CN117660160B - 一种独立分层式培养箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立分层式培养箱，属于生物培养箱技术领域，包括箱体、供气装置、控制装置、至少两个培养舱室和旋转驱动机构；旋转驱动机构包括旋转轴和旋转驱动电机，旋转驱动电机与旋转轴相连接，旋转轴贯穿所有的培养舱室；培养舱室内设置有旋转托盘机构和数据采集模块，数据采集模块用于采集培养舱室内的环境数据，旋转托盘机构与旋转轴固定连接，培养舱室内顶部设置有信息读取装置，培养舱室内设置有密封加热装置。采用上述结构的一种独立分层式培养箱，使用多培养舱室独立控制模式，并设置有密封加热装置减少取放样品时环境对样品的影响，设置有信息读取装置使用电子信息系统对样本进行管理，所有信息可记录可追溯且不易出错。

Description

一种独立分层式培养箱

技术领域

本发明涉及生物培养箱技术领域，尤其是涉及一种独立分层式培养箱。

背景技术

生物培养箱是通过在箱体内模拟形成一个类似细胞/组织在生物体内的生长环境，培养箱要求稳定的环境(温湿度以及气体浓度等)，来对细胞/组织进行体外培养。

目前，生物培养箱通常分为两种，一种是柜式培养箱，内部为一个培养空间，所有样本共享同一个空间，可以实现较多样本的培养，但由于培养期间需多次将样本从培养箱中取出进行观察记录，这带来的环境变化就会显著影响其他培养液的效果和样本的发育；另一种为桌面式培养箱，一般设有2-10个独立控制的培养腔室，几个样本共享一个小培养空间，本腔室样本的进出，不会影响其他腔室的培养，但样本容量通常较小，不适合大批量样本培养。

目前，实验室人员采用一个培养箱来集中培养大数量需求培养环境相同的样本。而对于不同样本同时培养，或者对相同样本进行不同培养环境来对比差异时，试验人员会采用多个培养箱对样本进行分批培养。另外，市场上存在很多桌面培养箱，有很多独立的小舱室，每个小舱室空间独立。可以放相同或者不同类型的样本。例如专利号为202321091585.3公开了一种具有分层培养功能的二氧化碳培养箱。与此同时，现有专利通过设置转盘结构提高环境的均匀性，例如专利号为202222370235.2公开了一种具有温湿度调节的霉菌培养箱，专利号201821430490.9公开了一种用于微生物检验教学的培养箱。

但是还是存在如下问题：

1、使用多个培养箱来满足对需要不同样本同时培养，或者对相同样本进行不同培养环境来对比差异时，柜式培养箱就会有空间利用效率低，实验成本增加等问题。同时由于培养样品较为相似，在一个培养箱中集中培养大数量需求培养环境相同的样本时又会有样本位置及信息无法准确对应及定位，现有培养箱无法对样本的存储位置进行精确管理，容易出现误操作的情况。

2、桌面培养箱空间体积较小，无法放置数量较多样本，在有数量要求的时候无法满足实验条件。且桌面培养箱虽然空间独立，但是内部的气体浓度，环境湿度基本一样，没有进行分开控制，因此无法满足差异化培养需求。

3、无论桌面培养箱还是柜式培养箱，在取放样品的时候，都需要完全打开舱门，暴露面积大；特别是柜式培养箱，舱门打开后，所有样本都会与外部环境联通，对其它样本的培养造成不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种独立分层式培养箱，各个培养舱室独立控制，取放样品时进行密封和加热，减少环境对样品的影响，通过信息读取装置使得电子信息系统对样本进行管理，所有信息可记录可追溯且不易出错。

为实现上述目的，本发明提供了一种独立分层式培养箱，包括箱体、供气装置以及控制装置，供气装置与控制装置电连接，还包括至少两个培养舱室和旋转驱动机构；

旋转驱动机构包括旋转轴和旋转驱动电机，旋转驱动电机安装在箱体内并与旋转轴相连接，旋转轴转动连接在箱体内并贯穿所有的培养舱室；

培养舱室内设置有旋转托盘机构和数据采集模块，数据采集模块用于采集培养舱室内的环境数据，旋转托盘机构与旋转轴固定连接，培养舱室内顶部设置有信息读取装置，培养舱室内相对于舱口位置设置有密封加热装置；

箱体、旋转驱动电机、数据采集模块、信息读取装置以及密封加热装置均与控制装置电连接。

优选的，所述箱体上设置有用于显示和录入样品信息的显示控制屏；

所述箱体上设置有密封门，密封门与培养舱室的舱口相对设置且设置有电子锁；

所述箱体上相对每个密封门位置均设置有状态指示灯；

显示控制屏、电子锁以及状态指示灯均与控制装置电连接。

优选的，所述信息读取装置为RFID识别器和扫码器的组合，或者所述信息读取装置为图像采集装置。

优选的，密封加热装置包括固定在培养舱室顶部的顶部加热密封机构和通道加热密封机构；

顶部加热密封机构包括保温板、嵌设在保温板内的扇形加热板以及设置在保温板上的第一密封圈；

通道加热密封机构包括设置在舱口一端的第二密封圈和设置在舱口内的环形加热器；

扇形加热板和环形加热器均与控制装置电连接。

优选的，数据采集模块包括温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器，温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器均至少设置有一个，在保温板上设置有至少一个温湿度传感器，密封门打开后，控制装置根据保温板相对位置的实时温度调整扇形加热板和环形加热器的加热功率。

优选的，培养舱室的侧面设置有进气口和出气口，进气口和出气口通过气体管道均与供气装置相连接。

优选的，还包括样品信息录入装置，样品信息录入装置为RFID识别器和扫码器的组合，或者所述信息读取装置为图像采集装置。

优选的，旋转托盘机构包括托盘架和抽拉托盘，托盘架圆周设置有若干个扇形滑槽，扇形滑槽内滑动设置有抽拉托盘，抽拉托盘底部开设有通气孔，托盘架与旋转轴固定连接。

优选的，旋转轴与培养舱室的贯穿处设置有密封轴承，旋转轴的两端通过转动轴承安装在箱体内，旋转轴一端的锥齿轮与旋转驱动电机的输出轴的锥齿轮相啮合。

因此，本发明采用上述结构的一种独立分层式培养箱，具有以下有益效果：

(1)、采用多个培养舱室独立控制模式，可实现一台设备，多种培养环境。

(2)、存取样品时仅将对应的抽拉托盘取出即可，不需要将整个培养舱室的样品取出，最大程度减少暴露面积，维护培养舱室内环境。

(3)、培养舱室内相对于舱口位置设置有密封加热装置，将取放的抽拉托盘与其他不需要操作的抽拉托盘进行隔离，存取样时，外部环境不会影响到其他抽拉托盘，并进行加热处理，减少打开密封门对样本培养的影响，同时使样本更快达到培养温度。

(4)设置有信息读取装置，当旋转轴带动托盘架旋转时，会对所有样本进行一次扫描信息读取，获得精确的样本位置信息，通过电子信息系统对样本进行管理，所有信息可记录可追溯，使用地址模式对存取样本信息，位置进行管理，降低出错风险。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种独立分层式培养箱立体结构示意图；

图2为本发明一种独立分层式培养箱内部结构示意图；

图3为本发明培养舱室结构示意图。

附图标记

1、箱体；11、显示控制屏；12、密封门；13、电子锁；14、状态指示灯；2、供气装置；3、控制装置；4、培养舱室；41、进气口；42、出气口；43、舱口；5、旋转驱动机构；51、旋转轴；52、旋转驱动电机；53、密封轴承；54、转动轴承；55、锥齿轮；6、旋转托盘机构；61、托盘架；611、扇形滑槽；62、抽拉托盘；621、通气孔；7、信息读取装置；8、密封加热装置；81、顶部加热密封机构；811、保温板；812、扇形加热板；82、通道加热密封机构；821、第二密封圈；822、环形加热器。

具体实施方式

实施例

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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。

下面结合附图，对本发明的实施方式作详细说明。

实施例1

如图1所示，一种独立分层式培养箱，包括箱体1、供气装置2、控制装置3、三个培养舱室4和旋转驱动机构5。

旋转驱动机构5包括旋转轴51和旋转驱动电机52，旋转驱动电机52安装在箱体1内并与旋转轴51相连接，旋转轴51通过转动轴承54转动连接在箱体1，旋转轴51一端的锥齿轮55与旋转驱动电机52的输出轴的锥齿轮55相啮合，旋转驱动电机52与控制装置3电连接，实现旋转驱动电机52驱动旋转轴51转动。如图3所示，培养舱室4内设置有旋转托盘机构6，旋转托盘机构6包括托盘架61和抽拉托盘62，托盘架61圆周设置有若干个扇形滑槽611，扇形滑槽611内滑动设置有用于放置培养样品的抽拉托盘62，抽拉方式设置便于样品的取放，抽拉托盘62底部开设有通气孔621，托盘架61与旋转轴51固定连接。旋转轴51贯穿三个培养舱室4并与托盘架61固定连接，旋转轴51与培养舱室4的贯穿处设置有密封轴承53，保证每个培养舱的相对密封性且旋转轴51的转动不会影响培养舱室4。

培养舱室4内顶部设置有信息读取装置7，本实施例信息读取装置7采用RFID识别器和扫码器的组合装置，使得信息读取装置7实现RFID电子标签、条形码以及二维码等的识别。

培养舱室4的侧面设置有进气口41和出气口42，进气口41和出气口42通过气体管道均与供气装置2相连接，供气装置2可以根据实际培养舱室4的需要为各个培养舱室4提供二氧化碳、氮气或者水份等。

如图2所示，培养舱室4内相对于舱口43位置设置有密封加热装置8，密封加热装置8包括固定在培养舱室4顶部的顶部加热密封机构81和通道加热密封机构82，顶部加热密封机构81包括保温板811、嵌设在保温板811内的扇形加热板812以及设置在保温板811上的第一密封圈。通道加热密封机构82包括设置在舱口43一端的第二密封圈821和设置在舱口43内的环形加热器822，扇形加热板812和环形加热器822均与控制装置3电连接用于控制扇形加热板812和环形加热器822的加热功率。

培养舱室4内设置有数据采集模块，数据采集模块用于采集培养舱室4内的环境数据，数据采集模块包括温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器，可以根据实际的培养环境设置传感器的类型，温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器均设置有多个，多个温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器均布在培养舱室4内(图中未画出)，在保温板811上设置有一个温湿度传感器，用于检测打开密封门12后当前抽拉托盘62的温度，根据温度数据确定启动加热密封装置中加热功率。

箱体1上设置有用于显示和录入样品信息的显示控制屏11，箱体1上设置有密封门12，密封门12与培养舱室4的舱口43相对设置且设置有电子锁13，箱体1上相对每个密封门12位置均设置有状态指示灯14，显示控制屏11、电子锁13以及状态指示灯14均与控制装置3电连接。

使用过程如下：

存样操作：

步骤1：用户根据需求预先设置好各个培养舱室4的培养环境参数(包括温湿度以及相应气体的浓度)。

步骤2：通过显示控制屏11录入样本信息和存放位置等信息。

步骤3：旋转驱动电机52驱动旋转轴51转动，从而带动托盘架61转动，使相应位置的抽拉托盘62转动至舱口43，并通过第一密封圈和第二密封圈821进行密封。

步骤4：相应密封门12的上部状态指示灯14亮起，相应密封门12的电子锁13打开，用户可手动打开相应密封门12，同时启动密封加热装置8，根据保温板811相对位置的温湿度传感器检测外界环境对存样的抽拉托盘62的影响，使得抽拉托盘62保持在设定温度，减少外界环境对存样区的影响。

步骤5：用户将抽拉托盘62抽出，将样本放置在抽拉托盘62上。

步骤6：用户将抽拉托盘62送回托盘架61内，并关闭密封门12，关闭密封加热装置8。

步骤7：用户显示控制屏11上操作存样完成。

取样操作：

步骤1：通过显示控制屏11输入需要取出样本信息，并确认。

步骤2：旋转驱动电机52驱动旋转轴51转动，从而带动托盘架61转动，使相应位置的抽拉托盘62转动至舱口43。

步骤3：位置确定后，相应密封门12的上部状态指示灯14亮起，相应密封门12的电子锁13打开，用户可手动打开相应密封门12，同时启动密封加热装置8，根据保温板811相对位置的温湿度传感器检测外界环境对取样的抽拉托盘62的影响，使得抽拉托盘62保持在设定温度，减少外界环境对取样区的影响。

步骤4：用户将用户将抽拉托盘62抽出，将对应样本取出。

步骤5：用户将抽拉托盘62送回托盘架61内，并关闭密封门12，关闭密封加热装置8。

步骤6：用户显示屏上操作取样完成.

培养皿或其他培养用容器，在进入设备前，贴上二维码或RFID标签等电子标签，电子标签可以通过信息管理系统进行打印，打印时，自动与信息系统进行数据绑定。当旋转轴51带动托盘架61转动时，信息读取装置7会对所有样本进行一次扫描，读取样本的数学信息标识，同时获得精确的样本位置信息，并将相关信息会存储到培养箱的控制装置3中，实现显示控制屏11进行检索和显示。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：信息读取装置7采用图像采集装置。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：增设有样品信息录入装置，样品信息录入装置为RFID识别器和扫码器的组合，或者所述信息读取装置7为图像采集装置，便于用户录入样品信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种独立分层式培养箱，包括箱体、供气装置以及控制装置，供气装置与控制装置电连接，其特征在于：还包括至少两个培养舱室和旋转驱动机构；

旋转驱动机构包括旋转轴和旋转驱动电机，旋转驱动电机安装在箱体内并与旋转轴相连接，旋转轴转动连接在箱体内并贯穿所有的培养舱室；

培养舱室内设置有旋转托盘机构和数据采集模块，旋转托盘机构包括托盘架和抽拉托盘，托盘架圆周设置有若干个扇形滑槽，扇形滑槽内滑动设置有抽拉托盘，抽拉托盘底部开设有通气孔，托盘架与旋转轴固定连接；数据采集模块用于采集培养舱室内的环境数据，旋转托盘机构与旋转轴固定连接，培养舱室内顶部设置有信息读取装置，在培养舱室的舱口位置设置有密封加热装置；密封加热装置包括固定在培养舱室顶部的顶部加热密封机构和通道加热密封机构；顶部加热密封机构包括保温板、嵌设在保温板内的扇形加热板以及设置在保温板上的第一密封圈；通道加热密封机构包括设置在舱口一端的第二密封圈和设置在舱口内的环形加热器；数据采集模块包括温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器，温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器以及氮气浓度传感器均至少设置有一个，在保温板上设置有至少一个温湿度传感器，密封门打开后，控制装置根据保温板相对位置的实时温度调整扇形加热板和环形加热器的加热功率；

箱体、旋转驱动电机、数据采集模块、信息读取装置以及密封加热装置均与控制装置电连接，扇形加热板和环形加热器均与控制装置电连接；

培养舱室的侧面设置有进气口和出气口，进气口和出气口通过气体管道均与供气装置相连接。

2.根据权利要求1所述的一种独立分层式培养箱，其特征在于：

所述箱体上设置有用于显示和录入样品信息的显示控制屏；

所述箱体上设置有密封门，密封门与培养舱室的舱口相对设置且设置有电子锁；

所述箱体上相对每个密封门位置均设置有状态指示灯；

显示控制屏、电子锁以及状态指示灯均与控制装置电连接。

3.根据权利要求1所述的一种独立分层式培养箱，其特征在于：所述信息读取装置为RFID识别器和扫码器的组合，或者所述信息读取装置为图像采集装置。

4.根据权利要求1所述的一种独立分层式培养箱，其特征在于：还包括样品信息录入装置，样品信息录入装置为RFID识别器和扫码器的组合。

5.根据权利要求1所述的一种独立分层式培养箱，其特征在于：旋转轴与培养舱室的贯穿处设置有密封轴承，旋转轴的两端通过转动轴承安装在箱体内，旋转轴一端的锥齿轮与旋转驱动电机的输出轴的锥齿轮相啮合。