厌氧培养装置及厌氧培养系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种厌氧培养装置及系统，该厌氧培养装置包括壳体、抽气机构和充气机构。该抽气机构具有抽气管，抽气管可通过其上的进气接口与培养罐接通，用于抽出培养罐内气体。充气机构包括至少一个充气管，该充气管可通过其上的充气入口与培养气源或空气连通，同时其上的充气出口与培养罐的罐体连通，用于向培养罐内充入培养气源或空气，通过操作第一通闭控制件和第二通闭控制件来控制抽气管和充气管内气路的通闭，经过多次抽充配合，最终可实现培养罐内形成培养环境的目的。
【专利说明】厌氧培养装置及厌氧培养系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种细菌培养设备，尤其是涉及一种厌氧菌的培养设备。
【背景技术】
[0002]厌氧菌通常作为正常菌群广泛分布于自然界和人体全身的各个部位，人体各个部位上所有的黏膜表面均布满了厌氧菌和非厌氧菌，在感染性疾病中，厌氧菌感染占有相当大的比例。长期以来，由于医疗条件和区域的限制，医院懂厌氧菌培养技术的不多，有的甚至没有这方面的设备，以致临床医师在抗感染治疗时，不能做厌氧菌培养及试验，而养成经验用药的习惯，也会影响抗感染治疗的效果。
[0003]开展厌氧培养是医院微生物检验实验室的重要项目之一，目前医院常用的有用厌氧培养箱、产气袋等方法实现厌氧培养。厌氧培养箱是一个密闭的大型金属箱，箱内具有培养室，培养室的一个侧面有一个有机玻璃做的透明面板，板上朝向培养室内装有两个手套，可通过手套在培养室内进行操作。培养室的外侧有一交换室，具有内外二门，其中内门用于隔离培养室和交换室，处于关闭状态。操作时先将培养室内形成厌氧环境，然后先打开外门，将培养物放入交换室内。关上外门进行操作使交换室内达到厌氧状态，然后手伸入手套把交换室的内门打开，将物品移入培养室内，关上内门，培养室内保持厌氧状态。
[0004]但现有这种厌氧培养箱存在设备笨重、消耗气体多、操作复杂、生成厌氧环境时间长、设备体积大难以移动等缺点。
[0005]产气袋的使用则更为简单，只需把药剂(产气袋)外包装剪开放入容器内，密封后即可形成适宜的厌氧、微需氧、二氧化碳培养环境。其基本原理是将密闭空间中的氧气完全或者部分吸收掉，然后产生二氧化碳。但产气袋由于本身大小的限制，只能适用于一定大小的空间范围，使用起来非常不方便。
【发明内容】
[0006]本申请提供一种厌氧菌培养装置和系统。
[0007]根据本申请的第一方面，本申请提供一种厌氧培养装置，包括:
[0008]壳体，所述壳体为厌氧培养装置提供支撑；
[0009]抽气机构，所述抽气机构设置于壳体内，其具有抽气管，所述抽气管具有与培养罐连通的进气接口，所述抽气管上设有第一通闭控制件控制抽气管内气路的通闭；
[0010]还包括至少一组充气机构，一组充气机构对应给至少一个培养罐进行充气；每组所述充气机构包括至少一个充气管，每个充气管具有与培养气源或空气连通的充气入口和与培养罐连通的充气出口，且每个充气管上分别设置有第二通闭控制件进行充气管内气路的通闭控制。
[0011]作为所述厌氧培养装置的进一步改进，所述第一通闭控制件和/或第二通闭控制件为机械阀门，所述机械阀门的阀体位于抽气管或充气管的气路上。
[0012]作为所述厌氧培养装置的进一步改进，所述厌氧培养装置还包括电源模块，所述第一通闭控制件和/或第二通闭控制件为电动阀门，所述电动阀门与电源模块电连接，且每个电动阀门分别设有触发开关控制电动阀门上电源的通断。
[0013]作为所述厌氧培养装置的进一步改进，所述厌氧培养装置还包括控制器，所述第一通闭控制件和第二通闭控制件的触发开关与控制器信号连接，由所述控制器启动和关闭第一通闭控制件和第二通闭控制件。
[0014]作为所述厌氧培养装置的进一步改进，每组所述充气机构包括至少两个用于接至少两种不同培养气源的充气管，所述厌氧培养装置还包括多通接头，所述抽气管的进气接口和充气管的充气出口都直接连通于多通接头，所述多通接头则直接与培养罐接通。
[0015]作为所述厌氧培养装置的进一步改进，所述厌氧培养装置还包括压力传感器和显示模块，所述压力传感器设置于多通接头用于连接培养罐的气路上。
[0016]本申请还提供一种厌氧培养系统，包括上述任一实施例所述的厌氧培养装置和至少一个培养罐；所述厌氧培养装置内的抽气管连通于所述培养罐的罐体，并通过第一通闭控制件控制抽气管内气路的通闭，所述充气机构内的充气管对应与至少一个培养罐的罐体连通，并通过第二通闭控制件控制充气管内气路的通闭。
[0017]作为所述厌氧培养系统的进一步改进，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括无氧混合气体，以及二氧化碳气体、氮气和氢气三种气体中的任一种，所述充气机构包括两个充气管，其中一个充气管的充气入口与无氧混合气体接通，另一个充气管的充气入口与二氧化碳气体、氮气和氢气三种气体中的任一种接通。
[0018]作为所述厌氧培养系统的进一步改进，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括二氧化碳气体、氮气和氢气三种培养气源，所述充气机构包括三个充气管，第一个充气管的充气入口与二氧化碳气体接通，第二个充气管的充气入口与氮气接通，第三个充气管的充气入口与氢气接通。
[0019]作为所述厌氧培养系统的进一步改进，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括二氧化碳气体，所述充气机构包括两个充气管，其中一个充气管的充气入口与二氧化碳连通，另一个充气管的充气入口留空。
[0020]本申请的有益效果是:
[0021]本申请提供的厌氧培养系统中，该厌氧培养装置包括壳体、抽气机构和充气机构。该抽气机构具有抽气管，抽气管可通过其上的进气接口与培养罐接通，用于抽出培养罐内气体。充气机构包括至少一个充气管，该充气管可通过其上的充气入口与培养气源或空气连通，同时其上的充气出口与培养罐的罐体连通，用于向培养罐内充入培养气源或空气，通过操作第一通闭控制件和第二通闭控制件来控制抽气管和充气管内气路的通闭，经过多次抽充配合，最终可实现培养罐内形成培养环境的目的。
[0022]尤其是在当充气管为至少两个时，各充气管所连通的培养气源是可设定为不同，充气管可分别连通不同的培养气源，通过抽充动作的配合实现培养罐内形成培养环境的目的，使得本厌氧培养装置不仅仅可适用于单一的无氧混合气体培养气源，还能适用于氮气、二氧化碳和氢气的组合，扩大了厌氧培养装置的培养气源适用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本申请厌氧菌培养装置一种实施例的外形示意图；[0024]图2为本申请厌氧菌培养装置一种实施例的内部结构图；
[0025]图3为本申请厌氧菌培养装置一种实施例的气路连接示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0027]本申请对以下技术名称定义如下:
[0028]厌氧培养(anaerobic culture)指把微生物置于与分子态氧隔绝状态下所进行的培养。
[0029]培养气源包括氮气、二氧化碳、氢气和无氧混合气体。
[0030]无氧混合气体一般为80%氮气，10%二氧化碳，10%氢气。
[0031]培养环境包括厌氧环境、微需氧环境和二氧化碳环境。
[0032]微需氧环境指的是含氧(分子态)量极少时的培养环境。
[0033]实施例:
[0034]请参考图1和2，本实施例提供一种厌氧培养系统，其包括厌氧培养装置和至少一个培养罐9。
[0035]该厌氧培养装置包括壳体1、显示模块2、真空泵3、充气管(图中未示出管体部分，仅示出充气入口 4)、电源模块5、通闭控制件6、多通接头7和压力传感器8。
[0036]该壳体I包括底座11和上盖12，该底座11和上盖12围成一个安装腔体，壳体I为厌氧培养装置提供支撑，真空泵3、充气管、电源模块5、通闭控制件6、多通接头7和压力传感器8都设置于安装腔体内，而显示模块2设置于壳体I的外表面。
[0037]该显示模块2为可以为显示屏，其用于显示压力传感器8测得的数据，以便操作者参考。或者，显示模块2也可以是外接模块，即厌氧培养装置不包括显示模块2，但通过插口外接一个显示模块，该显示模块用以显示压力传感器8测得的数据，甚至还可以外接一个控制器，将所测得的数据转换成操作者更易懂的信息，例如将模拟压力信号变化转化成压力表盘和数字显示，以便操作者更容易理解此刻安装腔体内的压力大小。
[0038]该真空泵3是作为本实施例中的抽气机构，其具有抽气管(附图2中为了简化结构并未示出抽气管的管体部分)，该抽气管具有进气接口，并通过进气接口与培养罐9连通。该抽气管上设有第一通闭控制件控制抽气管内气路的通闭。
[0039]本实施例中三个充气管作为一个充气机构，在其他实施例中充气机构也可以是其他能够实现与培养气源连通而进行充气的结构，充气机构的数量也可以是一组、两组、三组甚至更多。一组充气机构对应给至少一个培养罐9进行充气，也就是说当具有多组充气机构时，可同时对多个培养罐9进行充气，使其达到培养环境。每组充气机构可以包括至少一个充气管，但充气管为一个时，该充气管需要与无氧混合气体接通。当充气管为至少两个时，充气管用于与至少两种不同的培养气源接通，或分别与空气及以上培养气源中的一种接通，充气管具有与培养气源或空气连通的充气入口和与培养罐9连通的充气出口，同时每个充气管上分别设置有第二通闭控制件进行充气管的通闭控制。
[0040]本实施例中第一通闭控制件和第二通闭控制件统称为通闭控制件6，其可以为机械阀门，该机械阀门的阀体位于抽气管或充气管的气路上，在采用机械阀门时，本厌氧培养装置可不设置电源模块(真空泵自身具有电源模块)。该通闭控制件6也可以为电动阀门，如电磁阀或集成阀，这里以电磁阀为例。当通闭控制件6采用电动阀门时，厌氧培养装置还包括电源模块，例如内置电池或外接插头。该电动阀门与电源模块电连接，且每个电动阀门分别设有触发开关控制电动阀门上电源的通断(触发开关为现有技术常用开关，如按键开关，旋钮开关等，这里未示出)，分别用于操作者对抽气管和各个充气管的控制。
[0041]该通闭控制件6可由操作者手动进行操作。或者在通闭控制件6为电动阀门时，也可使厌氧培养装置包括控制器，第一通闭控制件和第二通闭控制件的触发开关与控制器信号连接，由控制器启动和关闭第一通闭控制件和第二通闭控制件。该控制器和上述显示模块的控制器可为同一控制器。
[0042]当然，本厌氧培养系统中也可以包括培养气源，该培养气源通过对应充气管与培养罐连通，进行充气，对此以下将做详细介绍。或者，在其他实施例中，厌氧培养系统本身不具有培养气源，而是通过其充气入口与外部的培养气源通过管道连通，从而实现充气。
[0043]本实施例是以三个充气管为例进行说明的，这里将三个充气管依次称为第一充气管、第二充气管和第三充气管。如图1和2所示(附图2中为了简化结构并未示出充气管的管体部分)，该第一充气管对应B 口，第二充气管对应C 口，第三充气管对应D 口，这里将B⑶三个充气入口依次称为第一充气入口、第二充气出口和第三充气入口，该三个充气管通过各自的充气入口与培养气源或空气接通。
[0044]如图3所示，该三个充气管的充气出口(未示出)以及抽气机构的进气接口直接连通于多通接头7的接头部分71，而多通接头7则直接通过管道与培养罐9接通，其中充气入口 4 (BP B、C、D 口)和多通接头7用于接通培养罐9的接头72卿A 口)可外露于壳体I外，使得培养罐9、培养气源与厌氧培养装置之间是可拆卸的，使得厌氧培养装置可独立进行包装、运输，同时便于与培养气源和培养罐的组装。当然，多通接头7作为一个转接头，将各充气管、抽气机构整合后再通过一根管道与培养罐连通，可简化充气管、抽气管的结构，但在其他实施例中，充气管和抽气管仍是可以通过连接管直接与培养罐相连通。该压力传感器8设置于多通接头7的气路上，用来检测气路中的气体压力传送给显示模块2或外接控制器作为控制信号，此时可将压力传感器8视为厌氧培养装置的一部分。或者压力传感器也可设置于培养罐的罐体内，对培养罐内气体进行测量。当然，在其他实施例中，也可采用单独的压力传感器通过对培养罐9内气体压力进行测量，并配合外部显示模块进行显示，
[0045]由于本实施例采用三路充气管，三路充气管可联接不同的培养气源，从而实现厌氧、微需氧和二氧化碳不同培养环境。这里详细介绍如下:
[0046]AB⑶四个接口定义如下:
[0047]A:接培养罐9 ；
[0048]B:接无氧混合气体或氢气或留空(留空相当于接空气，下同)；
[0049]C:接二氧化碳气体或留空；
[0050]D:接氮气或留空。
[0051]可选以下多种培养气源方案用于实现厌氧环境:
[0052]1、B 口接无氧混合气体，D 口和C 口留空不接培养气源，D 口和C 口对应的充气管处于关闭状态。
[0053]由于培养罐9内气体需要多次抽充循环才能实现厌氧环境，如图3所示，该厌氧培养气体的工作过程如下:把培养品放入培养罐9后将培养罐9连接至厌氧培养装置，打开电磁阀SVl (电磁阀SVl对应控制抽气管的开闭)，接头抽气管，电源模块5开始工作从培养罐9内抽取气体，抽真空到_85kPa后，电磁阀SVl断开。接着电磁阀SV2 (电磁阀SV2对应控制与无氧混合气体源接通的充气管的开闭)接通向培养罐9内充入无氧混合气体，当培养罐9内充入的无氧混合气体压力达到OkPa后，电磁阀SV2断开，停止向培养罐9内充入无氧混合气体。然后再次接通电磁阀SVl对培养罐9进行抽气，抽真空到-85kPa后，再次关闭电磁阀SVl，打开电磁阀SV2进行充气，如此反复三次抽充步骤后培养罐9内生成100%的无氧培养环境。
[0054]2、B 口接无氧混合气体，D 口接氮气，C 口留空不接培养气源，C 口对应的充气管处于关闭状态。
[0055]因为多次抽充过程中最后一次充入的气体才是有效使用的气体，因此前面的抽充气体过程可用价格低的培养气体代替。
[0056]该厌氧培养气体的工作过程如下:把培养品放入培养罐9后将培养罐9连接至厌氧培养装置，打开电磁阀SVl (电磁阀SVl对应控制抽气管的开闭),接通抽气管从培养罐9内抽取气体，抽真空到_85kPa后，电磁阀SVl断开。接着电磁阀SV4 (电磁阀SV4对应控制与氮气接通的充气管的开闭)接通向培养罐9内充入氮气，当培养罐9内充入的氮气压力达到OkPa后，电磁阀SV4断开，停止向培养罐9内充入氮气。然后再次接通电磁阀SVl对培养罐9进行抽气，抽真空到_85kPa后，再次关闭电磁阀SVl，打开电磁阀SV4进行充氮气，当培养罐9内充入的氮气压力达到OkPa后，电磁阀SV4断开，停止向培养罐9内充入氮气。最后，打开电磁阀SVl再次对培养罐9内抽真空到_85kPa后，断开电磁阀SV1，然后电磁阀SV2 (电磁阀SV2对应控制与无氧混合气体源接通的充气管的开闭)接通，向培养罐9内充入无氧混合气体至OkPa，使培养罐9内生成100%的无氧培养环境。
[0057]在本方案中，如不考虑气体成本的话，也可将氢气或二氧化碳作为前两次充气的气体，即用氢气或二氧化碳代替氮气的充入，最后一次仍是充入无氧混合气体。
[0058]3、D 口接氮气，C 口接二氧化碳气体，B 口接氢气，生成的混合气体中的三种气体含量比例就可调。
[0059]本方案与方案二的区别之处在于，在前两次充气时可充入氮气、二氧化碳和氢气的任一种气体，如先充入价格更低的氮气，而在最后一次充气时打开电磁阀SV2(电磁阀SV2对应控制与氢气接通的充气管的开闭)、SV3(电磁阀SV3对应控制与二氧化碳接通的充气管的开闭)和SV4 (电磁阀SV4对应控制与氮气接通的充气管的开闭)按比例充入三种气体，则可形成设定比例的无氧混合气体。
[0060]实现微需氧培养环境方案如下:
[0061]如培养罐9内要形成微需氧环境，则依然可通过上述三种方案来实现，其电磁阀控制都是一致的。但根据氧含量的不同，抽充循环的次数不同，如氧含量在1%到4%之间，则需要经历二次抽充气体循环，即在电源模块5第二次抽走培养罐9的气体后充入无氧混合气体，或分别充入氮气、二氧化碳和氢气形成无氧混合气体。而氧含量在4%到6%之间时，则只需要经历一次抽充气体循环，即在电源模块5第一次抽走培养罐9的气体后，充入无氧混合气体，或分别充入氮气、二氧化碳和氢气形成无氧混合气体，从而形成微需氧环境。
[0062]实现二氧化碳培养环境的方案如下:
[0063]C 口接二氧化碳气体，B 口和D 口留空。[0064]把培养品放入培养罐9后将培养罐9连接至厌氧培养装置，打开电磁阀SVl (电磁阀SVl对应控制抽气管的开闭)，接头抽气管，电源模块5开始工作从培养罐9内抽取气体，抽真空到_85kPa后，电磁阀SVl断开同时电源模块5停止工作。接着电磁阀SV3 (电磁阀SV3对应控制与二氧化碳接通的充气管的开闭)接通向培养罐9内充入一定比例的二氧化碳，然后电磁阀SV2或电磁阀SV3打开，充入空气到OkPa后形成所需的CO2培养环境。
[0065]同理，根据上述实现二氧化碳培养环境的方案，也可实现氮气培养环境和氢气培养环境。
[0066]本实施例所提供的厌氧培养系统可在以上多种不同的培养气源条件下实现厌氧、微需氧和二氧化碳培养环境，适用范围更广，同时操作也足够简单方便。
[0067]本实施例所示的三个充气管仅是一种示例，在其他实施例中也可以采用一个充气管，如采用一个充气管则相当于将上述方案I中C、D 口去掉。如采用两个充气管的话，除以上用于厌氧环境培养的方案2外，其他方案仍均可适用。或者也可采用更多充气管，在更多充气管时，按照以上各方案的控制步骤也都是可以实现厌氧、微需氧和二氧化碳培养环境的。
[0068]进一步地，本实施例可通过人工操作来实现厌氧、微需氧和和CO2培养环境，而在其他实施例中，也可以在控制器内置计算机软件程序，从而通过控制器来实现电磁阀等各部件的自动控制，控制动作可参考以上各方案所述，操作者只需输入需要的参数或选择模式即可。
[0069]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【权利要求】
1.一种厌氧培养装置，其特征在于，包括: 壳体，所述壳体为厌氧培养装置提供支撑； 抽气机构，所述抽气机构设置于壳体内，其具有抽气管，所述抽气管具有与培养罐连通的进气接口，所述抽气管上设有第一通闭控制件控制抽气管内气路的通闭； 还包括至少一组充气机构，一组充气机构对应给至少一个培养罐进行充气；每组所述充气机构包括至少一个充气管，每个充气管具有与培养气源或空气连通的充气入口和与培养罐连通的充气出口，且每个充气管上分别设置有第二通闭控制件进行充气管内气路的通闭控制。
2.如权利要求1所述的厌氧培养装置，其特征在于，所述第一通闭控制件和/或第二通闭控制件为机械阀门，所述机械阀门的阀体位于抽气管或充气管的气路上。
3.如权利要求1所述的厌氧培养装置，其特征在于，所述厌氧培养装置还包括电源模块，所述第一通闭控制件和/或第二通闭控制件为电动阀门，所述电动阀门与电源模块电连接，且每个电动阀门分别设有触发开关控制电动阀门上电源的通断。
4.如权利要求3所述的厌氧培养装置，其特征在于，所述厌氧培养装置还包括控制器，所述第一通闭控制件和第二通闭控制件的触发开关与控制器信号连接，由所述控制器启动和关闭第一通闭控制件和第二通闭控制件。
5.如权利要求1至4中任一项所述的厌氧培养装置，其特征在于，每组所述充气机构包括至少两个用于接至少两种不同培养气源的充气管，所述厌氧培养装置还包括多通接头，所述抽气管的进气接口和充气管的充气出口都直接连通于多通接头，所述多通接头则直接与培养罐接通。
6.如权利要求5所述的厌氧培养装置，其特征在于，所述厌氧培养装置还包括压力传感器和显示模块，所述压力传感器设置于多通接头用于连接培养罐的气路上。
7.一种厌氧培养系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的厌氧培养装置和至少一个培养罐；所述厌氧培养装置内的抽气管连通于所述培养罐的罐体，并通过第一通闭控制件控制抽气管内气路的通闭，所述充气机构内的充气管对应与至少一个培养罐的罐体连通，并通过第二通闭控制件控制充气管内气路的通闭。
8.如权利要求7所述的厌氧培养系统，其特征在于，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括无氧混合气体，以及二氧化碳气体、氮气和氢气三种气体中的任一种，所述充气机构包括两个充气管，其中一个充气管的充气入口与无氧混合气体接通，另一个充气管的充气入口与二氧化碳气体、氮气和氢气三种气体中的任一种接通。
9.如权利要求7所述的厌氧培养系统，其特征在于，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括二氧化碳气体、氮气和氢气三种培养气源，所述充气机构包括三个充气管，第一个充气管的充气入口与二氧化碳气体接通，第二个充气管的充气入口与氮气接通，第三个充气管的充气入口与氢气接通。
10.如权利要求7所述的厌氧培养系统，其特征在于，所述厌氧培养系统还包括培养气源，所述培养气源包括二氧化碳气体，所述充气机构包括两个充气管，其中一个充气管的充气入口与二氧化碳连通，另一个充气管的充气入口留空。
【文档编号】C12M1/36GK203794901SQ201420187436
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】曾维波, 张茂林, 罗继全 申请人:湖南长沙天地人生物科技有限公司