41检测到该区域的琼脂凝胶厚度在方向上的温度一致时，可以通过检测头2对该温度下的琼脂凝胶进行强度检测。如此循环，可以在较短的时间内高效检测出不同温度下琼脂凝胶的强度参数，并且待测的琼脂凝胶为同一个样品中的不同区域，还能有效消除琼脂凝胶多温度强度检测过程中的变量因素，使得测得的检测数据更具代表性。

为进一步优化本申请的自动化性能，提升操作便捷性，参照图1和图2，测温装置还包括用于监测琼脂凝胶厚度方向温度均衡度的监控机构，以及前述的辅助加热机构，并且辅助加热机构可以对监控机构监测到的低温区进行自动温度补偿。其中监控机构包括安装在恒温水浴锅31外的色彩识别相机51以及与色彩识别相机51的镜头配合使用的潜望镜52，潜望镜52远离色彩识别相机51一端的视窗伸入恒温水浴锅31液面下方并指向液晶变色油墨层41。

另外，参照图2和图4，辅助加热机构包括沿测温管33轴向设置的红外辐射加热管61以及罩设在红外辐射加热管61靠近液晶变色油墨层41一侧的控制罩62，控制罩62上贯穿开设有透热孔63，红外辐射加热管61上设有用于驱使控制罩62沿红外辐射加热管61轴向移动的直线驱动件64，直线驱动件64可以为电动推杆或者直线电机，本实施例中直线驱动件64设为微型直线电机；直线驱动件64电连接有控制器，控制器与色彩识别相机51电连接。

这样，当琼脂凝胶厚度方向的温度不均衡时，与之接触的液晶变色油墨层41呈现不同的颜色，色彩识别相机51借助潜望镜52可对恒温水浴锅31液面下方的液晶变色油墨层41进行监控，依托于琼脂凝胶本身的透明色以及玻璃检测杯32的透明色，色彩识别相机51能够精准识别并定位液晶变色油墨层41上的非正常色色块。而由于恒温水浴锅31在对检测杯32中的琼脂凝胶进行控温时，应遵守能量守恒定律，使得琼脂凝胶温度不可能高于恒温水浴锅31的设定温度，因此液晶变色油墨层41上的非正常色色块表征对应深度的琼脂凝胶温度并未达到设定温度，若直接进行强度检测，会导致测得的琼脂凝胶强度值偏高。

因此通过色彩识别相机51摄取图像后，由控制器分析非正常色色块所处位置后，再输出控制信号，控制直线驱动件64驱动控制罩62移动至透热孔63对准非正常色色块对应的琼脂凝胶区域，红外辐射加热管61发出的热辐射穿过透热孔63照射到琼脂凝胶对应区域，从而可以对该区域的琼脂凝胶进行辅助加热。并且由于琼脂凝胶导热性差，仅依托恒温水浴很难对琼脂凝胶进行快速且较为均衡的升温，这也是常规手段中检测前需要将制得的琼脂凝胶水浴控温20小时的原因所在；而红外辐射加热管61是通过热辐射方式对固体加热，具有良好的穿透性，比较适用于导热性较差的琼脂凝胶，而且在本申请中也只需对待测区域的琼脂凝胶进行加热，无疑能够显著提高待测区域琼脂凝胶的升温、控温效率，从而提高检测效率。

而为了进一步简化本申请的操作方式，参照图2和图4，测温管33转动设置在检测杯32中，红外辐射加热管61和控制罩62均设置在测温管33内，且控制罩62与测温管33底部之间连接有呈折叠态的柔质遮罩件65，柔质遮罩件65可以为布料、薄膜等，并且液晶变色油墨层41最多覆盖测温管33截面圆的一半，红外辐射加热管61和液晶变色油墨层41相较于测温管33轴线呈相对设置；并且为进一步缩小占地空间，控制罩62设为紧贴红外辐射加热管61的弧板状，同时在测温管33的内周壁上和柔质遮罩件65均设置有隔热层34，隔热层34可以设为铝箔、镀铝薄膜、镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜等。并且隔热层34、底色层42和液晶变色油墨层41上预留有沿测温管33长度方向设置的长孔44，长孔44宽度不小于透热孔63在其相同向上的宽度。

这样，当需要对检测杯32中某一区域的琼脂凝胶进行强度检测时，只需转动测温管33，使得液晶变色油墨层41与待测区域的琼脂凝胶紧贴，液晶变色油墨层41可以待测区域琼脂凝胶厚度方向上的温度均匀度进行检测，并由色彩识别相机51进行摄像，再由控制器控制直线驱动件64驱使控制罩62移动，使得红外辐射加热管61发出的热辐射仅穿过透热孔63，再穿过长孔44后对目标区域的琼脂凝胶进行加热，直至液晶变色油墨层41恢复至显色一致，控制器再控制红外辐射加热管61关闭，可以实现对琼脂凝胶的不均衡温区进行快速加热和控温。并且在此过程中，隔热层34可以有效隔绝红外辐射加热管61散发的热量直接经由测温管33传递至琼脂凝胶或者液晶变色油墨层41上，因此具体设置时，还需要进一步限定红外辐射加热管61的工作功率为低功率，以防液晶变色油墨层41被直接加热而导致无法提供有效的测温效果。

作为一些适用性的优化，移动机构包括用于承载恒温水浴锅31的托板71，托板71转动设置在底座1上，底座1上滑动设置有指向托板71与底座1之间旋转轴的锁销72，托板71呈圆盘状且其弧面外周壁开设有多个与锁销72插接适配的锁孔73，多个锁孔73呈等间距圆周阵列分布在托板71上；托板71上设置有水准泡81，底座1四角处均螺纹穿设有调高螺栓82。

将检测头2置于测温管33和最接近的检测杯32内壁之间最短直线的中点上，此时转动托板71，可使检测头2始终对准待测区域琼脂凝胶的居中部位，确保检测结果的精准度；而当需要更换检测区域并进行升温检测时，只需旋转托板71使得锁销72对准下一锁孔73，并将锁销72插入锁孔73中，便可对托板71进行定位，并使检测头2对准琼脂凝胶的下一检测区。同时，为避免琼脂凝胶设置不平导致的检测结果偏差，通过旋转多个调高螺栓82和观察水准泡81，可以对检测杯32中的琼脂凝胶水平度进行便捷、精准调节。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种琼脂凝胶强度检测装置，包括底座（1）、检测头（2）以及设置在所述底座（1）上并用于驱使所述检测头（2）升降的升降装置，其特征在于：所述底座（1）于所述检测头（2）下方设置有恒温水浴锅（31），所述恒温水浴锅（31）中设置有用于盛装琼脂凝胶的检测杯（32），所述检测杯（32）中部沿其轴向设置有测温管（33），所述测温管（33）中设置有用于检测所述检测杯（32）中琼脂凝胶沿所述测温管（33）轴向温度均匀度的测温装置；

所述底座（1）上设置有用于移动所述恒温水浴锅（31）位置以使所述检测头（2）居中对准所述测温管（33）和所述检测杯（32）内壁之间琼脂凝胶的移动机构；

所述测温装置包括设置在所述测温管（33）弧面周壁上的液晶变色油墨层（41），所述液晶变色油墨层（41）靠近所述测温管（33）的一侧设置有底色层（42），所述液晶变色油墨层（41）远离所述测温管（33）的一侧设置有透明封胶层（43）；

所述测温装置还包括用于监测琼脂凝胶厚度方向温度均衡度的监控机构，以及用于对所述监控机构监测到的低温区进行自动温度补偿的辅助加热机构；

所述监控机构包括安装在所述恒温水浴锅（31）外的色彩识别相机（51）以及与所述色彩识别相机（51）的镜头配合使用的潜望镜（52），所述潜望镜（52）远离所述色彩识别相机（51）一端的视窗伸入所述恒温水浴锅（31）液面下方并指向所述液晶变色油墨层（41）；

所述辅助加热机构包括沿所述测温管（33）轴向设置的红外辐射加热管（61）以及罩设在所述红外辐射加热管（61）靠近所述液晶变色油墨层（41）一侧的控制罩（62），所述控制罩（62）上贯穿开设有透热孔（63），所述红外辐射加热管（61）上设有用于驱使所述控制罩（62）沿所述红外辐射加热管（61）轴向移动的直线驱动件（64），所述直线驱动件（64）电连接有控制器，所述控制器与所述色彩识别相机（51）电连接；

所述测温管（33）转动设置在所述检测杯（32）中，所述红外辐射加热管（61）和所述控制罩（62）均设置在所述测温管（33）内，所述红外辐射加热管（61）和所述液晶变色油墨层（41）相较于所述测温管（33）轴线呈相对设置；

所述底色层（42）和所述液晶变色油墨层（41）上预留有沿所述测温管（33）长度方向设置的长孔（44），所述长孔（44）宽度不小于所述透热孔（63）在其相同向上的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种琼脂凝胶强度检测装置，其特征在于：所述测温管（33）的内周壁上设置有隔热层（34），所述隔热层（34）上对应预留有所述长孔（44）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种琼脂凝胶强度检测装置，其特征在于：所述移动机构包括用于承载所述恒温水浴锅（31）的托板（71），所述托板（71）转动设置在所述底座（1）上，所述底座（1）上滑动设置有指向所述托板（71）与所述底座（1）之间旋转轴的锁销（72），所述托板（71）呈圆盘状且其弧面外周壁开设有多个与所述锁销（72）插接适配的锁孔（73）。

4.根据权利要求3所述的一种琼脂凝胶强度检测装置，其特征在于：所述托板（71）上设置有水准泡（81），所述底座（1）四角处均设置有调高螺栓（82）。