一种在线三磷酸腺苷检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线三磷酸腺苷检测装置及其检测方法，所述检测装置包括检测盒和处理终端；检测盒为封闭结构,容纳有荧光测试管及检测电路；检测电路包括依次连接的光电传感器、放大器、模数转换器、嵌入式系统模块以及无信通信模块，光电传感器紧邻荧光测试管且两者之间安装有峰值波长为524nm的滤光片，放大器包括电流电压转换器、电压跟随器以及差动放大器，检测电路由电源模块提供电源；处理终端包括依次连接的无线通信模块、嵌入式系统模块、存取模块以及显示屏。本发明专利技术根据ATP特定的光谱特性，通过峰值波长为524nm的滤光片，滤除其他干扰光，从而提高检测的准确性和抗干扰性。

An on-line ATP detection device and its detection method

The invention discloses an ATP online detecting device and method, the detection device comprises a detection box and processing terminal; detection box is a closed structure, containing a test tube and fluorescence detection circuit; the detection circuit comprises a photoelectric sensor, connected amplifier, analog-to-digital converter, embedded system module and wireless communication module. Close to the photoelectric sensor between the fluorescence test tube and both fitted with peak wavelength of 524nm filter, amplifier includes a current voltage converter, a voltage follower and a differential amplifier, detection of electric power module provides power routing; processing terminal includes a wireless communication module and embedded system module, display module and access. According to the specific spectral characteristics of ATP, the filter can filter out other interference light through the filter with a peak wavelength of 524nm, so as to improve the accuracy and anti-interference of the detection.

【技术实现步骤摘要】
一种在线三磷酸腺苷检测装置及其检测方法
本专利技术涉及光学、生物学和电子学交叉领域，更为具体来说，涉及一种在线三磷酸腺苷检测装置及其检测方法。
技术介绍
三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate,ATP)存在于从微生物到高等动植物生物体的细胞中，ATP在细胞体内主要作用是提供能量,参与体内脂肪、蛋白质、糖和核酸的代谢,是机体能量的重要来源,在维持生物体的正常机能上有着无可替代的作用。ATP作为最重要的能量分子在细胞的各种生理、病理过程中起着重要作用，可作为细胞活性的一个标志物。ATP也常作为微生物污染的一个指标，通过检测ATP含量，可以检测食品、水、啤酒、药品、化妆品等样品中的微生物含量，从而反应出其受污染的程度。ATP检测可以用成色反应、荧光、发光或同位素等方法实现。采用发光方法检测ATP，具有更高的敏感性，而且简便、快速，是目前最为流行的方法。该方法基于萤火虫荧光素酶(FireflyLuciferase)催化荧光素氧化，消耗ATP，发出光子。该发光反应具有发光效率高、发光量与ATP含量呈很好线性关系的优点，并且因其检测快速、操作方便和检测灵敏，广泛应用于微生物检测，特别是现场检测。但是采用发光方法检测ATP，容易受到其他光源的干扰，从而影响检测的准确率。
技术实现思路
为解决发光方法检测ATP存在的问题，本专利技术提供了一种在线ATP检测装置及其检测方法，根据ATP特定的光谱特性，通过峰值波长为524nm的滤光片，滤除其他干扰光，从而提高检测的准确性和抗干扰性。本专利技术提供一种在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，该检测装置包括检测盒和处理终端；检测盒为封闭结构,容纳有荧光测试管及检测电路；检测电路包括依次连接的光电传感器、放大器、模数转换器、嵌入式系统模块以及无信通信模块，光电传感器紧邻荧光测试管且两者之间安装有峰值波长为524nm的滤光片，放大器用于对光电传感器产生的光电流进行转换、放大，检测电路由电源模块提供电源；处理终端包括依次连接的无线通信模块、嵌入式系统模块、存取模块以及显示屏。在本专利技术提供的技术方案中，用于检测ATP的检测盒以及处理数据的处理终端为分体式结构，处理终端用于处理并显示数据，检测盒没有显示功能，这样检测盒内无发光元件，易于处理光干扰问题，保证ATP荧光检测的准确性。光电传感器与荧光测试管之间安装的峰值波长为524nm的窄带滤光片，只有对应于ATP荧光的峰值波长附近的光才能透过滤光片，被光电传感器检测到，而其他的光线则无法透过窄带滤光片，从而可以过滤掉其他频段的光线，减少干扰，提高检测的准确性和抗干扰性。封闭的检测盒可以保证光线的封闭性，避免环境光进入产生干扰。利用荧光测试管对被测物采样并反应，发出荧光，光电传感器对该荧光的强度进行快速反应产生光电流，放大器用于将光电传感器感应的光电流信号转换为电压信号并将电压信号放大，经放大器转化、放大得到一定大小的电压信号，嵌入式系统模块利用模数转换器对该电压信号进行采样及处理，并通过无线通信模块传送给处理终端，处理终端进行计算及显示，存取模块完成数据的存取，方便随时查看及调取，无线通信模块的设置方便两者之间的通信及远程数据的交互。进一步地，检测盒还包括封闭的检测壳体、插装在检测壳体内的卡位管，荧光测试管插装在卡位管内，检测电路安装在检测壳体内；卡位管为封闭结构，其竖直插装在检测壳体内与检测壳体紧密连接，卡位管下端为透明结构，并与光电传感器相邻。在上述技术方案中，封闭结构的检测壳体及卡位管可以进一步保证光线的封闭性，避免其他光进入产生干扰；卡位管下端的透明结构便于光电传感器感应出光电流。进一步地，检测盒中的无信通信模块为蓝牙模块，处理终端中的无信通信模块包括蓝牙模块和wifi模块，检测盒与处理终端之间通过蓝牙模块进行通信,处理终端通过wifi模块与网络食品卫生监控平台连接。在上述技术方案中，检测盒与处理终端通过蓝牙模块进行通信，即使在无网络情况或网络情况不佳的情况下，依然可以对ATP进行检测；处理终端内置wifi模块，可以实现与英特网的通信联接，实现远程数据交互，网络食品卫生监控平台可以对被测食品进行及时的处理，提高工作效率。进一步地，放大器包括放大器A1、放大器A2和放大器A3；放大器A1采用电压跟随器形式，放大器A1输入端连接有电阻R1和R2，电阻R1与电源模块的正极连接，电阻R2接地，放大器A1输出端与放大器A2及放大器A3的输入端连接；放大器A2采用电流电压转换器形式，其输入端与光电传感器连接，将光电传感器输出的光电流信号转换成放大器A2输出端的电压信号，放大器A2上连接有反馈电阻Rf，反馈电阻Rf的阻值范围为107～109Ω，放大器A2输出端与放大器A3输入端连接，放大器A1和放大器A2上分别连接有滤波电容C1和C2；放大器A3采用差动放大器，放大器A3的增益调整由外接电阻RS决定，放大器A3输出端与模数转换器连接。在上述技术方案中，放大器A2将光电传感器输出的光电流转换成电压信号，由于被测物荧光强度较弱，光电传感器输出的光电流信号也较弱，所以放大器A2采用高精度低噪声运算放大器，例如AD8605；放大器A1上的电阻R1连接电源模块正极，其上的电压为输入电压，放大器A1用于提升放大器A2的输出电压，输出电压随输入电压的变化而变化，电压放大倍数恒小于且接近1，通过改变电阻R1和R2的阻值，可以调整放大器A2的输出电压范围，以保证良好的A/D转换和信号采集；放大器A1上还可连接用于平衡的电阻R3；C1和C2均为滤波电容，主要用于降低输出信号的噪声；放大器A3采用差动放大器，如AD623，可以进行进一步的差动放大，其放大倍数由外接电阻RS决定，通过放大器A3可以获得稳定的、大小适宜的电压信号，同时，也隔离了后续电路对前级放大器的影响。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种利用上述任一现场ATP检测装置的检测方法，包括以下步骤：(1)利用荧光测试管对被测物进行取样，被测物与荧光测试管内的ATP荧光素酶试剂发生反应发出荧光；(2)将荧光测试管插入检测盒中，荧光通过峰值波长为524nm的滤光片后，由光电传感器进行检测生成光电流信号，光电流信号经放大器转化、放大获得稳定的电压信号，放大后的电压信号经模数转换器转换成数字信号，数字信号经嵌入式系统模块处理后经无线通信模块发送至处理终端；(3)处理终端接收到数字信号后，对数值信号的数值进行最小二乘法拟合，得到ATP含量值曲线，对ATP含量值曲线进行积分计算，得到ATP含量总值。在上述检测方法中，利用ATP荧光素酶试剂与现场食品进行反应，发出荧光，并利用光电传感器对荧光强度进行快速检测，产生光电流，经过放大器转化、放大后生成一定大小的电压信号，嵌入式系统利用模数转换器对电压信号进行采样和处理，通过无线通信模块将数据传送给处理终端，处理终端实现处理和显示，最终得到ATP含量。整个方法简单、易操作、自动化程度高，反应试剂为常见试剂，成本低，由于检测盒和处理终端采用分体结构，检测盒内没有发光元件，提高了ATP荧光检测的准确性。进一步地，在步骤(2)中，模数转换器的采样率≥10K/秒，在嵌入式系统模块控制下模数转换器处理电压信号的方法如下：i.对电压信号进行16次采样并硬件平均，依次得到32个序列信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，其特征在于，该检测装置包括检测盒和处理终端；检测盒为封闭结构,容纳有荧光测试管及检测电路；检测电路包括依次连接的光电传感器、放大器、模数转换器、嵌入式系统模块以及无信通信模块，光电传感器紧邻荧光测试管且两者之间安装有峰值波长为524nm的滤光片，放大器用于对光电传感器产生的光电流进行转换、放大，检测电路由电源模块提供电源；处理终端包括依次连接的无线通信模块、嵌入式系统模块、存取模块以及显示屏。

【技术特征摘要】
1.一种在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，其特征在于，该检测装置包括检测盒和处理终端；检测盒为封闭结构,容纳有荧光测试管及检测电路；检测电路包括依次连接的光电传感器、放大器、模数转换器、嵌入式系统模块以及无信通信模块，光电传感器紧邻荧光测试管且两者之间安装有峰值波长为524nm的滤光片，放大器用于对光电传感器产生的光电流进行转换、放大，检测电路由电源模块提供电源；处理终端包括依次连接的无线通信模块、嵌入式系统模块、存取模块以及显示屏。2.根据权利要求1所述的在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，其特征在于，检测盒还包括封闭的检测壳体、插装在检测壳体内的卡位管，荧光测试管插装在卡位管内，检测电路安装在检测壳体内；卡位管为封闭结构，其竖直插装在检测壳体内与检测壳体紧密连接，卡位管下端为透明结构，并与光电传感器相邻。3.根据权利要求1所述的在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，其特征在于，检测盒中的无信通信模块为蓝牙模块，处理终端中的无信通信模块包括蓝牙模块和wifi模块，检测盒与处理终端之间通过蓝牙模块进行通信,处理终端通过wifi模块与网络食品卫生监控平台连接。4.根据权利要求1所述的在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置，其特征在于，放大器包括放大器A1、放大器A2和放大器A3；放大器A1采用电压跟随器形式，放大器A1输入端连接有电阻R1和R2，电阻R1与电源模块的正极连接，电阻R2接地，放大器A1输出端与放大器A2及放大器A3的输入端连接；放大器A2采用电流电压转换器形式，其输入端与光电传感器连接，将光电传感器输出的光电流信号转换成电压信号，放大器A2上连接有反馈电阻Rf，反馈电阻Rf的阻值范围为107～109Ω，放大器A2输出端与放大器A3输入端连接；放大器A1和放大器A2上分别连接有滤波电容C1和C2；放大器A3采用差动放大器，放大器A3增益调整由外接电阻RS决定，放大器A3输出端与模数转换器连接。5.一种利用权利要求1-4任一所述的在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用荧光测试管对被测物进行取样，被测物与荧光测试管内的ATP荧光素酶试剂发生反应发出荧光；(2)将荧光测试管插入检测盒中，荧光通过峰值波长为524nm的滤光片后，由光电传感器进行检测生成光电流信号，光电流信号经放大器转化、放大获得稳定的电压信号，放大后的电压信号经模数转换器转换成数字信号，数字信号经嵌入式系统模块处理后经无线通信模块发送至处理终端；(3)处理终端接收到数字信号后，对数值信号的数值进行最小二乘法拟合，得到ATP含量值曲线，对ATP含量值曲线进行积分计算，得到ATP含量总值。6.根据权利要求5所述的利用在线三磷酸腺苷(ATP)检测装置的检测方法，其特征在于，在步骤(2)中，模数转换器的采样率≥10...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡超，俞恩军，洪焕杰，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33