阅读说明：本技术 一种模块化平板涂布装置 (Dull and stereotyped coating unit of modularization ) 是由 董金城 李荔萍 周才凡 马文杰 杨梦凡 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种模块化平板涂布装置,包括动力机构和涂布机构：动力机构包括第一齿轮、电机、第一模块架,第一齿轮与电机通过电机轴连接,电机固定在第一模块架上,第一模块架上具有第一装配部；涂布机构包括设置在夹持装置上的涂布棒、旋转工作台、轴承、第二齿轮、第二模块架,轴承固定在第二模块架底部与转轴的一端连接,转轴的另一端穿越第二模块架上部与旋转工作台固定连接,夹持装置固定在第二模块架上部旋转工作台一侧,第二齿轮与转轴传动连接,第二模块架上具有第二装配部,用于与第一装配部装配连接；第一装配部与第二装配部装配连接时,第一齿轮与第二齿轮啮合连接。装置解决了目前手工涂布作业效率低、涂布效果不稳定的问题。(The invention provides a modular flat plate coating device, which comprises a power mechanism and a coating mechanism, wherein the power mechanism comprises: the power mechanism comprises a first gear, a motor and a first module frame, wherein the first gear is connected with the motor through a motor shaft, the motor is fixed on the first module frame, and a first assembling part is arranged on the first module frame; the coating mechanism comprises a coating rod, a rotary workbench, a bearing, a second gear and a second module frame which are arranged on the clamping device, the bearing is fixed at the bottom of the second module frame and connected with one end of a rotating shaft, the other end of the rotating shaft penetrates through the upper part of the second module frame and is fixedly connected with the rotary workbench, the clamping device is fixed on one side of the rotary workbench at the upper part of the second module frame, the second gear is in transmission connection with the rotating shaft, and the second module frame is provided with a second assembling part which is used for being assembled and connected with the first assembling part; when the first assembling portion is assembled and connected with the second assembling portion, the first gear is meshed and connected with the second gear. The device solves the problems of low efficiency and unstable coating effect of the existing manual coating operation.)

一种模块化平板涂布装置

技术领域

本发明涉及生物化学仪器技术领域，特别涉及一种菌液涂布装置。

背景技术

菌液涂布是研究微生物过程中的重要环节，目前大多数是由人工手动涂布完成的。但是，人工操作枯燥、耗时、费力，重复性高，且同一批平板涂布的均匀性很难保持一致。为了提高平板涂布的工作效率，减轻实验人员的劳动强度，在保证每个平板都能涂布均匀的情况下保证同一批平板的涂布一致性，还能够保证平板与平板之间不会有产生交叉感染的可能性，从而确保实验数据的准确度，因此，利用机器代替人工进行涂布平板操作显得至关重要。

迄今为止，国内外针对自动化或半自动化接种仪的研究成果都还达不到能够广泛应用的程度，市场上可购的自动化接种仪大多数也还处于逐步改良、完善的阶段。故而国内外大型微生物实验室也鲜有自动化或半自动化的涂平板仪，而几乎没有中小型微生物实验室配备有自动化或半自动化涂平板仪。到目前为止，尚未出现适用于中小型实验室、成本低廉且性能良好的涂平板机。

国内现有的平板涂布器DW-16型自动细菌涂布接种仪，设有旋转工作台，将培养皿放置在工作台上。涂布时，将稀释好的菌液滴在培养皿中央，由旋转工作台旋转产生的离心力将菌液分散在琼脂表面从而达到涂布目的。这种涂布器存在以下问题：(1)由于离心力的作用，大部分的菌液会在离心力的作用下堆积在培养皿壁周围，导致在细菌长成菌落时过于密集，无法计数以及观察菌落特征。失去了稀释涂布平板法存在的意义。(2)一台机器同时只能完成一个平板的涂布，效率不高。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的模块化平板涂布装置。

本发明提供了一种模块化平板涂布装置，包括动力机构和涂布机构：

动力机构包括第一齿轮、电机、第一模块架，第一齿轮与电机通过电机轴连接，电机固定在第一模块架上，第一模块架上具有第一装配部；

涂布机构包括设置在夹持装置上的涂布棒、旋转工作台、轴承、第二齿轮、第二模块架，轴承固定在第二模块架底部与转轴的一端连接，转轴的另一端穿越第二模块架上部与旋转工作台固定连接，夹持装置固定在第二模块架上部旋转工作台一侧，第二齿轮与转轴传动连接，第二模块架上具有第二装配部，用于与第一装配部装配连接；

所述第一装配部与第二装配部装配连接时，第一齿轮与第二齿轮啮合连接。

在可选的实施方式中，所述第二模块架上还具有第一装配部。

在可选的实施方式中，所述第一齿轮沿径向凸出第一模块架的外缘，所述第二齿轮沿径向凸出第二模块架的外缘。

在可选的实施方式中，所述第一模块架和所述第二模块架分别具有顶板和底板，所述第一装配部和第二装配部分别位于对应的顶板和底板上。

在可选的实施方式中，所述第一装配部和第二装配部分别为公母对应的卡扣结构。

在可选的实施方式中，所述夹持装置为铰链机构，涂布棒通过铰链机构设置于旋转工作台一侧。

在可选的实施方式中，所述第一模块架上还具有第二装配部。

在可选的实施方式中，所述涂布棒为金属涂布棒。

在可选的实施方式中，涂布棒的涂布端长度小于培养皿直径。

在可选的实施方式中，涂布棒的涂布端长度为培养皿直径的85％。

本发明提供了一种模块化平板涂布装置，包括动力机构和涂布机构：

动力机构用于提供动力，包括第一齿轮、电机、第一模块架，第一齿轮与电机通过电机轴连接，在电机的驱动下转动，电机固定在用于提供稳定支撑的第一模块架上，第一模块架上具有第一装配部，用于与第二装配部连接；

涂布机构包括设置在夹持装置上的涂布棒、旋转工作台、轴承、第二齿轮、第二模块架，轴承固定在用于提供稳定支撑的第二模块架底部与转轴的一端连接，转轴可自由转动，转轴的另一端穿越第二模块架上部与旋转工作台固定连接，转轴转动带动旋转工作台转动，夹持装置固定在第二模块架上部旋转工作台一侧，使得设置在夹持装置上的涂布棒放置于旋转工作台上的培养皿中进行涂布，第二齿轮与转轴传动连接，第二齿轮转动，则转轴跟着转动，第二模块架上具有第二装配部，用于与第一装配部装配连接；进行涂布时，将所述第一装配部与第二装配部装配连接，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，开启动力机构，涂布机构在动力机构的驱动下，即可实现自动涂布。

相对于现有技术，本发明的技术效果是：

动力机构，是通过电机将动力传递给第一齿轮(主动齿轮)，并通过第二齿轮(从动齿轮)将运动传递给涂布机构，实现涂布机构中旋转工作台的旋转运动；对于涂布机构，是利用旋转的旋转工作台(平板上放置培养皿)和固定于涂布机构一侧的金属涂布棒将菌液均匀涂布在培养基上；模块化平板涂布装置，将动力机构和涂布机构设计成可以组合拼接的模块化形式，通过模块化平板涂布装置自动涂布，将涂布作业标准化，提高了涂布效率。该涂布装置解决了目前手工涂布作业效率低、涂布效果不稳定的问题，以及现有自动涂布设备价格高昂、机构复杂、涂布过程中菌液涂布不均的问题。

并且在可选的实施方式中，所述第二模块架上还具有第一装配部，可与另一涂布机构模块装配。以此类推，能够通过多个模块组合的形式构成多个涂布机构同时完成涂布作业，进一步提高涂布效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的

具体实施方式

一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施方式中提供的模块化平板涂布装置的动力机构的结构示意图；

图2为本发明实施方式中提供的模块化平板涂布装置的涂布机构的结构示意图；

图3为本发明实施方式中提供的模块化平板涂布装置的顶视图；

图4为本发明实施方式中提供的模块化平板涂布装置的动力机构与涂布机构的装配图；

其中，图中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：

11第一齿轮、12电机、13第一模块架、14第一装配部、21夹持装置、22涂布棒、23旋转工作台、24轴承、25第二齿轮、26第二模块架、27转轴、28第二装配部。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相关说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。请参考图1-图4。

本发明一种具体的实施方式中提供了一种模块化平板涂布装置，包括动力机构和涂布机构：

如图1，动力机构包括第一齿轮11、电机12、第一模块架13，第一齿轮11与电机12传动连接，具体通过电机轴连接，电机12固定在第一模块架13上，第一模块架13上具有第一装配部14；

如图2，涂布机构包括设置在夹持装置21上的涂布棒22、旋转工作台23、轴承24、第二齿轮25、第二模块架26，轴承24固定在第二模块架26底部与转轴27的一端连接，转轴27的另一端穿越第二模块架26上部与旋转工作台23固定连接，夹持装置21固定在第二模块架26上部旋转工作台23一侧，第二齿轮25与转轴27传动连接，第二模块架26上具有第二装配部28，用于与第一装配部14装配连接；

如图4，第一装配部14与第二装配部28装配连接时，第一齿轮11与第二齿轮25啮合连接。

动力机构用于提供动力，包括第一齿轮11、电机12、第一模块架13。第一齿轮11与电机12通过传动轴连接，在电机12的驱动下转动，电机12固定在用于提供稳定支撑的第一模块架13上，可以固定在第一模块架13的上部，也可以固定在第一模块架13的底部，无论固定在上部或是底部，均要求将电机12稳定地固定在第一模块架13上，使其能给第一齿轮11提供稳定的驱动力,电机12可采用螺纹紧固件固定在模块架13上；第一模块架13上具有第一装配部14，用于与第二装配部28连接。

具体可选用60KTVZ交流电机，转速为30r/min，以保证机器的平稳运行。

涂布机构包括设置在夹持装置21上的涂布棒22、旋转工作台23、轴承24、第二齿轮25、第二模块架26。轴承24(例如6004轴承)固定在用于提供稳定支撑的第二模块架26底部与转轴27的一端连接，转轴27可自由转动，转轴27的另一端穿越第二模块架26上部与旋转工作台23固定连接，转轴27转动带动旋转工作台23转动；夹持装置21固定在第二模块架26上部旋转工作台23一侧，使得设置在夹持装置21上的涂布棒22可以放置在旋转工作台23上的培养皿中进行涂布，夹持装置21具体可以采用螺纹紧固件固定在模块架上；第二齿轮25与转轴27传动连接，第二齿轮25转动，则转轴27跟着转动；第二模块架26上具有第二装配部28，用于与第一装配部14装配连接。

使用装置进行涂布时，将第一装配部14与第二装配部28装配连接，第一齿轮11与第二齿轮25啮合连接；将培养皿放置在旋转工作台23上，并使涂布棒22放置在培养皿中；开启动力机构，电机轴转动驱动第一齿轮11转动，与第一齿轮11啮合的第二齿轮25随之转动，第二齿轮25带动转轴27上的旋转工作台23一起转动；此时，涂布棒22利用自身重力轻轻压在培养皿中，随着培养皿的转动，涂布棒22轻推菌液，可完成菌液的涂布。这样，涂布机构在动力机构的驱动下，即可实现自动涂布。

也就是说，对于动力机构，是通过电机12将动力传递给第一齿轮11(主动齿轮)，并通过第二齿轮25(从动齿轮)将运动传递给涂布机构，实现涂布机构中旋转工作台23的旋转运动；对于涂布机构，是利用旋转的旋转工作台23(平板上放置培养皿)和固定于涂布机构一侧的涂布棒22将菌液均匀涂布在培养基上。

旋转工作台23上可设置防滑部件，防止培养皿打滑和脱落。工作时，将培养基放在旋转工作台23上，可使培养皿与工作台同步旋转。

对于单独一个平板涂布装置，是利用旋转工作台23和固定的涂布棒22将菌液均匀涂布在培养基上。该设计解决了以往装置存在的涂布效率低和菌液在琼脂上涂布不均的问题。

模块化平板涂布装置，将动力机构和涂布机构设计成可以组合拼接的模块化形式，通过模块化平板涂布装置自动涂布，将涂布作业标准化，提高了涂布效率。

在可选的实施方式中，如图2，第二模块架26上还具有第一装配部14，可与另一涂布机构模块装配。可以理解的，第二模块架26上的第一装配部14和第二装配部28可分别与其他涂布机构装配组合，同时执行涂布作业，依此类推，能够通过多个模块组合的形式构成多个涂布机构同时完成涂布作业，进一步提高涂布效率。

在优选的实施方式中，如图3，第一齿轮11沿径向凸出第一模块架13的外缘，第二齿轮25沿径向凸出第二模块架26的外缘。这样使得动力机构和涂布机构上的传动齿轮，即第一齿轮11和第二齿轮25的直径设计为略大于模块装置外壳，能够让两个齿轮完全啮合，避免齿轮间啮合不佳，造成两齿轮传动不稳定的情况，可以使各机构通过齿轮啮合传递动力，实现一个动力机构同时带动多个涂布机构执行涂布作业的目的，解决了以往装置不能同时对多个培养皿涂布的问题。

具体的，如图4，第一装配部14和第二装配28部分别为公母对应的卡扣结构。一种具体的实现方式是采用凹凸机构的卡扣，第一装配部14可以为凹槽，第二装配部28可以为凸起，当然，也可以将第二装配部28设计为凹槽，第一装配部14为凸起，在本发明中不做具体限定。只要满足凹槽和凸起是可以相互拼接配合卡扣的结构即可。另一种具体的实现方式是卡锁结构，第一装配部14为卡接轴，第二装配部28为具有与卡接轴卡接的卡接锁，卡接锁以销轴为中心旋转，当旋转至卡接轴上可卡紧锁定，当旋转脱离卡接轴后，可解锁。或者，第三种具体的实现方式可以为采用梳齿定位装配的方式，第一装配部14和第二装配部28为错位分布的梳齿结构，梳齿头部具有卡接部，当梳齿结构互相拼接卡接后起到定位限位的作用。以上只是对卡扣结构的有限举例，还可以使用其他现有的卡扣结构，只要能实现可接固定的目的即可。同理，不管采用何种实现方式，只要满足公母卡扣结构实现装配定位的效果即可，在设计加工时，可将两个模块架的公母结构互换设计，但是并不影响模块架之间公母卡扣结构装配的效果。

另外，第一模块架13和第二模块架26分别具有顶板和底板，第一装配部14和第二装配部28分别位于对应的顶板和底板上。例如，为了装配更加牢固稳定，第一模块架13和第二模块架26可设计为立方体框架，四个支架可用螺纹紧固件固定顶板和底板，齿轮设置在框体内部位置，立方体具有顶板和底板。转轴27可穿越在顶板上预留的转动孔，向上与旋转工作台23固定连接。在这种设计中，第一装配部14可以设置在第一模块架13的第一顶板边缘，以凹凸机构为例，如图1-4，可以在第一顶板边缘上设置T字凹入结构；在第二模块架26的第二顶板边缘对应的装配位置设置T字凸出结构的第二装配部28，同样的，在第一模块架13的第一底板和第二模块架26的第二底板也相同设置。

两个模块架装配组合时，上下两组T字凹入结构和T字凸出结构可通过拼接将两个模块架位置牢牢固定，此时，第一齿轮11和第二齿轮25啮合连接。通过顶板和底板的两组装配部进行装配，使模块间的连接更为稳固。当然，也可在顶板设置两组凹入结构，相应的在底板设置两组凸出结构，使得模块之间横向和纵向的固定定位更为牢固，在涂布作业时更为稳定。

底板和顶板的特殊衔接结构设计，可以使涂布机构与涂布机构或与动力机构的齿轮相互啮合，同时保持各机构之间相对位置的固定。

此外，夹持装置21为铰链机构，涂布棒22通过铰链机构设置于旋转工作台23一侧。在涂布棒22的使用过程中，无需取下涂布棒22，仅通过旋转涂布棒22即可完成涂布和消毒作业，大大减轻了使用者的工作强度。

涂布棒22通过一个铰链机构固定于涂布机构侧面，使用过程中旋转至培养基上方，使用完毕后可以旋转至另一侧，无需将涂布棒22取下，直接利用放置于下方的酒精灯上进行消毒操作，简单易操作。

在可选的实施方式中，如图1，第一模块架13上还具有第二装配部28。为了进一步扩展模块的装配规模，可在动力机构第一模块架13另一侧也设置第二装配部28。此时，动力机构既可通过第一模块架13上的第一装配部14装配涂布机构使用，也可以通过另一侧的第二装配部28装配涂布机构使用，还可以同时装配两个涂布机构使用，由于设置在第一模块架13上的第一装配部14和第二装配部28在模块架的两侧，因此他们之间互不干扰。也就是说，动力机构不仅可通过自身的第一装配部14与一个涂布机构的第二装配部28装配使用，还可通过另一侧的第二装配部28与另一涂布机构的第一装配部14装配连接，实现了涂布机构的无限扩展。

本领域技术人员可以理解的，在第一模块架13上一侧具有第一装配部14，在第一模块架13上的另一侧还可以设置另一个第一装配部14。这样，两侧的第一装配部14皆可与两个具有第二装配部28的涂布机构装配使用，以能实现装配为目的，不做具体限定。

在可选的实施方式中，涂布棒22为金属涂布棒。由于涂布棒22采用不锈钢材质，在重力的作用下会对培养基表面作用一定压力，通过自身重力实现涂布棒与培养基的充分接触；模拟人工涂布的时候由人手施加的压力，却又能避免人工操作的不稳定性，因此涂布更为均匀，涂布效果更好。

优选的，金属涂布棒的涂布端长度小于培养皿直径。涂布棒22长度略小于培养皿直径的设计，并固定于模块侧面，可以使得仅由培养皿的转动就可完成菌液在整个琼脂培养基上的均匀涂布，并避免菌液在培养皿侧壁过度堆积。进一步的，金属涂布棒的涂布端长度经过试验确定为培养皿直径的85％，有利于菌液均匀涂布的同时可以避免菌液在培养皿侧壁堆积。

模块化平板涂布装置的装配及使用：

(1)将装置组装起来，将动力机构顶板与底板的凸出部分与第一个涂布机构顶板与底板的凹陷部分分别拼接在一起，然后将第一个涂布机构顶板与底板的凸出部分与第二个涂布机构顶板与底板的凹陷部分分别拼接在一起，依此类推，完成各机构之间的装配，同时将各机构上的传动齿轮准确啮合。由于动力机构两侧分别设计了凸出和凹入，所以动力机构两侧均可以连接涂布机构。

(2)在培养皿中的培养基上滴定适量的稀释菌液。

(3)启动动力装置，在培养皿开始匀速转动后，将金属涂布棒旋转放置于培养基表面，在重力的作用下金属涂布棒会对培养基表面作用一定压力，模拟人工涂布的时候由人手施加的压力。

(4)涂布完成后，将涂布棒旋转至另一侧，利用放置于涂布机构旁的酒精灯进行消毒，消毒后移开酒精灯，静置一段时间后预备进行下一轮涂布作业；

(5)取下培养皿，进行下一轮涂布作业。

本发明中所谓模块化平板涂布装置，是将涂布装置设计成模块化形式，可以通过多个模块组合的形式构成多个涂布装置同时完成涂布作业；对于单独一个平板涂布装置，是利用旋转的平板和固定的金属涂布棒将菌液均匀涂布在培养基上。

该设计思想解决了以往装置存在的涂布效率低和菌液在琼脂上涂布不均的问题。

齿轮略大于模块装置外壳，可以使各个涂布工位通过齿轮啮合传递动力，实现一个动力机构同时带动多个模块的涂布机构，解决了以往装置不能同时对多个培养皿涂布的问题。金属涂布棒的长度略短于培养皿直径，并固定于模块侧面，可避免菌液在培养皿侧壁上堆积过度的问题。

本发明中将涂布装置设计为模块化形式，各涂布机构形状大小和功能完全相同。用齿轮啮合的方式使动力得以传递，完成多个模块的同时工作，即多个旋转工作台的同时涂布。与原有涂布装置相比，模块化涂布装置里单个涂布机构小巧，由涂布机构和动力机构组装起来的涂布装置体积可变，模块可根据实际要求随意增减，使其更适应使用者需求。

与现有技术相比，本发明所具有的优点如下：

(1)相对于手工涂布和现有的自动涂布器而言，模块化涂布器采用了模块化设计，可以根据需要组合多种数量的涂布机构，涂布效率更高，也更加节能环保。

(2)动力机构和涂布机构，以及涂布机构之间通过齿轮传递运动，通过凹凸机构实现齿轮的准确啮合，结构简单，成本低廉，易于维护。

(3)涂布器采用了金属涂布棒，可以利用自身重力将菌液均匀涂布在琼脂培养基表面，涂布效果更好。

(4)金属涂布棒的涂布端长度经过试验确定为培养皿直径的85％，有利于菌液均匀涂布的同时可以避免菌液在培养皿侧壁堆积。

(5)在涂布棒的使用过程中，无需取下涂布棒，仅通过旋转涂布棒即可完成涂布和消毒作业，大大减轻了使用者的工作强度。

以上对本发明所提供的一种模块化平板涂布装置进行了详细介绍。本文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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。