一种微生物直涂点样仪

技术领域

本发明涉及生命科学仪器技术领域，特别是涉及一种微生物直涂点样仪。

背景技术

质谱仪是利用电磁学原理把离子依据质荷比不同进行分离，进而测量物质的质量与含量的科学仪器。基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)是质谱仪的一个分支，能够快速、准确的同时对多种样品进行分析与鉴定，通常样品是先被固定在靶板上的靶点上，再送入基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)中进行分析与鉴定。

利用MALDI-TOF MS指纹图谱法对未知微生物进行鉴定，这也是目前该技术最成熟，最广泛的应用。在2000～20000Da质量范围内，微生物质谱图受到培养基和代谢物的影响较小，对微生物生长阶段差异表达不敏感，但对高丰度的蛋白表达非常稳定(微生物进化过程中较保守的蛋白表达)，有良好的重复性,在属、种水平具有特异性，因此称之为肽质量指纹图谱(PMF)，目前该技术可用于种水平的微生物鉴定。因此可通过特定的统计要求和标准，收集已知属、种的菌株的多张质谱图，通过统计算法形成一张标准谱，从而建立标准菌库。未知菌株鉴定时，只需将获得的质谱图与标准菌库里的指纹图谱通过特定的打分规则比对即可完成鉴定。指纹图谱有很好的特异性，因此可以实现上千甚至上万种菌种的鉴定。目前，MALDI-TOFMS已广泛用于细菌、真菌、分支杆菌和奴卡菌等微生物的分类鉴定。

为了保证基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱得到微生物的蛋白谱图信号，经典做法是需要将微生物里的蛋白提取出来(称之为“提取法”)。提取法过程繁琐，为了缩短鉴定时间，在实际应用时多采用直接从培养皿种挑取微量细菌到靶板上，然后在它上面滴加基质(称之为“直涂法”)。“提取法”处理的都是液体，市面上的点样仪基本都能满足要求。但是，“直涂法”却非常困难。因为生长在培养皿上的细菌菌落非常不规则和柔软，要实现自动选取菌落并挑取微量细菌到靶板上非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物直涂点样仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够准确测得菌落高度，实现自动选取菌落并选取或粘取微量细菌到靶板的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种微生物直涂点样仪，包括底板，所述底板上固定设置有支架，所述支架顶部一侧固定设置有X模组，所述X模组上滑动设置有竖直安装板，所述竖直安装板上设置有摄像头和菌落直涂模块，摄像头可以采用正面照摄或背光照摄的方式，从而根据需要选择合适的拍摄方式，提高对比度和定位效果，所述菌落直涂模块包括直涂装置，所述直涂装置能够在所述竖直安装板上竖直移动，所述底板上固定设置有Y模组，所述Y模组上滑动设置有水平安装板，所述水平安装板上固定设置有用于放置培养皿的培养皿平台和用于放置培养皿盖的培养皿盖平台；通过所述摄像头的机器视觉功能能够实现对所述培养皿内菌落的自动选取；所述摄像头的照明方式采用顶部照明和背光照摄相结合的方式，顶部照明的方式能够拍摄菌落的彩色图像，背光照摄的方式能够拍摄透视图像，便于透明培养基的照摄和选取，能够精准的确定菌落位置。

可选的，所述直涂装置包括固定设置于U型架上的Z1电机，所述Z1电机底部传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮啮合有从动齿轮，所述从动齿轮固定套设于直涂头套管外壁上，所述直涂头套管滑动插设于所述U型架上；所述直涂头套管下方固定连接有过渡套管，所述过渡套管内活动设置有探头，所述探头包括导电螺钉，所述导电螺钉依次固定连接有绝缘头、接地电极和插头；所述插头底部能够穿过所述过渡套管后与直涂头固定套接，所述导电螺钉顶部通过柔性电缆与位于所述套管顶部的电接头连接，所述接地电极底部能够与所述过渡套管内底部抵接，所述电接头与位于所述支架顶部的驱动器电连接，所述直涂头与菌落接触后能够反向推动探头在所述过渡套管内移动，从而能够依靠探头与电接头的导电通断测定菌落高度；所述U型架一侧滑动设置于所述竖直安装板上，所述U型架顶部通过丝杆螺母与固定设置于所述竖直安装板上方的Z2电机连接。

可选的，还包括注射器，所述注射器的活塞杆顶部通过连接块固定连接有螺母，所述螺母螺纹套设于丝杆上，所述丝杆与Z3电机传动连接，所述Z3电机固定设置于注射器安装板的上方；所述注射器安装板滑动设置于所述竖直安装板上，所述注射器安装板顶部通过丝杆螺母与固定设置于所述竖直安装板上方的Z4电机传动连接；所述摄像头固定设置于所述注射器和所述菌落直涂模块之间。

可选的，还包括靶板干燥模块，所述靶板干燥模块包括固定设置于所述底板上的导轨，所述导轨上滑动设置有靶托台，所述靶托台顶部固定安装有靶托，所述靶托外侧固定设置有O型圈，所述靶托内用于放置靶板，所述靶板放置于所述O型圈内；所述导轨两侧对称设置有干燥支架，所述干燥支架上方滑动套设有干燥盖板，所述干燥盖板上安装有抽气接头，所述抽气接头底部位于所述干燥盖板下方，所述抽气接头顶部穿过所述干燥盖板后通过真空管路外接有真空泵。

可选的，所述干燥支架顶部固定设置有限位块，所述干燥支架上套设有压簧，所述压簧位于所述限位块和所述干燥盖板之间，所述压簧能够将所述干燥盖板与所述靶托固定抵接。

可选的，所述靶托台通过水平布置的丝杆螺母传动连接有水平电机，所述水平电机与位于所述靶托台一侧的微动开关电连接。

可选的，所述X模组包括固定设置于所述支架顶部一侧的第一水平滑轨，所述第一水平滑轨上环设有第一传动链条，所述第一传动链条与固定设置于所述支架顶部一侧的X电机传动连接，所述竖直安装板滑动设置于所述第一水平滑轨上，且所述竖直安装板与所述第一传动链条外侧通过连接装置固定连接；所述第一水平滑轨上方设置有光电开关。

可选的，所述Y模组包括固定设置于所述底板上的第二水平滑轨，所述第二水平滑轨上环设有第二传动链条，所述第二传动链条与固定设置于所述底板上的Y电机传动连接，所述水平安装板滑动设置于所述第二水平滑轨上，且所述水平安装板与所述第二传动链条外侧通过连接装置固定连接；所述第二水平滑轨一侧设置有光电开关。

可选的，所述水平安装板上固定设置有直涂头收纳盒和废弃盒，所述直涂头收纳盒和废弃盒位于所述培养皿平台和培养皿盖平台一侧，所述废弃盒上方设置有卸载器，所述卸载器包括水平外凸的固定板，所述固定板外侧开设有U型凹槽。

可选的，所述底板外侧边缘位置处固定设置有保护架，所述保护架上安装有保护板；所述底板上固定设置有试剂槽，所述试剂槽上放置有多个离心管，所述离心管内分别装有基质液和不同的裂解液。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明适合作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪进行微生物鉴定时的配套设备。本发明功能多样化，能够实现自动选取菌落并挑取微量细菌到靶板的目的。另外，能够多施加完基质的样品进行真空干燥，缩短了干燥时间，大大提高了检测效率，结晶均匀。摄像头可以实现条形码读取和利用机器视觉自动选取菌落的功能；注射器能完成基质的施加工作；自动直涂装置具有自动装载直涂头、卸载直涂头，自动直涂选菌和涂靶功能，控制装置带动设备整体向下移动，即可将插头固定插设于直涂头的锥形孔内，废弃盒上方设有卸载器，将直涂头卡接于废弃盒上方卸载器的凹槽内，向上移动设备，即可将插头与直涂头快速分离，从而能够快捷的自动装载直涂头、卸载直涂头，电机带动直涂头快速旋转，使得直涂头底部在菌落或靶板表面上转动，实现自动直涂选菌和涂靶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例一微生物直涂点样仪整体结构示意图；

图2为本发明实施例一微生物直涂点样仪内部结构示意图；

图3为本发明实施例一微生物直涂点样仪内部结构侧视示意图；

图4为本发明实施例一微生物直涂点样仪的卸载器结构示意图；

图5为本发明实施例一微生物直涂点样仪的靶板干燥模块结构示意图；

图6为本发明实施例一微生物直涂点样仪的靶板干燥模块主视示意图；

图7为本发明实施例二微生物直涂点样仪的靶板干燥模块主视示意图；

附图标记说明：1-直涂装置；2-培养皿台；3-摄像模块；4、菌落直涂模块；5、靶板干燥模块；6-底板；7-培养皿平台；8-培养皿；9-培养皿盖；10-培养皿盖平台；11-Y模组；12-直涂头套管；13-Z1电机；14-注射器；15-摄像头；16-Z2电机；17-Z3电机；18-Z4电机；19-X模组；20-X电机；21-光电开关；22-直涂头收纳盒；23-废弃盒；24-导轨；25-靶托台；26-靶托；27-干燥盖板；28-微动开关；29-支架；30-驱动器；31-真空泵；32-抽气接头；33-干燥支架；34-压簧；35-保护架；36-保护板；37-卸载器；38-水平电机；39-O型圈；40-主动齿轮；41-从动齿轮；42-U型架；43-直涂头；44-插头；45-试剂槽；46-离心管；47-背光光源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

本发明的目的是提供一种微生物直涂点样仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够准确测得菌落高度，实现自动选取菌落并选取或粘取微量细菌到靶板的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明提供一种微生物直涂点样仪，如图1、图2和图3所示，包括底板6，底板6外侧边缘位置处固定设置有保护架35，保护架35上安装有保护板36，底板6上固定设置有支架29，支架29顶部一侧固定设置有X模组19，X模组19上滑动设置有竖直安装板，竖直安装板上设置有摄像模块3和菌落直涂模块4，菌落直涂模块4包括直涂装置1，直涂装置1能够在竖直安装板上竖直移动，底板6上固定设置有Y模组11，Y模组11上滑动设置有水平安装板，水平安装板上固定设置有用于放置培养皿8的培养皿平台7和用于放置培养皿盖9的培养皿盖平台10；从而X模组19和Y模组11可以实现培养皿8与直涂装置1位置的相对移动，直涂装置1能够上下移动，进而实现直涂装置1与培养皿8内菌落的最终接触。本发明还包括注射器14和靶板干燥模块5，注射器14的活塞杆顶部通过连接块固定连接有螺母，螺母螺纹套设于丝杆上，丝杆与Z3电机17传动连接，Z3电机17固定设置于注射器安装板的上方；注射器安装板滑动设置于竖直安装板上，注射器安装板顶部通过丝杆螺母与固定设置于竖直安装板上方的Z4电机18传动连接，Z4电机18可以实现注射器14的上下移动，Z3电机17能够带动注射器14的活塞杆上下移动，进而实现注射器14吸附或注射基质的效果，底板6上位于靶托台25外侧的位置处设置有试剂槽45，试剂槽45上可放置3个1.5mL离心管46，分别装有基质液和不同的裂解液。可以通过X模组控制注射器14移动至试剂槽45位置处，选择不同的试剂进行施加；摄像模块3固定设置于注射器14和菌落直涂模块4之间，其包括摄像头15。如图5和图6所示，靶板干燥模块5包括固定设置于底板6上的导轨24，导轨24上滑动设置有靶托台25，靶托台25顶部固定安装有靶托26，靶托26内用于放置靶板，靶托26外侧设置有O型圈39，靶板放置于O型圈39内，O型圈39顶部可以与干燥盖板27底面密封接触连接，从而确保靶板干燥过程中始终密封，需要干燥时靶托移动到干燥盖板的下方，干燥盖板有四个压簧顶住，保持它压紧靶托上的密封O型圈。真空泵再通过抽气接头49进行抽气干燥；导轨24两侧对称设置有干燥支架33，干燥支架33上方滑动套设有干燥盖板27，干燥盖板27上安装有抽气接头32，抽气接头32底部位于干燥盖板27下方，抽气接头32顶部穿过干燥盖板27后通过真空管路外接有真空泵31。干燥支架33顶部固定设置有限位块，干燥支架33上套设有压簧34，压簧34位于限位块和干燥盖板27之间，压簧34处于压缩状态，从而其弹力能够将干燥盖板27与靶托26固定抵接。靶托台25通过水平布置的丝杆螺母传动连接有水平电机38，水平电机38与位于靶托台25一侧的微动开关28电连接；干燥时靶托台25、靶托26移动至干燥盖板27下方，由压簧34压紧，真空泵31与抽气接头32通过管路连接，实现真空干燥。

直涂装置1包括固定设置于U型架42上的Z1电机13，Z1电机13底部传动连接有主动齿轮40，主动齿轮40啮合有从动齿轮41，从动齿轮41固定套设于直涂头套管12外壁上，直涂头套管12滑动插设于U型架42上；直涂头套管12下方固定连接有过渡套管，过渡套管内活动设置有探头，探头底部能够穿过过渡套管后与直涂头43固定套接，探头上方能够与直涂头套管底部固定卡接；探头顶部通过柔性电缆与位于直涂头套管12顶部的电接头连接，电接头与位于支架29顶部的驱动器30电连接；U型架42一侧滑动设置于竖直安装板上，U型架42顶部通过丝杆螺母与固定设置于竖直安装板上方的Z2电机16连接，本发明丝杆螺母为现有的传动装置，也可以为丝杠螺母，其均能将电机的回转运动最终转变为相连设备的水平或竖直运动。直涂头43顶部开设有自下至上直径逐渐增大的锥形孔，探头底部能够穿过过渡套管后固定套接于锥形孔内。探头包括导电螺钉，导电螺钉依次固定连接有绝缘头、接地电极和插头44；插头44底部能够穿过过渡套管后与直涂头43固定套接，导电螺钉顶部通过柔性电缆与位于套管顶部的电接头连接，接地电极底部能够与过渡套管内底部抵接。绝缘头顶部开设有限位槽，套管底部设置有限位凸起，限位凸起能够插设于限位槽内。直涂头套管12下方固定套接于过渡套管内部。直涂选菌落之前，探头自由下垂，接地电极与金属材质的过渡套管内底部抵接，即此时电接头输出的是接地信号，当直涂头43与菌落接触后，反向推动探头向上移动，此时接地电极与金属材质的过渡套管内底部分离，电接头导通，从而可以依靠探头与电接头的导电通断来判断并测定菌落的位置和高度，于不同的实施例中，还可以在探头处安装微压力传感器，当直涂头43与菌落接触后，其产生的压力反馈至探头的微压力传感器上，进而根据微压力传感器的信号判断菌落位置和高度。当需要直涂选菌落时，由摄像模块3的摄像头15拍摄菌落的图像，利用机器视觉判断菌落的生长位置；然后通过X模组19和Z2电机16的丝杆和螺母带动本发明直涂装置1靠近培养皿8的菌落。当直涂头触碰到菌落时，直涂头就会因挤压而向上移动，进而探头就会往上移动，接地电极此时就会与过渡套管脱离，这样电接头输出断路信号至控制终端。这时控制装置停止工作，电机开始旋转，通过主动齿轮和从动齿轮带动直涂头旋转，这样就实现了将菌落粘在直涂头的头部，完成直涂挑菌的过程。直涂菌到靶板的工作过程与上述过程类似。水平安装板上固定设置有直涂头收纳盒22和废弃盒23，废弃盒上方设置有卸载器37，如图4所示，卸载器37包括水平外凸的固定板，固定板外侧开设有U型凹槽，U型凹槽的宽度大于插头直径尺寸，小于锥形孔最大直径处的尺寸，便于卸载直涂头，因为插头和直涂头是靠锥形插口套在一起的，两者之间有2-3mm的空段。需要卸载直涂头时，卸载器的U型凹槽对准插入插头和直涂头之间的空段后，Z2电机带动直涂机构再往上移动，直涂头就会脱开插头。此处卸载方式不做具体限定，于不同的实施例中，废弃盒23顶部内侧设置有水平外缘，便于卸载直涂头时，与直涂头顶部边缘固定卡接，直涂头收纳盒22和废弃盒23位于培养皿平台7和培养皿盖平台10一侧，控制装置带动设备整体向下移动，即可将插头固定插设于直涂头的锥形孔内，将直涂头卡接于废弃盒23内，向上移动设备，即可将插头与直涂头快速分离，从而能够快捷的自动装载直涂头、卸载直涂头，便于直涂装置快速安装或卸载直涂头。

进一步优选的，X模组19包括固定设置于支架29顶部一侧的第一水平滑轨，第一水平滑轨上环设有第一传动链条，第一传动链条与固定设置于支架顶部一侧的X电机20传动连接，竖直安装板滑动设置于第一水平滑轨上，且竖直安装板与第一传动链条外侧通过连接装置固定连接；第一水平滑轨上方设置有光电开关21。Y模组11包括固定设置于底板上的第二水平滑轨，第二水平滑轨上环设有第二传动链条，第二传动链条与固定设置于底板上的Y电机传动连接，水平安装板滑动设置于第二水平滑轨上，且水平安装板与第二传动链条外侧通过连接装置固定连接；第二水平滑轨一侧设置有光电开关21。

本发明装置工作时，在进样后摄像模块3拍摄培养皿盖9上条形码，直涂装置1自动安装直涂枪头，直涂装置1挑取菌落，直涂装置1在靶板上进行菌落直涂，基质施加模块即注射器14施加基质，卸载直涂装置枪头，达到菌落设定数量或者按下停止键后停止，真空干燥模块对靶板进行真空干燥。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上所作出的进一步改进，本实施例中，除了实施例一摄像模块3采用的正面照摄方式之外，还增加了背光照摄方式，如图7所示，本实施例中，在培养皿平台7处设置有背光光源47，从而利用背光光源47实现摄像头15的背光拍摄，对浅色的透明培养基采用背光照摄方式，菌落的对比度更高，定位效果更精准。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。