專利名稱：：生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及到檢測儀
技術領域：
，尤其是一種生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀。
背景技術：
：當前，食品安全已成為全球關注的焦點問題，微生物污染是食品安全的最主要威脅之一，而微生物數量是食品安全檢測的重要項目。目前，微生物數量檢測仍采用培養(yǎng)計數法，從開始培養(yǎng)到肉眼可見的菌落需要13天，操作繁瑣，且局限于實驗室，對操作人員的技術水平要求較高，容易出現人為的誤差；而且目前存在于自然環(huán)境中的微生物，能夠進行人工培養(yǎng)的只是35%，而且沒有單獨一種培養(yǎng)基或一套物理、化學條件能夠滿足樣品中所有微生物的生理要求；同時，培養(yǎng)基的制備、平板培養(yǎng)、菌落計數等工作量大、費時、費力，提供的是歷史性信息，不能滿足企業(yè)生產質量控制、衛(wèi)生監(jiān)督檢測需要快速獲得微生物信息的要求。ATP生物發(fā)光技術是20世紀60年代由NASA(美國航空航天局)的科學家們(Chappelle和Levin等)提出，可以檢測ATP及與反應相關物質的濃度，具有簡單快速靈敏的優(yōu)點。其原理是熒光素酶(Luciferase)以D-熒光素(Luciferin)、三磷酸腺苷(ATP)和O2為底物，在Mg2+存在時，能將化學能轉化為光能。D-Luciferin+ATP+O2luc^1T>Oxy-Luciferin+AMP+PPi+H20+hvATP既是熒光素酶催化生物發(fā)光的必需底物，又是所有生物生命活動的能量來源。在熒光素酶催化的發(fā)光反應中，ATP在一定的濃度范圍內，其濃度與發(fā)光強度呈線性關系。D’Eustachio和Levin的研究表明，各生長時期的細菌均有較恒定水平的ATP含量，因此，提取微生物細胞ATP，利用生物發(fā)光法測出ATP的含量后，即可推算出樣品中的含菌量，整個過程僅為十幾分鐘。由于生物發(fā)光法無需培養(yǎng)過程，操作簡便、靈敏度高，數分鐘內可得到結果，已被不少國家廣泛應用到食品工業(yè)的衛(wèi)生質量控制和環(huán)境監(jiān)測。最顯著的應用是生產開始前生產線和環(huán)境的衛(wèi)生狀況檢測，該法可在2分鐘內得到設備表面清潔狀況的檢測結果，具有其它微生物檢測方法無法比擬的優(yōu)勢。發(fā)達國家在微生物安全領域占有巨大的技術優(yōu)勢，以德國Merck公司及Berthold公司、日本TOA公司等為代表的ATP生物發(fā)光檢測儀，可以檢測到pg級、fg級甚至更低數量級的ATP含量，轉化為微生物細菌數的含量可檢測到樣品中百個到萬個細胞，檢測所需時間僅為幾十分鐘或數小時。但他們的生物發(fā)光檢測儀及其配套的試劑盒價格昂貴，簡單的儀器一般為510萬元/臺，稍好的一套價格達到1040萬元/臺，試劑盒的價格為3050元/次，相對于我國的國情，檢測成本太高。在國內，目前在北京、上海、深圳等地已有生產簡易的生物化學發(fā)光檢測儀，與國外同類型機相比，這些儀器普遍存在體型大、笨重、不夠穩(wěn)定等不足，且沒有配備良好的軟件系統(tǒng)，檢測結果不能直接反映樣品微生物污染水平，基本上沒有應用于食品工業(yè)的衛(wèi)生質量控制和環(huán)境監(jiān)測；北京生產的微弱發(fā)光測量儀是借助生物細胞自身的發(fā)光現象，研究其活性特征等，不適合用于微生物量的測定。目前，國內僅有數家疾病防治與衛(wèi)生監(jiān)督機構擁有ATP生物發(fā)光檢測儀，且利用率不高。ATP生物發(fā)光技術在國內未得到較好的應用。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服現有的檢測儀器檢測時間慢、檢測成本高的技術問題，提供一種成本低、檢測速度快的生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀。為實現以上目的，本實用新型采取了以下的技術方案一種生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，包括有相互連接的人機模塊和電源模塊，還包括有被測樣品與發(fā)光試劑發(fā)生反應的反應測量室，與反應測量室連接、并能將反應測量室內混合物發(fā)出的冷光光源轉換為電信號的光電倍增管，該光電倍增管另一端連接到用于將光電倍增管產生的電信號放大的寬帶前置放大器，該寬帶前置放大器另一端連接有用于將電信號進行篩選的信號甄別模塊，該信號甄別模塊電連接到用于將電信號轉換為數字信號輸出的中央處理模塊，該中央處理模塊連接到所述人機模塊；在所述光電倍增管、寬帶前置放大器、信號甄別模塊、中央處理模塊的外側還套設有光電磁屏蔽筒。本實用新型的工作過程如下當被測樣品與發(fā)光試劑在反應管中混合后，樣品中的ATP就會和發(fā)光試劑中的熒光素在酶的催化下反應，同時發(fā)出微弱的冷光，發(fā)光量與ATP濃度成正比，將反應管放入反應測量室中，生物發(fā)光具有發(fā)光微弱、發(fā)光短暫、不太穩(wěn)定等因素，光信號經過光通道被緊靠反應測量室的光電倍增管接收，光電倍增管擔負了光電轉換的功能，它能將弱光轉換成微弱的快速脈沖，這個脈沖傳送給寬帶前置放大器放大，放大后的信號同時含有有效信號和噪聲成分，信號甄別模塊根據信號的特征可以去掉干擾信號，留下有用信號，有用信號直接進入中央處理模塊，中央處理模塊將接收的電信號處理成數碼信號，通過人機交互模塊輸出數據，也可以通過軟件給使用者提示該被測樣品的微生物數量是否超標。電源模塊用于給各部件提供工作電源。由于光電倍增管對光的感應度很高，為避免外界光線或其他物質干擾光電倍增管的工作，通過設置光電磁屏蔽筒能有消除外界對光電倍增管的影響。所述反應測量室包括樣品盒滑塊及與光電倍增管連通的滑道式樣品盒，所述樣品盒滑塊設置在滑道式樣品盒內，在樣品盒滑塊的外側設有滑塊蓋，在樣品盒滑塊的側面與滑道式樣品盒內側的接觸面上設有滑道軌，在滑道軌上設有滑道蓋；在所述樣品盒滑塊的縱向位置處開有放置反應管的樣品槽，在樣品盒滑塊的側面上朝向光電倍增管的位置處設有與樣品槽相通的測光孔。所述人機模塊包括顯示屏，鍵盤，打印機，人機集成電路，所述顯示屏和鍵盤嵌于檢測儀頂部，人機集成電路設置于顯示屏下方，該鍵盤通過排線與中央處理模塊連接，所述打印機通過排線與所述電源模塊連接。本實用新型與現有技術相比，具有如下優(yōu)點本實用新型檢測儀解決了目前ATP生物發(fā)光儀所存在的進口價格貴、國內尚未有能用于現場檢測的同類替代品等問題，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、檢測速度快、操作簡便、體積小、方便攜帶、可用于各類樣品的ATP濃度及微生物量的快速測定的特點，價格大大低于國外同類產品，結合國產檢測試劑使用，其單次測試費用遠遠低于用國外的同類試劑，更有利于該快速測試技術的普及；可以在生產過程或銷售途徑中對生產用水、飲用水、飲料、食品等及環(huán)境衛(wèi)生、消毒效果的現場檢測，為生產企業(yè)和監(jiān)督機構帶來很大方便。圖1為本實用新型系統(tǒng)框圖；圖2為本實用新型檢測儀內部結構示意圖；圖3為本實用新型檢測儀外部結構示意圖(一)；圖4為本實用新型檢測儀外部結構示意圖(二)；附圖標記說明1_反應測量室，11-滑道式樣品盒，12-樣品槽，13-滑道蓋，14-滑道軌，15-滑塊蓋，16-測光孔，17-樣品盒滑塊，2-光電倍增管，3-光電磁屏蔽筒，31-后蓋，4-寬帶前置放大器，5-信號甄別模塊，6-中央處理模塊，7-人機模塊，71-顯示屏，72-鍵盤，73-打印機，74-人機集成電路，8-電源模塊，81-電源開關，82-輸入電源，83-輸出電路，10-排線。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型的內容做進一步詳細說明。實施例請參閱圖1和圖2所示，一種生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，該檢測儀的外殼采用ABS材料，可根據需要設計成不同的便攜式外殼，該外殼具有防塵防水功能，在外殼內包括有相互電連接的人機模塊7和電源模塊8，反應測量室1，被測樣品與發(fā)光試劑在反應測量室1內發(fā)生化學反應，與反應測量室1連接、并能將反應測量室1內混合物發(fā)出的冷光光源轉換為電信號的光電倍增管2，該光電倍增管2另一端連接到用于將光電倍增管2產生的電信號放大的寬帶前置放大器4，該寬帶前置放大器4另一端連接有用于將電信號進行篩選的信號甄別模塊5，該信號甄別模塊5電連接到用于將電信號轉換為數字信號輸出的中央處理模塊6，該中央處理模塊6連接到人機模塊7；在光電倍增管2、寬帶前置放大器4、信號甄別模塊5、中央處理模塊6的外側還套設有光電磁屏蔽筒3；上述各模塊的具體應用為電源模塊8采用經典的電源電路，提供兩組標準電源+5V，+12V，光電倍增管2所需的高電壓由高壓模塊提供，最大輸出電壓為1800V，最大輸出電流為2mA。輸入電源、電源開關跟電源模塊主體分開；光電倍增管2采用特定波段的光電倍增管，無需制冷，常溫下即可使用；寬帶前置放大器4采用寬帶高頻放大器，其增益達到100倍時，頻響特性為50MHz左右；信號甄別模塊5采用上下甄別電路對有效脈沖進行甄別，選擇適合的電平，有效地濾除了噪聲，恢復時間短；中央處理模塊6采用mega32單片機對收集到的數據進行處理和系統(tǒng)控制；人機模塊7使用非編碼式4鍵軟鍵盤，輸出設備使用由液晶控制芯片ST7902驅動的128X64點陣式的IXD，功能顯示四行，每行8個漢字，人機模塊7具體包括顯示屏71，鍵盤72，打印機73，人機集成電路74，顯示屏71和鍵盤72嵌于檢測儀頂部，人機集成電路74設置于顯示屏下方，該鍵盤72通過排線10與中央處理模塊6連接，打印機73通過排線與電源模塊8連接；打印機73采用微型針式打印機，能同步或選擇打印。[0028]電源模塊8包括電源開關81，輸入電源82，由RS232進行串行輸出輸出電路83。上述光電倍增管2、寬帶前置放大器4、信號甄別模塊5、中央處理模塊6依次整合在光電磁屏蔽筒3內部，光電磁屏蔽筒3遠離反應測量室1一端端部上設有后蓋31，上述五部分形成一個整體，設置于檢測儀機殼內部前方，具有占用空間小、抗干擾作用。反應測量室1包括有與光電磁屏蔽筒3垂直接合滑道式樣品盒11(其整體規(guī)格為110X80.5X45mm)，樣品盒滑塊17，樣品盒滑塊17設置在滑道式樣品盒11內，在樣品盒滑塊17的外側設有滑塊蓋15，在樣品盒滑塊17的側面與滑道式樣品盒11內側的接觸面上設有滑道軌14，在滑道軌14上設有滑道蓋13；在樣品盒滑塊17的縱向位置處開有放置反應管的樣品槽12(其直徑為14.4mm，高4.8mm)，在樣品盒滑塊17的側面上朝向光電倍增管2的位置處設有與樣品槽12相通的用于透光的測光孔16，測光孔16與光電倍增管2的陰極對正，樣品盒滑塊17滑動時由遮擋板封閉透光孔，只有當樣品盒滑塊17完全歸位才能打開遮擋板。請參閱圖3所示，檢測儀外部機殼構造為長方體，從側面前方進樣。性能測試如下試劑生物發(fā)光微生物數量抗干擾快速檢測試劑盒(批號041208，內含標準ATP試劑、ATP監(jiān)測劑、ATP監(jiān)測劑稀釋液、測試緩沖液、細胞ATP釋放劑、去ATP水)ATP監(jiān)測劑F&L041208用ATP監(jiān)測劑稀釋液溶解稀釋為4mL/瓶標準ATP10,l(T14mol/mL測試結果表1校正結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2線性測定<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>可信檢測靈敏度達到5Χl(T13mol/mL標準ATP濃度，在ATP濃度為2X10_13mol/mLIX10_1(lmOl/mL范圍內線性達到r=0.9922。儀器穩(wěn)定性好，漂移幅度小，但響應值較低。請參閱圖4所示，在圖3樣機的基礎上制作一臺改進型樣機，機殼構造為臺形，側面有一定弧度，從正面左方進樣。改進了信號甄別模塊和寬帶前置放大器，加大了光電倍增管工作電壓。性能測試如下試劑生物發(fā)光微生物數量抗干擾快速檢測試劑盒(批號050404，內含標準ATP試劑、ATP監(jiān)測劑、ATP監(jiān)測劑稀釋液、測試緩沖液、細胞ATP釋放劑、去ATP水)；ATP監(jiān)測劑F&L050404用ATP監(jiān)測劑稀釋液溶解稀釋為6mL/瓶；標準ATP10-1010_14mol/mL；測試結果表3校正結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>可信檢測靈敏度達到5Xl(T13mol/mL標準ATP濃度，在ATP濃度為5X10_13mol/mLlXl(T9m0l/mL范圍內線性達到r=0.99994，在該ATP濃度范圍的測試結果是可信的。儀器穩(wěn)定性好，漂移幅度小，響應值高。[0053]上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。權利要求一種生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，包括有相互連接的人機模塊(7)和電源模塊(8)，其特征在于還包括有被測樣品與發(fā)光試劑發(fā)生反應的反應測量室(1)，與反應測量室(1)連接、并能將反應測量室(1)內混合物發(fā)出的冷光光源轉換為電信號的光電倍增管(2)，該光電倍增管(2)另一端連接到用于將光電倍增管(2)產生的電信號放大的寬帶前置放大器(4)，該寬帶前置放大器(4)另一端連接有用于將電信號進行篩選的信號甄別模塊(5)，該信號甄別模塊(5)電連接到用于將電信號轉換為數字信號輸出的中央處理模塊(6)，該中央處理模塊(6)連接到所述人機模塊(7)；在所述光電倍增管(2)、寬帶前置放大器(4)、信號甄別模塊(5)、中央處理模塊(6)的外側還套設有光電磁屏蔽筒(3)。2.如權利要求1所述的生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，其特征在于所述反應測量室⑴包括樣品盒滑塊(17)及與光電倍增管(2)連通的滑道式樣品盒(11)，所述樣品盒滑塊(17)設置在滑道式樣品盒(11)內，在樣品盒滑塊(17)的外側設有滑塊蓋(15)，在樣品盒滑塊(17)的側面與滑道式樣品盒(11)內側的接觸面上設有滑道軌(14)，在滑道軌(14)上設有滑道蓋(13)；在所述樣品盒滑塊(17)的縱向位置處開有放置反應管的樣品槽(12)，在樣品盒滑塊(17)的側面上朝向光電倍增管(2)的位置處設有與樣品槽(12)相通的測光孔(16)。3.如權利要求1所述的生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，其特征在于所述光電磁屏蔽筒(3)遠離反應測量室(1)一端端部上設有后蓋(31)。4.如權利要求1所述的生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，其特征在于所述人機模塊(7)包括顯示屏(71)，鍵盤(72)，打印機(73)，人機集成電路(74)，所述顯示屏(71)和鍵盤(72)嵌于檢測儀頂部，人機集成電路(74)設置于顯示屏下方，該鍵盤(72)通過排線(10)與中央處理模塊(6)連接，所述打印機(73)通過排線與所述電源模塊(8)連接。專利摘要本實用新型公開了一種生物發(fā)光微生物數量快速檢測儀，包括有相互連接的人機模塊和電源模塊，被測樣品與發(fā)光試劑發(fā)生反應的反應測量室，將反應測量室內混合物發(fā)出的冷光光源轉換為電信號的光電倍增管，用于將光電倍增管產生的電信號放大的寬帶前置放大器，用于將電信號進行篩選的信號甄別模塊，該信號甄別模塊電連接到用于將電信號轉換為數字信號輸出的中央處理模塊，該中央處理模塊連接到所述人機模塊；在所述光電倍增管、寬帶前置放大器、信號甄別模塊、中央處理模塊的外側還套設有光電磁屏蔽筒。本實用新型可以在生產過程或銷售途徑中對生產用水、飲用水、飲料、食品等及環(huán)境衛(wèi)生、消毒效果的現場檢測，為生產企業(yè)和監(jiān)督機構帶來很大方便。文檔編號C12M1/34GK201567331SQ2009202655公開日2010年9月1日申請日期2009年12月24日優(yōu)先權日2009年12月24日發(fā)明者吳慧清,吳清平,張健偉,張菊梅,李程思,毛敏申請人:廣東省微生物研究所;廣東環(huán)凱微生物科技有限公司