CN112697654B - Od检测仪传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了OD检测仪传感器，包括检测电路板、光源和光探测器，所述光源和光探测器安装在检测电路板上，分别向待测物体发射光波及接收反射光波；所述光探测器接收端设有滤光片。本发明的OD检测仪传感器量程大，具有较好的准确性，重复性，检测效率高，便于快速检测细胞浓度。
Description
技术领域
本发明属于生物检测技术领域，具体涉及OD检测仪传感器。
背景技术
OD是optical density（光密度）的缩写，表示被检测物吸收掉的光密度，是检测方法里的专有名词，检测单位用OD值表示，1OD=log10（1/trans），其中trans为检测物的透光率T值。光通过被检测物，前后的能量差异即是被检测物吸收掉的能量，特定波长下，同一种被检测物的浓度与被吸收的能量成定量关系。
细菌培养基的光密度(OD)测定是微生物学中使用的一种常见技术。研究人员主要依靠分光光度计来进行这些测定,然而实际上这个测定是基于培养基的光散 射量而不是光吸收量。在其标准配置中,分光光度计并未对光散射测定进行优化,这通常会导致仪器间所测得吸光度上的差异。
对于OD检测技术，常规检测的分析方法有透射法和反射法。发明专利CN108918370A公布了一种使用透射法的细胞浓度检测装置，通过检测平行光穿过不同浓度的呈凸透镜形状的贴壁细胞溶液后得到的不同光强来检测细胞浓度。
然而，上述公开的OD检测仪存在缺陷，发射源与接受源组成的装置占用面积较大；如需检测其他位置的细胞浓度，只可以平行复用；检测时需要在环境较为阴暗情况下进行，否则会收到其他波长光的影响；量程较短；透射光光程较长等。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种OD检测仪传感器，生产成本低，装配效率高；优化了产品的结构，进一步降低产品的自重，增强其便携性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种OD检测仪传感器，包括检测电路板、光源和光探测器，所述光源和光探测器安装在检测电路板上，分别向待测物体发射光波及接收反射光波；所述光探测器接收端设有滤光片。
作为本发明的进一步改进，还包括传感器外壳，将光源和光探测器探头部分封闭；所述传感器外壳上设有分别与光源和光探测器位置相适应的贯通孔，所述光源和光探测器通过贯通孔向待测物体发射光波及接收反射光波。
作为本发明的进一步改进，所述检测电路板设有光源和两个光探测器，两个光探测器对称分布于光源两侧。采用两个光探测器使得反射波的接收面积增大，提高光通量，进而提高其检测的精准度；此外，在入射光略微偏离法向入射角的时候仍能确保检测精度。
作为本发明的进一步改进，所述传感器外壳上设有三个贯通孔，中间的第一贯通孔位于传感器外壳与待测物体贴附面的正中间，两边的第二贯通孔对称分布于第一贯通孔两边；所述光源通过第一贯通孔向待测物体发射光波；所述两个光探测器分别通过第二贯通孔接收反射光波。
作为本发明的进一步改进，所述光源发射光波的波长范围为850nm-1400nm；所述光探测器接收的波长范围为850nm-1400nm，所述滤光片阻隔波长≤850nm的光波。本发明利用穿透性好的近红外光波，通过其反射波进行在线检测，可保证检测精准度。此外，细胞液成份比较复杂，除了细胞之外还有很多胞外酶（杂蛋白），多糖胶体等，本发明采用范围波长，可以增加仪器的可扩展性，在测量细胞液浓度时可以多点校准，消除非细胞类物质形成的胶体造成的误差，带来更好的测量精度和目标靶向性。
作为本发明的进一步改进，还包括连接检测模块，所述连接检测模块包括检测开关和检测提示灯，所述检测提示灯与检测电路板电气连接；所述检测开关固定于传感器外壳上，在与含待测物体容器器壁贴合时检测开关下压，下端与检测电路板电气连接。将检测仪传感器贴合在被检测物体表面，通过检测开关来判断是否贴合成功，在贴合成功后才可以打开发光源。
作为本发明的进一步改进，所述检测开关设有两个，两个检测开关串联连接。两个检测开关全部按下去即贴合成功。
作为本发明的进一步改进，所述检测电路板上设有放大滤波模块，所述光探测器接收的信号经放大滤波后发送至终端。
作为本发明的进一步改进，所述光探测器为砷化铟镓PIN光探测器。
作为本发明的进一步改进，所述光探测器两端分别连接放大器的正相、反相输入端，放大器输出端通过滤波电容C6连接反相输入端；放大器电压负端接地，电压正端通过零欧姆电阻连接电源，并并联滤波电容C4，C4另一端接地；所述C6电容用于滤除高频，C4电容用于滤除低频。
本发明的OD检测仪传感器具有如下有益效果：
1.发射源与接收源集成在同一块电路板上，占用面积较小，整体体积小；
2.采用范围波段检测，可以检测的物体种类丰富，模块化程度高；
3.检测时不需要太考虑环境因素，不需要一定在阴暗的环境中进行检测，受其他波长光的影响很小；
4.使用的发光源波长较长，所以检测量程较长；
5.使用反射法，光射出至返回的光程较短；
6.传感器可以贴合在被检测物体的任何位置；
7.具有较好的准确性，重复性，检测效率高，便于快速检测细胞浓度。
附图说明
图1是OD检测仪传感器立体结构示意图。
图2是含外壳OD检测仪传感器立体结构示意图。
图3是检测电路原理图。
图中，1、检测电路板；2、光源；3、光探测器；31、滤光片；4、检测开关；5、传感器外壳。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示的OD检测仪传感器，包括检测电路板1、光源2和光探测器3，光源2和光探测器3安装在检测电路板1上，光源2向待测物体发射波长范围为850nm-1400nm光波，光探测器3接收反射光波；光探测器3接收端设有滤光片31，阻隔波长≤850nm的光波，使光探测器3接收850nm-1400nm范围的波长。
连接检测模块包括检测开关4和检测提示灯；检测开关33设置于前盖板上，检测提示灯与检测电路板1电气连接；检测开关4在与含待测物体容器器壁贴合时检测开关下压，下端与检测电路板1电气连接。检测开关优选设置两个，设置于光探测器、光源外侧，两个检测开关串联连接，同时按下两个检测开关时触发光源。
所述检测电路板1上设有放大滤波模块，所述光探测器3接收的信号经放大滤波后发送至终端。终端用于数据处理，可实时显示传感器反馈的OD值。
本实施例提供了一种检测电路的原理示意，如图3所示，本实施例中使用LM1815芯片和砷化铟镓PIN光探测器G8370-81。光探测器两端分别连接LM1815芯片的正相、反相输入端（PIN3、PIN7引脚），LM1815芯片输出端（PIN10引脚）通过滤波电容C6连接反相输入端；LM1815芯片电压负端接地，电压正端通过零欧姆电阻连接电源，并并联滤波电容C4，C4另一端接地；C6电容大小2.0pF，用于滤除高频，C4电容大小10uF，用于滤除低频；所述检测电路能够抑制光探测器本身的暗电流。
实施例2
本实施例与实施例2的不同之处仅在于，如图2所示，还包括传感器外壳5，将光源2和光探测器3探头部分封闭；所述传感器外壳5上设有分别与光源2和光探测器3位置相适应的贯通孔，所述光源和光探测器通过贯通孔向待测物体发射光波及接收反射光波。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处仅在于，检测电路板1上设有光源2和两个光探测器3，两个光探测器3对称分布于光源2两侧；传感器外壳5上设有三个贯通孔，中间的第一贯通孔位于传感器外壳5与待测物体贴附面的正中间，两边的第二贯通孔对称分布于第一贯通孔两边；光源2通过第一贯通孔向待测物体发射光波；两个光探测器3分别通过第二贯通孔接收反射光波。
本实施例设计的OD检测仪量程0~99±0.1%。
实施例4
本实施例具体说明本发明OD检测仪传感器的使用方法。
首先将OD检测仪传感器通过DB9接口或者TypeC接口连接至PC端或手机端，通过PC端或手机端向电源板供电，电源板将电压转换为传感器等其余元器件所需电压。
然后，将OD检测仪光源2和光探测器3探头侧贴合在被含检测物体的容器器壁上，通过检测开关来判断是否贴合成功，两个检测开关全部按下去即贴合成功，检测提示灯亮，才可以打开发光源，发光源发射波长为850nm-1400nm的光，光通过被检测物，前后的能量差异即是被检测物吸收掉的能量，特定波长下，同一种被检测物的浓度与被吸收的能量成定量关系。通过被检测物反射回来的光经过滤光片滤除波长低于850nm的光，再由传感器接收，传感器接收到光，经过信号放大器放大，反馈被检测物的细胞浓度。
Claims (3)
1.一种OD检测仪传感器，其特征在于，包括检测电路板、光源、两个对称分布于光源两侧的光探测器、传感器外壳和连接检测模块，所述光源和光探测器安装在检测电路板上，分别向待测物体发射光波及接收反射光波；所述光探测器接收端设有滤光片；
所述传感器外壳将光源和光探测器探头部分封闭，传感器外壳上设有三个贯通孔，中间的第一贯通孔位于传感器外壳与待测物体贴附面的正中间，两边的第二贯通孔对称分布于第一贯通孔两边；所述光源通过第一贯通孔向待测物体发射光波；两个光探测器分别通过第二贯通孔接收反射光波；所述光探测器两端分别连接放大器的正相、反相输入端，放大器输出端通过滤波电容C6连接反相输入端；放大器电压负端接地，电压正端通过零欧姆电阻连接电源，并并联滤波电容C4，C4另一端接地；所述滤波电容C6用于滤除高频，滤波电容C4用于滤除低频；
所述连接检测模块包括检测开关和检测提示灯，所述检测提示灯与检测电路板电气连接；所述检测开关固定于传感器外壳上，在与含待测物体容器器壁贴合时检测开关下压，下端与检测电路板电气连接；
所述光源发射光波的波长范围为850nm-1400nm；所述光探测器接收的波长范围为850nm-1400nm，所述滤光片阻隔波长≤850nm的光波；
所述OD检测仪传感器用于微生物OD检测。
2.根据权利要求1所述的OD检测仪传感器，其特征在于，所述检测开关设有两个，两个检测开关串联连接。
3.根据权利要求1所述的OD检测仪传感器，其特征在于，所述光探测器为砷化铟镓PIN光探测器。
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