一种浸泡式生物量在线检测装置的制作方法

本发明涉及生物实验设备技术领域，具体涉及一种浸泡式生物量在线检测装置。

背景技术：

在生物工程或发酵工程中，经常会在液体培养基内接种一定量的微生物，然后将其保存在某个特定的环境中培养。为了监测培养基中微生物的生长状态，通常需要通过光密度(od)测量等方法来进行检测。

目前实验室最普遍的光密度(od)测量方法，是由科研人员手动取出一部分样品，用光密度(od)检测仪进行离线检测。

cn105044038a公开了一种用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，该装置包括主控单元、可容纳生物悬浊液的摇瓶和罩在摇瓶外侧的固定套。该装置能够实现对摇瓶内生物悬浊液的浓度进行在线检测。

目前实验室最普遍的离线光密度(od)测量方法，需要科研人员手动多次取样，操作繁琐并且容易感染杂菌。

cn105044038a公开的一种用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，由于有一个专门的罩在摇瓶外侧的固定套，因而一个装置只适用于特定形状大小的摇瓶，通用性差。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明旨在提出一种浸泡式生物量在线检测装置。该装置可以实现生物量的在线检测，避免离线测量方法人工取样检测带来的繁琐操作以及容易感染杂菌的风险；同时该装置适用于任意形状的培养皿或发酵罐，只需将装置放入培养皿或发酵罐内，就能实现对内部生物量的在线检测。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一方面，本发明提供一种浸泡式生物量在线检测装置，包括光源、光信号接收器、控制电路板和防水外壳；光源、光信号接收器和控制电路板都封装在防水外壳内，控制电路板分别与光源、光信号接收器电连接，防水外壳实现对内部元器件的保护，光源和光信号接收器之间形成一定的光路，光路穿过被测样品，光源和光信号接收器透过防水外壳上的两个窗口通过检测光密度值检测被测样品的生物量，控制电路板接收外部控制信号实现相关控制功能，并将测得的生物量发送给外部人员进行查看，从而实现微生物生长的在线检测。

进一步地，所述浸泡式生物量在线检测装置采用内部电池供电或采用有线式外接电源供电；当采用内部电池供电时，还包括内部电池，内部电池封装在防水外壳内，内部电池集成在控制电路板上并与控制电路板电连接。

进一步地，所述浸泡式生物量在线检测装置采用无线信号传输方式或采用有线信号传输方式；当采用无线信号传输方式时，还包括无线信号传输单元，无线信号传输单元封装在防水外壳内，无线信号传输单元集成在控制电路板上并与控制电路板电连接。

进一步地，所述无线信号传输单元为wifi模块、rfid模块或蓝牙模块。

进一步地，光源与光信号接收器的光路采用直接传递式或反射式。

进一步地，所述防水外壳为椭球型、十字形或圆柱形。

进一步地，所述防水外壳采用密封圈、密封胶、螺纹密封或过盈配合的防水方式。

进一步地，所述光源采用led和激光二极管，所述光信号接收器采用光电二极管或光电三极管。

进一步地，所述浸泡式生物量在线检测装置还包括搅拌棒，搅拌棒是一种带有n极和s极的磁性棒，搅拌棒封装在防水外壳内，通过外部旋转的磁场带动其旋转从而带动整个装置旋转，实现搅拌的目的。

另一方面，本发明还提供一种浸泡式生物量在线检测装置，包括光源、光信号接收器，控制电路板；光源、光信号接收器和控制电路板都进行防水处理，控制电路板分别与光源、光信号接收器电连接，光源和光信号接收器之间形成一定的光路，光路穿过被测样品，光源和光信号接收器通过检测光密度值检测被测样品的生物量，控制电路板接收外部控制信号实现相关控制功能，并将测得的生物量发送给外部人员进行查看，从而实现微生物生长的在线检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)、实现对培养液内的生物量在线检测，避免了人工取样的繁琐操作以及取样过程中感染杂菌的风险；

2)、适用于任意形状的培养皿或发酵罐，只需将装置放入培养皿或发酵罐内，就能实现对培养液内生物量的在线检测；

3)、所有元器件可以封装在一个防水外壳内，结构紧凑，使用方便；

4)、可以与其它生物实验常用工具相结合，通用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1使用场景示意图；

图2是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1无线式结构示意图(其中a为主视图全剖，b为爆炸视图)；

图3是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1有线式结构示意图(其中a为主视图全剖，b为爆炸视图)；

图4是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1与搅拌棒相结合式设计示意图(其中a为主视图全剖，b为爆炸视图)；

图5是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1几种具体光路示意图；

图6是本发明浸泡式生物量在线检测装置实施例1几种具体外形结构示意图；

附图标记说明：

1、防水外壳，2、光源，3、光信号接收器，4、控制电路板，5、搅拌棒，10、培养皿，20、培养液，30、浸泡式生物量在线检测装置。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明旨在提出一种浸泡式生物量在线检测装置，该装置无需人工取样检测，让科研人员从频繁的人工操作中解放出来，也大大降低了人工操作感染杂菌的风险。它的使用场景如图1所示，(图中：10、培养皿，20、培养液，30、浸泡式生物量在线检测装置)。

本发明浸泡式生物量在线检测装置30主要包括光源2、光信号接收器3、控制电路板4和防水外壳1。光源2、光信号接收器3和控制电路板4都封装在防水外壳1内，控制电路板4分别与光源2、光信号接收器3电连接。

光源2和光信号接收器3实现对被测样品的测量，控制电路板4实现相关控制功能，防水外壳1实现对内部元器件的保护。

光源2和光信号接收器3之间形成一定的光路，光路必须穿过被测样品。

光源2和光信号接收器3透过防水外壳1上的两个窗口检测被测样品。设定每隔一定时间自动进行检测，从而实现微生物生长的在线检测。

装置可以采用内部电池供电，也可以采用有线式外接电源供电。

装置可以实现外部控制信号和测得数据的“接收/发送”，可以采用无线信号传输方式(wifi、rfid、蓝牙等)，也可采用有线信号传输方式。

防水外壳1主要实现对内部元器件的保护作用，同时防水外壳1做成简洁外形，也可以减少微生物在装置上的附着；如果对内部元器件本身做防水处理，防水外壳1也可以取消。

光源2可采用led和激光二极管等，光信号接收器3可采用光电二极管或光电三极管等。

几种可能的具体方案

(a)采用无线式设计

将电源(内部电池)、信号“接收/发送”器(无线信号传输单元)等元器件全部集成在控制电路板4上，安装在防水外壳1内部，光源2和光信号接收器3透过防水外壳1上的两个窗口检测被测样品。相关结构如图2所示。

(b)采用有线式设计

采用有线式外接电源或有线式信号传输方式，通过外部接入引线的方式与内部控制电路板4连接，其它部分与方案a类似。相关结构如图3所示。

(c)与其它常用工具相结合

在进行微生物培养过程中，常常需要用到各种工具。例如，微生物培养时常常需要用搅拌棒5对培养液不断搅拌以促进微生物生长，因此，可将该装置设计成与搅拌棒5相结合的方式，达到在搅拌的同时测量培养液内的生物量的目的。相关结构如图4所示，搅拌棒5穿透控制电路板4并封装在防水外壳1内。“穿透”是它的布置方式中的一种，除此之外，还可以有别的布置方式，只要搅拌棒5能带动整个装置正常旋转就可以。

搅拌棒5是一种带有n极和s极的磁性陶瓷棒，尺寸约为φ15×60mm，可以通过外部旋转的磁场带动其旋转，从而实现非接触式快速搅拌。本发明将搅拌棒5与检测装置结合，在搅拌过程中，搅拌棒5带动整个装置旋转，实现边搅拌边测量的目的。

本发明具有以下特点：

1)、当采用有线式设计时，电源既可为外部供电又可为内部供电。当采用无线式设计时，电源供电方式可以为内部安装电池或者利用电磁感应效应等；

2)、光源2与光信号接收器3的光路既可以是直接传递式又可以是反射式。光路可通过光导纤维引导、镜面反射等方式来实现。几种具体的光路传播方式如图5所示：(图中，l为光源2，s光信号接收器3)

3)、防水外壳1的外形轮廓可以多种多样，比如椭球型、十字形、圆柱形等。如图6所示。

4)、防水外壳1可以采用密封圈、密封胶、螺纹密封、过盈配合等各种具体防水方式；

5)、如果对内部元器件本身做防水处理，防水外壳1也可以取消。

实施例2

本发明还提供一种浸泡式生物量在线检测装置，包括光源、光信号接收器，控制电路板；光源、光信号接收器和控制电路板都进行防水处理，控制电路板分别与光源、光信号接收器电连接，光源和光信号接收器之间形成一定的光路，光路穿过被测样品，光源和光信号接收器通过检测光密度值检测被测样品的生物量，控制电路板接收外部控制信号实现相关控制功能，并将测得的生物量发送给外部人员进行查看，从而实现微生物生长的在线检测。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。