用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床，包括搖瓶、搖床底盤、振蕩系統(tǒng)及微控制器，搖瓶至少一個(gè)，搖瓶的瓶口密封封蓋，搖瓶安置于搖床底盤之上；微控制器通過振蕩系統(tǒng)控制搖床底盤動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)搖瓶動(dòng)作；搖瓶內(nèi)伸入溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器、兩補(bǔ)料管；溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器的外端均與微控制器電連接；兩補(bǔ)料管的外端分別與一補(bǔ)料瓶連通，兩補(bǔ)料瓶分別用于盛裝酸液、堿液。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供多個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)并對(duì)參數(shù)做出修正及能自動(dòng)選擇酸堿微量補(bǔ)料。
【專利說明】用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵培養(yǎng)設(shè)備制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種在醫(yī)藥、食品和農(nóng)產(chǎn)品精深加工等行業(yè)中用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)藥、食品和農(nóng)產(chǎn)品精深加工等行業(yè)中，生物轉(zhuǎn)化是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生物轉(zhuǎn)化主要采用微生物或酶的方法將其中的低價(jià)值物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值、高生物活性或風(fēng)味性物質(zhì)等。在生物轉(zhuǎn)化的過程中，大量的具有相關(guān)酶活或其他生物活性的菌株和細(xì)胞株等都必須經(jīng)過搖瓶培養(yǎng)，來篩選高性能細(xì)胞株或優(yōu)化工藝。
[0003]搖床是用于菌種篩選、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的一種專用設(shè)備，以搖床的放瓶結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是目前的搖床(如03129230.5號(hào)專利申請(qǐng)技術(shù)方案)存在如下問題:
[0004]一、提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)幾乎都是缺乏過程研究的靜態(tài)分析數(shù)據(jù)，局限性非常顯然，例如進(jìn)行菌種選育時(shí)，傳統(tǒng)搖瓶篩選方法往往缺乏補(bǔ)料或供氧不足，并不一定處于代謝流分配最合理的狀態(tài)，由此可能出現(xiàn)嚴(yán)重的高產(chǎn)菌株漏篩現(xiàn)象。
[0005]二、只能對(duì)一個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，根本無法滿足菌種培養(yǎng)過程中需要精確分析的要求。
[0006]三、無法根據(jù)搖瓶內(nèi)的酸堿變化進(jìn)行微量補(bǔ)料，更無法進(jìn)行酸堿自動(dòng)選擇補(bǔ)料，只能通過事先判斷搖瓶內(nèi)的初期PH值及PH值的走向，事先在搖瓶內(nèi)機(jī)械地放入一種補(bǔ)料，如初期PH值小于7，則補(bǔ)料瓶中放入的是酸性補(bǔ)料，如初期PH值大于7，則補(bǔ)料瓶中放入的是堿性補(bǔ)料。這種事先判斷是根據(jù)人工的判斷，無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)PH值的走向，在發(fā)酵或者培育過程中，PH值是千變?nèi)f化的，事先放入酸性或堿性補(bǔ)料，缺少一個(gè)靈活的應(yīng)對(duì)性，無法滿足過程中出現(xiàn)的諸多要求。
[0007]四、雖然可以監(jiān)測(cè)溶氧量，但是無法對(duì)溶氧量進(jìn)行控制。
[0008]五、不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多搖床監(jiān)測(cè)和控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)搖瓶各參數(shù)(如PH值、溫度值、溶氧量值、反應(yīng)生成物濃度等)并對(duì)各參數(shù)變化做出響應(yīng)的用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床，包括搖瓶、搖床底盤、振蕩系統(tǒng)及微控制器，搖瓶至少一個(gè)，搖瓶的瓶口密封封蓋，搖瓶安置于搖床底盤之上；微控制器通過振蕩系統(tǒng)控制搖床底盤動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)搖瓶動(dòng)作；搖瓶內(nèi)伸入溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器、兩補(bǔ)料管；溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器的外端均與微控制器電連接；兩補(bǔ)料管的外端分別與一補(bǔ)料瓶連通，兩補(bǔ)料瓶分別用于盛裝酸液、堿液。
[0011]作為優(yōu)選，補(bǔ)料管通過一蠕動(dòng)泵與補(bǔ)料瓶連通，蠕動(dòng)泵由微控制器驅(qū)動(dòng)而動(dòng)作。[0012]作為優(yōu)選，搖瓶的瓶口由無菌密封塞封蓋。
[0013]作為優(yōu)選，溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器穿過搖瓶的瓶口后，垂直懸空于搖瓶內(nèi)。
[0014]作為優(yōu)選，微控制器與溫度傳感器電連接，溫度傳感器置于搖瓶外。
[0015]作為優(yōu)選，微控制器與加熱及制冷模塊電連接，微控制器通過加熱及制冷模塊來控制加熱器、冷卻器的運(yùn)行。
[0016]作為優(yōu)選，微控制器通過網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
[0019]2、可以同時(shí)監(jiān)控、記錄多個(gè)不同參數(shù)(包括PH值、溶氧量、反應(yīng)生成物濃度、溫度)，為精確分析提供基礎(chǔ)。
[0020]3、在培育或者發(fā)酵過程中，可以根據(jù)預(yù)設(shè)值，對(duì)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正及精確控制，減少人工操作的盲目性。
[0021]4、高度智能化，優(yōu)化工藝過程，對(duì)大規(guī)模的發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)具有一定的研究意義。
[0022]5、具備聯(lián)網(wǎng)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)多搖床實(shí)驗(yàn)的監(jiān)視和控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0026]如圖1、2所示，本實(shí)施例用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床包括數(shù)個(gè)搖瓶1，搖瓶I置于搖床底盤2上。搖瓶I的瓶口通過無菌密封塞10密封，搖瓶I內(nèi)置有溶氧量傳感器
11、PH傳感器12、反應(yīng)生成物濃度傳感器13，各個(gè)傳感器均穿過無菌密封塞10后垂直懸空置于搖瓶I內(nèi)，各傳感器輸出的電信號(hào)饋入微控制器6,與微控制器6電連接,各個(gè)傳感器垂直懸空內(nèi)置，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且保證了傳感器不會(huì)因搖瓶I的搖晃，與搖瓶I碰撞而發(fā)生破裂，從而提高了使用壽命，使用無菌密封塞10能夠保證搖瓶I處于無菌狀態(tài)，減少外界的污染。PH傳感器12、溶氧量傳感器11和反應(yīng)生成物濃度傳感器13采用電化學(xué)傳感器。
[0027]兩根補(bǔ)料管14、18均通過無菌密封塞10后垂直懸空于搖瓶I內(nèi)，兩補(bǔ)料管14、18分別通過一蠕動(dòng)泵5與補(bǔ)料瓶3、4相連通，補(bǔ)料瓶3、4分別裝載酸性和堿性補(bǔ)料。補(bǔ)料管采用蠕動(dòng)泵5可以實(shí)現(xiàn)酸堿的微量補(bǔ)料，而不會(huì)使得補(bǔ)料過多導(dǎo)致?lián)u瓶I內(nèi)的PH值不可逆，采用兩根補(bǔ)料管可以實(shí)現(xiàn)酸堿的自動(dòng)選擇補(bǔ)料，對(duì)過程中的PH值變化作出靈活響應(yīng)；兩蠕動(dòng)泵5均與微控制器6電連接，由微控制器6來控制其運(yùn)行。蠕動(dòng)泵為現(xiàn)有技術(shù)，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0028]溫度傳感器7安置于搖瓶I外并與微控制器6電連接，溫度傳感器7采用PT100。
[0029]微控制器6與加熱及制冷模塊(H/C) 8電連接，加熱及制冷模塊8包括加熱子模塊、制冷子模塊，都屬于現(xiàn)有技術(shù)。加熱子模塊米用雙向可控娃與光電稱合器構(gòu)成的電路，制冷子模塊采用帕爾貼模塊。 微控制器6分別通過加熱子模塊、制冷子模塊來控制加熱器、冷卻器的運(yùn)行。
[0030]微控制器6還通過振蕩系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)搖床底盤2作搖晃動(dòng)作。振蕩系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，其由振蕩機(jī)構(gòu)16與振蕩電路構(gòu)成，振蕩電路包括電動(dòng)機(jī)9，電動(dòng)機(jī)9采用無刷直流電機(jī)，振蕩機(jī)構(gòu)16與搖床底盤2連動(dòng)，微控制器6通過電動(dòng)機(jī)9及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15控制振蕩機(jī)構(gòu)16動(dòng)作，進(jìn)而使搖床底盤2作搖晃動(dòng)作，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15采用現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的凸輪結(jié)構(gòu)。
[0031]本實(shí)施例中，微控制器6采用STC12C5A60S2單片機(jī)，其與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信，本地網(wǎng)路通信采用RS485，遠(yuǎn)程通信采用GPRS實(shí)現(xiàn)。[0032]當(dāng)搖瓶I內(nèi)的PH值發(fā)生變化時(shí)，PH傳感器12會(huì)將信號(hào)傳送到微控制器6，微控制器6根據(jù)信號(hào)(偏酸或偏堿)發(fā)出相應(yīng)的脈沖，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的蠕動(dòng)泵5工作，從而實(shí)現(xiàn)酸或堿的微量補(bǔ)料。補(bǔ)料瓶3、4將酸堿補(bǔ)料分開，可以根據(jù)搖瓶I內(nèi)的PH值靈活采取補(bǔ)酸或者補(bǔ)堿，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制PH值和精確補(bǔ)料的目的，從而使分析結(jié)果更加精確。經(jīng)過補(bǔ)料，搖瓶內(nèi)的PH值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，微控制器6根據(jù)PH傳感器12的信號(hào)發(fā)出脈沖，使相應(yīng)的蠕動(dòng)泵5停止工作，不再補(bǔ)料。
[0033]當(dāng)溫度傳感器7監(jiān)測(cè)到搖瓶I的外部環(huán)境溫度值偏離預(yù)設(shè)值時(shí)，會(huì)將信號(hào)傳給微控制器6，微控制器6根據(jù)信號(hào)(偏冷或偏熱)發(fā)出脈沖，通過加熱子模塊或者制冷子模塊來啟動(dòng)加熱器或冷卻器17。當(dāng)溫度值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，微控制器6同樣會(huì)給出脈沖，通過加熱子模塊或制冷子模塊使加熱器或冷卻器17停止工作。從而通過加熱及制冷模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。
[0034]當(dāng)搖瓶I內(nèi)的溶氧量發(fā)生變化時(shí)，溶氧量值傳感器11會(huì)將信號(hào)傳至微控制器6，微控制器6產(chǎn)生相應(yīng)寬度的脈沖，電動(dòng)機(jī)9啟動(dòng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15帶動(dòng)振蕩機(jī)構(gòu)16做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使搖床底盤2進(jìn)行搖晃動(dòng)作。當(dāng)溶氧量過高時(shí)，振蕩機(jī)構(gòu)16做減速或者停止運(yùn)動(dòng)；當(dāng)溶氧量過低時(shí)，振蕩機(jī)構(gòu)16做加速運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)振蕩機(jī)構(gòu)16的轉(zhuǎn)速控制實(shí)現(xiàn)對(duì)搖瓶I內(nèi)環(huán)境溶氧量的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)條件更為準(zhǔn)確的控制。
[0035]反應(yīng)生成物濃度傳感器13將搖瓶I內(nèi)反應(yīng)生成物的溶度值傳至微控制器6，微控制器6實(shí)時(shí)記錄搖瓶內(nèi)反應(yīng)生成物的濃度變化。通過對(duì)多個(gè)參數(shù)的監(jiān)控，能夠使分析結(jié)果更加精確，對(duì)大規(guī)模的發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)具有重要的意義。
[0036]微控制器6可以通過網(wǎng)線與上位機(jī)(即遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī))實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。本實(shí)施例中，上位機(jī)為PC機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)通信，微控制器6可以上傳數(shù)據(jù)也可以執(zhí)行PC機(jī)發(fā)出的命令，PC機(jī)可以實(shí)時(shí)在線計(jì)算各類數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交叉分析。上位機(jī)還可以同時(shí)連接多個(gè)搖床，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)搖床的監(jiān)測(cè)和控制。
[0037]本發(fā)明不僅可以實(shí)時(shí)記錄各個(gè)參數(shù)的變化，還能根據(jù)參數(shù)的變化做出相應(yīng)的控制和修正，實(shí)現(xiàn)真正的智能化控制。
[0038]盡管本文較多地使用了傳感器、微控制器等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.用于微生物培養(yǎng)和菌種篩選的搖床，包括搖瓶、搖床底盤、振蕩系統(tǒng)及微控制器，搖瓶至少一個(gè)，搖瓶的瓶口密封封蓋，搖瓶安置于搖床底盤之上；微控制器通過振蕩系統(tǒng)控制搖床底盤動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)搖瓶動(dòng)作；其特征在于:搖瓶內(nèi)伸入溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器、兩補(bǔ)料管；溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器的外端均與微控制器電連接；兩補(bǔ)料管的外端分別與一補(bǔ)料瓶連通，兩補(bǔ)料瓶分別用于盛裝酸液、堿液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖床，其特征在于:補(bǔ)料管通過一蠕動(dòng)泵與補(bǔ)料瓶連通，蠕動(dòng)泵由微控制器驅(qū)動(dòng)而動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖床，其特征在于:搖瓶的瓶口由無菌密封塞封蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的搖床，其特征在于:溶氧量傳感器、PH傳感器、反應(yīng)生成物濃度傳感器穿過搖瓶的瓶口后，垂直懸空于搖瓶內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖床，其特征在于:微控制器與溫度傳感器電連接，溫度傳感器置于搖瓶外。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的搖床，其特征在于:微控制器與加熱及制冷模塊電連接，微控制器通過加熱及制冷模塊來控制加熱器、冷卻器的運(yùn)行。
7.根據(jù) 權(quán)利要求1或2或5或6所述的搖床，其特征在于:微控制器通過網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信。
【文檔編號(hào)】C12M1/36GK103614289SQ201310529669
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】孫勇智, 袁輝, 張震宇, 于愛華, 鄭林欣, 朱曉攀 申請(qǐng)人:浙江科技學(xué)院