微生物多參數(shù)綜合測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種微生物多參數(shù)綜合測(cè)試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物檢測(cè)尤其是食品中有毒微生物的直接測(cè)量一直是食品微生物檢測(cè)的研究熱點(diǎn)。目前，高光譜成像技術(shù)已被廣泛用于研究食品的品質(zhì)、特性(PH值和粘度)以及污染物(微生物和三聚氰胺)。此外，高光譜成像技術(shù)還可直接用于檢測(cè)孢子或內(nèi)孢子的生存能力。電介質(zhì)是一種在外部電場(chǎng)作用下能夠產(chǎn)生兩極分化現(xiàn)象的材料，包括氣體、液體和固體材料。介電常數(shù)是電介質(zhì)的一個(gè)重要的性能參數(shù)。它是電介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微觀表現(xiàn)，包括電荷分布、化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形態(tài)等。而電介質(zhì)傳感器就用于測(cè)量介質(zhì)材料的介電常數(shù)。因此構(gòu)建微生物介電譜和高光譜同步測(cè)量平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)微生物多元信息的采集從而實(shí)現(xiàn)其直接定量和定性檢測(cè)的有效嘗試?，F(xiàn)有的微生物檢測(cè)技術(shù)，大多僅是對(duì)微生物的單一特性或少數(shù)幾個(gè)特性進(jìn)行分析檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物多特性的綜合分析檢測(cè)，使得檢測(cè)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在微流控技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種用于微生物顯微圖像采集、介電特性和光譜特性同步測(cè)試的微生物多參數(shù)綜合測(cè)試平臺(tái)。本發(fā)明統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)科學(xué)合理、可高效率的實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物樣品的多特性、多參數(shù)的綜合同步分析檢測(cè)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種微生物多參數(shù)綜合測(cè)試平臺(tái)，包括，高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵，微流控芯片，顯微鏡頭，顯微高光譜儀，計(jì)算機(jī)，光纖光譜儀，介電譜儀。
[0006]所述微流控芯片，包括:微流通道、電容式介電電極、平面波導(dǎo)式梳式電極、平行電極、光纖通孔、背光孔和鏡頭孔。微流控芯片整體上為密封腔式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)置有微流通道，在微流通道的兩端分別設(shè)置有入液口和出液口 ；沿入液口到出液口的方向依次設(shè)置有鏡頭孔、背光孔、平行電極、平面波導(dǎo)式梳式電極和電容式介電電極；所述鏡頭孔和背光孔對(duì)稱設(shè)置在微流控芯片的正面和背面，通過(guò)鏡頭孔顯微系統(tǒng)可以采集流道內(nèi)的微生物的圖像信息，通過(guò)背光孔，背景光源可照進(jìn)微流通道，從而為顯微系統(tǒng)提供背景光源，所述鏡頭孔和背光孔均采用石英片密封；所述平行電極包括上平行電極和下平行電極，其對(duì)稱設(shè)置在微流控芯片的兩側(cè)，上平行電極由上平行電極的檢測(cè)電極板和上平行電極的檢測(cè)接頭組成，下平行電極由下平行電極的檢測(cè)電極板和下平行電極的檢測(cè)接頭組成，上平行電極的檢測(cè)電極板和下平行電極的檢測(cè)電極板等間距設(shè)置在流道的底面上，相互平行且與流動(dòng)方向垂直，上平行電極的檢測(cè)接頭和下平行電極的檢測(cè)接頭設(shè)置在流道外，并分別與上平行電極的檢測(cè)電極板、下平行電極的檢測(cè)電極板相連；所述平面波導(dǎo)式梳式電極包括上平面波導(dǎo)式梳式電極和下平面波導(dǎo)式梳式電極，其對(duì)稱設(shè)置在微流控芯片的兩側(cè)，上平面波導(dǎo)式梳式電極由上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板和上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)接頭組成，下平面波導(dǎo)式梳式電極由下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板和下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)接頭組成，上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板和下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板等間距設(shè)置在流道的底面上，相互平行且與流動(dòng)方向垂直，上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)接頭和下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)接頭設(shè)置在流道外，并分別與上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板和下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板相連；所述電容式介電電極包括上電容式介電電極和下電容式介電電極，其對(duì)稱設(shè)置在微流控芯片的兩側(cè)，上電容式介電電極由上平行電極的檢測(cè)電極板和上電容式介電電極的檢測(cè)接頭組成，下電容式介電電極由下電容式介電電極的檢測(cè)電極板和下電容式介電電極的檢測(cè)接頭組成，且上電容式介電電極的檢測(cè)電極板和下電容式介電電極的檢測(cè)電極板對(duì)稱設(shè)置在流道內(nèi)表面上，上電容式介電電極的檢測(cè)接頭和下電容式介電電極的檢測(cè)接頭設(shè)置在流道外，并分別與上電容式介電電極的檢測(cè)電極板和下電容式介電電極的檢測(cè)電極板相連；所述光纖通孔設(shè)置在微流控芯片的側(cè)面，用于光譜檢測(cè)。
[0007]所述高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵，包括:導(dǎo)軌，滑動(dòng)支架，柱塞泵，進(jìn)液導(dǎo)管，出液導(dǎo)管，出液口單向閥，進(jìn)液口單向閥，彈簧，凸輪和馬達(dá)。其中，導(dǎo)軌水平設(shè)置，并與滑動(dòng)支架的底端相連，以使滑動(dòng)支架在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)；在滑動(dòng)支架的頂端設(shè)置有柱塞泵，在柱塞泵的進(jìn)液口和出液口上分別設(shè)置進(jìn)液口單向閥和出液口單向閥，柱塞泵的柱塞一端嵌入柱塞泵內(nèi)部，另一端設(shè)置有離合板；彈簧同軸套在柱塞上，彈簧的兩端分別與離合板和柱塞泵相接觸；所述馬達(dá)固定放置，其驅(qū)動(dòng)軸上固定有凸輪。在使用時(shí)，控制滑塊支架在導(dǎo)軌上向右移動(dòng)一端距離，使柱塞的離合板與凸輪相接觸，然后開啟馬達(dá)，馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪壓迫柱塞，并結(jié)合彈簧的張緊作用，使柱塞在柱塞泵內(nèi)部產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使柱塞泵內(nèi)密封工作容腔的容積發(fā)生變化來(lái)產(chǎn)生吸力，以實(shí)現(xiàn)從進(jìn)液導(dǎo)管吸取液體，從出液導(dǎo)管排出液體。
[0008]所述高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵的出液導(dǎo)管與微流控芯片的入液口密閉相連，微流控芯片的鏡頭孔通過(guò)顯微鏡頭與顯微高光譜儀相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物顯微高光譜圖像信息的采集；微流控芯片的電容式介電電極、平面波導(dǎo)式梳式電極和平行電極分別與介電譜儀連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的介電特性進(jìn)行檢測(cè)；微流控芯片的光纖通孔與光纖光譜儀相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的光譜特性進(jìn)行檢測(cè)。顯微高光譜儀、介電譜儀和光纖光譜儀分別與計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0009]本發(fā)明在使用時(shí)，首先調(diào)整好高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵的進(jìn)樣精度，并開啟馬達(dá)，使高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵開始工作，高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵從其入液口吸入微生物樣液，并從出液口將微生物樣液導(dǎo)入微流控芯片。然后開啟微流控芯片的背景光源，透過(guò)背光孔，為微流控芯片的顯微高光譜儀提供背景光源，并開啟顯微高光譜儀，以及介電譜儀和光纖光譜儀，使其都開始工作，完成對(duì)微生物樣液的各參數(shù)的采集，最后將采集的參數(shù)傳送給計(jì)算機(jī)。
[0010]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵的離合板中嵌有測(cè)力傳感器，優(yōu)選在離合板與凸輪接觸的外端面的中心位置進(jìn)行內(nèi)嵌設(shè)置測(cè)力傳感器，所述測(cè)力傳感器與控制器相連，所述控制器與馬達(dá)相連，其中:所述測(cè)力傳感器，用于采集馬達(dá)帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪與離合板相接觸產(chǎn)生的壓力信號(hào)，并將采集的壓力信號(hào)傳遞給控制器；所述控制器，用于接收測(cè)力傳感器輸送的壓力信號(hào)，并將這一壓力信號(hào)，與設(shè)定的壓力信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩個(gè)壓力信號(hào)相等或者測(cè)力傳感器輸送的壓力信號(hào)達(dá)到設(shè)定壓力信號(hào)的90—95%時(shí)，向馬達(dá)發(fā)出控制信號(hào)，以使馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)凸輪離開離合板；當(dāng)測(cè)力傳感器輸送的壓力信號(hào)為零時(shí)，向馬達(dá)發(fā)出控制信號(hào)，以使馬達(dá)正向旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)凸輪擠壓離合板。
[0011]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵的馬達(dá)型號(hào)為UTmotor35HB35 或星科 86BYG250A86。
[0012]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述微流控芯片的鏡頭孔和背光孔均采用石英片密封。
[0013]在本發(fā)明的技術(shù)方案中,所述介電譜儀選用Novocontrol寬頻介電譜儀。
[0014]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述光纖光譜儀選用Maya 2000光纖光譜儀。
[0015]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述顯微高光譜儀選用HScamera-ES顯微高光譜儀。
[0016]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述上平行電極的檢測(cè)電極板的數(shù)量為I一3個(gè)；所述下平行電極的檢測(cè)電極板為I一3個(gè)。
[0017]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述上平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板的數(shù)量為2—3個(gè)；所述下平面波導(dǎo)式梳式電極的檢測(cè)電極板的數(shù)量為2— 3個(gè)。
[0018]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述光纖通孔設(shè)置在微流控芯片側(cè)面的中央位置。
[0019]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述鏡頭孔和背光孔均采用石英片密封。
[0020]在進(jìn)行使用時(shí)，使用高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵對(duì)微生物試液的進(jìn)樣進(jìn)行精確控制，以使在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中穩(wěn)定微生物樣液的進(jìn)料量，以使微生物檢測(cè)試液從入液口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)微流通道，從出液口流出。鏡頭孔與顯微高光譜儀相連，并打開背景光源，透過(guò)背光孔為顯微高光譜儀提供背景光，以實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物顯微高光譜圖像信息的采集；電容式介電電極、平面波導(dǎo)式梳式電極和平行電極分別連接介電譜測(cè)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的介電特性和數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)；光纖通孔與光纖光譜儀相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的光譜特性進(jìn)行檢測(cè)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)高精度柱塞式微量進(jìn)樣泵對(duì)微生物試液的進(jìn)樣進(jìn)行精確控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)液體中微生物的顯微圖像信息采集，以及對(duì)微生物的光譜特性信息和介電特性信息的采集，從而實(shí)現(xiàn)微生物多元信息同步采集，提高檢測(cè)效率和檢測(cè)精度的。