電荷集菌裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種菌體收集檢測領(lǐng)域中的電荷集菌裝置和方法，細菌過濾膜的前側(cè)設有第一金屬棒、后側(cè)設有第二金屬棒，第一金屬棒和第二金屬棒的上端共同連接于水平運動裝置，移動到最右的極限位置是初始位置、最左的極限位置是停止位置，在停止位置處的第一金屬棒的正下方設有一個集菌金屬環(huán)，集菌金屬環(huán)正下方置放有注有無菌水的集菌金屬水盆；集菌金屬環(huán)連接集菌環(huán)升降裝置；利用電荷同性相斥，異性相吸的原理，先使帶微弱負電荷的細菌被帶正電的第一金屬棒吸引，轉(zhuǎn)移到第一金屬棒上，再從第一金屬棒上轉(zhuǎn)移到集菌金屬環(huán)，最后從細菌集菌金屬環(huán)上脫落到集菌金屬水盆的無菌水中，用已有的少量液體收集了細菌過濾膜上的細菌。
【專利說明】
電荷集菌裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及菌體收集檢測領(lǐng)域，特別是一種利用電荷收集液體中細菌的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在養(yǎng)殖水中含有微量細菌對所養(yǎng)殖生物的生長有利，但細菌超過一定量則可能導 致養(yǎng)殖生物死亡。在養(yǎng)殖水中，適宜養(yǎng)殖生物生存的細菌含量很低無法直接檢測。當應用電 阻抗法檢測液體中細菌濃度時，培養(yǎng)基中的細菌濃度需達到 賴^|漱個/mL，如果低于運個濃度，則無法檢測出阻抗的變化。然而，養(yǎng)殖水中的細菌濃度 不能超過100個/mL，如果超過運個濃度會使養(yǎng)殖生物患病，而運個濃度又遠遠無法達到電 阻抗法檢測的要求，所W需要對養(yǎng)殖水進行濃縮。濃縮時，可先用細菌過濾膜對養(yǎng)殖水進行 過濾，將養(yǎng)殖水中的細菌滯留在過濾膜的一側(cè)。在處理過濾膜時需要用盡可能少的水收集 到膜上盡可能多的細菌。目前，通過過濾膜收集細菌的方法主要分為兩類:一類是將過濾膜 投入裝有無菌水(或緩沖液）的容器中，容器中裝有玻璃珠，振蕩容器，使液體流動，使過濾 膜上的細菌脫落，然后取出濾膜;另一類是用大量水直接沖洗過濾膜，沖洗的液體流入一個 較大的容器中。第一類方法雖然水量較少，但菌體不能全部脫落，而且取出過濾膜時還會帶 出一部分融于液體中的細菌，所W容器中細菌濃度不高;第二類方法則用大量液體沖洗，導 致容器中的細菌濃度很低，由于肉眼無法看到細菌，沖洗時也無法確定是否已全部沖落。所 W上述兩種方法得到的液體仍無法直接用電化學方法檢測，可能仍需要培養(yǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述缺點，本發(fā)明提供了一種電荷集菌裝置和方法，根據(jù)電荷同性相斥， 異性相吸的原理，利用細菌本身自帶的微弱負電荷來實現(xiàn)細菌收集，從而能用較少的水收 集細菌，使收集到的水中有較高的細菌濃度。
[0004] 本發(fā)明電荷集菌裝置采用的技術(shù)方案是:包括一根兩端固定的水平膜固定支架， 在膜固定支架中間下方固定連接一個細菌過濾膜，細菌過濾膜的前壁帶細菌，后壁不帶細 菌，細菌過濾膜的前側(cè)設有第一金屬棒、后側(cè)設有第二金屬棒，第一金屬棒和第二金屬棒的 上端共同連接于水平運動裝置且由水平運動裝置帶動左右水平移動，移動到最右的極限位 置是初始位置、最左的極限位置是停止位置，在停止位置處的第一金屬棒的正下方設有一 個集菌金屬環(huán)，集菌金屬環(huán)的正下方置放有注有無菌水的集菌金屬水盆;集菌金屬環(huán)連接 集菌環(huán)升降裝置且由集菌環(huán)升降裝置帶動上下垂直移動，集菌金屬環(huán)在初始位置處位于第 一金屬棒的正下方，集菌金屬環(huán)在最上的極限位置是上限位置、最下的極限位置是下限位 置、下限位置處的集菌金屬環(huán)浸在集菌金屬水盆無菌水中；兩個金屬棒、集菌金屬環(huán)、集菌 金屬水盆分別通過導線與電路控制器相連接，水平運動裝置和集菌環(huán)升降裝置由電路控制 器控制工作。
[0005] 本發(fā)明電荷集菌裝置的集菌方法采用的技術(shù)方案是包含W下步驟： A、第一金屬棒和第二金屬棒在初始位置處，電路控制器控制第一金屬棒帶正電、第二 金屬棒帶負電、集菌金屬環(huán)和集菌水盆不帶電； B、 集菌環(huán)升降裝置不工作，水平運動裝置工作，帶動第一金屬棒和第二金屬棒向左移 動，使細菌過濾膜上的細菌同時受到帶正電的第一金屬棒的吸引和帶負電的第二金屬棒的 排斥，從細菌過濾膜轉(zhuǎn)移到第一金屬棒上； C、 第一金屬棒和第二金屬棒到達最左的停止位置處時，水平運動裝置停止工作，電路 控制器控制第二金屬棒不帶電、第一金屬棒帶負電、集菌金屬環(huán)帶正電、集菌金屬水盆不帶 電；集菌環(huán)升降裝置工作，帶動集菌金屬環(huán)先由初始位置處向上移動至上限位置處后再向 下回到初始位置，集菌金屬環(huán)同軸空套在第一金屬棒外且沿第一金屬棒垂直上下運動，細 菌從第一金屬棒轉(zhuǎn)移到集菌金屬環(huán)上； D、 集菌金屬環(huán)回到初始位置后，電路控制器控制第一金屬棒、第二金屬棒不帶電、集菌 金屬環(huán)帶負電、集菌金屬水盆帶正電；集菌環(huán)升降裝置帶動集菌金屬環(huán)由初始位置向下移 動到下限位置處，集菌金屬環(huán)完全浸入集菌金屬水盆的無菌水中，細菌從細菌集菌金屬環(huán) 上脫落到集菌金屬水盆的無菌水中。
[0006] 本發(fā)明與已有方法和技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點： 1、本發(fā)明利用電荷同性相斥，異性相吸的原理，用控制器控制使第一金屬棒上帶正電， 第二金屬棒上帶負電，使帶微弱負電荷的細菌被帶正電的第一金屬棒吸引，同時被帶負電 的第二金屬棒排斥，從細菌過濾膜上轉(zhuǎn)移到第一金屬棒上。為防止細菌收集不充分，使第一 金屬棒和第二金屬棒來回運動多次后停止，使其能收集更多細菌，運樣，使分散在細菌過濾 膜上的細菌被集中到了第一金屬棒上。
[0007] 2、本發(fā)明中的集菌金屬環(huán)的直徑比第一金屬棒寬度略大，用于收集第一金屬棒上 的細菌，使集菌金屬環(huán)能W第一金屬棒為軸屯、上下移動，而不與金屬棒直接接觸;金屬環(huán)的 高度也很小，集菌金屬環(huán)內(nèi)壁的面積比第一金屬棒側(cè)面積小很多。利用同性相斥異性相吸 的原理，第一金屬棒帶負電，集菌金屬環(huán)帶正電，通過控制器使集菌金屬環(huán)上下移動將第一 金屬棒上的細菌被轉(zhuǎn)移到金屬環(huán)內(nèi)側(cè)，細菌再一次被集中。
[0008] 3、本發(fā)明用盡可能少的水來收集盡可能多的細菌，使液體中的細菌濃度較高，所 W集菌金屬水盆是圓柱形金屬水盆，盆口的直徑比集菌金屬環(huán)的直徑大一些，使集菌金屬 環(huán)進入集菌金屬水盆時只與水接觸，但不和金屬水盆接觸。固定集菌金屬環(huán)的支架和集菌 金屬環(huán)相接觸的部分需要垂直向下，使集菌金屬環(huán)能浸沒在集菌金屬水盆的水中。
[0009] 4、本發(fā)明中采用的直線步進電機的步距值不受外部因素干擾，每轉(zhuǎn)一圈的累積誤 差為零，所W步進電機能較精確地確定螺母的位置，而且步進電機控制性能好，啟動、停止、 翻轉(zhuǎn)都是在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，所W本發(fā)明中第一電機和第二電機多次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)變換都能 通過MCU控制系統(tǒng)快速準確地控制。
[0010] 5、本發(fā)明裝置在一定程度上濃縮了收集的細菌液體，用集菌金屬水盆中已有的少 量液體收集了細菌過濾膜上的細菌，且提高了自動化水平。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明電荷集菌裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中細菌過濾膜的固定結(jié)構(gòu)圖； 圖3是圖1中第一螺母及螺母座8的右視結(jié)構(gòu)放大圖； 圖4是圖1所示本發(fā)明裝置的運動過程示意圖； 圖5是圖1中集菌金屬環(huán)24的集菌過程放大圖； 圖6是圖1中電路控制器15的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外接框圖； 附圖中各部件的序號和名稱：1.墻壁，2.墻壁頂，3.第一電機，4.第一聯(lián)軸器，5.第一軸 承，6.第一導軌，7.第一絲杠軸，8.第一螺母及螺母座，9.第二軸承，10.膜固定支架，11.膜 固定夾，12.細菌過濾膜，13 .第一金屬棒，14.第二金屬棒，15 .電路控制器，16 .第二電機， 17.第二聯(lián)軸器，18.第=軸承，19.第二絲杠軸，20.第二螺母及螺母座，21.第四軸承，22.第 二導軌，23.集菌環(huán)固定架，24.集菌金屬環(huán)，25.集菌金屬水盆，26.導線，27.支架固定座， 28.絲杠軸孔，29.導軌槽，30.第一金屬棒固定座，31.第二金屬棒固定座。
【具體實施方式】
[0012] 參見圖1和圖2,本發(fā)明電荷集菌裝置包括一根水平的膜固定支架10,膜固定支架 10的左右兩端分別通過支架固定座27固定，見圖2。支架固定座27的左右兩端分別固定在左 右墻壁1內(nèi)側(cè)。在膜固定支架10中間用兩個膜固定夾11固定一個細菌過濾膜12,將細菌過濾 膜12固定在膜固定支架10下方。細菌過濾膜12的前壁帶細菌，后壁不帶細菌。在膜固定支架 10和細菌過濾膜12的前側(cè)和右側(cè)各有一個垂直的金屬棒，分別是前側(cè)的第一金屬棒13和后 側(cè)的第二金屬棒14,第一金屬棒13在細菌過濾膜12帶細菌的一側(cè)，第二金屬棒14在細菌過 濾膜12不帶細菌的一側(cè)。兩個金屬棒相對于膜固定支架10和細菌過濾膜12前后對稱布置。 兩個金屬棒之間的前后距離為D，兩個金屬棒與膜固定支架10之間的前后距離均為D/2。兩 個金屬棒分別通過各自的導線與電路控制器15相連，由電路控制盒15控制第一金屬棒13和 第二金屬棒14的帶電性。
[0013] 第一金屬棒13和第二金屬棒14的上端共同連接于水平運動裝置，由水平運動裝置 帶動兩個金屬棒在細菌過濾膜12的兩側(cè)作左右方向上的水平運動。
[0014] 水平運動裝置固定在墻壁頂2下方，包括一個第一電機3、一個第一聯(lián)軸器4、一個 第一軸承5、兩個第一導軌6、一根第一絲杠軸7、一個第一螺母及螺母座8、一個第二軸承9。 其中，第一絲杠軸7、第一導軌6W及第一電機3的輸出軸均水平布置，第一電機3是直線步進 電機，第一電機3的輸出軸通過第一聯(lián)軸器4與第一絲杠軸7同軸連接，帶動第一絲杠軸7旋 轉(zhuǎn)。第一絲杠軸7的兩端還分別用第一軸承5和第二軸承9固定在墻壁頂2下方。在第一絲杠 軸7的前后側(cè)分別是一個導軌6,兩個導軌6相對于第一絲杠軸7前后對稱布置，兩個導軌6的 兩端分別固定在墻壁頂2下方。在第一絲杠軸7上配合安裝第一螺母及螺母座8,形成絲杠螺 母機構(gòu)。第一螺母及螺母座8下方共同固定連接第一金屬棒13和第二金屬棒14的上端。第一 電機3經(jīng)控制線連接電路控制器15,由電路控制器15控制工作，第一電機3工作后帶動第一 絲杠軸7旋轉(zhuǎn)，從而通過第一螺母及螺母座8帶動第一金屬棒13和第二金屬棒14同時左右水 平運動。
[0015] 在前側(cè)的第一金屬棒13的下方設置一個集菌金屬環(huán)24,在集菌金屬環(huán)24的正下方 放置集菌金屬水盆25。集菌金屬環(huán)24由集菌環(huán)升降裝置帶動上下垂直移動，移動時只能W 第一金屬棒13為中屯、軸上下移動，但不能與第一金屬棒13或細菌過濾膜12接觸。集菌金屬 環(huán)24由集菌環(huán)升降裝置帶動向下運動，能進入集菌金屬水盆25內(nèi)部，但兩者不直接接觸。集 菌金屬環(huán)24通過一根導線與電路控制器15相連接，集菌金屬水盆25也通過一根導線與電路 控制器15相連接。
[0016] 集菌環(huán)升降裝置的主要結(jié)構(gòu)與水平運動裝置基本相同，集菌環(huán)升降裝置固定在左 側(cè)墻壁1內(nèi)側(cè)，并且位于在水平運動裝置的前側(cè)。包括一個第二電機16、一個第二聯(lián)軸器17、 一個第=軸承18、兩個第二導軌22、一根第二絲杠軸19、一個第二螺母及螺母座20、一個第 四軸承21。其中，第二絲杠軸19、第二導軌22和第二電機16的輸出軸均垂直布置，第二電機 16是直線步進電機，固定在左側(cè)墻壁1內(nèi)側(cè)，第二電機16的輸出軸通過第二聯(lián)軸器17同軸連 接第二絲杠軸19 一端，帶動第二絲杠軸19旋轉(zhuǎn)。第二絲杠軸19的上下兩端分別通過第=軸 承18和第四軸承21固定在左墻壁1內(nèi)側(cè)。在第二絲杠軸19的前后側(cè)分別設置一根第二導軌 22,兩根第二導軌22相對于第二絲杠軸19前后對稱布置，兩根第二導軌22固定在左墻壁1內(nèi) 偵U。在第二絲杠軸19上同軸配合有第二螺母及螺母座20。第二螺母及螺母座20固定連接集 菌環(huán)固定架23-端，集菌環(huán)固定架23另一端向第一金屬棒13的下方伸出并固定連接集菌金 屬環(huán)24。第二電機16經(jīng)控制線連接電路控制器15，由電路控制器15控制工作，第二電機16工 作后帶動第二絲杠軸19旋轉(zhuǎn)，從而由第二螺母及螺母座20帶動集菌金屬環(huán)24上下垂直移 動。
[0017] 參見圖3所示的第一螺母及螺母座8結(jié)構(gòu)，第一螺母及螺母座8整體是一個長方體 結(jié)構(gòu)，在其中間開有一個絲杠軸孔28,用于和絲杠軸7相連。在其上方的前后位置設有兩個 導軌槽29,用于兩根第一導軌6分別相嵌，使第一螺母及螺母座8在第一電機3的帶動下是只 進行水平運動而不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。在第一螺母及螺母座8的下方前后各設一個金屬棒固定座，分 別是第一金屬棒固定座30和第二金屬棒固定座31，第一金屬棒固定座30將第一金屬棒13固 定在第一螺母及螺母座8靠近集菌環(huán)升降裝置的一側(cè)，第二金屬棒固定座31將第二金屬棒 14固定在第一金屬棒13遠離集菌環(huán)升降裝置的一側(cè)。第二螺母及螺母座20的結(jié)構(gòu)與第一螺 母及螺母座8結(jié)構(gòu)相似，僅是固定集菌環(huán)固定架23的位置不同。
[0018] 參見圖4,水平運動裝置帶動第一螺母及螺母座8和第一金屬棒13、第二金屬棒14 水平運動，運動到最右的極限位置是初始位置B，運動到最左的極限位置是停止位置A。初始 位置B和停止位置A之間的水平距離是S。當?shù)谝宦菽讣奥菽缸?停在停止位置A處時，集菌金 屬環(huán)24的中屯、位于此時的第一金屬棒13的正下方，集菌金屬環(huán)24與第一金屬棒13的中屯、共 線。集菌金屬環(huán)24的半徑要小于D/2,避免集菌金屬環(huán)24與細菌過濾膜12接觸。
[0019] 集菌環(huán)升降裝置帶動第二螺母及螺母座20上下垂直運動，運動到最下的極限位置 是下限位置E，運動到最上的極限位置是上限位置C，第二螺母及螺母座20在第二絲杠軸19 中間偏下位置處為運動的初始位置D，在初始位置D處時，集菌金屬環(huán)24在第一金屬棒13的 中屯、正下方。上限位置C處和初始位置D處之間的垂直距離為X，初始位置D處和下限位置E處 之間的垂直距離為Y。
[0020] 集菌金屬水盆25的半徑比集菌金屬環(huán)24的半徑大一些，集菌金屬水盆25的垂直高 度大約是集菌金屬環(huán)垂直高度的3~4倍，使集菌金屬環(huán)24能全部沒入且不接觸。在下限位 置E處時，集菌金屬環(huán)24全部浸沒在集菌金屬水盆25中。
[0021 ]第一金屬棒13和第二金屬棒14是長方形金屬片狀，長方形的左右寬度均為L，金屬 片正對細菌過濾膜12,使第一金屬棒13和第二金屬棒14與細菌過濾膜12的相對面積比較 大，使其可吸附更多細菌。
[0022]參見圖5,集菌金屬環(huán)24由導線26連接電路控制器15,在第二螺母及螺母座20在初 始位置D和上限位置C之間上下來回運動過程中，集菌金屬環(huán)24空套在第一金屬棒13外部， 兩者的中屯、軸共線，集菌金屬環(huán)24沿第一金屬棒13上下來回運動，通過集菌金屬環(huán)24的來 回運動將第一金屬棒13上的細菌轉(zhuǎn)移運到集菌金屬環(huán)24上。
[0023] 參見圖6,電路控制器15安裝在一個控制器盒內(nèi)部，整個控制器盒固定在墻壁1上， 電路控制器15由一個MCU控制系統(tǒng)、一個電源供電系統(tǒng)、一個5V直流電源和四個開關(guān)組組 成。MCU控制系統(tǒng)連接電源供電系統(tǒng)，由電源供電系統(tǒng)供電。MCU控制系統(tǒng)分別連接第一電機 4和第二電機16,控制第一電機4和第二電機16的正反轉(zhuǎn)和速度，使第一電機4帶動第一金屬 棒13和第二金屬棒14在細菌過濾膜12的兩側(cè)左右運動;使第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24上 下運動。MCU控制系統(tǒng)還分別與第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、第S開關(guān)組、第四開關(guān)相連接，控 制開關(guān)組中開關(guān)的通斷情況。5V直流電源的正負極接在四個開關(guān)組輸入端，電源正極解左 側(cè)輸入端，電源負極接右側(cè)輸入端。開關(guān)組內(nèi)部由兩個開關(guān)組成，其通斷情況由MCU控制系 統(tǒng)決定。第一開關(guān)組的輸出端與第一金屬棒13相連，控制第一金屬棒13所帶電源的極性;第 二開關(guān)組的輸出端與第二開關(guān)組14相連，控制第二金屬棒14的帶電性;第=開關(guān)組的輸出 端與集菌金屬環(huán)24相連，控制集菌金屬環(huán)24的帶電性;第四開關(guān)組的輸出端與集菌金屬水 盆25相連，控制集菌金屬水盆25的帶電性。
[0024] 本發(fā)明電荷集菌裝置開始工作之前，在集菌金屬水盆25中注入水盆容積2/3的無 菌水，使集菌金屬環(huán)24能完全浸入水中，且浸入后無水溢出，集菌金屬水盆25中的無菌水比 直接沖刷細菌膜所使用的無菌水要少的多。
[0025] 開始工作時，第一螺母及螺母座8、第一金屬棒13和第二金屬棒14處于最右的初始 位置B處，第一金屬棒13在細菌過濾膜12帶細菌的一側(cè)，第二金屬棒14在細菌過濾膜12不帶 細菌的一側(cè)，接通電源后，電路控制器15開始工作。控制第一金屬棒13帶正電，第二金屬棒 14帶負電，此時，集菌金屬環(huán)24和集菌水盆25不帶電。然后，電路控制器15控制水平運動裝 置工作，第一電機3正轉(zhuǎn)，帶動第一螺母及螺母座向左運動，集菌環(huán)升降裝置不工作，即第二 電機16不工作，電路控制器15的1〇]控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器設定時間，定時為^^，并開始計 時。第一電機3帶動第一螺母及螺母座8從位置B處開始向左運動，使固定在第一螺母及螺母 座8上的第一金屬棒13和第二金屬棒14也隨之向左運動，直至移動到停止位置A處。運動過 程中，根據(jù)電荷同性相斥、異性相吸的原理，細菌過濾膜12上自身帶有微弱負電的細菌會同 時受到帶正電的第一金屬棒13的吸引和帶負電的第二金屬棒14的排斥，從而細菌從細菌過 濾膜12轉(zhuǎn)移到第一金屬棒13上。初始位置B處和停止位置A處之間的距離為S，MCU控制系統(tǒng) 控制第一電機3的轉(zhuǎn)速，使第一金屬棒13和第二金屬棒14向左移動的速度為V，速度較慢，那 么第一金屬棒13和第一金屬棒14從初始位置昭帷止位置A的時間毎二選揀。
[00%]當MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時后，即第一金屬棒13和第二金屬棒14到 達停止位置A處后，控制水平運動裝置工作使第一電機3反轉(zhuǎn)，集菌環(huán)升降裝置不工作，即第 二電機16仍然不工作，第一金屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶 電性不變，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器仍定時為貧，并重新開始計時。第一電機3帶動第一金 屬棒13和第二金屬棒14從停止位置A處開始向右移動，且保證第一電機3反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和正轉(zhuǎn) 時轉(zhuǎn)速相同，使第一金屬棒13和第二金屬棒14向右移動的速度也為V，使細菌過濾膜12上的 細菌更多地轉(zhuǎn)移到第一金屬棒13上。
[0027] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時％后，即第一金屬棒13和第二金屬棒14到達 初始位置B處后，控制水平運動裝置工作，使第一電機3正轉(zhuǎn)，第二電機16仍然不動，第一金 屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶電性不變，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部 定時器仍定時為ti，并重新開始計時。第一電機4帶動第一金屬棒13和第二金屬棒14從初始 位置A處向左移動，且保證速度仍為V。如此多次地控制第一金屬棒13和第二金屬棒14來回 運動，是為了能夠更充分地收集細菌過濾膜12上的細菌。
[0028] 充分地收集好細菌后，在第一金屬棒13和第二金屬棒14到達停止位置A處時，MCU 控制系統(tǒng)控制水平運動裝置停止工作，第一電機3停止轉(zhuǎn)動，第一金屬棒13和第二金屬棒14 停在停止位置A處，此時，細菌已從細菌過濾膜12的一側(cè)轉(zhuǎn)移到第一金屬棒13上，也就是，細 菌從大面積分散在細菌過濾膜12的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到第一金屬棒13上。
[0029] 電路控制器15控制第二金屬棒14不帶電，但第一金屬棒13帶負電，集菌金屬環(huán)24 帶正電，集菌金屬水盆25不帶電。此時，第二螺母及螺母座20和集菌金屬環(huán)14處于初始位置 D處。電路控制器15控制集菌環(huán)升降裝置工作，使第二電機16正轉(zhuǎn)，第二螺母及螺母座向上 運動，控制水平運動裝置不工作，即第一電機4不工作，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器定時為轄 ，并重新開始計時。第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24從初始位置D開始向上運動，直至移動到 上限位置C處。運動過程中，集菌金屬環(huán)24同軸空套在第一金屬棒13外，沿第一金屬棒13垂 直向上運動，參見圖5。根據(jù)電荷同性相斥、異性相吸的原理，自身帶微弱負電的細菌會同時 受到帶正電的集菌金屬環(huán)24的吸引和帶負電的第一金屬棒13的排斥，從而細菌從第一金屬 棒13轉(zhuǎn)移到集菌金屬環(huán)24上。初始位置D處和上限位置C處之間的距離為X，MCU控制系統(tǒng)控 制第二電機16的轉(zhuǎn)速，使集菌金屬環(huán)24向上運動的速度也為V，那么集菌金屬環(huán)24從初始位 置D處運動到上限位置C處的時間為
[0030] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時％后，即集菌金屬環(huán)24到達上限位置C處后， 控制集菌環(huán)升降裝置工作，第二電機16反轉(zhuǎn)，水平運動裝置不工作，第一電機3不動，第一金 屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶電性不變，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部 定時器定時為毎，并重新開始計時。第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24從上限位置C開始向下移 動，保證移動速度仍為V，此時，第一金屬棒13在排除細菌，集菌金屬環(huán)24在吸附細菌。在MCU 控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時每后，即集菌金屬環(huán)24到達初始位置D后，MCU控制系統(tǒng)控 制第一金屬棒13、第二金屬棒14不帶電，集菌金屬環(huán)24帶負電，集菌金屬水盆25帶正電。此 時，細菌已經(jīng)從面積較大的第一金屬棒13上轉(zhuǎn)移到面積較小的集菌金屬環(huán)24上，所W細菌 分布更密集。MCU控制系統(tǒng)控制第二電機16反轉(zhuǎn)，第一電機3仍然不動，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部 定時器定時為％，并重新開始計時。第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24從初始位置D處向下移 動，保證移動速度仍為V，直至到達下限位置E處。初始位置D處和下限位置E處之間的距離為 Y，那么集菌金屬環(huán)24從初始位置D處運動到下限位置E處的時間為挺二采!繫。運動過程中， 根據(jù)電荷同性相斥、異性相吸的原理，自身帶微弱負電的細菌會同時受到帶正電的集菌金 屬水盆25的吸引和帶負電的集菌金屬環(huán)24的排斥，且由于集菌金屬環(huán)24在金屬水盆25的無 菌水中向下運動，使細菌集菌金屬環(huán)24上脫落到集菌金屬水盆25的無菌水中。
[0031] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時每后，即集菌金屬環(huán)24到達下限位置E處后， 控制集菌環(huán)升降裝置工作，第二電機16正轉(zhuǎn)，水平運動裝置不工作，第一電機3不動，第一金 屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶電性不變，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部 定時器定時為I%，并重新開始計時。第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24從下限位置E開始向上運 動，并保證速度始終為V。
[0032] 在MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時挺后，即集菌金屬環(huán)24到達初始位置D處 后，MCU控制系統(tǒng)控制第二電機16反轉(zhuǎn)運動，第一電機3不動，第一金屬棒13、第二金屬棒14、 集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶電性不變，MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器定時為^3.，并重 新開始計時。第二電機16帶動集菌金屬環(huán)24從初始位置D開始向下運動，并保證速度始終為 V。
[0033] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時與后，即集菌金屬環(huán)24到達初始位置E處后， MCU控制系統(tǒng)控制集菌環(huán)升降裝置工作，第二電機16正轉(zhuǎn)運動，水平運動裝置不工作，第一 電機3不動，第一金屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25的帶電性不變， MC巧空制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器定時為％.，并重新開始計時。束^電機16帶動集困金屬環(huán)24從位 置E開始向上運動，并保證速度始終為V。
[0034] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時奮后，即集菌金屬環(huán)24到達初始位置D處后， MCU控制系統(tǒng)控制第二電機16停止運動，控制集菌金屬環(huán)24不帶電，集菌金屬水盆25不帶 電。此時，通過多次上下運動，細菌已經(jīng)從集菌金屬環(huán)24上脫落至集菌金屬水盆25的無菌水 中，實現(xiàn)較少的無菌水收集較多的細菌的目的。然后，MCU控制系統(tǒng)控制第一電機3反轉(zhuǎn)，第 二電機16不動，第一金屬棒13、第二金屬棒14、集菌金屬環(huán)24、集菌金屬水盆25不帶電，MCU 控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器仍定時為餐，并重新開始計時。第一電機4帶動第一金屬棒13和第二 金屬棒14從終止位置A處開始向右移動，且保證移動速度為V。
[0035] MCU控制系統(tǒng)的內(nèi)部定時器到達定時蘇后，即第一金屬棒13和第二金屬棒14到達 初始位置B處后，MCU控制系統(tǒng)控制第一電機3停止轉(zhuǎn)動。此時，完成集菌，由集菌人員斷開電 源，取出集菌金屬水盆25，進行后續(xù)操作。
【主權(quán)項】
1. 一種電荷集菌裝置，包括一根兩端固定的水平膜固定支架（10)，在膜固定支架（10) 中間下方固定連接一個細菌過濾膜(12)，細菌過濾膜(12)的前壁帶細菌，后壁不帶細菌，其 特征是:細菌過濾膜(12)的前側(cè)設有第一金屬棒(13)、后側(cè)設有第二金屬棒(14)，第一金屬 棒（13)和第二金屬棒（14)的上端共同連接于水平運動裝置且由水平運動裝置帶動左右水 平移動，移動到最右的極限位置是初始位置(B)、最左的極限位置是停止位置(A)，在停止位 置(A)處的第一金屬棒（13)的正下方設有一個集菌金屬環(huán)（24)，集菌金屬環(huán)（24)的正下方 置放有注有無菌水的集菌金屬水盆(25);集菌金屬環(huán)(24)連接集菌環(huán)升降裝置且由集菌環(huán) 升降裝置帶動上下垂直移動，集菌金屬環(huán)(24)在初始位置(D)處位于第一金屬棒（13)的正 下方，集菌金屬環(huán)(24)在最上的極限位置是上限位置(C)、最下的極限位置是下限位置(E)、 下限位置(E)處的集菌金屬環(huán)(24)浸在集菌金屬水盆(25)無菌水中；兩個金屬棒、集菌金屬 環(huán)(24)、集菌金屬水盆(25)分別通過導線與電路控制器（15)相連接，水平運動裝置和集菌 環(huán)升降裝置由電路控制器(15)控制工作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電荷集菌裝置，其特征是:所述水平運動裝置固定包括一個第一 電機(3)、兩個第一導軌(6)、一根第一絲杠軸(7)和一個第一螺母及螺母座(8)，第一絲杠軸 (7)、第一導軌(6)以及第一電機(3)的輸出軸均水平布置，第一電機(3)的輸出軸同軸連接 第一絲杠軸（7)，兩個導軌(6)相對于第一絲杠軸（7)前后對稱布置，第一絲杠軸(7)上同軸 配合設有第一螺母及螺母座(8)，第一螺母及螺母座(8)下方共同固定連接第一金屬棒(13) 和第二金屬棒(14)的上端，第一電機(3)經(jīng)控制線連接電路控制器(15)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電荷集菌裝置，其特征是:所述集菌環(huán)升降裝置包括一個第二電 機（16)、兩個第二導軌(22)、一根第二絲杠軸（19)和一個第二螺母及螺母座(20)，第二絲杠 軸（19)、第二導軌(22)和第二電機（16)的輸出軸均垂直布置，第二電機（16)的輸出軸同軸 連接第二絲杠軸（19)，兩根第二導軌（22)相對于第二絲杠軸（19)前后對稱布置，在第二絲 杠軸（19)上同軸配合設有第二螺母及螺母座(20)，第二螺母及螺母座(20)經(jīng)集菌環(huán)固定架 (23) 固定連接集菌金屬環(huán)(24)，第二電機(16)經(jīng)控制線連接電路控制器(15)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電荷集菌裝置，其特征是:第一金屬棒（13)和第二金屬棒（14)相 對于膜固定支架（10)和細菌過濾膜（12)前后對稱布置，兩個金屬棒均是長方形金屬片狀， 金屬片正對細菌過濾膜(12)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電荷集菌裝置，其特征是:集菌金屬水盆(25)的半徑大于集菌金 屬環(huán)(24)的半徑，集菌金屬水盆(25)的垂直高度是集菌金屬環(huán)垂直高度的3~4倍。6. -種如權(quán)利要求1所述電荷集菌裝置的集菌方法，其特征是包含以下步驟： A、 第一金屬棒（13)和第二金屬棒（14)在初始位置(B)處，電路控制器（15)控制第一金 屬棒(13)帶正電、第二金屬棒(14)帶負電、集菌金屬環(huán)(24)和集菌水盆(25)不帶電； B、 集菌環(huán)升降裝置不工作，水平運動裝置工作，帶動第一金屬棒（13)和第二金屬棒 (14 )向左移動，使細菌過濾膜（12 )上的細菌同時受到帶正電的第一金屬棒（13 )的吸引和帶 負電的第二金屬棒(14)的排斥，從細菌過濾膜(12)轉(zhuǎn)移到第一金屬棒(13)上； C、 第一金屬棒（13)和第二金屬棒（14)到達最左的停止位置(A)處時，水平運動裝置停 止工作，電路控制器(15)控制第二金屬棒(14)不帶電、第一金屬棒(13)帶負電、集菌金屬環(huán) (24) 帶正電、集菌金屬水盆(25)不帶電；集菌環(huán)升降裝置工作，帶動集菌金屬環(huán)(24)先由初 始位置(D)處向上移動至上限位置(C)處后再向下回到初始位置(D)，集菌金屬環(huán)（24)同軸 空套在第一金屬棒（13)外且沿第一金屬棒（13)垂直上下運動，細菌從第一金屬棒（13)轉(zhuǎn)移 到集菌金屬環(huán)(24)上； D、集菌金屬環(huán)(24)回到初始位置(D)后，電路控制器（15)控制第一金屬棒（13)、第二金 屬棒(14)不帶電、集菌金屬環(huán)(24)帶負電、集菌金屬水盆(25)帶正電；集菌環(huán)升降裝置帶動 集菌金屬環(huán)(24)由初始位置(D)向下移動到下限位置(E)處，集菌金屬環(huán)(24)完全浸入集菌 金屬水盆(25)的無菌水中，細菌從細菌集菌金屬環(huán)(24)上脫落到集菌金屬水盆(25)的無菌 水中。
【文檔編號】C12M1/36GK106047689SQ201610412953
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張榮標, 朱麗虹, 張業(yè)成
【申請人】江蘇大學