检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于检测饮用水中粒子的检测装置和方法，其适于在线应用。特别地，本发明专利技术涉及一种检测水中的寄生虫的方法，所述方法包括：使水的至少一部分通过过滤器；向过滤器施加间接声波处理以释放收集于过滤器中的粒子而不扰乱粒子；收集寄生虫用于检测；以及检测收集的寄生虫。这用来收集过滤器中的寄生虫和/或增加过滤器之前的寄生虫浓度和/或扰乱聚集而不扰乱寄生虫本身。本发明专利技术还涉及一种用于从流体体积过滤器过滤浓缩粒子的浓缩装置。浓缩装置包括一种超声换能器，其被配置成清洁过滤器。

【技术实现步骤摘要】
检测装置和方法本申请是申请号为201280063514.0、国际申请日为2012年12月21日的同名的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于检测水中的粒子，特别是寄生虫的装置和方法。特别地，本专利技术涉及一种用于检测饮用水中寄生虫的装置和方法，其适于在线应用。
技术介绍
在工业化世界中，接近一半的人口具有基于经处理的地表水的供水。原生动物寄生虫隐孢子虫和贾第鞭毛虫为最常见的经水传播的疾病，每年，在100,000人中约感染多达50个人(O'DonoghuePJ.Cryptosporidiumandcryptosporidiosisinmanandanimals.IntJParasitol.1995年2月；25(2):139-95。YoderJS,HarralC,BeachMJ;疾病控制与预防中心(CDC)。Giardiasissurveillance-UnitedStates,2006-2008。MMWSurveillSumm.2010年6月11日；59(6):15-25。YoderJS,HarralC,BeachMJ;疾病控制与预防中心(CDC)。Cryptosporidiosissurveillance-UnitedStates,2006-2008。MMWRSurveillSumm。2010年6月11日；59(6):1-14）。两种寄生虫每隔一定时间造成疾病暴发，在大部分情况下由于通过供水而传播。可能在水厂在预防这种暴发相关的中央和外围水平监视供水之前和之后都发生水污染。许多国家具有要求定期测试隐孢子虫和贾第鞭毛虫的法规。然而，现代用于检测隐孢子虫和贾第鞭毛虫的方法为昂贵并且劳动密集型的持续1-3天的延迟测试结果，这对于采取行动并且防止暴发而言太迟了。国际专利申请WO2010063293A1和WO2011066837A1描述了适用于检测生物实体的光学测量系统。Mogensen,ClausTilsted等人网上据说2011年5月16日的文章“Earlywarningsystemfordetectionofmicrobialcontaminationofsourcewaters”，关于一种在线并且实时的传感器，其用来测量较宽范围源水的微生物水质。国际专利申请WO2008151093描述了一种错流（cross-flow）过滤系统，其从稀释的进给悬浮液浓缩悬浮于液体中的生物粒子。样品浓缩物或渗余物悬浮液被保留，同时排除单独流动料流中分离的流体。悬浮的生物粒子包括诸如下列材料：在大约0.001微米至20微米直径的大小范围的蛋白质/毒素、病毒、DNA和/或细菌。浓缩这些粒子用于检测在稀释悬浮液中的目标粒子，因为将它们浓缩为较小体积使得它们更易于检测。国际专利申请WO2011042254描述了一种生物传感器装置，其包括过滤器监视单元，过滤器监视单元用于自动监视存在于生物传感器装置中的过滤器的功能。过滤器监视单元包括多个传感器，传感器监视在整个过滤器上的差压、通过过滤器的流量、在过滤器上的机械应力和其它参数。如果过滤器监视单元检测到过滤器堵塞，其启动清洁单元，该清洁单元清洁过滤器。如果其检测到过滤器损坏，其输出一种指示着需要维护的信号。国际专利申请WO2006080761描述了一种自动叶绿素分析器并且公开了在自动样品过滤和色素提取过程之后用于测量叶绿素的荧光的分析方法，其中分析器包括：用于流体转移的流动路径；多端口阀，其用于将其端口之一选择性地与所述流动路径连接；用于从水样品和叶绿素提取物分离微粒材料的过滤器；用于测量叶绿素提取物的荧光的检测器；注射器泵，其用于收取或分配水样品；以及，一种4-端口阀，其连接到所述注射器用于选择并且开关/切换流动路径。
技术实现思路
需要检测在水中，例如饮用水或游泳池水中的粒子，特别是寄生虫。现有技术是基于细致的实验室方法，包括取样、离心分离和分子生物学技术。虽然本专利技术可以总体上用于粒子，其特别适合于寄生虫，并且具体寄生虫将用作示例和用于解释目的。通常需要增加寄生虫的浓度用于随后检测寄生虫。现有浓缩方法对技术要求较高并且耗时，具有很小的自动化可能性。它们常常导致很低的回收率，导致利用常规方法无法检测。更有效的常规系统扰乱寄生虫，阻碍随后检测寄生虫。已令人意外地发现，通过增加寄生虫的浓度而不扰乱寄生虫的完整性可以实现寄生虫的在线检测。本专利技术涉及一种用于浓缩来自一定体积的液体的粒子的装置和方法。本专利技术更特别地涉及一种用于浓缩来自一定体积的水的原生动物污染物的装置和方法。在全世界监视饮用水的品质以确保市民不被感染原生动物污染物，但是已知的用于分析水中的原生动物污染物的方法是手动的并且很耗时。因此，存在这发出警报之前人将被感染的风险。迫切地需要一种用于监视水中原生动物污染物诸如隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊（cyst）出现的自动化快速分析系统。制造这类设备的主要挑战之一在于这样的事实即：这些生物体/微生物的医疗上有害的浓度低至大约每升10个。这意味着在不显著浓缩饮用水的情况下不能进行分析。用于浓缩含原生动物污染物的水的常规手段是通过过滤较大体积的水并且通过冲洗同一过滤器到更小水体积使得污染物从过滤器移动到所述更小水体积中。通常，需要1ml或更小的浓缩样品以用于分析，这意味着用于冲洗过滤器的所述更小的水体积需要被额外地浓缩。这通常通过离心分离和随后移除水来进行。由此，可以提供所需体积的底部沉淀物。所有这些手动步骤不仅耗时而且也在回收率方面无效率/低效。由于过滤器类型，冲洗过滤器的方法和许多手动处置步骤，为此目的浓缩水的传统方式的回收率在30%-50%之间。这意味着捕集于过滤器上的污染物的仅30%-50%最终存在于用来分析的样品中。而且，这种类型浓缩的不利方面在于比所寻找的污染物更小的不相关的粒子积聚在过滤器上并且因此在用于分析的样品中，尽管过滤器的孔隙大小应允许它们通过。熟知的是小于过滤器的孔隙大小的粒子将由于聚丛（clumping）和其它现象而被保留。超声清洁浴由于其很高效地缓和地清洁浸没物品诸如过滤器的能力而被人熟知并且文献示出了测试记录，其中，超声清洁浴用作一种用于冲洗过滤器的原生动物污染物以在后来收集的方法。这些超生清洁浴由一个或多个超声换能器驱动，超声换能器附连到箱壁上并且使得这个箱壁以20-100kHz振动，视清洁类型而定。水体积中的振动造成爆聚空化气泡，其在任意方向上形成数倍高速度射流。这些射流能机械地从表面移除粒子和污垢。对于清洁过程而言关键的是经受清洁的物品完全湿润并且不存在空气或气泡。在水中的空气泡将减小空化，以及由此显著地清洁。在水中的超声空化也作为实验室中粉碎细胞壁以收获蛋白质和/或DNA的方法而为人熟知。从过滤器对原生动物污染物的超声清洁必须小心地受调整使得它们的可识别性和可用性并不受损。本专利技术的目的在于规定了一种能自动化的并且快速的浓缩粒子的浓缩装置和方法。另外，本专利技术的目的在于规定了一种浓缩装置和方法，其使得能执行从一定体积水对于原生动物污染物的自动化的和快速的浓缩。通过下文的描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其它方面和优点将会显然。本专利技术的目的可以通过在权利要求中所描述的一种方法和一种浓缩装置来实现。根据一方面，本专利技术有关于一种检测水中诸如寄生虫的粒子的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监视水中原生动物污染物出现的方法，所述方法包括：使所述水的至少一部分通过过滤器（8），其中所述过滤器（8）是板形过滤器；利用超声向所述过滤器（8）施加间接声波处理以释放已收集于所述过滤器（8）中的原生动物污染物（4）而不扰乱所述原生动物污染物（4）；收集原生动物污染物（4）；以及检测所述收集的原生动物污染物（4），其中，超声具有超过20 kHz的频率，且其中，任何收集的原生动物污染物（4）通过光学方法检测。

【技术特征摘要】
2012.01.30 DK PA201270048;2011.12.21 EP 11195044.01.一种用于监视水中原生动物污染物出现的方法，所述方法包括：使所述水的至少一部分通过过滤器（8），其中所述过滤器（8）是板形过滤器；利用超声向所述过滤器（8）施加间接声波处理以释放已收集于所述过滤器（8）中的原生动物污染物（4）而不扰乱所述原生动物污染物（4）；收集原生动物污染物（4）；以及检测所述收集的原生动物污染物（4），其中，超声具有超过20kHz的频率，且其中，任何收集的原生动物污染物（4）通过光学方法检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原生动物污染物（4）选自包括以下的组中：隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤器（8）为聚碳酸酯或者金属过滤器，优选地镍过滤器。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤器（8）具有至少2μm，更优选地至少2.5μm，优选地至少3μm的孔隙大小。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤器（8）具有至多4μm，更优选地至多3.5μm，优选地至多3μm的孔隙大小。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，向所述过滤器（8）施加间接声波处理的超声换能器（10）定位成离所述过滤器0.5-200mm，优选地0.7mm-100mm，更优选地1.0mm-50mm，优选地1.2mm-25mm，更优选地1.5mm-10mm，优选地1.6mm-8mm，更优选地1.8mm-6mm，优选地2mm-4mm，更优选地约3mm。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的超声具有1-100瓦/毫升，优选地3-30瓦/毫升，更优选地5-15瓦/毫升，优选地6-9瓦/毫升，更优选地约7瓦/毫升的强度。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，推动水通过所述过滤器（8），施加1-5巴，优选地1.5-3巴，更优选地2巴的压力。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述超声具有小于100kHz的频率。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述超声具有25-80kHz，优选地30-70kHz，更优选地35-60kHz，优选地40-50kHz，更优选地约40kHz的频率。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在水通过所述过滤器之前存在于水中的至少60%，更优选地至少70%，优选地至少80%，更优选地至少90%的原生动物污染物（4）被收集。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述水为饮用水。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述收集的原生动物污染物（4）持续受在线检测。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在少于12小时，更优选地少于8小时，优选地少于6小时，更优选地少于4小时，优选地小于2小时内检测所述收集的原生动物污染物（4）。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测所述收集的原生动物污染物（4）无需使用试剂。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过光学方法来检测所述收集的原生动物污染物（4）。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述水经过所述过滤器（8）之前，所述原生动物污染物（4）的检测下限为100，优选地50，更优选地30，更优选地20，更优选地10，优选地5，更优选地3，优选地1个原生动物污染物存在于经过所述过滤器的每升水中。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用流体，优选地气体，更优选地空气来执行原生动物污染物（4）的回洗、反冲和/或运输。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述过滤器之前的空间构成第一体积（18）并且在所述过滤器之后的空间构成第二体积（16）。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，存留在所述第一体积（18）中的原生动物污染物（4）由流体移动到检测腔室。21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述流体为气体，优选地空气。22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，所述第一体积（18）为0.02-10ml，优选地0.05-5ml，更优选地0.1-2ml，优选地0.15-1ml，更优选地0.2-0.6ml。23.一种用于对于来自一定体积流体（6）的原生动物污染物（4）进行过滤器过滤浓缩的浓缩装置（2），所述浓缩装置（2）包括：过滤器（8），其允许过滤在所述流体（6）体积中预先限定大小的原生动物污染物（4），其中所述过滤器是板形过滤器；其中所述浓缩装置（2）包括超声换能器（10），所述超声换能器（10）允许清洁所述过滤器（8）以释放已收集于所述过滤器中的原生动物污染物（4）而不扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：J安德森加德，HL伊內马克，MNS阿萨比，J库茨哈斯，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK