专利名称：一种小型无菌预制培养皿的制备装置和制备方法
技术领域：
本发明涉及微生物检测用培养皿制备技术领域，特别是提供一种使用者可以根据具体微生物检测需要，甚至可以在现场完成的，在无菌环境下进行预制培养皿的制备装置。 本发明还提供小型无菌预制培养皿的制备方法。
背景技术：
随着药品、食品研发、生产与质控的管理日趋完善和规范化。食品和药品安全涉及的细菌及微生物检测的发展，对产品质量的要求和检测的要求也趋于国际化。在各种的国家和国际检测法规中，已经开始加入了使用培养皿进行净化车间和其空气中的微生物的检测的规定，预制培养皿(已经含有培养基的培养皿通常称为预制培养皿)成为医学、药品、食品以及实验室等相关行业中必须使用的一种重要的产品之一。高品质的培养基及其预置产品成为当今实验室做各类微生物培养所需的核心产品。预制培养皿对生产和制备环境的检测，成为这些行业进行产品质量控制的一个重要手段。预制环境直接决定培养基或其预置产品质量的好坏，预制培养皿的质量包括其中培养基的营养成分的均匀性、是否受污染等。
现在，对于大多数实验室，一般是购买已经配好并经过分装的培养基，或直接购买已经预置培养基的培养皿进行微生物培养。对于所采用的预制培养皿通常都是由预制培养皿生产企业或是生产中心进行集中生产后，进入射线消毒中心灭菌后，再销往各个企业和单位使用。就目前预制培养皿的制作技术的情况，主要存在着如下问题第一、预制培养皿的包装要求较高，且包装浪费较多；第二、预制培养皿在送往使用单位时，容易倒置和破碎； 第三、预制培养皿的生产有效期有限，往往造成了紧急采购和采购过剩的状况；第四、预制培养皿中使用的培养基的质量控制和选择，往往成为微生物检测的关键，但使用单位购买预制培养皿，很难根据使用要求购得理想的预制培养皿；第五、消毒质量的控制和放射线对预制的培养基的影响，对检测灵敏度的影响不可避免；第六、产品的价格成本较高。
为了适应特殊使用要求，现有技术中也有使用者自行制备预制培养皿的，传统的制备预制培养皿的方法是人工进行制备，众所周知，由于人为因素的差异难以估量和控制， 所以产品的一致性通常难以保证。比如培养基的混合效果、培养基制备时的升降温速度、培养基铺展时的环境条件等不能做到一致控制，往往会影响培养基及其预置产品的质量。
目前，国内外尚没有针对实验室用培养基及其预置产品制备的小型智能化机器。 主要原因是这类智能化小机器虽然结构上较小，但要求智能化程度高，才能实现全自动；而这类机器涉及机械、电子自动化、计算机、生化、材料等多个学科，集成开发有一定的难度。 更重要的是，根据小型化仪器设备的使用者的需求，小型化的培养皿制备装置为了达到相关的技术要求，在结构上的设计也存在难度，没有合理的结构设计，可能就无法实现。在该领域，国外厂家为了节约生产成本，提高培养基预置培养皿的生产效率，开发出具有培养基配置较为方便、培养皿预置效率较高的大型机器。如瑞士有一款的培养基制备与分装产品是目前世界上唯一的一款培养基制备与分装产品。但与小型化的培养皿预制制备需求使用的定位不同。大型预制设备，其培养基加样单元不能与外部隔绝，也不能在预置前对培养皿进行在线消毒，只能分装完成后运达消毒中心进行消毒灭菌，也不能在灌装系统内实现与包装机构一体化。由此，还是要产生上述的很多问题。发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，根据使用目的提供一种可以全过程可控灭菌，在预制前对培养皿进行在线消毒，能在无菌条件下预置培养皿的小型无菌预制培养皿制备装置。
本发明进一步的目的在于提供具有在灭菌的预制培养皿的环境中对于灌注好的预制培养皿进行包装的小型无菌预制培养皿制备装置。
本发明另一个目的在于提供一种在上述制备装置中的全程灭菌的无菌预制培养皿制备方法。
本发明的目的是这样实现的一种小型无菌预制培养皿制备装置，包括一个机架，在该机架上设置一培养皿放置腔体和一培养皿无菌灌注腔体，在所述灌注腔体上设有培养基进口，供培养基输出管密封地插入，而形成灌注工位；在所述培养皿放置腔体中设置有培养皿放置装置，提供培养皿放置空间；在所述灌注工位和培养皿放置装置之间设有传递通道，在该传递通道中设置空培养皿向灌注工位以及灌注培养基后培养皿向培养皿放置装置移动的传输机构；还包括一消毒气体发生装置，该发生装置的排气口与所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体连通，所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体相连通。
本发明提供的小型无菌预制培养皿制备方法，是在上述设备中进行在上述装置中进行无菌预制培养皿的制备方法是将包括皿底和皿盖的空培养皿放置在所述放置腔体中的所述放置装置上，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述传输机构，同时启动培养基输送装置，使得空的培养皿从所述放置腔体出来，进入灌注腔体，来到灌注工位，灌注培养基，然后离开灌注腔体，回到放置腔体的放置装置上。
所述培养皿放置腔体位于所述培养皿无菌灌注腔体的上方。
进一步地，在所述培养皿放置腔体中设置的所述放置装置为一培养皿旋转托架总成，其包括一托架转盘，其连接驱动机构，在该托架转盘上的一个圆周上设置η个通孔，在各个所述通孔上固定有包装筒，构成所述培养皿放置空间，其上端封闭，下端敞口，保证培养皿鱼层稳定和通过；在所述培养基灌注腔体中设置一培养基灌注转盘总成，其包括由上下两个转盘固为一体形成的灌注转盘和一转轴，上转盘和下转盘上同一直径的圆周上分别设置至少三个通孔，上下转盘上的通孔两两上下对正，上转盘上的通孔直径稍小于培养皿盖的直径，下转盘上通孔的直径稍小于培养皿底的直径；所述转轴的一端连接所述灌注转盘的回转中心，其另一端连接驱动机构；所述灌注转盘的上下转盘之间与下转盘上通孔所在的圆周对应处设置有所述灌注工位，密封地伸进灌注腔体的培养基输出管上的灌注头置于该灌注工位上；所述旋转托架和所述灌注转盘上的所述通孔构成所述传输通道的一部分，与沟通所述培养皿放置腔体和灌注腔体的通路构成所述传输通道，与所述传输机构配合，以实现设置在所述旋转托架上的空培养皿向所述灌注工位运动和灌注了培养基的满培养皿从灌注工位回到所述旋转托架上进入包装筒中。
还包含有密封包装装置而实现对于所述培养皿放置空间的密封包装功能，其是在所述包装筒的下端敞口的下部所述放置腔室中，或者在所述包装筒的下端敞口连通其下部的所述灌注腔体中，对应位置上设有的筒盖容置筒，以及该筒盖容置筒中下面设有的一个具有压盖功能的直线运动机构，该机构每次可以将筒盖容置筒中的一个盖子压到上述包装筒的敞口上而封闭所述包装筒，从而实现消毒、灌装、包封一体化。
在上述包括了密封包装装置的装置中进行无菌预制培养皿的制备方法是在上述方法中，在η-l个所述包装筒中放置若干个空培养皿，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述传输机构，同时启动培养基输送装置，使得其中的一个包装筒中的每一个空培养皿沿所述传递通道在所述传输机构作用下到所述灌注工位，满培养皿从灌注工位沿所述传递通道在所述传输机构作用下回到所述旋转托架上的空包装筒中，不断重复，直到该包装筒中的全部空培养皿都完成灌注，进入旋转托架上的空包装筒，在不断重复使得旋转托架上的η-l个包装筒中的空培养皿都灌注成满培养皿；在前述操作过程中或之后，启动所述密封包装装置，将每个盛有满培养皿的包装筒的敞口上压盖密封一个筒盖。
另外，本制备装置还可以包括一培养基煮制装置，其包括一培养基煮制锅，其上设置培养基输出管，其插设在所述灌注腔体上的所述培养基进口中，该输出管上设置灌注头， 该灌注头下方构成所述灌注工位，该灌注头上设有启闭阀。
在所述培养基煮制装置中进行培养基的煮制，然后通过该煮制装置的排出口自动或通过输送装置将煮好的培养基直接灌注到前述灌注工位上的空培养皿的皿底中。
本发明在培养皿放置腔体中可以通入消毒气体，方便地实现培养皿预置前进行在线消毒，而且灌注过程也在无菌的灌注腔体中进行，可以杜绝灌注过程中的污染。
所述消毒气体发生和传输通道结构可以是上方的放置腔体其侧壁为夹壁结构或设有管路，在腔体上部的内侧壁上，环绕四周设置排气孔与夹壁空间连通或管道开口，下方灌注腔体的夹壁空间与放置腔体的夹壁空间连通或下方灌注腔体中设置管路与放置腔体中的所述管路连通，以保证消毒气体能在培养皿放置空间和灌注空间中循环流动。所述放置腔体和灌注腔体之间通过所述传递通道连通。
所述灌注腔体的下底面的四周可以设有一低位集液槽，该集液槽的槽壁上设有与外界连通的排液口。
在所述培养皿放置腔体和所述培养皿无菌灌注腔体之间的间壁上设置供培养皿通过的通孔与所述托架转盘上的通孔以及灌注转盘上的所述通孔对应，形成所述沟通所述培养皿放置腔体和灌注腔体的通路，在所述托架转盘、灌注转盘和所述间壁上的所述通孔对应处设置所述传输机构。
所述传输机构可以是设置在所述传递通道上引导培养皿移动而从所述托架转盘到灌注转盘、再从灌注转盘回到托架转盘的直线运动机构。
本发明提供一种特殊的，设计结构合理、紧凑的传递通道和传输机构如下在上的所述培养皿放置腔体和在下的无菌灌注腔体之间的间壁上设置两个所述通孔， 其中第一个所述通孔为空培养皿从放置腔体出去进入灌注腔体的出皿通道，构成出皿工位，所述出皿通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正，该出皿通道与在下的所述灌注转盘上的一个通孔上下对应；第二个所述通孔为灌注后的培养皿返回放置腔体的回皿通道，构成回皿工位；所述回皿通道与在上的所述旋转托架该圆周上设置的另一个通孔位置上下对正，同时其与在下的灌注转盘上的另一个通孔上下对正， 所述回皿通道上设有可开合的阀门；所述出皿通道下方该灌注腔体中机架上设置的一个机械手，该机械手具有一上下延设的通道与出皿通道对应，在所述机械手上的该通道上设有动作件，该动作件连接控制机构， 使得该动作件在两个状态之间转换状态一夹紧，状态二 松开；所述传输机构包括在所述灌注腔体中位于所述机械手上所述通道和灌注转盘的下方设置竖直直线运动的出皿机构，该出皿机构的动作件与所述机械手上的所述通道和灌注转盘上的一个通孔上下对应；在所述灌注转盘下方与所述回皿通道对应处设置竖直直线运动的回皿机构；各个所述机构分别连接各自的驱动机构；在所述放置装置上的每个所述通孔上设置一个包装筒，该包装筒上端封口，下端敞口， 在所述培养皿放置腔体和在下的无菌灌注腔体之间的间壁上设置有第三个通孔，为培养皿包装筒筒盖进入培养皿放置腔的筒盖通道，构成压盖工位，所述筒盖通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正，该通孔与对应出皿通道的通孔和对应回皿通道的都不是一个通孔；在所述灌注腔体内对应所述筒盖通道设置所述筒盖容置筒， 在该容置筒中设置一竖直直线运动的压盖机构，其上连接驱动机构。
该筒盖通道和出皿通道是相对于托架转盘上的η个通孔中的两个，对应的该两通孔间隔2 3个通孔。
该出皿通道和回皿通道相对于托架转盘上的两个通孔，是相邻的孔，或者是相间隔的两个孔，但回皿通道即回皿工位对应的托架转盘上的孔与筒盖通道对应的托架转盘上的孔非同一个通孔。
所述回皿通道上的所述阀板可以是在所述回皿通道上设置两个向上对开、向下截止的阀板，其与所述培养皿放置腔体和无菌灌注腔体之间的间壁构成铰接连接结构，在该两个对开阀板的边缘有一定间隙，该间隙与所述回皿机构的推杆托盘相匹配。
所述回皿通道上的所述阀板也可以是在所述回皿通道附近的机架上设置一横向直线运动机构，其中的运动件上连接一阻挡板，该直线运动机构运动件的两个停止位置之一为挡住该出皿通道，另一为离开该出皿通道。
在本制备装置中还包括控制装置，对于所述传输机构中的驱动机构以及所述旋转托架和灌注转盘等的驱动机构的启闭进行控制，还可以在所述传递通道上设定位置上设置位置传感器等控制元件，实现培养皿的传递运动。另外，在例如机械手上的控制机构上也设置控制元件。这些控制装置和控制元件及其联接结构均为现有成熟技术，此处不再赘述。
在上述具体装置中进行操作的具体步骤可以为I.在放置腔体中放置空培养皿且对整个装置进行消毒在托架转盘上，让其中一个包装筒为空筒，另外的η-l个所述包装筒中放置若干个由在下的较小的皿底和较大的皿盖扣合在一起的空培养皿，空筒与回皿通道相对应，与出皿通道对应的包装筒中的空培养皿被其下方的处于锁闭状态的所述机械手托住，与筒盖通道对应的包装筒中的空培养皿被其下方的所述压盖机构挡住，其它的包装筒中的空培养皿被所述间壁挡住；启动所述消毒气体发生装置，使得消毒气体通过该发生装置的排气口流入所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体，并保证整个灌注过程中放置腔体和灌注腔体的消毒达设定要求；2.变换机械手状态为松开状态，放下一个空培养皿到所述出皿机构上启动出皿机构，运动件下移，该包装筒中的几个空培养皿落在所述机械手上的通孔中，再变换所述机械手的状态为锁闭状态夹住下面倒数第二个空培养皿的皿底而托住以上的全部空培养皿，启动出皿机构继续向下运动，使得最下面的一个该空培养皿皿盖落在灌注转盘的上转盘上， 皿底落到下转盘的对应通孔上，皿盖留在上转盘上；3.启动灌注转盘驱动机构，使得带有培养皿的通孔来到灌注工位即停止；4.开启所述启闭阀，向皿底中灌注培养基为设定量，关闭启闭阀；5.再启动灌注转盘驱动机构，使得灌注有培养基的培养皿所在的通孔来到所述回皿通道下方即停止；6.启动所述回皿机构的驱动机构，向上推动所述皿底离开下转盘与上转盘上的皿盖扣合，再推动扣合在一起的培养皿离开上转盘，回皿机构继续向上运动，装有培养基的预制培养皿顶开回皿通道上的阀板，进入与之对应的空包装筒中，当回皿机构再继续向上运动高过掀起的阀板的高度时，阀板落下，回皿机构停止向上运动，继而向下运动，运动件推板从两阀板间隙退出包装筒和回皿通道返回起始位置，满培养皿则被阀板截留在该包装筒内；7.重复步骤2至步骤6，使得与出皿通道对应的包装筒中所有的空培养皿全部灌注培养基成为满培养皿且进入所述空包装筒；8.重复步骤2，启动托架转盘的驱动机构使得又一个具有空培养皿的包装筒随托架转盘来到所述出皿通道，且空出来的包装筒来到回皿通道上即停止；重复步骤2至步骤6 ;直到托架转盘上所有包装筒中的空培养皿都灌注了培养基。
在上述8个步骤进行过程中，当一个其中培养皿都灌注了培养基的包装筒来到所述筒盖通道时，即可进行下面的步骤9 9.当所述托架转盘上与所述筒盖通道对应的包装筒中的所有培养皿都灌注，启动所述压盖机构的驱动电机，将一个筒盖压在所述包装筒下端的筒口，封闭包装筒；该步骤重复实施，直到托架转盘上所有盛装了满培养皿的包装筒都压上筒盖为止；10.打开放置腔体，从托架转盘上取出密封的包装筒。
上述即为一个工作周期。
本发明提供的小型无菌预制培养皿制备装置和无菌预制培养皿的制备方法可以全过程可控灭菌，在预制前对培养皿进行在线消毒，并能在无菌条件下预制培养皿，还可以在无菌的状态下对于装完培养基的培养皿进行实时包装。使用本发明提供的消毒、灌注、包装的一体化装置和制备方法，可以进行小规模的预制培养皿的制作，这样就可以使得使用者能够根据需要制作符合需求的预制培养皿。
下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
图I为本发明提供的小型无菌预制培养皿制备装置的一种实施例的主视结构示意图。
图2为构成放置腔体的罩体的结构示意图。
图3为灌注转盘的立体结构示意图。
图4为构成灌注腔体的壳体的结构示意图。
图5为包装筒的剖视结构示意图。
图6为包装筒上设置的压盖的结构示意图。
图7为安装有压盖的包装筒的下端面的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的小型无菌预制培养皿制备装置，包括一个机架，在该机架上设置一培养皿放置腔体和一培养皿无菌灌注腔体，在所述灌注腔体上设有培养基进口，供培养基输出管密封地插入，而形成灌注工位；在所述培养皿放置腔体中设置有培养皿放置装置；在所述灌注工位和培养皿放置装置之间设有传递通道，在该传递通道中设置空培养皿向灌注工位以及灌注培养基后培养皿向培养皿放置装置移动的传输机构；还包括一消毒气体发生装置，该发生装置的排气口与所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体连通，所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体相连通。
本发明提供的小型无菌预制培养皿制备方法，在上述设备中可以这样进行将包括皿底和皿盖的空培养皿放置在所述放置腔体中的所述放置装置上，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述传输机构，同时启动培养基输送装置，使得空的培养皿从所述放置腔体出来，进入灌注腔体，来到灌注工位，灌注培养基，然后离开灌注腔体，回到放置腔体的放置装置上。
本发明提供的制备装置，其中的所述培养皿放置腔体位于所述培养皿无菌灌注腔体的上方。这样可以使得整个传递通道变得较短，结构紧凑，并使得传输机构也可以更加简单。装置结构比起排成一条直线的设备更加合理。
在上述制备装置的基础上，在所述培养皿放置腔体中设置的所述放置装置可以为一培养皿旋转托架总成，其包括一托架转盘，其连接驱动机构，在该托架转盘上的一个圆周上设置η个通孔，在各个所述通孔上固定有包装筒其上端封闭，下端敞口，保证培养皿垒层稳定和通过，所述旋转托架上的所述通孔构成所述传输通道的一部分，与所述传输机构配合，以实现设置在所述旋转托架上的空培养皿向所述灌注工位运动和灌注了培养基的满培养皿从灌注工位回到所述旋转托架上进入包装筒中；还包含有密封包装装置而实现密封包装功能，其是在所述包装筒的下端敞口的下部所述放置腔室中，或者在所述包装筒的下端敞口连通其下部的所述灌注腔体中，对应位置上有的筒盖容置筒，以及该筒盖容置筒中下面设有的一个具有压盖功能的直线运动机构，该机构每次可以将筒盖容置筒中的一个盖子压到上述包装筒的敞口上而封闭所述包装筒，从而实现消毒、灌装、包封一体化。
在上述包括了密封包装装置的装置中进行无菌预制培养皿的制备方法是在上述方法中，在η-l个所述包装筒中放置若干个空培养皿，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述传输机构，同时启动培养基输送装置，使得其中的一个包装筒中的每一个空培养皿沿所述传递通道在所述传输机构作用下到所述灌注工位，满培养皿从灌注工位沿所述传递通道在所述传输机构作用下回到所述旋转托架上的空包装筒中，不断重复，直到该包装筒中的全部空培养皿都完成灌注，进入旋转托架上的空包装筒，在不断重复使得旋转托架上的η-l个包装筒中的空培养皿都灌注成满培养皿；在前述操作过程中或之后，启动所述密封包装装置，将每个盛有满培养皿的包装筒的敞口上压盖密封一个筒盖，通过所述密封包装装置将盛满灌注后的培养皿的所述包装筒的下端敞口封闭。
另外，本制备装置还可以包括一培养基煮制装置，其包括一培养基煮制锅，其上设置培养基输出管，其插设在所述灌注腔体上的所述培养基进口中，该输出管上设置灌注头， 该灌注头下方构成所述灌注工位，该灌注头上设有启闭阀。
在所述培养基煮制装置中进行培养基的煮制，然后通过该煮制装置的排出口自动或通过输送装置将煮好的培养基直接灌注到前述灌注工位上的空培养皿的皿底中。
具体的，如图I所示，所述培养皿放置腔体6位于所述培养皿无菌灌注腔体3的上方。
在下方的灌注腔体3的侧壁上设有夹壁，在夹壁中设置消毒气体发生装置2。上方的放置腔体6如图2所示，其侧壁亦为夹壁结构，在腔体上部的内侧壁上，环绕四周设置排气孔601与夹壁空间602连通。下方灌注腔体3的夹壁空间与放置腔体6的夹壁空间602 连通。消毒气体发生装置2发生的消毒气体从灌注腔体3的夹壁进入放置腔体6夹壁空间 602，再从排气孔601排到放置腔体中，继而，从放置腔体和灌注腔体之间设置的传递通道排到灌注腔体中。
如图4所示，所述灌注腔体3的下底面的四周设有一低位集液槽301，该集液槽的槽壁上设有与外界连通的排液口，通过密封盖封闭。在操作过程和对腔体进行清洁中产生的液体污物可以在该集液槽汇集并排出。
如图I示出了一种特殊的培养皿传递通道和传输机构在所述培养基灌注腔体3中设置一培养基灌注转盘总成13，其包括由上下两个转盘固为一体形成的灌注转盘131和一转轴，灌注转盘131如图3所示，上转盘131a和下转盘131b 上同一直径的圆周上分别设置四个通孔，上下转盘上的通孔两两上下对正，上转盘上的通孔1311直径小于下转盘上通孔1312的直径；通孔1311的直径小于培养皿的皿盖直径，大于皿底直径，作为皿盖托孔，通孔1312的直径小于皿盖和皿底的直径，作为皿底托孔。所述转轴的一端连接所述灌注转盘的回转中心，其另一端连接电机132。
在机架上还设置一培养基煮制总成11，其包括一煮锅，在该煮锅中设置永磁搅拌器，在煮锅下面设置磁力搅拌驱动总成12，其包括搅拌电机，电机轴上设置与煮锅内的永磁搅拌器耦合的搅拌驱动器。在煮锅的下部侧壁上设有培养基排出口，其上连接培养基灌注总成10，该灌注总成10上设有灌注头9密封地伸进到灌注腔体中，置于培养基灌注转盘总成13的上下转盘之间，与上下转盘上的通孔所在的圆周位置对应构成灌注工位。
在所述培养皿放置腔体中设置一培养皿旋转托架总成7，其包括一托架转盘，在该托架转盘上的一个圆周上设置η个通孔，在每个所述通孔上设置一个包装筒71，该包装筒 71上端封口，下端敞口。该旋转托架连接一竖直设置的转轴的一端，该转轴的另一端连接驱动电机16。
所述的传递通道为在上的所述培养皿放置腔体6和在下的无菌灌注腔体3之间的间壁上设置两个通孔，其中第一个通孔为空培养皿从放置腔出去进入灌注腔的出皿通道，构成出皿工位，所述出皿通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正；第二个通孔为灌注后的培养皿返回放置腔体的回皿通道，构成回皿工位；所述回皿通道与在上的所述旋转托架上该圆周上设置的另一个通孔位置上下对正，同时其与在下的灌注转盘上的一个通孔上下对正，所述回皿通道上设有可开合的阀门；该出皿通道和回皿通道相对于托架转盘上的两个通孔，是相邻的孔，或者是相间隔的两个孔。
在所述培养皿放置腔体和在下的无菌灌注腔体之间的间壁上设置有第三个通孔， 为培养皿包装筒筒盖进入培养皿放置腔的筒盖通道，构成压盖工位，所述筒盖通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正，该通孔与对应出皿通道的通孔不是一个通孔；该筒盖通道和出皿通道相对于托架转盘7上的η个通孔中的两个，对应的该两通孔间隔2 3个通孔。
回皿通道即回皿工位对应的托架转盘上的孔与筒盖通道对应的托架转盘上的孔也不是同一个通孔。
在所述灌注腔体内对应所述筒盖通道设置一筒盖容置筒72，在该容置筒72中设置一竖直直线运动的压盖机构，其上连接驱动机构，构成即筒盖压紧总成I。
所述出皿通道下方该灌注腔体中机架上设置的一个机械手8，该机械手具有一上下延设的通道，在该通道上设有动作件，该动作件连接控制机构，使得该动作件在两个状态之间转换状态一松开该通道，状态二 夹紧即锁闭该通道。该动作件例如是一个铰接在机械手的手臂上的铰接件，在铰接轴的一侧的铰接件与手臂之间设置复位弹簧。在铰接轴的另一侧的铰接件与手臂之间设置电磁离合装置，例如断电状态下铰接件的位置为夹紧锁紧通道的状态，阻止包装筒内的培养皿下落，通电状态下铰接件的位置为松开状态，使得包装筒中的培养皿可以下落。
所述传输机构包括在所述灌注腔体3中位于所述机械手8上所述通道的下方设置竖直直线运动的出皿机构14，该出皿机构的动作件与所述机械手8上的所述通道和灌注转盘上的一个通孔上下对应；在所述灌注转盘下方与所述回皿通道对应处设置竖直直线运动的回皿机构15。回皿通道分别与灌注转盘131上另一个孔以及旋转托盘上的另一个孔上下对应。
各个所述机构分别连接各自的驱动机构即电机。
出皿通道的下方也可以不与灌注转盘上的一个通孔上下对应，而是与一个横向传动机构对应，使得从机械手上落下的空培养皿落在横向传动机构的动作件处。
所述的横向传动机构也可以称作皿转移机构，其可以为一横向直线运动机构，其连接相应的驱动机构即电机。通过该横向直线运动机构的运动件在其连接的电机驱动下往复移动，将从机械手松开落下在出皿机构运动件上或一台面上的一个空培养皿推到灌注转盘的上转盘上的一个通孔131a上。
不管是从出皿机构直接落到灌注转盘上，还是通过横向传动机构的动作件推到灌注转盘上的空培养皿，在灌注转盘131的上转盘131a上，其中的皿盖被上转盘131a上的孔 1311截住，而皿底则落到下转盘131b上被其上的孔1312截住。由此，使得皿盖和皿底翻开。灌注转盘再转动，使得带有空培养皿的通孔到达灌注工位，即可向皿底中灌注在培养基煮制锅中煮好的培养基。
所述回皿通道上的所述阀板可以是在所述回皿通道上设置两个向上对开、向下截止的阀板，其与所述培养皿放置腔体和无菌灌注腔体之间的间壁构成铰接连接结构，在该两个对开阀板的在该两个对开阀板的边缘有一定间隙，该间隙与所述回皿机构的推杆托盘相匹配。
所述回皿通道上的所述阀板也可以是在所述回皿通道附近的机架上设置一横向直线运动机构，其中的运动件上连接一阻挡板，该直线运动机构运动件的两个停止位置之一为挡住该出皿通道，另一为离开该出皿通道。
在上述制备装置上，灌注转盘、旋转托架的驱动电机，各个直线运动机构中的驱动机构，例如电机，或液压或气压驱动装置上都可以设置控制装置，还可以在例如灌注工位上，或者例如出皿通道、回皿通道等处设置位置传感器，这些元件连接在一个控制回路中， 并可以连接在中央处理器上，实现程序控制，这些都是现有技术，不再赘述。通过上述装置进行预制培养皿制备的具体过程是I.在放置腔体中放置空培养皿且对整个装置进行消毒在托架转盘上，让其中一个包装筒为空筒，另外的η-l个所述包装筒中放置若干个由在下的较小的皿底和较大的皿盖扣合在一起的空培养皿，空筒与回皿通道相对应，与出皿通道对应的包装筒中的空培养皿被其下方的出皿机构托住，与筒盖到对应的包装筒中的空培养皿被其下方的压盖机构上的筒盖托住，其它的包装筒中的空培养皿被所述间壁挡住。
启动所述消毒气体发生装置，使得消毒气体通过该发生装置的排气口流入所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体，并保证整个灌注过程中放置腔体和灌注腔体的消毒达设定要求。
也可以将消毒气体发生转轴设置在上面的放置腔体中。也可以在灌注腔体中的夹壁上设置通孔，使得消毒气体从夹壁流进灌注腔体，再流向上面的放置腔体中。
2.放下一个空培养皿启动出皿机构，运动件下移，该包装筒中的几个空培养皿落在所述机械手上的通孔中，机械手夹住最下面一个培养皿的皿底而托住全部空皿，启动出皿机构向上运动，当出皿机构的动作件托住全部空皿时停止，启动机械手松开，启动出皿机构向下运动，全部空皿随出皿机构下移，当下移一个皿高度时启动机械手又夹紧，夹住从下向上数第二个空培养皿的皿底。
3.空培养皿转移此时出皿机构继续向下运动，随之下移的空培养皿就只有一个了，启动转移机构，使得该空培养皿运动且落在所述灌注转盘上的一个通孔上，皿底落到下转盘的对应通孔上，皿盖落到上转盘上。
可以在所述出皿通道和灌注转盘之间设置平台，所述横向运动机构在该平台上推动空培养皿移动到灌注转盘上的通孔上。
4.启动灌注转盘驱动机构，使得带有培养皿的通孔来到灌注工位即停止；5.开启所述启闭阀，向皿底中灌注培养基为设定量，关闭启闭阀；6.再启动灌注转盘驱动机构，使得灌注有培养基的培养皿所在的通孔来到所述回皿通道下方即停止；7.启动所述回皿机构的驱动机构，向上推动所述皿底离开下转盘与上转盘上的皿盖扣合，再推动扣合在一起的培养皿离开上转盘，回皿机构继续向上运动，装有培养基的预制培养皿顶开回皿通道上的阀板，进入与之对应的空包装筒中，当回皿机构再继续向上运动高过掀起的阀板的高度时，阀板落下，回皿机构停止向上运动，继而向下运动，运动件从阀板上的凹槽构成的孔推出包装筒和回皿通道返回起始位置，培养皿则被阀板截留在该包装筒内。
8.重复步骤2至步骤7，使得与出皿通道对应的包装筒中所有的空培养皿全部灌注培养基且进入所述空包装筒。
如果包装筒中放置了 m个空培养皿，则在步骤8中要重复步骤2至步骤m次，使得该包装筒中所有的空培养皿都灌注了培养基，并且都送入空的包装筒中。
9.重复步骤2，启动托架转盘的驱动机构使得又一个具有空培养皿的包装筒随托架转盘来到所述出皿通道，且空出来的包装筒来到回皿通道上即停止；重复步骤2至步骤 7 ;直到托架转盘上所有包装筒中的空培养皿都灌注了培养基。
该步骤完成后，η-l个包装筒中的空培养皿全部都灌注了培养基。
在上述9个步骤进行过程中，当一个其中培养皿都灌注了培养基的包装筒来到所述筒盖通道时，即可进行下面的步骤10 10.当所述托架转盘上与所述筒盖通道对应的包装筒中的所有培养皿都灌注，启动所述压盖机构的驱动电机，将一个筒盖压在所述包装筒下端的筒口，封闭包装筒；该步骤重复实施，直到托架转盘上所有包装筒都压上筒盖为止。
11.打开放置腔体，从托架转盘上取出密封的包装筒。
如图5、6和图7所示为包装筒71，其包括一个筒体，见图5，其上下两端外壁上分别设置一个环槽711，在该环槽中可设置弹性件，在该筒体的两端可卡设如图6和图7所示的凹形筒盖712，在朝外的端面设有内凹部713，该凹部可以是与压盖机构上的运动件相匹配而至于该运动件上。包装筒71在至于托架转盘上时，其上端压设上一个压盖，下端敞口。 当包装筒中盛满了满培养皿后，利用压盖机构在下端敞口上也压上一个压盖，即可将包装筒密封起来。设置在筒体端口上的凹槽中的弹性件可以保证压盖与筒体密封紧密。而筒体上下两端结构相同，使得制作方便，操作简单、便捷。
权利要求
1.ー种小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于包括ー个机架，在该机架上设置一培养皿放置腔体和一培养皿无菌灌注腔体，在所述灌注腔体上设有培养基进ロ，供培养基输出管密封地插入，而形成灌注エ位； 在所述培养皿放置腔体中设置有培养皿放置装置，提供培养皿放置空间； 在所述灌注エ位和培养皿放置装置之间设有传递通道，在该传递通道中设置空培养皿向灌注エ位以及灌注培养基后培养皿向培养皿放置装置移动的传输机构； 还包括消毒气体发生装置，该发生装置的排气ロ与所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体连通，所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体相连通。
2.根据权利要求I所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于所述培养皿放置腔体位于所述培养皿无菌灌注腔体的上方；或者， 还包括一培养基煮制装置，其包括一培养基煮制锅，其上设置培养基输出管，其插设在所述灌注腔体上的所述培养基进口中，该输出管上设置灌注头，该灌注头下方构成所述灌注エ位，该灌注头上设有启闭阀；或者， 还包含有密封包装装置而实现对于所述培养皿放置空间的密封包装；或者， 所述消毒气体发生和传输通道结构是上方的放置腔体其侧壁为夹壁结构或设有管路，在腔体上部的内侧壁上，环绕四周设置排气孔与夹壁空间连通或管道开ロ，下方灌注腔体的夹壁空间与放置腔体的夹壁空间连通或下方灌注腔体中设置管路与放置腔体中的所述管路连通，以保证消毒气体能在培养皿放置空间和灌注空间中循环流动；或者， 所述放置腔体和灌注腔体之间通过所述传递通道连通；或者， 所述灌注腔体的下底面的四周设有ー低位集液槽，该集液槽的槽壁上设有与外界连通的排液ロ。
3.根据权利要求I或2所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于 在所述培养皿放置腔体中设置的所述放置装置为ー培养皿旋转托架总成，其包括ー托架转盘，其连接驱动机构，在该托架转盘上的一个圆周上设置η个通孔，在各个所述通孔上固定有包装筒，构成所述培养皿放置空间，其上端封闭，下端敞ロ，保证培养皿垒层稳定和通过； 在所述培养基灌注腔体中设置ー培养基灌注转盘总成，其包括由上下两个转盘固为一体形成的灌注转盘和ー转轴，上转盘和下转盘上同一直径的圆周上分別设置至少三个通孔，上下转盘上的通孔两两上下对正，上转盘上的通孔直径稍小于培养皿盖的直径，下转盘上通孔的直径稍小于培养皿底的直径；所述转轴的一端连接所述灌注转盘的回转中心，其另一端连接驱动机构；所述灌注转盘的上下转盘之间与下转盘上通孔所在的圆周对应处设置有所述灌注エ位，密封地伸进灌注腔体的培养基输出管上的灌注头置于该灌注エ位上；所述旋转托架和所述灌注转盘上的所述通孔构成所述传输通道的一部分，与沟通所述培养皿放置腔体和灌注腔体的通路构成所述传输通道，与所述传输机构配合，以使得设置在所述旋转托架上的空培养皿向所述灌注エ位运动和灌注了培养基的满培养皿从灌注エ位回到所述旋转托架上进入包装筒中。
4.根据权利要求3所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于所述密封包装装置是在所述包装筒的下端敞ロ的下部所述放置腔室中，或者在所述包装筒的下端敞ロ连通其下部的所述灌注腔体中，对应位置上设有的筒盖容置筒，以及该筒盖容置筒中下面设有的一个具有压盖功能的直线运动机构；或者， 所述传输机构是设置在所述传递通道上引导培养皿移动而从所述托架转盘到灌注转盘、再从灌注转盘回到托架转盘的直线运动机构。
5.根据权利要求4所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于 在所述培养皿放置腔体和所述培养皿无菌灌注腔体之间的间壁上设置供培养皿通过的通孔与所述托架转盘上的通孔以及灌注转盘上的所述通孔对应，形成所述沟通所述培养皿放置腔体和灌注腔体的通路，在所述托架转盘、灌注转盘和所述间壁上的所述通孔对应处设置所述传输机构。
6.根据权利要求4所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于在上的所述培养皿放置腔体和在下的无菌灌注腔体之间的间壁上设置两个所述通孔，其中第一个所述通孔为空培养皿从放置腔体出去进入灌注腔体的出皿通道，构成出皿工位，所述出皿通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正，该出皿通道与在下的所述灌注转盘上的一个通孔上下对应；第二个所述通孔为灌注后的培养皿返回放置腔体的回皿通道，构成回皿工位；所述回皿通道与在上的所述旋转托架该圆周上设置的另一个通孔位置上下对正，同时其与在下的灌注转盘上的另一个通孔上下对正，所述回皿通道上设有可开合的阀门； 所述出皿通道下方该灌注腔体中机架上设置的一个机械手，该机械手具有一上下延设的通道与出皿通道对应，在所述机械手上的该通道上设有动作件，该动作件连接控制机构，使得该动作件在两个状态之间转换状态一夹紧，状态二 松开； 所述传输机构包括在所述灌注腔体中位于所述机械手上所述通道和灌注转盘的下方设置竖直直线运动的出皿机构，该出皿机构的动作件与所述机械手上的所述通道和灌注转盘上的一个通孔上下对应；在所述灌注转盘下方与所述回皿通道对应处设置竖直直线运动的回皿机构； 各个所述机构分别连接各自的驱动机构； 在所述放置装置上的每个所述通孔上设置一个包装筒，该包装筒上端封口，下端敞口，在所述培养皿放置腔体和在下的无菌灌注腔体之间的间壁上设置有第三个通孔，为培养皿包装筒筒盖进入培养皿放置腔的筒盖通道，构成压盖工位，所述筒盖通道与在上的所述旋转托架上的该圆周上设置的一个通孔位置上下对正，该通孔与对应出皿通道的通孔和对应回皿通道的都不是一个通孔；在所述灌注腔体内对应所述筒盖通道设置所述筒盖容置筒，在该容置筒中设置一竖直直线运动的压盖机构，其上连接驱动机构。
7.根据权利要求6所述的小型无菌预制培养皿制备装置，其特征在于 该筒盖通道和出皿通道相对于托架转盘上的n个通孔中的两个，对应的该两通孔间隔2^3个通孔；但回皿通道即回皿工位对应的托架转盘上的孔与筒盖通道对应的托架转盘上的孔非同一个通孔； 该出皿通道和回皿通道相对于托架转盘上的两个通孔，是相邻的孔，或者是相间隔的两个孔；或者， 所述回皿通道上的所述阀板是在所述回皿通道上设置两个向上对开、向下截止的阀板，其与所述培养皿放置腔体和无菌灌注腔体之间的间壁构成铰接连接结构，在该两个对开阀板的交接的边缘设置凹槽，两个凹槽构成一穿孔，该穿孔与所述回皿机构的推杆相匹配；或者，两个对开阀板的交接的边缘留有间隙，该间隙与所述回皿机构的推杆相匹配；或者， 所述回皿通道上的所述阀板是在所述回皿通道附近的机架上设置ー对相对运动的横向直线运动机构，其中的运动件上连接ー阻挡板，该对直线运动机构运动件的两个停止位置之一为挡住该出皿通道，另ー为离开该出皿通道。
8.—种在如权项I所述的装置中进行无菌预制培养皿的制备方法是 将包括皿底和皿盖的空培养皿放置在所述放置腔体中的所述放置装置上，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述传输机构，同时启动培养基输送装置，使得空的培养皿从所述放置腔体出来，进入灌注腔体，来到灌注エ位，灌注培养基，然后离开灌注腔体，回到放置腔体的放置装置上。
9.ー种在如权利要求4所述的装置中进行无菌预制培养皿的制备方法是在η-l个所述包装筒中放置若干个空培养皿，通过所述消毒气体发生装置向所述培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体输送消毒气体，对所述放置腔体和灌注腔体以及放置在所述放置腔体中的空培养皿进行消毒灭菌，在消毒灭菌之后或同时，启动所述 传输机构，同时启动培养基输送装置，使得其中的ー个包装筒中的每ー个空培养皿沿所述传递通道在所述传输机构作用下到所述灌注エ位，满培养皿从灌注エ位沿所述传递通道在所述传输机构作用下回到所述旋转托架上的空包装筒中，不断重复，直到该包装筒中的全部空培养皿都 完成灌注，进入旋转托架上的空包装筒，在不断重复使得旋转托架上的η-l个包装筒中的空培养皿都灌注成满培养皿；在前述操作过程中或之后，启动所述密封包装装置，将每个盛有满培养皿的包装筒的敞口上压盖密封ー个筒盖。
10.ー种在如权项6或7所述的设备中进行无菌预制培养皿的制备方法是 步骤I.在放置腔体中放置空培养皿且对整个装置进行消毒在托架转盘上，让其中ー个包装筒为空筒，另外的η-l个所述包装筒中放置若干个由在下的较小的皿底和较大的皿盖扣合在一起的空培养皿，空筒与回皿通道相对应，与出皿通道对应的包装筒中的空培养皿被其下方的处于锁闭状态的所述机械手托住，与筒盖通道对应的包装筒中的空培养皿被其下方的所述压盖机构挡住，其它的包装筒中的空培养皿被所述间壁挡住； 启动所述消毒气体发生装置，使得消毒气体通过该发生装置的排气ロ流入所述培养皿放置腔体和培养皿无菌灌注腔体，并保证整个灌注过程中放置腔体和灌注腔体的消毒达设定要求； 步骤2.变换机械手状态为松开状态，放下一个空培养皿到所述出皿机构上启动出皿机构，运动件下移，该包装筒中的几个空培养皿落在所述机械手上的通孔中，再变换所述机械手的状态为锁闭状态夹住下面倒数第二个空培养皿的皿底而托住以上的全部空培养皿，启动出皿机构继续向下运动，使得最下面的一个该空培养皿皿盖落在灌注转盘的上转盘上，皿底落到下转盘的对应通孔上，皿盖留在上转盘上； 步骤3.启动灌注转盘驱动机构，使得带有培养皿的通孔来到灌注エ位即停止； 步骤4.开启所述启闭阀，向皿底中灌注培养基为设定量，关闭启闭阀； 步骤5.再启动灌注转盘驱动机构，使得灌注有培养基的培养皿所在的通孔来到所述回皿通道下方即停止； 步骤6.启动所述回皿机构的驱动机构，向上推动所述皿底离开下转盘与上转盘上的皿盖扣合，再推动扣合在一起的培养皿离开上转盘，回皿机构继续向上运动，装有培养基的预制培养皿顶开回皿通道上的阀板，进入与之对应的空包装筒中，当回皿机构再继续向上运动高过掀起的阀板的高度时，阀板落下，回皿机构停止向上运动，继而向下运动，运动件推板从两阀板间隙退出包装筒和回皿通道返回起始位置，满培养皿则被阀板截留在该包装筒内； 步骤7.重复步骤2至步骤6，使得与出皿通道对应的包装筒中所有的空培养皿全部灌注培养基成为满培养皿且进入所述空包装筒； 步骤8.重复步骤2，启动托架转盘的驱动机构使得又一个具有空培养皿的包装筒随托架转盘来到所述出皿通道，且空出来的包装筒来到回皿通道上即停止；重复步骤2至步骤·6 ;直到托架转盘上所有包装筒中的空培养皿都灌注了培养基； 当在间壁上设置了筒盖通道，在筒盖通道下方设置了压盖机构时，在上述8个步骤进行过程中，当一个其中培养皿都灌注了培养基的包装筒来到所述筒盖通道时，即可进行下面的步骤9 : 步骤9.当所述托架转盘上与所述筒盖通道对应的包装筒中的所有培养皿都灌注，启动所述压盖机构的驱动电机，将一个筒盖压在所述包装筒下端的筒口，封闭包装筒；该步骤重复实施，直到托架转盘上所有盛装了满培养皿的包装筒都压上筒盖为止； 步骤10.打开放置腔体，从托架转盘上取出密封的包装筒； 上述即为一个工作周期。
全文摘要
本发明提供一种小型无菌预制培养皿制备装置，包括机架，在其上设一培养皿放置腔体和一培养皿无菌灌注腔体，在灌注腔体上设培养基进口，供培养基输出管密封地插入，而形成灌注工位，在培养皿放置腔体中设培养皿放置装置；在灌注工位和培养皿放置装置间设传递通道，在传递通道中设空培养皿向灌注工位以及灌注培养基后培养皿向培养皿放置装置移动的传输机构；该装置包括一消毒气体发生装置，其排气口与培养皿放置腔体和/或培养皿无菌灌注腔体连通。本发明还提供利用该装置预制培养皿的方法。本发明提供的装置和方法可全过程可控灭菌，在预制前对培养皿进行在线消毒，能在无菌条件下预置培养皿，并能在灌装过程中对预制好的培养皿进行实时包装。
文档编号A61L2/02GK102978103SQ20121005743
公开日2013年3月20日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者牛刚, 王华山 申请人:牛刚, 王华山