一种用于微生物培养的培养筒、培养系统及培养方法与流程

本发明涉及微生物培养技术领域，具体涉及一种用于微生物培养的培养筒、培养系统及培养方法。

背景技术：

对于微生物而言，其是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等的一大类生物群体，广泛存在于生物界中，虽然微生物个体微小，但却与人类生活密切相关。被广泛涉及医药卫生、工农业、环境保护等诸多领域中。

多年来，微生物学家从分类、生理、遗传等多方面开展科学试验，研究微生物的生理生化特性，总结出了一整套微生物检测、筛选和培育方法，使微生物能够按照人们所需进行培育，以为人们所需进行服务。

目前的微生物培育，通常采用下述步骤：

首先是进行微生物标本的采集，然后将采集的微生物标本材料进行预处理，降低标本材料中杂质含量，然后进行富集培养，获取大数量的微生物，然后再进行微生物的选取，得到初选菌种，再对初选菌种进行性能检测，评判选取菌种的各项性能是否能满足接种培育要求，如果菌种满足接种培育要求，则为合格菌种。在得到合格菌种后，将菌种进行保藏，使微生物的生命活动处于半永久性的休眠状态，在需要使用时，对相应菌种进行复苏使用。

虽然上述的方式在目前的微生物应用技术领域中已被广泛使用，但是在进一步的研究中，发明人发现，目前的方式依然还存在有不足，具体如下述：

虽然微生物保藏能够实现长时间的保存，确保使用的方便，但是依然还是有不足之处：一方面是菌种保藏需要耗费大量成本，在目前的微生物应用领域中，菌种保藏的成本占据着极大的成本比例；另一方面，在菌种保藏过程中，保藏温度、密封质量和气体干燥度这些都影响着保藏质量，这些条件发生变化时，可能会导致菌种死亡、变异或者被污染；再一方面，菌种的复苏，也需要花费较大成本，而且在菌种复苏过程中，也存在着菌种死亡和污染的风险。

所以，目前需要设计一种能够避免菌种因保藏和复苏工序而导致成本高，并且存在菌种死亡和污染风险的微生物培养系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对目前微生物培养中，因菌种保藏和复苏工序而导致成本高，并且存在菌种死亡和污染风险的不足，提供一种能够避免菌种因保藏和复苏工序而导致成本高，并且存在菌种死亡和污染风险的微生物培养系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于微生物培养的培养筒，包括下端封闭上端敞开的筒体和与所述筒体上端敞开端部相配合的盖体，在所述筒体内部空间自下而上的划分为培养基质腔和气体腔，所述培养基质腔用于容纳适宜微生物生长的培养基，所述气体腔用于容纳适宜微生物生长的适宜气体，在所述筒体内还设置有气体置换装置，所述气体置换装置用于将使所述气体腔内的气体置换为新的适宜气体。

在本申请的方案中，适宜微生物培养的培养基为目前常规的培养基，可以是液体培养基，也是可以是固体培养基或者胶质状态的培养基，针对不同种类的微生物，培养基的配方和形态存在不同，对于不同种类的微生物，适宜微生物繁殖生长的气体配方也可能存在不同，该培养基的配方、形态，以及微生物适宜气体是本领域技术人员根据其掌握的本领域常规技术，就能够针对不同种类的微生物选用或者制作出与该种微生物相适应得到适宜培养基和气体的，所以，在本内容中不再赘述。

在目前微生物的培养中，周期气体成分是影响微生物繁殖生长和发育的关键性因素，当周围气体成分的大幅变化时，微生物的繁殖生长和发育都会被影响，严重时甚至导致微生物死亡或者发生变异，亦或是出现污染等问题，这也是目前菌种保藏的关键性目的所在，在实际工作中，发明人发现，微生物在生长和繁殖过程中，无论是好氧微生物还是厌氧微生物，大多都会对其周围空气产生影响，某些微生物的生长发育会吸收周围气体中的部分成分，而某些微生物会释放出一些气体，某些微生物在吸收一定气体，同时也排出一些气体，所以，随着时间的推移，微生物的生长进展，其周围气体也会随之变化，这就导致了微生物在生长发育进程中，存在着因气体成分发生变化而出现死亡、变异和被污染的风险。基于上述，在本申请的方案中，微生物培养在筒体内的培养基中，气体腔容纳适宜气体，随着时间的推移，当气体腔内的气体不再适宜微生物生长繁殖发育时，通过筒体内的气体置换装置，将气体腔内的气体置换为新的适宜气体，如此，降低微生物生长发育繁殖过程死亡或变异或出现被污染的风险，而且，也确保了微生物良好的发育速度，节约培养时间。

本申请还公开了一种用于上述培养筒的气体置换装置，所述气体置换装置包括置换组件和气体排出组件，所述气体排出组件用于连通所述气体腔与筒体的外部空间，所述置换组件用于推动所述气体腔内气体，使所述气体腔内的气体由所述气体排出组件排出到所述筒体外。

作为优选的技术方案，所述气体排出组件包括连通管，所述连通管一端与所述气体腔连通，另一端穿过所述筒体与所述筒体的外部空间相连通。

作为优选的技术方案，在所述连通管上还设置有截止阀。通过所述截止阀的开启和关闭控制所述连通管的连通和阻断状态。

作为另一优选的技术方案，在所述连通管上还设置有单向导通装置，使所述连通管在由所述筒体内至所述筒体外的方向上单向导通。

作为优选的技术方案，所述单向导通装置设置在所述连通管上靠近所述气体腔的一端。

作为优选的技术方案，所述单向导通装置为单向阀。

作为一种优选的技术方案，所述连通管沿所述气体腔的内壁竖向布置，所述连通管的下端与所述培养基质腔的上缘间隙配合，所述连通管的上端穿过所述筒体上端部分形成排气嘴。

作为另一种优选技术方案，所述连通管包括穿出段和竖直段，所述竖直段沿所述筒体的外壁竖向布置，所述穿出段一端位于所述筒体内，与所述培养基质腔的上缘间隙配合，另一端穿出所述筒体外，与所述竖直段的下端相连。

作为进一步的优选技术方案，所述穿出段在自所述筒体内至筒体外的方向上向下倾斜。将穿出段倾斜向下，如上述的，排出气体在连通管内凝结为液滴颗粒时，可以避免这些颗粒落入培养基质腔内，进而确保微生物良好的培养质量。

作为进一步的优选技术方案，在所述穿出段与所述竖直段之间连接有向下弯曲的u型弯管。

作为进一步的优选技术方案，在所述u型弯管底部还设置有排污阀。在需要的时候，可以开启排污阀将弯管内的液体和/或固体颗粒物排出。

作为一种优选的技术方案，所述置换组件包括推板和设置在所述推板上侧的推杆，所述推杆竖直设置，并穿过所述盖体，所述推杆与所述盖体之间为滑动密封配合，所述推板与所述气体腔的侧壁滑动密封配合。

作为优选的技术方案，当所述连通管位于所述筒体内时，所述连通管对应的所述推板上设置有缺口，所述推板的缺口与所述连通管之间为滑动密封配合。

作为优选的技术方案，所述推杆内设置有自上而下贯穿推杆的通孔，并且所述通孔贯穿所述推板，在所述推杆上端可拆卸的设置有用于封闭所述通孔的封堵盖。

作为一种优选的技术方案，所述所述推板的下侧面为中部向上凸起锥形状，所述推杆的通孔位于所述推板下侧锥形面的顶部。将推板的下侧面设置为中部向上凸起的锥形状，在液体培养基进入到通孔内，向下流动至推板下侧时，能够沿该锥形面呈放射状向下流淌，进而提高加入培养基液分散的均匀性。

作为进一步的优选技术方案，在所述推板的下侧设置有若干沿母线方向的导流槽，各根所述导流槽圆周均布。通过导流槽的设置，进一步的提高培养基液在圆周方向上的分散均匀性。

作为进一步的优选技术方案，在所述通孔对应的所述推板下侧还设置有与所述通孔相连的喷头，所述喷头用于将液体培养基质喷洒成雾状。当培养基质为液体时，通过设置喷头，将补充进入的培养基液喷洒成雾状，这些雾状液体颗粒逐渐沉降在培养基质腔内，确保分散的均匀性，进而进一步确保微生物的培养质量。

作为优选的技术方案，在所述筒体的侧壁还设置有观测窗，所述观测窗设置在所述气体腔对应的筒体侧壁上，所述观测窗的边缘与所述筒体的边缘密封配合，所述观测窗采用透明材料制得。在筒体上开口，并设置观察窗，便于直观观察筒体内的微生物情况及各构件情况，方便操作人员操作。

作为优选的技术方案，在所述筒体上还设置有用于监测气体腔内气压的气压表。通过气压表的设置，方便对气体腔内气压的控制，同时，也方便对补入气体量的监控。

本申请还公开了一种微生物培养系统，包括上述的微生物培养筒，还包括温控舱，所述温控舱内具有一能够保持腔体内温度稳定的温度控制腔，所述培养筒的全部或者下部分至于所述温度控制腔内。在微生物培养中，培养基及微生物周围的环境温度也重要因素之一，温度是否合适，决定这微生物的生长发育质量，在实际微生物培养中，有的微生物会吸收热量，导致培养基质部分的温度降低，有的微生物会放出热量，导致培养基质部分的温度升高，这些温度的变化，常常会抑制微生物的进一步生长发育，严重时甚至可能出现变异和死亡的情况。

所以，在本申请的方案中，通过设置温控舱，温度控制腔内的温度可控可调，并且能够保持腔体内温度稳定，如此，使培养筒内的温度，特别是培养基质腔的温度都处于适宜微生物生长发育繁殖的温度，进而确保微生物良好的培育质量。

作为优选的技术方案，所述温控舱为具有一封闭的封闭腔，在所述封闭腔内填充有传热物，所述温控舱是还设置有对所述传热物进行加热和/或制冷的调温装置，在所述温控舱的上侧板上还设置有向所述舱体内凹陷的凹陷腔，所述培养筒置于所述凹陷腔内，所述凹陷的侧壁与培养筒的外壁相配合。在该种方式中，通过将调温装置设置为合适的温度，通过设置在封闭腔内设置传热物，传热物可以是水、油等能够实现对凹陷腔均匀加热的物质，也可以是空气，如此实现对凹陷腔内的温度进行控制，进而实现对微生物培养筒内温度的控制。

作为优选的技术方案，在所述凹陷腔上缘还设置有柔性的密封垫，所述密封垫用于密封所述培养筒外壁与所述凹陷腔之间的间隙。密封垫的设置，一方面是确保凹陷腔与筒体之间良好的热传递，另一方面，也提高了筒体的稳定性。

作为优选的技术方案，所述密封垫为橡胶密封垫。

作为优选的技术方案，所述温控舱上设置有若干个所述凹陷腔，每一个所述凹陷腔内都设置有一个所述培养筒。能够大幅提高培养效率，而且在针对相同数量微生物培养时，能够大幅降低单个筒体内微生物的数量，在提高培养品质的同时，还大幅降低了微生物之间出现交叉感染的风险，也利用对微生物突变的控制。

作为优选的技术方案，相邻凹陷腔之间隔开有距离，使在所述凹陷腔内布置培养筒后，在所述培养筒之间形成有供人通过的通道。方便工作人员对各个培养筒进行监测和操作。

作为优选的技术方案，微生物培养系统还包括箱体，所述温控舱和培养筒设置在所述箱体内，所述温控舱与所述箱体之间为可分离的连接。通过设置箱体，提高培养系统的整体性，降低培养筒所受污染的同时，还方便运输。

作为优选的技术方案，所述箱体为集装箱。

作为优选的技术方案，在所述箱体内还设置有气体室，所述气体室用于储纳与被培养微生物相适宜的气体，所述气体室上还设置有与所述培养筒推杆通孔相适配的加气管道。所述气体室内具有封闭腔体，新的未被使用的气体储存在该封闭腔体内。加气管道上设置有也有与推动通孔相适配的加气嘴，所述加气嘴与所述推杆之间为可分离的密封配合。在培养筒内气体腔空气排出后，通过加气管道与推杆的通孔相配合，向气体腔内补充入新的适宜于微生物生长发育的适宜气体。

作为优选的技术方案，所述气体室设置在所述箱体的顶部。

作为优选的技术方案，所述气体室包括下侧板，所述下侧板的边缘与所述箱体的侧壁之间为滑动密封配合，在所述下侧板与所述箱体顶板之间形成所述气体室的储气空间，所述加气管设置在所述下侧板上，并与所述气体室的储气空间相连通，在所述箱体内还设置有驱动所述下侧板在竖向上移动的驱动装置。在本申请中驱动装置为驱动电机，通过驱动电机驱动下侧板上移，将气体室内的气体压入到培养筒的气体腔内，实现适宜气体的补入。

作为优选的技术方案，在所述箱体内还设置有废气室，所述废气室与各个所述培养筒的连通管道相连通。对应某些微生物培养，气体腔内的适宜气体可能会导致严重污染或者有毒有害，对应这类有毒有害气体，在本申请的方案中，筒废气室进行收集，然后再集中进行无害化处理。

本申请还公开了一种采用上述微生物培养系统的微生物培养方法，在获得微生物菌种后，将菌种培育在微生物培养系统中，然后将培育有微生物菌种的微生物培养系统运输至使用现场，再将培养系统中的微生物取出进行现场使用。

本申请微生物培养方法，相对于传统方式而言，由于在运输环节中，采用了本申请的微生物培养系统，所以，直接回避了传统方式中，微生物菌种保藏步骤和复苏步骤，如此，首先是免除了保藏和复苏成本，更为重要的是，避免了传统保藏和复苏工序中导致微生物死亡和变异的风险，而且采用本申请的方式，由于微生物菌种培育出后，就直接进入到培养系统中进行微生物的培养，降低了微生物变异风险，提高了微生物的纯净性，而且，在运输到使用现场进行使用时，微生物都存在了优异的活性，而且也发育繁殖到一定数量，大幅缩短了现场使用的时间周期，如此，也大幅降低了使用成本，本申请的微生物培养方法，特别适用于使用现场需要立即使用或者短时间内需要使用的情况。

作为优选的技术方案，在获得所述微生物菌种之后，在将菌种培育在微生物培养系统中前，先进行微生物培养系统气体置换和培养基质补入时间节点实验，

所述微生物培养系统气体置换和培养基质补入时间节点实验：将温控舱设置为适宜微生物生长发育繁殖的温度，按照实际运输过程中，培养筒内培养基质装填量以及微生物菌种置入量将培养基质和菌种置入培养筒的培养基质腔内，然后，在培养筒的气体腔内充满适宜气体，开始计时，记录时间读数h0，根据实际微生物品种及使用领域的要求，选定微生物变异率阈值和死亡率阈值，然后进行下述步骤：

步骤1：对培养基质中的微生物进行监测，当培养筒内微生物的变异率和死亡率中任一一个达到阈值的90～95%时，记录时间读数h1，

步骤2：检测h1时培养基质成分以及各成分比例，将该成分比例与培养基质的原始成分比例进行比对，计算得出需要补入组分量d1，

步骤3：将补入组分量d1补入到培养基质腔内，然后再将气体腔内的气体置换为新的适宜气体，

步骤4：继续监测微生物的变异率和死亡率，当培养筒内微生物的变异率和死亡率中任一一个达到阈值的90～95%时，记录时间读数h2，

步骤5：检测h2时培养基质成分以及各成分比例，将该成分比例与培养基质的原始成分比例进行比对，计算得出需要补入组分量d2，

步骤6：将补入组分量d2补入到培养基质腔内，然后再将气体腔内的气体置换为新的适宜气体，

重复步骤3-6，得到数据h3-hn和d3-dn，n为大于三的整数，

在将菌种培育在微生物培养系统中时，依据时间h1-hn，当时间到达某一hx时，在培养筒的培养基质腔内补入相应的组分量dx，同时将培养筒气体腔内的气体置换为新的适宜气体，1≤x≤n，x为整数。

在本申请的上述方式中，微生物的监测是采用目前常规的微生物监测方式，具体监测过程是本领域技术人员采用常规实验器材和常规技术手段可以毫无疑义得出的，实验在本申请中不再赘述，在实际培养过程中，发明人发现，由于微生物环境气体中，不仅有微生物生长过程中排出的气体，也有培养基质挥发出的气体，而微生物对培养基质成分的吸收使用通常较少，在相同时间内气体成分的变化更大，对微生物造成的相较于培养基质组分变化而言也更为显著，所以，在本方案中，通过不同微生物品种的相应标准和规范，选定微生物变异率阈值和死亡率阈值，通过各个时间节点，在培养系统中，按照时间节点进行气体置换和相应的培养基质补入即可，确保整个培养过程，微生物都处于适合的环境下，确保微生物培养质量。

作为优选的技术方案，在进行微生物培养系统运输前，先预估运输时间，根据运输时间和微生物培养系统中培养筒的数量，测算在运输至使用现场之前所需的适宜气体体积和补入组分量，并将所需体积的适宜气体和补入组分量布置在微生物培养系统的箱体内。

作为优选的技术方案，将使所述培养系统所需的培养基质补入组分量按照实际数据h进行分组，使每组补入组分量对应不同时间点整个微生物培养系统需要补入的培养基质补入组分量，然后再将没组组分量按照培养筒数量进行等分，分装为与培养筒相对应的补入组分包。

作为优选的技术方案，在培养系统运输至使用现场后，将培养筒内的微生物连通培养基质一起拌和于使用产品上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本申请的培养筒，微生物培养在筒体内的培养基中，气体腔容纳适宜气体，随着时间的推移，当气体腔内的气体不再适宜微生物生长繁殖发育时，通过筒体内的气体置换装置，将气体腔内的气体置换为新的适宜气体，如此，降低微生物生长发育繁殖过程死亡或变异或出现被污染的风险，而且，也确保了微生物良好的发育速度，节约培养时间；

2、单向导通装置的设置，使单向单向导通装置只做排气用，如此，避免排气时的沉积物被新入适宜气体再次带入筒体内对微生物造成的不利影响，进而提供微生物的培养质量；

3、通过设置u型弯管，更加利于排出气体中凝结颗粒物的汇聚，减小排气过程中，连通管形成的扰流气体将颗粒物带回到培养基质腔内；

4、在推杆上设置通孔，这样的方式，使得，在气体腔内气体排出后，可以通过推杆的通孔朝气体腔内补充入新的适宜气体，这样方式，如前述的，将排出气体与进入气体分别采用不同的通道，能够尽量避免排出气体中凝结的液体和/或固定颗粒物进入到培养基质腔内，进而进一步确保微生物的培养质量；

另一方面，培养基质的成分质量也是影响微生物培养质量的重要因素，在微生物生长发育繁殖过程中，一方面是微生物的吸收，使培养基液中的部分组成物被消耗，另一方面，因为培养基质成分离析，特别是液体培养基，长时间静置后，部分成分组成物沉降在下部分液体中，这些都导致了培养基液质组成成分的变化，会导致微生物生长发育缓慢，严重时甚至出现休眠或者变异的情况，在本申请的方案中，可以通过推杆的通孔，向培养基质腔内补充相应组分，以此确保培养基质成分处于适宜微生物生长发育的成分状态，进而可靠的确保微生物培养质量；

5、本申请的微生物培养系统，在微生物培养中，培养基及微生物周围的环境温度也重要因素之一，温度是否合适，决定这微生物的生长发育质量，在实际微生物培养中，有的微生物会吸收热量，导致培养基质部分的温度降低，有的微生物会放出热量，导致培养基质部分的温度升高，这些温度的变化，常常会抑制微生物的进一步生长发育，严重时甚至可能出现变异和死亡的情况；所以，在本申请的方案中，通过设置温控舱，温度控制腔内的温度可控可调，并且能够保持腔体内温度稳定，如此，使培养筒内的温度，特别是培养基质腔的温度都处于适宜微生物生长发育繁殖的温度，进而确保微生物良好的培育质量；

6、本申请微生物培养方法，相对于传统方式而言，由于在运输环节中，采用了本申请的微生物培养系统，所以，直接回避了传统方式中，微生物菌种保藏步骤和复苏步骤，如此，首先是免除了保藏和复苏成本，更为重要的是，避免了传统保藏和复苏工序中导致微生物死亡和变异的风险，而且采用本申请的方式，由于微生物菌种培育出后，就直接进入到培养系统中进行微生物的培养，降低了微生物变异风险，提高了微生物的纯净性，而且，在运输到使用现场进行使用时，微生物都存在了优异的活性，而且也发育繁殖到一定数量，大幅缩短了现场使用的时间周期，如此，也大幅降低了使用成本，本申请的微生物培养方法，特别适用于使用现场需要立即使用或者短时间内需要使用的情况；

7、通过不同微生物品种的相应标准和规范，选定微生物变异率阈值和死亡率阈值，通过各个时间节点，在培养系统中，按照时间节点进行气体置换和相应的培养基质补入即可，确保整个培养过程，微生物都处于适合的环境下，确保微生物培养质量。

附图说明：

图1为具体实施方式中筒体的结构示意图；

图2为具体实施方式中温控舱与筒体和箱体配合的结构示意图，

图中标示：1-筒体，2-盖体，3-培养基质腔，4-气体腔，5-连通管，6-单向导通装置，7-u型弯管，8-推板，9-推杆，10-通孔，11-封堵盖，12-导流槽，13-喷头，14-观测窗，15-温控舱，16-温度控制腔，17-密封垫，18-箱体，19-气体室，20-废气室。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语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”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1，如图1和2所示：

一种用于微生物培养筒，包括下端封闭上端敞开的筒体1和与所述筒体1上端敞开端部相配合的盖体2，在所述筒体1内部空间自下而上的划分为培养基质腔3和气体腔4，所述培养基质腔3用于容纳适宜微生物生长的培养基，所述气体腔4用于容纳适宜微生物生长的适宜气体，在所述筒体1内还设置有气体置换装置，所述气体置换装置用于将使所述气体腔4内的气体置换为新的适宜气体。

在本申请的方案中，适宜微生物培养的培养基为目前常规的培养基，可以是液体培养基，也是可以是固体培养基或者胶质状态的培养基，针对不同种类的微生物，培养基的配方和形态存在不同，对于不同种类的微生物，适宜微生物繁殖生长的气体配方也可能存在不同，该培养基的配方、形态，以及微生物适宜气体是本领域技术人员根据其掌握的本领域常规技术，就能够针对不同种类的微生物选用或者制作出与该种微生物相适应得到适宜培养基和气体的，所以，在本内容中不再赘述。

在目前微生物的培养中，周期气体成分是影响微生物繁殖生长和发育的关键性因素，当周围气体成分的大幅变化时，微生物的繁殖生长和发育都会被影响，严重时甚至导致微生物死亡或者发生变异，亦或是出现污染等问题，这也是目前菌种保藏的关键性目的所在，在实际工作中，发明人发现，微生物在生长和繁殖过程中，无论是好氧微生物还是厌氧微生物，大多都会对其周围空气产生影响，某些微生物的生长发育会吸收周围气体中的部分成分，而某些微生物会释放出一些气体，某些微生物在吸收一定气体，同时也排出一些气体，所以，随着时间的推移，微生物的生长进展，其周围气体也会随之变化，这就导致了微生物在生长发育进程中，存在着因气体成分发生变化而出现死亡、变异和被污染的风险。基于上述，在本申请的方案中，微生物培养在筒体1内的培养基中，气体腔4容纳适宜气体，随着时间的推移，当气体腔4内的气体不再适宜微生物生长繁殖发育时，通过筒体1内的气体置换装置，将气体腔4内的气体置换为新的适宜气体，如此，降低微生物生长发育繁殖过程死亡或变异或出现被污染的风险，而且，也确保了微生物良好的发育速度，节约培养时间。

实施例2，如图1和2所示的：

一种用于上述实施例培养筒的气体置换装置，所述气体置换装置包括置换组件和气体排出组件，所述气体排出组件用于连通所述气体腔4与筒体1的外部空间，所述置换组件用于推动所述气体腔4内气体，使所述气体腔4内的气体由所述气体排出组件排出到所述筒体1外。

作为优选的实施方式，所述气体排出组件包括连通管5，所述连通管5一端与所述气体腔4连通，另一端穿过所述筒体1与所述筒体1的外部空间相连通。

作为优选的实施方式，在所述连通管5上还设置有截止阀。通过所述截止阀的开启和关闭控制所述连通管5的连通和阻断状态。通过设置截止阀，截止阀为常闭状态，在需要置换气体腔4内的气体时，将截止阀打开，通过置换组件推动气体腔4内气体，使气体腔4内气体由连通管5排出，然后再通过连通管5朝气体腔4内充入新的适宜气体，如此实现气体的置换。

作为另一优选的实施方式，在所述连通管5上还设置有单向导通装置6，使所述连通管5在由所述筒体1内至所述筒体1外的方向上单向导通。使筒体1外部的空气不能由封堵组件进入到气体腔4内。在实际使用中，发明人发现，由于气体腔4内的气体通常都较为湿润，所以，在连通管5道在多次排气后，在连通管5道内极有可能汇聚液滴颗粒，甚至在更长时间后干结成固体或者粉尘颗粒，若采用连通管5道朝气体腔4内鼓入新的适宜气体，这些颗粒物就有可能随之被送回执气体腔4内，落入到培养基上，在这些颗粒物及其周围的培养基上形成浓度极高的异常物质，极容易导致局部微生物发生变异和死亡，进而影响整个微生物的培养效果，所以，在本申请的方案中，单向导通装置6的设置，使单向单向导通装置6只做排气用，如此，避免排气时的沉积物被新入适宜气体再次带入筒体1内对微生物造成的不利影响，进而提供微生物的培养质量。

作为优选的实施方式，所述单向导通装置6设置在所述连通管5上靠近所述气体腔4的一端。如此，进一步的确保连通管5的污染物不进入到筒体1内，同时，还确保气体腔4内的气体尽量多的排出，避免管道内的残余气体返回气体腔4内。

作为优选的实施方式，所述单向导通装置6为单向阀。

作为一种优选的实施方式，所述连通管5沿所述气体腔4的内壁竖向布置，所述连通管5的下端与所述培养基质腔3的上缘间隙配合，所述连通管5的上端穿过所述筒体1上端部分形成排气嘴。将连通管5竖直设置在气体腔4的侧壁，排气嘴位于筒体1上端部分，使排气嘴处具有更大的操作空间，避免排气嘴位置较低时，为了预留操作空间而使多个筒体1之间隔开较多距离；而且，连通管5道设置在气体腔4内壁，使得连通管5的温度于气体腔4内温度相一致，降低气体进入连通管5时凝结成液滴的可能，进而降低排出气体对连通管5的污染风险。

作为另一种优选实施方式，所述连通管5包括穿出段和竖直段，所述竖直段沿所述筒体1的外壁竖向布置，所述穿出段一端位于所述筒体1内，与所述培养基质腔3的上缘间隙配合，另一端穿出所述筒体1外，与所述竖直段的下端相连。在该方案中，将连通管5的竖直段设置在筒体1外，能够有效避免对筒体1内部空间的占用，也能够确保筒体1内部的平滑，减少筒体1内存在的缝隙等，降低培养基质汇聚在缝隙处而导致在该局部处出现高浓度培养基质的问题，进而避免了这些高浓度培养基质落入下方培养基质而导致的不利影响。

作为进一步的优选实施方式，所述穿出段在自所述筒体1内至筒体1外的方向上向下倾斜。将穿出段倾斜向下，如上述的，排出气体在连通管5内凝结为液滴颗粒时，可以避免这些颗粒落入培养基质腔3内，进而确保微生物良好的培养质量。

作为进一步的优选实施方式，在所述穿出段与所述竖直段之间连接有向下弯曲的u型弯管8。通过设置u型弯管8，更加利于排出气体中凝结颗粒物的汇聚，减小排气过程中，连通管5形成的扰流气体将颗粒物带回到培养基质腔3内。

作为进一步的优选实施方式，在所述u型弯管8底部还设置有排污阀。在需要的时候，可以开启排污阀将弯管8内的液体和/或固体颗粒物排出。

作为一种优选的实施方式，所述置换组件包括推板和设置在所述推板上侧的推杆9，所述推杆9竖直设置，并穿过所述盖体2，所述推杆9与所述盖体2之间为滑动密封配合，所述推板与所述气体腔4的侧壁滑动密封配合。在该方案中，推杆9可以是人力驱动也可以是设置为电机驱动，通过设置推板和推杆9，在初始位置，推板位于气体腔4上方，在需要进行气体排出时，通过推杆9推动推板，使推板下移，将气体腔4内的气体推送入气体排出组件，进而实现气体的排出，在该种方式下，新的气体可以从连通管5补入气体腔4。

作为优选的实施方式，当所述连通管5位于所述筒体1内时，所述连通管5对应的所述推板上设置有缺口，所述推板的缺口与所述连通管5之间为滑动密封配合。在推板上设置于连通管5配合的缺口，还使得连通管5位于筒体1内的部分做导向结构，避免推板的圆周方向的回转，降低推板边缘收到的磨损，确保推板与气体腔4侧壁的密封可靠性。

作为优选的实施方式，所述推杆9内设置有自上而下贯穿推杆9的通孔10，并且所述通孔10贯穿所述推板，在所述推杆9上端可拆卸的设置有用于封闭所述通孔10的封堵盖11。在推杆9上设置通孔10，这样的方式，使得，在气体腔4内气体排出后，可以通过推杆9的通孔10朝气体腔4内补充入新的适宜气体，这样方式，如前述的，将排出气体与进入气体分别采用不同的通道，能够尽量避免排出气体中凝结的液体和/或固定颗粒物进入到培养基质腔3内，进而进一步确保微生物的培养质量；

另一方面，培养基质的成分质量也是影响微生物培养质量的重要因素，在微生物生长发育繁殖过程中，一方面是微生物的吸收，使培养基液中的部分组成物被消耗，另一方面，因为培养基质成分离析，特别是液体培养基，长时间静置后，部分成分组成物沉降在下部分液体中，这些都导致了培养基液质组成成分的变化，会导致微生物生长发育缓慢，严重时甚至出现休眠或者变异的情况，在本申请的方案中，可以通过推杆9的通孔10，向培养基质腔3内补充相应组分，以此确保培养基质成分处于适宜微生物生长发育的成分状态，进而可靠的确保微生物培养质量。

作为一种优选的实施方式，所述所述推板的下侧面为中部向上凸起锥形状，所述推杆9的通孔10位于所述推板下侧锥形面的顶部。将推板的下侧面设置为中部向上凸起的锥形状，在液体培养基进入到通孔10内，向下流动至推板下侧时，能够沿该锥形面呈放射状向下流淌，进而提高加入培养基液分散的均匀性。

作为进一步的优选实施方式，在所述推板的下侧设置有若干沿母线方向的导流槽12，各根所述导流槽12圆周均布。通过导流槽12的设置，进一步的提高培养基液在圆周方向上的分散均匀性。

作为进一步的优选实施方式，在所述通孔10对应的所述推板下侧还设置有与所述通孔10相连的喷头13，所述喷头13用于将液体培养基质喷洒成雾状。当培养基质为液体时，通过设置喷头13，将补充进入的培养基液喷洒成雾状，这些雾状液体颗粒逐渐沉降在培养基质腔3内，确保分散的均匀性，进而进一步确保微生物的培养质量。

作为优选的实施方式，在所述筒体1的侧壁还设置有观测窗14，所述观测窗14设置在所述气体腔4对应的筒体1侧壁上，所述观测窗14的边缘与所述筒体1的边缘密封配合，所述观测窗14采用透明材料制得。在筒体1上开口，并设置观察窗，便于直观观察筒体1内的微生物情况及各构件情况，方便操作人员操作。

作为优选的实施方式，在所述筒体1上还设置有用于监测气体腔4内气压的气压表。通过气压表的设置，方便对气体腔4内气压的控制，同时，也方便对补入气体量的监控。

实施例3，如图1和2所示的：

一种微生物培养系统，包括上述的微生物培养筒，还包括温控舱15，所述温控舱15内具有一能够保持腔体内温度稳定的温度控制腔16，所述培养筒的全部或者下部分至于所述温度控制腔16内。在微生物培养中，培养基及微生物周围的环境温度也重要因素之一，温度是否合适，决定这微生物的生长发育质量，在实际微生物培养中，有的微生物会吸收热量，导致培养基质部分的温度降低，有的微生物会放出热量，导致培养基质部分的温度升高，这些温度的变化，常常会抑制微生物的进一步生长发育，严重时甚至可能出现变异和死亡的情况。

所以，在本申请的方案中，通过设置温控舱15，温度控制腔16内的温度可控可调，并且能够保持腔体内温度稳定，如此，使培养筒内的温度，特别是培养基质腔3的温度都处于适宜微生物生长发育繁殖的温度，进而确保微生物良好的培育质量。

作为优选的实施方式，所述温控舱15为具有一封闭的封闭腔，在所述封闭腔内填充有传热物，所述温控舱15是还设置有对所述传热物进行加热和/或制冷的调温装置，在所述温控舱15的上侧板上还设置有向所述舱体内凹陷的凹陷腔，所述培养筒置于所述凹陷腔内，所述凹陷的侧壁与培养筒的外壁相配合。所述凹陷腔为所述温度控制腔16，在该种方式中，通过将调温装置设置为合适的温度，通过设置在封闭腔内设置传热物，传热物可以是水、油等能够实现对凹陷腔均匀加热的物质，也可以是空气，如此实现对凹陷腔内的温度进行控制，进而实现对微生物培养筒内温度的控制。

作为优选的实施方式，在所述凹陷腔上缘还设置有柔性的密封垫17，所述密封垫17用于密封所述培养筒外壁与所述凹陷腔之间的间隙。密封垫17的设置，一方面是确保凹陷腔与筒体1之间良好的热传递，另一方面，也提高了筒体1的稳定性。

作为优选的实施方式，所述密封垫17为橡胶密封垫17。

作为优选的实施方式，所述温控舱15上设置有若干个所述凹陷腔，每一个所述凹陷腔内都设置有一个所述培养筒。能够大幅提高培养效率，而且在针对相同数量微生物培养时，能够大幅降低单个筒体1内微生物的数量，在提高培养品质的同时，还大幅降低了微生物之间出现交叉感染的风险，也利用对微生物突变的控制。

作为优选的实施方式，相邻凹陷腔之间隔开有距离，使在所述凹陷腔内布置培养筒后，在所述培养筒之间形成有供人通过的通道。方便工作人员对各个培养筒进行监测和操作。

作为优选的实施方式，微生物培养系统还包括箱体18，所述温控舱15和培养筒设置在所述箱体18内，所述温控舱15与所述箱体18之间为可分离的连接。通过设置箱体18，提高培养系统的整体性，降低培养筒所受污染的同时，还方便运输。

作为优选的实施方式，所述箱体18为集装箱。

作为优选的实施方式，在所述箱体18内还设置有气体室19，所述气体室19用于储纳与被培养微生物相适宜的气体，所述气体室19上还设置有与所述培养筒推杆9通孔10相适配的加气管道。所述气体室19内具有封闭腔体，新的未被使用的气体储存在该封闭腔体内。加气管道上设置有也有与推动通孔10相适配的加气嘴，所述加气嘴与所述推杆9之间为可分离的密封配合。在培养筒内气体腔4空气排出后，通过加气管道与推杆9的通孔10相配合，向气体腔4内补充入新的适宜于微生物生长发育的适宜气体。

作为优选的实施方式，所述气体室19设置在所述箱体18的顶部。

作为优选的实施方式，所述气体室19包括下侧板，所述下侧板的边缘与所述箱体18的侧壁之间为滑动密封配合，在所述下侧板与所述箱体18顶板之间形成所述气体室19的储气空间，所述加气管设置在所述下侧板上，并与所述气体室19的储气空间相连通，在所述箱体18内还设置有驱动所述下侧板在竖向上移动的驱动装置。在本申请中驱动装置为驱动电机，通过驱动电机驱动下侧板上移，将气体室19内的气体压入到培养筒的气体腔4内，实现适宜气体的补入。

作为优选的实施方式，在所述箱体18内还设置有废气室20，所述废气室20与各个所述培养筒的连通管5道相连通。对应某些微生物培养，气体腔4内的适宜气体可能会导致严重污染或者有毒有害，对应这类有毒有害气体，在本申请的方案中，筒废气室20进行收集，然后再集中进行无害化处理。

实施例4，如图1和2所示的：

一种采用上述微生物培养系统的微生物培养方法，在获得微生物菌种后，将菌种培育在微生物培养系统中，然后将培育有微生物菌种的微生物培养系统运输至使用现场，再将培养系统中的微生物取出进行现场使用。

本申请微生物培养方法，相对于传统方式而言，由于在运输环节中，采用了本申请的微生物培养系统，所以，直接回避了传统方式中，微生物菌种保藏步骤和复苏步骤，如此，首先是免除了保藏和复苏成本，更为重要的是，避免了传统保藏和复苏工序中导致微生物死亡和变异的风险，而且采用本申请的方式，由于微生物菌种培育出后，就直接进入到培养系统中进行微生物的培养，降低了微生物变异风险，提高了微生物的纯净性，而且，在运输到使用现场进行使用时，微生物都存在了优异的活性，而且也发育繁殖到一定数量，大幅缩短了现场使用的时间周期，如此，也大幅降低了使用成本，本申请的微生物培养方法，特别适用于使用现场需要立即使用或者短时间内需要使用的情况。

作为优选的实施方式，在获得所述微生物菌种之后，在将菌种培育在微生物培养系统中前，先进行所述微生物培养系统气体置换和培养基质补入时间节点实验，

所述所述微生物培养系统气体置换和培养基质补入时间节点实验为：将温控舱15设置为适宜微生物生长发育繁殖的温度，按照实际运输过程中，培养筒内培养基质装填量以及微生物菌种置入量将培养基质和菌种置入培养筒的培养基质腔3内，然后，在培养筒的气体腔4内充满适宜气体，开始计时，记录时间读数h0，根据实际微生物品种及使用领域的要求，选定微生物变异率阈值和死亡率阈值，然后进行下述步骤：

步骤1：对培养基质中的微生物进行监测，当培养筒内微生物的变异率和死亡率中任一一个达到阈值的90～95%时，记录时间读数h1，

步骤2：检测h1时培养基质成分以及各成分比例，将该成分比例与培养基质的原始成分比例进行比对，计算得出需要补入组分量d1，

步骤3：将补入组分量d1补入到培养基质腔3内，然后再将气体腔4内的气体置换为新的适宜气体，

步骤4：继续监测微生物的变异率和死亡率，当培养筒内微生物的变异率和死亡率中任一一个达到阈值的90～95%时，记录时间读数h2，

步骤5：检测h2时培养基质成分以及各成分比例，将该成分比例与培养基质的原始成分比例进行比对，计算得出需要补入组分量d2，

步骤6：将补入组分量d2补入到培养基质腔3内，然后再将气体腔4内的气体置换为新的适宜气体，

重复步骤3-6，得到数据h3-hn和d3-dn，n为大于三的整数，

在将菌种培育在微生物培养系统中时，依据时间h1-hn，当时间到达某一hx时，在培养筒的培养基质腔3内补入相应的组分量dx，同时将培养筒气体腔4内的气体置换为新的适宜气体，1≤x≤n，x为整数。

作为优选的实施方式，在进行微生物培养系统运输前，先预估运输时间，根据运输时间和微生物培养系统中培养筒的数量，测算在运输至使用现场之前所需的适宜气体体积和补入组分量，并将所需体积的适宜气体和补入组分量布置在微生物培养系统的箱体18内。在该方案中，通过预估微生物在微生物培养系统中的培养时间，然后通过培养时间结合试验数据，进而估算所需适宜气体体积和培养基质组分量，由于这些是本领域技术人员通过常规知识可以毫无疑义得出的，所以，在本申请中不进一步的阐述。

作为优选的实施方式，将使所述培养系统所需的培养基质补入组分量按照实际数据h进行分组，使每组补入组分量对应不同时间点整个微生物培养系统需要补入的培养基质补入组分量，然后再将没组组分量按照培养筒数量进行等分，分装为与培养筒相对应的补入组分包。在实际使用时，在不同时间节点，选取相对应的分组，然后将其中某个组分包的培养基质补入组分补入到培养筒的培养基质腔3内即可，操作过程方面，并且良好的定量，确保补入成分的精度。

作为优选的实施方式，在培养系统运输至使用现场后，将培养筒内的微生物连通培养基质一起拌和于使用产品上。这样的方式使培养基质得到更完全的利用，特别是能够形成良好的微生物环境缓冲，避免环境差距过大而对微生物生长发育繁殖带来过多不利影响，这种方式特别适用于微生物为乳酸菌，对禽畜饲料的发酵工作。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。