CN215209447U - 微生物培养自动换气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微生物培养自动换气系统，包括控制器、真空泵、气源、培养罐、气压传感器和四通，培养罐通过管路A与四通的第一端口连接，真空泵通过管路B与四通的第二端口连接，气源通过管路C与四通的第三端口连接，四通的第四端口连接有管路D，管路D上连接有电磁阀D和气压传感器，管路A上连接有电磁阀A，管路B上连接有电磁阀B，管路C上连接有电磁阀C，所述真空泵、气压传感器、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、电磁阀D与控制器电连接。由于采用电磁阀、气压传感器和控制器配合调控的形式，可根据微生物环境需求，实现对培养罐的自动换气，通过换气次数和培养罐内真空度来调节培养罐内的含氧量。

Description

微生物培养自动换气系统

技术领域

本实用新型涉及一种微生物培养器具，具体涉及一种微生物培养换气系统。

背景技术

现有的微生物培养系统，是通过人工来实现培养罐的换气工作，操作步骤多，耗时长。比如，国家知识产权局于2018年3月16日公开了公开号为207109008U的专利文献，多功能微生物培养箱，其特征在于，包括箱体和箱盖，所述箱体包括外壳体、内壳体、环形加热件、控制电路板和进气系统，所述内壳体设置在外壳体内，且内壳体与外壳体之间设有空腔，空腔内自上而下依次设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板、第二隔板将空腔分为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述控制电路板设置在第一腔室内，环形加热件贴在内壳体侧壁上设置在第二腔室内，所述第三腔室设置在内壳体底部，所述进气系统包括进气管和设置在箱体外的储气罐，进气管的两端分别连接储气罐和第三腔室，所述内壳体的底部还均匀设有多个通气孔，所述箱盖上分别设有加料管、接种口、出气管。

另外, 现有的微生物培养罐，在取出和置入微生物培养器皿时,很不方便，需要改进相关技术，以弥补该缺陷，国家知识产权局于2017年6月13日公开了公开为105838594B的专利文献，一种微生物培养罐装置，属于生物发酵设备，解决现有培养罐装置存在的pH值控制不均的问题，以优化中和剂添加方式、提高发酵生产效率。本发明包括培养罐、中和剂储罐、循环泵和可编程逻辑控制器；所述培养罐包括罐体、多个搅拌器及中和剂分布器，罐体顶部具有进气管、出气管、进料管和呼吸器，罐体底部具有排料管，所述多个搅拌器在罐体内部沿罐体中轴线分布，多个中和剂分布器在罐体内部沿罐体中轴线分布，且与所述多个搅拌器交叉间隔排列，各中和剂分布器为由不锈钢管构成的闭合圆圈，圆圈底面具有均匀分布的小孔。

实用新型内容

为了克服上述之不足，本实用新型的目的在于提供一种微生物培养自动换气系统。可根据微生物环境需求，实现对培养罐的自动换气，通过换气次数和培养罐内真空度来调节培养罐内的含氧量。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

微生物培养自动换气系统，包括控制器、真空泵、气源、培养罐、气压传感器和四通，所述培养罐通过管路A与四通的第一端口连接，真空泵通过管路B与四通的第二端口连接，气源通过管路C与四通的第三端口连接，四通的第四端口连接有管路D，管路D上连接有电磁阀D和气压传感器，管路A上连接有电磁阀A，管路B上连接有电磁阀B，管路C上连接有电磁阀C，所述真空泵、气压传感器、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、电磁阀D与控制器电连接。

进一步地，所述培养罐包括罐体、顶盖和固定扣，顶盖通过固定扣固定在罐体的顶部端口处,所述顶盖上设有管路接口，管路A一端的管路接头与管路接口可拆连接。

进一步地，所述罐体内设有隔墙，隔墙将罐体分隔为左空腔和右空腔，隔墙的高度低于罐体的高度，左空腔和右空腔的顶部相通，所述左空腔和右空腔内都设有放置架，所述放置架用以放置微生物培养器皿。

进一步地，所述隔墙包括左弧形板、右弧形板和顶面封板，顶面封板设在左弧形板和右弧形板的上端部，左弧形板和右弧形板的下端部设在罐体内的底面板上，左弧形板成为左空腔内壁的一部分，右弧形板成为右空腔内壁的一部分，左弧形板和右弧形板之间是一个空腔，底面板上开有通孔，所述通孔与空腔相通；所述隔墙的顶面封板上两侧边分别设有左栅栏和右栅栏，所述气阀位于隔墙的正上方且位于左栅栏和右栅栏之间。

进一步地，所述罐体和隔墙通过注塑一体成型，所述注塑材料采用PMMA材料；所述顶盖采用PMMA材料制成，顶盖的内表面上且沿着边缘设有一圈密封槽，所述密封槽中设有密封圈，所述罐体的上端口顶压在密封圈上。

进一步地，所述罐体的外壁上且位于罐体的上端口处设有导向块，所述顶盖的侧壁上设有导向定位槽，顶盖固定在罐体上时，导向块位于导向定位槽中；所述顶盖的上表面设有提手容纳槽，提手容纳槽中设有提手，提手的两端铰接在提手容纳槽中，提手的手握部位于容纳槽外。

进一步地，所述放置架包括上开口环、下开口环、连接竖杆、支撑横杆和倒U字形提手，上开口环和下开口环相互平行且上下对应，连接竖杆的上端与上开口环连接，连接竖杆的下端与下开口环连接，支撑横杆位于下开口环内且与上开口环平行，支撑横杆的两端固定在下开口环上，倒U字形提手同时与上开口环、下开口环连接，并且倒U字形提手的顶部为手持部，手持部位于上开口环的上方；所述倒U字形提手的手持部向上伸出到罐体外且位于顶盖内。

进一步地，所述固定扣包括弧形固定梁和扣接组件，所述扣接组件包括扣接板、压簧和扣接块，弧形固定梁的两端铰接在顶盖上，扣接板的中部且位于扣接板的两侧设有铰轴，扣接板通过铰轴铰接在弧形固定梁上，压簧位于弧形固定梁中部的空腔内，压簧的一端顶压在空腔的内壁上，另一端顶压在扣接板的板面上部，扣接板的下端设有扣钩，所述扣钩用以扣接在扣接块上，所述扣接块固定在罐体的外壁上且位于罐体的上端口处；所述弧形固定梁上且位于扣接板的两侧设有承压防护板，承压防护板与弧形固定梁一体成型。

进一步地，控制器采用的是PLC控制器。

进一步地，还包括恒温箱，所述恒温箱内用以放置所述的培养罐。

本实用新型的有益效果在于：

由于采用电磁阀、气压传感器和控制器配合调控的形式，可根据微生物环境需求，实现对培养罐的自动换气，通过换气次数和培养罐内真空度来调节培养罐内的含氧量。

由于罐体采用上述双腔的结构形式，可以将两种培养环境相同的微生物分别放置在左右空腔内同时进行培养，省去了分别进行改变培养环境的调节工序，简化了操作；由于增设了放置架，使用时，工作人员先将微生物培养器皿放置在放置架上，然后手持倒U字形提手将放置架放置到罐体内。尤其是采用倒U字形提手的手持部向上伸出到罐体外的结构形式，人手能方便地取出和置入放置架。

由于隔墙的空腔与外界环境连通，当微生物培养自动换气系统放置到恒温箱中后，隔墙内的空腔通过通孔与恒温箱连通，促进了热交换，能使罐体内的左空腔和右空腔快速达到所需要的温度；

由于导向块与导向定位槽的配合，能使顶盖与罐体快速的精准扣接到位；

由于在顶盖上增设了提手容纳槽，不使用时，提手位于提手容纳槽中，不占用空间，当使用时，用手握住提手的手握部将顶盖连同罐体一同提起，方便了对培养罐的移位；

由于采用上述固定扣的结构形式，扣接时，只需要向下压顶盖，固定扣便能自动地将顶盖与罐体扣接在一起，打开时，只要按压扣接板的上部便可打开，操作非常方便。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1所示培养罐顶盖与罐体扣接前的结构示意图；

图3为图2所示罐体的俯视图；

图4为图2所示的侧视图；

图5为图2所示罐体的立体图；

图6为图2所示的俯视图；

图7为图2所示顶盖的仰视图；

图8为图2所示放置架的立体图；

图9为图2所示固定扣的结构示意图；

图10为图9所示的侧视图；

图11为图9所示扣接组件的结构示意图；

图12为图11所示的侧视图。

图中：1、顶盖；2、固定扣；3、罐体；4、扣接块； 5、左空腔；6、隔墙；7、右空腔；8、左弧形板；9、右弧形板；10、空腔；11、顶面封板；12、导向块；13、放置架；14、管路接口；15、导向定位槽；16、左栅栏；17、凸台；18、提手；19、密封槽；20、密封圈；21、上开口环；22、下开口环；23、连接竖杆； 24、支撑横杆；25、倒U字形提手；26、手持部；27、弧形固定梁；28、扣接组件；29、空腔；30、扣接板；31、压簧；32、扣钩；33、铰轴；34、承压防护板；35、通孔；36、底面板；37、右栅栏；38、提手容纳槽；39、手握部；40、控制器；41、真空泵；42、气源；43、培养罐；44、气压传感器；45、四通；46、管路A；47、管路B；48、管路C；49、管路D；50、电磁阀D；51、恒温箱；52、电磁阀A；53、电磁阀B；54、电磁阀C；55、管路接头。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，微生物培养自动换气系统，包括控制器40、真空泵41、气源42、培养罐43、气压传感器44和四通45，所述培养罐43通过管路A46与四通45的第一端口连接，真空泵41通过管路B47与四通45的第二端口连接，气源42通过管路C48与四通45的第三端口连接，四通45的第四端口连接有管路D49，管路D49上连接有电磁阀D50和气压传感器44，管路A46上连接有电磁阀A52，管路B47上连接有电磁阀B53，管路C48上连接有电磁阀C54，所述真空泵41、气压传感器44、电磁阀A52、电磁阀B53、电磁阀C54、电磁阀D50与控制器40电连接。所述培养罐，包括罐体3、顶盖1和固定扣2，顶盖1通过固定扣2固定在罐体3的顶部端口处，所述顶盖1上设有管路接口14，管路A一端的管路接头55与管路接口14可拆连接。管路接口14采用气门芯的结构形式，管路接头55与管路接口连接后，管路接口的气流通道导通，当管路接头与管路接口断开后，管路接口的气流通道关闭。控制器40采用的是PLC控制器。还包括恒温箱51，所述恒温箱内用以放置所述的培养罐43。

本系统适用于微生物的厌氧、微需氧培养，所用的气源为混合气，混合气为80%的N₂、10%的H₂、10%的CO₂。

对于微需氧培养：先将含有需要培养微生物的培养皿、酶标板、细胞培养板或鉴定条培养板，放入培养罐内。启动控制器，控制器将电磁阀A、电磁阀B打开，将电磁阀C、电磁阀D关闭，启动真空泵对培养罐抽真空，气压传感器将培养罐中的气压传送给控制器，当培养罐中达到设定的真空度时，控制器关闭真空泵和电磁阀B，打开电磁阀C，高压气源开始给培养罐充入混合气，当培养罐中达到设定的气压值时，将电磁阀C关闭。培养罐内的氧气浓度在1%～15%的范围内进行调节。电磁阀D为减压阀，当需要排气时，可打开电磁阀D对外排气。

对于厌氧培养：为了使培养罐内的氧气浓度为0%，可以按照微需氧培养抽气和充气的方式连续执行两次即可。

完成上述的培养罐充气工序后，当管路A上的管路接头与培养罐上的管路接口断开，然后将培养罐43放入恒温箱51内进行培养。恒温箱51采用的是培养生化型的恒温箱，温度范围通常在0-50度之间,湿度在50-95之间。

如图2、3、4、5所示，所述罐体3内设有隔墙6，隔墙6将罐体1分隔为左空腔5和右空腔7，隔墙6的高度低于罐体3的高度，左空腔5和右空腔7的顶部相通，所述左空腔5和右空腔7内都设有放置架13，所述放置架13用以放置微生物培养器皿,所述顶盖1上设有气阀14。

所述隔墙6包括左弧形板8、右弧形板9和顶面封板11，顶面封板11设在左弧形板8和右弧形板9的上端部，左弧形板8和右弧形板9的下端部设在罐体3内的底面板36上，左弧形板8成为左空腔5内壁的一部分，右弧形板9成为右空腔7内壁的一部分，左弧形板8和右弧形板9之间是一个空腔10，底面板36上开有通孔35，所述通孔35与空腔10相通。这样设计的优点在于：当微生物培养自动换气系统放置到恒温箱中后，隔墙内的空腔10通过通孔35与恒温箱连通，促进了热交换，能使罐体内的左空腔和右空腔快速达到所需要的温度。

所述罐体3和隔墙6通过注塑一体成型，所述注塑材料采用PMMA材料。使罐体具有耐压、透视和高光洁度的特点，并且可耐温80℃。所述隔墙6的顶面封板11上两侧边分别设有左栅栏16和右栅栏37，所述气阀14位于隔墙6的正上方且位于左栅栏16和右栅栏37之间。所述罐体3的外壁上且位于罐体3的上端口处设有导向块12，所述顶盖1的侧壁上设有导向定位槽15，顶盖1固定在罐体3上时，导向块12位于导向定位槽15中。

如图6、7所示， 所述顶盖1的上表面设有提手容纳槽38，提手容纳槽38中设有提手18，提手18的两端铰接在提手容纳槽中，提手18的手握部39位于容纳槽38外。不使用时，提手18位于提手容纳槽38中，以不占用空间，当使用时，用手握住提手18的手握部39转动一个角度，使提手脱离提手容纳槽，由提手水平放置状态变成竖直状态，然后将顶盖连同罐体一同提起，方便了对培养罐的移位。

顶盖1采用PMMA材料制成，顶盖1的内表面上且沿着边缘设有一圈密封槽19，所述密封槽19中设有密封圈20，所述罐体3的上端口顶压在密封圈20上。使增加罐体3的密闭性。

如图8所示，所述放置架13包括上开口环21、下开口环22、连接竖杆23、支撑横杆24和倒U字形提手25，上开口环21和下开口环22相互平行且上下对应，连接竖杆23的上端与上开口环21连接，连接竖杆23的下端与下开口环22连接，支撑横杆24位于下开口环22内且与上开口环21平行，支撑横杆24的两端固定在下开口环22上，倒U字形提手25同时与上开口环21、下开口环22连接，并且倒U字形提手25的顶部为手持部26，手持部26位于上开口环21的上方。使用时，工作人员先将微生物培养器皿放置在放置架上，然后手持倒U字形提手将放置架放置到罐体内。

如图2所示，所述倒U字形提手25的手持部26向上伸出到罐体3外且位于顶盖1内。这样设计，当打开顶盖1后，人手能方便地握住倒U字形提手的手持部26，取出和置入放置架。

如图9、10、11、12所示，所述固定扣2包括弧形固定梁27和扣接组件28，所述扣接组件28包括扣接板30、压簧31和扣接块4，弧形固定梁27的两端铰接在顶盖1上，扣接板30的中部且位于扣接板30的两侧设有铰轴33，扣接板30通过铰轴33铰接在弧形固定梁27上，压簧31位于弧形固定梁27中部的空腔29内，压簧31的一端顶压在空腔29的内壁上，另一端顶压在扣接板30的板面上部，扣接板30的下端设有扣钩32，所述扣钩32用以扣接在扣接块4上，所述扣接块4固定在罐体3的外壁上且位于罐体3的上端口处；所述弧形固定梁27上且位于扣接板30的两侧设有承压防护板34，承压防护板34与弧形固定梁27一体成型。

如图2、6所示，顶盖1的侧壁上设有凸台17，弧形固定梁27支撑在凸台17上。

工作原理：在进行微生物培养前进行质控确认，也就是说，对罐体的气密性进行检测，还要进行催化剂活性测试，气体输入的气压测试，确保培养结果真实可靠，避免出现培养失败重新采样的现象。测试完成后，将要培养的置有微生物的器皿放到放置架上，再将两个放置架分别放到左右空腔内，盖上顶盖。根据微生物的环境需要，对罐体进行抽真空，再填充所需的气体，比如根据微生物的压氧程度，对氧气的浓度在1%～15%的范围内进行调节，同时对二氧化碳的浓度在5%～15%的范围内进行调节；本培养罐在培养期间，无需维护保养，耗气量极低。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种微生物培养自动换气系统，其特征在于：包括控制器、真空泵、气源、培养罐、气压传感器和四通，所述培养罐通过管路A与四通的第一端口连接，真空泵通过管路B与四通的第二端口连接，气源通过管路C与四通的第三端口连接，四通的第四端口连接有管路D，管路D上连接有电磁阀D和气压传感器，管路A上连接有电磁阀A，管路B上连接有电磁阀B，管路C上连接有电磁阀C，所述真空泵、气压传感器、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、电磁阀D与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述培养罐包括罐体、顶盖和固定扣，顶盖通过固定扣固定在罐体的顶部端口处,所述顶盖上设有管路接口，管路A一端的管路接头与管路接口可拆连接。

3.根据权利要求2所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述罐体内设有隔墙，隔墙将罐体分隔为左空腔和右空腔，隔墙的高度低于罐体的高度，左空腔和右空腔的顶部相通，所述左空腔和右空腔内都设有放置架，所述放置架用以放置微生物培养器皿。

4.根据权利要求3所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述隔墙包括左弧形板、右弧形板和顶面封板，顶面封板设在左弧形板和右弧形板的上端部，左弧形板和右弧形板的下端部设在罐体内的底面板上，左弧形板成为左空腔内壁的一部分，右弧形板成为右空腔内壁的一部分，左弧形板和右弧形板之间是一个空腔，底面板上开有通孔，所述通孔与空腔相通；所述隔墙的顶面封板上两侧边分别设有左栅栏和右栅栏，隔墙的正上方及左栅栏和右栅栏之间设置有气阀。

5.根据权利要求4所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述罐体和隔墙通过注塑一体成型，所述注塑材料采用PMMA材料；所述顶盖采用PMMA材料制成，顶盖的内表面上且沿着边缘设有一圈密封槽，所述密封槽中设有密封圈，所述罐体的上端口顶压在密封圈上。

6.根据权利要求5所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述罐体的外壁上且位于罐体的上端口处设有导向块，所述顶盖的侧壁上设有导向定位槽，顶盖固定在罐体上时，导向块位于导向定位槽中；所述顶盖的上表面设有提手容纳槽，提手容纳槽中设有提手，提手的两端铰接在提手容纳槽中，提手的手握部位于容纳槽外。

7.根据权利要求6所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述放置架包括上开口环、下开口环、连接竖杆、支撑横杆和倒U字形提手，上开口环和下开口环相互平行且上下对应，连接竖杆的上端与上开口环连接，连接竖杆的下端与下开口环连接，支撑横杆位于下开口环内且与上开口环平行，支撑横杆的两端固定在下开口环上，倒U字形提手同时与上开口环、下开口环连接，并且倒U字形提手的顶部为手持部，手持部位于上开口环的上方；所述倒U字形提手的手持部向上伸出到罐体外且位于顶盖内。

8.根据权利要求7所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：所述固定扣包括弧形固定梁和扣接组件，所述扣接组件包括扣接板、压簧和扣接块，弧形固定梁的两端铰接在顶盖上，扣接板的中部且位于扣接板的两侧设有铰轴，扣接板通过铰轴铰接在弧形固定梁上，压簧位于弧形固定梁中部的空腔内，压簧的一端顶压在空腔的内壁上，另一端顶压在扣接板的板面上部，扣接板的下端设有扣钩，所述扣钩用以扣接在扣接块上，所述扣接块固定在罐体的外壁上且位于罐体的上端口处；所述弧形固定梁上且位于扣接板的两侧设有承压防护板，承压防护板与弧形固定梁一体成型。

9.根据权利要求1所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：控制器采用的是PLC控制器。

10.根据权利要求1所述的微生物培养自动换气系统，其特征在于：还包括恒温箱，所述恒温箱用以放置所述的培养罐。

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