本發(fā)明涉及微生物檢測領(lǐng)域，具體涉及一種細菌濃度和生長狀態(tài)的測量裝置和方法。

背景技術(shù)：

當細菌在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)時，以培養(yǎng)的時間為橫座標以細菌數(shù)量變化為縱坐標，根據(jù)細菌數(shù)量變化與相應時間變化之間的關(guān)系作出一條反應細菌在培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線這種曲線稱為生長曲線。它反映了單細胞微生物在一定環(huán)境條件下于液體培養(yǎng)時所表現(xiàn)出的群體生長規(guī)律。

使用分光光度計，用500～600nm光波，透過比色皿中的細菌菌液，測量該光束的透射光束光強。朗伯比爾定律(Beer-Lambert Law)認為光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強度無關(guān)，在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光。通過朗伯比爾定律。可以計算細菌菌液的OD值，細菌菌液的濃度與細菌測量OD值在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)，例如在OD值為0.05～0.5的范圍內(nèi)。所以可以根據(jù)經(jīng)驗值換算細菌菌液的濃度。

傳統(tǒng)的細菌生長狀態(tài)測量方法是在錐形瓶培養(yǎng)細菌，按照設計的時間點，每隔十幾分鐘，從細菌培養(yǎng)瓶中取樣，放到比色皿中，用分光光度計測量細菌的OD值，通過測定一些列時間點的OD值，從而觀察細菌生長狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中，CN102749516B中公開了一種食品中微生物生長曲線自動測繪的方法，該方法使用壓電體聲波傳感器避免雙電層電容的影響，提高了電信號的穩(wěn)定性，增強了信噪比。CN104931443A公開了一種測定黃酒酵母生長曲線的方法。

傳統(tǒng)的細菌生長狀態(tài)測量方法雖然操作簡單，但是也存在一定問題：

一、容易在取樣時引入其他細菌污染，造成實驗失?。?/p>

二、取樣十分耗時間，耗人力；

三、測量時間的可控性差：手工測量無法長時間，例如大于二十四小時；同時由于測量一個樣品至少需要10～20min，使得很短時間間隔測量細菌的OD值也無法及時測量；

四、條件對結(jié)果存在影響，實驗重復性不好：室溫跟細菌培養(yǎng)溫度有溫差時，取樣會對細菌生長造成很大影響，細菌樣品受到影響，該樣品的細菌生長檢測的準確值也會受到影響。

五、對于需在特殊條件培養(yǎng)的細菌，例如厭氧細菌或高溫條件下，也無法通過手工測量細菌的生長狀態(tài)。

本申請發(fā)明人提出了一項新的發(fā)明來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，所述新發(fā)明是一種關(guān)于細菌濃度和生長狀態(tài)的測量方法和裝置，特別是屬于在無干擾狀態(tài)下和其他特殊培養(yǎng)條件下，連續(xù)測量細菌的濃度，從而動態(tài)實時監(jiān)測和研究細菌生長狀態(tài)的方法和裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種連續(xù)檢測細菌生長曲線的裝置和方法，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種連續(xù)檢測細菌濃度的裝置，包括：檢測單元模塊，用于對含有或未含有細菌的溶液區(qū)域部分進行檢測，生成測量值；傳感器數(shù)據(jù)線和/或激光器控制線，用于數(shù)據(jù)傳輸；單片機控制平臺，用于控制一個或多個檢測單元模塊，并對生成的測量值進行記錄；第一無線數(shù)據(jù)通信模塊，用于數(shù)據(jù)信息輸出；第二無線數(shù)據(jù)通信模塊，用于接收第一無線數(shù)據(jù)通信模塊的數(shù)據(jù)信息；和終端數(shù)據(jù)處理設備。

在本發(fā)明的一個實施例中，檢測單元模塊包括：激光器，用作光源；數(shù)字式光強檢測傳感器，用于測量透射激光束的光強度并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺；細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽；和細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿。其中，單片機控制平臺(3)控制激光器(8)穩(wěn)定間隔輸出激光，激光束透過細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿(11)，照射到數(shù)字式光強檢測傳感器(9)上，數(shù)字式光強檢測傳感器(9)檢測出激光的光強并將光強度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號通過傳感器數(shù)據(jù)線和/或激光器控制線(2)傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺(3)上，單片機控制平臺(3)隨時間分別記錄一組或多組檢測單元模塊(1)的光強度信息，然后通過第一無線數(shù)據(jù)通信模塊(4)和第二無線數(shù)據(jù)通信模塊(5)傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)處理設備(6)。

在一個實施例中，數(shù)字式光強傳感器為自帶把光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)值的儀器，原理是通過光能改變光敏電阻阻值，測量電流經(jīng)過光敏電阻從而獲得電信號，然后再通過AD轉(zhuǎn)換器，把電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

優(yōu)選的，本發(fā)明涉及的裝置還包括細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿密封塞和/或細菌菌液。

更優(yōu)選的，本發(fā)明涉及的檢測單元模塊數(shù)目為2-10個。

在本發(fā)明的一個實施例中，連續(xù)檢測細菌菌液的OD值范圍為0.01-0.5之間，優(yōu)選的，所述細菌菌液的OD值是指待測樣品的吸光度與參照樣品的吸光度的差值。

優(yōu)選的，所述終端數(shù)據(jù)處理設備為電腦。

在本發(fā)明的一個實施例中，選擇波長為635nm的激光器作為光源。

本發(fā)明涉及的裝置，可以在在無干擾條件下以及其他特殊條件測量細菌菌液濃度隨時間的變化，從而監(jiān)測細菌的生長狀態(tài)。優(yōu)選的，可以選擇放置在有氧條件、無氧或厭氧培養(yǎng)條件、密閉恒溫培養(yǎng)箱，密封或不密封搖床，密閉二氧化碳培養(yǎng)箱和高溫培養(yǎng)箱組成的組中的任一項。

同時，本發(fā)明還涉及一種使用本發(fā)明涉及的裝置連續(xù)檢測細菌濃度的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：將待測樣品或參照樣品放入細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿中，將細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定于細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽；

步驟二：設定了檢測時間和/或檢測時間間隔；

步驟三：檢測單元模塊開始工作，激光器通電并預熱2s后，激光束穿透細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿，照射到數(shù)字式光強檢測傳感器上，數(shù)字式光強檢測傳感器測量透射激光束的光強度并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺并轉(zhuǎn)換成光強度A。

步驟四：為了減少測量誤差，每隔0.5s測量一個數(shù)值，連續(xù)測量3次并取平均值I；

步驟五：檢測單元模塊測量后關(guān)閉激光，避免長時間激光照射細菌。平均值I以及該時間記錄在單片機控制平臺中，并通過無線數(shù)據(jù)通信模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)處理設備；

優(yōu)選的，第N個檢測單元模塊檢測過程中，第N+1個檢測單元模塊激光已經(jīng)開始預熱；并且當?shù)贜個檢測單元模塊測量完成后，第N+1個檢測單元模塊立即開始測量，其中，N為正整數(shù)。

在本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)字信號就是指光的強度這個數(shù)值。

在本發(fā)明的一個有關(guān)上述方法的實施例中，檢測時間間隔為10s到600s，優(yōu)選的為15s到20s。

在本發(fā)明另一個有關(guān)上述方法的實施例中，該方法能夠長時間連續(xù)測定細菌濃度；

優(yōu)選的總測量時間不小于7天；

更優(yōu)選的，總測量時間不大于20天；和/或，總測量時間不少于2個小時。

同時，本發(fā)明還涉及裝置在檢測細菌濃度以及生長狀態(tài)方面的應用。

本發(fā)明的有益效果包括但不限于：

1、本發(fā)明能夠同時精確、可靠地連續(xù)長時間測定多個樣品的細菌在無外界干擾情況和需特殊培養(yǎng)條件下的生長狀態(tài)，并且獲得大量精確數(shù)據(jù)，擬合細菌生長速率，節(jié)省研究人員的時間和人力。

2、本發(fā)明裝置使用了無線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)到終端，以達到可把檢測單元放置在特殊密閉環(huán)境中，例如二氧化碳培養(yǎng)箱，恒溫搖床等環(huán)境。

3、傳統(tǒng)測量方法最短也只能在10～20min時間間隔內(nèi)測量一個樣品的細菌濃度，本發(fā)明能夠在很短時間間隔15～20s內(nèi)測定細菌濃度，而且本發(fā)明裝置的測量時間間隔可調(diào)，可適應不同的應用需求。

4、本發(fā)明控制平臺連接終端電腦，實時輸出細菌濃度值，為實時監(jiān)控細菌生長狀態(tài)提供了可用的手段。

5、本發(fā)明裝置能夠長時間連續(xù)測定細菌濃度，總測量時間可大于7天，根據(jù)使用者需求，可以進行更長時間的測量。

6、本發(fā)明裝置測量的細菌菌液OD值，測量結(jié)果精準度高。

定義:

術(shù)語“吸光度”定義為光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入射光強度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強度比值的以10為底的對數(shù)。

術(shù)語“無干擾狀態(tài)”定義為細菌在特制的光學玻璃器皿生長，測量時用透氣或不透氣塞封口，能夠在隔絕外界污染條件下，根據(jù)實際需求對細菌進行正常透氣，或不透氣培養(yǎng)。

術(shù)語“OD值”定義為光密度(optical density)的縮寫，表示被檢測物吸收掉的光密度，是檢測方法里的專有名詞，檢測單位用OD值表示。

除非另有說明，本發(fā)明的實施將采用分子生物學、微生物學、細胞生物學和生物化學的常規(guī)技術(shù)，這落入本領(lǐng)域技術(shù)范圍內(nèi)。這樣的技術(shù)在文獻中有充分的說明，例如：《分子克隆實驗指南》，第2版，Sambrook等人，1989；Oligonucleotide Synthesis，MJ Gait編輯，1984；Animal Cell Culture，R.I.Freshney編輯，1987；Methods in Enzymology，Academic Press，Inc.；Handbook of Experimental Immunology，第4版，D.M.Weir&CC.Blackwell編輯，Blackwell Science Inc.，1987；GeneTransfer Vectors for Mammalian Cells，J.M.Miller&M.P.Calos編輯，1987；Current Protocols in Molecular Biology，F(xiàn).M.Ausubel等人編輯，1987；以及PCR：The Polymerase Chain Reaction，Mullis等人編輯，1994。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中：

圖1：一種連續(xù)檢測細菌濃度或生長狀態(tài)的裝置的主要結(jié)構(gòu)和組成模塊；

圖2：檢測單元模塊的結(jié)構(gòu)和組成；

圖3：手工測量和應用本發(fā)明分別檢測細菌OD值；

圖4：手工測量和應用本發(fā)明分別檢測金色葡萄糖球菌生長曲線，(A)使用手工測量的方法每隔20min測量金色葡萄糖球菌的生長曲線，(B)使用本發(fā)明的方法和設備每隔15s測量金色葡萄糖球菌的生長曲線，測量總時間是4小時；

圖5：手工測量和應用本發(fā)明分別檢測大腸桿菌的生長曲線，(A)使用手工測量的方法每隔20min測量大腸桿菌的生長曲線，(B)使用本發(fā)明的方法和設備每隔15s測量大腸桿菌的生長曲線，測量總時間都是10小時；

圖6：使用本發(fā)明的方法和設備多檢測單元模塊同時測量大腸桿菌細菌的生長曲線；(A)表示同時測量的10個樣品中的一個樣品，生長曲線代表一個檢測單元模塊測量大腸桿菌的生長曲線，測量時間間隔15s；(B)表示同時測量的10個樣品中的一個樣品，生長曲線代表一個檢測單元模塊測量大腸桿菌的生長曲線，測量時間間隔15s；(C)表示同時測量的10個樣品中的一個樣品，生長曲線代表一個檢測單元模塊測量大腸桿菌的生長曲線，測量時間間隔15s；(D)表示同時測量的10個樣品中的一個樣品，生長曲線代表一個檢測單元模塊測量大腸桿菌的生長曲線，測量時間間隔15s，測量總時間是24小時。圖中，1.檢測單元模塊，2.傳感器數(shù)據(jù)線和/或激光器控制線，3.單片機控制平臺，4.第一無線數(shù)據(jù)通信模塊，5.第二無線數(shù)據(jù)通信模塊，6.終端數(shù)據(jù)處理設備，7.特殊培養(yǎng)環(huán)境，8.激光器，9.數(shù)字式光強檢測傳感器，10.細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽，11.細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿，12.細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿密封塞，13.細菌菌液。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

在下述每一實施例中，設備和材料是從以下所指出的幾家公司購得：本發(fā)明實施例涉及的主要材料如下：

金黃色葡萄球菌(ATCC 29213)；

無菌M9培養(yǎng)基:7.1g/L Na2HPO4，3.4g/L KH2PO4，0.58g/L NaCl，1g/L NH4Cl，0.4％(w/v)Glucose，0.2mM CaCl2，5mM MgSO4；

胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基：Tryptic Soy Broth(TSB)T8907(Sigma)30g/L；

分光光度計GENESYS 10S UV-VIS(Thermo SCIENTIFIC，美國)；

單片機控制系統(tǒng)采用Arduino平臺BlunoMega256(DFRobot,上海)。

實施例1：細菌OD值的測定

細菌的OD值是指吸光度的差值，樣品的吸光度與參照樣品的吸光度差值。吸光度是指是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入射光強度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強度比值的以10為底的對數(shù)，使用的原理為朗伯比爾定律(Bouguer-Lambert-Beer law)：

其中，A:吸光度；k:光吸收率；d:光程，細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿厚度(液層厚度)；C:樣品濃度；I₀:初始透射光強度；I:透射光強度。OD值的計算方法為：

其中，A_t0:純清培養(yǎng)基吸光度；A_t:接種細菌后菌液的吸光度；I₀:初始透射光強度；I_t0:純培養(yǎng)基透射光強度；I_t:接種細菌后時間t菌液的透射光強度；

細菌OD值的測定首先需要用本發(fā)明測量純清培養(yǎng)基，在接種細菌前(t₀時間)溶液的透射光強度I_t0，然后測量接種細菌后t時間，細菌菌液的透射光強度I_t，根據(jù)公式3，計算出細菌濃度的OD值。通過一系列時間點的OD值，可以制作細菌生長曲線。

實施例2：細菌OD值的測定裝置

一種連續(xù)檢測細菌濃度或生長狀態(tài)的裝置，包括：檢測單元模塊1，用于對含有或未含有細菌的溶液區(qū)域部分進行檢測，生成測量值；傳感器數(shù)據(jù)線和/或激光器控制線2，用于數(shù)據(jù)傳輸；單片機控制平臺3，用于控制一個或多個檢測單元模塊1，并對生成的測量值進行記錄；第一無線數(shù)據(jù)通信模塊4，用于數(shù)據(jù)信息輸出；第二無線數(shù)據(jù)通信模塊5，用于接收第一無線數(shù)據(jù)通信模塊4的數(shù)據(jù)信息；和終端數(shù)據(jù)處理設備6，如圖1所示。

其中，檢測單元模塊1包括：激光器8，用作光源；數(shù)字式光強檢測傳感器9，用于測量透射激光束的光強度并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺3；細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽10；和細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11；細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿密封塞12；和細菌菌液13，如圖2所示。

單片機控制平臺3控制激光器8穩(wěn)定間隔輸出激光，激光束透過細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，照射到數(shù)字式光強檢測傳感器9上，數(shù)字式光強檢測傳感器9檢測出激光的光強并將光強度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號通過傳感器數(shù)據(jù)線和/或激光器控制線2傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺3上，單片機控制平臺3隨時間分別記錄一組或多組檢測單元模塊1的光強度信息，然后通過第一無線數(shù)據(jù)通信模塊4和第二無線數(shù)據(jù)通信模塊5傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)處理設備6。

實施例2：細菌OD值的測定方法

將待測樣品或參照樣品放入細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中，將細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11固定于細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽10；設定了檢測時間和/或檢測時間間隔；第一個檢測單元模塊開始工作，激光器8通電后發(fā)出激光束，激光束穿透細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，照射到數(shù)字式光強檢測傳感器9上，數(shù)字式光強檢測傳感器9測量透射激光束的光強度并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號傳輸?shù)絾纹瑱C控制平臺3并轉(zhuǎn)換成光強度A。為了減少測量誤差，每隔20ms測量一個數(shù)值，連續(xù)測量3次并取平均值I；第一個檢測單元模塊測量后關(guān)閉激光，避免長時間激光照射細菌。平均值I以及該時間記錄在單片機控制平臺中，并通過無線數(shù)據(jù)通信模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)處理設備6。激光器通電預熱3s，所有檢測模塊的激光器同時預熱3s。第一個檢測單元模塊整個測量過程大概需要0.2s-0.6s，在這個過程中，第二個檢測單元模塊激光已經(jīng)開啟，并且當?shù)谝粋€檢測單元模塊測量3次完成后，第二個檢測單元模塊立即開始3次測量。如此類推到下一個檢測單元模塊。共設置10個模塊，10個模塊完成一次測量時間一般不超過10s，所以時間間隔只需要大于檢測單元的模塊數(shù)至少1s，本實施例優(yōu)選15s。

實施例4：細菌菌液OD值檢測裝置和方法準確性的評價

對照：使用實驗室常用的細菌濃度測量儀器分光光度計測量樣品的OD值；

實驗組：使用本發(fā)明細菌菌液OD值檢測裝置和方法測量同一樣品的OD值。

通過對對照組和實驗組進行檢測，測量一系列不同OD值的樣品，得到的結(jié)果做相關(guān)性分析，從而評價本發(fā)明的測量結(jié)果的準確性以及與傳統(tǒng)精密儀器測量值的對應性。

具體實驗方法，包括以下步驟：

1、將大腸桿菌E.coli BL21(DE3)培養(yǎng)過夜，用培養(yǎng)基按12個不同的稀釋度稀釋，制取12個不同OD值得菌液樣品。

2、對照組：使用Thermo分光光度計GENESYS 10S UV-VIS，測量12個樣品的OD值。

3、實驗組：使用本發(fā)明裝置和方法檢測上述12個樣品的OD值：首先放入M9純清培養(yǎng)基到細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中，把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，例如比色皿，插入到檢測單元模塊中的細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽10，開始測量透射光強度I_t0；

取出比色皿，去除純清培養(yǎng)基，放入菌液樣品，重新把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11放入細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿固定槽10中，檢測樣品菌液的透射光強I_t；

根據(jù)公式3計算該樣品菌液濃度OD值；

清洗比色皿，放入下一個樣品，重復上述測量過程；

4、針對對照組，以Thermo分光光度計測量結(jié)果為x值；針對實驗組，本發(fā)明測量結(jié)果為y值作圖，并擬合，計算兩種測量方法的相關(guān)性，結(jié)果如圖3所示。

從結(jié)果可以看到，Pearson相關(guān)系數(shù)r＝1，線性擬合R2＝0.999，兩種方法測量結(jié)果具有很強相關(guān)性，說明在OD＝0.05～0.5范圍內(nèi)，本發(fā)明的測量結(jié)果能達到通用分光光度計的測量準確度和精度。但是，使用本方法具有明顯的時間優(yōu)勢，可以高效準確的完成上述檢測。

實施例5：細菌生長狀態(tài)準確性的評價

對照：使用實驗室常用的細菌濃度測量儀器分光光度計觀察革蘭氏陽性菌金色葡萄糖球菌ATCC 29213的生長狀態(tài)；

實驗組：使用本發(fā)明的裝置和方法觀察革蘭氏陽性菌金色葡萄糖球菌ATCC 29213的生長狀態(tài)。具體步驟包括：

1、細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11和胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基高溫滅菌，細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿密封烘干備用；

2、革蘭氏陽性菌金色葡萄糖球菌ATCC 29213活化過夜；

3、在細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中加入5mL純清培養(yǎng)基，海綿塞密封避免污染，然后把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，例如比色皿，放入檢測單元模塊中，測量樣品培養(yǎng)基透射光強度I_t0；

4、取一定量菌液，按照1:50體積比接種到細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中；把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11放入檢測單元模塊中，設定檢測時間間隔20s，該時間間隔為默認設定，恒溫搖床溫度設定為37℃，搖速為180r.p.m，通過終端電腦連接控制平臺，輸入第3步測量結(jié)果I_t0，建立數(shù)據(jù)記錄文件，并點擊開始測量。每測量一個時間點，使用實施例1得方法計算該時間點的菌液濃度OD值；

5、同時使用傳統(tǒng)的手工測量方法，把菌液按照1:50體積比接種到滅菌錐形瓶中，放入恒溫中培養(yǎng)；

6、手工測量方法每隔20min，從錐形瓶中取出1mL菌液，用Thermo GENESYS 10S UV-VIS分光光度計測量菌液濃度OD值。

對兩種方法獲得的結(jié)果進行分析，以時間為X軸，OD值為Y軸作圖，并擬合數(shù)據(jù)的平滑曲線，如圖4所示。

從結(jié)果可以看到，對比傳統(tǒng)的手工測量方法，本發(fā)明可以在很短的時間間隔進行測量，測量數(shù)據(jù)點多，測量誤差較小，擬合的生長曲線較平滑，符合標準的生長曲線模型。

實施例6：細菌生長狀態(tài)準確性的評價

對照：使用實驗室常用的細菌濃度測量儀器分光光度計觀察革蘭氏陰性菌大腸桿菌E.coli BL21(DE3)的生長狀態(tài)；

實驗組：使用本發(fā)明的裝置和方法觀察革蘭氏陰性菌大腸桿菌E.coli BL21(DE3)的生長狀態(tài)。具體步驟包括：

1、細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11和M9培養(yǎng)基滅菌處理，細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11密封烘干備用；

2、大腸桿菌E.coli BL21(DE3)活化過夜；

3、在細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中加入5mL純清培養(yǎng)基，海綿塞密封避免污染，然后把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，例如比色皿，放入檢測單元模塊中，測量樣品培養(yǎng)基透射光強度I_t0；

4、取一定量菌液，按照1:50體積比接種到細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11中；把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11放入檢測單元模塊中，設定檢測時間間隔60s，恒溫搖床溫度設定為37℃，搖速為180r.p.m，啟動終端電腦連接控制平臺，輸入第3步測量結(jié)果I_t0，建立數(shù)據(jù)記錄文件，并點擊開始測量。每測量一個時間點，使用實施例1所述方法計算細菌濃度OD值；

5、同時使用傳統(tǒng)的手工測量方法，把菌液按照1:50體積比接種到滅菌錐形瓶中，放入恒溫中培養(yǎng)；

6、手工測量方法每隔20min，從錐形瓶中取出1mL菌液，用Thermo GENESYS 10S UV-VIS分光光度計測量菌液濃度OD值。

兩種方法的結(jié)果使用編寫的軟件進行分析，以時間為X軸，OD值為Y軸作圖，并擬合數(shù)據(jù)的平滑曲線，如圖5所示。

從結(jié)果也可以看到，對比傳統(tǒng)的手工測量方法，本發(fā)明在測量時間間隔上具有很大優(yōu)勢，工作量少，測量精準度高，擬合的生長曲線較平滑，更加符合標準的生長曲線模型。

實施例7：多檢測單元模塊長時間測量厭氧條件下大腸桿菌E.coliBL21(DE3)的生長狀態(tài)

1、細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11和M9培養(yǎng)基滅菌處理，細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿密封烘干備用；

大腸桿菌E.coli BL21(DE3)活化過夜；

在培養(yǎng)光學玻璃器皿中加入5mL純清培養(yǎng)基，海綿塞密封避免污染，然后把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11，例如比色皿，放入檢測單元模塊中，測量樣品培養(yǎng)基透射光強度I_t0；

2、每個檢測單元模塊的樣品按照上述步驟所述的進行操作；

3、取一定量菌液，按照1:50體積比接種到培養(yǎng)光學玻璃器皿中；

4、把細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿放入檢測單元模塊中設定檢測時間間隔20s(默認設定)，裝置放入二氧化碳恒溫搖床中，恒溫搖床溫度設定37℃，搖速為180r.p.m，通過終端電腦連接控制平臺，輸入上述測量結(jié)果I_t0，建立數(shù)據(jù)記錄文件，并點擊開始測量。每測量一個時間點，軟件計算該時間點的菌液濃度OD值；

5、每個檢測單元模塊測量培養(yǎng)基初始透射光強I_t0，重新放入細菌培養(yǎng)光學玻璃器皿11后和設定了檢測時間后，開始測量。

6、每個檢測單元模塊激光依次通電，同時每檢測單元模塊依次測量菌液的透射光強I_t，一當該檢測單元模塊樣品測量完成后，激光器8立即關(guān)閉。當所有檢測單元模塊測量完成后，單片機Arduino控制平臺把所有檢測檢測單元模塊樣品數(shù)據(jù)整合起來并通過藍牙無線傳輸至電腦；

7、與上一次測量間隔15s后，進行下一輪的測量，重復上述步驟；

8、24小時測量完成后，傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)處理設備進行分析處理，圖6中顯示了四個檢測單元模塊的結(jié)果。

需要注意，細菌濃度過高時，溶液中的顆粒數(shù)過多，這時不符合朗伯比爾定律，測量的OD值與細菌菌液濃度不再高度線性相關(guān)，只能定性反應細菌菌液濃度。合適的測量范圍是OD＝0.01～0.5，而通常實驗室使用的分光光度計合適測量范圍也是OD＝0.01～0.5。由此可見，本發(fā)明和傳統(tǒng)方法相比，兩者的測量范圍是一樣的，但是本發(fā)明可以實現(xiàn)自動化，并且可以在極端條件測量細菌的生長狀態(tài)。而傳統(tǒng)方法是手動測量，十分耗時間和耗人力。由此可見，本發(fā)明所述方法可以有效的替代傳統(tǒng)的測量方法。

結(jié)果可以看到，本發(fā)明測量結(jié)果精準度高，重復性好，一次能進行多個樣品測量，能夠大大減少工作量。

以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。