一种用于通过感兴趣的类型的细菌来量化流体样本的污染的系统和方法。该系统包括：取样瓶，样本流体被采集到该取样瓶中；试剂，该试剂在感兴趣的细菌存在的情况下提供光学标记，该试剂与样本流体混合；温度控制器设备，该温度控制器设备用于温育样本流体。该系统还包括：光学传感器，该光学传感器用于多次从样本流体获得荧光光学信号和/或吸光度光学信号，该光学传感器使用最少两种波长来测量吸光度光学信号，而该两种波长被选择为使得一种波长比另一种波长对试剂的光学标记敏感；控制器，该控制器被配置为根据在流体样本的温育期间从至少一个光学传感器获得的荧光与时间曲线和/或吸光度与时间曲线的形状来确定样本流体的细菌浓度。的细菌浓度。的细菌浓度。
【技术实现步骤摘要】
可现场部署的多路式取样和监测装置及细菌污染测量方法
[0001]本申请是申请日为2018年3月1日，申请号为2018800150518，专利技术名称为“可现场部署的多路式取样和监测装置及细菌污染测量方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2017年3月1日提交的名称为“Field
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deployable Multiplexed Sampling and Monitoring Device and Bacterial Contamination Measurement Method”的美国临时专利申请序列号62/465,232的优先权，其在此通过引用整体并入本文。
[0004]本专利技术涉及一种可现场部署的多路式取样和监测装置，其可以用于在没有交叉污染的情况下并且在不同深度处自主地取样和监测一片流体(abody of fluid，大量流体)。另外，提供了样本制备和分析模块及方法，其允许样本与试剂混合并温育一段时间，同时并行地对样本执行特定于波长的光学测量。
技术介绍
[0005]在许多领域中，需要人工取样然后进行不同类型的实验室分析，来执行水质参数的监测。对于许多应用而言都是如此，包括饮用水、废水、环境用水、娱乐用水、沿海水和工业过程水监测。这种取样和分析操作既是配备密集又是劳动密集的，需要大量资源和训练有素的人员，既昂贵又耗时。此外，由于不正确的取样监管链，结果可能无法完全代表被收集的样本所处的环境；这可能导致取样采集期间的样本污染，或者导致在运输到实验室期间的温度变化和样本降解过程。化学平衡可能被影响，样本中的活性物质(例如细菌、藻类)可能会演变(繁殖或死亡)并消耗样本的营养物，并且样本与管道和容器材料的相互作用可能导致某些物种吸附到容器或管道壁或者从容器或管道壁释放。为了避免这种样本降解，需要采取附加措施，诸如样本冷藏，或添加不同类型的化学品，诸如固定剂。该要求进一步增加了样本收集和运输的复杂性和后方勤务(logistic，后勤、安排协调)。
[0006]通常，需要监测的事件可能在不可预测的时间发生(意外污染和风暴就是这种情况)，或者可能需要样本的时间序列以在事件的整个持续时间内的不同时间提供关于成分的信息(允许记录污染图)。这可能需要快速派遣人员并延长时间长度，相关成本高且后方勤务要求有难度。替代性地，可以使用自动取样装备(自动取样器)，自动取样装备可以通过外部命令、通过传感器(诸如降水传感器或浊度探头)远程触发，或者可以按照预编程的时间表操作。取决于应用，可能需要采集随机采集的样本(其代表在一个位置和一个时刻的取样介质)、复合样本(在一段时间内每隔一定时间间隔采集的多个样本)或者流动
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比例复合样本(在一段时间内半连续地、以与在取样点测量的水流速成比例的平均摄入率收集的样本)。在某些应用中需要自适应取样(取样操作的开始由传感器读数触发)。
[0007]这种自动取样器应尽可能通用。特别地，它们应该易于安装和取回。它们应该能够在所有气象条件下、在近海岸或远离海岸的表面或不同深度处进行取样，并且不需要外部电源。样本应代表部署取样器的地方的介质。取样机制不应在连续样本之间引入交叉污染，
尤其是如果以痕量水平监测污染物是重要的。
[0008]在开阔水域中进行取样可能需要使用适当配备的船，这可能引入重要的附加成本。取样和分析操作的复杂性可能造成后方勤务噩梦，有很强的人为错误的可能性。此类操作所固有的人员风险也很重要，尤其是如果在夜间、在开放水域中从浮动平台诸如船或驳船或者在风暴事件期间执行取样。某些类型的污染也可能带来特定风险，诸如爆炸、火灾、化学危险、放射性危险或生物危险。
[0009]特定类型的污染诸如海上石油泄漏可能需要在某些事件之前、期间和之后或者在施加污染处理之后在开放水域条件下进行大面积监测。例如，在开始勘探和钻井操作之前(为了建立基线)、在钻井阶段期间(当泄漏风险高时，涉及原油和不同的钻井液或用于处理的化学品)、在完成阶段期间、在井寿命结束时的解除运作操作期间、以及对于在井的整个运行生产阶段的长期监测，可能需要在海上石油平台周围的不同位置和深度处的多个同步样本。
[0010]类似地，每当在开放水域中发生意外污染诸如来自油轮或平台的溢油，就需要在溢出物周界周围的不同位置处快速部署监测配备，以评估随时间推移的损害的范围和进展，并评估正在进行的补救操作(诸如来自船或飞机的分散剂处理)的效率。通常，这种监测需要能够评估水柱顶部中烃类的存在，并且能够在执行处理操作之前、整个过程中和之后收集不同位置和深度处的样本。理想地，此类系统应监测一种或多种污染指示物，诸如荧光的存在、pH的变化或其他合适的参数。每当满足某些条件，系统就应该能够自动收集一个或多个样本。每当发生此类污染事件，快速干预都是至关重要的，需要能够简单快速部署和取回并且即使在陆基网络无法到达时也理想地进行无线通信的监测系统。
[0011]其他类型的污染诸如天然渗漏可能需要长期监测，并且每当满足某些条件(例如，每当荧光计记录的荧光水平达到指示存在原油的阈值时)就进行取样。
[0012]目前使用的自动取样器是不能潜水的，并且它们通常使用从单元延伸到水体的软管以及真空泵或蠕动泵，以便将样本从水体拉到取样器。这种取样器相对难以安装，并且由于泵性能有限以及管中可能发生的空化，因此在最大安装高度上存在限制。所有样本都循环通过相同的取样管，这可能导致严重的交叉污染。因此，需要在装置中对清洁程序进行编程。这种简单的清洁(即吹送空气或反向泵送)可能无法有效地去除某些类型的污染，特别是：可能粘到管道材料上的油膜、可能在管中产生菌落的细菌、可能吸附或以其他方式附着到管道壁或泵壁上的化学品和微量化合物。此外，悬浮的颗粒可能不会以与管中的水相同的速度行进，这可能导致无代表性的取样。这样的取样器不能在不同深度处取样，因此需要使用多个单元用于该目的。最后，如果电源和通信线路不可用，则这样的取样器将需要附加的电池和无线发射器，附加的电池和无线发射器通常不集成在取样器单元中，而是具有一定大小和重量的单独单元，这进一步使安装过程复杂化。安装需要时间和资源，并且在危机情况下无法快速执行。在公海中使用此类仪器需要配备齐全的船，或者有其他类型的可用于海洋的浮动平台可用，这需要大量费用。对于之前描述的许多应用，这些限制可能是费力的。
[0013]一些应用(诸如：饮用水质量保证、水产养殖、废水监测、环境监测、娱乐用水监测等)需要对水进行微生物分析以测量病原体诸如肠球菌、粪大肠杆菌、E.Coli和其他细菌或病毒的存在和浓度。此类病原体可能给水的最终用户带来严重的健康风险，并且经常需要
测量以符合当地、地区或联邦法律。这些测量对于操作目的也可以证明是有用的，例如，以改善水处理过程，或使进一步污染的风险最小化。
[0014]这种微生物分析通常需要在收集的几小时内并且在冷藏条件下将样本从收集场所运输到实验室，以允许样本内的细菌随时间推移的最小演变。然本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于通过感兴趣的类型的细菌来量化流体样本的污染的系统，所述系统包括：取样瓶(102)，样本流体被采集到所述取样瓶中；试剂，所述试剂在感兴趣的细菌存在的情况下提供光学标记，所述试剂与所述样本流体混合；温度控制器设备(801)，所述温度控制器设备用于温育所述样本流体；其特征在于，所述系统包括：光学传感器(1003)，所述光学传感器用于多次从所述样本流体获得荧光光学信号和/或吸光度光学信号，所述光学传感器(1003)使用最少两种波长来测量所述吸光度光学信号，而所述两种波长被选择为使得一种波长比另一种波长对所述试剂的所述光学标记敏感；控制器，所述控制器被配置为：根据在所述流体样本的温育期间从至少一个光学传感器获得的荧光与时间曲线和/或吸光度与时间曲线的形状，来确定所述样本流体的细菌浓度。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为：将荧光和/或吸光度信号出现时间与校准曲线进行比较，所述校准曲线至少部分地基于先前获得的多个样本流体的信号出现时间与使用另一种参考技术确定的所述多个样本流体的实际细菌浓度的比较。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述取样瓶(102)包括能够使所述感兴趣的细菌生长的生长培养基。4.根据权利要求1所述的系统，还包含多个取样瓶(102)，每个取样瓶(102)用于测量单...
【专利技术属性】
技术研发人员：旦，
申请(专利权)人：富陆意迪恩股份公司，
类型：发明
国别省市：
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