CN206828538U - 一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，包括控制器、触控屏、至少两级培养***和至少一移液组件；各级培养***分别包括摇床、培养瓶、酸碱液补给组件、pH检测单元和OD检测单元；至少两级所述培养***按序布置，移液组件用于将上级培养液移至下一级的培养瓶；控制器接收各级培养***的pH检测单元和OD检测单元的检测信号并控制各摇床、酸碱液补给组件以及移液组件动作，装置简单，使用方便，智能化程度高，在线实时检测，全程自动化调控。

Description

一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置

技术领域

本实用新型涉及微生物培养设备领域，特别涉及一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置。

背景技术

如今，微生物的扩大化培养在生物制药及微生物科研领域具有非常重要的意义。在微生物的扩大化培养过程中，往往需要大量的人工进行一级一级的摇瓶培养，培养过程无法对培养体系进行实时监测与调控，无法保证微生物处于最佳的生长环境。并且，按工艺要求，作为下一级扩大化培养的种子液的最优生长期一般为对数生长期，在传统的摇瓶逐渐扩大化培养过程，由于不能做到实时检测，只能靠经验进行判断，存在各种不确定性的弊端。此外，对于扩大化培养过程没法形成完整的数据报告。

目前，也有发酵罐设备可以实现微生物逐级扩大化培养的自动化操作，并进行实时监测与调控。但是，发酵罐设备往往价格昂贵，附带的设备较多，管路较为复杂，占用空用大，设备又很笨重，而且发酵罐一般用于工业级的大规模扩大化培养，对于实验室科研以及小规模扩大培养完全不适用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，以解决上述背景技术中提出的问题,本实用新型设计新颖，使用方便，智能化程度高，在线实时检测，全程自动化调控。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置包括控制器、触控屏、至少两级培养***和至少一移液组件；各级培养***分别包括摇床、用于放置培养液的培养瓶、储酸液瓶、储碱液瓶、用于将储酸液瓶和储碱液瓶的酸碱液添加到培养液中的酸碱液补给组件、用于检测培养液pH值的pH检测单元和用于检测培养液OD值的OD检测单元，所述培养瓶置于摇床内并由摇床带动摇动，所述酸碱液补给组件连接储酸液瓶、储碱液瓶与培养瓶，所述pH检测单元和OD检测单元伸入培养瓶中并连接至所述控制器；至少两级所述培养***按序布置，所述移液组件连接相邻两级培养***以用于将上级培养液移至下一级的培养瓶；所述触控屏连接控制器以进行人机交互；所述控制器接收各级培养***的pH检测单元和OD检测单元的检测信号并控制各摇床、酸碱液补给组件以及移液组件动作。

优选的，所述酸碱液补给组件包括酸液泵、碱液泵和补酸碱针，所述储酸液瓶、酸液泵和补酸碱针通过硅胶管连接，所述储碱液瓶、碱液泵和补酸碱针通过硅胶管连接，所述补酸碱针伸入所述培养瓶，所述酸液泵和碱液泵受控于所述控制器。

优选的，所述移液组件包括两取样针、移液泵以及连接取样针和移液泵的硅胶管，所述两取样针分别伸入相邻两级培养***的培养瓶中，所述移液泵受控于所述控制器。

优选的，所述OD检测单元包括自动进样器和连接自动进样器的分光光度计，所述自动进样器伸入所述培养瓶中以将培养液抽取至分光光度计进行检测，所述分光光度计连接所述控制器。

优选的，所述储酸液瓶和储碱液瓶分别设有0.22μ空气过滤器。

优选的，所述摇床设有紫外灯，所述紫外灯受控于所述控制器。

优选的，所述pH检测单元包括伸入所述培养瓶的pH电极。

优选的，所述控制器具有用于pH校准的pH校准模块，所述pH校准模块连接所述pH电极。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过控制器自动控制多级培养***进行连续性工作，可以实现自动添加酸碱液和邻级的自动移液，同时通过pH检测单元和OD检测单元实时检测培养液的pH值和OD值，便于监控，实现了摇瓶逐渐扩大化培养的过程，使用方便，智能化程度高，在线实时检测，全程自动化调控。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的电路模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

参考图1和图2，一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置包括控制器1、触控屏2、储酸液瓶3、储碱液瓶4、至少两级培养***和至少一移液组件8。以下以两级培养***进行具体说明。第一级培养***5包括摇床51、用于放置培养液的培养瓶52、用于将储酸液瓶3和储碱液瓶4的酸碱液添加到培养液中的酸碱液补给组件53、用于检测培养液pH值的pH检测单元54和用于检测培养液OD值的OD检测单元55，所述培养瓶52置于摇床51内并由摇床51带动摇动，所述酸碱液补给组件53连接所述储酸液瓶3、储碱液瓶4与培养瓶52，所述pH检测单元54和OD检测单元55伸入培养瓶52中并连接至所述控制器1。

所述酸碱液补给组件53包括酸液泵531、碱液泵532和补酸碱针533，所述储酸液瓶3、酸液泵531和补酸碱针533通过硅胶管连接，所述储碱液瓶4、碱液泵532和补酸碱针533通过硅胶管连接，所述补酸碱针533伸入所述培养瓶52，所述酸液泵531和碱液泵532受控于所述控制器1。所述储酸液瓶3和储碱液瓶4分别设有0.22μ空气过滤器31和41。本实施例以储酸液瓶3和储碱液瓶4两级共用为例来进行说明，此外，也可根据实际浓度需求，各级分别配置储酸液瓶和储碱液瓶。

所述OD检测单元55包括自动进样器551和连接自动进样器的分光光度计7，所述自动进样器551伸入所述培养瓶52中以将培养液抽取至分光光度计7进行检测，所述分光光度计7连接所述控制器1。

所述pH检测单元54包括伸入所述培养瓶52的pH电极541。所述控制器1具有用于pH校准的pH校准模块，所述pH校准模块连接所述pH电极541。

所述摇床51设有紫外灯511，所述紫外灯511受控于所述控制器1。

第二级培养***6参考第一级培养***5，同样包括摇床61、培养瓶62、酸碱液补给组件63、pH检测单元64和OD检测单元65，其中酸碱液补给组件63同样包括酸液泵631、碱液泵632，不加以赘述。

所述移液组件8包括两取样针81和82、移液泵83以及连接取样针81、82和移液泵83的硅胶管，取样针81伸入第一级培养***的培养瓶52中，取样针82伸入第二级培养***的培养瓶62中，移液泵83受控于所述控制器1以将上级培养液移至下一级的培养瓶。

此外，在第二级培养***之后，可以布置第三级、第四级……第N级培养***，各级培养***的设置参考第一级培养***，且邻级培养***的连接关系参考第一级和第二级培养***。

所述触控屏2连接控制器1以进行人机交互，所述控制器1是例如单片机。使用时：

第一步，按工艺要求配制培养基于各级培养瓶内，配制工艺要求浓度的酸、碱液于各自的酸、碱瓶内。

第二步，打开控制器1，通过触控屏2，进入pH电极校准模块，用标准液对各级培养体系的pH电极进行校准。校准后，控制器1会自动记录校准数据，用于培养时pH电极测定pH时标准对照。

第三步，安装各级培养体系的组件。将补酸碱针、取样针、0.22μ空气过滤器、硅胶塞、pH电极、自动进样器等按附图要求通过硅胶管分别安装于酸液瓶、碱液瓶或培养瓶上。各硅胶管暂时不安装于各个泵上。为了防止酸液瓶、碱液瓶或培养瓶内的液体在高温高压灭菌时，由于蒸汽压力的作力相互通过硅胶管而发生混合，必须在下一步高温高压灭菌前，用止血钳夹住硅胶管路。

第四步，将第三步安装好的培养体系组件于高压蒸汽灭菌锅，121度灭菌20分钟。灭菌完成后，放于烘箱内烘干。

第五步，通过触控屏2设置控制器1参数。按工艺条件要求，在控制器1上设置各级培养体系的培养条件，包括但不局限于以下几点：培养温度、pH值、摇床转速、移种OD值等。

第六步，将灭过菌并已烘干的培养体系组件放于超净工作台内，通过无菌操作，将原始菌种按工艺接种量要求接入一级培养体系中的培养瓶52内培养基中。

第七步，将接完种后的培养体系组件，去除止血钳，按附图方式安装于各级培养体系中，各个硅胶管路按要求安装于对应的泵上。

第八步，在控制器1上启动自动化培养，进入自动化逐级扩大化培养。首先，控制器1打开摇床上的紫外灯，对各级培养体系进行紫外消杀30分钟后，再关闭紫外灯。随后，控制器1开始控制一级培养体系，使其处于工艺要求的微生物最优培养状态，具体控制如下：(1)打开摇床培养箱***(摇床51)，产生并维持最优培养温度和工艺转速；(2)通过pH电极541，监测培养液最适pH值，当pH值出现偏差时，启动酸液泵531或碱液泵532，向培养液中加酸或碱，并适时停止，以调节培养液的pH值；(3)通过控制自动进样器551定时取样于分光光度计7中检测培养液实时OD值；(4)控制器1实时收集记录处理来自于摇床51的培养温度、转速，来自于pH电极541的pH值，来自于分光光度计7的OD值，同时处于OD值数据绘制微生物生长曲线，最后将上述数据和曲线显示于触控屏2上。(5)当控制器1测得培养液OD值处于移种OD值时(一般为微生物生长的对数生长期中后期)，控制器1自动停止一级培养体系的培养状态。

第九步，控制器1自动化控制一级培养体系处于培养状态的同时，定时启闭下几级培养体系的紫外灯，进行消杀，维持无菌环境。

第十步，控制器1启动二级培养体系，使其处于工艺要求的微生物最优培养状态，具体控制见第八步。

第十一步，当控制器1检测到二级培养体系已处于工艺要求的微生物最优培养状态时，启动移液泵83，将一级培养体系培养得到的培养液作为种子液接入二级培养体系的培养液中进行扩大化培养。

第十二步，重复第八步至第十一步，可以进行三级、四级、……、N级培养体系的自动化逐级扩大化培养，直至满足工艺要求的培养液量。

第十三步，微生物培养液进入工艺要求的下一个流程操作。其他各级培养体系中，接触过微生物的器皿都需通过高压蒸汽灭菌锅进行消杀。最后，所有器皿、设备、管路都要清洗干净并处于干燥状态。

第十四步，若需打印完整报告，可以通过控制器连接打印机直接打印。若需拷贝电子版报告，可以通过控制器***上的USB接口将报告传输到U盘。此外，控制器***可以通过电脑接口外接电脑，通过电脑软件实现自动化控制与检测，并处理报告数据和图像。

同时，本装置通过以上的控制方式还能实现，以某一级培养体系培养出来的培养液作为种子液，通过移液泵按量分装接种到同一级培养体系的其他N瓶培养瓶中，进行同级别的扩大化量产。其中，N为工艺需求的量。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：包括控制器、触控屏、至少两级培养***和至少一移液组件；

各级培养***分别包括摇床、用于放置培养液的培养瓶、储酸液瓶、储碱液瓶、用于将储酸液瓶和储碱液瓶的酸碱液添加到培养液中的酸碱液补给组件、用于检测培养液pH值的pH检测单元和用于检测培养液OD值的OD检测单元，所述培养瓶置于摇床内并由摇床带动摇动，所述酸碱液补给组件连接储酸液瓶、储碱液瓶与培养瓶，所述pH检测单元和OD检测单元伸入培养瓶中并连接至所述控制器；至少两级所述培养***按序布置，所述移液组件连接相邻两级培养***以用于将上级培养液移至下一级的培养瓶；所述触控屏连接控制器以进行人机交互；所述控制器接收各级培养***的pH检测单元和OD检测单元的检测信号并控制各摇床、酸碱液补给组件以及移液组件动作。

2.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述酸碱液补给组件包括酸液泵、碱液泵和补酸碱针，所述储酸液瓶、酸液泵和补酸碱针通过硅胶管连接，所述储碱液瓶、碱液泵和补酸碱针通过硅胶管连接，所述补酸碱针伸入所述培养瓶，所述酸液泵和碱液泵受控于所述控制器。

3.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述移液组件包括两取样针、移液泵以及连接取样针和移液泵的硅胶管，所述两取样针分别伸入相邻两级培养***的培养瓶中，所述移液泵受控于所述控制器。

4.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述OD检测单元包括自动进样器和连接自动进样器的分光光度计，所述自动进样器伸入所述培养瓶中以将培养液抽取至分光光度计进行检测，所述分光光度计连接所述控制器。

5.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述储酸液瓶和储碱液瓶分别设有0.22μ空气过滤器。

6.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述摇床设有紫外灯，所述紫外灯受控于所述控制器。

7.根据权利要求1所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述pH检测单元包括伸入所述培养瓶的pH电极。

8.根据权利要求7所述的微生物逐级扩大化培养的简易的自动化装置，其特征在于：所述控制器具有用于pH校准的pH校准模块，所述pH校准模块连接所述pH电极。