CN206710379U - 一种液体中病菌含量快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液体中病菌含量快速检测装置，属于磁致伸缩检测器械技术领域，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：电极上端面固设有排液口盖板、下端面设有手柄、上端部设有限位块，上限位块与下限位块之间套设有检测台，检测台上表面设有传感器，检测台上方通过弹簧连接通孔盖板；检测槽底部设有排液口；检测槽下方设有盥洗管，导向套管贯穿盥洗管延伸至检测槽内，电机在导向套管中上下运动，盥洗管内设有检测台底座，检测台底座设于亥姆霍兹线圈内。本实用新型通过调节恒流大小及交流频率，调节磁致伸缩体的频率及振幅，通过材料本身的物理特性与生物学知识的结合，快速实现待测液体中病菌的定量检测。

Description

一种液体中病菌含量快速检测装置

技术领域

本实用新型属于磁致伸缩检测器械技术领域，特别涉及一种液体中病菌含量快速检测装置。

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，研发一种高灵敏、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。近年来，由于无线、无源、灵敏度高、操作简单、原位检测等优势，磁致伸缩生物传感器病菌检测技术吸引了广大研究者的广泛关注。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，还有的制备一种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。

实用新型内容

本实用新型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，旨在提供一种方便、快速、准确的液体中病菌含量快速检测装置及检测方法。

本实用新型通过如下技术方案予以实现。

一种液体中病菌含量快速检测装置，它包括检测槽、电极、亥姆霍兹线圈和盥洗管，所述电极包括正电极和负电极，其中：

电极竖直设置，电极上端部为导体，电极下端部为绝缘体，电极上端面固定设置有排液口盖板，电极下端面设置有手柄，电极上端部沿电极周向方向固定设置有若干限位块，所述限位块包括上限位块与下限位块，上限位块与下限位块平行设置并且竖直投影位置重合，位于上限位块与下限位块之间的电极上套设有检测台，检测台上与限位块位置对应处开设有第一通孔，检测台上表面设置有传感器，传感器为条带状，传感器表面由内而外依次均匀溅射铬元素层与金元素层，金元素层外固定有抗体层，传感器上亦设置有与限位块形状相同的第二通孔，检测台上方通过弹簧连接通孔盖板，通孔盖板直径大于检测台的直径并且小于排液口盖板的直径；

检测槽底部设置有两个排液口，排液口的直径小于排液口盖板的直径，并且排液口的直径大于通孔盖板的直径，排液口处固定设置有密封圈，密封圈与检测台接触处为过盈配合，正电极设置于其中一个排液口处，负电极设置于另一个排液口处，正电极导体部与电源正极连接，负电极导体部与电源负极连接；

检测槽下方设置有盥洗管，盥洗管两端端口分别设置为进水口和出水口，盥洗管表面与检测台位置对应处设置有第三通孔，与盥洗管轴线方向垂直地设置有导向套管，导向套管贯穿盥洗管并延伸至检测槽内，导向套管侧壁与限位块位置对应处设置有通槽，限位块带动电极在通槽内上下运动；盥洗管内设置有检测台底座，亥姆霍兹线圈包括内圈与外圈，检测台底座设置于亥姆霍兹线圈内，所述内圈与直流电源连接，所述外圈与交流电源连接。

进一步地，所述传感器上表面和检测台下表面与限位块位置接触处还设置有限位凹坑。

进一步地，所述传感器材质为磁致伸缩材料，其磁致伸缩系数大于20ppm(10^-6)。

进一步地，所述紧贴传感器表面还涂覆有材质为铜或铝的保护层。

进一步地，所述铬元素层和金元素层涂覆厚度为60~150nm。

进一步地，所述抗体层上携带有多种不同种类的抗体。

进一步地，所述检测槽侧壁设置有刻度。

一种液体中病菌含量快速检测装置的检测方法，按如下步骤依次进行：

a、旋转正电极与负电极，使限位块设置于通槽内，然后将正电极与负电极分别贯穿导向套管并延伸至检测槽内；

b、电极装配：首先，将传感器设置于检测台上方，并将传感器上设置的第一通孔、检测台上设置的第二通孔上同时与限位块位置重合，传感器与检测台套设于电极上；然后，同步旋转传感器与检测台，使得第一通孔、第二通孔均与限位块位置不重合，上限位块与下限位块将传感器固定于检测台上；最后，在检测台上表面通过弹簧连接通孔盖板，在电极端部固定安装排液口盖板；

c、向检测槽中添加固定容积待测液；

d、电极通电：启动电源，电源导通，正电极处带正电子聚集，负电极处负电子聚集，待测液中携带有负电性的病菌向正电极处聚集，待测液中携带有正电性的病菌向负电极处聚集，病菌与传感器表面的抗体层发生特异性结合，病菌附着在抗体层表面上，传感器质量增加，传感器固有频率发生变化；

e、通过手柄将电极拉出检测槽依次经过如下步骤：电极拉出，电极通过排液盖板驱动检测台拉出检测槽，排液口盖板将排液口闭合；电极持续拉出，电极驱动限位块带动检测台运动至盥洗管内，通孔盖板将第三通孔闭合；电极持续拉出，电极驱动限位块带动检测台运动至检测台底座中；

f、盥洗管（12）内通入低压清水，清洗传感器（8）表面的未与抗体层发生特异性结合的病菌；

g、亥姆霍兹线圈的内圈连接直流电源，提供水平方向不大于200奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于5奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，随着亥姆霍兹线圈振幅和频率变化，检测传感器固有频率发生变化，定量获得待测液体中病菌的含量；

h、检测结束后，向盥洗管内通入高压清水，清洗检测台与检测台底座，最后，通过手柄驱动排液口盖板远离排液口，将检测槽排出。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

本实用新型提供的一种液体中病菌含量快速检测装置及其检测方法，通过调节可调恒（交）流源，提供交变电流和直流偏置，通过调节恒流大小及交流频率，调节磁致伸缩体的频率及振幅，充分利用了亥姆霍兹线圈内磁致伸缩材料固有频率变化的特点，通过材料本身的物理特性与生物学知识的结合，快速实现待测液体中病菌的定量检测。

附图说明

图1为本实用新型整体结构半剖示意图。

图中，1为检测槽，2为电极，3为亥姆霍兹线圈，4为排液口盖板，5为手柄，6为限位块，7为检测台，8为传感器，9为弹簧，10为通孔盖板，11为密封圈，12为盥洗管，13为导向套管，14为检测台底座。

具体实施方式

如图1所示，一种液体中病菌含量快速检测装置，它包括检测槽1、电极2、亥姆霍兹线圈3和盥洗管12，所述电极2包括正电极和负电极，其中：

电极2竖直设置，电极2上端部为导体，电极2下端部为绝缘体，电极2上端面固定设置有排液口盖板4，电极2下端面设置有手柄5，电极2上端部沿电极周向方向固定设置有若干限位块6，所述限位块6包括上限位块与下限位块，上限位块与下限位块平行设置并且竖直投影位置重合，位于上限位块与下限位块之间的电极2上套设有检测台7，检测台7上与限位块6位置对应处开设有第一通孔，检测台7上表面设置有传感器8，传感器8为条带状，传感器8表面由内而外依次均匀溅射铬元素层与金元素层，金元素层外固定有抗体层，传感器8上亦设置有与限位块形状相同的第二通孔，检测台7上方通过弹簧9连接通孔盖板10，通孔盖板10直径大于检测台7的直径并且小于排液口盖板4的直径；

检测槽1底部设置有两个排液口，排液口的直径小于排液口盖板4的直径，并且排液口的直径大于通孔盖板10的直径，排液口处固定设置有密封圈11，密封圈11与检测台7接触处为过盈配合，正电极设置于其中一个排液口处，负电极设置于另一个排液口处，正电极导体部与电源正极连接，负电极导体部与电源负极连接；

检测槽1下方设置有盥洗管12，盥洗管12两端端口分别设置为进水口和出水口，盥洗管12表面与检测台7位置对应处设置有第三通孔，与盥洗管12轴线方向垂直地设置有导向套管13，导向套管13贯穿盥洗管12并延伸至检测槽1内，导向套管13侧壁与限位块6位置对应处设置有通槽，限位块6带动电极2在通槽内上下运动；盥洗管12内设置有检测台底座14，亥姆霍兹线圈3包括内圈与外圈，检测台底座14设置于亥姆霍兹线圈3内，所述内圈与直流电源连接，所述外圈与交流电源连接。

进一步地，所述传感器8上表面和检测台7下表面与限位块位置接触处还设置有限位凹坑。

进一步地，所述传感器8材质为磁致伸缩材料，其磁致伸缩系数大于20ppm(10^-6)。

进一步地，所述紧贴传感器8表面还涂覆有材质为铜或铝的保护层。

进一步地，所述铬元素层和金元素层涂覆厚度为60~150nm。

进一步地，所述抗体层上携带有多种不同种类的抗体。

进一步地，所述检测槽1侧壁设置有刻度。

一种液体中病菌含量快速检测装置的检测方法，按如下步骤依次进行：

a、旋转正电极与负电极，使限位块6设置于通槽内，然后将正电极与负电极分别贯穿导向套管13并延伸至检测槽1内；

b、电极装配：首先，将传感器8设置于检测台7上方，并将传感器8上设置的第一通孔、检测台7上设置的第二通孔上同时与限位块6位置重合，传感器8与检测台7套设于电极2上；然后，同步旋转传感器8与检测台7，使得第一通孔、第二通孔均与限位块6位置不重合，上限位块与下限位块将传感器8固定于检测台7上；最后，在检测台7上表面通过弹簧9连接通孔盖板10，在电极2端部固定安装排液口盖板4；

c、向检测槽1中添加固定容积待测液；

d、电极通电：启动电源，电源导通，正电极处带正电子聚集，负电极处负电子聚集，待测液中携带有负电性的病菌向正电极处聚集，待测液中携带有正电性的病菌向负电极处聚集，病菌与传感器8表面的抗体层发生特异性结合，病菌附着在抗体层表面上，传感器8质量增加，传感器8固有频率发生变化；

e、通过手柄5将电极2拉出检测槽1依次经过如下步骤：电极2拉出，电极2通过排液盖板4驱动检测台7拉出检测槽1，排液口盖板4将排液口闭合；电极2持续拉出，电极2驱动限位6块带动检测台7运动至盥洗管12内，通孔盖板10将第三通孔闭合；电极2持续拉出，电极2驱动限位块6带动检测台7运动至检测台底座14中；

f、盥洗管（12）内通入低压清水，清洗传感器（8）表面的未与抗体层发生特异性结合的病菌；

g、亥姆霍兹线圈3的内圈连接直流电源，提供水平方向不大于200奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈3的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于5奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，随着亥姆霍兹线圈3振幅和频率变化，检测传感器8固有频率发生变化，定量获得待测液体中病菌的含量；

h、检测结束后，向盥洗管12内通入高压清水，清洗检测台7与检测台底座14，最后，通过手柄5驱动排液口盖板4远离排液口，将检测槽排出。

本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种液体中病菌含量快速检测装置，它包括检测槽（1）、电极（2）、亥姆霍兹线圈（3）和盥洗管（12），所述电极（2）包括正电极和负电极，其特征在于：

电极（2）竖直设置，电极（2）上端部为导体，电极（2）下端部为绝缘体，电极（2）上端面固定设置有排液口盖板（4），电极（2）下端面设置有手柄（5），电极（2）上端部沿电极周向方向固定设置有若干限位块（6），所述限位块（6）包括上限位块与下限位块，上限位块与下限位块平行设置并且竖直投影位置重合，位于上限位块与下限位块之间的电极（2）上套设有检测台（7），检测台（7）上与限位块（6）位置对应处开设有第一通孔，检测台（7）上表面设置有传感器（8），传感器（8）为条带状，传感器（8）表面由内而外依次均匀溅射铬元素层与金元素层，金元素层外固定有抗体层，传感器（8）上亦设置有与限位块形状相同的第二通孔，检测台（7）上方通过弹簧（9）连接通孔盖板（10），通孔盖板（10）直径大于检测台（7）的直径并且小于排液口盖板（4）的直径；

检测槽（1）底部设置有两个排液口，排液口的直径小于排液口盖板（4）的直径，并且排液口的直径大于通孔盖板（10）的直径，排液口处固定设置有密封圈（11），密封圈（11）与检测台（7）接触处为过盈配合，正电极设置于其中一个排液口处，负电极设置于另一个排液口处，正电极导体部与电源正极连接，负电极导体部与电源负极连接；

检测槽（1）下方设置有盥洗管（12），盥洗管（12）两端端口分别设置为进水口和出水口，盥洗管（12）表面与检测台（7）位置对应处设置有第三通孔，与盥洗管（12）轴线方向垂直地设置有导向套管（13），导向套管（13）贯穿盥洗管（12）并延伸至检测槽（1）内，导向套管（13）侧壁与限位块（6）位置对应处设置有通槽，限位块（6）带动电极（2）在通槽内上下运动；盥洗管（12）内设置有检测台底座（14），亥姆霍兹线圈（3）包括内圈与外圈，检测台底座（14）设置于亥姆霍兹线圈（3）内，所述内圈与直流电源连接，所述外圈与交流电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述传感器（8）上表面和检测台（7）下表面与限位块位置接触处还设置有限位凹坑。

3.根据权利要求1所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述传感器（8）材质为磁致伸缩材料，其磁致伸缩系数大于20ppm(10^-6)。

4.根据权利要求3所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述紧贴传感器（8）表面还涂覆有材质为铜或铝的保护层。

5.根据权利要求3所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述铬元素层和金元素层涂覆厚度为60~150nm。

6.根据权利要求3所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述抗体层上携带有多种不同种类的抗体。

7.根据权利要求1所述的一种液体中病菌含量快速检测装置，其特征在于：所述检测槽（1）侧壁设置有刻度。