一種基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用光照射微粒的米氏散射快速檢測(cè)微生物的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物，個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常要用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物，統(tǒng)稱為微生物。微生物包括細(xì)菌、病毒、霉菌、酵母菌等。微生物的檢測(cè)在食品安全、疾病診斷和控制、生物科學(xué)研究等方面有著重要的意義。微生物的快速檢測(cè)要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出目標(biāo)微生物，同時(shí)靈敏度和特異性高，操作盡可能簡(jiǎn)單。
[0003]傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)方法主要有培養(yǎng)膜法、螺旋平板計(jì)數(shù)法、濾膜法以及新興的ATP生物熒光法、電阻抗法、顏色變化、流式細(xì)胞技術(shù)及激光掃描技術(shù)。這些方法通常成本比較高，需要預(yù)先對(duì)微生物進(jìn)行一定數(shù)量的培養(yǎng)并在培養(yǎng)過(guò)程中加入特定的培養(yǎng)試劑，同時(shí)培養(yǎng)過(guò)程需要耗費(fèi)較多的時(shí)間，并且檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)假陽(yáng)性的可能性較高。因此，需要一種不需要額外引入化學(xué)試劑、通用性好且檢測(cè)快速的微生物檢測(cè)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，使用該裝置相比于傳統(tǒng)的微生物檢測(cè)方法可以大大提高檢測(cè)的速度和精度，且操作簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，包括激光器、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、樣品池、探測(cè)器陣列框架和多個(gè)光電探測(cè)器，所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)位于所述激光器與所述樣品池之間，激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)光學(xué)聚焦系統(tǒng)聚焦于樣品池中；所述探測(cè)器陣列框架是由多根半徑相等的半圓形框架臂組成的球狀籠結(jié)構(gòu)，所述框架臂為籠條，樣品池位于探測(cè)器陣列框架中心；每條框架臂上設(shè)置有若干探測(cè)孔，每個(gè)探測(cè)孔中安裝有一個(gè)探測(cè)方向向內(nèi)的所述光電探測(cè)器。
[0007]優(yōu)選的，所述框架臂在其所在球面等角度間隔均勻分布，所述探測(cè)孔在每條框架臂上等間距均勻分布。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述框架臂共4條，構(gòu)成2個(gè)所在平面相互垂直的圓環(huán)，其中每個(gè)圓環(huán)由相對(duì)的2條框架臂組成。
[0009]更進(jìn)一步優(yōu)選的，每條框架臂上分布有7個(gè)探測(cè)孔，4條框架臂總計(jì)有28個(gè)探測(cè)孔，可安裝28個(gè)光電探測(cè)器。
[0010]優(yōu)選的，所述激光器為功率可調(diào)的單波長(zhǎng)激光器。
[0011]優(yōu)選的，所述樣品池為一透明材質(zhì)的空心球體，樣品池球心與探測(cè)器陣列框架的球心重合。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述激光器出射光為準(zhǔn)直的平行激光束，所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)的焦點(diǎn)與樣品池的球心重合，激光束平行入射光學(xué)聚焦系統(tǒng)時(shí)聚焦于樣品池中待測(cè)溶液的中心。
[0013]另一進(jìn)一步優(yōu)選的，所述樣品池的材質(zhì)為玻璃。
[0014]優(yōu)選的，安裝在探測(cè)孔中的所有光電探測(cè)器的光軸延長(zhǎng)線會(huì)聚于探測(cè)器陣列框架的球心。
[0015]優(yōu)選的，所述光電探測(cè)器為光電二極管。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案基于米氏散射理論進(jìn)行微生物檢測(cè)。米氏散射理論是研究透明介質(zhì)中，單色光波照射到任意直徑和成分的球形顆粒上時(shí)，光波發(fā)生散射的特性及解的理論，在環(huán)保、能源、天文、氣象、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。透明液體中的微生物，經(jīng)過(guò)激光的照射后，會(huì)向周?chē)臻g發(fā)出散射光，且不同角度空間的散射光強(qiáng)度與顆粒直徑存在相關(guān)性，不同形狀的粒子在空間的散射光強(qiáng)度分布有不同的規(guī)律，通過(guò)收集周?chē)臻g的散射光，基于米氏散射理論即可解出微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)基于米氏散射的快速微生物檢測(cè)，需要將一定能量的單色光照射到微生物上，本發(fā)明采用了激光器作為照射光源，激光具有單色性好、能量集中、光束質(zhì)量高的特點(diǎn)；光電二極管具有響應(yīng)速度快、噪聲低的特點(diǎn)，是光電檢測(cè)裝置中的常用器件。同時(shí)為了收集空間散射光，需要在微生物周?chē)卜殴怆娞綔y(cè)器，本發(fā)明采用了光電二極管，具有響應(yīng)速度快、噪聲低的特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.光電探測(cè)器分布在球形籠狀的框架上，待檢測(cè)微生物位于框架中心，使得光電探測(cè)器可以充分且均勻的收集空間散射光，保證了檢測(cè)精度；根據(jù)不同的檢測(cè)目標(biāo)和要求，框架臂還可以擴(kuò)展為不同結(jié)構(gòu)，滿足不同探測(cè)的結(jié)構(gòu)要求；
[0019]2.本發(fā)明檢測(cè)裝置檢測(cè)不同的微生物時(shí)無(wú)需引入額外的檢測(cè)試劑，一套裝置可檢測(cè)多種目標(biāo)微生物，檢測(cè)裝置通用性強(qiáng)；
[0020]3.光電檢測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)快速的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)高速處理，可以得到實(shí)時(shí)的檢測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)立體圖。
[0022]其中:
[0023]1:激光器;2:光學(xué)聚焦系統(tǒng);3:探測(cè)器陣列框架;31:框架臂;32:探測(cè)孔;4:樣品池；5:光電探測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以便更好地理解本發(fā)明。
[0025]結(jié)合圖1，基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置由激光器1、光學(xué)聚焦系統(tǒng)2、探測(cè)器陣列框架3、樣品池4和光電探測(cè)器5組成。探測(cè)器陣列框架3是由四根相同的半圓弧狀框架臂31組成的球狀籠結(jié)構(gòu)，球直徑為203_，單根框架臂31的厚度為26_，每根框架臂31上等間距均勻分布有7個(gè)用來(lái)安裝探測(cè)器的探測(cè)孔32 ;激光器1的激光波長(zhǎng)為632nm，功率為OmW至lOOmW可調(diào)，內(nèi)置準(zhǔn)直濾波單元，發(fā)射的激光為準(zhǔn)直平行光；光學(xué)聚焦系統(tǒng)2的焦點(diǎn)與探測(cè)器陣列框架3的球心重合，光學(xué)聚焦系統(tǒng)2的后焦距為260_，激光器1發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)光學(xué)聚焦系統(tǒng)2會(huì)聚于焦點(diǎn)處；樣品池4 一般為透明材質(zhì)制作，用以盛放待測(cè)溶液，為便于檢測(cè)分析，盡量采用空間對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中樣品池4為玻璃制成的空心球狀容器，置于探測(cè)器陣列框架3中，樣品池4的球心與探測(cè)器陣列框架3的球心重合，樣品池4的球直徑為79mm ;在框架臂31的探測(cè)孔32中安裝了共計(jì)28個(gè)光電探測(cè)器5，光電探測(cè)器5的光軸延長(zhǎng)線均會(huì)聚于探測(cè)器陣列框架3的球心。
[0026]裝置的原理如下:由激光器1發(fā)射出來(lái)的準(zhǔn)直后的平行激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)聚焦系統(tǒng)2會(huì)聚后，聚焦在光學(xué)聚焦系統(tǒng)2的焦點(diǎn)處，由于光學(xué)聚焦系統(tǒng)2的焦點(diǎn)與探測(cè)器陣列框架3和樣品池4的球心重合，激光光束經(jīng)過(guò)光學(xué)聚焦系統(tǒng)2會(huì)聚后聚焦在樣品池4的球心處，樣品池4中的微生物樣品由于受到激光的照射，會(huì)向周?chē)臻g發(fā)射出散射光，散射光被各個(gè)方位的光電探測(cè)器5分別接收，光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)；后期通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)得到的光電信號(hào)處理分析，得到樣品池4中的待檢微生物的形態(tài)種類(lèi)信息。
[0027]應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非【具體實(shí)施方式】的窮舉，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，包括激光器(I)、光學(xué)聚焦系統(tǒng)(2)和樣品池(4)，所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)(2)位于所述激光器(I)與所述樣品池(4)之間，激光器(I)發(fā)出的激光光束經(jīng)光學(xué)聚焦系統(tǒng)(2)聚焦于樣品池(4)中，其特征在于: 還包括探測(cè)器陣列框架⑶和多個(gè)和光電探測(cè)器(5)，所述探測(cè)器陣列框架(3)是由多根半徑相等的半圓形框架臂(31)組成的球狀籠結(jié)構(gòu)，所述框架臂(31)為籠條，樣品池(4)位于探測(cè)器陣列框架(3)中心；每條框架臂(31)上設(shè)置有若干探測(cè)孔(32)，每個(gè)探測(cè)孔(32)中安裝有一個(gè)探測(cè)方向向內(nèi)的所述光電探測(cè)器(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述框架臂(31)在其所在球面等角度間隔均勻分布，所述探測(cè)孔(32)在每條框架臂(31)上等間距均勻分布。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述框架臂(31)共4條，構(gòu)成2個(gè)所在平面相互垂直的圓環(huán)，其中每個(gè)圓環(huán)由相對(duì)的2條框架臂(31)組成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:每條框架臂(31)上分布有7個(gè)探測(cè)孔(32)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述激光器(I)為功率可調(diào)的單波長(zhǎng)激光器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述樣品池⑷為一透明材質(zhì)的空心球體，樣品池⑷球心與探測(cè)器陣列框架⑶的球心重合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述激光器(I)出射光為準(zhǔn)直的平行激光束，所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)(2)的焦點(diǎn)與樣品池(4)的球心重合。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述樣品池(4)的材質(zhì)為玻璃。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:安裝在探測(cè)孔(32)中的所有光電探測(cè)器(5)的光軸延長(zhǎng)線會(huì)聚于探測(cè)器陣列框架(3)的球心。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光電探測(cè)器(5)為光電二極管。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于米氏散射的微生物快速檢測(cè)裝置，包括激光器、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、探測(cè)器陣列框架、樣品池和光電探測(cè)器件。激光器發(fā)射的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后形成平行光，然后經(jīng)由光學(xué)聚焦系統(tǒng)會(huì)聚照射到樣品池中的微生物樣品上，微生物的被激光照射后，向空間發(fā)射出散射光，散射光被環(huán)繞在樣品池周?chē)墓怆娞綔y(cè)器件接收，基于米氏散射理論，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的光電信號(hào)，進(jìn)行解析計(jì)算，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到當(dāng)前微生物的形態(tài)。本裝置實(shí)現(xiàn)了微生物的快速實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用光學(xué)散射的原理，提高了檢測(cè)速度和精度，實(shí)現(xiàn)了采集過(guò)程中的信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理和分析，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】G01N21/51
【公開(kāi)號(hào)】CN105136745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510684590
【發(fā)明人】榮四海, 王煒, 劉賓, 李智洋, 何農(nóng)躍
【申請(qǐng)人】南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日