专利名称:一种真空薄膜过滤及微生物培养装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析过滤及微生物培养装置；具体地说，涉及一种真空薄膜 过滤和微生物贴膜法培养装置。
背景技术：
在液体样品的过滤处理和微生物分离培养过程中，真空负压过滤是一种非常 有用的实用技术。常见的真空负压过滤装置多为组装方式，即由真空泵、抽滤瓶 和过滤器利用导管等连接而成，结构简单。 一般情况，抽滤瓶容积在250ml至 2000ml之间，单次过滤量受到限制。在过滤量超过容积限度时，需要人工反复 倾倒滤液，才能完成全部处理过程；过滤完毕，需要人工对抽滤瓶等进行清洗和 消毒处理；在进行微生物培养时，又需要从过滤器中取出微孔薄膜，增加了人工 污染的机会；在微生物贴膜法培养时，还需要预备琼脂平板；同时还存在真空泵 易被进液损坏以及噪音较大等问题。总之，常见组装式真空过滤装置存在较大缺 陷，使用并不方便。
经检索，涉及过滤装置和过滤仪的专利仅有
1、 血浆或血清分离膜以及包括血浆或血清分离膜的过滤仪
公开号CN 1714292;申请号200380103660.2;申请日2003-1H8。
2、 智能真空过滤仪
公开号CN 2897409;申请号200620095674.5;申请日2006-03-18。
3、 智能真空过滤仪及其控制方法
公开号CN 1843560;申请号200610018583.6;申请日2006-03-18。 未发现与本专利申请相同的专利。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种真空薄膜过 滤及微生物培养装置。该装置使用方便、实用性强；具有智能化、整机式、多功 能的特点。
本发明的目的是这样实现的
采用水气并抽的电动隔膜泵作为真空源；通过真空过滤方法将液体培养基吸 附于微孔薄膜下的纤维素衬垫上，即可将薄膜过滤器改装成培养皿；并以清洗液 和臭氧自动对装置进行清洗和消毒。
具体地说，如图l，本发明由薄膜过滤器(l)、滤液接收容器(2)、电动隔膜 泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、压力传感器(7)、液 晶显示器(8)、微控制系统(9)、溶剂瓶(IO)、排液管(ll)组成机电一体化装置。
其位置和连接关系是
滤液接收容器(2)承上启下，
其上进液孔(a)与薄膜过滤器(1)下的出液孔(1. 6)连通，使滤液接收容器(2) 承接薄膜过滤器(l)的过滤液；
其下排液孔(b)、电动隔膜泵(3)、排液管(11)依次连通，供滤液接收容器(2) 排液；
其侧进气孔(c)、进气电磁阀(4)、臭氧发生器(6)依次连通，使滤液接收容 器(2)在需要消毒时获得臭氧；
其侧进液孔(d)、进液电磁阀(5)、溶液瓶(10)依次连通，使滤液接收容器(2) 在需要清洗时获得溶剂；
压力传感器(7)与进气电磁阀(4)连接，供监测滤液接收容器(2)内的真空度；
电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阔(5)、臭氧发生器(6)、压力传 感器(7)、液晶显示器(8)分别与微控制系统(9)连接，实现进气、进液、排液的 自动控制及显示功能。
本发明的工作原理是
采用水气并抽的电动隔膜泵(3)作为真空源，在抽水的过程中产生负压，使 得过滤过程中无需倾倒滤液，能直接将过滤液排出；
过滤时，取下滤液接收容器(2)的密封盖(2. 1)，将薄膜过滤器(l)放置于滤 液接收容器(2)的过滤头(2. 2)上，出液孔(1. 6)位于滤液接收容器(2)的上进液孔 (a)中央，但是二者不相接触，保证薄膜过滤器(l)不被操作污染。将待过滤液体 倒入薄膜过滤器(l)中，依靠重力和电动隔膜泵(3)产生的负压以及滤液接收容器 (2)的密封圈(2. 3)使薄膜过滤器(1)与滤液接收容器(2)密闭相连；
薄膜过滤器(l)可为一次性使用无菌薄膜过滤器，其中纤维素衬垫(l. 5)具有 强吸附液体的功能。样品过滤完毕，加入液体培养基置薄膜过滤器(l)中，启动 电动隔膜泵(3)通过真空过滤方法将液体培养基吸附于微孔薄膜(1. 4)下的纤维 素衬垫(1.5)上，用密封塞(1.7)将出液孔(1.6)密闭，取下筒身(1.2)并将顶盖 (1.1)盖于底座(1.3)上，便可将薄膜过滤器(l)改装成培养皿(如图4)，置培养 箱中进行微生物培养；
滤液接收容器(2)由密封盖(2.1)、过滤头(2.2)、密封圈(2.3)、圆环形管道 (2. 4)、中空圆柱体(2. 5)组成；设置有上进液孔(a)、下排液孔(b)、侧进气孔(c)、 侧进液孔(d)、针眼状进液孔(e);圆环形管道(2.4)位于中空圆柱体(2.5)顶部圆 周上；针眼状进液孔(e)密布在圆环形管道(2.4)内圆周上；
其上进液孔(a)与薄膜过滤器(1)下的出液孔(1. 6)连通，使滤液接收容器(2) 承接薄膜过滤器(l)的过滤液；中空圆柱体(2.5)内底部为凹形，下排液孔(b)位 于中央，以保证滤液流畅完全、无积液；下排液孔(b)、电动隔膜泵(3)、排液管 (ll)依次连通，供滤液接收容器(2)排液；其侧进气孔(c)、进气电磁阀(4)、臭 氧发生器(6)依次连通，使滤液接收容器(2)在需要消毒时获得臭氧；其侧进液孔 (d)前与进液电磁阀(5)、溶液瓶(10)依次连通，后与圆环形管道(2.4)连接，清 洗液通过密布的针眼状进液孔(e)进入中空圆柱体(2.5)，状如圆形瀑布，使滤液 接收容器(2)在需要清洗时获得溶剂；
进液电磁阀(5)为常闭型两位两通防腐电磁阀；进液口与溶剂瓶(10)相连；
出液口与滤液接收容器(2)上侧面的进液口 (d)相连；由微控制系统(9)控制开闭
过滤过程中处于密闭状态，过滤完毕需要清洗时处于开启状态，在滤液接收容器
(2)的密封盖(2. 1)对其密封时，依靠电动隔膜泵(3)产生的负压从溶剂瓶(10)中
吸取清洗液，对滤液接收容器(2)进行清洗；
臭氧发生器(6)采用"高频陶瓷沿面放电"生成臭氧技术，由发生电路、臭氧发生片及气泡泵组成，通电后，从排气口排出具有一定压力的臭氧气体，经进 气电磁阀(4)进入滤液接收容器(2)进行消毒(在送气管路中配置加热管对气体加 热，还可对装置内残微液体吹干)。
本发明具有以下优点和积极效果
① 尽管滤液接收容器(2)的容积固定，但是由于采用的电动隔膜泵(3)既能抽 水又能抽气，在抽气的同时不停地自动排出滤液，使得过滤量不再受到限制，无 需人工反复倾倒滤液；
② 特殊的滤液接收容器(2)设计，依靠重力和电动隔膜泵(3)产生的负压以及
密封圈(2. 3)即可将薄膜过滤器(1)与滤液接收容器(2)密闭相连，因而装卸过滤 器非常方便，并在过滤完毕外界空气骤然进入滤液接收容器(2)时起到保护微孔 薄膜的作用；
③ 滤液接收容器(2)上侧面设置有侧进气孔(c)和侧进液孔(d)，圆环形管道 (2. 4)内圆周上密布有针眼状进液孔(e)，可使用清洗液和臭氧自动对装置进行清 洗和消毒，极大地降低了劳动强度；
④ 特殊的一次性使用无菌薄膜过滤器(1)设计，增加了过滤速度；在样品过
滤完毕后，只要将液体培养基倒入薄膜过滤器(l)中，通过真空过滤方法将液体
培养基吸附于纤维素衬垫(1.5)上，便可将薄膜过滤器(l)改装成培养皿，以进行 微生物培养，而不再需要取出微孔薄膜，减少了人工污染的机会，又免除了预备 琼脂平板之繁琐；
⑤ 电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、压力 传感器(7)、液晶显示器(8)分别与微控制系统(9)连接，通过运行前台程序和后 台程序，实现进气、进液、排液的自动控制及显示功能。
总之，由于本发明使用方便、实用性强；免除倾倒滤液、转移薄膜、清洗消 毒、以及预备琼脂平板之繁琐；并具有智能化、整机式、多功能的特点，适用于 医药、卫生等过滤技术领域：
。
图l是本发明组成方框图；
图2是薄膜过滤器(1)结构图；
图3是薄膜过滤器(l)改装成培养皿结构图；
图4是滤液接收容器(2)结构图；
图5是前台程序流程图；
图6是后台程序流程图。
其中-
1.2_筒身， 1. 5—纤维素衬垫，
2.2—过滤头， 2. 5—中空圆柱体， b—下排液孔， e—针眼状进液孔；
l一薄膜过滤器， 1. 1—顶盖， 1. 4一微孔薄膜，
1. 7—密封塞；
2— 滤液接收容器，
2. l—密封盖， 2. 4—圆环形管道 a—上进液孔， d—侧进液孔，
3— 电动隔膜泵 4一进气电磁阀
5— 进液电磁阀
6— 臭氧发生器
7— 压力传感器
8— 液晶显示器 9一微控制系统，
9.1—中央处理器，9. 2—臭氧驱动模块, 9. 4—泵驱动模块，9. 5—进液驱动模块， 9.7—键盘， 9.8—电源，
IO—溶剂瓶；
ll一排液管。
1. 3—底座， 1.6—出液孑L
2. 3—密封圈， c一侧进气孔，
9. 3—进气驱动模块，
9. 6—时钟系统，
9. 9一显示驱动模块;
具体实施方式
一、 整机安装
如图l、图2、图4，薄膜过滤器(l)、滤液接收容器(2)、电动隔膜泵(3)、 排液管(ll)依次连接，组成过滤液体流路，实施样品过滤；
如图l，臭氧发生器(6)、压力传感器(7)分别通过进气电磁阀(4)的两个进 气口与滤液接收容器(2)连接，组成臭氧气体流路，使滤液接收容器(2)在需要消 毒时获得臭氧，并监测滤液接收容器(2)内真空度；
如图l，溶剂瓶(IO)、进液电磁阀(5)、滤液接收容器(2)依次连接，组成清 洗液体流路，使滤液接收容器(2)在需要清洗时获得溶剂；
如图1，图5，图6，微控制系统(9)包括中央处理器(CPU) (9. l)及分别与 CPU (9. 1)连接的臭氧驱动模块(9. 2)、进气驱动模块(9. 3)、泵驱动模块(9. 4)、 进液驱动模块(9.5)、时钟系统(9.6)、键盘(9.7)、电源(9.S)、显示驱动模块 (9.9);微控制系统(9)的软件由两部分组成，即前台程序和后台程序。电动隔 膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阔(5)、臭氧发生器(6)、压力传感器(7)、 液晶显示器(8)分别与微控制系统(9)连接，实现进气、进液、排液的自动控制及 显示功能；
如图3，在样品过滤完毕后，只要将液体培养基倒入薄膜过滤器(l)中，启 动电动隔膜泵(3),通过真空过滤方法将液体培养基吸附于纤维素衬垫(l. 5)上， 用密封塞(1. 7)将出液孔(1. 6)密闭，取下筒身(1. 2)并将顶盖(1. 1)盖于底座(1. 3) 上，便可将薄膜过滤器(l)改装成培养皿。
二、 各部件规格 1、薄膜过滤器(l)
由顶盖(l.l)、筒身(L2)、底座(1.3)、微孔薄膜(1.4)、纤维素衬垫(1.5)、 出液孔(1.6)和密封塞(1.7)组成；
从上到下，顶盖(l. 1)、筒身(1.2)、底座(1.3)依次连接；
在底座(1. 3)的上面设置有微孔薄膜(1. 4)和纤维素衬垫(1. 5);
在底座(1, 3)的下面设置有出液孔(1. 6)，出液孔(1. 6)有备用密封塞(1. 7) 密封。
薄膜过滤器(l)分一次性使用和反复多次使用两种
① 一次性使用
顶盖(1. 1)、筒身(1. 2)、底座(1. 3)由软胶注塑而成，筒身(1. 2)插入底座(1. 3) 并密闭配合；
② 反复多次使用
顶盖(l.l)、筒身(1.2)、底座(1.3)由不锈钢等可耐高温材料加工而成，筒 身(1. 2)与底座(1. 3)通过螺纹及密封圈密闭配合。
2、 滤液接收容器(2)
由密封盖(2.1)、过滤头(2.2)、密封圈(2.3)、圆环形管道(2.4)、中空圆柱 体(2.5)组成；设置有上进液孔(a)、下排液孔(b)、侧进气孔(c)、侧进液孔(d)、 针眼状进液孔(e);
滤液接收容器(2)由耐压防腐材料(如不锈钢)制成；
依靠重力和电动隔膜泵(3)产生的负压以及密封圈(2. 3)使薄膜过滤器(1)与 滤液接收容器(2)密闭相连；
针眼状进液孔(e)密布在圆环形管道(2. 4)内圆周上； 中空圆柱体(2. 5)的容积在20ml至2000ml之间；
上进液孔(a)、下排液孔(b)、侧进气孔(c)、侧进液孔(d)分别与薄膜过滤器 (1)、电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)和进液电磁阀(5)相连接。
3、 电动隔膜泵(3)
电动隔膜泵(3)作为真空源，有上市产品，由直流电机、传动座和圆周上均 匀分布的3个隔膜片组成，具有较强自吸功能，传动座体及其附件为具抗蚀性的 热塑性材料所制成，防止侵蚀；
电动隔膜泵(3)的进液口与滤液接收容器(2)的下排液孔(b)通过导管相连； 电动隔膜泵(3)的排液口与排液管(11)相连；
电动隔膜泵(3)既能抽水又能抽气，在抽气的同时不停地自动排出滤液，由 微控制系统(9)控制运行；过滤过程中能直接将滤液排出，使得过滤量不再受到 限制，无需人工反复倾倒滤液。
4、 进气电磁阀(4)
进气电磁阀(4)为两位三通防腐电磁阀，有上市产品，由抗蚀性的不锈钢或 热塑性材料所制成，防止侵蚀；进气口之一与臭氧发生器(6)相连，进气口之二
与压力传感器(7)相连；出气口与滤液接收容器(2)侧进气孔(c)相连；由微控制 系统(9)控制开闭过滤过程中开启压力传感器(7)—侧，以监测滤液接收容器(2) 内真空度；过滤完毕开启臭氧发生器(6)—侧，外界空气进入滤液接收容器(2) 内，以平衡内外压差。
5、 进液电磁阀(5)
进液电磁阀(5)为常闭型两位两通防腐电磁阀，有上市产品，由抗蚀性的不
锈钢或热塑性材料所制成，防止侵蚀；进液口与溶剂瓶(10)相连；出液口与滤液 接收容器(2)的侧进液孔(d)相连；由微控制系统(9)控制开闭过滤过程中处于
密闭状态，过滤完毕需要清洗时处于开启状态，在滤液接收容器(2)的密封盖(2. 1) 对其密封时，依靠电动隔膜泵(3)产生的负压从溶剂瓶(10)中吸取清洗液，对滤 液接收容器(2)进行清洗。
6、 臭氧发生器(6)
臭氧发生器(6)采用"高频陶瓷沿面放电"生成臭氧技术，有上市产品，由 发生电路、臭氧发生片及气泡泵组成，通电后，从排气口排出具有一定压力的臭 氧气体；
臭氧发生器(6)与进气电磁阀(4)进气口之一相连；由微控制系统(9)控制产 生臭氧，并控制浓度和时间；经进气电磁阀(4)进入滤液接收容器(2)进行消毒。
7、 压力传感器(7)
压力传感器(7)为陶瓷式，有上市产品。
压力传感器(7)通过导管与进气电磁阔(4)进气口之二相连；压力信号输入微 控制系统(9)，以监测滤液接收容器(2)内真空度；并以数字方式显示于液晶显示 器(8)上。
8、 液晶显示器(8) 有上市产品。
9、 微控制系统(9)
微控制系统(9)包括中央处理器(CPU) (9. 1)及分别与CPU(9. l)连接的臭氧驱 动模块(9.2)、进气驱动模块(9.3)、泵驱动模块(9.4)、进液驱动模块(9.5)、时 钟系统(9.6)、键盘(9.7)、电源(9.S)、显示驱动模块(9.9)。
微控制系统(9)的工作原理微控制系统(9)是以中央处理器(CPU) (9. l)为核心的程序自动控制系统，片 上运行的程序则是对该系统功能行为的描述，具体的工作原理如下微控制系统
(9)接通电源，中央处理器(CPU) (9. l)复位并将系统的所有外部设备控制在初始
化状态(准备状态)，以便接受中央处理器(CPU) (9. l)的控制命令；紧接着中央处
理器(CPU) (9. l)开始扫描键盘，当发现有键按下时系统读取该键的键值(不同的 键对应不同的键值，不同的键值对应不同的功能)。当该键值为l (COMMAND)时， 中央处理器(CPU) (9. l)控制系统相应的驱动模块,使过滤功能得以实现；同理， 当键值是2或3时，清洗功能或消毒功能得以实现，这就是后台程序。在实现上 述功能的同时该系统的中断服务程序也在运行；一些在后台运行中产生的数据和 状态(压力，时间，显示驱动等)都以变量的形式通过显示驱动程序，显示在液晶 显示器(8)上，这些数据可以提示操作人员怎样进行下一步的操作，并可以通过 这些数据了解该装置的相应状态和处理结果及故障代码等，这就是前台程序。
10、 溶剂瓶(IO)
溶剂瓶(10)容积为20-2000ml，盛放清洗液，内部导管进液口有过滤头，通 过导管与进液电磁阀(5)连接。
11、 排液管(ll)
排液管(11)为硅胶或塑胶软管，通过快速接头与电动隔膜泵(3)的排液口连 接，排放过滤液。
三、微控制系统(9)软件
微控制系统(9)软件由两部分组成，包括前台程序和后台程序
1、 前台程序
前台程序任务是处理实时时钟、传感器的驱动以及显示工作状态等。 前台程序的流程如图5所示，依次为启动计数器(a)、读真空度(b)、送显(c)、 计数器清零(d)、启动计数器(a)……，循环往复。
2、 后台程序
后台程序是支持用户命令，实现处理所输入命令的功能，和前台程序有机地 结合成一个整体。
后台程序的流程如图6所示，依次为
键盘扫描(f)，有键按下吗(g)，是命令l吗(h)，过滤子程序(k);
键盘扫描(f)，有键按下吗(g)，是命令2吗(h)，清洗子程序(k); 键盘扫描(f)，有键按下吗(g),是命令3吗(h)，消毒子程序(k)。 3、特点
程序分前后台是以中断的形式编写的，代码具有更高的优先性，能够实时地 处理装置当前最重要的任务，层次分明，易于维护。
权利要求
1、一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，其特征在于
由薄膜过滤器(1)、滤液接收容器(2)、电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、压力传感器(7)、液晶显示器(8)、微控制系统(9)、溶剂瓶(10)、排液管(11)组成机电一体化装置；
其位置和连接关系是
滤液接收容器(2)承上启下，
其上进液孔(a)与薄膜过滤器(1)下的出液孔(1.6)连通，使滤液接收容器(2)承接薄膜过滤器(1)的过滤液；
其下排液孔(b)、电动隔膜泵(3)、排液管(11)依次连通，供滤液接收容器(2)排液；
其侧进气孔(c)、进气电磁阀(4)、臭氧发生器(6)依次连通，使滤液接收容器(2)在需要消毒时获得臭氧；
其侧进液孔(d)、进液电磁阀(5)、溶液瓶(10)依次连通，使滤液接收容器(2)在需要清洗时获得溶剂；
压力传感器(7)与进气电磁阀(4)连接，供监测滤液接收容器(2)内的真空度；
电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、压力传感器(7)、液晶显示器(8)分别与微控制系统(9)连接，实现进气、进液、排液的自动控制及显示功能。
2、 按权利要求
1所述的一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，其特征在于 薄膜过滤器(l)由顶盖(l. 1)、筒身(1.2)、底座(1.3)、微孔薄膜(1.4)、纤维素衬垫(1.5)、出液孔(1. 6)和密封塞(1. 7)组成；从上到下，顶盖(l.l)、筒身(1.2)、底座(1.3)依次连接； 在底座(1. 3)的上面设置有微孔薄膜(1. 4)和纤维素衬垫(1. 5); 在底座(1.3)的下面设置有出液孔(L6)，出液孔(1.6)有备用密封塞(1.7)密封。
3、 按权利要求
1所述的一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，其特征在于 薄膜过滤器(l)分一次性使用和反复多次使用两种① 一次性使用是由顶盖(1.1)、筒身(1.2)、底座(1.3)用软胶注塑而成，筒 身(1. 2)插入底座(1. 3)并密闭配合；② 反复多次使用是由顶盖(1.1)、筒身(1.2)、底座(1.3)用不锈钢等可耐高温材料加工而成，筒身(1.2)与底座(1.3)通过螺纹及密封圈密闭配合。
4、 按权利要求
1所述的一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，其特征在于:滤液接收容器(2)由密封盖(2. 1)、过滤头(2.2)、密封圈(2.3)、圆环形管道 (2.4)、中空圆柱体(2. 5)组成;设置有上进液孔(a)、下排液孔(b)、侧进气孔(c)、 侧进液孔(d)、针眼状进液孔(e);圆环形管道(2.4)位于中空圆柱体(2.5)顶部圆周上；针眼状进液孔(e)密布在圆环形管道(2. 4)内圆周上；侧进液孔(d)与圆环形管道(2.4)连接，清洗液通过密布的针眼状进液孔(e) 进入中空圆柱体(2. 5)，使滤液接收容器(2)在需要清洗时获得溶剂。
5、 按权利要求
1所述的一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，其特征在于 微控制系统(9)包括中央处理器(CPU) (9. 1)及分别与CPU(9. l)连接的臭氧驱动模块(9.2)、进气驱动模块(9.3)、泵驱动模块(9.4)、进液驱动模块(9.5)、时 钟系统(9.6)、键盘(9.7)、电源(9.S)、显示驱动模块(9.9);微控制系统(9)软件由两部分组成，包括前台程序和后台程序前台程序任 务是处理实时时钟、传感器驱动以及显示工作状态；后台程序是支持用户命令， 处理所输入命令，和前台程序有机地结合成一个整体。
专利摘要
本发明公开了一种真空薄膜过滤及微生物培养装置，涉及一种分析过滤及微生物培养装置。本发明采用电动隔膜泵作为真空源；通过真空过滤方法将液体培养基吸附于微孔薄膜下的纤维素衬垫上，即将薄膜过滤器改装成培养皿；并以清洗液和臭氧自动对装置进行清洗和消毒。由薄膜过滤器(1)、滤液接收容器(2)、电动隔膜泵(3)、进气电磁阀(4)、进液电磁阀(5)、臭氧发生器(6)、压力传感器(7)、液晶显示器(8)、微控制系统(9)、溶剂瓶(10)、排液管(11)组成机电一体化装置。本发明使用方便、实用性强；免除倾倒滤液、转移薄膜、清洗消毒、以及预备琼脂平板之繁琐；并具有智能化、整机式、多功能的特点，适用于医药、卫生等过滤技术领域：
。
文档编号C12M3/06GKCN101182465SQ200710168381
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月20日
发明者沈佳特 申请人:沈佳特导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan