CN108159439B - 一种无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无菌操作接种器具快速灭菌装置，包括设置在上壳体内的电力控制系统和设置在下壳体内的电磁感应系统，上壳体与下壳体通过连接柱连接固定；电磁感应系统包括内部用于放置待灭菌器具的陶瓷缸、缠绕在陶瓷缸外围的感应线圈以及设置在陶瓷缸内部的温度传感器；电力控制系统包括电源、控制器、高压驱动板、降压模块和继电器组，温度传感器与控制器电连接，高压驱动板的负极与电源负极相连，高压驱动板的正极连接在继电器组上，继电器组与降压模块的正极相连，继电器组与控制器电连接。本发明的无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法，能够提高工作效率、扩大待灭菌的接种器具种类、使部分器具免遭损伤、降低能耗并安全生产。

Description

一种无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及灭菌装置技术领域，特别是涉及一种无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法。

背景技术

在植物组织培养、微生物工程、医药领域、细胞工程及分子生物学等领域均涉及到无菌操作过程中接种器具的灭菌，而器具的灭菌效果、灭菌速度、工作效率及操作过程的安全性等方面一直成为本领域的研发热点。

二十年前多采用酒精灯火焰加热消毒灭菌，此方式消毒效果彻底，成本较低廉，但最大的缺陷是存在极大的安全隐患，实验室时有发生酒精灯引起的火灾问题。近十几年来，逐步见到取代酒精灯的灭菌装置，如专利号为CN200620080704.5，专利名称为“无菌操作接种器具快速消毒装置”原理是基于辐射聚焦式加热，具有升温迅速的特点，但是设备自发热量高，能耗太高，线路承受压力也大，仍存在一定的安全隐患；专利号为CN200920115225.6，专利名称为“一种组培接种器械灭菌器”原理是电阻丝加热通过陶瓷容器和石英砂传导热量实现接种器具的高温灭菌；当今组培生产中普遍应用的JZ-2数显式(JZ-1旋钮式)接种器械灭菌器其加热原理也是电阻丝加热通过陶瓷容器和石英砂传导热量实现接种器具的高温灭菌。石英砂具有保温效果，但由于陶瓷容器中的石英砂排列紧密，器具插入过程中会产生巨大的阻力与摩擦力，尤其是对锋利单薄的解剖刀片会造成严重的损坏，而且设备启动升温速度缓慢，设备电源开关打开后需要约20min才能达到预设的260℃以上，工作效率低。其次，陶瓷容器自身温度达到260℃，会给设备外壳带来很大的辐射热，容易烫伤操作人员和造成工作环境高温。总之，以上所有的灭菌方式：酒精灯火焰法、电阻丝加热、火烤、红外灯烤等都是设备自身先达到一定的高温，再带动接种器具升温加热从而达到灭菌效果，均存在能耗高、热效率较低、不够安全等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高工作效率、扩大待灭菌的接种器具种类、使部分器具免遭损伤、降低能耗并安全生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种无菌操作接种器具快速灭菌装置，包括设置在上壳体内的电力控制系统和设置在下壳体内的电磁感应系统，所述上壳体与下壳体通过连接柱连接固定；所述电磁感应系统包括内部用于放置待灭菌器具的陶瓷缸、缠绕在所述陶瓷缸外围的感应线圈以及设置在所述陶瓷缸内部的温度传感器；所述电力控制系统包括电源、控制器、高压驱动板、降压模块和继电器组，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述高压驱动板的负极与所述电源负极相连，所述高压驱动板的正极连接在所述继电器组上，所述继电器组与所述降压模块的正极相连，所述继电器组与所述控制器电连接。

可选的，所述陶瓷缸的缸体置于所述下壳体内部，所述陶瓷缸的口部露出所述下壳体2cm。

可选的，所述感应线圈均匀缠绕在圆柱型的所述陶瓷缸外围并由耐高温硅酮密封胶固定；所述感应线圈为无氧铜感应线圈。

可选的，所述温度传感器设置在所述陶瓷缸的中轴位置，所述温度传感器与所述控制器中的数显温控单元相连接。

可选的，所述上壳体外侧设置有温度显示调节屏和电源开关，所述温度显示调节屏与所述数显温控单元连接，所述电源开关与所述控制器连接；所述数显温控单元用于控制所述继电器组工作。

可选的，所述温度传感器的外侧设置有铁质外壳。

可选的，所述高压驱动板上连接有电源线和感应线圈，所述电源线与所述电源连接。

可选的，所述上壳体顶部设置有风扇，所述风扇外侧设有防护网；所述上壳体的一侧还设置有均匀分布的散热孔；所述下壳体的底端对称安装有设备底座；所述电源为外置直流电源。

本发明还提供一种无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，应用于上述的无菌操作接种器具快速灭菌装置，包括以下步骤：

1)连接电源：将待灭菌的接种器具通过陶瓷缸入口放入到陶瓷缸中，将灭菌装置的电源接口与外置直流电源连接，打开电源开关；

2)数显温控单元控制、高压驱动板做功和继电器组协同工作：高压驱动板的负极直接与电源负极相连，正极连接在延时继电器的公共点上，延时继电器的常闭点与设备15V正极连接，常开点连接在降压模块正极上，设备通电后降压模块进入工作状态，由降压模块把15V直流电降压至12V给所述数显温控单元供电，此时所述数显温控单元进入工作状态并接收温度传感器的反馈信号，数显温控单元的温控板控制输出为12V，控制一路继电器的吸合状态，一路继电器的常开点为空，公共点为12V正极，常闭点与延时继电器供电正极连接，延时继电器的负极连接在12V负极上；

当反馈信号低于预设温度时，温控板控制一路继电器吸合，此时延时继电器不工作，所以高压驱动板处于15V电压下做功；当升温到预定值之后，一路继电器断开，常闭点开始给延时继电器供电，此时高压驱动板会继续在15V电压下做功30秒，升温20度，30秒后延时继电器吸合，高压驱动板被切换为12V供电，此模式下温度会缓慢下降，当温控板检测到温度降至设定值时便会控制一路继电器吸合，此时延时继电器断开，再次为高压驱动板切换至15V供电升温，依此循环直至完成对接种器具的灭菌；

3)灭菌完成：在上述步骤2)中进行灭菌，满足接种器具的无菌要求后，关闭电源，拿出接种器具，待冷却到合适温度时即可使用。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.高效节能。本发明从冷开机到温度上升到260～280℃仅需3～5min。通过电磁感应能够使陶瓷缸内部的金属接种器具充分、均匀的加热并达到高温灭菌，平均预热时间比电阻圈加热方式缩短4/5，同时热效率高达80％以上，节电效果可达30％-60％，整个设备峰值能耗为90瓦。

2.维护成本降低。本发明将电力、控制系统和感应加热系统上下分开，可以适当屏蔽电磁对线路的干扰，可以避免元器件受高温老化失效；正常工作过程中感应线圈本身不会产生过高热量，核心电路板温度为30℃左右，线圈及陶瓷缸温度为90℃左右，可有效避免设备主体过早老化，使用寿命可达5年以上；设备与电源分离，装备整体设计科学合理，可明显降低维护成本。

3.运行操作安全。本发明的高压驱动板采用目前最先进的工业用PCB电路板，设备电源15V，最大电流6A，自身发热量极小又有完善的散热功能，可充分保证设备长期安全、稳定地运行；由于陶瓷缸内没有导热石英，器具与容器接触面少，因此器具的温度很难大量有效传递在陶瓷缸上，陶瓷缸的温度主要来自于感应线圈自身发热。长时间稳定工作后陶瓷缸温度只有90℃，辐射到设备外壳上的热量较低，设备表面基本常温，陶瓷缸口部温度只有50～80℃左右，人体不小心触摸到也不会造成严重烫伤，可以做到安全生产。

4.操作简便高效。本发明由于去除了以往消毒芯内石英珠的阻力，无论各种类型(如镊子放置支架、剪刀等)及型号的接种或相关器具均可放入陶瓷缸中加热灭菌；感应缸容积大、口径大，可以同时放入多套接种器具交替使用，无需专门的灭菌时间，操作简便实用，提高了工作效率。

5.工作环境舒适。本发明因设备本身不会散发高热，尤其在夏季高温季节，大大改善了生产现场的工作环境温度，提高人体舒适度，可以创造更加绿色、节能、安全、舒适的生产环境，并减少了降温费用。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中无菌操作接种器具快速灭菌装置的内部结构示意图；

图2为本发明中无菌操作接种器具快速灭菌装置的外观示意图；

其中，1温度显示调节屏；2上壳体；3电源开关；4控制器；5继电器组；6高压驱动板；7散热风扇；8电源接口；9连接柱；10下壳体；11温度传感器；12陶瓷缸；13感应线圈；14设备底座；15陶瓷缸入口。

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无菌操作接种器具快速灭菌装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，以提高工作效率、扩大待灭菌的接种器具种类、使部分器具免遭损伤、降低能耗并安全生产。

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。

请参考图1-2，其中，图1为本发明中无菌操作接种器具快速灭菌装置的内部结构示意图；图2为本发明中无菌操作接种器具快速灭菌装置的外观示意图。

如图1-2所示，本发明提供一种无菌操作接种器具快速灭菌装置，包括设置在上壳体2内的电力控制系统和设置在下壳体10内的电磁感应系统，上壳体2与下壳体10通过连接柱9连接固定；电磁感应系统包括内部用于放置待灭菌器具的陶瓷缸12、缠绕在陶瓷缸12外围的感应线圈13以及设置在陶瓷缸12内部的温度传感器11；电力控制系统包括电源、控制器4、高压驱动板6、降压模块和继电器组5，温度传感器11与控制器4电连接，高压驱动板6的负极与电源负极相连，高压驱动板6的正极连接在继电器组5上，继电器组5与降压模块的正极相连，继电器组5与控制器4电连接。

陶瓷缸12的缸体置于下壳体10内部，陶瓷缸入口15露出下壳体10外侧2cm左右；温度传感器11设置在陶瓷缸12的中轴位置，在陶瓷缸12底部有钻孔，然后将温度传感器11伸入到陶瓷缸12内部；温度传感器11与控制器4中的数显温控单元相连接；感应线圈13均匀缠绕在圆柱型的陶瓷缸12外围并由耐高温硅酮密封胶固定，感应线圈13为4平方国标无氧铜硬线，通电放入接种器具后只需3到5分钟即可升温到260℃以上，更加节能省时，大大降低电耗。温度传感器11的外侧设置有铁质外壳，内部包裹的温度传感器11会检测到传感器外壳温度的变化，放入冷器具后温度传感器11外壳磁力线受变化减弱而降温，然后随器具一起升温。

控制器4的外壳顶部有四个底座预留孔，加以塑料钉遮盖，可根据工作环境和使用要求互换感应系统和控制系统的位置。

上壳体2外侧设置有温度显示调节屏1和电源开关3，温度显示调节屏1与数显温控单元连接，电源开关3与控制器4连接；数显温控单元用于控制继电器组5工作。继电器组5负责12V与15V之间的切换，选择适合的电压供给高压驱动板6。

高压驱动板6上连接有电源线和感应线圈13，电源线与电源连接。

上下壳体10均采用不锈钢(或铝合金)材料，利于散热、防腐蚀、防锈和美观；上壳体2顶部设置有散热风扇7，散热风扇7外侧设有防护网，防护网为不锈钢材质的网格状结构，用于防止操作人员与风扇接触或防止杂物卷入风扇；上壳体2的一侧还设置有均匀分布的散热孔；下壳体10的底端对称安装有设备底座14；电源为外置直流电源。

数显温控单元包括温度控制和数显，温度控制仪是从设备15V电压中经过LM2596SDC-DC降压模块降压至12V直流供电，测温头采用的是欧米茄K型GG-K-36耐高温温度传感器11。为了更加安全，控制仪内部引出引入电线采用抗高温航空导线，再套抗高温套管，确保耐温耐压，使用寿命更加长。

整个装置的运行是由温控板控制、高压驱动板6做功和继电器组5协同完成。高压驱动板6的负极直接与电源负极相连，正极连接在延时继电器的公共点上，延时继电器的常闭点与设备15V正极连接(延时继电器设置为通电后30秒吸合)，常开点连接XL4015大电流降压模块正极上，XL4015大电流降压模的目的是为高压驱动板6提供12V5A的稳定电压、电流，设备通电后LM2596S降压模块与XL4015大电流降压模进入工作状态，由LM2596S降压模块把15V直流电降压至12V给温控板供电，此时温控板进入工作状态并接收温度传感器11的反馈信号，温控板的控制输出为12V，控制一路继电器的吸合状态，一路继电器的常开点为空，公共点为12V正极，常闭点与延时继电器供电正极连接，延时继电器的负极连接在12V负极上。当反馈信号低于预设温度时，温控板控制一路继电器吸合，此时延时继电器不工作，所以高压驱动板6处于15V电压下做功，当升温到预定值之后，一路继电器断开，常闭点开始给延时继电器供电，此时高压驱动板6会继续在15V电压下做功30秒，大约能升温20度左右，30秒后延时继电器吸合，高压驱动板6被切换为12V供电，此模式下温度会缓慢下降，当温控板检测到温度降至设定值时便会控制一路继电器吸合，此时延时继电器断开，再次为高压驱动板6切换至15V供电升温，依此循环。

使用前将电源接口8插上外接电源，打开设备电源开关3，通电后陶瓷缸12内的接种器具可以快速升温，通过数显温控单元(在控制器4内部)把加热温度控制在260℃±20℃之间，此温度15～60秒内自动对接种器具完成高温灭菌，可以瞬时杀死黄色葡萄球菌、霉菌等细菌和污染微生物，满足接种器具的无菌要求。此时，可以拿出接种器具待冷却到合适温度时即可使用。

需要说明的是，本发明中的无菌操作接种器具快速灭菌装置，其相关电源电压以及其他数值的选择并不局限于实施例中的数值，可以根据具体的实验操作来进行适应性的改变，也在本发明的保护范围内。

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。

Claims (5)

1.一种无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，其特征在于：

包括以下步骤：

1）连接电源：将待灭菌的接种器具通过陶瓷缸入口放入到陶瓷缸中，将灭菌装置的电源接口与外置直流电源连接，打开电源开关；

2）数显温控单元控制、高压驱动板做功和继电器组协同工作：高压驱动板的负极直接与电源负极相连，正极连接在延时继电器的公共点上，延时继电器的常闭点与设备15V正极连接，常开点连接在降压模块正极上，设备通电后降压模块进入工作状态，由降压模块把15V直流电降压至12V给所述数显温控单元供电，此时所述数显温控单元进入工作状态并接收温度传感器的反馈信号，数显温控单元的温控板控制输出为12V，控制一路继电器的吸合状态，一路继电器的常开点为空，公共点为12V正极，常闭点与延时继电器供电正极连接，延时继电器的负极连接在12V负极上；

当反馈信号低于预设温度时，温控板控制一路继电器吸合，此时延时继电器不工作，所以高压驱动板处于15V电压下做功；当升温到预定值之后，一路继电器断开，常闭点开始给延时继电器供电，此时高压驱动板会继续在15V电压下做功30秒，升温20度，30秒后延时继电器吸合，高压驱动板被切换为12V供电，此模式下温度会缓慢下降，当温控板检测到温度降至设定值时便会控制一路继电器吸合，此时延时继电器断开，再次为高压驱动板切换至15V供电升温，依此循环直至完成对接种器具的灭菌；

3）灭菌完成：在上述步骤2）中进行灭菌，满足接种器具的无菌要求后，关闭电源，拿出接种器具，待冷却到合适温度时即可使用；

其中，无菌操作接种器具快速灭菌装置包括设置在上壳体内的电力控制系统和设置在下壳体内的电磁感应系统，所述上壳体与下壳体通过连接柱连接固定；所述电磁感应系统包括内部用于放置待灭菌器具的陶瓷缸、缠绕在所述陶瓷缸外围的感应线圈以及设置在所述陶瓷缸内部的温度传感器；所述电力控制系统包括电源、控制器、高压驱动板、降压模块和继电器组，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述高压驱动板的负极与所述电源负极相连，所述高压驱动板的正极连接在所述继电器组上，所述继电器组与所述降压模块的正极相连，所述继电器组与所述控制器电连接；

所述温度传感器设置在所述陶瓷缸的中轴位置，所述温度传感器与所述控制器中的数显温控单元相连接；所述上壳体外侧设置有温度显示调节屏和电源开关，所述温度显示调节屏与所述数显温控单元连接，所述电源开关与所述控制器连接；所述数显温控单元用于控制所述继电器组工作；所述高压驱动板上连接有电源线和感应线圈，所述电源线与所述电源连接。

2.根据权利要求1所述的无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，其特征在于：所述陶瓷缸的缸体置于所述下壳体内部，所述陶瓷缸的口部露出所述下壳体2cm。

3.根据权利要求1所述的无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，其特征在于：所述感应线圈均匀缠绕在圆柱型的所述陶瓷缸外围并由耐高温硅酮密封胶固定；所述感应线圈为无氧铜感应线圈。

4.根据权利要求1所述的无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，其特征在于：所述温度传感器的外侧设置有铁质外壳。

5.根据权利要求1所述的无菌操作接种器具快速灭菌装置的使用方法，其特征在于：所述上壳体顶部设置有风扇，所述风扇外侧设有防护网；所述上壳体的一侧还设置有均匀分布的散热孔；所述下壳体的底端对称安装有设备底座；所述电源为外置直流电源。