CN112280666B - 一种智能集菌仪的控制方法及除菌方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能集菌仪的控制方法及除菌方法和应用，该控制方法包括：通过电流检测模块监测直流驱动电机的实时电流来实时调整蠕动泵泵头的旋转线速度，当蠕动泵泵头处于推送被测液体的状态时，降低蠕动泵泵头的旋转线速度；当蠕动泵泵头处于空转状态时，提升蠕动泵泵头的旋转线速度；及一种包括上述智能集菌仪的控制方法的除菌方法；及上述除菌方法在食品、医药的制备或检测中的应用；本发明能够实现控制收集瓶内压力的稳定，保证收集瓶内滤膜完整性，防止滤膜出现因压力脉冲产生的漏损，减少无效检测的发生，提高检测效率。

Description

一种智能集菌仪的控制方法及除菌方法和应用
技术领域
本发明涉及一种智能集菌仪，具体涉及了一种智能集菌仪的控制方法及除菌方法和应用。
背景技术
在当前社会生产过程中，尤其是医药、食品等行业对无菌的要求越来越高，而集菌仪是目前国内外通用的用于对被测液体中可能存在的细菌进行收集的主要仪器。其通过蠕动泵将被测液体从液体的原包装无接触转移到收集瓶内，通过收集瓶内的滤纸过滤被测液体实现细菌的收集。在整个测试过程中，滤膜的完整性是影响有效检测率的一项关键指标，因此在测试前后都必须对滤膜的完整性进行测试，如果在测试后发现滤膜破损，则此次测试为无效检测。但是，如果在检测过程中发生滤膜破损而无法提前得知，只有当检测结束，将滤膜取出后才能知晓，这些问题的存在不利于提高检测效率，因此，确保检测过程中的滤膜完整性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
例如中国发明专利CN111366517A，其公开了一种智能集菌仪及其控制方法，该智能集菌仪包括底座、设置在所述底座上的支撑杆、设置在所述支撑杆上端部的被测液体支架、设置在所述底座上的蠕动泵组件、收集瓶支架和显示器，所述蠕动泵组件包括蠕动泵泵头、驱动所述蠕动泵泵头的直流驱动电机、为所述直流驱动电机提供电流的电机驱动模块、检测通过所述直流驱动电机的电流大小的电流检测模块和当所述电流检测模块检测到通过所述直流驱动电机的电流大小变化时通过所述显示器发出提示信息的控制模块；该控制方法采用上述智能集菌仪，当电流检测模块检测到通过直流驱动电机的电流变大时候发出滤膜堵塞提示，当所述电流检测模块检测到通过所述直流驱动电机的电流变小时候发出滤膜破损提示。此专利只能在滤膜破损后及时获得情况进而中断检测，重新更换滤膜而提高检测效率，但是对于检测过程中较好地保持滤膜的完整性却完全没有改善。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的智能集菌仪的控制方法，该控制方法能够实现控制收集瓶内压力的稳定，保证收集瓶内滤膜完整性，防止滤膜出现因压力脉冲产生的漏损，减少无效检测的发生，提高检测效率。
本发明同时还提供了一种包含上述智能集菌仪的控制方法的除菌方法。
本发明同时还提供了一种除菌方法在食品、医药的制备或检测中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种智能集菌仪的控制方法，所述智能集菌仪包括底座、设置在所述底座上的支撑杆、设置在所述支撑杆上端部的被测液体支架、设置在所述底座上的蠕动泵组件、收集瓶支架和显示器，所述蠕动泵组件包括蠕动泵泵头、驱动所述蠕动泵泵头的直流驱动电机、为所述直流驱动电机提供电流的电机驱动模块、检测通过所述直流驱动电机的电流大小的电流检测模块、显示器和控制模块，所述蠕动泵泵头包括泵轴以及绕设在所述泵轴上的多个转辊子，两两相邻所述的转棍子之间形成有转辊子间隙；其中，所述蠕动泵泵头包括推送被测液体的状态和转动至所述转辊子间隙时的空转状态；
所述控制方法包括：通过所述电流检测模块监测所述直流驱动电机的实时电流来实时调整所述蠕动泵泵头的旋转线速度，当所述蠕动泵泵头处于所述推送被测液体的状态时，降低所述蠕动泵泵头的旋转线速度；当所述蠕动泵泵头处于所述空转状态时，提升所述蠕动泵泵头的旋转线速度。
根据本发明的一些优选方面，通过分别控制降低所述蠕动泵泵头的旋转线速度的量以及提升所述蠕动泵泵头的旋转线速度的量，使调整所述蠕动泵泵头的旋转线速度之前和之后在所述蠕动泵泵头旋转一周内推送被测液体的量相同。
根据本发明的一些优选方面，所述控制模块分别与所述电机驱动模块、所述显示器和所述电流检测模块通信连接，所述显示器用于实时显示所述直流驱动电机的电流大小。
根据本发明的一些优选且具体的方面，两两相邻所述的转棍子之间形成的所述转辊子间隙中，在大小程度上存在至少一个不同于其余的所述转辊子间隙。
在本发明的一些优选实施方式中，存在一个所述转辊子间隙大于其余的所述转辊子间隙。
根据本发明的一些具体方面，所述控制方法还包括编写所述蠕动泵泵头旋转一周内所述蠕动泵泵头的旋转线速度的运行控制程序，并将所述运行控制程序写入所述控制模块。
根据本发明的一些优选方面，所述控制方法还包括：根据所述滤膜的极限承压理论值控制所述蠕动泵泵头旋转一周内推送被测液体的量。
本发明提供的又一技术方案：一种除菌方法，所述除菌方法包括上述所述的智能集菌仪的控制方法。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的除菌方法在食品、医药的制备或检测中的应用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明发明人研究发现，在测试或检测过程中，蠕动泵的压力脉冲冲击是导致滤膜破损的主要因素，进而本发明基于此通过分别控制推送被测液体的状态和转动至所述转辊子间隙时的空转状态两个状态下蠕动泵泵头的旋转线速度，以此来延长推送被测液体的时间以及提升空转时蠕动泵泵头的旋转线速度，有效减小收集瓶内滤膜所承受的压力脉冲以及确保被测液体的推送量和检测效率，从而从根本上确保了滤膜在工作过程中被有效地保护，减少滤膜破损的可能，进而减少更换滤膜的工况以及提升检测效率。
附图说明
图1为本发明实施例中智能集菌仪的结构示意图；
图2为本发明实施例中蠕动泵组件的原理示意图；
图3为本发明实施例中蠕动泵泵头的结构示意图；
图4为智能集菌仪按照现有技术中控制方法的工作时的电流随时间的变化曲线；
图5为按照图4中电流工作方式时收集瓶内压强的变化曲线；
图6为本发明实施例中智能集菌仪的控制方法所采用的蠕动泵泵头的旋转线速度随时间的变化曲线；
图7为本发明实施例中按照图6所示工作方式时收集瓶内压强的变化曲线；
其中，1、被测液体支架；2、支撑杆；3、蠕动泵泵头；4、收集瓶支架；5、显示器；6、底座；201、转辊子间隙；202、转辊子；203、泵轴。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
如图1至图7所示，本例提供一种智能集菌仪的控制方法，智能集菌仪包括底座6、设置在底座6上的支撑杆2、设置在支撑杆2上端部的被测液体支架1、设置在底座6上的蠕动泵组件、收集瓶支架4和显示器5，蠕动泵组件包括蠕动泵泵头3、驱动蠕动泵泵头3的直流驱动电机、为直流驱动电机提供电流的电机驱动模块、检测通过直流驱动电机的电流大小的电流检测模块、显示器5和控制模块，蠕动泵泵头3包括泵轴203以及绕设在泵轴203上的多个转辊子202，两两相邻的转棍子202之间形成有转辊子间隙201，具体如图1和图3所示，基本工作原理如图2所示；
其中，蠕动泵泵头3包括推送被测液体的状态和转动至转辊子间隙201时的空转状态；
本例控制方法包括：通过电流检测模块监测直流驱动电机的实时电流来实时调整蠕动泵泵头3的旋转线速度，当蠕动泵泵头3处于推送被测液体的状态时，降低蠕动泵泵头3的旋转线速度；当蠕动泵泵头3处于空转状态时，提升蠕动泵泵头3的旋转线速度。
本例中，通过分别控制降低蠕动泵泵头3的旋转线速度的量以及提升蠕动泵泵头3的旋转线速度的量，使调整蠕动泵泵头3的旋转线速度之前和之后在蠕动泵泵头3旋转一周内推送被测液体的量相同，如此即可保证测试效率与原先一致。
本例中，控制模块分别与电机驱动模块、显示器5和电流检测模块通信连接，显示器5用于实时显示直流驱动电机的电流大小。
本例中，两两相邻的转棍子202之间形成的转辊子间隙201中，在大小程度上存在至少一个不同于其余的转辊子间隙201。进一步地，存在一个转辊子间隙201大于其余的转辊子间隙201，如图3所示。
本例中，控制方法还包括编写蠕动泵泵头3旋转一周内蠕动泵泵头3的旋转线速度的运行控制程序，并将运行控制程序写入控制模块。本例中所涉及的各模块以及编写程序的方法均未现有技术，根据需要具体采购或者操作，在此不做具体赘述。
本例中，控制方法还包括：根据滤膜的极限承压理论值控制蠕动泵泵头3旋转一周内推送被测液体的量，保证滤膜不被破坏。
在其他的实施方式中，其提供一种除菌方法，所述除菌方法包括上述所述的智能集菌仪的控制方法。
在其他的实施方式中，其提供一种上述所述的除菌方法在食品、医药的制备或检测中的应用。
具体地，本例中，如图1-7所示，当蠕动泵直流驱动电机驱动蠕动泵泵头3旋转，转辊子开始挤压软管，带动待测液体前进时，其对应监测的驱动电流应对应t0时刻的I0，假设此时的蠕动泵电机转旋转线速度为vo，蠕动泵所受阻力为F0，因此：
F0×vo＝U×I0×η (1)
其中：U为蠕动泵电机供电电压，为常数，η为BLDC电机效率。
在蠕动泵转辊子202开始接触软管到将被测液体推动，在其他参数不变的情况下，其摩擦力是角度的函数即f(sinθ)，其中θ为转辊子202接触软管的角度，因此：
F0＝f(sinθ)+P×S (2)
其中P为软管内液体实时压强即等于收集瓶内实时压力，S为软管截面积。
从公式(1)、(2)可以得出：P＝{(U×I0×η)/vo-f(sinθ)}/S (3)
其中摩擦力f(sinθ)与软管表面的材质、平整度等相关，在一定的情况下，其每个角度的值基本恒定，可通过实际测算得出一组恒定数据，因此在转速恒定的情况下，收集瓶内实时压强P与蠕动泵实时负载电流成正比。
通过公式(3)可以推算出收集瓶内压力与蠕动泵负载电流、蠕动泵转旋转线速度有直接关系。当蠕动泵旋转线速度不变时，若收集瓶内压力增大，监测到的蠕动泵电流相应增大，即形成图4所示的电流脉冲，同时在收集瓶内形成压力脉冲如图5。
假设蠕动泵每次可推动长度为L的被测液体进入蠕动泵，当蠕动泵推动液体进入收集瓶时，根据理想气体状态方程可计算出收集瓶内压强的总变化为：
△P＝{P0(V-S×L)}/V (4)
其中P0为收集瓶内原始压强，V为收集瓶内体积，△P为图5中阴影部分面积。从公式(4)可以得出，增加的压强△P主要取决于蠕动泵每次推送的被测液体体积，在正常情况下，每次推送的被测液体体积基本不变，故△P基本不变，因此阴影部分的面积应该是一致的。当把阴影部分的时间延长则幅度大幅降低，有效减小收集瓶内滤膜所承受的压力脉冲。
蠕动泵实现液体的转移分为抽取、推送两个步骤，抽取是在蠕动泵推送液体的同时自动完成。本发明提出的通过监测蠕动泵实时电流来实时调整蠕动泵旋转线速度，通过延长推送时间降低收集瓶内压力脉冲幅度，而为保证蠕动泵流量不变的情况下，缩短蠕动泵转动至转辊子间隙时间，增加此时的蠕动泵旋转线速度，从而实现蠕动泵推送一次液体的时间不变，蠕动泵转动速度调整如图6所示，收集瓶内压力变化如图7所示，降低了压力变化、压力脉冲对滤膜的影响，进而延长滤膜的使用寿命以及降低损坏率。
综上，本发明发明人研究发现，在测试或检测过程中，蠕动泵的压力脉冲冲击是导致滤膜破损的主要因素，进而本发明基于此通过分别控制推送被测液体的状态和转动至转辊子间隙201时的空转状态两个状态下蠕动泵泵头3的旋转线速度，以此来延长推送被测液体的时间以及提升空转时蠕动泵泵头3的旋转线速度，有效减小收集瓶内滤膜所承受的压力脉冲以及确保被测液体的推送量和检测效率，从而从根本上确保了滤膜在工作过程中被有效地保护，减少滤膜破损的可能，进而减少更换滤膜的工况以及提升检测效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能集菌仪的控制方法，所述智能集菌仪包括底座、设置在所述底座上的支撑杆、设置在所述支撑杆上端部的被测液体支架、设置在所述底座上的蠕动泵组件、收集瓶支架和收集瓶，所述蠕动泵组件包括蠕动泵泵头、驱动所述蠕动泵泵头的直流驱动电机、为所述直流驱动电机提供电流的电机驱动模块、检测通过所述直流驱动电机的电流大小的电流检测模块、显示器和控制模块，所述蠕动泵泵头包括泵轴以及绕设在所述泵轴上的多个转辊子，两两相邻所述的转辊子之间形成有转辊子间隙，所述收集瓶内设置有滤膜，其特征在于，
所述蠕动泵泵头包括推送被测液体的状态和转动至所述转辊子间隙时的空转状态；
所述控制方法包括：通过所述电流检测模块监测所述直流驱动电机的实时电流来实时调整所述蠕动泵泵头的旋转线速度，当所述蠕动泵泵头处于所述推送被测液体的状态时，降低所述蠕动泵泵头的旋转线速度；当所述蠕动泵泵头处于所述空转状态时，提升所述蠕动泵泵头的旋转线速度；
通过分别控制降低所述蠕动泵泵头的旋转线速度的量以及提升所述蠕动泵泵头的旋转线速度的量，使调整所述蠕动泵泵头的旋转线速度之前和之后在所述蠕动泵泵头旋转一周内推送被测液体的量相同，根据所述滤膜的极限承压理论值控制所述蠕动泵泵头旋转一周内推送被测液体的量；
两两相邻所述的转辊子之间形成的所述转辊子间隙中，在大小程度上存在一个所述转辊子间隙大于其余的所述转辊子间隙。
2.根据权利要求1所述的智能集菌仪的控制方法，其特征在于，所述控制模块分别与所述电机驱动模块、所述显示器和所述电流检测模块通信连接，所述显示器用于实时显示所述直流驱动电机的电流大小。
3.根据权利要求1所述的智能集菌仪的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括编写所述蠕动泵泵头旋转一周内所述蠕动泵泵头的旋转线速度的运行控制程序，并将所述运行控制程序写入所述控制模块。
4.一种除菌方法，其特征在于，所述除菌方法包括权利要求1-3中任一项所述的智能集菌仪的控制方法。
5.一种权利要求4所述的除菌方法在食品、医药的制备或检测中的应用。
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