CN112147131B - 一种便携式微生物快速检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式微生物快速检测仪，包括壳体，所述壳体内设置有试管套、光线聚集块和电路板，所述光线聚集块上开设有盲孔和光线接收腔，所述光线接收腔开设在所述盲孔的一侧且与所述盲孔连通；所述试管套用于容纳试管，所述试管套包括不透明部和与所述不透明部连通的透明部，所述透明部设置在所述盲孔内，所述不透明部的一端伸出所述壳体，且伸出端配套有挡光盖；所述电路板上设置有光电二极管和微处理器，所述光电二极管与所述微处理器电连接，所述光线聚集块设置在所述电路板上，且所述光电二极管位于所述光线接收腔内。本发明能够对生物微弱发光进行有效的聚集，还能够有效屏蔽干扰光线，有效的提高了微生物检测仪的检测精度。

Description

一种便携式微生物快速检测仪

技术领域

本发明属于微生物快速检测技术领域，具体涉及一种便携式微生物快速检测仪。

背景技术

微生物在自然界中扮演了重要的角色，微生物的存在和人类的生活息息相关。但是从人类的角度看，微生物活动对环境并不都是有益的，有时也可能产生负面影响，对环境造成污染，并对人类产生危害。病原性微生物以及一些微生物的代谢产物能引起环境污染和危害。因此，无论从自然界还是人类的角度考虑，微生物的研究都具有及其重要的意义。其中微生物的检测是微生物研究的重要组成部分，细菌的含量可以反应样品的洁净程度，这是一个非常重要的卫生学指标，可以被用来作为判断食品、环境、医疗等领域卫生质量的依据，因此微生物检测有重要的研究意义。

三磷酸腺苷(ATP)广泛地存在于微生物当中，ATP的含量与微生物的含量表现出一定的线性关系。ATP生物发光法是一种能够快速检测活体微生物数量的方法，其基本原理是荧光素酶(Luciferase)以虫荧光素(Luciferin)、ATP和O₂为底物，在Mg²⁺作用下，将化学能转化为光能。当ATP含量处在一定浓度范围内，活细胞数与ATP发光值之间存在着良好的线性关系。而当微生物死亡后，在细胞酶的作用下，ATP会很快被分解，因此可用ATP生物发光法来测定活菌数。最终发出的光可使用相对发光强度(RLUs)来衡量，这些单位可以直接使用而不必计算具体ATP量或菌落形成单位(cfus)。

目前市面上的微生物检测仪主要分为台式和手持式两种。台式检测仪体积都比较大，操作使用很不方便，很不利于日常化的检测使用，使得微生物检测仪的使用范围受到很大限制；现有的手持式检测仪虽然使用较为便携，但是检测区域无法对生物微弱发光进行有效的聚集，导致生物发光产生散射难以集中，最终导致微生物检测仪在检测时存在较大的误差，检测精度不高，检测结果相比真实情况偏低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种便携式微生物快速检测仪，能够对生物微弱发光进行有效的聚集，还能够有效屏蔽干扰光线，有效的提高了微生物检测仪的检测精度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种便携式微生物快速检测仪，包括壳体，所述壳体内设置有试管套、光线聚集块和电路板，所述光线聚集块上开设有盲孔和光线接收腔，所述光线接收腔开设在所述盲孔的一侧且与所述盲孔连通；所述试管套用于容纳试管，所述试管套包括不透明部和与所述不透明部连通的透明部，所述透明部设置在所述盲孔内，所述不透明部的一端伸出所述壳体，且伸出端配套有挡光盖；所述电路板上设置有光电二极管和微处理器，所述光电二极管与所述微处理器电连接，所述光线聚集块设置在所述电路板上，且所述光电二极管位于所述光线接收腔内。

进一步地，所述壳体内设置有试管套安装舱，所述试管套安装舱的两端开口且贯穿，所述试管套安装舱位于所述盲孔的正前方，所述试管套的不透明部匹配插设在所述试管套安装舱内。

进一步地，所述光线聚集块与所述试管套安装舱之间还设置有挡光塞，所述挡光塞上开设有与所述试管套匹配的通孔，所述试管套上的透明部穿过所述通孔后伸入所述盲孔内，所述挡光塞能够将所述试管套安装舱的端口封闭。

进一步地，所述壳体包括第一半壳体和第二半壳体，所述第一半壳体与所述第二半壳体可拆卸连接组成所述壳体，所述试管套安装舱固定在所述第一半壳体内，所述试管套安装舱端部还设置有与所述挡光塞匹配的卡槽，所述挡光塞嵌合在所述卡槽内。

进一步地，所述第一半壳体上设置有蓄电池。

进一步地，所述第二半壳体上设置有显示屏和按键。

进一步地，所述第一半壳体内沿周向设置有若干第一连接柱，所述第二半壳体内沿周向设置有若干第二连接柱，第一连接柱与第二连接柱通过螺栓连接。

进一步地，所述不透明部上伸出所述壳体的一端设置有限位板，当所述透明部安装在所述盲孔内时，所述限位板与所述壳体的端面贴合。

进一步地，所述挡光盖铰接在所述壳体上。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种便携式微生物快速检测仪，在使用时，打开挡光盖，将装有反应液的检测试管置入试管套内后关闭挡光盖，防止外界光线进入仪器內，因为试管套的透明部设置在光线聚集块的盲孔内，光线接收腔开设在盲孔的一侧且与盲孔连通，所以检测试管内的反应物反应产生的光线透过透明部后，直接被收集进光线接收腔内，实现对生物微弱发光进行有效的聚集，光线接收腔内的光电二极管采集后发送给微处理器进行分析处理，本发明的检测仪能够对生物微弱发光进行有效的聚集，进而提高了微生物检测仪的检测精度。

进一步地，壳体内设置有试管套安装舱，试管套安装舱的两端开口且贯穿，试管套的不透明部匹配插设在试管套安装舱内，试管套安装舱对试管套起到了很好的保护作用，确保试管套的稳定，试管套能够在试管套安装舱内抽出或插入，便于在仪器外部对试管套进行清洗，且方便装入再次使用。

进一步地，光线聚集块与试管套安装舱之间还设置有挡光塞，挡光塞能够将试管套安装舱的端口封闭，能够有效的屏蔽环境光射进盲孔中影响微生物反应光的检测，最终能够有效的提高检测精度。

进一步地，壳体包括第一半壳体和第二半壳体，第一半壳体与第二半壳体可拆卸连接组成壳体，便于各部件的组装，且试管套安装舱端部还设置有与挡光塞匹配的卡槽，挡光塞嵌合在卡槽内，便于拆卸。

进一步地，不透明部上伸出壳体的一端设置有限位板，当透明部安装在盲孔内时，限位板与壳体的端面贴合，限位板有助于提高试管套的稳定性，防止晃动造成反应液的溅射。

进一步地，挡光盖铰接在壳体上，便于打开与关闭。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的电路板及光线聚集块示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是试管套与光线聚集块配合示意图；

图5是本发明的试管套结构示意图；

图6是本发明的挡光塞结构示意图；

图7是本发明的第一半壳体内表面结构示意图；

图8是本发明的挡光塞、试管套与第一半壳体装配示意图；

图9是本发明的第一半壳体外表面结构示意图；

图10是本发明的普通锂电池结构示意图；

图11是本发明的电源保护盖结构示意图；

图12是本发明的第二半壳体内表面结构示意图；

图13是本发明的第二半壳体外表面结构示意图。

1-壳体；101-第一半壳体；102-第二半壳体；2-试管套；201-不透明部；202-透明部；3-光线聚集块；301-盲孔；302-光线接收腔；4-电路板；5-挡光盖；501-操作槽；6-光电二极管；7-微处理器；8-试管套安装舱；9-挡光塞；901-通孔；10-限位板；11-卡槽；12-电池安装槽；13-锂电池；14-电池卡扣；15-电池保护盖；16-电极开孔；17-屏幕安装槽；18-接线孔；19-按键膜安装槽；20-USB连接孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

作为本发明的某一具体实施方式，如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种便携式微生物快速检测仪，包括壳体1，壳体1内设置有试管套2、光线聚集块3和电路板4，光线聚集块3上开设有盲孔301和光线接收腔302，光线接收腔302开设在盲孔301的一侧且与盲孔301连通；试管套2用于容纳试管，试管套2包括不透明部201和与不透明部201连通的透明部202，所谓透明部202即光线能够投射过的部分，透明部202设置在盲孔301内，不透明部201的一端伸出壳体1，且伸出端配套有挡光盖5；电路板4上设置有光电二极管6和微处理器7，光电二极管6与微处理器7电连接，光线聚集块3设置在电路板4上，且光电二极管6位于光线接收腔302内。具体的说，光线聚集块3粘接在电路板4上，光线聚集块3上与电路板4接触的一面开设有光线接收腔302；在壳体1的一端开设有一个用于试管套2穿入的开口，光线聚集块3上与壳体1上的开口正对的一侧开设有盲孔301，试管套2的透明部202通过开口后伸入盲孔301内。在使用时，打开挡光盖5，将装有反应液的试管置入试管套2内后关闭挡光盖5，反应产生的光线透过透明部202后，在盲孔301被收集进光线接收腔302内，光线接收腔302内的光电二极管6采集后发送给微处理器7进行分析处理，关于微处理器7对接收数据的处理分析则是本领域所公知的技术手段，在此不做赘述，微处理器7采用STM32单片机。

关于挡光盖5的连接方式，如图1所示，本实施方式中，采用铰接的连接方式，即挡光盖5铰接在壳体1上。在挡光盖5上还开设有一个手动操作槽501，可以方便挡光盖5的闭合与打开。

作为对上述实施方式的优化方案，如图7和图8所示，在壳体1内固定设置有试管套安装舱8，试管套安装舱8的两端开口且贯穿，试管套安装舱8位于盲孔301的正前方，试管套安装舱8用于对试管套2进行限位。也就是说，试管套安装舱8有一定的长度和高度，其长度与高度可以使得试管套2在其中不会晃动，试管套安装舱8固定设置在壳体1上的开口与光线聚集块3上的盲孔301之间，优选的，试管套安装舱8的轴线与盲孔301的轴线重合，试管套2的不透明部201匹配插设在试管套安装舱8内，使用者用手可将试管套2从试管套安装舱8中抽出。试管套2在使用时装入试管套安装舱8内，长时间使用时透明部202会有污浊，对生物发光有较大的影响，将试管套2与试管套安装舱8设计为可抽插式的设计，便于在仪器外部对试管套2进行清洗，且方便装入再次使用。优选的，在试管套安装舱8的周围连接有六个支撑体，可以保证试管套安装舱8与壳体的连接强度。

作为对上述实施方式的优化方案，如图6和图8所示，为了防止从试管套安装舱8中投射进环境光，在光线聚集块3与试管套安装舱8之间还设置有挡光塞9，具体的，挡光塞9上开设有与试管套2匹配的通孔901，试管套2上的透明部202穿过通孔901后伸入盲孔301内，挡光塞9能够将试管套安装舱8的端口封闭，即通过挡光塞9将试管套安装舱8的端口进行封堵，能够有效的屏蔽环境光射进盲孔301中与微生物反应光产生混淆，最终能够有效的提高检测精度。

作为对上述实施方式的优化方案，如图7和图12所示，壳体1包括第一半壳体101和第二半壳体102，第一半壳体101与第二半壳体102可拆卸连接组成壳体1，具体的说，第一半壳体101内沿周向设置有若干第一连接柱，第二半壳体102内沿周向设置有若干第二连接柱，第一连接柱与第二连接柱通过螺栓连接。本实施方式中，第一半壳体101的内部边缘位置依次排列有六个第一连接柱，第一连接柱有一定的高度，内部均有螺纹；第二半壳体102缘位置对应第一半壳体101的六个第一连接柱位置同样排列有六个第二连接柱，第二连接柱都有一定的高度，第二连接柱上有较大的圆孔和较小的圆形通孔，较大的圆孔可以包含第一半壳体101中的第一连接柱的外侧，较小的通孔与第一半壳体101中的第一连接柱内螺纹孔同心配合，从而螺钉可以将第一半壳体101和第二半壳体102紧固连接。每个第一连接柱和第二连接柱旁均有一个紧固体，紧固体将壳体与连接柱连接在一起，保证使用时的连接柱强度。

如图7所示，试管套安装舱8固定在第一半壳体101内，试管套安装舱8端部还设置有与挡光塞9匹配的卡槽11，挡光塞9嵌合在卡槽11内，嵌合结构也便于挡光塞9的拆卸。

作为对上述实施方式的优化方案，如图5和图8所示，为了确保试管套2伸入壳体1中后的稳定性，防止摇摆晃动，在试管套2的不透明部201上伸出壳体1的一端连接有一块限位板10，当试管套2的透明部202安装在盲孔301内时，限位板10与壳体1的端面贴合，有利于对试管套2的位置进行限位固定。

作为对上述实施方式的优化方案，如图9、图10和图11所示，第一半壳体101上设置有蓄电池，具体的说，第一半壳体101的外表面有一个电池安装槽12，本实施方式选用的普通锂电池13安装在电池安装槽12内，为了使得电池安装紧固，电池安装槽12周围还排列有六个电池卡扣14，六个电池卡扣14可以将锂电池紧密固定。电池安装槽12上配套有电池保护盖15，电池保护盖15对内部电源形成保护，电源的连接线路可从电极开孔16接入仪器内连接电路。如图13所示，第二半壳体102上设置有显示屏和按键，具体的说，第二半壳体102的外表面上方具有屏幕安装槽17，屏幕安装槽17为两阶梯性的下凹槽，安装的OLED屏幕大小为1.54寸，充分考虑了屏幕的间隙配合，且在下方开设了屏幕排线接入后方的接线孔18，排线从接线孔18可以到仪器内部连接电路。在屏幕上方开设的凹槽用于盖上一层保护玻璃，其尺寸略大于屏幕大小，可以对使用中的仪器屏幕有充分的保护。由于仪器需要按键操作，按键是通过一定的电路连接关系集中到按键膜上，第二半壳体102的外表面上方还开设有按键膜安装槽19，按键膜放置在按键膜安装槽19里面，按键的排线从按键膜安装槽19里面开设的接线孔18延伸到仪器内部。第二半壳体102的侧壁还开有USB连接孔20，在内部安装相应的嵌入式电路可以使USB插口从USB连接孔20延伸出。为了仪器的外部美观，第二半壳体102上表面的左右两侧有适宜的倒圆角，上下侧有倒角角度，使用者在使用时也会感到比较舒适。测试结果最终通过显示屏显示，便于读取。

本发明检测仪的制作工艺为，使用传统的数控机床加工，其第一半壳体101、第二半壳体102、电池保护盖15、试管套2以及挡光盖5使用ABS工程塑料加工制造，这种材料质坚、性韧、刚性大，具有良好的热塑性，强度比较大，质量比较轻。最终加工完后外表面以黑色喷漆，使得仪器总体有良好的遮光性能，内部喷导电漆，使得仪器后续内部电路的嵌入有良好的信号传输性能。

本发明的检测仪的使用方法，其步骤为：

(1)用检测试管取样，取样后加入适量的细胞裂解液和荧光酶溶液，将反应液充分振荡，待其完全反应；

(2)打开仪器的挡光盖，将试管放入仪器内部的试管套内，再将挡光盖完全闭合，避免环境光的干扰，使检测正常进行；

(3)操作仪器的按键，通过仪器内部的光电二极管即可检测到相对发光量，最终将结果显示在屏幕上，即可读取到微生物的相对含量。

在上述实施方式下，本发明具有如下技术效果：

(A)本发明中仪器的拆卸安装十分方便，主壳体由两个半壳体以螺纹连接的方式装配结合而成，只需要用普通螺钉即可将仪器安装成型。

(B)本发明中检测仪内部有试管套安装舱，试管套装入试管套安装舱内会被紧密固定其中，不会产生晃动，使得检测过程试剂不会飞溅。试管套的底部透明，可以透射出生物发光信号。

(C)本发明仪器的试管套可以方便地拆卸，在使用时不需要讲仪器总体拆卸即可以将试管套从仪器中任意取出或者放入，方便了用户对实验过程可靠性的检查。在长久使用后，可以将试管套取出清洁，防止试管套透明管处污浊影响生物发光的透射。

(D)本发明仪器上部有挡光盖，挡光盖在使用前可以打开，放入试剂后可以闭合。挡光盖上有避免外界光线进入的挡板，挡板刚好可以覆盖检测入口，保护检测过程。

(E)本发明中有保护板将核心检测区域单独隔离开，且在保护板和试管套之间有硅胶挡光塞，二次屏蔽了可能进入仪器内部的干扰环境光，提高了检测精度。

(F)本发明采用了体积较小的光电二极管，光电二极管上有光线聚集块，试管套底部伸入光线聚集块内，生物发光可以被聚集在光电二极管处，避免了光信号的损失。

(G)本发明具有足够的人机交互功能，包括显示屏幕与操作按键，控制按键可以迅速下发指令，屏幕可以获取到检测的结果和一些其他关键信息。

(H)本发明相对现有的仪器结构相对精简，使用十分便捷，其总体的大小和手机大小相当，检测精度高，使用者可以便捷操作完成检测，非常有利于日常化微生物检测以及现场使用。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种便携式微生物快速检测仪，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）内设置有试管套（2）、光线聚集块（3）和电路板（4），所述光线聚集块（3）上开设有盲孔（301）和光线接收腔（302），所述光线接收腔（302）开设在所述盲孔（301）的一侧且与所述盲孔（301）连通；所述试管套（2）用于容纳试管，所述试管套（2）包括不透明部（201）和与所述不透明部（201）连通的透明部（202），所述透明部（202）设置在所述盲孔（301）内，所述不透明部（201）的一端伸出所述壳体（1），且伸出端配套有挡光盖（5）；所述电路板（4）上设置有光电二极管（6）和微处理器（7），所述光电二极管（6）与所述微处理器（7）电连接，所述光线聚集块（3）设置在所述电路板（4）上，且所述光电二极管（6）位于所述光线接收腔（302）内；

所述壳体（1）内设置有试管套安装舱（8），所述试管套安装舱（8）的两端开口且贯穿，所述试管套安装舱（8）位于所述盲孔（301）的正前方，所述试管套（2）的不透明部（201）匹配插设在所述试管套安装舱（8）内；

所述光线聚集块（3）与所述试管套安装舱（8）之间还设置有挡光塞（9），所述挡光塞（9）上开设有与所述试管套（2）匹配的通孔（901），所述试管套（2）上的透明部（202）穿过所述通孔（901）后伸入所述盲孔（301）内，所述挡光塞（9）能够将所述试管套安装舱（8）的端口封闭；

所述壳体（1）包括第一半壳体（101）和第二半壳体（102），所述第一半壳体（101）与所述第二半壳体（102）可拆卸连接组成所述壳体（1），所述试管套安装舱（8）固定在所述第一半壳体（101）内，所述试管套安装舱（8）端部还设置有与所述挡光塞（9）匹配的卡槽（11），所述挡光塞（9）嵌合在所述卡槽（11）内；

所述不透明部（201）上伸出所述壳体（1）的一端设置有限位板（10），当所述透明部（202）安装在所述盲孔（301）内时，所述限位板（10）与所述壳体（1）的端面贴合；

所述挡光盖（5）铰接在所述壳体（1）上；

所述第一半壳体（101）内沿周向设置有若干第一连接柱，所述第二半壳体（102）内沿周向设置有若干第二连接柱，第一连接柱与第二连接柱通过螺栓连接；

所述挡光塞（9）为硅胶，所述壳体（1）内壁喷导电漆。

2.根据权利要求1所述的一种便携式微生物快速检测仪，其特征在于，所述第一半壳体（101）上设置有蓄电池。

3.根据权利要求1所述的一种便携式微生物快速检测仪，其特征在于，所述第二半壳体（102）上设置有显示屏和按键。

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