CN212568486U - 基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，包括试剂存储单元、样品通道、参考通道、光电检测单元和驱动机构；其中，试剂存储单元中存储有盐液和培养有发光细菌的菌液；样品通道和参考通道中均设置有多通道选择阀和注射器，在驱动机构的控制下可以对待测水样/参考水样、各种试剂进行平行、自动、等量进样、混合和反应，并形成混合液自动推送至光电检测单元进行光强检测，以用于水质综合生物毒性的判断。本实用新型的分析仪将发光细菌检测法与流动注射技术相结合，采用现代光电检测手段，为实现环境水体的综合生物毒性监测提供硬件支持。

Description

基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪

技术领域

本实用新型属于水质监测技术领域，具体地说，是涉及一种利用发光细菌来分析水体中生物毒性的测量仪器。

背景技术

随着人类生产生活的活动范围不断扩大，环境水体中的污染物的种类和污染程度也发生了很大的改变。传统的水质监测技术主要是以常规的化学、物理或者生物参数（例如COD、溶解氧、导电率、细菌总数等）为主进行分析，这些指标虽然能够反映水质的污染程度，但是不能对环境水体进行综合毒性效应评估以及揭示污染物对人类的综合危害程度，因此加强水质综合毒性的在线监测能对水体预警与评估决策提供重要依据。特别是2020年新冠肺炎发生以来，生态环境部印发的《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情应急监测方案》中就明确指出加强饮用水水源地水质预警监测，疫情防控期间，在饮用水水源地常规监测的基础上，增加余氯和生物毒性等疫情防控特征指标的监测。因此，高效、快速、操作简单的水质综合生物毒性分析仪的研制迫在眉睫。

目前的水质综合毒性分析技术主要采用发光细菌作为检测活体，利用发光细菌与毒性物质接触后发光强度会发生变化这一特性来表征污染物的毒性，实现对化学毒性物质快速、准确的监测。发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射出波长在450nm-490nm之间肉眼可见的蓝绿色荧光的细菌。利用发光细菌制作生物传感器，是目前人们研究的热点之一。

但是，发光细菌不同于普通的化学试剂，对培养、复活、存储等都有很高的要求。特别是利用到水质在线监测分析当中，还需要有效的与光电检测、流动分析、信号采集与分析等硬件技术相结合，才能最大限度的发挥生物分析法的作用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，将发光细菌与流动注射技术相结合，采用现代光电检测手段，为实现环境水体的综合生物毒性监测提供硬件支持。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，包括试剂存储单元、样品通道、参考通道、光电检测单元和驱动机构；其中，在所述试剂存储单元中存储有盐液和培养有发光细菌的菌液；所述样品通道包括第一多通道选择阀和第一注射器；第一多通道选择阀的第一选择通道连通所述菌液，第二选择通道连通所述盐液，第五选择通道用于连通待测水样，公共通道连通所述第一注射器；所述参考通道包括第二多通道选择阀和第二注射器；第二多通道选择阀的第一选择通道连通所述菌液，第二选择通道连通所述盐液，第五选择通道用于连通无菌纯水，公共通道连通所述第二注射器；所述光电检测单元包括样品检测池和参考检测池；所述样品检测池连通所述第一多通道选择阀的第三选择通道，所述参考检测池连通所述第二多通道选择阀的第三选择通道；在所述样品检测池上配置有第一光电倍增管，用于检测样品检测池中混合液的发光强度；在所述参考检测池上配置有第二光电倍增管，用于检测参考检测池中混合液的发光强度；所述驱动机构连接第一注射器和第二注射器的拉杆；在水质分析过程中，所述驱动机构驱动所述拉杆同步控制所述第一注射器和第二注射器一一对应地经由所述第一多通道选择阀和第二多通道选择阀抽取等量的菌液、等量的盐液、等量的待测水样和无菌纯水，并在所述第一注射器和第二注射器中混合后，推动所述拉杆将混合液分别经由第一多通道选择阀和第二多通道选择阀的第三选择通道对应推送至所述样品检测池和参考检测池中。

在本申请的一些实施例中，在所述试剂存储单元中还存储有阳性质控样；所述第一多通道选择阀和第二多通道选择阀分别通过其自身的第四选择通道连通所述阳性质控样，以便于在分析仪上实现阳性检测。

在本申请的一些实施例中，所述分析仪还包括信号采集模块和控制模块；其中，所述信号采集模块连接所述第一光电倍增管和第二光电倍增管，用于将所述第一光电倍增管和第二光电倍增管输出的反映混合液发光强度的检测信号转换成光强数据；所述控制模块用于对所述驱动机构、第一多通道选择阀和第二多通道选择阀进行控制，并接收所述信号采集模块输出的光强数据，以用于待测水样的综合生物毒性分析。在分析仪中集成信号采集模块和控制模块，可使分析仪具有自动采集检测数据、自动生成检测结果的能力，在提高分析仪自动化程度的同时，可实现水质综合生物毒性的在线监测。

在本申请的一些实施例中，所述分析仪还包括电磁阀，其包括两个输入口和一个输出口，所述两个输入口分别用于连通所述待测水样和无菌纯水，所述输出口连通所述第一多通道选择阀的第五选择通道；其中，所述控制模块在进入水质分析过程时，控制所述电磁阀将其连通待测水样的输入口与其输出口连通，在水质分析结束后控制所述电磁阀将其连通无菌纯水的输入口与其输出口连通，利用无菌纯水对所述样品通道进行清洗。由此，可以使分析仪具有管路自动清洗功能，自动为下次的水质测量任务做好前期准备工作。

在本申请的一些实施例中，所述分析仪还包括废液池，其分别连通所述样品检测池和参考检测池的出液口，用于收集所述样品检测池和参考检测池排出的废液。

在本申请的一些实施例中，所述样品检测池和参考检测池的出液口均设置在检测池的顶部，进液口设置在检测池的底部，对应连通所述第一多通道选择阀和第二多通道选择阀的第三选择通道。混合液采用下进上出的方式进出检测池，可以有效减少检测池中的气泡，进而降低气泡对检测结果造成的干扰影响，提高水质监测的准确性。

在本申请的一些实施例中，所述驱动机构包括电机、连杆和传动组件；其中，所述电机在所述控制模块的控制作用下运行；所述连杆连接所述第一注射器的拉杆和第二注射器的拉杆；所述传动组件安装在所述电机的转轴上，将转轴的圆周运动转换成直线运动，驱动所述连杆携带所述拉杆做往复运动。采用一个电机平行驱动两个注射器，双通道同时检测待测水样和参考水样，可以减小误差，消除干扰，提高测量的可靠性。

在本申请的一些实施例中，所述试剂存储单元包括温控冷藏箱，在所述温控冷藏箱中放置有多个用于盛放不同试剂的试剂瓶，用于盛放所述菌液、盐液和阳性质控样。将直接用于检测的菌液存储在温控冷藏箱中，可以在减少细菌培养程序的同时，最大程度地保证发光细菌的生物活性。

在本申请的一些实施例中，优选将用于盛放所述菌液的试剂瓶安装在微型磁力搅拌装置上，并且瓶中放置有磁子，以用于搅匀菌液，由此可以保证菌液的均一性。

在本申请的一些实施例中，所述样品通道、参考通道和光电检测单元优选内置于一控温箱中，以保证反应和检测过程中的环境温度满足发光细菌的存活要求。

在本申请的一些实施例中，所述样品检测池和参考检测池优选设计成中空的横置圆柱形，在横置圆柱形检测池的其中一个圆形端面上安装反射镜，用于对混合液的发光强度进行有效增强，以提高检测的灵敏度；将横置圆柱形检测池的另外一个圆形端面作为光强出射窗口与所述光电倍增管的圆形入射窗口无缝衔接，由此可以保证检测的稳定性和有效性。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的分析仪将发光细菌检测法与流动注射技术相结合，采用光电检测手段，为实现水质综合生物毒性的在线、自动、高效监测提供了硬件支持。通过设计驱动机构控制注射器和多通道选择阀自动进样与检测，提高了分析仪的自动化程度，简化了操作，不仅可以对环境水体的综合生物毒性进行实时在线监测，同时也适用于实验室检测。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪的一种实施例的整体架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实施例的水质综合生物毒性分析仪主要包括试剂存储单元100、进样与反应单元200和光电检测单元300等组成部分。其中，试剂存储单元100用于存储水质检测过程中需要使用的各类试剂，例如盐液、培养有发光细菌的菌液等。进样与反应单元200用于控制待测水样、参考水样、各类试剂的取样、混合和反应。光电检测单元300用于检测混合液的发光强度，利用检测到的发光强度便可分析待测水样的综合生物毒性。

作为一种优选实施例，所述试剂存储单元100主要包括温控冷藏箱101和用于盛放不同试剂的试剂瓶，例如用于盛放盐液的试剂瓶102、用于盛放菌液的试剂瓶103、用于盛放阳性质控样的试剂瓶104等。其中，温控冷藏箱101优选采用半导体制冷技术进行控温，内装所述试剂瓶102、103、104，用于为试剂瓶中的各类试剂提供恒定的低温储存环境。

本实施例优选将温控冷藏箱101内的温度控制在4℃±3℃之间，将直接用于检测的菌液存储在温控冷藏箱101中，可以在减少发光细菌培养程序的同时，最大程度地保证发光细菌的生物活性。

在本实施例中，用于盛装菌液的试剂瓶103优选采用聚四氟乙烯材料制成，其余试剂瓶102、104可以采用PP材料制成。本实施例的菌液可以是费氏弧菌菌液或者明亮发光杆菌菌液，盐液可以是浓度为22%的氯化钠溶液，阳性质控样可以是Zn²⁺浓度为2.0mg/L硫酸锌溶液。

为了保证菌液的均一性，优选在盛装菌液的试剂瓶103的底部安装微型磁力搅拌装置105，并在菌液试剂瓶103内部放置磁子106。磁子106在微型磁力搅拌装置105的磁力作用下运动，搅动菌液，以使发光细菌在菌液中均匀分布。

另外，分析仪在工作过程中还需要使用无菌纯水作为参考水样和管路清洗液。该无菌纯水无需存储于温控冷藏箱101内，只需与待测水样一同置于常温环境下即可。

在一些实施例中，所述进样与反应单元200包括平行控制的样品通道和参考通道。其中，样品通道用于待测水样以及各类试剂的自动进样、混合及反应；参考通道用于参考水样以及各类试剂的自动进样、混合及反应。

作为一种优选实施例，在样品通道中设置有第一多通道选择阀210和第一注射器211。所述第一多通道选择阀210优选采用一个五通道选择阀，包括五个选择通道1~5和一个公共通道c。其中，第一选择通道1优选通过管路连通菌液试剂瓶103，用于菌液的取样；第二选择通道2优选通过管路连通盐液试剂瓶102，用于盐液的取样；第三选择通道3优选作为输出通道，通过管路连通光电检测单元300，用于将混合液注入到光电检测单元300中；第四选择通道4优选通过管路连通阳性质控样试剂瓶104，用于阳性质控样的取样；第五选择通道5用于待测水样的取样；公共通道c通过管路连通第一注射器211，所述公共通道c可以选择性地与第一多通道选择阀210的五个选择通道1~5连通。

为了使分析仪具有管路自清洗功能，本实施例优选在样品通道中增设电磁阀213，如图1所示，例如一个两位三通电磁阀，包括两个输入口和一个输出口。将两位三通电磁阀213的输出口通过管路连通第一多通道选择阀210的第五选择通道5，两个输入口分别与待测水样和无菌纯水一一对应连通，针对不同的工作模式，控制电磁阀213选择其中一路输入口与其输出口连通，进而在水质分析过程将待测水样提供给第一多通道选择阀210的第五选择通道5，而在清洗过程中将无菌纯水提供给第一多通道选择阀210的第五选择通道5。

同样的，本实施例在参考通道中也设置有多通道选择阀和注射器，为区别起见，分别定义为第二多通道选择阀220和第二注射器221。其中，第二多通道选择阀220也优选采用一个五通道选择阀，包括五个选择通道1’~5’和一个公共通道c’。其中，第一选择通道1’优选通过管路连通菌液试剂瓶103，用于菌液的取样；第二选择通道2’优选通过管路连通盐液试剂瓶102，用于盐液的取样；第三选择通道3’优选作为输出通道，通过管路连通光电检测单元300，用于将混合液注入到光电检测单元300中；第四选择通道4’优选通过管路连通阳性质控样试剂瓶104，用于阳性质控样的取样；第五选择通道5’用于参考水样（例如无菌纯水）的取样；公共通道c’通过管路连通第二注射器221，所述公共通道c’可以选择性地与第二多通道选择阀220的五个选择通道1’~5’连通。

为了对待测水样和参考水样的进样和反应实现平行控制，本实施例优选将第一注射器211的拉杆212和第二注射器221的拉杆222连接至同一连杆223上，设计驱动机构推拉所述连杆223，以控制两个注射器211、221的拉杆212、222同步推拉，实现同步、等量取样。

作为一种优选实施例，所述驱动机构优选采用电机和传动组件（图中未示出）配合所述连杆223设计实现。具体而言，可以将传动组件安装在电机的转轴上，以用于将电机转轴的圆周运动转换成直线运动，进而驱动与其连接的连杆223直线运动，实现对两个拉杆212、222的同步推动。采用一个电机平行驱动两个注射器，双通道同时检测待测水样与参考水样，由此可以减小误差，消除干扰，提高测量的可靠性。

在一些实施例中，所述光电检测单元300包括两个检测池，分别定义为样品检测池310和参考检测池320，在每一个检测池上分别安装有一个光电倍增管，例如第一光电倍增管315和第二光电倍增管325，以用于对检测池中的混合液进行发光强度的检测。

作为一种优选实施例，所述样品检测池310和参考检测池320优选设计成中空的圆柱形，且横向放置，如图1所示。将样品检测池310的进液口311设置在底部，并通过管路连接第一多通道选择阀210的第三选择通道3；将样品检测池310的出液口312设置在顶部，并通过管路连接废液池330；在样品检测池310的其中一个圆形端面上设置反射镜313，用于将照射到反射镜313上的光线反射至样品检测池310的另外一个圆形端面；将所述样品检测池310的另外一个圆形端面作为光强出射端口314与第一光电倍增管315的圆形入射窗口无缝衔接。

同样的，将参考检测池320的进液口321设置在底部，并通过管路连接第二多通道选择阀220的第三选择通道3’；将参考检测池320的出液口322设置在顶部，并通过管路连接废液池330；在参考检测池320的其中一个圆形端面上设置反射镜323，用于将照射到反射镜323上的光线反射至参考检测池320的另外一个圆形端面；将所述参考检测池320的另外一个圆形端面作为光强出射端口324与第二光电倍增管325的圆形入射窗口无缝衔接。

本实施例将检测池的进液口设置在底部，出液口设置在顶部，使混合液采用下进上出的方式进出检测池，由此可以有效减少气泡，防止气泡干扰，提高测量的准确度。将检测池设计成圆柱形，使其光强出射端口可以与光电倍增管的入射窗口无缝衔接，由此可以保证检测的稳定性和有效性。在检测池与其光强出射端口相对的一面增设反射镜，可以对发光细菌在混合液中发出的光线强度实现有效增强，继而提高测量的灵敏度。

在本实施例中，所述样品检测池310、参考检测池320、第一光电倍增管315和第二光电倍增管325优选内置于一暗室340中，所述暗室340及进样与反应单元200优选放置于一智能微型控温箱230中。通过设置智能微型控温箱230的温度，可以将反应温度控制在15℃±1℃以内。

为了提高分析仪的自动化程度，本实施例在分析仪中还设置有信号采集模块和控制模块，如图1所示。所述信号采集模块连接两个光电倍增管315、325，用于采集两个光电倍增管315、325检测输出的反映检测池中混合液发光强度的检测信号，并将采集到的检测信号转换成光强数据发送至控制模块，在控制模块中进行待测水样的综合生物毒性分析。

同时，控制模块作为整个分析仪的控制核心，还负责控制电机、多通道选择阀210、220以及电磁阀213的工作状态，以实现水质检测过程、清洗过程、阴性检测过程、阳性检测过程的自动执行，简化人员操作。

可以将控制模块通过有线或无线通讯模块链接至上位机400，一方面接收上位机400发出的指令，控制分析仪进入相应的工作模式；另一方面将控制模块生成的检测结果上传至上位机400，以便于水质监测人员观测。

下面结合图1对本实施例的水质综合生物毒性分析仪的具体工作过程进行详细阐述。

1、水质检测过程

1.1、准备阶段；

控制电磁阀213将其连通待测水样的输入口（例如电磁阀213的常闭口）与其输出口连通；开启磁力搅拌装置105并持续搅拌菌液1分钟，使菌液混合均匀。

1.2、控制样品通道和参考通道分别取样等量的菌液；

在本实施例中，控制模块首先控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’与其自身的第一选择通道1、1’对应连通，启动电机外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入0.5-2.5mL的菌液。

1.3、控制样品通道和参考通道分别取样等量的待测水样和无菌纯水；

菌液取样后，控制模块将两个多通道选择阀210、220的公共通道c、c’切换至与其第五选择通道5、5’ 对应连通，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入2-8mL的待测水样或无菌纯水。

1.4、控制样品通道和参考通道分别取样等量的盐液；

水样取样后，控制模块将两个多通道选择阀210、220的公共通道c、c’切换至与其自身的第二选择通道2、2’对应连通，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入待测水样十分之一体积量的盐液。

1.5、将样品通道和参考通道取样获得的混合液对应推送至样品检测池和参考检测池；

在本实施例中，控制模块控制电机驱动两个注射器211、221的拉杆212、222往复推拉2-10次，使两个注射器211、221中的混合液能够充分混合。然后，控制模块控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’切换至与其自身的第三选择通道3、3’对应连通，启动电机内推两个注射器211、221的拉杆212、222，将两个注射器211、221中的混合液对应推送至样品检测池310和参考检测池320。

1.6、开启光电倍增管，测量样品检测池和参考检测池中混合液的发光强度；

在本实施例中，控制模块在驱动电机将注射器211、221中的混合液推送至检测池310、320后，开启第一光电倍增管315和第二光电倍增管325分别检测样品检测池310和参考检测池320中的混合液的发光强度，并开始计时。通过信号采集模块采集计时到达t时刻时，第一光电倍增管315和第二光电倍增管325检测输出的检测信号，并转换成相应的光强数据I_st和I_ct。其中，t可以设置为5mim、15mim或30mim；I_st为样品检测池310中混合液的发光强度；I_ct为参考检测池320中混合液的发光强度。

1.7、计算相对发光抑制率，判断待测水样的综合生物毒性；

在本实施例中，可以利用公式：

H（%）=100×（1-I_st/I_ct）

计算出反应时间t后的相对发光抑制率，进而根据所述相对发光抑制率H（%）判断出待测水样的综合生物毒性。

关于相对发光抑制率，国家标准GBT 15441-1995及国际标准ISO11348-3记载的计算方法需要测量初始发光强度，并计算校正因子，比较繁琐。本实施例在所述相关文献的基础上进行简化，即，同时取一定体积的相同生长状态的菌液分别与相同体积的待测水样和空白参考样（无菌纯水）反应，记录反应t 时间的发光强度I_st和I_ct，利用公式H（%）=100（1-I_st/I_ct）进行计算，从而简化了相对发光抑制率的计算过程。

利用相对发光抑制率判断水质的综合生物毒性是现有技术，本实施例在此不做展开说明。

2、通道清洗过程

2.1、准备阶段；

控制电磁阀213将其连通无菌纯水的输入口（例如电磁阀213的常开口）与其输出口连通。

2.2、控制样品通道和参考通道分别抽取足量的无菌纯水；

在本实施例中，可以首先控制第一多通道选择阀210和第二多通道选择阀220分别将其公共通道c、c’与其自身的第五选择通道5、5’连通；然后，启动电机外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入足量的无菌纯水，例如吸满整个注射器。

2.3、将样品通道和参考通道中的无菌纯水对应推送至样品检测池和参考检测池；

在本实施例中，控制模块控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’切换至与其自身的第三选择通道3、3’对应连通，启动电机内推两个注射器211、221的拉杆212、222，将两个注射器211、221中的无菌纯水对应推送至样品检测池310和参考检测池320进行清洗。

2.4、排放清洗后的废液；

本实施例可以在废液池330中设置抽水泵，以抽取样品检测池310和参考检测池320中清洗后的废液，并收集在废液池330中。

3、阴性检测过程

为了保证测量的平行性，需要对分析仪周期性地启动阴性检测，优选每检测10个样本进行一次阴性检测。

3.1、准备阶段；

控制电磁阀213将其连通无菌纯水的输入口与其输出口连通；开启磁力搅拌装置105并持续搅拌菌液1分钟，使菌液混合均匀。

3.2、控制样品通道和参考通道分别取样等量的菌液；

在本实施例中，控制模块首先控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’与其自身的第一选择通道1、1’对应连通，启动电机外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入0.5-2.5mL的菌液。

3.3、控制样品通道和参考通道分别抽取等量的无菌纯水；

菌液取样后，控制模块将两个多通道选择阀210、220的公共通道c、c’切换至与其第五选择通道5、5’ 对应连通，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入2-8mL的无菌纯水。

3.4、控制样品通道和参考通道分别取样等量的盐液；

无菌纯水抽取后，控制模块将两个多通道选择阀210、220的公共通道c、c’切换至与其自身的第二选择通道2、2’对应连通，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入无菌纯水十分之一体积量的盐液。

3.5、将样品通道和参考通道取样获得的混合液对应推送至样品检测池和参考检测池；

在本实施例中，控制模块控制电机驱动两个注射器211、221的拉杆212、222往复推拉2-10次，使两个注射器211、221中的混合液能够充分混合。然后，控制模块控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’切换至与其自身的第三选择通道3、3’对应连通，启动电机内推两个注射器211、221的拉杆212、222，将两个注射器211、221中的混合液对应推送至样品检测池310和参考检测池320。

3.6、开启光电倍增管，测量样品检测池和参考检测池中混合液的发光强度；

在本实施例中，控制模块在驱动电机将注射器211、221中的混合液推送至检测池310、320后，开启第一光电倍增管315和第二光电倍增管325分别检测样品检测池310和参考检测池320中的混合液的发光强度，并开始计时。通过信号采集模块采集计时到达t时刻时，第一光电倍增管315和第二光电倍增管325检测输出的检测信号，并转换成相应的光强数据I_st’和I_ct’。

3.7、计算相对发光抑制率；

利用公式：

H（%）=100×（1-I_st’/I_ct’）

计算出反应时间t后的相对发光抑制率，若相对发光抑制率H（%）在±10%以内，则判定菌液中的发光细菌正常且分析仪的平行性符合要求；否则，需要更换菌液或者检测分析仪是否出现故障。

4、阳性检测过程

为了保证菌液的有效性，需要对分析仪周期性地启动阴性检测，优选每检测10个样本进行一次阳性检测。

4.1、准备阶段；

开启磁力搅拌装置105并持续搅拌菌液1分钟，使菌液混合均匀。

4.2、控制样品通道和参考通道分别取样等量的菌液；

在本实施例中，控制模块首先控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’与其自身的第一选择通道1、1’对应连通，启动电机外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入0.5-2.5mL的菌液。

4.3、控制样品通道和参考通道分别取样等量的阳性质控样和无菌纯水；

菌液抽取后，控制模块控制第一多通道选择阀210将其公共通道c与其自身的第四选择通道4连通，并控制第二多通道选择阀220将其公共通道c’与其自身的第五选择通道5’连通；然后，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使第一注射器211抽取2-8mL的阳性质控样，第二注射器221抽取2-8mL的无菌纯水。

4.4、控制样品通道和参考通道分别取样等量的盐液；

阳性质控样抽取后，控制模块将两个多通道选择阀210、220的公共通道c、c’切换至与其自身的第二选择通道2、2’对应连通，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使两个注射器211、221分别吸入阳性质控样十分之一体积量的盐液。

4.5、将样品通道和参考通道取样获得的混合液对应推送至样品检测池和参考检测池；

在本实施例中，控制模块控制电机驱动两个注射器211、221的拉杆212、222往复推拉2-10次，使两个注射器211、221中的混合液能够充分混合。然后，控制模块控制两个多通道选择阀210、220将其公共通道c、c’切换至与其自身的第三选择通道3、3’对应连通，启动电机内推两个注射器211、221的拉杆212、222，将两个注射器211、221中的混合液对应推送至样品检测池310和参考检测池320。

4.6、开启光电倍增管，测量样品检测池和参考检测池中混合液的发光强度；

在本实施例中，控制模块在驱动电机将注射器211、221中的混合液推送至检测池310、320后，开启第一光电倍增管315和第二光电倍增管325分别检测样品检测池310和参考检测池320中的混合液的发光强度，并开始计时。通过信号采集模块采集计时到达t时刻时，第一光电倍增管315和第二光电倍增管325检测输出的检测信号，并转换成相应的光强数据Ist’’和Ict’’。

4.7、计算相对发光抑制率；

利用公式：

H（%）=100×（1-I_st’’/I_ct’’）

计算出反应时间t后的相对发光抑制率，若相对发光抑制率H（%）大于20%，则判定菌液中的发光细菌正常；否则，需要更换菌液。

当然，在阳性检测过程中，4.3步骤也可以替换成：控制第一多通道选择阀210将其公共通道c与其自身的第五选择通道5连通，并控制电磁阀213将其连通无菌纯水的输入口与其输出口连通；控制第二多通道选择阀220将其公共通道c’与其自身的第四选择通道4’连通；然后，启动电机继续外拉注射器211、221的拉杆212、222，使第一注射器211抽取2-8mL的无菌纯水，第二注射器221抽取2-8mL的阳性质控样。由此，在计算出相对发光抑制率后，若相对发光抑制率H（%）小于-20%，则判定菌液中的发光细菌正常；否则，需要更换菌液。

本实施例将发光细菌检测法与流动注射相结合，所得分析仪体积小，菌液用量少，自动化程度高，提高了监测效率。在流程上特别设置阴性检测和阳性检测，可以避免漏报和误报。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，包括：

试剂存储单元，其存储有盐液和培养有发光细菌的菌液；

样品通道，其包括第一多通道选择阀和第一注射器；第一多通道选择阀的第一选择通道连通所述菌液，第二选择通道连通所述盐液，第五选择通道用于连通待测水样，公共通道连通所述第一注射器；

参考通道，其包括第二多通道选择阀和第二注射器；第二多通道选择阀的第一选择通道连通所述菌液，第二选择通道连通所述盐液，第五选择通道用于连通无菌纯水，公共通道连通所述第二注射器；

光电检测单元，其包括样品检测池和参考检测池；所述样品检测池连通所述第一多通道选择阀的第三选择通道，所述参考检测池连通所述第二多通道选择阀的第三选择通道；在所述样品检测池上配置有第一光电倍增管，用于检测样品检测池中混合液的发光强度；在所述参考检测池上配置有第二光电倍增管，用于检测参考检测池中混合液的发光强度；

驱动机构，其连接第一注射器和第二注射器的拉杆。

2.根据权利要求1所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，

在所述试剂存储单元中还存储有阳性质控样；

所述第一多通道选择阀和第二多通道选择阀分别通过其自身的第四选择通道连通所述阳性质控样。

3.根据权利要求1所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，还包括：

信号采集模块，其连接所述第一光电倍增管和第二光电倍增管，用于将所述第一光电倍增管和第二光电倍增管输出的反映混合液发光强度的检测信号转换成光强数据；

控制模块，其用于对所述驱动机构、第一多通道选择阀和第二多通道选择阀进行控制，并接收所述信号采集模块输出的光强数据。

4.根据权利要求3所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，还包括：

电磁阀，其包括两个输入口和一个输出口，所述两个输入口分别用于连通所述待测水样和无菌纯水，所述输出口连通所述第一多通道选择阀的第五选择通道；

其中，所述控制模块在进入水质分析过程时，控制所述电磁阀将其连通待测水样的输入口与其输出口连通，在水质分析结束后控制所述电磁阀将其连通无菌纯水的输入口与其输出口连通，利用无菌纯水对所述样品通道进行清洗。

5.根据权利要求4所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，还包括：

废液池，其分别连通所述样品检测池和参考检测池的出液口，用于收集所述样品检测池和参考检测池排出的废液。

6.根据权利要求5所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，所述样品检测池和参考检测池的出液口均设置在检测池的顶部，进液口设置在检测池的底部，对应连通所述第一多通道选择阀和第二多通道选择阀的第三选择通道。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，所述驱动机构包括：

电机，其在所述控制模块的控制作用下运行；

连杆，其连接所述第一注射器的拉杆和第二注射器的拉杆；

传动组件，其安装在所述电机的转轴上，将转轴的圆周运动转换成直线运动，驱动所述连杆携带所述拉杆做往复运动。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，所述试剂存储单元包括温控冷藏箱，在所述温控冷藏箱中放置有多个用于盛放不同试剂的试剂瓶，用于盛放所述菌液和盐液；其中，用于盛放所述菌液的试剂瓶安装在微型磁力搅拌装置上，并且瓶中放置有磁子，以用于搅匀菌液。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，所述样品通道、参考通道和光电检测单元内置于一控温箱中。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的基于发光细菌的水质综合生物毒性分析仪，其特征在于，所述样品检测池和参考检测池均为中空的横置圆柱形，在横置圆柱形检测池的其中一个圆形端面上安装有反射镜，另外一个圆形端面作为光强出射窗口与所述光电倍增管的圆形入射窗口无缝衔接。

Images