微生物电化学传感器测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了微生物电化学传感器测试系统及方法。该系统包括供料装置、动力泵、保护装置、第一三通阀、微生物电化学传感器和第二三通阀，保护装置包括可密封设置的储液腔，储液腔由上至下依次设有排气口、第二液位传感器和第一液位传感器，排气口连接第一截止阀，第一液位传感器、第二液位传感器在储液腔上的设置高度依次对应预设的排气液位线、预设的最大注液线；储液腔的入口通过管路与动力泵的输出端相连，管路伸入储液腔中且管路的出口低于第一液位传感器设置；第二截止阀和微生物电化学传感器的出液口之间设有气泡传感器。采用该系统可有效排除微生物电化学传感器前端的气泡，并无限扩容排气泡的容量，解决因气泡存在影响电信号的问题。信号的问题。信号的问题。

【技术实现步骤摘要】
微生物电化学传感器测试系统及方法


[0001]本专利技术属于生物化学领域，具体而言，涉及微生物电化学传感器测试系统及方法。

技术介绍

[0002]以电化学活性微生物(EAB)为核心的微生物电化学传感器(MEB)，可直接将水体中待测物质转导为生物电信号，具有检测迅速、灵敏度高、检测成本低、抗干扰能力强等优势，在生物医学及环境监测领域具有良好的应用前景。然而，微生物电化学传感器在线使用时条件要求较高，尤其是当使用碳毡、碳布等作为微生物吸附材料时，气泡容易阻隔在其表面从而对电信号产生较大的影响，进而影响毒性检测，无法满足水质生物毒性长期在线稳定监测的应用需求，而且当系统中出现漏气时将导致传感器内部缺少保护溶液，从而造成微生物电化学传感器损坏情况。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出微生物电化学传感器测试系统及方法。该测试系统设有保护装置，可有效排除微生物电化学传感器前端的气泡，并无限扩容排气泡的容量，解决因气泡存在影响电信号的问题，进而改善微生物电化学传感器的稳定性，延长其使用寿命，实现水质生物毒性在线长期稳定监测。
[0004]本专利技术的第一方面提出了一种微生物电化学传感器测试系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：供料装置，所述供料装置包括空气入口、纯水入口、待测水样入口、至少一个试剂入口、循环液入口和多项阀；动力泵，所述动力泵的输入端通过所述多项阀与所述空气入口、所述纯水入口、所述待测水样入口、所述试剂入口、所述循环液入口可切换相连；保护装置，所述保护装置包括可密封设置的储液腔，所述储液腔由上至下依次设有排气口、第二液位传感器和第一液位传感器，所述排气口连接有第一截止阀，所述第一液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应预设的排气液位线，所述第二液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应预设的最大注液线；所述储液腔的入口通过管路与所述动力泵的输出端相连，所述管路伸入所述储液腔中且所述管路的出口低于所述第一液位传感器设置；第一三通阀，所述第一三通阀包括第一公共端、第一出料端和第一废液端，所述第一公共端与所述储液腔的出口相连；微生物电化学传感器，所述微生物电化学传感器的进液口与所述第一出料端相连；第二三通阀，所述第二三通阀包括第二公共端、第二出料端和第二废液端，所述第二公共端通过第二截止阀与所述微生物电化学传感器的出液口相连，所述第二截止阀和所
述微生物电化学传感器的出液口之间设有气泡传感器，所述第二出料端与所述循环液入口相连。
[0005]本专利技术上述实施例的微生物电化学传感器测试系统至少具有以下优点：1、可以结合保护装置在测试前和测试中有效排除微生物电化学传感器前端的气泡，并无限扩容排气泡的容量，解决因气泡存在影响电信号的问题，进而改善微生物电化学传感器的稳定性，延长其使用寿命，实现水质生物毒性在线长期稳定监测；2、可以利用气泡传感器识别微生物电化学传感器和第二截止阀之间的管路中的气泡量是否超过预设的临界值，并基于识别的信号判断微生物电化学传感器是否存在断路的可能，以及是否需要关闭动力泵和第二截止阀，停止操作，以防止微生物电化学传感器漏液，保护微生物电化学传感器；3、可以利用液位传感器判断储液腔中的液面位置并基于识别的结果判断是否需要向储液腔中补液或是否需要结合保护装置进行排气操作；4、方便对保护装置进行清洗换液。
[0006]另外，根据本专利技术上述实施例的微生物电化学传感器测试系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述至少一个试剂入口包括第一试剂入口和第二试剂入口，第一试剂适于作为所述微生物电化学传感器中的电解液，第二试剂适于与待测水样混合后进行水质毒性检测。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所述第一液位传感器和所述第二液位传感器设在所述储液腔的外壁上。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述气泡传感器为超声波传感器。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述储液腔的外壁上设有至少一个第三液位传感器，所述第三液位传感器低于所述第二液位传感器设置，所述第三液位传感器在所述储液腔外壁上的高度可调。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述储液腔的外壁上设有多个上下间隔布置的第三液位传感器，多个所述第三液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应不同的预设注液线。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述保护装置包括：至少两个上下布置的球体，所述排气口设在位于顶部的所述球体的上部；第一柱形管，相邻两个所述球体之间通过所述第一柱形管连通；第二柱形管，所述第二柱形管与位于底部的所述球体连通设置并位于该球体下方，所述第一液位传感器高于所述第二柱形管设置，所述第二柱形管与所述第一柱形管和所述球体的内腔组合形成所述储液腔。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，微生物电化学传感器测试系统还包括：自动控制单元，所述控制单元与所述多项阀、所述动力泵、所述第一截止阀、所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第一三通阀、所述气泡传感器、所述第二截止阀和所述第二三通阀相连，且适于接收所述第一液位传感器和所述第二液位传感器识别到的液位信号、所述气泡传感器识别到的气泡量信号，并基于预设程序，控制：所述动力泵、所述第一截止阀和所述第二截止阀的开闭，以及所述多项阀、所述第一三通阀和所述第二三通阀的端口切换，实现所述预设程序的自动运行和排气；所述预设的程序包括培养测试程序和清洗程序。
[0013]本专利技术的第二方面提出了一种利用上述微生物电化学传感器测试系统测试水质生物毒性的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：（1）关闭第二截止阀，打开第一截止阀，将第一三通阀切换至第一出料端，通过多
项阀将动力泵的输入端切换至试剂入口或待测水样入口，启动所述动力泵将试剂泵入储液腔中，或将试剂和待测水样分别泵入储液腔中；待第二液位传感器识别到所述储液腔液位到达预设的最大注液线的信号时，关闭所述第一截止阀；（2）将所述第一三通阀切换至第一废液端，排出位于保护装置和所述第一三通阀之间的管路中的气体；（3）关闭所述动力泵，将所述第一三通阀切换至所述第一出料端，打开所述第二截止阀，将第二三通阀切换至第二废液端；启动所述动力泵，置换微生物电化学传感器中的液体；（4）关闭所述动力泵，通过所述多项阀将所述动力泵的输入端切换至循环液入口，将所述第二三通阀切换至第二出料端；启动所述动力泵，循环培养，其中：步骤（4）中，当第一液位传感器识别到所述储液腔液位到达预设的排气液位线的信号时，关闭所述动力泵，重复步骤（1）~（4）的操作；当气泡传感器识别到所述微生物电化学传感器和所述第二截止阀之间的管路中的气泡量不低于预设的临界值的信号时，关闭所述动力泵和所述第二截止阀，停止操作。
[0014]本专利技术上述实施例的测试水质生物毒性的方法至少具有以下优点：1、可以结合保护装置在测试前和测试中有效排除微生物电化学传感器前端的气泡，并无限扩容排气泡的容量，解决因气泡存在影响电信号的问题，进而改善微生物电化学传感器的稳定性，延长其使用寿命，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物电化学传感器测试系统，其特征在于，包括：供料装置，所述供料装置包括空气入口、纯水入口、待测水样入口、至少一个试剂入口、循环液入口和多项阀；动力泵，所述动力泵的输入端通过所述多项阀与所述空气入口、所述纯水入口、所述待测水样入口、所述试剂入口、所述循环液入口可切换相连；保护装置，所述保护装置包括可密封设置的储液腔，所述储液腔由上至下依次设有排气口、第二液位传感器和第一液位传感器，所述排气口连接有第一截止阀，所述第一液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应预设的排气液位线，所述第二液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应预设的最大注液线；所述储液腔的入口通过管路与所述动力泵的输出端相连，所述管路伸入所述储液腔中且所述管路的出口低于所述第一液位传感器设置；第一三通阀，所述第一三通阀包括第一公共端、第一出料端和第一废液端，所述第一公共端与所述储液腔的出口相连；微生物电化学传感器，所述微生物电化学传感器的进液口与所述第一出料端相连；第二三通阀，所述第二三通阀包括第二公共端、第二出料端和第二废液端，所述第二公共端通过第二截止阀与所述微生物电化学传感器的出液口相连，所述第二截止阀和所述微生物电化学传感器的出液口之间设有气泡传感器，所述第二出料端与所述循环液入口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：所述至少一个试剂入口包括第一试剂入口和第二试剂入口，第一试剂适于作为所述微生物电化学传感器中的电解液，第二试剂适于与待测水样混合后进行水质毒性检测；所述第一液位传感器和所述第二液位传感器设在所述储液腔的外壁上；所述气泡传感器为超声波传感器；所述储液腔的外壁上设有至少一个第三液位传感器，所述第三液位传感器低于所述第二液位传感器设置，所述第三液位传感器在所述储液腔外壁上的高度可调。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述储液腔的外壁上设有多个上下间隔布置的第三液位传感器，多个所述第三液位传感器在所述储液腔上的设置高度对应不同的预设注液线。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护装置包括：至少两个上下布置的球体，所述排气口设在位于顶部的所述球体的上部；第一柱形管，相邻两个所述球体之间通过所述第一柱形管连通；第二柱形管，所述第二柱形管与位于底部的所述球体连通设置并位于该球体下方，所述第一液位传感器高于所述第二柱形管设置，所述第二柱形管与所述第一柱形管和所述球体的内腔组合形成所述储液腔。5.根据权利要求1~4中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：自动控制单元，所述控制单元与所述多项阀、所述动力泵、所述第一截止阀、所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第一三通阀、所述气泡传感器、所述第二截止阀和所述第二三通阀相连，且适于接收所述第一液位传感器和所述第二液位传感器识别到的液位信号、所述气泡传感器识别到的气泡量信号，并基于预设程序，控制：所述动力泵、所述第一截止阀和所述第二截止阀的开闭，以及所述多项阀、所述第一三通阀和所述第二三通阀
的端口切换，实现所述预设程序的自动运行和排气；所述预设的程序包括培养测试程序和清洗程序。6.一种利用权利要求1~5中任一项所述的系统测试水质生物毒性的方法，其特征在于，包括：（1）关闭第二截止阀，打开第一截止阀，将第一三通阀切换至第一出料端，通过多项阀将动力泵的输入端切换至试剂入口或待测水样入口，启动所述动力泵将试剂泵入储液腔中，或将试剂和待测水样分别泵入储液腔中；待第二液位传感器识别到所述储液腔液位到达预设的最大注液线的信号时，关闭所述第一截止阀；（2）将所述第一三通阀切换至第一废液端，排出位于保护装置和所述第一三通阀之间的管路中的气体；（3）关闭所述动力泵，将所述第一三通阀切换至所述第一出料端，打开所述第二截止阀，将第二三通阀切换至第二废液端；启动所述动力泵，置换微生物电化学传感器中的液体；（4）关闭所述动力泵，通过所述多项阀将所述动力泵的输入端切换至循环液入口，将所述第二三通阀切换至第二出料端；启动所述动力泵，循环培养，其中：步骤（4）中，当第一液位传感器识别到所述储液腔液位到达预设的排气液位线的信号时，关闭所述动力泵，重复步骤（1）~（4）的操作；当气泡传感器识别到所述微生物电化学传感器和所述第二截止阀之间的管路中的气泡量不低于预设的临界值的信号时，关闭所述动力泵和所述第二截止阀，停止操作。7.根据权利要求6所述的测试水质生物毒性的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付琼，戈燕红，郭德音，谢广群，查凡，余梅，王慕贤，叶慕林，杨春海，
申请(专利权)人：广东盈峰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：