用于探测水中的活浮游生物细胞的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于探测水中的或从水中取出的活浮游生物细 胞和/或微生物的方法和装置，尤其是压舱水、水域、污水，或游泳和 洗浴设备中的水。所述方法的特征在于如下步骤：通过形成测量空间 中的最大荧光(Fm)与最小荧光(Fo)之间的差值，或通过探测(尤 其是通过测量)测量空间中荧光感应曲线的动态形状的一部分或全 部，来计算变量荧光(Fv)；以及根据变量荧光(Fv)来计算测量空 间中参考物种的活浮游生物细胞和/或微生物的数量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于探测水中的/来自水的活(即有生命的)浮 游生物细胞和/或微生物的方法和装置，尤其是探测水面的活浮游生物 细胞和/或微生物，例如，池塘、河流、小溪、湖泊和拦蓄河流、淡水 和孩t咸水、船只压枪水、深海水、地下水和滴流水、处理水、工业用 水、冷却水和循环水、废水、洗澡水和游泳池水，培养水以及培养基 或生产用水。
技术介绍
在天然水的利用过程中，为了使水可用于各种用途以及保持处理 限度和排放限度，水处理过程中的一个重要目标是清除浮游生物和/或微生物。例如， 一个常见的问题涉及水面浮游生物群的生长和过 滤系统方面的突破，以及饮用水分配网络的出现。当处理不充分时， 会发生因浮游生物自身引起的问题，例如，水变色、气味和毒素以及 水中其他有害细菌进而利用浮游生物作为营养源来进行繁殖。同时， 浮游生物物种暴露在和/或夹带在外来物种的群落生境中是不利的，因 为这会导致生态平衡的变化。因此，有必要探测水中的活浮游生物细胞，尤其是作为在线监测 和控制方法的一部分，专门用于控制对水中的活浮游生物细胞和/或微 生物进行清除和/或消毒的处理方法。然而，现今已知的方法不能在合理的时限内可靠地得出结果，尤 其当细胞尺寸小于或等于O.lmm并且需要确定细胞计数时，尤其当存 在多个不同物种并且存在任何组合物时更是如此。因此，尽管已知的 生物量繁殖方法非常灵敏，但它还是非常地费时，因为需要几天或甚 至数周的时间来确定生物量。该方法的另 一缺点是仍然无法得知原始6细胞计数。因此，该方法不适于在线监测。另外，还已知被动式(passive)荧光测定法能用来确定水样品中 的浮游生物细胞的生物量。该方法的一个缺点是无法提供关于活浮游 生物细胞或死浮游生物细胞的任何信息，原因是无法将这两者区分 开。所谓的主动式(active)荧光测定法用于确定光合作用系统的量 子效率，该方法可仅针对活细胞。该方法的一个缺点是其不允许量化 浮游生物细胞。
技术实现思路
本专利技术的目的是创造一种用于探测水中的/来自水的活浮游生物 细胞和/或微生物的方法和装置，使得能够不费力地并且在尽可能短的 时间量内确定水样品中的活浮游生物细胞和/或微生物的数量，并且尤 其允许对水进行在线监测。该目的是通过根据权利要求1或权利要求2所述的方法以及根据 权利要求19所述的装置来实现。本专利技术用于探测水中的或来自水的活浮游生物细胞和/或微生物 的方法包括如下步骤 通过在含有待测水和/或待测微生物的测量空间内(无论其几 何形状如何)，形成最小荧光Fo与最大荧光Fm之间的差值，或者 通过在含有待测水和/或待测微生物的测量空间内(无论其几何形状如 何)，确定荧光感应曲线的动态特性，来计算变量荧光Fv;尤其是，积分或通过内插荧光感应曲线来计算最大荧光Fm;以及 作为变量荧光Fv的函数计算测量空间内参考物种的活浮游生 物细胞和/或微生物的数量。作为另一选择，本专利技术的根据权利要求2所述的方法包括如下步骤 测量因光输入而引起的测量空间(11)内的放热；以及7*作为放热的函数计算测量空间(11)内一个参考物种的活浮游 生物细胞和/或微生物的数量。最小荧光Fo是指来自活细胞和死细胞两者的荧光，而最大荧光 Fm对应于至少几乎所有原初电子受体都已被还原的荧光，并且变量 荧光Fv对应于最大荧光Fm与最小焚光Fo之间的差值，各自都基于 测量空间中的待测水和/或待测微生物。为了确定水中的生物物质，可通过荧光计来探测荧光。可区分开 两种状态一最小荧光Fo(暗状态)与在光输入情况下的最大荧光Fm， 尤其是该输入的光是预定波长的光。惊奇地发现，最大荧光Fm与最 小荧光Fo之间的差值(即，变量荧光Fv)是测量空间中和/或水和/ 或微生物的测试量中活浮游生物细胞和/或微生物的数量的度量，这是 因为变量荧光Fv与活浮游生物细胞的数量显示出某种关联。测量空间中和/或水和/或^:生物的测试量中 一个参考物种的活浮 游生物细胞和/或微生物的数量可通过如下方式来计算测量最小荧光 Fo (没有照射)，测量最大荧光Fm (有照射)以及通过形成(Fm-Fo ) 的差值来计算变量荧光Fv。本专利技术的用于探测水中的/来自水的活浮游生物细胞和/或微生物 的装置提供有至少 一个荧光计，用于确定测试空间中的 一定量的水和 /或一定量的微生物的最小荧光Fo和最大荧光Fm,从而该荧光计具 有至少一个光源和至少一个探测器。另外，设置有一个分析单元，通 过该分析单元来确定变量荧光Fv，并且可作为由此确定的变量荧光 Fv的函数计算测试体积中参考物种的活浮游生物细胞和/或微生物的 数量。作为另一选择，或除了通过形成最大荧光Fm与最小荧光Fo的 差值来计算变量荧光Fv之外，还可利用本专利技术的方法和本专利技术的装 置来确定测量空间中荧光感应曲线的动态特性，尤其是通过部分地或 完全地确定荧光感应曲线随时间的特性，以及通过使用数学模型进行 内插来获得缺少的信息。荧光的强度与测量空间中和/或水中的/来自水的测试量中参考物8种的细胞数量成正比，即，该关系遵循一条直线，其中比例线的斜率 进而是个别细胞尺寸的度量。测试空间可以是填满待测水(即，水样品)的测试体积，但也 可以是过滤一定量待测水的隔膜过滤器，并且由此在细胞层位于隔膜过滤器表面上并且没有水的情况下测量最小荧光Fo和最大荧光Fm。 惊奇地发现，可基于计算变量荧光Fv以及基于测量由于光输入 (即，测量空间中细胞的短时膝光)而引起的活细胞放热来确定活细 胞的数量。因此，变量荧光Fv和所放出的热同样都是测量体积中活细胞数 量的度量，即，这两个变量彼此等效，尤其是因为活细胞在短暂曝光 之后会放出热和荧光，所以可将测量空间中参考物种的活细胞数量计 算为变量荧光的函数以及(作为另一选择或另外地)计算为放热的函 数。本专利技术其他的有利实施例在从属权利要求中加以限定。 因此，有利的情形是，实施线性校准来确定变量荧光Fv与测量 空间中参考物种的活浮游生物细胞和/或微生物数量之间的关系，尤其是细胞尺寸的最小长度大于0.8nm的参考物种。尤其是，在为确定荧 光Fo、 Fm进行测量之前，实施一次或多次线性校准是有利的。该参考物种以及细胞尺寸的最小长度大于0.8nm的细胞可通过 已知的显微镜方法来确定和/或确认，即，参考物种是预先选定的。基于该线性校准，现可根据由此确定的变量荧光Fv值来计算细 胞计数。优选地，尤其通过体积比较来计算细胞尺寸不同于参考物种的活 浮游生物细胞和/或微生物的等效数量。浮游生物细胞的细胞含量通常 与这些细胞的体积成比例。基于这种关联性，可在细胞尺寸不同于参 考物种的细胞尺寸时计算活浮游生物细胞和/或樣吏生物的等效数量。优选地对散射光进行确定，尤其是在确定最小荧光Fo和/或最大 荧光Fm之前确定散射光。可在实施该测量之前直接确定散射光，尤 其是在确定最小荧光Fo和/或总荧光Fm之前50fis至lOO^is,尤其是80ns确定散射光。该测量探测可能存在的任何散射光或并非由活细胞 发出的任何其他形式的光。该最小荧光Fo优选地是通过形成测试体积内最小荧光的数个单 独测量的平均值来确定的。优选地，以间隔为20ms至100ms来实施 数个单独测量。作为另一选择或另外地，可通过根据最大荧光Fm的数个单独测 量形成平均值来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测水中和／或来自水的活浮游生物细胞和／或微生物的方法，所述水尤其是压舱水、水域、废水或游泳池或洗浴设施中的水，该方法的特征在于如下步骤：　·通过形成测量空间（１１）中的最大荧光（Ｆｍ）与最小荧光（Ｆｏ）之间的差值，或通过探测 测量空间（１１）中荧光感应曲线（１）的动态特性来计算变量荧光（Ｆｖ），尤其是通过测量所述荧光感应曲线（１）随时间的特性，并且尤其是通过内插或通过积分来计算所述变量荧光（Ｆｖ）；以及　·作为所述变量荧光（Ｆｖ）的函数计算所述测量空间（１ １）中参考物种的活浮游生物细胞和／或微生物的数量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.1 DE 102006041347.41、一种用于探测水中和/或来自水的活浮游生物细胞和/或微生物的方法，所述水尤其是压舱水、水域、废水或游泳池或洗浴设施中的水，该方法的特征在于如下步骤·通过形成测量空间(11)中的最大荧光(Fm)与最小荧光(Fo)之间的差值，或通过探测测量空间(11)中荧光感应曲线(1)的动态特性来计算变量荧光(Fv)，尤其是通过测量所述荧光感应曲线(1)随时间的特性，并且尤其是通过内插或通过积分来计算所述变量荧光(Fv)；以及·作为所述变量荧光(Fv)的函数计算所述测量空间(11)中参考物种的活浮游生物细胞和/或微生物的数量。2、 一种用于探测水中和/或来自水的活浮游生物细胞和/或微生物 的方法，所述水尤其是压舱水、水域、废水或游泳池或洗浴设施中的 水，该方法的特征在于如下步骤 测量由于光输入而引起的测量空间(11)中的放热；以及 .作为所述放热的函数计算所述测量空间(11)中一种参考物种 的活浮游生物细胞和/或微生物的数量。3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实施线性校 准来确定所述变量荧光(Fv)和/或所述放热与所述测量空间(11)中 参考物种的活浮游生物细胞和/或微生物的数量之间的关系，所述参考 物种尤其是细胞尺寸的最小长度大于0.8pm的参考物种，尤其是所述 线性校准在确定所述荧光(Fo， Fm)和/或所述放热之前被实施一次 或多次。4、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，计算数量，尤其是通过体积对比来计算。5、根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定 散射光，尤其是得到所述散射光是在确定所述最小荧光(Fo)和/或所述最大荧光(Fm )之前50ns至100jis，尤其是80nm。6、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 根据所述最小荧光(Fo)的多次单独测量形成平均值来确定所述最小 荧光(Fo )，并且尤其是以间隔为20ms至100ms来实施数次单独测 量。7、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 形成所述最大荧光(Fm)的数次单独测量的平均值来确定所述最大 荧光(Fm )，并且尤其是以间隔为20ms至100ms来实施数次单独测 量。8、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用 所述最小荧光(Fo)的平均值和/或所述最大荧光(Fm)的平均值来 计算所述变量荧光(Fv)。9、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 荧光计来确定荧光值(Fo， Fm)，所述荧光计使用至少一个脉动光 源(PL)和/或至少一个连续光源(KL)，使得所述光源(PL， KL) 尤其是LED。10、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 使用脉动光来确定所述荧光或测量所述放热，尤其是所述脉动光是波 长为420nm的光。11、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 使用至少一个脉动光源(PL)和/或至少一个波长长于700nm的光源 来确定所述最小荧光(Fo )或测量所述放热，尤其是所述脉动光源(PL) 的光脉冲具有20ms至100ms的间隔。12、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过 使用连续光来确定所述最大荧光(Fm)或测量所述放热，尤其是所 述连续光是波长为660nm的光。13、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·科龙，A·科恩穆勒，
申请(专利权)人：RWO有限公司，
类型：发明
国别省市：DE