CN211179536U - 一种atp在线检测仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物检测领域，具体涉及一种ATP在线检测仪器。具体技术方案为：一种ATP在线检测仪器，包括试剂模块，所述试剂模块内分别装有检测液、提取液、待测液和纯水，所述试剂模块与可定量、分种类提取试剂模块内液体的流路注射模块电性连接，所述流路注射模块与可控制流路注射模块提取液体的中央控制器电性连接，所述中央控制器与用于收集荧光数的光学检测模块电性连接。本实用新型首次实现了微生物ATP的原位检测，可通过检测实时的ATP含量，从而准确测得微生物含量。

Description

一种ATP在线检测仪器

技术领域

本实用新型属于生物检测领域，具体涉及一种ATP在线检测仪器。

背景技术

目前，生物处理工艺是污水处理厂最常用的污水处理工艺。生物处理工艺中，微生物活性与废水处理效率高度相关，实时、准确地检测微生物的当前活性，对提高废水处理效率具有重要的指导意义。

ATP是所有活的微生物的主要能量货币，是细胞代谢中可利用能量的主要携带者，常作为微生物量与生物活性的衡量指标，可表征生物降解过程中微生物量的多少和微生物代谢速度的快慢。

尽管ATP是一个表征微生物活性的十分有效的参数，但ATP作为活细胞中存在的物质，需要在短时间内完成整个检测过程，因而目前尚未见有关于ATP在线检测的研究报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种ATP在线检测仪器。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种ATP在线检测仪器，包括壳体，所述壳体内安装试剂模块，所述试剂模块至少包括分别装有检测液、提取液、待测液和纯水的容器，所述试剂模块与可定量、分种类提取试剂模块各容器内液体的流路注射模块电性连接，所述流路注射模块与可控制流路注射模块提取液体的中央控制器电性连接，所述中央控制器与用于收集荧光数的光学检测模块电性连接。

优选的，所述流路注射模块包括换向阀，所述换向阀的各出口分别与试剂模块的各容器连通。

优选的，所述换向阀的中心通道与注射泵连通。

优选的，所述换向阀为8通换向阀，所述换向阀的8个通道分别为：与大气连通的第一通道、与装有待检测样品的样品瓶连通的第二通道、与装有检测剂的检测剂瓶连通的第三通道、与装有纯水的纯水瓶连通的第四通道、与装有提取剂的提取剂瓶连通的第五通道、与检测室连通的第六通道、作为出液通道的第七通道、与废液瓶连通的第八通道，所述第七通道与检测室连通。

所述检测剂瓶位于制冷箱内，所述制冷箱内部设置温度传感器和制冷片；所述温度传感器、制冷片均与中央控制器电性连接。

优选的，所述中央控制器与人机交互模块电性连接，所述人机交互模块至少包括触摸屏。

优选的，所述中央控制器与数据储存模块电性连接。

优选的，所述中央控制器与通信模块电性连接。

优选的，所述ATP在线检测仪通过电源模块供电。

优选的，所述电源模块包括24V电源和12V电源，所述24V电源为中央控制器、流路注射模块和人机交互模块供电，所述12V电源为光学检测模块供电。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型首次实现了微生物ATP的原位检测，可通过检测实时的ATP含量来准确测得微生物含量。本实用新型不仅可以用于检测污水处理系统中微生物的ATP含量，还可用于检测自来水、河流、湖泊、海洋等各类水源水体以及工业发酵领域微生物的ATP含量，结构简单、操作方便、应用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型提供仪器的ATP检测原理图；

图2为本实用新型提供仪器的硬件连接关系示意图；

图3为电源模块供电情况示意图；

图4为本实用新型提供仪器的正视剖面图；

图5为本实用新型提供仪器的后视剖面图；

图6为本实用新型提供仪器的左视剖面图；

图7为制冷箱的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的ATP检测设备的基本原理为：萤火虫荧光素酶催化荧光素产生荧光时需要ATP提供能量，当萤火虫荧光素酶和荧光素都过量时，在一定的浓度范围内荧光的产生和ATP的浓度成正比。

如图2-6所示，具体的，本实用新型提供的用于微生物污水处理工艺中ATP在线检测仪器，包括壳体10，所述壳体10内安装试剂模块3，所述试剂模块3至少包括分别装有检测液、提取液、待测液和纯水的容器。具体使用时，本实用新型所用的检测液组成为：荧光素—荧光素酶溶液(1mg/50ml)、25mM hepes、24mM醋酸镁、60mg BSA。所用的提取液为浓度为0.05％的BAB(苯扎溴铵)和浓度为0.25％的β-cd的组合溶液，BAB：β-cd的体积比为1：5。待测液为活性污泥悬浊液，具体为取污水处理厂的活性污泥，按活性污泥与纯水体积为1:1加入纯水，充分振荡混匀。实际检测时，按体积比，检测液：提取液：待测液＝1:1:1。应当理解的是，此处只是列明其中一种可能的检测试剂及对应方法，在使用本实用新型提供仪器的情况下，当然还可以选择使用其它能够检测ATP的试剂和检测方法。

所述试剂模块3与可定量、分种类提取试剂模块3内液体的流路注射模块4电性连接。所述流路注射模块4与可控制流路注射模块4提取液体的中央控制器1电性连接。

具体的，所述流路注射模块4包括换向阀41，所述换向阀41的各出口分别与试剂模块3的各容器连通。所述换向阀41的中心通道410与注射泵42连通。所述换向阀41和注射泵42与中央控制器1电性连接。所述换向阀41为8通换向阀，具体为采购自南京润泽流体控制设备有限公司的型号为SV-01的8通道换向阀。所述换向阀41包括8个可提取不同液体的通道，还包括8个通道可共用连通的中心通道410。在进行多通道间切换时，各通道提取的液体均需经过中心通道410。

所述换向阀41的8个通道分别为：与大气连通的第一通道411、与装有待检测样品的样品瓶32连通的第二通道412、与装有检测剂的检测剂瓶31连通的第三通道413、与装有纯水的纯水瓶34连通的第四通道414、与装有提取剂的提取剂瓶35连通的第五通道415、与检测室52连通的第六通道416、作为出液通道的第七通道417、与废液瓶33连通的第八通道418，所述第七通道417与检测室52连通。所述第六通道416的管道伸入检测室52底部，用于排出检测室52内部反应完后的液体。所述第七通道417将其它通道抽取的液体排入检测室52内，在检测室52内部进行反应。为了避免不同液体间交叉污染，所述第七通道417的管道伸入检测室52中上部，高于检测室52内部最高液面，不与检测室52内的液体接触。

应当理解的是，当需要抽取试剂模块3中某一容器内的液体或固液混合物时，中央控制器1向换向阀41发送信号，控制换向阀41将对应的通道与中心通道410连通。随后，中央控制器1向注射泵42发送信号，注射泵42将对应液体或固液混合物抽取至中心通道410内。中央控制器1再控制换向阀41换向至第七通道417，将对应液体或固液混合物排入检测室52内。当然，如果是抽取完成后需要清洗管道，则控制换向阀41换向至第八通道418，将液体或固液混合物排至废液瓶33内。

因为检测剂需要在低温(4℃)环境中保存，在上述实施方式下，可以通过对在线检测仪器所处环境整体控温实现。为了节约能源，针对性控温，更优选的方案为，如图4所示，所述检测剂瓶31位于制冷箱9内。如图7所示，所述制冷箱9从内到外由三层构成，依次为：铝壳91、石棉保温层92、聚乙烯泡沫层93。所述制冷箱9内部设置温度传感器94，所述制冷箱9内部箱壁上固接制冷片95。发明人在设置时，温度传感器94选择型号为DS18B20，制冷片95选择型号为半导体制冷片TEC1-12706,制冷片95通过导热硅胶粘接固定在制冷箱9内壁上。实际操作时，并不限于上述型号，本领域技术人员可以根据实际需要选择所需的温度传感器94和制冷片95的种类。所述温度传感器94、制冷片95均与中央控制器1电性连接。实际工作时，温度传感器94将制冷箱9内的实时温度传输给中央控制器1，中央控制器1接收并处理信号，如果温度不符合检测剂的保藏温度，则控制制冷片95进行温度调节。更优选的方式为，所述石棉保温层92内还镶嵌后硅胶发热片，所述硅胶发热片也与中央控制器1电性连接，以便温度过低时进行加热升温。

下面以抽取待测样品为例(待测样品以活性污泥为例)，展示流路注射模块4与试剂模块3配合工作的方法：

(1)中央控制器1向换向阀41发送信号，控制换向阀41切换至第二通道412与中心通道410连通。随后，中央控制器1向注射泵42发送信号，注射泵42将样品瓶32中的样品抽取至中心通道410内。

(2)中央控制器1控制换向阀41切换至第一通道411与中心通道410连通，再控制注射泵42，将中心通道410管道内的空气排出。

(3)中央控制器1控制换向阀41换向至第七通道417与中心通道410连通，将对应样品排入检测室52内。再通过注射泵42控制将第七通道417中剩余的样品抽回中心通道410中，控制换向阀41换向至第八通道418，通过控制注射泵42将剩余的样品排至废液瓶33中。即完成一次取样。

(4)中央控制器1控制换向阀41换向至第四通道414与中心通道410连通，按上述(1)的方法抽取纯水至中心通道410内，再切换换向阀41至第八通道418与中心通道410连通，控制注射泵42将清洗后的废液排至废液瓶33中即可。需要抽取其它液体时，重复上述步骤即可。

所述中央控制器1与用于收集荧光数的光学检测模块5电性连接。所述中央控制器1(S71200及模块于代理商处购买)与人机交互模块7电性连接，所述人机交互模块7至少包括触摸屏。所述中央控制器1与数据储存模块6电性连接。所述中央控制器1与通信模块8电性连接。

在实际排布上述各模块时，本领域技术人员可以根据实际需要进行位置安排。发明人在设计时，将所述检测仪器设置为内外箱体嵌套的结构，内部箱体内装有光学检测模块5，是检测ATP的元件部分。外部箱体(壳体10)包括中央控制器1、试剂模块3、流路注射模块4、数据存储模块6；外部箱体表面镶嵌有设置为触摸屏的人机交互模块7。同时，内部箱体设置为黑箱，用于避光。在这种排布方式下，可最大程度的保证光学检测模块5检测到的均为试验实际产生荧光，避免外界光源的干扰。

所述光学检测模块5包括光子探测器51、计数器和检测室52。通过流路注射模块4将试剂模块3内样品和检测试剂等抽入检测室52内，在检测室52内进行反应。通过中央控制器1控制光子探测器51和计数器工作，检测一定时间后、荧光数量稳定后的荧光数量。所述光子探测器51为PMT光电倍增管，可以采集检测室52内反应生成的微弱荧光的数量。计数器得到信号后对光子探测器51采集到的荧光的数量进行计数与处理，最终将得到的光子数发送给中央控制器1，从而得出当前状态下的ATP浓度。

所述中央控制器1与通信模块8电性连接。本实用新型中，通信模块8可以使用rs232模块。数据储存模块6与通信模块8联合实现储存和远程通信的功能。中央控制器1控制通信模块8，web服务器可实现远程访问、控制、传输数据。在这种设置方式下，中央控制器1通过通信模块8控制换向阀41、注射泵42、光子探测器51、计数器、温度传感器94、制冷片95等的工作。应当理解的是，全文所指的电性连接，包括线路连接、信号连接(遥感连接)等多种方式。

人机交互模块7可直接使用西门子组态屏及配套软件，通过将触摸屏镶嵌在外部箱体表面实现对仪器的触摸控制。当然，本领域技术人员也可以选择使用其它能与中央控制器1实现人机交互的硬件及配套软件。

所述检测仪器中各用电器均可以直接外接电源实现供电。优选的方式为，如图3所示，所述ATP在线检测仪通过电源模块2供电。所述电源模块2的总供电为220V，经过降压和转换后进行使用，具体包括24V电源21和12V电源22。所述24V电源为中央控制器1、流路注射模块4和人机交互模块7、制冷箱9内部用电器等除光学检测模块5以外的其它用电器供电，所述12V电源22只为光学检测模块5供电(图3中未示意出所有用电器)。分开供电的目的在于：光子探测器51的电压范围为：+11.5～+12.5V，最大电流不超过70mA，与其余模块的要求不同，需要单独的精密电源供电。

使用所述检测仪器进行ATP值检测的方法如下：

(1)进行漏光检测。中央控制器1控制除流路注射模块4以外的模块工作。人机交互模块7的屏幕上显示发光值(RLU)以及ATP值；若RLU和/或ATP值不为0，则中央控制器1控制发出漏光报警，人机交互模块7的屏幕上显示漏光报警指示灯亮；若RLU和ATP值均为0，则证明仪器避光正常，仪器可自动运行。

(2)中央控制器1控制流路注射模块4启动，换向阀41与注射泵42配合提取检测液、提取剂和样品到暗室(光学检测模块5)中。取样完毕后，光子探测器51与计数器共同运行15秒，人机交互模块7的触摸屏上显示所测ATP值。

(3)清洗。检测完毕后，中央控制器1控制流路注射模块4抽取试剂模块3中的纯水进行清洗。

Claims (10)

1.一种ATP在线检测仪器，其特征在于：包括壳体(10)，所述壳体(10)内安装试剂模块(3)，所述试剂模块(3)至少包括分别装有检测液、提取液、待测液和纯水的容器，所述试剂模块(3)与可定量、分种类提取试剂模块(3)各容器内液体的流路注射模块(4)电性连接，所述流路注射模块(4)与可控制流路注射模块(4)提取液体的中央控制器(1)电性连接，所述中央控制器(1)与用于收集荧光数的光学检测模块(5)电性连接。

2.根据权利要求1所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述流路注射模块(4)包括换向阀(41)，所述换向阀(41)的各出口分别与试剂模块(3)的各容器连通。

3.根据权利要求2所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述换向阀(41)的中心通道(410)与注射泵(42)连通。

4.根据权利要求3所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述换向阀(41)为8通换向阀，所述换向阀(41)的8个通道分别为：与大气连通的第一通道(411)、与装有待检测样品的样品瓶(32)连通的第二通道(412)、与装有检测剂的检测剂瓶(31)连通的第三通道(413)、与装有纯水的纯水瓶(34)连通的第四通道(414)、与装有提取剂的提取剂瓶(35)连通的第五通道(415)、与检测室(52)连通的第六通道(416)、作为出液通道的第七通道(417)、与废液瓶(33)连通的第八通道(418)，所述第七通道(417)与检测室(52)连通。

5.根据权利要求4所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述检测剂瓶(31)位于制冷箱(9)内，所述制冷箱(9)内部设置温度传感器(94)和制冷片(95)；所述温度传感器(94)、制冷片(95)均与中央控制器(1)电性连接。

6.根据权利要求1所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述中央控制器(1)与人机交互模块(7)电性连接，所述人机交互模块(7)至少包括触摸屏。

7.根据权利要求1所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述中央控制器(1)与数据储存模块(6)电性连接。

8.根据权利要求7所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述中央控制器(1)与通信模块(8)电性连接。

9.根据权利要求1所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述ATP在线检测仪器通过电源模块(2)供电。

10.根据权利要求9所述的ATP在线检测仪器，其特征在于：所述电源模块(2)包括24V电源(21)和12V电源(22)，所述24V电源(21)为中央控制器(1)、流路注射模块(4)和人机交互模块(7)供电，所述12V电源(22)为光学检测模块(5)供电。

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