CN209144165U - 一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱。培养瓶检测导轨装于培养箱主机内，培养瓶检测导轨包括分为上下两层培养区的导轨支架，导轨支架上设有链条导轨，链条导轨为E型封闭循环轨道，链条导轨装有链轮，链条封闭布置在链条导轨和链轮外周围，链条上装有培养瓶托盘，培养瓶托盘上放培养瓶；链条在链轮带动下沿链条导轨运动，上下培养区均装有培养箱无菌检测模块，包括横杆、光源、相机、光源控制器、激光器和探测器。本实用新型能够用于完成培养瓶在周期内的培养工作，并对培养瓶内菌落生长状况进行实时观测，可应用到各种生物培养仪器中，实现自动监测与判断生物培养状态。

Description

一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱

技术领域

本实用新型涉及一种生物培养的培养箱，尤其是涉及一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱。

背景技术

培养箱作为生物培养，制药行业常用的仪器，其功能是为生物培养提供一个恒温的环境。现在阶段生物培养或制药过程中，培养瓶在培养箱中培养，需要人工定时取出培养瓶观测培养状况，是否有菌落生长需要靠肉眼观察，检测人为因素影响较大，培养瓶取出培养箱又破坏了培养过程中的温度环境，对培养带来很大的影响。利用传输导轨带动培养箱内培养器运动，使用视觉检测与激光顶空分析方法为培养瓶进行有无菌检测，可以保证培养瓶在恒温环境下完成实时监测，提高生物培养的效率与可靠性。

实用新型内容

针对现有测试方法中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，完成培养瓶的恒温检测，自动传输与自动检测。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括培养箱主机和培养瓶检测导轨，培养瓶检测导轨装于培养箱主机内，所述的培养瓶检测导轨包括分为上下两层培养区的导轨支架，导轨支架的每层培养区底部为镂空底板，镂空底板上设有链条导轨，链条导轨为E 型封闭循环轨道，链条导轨的一端安装有链轮，链条封闭布置在链条导轨和链轮的外周围，链条上装有多个培养瓶托盘，每个培养瓶托盘上放置培养瓶；导轨支架上下两层培养区的链轮通过同一根竖直贯穿布置的链轮轴同轴连接，培养瓶检测导轨顶部安装有电机连接板，电机连接板上安装有电机和减速器，电机经减速器连接链轮轴；电机驱动链轮轴旋转，链条在链轮带动下沿链条导轨运动，从而带动链条上的各个培养瓶连续运动；导轨支架上下两层培养区均安装有培养箱无菌检测模块，培养箱无菌检测模块包括横杆、光源、相机、光源控制器、激光器和探测器；横杆固定于培养区的顶部，横杆底面的一侧固定有相机支架，相机固定有相机支架，横杆底面的另一侧固定有光源支架，光源支架从上到下依次安装固定有探测器、光源和工位识别传感器，横杆底面的中间固定有激光器支架，激光器支架固定有激光器，探测器和激光器位于同一安装高度，光源和相机位于同一安装高度；相机与光源分布在培养瓶的两侧，激光器和探测器分布在培养瓶的两侧形成顶空分析模块，工位识别传感器用于检测培养瓶到达检测位置，探测器处理电路固定于导轨支架上，相机视野对准培养瓶内溶液部分，激光器与探测器测量培养瓶内部顶空气体浓度变化。

所述的上培养区的链条导轨中部设有用于上下两层培养区相通的多个通孔，多个通孔贯穿于上培养区的镂空底板。

所述的培养瓶托盘底部通过附件和紧固件固定于链条上，培养瓶底部嵌装入培养瓶托盘中。

所述的链条导轨整体形状为E字形，充分利用空间，链条导轨转弯处均为半圆或1/4圆，链轮位于链条导轨E字形的中间伸出端位置，链条导轨根据培养瓶数量自由扩展。

所述的培养箱主机包括箱门、箱体和福马轮，箱门采用透明材料制成，培养瓶检测导轨置于箱体内，箱体底部的四角安装有福马轮，使得箱体能随处移动。

本实用新型通过培养箱内无菌检测模块完成培养瓶内生物的自动无菌观测。

本实用新型利用E字型循环链条导轨带动培养瓶培养，与普通链条环形运动不同，能充分利用箱内空间。

本实用新型利用顶空分析培养瓶顶空气体与图像检测液体部分，对于先出现气体变化或图像变化得菌落均适用。

借由上述技术方案，本实用新型的自动无菌观测培养箱至少具有下列优点：

相比与现在使用的人工肉眼判别或图像导出到电脑后人工判别培养瓶中是否有菌生长，本实用新型自动化程度更高，能够利用硬件传感设备同时测量适用多种菌落，使得无菌观测更加高效。

本实用新型的检测箱装置可解放操作人员，利用检测和数据记录手段达到机器换人的效果，可适用于各类生物培养，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的自动无菌观测培养箱。

图2为本实用新型的自动无菌观测培养箱结构图。

图3为本实用新型的运动导轨结构图。

图4为本实用新型的检测模块结构图。

图5为本实用新型的培养瓶检测导轨的结构示意图。

图中：1、控制电脑，2、交换机，3、培养箱主机，4、下位机PLC，5、光源控制器，6、顶空处理控制器，7、温度控制面板，8、培养瓶检测导轨培养瓶检测导轨，9、箱门，10、箱体，11、福马轮，12、导轨支架，13、电机， 14、减速器，15、电机连接板，16、培养瓶，17、培养瓶托盘，18、链轮，19、链轮轴，20、链条及链条导轨，21、承重板，22、培养箱无菌检测模块，23、工位识别传感器，24、光源支架，25、探测器，26、激光器支架，27、激光器， 28、横杆，29、相机支架，30、相机，31、光源，32，探测器处理电路。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型具体实施中包括控制电脑1、培养箱主机3和培养瓶检测导轨8，培养箱主机3经交换机2和控制电脑1连接，培养瓶检测导轨8装于培养箱主机3内。

如图2-图4所示，培养瓶检测导轨8包含导轨支架12、电机13、减速器 14、链轮轴19、链轮18、链条导轨20、链条和镂空底板21；培养瓶检测导轨 8包括分为上下两层培养区的导轨支架12，导轨支架12的每层培养区底部为镂空底板21，镂空底板21上设有链条导轨20，链条导轨20为E型封闭循环轨道，链条导轨20的一端安装有链轮18，链条封闭布置在链条导轨20和链轮18 的外周围，链条和链条导轨20形成滑动嵌装关系，链条上装有多个培养瓶托盘17，每个培养瓶托盘17上放置培养瓶16；导轨支架12上下两层培养区的链轮18通过同一根竖直贯穿布置的链轮轴19同轴连接，培养瓶检测导轨8顶部安装有电机连接板15，电机连接板15上安装有电机13和减速器14，电机13 经减速器14连接链轮轴19；电机13驱动链轮轴19旋转，链条在链轮18带动下沿链条导轨20运动，从而带动链条上的各个培养瓶连续运动。

如图3-图4所示，导轨支架12上下两层培养区均安装有培养箱无菌检测模块，包括培养箱无菌检测模块包括横杆28、光源31、相机30、光源控制器 5、激光器27和探测器25；横杆28固定于培养区的顶部，横杆28底面的一侧固定有相机支架29，相机30固定有相机支架29，横杆28底面的另一侧固定有光源支架24，光源支架24从上到下依次安装固定有探测器25、光源31和工位识别传感器23，横杆28底面的中间固定有激光器支架26，激光器支架26固定有激光器27，探测器25和激光器27位于同一安装高度，光源31和相机30位于同一安装高度；探测器25和激光器27之间经过培养瓶16；相机30与光源 31分布在培养瓶16的两侧，激光器27和探测器25分布在培养瓶16的两侧形成顶空分析模块，工位识别传感器23用于检测培养瓶16到达检测位置，探测器处理电路32固定于导轨支架12上，位置靠近培养箱无菌检测模块22的探测器处理电路32用于处理探测器25获得激光信号，相机30视野对准培养瓶16内溶液部分，激光器27与探测器25测量培养瓶16内部顶空气体浓度变化。

如图3-图5所示，电机13经减速器14连接链轮轴19，链轮轴19带动链轮18，驱动链条转动；上培养区的链条导轨20中部设有用于上下两层培养区相通的多个通孔，多个通孔贯穿于上培养区的镂空底板21。培养瓶托盘17底部通过附件和紧固件固定于链条上，培养瓶16底部嵌装入培养瓶托盘17中。链条导轨20整体形状为E字形，充分利用空间，链条导轨20转弯处均为半圆或1/4圆，链轮位于链条导轨20E字形的中间伸出端位置，链条导轨20根据培养瓶数量自由扩展；培养瓶检测的视觉检测模块和顶空分析模块位于链轮所在一侧的对面。

培养箱无菌检测模块设置于检测工位处，具体实施中，检测工位设置与链条导轨20的E字形的中部未伸出端位置。

如图2所示，培养箱主机3设有温度控制面板7、下位机PLC4、光源控制器5、顶空处理控制器6、压缩机和冷凝器等；温度控制面板7和培养箱主机3 内壁安装的温度传感器和压缩机和冷凝器连接，用于控制培养箱内腔温度变化；光源控制器5通过电缆和光源22连接，可控制光源亮度，顶空处理控制器6分别和激光器27、探测器25连接，相机30直接连接到控制电脑1，可实时采集图像，光源控制器5、顶空处理控制器6经下位机PLC4连接到控制电脑1。

如图4所示，顶空处理控制器6通过激光器27光纤发出激光到培养瓶的顶空气体部分，光透过后传输到探测器25，探测器25接收激光后将激光信号传输给探测器处理电路32，处理后的信号传输给顶空处理控制器6，最终顶空处理控制器6通过串口线与控制电脑1连接。

培养箱主机3包括箱门9、箱体10和福马轮11，箱门9采用透明材料制成，培养瓶检测导轨8置于箱体10内，箱体10底部的四角安装有福马轮11，使得箱体10能随处移动。

控制电脑1利用网线经交换机2与培养箱主机3中的下位机PLC4通讯，下位机PLC4根据电脑控制信号控制电机13转动。

本实用新型的具体实施工作过程是：

实施中对自动无菌培养箱培养过程包括：培养瓶16放入培养箱3、培养瓶 16在培养箱内自动培养与检测、培养瓶检测有菌或培养完成取出。

培养瓶16放入培养箱3：培养瓶16准备放入培养箱3之前，需将培养箱3 温度调到培养瓶16培养要求温度，待温度稳定后，利用扫码枪识别培养瓶16 瓶身上的二维码，然后放入到培养箱箱体10内上下层培养区的培养瓶托盘17 上，托盘17上标有独有的数字编码，放好培养瓶后，关上培养箱门9，并在控制电脑1中输入放入培养瓶对应的那一层和对应层所在的培养瓶托盘17位置，此时开始对放入的培养瓶开始计时培养。

培养瓶16在培养箱3内自动培养与检测：培养瓶16在培养箱3恒温培养，培养箱3内运动导轨20分为上下两层，培养瓶16固定在各层培养瓶托盘17上，培养瓶托盘17通过紧固件与链条附件固定，因此培养瓶16随着电机13驱动链轮18链条，在培养箱3内固定导轨20上运动。

培养瓶16运动经过检测模块处，工位识别传感器23获得培养瓶16所在培养瓶托盘17信息和培养瓶运动到位信息，将信息发送给下位机PLC4，下位机 PLC4通过网线与控制电脑1通讯；通过网线把光源控制传递给光源控制器5，光源控制器5控制光源31点亮，控制相机30捕捉培养瓶液体部分图像，并通过网线将图像传递给控制电脑1；利用现有图像处理识别培养器液体部分菌丝生长情况与液体浑浊情况来判断培养瓶中是否有菌生长，图像捕捉过程培养瓶 16在导轨20中保持稳定慢速运动。

图像检测完后，培养瓶16随导轨20在培养箱3中匀速运行，培养瓶16运行一个周期后，回到检测位置，进行第二次检测，工位识别传感器23获得培养瓶16所在培养瓶托盘17信息和培养瓶16运动到位信息，将信息发送给 PLC4，PLC4通过网线与控制电脑1通讯，通过串口控制顶空处理控制箱6测量培养瓶16到位时，激光探测器25获得顶空信号，通过屏蔽线传递探测器处理电路32，探测器处理电路32处理后通过屏蔽线传递给顶空处理控制箱6，顶空处理控制箱6内部电路处理出最终顶空气体中二氧化碳浓度后，通过串口传递给控制电脑1。

培养瓶16检测有菌或培养完成取出：培养瓶16在培养箱3内部培养一定的周期内如被图像测量与顶空分析检测出有菌落生长，控制电脑1通过短信和界面提示给操作人员将对应有菌的培养瓶16取出；在一个检测周期结束好，统一将没有检出有菌的培养瓶16取。完成去出后放入下一批培养的培养瓶16。

Claims (5)

1.一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，其特征在于：包括培养箱主机(3)和培养瓶检测导轨(8)，培养瓶检测导轨(8)装于培养箱主机(3)内，所述的培养瓶检测导轨(8)包括分为上下两层培养区的导轨支架(12)，导轨支架(12)的每层培养区底部为镂空底板(21)，镂空底板(21)上设有链条导轨(20)，链条导轨(20)为E型封闭循环轨道，链条导轨(20)的一端安装有链轮(18)，链条封闭布置在链条导轨(20)和链轮(18)的外周围，链条上装有多个培养瓶托盘(17)，每个培养瓶托盘(17)上放置培养瓶(16)；导轨支架(12)上下两层培养区的链轮(18)通过同一根竖直贯穿布置的链轮轴(19)同轴连接，培养瓶检测导轨(8)顶部安装有电机连接板(15)，电机连接板(15)上安装有电机(13)和减速器(14)，电机(13)经减速器(14)连接链轮轴(19)；电机(13)驱动链轮轴(19)旋转，链条在链轮(18)带动下沿链条导轨(20)运动，从而带动链条上的各个培养瓶连续运动；

导轨支架(12)上下两层培养区均安装有培养箱无菌检测模块(22)，培养箱无菌检测模块(22)包括横杆(28)、光源(31)、相机(30)、光源控制器(5)、激光器(27)和探测器(25)；横杆(28)固定于培养区的顶部，横杆(28)底面的一侧固定有相机支架(29)，相机(30)固定有相机支架(29)，横杆(28)底面的另一侧固定有光源支架(24)，光源支架(24)从上到下依次安装固定有探测器(25)、光源(31)和工位识别传感器(23)，横杆(28)底面的中间固定有激光器支架(26)，激光器支架(26)固定有激光器(27)，探测器(25)和激光器(27)位于同一安装高度，光源(31)和相机(30)位于同一安装高度；相机(30)与光源(31)分布在培养瓶(16)的两侧，激光器(27)和探测器(25)分布在培养瓶(16)的两侧形成顶空分析模块，探测器处理电路(32)固定于导轨支架(12)上，相机(30)视野对准培养瓶(16)内溶液部分，激光器(27)与探测器(25)测量培养瓶(16)内部顶空气体浓度变化。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，其特征在于：上培养区的链条导轨(20)中部设有用于上下两层培养区相通的多个通孔，多个通孔贯穿于上培养区的镂空底板(21)。

3.根据权利要求1所述的一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，其特征在于：所述的培养瓶托盘(17)底部通过附件和紧固件固定于链条上，培养瓶(16)底部嵌装入培养瓶托盘(17)中。

4.根据权利要求1所述的一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，其特征在于：所述的链条导轨(20)整体形状为E字形，充分利用空间，链条导轨(20)转弯处均为半圆或1/4圆，链轮位于链条导轨(20)E字形的中间伸出端位置，链条导轨(20)根据培养瓶数量自由扩展。

5.根据权利要求1所述的一种用于生物培养的自动无菌观测培养箱，其特征在于：所述的培养箱主机(3)包括箱门(9)、箱体(10)和福马轮(11)，箱门(9)采用透明材料制成，培养瓶检测导轨(8)置于箱体(10)内，箱体(10)底部的四角安装有福马轮(11)，使得箱体(10)能随处移动。