用于微生物实时培养及检测的移动装置及试验箱

1.本发明涉及微生物技术领域，尤指一种用于微生物实时培养及检测的移动装置及试验箱。


背景技术：

2.微生物技术在生物等领域具有重要的地位，微生物研究的成果可以应用到各个领域如医疗领域、食品领域、先进材料、环境领域等。在微生物研究过程中通常需要对微生物在特殊的环境进行培养或者用于测试某种材料的抗菌性，并监测菌落的繁殖状态，对微生物菌落进行计数。
3.微生物研究和微生物实验通常是将微生物放置在特制的培养箱进行繁殖，现有的培养箱中仅设置了供微生物研究用的特殊环境以及用于放置培养皿的部件，实时监测通常是由工作人员将培养拿出后人工计数并拍照，由于这种做法会使微生物短暂脱离所研究的特殊繁殖环境，可能会导致研究结果出现偏差。
4.现有技术中也有通过在培养箱中设置夹爪对培养皿进行拍照计数的，但是现有技术中夹爪的移动轨迹范围较大，占用了培养箱中较多的空间，经济性较差。
5.因此，如何对现有技术中存在的技术缺陷进行改进，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于微生物实时培养及检测的移动装置及试验箱，其通过设置夹爪机构和拍照机构实现在培养箱中对培养皿中的菌落进行实时拍照和计数，提供实时一体化的微生物检测，避免微生物培养与拍照计数分步进行，也避免工作人员将培养皿取出导致研究结果出现偏差，并且通过设置横向输送机构以及升降机构进一步减小夹爪的移动轨迹，节省了培养箱内的空间，同时也缩短了分析时间，提高检测效率。
7.本发明提供的技术方案如下：
8.本发明提供了一种由于菌落培养及自动计数的夹持装置，包括：
9.培养皿支架，具有第一放置位，用于放置培养皿；
10.拍照机构，包括相机和光源，所述相机设于所述光源上方，所述光源和所述相机之间具有第二放置位，所述相机用于获取位于所述第二放置位的所述培养皿的图像；
11.横向输送机构，设置于所述培养皿支架的一侧，包括第一滑轨、第一滑块和第一电机，所述滑块可滑动地连接于所述第一滑轨，所述第一电机设于所述横向输送机构的一端，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨滑动；
12.升降机构，可滑动地连接于所述第一滑块，所述升降机构包括第二滑轨、第二滑块和第二电机，所述第二滑块可滑动地连接于所述第二滑轨，所述第二电机设于所述升降机构的一端，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨滑动；
13.夹爪机构，固定于所述第二滑块，所述夹爪机构用于夹持所述培养皿；
14.所述横向输送机构与所述升降机构能够相互配合带动所述夹爪机构夹持所述培养皿在所述第一放置位和所述第二放置位之间移动。
15.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
16.两所述第一微动开关分别沿所述第一滑轨的长度方向设于所述横向输送机构的同侧两端；
17.所述第一滑块与所述微动开关同一侧设有第一触发件，用于触发所述第一微动开关；
18.两所述第一微动开关用于使所述升降机构停止相对于所述横向输送机构的运动，以使所述夹爪机构停止在所述第一放置位或所述第二放置位。
19.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
20.所述升降机构对应于所述第二放置位的高度设有第二微动开关；
21.所述第二滑块与所述第二微动开关同一侧设有第二触发件，用于触发所述第二微动开关；
22.所述第二微动开关用于使所述夹爪机构停止相对于所述升降机构的运动，以使所述夹爪机构停止所述第一放置位或所述第二放置位。
23.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
24.所述夹爪机构包括壳体、第三电机、两夹持臂和连接组件；
25.所述第三电机安装于所述壳体；
26.所述连接组件安装于所述壳体内部且连接于所述第三电机；
27.两所述夹持臂分别具有工作端和连接端，两所述夹持臂的工作端用于夹持所述培养皿，两所述夹持臂的连接端分别固定于所述连接组件；
28.所述第三电机通过驱动所述连接组件以控制两所述夹持臂夹紧或松开。
29.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
30.所述连接组件包括第一连杆、第二连杆、导轨、第一安装件和第二安装件；
31.所述导轨安装于所述壳体，所述第一安装件和所述第二安装件可活动地连接于所述导轨；
32.两所述夹持臂的连接端分别连接于所述第一安装件和所述第二安装件；
33.所述第一安装件通过所述第一连杆连接于所述第三电机转轴中心的一侧，所述第二安装件通过所述第二连杆连接于所述第三电机转轴中心的另一侧；
34.当所述第三电机正向转动时，所述第一连杆和所述第二连杆分别带动所述第一安装件和所述第二安装件沿所述导轨相向移动，以使两所述夹持臂夹紧；
35.当所述第三电机反向转动时，所述第一连杆和所述第二连杆分别带动所述第一安装件和所述第二安装件沿所述导轨朝相反方向移动，以使两所述夹持臂松开。
36.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
37.所述夹爪机构设有传感器，用以检测两所述夹持臂之间的距离。
38.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
39.两所述夹持臂与所述培养皿接触的一面设有用以防止所述培养皿滑落的防滑部。
40.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
41.所述培养皿支架包括转轴和若干托盘；
42.所述托盘连接于所述转轴；
43.所述转轴可带动所述托盘旋转。
44.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
45.所述培养皿支架设有若干组所述托盘，且每组所述托盘呈间隔相等地沿所述转轴轴向设置，若干组所述托盘呈间隔相等地环设于所述转轴。
46.在一些实施方式中，所述横向输送机构还包括两第一微动开关；
47.所述转轴与所述培养皿相对的一面设有缓冲部，所述缓冲部用于防止所述培养皿撞击所述转轴导致所述培养皿损坏。
48.根据本发明的另一方面，进一步提供试验箱，包括：
49.试验箱主体，具有试验空间；
50.上述任一项所述的用于微生物实时培养及检测的移动装置，安装于所述试验空间。
51.与现有技术相比，本发明具有以下至少一项有益效果：
52.1.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置通过设置夹爪机构和拍照机构实现无须取出培养皿即可在培养箱内对培养皿中的菌落进行拍照和计数，避免工作人员将培养皿取出后影响培养皿中微生物的繁殖环境使研究结果产生偏差。
53.2.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置通过设置横向输送机构和升降机构，可实现夹爪机构在x轴和z轴方向的移动，使夹爪机构能够准确地夹持培养皿并将其送至拍照机构进行拍照和计数，并且减小夹爪机构的运动轨迹，节省了培养箱内的空间。
54.3.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置的拍照机构包括相机和光源，通过光源对培养皿进行补光，使获得的菌落照片更为清晰。
55.4.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置的横向输送机构和升降机构分别设有第一传感器，用于检测夹爪机构的位置，以确保夹爪机构能够准确夹持培养皿。
56.5.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置中的夹爪机构包括两夹持臂，通过电机和连接组件驱动两夹持臂夹紧或松开，以使夹爪机构能够夹持培养皿。
57.6.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置中夹持臂与培养皿接触的一面设有防滑部，以放置培养皿从两夹持臂之间滑落导致培养皿碎裂。
58.7.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置中的培养皿支架设有若干组托盘，每组设有若干层托盘，托盘用于放置培养皿，且若干组环绕于转轴呈间隔相等设置，极大地提高了培养皿的容量。
59.8.本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置中的培养皿支架的转轴与培养皿接触的一侧设有缓冲部，可防止夹持机构将培养皿放回托盘时培养皿和转轴发生碰撞以损坏培养皿。
附图说明
60.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
61.图1是本发明提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置的立体结构示意图；
62.图2是图1的爆炸视图；
63.图3是本发明提供用于微生物实时培养及检测的移动装置的正视图；
64.图4是本发明提供用于微生物实时培养及检测的移动装置的俯视图
65.图5是本发明提供的横向输送机构的立体结构示意图；
66.图6是本发明提供的横向输送机构和升降机构的连接示意图；
67.图7是本发明提供的夹爪机构的立体结构示意图；
68.图8是本发明提供的夹爪机构的内部结构示意图；
69.图9是本发明提供的横向输送机构、升降机构和夹爪机构的连接示意图；
70.图10是本发明提供的培养皿支架的立体结构示意图；
71.图11是本发明提供的培养皿支架在另一视角的结构示意图；
72.图12是本发明提供的拍照机构的立体结构示意图；
73.图13是本发明提供的微动开关的结构示意图；
74.图14是本发明提供的升降机构支架22的结构示意图；
75.图15是本发明提供的夹爪机构的俯视图；
76.图16是图15中a-a处剖视图；
77.图17是图16中b处的放大图；
78.图18是本发明提供的夹爪机构另一视角的立体结构示意图。
79.附图标号说明：
80.横向输送机构1，第一滑轨10，第一电机11，第一微动开关12，微动开关触头121，第一触发件13，第一滑块14，升降机构2，第二滑轨20，第二电机21，升降机构支架22，肋板221，连接板222，第二滑块23，第二触发件231，第二微动开关24，夹爪机构3，第三微动开关30，夹持臂31，工作端311，连接端312，第三电机32，驱动轴321，限位杆322，第一连杆33，第二连杆34，第一安装件35，第二安装件36，导轨37，壳体38，滑块391，圆弧形凹槽392，培养皿支架4，转轴41，托盘42，培养皿43，缓冲部44，支架电机45，螺丝46，拍照机构5，相机51，光源52，拍照机构支架53。
具体实施方式
81.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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
82.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
83.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
84.在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机
械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
85.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
86.在一个实施例中，参考说明书附图1至图13，本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置具体包括了横向输送机构1、升降机构2、夹爪机构3、培养皿支架4和拍照机构5。其中培养皿支架4具有第一放置位，用于放置培养皿43。拍照机构5具有第二放置位，用于对第二放置位中的培养皿43进行拍照计数。而横向输送机构1设置于培养皿支架4的一侧。升降机构2可滑动地连接于横向输送机构1，夹爪机构3可滑动地连接于升降机构2。通过横向输送机构1和升降机构2的配合，可使夹爪机构3沿x轴和z轴方向并在第一放置位和第二放置位之间运动，极大地减小了夹爪机构3的运动范围，节省了培养箱内的空间。
87.参考图5，具体地，在本实施例中,横向输送机构1包括第一滑轨10、第一滑块14和第一电机11。本实施例中，第一滑轨10位于横向输送机构1的上表面，第一滑块14可滑动地连接于第一滑轨10，显然，第一滑块14的底部形状配合于第一滑轨10以使第一滑块14可相对于横向输送机构1沿第一滑轨10移动。进一步地，第一滑块14用以连接升降机构2，且连接后第一滑块14和升降机构2同步沿移动，以使升降机构2随第一滑块14相对于横向输送机构1移动。第一电机11设于横向输送机构1的一端，用于驱动第一滑块14沿第一滑轨10滑动；可选地，参考图6和图14，在第一滑块14上可安装升降机构支架22，用于支撑升降机构2，提高横向输送机构1和升降机构2的连接以及相对移动时的稳定性。优选地，升降机构支架22包括两肋板221以及一连接板222，支撑并连接升降机构2。两肋板221分别固定于连接板222同一侧的两端，当然，两肋板221和连接板222也可以是一体成型的。只要其能够起到加强连接稳定性以及支撑的作用即可。从图14中可以清楚看到，本实施例中连接板222的表面设有多个大小不一的螺丝孔，螺丝孔用于将升降机构2与连接板222固定。参考图6，横向输送机构1工作时，第一滑块14沿第一滑轨10移动，同时带动升降机构支架22以及升降机构2同步移动。
88.进一步地，参考图5，第一滑块14的侧面向下延伸设有第一触发件13，同时在横向输送机构1侧面沿第一滑轨10的方向分别设有两第一微动开关12，具体地，微动开关的具体结构参考图13，包括微动开关本体和微动开关触头121，微动开关本体与系统相连，当第一滑块14移动到与第一微动开关12对应的位置时，第一触发件13触碰到微动开关触头121，第一微动开关12向系统发送指令使横向输送机构1停止工作即停止第一滑块14相对于第一滑轨10的移动，其作用在于使升降机构2停止相对于横向输送机构1的运动，以使夹爪机构3停止在第一放置位或第二放置位。
89.需要特别指出的是，前述设于横向输送机构1的第一微动开关12可以替换为其他部件如传感器等。优选地，在横向输送机构1的第一滑轨10的两端分别设有一第一传感器，其通过检测升降机构2相对于横向输送机构1的位置以使夹爪机构3停止第一放置位或第二放置位。具体而言，在第一滑轨10沿滑轨方向的两端分别设有一第一传感器，当第一滑块14移动到第一传感器的位置时，第一传感器向系统反馈，由系统控制横向输送机构1停止工作。
90.对于第一传感器的类型，本发明不做具体限制，其可以是光电传感器，也可以是位移传感器或者其他类型的传感器，只要其能够实现上述功能即可，在此不过多赘述。
91.参考图6和图9，升降机构2包括第二滑轨20、第二滑块23和第二电机21。第二滑块23可滑动地连接于第二滑轨20。第二电机21设于升降机构2的一端，用于驱动第二滑块23沿第二滑轨20滑动。夹爪机构3固定于第二滑块23。升降机构2的一侧安装于横向输送机构1，另一侧为第二滑轨20。具体地，在上述实施例的基础上，升降机构2通过螺丝安装于升降机构支架22的连接板222上，并随第一滑块14沿第一滑轨10移动。需要指出的是，上述连接方式只是本发明所提供的一种实施例，可选地，升降机构2也可通过其他方式或直接安装于第一滑块14，其不应当构成对本发明的限制。
92.进一步地，第二滑块23用于连接夹爪机构3，以带动夹爪机构3实现x轴和y轴方向上的移动，使其能够将培养皿43夹持至拍照机构5。并且第二滑块23上设有若干螺丝孔，用于连接夹爪机构3。
93.参考图6，在升降机构2相对于第二滑轨20的侧面装有两第二微动开关24，且第二滑块23的侧面延伸形成与第二微动开关24配合的第二触发件231，当第二滑块23移动到与第二微动开关24对应的位置时，第二触发件231将会触碰到微动开关触头121，第二微动开关24向系统发送指令使升降机构1停止工作，其作用在于使第二滑块23停止在第一放置位或者第二放置位。需要特别指出的是，前述升降机构2的第二微动开关24可以替换为其他部件如传感器等。优选地，在升降机构2的第二滑轨20的两端分别设有一第二传感器，其通过检测夹爪机构3相对于升降机构2的位置以使夹爪机构3停止在第一放置位或第二放置位。具体而言，在第二滑轨20沿滑轨方向的两端分别设有一第二传感器，当第一滑块23移动到第二传感器的位置时，第二传感器向系统反馈，由系统控制升降机构2停止工作。
94.对于第二传感器的类型，本发明不做具体限制，其可以是光电传感器，也可以是位移传感器或者其他类型的传感器，只要其能够实现上述功能即可，在此不过多赘述。
95.如前所述，横向输送机构1与升降机构2配合用于带动夹爪机构3将培养皿43从第一放置位夹持至第二放置位即从培养皿支架4夹持至拍照机构5进行拍照，然后将照片上传至系统对培养皿43内的菌落进行计数。整个过程中无需工作人员将培养皿43从培养箱中取出，可有效地避免因培养皿短暂离开培养箱而导致研究结果出现偏差，保证了研究实验的准确性。
96.在一个实施例中，参考图1和图12，拍照机构5包括相机51、光源52和拍照机构支架53，相机51与光源52分别连接于拍照机构支架53的上下两端，具体地，相机51位于光源52的上方，拍照时，培养皿43位于相机51和光源52之间。由于培养箱中的环境相对较暗，直接拍照会由于亮度的原因导致照片不清晰，进而对菌落计数出现偏差影响实验结果，因此设置光源52对培养皿43进行补光，以避免上述情况导致的结果偏差。
97.在一个实施例中，参考图1和图7-9，本发明所提供的用于微生物实时培养及检测的移动装置中的夹爪机构3具体包括了壳体38、第三电机32、两夹持臂31和连接组件。其中第三电机32安装于壳体38。连接组件安装于壳体38的内部且连接于第三电机32。两夹持臂31分别具有工作端311和连接端312，两夹持臂31的工作端311用于夹持培养皿43，两夹持臂31的连接端312分别固定于连接组件。第三电机32通过驱动连接组件以控制两夹持臂31夹紧或松开以夹持或放下培养皿43。
98.进一步地，连接组件包括第一连杆33、第二连杆34、导轨37、第一安装件35和第二安装件36。导轨37安装于壳体38，第一安装件35和第二安装件36可活动地连接于导轨37。两夹持臂31的连接端312分别连接于第一安装件35和第二安装件36。第一安装件35通过第一连杆33连接于第三电机32转轴中心的一侧，第二安装件36通过第二连杆34连接于第三电机32转轴中心的另一侧。
99.其工作原理如下：
100.当第三电机32正向转动时，第一连杆33和第二连杆34分别带动第一安装件35和第二安装件36沿导轨37相向移动，以使两夹持臂31夹紧。
101.当第三电机32反向转动时，第一连杆33和第二连杆34分别带动第一安装件35和第二安装件36沿导轨37朝相反方向移动，以使两夹持臂31松开。
102.可选地，参考图17，第一安装件35和第二安装件36分别通过滑块391与导轨37连接，且滑块391与导轨37通过若干滚珠配合以使夹持臂31的夹紧和松开的动作更为顺滑，相应地，导轨37与滑块391配合的两侧以及滑块391与导轨37配合的两侧均设有配合于滚珠的圆弧形凹槽392。
103.参考图18，本实施例中，电机32的相邻两侧面分别安装有一个第三微动开关30，相应地，在电机32的顶部，有一限位杆322连接于电机32的驱动轴321，且限位杆322与驱动轴321同步转动，当然地，限位杆322在转动过程中可以触碰到两第三微动开关30的微动开关触头121，设于电机32的两第三微动开关30用于限制电机32的驱动轴321的转动，以避免驱动轴过度转动导致第一连杆33和第二连杆34这段致使夹爪机构3损坏，避免造成经济损失和对实验造成影响。其原理为，设置在电机32相邻两侧的第三微动开关30共同构成了对驱动轴321转动范围的限制，其目的是限制俩夹持臂31沿导轨37的移动范围，避免驱动轴过度转动导致第一连杆33和第二连杆34的损坏。当限位杆322随驱动轴321的转动而触碰到微动开关触头121时，第三微动开关30向系统反馈，由系统控制驱动轴321停止转动，进而两夹持臂31停止移动。
104.进一步地，夹爪机构3设有第二传感器，用以检测两夹持臂31之间的距离，以确认两夹持臂31将培养皿43夹紧后再开始移动，放置培养皿43从两夹持臂31中滑落造成经济损失以及影响实验进行。参考图3，可选地，第二传感器可以设置在电机32的转轴处，检测第一连杆33和第二连杆34相对于电机32转轴的位置，进而检测两夹持臂31之间的距离。可选地，第二传感器可以设置于导轨37，用以检测第一安装件35和第二安装件36之间的距离，进而检测两夹持臂31之间的距离。可选地，第二传感器可以设置在两夹持臂31的连接端312，用以检测两夹持臂31之间的距离。可选地，第二传感器可设置在两夹持臂31与培养皿43接触的一侧，以直接检测两夹持臂31与培养皿43之间的夹持情况。需要进一步指出的是，对于第二传感器的类型不做具体限制，其可以是光电传感器，也可以是位移传感器、压力传感器或者其他类型的传感器，只要其能够实现上述功能即可，在此不过多赘述。
105.在一些优选实施方式中，两夹持臂31与培养皿43接触的一面设有用以防止培养皿43滑落的防滑部。对于防滑部的具体类型，本发明不做具体限制，其可以是增大摩擦力的凸点，也可以是防滑槽等，优选的实施方案为在两夹持臂31上套设橡胶或者在两夹持臂31与培养皿接触的一面贴上橡胶层。
106.在一个实施例中，参考图1、图10和图11，本发明所提供的用于微生物实时培养及
检测的移动装置中的培养皿支架4包括转轴41和若干托盘42。其中，托盘43用于放置培养皿43，具体而言，托盘42连接于转轴41。转轴41可带动托盘42旋转。其中，托盘42与转轴41通过螺丝连接，参考图10，托盘42的一端设有凸块，凸块上开设有螺丝孔，相应地，转轴41与托盘42连接处设有凸块，凸块上开设螺丝孔，安装时，托盘42和转轴41的凸块上下叠放且螺丝孔相对，通过螺丝将托盘42和转轴41固定。本实施例中，凸块上优选地设有两个螺丝孔，以加强托盘42和转轴41的连接稳定性。
107.进一步地，培养皿支架4设有若干组托盘42，且每组托盘42呈间隔相等地沿转轴41的轴向设置，以此极大地提升培养皿支架4的容量。优选地，若干组托盘42呈间隔相等地环设于转轴41。
108.当需要对培养皿43拍照时，控制夹爪机构3夹持培养皿43至拍照机构5进行拍照，拍照结束后控制夹爪机构3将培养皿43放回托盘42，接着控制转轴41转动，将下一个待拍照的培养皿43转动至夹爪机构3可夹持的位置以供夹爪机构3将其夹持至拍照机构5。
109.可选地，在转轴41与培养皿43相对的一面设有缓冲部44，缓冲部44的作用在于，当夹爪机构3将培养皿43放回托盘42时，防止托盘42撞击转轴41造成培养皿破碎，导致经济损失且影响实验的进行。进一步地，缓冲部44可以是两个橡胶块，分别设置在托盘42与转轴41连接处的上方，当夹持机构3将培养皿43放回托盘42时，两个橡胶块抵接于培养皿43防止其撞击转轴41导致培养皿43损坏。当然，缓冲部44也可以是一个大的橡胶块，或者海绵块等，其数量、形状、材质均不受限制，只要其能够达到上述效果即可。
110.根据本发明的另一方面，进一步提供试验箱，包括：试验箱主体，具有试验空间；上述任一项所述的用于微生物实时培养及检测的移动装置，安装于所述试验空间。
111.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。