CN109406617A - 一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法，属于检测器械技术领域，解决恒定待测液中病菌含量快速检测的技术问题。解决方案为：检测装置包括筒体、盖体、驱动控制箱和磁珠，筒体的上部设置为盖体连接段，筒体的中部设置为电磁检测段，筒体的下部设置为驱动控制箱连接段，盖体可拆卸地盖合于盖体连接段中，驱动控制箱可拆卸地安装于驱动控制箱连接段上。本发明提供的一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法，利用磁体切割通电螺线管内产生的磁感线，造成通电螺线管两端电势差发生变化的原理，能够快速实现待测液体中病菌的定量检测。

Description

一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于检测器械技术领域，特别涉及一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法。

背景技术

食品安全是全球共同关注的公共卫生问题之一，事关人民群众身体健康和生命安全。据有关食品安全起因的调查结果显示，食源性疾病引发的食品安全问题是全世界当前首要的食品安全问题。世界卫生组织估计，全球每年发生食源性疾病病例高达40-60亿，且呈逐年上升趋势，其中约300万个5岁以下儿童死亡。在我国，平均每年有2亿多人次罹患食源性疾病，即平均6.5人中就有1人罹患食源性疾病。根据中国疾病预防控制中心的统计报告表明，在食源性疾病中，95%以上是致病菌引起的，其发病率居各类疾病总发病率的前列。阻止被病菌污染的食品进入人类食物链的一个有效的途径就是在最初的控制点进行监测。在此背景下，研发高灵敏、快速、原位病菌检测技术，是食品安全防护迫切需要解决的问题。

传统检测致病菌的方法主要依赖于特异性的微生物和生化鉴定，由于其较高的稳定性被广泛用于医院和生物实验室。但是，传统检测技术操作过程复杂、费时，需要具有一定专业知识的技术人员才能完成操作，无法满足便携、快速、原位检测的现实需求。现有技术中，有的传感器在检测过程中只能固定于某处，对于液体样品，只有当液体中病菌经过该位置时才能对病菌进行检测，从而获得病菌的含有情况，这种检测方法最大的缺陷就是偶然性较大，尤其是对于低浓度病菌样本，即使传感器灵敏度很高，如果病菌与传感器没有接触，也无法发挥其功能。现有技术中，还有的制备能在待测液中自由移动的传感器，增加传感器与病菌的接触概率，一定程度增大了病菌检测的精确度，但是传感器移动过程缓慢，测试时间长，不利于快速精确检测。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，快速准确地确认水资源及其他液体副产品，如湖泊、河流、井水、自来水、牛奶、果汁等是否有病菌造成污染，解决恒定待测液中病菌含量快速检测的技术问题，本发明提供一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种基于电磁效应的病菌检测装置，它包括筒体、盖体、驱动控制箱和磁珠，其特征在于：

所述驱动控制箱底面上安装有控制箱，控制箱中设置有信号控制模块、电源模块和电动势检测装置，信号控制模块与电动势检测装置分别与电源模块电气连接；

所述筒体的上部设置为盖体连接段，筒体的中部设置为电磁检测段，筒体的下部设置为驱动控制箱连接段，盖体可拆卸地盖合于盖体连接段中，在盖体的心部竖直向下设置有与筒体同轴的推进管体，推进管体中设置有沿推进管体往复滑动的推杆，推杆远离筒体的一端设置有手柄，推杆的中部设置有塞体，推杆靠近筒体一端的端面上设置有检测托盘，检测托盘延伸至电磁检测段内，检测托盘的一侧侧面上安装有吸附板，所述磁珠吸附于吸附板上，磁珠的外表面涂覆有金元素层，金元素层的外表面上种植有与待测液体中的病菌发生特异性结合的抗体层，检测托盘的心部设置有空心的导线管，导线管依次贯穿塞体、推杆与手柄延伸至推进管体的外部，导线安装于导线管中，导线的一端分别与吸附板的两端电气连接，导线的另一端分别与电源模块的正负电极电气连接；

所述电磁检测段的侧壁内设置有螺旋线圈，螺旋线圈的两端分别通过导线与所述信号控制模块电气连接，所述电动势检测装置的两端与螺旋线圈的两端电气连接；

所述驱动控制箱连接段与电磁检测段的接口处安装有筛网，驱动控制箱连接段的侧壁上对称设置有与筒体轴线方向相平行的滑槽，驱动控制箱可拆卸地安装于驱动控制箱连接段的下部；

所述驱动控制箱的上端面设置为敞口，驱动控制箱的底面上位于控制箱的两侧还竖直向上对称设置有升降导杆，升降导杆的上端部设置有托板，升降导杆驱动托板沿竖直方向上下往复运动；托板的上方设置有搅拌桨底座，搅拌桨底座上设置有搅拌桨槽，搅拌桨槽的槽口上覆盖有密封带，搅拌桨底座的侧壁与滑槽位置对应处设置有沿滑槽滑动的滑块；电机固定安装于驱动控制箱内的中部，电机分别与所述电源模块和信号控制模块电气连接，电机的转子竖直向上设置，电机的转子通过联轴器与转轴的下端部固定连接，转轴的上部贯穿托板和搅拌桨底座延伸至筛网的下方，转轴的上端部安装有套筒，套筒的外部设置有搅拌桨，搅拌桨安装于所述搅拌桨槽中。

进一步地，所述盖体连接段的内壁上设置有螺纹，盖体与盖体连接段螺纹连接；所述驱动控制箱连接段的内壁上亦设置有螺纹，驱动控制箱连接段与驱动控制箱螺纹连接。

进一步地，所述盖体与盖体连接段螺纹连接部分的上部设置有密封圈。

进一步地，所述抗体层中携带有多种不同种类的抗体。

进一步地，所述盖体连接段、电磁检测段与驱动控制箱连接段一体成型。

一种基于电磁效应的病菌检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、在磁珠的外表面电镀金元素层，在金元素层的外表面种植抗体层，将种植有抗体层的磁珠放入培养液中留待后步使用；

S2、首先，信号控制模块控制升降导杆初始位置位于驱动控制箱的底部，将驱动控制箱安装于驱动控制箱连接段的下部，转轴贯穿托板和搅拌桨底座延伸至搅拌桨底座的上方，将搅拌桨安装于转轴上端部设置的套管上，将筛网安装于驱动控制箱连接段与电磁检测段的接口处；

S3、信号控制模块控制升降导杆向上运动，升降导杆通过托盘驱动搅拌桨底座沿滑槽向上运动，直至搅拌桨回收至搅拌桨槽中，搅拌桨槽槽口处的密封带将搅拌桨槽闭合；

S4、信号控制模块控制吸附板与电源模块导通，信号控制模块控制螺旋线圈与电源模块导通，螺旋线圈内部产生磁感线；取出步骤S1中制备好的磁珠，将磁珠吸附在吸附板上，将盖体安装于盖体连接段上，手动推动推杆将检测托盘由推进管体推入电磁检测段中，检测托盘切割螺旋线圈产生的磁感线，电动势检测装置记录初始状态螺旋线圈两端的电势差；

S5、取下盖体，向电磁检测段中倒入待测液体，将盖体再次安装于盖体连接段上；信号控制模块控制升降导杆向下运动，升降导杆通过托盘驱动搅拌桨底座沿滑槽向下运动，搅拌桨与搅拌桨底座分离，搅拌桨槽槽口处的密封带将搅拌桨槽闭合；

S6、手动推动推杆将检测托盘推入电磁检测段的中部，信号控制模块控制吸附板与电源模块断开，信号控制模块控制电机驱动搅拌桨转动，带有抗体层的磁珠在待测液体中与待测液体中的病菌发生特异性结合，病菌吸附在抗体层上；

S7、信号控制模块控制吸附板重新与电源模块导通，步骤S6中与病菌发生特异性结合的磁珠再次吸附在吸附板上；

S8、信号控制模块控制电机驱动搅拌桨停止转动，重复执行步骤S3，将搅拌桨回收至搅拌桨槽中，重复执行步骤S4，电动势检测装置记录磁珠吸附病菌后螺旋线圈两端的电势差，与步骤S4中记录的初始状态螺旋线圈两端的电势差比较，获得待测液体中病菌的含量；

S9、将本装置拆卸后清洗干净，重复上述步骤S1至S8进行下一待测液体中病菌的含量。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明提供的一种基于电磁效应的病菌检测装置及其检测方法，利用磁体切割通电螺线管内产生的磁感线，造成通电螺线管两端电势差发生变化的原理，能够快速实现待测液体中病菌的定量检测。

附图说明

图1为待测液体检测初始状态时本发明剖视结构示意图。

图2为待测液体中病菌与磁珠上的抗体层充分发生特异性结合状态时本发明剖视结构示意图。

图3为待测液体病菌含量检测状态时本发明剖视结构示意图。

图4为搅拌桨底座位置处俯视结构示意图。

图5为磁珠剖视结构示意图。

图中，2为盖体，3为螺旋线圈，4为推进管体，5为吸附板，6为推杆，7为检测托盘，8为塞体，9为手柄，10为磁珠，11为盖体连接段，101为金元素层，102为抗体层，12为电磁检测段，13为驱动控制箱连接段，14为滑槽，15为筛网，16为滑块，17为搅拌桨，18为搅拌桨底座，19为套筒，20为托板，21为升降导杆，22为转轴，23为联轴器，24为电机，25为控制箱，251为信号控制模块，252为电源模块，253为电动势检测装置，26为驱动控制箱，27为搅拌桨槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图5所示的一种基于电磁效应的病菌检测装置，它包括筒体、盖体2、驱动控制箱26和磁珠10，其特征在于：

所述驱动控制箱26底面上安装有控制箱25，控制箱25中设置有信号控制模块251、电源模块252和电动势检测装置253，信号控制模块251与电动势检测装置253分别与电源模块252电气连接；

所述筒体的上部设置为盖体连接段11，筒体的中部设置为电磁检测段12，筒体的下部设置为驱动控制箱连接段13，盖体2可拆卸地盖合于盖体连接段11中，在盖体2的心部竖直向下设置有与筒体同轴的推进管体4，推进管体4中设置有沿推进管体4往复滑动的推杆6，推杆6远离筒体的一端设置有手柄9，推杆6的中部设置有塞体8，推杆6靠近筒体一端的端面上设置有检测托盘7，检测托盘7延伸至电磁检测段12内，检测托盘7的一侧侧面上安装有吸附板5，所述磁珠10吸附于吸附板5上，磁珠10的外表面涂覆有金元素层101，金元素层101的外表面上种植有与待测液体中的病菌发生特异性结合的抗体层102，检测托盘7的心部设置有空心的导线管，导线管依次贯穿塞体8、推杆6与手柄9延伸至推进管体4的外部，导线安装于导线管中，导线的一端分别与吸附板5的两端电气连接，导线的另一端分别与电源模块252的正负电极电气连接；

所述电磁检测段12的侧壁内设置有螺旋线圈3，螺旋线圈3的两端分别通过导线与所述信号控制模块251电气连接，所述电动势检测装置253的两端与螺旋线圈3的两端电气连接；

所述驱动控制箱连接段13与电磁检测段12的接口处安装有筛网15，筛网15能够有效防止待测液中的大块颗粒物落入搅拌桨槽27中，驱动控制箱连接段13的侧壁上对称设置有与筒体轴线方向相平行的滑槽14，驱动控制箱26可拆卸地安装于驱动控制箱连接段13的下部；

所述驱动控制箱26的上端面设置为敞口，驱动控制箱26的底面上位于控制箱25的两侧还竖直向上对称设置有升降导杆21，升降导杆21的上端部设置有托板20，升降导杆21驱动托板20沿竖直方向上下往复运动；托板20的上方设置有搅拌桨底座18，搅拌桨底座18上设置有搅拌桨槽27，搅拌桨槽27的槽口上覆盖有密封带28，搅拌桨底座18的侧壁与滑槽14位置对应处设置有沿滑槽14滑动的滑块16；电机24固定安装于驱动控制箱26内的中部，电机24分别与所述电源模块252和信号控制模块电气连接，电机24的转子竖直向上设置，电机24的转子通过联轴器23与转轴22的下端部固定连接，转轴22的上部贯穿托板20和搅拌桨底座18延伸至筛网15的下方，转轴22的上端部安装有套筒19，套筒19的外部设置有搅拌桨17，搅拌桨17安装于所述搅拌桨槽27中。

进一步地，所述盖体连接段11的内壁上设置有螺纹，盖体2与盖体连接段11螺纹连接；所述驱动控制箱连接段13的内壁上亦设置有螺纹，驱动控制箱连接段13与驱动控制箱26螺纹连接。

进一步地，所述盖体2与盖体连接段11螺纹连接部分的上部设置有密封圈。

进一步地，所述抗体层102中携带有多种不同种类的抗体。

进一步地，所述盖体连接段11、电磁检测段12与驱动控制箱连接段13一体成型。

一种基于电磁效应的病菌检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1、在磁珠10的外表面电镀金元素层101，在金元素层101的外表面种植抗体层102，将种植有抗体层102的磁珠10放入培养液中留待后步使用；

S2、首先，信号控制模块251控制升降导杆21初始位置位于驱动控制箱26的底部，将驱动控制箱26安装于驱动控制箱连接段13的下部，转轴22贯穿托板20和搅拌桨底座18延伸至搅拌桨底座18的上方，将搅拌桨17安装于转轴22上端部设置的套管19上，将筛网15安装于驱动控制箱连接段13与电磁检测段12的接口处；

S3、信号控制模块251控制升降导杆21向上运动，升降导杆21通过托盘20驱动搅拌桨底座18沿滑槽14向上运动，直至搅拌桨17回收至搅拌桨槽27中，搅拌桨槽27槽口处的密封带28将搅拌桨槽27闭合；

S4、信号控制模块251控制吸附板5与电源模块252导通，信号控制模块251控制螺旋线圈3与电源模块252导通，螺旋线圈3内部产生磁感线；取出步骤S1中制备好的磁珠10，将磁珠10吸附在吸附板5上，将盖体2安装于盖体连接段11上，手动推动推杆6将检测托盘7由推进管体4推入电磁检测段12中，检测托盘7切割螺旋线圈3产生的磁感线，电动势检测装置253记录初始状态螺旋线圈3两端的电势差；

S5、取下盖体2，向电磁检测段12中倒入待测液体，将盖体2再次安装于盖体连接段11上；信号控制模块251控制升降导杆21向下运动，升降导杆21通过托盘20驱动搅拌桨底座18沿滑槽14向下运动，搅拌桨17与搅拌桨底座18分离，搅拌桨槽27槽口处的密封带28将搅拌桨槽27闭合；

S6、手动推动推杆6将检测托盘7推入电磁检测段12的中部，信号控制模块251控制吸附板5与电源模块252断开，信号控制模块251控制电机驱动搅拌桨17转动，带有抗体层102的磁珠10在待测液体中与待测液体中的病菌发生特异性结合，病菌吸附在抗体层102上；

S7、信号控制模块251控制吸附板5重新与电源模块252导通，步骤S6中与病菌发生特异性结合的磁珠10再次吸附在吸附板5上；

S8、信号控制模块251控制电机驱动搅拌桨17停止转动，重复执行步骤S3，将搅拌桨17回收至搅拌桨槽27中，重复执行步骤S4，电动势检测装置253记录磁珠10吸附病菌后螺旋线圈3两端的电势差，与步骤S4中记录的初始状态螺旋线圈3两端的电势差比较，获得待测液体中病菌的含量；

S9、将本装置拆卸后清洗干净，重复上述步骤S1至S8进行下一待测液体中病菌的含量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于电磁效应的病菌检测装置，它包括筒体、盖体（2）、驱动控制箱（26）和磁珠（10），其特征在于：

所述驱动控制箱（26）底面上安装有控制箱（25），控制箱（25）中设置有信号控制模块（251）、电源模块（252）和电动势检测装置（253），信号控制模块（251）与电动势检测装置（253）分别与电源模块（252）电气连接；

所述筒体的上部设置为盖体连接段（11），筒体的中部设置为电磁检测段（12），筒体的下部设置为驱动控制箱连接段（13），盖体（2）可拆卸地盖合于盖体连接段（11）中，在盖体（2）的心部竖直向下设置有与筒体同轴的推进管体（4），推进管体（4）中设置有沿推进管体（4）往复滑动的推杆（6），推杆（6）远离筒体的一端设置有手柄（9），推杆（6）的中部设置有塞体（8），推杆（6）靠近筒体一端的端面上设置有检测托盘（7），检测托盘（7）延伸至电磁检测段（12）内，检测托盘（7）的一侧侧面上安装有吸附板（5），所述磁珠（10）吸附于吸附板（5）上，磁珠（10）的外表面涂覆有金元素层（101），金元素层（101）的外表面上种植有与待测液体中的病菌发生特异性结合的抗体层（102），检测托盘（7）的心部设置有空心的导线管，导线管依次贯穿塞体（8）、推杆（6）与手柄（9）延伸至推进管体（4）的外部，导线安装于导线管中，导线的一端分别与吸附板（5）的两端电气连接，导线的另一端分别与电源模块（252）的正负电极电气连接；

所述电磁检测段（12）的侧壁内设置有螺旋线圈（3），螺旋线圈（3）的两端分别通过导线与所述信号控制模块（251）电气连接，所述电动势检测装置（253）的两端与螺旋线圈（3）的两端电气连接；

所述驱动控制箱连接段（13）与电磁检测段（12）的接口处安装有筛网（15），驱动控制箱连接段（13）的侧壁上对称设置有与筒体轴线方向相平行的滑槽（14），驱动控制箱（26）可拆卸地安装于驱动控制箱连接段（13）的下部；

所述驱动控制箱（26）的上端面设置为敞口，驱动控制箱（26）的底面上位于控制箱（25）的两侧还竖直向上对称设置有升降导杆（21），升降导杆（21）的上端部设置有托板（20），升降导杆（21）驱动托板（20）沿竖直方向上下往复运动；托板（20）的上方设置有搅拌桨底座（18），搅拌桨底座（18）上设置有搅拌桨槽（27），搅拌桨槽（27）的槽口上覆盖有密封带（28），搅拌桨底座（18）的侧壁与滑槽（14）位置对应处设置有沿滑槽（14）滑动的滑块（16）；电机（24）固定安装于驱动控制箱（26）内的中部，电机（24）分别与所述电源模块（252）和信号控制模块电气连接，电机（24）的转子竖直向上设置，电机（24）的转子通过联轴器（23）与转轴（22）的下端部固定连接，转轴（22）的上部贯穿托板（20）和搅拌桨底座（18）延伸至筛网（15）的下方，转轴（22）的上端部安装有套筒（19），套筒（19）的外部设置有搅拌桨（17），搅拌桨（17）安装于所述搅拌桨槽（27）中。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的病菌检测装置，其特征在于：所述盖体连接段（11）的内壁上设置有螺纹，盖体（2）与盖体连接段（11）螺纹连接；所述驱动控制箱连接段（13）的内壁上亦设置有螺纹，驱动控制箱连接段（13）与驱动控制箱（26）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于电磁效应的病菌检测装置，其特征在于：所述盖体（2）与盖体连接段（11）螺纹连接部分的上部设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的病菌检测装置，其特征在于：所述抗体层（102）中携带有多种不同种类的抗体。

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的病菌检测装置，其特征在于：所述盖体连接段（11）、电磁检测段（12）与驱动控制箱连接段（13）一体成型。

6.如权利要求1所述的一种基于电磁效应的病菌检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在磁珠（10）的外表面电镀金元素层（101），在金元素层（101）的外表面种植抗体层（102），将种植有抗体层（102）的磁珠（10）放入培养液中留待后步使用；

S2、首先，信号控制模块（251）控制升降导杆（21）初始位置位于驱动控制箱（26）的底部，将驱动控制箱（26）安装于驱动控制箱连接段（13）的下部，转轴（22）贯穿托板（20）和搅拌桨底座（18）延伸至搅拌桨底座（18）的上方，将搅拌桨（17）安装于转轴（22）上端部设置的套管（19）上，将筛网（15）安装于驱动控制箱连接段（13）与电磁检测段（12）的接口处；

S3、信号控制模块（251）控制升降导杆（21）向上运动，升降导杆（21）通过托盘（20）驱动搅拌桨底座（18）沿滑槽（14）向上运动，直至搅拌桨（17）回收至搅拌桨槽（27）中，搅拌桨槽（27）槽口处的密封带（28）将搅拌桨槽（27）闭合；

S4、信号控制模块（251）控制吸附板（5）与电源模块（252）导通，信号控制模块（251）控制螺旋线圈（3）与电源模块（252）导通，螺旋线圈（3）内部产生磁感线；取出步骤S1中制备好的磁珠（10），将磁珠（10）吸附在吸附板（5）上，将盖体（2）安装于盖体连接段（11）上，手动推动推杆（6）将检测托盘（7）由推进管体（4）推入电磁检测段（12）中，检测托盘（7）切割螺旋线圈（3）产生的磁感线，电动势检测装置（253）记录初始状态螺旋线圈（3）两端的电势差；

S5、取下盖体（2），向电磁检测段（12）中倒入待测液体，将盖体（2）再次安装于盖体连接段（11）上；信号控制模块（251）控制升降导杆（21）向下运动，升降导杆（21）通过托盘（20）驱动搅拌桨底座（18）沿滑槽（14）向下运动，搅拌桨（17）与搅拌桨底座（18）分离，搅拌桨槽（27）槽口处的密封带（28）将搅拌桨槽（27）闭合；

S6、手动推动推杆（6）将检测托盘（7）推入电磁检测段（12）的中部，信号控制模块（251）控制吸附板（5）与电源模块（252）断开，信号控制模块（251）控制电机驱动搅拌桨（17）转动，带有抗体层（102）的磁珠（10）在待测液体中与待测液体中的病菌发生特异性结合，病菌吸附在抗体层（102）上；

S7、信号控制模块（251）控制吸附板（5）重新与电源模块（252）导通，步骤S6中与病菌发生特异性结合的磁珠（10）再次吸附在吸附板（5）上；

S8、信号控制模块（251）控制电机驱动搅拌桨（17）停止转动，重复执行步骤S3，将搅拌桨（17）回收至搅拌桨槽（27）中，重复执行步骤S4，电动势检测装置（253）记录磁珠（10）吸附病菌后螺旋线圈（3）两端的电势差，与步骤S4中记录的初始状态螺旋线圈（3）两端的电势差比较，获得待测液体中病菌的含量；

S9、将本装置拆卸后清洗干净，重复上述步骤S1至S8进行下一待测液体中病菌的含量。