近几年来,食品药品污染引发的大量社会问题,造成非常严重的后果。据调查发现,每年国内医疗事故造成的死亡人数达四十万之多,其中最主要致死的原因是民众不安全用药。为了杜绝食品药品污染从源头上堵截不合格产品成为当务之急,其中检测相关装备的研制至关重要。针对食品、医疗卫生安全等问题,本文完成了兼容多种样品的自动集菌操作系统工作原理设计,并重点针对安瓿瓶样品的自动集菌过程进行了深入研究,完成安瓿瓶样品切割消毒功能模块、安瓿瓶开启机构功能模块和兼容处理多种样品集菌过程的功能模块设计,组合各功能模块完成安瓿瓶样品自动集菌操作系统原型样机的机械系统研发。主要工作内容包括以下几个方面:(1)根据GMP人工集菌操作流程提出自动集菌操作系统的功能需求,对集菌操作系统各子模块需要完成的功能进行划分,制定自动集菌系统的工作原理,提出安瓿瓶样品自动集菌操作系统的总体设计方案。(2)分析了安瓿瓶开启前预处理方法:V型切口处理及喷雾消毒处理,选用合金刀轮对安瓿瓶颈部进行V型切口预处理。建立消毒喷嘴雾化特性仿真分析,得到雾化喷嘴的最佳雾化距离,从而设计了安瓿瓶切割消毒于一体的机械结构。(3)基于工程上V型切口脆性断裂基本理论,导出安瓿瓶Ⅴ型切口断裂的临界应力强度因子Kc和构件材料应变断裂韧度K10c之间的关系,并给出安瓿瓶Ⅴ型切口Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型断裂的脆性断裂准则。根据脆性断裂准则,对Ⅴ型切口的安瓿瓶进行非线性动力学仿真分析。仿真结果显示:应力、应变主要集中在安瓿瓶的颈部,安瓿瓶沿颈部平整断裂。(4)完成安瓿瓶开启机构和兼容处理多种样品集菌过程的功能模块结构设计,并对安瓿瓶开启机构进行了动力学建模仿真,验证该开瓶机构设计的合理性。结合集菌系统运行工况对机械系统关键结构进行静力学仿真分析,验证机械结构工作的可靠性并改善不合理的设计,完成样机的试制和调试,调试完成后安瓿瓶样品自动集菌操作系统可以自动按要求完成整个集菌过程的全部功能。本文设计可实现安瓿瓶样品集菌过程自动化,提高集菌过程的效率,同时降低以往由于人员操作不规范或者人员失误导致假阳性菌检测结果的情况,降低了企业重复检测、原因分析等方面的支出。