三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种三磷酸腺苷（ＡＴＰ）生物发光检测微生物总量自动原位监测仪的设计方案。本发明专利技术包括柱塞式反应室、废液室、样品室、清洗液室、试剂室、阀门组、采集控制系统、计算机、步进电机和温度控制系统，废液室、样品室、清洗液室、试剂室、反应室和采集控制系统分别与阀门组连接，反应室、计算机、步进电机和温度控制系统分别与采集控制系统连接，试剂室和柱塞式反应室分别与温度控制系统连接，步进电机与柱塞式反应室连接。本发明专利技术可以自动精确加入荧光试剂，采用半导体致冷器产生低温保存生化试剂，并对柱塞式反应室进行恒温控制，对ＡＴＰ激发的荧光进行检测，根据ＡＴＰ与微生物的对应关系，直接估算出微生物的浓度，检测完毕后自动清洗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪，属于光学检测仪器领域。
技术介绍
在环境检测、生物学、海洋学和食品卫生等领域，微生物检测是一个重要项目。传 统的微生物检测方法，如培养计数法，也是国家标准方法，检测细菌总数需要2天，酵母和 霉菌需3-5天，在时间上难以满足在线检测的要求。而且对于难培养或不可培养的微生物， 很难应用该方法来计算活菌总数。而ATP生物发光法以其简便、快速、能够实现自动定量分 析等优点，受到越来越多的重视，在环境检测、生物学、海洋学和食品卫生等领域的应用也 越来越为广泛。 目前，国外一些公司已经有基于ATP生物发光原理的检测微生物量的仪器，如美 国Turner BioSystems公司的TD-20/20荧光照度计，但这些仪器功能相对单一，只有光度 检测，其它添加试剂、标定、数据处理等过程都需要人工操作，使其应用受到很大的局限。而 很多环境监测需要定点不分昼夜的连续工作，人工操作很难实现，还有一些极端环境或危 险环境下的监测，也无法由人工完成。另外食品卫生等对卫生要求很高的行业，也需要实时 快速的检测手段，对生产过程中的微生物含量进行监控。这些都无法用基于人工操作的仪 器来实现或者需要耗费大量的人力物力。 一种快速简便的微生物检测手段及仪器对环境监 测及食品卫生等行业具有重要的意义，而ATP生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪 具有快速及时的特点，能够自动加样、检测，进行数据标定及处理等一系列过程，无需人工 操作，可以很好的完成极端环境或危险环境下的环境监测和食品行业生产过程的实时卫生 质量监控，同时也为生物学和海洋学等领域的微生物检测提供新的手段与技术，具有重要 意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测 仪。 本专利技术可以自动精确加入荧光试剂，采用半导体致冷器产生低温保存生化试剂， 并对柱塞式反应室进行恒温控制，用光敏传感器对ATP激发的荧光进行检测。通过切换阀 门组中不同阀门的工作状态以及控制步进电机改变柱塞式反应室的容积，仪器可以完成自 动加样、自动高精度光电检测和自动清洗等功能。 本专利技术对标准ATP试剂进行检测，根据其发光值进行样品的标定，由计算机处理， 得到样品中ATP的浓度。最后，根据ATP与微生物的对应关系，直接估算出微生物的浓度。 仪器能够实现高精度自动加样、检测、数据记录等功能，对于极端环境或危险环境下的环境 监测和食品行业生产过程的实时卫生质量监控，具有重要意义，同时也为生物学和海洋学 等领域的微生物检测提供新的手段与技术。3 本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是该三磷酸腺苷生物发光法检测微生 物总量自动原位监测仪包括柱塞式反应室、废液室、样品室、清洗液室、试剂室、阀门组、采 集控制系统、计算机、步进电机和温度控制系统，其中，废液室、样品室、清洗液室、试剂室、 柱塞式反应室和采集控制系统分别与阀门组连接，柱塞式反应室、步进电机和温度控制系 统分别与采集控制系统连接，试剂室和柱塞式反应室分别与温度控制系统连接，步进电机 与柱塞式反应室连接，所述采集控制系统与所述计算机连接。 进一步地，本专利技术所述的采集控制系统包括光敏传感器、程控放大电路、A/D转换 器、参考电压发生器、微处理器、存储单元和通讯接口电路，光敏传感器与程控放大电路连 接，程控放大器、参考电压发生器分别与A/D转换器连接，A/D转换器、程控放大器、存储单 元、通讯接口电路分别与微处理器连接，通讯接口电路与计算机连接。 进一步地，本专利技术所述的步进电机电路包括第一D/A转换器、步进电机驱动芯片 和步进电机，第一 D/A转换器与步进电机驱动芯片连接，步进电机驱动芯片与步进电机连 接，步进电机与柱塞式反应室连接，第一 D/A转换器与微处理器连接。 进一步地，本专利技术所述的温度控制系统包第二D/A转换器、第一信号放大调整电路、第二信号放大调整电路、第一功率放大器、第二功率放大器、加热线圈和半导体制冷器，第一信号放大调整电路、第二信号放大调整电路分别与第二D/A转换器连接，第一功率放大电路与第一信号放大调整电路连接，第二功率放大电路与第二信号放大调整电路连接，第一功率放大器与加热线圈连接，第二功率放大器与半导体制冷器连接，第二 D/A转换器与微处理器连接，加热线圈与柱塞式反应室连接，半导体制冷器与试剂室连接。 本专利技术的自动化过程包括如下步骤微处理器通过控制步进电机电路和阀门组，使样品和试剂按照一定比例进入柱塞式反应室，微处理器控制温度控制系统，使样品和试剂混合后在一定温度进行反应，发出光子，光敏传感器接收到反应所发生的光子，产生相应的电信号，电信号通过程控放大电路进行放大后，由A/D转换器转换成数字信号数据，微处理器把检测数据保存到存储单元中。反应完毕后，微处理器控制步进电机电路和阀门组，把清洗液注入柱塞式反应室进行清洗，清洗完毕后的废液注入废液室。原位检测工作结束后，回收监测仪，计算机通过通讯总线与监测仪连接，微处理器把存储单元中保存的监测数据上传到计算机中，计算机通过分析得出原位监测结果。附图说明 图1是本专利技术一种实施例的仪器结构框图； 图2是本专利技术一种实施例的采集控制系统框图； 图3是本专利技术一种实施例的步进电机控制电路框图 图4是本专利技术一种实施例的温度控制系统框图。具体实施例方式图1为本三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪的结构框图，该 检测仪包括柱塞式反应室、废液室、样品室、清洗液室、试剂室、阀门组、采集控制系统、计算 机、步进电机和温度控制系统，计算机通过通讯接口电路与采集控制系统中的微处理器进 行通讯，设定监测仪的工作参数和读取采集数据进行分析，采集控制系统按照计算机设定4的工作参数控制监测仪各个模块在原位监测时的运作，包括控制步进电机、控制阀门组中 各个阀门的工作状态、控制温度控制系统、采集柱塞式反应室中的荧光信号等，步进电机在 采集控制系统的控制下能改变柱塞式反应室的容积，配合阀门组中各阀门的开启或关闭， 使试剂室、清洗液室和样品室中的液体按比例注入柱塞式反应室，或使反应后的废液排出 到废液室中，阀门可选用市售电磁阀，温度控制系统能分别加热柱塞式反应室，使柱塞式反 应室内的混合液达到合适的反应温度，另一方面能冷却试剂室，延长试剂的保存时间。 图2为本专利技术一种实施例的采集控制系统框图，该电路包括光敏传感器、程控放 大电路、A/D转换器、参考电压发生器、微处理器、存储单元和通讯接口电路，微处理器为本 专利技术的控制核心，可采用DSP系列、ARM系列或51核心系列微处理器，本专利技术实施例中选用 了美国TI公司的TMS320C2000系列DSP，该DSP可以达到40MIPS的处理速度，完全可以满足 控制及处理速度。光敏传感器负责接收柱塞式反应室中产生的荧光，并转化为电信号，光敏 传感器可采用光电二极管、光电倍增管或光电倍增管模块，若采用光电二极管或光电倍增 管，所产生的电信号为电流信号，程控放大电路中需带有电流/电压转换器，使电流信号转 换为电压信号，程控放大电路可采用高精度数字放大器构成，微处理器可控制程控放大电 路的增益，使信号强度与A/D转换器的转换电压匹配，若光敏传感器采用光电倍增管模块， 则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪，其特征在于：包括柱塞式反应室、废液室、样品室、清洗液室、试剂室、阀门组、采集控制系统、计算机、步进电机和加热制冷系统，废液室、样品室、清洗液室、试剂室、柱塞式反应室和采集控制系统分别与阀门组连接，柱塞式反应室、计算机、步进电机和温度控制系统分别与采集控制系统连接，试剂室和柱塞式反应室分别与温度控制系统连接，步进电机与柱塞式反应室连接。

【技术特征摘要】
一种三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪，其特征在于包括柱塞式反应室、废液室、样品室、清洗液室、试剂室、阀门组、采集控制系统、计算机、步进电机和加热制冷系统，废液室、样品室、清洗液室、试剂室、柱塞式反应室和采集控制系统分别与阀门组连接，柱塞式反应室、计算机、步进电机和温度控制系统分别与采集控制系统连接，试剂室和柱塞式反应室分别与温度控制系统连接，步进电机与柱塞式反应室连接。2. 根据权利要求1所述的一种三磷酸腺苷生物发光法检测微生物总量自动原位监测仪，其特征在于所述的采集控制系统包括光敏传感器、程控放大电路、A/D转换器、参考电压发生器、微处理器、存储单元和通讯接口电路，光敏传感器与程控放大电路连接，程控放大器、参考电压发生器分别与A/D转换器连接，A/D转换器、程控放大电路、存储单元和通讯接口电路分别与微处理器连接，通讯接口电路与计算机连接，步进电机通过步进电机的控制电路控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶树明，杨俊毅，蒋凯，李顶立，楼凯凯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]