CN107748152A - 微生物检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微生物检测装置和方法，其装置包括光源，会聚透镜以及荧光传感光电检测器，还包括一能够抽成真空的壳体，壳体左端的内侧面为一抛物面反射镜，壳体内位于物面反射镜右侧还设有一用于充入待检测流体的凸透镜形状的透明腔体，透明腔体从抛物面反射镜的抛物面焦点通过，且透明腔体在充入待检测流体后其左侧的透明腔体焦点处设置光源；位于壳体内部，透明腔体的右侧依次设有第一凸透镜、作为会聚透镜的第二凸透镜，第一凸透镜的左侧焦点与透明腔体作为透镜时其右侧的透明腔体焦点相重合。本发明在待测机体含有微生物的情况下，能够产生足够的荧光以供检测，从而避免由于现有荧光检测设备因为荧光强度不够而无法检测出荧光的缺陷。

Description

微生物检测装置和方法
技术领域
本发明涉及微生物检测领域，特别涉及一种微生物检测装置和方法。
背景技术
许多制造环境要求严格控制污染物的存在，包括灰尘颗粒和细菌。在公共卫生相关产业，例如，在制药和医疗卫生器材制造环境中，不仅要求控制空气中颗粒的数量，而且还要求控制细菌和真菌的数量。微生物污染物会使大批的药剂产品对病人有害。此外，在药物或医疗卫生器材的生产装置中实时探测污染事件是有利的，该污染事件包括关于污染事件是生物学的还是非生物学的即时信息。在公共卫生空气质量监控、水和饮料产业中，这种污染物的实时监测也是有用的。
在许多应用中，需要监控环境空气和液体(水和液态的成品)中微生物的数量。检测微生物的常规方法包括使用生长介质，其收集空气中的细菌并培养一段时间(通常是数天)。收集和检测之间的延迟导致了制造过程中的问题。目前，工业中还引入了新的方法来实时检测环境中的细菌。例如，将待测的可能含有微生物的机体置于抛物面反射面的焦点处，通过激光等光源对机体进行照射，使其中的微生物激发出荧光，所激发的荧光通过抛物面反射面的反射后平行射出，再通过光会聚、分离系统分离并会聚出荧光，然后通过荧光检测设备对荧光进行检测，如果检测出荧光则说明待测机体含有微生物，如果没有检测出荧光则说明待测机体不含微生物，该方法虽然简单，然而，抛物面的焦点仅仅是一个点，设于其焦点上的待测机体的体积必须足够小，因而难以有效的收集足够强的荧光以供检测，从而可能导致荧光检测设备因为荧光强度不够而无法检测出荧光，导致检测失误。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种微生物检测装置和方法，在待测机体含有微生物的情况下，能够产生足够的荧光以供检测，从而避免由于现有荧光检测设备因为荧光强度不够而无法检测出荧光而导致检测失误的缺陷。
本发明的技术方案是：微生物检测装置，包括光源，会聚透镜以及荧光传感光电检测器，还包括一能够抽成真空的壳体，所述壳体左端的内侧面为一抛物面反射镜，所述壳体内位于物面反射镜右侧还设有一用于充入待检测流体的凸透镜形状的透明腔体，该透明腔体在充入待检测流体后用于光源照射其中的待检测流体以激发荧光同时起到透明腔体作为透镜起到光线会聚的作用，所述透明腔体从抛物面反射镜的抛物面焦点通过，且透明腔体在充入待检测流体后其左侧的透明腔体焦点处设置所述光源；位于壳体内部，所述透明腔体的右侧依次设有第一凸透镜、作为会聚透镜的第二凸透镜，所述第一凸透镜的左侧焦点与透明腔体作为透镜时其右侧的透明腔体焦点相重合，所述第二凸透镜用于会聚从透明腔体和第一凸透镜透射来的荧光，所述荧光传感光电检测器的荧光接收器位于第二凸透镜的右侧焦点处，用于检测从第二凸透镜透射来的荧光。
上述第一凸透镜的口径是透明腔体口径的1/10～1/15。
上述光源通过伸缩杆与抛物面反射镜相连接，所述伸缩杆用于在透明腔体中充入不同的待测流体时，用来伸缩调节光源的横向位置，从而使得光源能够位于透明腔体左侧的透明腔体焦点处；所述第一凸透镜下端设有支杆，支杆下端设有滑动座，滑动座与设于壳体底部的滑轨滑动连接，所述支杆、滑动座用于在透明腔体中充入不同的待测流体时，用来调节第一凸透镜的横向位置，从而使得第一凸透镜的左侧焦点与透明腔体作为透镜时其右侧的透明腔体焦点相重合。
上述壳体内还设有温度传感器以及供热模块，所述温度传感器和供热模块分别与微处理器信号连接，微处理器还信号连接有触摸设置屏；所述微处理器与电源模块电连接。
上述透明腔体的上端设有连通至壳体外部的待测流体输入口；透明腔体的下端设有连通至壳体外部的待测流体输出口。
上述壳体外还设有与壳体内部相连通的用于对壳体内部抽真空或抽成负压状态的真空泵。
上述第一凸透镜和第二凸透镜之间的光路上还设有使从透明腔体和第一凸透镜透射来的荧光进一步被准直的准直透镜组。
上述荧光传感光电检测器包括：光分离器，用于将荧光从透明腔体和第一凸透镜透射向第二凸透镜的光中分离出来；荧光接收器，用于接收通过光分离器分离的荧光；所述荧光接收器包括光电倍增管；所述光源包括发光二极管。
微生物检测方法，包括如下步骤：
1)向透明腔体中充入待检测流体，根据预先测量获得的充满待检测流体的透明腔体的透明腔体焦点焦距，通过伸缩杆的伸缩以及支杆、滑动座的左右移动来确定光源和第一凸透镜的位置，其中光源位于透明腔体左侧的透明腔体焦点处，第一凸透镜的左侧焦点与透明腔体右侧的透明腔体焦点相重合；
2)启动真空泵对壳体内部抽真空，直至壳体内部空气的密度小于透明腔体内部的待测流体密度，确保使充有待测流体的透明腔体为会聚透镜；
3)开启光源，光源从充有待测流体的透明腔体左侧的透明腔体焦点处射向透明腔体，如果透明腔体内的待测流体中含有微生物，则光源发射的光激发待测流体中的微生物产生荧光；
4)透明腔体中向左射向抛物面反射镜反射面的荧光会经过抛物面反射镜反射面反射并穿过透明腔体后，汇聚在透明腔体右侧的透明腔体焦点处，进而通过第一凸透镜进行初步准直后向右射出；
5)通过光分离器将透明腔体中直接向右射出的荧光和第一凸透镜中向右射出的荧光从光源的光线中分离出来，同时通过准直透镜组对其进行进一步的准直并射向第二凸透镜；
6)通过第二凸透镜对所射来的荧光进行会聚，并将会聚荧光射向荧光传感光电检测器的荧光接收器；
7)如果荧光接收器检测到了荧光，则说明待测流体中含有微生物，如果荧光接收器没有检测到荧光，则说明被测流体中不含微生物。
本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种微生物检测装置和方法，通过透明腔体不但能够容纳足够多的有待测流体，而且通过光源照射向透明腔体和待测流体所构成的凸透镜，能够更多的激发其中的微生物产生荧光，而且通过其凸透镜结构还能够对荧光产生初步的向右发射作用，因此在待测流体中含有微生物的情况下，能够产生足够的荧光以供检测，从而避免了由于现有荧光检测设备因为待测机体的量少导致荧光强度不够而无法检测出荧光所造成的检测失误的缺陷。此外，本发明通过向待检测体供热能够有效激活其中可能存在的微生物，从而也能够使其中的微生物产生更多荧光，以利于检测。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参见图1，本发明实施例提供了一种微生物检测装置和方法，本发明装置包括光源2，会聚透镜以及荧光传感光电检测器6，还包括一能够抽成真空的壳体1，所述壳体1左端的内侧面为一抛物面反射镜1-1，所述壳体1内位于物面反射镜1-1右侧还设有一用于充入待检测流体的凸透镜形状的透明腔体3，该透明腔体3在充入待检测流体后用于光源2照射其中的待检测流体以激发荧光同时起到透明腔体3作为透镜起到光线会聚的作用，所述透明腔体3从抛物面反射镜1-1的抛物面焦点18通过，且透明腔体3在充入待检测流体后其左侧的透明腔体焦点19处设置所述光源2；位于壳体1内部，所述透明腔体3的右侧依次设有第一凸透镜4、作为会聚透镜的第二凸透镜5，所述第一凸透镜4的左侧焦点与透明腔体3作为透镜时其右侧的透明腔体焦点19相重合，所述第二凸透镜5用于会聚从透明腔体3和第一凸透镜4透射来的荧光，所述荧光传感光电检测器6的荧光接收器位于第二凸透镜5的右侧焦点处，用于检测从第二凸透镜5透射来的荧光。所述待测流体具体是液体或气体。
进一步地，所述第一凸透镜4的口径是透明腔体3口径的1/10～1/15。第一凸透镜(4)的口径、面积需要足够小，从而尽量避免其拦截从透明腔体向右射出的平行荧光，以免对该类平行荧光进行会聚。
进一步地，所述光源2通过伸缩杆10与抛物面反射镜1-1相连接，所述伸缩杆10用于在透明腔体3中充入不同的待测流体时，用来伸缩调节光源2的横向位置，从而使得光源2能够位于透明腔体3左侧的透明腔体焦点19处；所述第一凸透镜4下端设有支杆11，支杆11下端设有滑动座12，滑动座12与设于壳体1底部的滑轨13滑动连接，所述支杆11、滑动座12用于在透明腔体3中充入不同的待测流体时，用来调节第一凸透镜4的横向位置，从而使得第一凸透镜4的左侧焦点与透明腔体3作为透镜时其右侧的透明腔体焦点19相重合。
进一步地，所述壳体1内还设有温度传感器15以及供热模块14，所述温度传感器15和供热模块14分别与微处理器信号连接，微处理器还信号连接有触摸设置屏；所述微处理器与电源模块电连接。其中供热模块可以是通过控制开关与微处理器信号连接并与电源模块电连接的电热丝，通过温度传感器可以实时检测壳体内部的温度，通过微处理器可以根据壳体内的温度情况控制控制开关的通断，从而实现电热丝的供热可控，使得壳体内部的温度始终控制在所设定的使微生物活跃的温度范围内，从而有利于对微生物的检测。
进一步地，所述透明腔体3的上端设有连通至壳体1外部的待测流体输入口17；透明腔体3的下端设有连通至壳体1外部的待测流体输出口16。
进一步地，所述壳体1外还设有与壳体1内部相连通的用于对壳体1内部抽真空或抽成负压状态的真空泵21。
进一步地，所述第一凸透镜4和第二凸透镜5之间的光路上还设有使从透明腔体3和第一凸透镜4透射来的荧光进一步被准直的准直透镜组。
进一步地，所述荧光传感光电检测器6包括：光分离器，用于将荧光从透明腔体3和第一凸透镜4透射向第二凸透镜5的光中分离出来；荧光接收器，用于接收通过光分离器分离的荧光；所述荧光接收器包括光电倍增管；所述光源2包括发光二极管。
本发明的微生物检测方法，包括如下步骤：
1)向透明腔体3中充入待检测流体，根据预先测量获得的充满待检测流体的透明腔体3的透明腔体焦点19焦距，通过伸缩杆10的伸缩以及支杆11、滑动座12的左右移动来确定光源2和第一凸透镜4的位置，其中光源2位于透明腔体3左侧的透明腔体焦点19处，第一凸透镜4的左侧焦点与透明腔体3右侧的透明腔体焦点19相重合；
2)启动真空泵21对壳体1内部抽真空，直至壳体1内部空气的密度小于透明腔体3内部的待测流体密度，确保使充有待测流体的透明腔体3为会聚透镜；
3)开启光源2，光源2从充有待测流体的透明腔体3左侧的透明腔体焦点19处射向透明腔体3，如果透明腔体3内的待测流体中含有微生物，则光源2发射的光激发待测流体中的微生物产生荧光；
4)透明腔体3中向左射向抛物面反射镜1-1反射面的荧光会经过抛物面反射镜1-1反射面反射并穿过透明腔体3后，汇聚在透明腔体3右侧的透明腔体焦点19处，进而通过第一凸透镜4进行初步准直后向右射出；
5)通过光分离器将透明腔体3中直接向右射出的荧光和第一凸透镜4中向右射出的荧光从光源2的光线中分离出来，同时通过准直透镜组对其进行进一步的准直并射向第二凸透镜5；
6)通过第二凸透镜5对所射来的荧光进行会聚，并将会聚荧光射向荧光传感光电检测器6的荧光接收器；
7)如果荧光接收器检测到了荧光，则说明待测流体中含有微生物，如果荧光接收器没有检测到荧光，则说明被测流体中不含微生物。
综上所述，本发明提供了一种微生物检测装置和方法，通过透明腔体不但能够容纳足够多的有待测流体，而且通过光源照射向透明腔体和待测流体所构成的凸透镜，能够更多的激发其中的微生物产生荧光，而且通过其凸透镜结构还能够对荧光产生初步的向右发射作用，因此在待测流体中含有微生物的情况下，能够产生足够的荧光以供检测，从而避免了由于现有荧光检测设备因为待测机体的量少导致荧光强度不够而无法检测出荧光所造成的检测失误的缺陷。此外，本发明通过向待检测体供热能够有效激活其中可能存在的微生物，从而也能够使其中的微生物产生更多荧光，以利于检测。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.微生物检测装置，包括光源(2)，会聚透镜以及荧光传感光电检测器(6)，其特征在于，还包括一能够抽成真空的壳体(1)，所述壳体(1)左端的内侧面为一抛物面反射镜(1-1)，所述壳体(1)内位于物面反射镜(1-1)右侧还设有一用于充入待检测流体的凸透镜形状的透明腔体(3)，该透明腔体(3)在充入待检测流体后用于光源(2)照射其中的待检测流体以激发荧光同时起到透明腔体(3)作为透镜起到光线会聚的作用，所述透明腔体(3)从抛物面反射镜(1-1)的抛物面焦点(18)通过，且透明腔体(3)在充入待检测流体后其左侧的透明腔体焦点(19)处设置所述光源(2)；位于壳体(1)内部，所述透明腔体(3)的右侧依次设有第一凸透镜(4)、作为会聚透镜的第二凸透镜(5)，所述第一凸透镜(4)的左侧焦点与透明腔体(3)作为透镜时其右侧的透明腔体焦点(19)相重合，所述第二凸透镜(5)用于会聚从透明腔体(3)和第一凸透镜(4)透射来的荧光，所述荧光传感光电检测器(6)的荧光接收器位于第二凸透镜(5)的右侧焦点处，用于检测从第二凸透镜(5)透射来的荧光。
2.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述第一凸透镜(4)的口径是透明腔体(3)口径的1/10～1/15。
3.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述光源(2)通过伸缩杆(10)与抛物面反射镜(1-1)相连接，所述伸缩杆(10)用于在透明腔体(3)中充入不同的待测流体时，用来伸缩调节光源(2)的横向位置，从而使得光源(2)能够位于透明腔体(3)左侧的透明腔体焦点(19)处；所述第一凸透镜(4)下端设有支杆(11)，支杆(11)下端设有滑动座(12)，滑动座(12)与设于壳体(1)底部的滑轨(13)滑动连接，所述支杆(11)、滑动座(12)用于在透明腔体(3)中充入不同的待测流体时，用来调节第一凸透镜(4)的横向位置，从而使得第一凸透镜(4)的左侧焦点与透明腔体(3)作为透镜时其右侧的透明腔体焦点(19)相重合。
4.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述壳体(1)内还设有温度传感器(15)以及供热模块(14)，所述温度传感器(15)和供热模块(14)分别与微处理器信号连接，微处理器还信号连接有触摸设置屏；所述微处理器与电源模块电连接。
5.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述透明腔体(3)的上端设有连通至壳体(1)外部的待测流体输入口(17)；透明腔体(3)的下端设有连通至壳体(1)外部的待测流体输出口(16)。
6.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述壳体(1)外还设有与壳体(1)内部相连通的用于对壳体(1)内部抽真空或抽成负压状态的真空泵(21)。
7.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述第一凸透镜(4)和第二凸透镜(5)之间的光路上还设有使从透明腔体(3)和第一凸透镜(4)透射来的荧光进一步被准直的准直透镜组。
8.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于，所述荧光传感光电检测器(6)包括：
光分离器，用于将荧光从透明腔体(3)和第一凸透镜(4)透射向第二凸透镜(5)的光中分离出来；
荧光接收器，用于接收通过光分离器分离的荧光；
所述荧光接收器包括光电倍增管；
所述光源(2)包括发光二极管。
9.微生物检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)向透明腔体(3)中充入待检测流体，根据预先测量获得的充满待检测流体的透明腔体(3)的透明腔体焦点(19)焦距，通过伸缩杆(10)的伸缩以及支杆(11)、滑动座(12)的左右移动来确定光源(2)和第一凸透镜(4)的位置，其中光源(2)位于透明腔体(3)左侧的透明腔体焦点(19)处，第一凸透镜(4)的左侧焦点与透明腔体(3)右侧的透明腔体焦点(19)相重合；
2)启动真空泵(21)对壳体(1)内部抽真空，直至壳体(1)内部空气的密度小于透明腔体(3)内部的待测流体密度，确保使充有待测流体的透明腔体(3)为会聚透镜；
3)开启光源(2)，光源(2)从充有待测流体的透明腔体(3)左侧的透明腔体焦点(19)处射向透明腔体(3)，如果透明腔体(3)内的待测流体中含有微生物，则光源(2)发射的光激发待测流体中的微生物产生荧光；
4)透明腔体(3)中向左射向抛物面反射镜(1-1)反射面的荧光会经过抛物面反射镜(1-1)反射面反射并穿过透明腔体(3)后，汇聚在透明腔体(3)右侧的透明腔体焦点(19)处，进而通过第一凸透镜(4)进行初步准直后向右射出；
5)通过光分离器将透明腔体(3)中直接向右射出的荧光和第一凸透镜(4)中向右射出的荧光从光源(2)的光线中分离出来，同时通过准直透镜组对其进行进一步的准直并射向第二凸透镜(5)；
6)通过第二凸透镜(5)对所射来的荧光进行会聚，并将会聚荧光射向荧光传感光电检测器(6)的荧光接收器；
7)如果荧光接收器检测到了荧光，则说明待测流体中含有微生物，如果荧光接收器没有检测到荧光，则说明被测流体中不含微生物。
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