一种在线样品采集存储装置的制作方法

本实用新型涉及微生物培养领域，特别是涉及一种在线样品采集存储装置。

背景技术：

现有的微生物培养仪器需要采集样品来检测微生物的生长情况。现有技术中的方式大多采用人工取样，工作量大，工程繁琐，细胞样品容易污染，且不能实时监控。传统的微生物采样方式是人工将培养皿放入采样平台进行采样完成后，人工将培养皿取出，然后送入培养箱培养，这个过程复杂，不连贯，需要人员介入，效率和安全性低，而且监测的真实性也降低。

而且，用手工混匀液化的半固态和粘性高的微生物样本，需时长、效率低、劳动成本高，操作人员与带有致病菌的样品近距离结束有感染风险，同时，手动抽取各种微生物样品，易受人为因素和环境因素的影响，随意性和非标准化操作会影响细菌接种的培养效果，会造成不可逆转的医疗事故。

目前，已有的自动化微生物样品处理设备，存在混匀液化效果差，时间长，分离效果不理想，结构设计不合理等诸多缺陷，不能满足微生物领域对微生物样品自动化处理的需求。已有的微生物采样仪器种类非常多，也无法采样时进行自动换皿（多皿），更没有将采样仪器、存储仪器和清洗仪器结合为一体。

专利申请号为201220653639.6的“化验室样品采集装置”，公开了医学化验辅助设备领域中的一种化验室样品采集装置，通过一对开口相对应的M型采集部件通过转轴延伸出加持手泵，此化验室样品采集装置结构简单，操作简单，安全，而且在采集样品过程中能够对微生物进行有效的保护使之不会走漏。但是它的使用方法是人工进行操作，无法实现微生物培养箱样品的自动采集操作。

专利申请号为201120292650.X的“一种样品采集装置”，包含采集管体，封盖基，出口盖，该采样管体包含有：空心管体；入口，出口，容置空间；该封盖可配合该入口而组装于空心管体的一段；而该出口盖，可配合该出口而组装于空心管体的一端。使保存样品及取出样品得以整合在同一装置，而让检验的进行更加方便。但是它的使用方法易是人工操作，无法实现样品的自动采集。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种用于微生物培养箱的在线样品采集存储装置，该装置操作简单，效率较高，安全性也较高，能够提高微生物培养液的混匀效果。

技术方案

一种在线样品采集存储装置，包括样品采集装置，样品储存装置，清洗装置，机械注射装置和中控装置；样品采集装置与机械注射装置相连，并将管路中抽取的样品液注入至机械注射装置中；清洗装置对机械注射装置中的注射针进行消毒清洗；机械注射装置将样品液注入样品储存装置中；所述的中控装置与采集装置，样品储存装置，清洗装置，机械注射装置相连。

进一步的技术方案，所述的机械注射装置包括机械臂、针夹和注射针；所述的机械臂通过针夹与注射针相连，所述的机械臂控制注射针在空间内的运动，所述的机械臂与中控装置相连。机械臂能够实现注射针、隔瓶挡板、样品管孔的对准；注射针向下运动时，对准插入样品管孔径；在注射针注入样品管之后，将注射针移动到清洗杯中清洗。

进一步的技术方案，所述样品采集装置包括注射器、采样针、固定板、推拉滑块、V型块、压杆组合件、直线导轨、丝杆电机、丝杆螺母连接板、光耦挡片、光耦、三通管；所述的注射器的活塞手柄通过推拉滑块固定在直线导轨上，直线导轨固定在固定板的上部；

所述的光耦挡片安装在丝杆螺母连接板上，光耦安装在固定板的中部；中控装置通过判断光耦信号控制电机的复位，避免注射器的活塞压到底部。

所述的注射器的桶体通过压杆组合件、V型块固定在固定板的下部；

所述的丝杆电机通过丝杆螺母连接板与推拉滑块连接；推拉滑块可以在丝杆电机的带动下在滑轨上下移动，进而带动注射器的上拉与下压操作。

所述的丝杆电机与中控装置连接。

所述的注射器通过三通管与采样针、机械注射装置的注射针连接。

进一步的技术方案，所述的三通管为Y型三通管，所述的三通管与采样针、机械注射装置的注射针连接的管路上设有夹管阀；夹管阀有两个，分别为常开夹管阀和常关夹管阀。当注射器上拉时，常开夹管阀开，常闭夹管阀关，完成样品液的抽取；当注射器下压时，常开夹管阀关，常闭夹管阀开，完成样品液注入到样品存储装置。

进一步的技术方案，所述的三通管通过夹管阀固定，夹管阀固定在管卡上。

进一步的技术方案，所述样品存储装置包括减速电机、轴承座、转动盘、样品盒、隔瓶挡板；所述的样品盒设于转动盘上；所述的减速电机与样品盒支架连接；所述的轴承座固定在样品盒支架上，所述的转动盘与减速电机的丝杆连接，所述的隔瓶挡板固定在样品盒支架上，位于样品盒中心的正上方，所述的减速电机与中控装置相连接。当注射针从隔瓶挡板向下注液到样品管时，可避免样品管管帽随注射针的上升而脱落。

进一步的技术方案，所述的样品盒上设有样品管孔，用于放置样品管。样品管放在样品管孔上，等待注射针的注射。

进一步的技术方案，所述的样品存储装置中还包括霍尔传感器，所述的霍尔传感器设于样品盒的底部，固定在样品盒支架中部偏下的位置，并且样品盒的底部固定有小块磁铁，当样品采集装置上电复位时，中控装置通过霍尔传感器判断磁铁的位置，完成样品盒起始位置的复位。

进一步的技术方案，所述清洗装置包括清洗杯、隔膜泵、液位感应器、接液瓶、废液瓶；所述的隔膜泵包括第一隔膜泵和第二隔膜泵，所述的第一隔膜泵抽取接液瓶中的清洗液，所述的第二隔膜泵抽取清洗杯中的废液至废液瓶中。所述的液位感应器设于接液瓶一侧，用于监测接液瓶中的清洗液余量，所述的第一隔膜泵和第二隔膜泵均与中控装置相连。当注射针移入清洗杯的同时，第一隔膜泵工作，使得清洗液冲洗注射针。同时，第二隔膜泵工作，抽取清洗杯中的废液进入废液瓶中。 当接液瓶中的清洗液不足时，液位感应器能够监测清洗液剩余的清洗液量并上传至中控装置发出报警操作。

进一步的技术方案，所述的清洗杯表面镀银离子层。

进一步的技术方案，所述的在线样品采集装置还包括紫外杀菌装置，所述的紫外杀菌装置设于注射针的一侧。

进一步的技术方案，所述的样品管为真空采血管。

进一步的技术方案，一种在线样品采集存储装置，所述的样品采集装置的使用方法为：

步骤一：启动注射器通过采样针采集标本中的样品液至注射器中，再将注射器中的样品液排出至标本中，重复上述步骤；

步骤二：推动注射器，将注射器与注射针相连的管道中的废液排出；所述的废液排出可以排出至清洗杯中，同时使用清洗液对注射针针头进行清洗；

步骤三：待废液完全排出后，将样品液注射至注射针，收集样品液。

进一步的技术方案，所述的步骤一的重复次数为至少一次。

进一步的技术方案，进一步的技术方案，所述的注射器中的样品液的量大于所要收集样品液的量。

在微生物培养的循环液路工作时，中控装置发出样品采集指令至样品采集装置，其中注射器自定上拉下压两次即抽排两次，进行培养箱的培养管道中的微生物培养液的混匀，然后进行样品采集。每次注射器抽排时标本通过采集针进入注射器中，压时注射器内的样品液通过采集针被推进标本中，与标本混同，然后继续用注射器抽标本，再压，至少两次抽压之后， 注射器中没有上一次采集的样品液残留，所采集到的样品液为本次采集的样品液。

一般一次采样需要两个样品管收集样品，为了实现注射器的预排液操作，样品液的抽取量需要大于两个样品管的定量值。在样品液进入注射针后，注射针先排废液，主要目的在于将上一次采样时残留在注射针中的废液排出掉。注射针将废液排出到清洗杯中，使用清洗液对注射针进行清洗。经过清洗液的清洗后，通过机械臂移动注射针，再通过减速电机转动样品盘，实现注射针与新的样品管、隔瓶档板孔径的对准，注射器再向下压，完成注射器中的样品液进入样品管中的注射及存储操作。

采集后的样品液体保存在4摄氏度的样品存储环境。可用于细胞、细菌液的计数检测或用于药液浓度的检测。

有益效果：

1、本实用新型的一种在线样品采集存储装置能够实现自动化采样、存储和清洗操作，避免人工操作导致的效率、安全性、监测的真实性低，且该装置操作简单，效率较高，安全性也较高。

2、本实用新型清洗杯表面设有镀银离子层，能够减少细菌污染，保持清洗杯自身的无菌环境，且镀银成本低廉，有效时间长，提升注射针的清洗效果。

3、本实用新型的机械臂能够实现注射针、隔瓶挡板、样品管孔的对准；注射针向下运动时，对准插入样品管孔径；在注射针注入样品管之后，将注射针移动到清洗杯中清洗，能够实现自动加样，并且自动对准样品管。

4、本实用新型的中控装置通过光耦信号控制电机的复位，避免注射器的活塞压到底部。

5、本实用新型的自动化样品采集装置降低了生产成本，而且消除了复杂结构带来的高故障率的问题。

6、本实用新型的隔瓶挡板能够隔开真空样品管和注射针，防止负压环境下注射针刺入真空样品管之后和表面橡胶塞之间摩擦力较大，拉起真空样品管。

7、本实用新型的霍尔传感器具有性能稳定、定位准确的特征，用于底部带有小磁块的样品盒的初始化复位。尤其是在样品4摄氏度保存的情况下，会产生冷凝水，霍尔传感器相对比红外传感器等原件具有不受冷凝水影响的特性，能够稳定发挥作用。

8、本实用新型中的隔膜泵能够在恶劣的工作环境中，比如废水排放时，由于污水中的杂质多且成份复杂，管路易于堵塞，这样对电泵就产生负荷过高的情况，电机发热且易损耗，而气动隔膜泵可通过颗粒且流量可调，管道堵塞时自动停止至通畅。液位感应器能够实施监控，防止清洗液缺乏导致清洗失败，样品污染的情况出现。而且能够自动监控，减少人工查看成本和区域内污染可能性。

9、本实用新型的紫外杀菌区别于其他杀菌方式，对空气具有良好的杀菌功能，且安全无污染，能够随时控制，设置在注射针旁边能够避免对真空玻璃管内的样品造成损害。

10、本实用新型样品管采用真空样品管，能够避免污染，且为封闭环境，较常规采样管，真空样品管不需要人工盖上盖子，有效避免污染，保持样品数据真实性。

11、本实用新型在采集样品液的过程中，会对上次残留在注射器中的样品液进行至少两次抽排，会预先将管道中残留的废液排出进入培养容器中，经过两次而抽排之后注射器最终抽到的样品液是与标本中一致的。在释放样品液进入样品管的时候先排放一段液体，然后清洗注射针，能够清除上次样品残留的可能性。经过该步骤，可以显著提高检测准确率，并且无需更换注射器，降低设备成本。有利于保证收集的样品液中没有上次采样样品的残留，进而提高实验检测准确率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型中样品采集装置的主视图；

图3为本实用新型中样品采集装置的后视图；

图4为本实用新型中样品储存装置，清洗装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中药物标准曲线；

图中标记：1、样品采集装置，2、样品储存装置，3、清洗装置，4、机械注射装置，5、中控装置，6、紫外杀菌装置；

1-1、注射器，1-2、采样针,1-3、固定板,1-4、推拉滑块,1-5、V型块,1-6、压杆组合件，1-7、直线导轨,1-8、丝杆电机,1-9、丝杆螺母连接板,1-10、光耦挡片,1-11、光耦,1-12、三通管，1-13、夹管阀，1-14、管卡；1-15、注射管路；1-16采样管路；1-17培养液管路；

2-1、减速电机，2-2、轴承座,2-3、转动盘,2-4、样品盒,2-5、样品盒支架,2-6、隔瓶挡板，2-7、霍尔传感器，2-8、样品管；

3-1、清洗杯,3-2、第一隔膜泵,3-3、第二隔膜泵，3-4、液位感应器, 3-5、接液瓶,3-6、废液瓶；

4-1、机械臂，4-2、针夹,4-3、注射针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1至4所示，一种在线样品采集存储装置，包括样品采集装置1，样品储存装置2，清洗装置3，机械注射装置4和中控装置5；样品采集装置1与机械注射装置4相连，并将管路中抽取的样品液注入至机械注射装置4中；清洗装置3对机械注射装置4中的注射针4-3进行消毒清洗；机械注射装置4将样品液注入样品储存装置2中；所述的中控装置5与采集装置1，样品储存装置2，清洗装置3，机械注射装置4相连。

所述的机械注射装置4包括机械臂4-1、针夹4-2和注射针4-3；所述的机械臂4-1通过针夹4-2与注射针4-3相连，所述的机械臂4-1控制注射针4-3在空间内的运动，所述的机械臂4-1与中控装置5相连。机械臂4-1能够实现注射针4-1、隔瓶挡板2-6、样品管孔的对准；注射针4-3向下运动时，对准插入样品管孔径；在注射针4-3注入样品管2-8之后，将注射针4-3移动到清洗杯3-1中清洗。

所述样品采集装置1包括注射器1-1、采样针1-2、固定板1-3、推拉滑块1-4、V型块1-5、压杆组合件1-6、直线导轨1-7、丝杆电机1-8、丝杆螺母连接板1-9、光耦挡片1-10、光耦1-11、三通管1-12；所述的注射器1-1的活塞手柄通过推拉滑块1-4固定在直线导轨1-7上，直线导轨1-7固定在固定板1-3的上部；所述的光耦挡片1-10安装在丝杆螺母连接板1-9上，光耦1-11安装在固定板1-3的中部；中控装置5通过判断光耦信号控制电机的复位，避免注射器1-1的活塞压到底部。

所述的注射器1-1的桶体通过压杆组合件1-6、V型块1-5固定在固定板1-3的下部；所述的丝杆电机1-8通过丝杆螺母连接板1-9与推拉滑块1-4连接；推拉滑块1-4可以在丝杆电机1-8的带动下在滑轨上下移动，进而带动注射器1-1的上拉与下压操作。所述的丝杆电机1-8与中控装置5连接。所述的注射器1-1通过三通管1-12与采样针1-2、机械注射装置4的注射针4-3连接。

所述的三通管1-12为Y型三通管，所述的三通管与采样针1-2、机械注射装置4的注射针4-3连接的管路上设有夹管阀1-13；夹管阀有两个，分别为常开夹管阀和常关夹管阀。当注射器上拉时，常开夹管阀开，常闭夹管阀关，完成样品液的抽取；当注射器下压时，常开夹管阀关，常闭夹管阀开，完成样品液注入到样品存储装置。所述的三通管1-12通过夹管阀1-13固定，夹管阀1-13固定在管卡上。

所述样品存储装置2包括减速电机2-1、轴承座2-2、转动盘2-3、样品盒2-4、样品盒支架2-5、隔瓶挡板2-6；所述的样品盒2-4设于转动盘2-3上；所述的减速电机2-1与样品盒支架2-5连接；所述的轴承座2-2固定在样品盒支架2-5上，所述的转动盘2-3与减速电机2-1的丝杆连接，所述的隔瓶挡板2-6固定在样品盒支架2-5上，位于样品盒2-4中心的正上方，所述的减速电机2-1与中控装置5相连接。当注射针4-3从隔瓶挡板2-6向下注液到样品管2-8时，可避免样品管管帽随注射针的上升而脱落。所述的样品盒2-4上设有样品管孔，用于放置样品管2-8。样品管2-8放在样品管孔上，等待注射针4-3的注射。

所述的样品存储装置2中还包括霍尔传感器2-7，所述的霍尔传感器2-7设于样品盒2-4的底部，固定在样品盒支架2-5中部偏下的位置，并且样品盒2-4的底部固定有小块磁铁，当样品采集装置1上电复位时，中控装置5通过霍尔传感器2-7判断磁铁的位置，完成样品盒2-4起始位置的复位。

所述清洗装置3包括清洗杯3-1、隔膜泵、液位感应器3-4、接液瓶3-5、废液瓶3-6；所述的隔膜泵包括第一隔膜泵3-2和第二隔膜泵3-3，所述的第一隔膜泵3-2抽取接液瓶3-5中的清洗液，所述的第二隔膜泵3-3抽取清洗杯3-1中的废液至废液瓶3-6中。所述的液位感应器3-4设于接液瓶3-5一侧，用于监测接液瓶中的清洗液余量，所述的第一隔膜泵3-2和第二隔膜泵3-3均与中控装置5相连。当注射针4-3移入清洗杯3-1的同时，第一隔膜泵3-2工作，使得清洗液冲洗注射针4-3。同时，第二隔膜泵3-3工作，抽取清洗杯3-1中的废液进入废液瓶3-6中。当接液瓶3-5中的清洗液不足时，液位感应器3-4能够监测清洗液剩余的清洗液量并上传至中控装置5发出报警操作。所述的清洗杯3-1表面镀银离子层。

所述的在线样品采集装置1还包括紫外杀菌装置6，所述的紫外杀菌装置设于注射针4-3的一侧。

所述的样品管为真空采血管。

一种在线样品采集存储装置，所述的样品采集装置的使用方法为：

步骤一：通过采样针采集标本中的样品液至注射器中，再将注射器中的样品液排出至标本中，重复一次上述步骤；

步骤二：推动注射器，将注射器与注射针相连的管道中的废液排出；所述的废液排出可以排出至清洗杯中，同时使用清洗液对注射针针头进行清洗；

步骤三：待废液完全排出后，将样品液注射至注射针，收集样品液。

一种在线样品采集装置的抽拉效果的试验验证。

试验准备：

1、配置高浓度的盐酸环丙沙星溶液（母液） 1000.5 mg/L。

2、准备4L左右的纯水，以待循环管路中的盐酸环境沙星溶液的稀释。

试验过程：

1）构建循环的液路，利用培养基袋作为容器，泵作为动力，通过管线形成循环回路。培养基袋位于摇摆机上，加速混匀。在培养基袋中注入1L的纯水，等待10min，使得循环回路稳定。采样针位于管线处。

在1L样本完全混匀需要10分钟的时间，加样完成后20分钟进行取样检测。

液路循环稳定之后开始计算时间，初始时间为0，取样检测。

2）为了达到药物浓度8.06mg/L，运行后10分钟注入母液量为8.06 ml；30分钟取样检测

3）为了达到药物浓度11.49mg/L，运行后40分钟继续注入母液量为3.43ml。60分钟时取样检测；

4、）为了达到药物浓度15.96mg/L，运行后70分钟继续注入母液量为4.47ml。90分钟分钟时取样检测；

5）为了达到药物浓度11.29mg/L，运行后100分钟先排出混合液293ml，继续注入纯水293ml。120分钟分钟时取样检测；

6）为了达到药物浓度7.2mg/L，运行后130分钟先排出混合液362ml，继续注入纯水362ml。以进行稀释。150分钟分钟时取样检测；

7）为了达到药物浓度3.95mg/L，运行后160分钟先排出混合液452ml，继续注入纯水452ml，以进行稀释。180分钟分钟时取样检测；

8）为了达到药物浓度2.51mg/L，运行后190分钟先排出混合液364ml，继续注入纯水364ml，以进行稀释210分钟分钟时取样检测；

9）为了达到药物浓度1.65mg/L，运行后220分钟先排出混合液342ml，继续注入纯水342ml。以进行稀释240分钟分钟时取样检测；

样品采集：

在各个时刻点，使用我们的在线样品采集装置进行直接抽液采样（不混匀，不预排废液）和混匀抽液采样（抽拉2次混匀，预排废液）。然后使用723N可见分光光度计进行采样后的药液浓度的测定，测试采样样品的吸光度值。通过计算比较药物（盐酸环丙沙星）的吸光度值，来检测比较药物的浓度。

实验时，检测使用到分光光度计在进行检测之前开机预热20-30 min，然后将波长调到320 nm。以去离子水为空白对照进行调零。检测盐酸环丙沙星溶液的母液的不同浓度稀释液的吸光度，重复检测两次。

得到吸光度值和盐酸环丙沙星对应的药物浓度的标准曲线图5。

在直接抽样采样和混匀抽液采样后，按真空采血管的编号顺序检测各采样管中溶液的吸光度，然后根据“药物标准曲线”，去反推出盐酸环丙沙星的采样液的药物浓度。

实验结果：

经过实际的试验检测，得到不应用抽拉混匀和应用抽拉混匀的两种微生物样品系统的盐酸环丙沙星溶液的药物浓度的对比结果，如下表一所述。

表1 不抽拉混匀和抽拉混匀的两种药物浓度对比

从上表以及图5可以看出，采用混匀抽拉2次能显著提高药物的混匀效果，检测到的药物浓度值更接近实际的药液浓度的配置值。