CN215799567U - 一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置 - Google Patents

一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置 Download PDF

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Abstract

一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,它涉及微生物培养检测技术领域;它包含外壳模块、培养皿托架模块、升降模块、光源模块、摄像模块、恒温控制模块、湿度监控模块、隔板、外接模块、计算处理模块;计算处理模块与培养皿托架模块、升降模块、恒温控制模块、湿度监控模块、外接模块、光源模块、摄像模块电性连接;本实用新型含有自动检测机构的恒温培养箱,检测时无需机械臂进行移动搬移,可使微生物从初始到终止整个生命环节进行快速、批量、连续全自动计数检测,并且检测人员无接触式及时观测,能提前知晓菌落生长情况,为培养过程提供追溯条件,让即时定量统计让预先做出定性判断成为可能,且全程无须人为干预。

Description

一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置
技术领域
本实用新型涉及微生物培养检测技术领域,具体涉及一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置。
背景技术
微生物的检测的应用场景很多,不管是食品卫生,细菌学检测,药品微生物限度检查,还是研究活性物质的抑菌性能实验,都需要对样品中的微生物进行定量统计或者浓度计算。
最常用的测定方法就是培养皿上所生长菌落进行总数统计定量方法。随着科技的进步和应用手段的革新,涌现出越来越多的菌落统计算法,以及各类检测装置。
市面上绝大部分检测装置是简单菌落计数装置,它们只能减少人工计数所带来的繁琐和人为错误因素,每次检测一个培养皿,需要手工存放和取出,效率极低,不适合批量连续全自动操作。并且培养环境与检测环境不一致,相互间环境转移,达不到工作环境要求,容易产生统计结果的歧义。
另一部分检测装置虽然是培养和检测一体机,使用机械臂移动批量培养皿进行读取条形码或二维码,以及定点拍摄。但是多次移动容易让培养皿表面的摩擦和划伤,造成了照片模糊,人为因素降低计数准确性;另外机械臂频繁在多个点搬移培养皿,增加了额外的时长,工作效率低下。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种结构简单、设计合理、使用方便的批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,它含有自动检测机构的恒温培养箱,检测时无需机械臂进行移动搬移,可使微生物从初始到终止整个生命环节进行快速、批量、连续全自动计数检测,并且检测人员无接触式及时观测,能提前知晓菌落生长情况,为培养过程提供追溯条件,让即时定量统计让预先做出定性判断成为可能,且全程无须人为干预。
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:它包含外壳模块、培养皿托架模块、升降模块、光源模块、摄像模块、恒温控制模块、湿度监控模块、隔板、外接模块、计算处理模块;所述的隔板设在外壳模块内,将外壳模块分隔为培养环境和非培养环境两部分;外接模块、计算处理模块设在非培养环境内;培养皿托架模块、升降模块、光源模块、摄像模块、恒温控制模块、湿度监控模块均设在培养环境内;计算处理模块与培养皿托架模块、升降模块、恒温控制模块、湿度监控模块、外接模块、光源模块、摄像模块电性连接;光源模块、摄像模块均固定在升降模块上;
进一步地,所述的外壳模块包含触摸式的电子显示屏、开机按钮、二维和条型码扫描器、电子门;电子显示屏设在外壳模块的上半部分;开机按钮和二维和条型码扫描器设在电子显示屏的下方;电子门设在外壳模块的下半部分;电子门上设有门把手,门把手上设有LED灯;
进一步地,所述的培养皿托架模块由多个花瓣式结构的托架和旋转电机组成,多个托架通过中心的固定轴以层叠方式形成立体多层培养箱;每个旋转电机与相对应的托架传动连接;计算处理模块与旋转电机电性控制连接;
进一步地,托架由多个小托和一个豁口盘托架组成;小托的底部为镂空结构;
进一步地,所述的升降模块包含升降电机和升降杆;升降电机固定在隔板的下部,升降电机与升降杆传动连接;光源模块、摄像模块均固定在升降杆上;
进一步地,光源模块底部设有玻璃,玻璃上四周圆形侧光均匀的聚焦在其上方的培养皿底部,摄像模块透过光源模块的玻璃对其上方的培养皿进行拍摄;
进一步地,所述的外接模块包含电源输入接口、USB接口、外接WIFI路由器、RJ45网线接口。
采用上述结构后,本实用新型有益效果为:本实用新型所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,含有自动检测机构的恒温培养箱,检测时无需机械臂进行移动搬移,可使微生物从初始到终止整个生命环节进行快速、批量、连续全自动计数检测,并且检测人员无接触式及时观测,能提前知晓菌落生长情况,为培养过程提供追溯条件,让即时定量统计让预先做出定性判断成为可能,且全程无须人为干预,且具有结构简单、设置合理、制作成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的整体示意图;
图2是托架的结构示意图;
图3是本实用新型的结构示意图。
附图标记说明:
1、外壳模块;2、电子显示屏;3、开机按钮;4、电子门;5、门把手; 6、二维和条型码扫描器;7、小托;8、培养皿;9、豁口盘托架;10、豁口位置;11、隔板;12、外接模块;13、计算处理模块;14、升降电机;15、升降杆;16、光源模块;17、摄像模块;18、旋转电机;19、固定轴;20、托架;21、湿度监控模块;22、恒温控制模块。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作进一步的说明。
参看图1所示,本具体实施方式采用的技术方案是:它包含外壳模块1、培养皿托架模块、升降模块、光源模块16、摄像模块17、恒温控制模块22、湿度监控模块21、隔板11、外接模块12、计算处理模块13;所述的隔板11 设在外壳模块1内,将外壳模块1分隔为培养环境和非培养环境两部分;外接模块12、计算处理模块13设在非培养环境内;培养皿托架模块、升降模块、光源模块16、摄像模块17、恒温控制模块22、湿度监控模块21均设在培养环境内;计算处理模块13与培养皿托架模块、升降模块、恒温控制模块22、湿度监控模块21、外接模块12、光源模块16、摄像模块17电性连接;光源模块16、摄像模块17均固定在升降模块上;
进一步地,所述的外壳模块1包含触摸式的电子显示屏2、开机按钮3、二维和条型码扫描器6、电子门4;电子显示屏2设在外壳模块1的上半部分;开机按钮3和二维和条型码扫描器6设在电子显示屏2的下方,用于一键式开机,以及可触发式码条码和二维码识别;电子门4设在外壳模块1的下半部分;电子门4上设有门把手5;为了安全考虑,开机按钮3无法关机,电子门4也无法手动开启,这些均由管理权限和操作权限人员在电子显示屏2或远程进行操作控制,为了方便开启,提供简单的门把手5,门把手5上设有 LED灯;在开启时LED灯亮,表示电子门4可以开启。
进一步地,所述的培养皿托架模块由多个花瓣式结构的托架20和旋转电机18组成,多个托架20通过中心的固定轴19以层叠方式形成立体多层培养箱;托架20由多个小托7和一个豁口盘托架9组成;小托7的数量视装置尺寸、托盘和托架豁口大小而定。小托7的底部为镂空结构,方便无间隙的拍摄,为了适应不同尺寸的培养皿8,还可以放入辅助圆型托盘,适配较小的皿体;每个旋转电机18与相对应的托架20传动连接;计算处理模块与13旋转电机18电性控制连接,通过旋转电机18驱动相应的托架20转动相应角度,把指定培养皿8置于光源模块16、摄像模块17中央区域,此时拍摄区域纵向有且仅有一个培养皿8;当此托架20没有拍摄任务时,将豁口盘托架9的豁口位置10正对拍摄区域;
进一步地,所述的升降模块包含升降电机14和升降杆15;升降电机固 14定在隔板11的下部,升降电机14与升降杆15传动连接;光源模块16、摄像模块17均固定在升降杆15上;由升降电机14驱动,光源模块16底部是玻璃,玻璃上四周圆形侧光均匀的聚焦在其上方的培养皿8底部,光源模块16上的光源不但高度可以调节,也可以根据微生物的种类调节不同颜色的光源,以及亮度;根据托架所在的位置、微生物的种类所要求拍摄距离,摄像模块17透过光源模块16的玻璃对其上方的培养皿8进行拍摄,它的高度也可以自动调节。当放入和取出培养皿8操作前,计算处理模块13控制升降模块动作,将光源模块16、摄像模块17移至装置顶部,方便检测人员操作。
进一步地,所述的恒温控制模块22,根据微生物的种类设定不同时段的恒温的温度,计算处理模块13会按设定自动执行相应的调温动作;湿度监控模块21对培养环境内的湿度进行实时监控。
进一步地,所述的外接模块12包含电源输入接口、USB接口、外接WIFI 路由器、RJ45网线接口;所述的外接模块12,除电源外,均用于外界与装置进行通讯;USB接口用于鼠标和键盘的输入,以及数据转储的输出;WIFI路由器和RJ45网线接口允许检测人员通过网络,使用Web进行远程操控,避免了显示屏太小的问题或者操作不便所带来的麻烦。
进一步地,所述的计算处理模块负责13上述各模块的自动运行以及相互间的调度配合;同时计算处理模块13还负责菌落照片存储、分析和自动菌落统计的任务,以及提供人机界面操作和对远程操作的支持。
本实用新型的具体操作步骤如下:
一、开机后,装置各模块处于初始状态,电子门4被锁,旋转电机18启动,将培养皿托架模块上的托架20转至0度角,所有托架上的豁口位置10 均正对电子门4,光源模块16和摄像模块17移动到装置顶部,电子显示屏2 进入欢迎和登录界面,一切就绪;
二、检测人员登录系统后,点击放入培养皿8,培养皿托架模块自动找到未安放培养皿8的托架20中的某小托7,旋转电机18把它转到电子门4后,并且打开电子门4,等待检测人员扫码后放入;
三、扫码后,等待用户录入此皿的相关信息,如菌种名称、说明、培养时长、开始时间、最大CFU(菌落数)、是否有滤膜等信息;此信息也可以通过外接模块12以Web方式远程预先录入,此时只需扫码放入即可;
四、点击放入后,此托架20自动转到0度角,进入了自动培养环节,检测人员可以设定不同时段的温度,以及自动检测菌落的时间间隔;
五、等待时间到达了此间隔后,光源模块16和摄像模块17根据菌种名称预先设定的拍摄距离移动摄像机、光源位置调节光源和亮度,通过升降电机14控制;旋转电机18旋转至合适的角度,让培养皿8置于光源模块16和摄像模块17的中央,当此皿拍摄完毕后,此托架20上的其他小托7只需旋转相应角度进行连续的拍摄和计数,效率非常高;
六、摄像模块17自动按下快门,拍摄即时高清的照片,照片根据条型码或二维码,以及拍摄时间存储在相应的目录;
七、拍摄后的图像,由所述的计算处理模块13根据微生物平板计数法进行如下步骤的分析统计:
(1)有效区域切割:对照片进行皿体识别和图像切割,将皿体以外的像素设置成透明;
(2)图像降噪:对原始图片进行采用统计学滤波算法(如卡尔曼滤波) 降低噪声;
(3)图像二值化处理:将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果;
(4)菌落边缘检测:通过边缘点连线,若它们连线的垂直线均相交于一个平面的一个小区域,表明这个菌落是一个整体,反之部分边缘点连线,它们的垂直线相交于另一个小区域,表明它属于另一个菌落,如梅花花瓣所组成花朵,有多少个花瓣就有多少个菌落,如果这些菌落大小相似,而花瓣中心是实心,且尺寸大于花瓣平均大小时,可以初步判定花心也是一个菌落,反之菌落数量就是花瓣的数量;
(5)颜色区分:部分菌种在生长过程中会呈现出特定颜色,通过颜色进行辨别分析,生成计数结果,这是一种非常有效的统计手段;
(6)人工辅助:在多菌种的培养皿,人工选择特定的菌落,该菌落的颜色、形状和尺寸大小等作为比较参数,让计算机辅助识别和统计类似菌落的一种方法,特别适合多菌种的培养场合;
(7)人工订正:通过计算机现有的识别算法无法完整的识别出有效的菌落时,通过人工图像上点选菌落,补齐或剔出相应菌落一种方法;
(8)菌种特征保存:经过上述手段进行了一系列的操作,最后选择有效的菌落,不同菌种的菌落有特殊的颜色、形状和尺寸大小,包括生长速度,把这种识别特征参数保存起来,在下次识别同样菌种时,调用这些特征参数可以完成快速和高质量的识别计数;
(9)大数据识别:大数据的挖掘是从海量、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的大型数据库中发现隐含在其中有价值的、潜在有用的信息。可以借助于大数据的回归分析、聚类分析和神经网络等分析方法实现全自动的菌落识别计数。
八、如果培养皿8已培养结束,或者提前取出时,检测人员在电子显示屏2上输入条形码或者二维码的识别数字,点击“确定”按钮,电子门4自动开启,门把手5上的LED灯亮起,培养皿8所在的托架20被对应的驱动电机18转至0度,位于电子门后待取出,当检测人员按“取出”按钮取出培养皿8时,需要在二维和条型码扫描器6扫码培养皿8上的条形码或二维码,计算处理模块13标识此托架20上的小托7确实已置空,可以供下一个培养皿8的放入。
以上所述,仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换,只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于它包含外壳模块、培养皿托架模块、升降模块、光源模块、摄像模块、恒温控制模块、湿度监控模块、隔板、外接模块、计算处理模块;所述的隔板设在外壳模块内,将外壳模块分隔为培养环境和非培养环境两部分;外接模块、计算处理模块设在非培养环境内;培养皿托架模块、升降模块、光源模块、摄像模块、恒温控制模块、湿度监控模块均设在培养环境内;计算处理模块与培养皿托架模块、升降模块、恒温控制模块、湿度监控模块、外接模块、光源模块、摄像模块电性连接;光源模块、摄像模块均固定在升降模块上。
2.根据权利要求1所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于所述的外壳模块包含触摸式的电子显示屏、开机按钮、二维和条型码扫描器、电子门;电子显示屏设在外壳模块的上半部分;开机按钮和二维和条型码扫描器设在电子显示屏的下方;电子门设在外壳模块的下半部分;电子门上设有门把手,门把手上设有LED灯。
3.根据权利要求1所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于所述的培养皿托架模块由多个花瓣式结构的托架和旋转电机组成,多个托架通过中心的固定轴以层叠方式形成立体多层培养箱;每个旋转电机与相对应的托架传动连接;计算处理模块与旋转电机电性控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于托架由多个小托和一个豁口盘托架组成;小托的底部为镂空结构。
5.根据权利要求1所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于所述的升降模块包含升降电机和升降杆;升降电机固定在隔板的下部,升降电机与升降杆传动连接;光源模块、摄像模块均固定在升降杆上。
6.根据权利要求5所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于光源模块底部设有玻璃,玻璃上四周圆形侧光均匀的聚焦在其上方的培养皿底部,摄像模块透过光源模块的玻璃对其上方的培养皿进行拍摄。
7.根据权利要求1所述的一种批量培养微生物和自动连续菌落计数的装置,其特征在于所述的外接模块包含电源输入接口、USB接口、外接WIFI路由器、RJ45网线接口。
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