光子晶體全反射層制備方法及基于該全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】光子晶體全反射層制備方法及基于該全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀，涉及細(xì)菌數(shù)量檢測(cè)技術(shù)。它為了解決常規(guī)的細(xì)菌快速度檢測(cè)方法由于采用光柵來產(chǎn)生波長(zhǎng)為600nm的單色光，導(dǎo)致體積龐大導(dǎo)且價(jià)格昂貴的問題。本發(fā)明采用光子晶體微球來制備乙醇水懸濁液，在乙醇水懸濁液中加入葡萄糖，然后于恒溫70℃條件下培養(yǎng)于玻璃板上，4小時(shí)后將玻璃板取出封裝，得到光子晶體全反射層，利用光子晶體全反射層代替光柵來獲得600nm的單色光，將該單色光應(yīng)用在細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)中，儀器穩(wěn)定性好，而且體積小巧，適合攜帶，并且成本非常低。本發(fā)明適用于細(xì)菌數(shù)量檢測(cè)。
【專利說明】光子晶體全反射層制備方法及基于該全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及細(xì)菌數(shù)量檢測(cè)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的細(xì)菌快速度檢測(cè)方法中，一種為…？(三磷酸腺苷)生物發(fā)光法，該方法的主要的缺點(diǎn)是不能區(qū)分微生物與非微生物八I？，不能特異性地區(qū)分微生物的種類，并且樣品本身和八I？提取劑等含有的某些離子會(huì)對(duì)…？的測(cè)定造成干擾和抑制發(fā)光作用。同時(shí)，該方法需要合適的八了？提取劑，需要專業(yè)人員的操作，并且受游離八I？和體細(xì)胞的影響較大，酶促反應(yīng)影響因素多，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果精度不夠高，并且試劑昂貴，增加了檢測(cè)成本。另一種細(xì)菌快速度檢測(cè)方法為，采用光柵得到波長(zhǎng)為600=0的單色光，600=0單色光進(jìn)入待測(cè)樣品，從待測(cè)樣品出射后，利用光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理后得到待測(cè)樣品內(nèi)的細(xì)菌總數(shù)。這種方法不需要化學(xué)試劑，不涉及酶促反應(yīng)，因而測(cè)量的準(zhǔn)確度較高，整個(gè)裝置的穩(wěn)定性也較高，但光柵體積龐大，不方便攜帶，且光柵價(jià)格昂貴，增加了整個(gè)檢測(cè)儀器的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決常規(guī)的細(xì)菌快速度檢測(cè)方法由于采用光柵來產(chǎn)生波長(zhǎng)為600=0的單色光，而光柵不僅體積龐大導(dǎo)致攜帶不方便，而且價(jià)格昂貴，增加了檢測(cè)儀器的成本的問題，提供一種光子晶體全反射層制備方法及基于該全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀。
[0004]本發(fā)明所述的光子晶體全反射層制備方法包括以下步驟:
[0005]步驟一、制備單分散性均一的光子晶體微球，所述光子晶體能夠在600=0處產(chǎn)生光子帶隙；
[0006]步驟二、將所述光子晶體微球經(jīng)過離心、洗滌和干燥后，配置成光子晶體微球濃度為3%至6%的乙醇水懸濁液，該乙醇水懸濁液中，乙醇的體積所占的比例為15%至25% ；
[0007]步驟三、在所述乙醇水懸濁液中加入葡萄糖，并攪拌均勻，加入的葡萄糖與乙醇水懸濁液的質(zhì)量比為0.5: 100至2.5:100 ；
[0008]步驟四、將攪拌均勻后的乙醇水懸濁液于恒溫651至751條件下培養(yǎng)于玻璃板上，培養(yǎng)時(shí)間為3.5至4.25小時(shí)，培養(yǎng)結(jié)束后將玻璃板取出封裝，得到光子晶體全反射層。
[0009]基于上述光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀，該細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀包括光源、光子晶體全反射層、吸收池、光電倍增管和讀數(shù)裝置，光源發(fā)出的光照射在光子晶體全反射層上，經(jīng)光子晶體全反射層反射后進(jìn)入吸收池，從吸收池出射的光照射在光電倍增管的光敏面上，光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該電信號(hào)發(fā)送至讀數(shù)裝置。
[0010]本發(fā)明所述的光子晶體全反射層對(duì)波長(zhǎng)為600皿的光能夠全反射，對(duì)600皿以外的波長(zhǎng)透射，可以用來產(chǎn)生600=0的單色光?；谠摴庾泳w全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)時(shí)，光子晶體全反射層對(duì)光源發(fā)出的波長(zhǎng)為600=0的光進(jìn)行全反射，反射后的光進(jìn)入裝有待測(cè)樣品的吸收池，從吸收池出射的光能夠反應(yīng)出待測(cè)樣品中細(xì)菌的數(shù)量，因此利用光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，通過讀數(shù)裝置可直接讀取待測(cè)樣品中細(xì)菌的總數(shù)。檢測(cè)原理與常規(guī)的八I？生物發(fā)光法不同，檢測(cè)過程不涉及酶促反應(yīng)，且檢測(cè)儀自身的穩(wěn)定性好，檢測(cè)過程中干擾因素少，檢測(cè)精度高；不需要各種昂貴的化學(xué)試劑，降低了成本；操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間短。與標(biāo)準(zhǔn)平板菌落法相關(guān)度達(dá)到0.9，發(fā)光法與標(biāo)準(zhǔn)平板菌落法相關(guān)度為0.85)，總耗時(shí)不超過3001??！。與光柵相比，采用光子晶體全反射層來得到600=0單色光，不僅結(jié)構(gòu)小巧，攜帶方便，而且光子晶體全反射層制備方法簡(jiǎn)單，降低了儀器成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述的基于光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀的原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的光子晶體全反射層制備方法包括以下步驟:
[0013]步驟一、制備單分散性均一的光子晶體微球，所述光子晶體能夠在600=0處產(chǎn)生光子帶隙；
[0014]步驟二、將所述光子晶體微球經(jīng)過離心、洗滌和干燥后，配置成光子晶體微球濃度為3%至6%的乙醇水懸濁液，該乙醇水懸濁液中，乙醇的體積所占的比例為15%至25% ；
[0015]步驟三、在所述乙醇水懸濁液中加入葡萄糖，并攪拌均勻，加入的葡萄糖與乙醇水懸濁液的質(zhì)量比為0.5: 100至2.5:100 ；
[0016]步驟四、將攪拌均勻后的乙醇水懸濁液于恒溫651至751條件下培養(yǎng)于玻璃板上，培養(yǎng)時(shí)間為3.5至4.25小時(shí)，培養(yǎng)結(jié)束后將玻璃板取出封裝，得到光子晶體全反射層。
[0017]所述封裝是指在玻璃板的上表面覆蓋一層薄膜，將玻璃板密封與外界隔絕，該薄膜對(duì)60011111的光高透。
[0018]本實(shí)施方式采用能夠在600=0處產(chǎn)生光子帶隙的光子晶體制備光子晶體全反射層，該全反射層對(duì)波長(zhǎng)為600=0的光能夠全反射，將這種光子晶體全反射層用于細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)，不需要酶促反射，能夠提高檢測(cè)精度，而且與光柵相比，成本大大降低，這種光子晶體全反射層非常適用于小型化低成本的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)設(shè)備。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，步驟一所述的光子晶體為蛋白石結(jié)構(gòu)或反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。
[0020]以蛋白石結(jié)構(gòu)的3102光子晶體為例，微球直徑為28811111。不同結(jié)構(gòu)的光子晶體，其直徑與產(chǎn)生光子帶隙的波長(zhǎng)具有特定的關(guān)系，可通過工具書查找。
[0021]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟二所述的乙醇水懸濁液中，光子晶體微球濃度為4%。
[0022]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟二所述的乙醇水懸濁液中，乙醇的體積所占的比例為20%。
[0023]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟三中，葡萄糖與乙醇水懸濁液的質(zhì)量比為2:100。
[0024]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟四中，恒溫條件為701。
[0025]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式六所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟四中，培養(yǎng)時(shí)間為4小時(shí)。
[0026]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的光子晶體全反射層制備方法的進(jìn)一步限定，步驟一中，利用00“！'法制備單分散性均一的光子晶體微球。
[0027]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀包括光源1、光子晶體全反射層2、吸收池3、光電倍增管4和讀數(shù)裝置5，光源1發(fā)出的光照射在光子晶體全反射層2上，經(jīng)光子晶體全反射層2反射后進(jìn)入吸收池3，從吸收池3出射的光照射在光電倍增管4的光敏面上，光電倍增管4將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該電信號(hào)發(fā)送至讀數(shù)裝置5。
[0028]微生物在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，由于原生質(zhì)含量的增加，引起培養(yǎng)物渾濁度的增高，吸光值與菌體密度在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)，在60011111條件下可精確測(cè)定菌體數(shù)量。因此本實(shí)施方式中，光源1發(fā)出的光的波長(zhǎng)需涵蓋600=%采用鎢燈即可。光子晶體全反射層2用來對(duì)波長(zhǎng)為600=0的光進(jìn)行反射，吸收池3內(nèi)放置待檢測(cè)樣品。光子晶體全反射層2反射后的600=0的光經(jīng)過吸收池3后，用光電倍增管4探測(cè)，探測(cè)信號(hào)發(fā)送至讀數(shù)裝置5，從讀數(shù)裝置5上可直接讀取吸收池3內(nèi)細(xì)菌總數(shù)。檢測(cè)前，需要對(duì)檢測(cè)儀調(diào)零，調(diào)零方法與上述檢測(cè)過程相同，只是將吸收池3內(nèi)的待檢測(cè)樣品替換為無菌樣品，所述無菌樣品為待檢測(cè)樣品經(jīng)過處理后將細(xì)菌去除，但其余成分保持不變。
[0029]采用本實(shí)施方式所述的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀檢測(cè)發(fā)酵液中細(xì)菌總數(shù)。開機(jī)后，鎢燈光源預(yù)熱15111111，使光源發(fā)射的光穩(wěn)定，光子晶體全反射層2產(chǎn)生穩(wěn)定的全反射單色光，以未接菌的發(fā)酵液進(jìn)行空白調(diào)零，在玻璃比色皿中加入3.501不同發(fā)酵時(shí)期的黃色短桿菌谷氨酸發(fā)酵液，放入到吸收池3中，從讀數(shù)裝置中可直接得到該發(fā)酵液的細(xì)菌總數(shù)值。
[0030]采用上述細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀檢測(cè)水體中的細(xì)菌總數(shù)。儀器開機(jī)，鎢燈光源預(yù)熱15^??！，使光源發(fā)射的光穩(wěn)定，光子晶體全反射層2產(chǎn)生穩(wěn)定的全反射單色光，將待測(cè)水樣進(jìn)行過濾、離心凈化處理，得到澄清的水體溶液，以此進(jìn)行空白調(diào)零，取另一份澄清的水體溶液在371條件下培養(yǎng)20111111，取3.51111加入玻璃比色皿中進(jìn)行檢測(cè)，放入到吸收池中，從讀數(shù)裝置中可直接得到水體細(xì)菌總數(shù)值。
[0031]采用上述細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀檢測(cè)益生菌飲料中的細(xì)菌總數(shù)。儀器開機(jī)，鎢燈光源預(yù)熱15111111，使光源發(fā)射的光穩(wěn)定，光子晶體全反射層2產(chǎn)生穩(wěn)定的全反射單色光，將待測(cè)的益生菌飲料行過濾、離心凈化處理，得到澄清的溶液，再用生理鹽水稀釋1000倍，以此進(jìn)行空白調(diào)零，取另一份于371條件下培養(yǎng)20111111，取3.51111加入玻璃比色皿中進(jìn)行檢測(cè)，放入到吸收池中，從讀數(shù)裝置中可直接得到益生菌飲料細(xì)菌總數(shù)值。
[0032]本實(shí)施方式所述的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀采用光子晶體全反射層2替代光柵來獲得600=0單色光，不僅體積小巧，攜帶方便，而且成本也大大降低。進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)時(shí)，不涉及酶促反應(yīng)，且檢測(cè)儀自身的穩(wěn)定性好，檢測(cè)過程中干擾因素少，檢測(cè)精度高；不需要各種昂貴的化學(xué)試劑，降低了成本；操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間短。與標(biāo)準(zhǔn)平板菌落法相關(guān)度達(dá)到0.9，總耗時(shí)不超過30111111。
[0033]對(duì)本實(shí)施方式所述的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，取0.5%對(duì)苯乙烯磺酸納溶液3.51111加入比色杯中，將比色杯放入檢測(cè)儀的器吸收池3中，觀察311內(nèi)樣品吸光值變化，結(jié)果表明180分鐘內(nèi)吸光值變化最大為0.02，儀器穩(wěn)定性對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響小于1 %。儀器穩(wěn)定性好。
[0034]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式九所述的基于光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的光子晶體全反射層2為蛋白石結(jié)構(gòu)的3102光子晶體全反射層。
[0035]3102光子晶體性能穩(wěn)定，價(jià)格低，適用于制備光子晶體全反射層。
【權(quán)利要求】
1.光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、制備單分散性均一的光子晶體微球，所述光子晶體能夠在600nm處產(chǎn)生光子帶隙； 步驟二、將所述光子晶體微球經(jīng)過離心、洗滌和干燥后，配置成光子晶體微球濃度為3%至6%的乙醇水懸濁液，該乙醇水懸濁液中，乙醇的體積所占的比例為15%至25% ； 步驟三、在所述乙醇水懸濁液中加入葡萄糖，并攪拌均勻，加入的葡萄糖與乙醇水懸濁液的質(zhì)量比為0.5:100至2.5:100 ； 步驟四、將攪拌均勻后的乙醇水懸濁液于恒溫65°C至75°C條件下培養(yǎng)于玻璃板上，培養(yǎng)時(shí)間為3.5至4.25小時(shí)，培養(yǎng)結(jié)束后將玻璃板取出封裝，得到光子晶體全反射層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，，其特征在于，步驟一所述的光子晶體為蛋白石結(jié)構(gòu)或反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟二所述的乙醇水懸濁液中，光子晶體微球濃度為4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟二所述的乙醇水懸濁液中，乙醇的體積所占的比例為20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟三中，葡萄糖與乙醇水懸濁液的質(zhì)量比為2:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟四中，恒溫條件為70°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟四中，培養(yǎng)時(shí)間為4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體全反射層制備方法，其特征在于，步驟一中，利用stober法制備單分散性均一的光子晶體微球。
9.基于光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀，包括光源(I)、吸收池(3)、光電倍增管(4)和讀數(shù)裝置(5)，其特征在于，它還包括光子晶體全反射層(2)，光源(I)發(fā)出的光照射在光子晶體全反射層(2)上，經(jīng)光子晶體全反射層(2)反射后進(jìn)入吸收池(3)，從吸收池⑶出射的光照射在光電倍增管⑷的光敏面上，光電倍增管⑷將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該電信號(hào)發(fā)送至讀數(shù)裝置(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于光子晶體全反射層的細(xì)菌總數(shù)快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述的光子晶體全反射層(2)為蛋白石結(jié)構(gòu)的S12光子晶體全反射層。
【文檔編號(hào)】G01N21/31GK104458615SQ201410728254
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】李垚, 陳曉義, 趙九蓬, 張秋明, 徐洪波 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)