CN104480007B - 一种水质生物毒性测试菌种的储存设备和培养方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水质生物毒性测试技术领域，提供了一种水质生物毒性测试菌种的储存设备和培养方法。该储存设备连接有培养液输入装置和取样装置。当细菌逐渐老化时，通过取样装置取出部分菌种储存杯中的菌液，并在控制处理器的控制下，输入新鲜的培养液和空气，进而又培养出一批发光和生理状态较佳的发光细菌，如此往复。通过温度传感器和加热/制冷片等结构的配合，培养过程可以分为一般模式和培养模式。该装置解决了以往一个菌种储存杯内的菌种不能满足七天以上测试要求的问题。除此以外，该设备集成了自动培养发光细菌所需要的所有装置，其结构布置巧妙，并且全面实现自动化，通过控制处理器控制装置的自动操作，进而减少了人工维护量，节约了成本。

Description

一种水质生物毒性测试菌种的储存设备和培养方法
技术领域
本发明涉及水质生物毒性测试技术领域，尤其涉及一种水质生物毒性测试菌种的储存设备和培养方法。
背景技术
近年来，我国的水环境污染事故时有发生。传统的化学监测仪器因监测参数有限，不能对监测水域所有可能污染物有效地覆盖。而生物监测正好能够弥补化学监测的不足，不仅能够做到全指标覆盖，起到较好的预警作用，而且能够测试多种污染物的综合毒性效应，因此，在水质监测领域应用越来越广泛。其中，发光细菌法生物监测因使用便捷，对毒物响应灵敏，测试周期短等优势近年来在生物监测中应用最多。
目前，市面上主要采用发光菌冻干粉兑复苏液复苏后放于仪器菌种储存杯中，然后培养一段时间，使菌种恢复之前的发光和生理状态，再用于水样综合毒性检测。然而，菌种在菌种储存杯储存过程中，菌种会逐渐老化，且发光量会持续降低，不能满足七天以上的测试要求。因此，国外microLAN公司采用两个菌种储存杯同时使用，尽管延长了菌种部分使用时间，但最长也只有2个星期，人工维护量较大，成本较高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何提供一种水质生物毒性测试菌种的储存设备和培养方法，解决现有技术一个菌种储存杯内的菌种不能满足七天以上测试要求的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水质生物毒性测试菌种的储存设备，包括菌种密封储存器、搅拌装置、温控装置、取样装置、培养液输入装置、空气供应装置以及控制处理器；
所述搅拌装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对菌种密封储存器内的菌液进行自动搅拌处理；
所述温控装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对所述菌种密封储存器内的温度进行自动调节；
所述取样装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对所述菌种密封储存器内的菌液进行自动提取；
所述培养液输入装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下向所述菌种密封储存器内输入新鲜的培养液；
所述空气供应装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下向所述菌种密封储存器内输入新鲜的空气。
优选地，菌种密封储存器包括菌种储存杯，以及设置在菌种储存杯外的菌种储存室外壳；
其中，所述菌种储存杯用于盛放菌液并进行发光细菌的培养；
所述菌种储存室外壳用于为所述菌种储存杯提供一个密封储存环境，并对菌种储存杯起到良好的传热和保温作用，且所述菌种储存室外壳配合有菌种室密封盖。
优选地，所述搅拌装置包括搅拌子和搅拌电机；
所述搅拌子位于所述菌种储存杯内，且受所述搅拌电机控制；
所述搅拌电机位于所述菌种储存室外壳的底部；
所述搅拌电机连接控制处理器，并接收控制处理器的输出脉冲信号，进而控制所述搅拌子的运动。
优选地，所述温控装置包括温度传感器、加热/制冷片和散热器；
所述温度传感器固定在所述菌种储存室外壳的侧部，用于实时记录菌种储存杯内温度的变化，并将所述温度信号的变化发送给控制处理器；
所述加热/制冷片和散热器位于所述菌种储存室外壳的底部，并与控制处理器连接；
所述控制处理器接收温度传感器采集的温度信号并进行数据处理，根据处理结果控制所述加热/制冷片和/或散热器进行升温或者降温。
优选地，所述取样装置为取样针；
所述取样针通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；
所述取样针连接控制处理器；
所述控制处理器控制取样针进行菌液的提取。
优选地，所述培养液输入装置包括培养液供应管、橡胶软管、培养液储存瓶和蠕动泵；
所述培养液供应管一端通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；所述培养液供应管的另一端通过橡胶软管连接培养液储存瓶；
所述蠕动泵位于所述橡胶软管上，并且与所述控制处理器连接；
所述控制处理器控制蠕动泵蠕动，进而向菌种储存杯内输送新鲜的培养液。
优选地，所述空气供应装置包括空气供应管、空气过滤器、供气管路、空气泵；
所述空气供应管一端通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；
所述空气过滤器位于所述空气供应管的另一端，且连接供气管路的一端；
所述供气管路的另一端与空气泵相连；
所述供气管路上设置有流速传感器；
所述流速传感器和空气泵都与控制处理器相连；
控制处理器接收流速传感器采集到的空气流速信号并进行数据处理，根据处理结果控制空气泵的流速，进而调节向菌种储存杯输入空气的速度。
优选地，所述空气过滤器内设有滤膜，以防止空气中杂菌污染菌种储存杯内发光细菌的菌液。
优选地，所述菌种储存室外壳为恒温器。
本发明还提供一种水质生物毒性测试菌种的培养的方法，包括以下步骤：
步骤一：安装好水质生物毒性测试菌种的储存设备，将发光细菌冻干粉兑好复苏液之后放于菌种密封储存器内；
步骤二：搅拌装置不停搅拌，控制处理器控制温控装置，使得菌种密封储存器内维持在发光细菌适宜储存的温度环境直到发光细菌老化，在此期间，取样装置在控制处理器控制下抽取少量菌液参与水样毒性测试；
步骤三：菌种密封储存器内发光细菌老化后，取样装置抽取菌种密封储存器中的部分菌液排掉，培养液输入装置在控制处理器的控制下向菌种密封储存器补充相应的新鲜的培养液；空气供应装置在控制处理器的控制下向菌种密封储存器中的菌液不断补充清洁的空气；控制处理器控制温控装置，使得菌种密封储存器内的温度达到发光细菌适宜培养的温度环境；并且，搅拌装置不停转动，使菌种密封储存器内的发光细菌生长完成；
步骤四：发光细菌培养完成后，将菌种密封储存器内的温度调整到发光细菌适宜储存的温度环境，直到发光细菌老化；在此期间，取样装置在控制处理器控制下抽取少量菌液参与水样毒性测试，如此循环步骤二和步骤三，实现长时间不间断的测试。
(三)有益效果
本发明的技术方案具有以下有益效果：水质生物毒性测试菌种的储存设备连接有培养液输入装置和取样装置。当菌种储存杯内的发光细菌逐渐老化，且发光量持续降低的时候，通过取样装置取出部分菌种储存杯中的菌液，并在控制处理器的控制下，输入新鲜的培养液和空气，进而又培养出一批发光和生理状态较佳的发光细菌。如此往复，可以不断的培养出水质生物毒性测试所需要的菌种，连续自动运行进而极大地延长菌种的使用周期，解决以往一个菌种储存杯内的菌种不能满足七天以上测试要求的问题。除此以外，该设备集成了自动培养发光细菌所需要的所有装置，其结构布置巧妙，并且全面实现自动化，通过控制处理器控制装置的自动操作，进而减少了人工维护量，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：实施例中一种水质生物毒性测试菌种的储存设备的结构示意图；
图中：1、菌种储存杯；2、菌种储存室外壳；3、搅拌子；4、温度传感器；5、搅拌电机；6、加热/制冷片；7、菌种室密封盖；8、取样针孔；9、取样针；10、空气供应管；11、空气过滤器；12、培养液供应管；13、橡胶软管；14、蠕动泵；15、培养液储存瓶；16、空气泵；17、控制处理器；18、流速传感器；19、供气管路；20、散热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明提供一种水质生物毒性测试菌种的储存设备，包括菌种密封储存器、搅拌装置、温控装置、取样装置、培养液输入装置、空气供应装置以及控制处理器。其中，所述搅拌装置、温控装置、取样装置、培养液输入装置、空气供应装置分别连接菌种密封储存器及控制处理器，进而使得水质生物毒性测试菌种的储存设备在控制处理器的控制下自动培养发光细菌。需要说明的是，本发明中水质生物毒性测试菌种的储存设备中的各种组成装置或其他构件的具体形式多种多样，本实施例中仅列举每种装置或者其他构件中的一种具体形态，但并不以此构成本发明的限制。只需要其他形态的装置或构件，与本发明中的装置或构件能达到的目的一样，实现的效果相同，则都应当包含在本发明当中。
请参见图1，该图为本实施例一种水质生物毒性测试菌种的储存设备的结构示意图。
本方案中的水质生物毒性测试菌种的储存设备中：菌种密封储存器包括菌种储存杯1和菌种储存室外壳2；搅拌装置包括搅拌子3和搅拌电机5；温控装置包括温度传感器4、加热/制冷片6和散热器20；取样装置为取样针9；培养液输入装置包括培养液供应管12、橡胶软管13、培养液储存瓶15和蠕动泵14；空气供应装置包括空气供应管10、空气过滤器11、供气管路19、空气泵16。本方案的水质生物毒性测试菌种的储存设备还包括控制处理器17。所述控制处理器17连接并控制所述搅拌装置、温控装置、取样装置、培养液输入装置、空气供应装置。所述控制处理器17是可编程的处理器，其通过编程控制水质生物毒性测试菌种的储存设备的环境条件，从而使得储存设备培养发光细菌的过程可分为一般模式和培养模式。
具体地，菌种储存杯1内部存储发光细菌的菌液并放有搅拌子3。所述菌种储存杯1放置于菌种储存室外壳2内。菌种储存室外壳2优选由良好的传热和保温两层材料做成，并保证所述菌种储存室外壳2为恒温器。所述搅拌电机5位于所述菌种储存室外壳2的底部，当搅拌子3不运动时，控制处理器17输出脉冲信号，驱动搅拌电机5，进而驱使所述搅拌子3运动。
温度传感器4、加热/制冷片6和散热器20固定在所述菌种储存室外壳2上，用以保证菌种储存杯1内存储菌液升/降温的需要。优选为：所述温度传感器4固定在所述菌种储存室外壳2的侧部，用于实时记录菌种储存杯内温度的变化；加热/制冷片6和散热器20位于所述菌种储存室外壳2的底部。本方案中，控制处理器17接收温度传感器4的信号并进型数据处理(其中信号转换过程作为常识不再强调)，当温度不符合当前模式下设定的温度值时，控制处理器17发出脉冲信号，控制加热/制冷片6对菌种储存杯1内升温或降温。
菌种储存室外壳2上面装有菌种室密封盖7，保证菌种储存室外壳2的内部的密封性。菌种室密封盖7上面开有取样针孔8，便于取样针9伸进菌种储存杯1里面吸取菌液。
菌种室密封盖7上装有培养液供应管12，培养液供应管12通过橡胶软管13与培养液储存瓶15相连。橡胶软管13上装有蠕动泵14，蠕动泵14受控制处理器17的控制。在培养模式时，先由取样针9抽取一定量菌种储存杯内菌液，其中，所述菌液的量通过控制处理器中的程序设定。然后控制处理器17发出脉冲信号控制蠕动泵14转动进而给菌种储存杯1供应营养液。
本方案中，菌种室密封盖7上还装有空气供应管10，空气供应管10上面套有空气过滤器11，空气过滤器11内优选设有0.22um的滤膜，以防止空气中杂菌污染菌种储存杯1内发光菌液。空气过滤器11通过供气管路19与空气泵16相连。除此以外，供气管路19上还装有一个流速传感器18。控制处理器17接收流速传感器18发过来的信号，并与当前模式下空气流速设定值进行比较。当空气流速不同于设定值时，控制处理器发出脉冲信号，进而调节空气泵16的流速。
需要说明的是，控制处理器的控制方式并不局限于通过脉冲信号实现。而众所周知，脉冲信号仅仅是一种较为常用且方便的控制信号。
以下结合水质生物毒性测试菌种的储存设备的发光细菌培养过程，进一步说明所述设备的结构。在发光细菌培养之前，首先安装调试好本套装置，并取发光细菌冻干粉兑好复苏液之后放于菌种储存杯1中。其中，培养液和橡胶软管13使用前要高压蒸汽灭菌，橡胶软管13与培养液储存瓶15和培养液供应管12要无菌对接。
首先，控制处理器控制水质生物毒性测试菌种的储存设备进入一般模式，此时：拌子3不停搅拌菌种储存杯1中的菌液，防止杯内菌液结团；并将菌种储存杯1内温度稳定控制在发光细菌适宜储存的温度直到发光细菌老化。目前领域一般认为温度控制在4℃左右最适宜发光细菌的储存，并且7天左右是细菌的储存周期，一般模式结束以后，设备进入培养模式。在一般模式下的时间里，取样针9在控制处理器17控制下抽取少量菌液参与水样毒性测试。需要说明的是，此处菌液的用量取决于水样毒性测试中水样的量，因此一旦水样的用量确定，则菌液的用量范围也是确定的。
控制处理器控制水质生物毒性测试菌种的储存设备进入培养模式，此时:保持搅拌子3不停转动。取样针9抽取菌种储存杯1中的部分菌液排掉，蠕动泵14在控制处理器17控制下向菌种储存杯1补充相应的新鲜的培养液。此处排掉的菌液量是可以通过控制处理器进行设定的，本实施方案中为便于描述，优选排掉的菌液量为菌种储存杯1内菌液的一半。与此同时，流速传感器18将接收到的流速信号传给控制处理器17，控制处理器17将接受到的信号转化为数值，并和该模式下设定的空气供给速度进行对比，然后根据对比结果发出脉冲信号，控制空气泵16向菌种储存杯1中菌液补充清洁空气的速度。除此以外，通过加热/制冷片6调节菌种储存杯1的温度，使得菌种储存杯1内的温度适宜发光细菌的培养。目前领域认为最适宜发光细菌培养的温度为20℃。直到菌种储存杯1内发光菌生长完成，培养模式结束。本方案优选培养模式下发光细菌的培养时间为十小时。期间，取样针9抽取菌种储存杯1内菌液做水样测试可照常进行。
一旦培养模式结束，水质生物毒性测试菌种的储存设备又进入一般模式，并如此循环往复。
由此可以得出本实施例中菌种的培养包括以下步骤：
步骤一：安装好水质生物毒性测试菌种的储存设备，将发光细菌冻干粉兑好复苏液之后放于菌种储存杯1内；
步骤二：加热/制冷片6将菌种储存杯1内维持在4℃环境，并且搅拌子3不停搅拌，该过程维持一周时间；在此期间，取样针9在控制处理器17控制下抽取50ul菌液参与水样毒性测试；
步骤三：一周时间后，取样针9抽取20mL菌种储存杯1中的菌液排掉，蠕动泵14在控制处理器17的控制下，从培养液储存瓶15中汲取新鲜的培养液20mL，并输入到菌种储存杯1中；流速传感器18将接收到的流速信号传给控制处理器17，然后由控制处理器17控制空气泵16向菌种储存杯1中菌液补充清洁空气的速度；加热/制冷片6给菌种储存杯1升温，使得温度达到20℃；并且，搅拌子3不停转动，使菌种储存杯1内发光细菌培养10小时；
步骤四：培养完成后，将菌种储存杯1内的温度降到4℃，并维持一周时间；在此期间，取样针9在控制处理器17控制下抽取50ul菌液参与水样毒性测试，如此循环步骤二和步骤三，实现长时间不间断的测试。
需要说明的是，加热/制冷片6、散热器20、取样针9、搅拌子3、蠕动泵14、空气泵16、流速传感器18等构件优选在控制处理器的控制下进行操作，有些步骤中为了使得内容简洁相关说明予以省略，不能以此构成对本申请的限制。
在所述步骤三中，取样针9照常抽取菌种储存杯1内菌液做水样测试。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种水质生物毒性测试菌种的储存设备，其特征在于，包括菌种密封储存器、搅拌装置、温控装置、取样装置、培养液输入装置、空气供应装置以及控制处理器；
所述搅拌装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对菌种密封储存器内的菌液进行自动搅拌处理；
所述温控装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对所述菌种密封储存器内的温度进行自动调节；
所述取样装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下对所述菌种密封储存器内的菌液进行自动提取；
所述培养液输入装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下向所述菌种密封储存器内输入新鲜的培养液；
所述空气供应装置与所述菌种密封储存器及所述控制处理器分别连接，以便在控制处理器的控制下向所述菌种密封储存器内输入新鲜的空气。
2.根据权利要求1所述的储存设备，其特征在于，菌种密封储存器包括菌种储存杯，以及设置在菌种储存杯外的菌种储存室外壳；
其中，所述菌种储存杯用于盛放菌液并进行发光细菌的培养；
所述菌种储存室外壳用于为所述菌种储存杯提供一个密封储存环境，并对菌种储存杯起到良好的传热和保温作用，且所述菌种储存室外壳配合有菌种室密封盖。
3.根据权利要求2所述的储存设备，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌子和搅拌电机；
所述搅拌子位于所述菌种储存杯内，且受所述搅拌电机控制；
所述搅拌电机位于所述菌种储存室外壳的底部；
所述搅拌电机连接控制处理器，并接收控制处理器的输出脉冲信号，进而控制所述搅拌子的运动。
4.根据权利要求2所述的储存设备，其特征在于，所述温控装置包括温度传感器、加热/制冷片和散热器；
所述温度传感器固定在所述菌种储存室外壳的侧部，用于实时记录菌种储存杯内温度的变化，并将所述温度的变化发送给控制处理器；
所述加热/制冷片和散热器位于所述菌种储存室外壳的底部，并与控制处理器连接；
所述控制处理器接收温度传感器采集的温度信号并进行数据处理，根据处理结果控制所述加热/制冷片和/或散热器进行升温或者降温。
5.根据权利要求2所述的储存设备，其特征在于，所述取样装置为取样针；
所述取样针通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；
所述取样针连接控制处理器；
所述控制处理器控制取样针进行菌液的提取。
6.根据权利要求2所述的储存设备，其特征在于，所述培养液输入装置包括培养液供应管、橡胶软管、培养液储存瓶和蠕动泵；
所述培养液供应管一端通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；所述培养液供应管的另一端通过橡胶软管连接培养液储存瓶；
所述蠕动泵位于所述橡胶软管上，并且与所述控制处理器连接；
所述控制处理器控制蠕动泵蠕动，进而向菌种储存杯内输送新鲜的培养液。
7.根据权利要求2所述的储存设备，其特征在于，所述空气供应装置包括空气供应管、空气过滤器、供气管路、空气泵；
所述空气供应管一端通过所述菌种室密封盖***所述菌种储存杯内；
所述空气过滤器位于所述空气供应管的另一端，且连接供气管路的一端；
所述供气管路的另一端与空气泵相连；
所述供气管路上设置有流速传感器；
所述流速传感器和空气泵都与控制处理器相连；
控制处理器接收流速传感器采集到的空气流速信号并进行数据处理，根据处理结果控制空气泵的流速，进而调节向菌种储存杯输入空气的速度。
8.根据权利要求7所述的储存设备，其特征在于，所述空气过滤器内设有滤膜，以防止空气中杂菌污染菌种储存杯内发光细菌的菌液。
9.根据权利要求2至8中任意一项所述的储存设备，其特征在于，所述菌种储存室外壳为恒温器。
10.使用权利要求2至9中任意一项所述的储存设备进行菌种培养的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：安装好水质生物毒性测试菌种的储存设备，将发光细菌冻干粉兑好复苏液之后放于菌种密封储存器内；
步骤二：搅拌装置不停搅拌，控制处理器控制温控装置，使得菌种密封储存器内维持在发光细菌适宜储存的温度环境直到发光细菌老化，在此期间，取样装置在控制处理器控制下抽取少量菌液参与水样毒性测试；
步骤三：菌种密封储存器内发光细菌老化后，取样装置抽取菌种密封储存器中的部分菌液排掉，培养液输入装置在控制处理器的控制下向菌种密封储存器补充相应的新鲜的培养液；空气供应装置在控制处理器的控制下向菌种密封储存器中的菌液不断补充清洁的空气；控制处理器控制温控装置，使得菌种密封储存器内的温度达到发光细菌适宜培养的温度环境；并且，搅拌装置不停转动，使菌种密封储存器内的发光细菌生长完成；
步骤四：发光细菌培养完成后，将菌种密封储存器内的温度调整到发光细菌适宜储存的温度环境，直到发光细菌老化；在此期间，取样装置在控制处理器控制下抽取少量菌液参与水样毒性测试，如此循环步骤二和步骤三，实现长时间不间断的测试。
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