CN112940926A - 一种用于大样本微生物自动快速检测装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大样本微生物自动快速检测装置及使用方法，包括底座，底座的上端面设置有待检测样本存储板，待检测样本存储板的上端面均布开设有若干反应池；底座上设置有移动装置，移动装置上安装有反应试剂注射器和光电传感器安装块；反应试剂注射器包括试剂存储仓和试剂注射管，试剂注射管的上端与试剂存储仓连通，试剂注射管的下端正对待检测样本存储板；光电传感器安装块的下端开设有安装槽，安装槽内设置有光电传感器，光电传感器的接收光子表面正对待检测样本存储板；试剂注射管与光电传感器之间的距离等于相邻两个反应池之间的距离。本发明解决了在大样本微生物检测中耗时长、操作繁琐和自动化程度低的问题。
Description
技术领域
本发明属于仪器科学与技术和生物快速检测领域，具体涉及一种用于大样本微生物自动快速检测装置及使用方法。
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。
目前的ATP微生物检测仪虽然使用较为便携、一体化程度较高，但是在使用时每次都需要手动将样本和试剂加入试管中，将试管置入仪器，等待试管中的反应完成时，才可以读取到测量的微生物发光值。当需要对大量样本进行微生物检测时，首先需要等待样本与试剂反应测量完成后，将试管置入仪器中进行检测，其次将试管拿出，将新的样本和试剂混合反应再次置入仪器检测。重复以上步骤即可完成重复测量，以上测量不仅操作过程极其繁琐，而且每次在下一步测量时要等待前一步的反应时间，当样本量极大时就十分耗时，以上测量极其不利于大批量样本的快速检测。而一些可以自动化微生物检测装置都采用了细菌培养法进行检测，细菌培养法需要的培养条件较为苛刻，需要的系统要求性能高，且培养过程极其耗时，在培养完成后检测手段也比较繁琐，难以用于大样本的微生物快速检测。因此需要研制一款可以通过ATP荧光法实现自动化大样本微生物快速检测的装置。
中国专利CN201810971681.4提出了一种用于微生物自动化检测的装置，其包括密闭主体、以及设置于密闭主体内的可密闭独立培养杯、培养平台、浓缩装置、恒温装置以及安全保障装置，其使用时需要将样品放入预装有培养基的培养杯中，置入培养平台，培养杯自转使得样品与培养基混匀后，提取出样品中微生物，其次用滤网将培养杯中样品托起，浓缩装置吸取培养杯中培养液冲洗，最终收集浓缩液即可检测。这一检测装置使用了传统的细菌培养法，其工作过程微生物培养时间较长，虽然可以处理多个样本，但是其处理的样本数量仍然不够大，检测装置也未集成到装置内部，不能在培养完后实现自动化检测。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于大样本微生物自动快速检测装置及使用方法，以解决在大样本微生物检测中耗时长、操作繁琐和自动化程度低的问题。
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：
一种用于大样本微生物自动快速检测装置，包括底座，所述底座的上端面设置有待检测样本存储板，所述待检测样本存储板的上端面均布开设有若干反应池；所述底座上设置有移动装置，所述移动装置上安装有反应试剂注射器和光电传感器安装块；所述反应试剂注射器包括试剂存储仓和试剂注射管，所述试剂注射管的上端与所述试剂存储仓连通，所述试剂注射管的下端正对所述待检测样本存储板；所述光电传感器安装块的下端开设有安装槽，所述安装槽内设置有光电传感器，所述光电传感器的接收光子表面正对所述待检测样本存储板；所述试剂注射管与所述光电传感器之间的距离等于相邻两个所述反应池之间的距离；所述移动装置能够带动所述反应试剂注射器和所述光电传感器安装块前后移动、左右移动和上下移动。
进一步地，所述移动装置包括门形支架、第一U形架和第二U形架，所述底座的上端面靠近两边的位置分别设置有互相平行的导轨，所述导轨上滑动配合有滑块，所述滑块上安装有第一直线电机，所述门形支架横跨所述底座并与所述滑块连接；所述门形支架的顶部水平开设有与所述导轨垂直的第一滑道，所述第一U形架滑动配合在所述第一滑道内，所述第一U形架上安装有第二直线电机；所述第一U形架的两侧板上竖直开设有第二滑道，所述第二U形架滑动配合在所述第二滑道内，所述第二U形架上安装有第三直线电机；所述反应试剂注射器和所述光电传感器安装块安装在所述第二U形架上。
进一步地，所述光电传感器安装块的下端还安装有两端贯通的柔性遮光管，所述柔性遮光管与所述安装槽连通。
进一步地，所述底座的上端面设置有待检测样本存储板容纳槽，所述待检测样本存储板放置在所述待检测样本存储板容纳槽内；所述待检测样本存储板容纳槽的槽口上设置有遮光板，所述遮光板上开设有若干与所述待检测样本存储板上的反应池一一对应的通孔。
进一步地，所述反应试剂注射器还包括注射管开闭控制电机，所述注射管开闭控制电机的转轴正对所述试剂注射管，所述注射管开闭控制电机的转轴向下转动实现所述试剂注射管的关闭，所述注射管开闭控制电机的转轴向上转动实现所述试剂注射管的打开。
进一步地，所述反应试剂注射器还包括紧固架，所述紧固架与所述试剂存储仓连接，所述试剂注射管与所述紧固架连接。
进一步地，若干所述反应池沿纵横向等间距均布开设在所述待检测样本存储板的上端面。
一种用于大样本微生物自动快速检测装置的使用方法，向若干所述反应池内添加待检测样本，向所述试剂存储仓内添加反应试剂，控制所述移动装置带动所述试剂注射管移动至任一反应池上方，通过所述试剂注射管向该反应池内注射反应试剂，待该反应池内的待检测样本与反应试剂反应完成后，控制所述移动装置带动所述光电传感器安装块下端安装槽内的所述光电传感器位于该反应池的上端，此时，所述试剂注射管移动至下一个反应池的上方，利用所述光电传感器对已完成反应的反应池内的反应物进行检测的同时，通过所述试剂注射管向下一个反应池内注射反应试剂，依次操作，完成所有反应池内待检测样本的检测。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种用于大样本微生物自动快速检测装置，在使用时，向若干反应池内添加待检测样本，向试剂存储仓内添加反应试剂，控制移动装置带动试剂注射管移动至任一反应池上方，通过试剂注射管向该反应池内注射反应试剂，待该反应池内的待检测样本与反应试剂反应完成后，控制移动装置带动光电传感器安装块下端安装槽内的光电传感器位于该反应池的上端，此时，试剂注射管移动至下一个反应池的上方，利用光电传感器对已完成反应的反应池内的反应物进行检测的同时，通过试剂注射管向下一个反应池内注射反应试剂，依次操作，完成所有反应池内待检测样本的检测。可见，本发明的自动化程度较高，操作过程简易，由于在第一个反应池正在正对光电传感器进行检测时，第二个反应池上方也正对试剂注射管，与此同时试剂注射管向第二个反应池内添加适量的反应试剂，第二个反应池内同时进行反应。第一个反应池检测完毕后，移动装置使得光电传感器和试剂注射器进行运动，光电传感器再次对准第二个反应池直接可以进行光学检测而不必等待反应时间，与此同时第三个反应池被加入反应试剂进行反应。按照以上检测步骤，当在大量样本内进行微生物检测时，可以极大地压缩检测的总时间，本发明有效的解决了在大样本微生物检测中耗时长、操作繁琐和自动化程度低的问题。
进一步地，本发明的移动装置活动自由度较高，利用门形支架、第一U形架和第二U形架以及驱动电机的配合，光电传感器以及试剂注射器可以实现三个自由度方向的运动。
进一步地，光电传感器安装块的下端还安装有两端贯通的柔性遮光管，柔性遮光管与安装槽连通，在测量时，柔性遮光管紧密抵住对应的反应池上方的遮光板的通孔，有效避免了外部光线对测量结果的干扰。
进一步地，底座的上端面设置有待检测样本存储板容纳槽，待检测样本存储板放置在待检测样本存储板容纳槽内，保证待检测样本存储板的放置稳定性。
进一步地，反应试剂注射器还包括注射管开闭控制电机，注射管开闭控制电机的转轴正对试剂注射管，注射管开闭控制电机的转轴向下转动实现试剂注射管的关闭，注射管开闭控制电机的转轴向上转动实现试剂注射管的打开，实现了反应试剂注射的自动化，注射方便控制。
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是本发明一种用于大样本微生物自动快速检测装置总体示意图；
图2是本发明移动装置以及反应注射器和光电传感器安装块的结构示意图；
图3是本发明的门形支架示意图；
图4是本发明的第一U形架示意图；
图5是本发明的第二U形架示意图；
图6是本发明的光电传感器安装块示意图；
图7是本发明的试剂注射器示意图；
图8是本发明的底座示意图；
图9是本发明的待检测样本存储板示意图；
图10是本发明的遮光板示意图。
图中：1-底座；2-待检测样本存储板；3-反应池；4-反应试剂注射器；401-试剂存储仓；402-试剂注射管；403-注射管开闭控制电机；404-紧固架；5-光电传感器安装块；6-安装槽；7-光电传感器；8-门形支架；9-第一U形架；10-第二U形架；11-导轨；12-滑块；13-第一直线电机；14-第一滑道；15-第二直线电机；16-第二滑道；17-第三直线电机；18-柔性遮光管；19-待检测样本存储板容纳槽；20-遮光板；21-通孔。
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。
如图1所示，本发明一种用于大样本微生物自动快速检测装置，包括底座1，底座1的上端面设置有待检测样本存储板2，待检测样本存储板2的上端面均布开设有若干反应池3，具体的，若干反应池3沿纵横向等间距均布开设在待检测样本存储板2的上端面。优选的，结合图1、图8、图9和图10所示，底座1的上端面设置有待检测样本存储板容纳槽19，待检测样本存储板2放置在待检测样本存储板容纳槽19内。待检测样本存储板容纳槽19的槽口上设置有遮光板20，遮光板20上开设有若干与待检测样本存储板2上的反应池3一一对应的通孔21。
如图1所示，底座1上设置有移动装置，移动装置上安装有反应试剂注射器4和光电传感器安装块5，移动装置能够带动反应试剂注射器4和光电传感器安装块5前后移动、左右移动和上下移动。
具体的说，结合图1、图2、图3、图4和图5所示，移动装置包括门形支架8、第一U形架9和第二U形架10，如图1和图8所示，底座1的上端面靠近两边的位置分别设置有互相平行的导轨11，导轨11上滑动配合有滑块12，滑块12上安装有第一直线电机13，第一直线电机13用于驱动滑块12在导轨11上移动，两个导轨11的两端分别设置有限位装置，保证滑块12在移动时不会脱轨。
如图1和图3所示，门形支架8横跨底座1并与滑块12连接，门形支架8的顶部水平开设有与导轨11垂直的第一滑道14，第一滑道14的两端也设置有限位结构。
如图1和图4所示，第一U形架9滑动配合在第一滑道14内，第一U形架9上安装有第二直线电机15，第一U形架9的两侧板上竖直开设有第二滑道16，第二滑道16的两端也设置有限位结构。
如图1和图5所示，第二U形架10滑动配合在第二滑道16内，第二U形架10上安装有第三直线电机17。
如图1和图2所示，反应试剂注射器4和光电传感器安装块5安装在第二U形架10上。
通过第一直线电机13驱动滑块12沿着导轨11前后移动，进而实现反应试剂注射器4和光电传感器安装块5前后移动。通过第二直线电机15驱动第一U形架9沿着第一滑道14左右移动，进而实现反应试剂注射器4和光电传感器安装块5左右移动。通过第三直线电机17驱动第二U形架10沿着第二滑道16上下移动，进而实现反应试剂注射器4和光电传感器安装块5上下移动。
如图7所示，反应试剂注射器4包括试剂存储仓401、试剂注射管402和注射管开闭控制电机403，试剂注射管402的上端与试剂存储仓401连通，试剂注射管402的下端正对待检测样本存储板2，注射管开闭控制电机403的转轴正对试剂注射管402，注射管开闭控制电机403的转轴向下转动实现试剂注射管402的关闭，注射管开闭控制电机403的转轴向上转动实现试剂注射管402的打开。也就是说，在使用前，注射管开闭控制电机403的轴会向下旋转，堵住试剂注射管402与试剂存储仓401之间的连接孔，使用者向试剂存储仓401内加入足量的细胞裂解液和荧光酶的混合液。通过三个自动度的移动装置带动，使得试剂注射管402正对到需要加入试剂的反应池3，且高度适宜。此时注射管开闭控制电机403的轴向上旋转，打开试剂注射管402与试剂存储仓401之间的连接孔，此时试剂从连接孔内流入到试剂注射管402中，最后流入到反应池3中进行反应。待加入足量的反应试剂时，注射管开闭控制电机403的轴再次向下旋转封闭连接孔，依次可以将试剂添加到所有的待反应池3内。
优选的，由于试剂注射管402的长度过长，所以反应试剂注射器4还包括紧固架404，紧固架404与试剂存储仓401连接，试剂注射管402与紧固架404连接，紧固架404对试剂注射管402进行固定，避免工作过程中产生晃动。
如图6所示，光电传感器安装块5的下端开设有安装槽6，安装槽6内设置有光电传感器7，光电传感器7与处理电路连接，处理电路为现有技术，此处不在阐述，光电传感器7的接收光子表面正对待检测样本存储板2，测量时保证反应池内的发光可以被接收面正对捕获到，本实施例中，光电传感器7为光电二极管。如图1和图2所示，试剂注射管402与光电传感器7之间的距离等于相邻两个反应池3之间的距离。
优选的，光电传感器安装块5的下端还安装有两端贯通的柔性遮光管18，柔性遮光管18与安装槽6连通，柔性遮光管18为硅胶制作，保证检测时光线的距离和避免受环境光干扰。
本发明待检测样本存储板2上的反应池3的数量不限，使用者可以根据自己的检测需要定制足够数量反应池的待检测样本存储板2，待检测样本存储板2可以检测的样本容量比较大，可以达到50以上，在所有的反应池中加入待检测样本后，将待检测样本存储板2放入待检测样本存储板容纳槽19内，在待检测样本存储板容纳槽19上方盖上遮光板20，遮光板20对应每一个反应池皆有通孔。在工作时，光电传感器7下的柔性遮光管18紧密封闭住待检测的反应池，此时可以完成较高精度的检测。
本发明的制作工艺为：使用传统的数控机床加工，其底座1、门形支架8、滑块12、第一U形架9、第二U形架10、光电传感器安装块5、反应试剂注射器4和遮光板20都采用铝合金加工，待检测样本存储板2采用PDMS进行加工。
本发明一种用于大样本微生物自动快速检测装置的使用方法位：向若干反应池3内添加待检测样本，向试剂存储仓401内添加反应试剂，控制移动装置带动试剂注射管402移动至任一反应池3上方，通过试剂注射管402向该反应池3内注射反应试剂，待该反应池3内的待检测样本与反应试剂反应完成后，控制移动装置带动光电传感器安装块5下端安装槽6内的光电传感器7位于该反应池3的上端，此时，试剂注射管402移动至下一个反应池3的上方，利用光电传感器7对已完成反应的反应池3内的反应物进行检测的同时，通过试剂注射管402向下一个反应池3内注射反应试剂，依次操作，完成所有反应池3内待检测样本的检测。
通俗的说，首先向待检测样本存储板2内的多个反应池3内依次添加足量待检测的样品，将反应池3置入底座1的待检测样本存储板容纳槽19内，使用遮光板20遮盖住待检测样本存储板容纳槽19上方，向反应试剂注射器4的试剂存储仓401内加入足量荧光素酶和细胞裂解液的混合液。测量开始时。反应试剂注射器4向下移动，其下方的试剂注射管402对准第一个反应池3，注射入一定量的反应试剂后，反应试剂注射器4向上移动，门形支架8向右移动。待第一个反应池3内的反应完成后，光电传感器装置向下移动，此时反应试剂注射器4也向下移动并向第二个反应池3内注入一定量试剂,在第二个反应池3反应的同时第一个反应池3进行微生物的测量。和此前步骤一样，装置可以依次测定第一行的所有反应池3。待第一行完全测定完毕后，移动装置移动，如此便可以测量第二行的反应池，依次类推就可以完所有反应池的测量。
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 (8)
1.一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)的上端面设置有待检测样本存储板(2)，所述待检测样本存储板(2)的上端面均布开设有若干反应池(3)；所述底座(1)上设置有移动装置，所述移动装置上安装有反应试剂注射器(4)和光电传感器安装块(5)；所述反应试剂注射器(4)包括试剂存储仓(401)和试剂注射管(402)，所述试剂注射管(402)的上端与所述试剂存储仓(401)连通，所述试剂注射管(402)的下端正对所述待检测样本存储板(2)；所述光电传感器安装块(5)的下端开设有安装槽(6)，所述安装槽(6)内设置有光电传感器(7)，所述光电传感器(7)的接收光子表面正对所述待检测样本存储板(2)；所述试剂注射管(402)与所述光电传感器(7)之间的距离等于相邻两个所述反应池(3)之间的距离；所述移动装置能够带动所述反应试剂注射器(4)和所述光电传感器安装块(5)前后移动、左右移动和上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，所述移动装置包括门形支架(8)、第一U形架(9)和第二U形架(10)，所述底座(1)的上端面靠近两边的位置分别设置有互相平行的导轨(11)，所述导轨(11)上滑动配合有滑块(12)，所述滑块(12)上安装有第一直线电机(13)，所述门形支架(8)横跨所述底座(1)并与所述滑块(12)连接；所述门形支架(8)的顶部水平开设有与所述导轨(11)垂直的第一滑道(14)，所述第一U形架(9)滑动配合在所述第一滑道(14)内，所述第一U形架(9)上安装有第二直线电机(15)；所述第一U形架(9)的两侧板上竖直开设有第二滑道(16)，所述第二U形架(10)滑动配合在所述第二滑道(16)内，所述第二U形架(10)上安装有第三直线电机(17)；所述反应试剂注射器(4)和所述光电传感器安装块(5)安装在所述第二U形架(10)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，所述光电传感器安装块(5)的下端还安装有两端贯通的柔性遮光管(18)，所述柔性遮光管(18)与所述安装槽(6)连通。
4.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，所述底座(1)的上端面设置有待检测样本存储板容纳槽(19)，所述待检测样本存储板(2)放置在所述待检测样本存储板容纳槽(19)内；所述待检测样本存储板容纳槽(19)的槽口上设置有遮光板(20)，所述遮光板(20)上开设有若干与所述待检测样本存储板(2)上的反应池(3)一一对应的通孔(21)。
5.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，所述反应试剂注射器(4)还包括注射管开闭控制电机(403)，所述注射管开闭控制电机(403)的转轴正对所述试剂注射管(402)，所述注射管开闭控制电机(403)的转轴向下转动实现所述试剂注射管(402)的关闭，所述注射管开闭控制电机(403)的转轴向上转动实现所述试剂注射管(402)的打开。
6.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，所述反应试剂注射器(4)还包括紧固架(404)，所述紧固架(404)与所述试剂存储仓(401)连接，所述试剂注射管(402)与所述紧固架(404)连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置，其特征在于，若干所述反应池(3)沿纵横向等间距均布开设在所述待检测样本存储板(2)的上端面。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种用于大样本微生物自动快速检测装置的使用方法，其特征在于，向若干所述反应池(3)内添加待检测样本，向所述试剂存储仓(401)内添加反应试剂，控制所述移动装置带动所述试剂注射管(402)移动至任一反应池(3)上方，通过所述试剂注射管(402)向该反应池(3)内注射反应试剂，待该反应池(3)内的待检测样本与反应试剂反应完成后，控制所述移动装置带动所述光电传感器安装块(5)下端安装槽(6)内的所述光电传感器(7)位于该反应池(3)的上端，此时，所述试剂注射管(402)移动至下一个反应池(3)的上方，利用所述光电传感器(7)对已完成反应的反应池(3)内的反应物进行检测的同时，通过所述试剂注射管(402)向下一个反应池(3)内注射反应试剂，依次操作，完成所有反应池(3)内待检测样本的检测。
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