CN107782708A - 水质微生物检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种水质微生物检测装置，用于对水样中的微生物检测，包括检测器本体、检测单元和加热单元。所述检测器本体内设置有检测腔。所述检测器本体设置有第一连通口和第二连通口。所述第一连通口位于所述检测器本体的顶部，用以使通过第二连通口充入所诉检测腔内的液体，能够将所述检测腔内的气体通过第一连通口排空，并能够通过第一连通口溢出。所述第二连通口位于所述检测器本体的底部，用以使其能够将所述检测腔内的液体排净。所述检测腔内安装有过滤部件，所述过滤部件与所述第二连通口相连，用以阻挡微生物通过第二连通口排出。检测器本体顶部设置第一连通口，能够将空气排空，使充入的液体充满检测腔，液体流出产生负压将水样吸入，以便检测器本体上的两个连通口能够直接连接管路，实现微生物的在线实时自动化检测。

Description

水质微生物检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于水质检测领域，尤其涉及一种水质微生物检测装置及检测方法。

背景技术

近年来，我国地表水、地下水、河水、饮用水等水体微生物污染日益严重，而其中饮用水水质微生物污染对于人类的影响最直接，会引起大规模病情的爆发，严重危害人体健康。我国《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》中规定微生物指标中的总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌每MPN/100mL中不得检出，菌落总数每CFU/mL不超过100个。

目前，我国微生物检测大多应用于实验室检测，多管发酵法、滤膜法等传统的国标方法以人工操作为主，操作繁琐、检测周期长、成本高、效率低，已无法满足我国水质微生物在线检测的需求。现阶段基于酶-底物法的微生物在线检测仪器也取得了一定的发展，可实现微生物的自动检测，但对于饮用水、城市供水等低浓度水样检测存在检测精度低、准确度不高等问题，无法实现低浓度微生物在线实时自动检测的要求。

发明内容

本发明针对上述现有检测设备检测精度低、准确度不高的技术问题，提出一种能够对低浓度水样进行高精度自动检测的水质微生物检测装置及检测方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水质微生物检测装置，用于对水样中的微生物检测，包括检测器本体、检测单元和加热单元。所述检测器本体内设置有检测腔。所述检测器本体设置有第一连通口，用以向所述检测腔内充入水样；所述检测器本体设置有第二连通口，用以向所述检测腔内充入液体或将所述检测腔内的液体排出。

所述第一连通口位于所述检测器本体的顶部，用以使通过第二连通口充入所诉检测腔内的液体，能够将所述检测腔内的气体通过第一连通口排空，并能够通过第一连通口溢出。所述第二连通口位于所述检测器本体的底部，用以使其能够将所述检测腔内的液体排净。

所述检测腔内安装有过滤部件，所述过滤部件与所述第二连通口相连，用以阻挡微生物通过第二连通口排出。

所述检测单元包括安装在检测器本体上的光电传感器，用以检测所述检测腔内的微生物。所述加热单元为安装在检测器本体上的加热器，用以对检测腔进行加热。

作为优选，所述检测器本体设置有第三连通口，用以向所述检测腔内充入液体或排出废物。

作为优选，所述第一连通口与所述检测腔的顶端相连，所述检测腔顶部的内径自上而下逐渐增大。

作为优选，所述的过滤部件为筒状且竖向设置的滤膜，所述滤膜一端与第二连通口相连，另一端密封。

作为优选，所述的过滤部件为杆状且竖向设置的陶瓷膜，所述陶瓷膜一端与第二连通口相连，另一端密封。

作为优选，所述第一连通口通过管路连接有三通阀，所述三通阀设置的常开端和常闭端分别与大气和能够盛放水样的储样容器相连，用以使第一连通口在与大气相连通和与储样容器相连通之间进行切换。

一种水质微生物检测方法，步骤如下：

对检测腔进行充水，通过第二连通口向检测腔内注入无菌水，直至无菌水充满检测腔并从第一连通口溢出；

将第一连通口连接盛放水样的储样容器，打开第二连通口将所述检测腔内的液体排出，在检测腔内形成负压；

通过检测腔内的负压将水样通过第一连通口吸入到检测腔内；

进入检测腔内的水样通过过滤部件，将其中的微生物拦截在检测腔内的过滤部件上，然后通过第二连通口排出，直至检测腔排空；

对微生物进行溶解反应，通过第二连通口向检测腔内注入无菌水和试验试剂，将过滤部件上的微生物溶入到注入的液体中；

通过加热器将检测腔内液体加热至设定温度后，利用酶底物法原理使液体变色或发出荧光，启动光电传感器，测得穿过检测腔内液体后的光线强度，根据光线强度建立数学模型得出水样中微生物的数量。

作为优选，在对检测腔进行充水之前，对检测腔进行清洗，清洗步骤如下：

通过第二连通口和/或检测器本体设置的第三连通口向检测腔内注入无菌水，直至无菌水充满检测腔并从第一连通口溢出；打开第三连通口将所述检测腔内的无菌水排空。

作为优选，在对检测腔进行清洗之前，对检测腔进行消毒，消毒步骤如下：

通过第二连通口和/或检测器本体设置的第三连通口向检测腔内注入消毒液，直至消毒液充满检测腔并从第一连通口溢出；打开第三连通口将所述检测腔内的消毒液排空。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、检测器本体顶部设置第一连通口，能够将空气排空，使充入的液体充满检测腔，液体流出产生负压将水样吸入，以便检测器本体上的两个连通口能够直接连接管路，实现微生物的在线实时自动化检测。第二连通口位于底部，能够将检测腔内液体排空，避免在进行微生物检测时，对溶液的浓度造成影响，保证酶底物法检测的准确性和精度。

2、设置的第三连通口，能够避免充入的液体冲击过滤部件，从而防止过滤部件损坏，避免微生物泄漏，保证检测的准确性。第三连通口使检测腔能够进行消毒和清洗，将清洗和消毒时产生的废物完全排出，避免其留在检测腔内，造成污染，堵塞过滤部件。

3、过滤部件为杆状或棒状，增加了其与液体的接触面积，提高了透过面积，避免了堵塞，保证了液体流过和排出的流畅性。水样通过负压吸附，避免水样进入检测腔内时，发生下落撒溅，同时过滤部件竖向设置，使水样进入检测腔内并由第一连通口流向第二连通口排出的过程中，水样中的微生物能够充分的与过滤部件接触，使微生物能够更加充分被滤出。

4、第一连通口连接三通阀，进行大气和水样连通的切换，提高了微生物检测的自动化。

5、微生物检测前，先进行消毒和清洗，避免其他微生物和杂质残留在检测腔中，对水样中微生物的检测造成影响，保证检测的准确性。

附图说明

图1为本水质微生物检测装置的剖视结构示意图；

以上各图中：1、检测器本体；1.1、检测腔；2、检测单元；2.1、光电传感器；3、加热单元；3.1、加热器；4.1、第一连通口；4.2、第二连通口；4.3、第三连通口；5、过滤部件；5.1、滤膜；5.2、陶瓷膜；6、三通阀；6.1、常开端；6.2、常闭端；7、储样容器。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，水质微生物检测装置，用于对水样中的微生物检测，包括检测器本体1、检测单元2和加热单元3。

检测器本体1内设置有检测腔1.1。

检测器本体1设置有第一连通口4.1，用以向检测腔1.1内充入水样。检测器本体1设置有第二连通口4.2，用以向检测腔1.1内充入液体或将检测腔1.1内的液体排出。

第一连通口4.1位于检测器本体1的顶部，用以使通过第二连通口4.2充入所诉检测腔1.1内的液体，能够将检测腔1.1内的气体通过第一连通口4.1排空，并能够通过第一连通口4.1溢出。

第二连通口4.2位于检测器本体1的底部，用以使其能够将检测腔1.1内的液体排净。

第一连通口4.1和第二连通口4.2上均安装接头，并通过接头连接管路，使检测腔1.1中液体的进出能够自动化进行。

检测腔1.1内安装有过滤部件5，过滤部件5与第二连通口4.2相连，用以阻挡微生物通过第二连通口4.2排出。

检测单元2包括安装在检测器本体1上的光电传感器2.1，用以检测检测腔1.1内的微生物。光电传感器2.1包括光源和接收器，光源发射出的光线，通过检测器本体一侧设置的观察窗，射入到检测腔1.1内，再由检测器本体另一侧设置的观察窗射出，最终被接收器接收。

加热单元3为安装在检测器本体1上的加热器3.1，用以对检测腔1.1进行加热。

对采集的水样进行微生物检测时，先对检测腔1.1进行充水。在第二连通口4.2通过接头连接的第二输送管上安装输送泵。利用输送泵的泵送，通过第二连通口4.2向检测腔1.1内注入无菌水。无菌水通过第二连通口4.2注入，检测腔1.1内的气体通过第一连通口4.1排出。

无菌水持续通过第二连通口4.2充入到检测腔1.1内，直至无菌水充满检测腔1.1，并通过第一连通口4.1溢出，将检测腔1.1内气体排空，使无菌水完全占据检测腔1.1和第一连通口4.1。

将采集的水样盛放到储样容器7中，将第一连通口4.1通过接头连接的第一输送管连接储样容器7，第一输送管伸入到水样内。打开第二连通口4.2，使第二连通口4.2中的无菌水从检测腔1.1中自由排出，也可通过第二输送管和输送泵抽出。由于充满检测腔1.1的无菌水通过第二连通口4.2排出，检测腔1.1内形成负压。

由于检测腔1.1内形成负压，在检测腔1.1内外压差的作用下，储样容器7中的水样通过第一连通口4.1被吸入到检测腔1.1内。

进入检测腔1.1内的水样通过过滤部件5，将其中的微生物拦截在检测腔1.1内的过滤部件5上，然后通过第二连通口4.2排出，直至检测腔1.1排空。

对微生物进行溶解反应，通过第二连通口4.2向检测腔1.1内注入无菌水和试验试剂，将过滤部件5上的微生物溶入到注入的无菌水和试验试剂中，形成检测溶液。

通过加热器3.1将检测腔1.1内液体加热至设定温度后，使检测溶液中微生物在试验试剂的作用下充分培养，根据酶底物法原理使检测溶液变为黄色或发出荧光。由于对水样检测的微生物主要为大肠菌群，加热的设定温度可以为36.5℃，用以进行总大肠菌群的进行；加热的设定温度也可以为44.5℃，用以进行耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌的检测。

然后启动光电传感器2.1，光源发射的光线穿过检测腔内的检测溶液，接收器测得穿过检测腔1.1内检测溶液后的光线强度。

依据测得的光线强度，建立数学模型，得出水样中微生物的数量。

为了保证检测结果的准确性，在对检测腔1.1进行充水之前，先对检测腔1.1进行清洗和消毒。

通过第二连通口4.2、第三连通口4.3或者两者同时，向检测腔1.1内注入消毒液，直至消毒液充满检测腔1.1并从第一连通口4.1溢出。消毒液对检测腔1.1内的各个位置进行杀菌消毒，然后打开第三连通口4.3将检测腔1.1内的消毒液排空。

再通过第二连通口4.2、第三连通口4.3或者两者同时，向检测腔1.1内注入无菌水，直至无菌水充满检测腔1.1并从第一连通口4.1溢出。打开第三连通口4.3将检测腔1.1内的无菌水排空。

消毒液和无菌水通过第三连通口4.3排出的同时，检测腔1.1内的废物也随之排出。

无菌水充入和排空反复多次，以便将检测腔1.1冲洗干净，检测腔1.1内没有微生物残留，也没有消毒液残留，避免检测出的微生物误差过大，保证水样检测的精准性。

由于过滤部件5安装在第二连通口4.2上，通过第二连通口4.2向检测腔1.1内充入液体，过滤部件5会对液体的充入形成阻力，同时充入的液体也会冲刷过滤部件5，容易造成过滤部件5的损坏。

为了使液体流畅充入检测腔1.1，同时降低过滤部件5损坏的风险，检测器本体1设置的第三连通口4.3，对检测腔1.1进行充水时，可改由第三连通口4.3向检测腔1.1内充入无菌水。

为了保证无菌水的充入能够将检测腔1.1充满，第一连通口4.1与检测腔1.1的顶端相连，检测腔1.1顶部的内径自上而下逐渐增大，使检测腔1.1顶部没有死角，检测腔1.1内的气体能够全部排出，充入的无菌水能够充满检测腔1.1内的全部空间。

为了使过滤部件5能够更加充分的与水样中的微生物接触，过滤部件5可采用筒状且竖向设置的滤膜5.1，滤膜5.1一端与第二连通口4.2相连，另一端密封，过滤部件5也可采用杆状且竖向设置的陶瓷膜5.2，陶瓷膜5.2一端与第二连通口4.2相连，另一端密封。陶瓷膜5.2的截面为蜂窝状，有众多的孔隙，能够使液体流过，而阻挡微生物穿过。

筒状或杆状的过滤部件5，一端靠近第一连通口4.1，另一端连接第二连通口4.2。而水样则由第一连通口4.1进入检测腔1.1，然后由第二连通口4.2排出，流动方向与过滤部件5的轴向相近，水样在检测腔1.1内流动的过程中，持续的与过滤部件5接触，使水样通过过滤部件5后，水样中的微生物留在过滤部件5上，并能够在过滤部件5上分散分布，避免微生物聚集堵塞滤孔。

同时杆状或筒状的过滤部件5增加了表面积，从而增加了液体的通过效率，使水样和无菌水从检测腔1.1中排出更加流畅。

为了在向检测腔1.1进行充水和将水样吸入这两个步骤之间进行切换，第一连通口4.1通过连接有三通阀6，三通阀6设置的常开端6.1和常闭端6.2分别与大气和能够盛放水样的储样容器7相连，用以使第一连通口4.1在与大气相连通和与储样容器7相连通之间进行切换。

当进行向检测腔1.1充满无菌水时，第一连通口4.1与三通阀6的常开端6.1相连通，从而连通大气，将检测腔1.1内的气体排出。当检测腔1.1排水产生负压时，操作三通阀6将其常闭端6.2打开，同时关闭常开端6.1，将第一连通口4.1与三通阀6的常闭端6.2相连通，从而连接水样，将水样吸入到检测腔1.1内，实现水质微生物检测装置运行的自动化。

Claims (9)

1.一种水质微生物检测装置，用于对水样中的微生物检测，其特征在于，包括检测器本体(1)、检测单元(2)和加热单元(3)；

所述检测器本体(1)内设置有检测腔(1.1)；

所述检测器本体(1)设置有第一连通口(4.1)，用以向所述检测腔(1.1)内充入水样；所述检测器本体(1)设置有第二连通口(4.2)，用以向所述检测腔(1.1)内充入液体或将所述检测腔(1.1)内的液体排出；

所述第一连通口(4.1)位于所述检测器本体(1)的顶部，用以使通过第二连通口(4.2)充入所诉检测腔(1.1)内的液体，能够将所述检测腔(1.1)内的气体通过第一连通口(4.1)排空，并能够通过第一连通口(4.1)溢出；

所述第二连通口(4.2)位于所述检测器本体(1)的底部，用以使其能够将所述检测腔(1.1)内的液体排净；

所述检测腔(1.1)内安装有过滤部件(5)，所述过滤部件(5)与所述第二连通口(4.2)相连，用以阻挡微生物通过第二连通口(4.2)排出；

所述检测单元(2)包括安装在检测器本体(1)上的光电传感器(2.1)，用以检测所述检测腔(1.1)内的微生物；

所述加热单元(3)为安装在检测器本体(1)上的加热器(3.1)，用以对检测腔(1.1)进行加热。

2.根据权利要求1所述的水质微生物检测装置，其特征在于，所述检测器本体(1)设置有第三连通口(4.3)，用以向所述检测腔(1.1)内充入液体或排除废物。

3.根据权利要求1所述的水质微生物检测装置，其特征在于，所述第一连通口(4.1)与所述检测腔(1.1)的顶端相连，所述检测腔(1.1)顶部的内径自上而下逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的水质微生物检测装置，其特征在于，所述的过滤部件(5)为筒状且竖向设置的滤膜(5.1)，所述滤膜(5.1)一端与第二连通口(4.2)相连，另一端密封。

5.根据权利要求1所述的水质微生物检测装置，其特征在于，所述的过滤部件(5)为杆状且竖向设置的陶瓷膜(5.2)，所述陶瓷膜(5.2)一端与第二连通口(4.2)相连，另一端密封。

6.根据权利要求1所述的水质微生物检测装置，其特征在于，所述第一连通口(4.1)通过管路连接有三通阀(6)，所述三通阀(6)设置的常开端(6.1)和常闭端(6.2)分别与大气和能够盛放水样的储样容器(7)相连，用以使第一连通口(4.1)在与大气相连通和与储样容器(7)相连通之间进行切换。

7.一种基于权利要求1所述检测装置的水质微生物检测方法，其特征在于，步骤如下：

对检测腔(1.1)进行充水，通过第二连通口(4.2)向检测腔(1.1)内注入无菌水，直至无菌水充满检测腔(1.1)并从第一连通口(4.1)溢出；

将第一连通口(4.1)连接盛放水样的储样容器(7)，打开第二连通口(4.2)将所述检测腔(1.1)内的液体排出，在检测腔(1.1)内形成负压；

通过检测腔(1.1)内的负压将水样通过第一连通口(4.1)吸入到检测腔(1.1)内；

进入检测腔(1.1)内的水样通过过滤部件(5)，将其中的微生物拦截在检测腔(1.1)内的过滤部件(5)上，然后通过第二连通口(4.2)排出，直至检测腔(1.1)排空；

对微生物进行溶解反应，通过第二连通口(4.2)向检测腔(1.1)内注入无菌水和试验试剂，将过滤部件(5)上的微生物溶入到注入的液体中；

通过加热器(3.1)将检测腔(1.1)内液体加热至设定温度后，利用酶底物法原理使液体变色或发出荧光，启动光电传感器(2.1)，测得穿过检测腔(1.1)内液体后的光线强度，根据光线强度建立数学模型得出水样中微生物的数量。

8.根据权利要求7所述的水质微生物检测方法，其特征在于，在对检测腔(1.1)进行充水之前，对检测腔(1.1)进行清洗，清洗步骤如下：

通过第二连通口(4.2)和/或检测器本体(1)设置的第三连通口(4.3)向检测腔(1.1)内注入无菌水，直至无菌水充满检测腔(1.1)并从第一连通口(4.1)溢出；

打开第三连通口(4.3)将所述检测腔(1.1)内的无菌水排空。

9.根据权利要求8所述的水质微生物检测方法，其特征在于，在对检测腔(1.1)进行清洗之前，对检测腔(1.1)进行消毒，消毒步骤如下：

通过第二连通口(4.2)和/或检测器本体(1)设置的第三连通口(4.3)向检测腔(1.1)内注入消毒液，直至消毒液充满检测腔(1.1)并从第一连通口(4.1)溢出；

打开第三连通口(4.3)将所述检测腔(1.1)内的消毒液排空。