电荷集菌装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种菌体收集检测领域中的电荷集菌装置和方法，细菌过滤膜的前侧设有第一金属棒、后侧设有第二金属棒，第一金属棒和第二金属棒的上端共同连接于水平运动装置，移动到最右的极限位置是初始位置、最左的极限位置是停止位置，在停止位置处的第一金属棒的正下方设有一个集菌金属环，集菌金属环正下方置放有注有无菌水的集菌金属水盆；集菌金属环连接集菌环升降装置；利用电荷同性相斥，异性相吸的原理，先使带微弱负电荷的细菌被带正电的第一金属棒吸引，转移到第一金属棒上，再从第一金属棒上转移到集菌金属环，最后从细菌集菌金属环上脱落到集菌金属水盆的无菌水中，用已有的少量液体收集了细菌过滤膜上的细菌。
【专利说明】
电荷集菌装置及方法
技术领域
[0001] 本发明设及菌体收集检测领域，特别是一种利用电荷收集液体中细菌的装置。
【背景技术】
[0002] 在养殖水中含有微量细菌对所养殖生物的生长有利，但细菌超过一定量则可能导 致养殖生物死亡。在养殖水中，适宜养殖生物生存的细菌含量很低无法直接检测。当应用电 阻抗法检测液体中细菌浓度时，培养基中的细菌浓度需达到 賴^|漱个/mL，如果低于运个浓度，则无法检测出阻抗的变化。然而，养殖水中的细菌浓度 不能超过100个/mL，如果超过运个浓度会使养殖生物患病，而运个浓度又远远无法达到电 阻抗法检测的要求，所W需要对养殖水进行浓缩。浓缩时，可先用细菌过滤膜对养殖水进行 过滤，将养殖水中的细菌滞留在过滤膜的一侧。在处理过滤膜时需要用尽可能少的水收集 到膜上尽可能多的细菌。目前，通过过滤膜收集细菌的方法主要分为两类:一类是将过滤膜 投入装有无菌水(或缓冲液）的容器中，容器中装有玻璃珠，振荡容器，使液体流动，使过滤 膜上的细菌脱落，然后取出滤膜;另一类是用大量水直接冲洗过滤膜，冲洗的液体流入一个 较大的容器中。第一类方法虽然水量较少，但菌体不能全部脱落，而且取出过滤膜时还会带 出一部分融于液体中的细菌，所W容器中细菌浓度不高;第二类方法则用大量液体冲洗，导 致容器中的细菌浓度很低，由于肉眼无法看到细菌，冲洗时也无法确定是否已全部冲落。所 W上述两种方法得到的液体仍无法直接用电化学方法检测，可能仍需要培养。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述缺点，本发明提供了一种电荷集菌装置和方法，根据电荷同性相斥， 异性相吸的原理，利用细菌本身自带的微弱负电荷来实现细菌收集，从而能用较少的水收 集细菌，使收集到的水中有较高的细菌浓度。
[0004] 本发明电荷集菌装置采用的技术方案是:包括一根两端固定的水平膜固定支架， 在膜固定支架中间下方固定连接一个细菌过滤膜，细菌过滤膜的前壁带细菌，后壁不带细 菌，细菌过滤膜的前侧设有第一金属棒、后侧设有第二金属棒，第一金属棒和第二金属棒的 上端共同连接于水平运动装置且由水平运动装置带动左右水平移动，移动到最右的极限位 置是初始位置、最左的极限位置是停止位置，在停止位置处的第一金属棒的正下方设有一 个集菌金属环，集菌金属环的正下方置放有注有无菌水的集菌金属水盆;集菌金属环连接 集菌环升降装置且由集菌环升降装置带动上下垂直移动，集菌金属环在初始位置处位于第 一金属棒的正下方，集菌金属环在最上的极限位置是上限位置、最下的极限位置是下限位 置、下限位置处的集菌金属环浸在集菌金属水盆无菌水中；两个金属棒、集菌金属环、集菌 金属水盆分别通过导线与电路控制器相连接，水平运动装置和集菌环升降装置由电路控制 器控制工作。
[0005] 本发明电荷集菌装置的集菌方法采用的技术方案是包含W下步骤： A、第一金属棒和第二金属棒在初始位置处，电路控制器控制第一金属棒带正电、第二 金属棒带负电、集菌金属环和集菌水盆不带电； B、 集菌环升降装置不工作，水平运动装置工作，带动第一金属棒和第二金属棒向左移 动，使细菌过滤膜上的细菌同时受到带正电的第一金属棒的吸引和带负电的第二金属棒的 排斥，从细菌过滤膜转移到第一金属棒上； C、 第一金属棒和第二金属棒到达最左的停止位置处时，水平运动装置停止工作，电路 控制器控制第二金属棒不带电、第一金属棒带负电、集菌金属环带正电、集菌金属水盆不带 电；集菌环升降装置工作，带动集菌金属环先由初始位置处向上移动至上限位置处后再向 下回到初始位置，集菌金属环同轴空套在第一金属棒外且沿第一金属棒垂直上下运动，细 菌从第一金属棒转移到集菌金属环上； D、 集菌金属环回到初始位置后，电路控制器控制第一金属棒、第二金属棒不带电、集菌 金属环带负电、集菌金属水盆带正电；集菌环升降装置带动集菌金属环由初始位置向下移 动到下限位置处，集菌金属环完全浸入集菌金属水盆的无菌水中，细菌从细菌集菌金属环 上脱落到集菌金属水盆的无菌水中。
[0006] 本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点： 1、本发明利用电荷同性相斥，异性相吸的原理，用控制器控制使第一金属棒上带正电， 第二金属棒上带负电，使带微弱负电荷的细菌被带正电的第一金属棒吸引，同时被带负电 的第二金属棒排斥，从细菌过滤膜上转移到第一金属棒上。为防止细菌收集不充分，使第一 金属棒和第二金属棒来回运动多次后停止，使其能收集更多细菌，运样，使分散在细菌过滤 膜上的细菌被集中到了第一金属棒上。
[0007] 2、本发明中的集菌金属环的直径比第一金属棒宽度略大，用于收集第一金属棒上 的细菌，使集菌金属环能W第一金属棒为轴屯、上下移动，而不与金属棒直接接触;金属环的 高度也很小，集菌金属环内壁的面积比第一金属棒侧面积小很多。利用同性相斥异性相吸 的原理，第一金属棒带负电，集菌金属环带正电，通过控制器使集菌金属环上下移动将第一 金属棒上的细菌被转移到金属环内侧，细菌再一次被集中。
[0008] 3、本发明用尽可能少的水来收集尽可能多的细菌，使液体中的细菌浓度较高，所 W集菌金属水盆是圆柱形金属水盆，盆口的直径比集菌金属环的直径大一些，使集菌金属 环进入集菌金属水盆时只与水接触，但不和金属水盆接触。固定集菌金属环的支架和集菌 金属环相接触的部分需要垂直向下，使集菌金属环能浸没在集菌金属水盆的水中。
[0009] 4、本发明中采用的直线步进电机的步距值不受外部因素干扰，每转一圈的累积误 差为零，所W步进电机能较精确地确定螺母的位置，而且步进电机控制性能好，启动、停止、 翻转都是在少数脉冲内完成，所W本发明中第一电机和第二电机多次正转和反转变换都能 通过MCU控制系统快速准确地控制。
[0010] 5、本发明装置在一定程度上浓缩了收集的细菌液体，用集菌金属水盆中已有的少 量液体收集了细菌过滤膜上的细菌，且提高了自动化水平。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明电荷集菌装置的整体结构示意图； 图2是图1中细菌过滤膜的固定结构图； 图3是图1中第一螺母及螺母座8的右视结构放大图； 图4是图1所示本发明装置的运动过程示意图； 图5是图1中集菌金属环24的集菌过程放大图； 图6是图1中电路控制器15的内部结构及外接框图； 附图中各部件的序号和名称：1.墙壁，2.墙壁顶，3.第一电机，4.第一联轴器，5.第一轴 承，6.第一导轨，7.第一丝杠轴，8.第一螺母及螺母座，9.第二轴承，10.膜固定支架，11.膜 固定夹，12.细菌过滤膜，13 .第一金属棒，14.第二金属棒，15 .电路控制器，16 .第二电机， 17.第二联轴器，18.第=轴承，19.第二丝杠轴，20.第二螺母及螺母座，21.第四轴承，22.第 二导轨，23.集菌环固定架，24.集菌金属环，25.集菌金属水盆，26.导线，27.支架固定座， 28.丝杠轴孔，29.导轨槽，30.第一金属棒固定座，31.第二金属棒固定座。
【具体实施方式】
[0012] 参见图1和图2,本发明电荷集菌装置包括一根水平的膜固定支架10,膜固定支架 10的左右两端分别通过支架固定座27固定，见图2。支架固定座27的左右两端分别固定在左 右墙壁1内侧。在膜固定支架10中间用两个膜固定夹11固定一个细菌过滤膜12,将细菌过滤 膜12固定在膜固定支架10下方。细菌过滤膜12的前壁带细菌，后壁不带细菌。在膜固定支架 10和细菌过滤膜12的前侧和右侧各有一个垂直的金属棒，分别是前侧的第一金属棒13和后 侧的第二金属棒14,第一金属棒13在细菌过滤膜12带细菌的一侧，第二金属棒14在细菌过 滤膜12不带细菌的一侧。两个金属棒相对于膜固定支架10和细菌过滤膜12前后对称布置。 两个金属棒之间的前后距离为D，两个金属棒与膜固定支架10之间的前后距离均为D/2。两 个金属棒分别通过各自的导线与电路控制器15相连，由电路控制盒15控制第一金属棒13和 第二金属棒14的带电性。
[0013] 第一金属棒13和第二金属棒14的上端共同连接于水平运动装置，由水平运动装置 带动两个金属棒在细菌过滤膜12的两侧作左右方向上的水平运动。
[0014] 水平运动装置固定在墙壁顶2下方，包括一个第一电机3、一个第一联轴器4、一个 第一轴承5、两个第一导轨6、一根第一丝杠轴7、一个第一螺母及螺母座8、一个第二轴承9。 其中，第一丝杠轴7、第一导轨6W及第一电机3的输出轴均水平布置，第一电机3是直线步进 电机，第一电机3的输出轴通过第一联轴器4与第一丝杠轴7同轴连接，带动第一丝杠轴7旋 转。第一丝杠轴7的两端还分别用第一轴承5和第二轴承9固定在墙壁顶2下方。在第一丝杠 轴7的前后侧分别是一个导轨6,两个导轨6相对于第一丝杠轴7前后对称布置，两个导轨6的 两端分别固定在墙壁顶2下方。在第一丝杠轴7上配合安装第一螺母及螺母座8,形成丝杠螺 母机构。第一螺母及螺母座8下方共同固定连接第一金属棒13和第二金属棒14的上端。第一 电机3经控制线连接电路控制器15,由电路控制器15控制工作，第一电机3工作后带动第一 丝杠轴7旋转，从而通过第一螺母及螺母座8带动第一金属棒13和第二金属棒14同时左右水 平运动。
[0015] 在前侧的第一金属棒13的下方设置一个集菌金属环24,在集菌金属环24的正下方 放置集菌金属水盆25。集菌金属环24由集菌环升降装置带动上下垂直移动，移动时只能W 第一金属棒13为中屯、轴上下移动，但不能与第一金属棒13或细菌过滤膜12接触。集菌金属 环24由集菌环升降装置带动向下运动，能进入集菌金属水盆25内部，但两者不直接接触。集 菌金属环24通过一根导线与电路控制器15相连接，集菌金属水盆25也通过一根导线与电路 控制器15相连接。
[0016] 集菌环升降装置的主要结构与水平运动装置基本相同，集菌环升降装置固定在左 侧墙壁1内侧，并且位于在水平运动装置的前侧。包括一个第二电机16、一个第二联轴器17、 一个第=轴承18、两个第二导轨22、一根第二丝杠轴19、一个第二螺母及螺母座20、一个第 四轴承21。其中，第二丝杠轴19、第二导轨22和第二电机16的输出轴均垂直布置，第二电机 16是直线步进电机，固定在左侧墙壁1内侧，第二电机16的输出轴通过第二联轴器17同轴连 接第二丝杠轴19 一端，带动第二丝杠轴19旋转。第二丝杠轴19的上下两端分别通过第=轴 承18和第四轴承21固定在左墙壁1内侧。在第二丝杠轴19的前后侧分别设置一根第二导轨 22,两根第二导轨22相对于第二丝杠轴19前后对称布置，两根第二导轨22固定在左墙壁1内 侦U。在第二丝杠轴19上同轴配合有第二螺母及螺母座20。第二螺母及螺母座20固定连接集 菌环固定架23-端，集菌环固定架23另一端向第一金属棒13的下方伸出并固定连接集菌金 属环24。第二电机16经控制线连接电路控制器15，由电路控制器15控制工作，第二电机16工 作后带动第二丝杠轴19旋转，从而由第二螺母及螺母座20带动集菌金属环24上下垂直移 动。
[0017] 参见图3所示的第一螺母及螺母座8结构，第一螺母及螺母座8整体是一个长方体 结构，在其中间开有一个丝杠轴孔28,用于和丝杠轴7相连。在其上方的前后位置设有两个 导轨槽29,用于两根第一导轨6分别相嵌，使第一螺母及螺母座8在第一电机3的带动下是只 进行水平运动而不发生旋转。在第一螺母及螺母座8的下方前后各设一个金属棒固定座，分 别是第一金属棒固定座30和第二金属棒固定座31，第一金属棒固定座30将第一金属棒13固 定在第一螺母及螺母座8靠近集菌环升降装置的一侧，第二金属棒固定座31将第二金属棒 14固定在第一金属棒13远离集菌环升降装置的一侧。第二螺母及螺母座20的结构与第一螺 母及螺母座8结构相似，仅是固定集菌环固定架23的位置不同。
[0018] 参见图4,水平运动装置带动第一螺母及螺母座8和第一金属棒13、第二金属棒14 水平运动，运动到最右的极限位置是初始位置B，运动到最左的极限位置是停止位置A。初始 位置B和停止位置A之间的水平距离是S。当第一螺母及螺母座8停在停止位置A处时，集菌金 属环24的中屯、位于此时的第一金属棒13的正下方，集菌金属环24与第一金属棒13的中屯、共 线。集菌金属环24的半径要小于D/2,避免集菌金属环24与细菌过滤膜12接触。
[0019] 集菌环升降装置带动第二螺母及螺母座20上下垂直运动，运动到最下的极限位置 是下限位置E，运动到最上的极限位置是上限位置C，第二螺母及螺母座20在第二丝杠轴19 中间偏下位置处为运动的初始位置D，在初始位置D处时，集菌金属环24在第一金属棒13的 中屯、正下方。上限位置C处和初始位置D处之间的垂直距离为X，初始位置D处和下限位置E处 之间的垂直距离为Y。
[0020] 集菌金属水盆25的半径比集菌金属环24的半径大一些，集菌金属水盆25的垂直高 度大约是集菌金属环垂直高度的3~4倍，使集菌金属环24能全部没入且不接触。在下限位 置E处时，集菌金属环24全部浸没在集菌金属水盆25中。
[0021 ]第一金属棒13和第二金属棒14是长方形金属片状，长方形的左右宽度均为L，金属 片正对细菌过滤膜12,使第一金属棒13和第二金属棒14与细菌过滤膜12的相对面积比较 大，使其可吸附更多细菌。
[0022]参见图5,集菌金属环24由导线26连接电路控制器15,在第二螺母及螺母座20在初 始位置D和上限位置C之间上下来回运动过程中，集菌金属环24空套在第一金属棒13外部， 两者的中屯、轴共线，集菌金属环24沿第一金属棒13上下来回运动，通过集菌金属环24的来 回运动将第一金属棒13上的细菌转移运到集菌金属环24上。
[0023] 参见图6,电路控制器15安装在一个控制器盒内部，整个控制器盒固定在墙壁1上， 电路控制器15由一个MCU控制系统、一个电源供电系统、一个5V直流电源和四个开关组组 成。MCU控制系统连接电源供电系统，由电源供电系统供电。MCU控制系统分别连接第一电机 4和第二电机16,控制第一电机4和第二电机16的正反转和速度，使第一电机4带动第一金属 棒13和第二金属棒14在细菌过滤膜12的两侧左右运动;使第二电机16带动集菌金属环24上 下运动。MCU控制系统还分别与第一开关组、第二开关组、第S开关组、第四开关相连接，控 制开关组中开关的通断情况。5V直流电源的正负极接在四个开关组输入端，电源正极解左 侧输入端，电源负极接右侧输入端。开关组内部由两个开关组成，其通断情况由MCU控制系 统决定。第一开关组的输出端与第一金属棒13相连，控制第一金属棒13所带电源的极性;第 二开关组的输出端与第二开关组14相连，控制第二金属棒14的带电性;第=开关组的输出 端与集菌金属环24相连，控制集菌金属环24的带电性;第四开关组的输出端与集菌金属水 盆25相连，控制集菌金属水盆25的带电性。
[0024] 本发明电荷集菌装置开始工作之前，在集菌金属水盆25中注入水盆容积2/3的无 菌水，使集菌金属环24能完全浸入水中，且浸入后无水溢出，集菌金属水盆25中的无菌水比 直接冲刷细菌膜所使用的无菌水要少的多。
[0025] 开始工作时，第一螺母及螺母座8、第一金属棒13和第二金属棒14处于最右的初始 位置B处，第一金属棒13在细菌过滤膜12带细菌的一侧，第二金属棒14在细菌过滤膜12不带 细菌的一侧，接通电源后，电路控制器15开始工作。控制第一金属棒13带正电，第二金属棒 14带负电，此时，集菌金属环24和集菌水盆25不带电。然后，电路控制器15控制水平运动装 置工作，第一电机3正转，带动第一螺母及螺母座向左运动，集菌环升降装置不工作，即第二 电机16不工作，电路控制器15的1〇]控制系统的内部定时器设定时间，定时为^^，并开始计 时。第一电机3带动第一螺母及螺母座8从位置B处开始向左运动，使固定在第一螺母及螺母 座8上的第一金属棒13和第二金属棒14也随之向左运动，直至移动到停止位置A处。运动过 程中，根据电荷同性相斥、异性相吸的原理，细菌过滤膜12上自身带有微弱负电的细菌会同 时受到带正电的第一金属棒13的吸引和带负电的第二金属棒14的排斥，从而细菌从细菌过 滤膜12转移到第一金属棒13上。初始位置B处和停止位置A处之间的距离为S，MCU控制系统 控制第一电机3的转速，使第一金属棒13和第二金属棒14向左移动的速度为V，速度较慢，那 么第一金属棒13和第一金属棒14从初始位置昭帷止位置A的时间毎二選揀。
[00%]当MCU控制系统的内部定时器到达定时后，即第一金属棒13和第二金属棒14到 达停止位置A处后，控制水平运动装置工作使第一电机3反转，集菌环升降装置不工作，即第 二电机16仍然不工作，第一金属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25的带 电性不变，MCU控制系统的内部定时器仍定时为贫，并重新开始计时。第一电机3带动第一金 属棒13和第二金属棒14从停止位置A处开始向右移动，且保证第一电机3反转的转速和正转 时转速相同，使第一金属棒13和第二金属棒14向右移动的速度也为V，使细菌过滤膜12上的 细菌更多地转移到第一金属棒13上。
[0027] MCU控制系统的内部定时器到达定时％后，即第一金属棒13和第二金属棒14到达 初始位置B处后，控制水平运动装置工作，使第一电机3正转，第二电机16仍然不动，第一金 属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25的带电性不变，MCU控制系统的内部 定时器仍定时为ti，并重新开始计时。第一电机4带动第一金属棒13和第二金属棒14从初始 位置A处向左移动，且保证速度仍为V。如此多次地控制第一金属棒13和第二金属棒14来回 运动，是为了能够更充分地收集细菌过滤膜12上的细菌。
[0028] 充分地收集好细菌后，在第一金属棒13和第二金属棒14到达停止位置A处时，MCU 控制系统控制水平运动装置停止工作，第一电机3停止转动，第一金属棒13和第二金属棒14 停在停止位置A处，此时，细菌已从细菌过滤膜12的一侧转移到第一金属棒13上，也就是，细 菌从大面积分散在细菌过滤膜12的状态转移到第一金属棒13上。
[0029] 电路控制器15控制第二金属棒14不带电，但第一金属棒13带负电，集菌金属环24 带正电，集菌金属水盆25不带电。此时，第二螺母及螺母座20和集菌金属环14处于初始位置 D处。电路控制器15控制集菌环升降装置工作，使第二电机16正转，第二螺母及螺母座向上 运动，控制水平运动装置不工作，即第一电机4不工作，MCU控制系统的内部定时器定时为轄 ，并重新开始计时。第二电机16带动集菌金属环24从初始位置D开始向上运动，直至移动到 上限位置C处。运动过程中，集菌金属环24同轴空套在第一金属棒13外，沿第一金属棒13垂 直向上运动，参见图5。根据电荷同性相斥、异性相吸的原理，自身带微弱负电的细菌会同时 受到带正电的集菌金属环24的吸引和带负电的第一金属棒13的排斥，从而细菌从第一金属 棒13转移到集菌金属环24上。初始位置D处和上限位置C处之间的距离为X，MCU控制系统控 制第二电机16的转速，使集菌金属环24向上运动的速度也为V，那么集菌金属环24从初始位 置D处运动到上限位置C处的时间为
[0030] MCU控制系统的内部定时器到达定时％后，即集菌金属环24到达上限位置C处后， 控制集菌环升降装置工作，第二电机16反转，水平运动装置不工作，第一电机3不动，第一金 属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25的带电性不变，MCU控制系统的内部 定时器定时为毎，并重新开始计时。第二电机16带动集菌金属环24从上限位置C开始向下移 动，保证移动速度仍为V，此时，第一金属棒13在排除细菌，集菌金属环24在吸附细菌。在MCU 控制系统的内部定时器到达定时每后，即集菌金属环24到达初始位置D后，MCU控制系统控 制第一金属棒13、第二金属棒14不带电，集菌金属环24带负电，集菌金属水盆25带正电。此 时，细菌已经从面积较大的第一金属棒13上转移到面积较小的集菌金属环24上，所W细菌 分布更密集。MCU控制系统控制第二电机16反转，第一电机3仍然不动，MCU控制系统的内部 定时器定时为％，并重新开始计时。第二电机16带动集菌金属环24从初始位置D处向下移 动，保证移动速度仍为V，直至到达下限位置E处。初始位置D处和下限位置E处之间的距离为 Y，那么集菌金属环24从初始位置D处运动到下限位置E处的时间为挺二采!繫。运动过程中， 根据电荷同性相斥、异性相吸的原理，自身带微弱负电的细菌会同时受到带正电的集菌金 属水盆25的吸引和带负电的集菌金属环24的排斥，且由于集菌金属环24在金属水盆25的无 菌水中向下运动，使细菌集菌金属环24上脱落到集菌金属水盆25的无菌水中。
[0031] MCU控制系统的内部定时器到达定时每后，即集菌金属环24到达下限位置E处后， 控制集菌环升降装置工作，第二电机16正转，水平运动装置不工作，第一电机3不动，第一金 属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25的带电性不变，MCU控制系统的内部 定时器定时为I%，并重新开始计时。第二电机16带动集菌金属环24从下限位置E开始向上运 动，并保证速度始终为V。
[0032] 在MCU控制系统的内部定时器到达定时挺后，即集菌金属环24到达初始位置D处 后，MCU控制系统控制第二电机16反转运动，第一电机3不动，第一金属棒13、第二金属棒14、 集菌金属环24、集菌金属水盆25的带电性不变，MCU控制系统的内部定时器定时为^3.，并重 新开始计时。第二电机16带动集菌金属环24从初始位置D开始向下运动，并保证速度始终为 V。
[0033] MCU控制系统的内部定时器到达定时与后，即集菌金属环24到达初始位置E处后， MCU控制系统控制集菌环升降装置工作，第二电机16正转运动，水平运动装置不工作，第一 电机3不动，第一金属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25的带电性不变， MC巧空制系统的内部定时器定时为％.，并重新开始计时。束^电机16带动集困金属环24从位 置E开始向上运动，并保证速度始终为V。
[0034] MCU控制系统的内部定时器到达定时奋后，即集菌金属环24到达初始位置D处后， MCU控制系统控制第二电机16停止运动，控制集菌金属环24不带电，集菌金属水盆25不带 电。此时，通过多次上下运动，细菌已经从集菌金属环24上脱落至集菌金属水盆25的无菌水 中，实现较少的无菌水收集较多的细菌的目的。然后，MCU控制系统控制第一电机3反转，第 二电机16不动，第一金属棒13、第二金属棒14、集菌金属环24、集菌金属水盆25不带电，MCU 控制系统的内部定时器仍定时为餐，并重新开始计时。第一电机4带动第一金属棒13和第二 金属棒14从终止位置A处开始向右移动，且保证移动速度为V。
[0035] MCU控制系统的内部定时器到达定时蘇后，即第一金属棒13和第二金属棒14到达 初始位置B处后，MCU控制系统控制第一电机3停止转动。此时，完成集菌，由集菌人员断开电 源，取出集菌金属水盆25，进行后续操作。
【主权项】
1. 一种电荷集菌装置，包括一根两端固定的水平膜固定支架（10)，在膜固定支架（10) 中间下方固定连接一个细菌过滤膜(12)，细菌过滤膜(12)的前壁带细菌，后壁不带细菌，其 特征是:细菌过滤膜(12)的前侧设有第一金属棒(13)、后侧设有第二金属棒(14)，第一金属 棒（13)和第二金属棒（14)的上端共同连接于水平运动装置且由水平运动装置带动左右水 平移动，移动到最右的极限位置是初始位置(B)、最左的极限位置是停止位置(A)，在停止位 置(A)处的第一金属棒（13)的正下方设有一个集菌金属环（24)，集菌金属环（24)的正下方 置放有注有无菌水的集菌金属水盆(25);集菌金属环(24)连接集菌环升降装置且由集菌环 升降装置带动上下垂直移动，集菌金属环(24)在初始位置(D)处位于第一金属棒（13)的正 下方，集菌金属环(24)在最上的极限位置是上限位置(C)、最下的极限位置是下限位置(E)、 下限位置(E)处的集菌金属环(24)浸在集菌金属水盆(25)无菌水中；两个金属棒、集菌金属 环(24)、集菌金属水盆(25)分别通过导线与电路控制器（15)相连接，水平运动装置和集菌 环升降装置由电路控制器(15)控制工作。2. 根据权利要求1所述电荷集菌装置，其特征是:所述水平运动装置固定包括一个第一 电机(3)、两个第一导轨(6)、一根第一丝杠轴(7)和一个第一螺母及螺母座(8)，第一丝杠轴 (7)、第一导轨(6)以及第一电机(3)的输出轴均水平布置，第一电机(3)的输出轴同轴连接 第一丝杠轴（7)，两个导轨(6)相对于第一丝杠轴（7)前后对称布置，第一丝杠轴(7)上同轴 配合设有第一螺母及螺母座(8)，第一螺母及螺母座(8)下方共同固定连接第一金属棒(13) 和第二金属棒(14)的上端，第一电机(3)经控制线连接电路控制器(15)。3. 根据权利要求1所述电荷集菌装置，其特征是:所述集菌环升降装置包括一个第二电 机（16)、两个第二导轨(22)、一根第二丝杠轴（19)和一个第二螺母及螺母座(20)，第二丝杠 轴（19)、第二导轨(22)和第二电机（16)的输出轴均垂直布置，第二电机（16)的输出轴同轴 连接第二丝杠轴（19)，两根第二导轨（22)相对于第二丝杠轴（19)前后对称布置，在第二丝 杠轴（19)上同轴配合设有第二螺母及螺母座(20)，第二螺母及螺母座(20)经集菌环固定架 (23) 固定连接集菌金属环(24)，第二电机(16)经控制线连接电路控制器(15)。4. 根据权利要求1所述电荷集菌装置，其特征是:第一金属棒（13)和第二金属棒（14)相 对于膜固定支架（10)和细菌过滤膜（12)前后对称布置，两个金属棒均是长方形金属片状， 金属片正对细菌过滤膜(12)。5. 根据权利要求1所述电荷集菌装置，其特征是:集菌金属水盆(25)的半径大于集菌金 属环(24)的半径，集菌金属水盆(25)的垂直高度是集菌金属环垂直高度的3~4倍。6. -种如权利要求1所述电荷集菌装置的集菌方法，其特征是包含以下步骤： A、 第一金属棒（13)和第二金属棒（14)在初始位置(B)处，电路控制器（15)控制第一金 属棒(13)带正电、第二金属棒(14)带负电、集菌金属环(24)和集菌水盆(25)不带电； B、 集菌环升降装置不工作，水平运动装置工作，带动第一金属棒（13)和第二金属棒 (14 )向左移动，使细菌过滤膜（12 )上的细菌同时受到带正电的第一金属棒（13 )的吸引和带 负电的第二金属棒(14)的排斥，从细菌过滤膜(12)转移到第一金属棒(13)上； C、 第一金属棒（13)和第二金属棒（14)到达最左的停止位置(A)处时，水平运动装置停 止工作，电路控制器(15)控制第二金属棒(14)不带电、第一金属棒(13)带负电、集菌金属环 (24) 带正电、集菌金属水盆(25)不带电；集菌环升降装置工作，带动集菌金属环(24)先由初 始位置(D)处向上移动至上限位置(C)处后再向下回到初始位置(D)，集菌金属环（24)同轴 空套在第一金属棒（13)外且沿第一金属棒（13)垂直上下运动，细菌从第一金属棒（13)转移 到集菌金属环(24)上； D、集菌金属环(24)回到初始位置(D)后，电路控制器（15)控制第一金属棒（13)、第二金 属棒(14)不带电、集菌金属环(24)带负电、集菌金属水盆(25)带正电；集菌环升降装置带动 集菌金属环(24)由初始位置(D)向下移动到下限位置(E)处，集菌金属环(24)完全浸入集菌 金属水盆(25)的无菌水中，细菌从细菌集菌金属环(24)上脱落到集菌金属水盆(25)的无菌 水中。
【文档编号】C12M1/36GK106047689SQ201610412953
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】张荣标, 朱丽虹, 张业成
【申请人】江苏大学