CN112111386A - 菌落挑取仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种菌落挑取仪，包括底板、转动安装在底板上的转盘、沿转盘的周向间隔布置在转盘上若干组挑针装置、以及沿转盘的转动方向顺序分布的多组菌落挑取装置；菌落挑取装置包括培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构，培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构沿转盘的转动方向顺序分布，培养皿移动机构安装在底板上并用于驱动培养皿移动，接种孔板移动机构安装在底板上并用于驱动接种孔板移动，消毒灭菌机构安装在底板上并用于对挑针装置进行消毒灭菌；底板上还安装有用于采集培养皿中的菌落的图像的图像采集机构。本申请中转盘转动一周可以多次进行挑取、接种、灭菌的工作，提高了挑取接种的工作效率。

Description

菌落挑取仪

技术领域

本申请属于生物医学仪器技术领域领域，更具体地说，是涉及菌落挑取仪。

背景技术

生物技术在许多领域得到应用，不管是从自然界中直接选育菌种，还是诱变技术或基因改造，都会涉及克隆菌落挑取。依靠传统手工挑取菌落已经不能满足高通量的克隆筛选要求，相比于手工挑取，自动菌落挑取仪不仅挑取效率得到很大提升，在挑取精度上也有了很大提高。常见的的自动菌落挑取仪采用转盘带动挑针转动的结构循环执行挑取、接种、消毒的重复工作步骤，但是这种菌落挑取仪的转盘每转动一圈，挑针只执行一次挑取、接种、消毒的操作，挑取接种工作效率较低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种菌落挑取仪，以解决菌落挑取仪的挑取接种工作效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种菌落挑取仪，包括底板、转动安装在所述底板上的转盘、沿所述转盘的周向间隔布置在所述转盘上若干组挑针装置、以及沿所述转盘的转动方向顺序分布的多组菌落挑取装置；所述菌落挑取装置包括培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构，所述培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构沿所述转盘的转动方向顺序分布，所述培养皿移动机构安装在所述底板上并用于驱动培养皿移动，所述接种孔板移动机构安装在所述底板上并用于驱动接种孔板移动，所述消毒灭菌机构安装在所述底板上并用于对所述挑针装置进行消毒灭菌；所述底板上还安装有用于采集培养皿中的菌落的图像的图像采集机构。

可选地，所述培养皿移动机构包括挑取Y轴线性模组、挑取X轴线性模组和培养皿承托架，所述挑取Y轴线性模组安装在所述底板上且沿Y轴方向布置，所述挑取X轴线性模组安装在所述挑取Y轴线性模组的输出端上且沿X轴方向布置，所述培养皿承托架固定于所述挑取X轴线性模组的输出端上并用于放置所述培养皿。

可选地，所述接种孔板移动机构包括接种Y轴线性模组、接种X轴线性模组和接种孔板承托架，所述接种Y轴线性模组安装在所述底板上且沿Y轴方向布置，所述接种X轴线性模组安装在所述接种Y轴线性模组的输出端上且沿X轴方向布置，所述接种孔板承托架固定于所述接种X轴线性模组的输出端上并用于放置所述接种孔板。

可选地，所述挑取Y轴线性模组、挑取X轴线性模组、接种Y轴线性模组和接种X轴线性模组均设置有限位开关。

可选地，所述培养皿承托架和接种孔板承托架均包括承托板和设置在承托板上的多个限位块。

可选地，所述图像采集机构包括相机支架、工业相机和背光灯，所述相机支架安装在所述底板上，所述工业相机安装在所述相机支架上，所述背光灯安装在所述底板上并位于所述工业相机的正下方。

可选地，所述消毒灭菌机构包括可升降支架和加热熔炉，所述可升降支架安装在所述底板上，所述加热熔炉安装在所述可升降支架上。

可选地，所述挑针装置包括挑针和驱动气缸，所述驱动气缸的缸体安装在所述转盘上，所述挑针安装在所述驱动气缸的活塞杆上。

可选地，所述挑针包括相互连接的针头和连接部，所述连接部开设有供所述驱动气缸的活塞杆***的插孔。

可选地，所述驱动气缸的缸体上设置有磁性传感器，所述驱动气缸的活塞杆上套设有磁环。

可选地，所述底板连接有转筒，所述转筒包括相互转动连接的定子端和转子端，所述转筒的定子端固定连接于所述底板，所述转筒的转子端固定连接于所述转盘的中心处，所述转筒的定子端和转子段均开设有供气流通过的气孔。

可选地，还包括竖板和顶板，所述竖板呈竖直状地安装在所述底板上，所述顶板呈水平状地连接于所述竖板的上端，所述转筒的定子端固定安装在所述顶板的下表面。

可选地，还包括底座和伺服电机，所述底座固定安装在所述底板上，所述伺服电机安装在所述底座上，所述伺服电机的输出端固定连接于所述转盘的中心处。

本申请实施例至少具有以下有益效果，通过沿转盘的转动方向顺序分布多组菌落挑取装置，每组菌落挑取装置设置沿转盘的转动方向顺序分布的培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构，转盘上分布若干组挑针装置，使得转盘每转动一周，菌落挑取仪一共可以进行多次“挑取、接种、灭菌”的工作。按照两组菌落挑取装置、八组挑针装置计算，转盘每转动一周，每组挑针装置可以完成“挑取、空工位停留、接种、灭菌、挑取、空工位停留、接种、灭菌”的操作，即完成来两次“挑取、接种、灭菌”的工作；转盘每转动一周，八组挑针装置一共可完成十六次“挑取、接种、灭菌”的工作，从而大大提高了挑取接种的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例的结构示意图；

图2为本申请实施例另一视角的结构示意图；

图3为本申请实施例的俯视图；

图4为本申请实施例中图像采集机构和培养皿移动机构的结构示意图；

图5为本申请实施例中挑针装置的装配示意图；

图6为本申请实施例中转盘和转筒的装配示意图。

其中，图中各标记为：

11、底板；12、竖板；13、顶板；14、底座；2、转盘；21、转接件；3、挑针装置；31、挑针；311、针头；312、连接部；313、插孔；32、驱动气缸；321、缸体；322、活塞杆；33、磁性传感器；34、磁环；4、菌落挑取装置；41、图像采集机构；411、相机支架；412、工业相机；413、背光灯；42、培养皿移动机构；421、挑取Y轴线性模组；422、挑取X轴线性模组；423、培养皿承托架；43、接种孔板移动机构；431、接种Y轴线性模组；432、接种X轴线性模组；433、接种孔板承托架；44、消毒灭菌机构；441、可升降支架；442、加热熔炉；45、限位开关；461、承托板；462、限位块；5、转筒；51、定子端；52、转子端；53、气孔；6、伺服电机。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图3所示，本申请实施例提供一种菌落挑取仪，包括底板11、转盘2、若干组挑针装置3以及多组菌落挑取装置4；其中，转盘2转动安装在底板11上，若干组挑针装置3沿转盘2的周向间隔布置在转盘2上，多组菌落挑取装置4沿转盘2的转动方向顺序分布。

每组菌落挑取装置4均包括培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43和消毒灭菌机构44，且每组菌落挑取装置4中的培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43和消毒灭菌机构44沿转盘2的转动方向顺序分布；培养皿移动机构42安装在底板11上并用于驱动培养皿作平面运动，接种孔板移动机构43安装在底板11上并用于驱动接种孔板作平面运动，消毒灭菌机构44安装在底板11上并用于对挑针装置3进行消毒灭菌。底板11上还安装有图像采集机构41，图像采集机构41用于采集培养皿中的菌落的图像，

由于菌落挑取装置4设置有多组，且每组菌落挑取装置4均包括培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43和消毒灭菌机构44，因此，整个菌落挑取仪中具有至少两套培养皿移动机构42、至少两套接种孔板移动机构43和至少两套消毒灭菌机构44，并且按照培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43、消毒灭菌机构44、培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43、消毒灭菌机构44……的顺序沿转盘2的转动方向顺序分布。

以两组菌落挑取装置4、八组挑针装置3为例，整个菌落挑取仪共具有两套培养皿移动机构42、两套接种孔板移动机构43和两套消毒灭菌机构44。两套图像采集机构41对称地安装在底板11上，两套培养皿移动机构42对称地安装在底板11上，两套接种孔板移动机构43对称地安装在底板11上，两套消毒灭菌机构44对称地安装在底板11上。

工作时，位于图1左前和右后的两套培养皿移动机构42分别将对应的培养皿移动至两套图像采集机构41的位置，两套图像采集机构41分别采集对应的培养皿中的菌落的图像，在计算机中将代表菌落位置的图像坐标转化为世界坐标并进行路径规划，此步骤可简称为图像采集。

然后两套培养皿移动机构42分别将对应的培养皿中规划路径中的第一个菌落移动至安装在转盘2上的对应的挑针装置3的正下方，两组挑针装置3分别下移并挑取对应的培养皿中的菌落，完成后两组挑针装置3分别上移至原位，此步骤可简称为挑取。

然后转盘2转动一定角度，使分别挑取有菌落的两组挑针装置3分别转动至对应的接种孔板移动机构43的正上方，接着挑取有菌落的两组挑针装置3分别下移并***对应的接种孔板中的培养液中，使挑针装置3挑取的菌落掉落到培养液中，完成后两组挑针装置3分别上移至原位，此步骤可简称为接种。

然后转盘2继续转动一定角度，使两组挑针装置3分别转动至对应的消毒灭菌机构44的正上方，接种后的挑针装置3下移并***对应的消毒灭菌机构44中，消毒灭菌机构44对挑针装置3上残余的菌落进行消毒灭菌，为挑针装置3的下一次挑取步骤做准备，完成后两组挑针装置3分别上移至原位，此步骤可简称为灭菌。

本申请实施例通过沿转盘2的转动方向顺序分布多组菌落挑取装置4，每组菌落挑取装置4设置沿转盘2的转动方向顺序分布的培养皿移动机构42、接种孔板移动机构43和消毒灭菌机构44，转盘2上分布若干组挑针装置3，使得转盘2每转动一周，菌落挑取仪一共可以进行多次“挑取、接种、灭菌”的工作。按照两组菌落挑取装置4、八组挑针装置3计算，转盘2每转动一定角度，两组挑针装置3可分别完成“挑取”，两组挑针装置3可分别完成“接种”，两组挑针装置3可分别完成“灭菌”，另外两组挑针装置3闲置；转盘2每转动一周，每组挑针装置3可以完成“挑取、空工位停留、接种、灭菌、挑取、空工位停留、接种、灭菌”的操作，即完成来两次“挑取、接种、灭菌”的工作；转盘2每转动一周，八组挑针装置3一共可完成十六次“挑取、接种、灭菌”的工作，因此相比现有的菌落挑取仪大大提高了挑取接种的工作效率，而且挑取精度提高，各个步骤的时间短，接种成活率也进一步提高，另外还具有整体结构简单、空间占用率小等优点。

在其中一个实施例中，培养皿移动机构42包括挑取Y轴线性模组421、挑取X轴线性模组422和培养皿承托架423，挑取Y轴线性模组421安装在底板11上且沿Y轴方向布置，挑取X轴线性模组422安装在挑取Y轴线性模组421的输出端上且沿X轴方向布置，培养皿承托架423固定于挑取X轴线性模组422的输出端上并用于放置培养皿。挑取Y轴线性模组421可以驱动挑取X轴线性模组422在Y轴方向上移动，挑取X轴线性模组422可以驱动培养皿承托架423在X轴方向上移动，因此可以实现培养皿在平面上作平面运动，到达图像采集机构41的位置和挑针装置3的正下方，结构简单而且安装方便。

在其中一个实施例中，接种孔板移动机构43包括接种Y轴线性模组431、接种X轴线性模组432和接种孔板承托架433，接种Y轴线性模组431安装在底板11上且沿Y轴方向布置，接种X轴线性模组432安装在接种Y轴线性模组431的输出端上且沿X轴方向布置，接种孔板承托架433固定于接种X轴线性模组432的输出端上并用于放置接种孔板。接种Y轴线性模组431可以驱动接种X轴线性模组432在Y轴方向上移动，接种X轴线性模组432可以驱动接种孔板承托架433在X轴方向上移动，因此可以实现接种孔板在平面上作平面运动，到达挑针装置3的正下方，结构简单而且安装方便。

在其中一个实施例中，挑取Y轴线性模组421、挑取X轴线性模组422、接种Y轴线性模组431和接种X轴线性模组432均安装有限位开关45。以挑取Y轴线性模组421、挑取X轴线性模组422为例，挑取Y轴线性模组421的两端分别安装有限位开关45，当挑取X轴线性模组422移动至挑取Y轴线性模组421的端部位置时，挑取Y轴线性模组421的端部的限位开关45被触发，使挑取Y轴线性模组421停止驱动挑取X轴线性模组422移动；挑取X轴线性模组422的两端分别安装有限位开关45，当培养皿承托架423移动至挑取X轴线性模组422的端部位置时，挑取X轴线性模组422的端部的限位开关45被触发，使挑取X轴线性模组422停止驱动培养皿承托架423移动。通过在挑取Y轴线性模组421、挑取X轴线性模组422、接种Y轴线性模组431和接种X轴线性模组432分别安装限位开关45，可以及时地停止各个线性模组，确保培养皿移动机构42和接种孔板移动机构43正常工作。

在其中一个实施例中，如图1和图4所示，培养皿承托架423和接种孔板承托架433均包括承托板461和设置在承托板461上的多个限位块462。培养皿和接种孔板分别放置在对应的承托板461上时，对应的承托板461上的多个限位块462分别对培养皿和接种孔板进行限位，使培养皿和接种孔板能够分别得到固定而不易产生偏移，结构更加稳定。

在其中一个实施例中，图像采集机构41包括相机支架411、工业相机412和背光灯413，相机支架411安装在底板11上，工业相机412安装在相机支架411上，背光灯413安装在底板11上并位于工业相机412的正下方。培养皿移动机构42将培养皿移动至背光灯413和工业相机412之间，使背光灯413位于培养皿的正下方，工业相机412的摄像头位于培养皿的正上方，采集对培养皿中的菌落的图像，结构简单而且安装方便。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，消毒灭菌机构44包括可升降支架441和加热熔炉442，可升降支架441安装在底板11上，加热熔炉442安装在可升降支架441上。通过将挑针装置3***加热熔炉442加热至高温来对挑针31装置3进行消毒灭菌，确保挑针装置3下一次进行挑取步骤时的干净卫生；而且挑针装置3每次下移的行程一般是固定的，通过将加热熔炉442安装在可升降支架441上，使加热熔炉442能够上升和下降，可以调节加热熔炉442的高度进而调节挑针装置3***加热熔炉442的深度，相同时间的情况下，***的深度越大越长，挑针装置3被加热的温度越高，进而能够调整挑针装置3的被加热温度。

在其中一个实施例中，如图1和图5所示，挑针装置3包括挑针31和驱动气缸32，驱动气缸32的缸体321安装在转盘2上，挑针31安装在驱动气缸32的活塞杆322上。通过驱动气缸32驱动挑针31下移和上移的方式，使挑针31能够快速的完成挑取和接种的步骤，结构简单而且动作灵敏，进一步提高菌落的成活率。

在其中一个实施例中，挑针31包括相互连接的针头311和连接部312，连接部312开设有供驱动气缸32的活塞杆322***的插孔313。挑针31通过其连接部312的插孔313和驱动气缸32的活塞杆322的插接配合固定安装在驱动气缸32的活塞杆322上，结构简单而且安装方便。

在其中一个实施例中，驱动气缸32的缸体321上设置有磁性传感器33，驱动气缸32的活塞杆322上套设有磁环34。在驱动气缸32驱动挑针31上移至原位时，若没有检测到磁性传感器33发出的信号，则代表磁环34和磁性传感器33的距离超过预设值，即说明驱动气缸32的活塞杆322未能正常缩回至原位，因此转盘2不会继续转动至下一工位。通过磁性传感器33和磁环34的设计，可以确保挑针31在每次挑取、接种和灭菌都能够上移至预定的位置，即当磁性传感器33检测到磁环34缩回后，转盘2才能够继续转动固定角度，从而可以确保挑针31在多次循环进行挑取、接种和灭菌的步骤的情况下仍然具有较高的菌落挑取精度。

在其中一个实施例中，如图1和图6所示，底板11连接有转筒5，转筒5包括相互转动连接的定子端51和转子端52，转筒5的定子端51固定连接于底板11，转筒5的转子端52固定连接于转盘2的中心处，转筒5的定子端51和转子段均开设有供气流通过的气孔53。当转盘2转动时，驱动气缸32随转盘2一起转动，但是驱动气缸32必须连接气管，因此转盘2上的多个驱动气缸32的气管容易在转盘2转动的过程中相互缠绕。通过设置具有相互转动连接的定子端51和转子端52的转筒5，定子端51的气孔53和转子端52的气孔53分别用于连接气管，使气流从转筒5的定子端51的气孔53进入转筒5，然后从转筒5的转子端52的气孔53进入驱动气缸32，这样气流就可以经过转筒5的内部空间输送至驱动气缸32中，转盘2转动过程中，驱动气缸32和转子端52的气孔53之间连接的气管随转盘2一起转动，因此不会互相缠绕。

在其中一个实施例中，菌落挑取仪还包括竖板12和顶板13，竖板12呈竖直状地安装在底板11上，顶板13呈水平状地连接于竖板12的上端，转筒5的定子端51固定安装在顶板13的下表面。通过设置竖板12和顶板13的结构，使转筒5的定子端51能够位于转盘2的中心处的正上方，结构简单而且安装方便，同时也不会影响菌落挑取仪中的其它结构的正常动作。

在其中一个实施例中，转盘2的中心处固定安装有转接件21，转筒5的定子端51固定连接于所述转接件21，结构简单而且安装方便。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，菌落挑取仪还包括底座14和伺服电机6，底座14固定安装在底板11上，伺服电机6安装在底座14上，伺服电机6的输出端固定连接于转盘2的中心处。通过伺服电机6来驱动转盘2转动，能够提高转盘2转动和停止的位置精度，使转盘2每次转动一定角度后都能够及时准确的停止，进一步提高了菌落挑取精度。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种菌落挑取仪，其特征在于，包括底板、转动安装在所述底板上的转盘、沿所述转盘的周向间隔布置在所述转盘上若干组挑针装置、以及沿所述转盘的转动方向顺序分布的多组菌落挑取装置；所述菌落挑取装置包括培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构，所述培养皿移动机构、接种孔板移动机构和消毒灭菌机构沿所述转盘的转动方向顺序分布，所述培养皿移动机构安装在所述底板上并用于驱动培养皿移动，所述接种孔板移动机构安装在所述底板上并用于驱动接种孔板移动，所述消毒灭菌机构安装在所述底板上并用于对所述挑针装置进行消毒灭菌；所述底板上还安装有用于采集培养皿中的菌落的图像的图像采集机构。

2.根据权利要求1所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述培养皿移动机构包括挑取Y轴线性模组、挑取X轴线性模组和培养皿承托架，所述挑取Y轴线性模组安装在所述底板上且沿Y轴方向布置，所述挑取X轴线性模组安装在所述挑取Y轴线性模组的输出端上且沿X轴方向布置，所述培养皿承托架固定于所述挑取X轴线性模组的输出端上并用于放置所述培养皿。

3.根据权利要求2所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述接种孔板移动机构包括接种Y轴线性模组、接种X轴线性模组和接种孔板承托架，所述接种Y轴线性模组安装在所述底板上且沿Y轴方向布置，所述接种X轴线性模组安装在所述接种Y轴线性模组的输出端上且沿X轴方向布置，所述接种孔板承托架固定于所述接种X轴线性模组的输出端上并用于放置所述接种孔板。

4.根据权利要求3所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述挑取Y轴线性模组、挑取X轴线性模组、接种Y轴线性模组和接种X轴线性模组均设置有限位开关。

5.根据权利要求3所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述培养皿承托架和接种孔板承托架均包括承托板和设置在承托板上的多个限位块。

6.根据权利要求1所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述图像采集机构包括相机支架、工业相机和背光灯，所述相机支架安装在所述底板上，所述工业相机安装在所述相机支架上，所述背光灯安装在所述底板上并位于所述工业相机的正下方。

7.根据权利要求1所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述消毒灭菌机构包括可升降支架和加热熔炉，所述可升降支架安装在所述底板上，所述加热熔炉安装在所述可升降支架上。

8.根据权利要求1所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述挑针装置包括挑针和驱动气缸，所述驱动气缸的缸体安装在所述转盘上，所述挑针安装在所述驱动气缸的活塞杆上。

9.根据权利要求8所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述挑针包括相互连接的针头和连接部，所述连接部开设有供所述驱动气缸的活塞杆***的插孔。

10.根据权利要求8所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述驱动气缸的缸体上设置有磁性传感器，所述驱动气缸的活塞杆上套设有磁环。

11.根据权利要求8所述的菌落挑取仪，其特征在于，所述底板连接有转筒，所述转筒包括相互转动连接的定子端和转子端，所述转筒的定子端固定连接于所述底板，所述转筒的转子端固定连接于所述转盘的中心处，所述转筒的定子端和转子段均开设有供气流通过的气孔。

12.根据权利要求11所述的菌落挑取仪，其特征在于，还包括竖板和顶板，所述竖板呈竖直状地安装在所述底板上，所述顶板呈水平状地连接于所述竖板的上端，所述转筒的定子端固定安装在所述顶板的下表面。

13.根据权利要求1所述的菌落挑取仪，其特征在于，还包括底座和伺服电机，所述底座固定安装在所述底板上，所述伺服电机安装在所述底座上，所述伺服电机的输出端固定连接于所述转盘的中心处。

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