一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置。其包括前后運動驅(qū)動器（1）、運動壓板（2）、分液聚光前端壓板（3）、透明超薄彈性軟管（4）、透光板（6）、在透光板（6）后端安裝有反射聚光裝置（7）、光學(xué)檢測傳感器（8）、電流轉(zhuǎn)電壓電路（9）、信號過濾運放電路（10）、CPU（11）、顯示裝置（12）。本發(fā)明利用光的反射折射原理，將微弱光最大程度上被光學(xué)檢測傳感器吸收并轉(zhuǎn)換為電壓信號，達到更高靈敏度，檢測結(jié)果更加精確，更精確測量細(xì)菌總量，保障公共安全與食品及環(huán)境檢測。
【專利說明】一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物發(fā)光檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種高靈敏度的生物微弱發(fā)光檢測裝置，該裝置可用于食品、飲品及空氣衛(wèi)生檢測中細(xì)菌總數(shù)的現(xiàn)場測定，通過試劑配合還可實現(xiàn)特定菌落數(shù)量的檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]生物發(fā)光技術(shù)在多年前已經(jīng)被證實是一種有效的、多功能的生物學(xué)分析工具，適用于多種場合的應(yīng)用?，F(xiàn)在，在很多【技術(shù)領(lǐng)域】，生物發(fā)光技術(shù)已經(jīng)作為一個優(yōu)秀的基本檢測原理得到應(yīng)用。當(dāng)然，生物發(fā)光技術(shù)還可以針對各種醫(yī)學(xué)、制藥、食品等各種微生物進行超靈敏檢測。生物熒光是生物發(fā)光的一種，科學(xué)家已經(jīng)將生物熒光應(yīng)用到生命科學(xué)領(lǐng)域。與化學(xué)突光(fluorescence)相比，生物突光(bioluminescence)更靈敏、更可信、效果更好。各生長期的微生物均有較恒定水平的ATP含量，微生物死亡后，ATP將很快被分解掉，因此，提取細(xì)菌的ATP，利用生物發(fā)光法測試出ATP含量后，即可推算出樣品中的含菌量，整個過程僅為幾分鐘。由于生物發(fā)光法無需培養(yǎng)微生物過程，操作簡單，靈敏度高，在短時間內(nèi)即可得到檢測結(jié)果，具有其他微生物檢測方法無可比擬的優(yōu)勢，是目前檢測微生物最快的方法之一。
[0003]但是，伴隨著這些顯著的優(yōu)點，生物發(fā)光技術(shù)在應(yīng)用時也會有一些缺點。例如，本發(fā)明提到的如何能讓光學(xué)檢測傳感器最大量的收集微弱光，避免光的散射和折射。我們在過去的一段時間里，一直依賴于光電二極管性能及電路優(yōu)化、或靠軟件來實現(xiàn)。上面所提到的優(yōu)化方式，沒有從根本上解決一個問題:在試劑與微生物反應(yīng)過程中，產(chǎn)生微弱光，微弱光被光學(xué)檢測傳感器吸收并轉(zhuǎn)換為電流信號，光學(xué)檢測傳感器對微弱光的吸收，也有一定的范圍，所以，會存在部分微弱光的散射而導(dǎo)致檢測靈敏度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，利用光的反射折射原理，將微弱光最大程度上被光學(xué)檢測傳感器吸收并轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換，輸出為數(shù)字結(jié)果。
[0005]為了實現(xiàn)對微弱光的收集，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:包括前后運動驅(qū)動器(1)、運動壓板
(2)、分液聚光前端壓板(3)、透明超薄彈性軟管(4)、透光板(6)、在透光板(6)后端安裝有反射聚光裝置(7)、光學(xué)檢測傳感器(8)、電流轉(zhuǎn)電壓電路(9)、信號過濾運放電路(10)、CPU
(11)、顯示裝置(12)。
[0006]優(yōu)選的，前后運動驅(qū)動器(1)、運動壓板(2)、分液聚光前端壓板(3)依次相連，透明超薄彈性軟管(4)位于分液聚光前端壓板(3)和透光板(6)之間，在透光板(6)后端依次安裝有反射聚光裝置(7)、光學(xué)檢測傳感器(8)、電流轉(zhuǎn)電壓電路(9)、信號過濾運放電路
(10), CPU (11)、顯示裝置(12)。
[0007]優(yōu)選的，分液聚光前端壓板(3)檢測側(cè)具有聚光透鏡陣列(13)，優(yōu)選的，聚光透鏡陣列(13)材質(zhì)為反射材質(zhì)，反射率達到99.5%以上。
[0008]優(yōu)選的，透明超薄彈性試管(4)材質(zhì)為軟材質(zhì)。
[0009]優(yōu)選的，透光板(6)透光率達到99.5%以上。
[0010]優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)內(nèi)部采用反射涂層的非球形曲面設(shè)計，優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)的非球形曲面采用拋物線設(shè)計，繞光軸旋轉(zhuǎn)形成曲面，拋物線方程要符合公式y(tǒng)=4H *x2/(D2-d2),選擇X= d/2至x=D/2之間的拋物線段，其中D為二次聚光入口直徑，d為聚光出口直徑，H為聚光入口和出口之間的距離，優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)材質(zhì)為反射材質(zhì)，反射率達到99.5%以上。優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)的反射材質(zhì)為銀。
[0011]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置在檢測細(xì)菌中的用途。
[0012]優(yōu)選的，檢測的樣品為食品、飲品或空氣。
[0013]本發(fā)明的高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置檢測細(xì)菌的過程如下:檢測時驅(qū)動器(I)驅(qū)動運動壓板(2)帶動分液聚光前端壓板(3)向前運動，對透明超薄彈性軟管(4)進行壓縮，使待測生物發(fā)光混合液(5)形成液體薄層的特定分布，增大光子搜集的比表面積，在壓力作用下，液體薄層的分布與聚光透鏡陣列(13)相貼合，從而實現(xiàn)一級聚光，一級聚光后的光子穿透透光板(6)后由反射聚光裝置(7)進行二級聚光，最終使得光最大程度上被光學(xué)檢測傳感器(8)吸收并轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，輸出為數(shù)字結(jié)果。
[0014]本裝置在設(shè)計上，包括前后運動控制器、運動壓板、分液聚光裝置前端壓板、透光板、反射聚光裝置、光學(xué)檢測與處理電路等；前端壓板上制作了微型聚光透鏡陣列，在運動控制器和運動壓板的驅(qū)動下可壓緊用于檢測的透明超薄彈性試管，使得彈性軟管與聚光透鏡陣列貼合，試管內(nèi)的待檢測混合液形成聚光透鏡陣列的分布形態(tài)，從而使待檢測混合液中的微弱生物發(fā)光得以初步聚集；聚集后的光子折射后通過透光板，被反射聚光裝置再次聚集到光學(xué)檢測傳感器的感光面上，通過后端的檢測電路進行信號的檢測、分析與顯示。
[0015]這樣做的優(yōu)點在于:微弱光經(jīng)過兩次聚光，使生物發(fā)光能基本全被光學(xué)檢測傳感器(8)所吸收，且在設(shè)計過程中，有以下幾方面優(yōu)化:(a)分液聚光前端壓板(3) —定要用反射材質(zhì)，反射率達到99.5%以上；(b)透明超薄彈性試管(4)材質(zhì)一定要軟，以便完全貼合分液聚光前端壓板(3); (c)采購?fù)腹獍?6)時，要注意透光率達到99.5%以上；(d)反射聚光裝置(7)的非球形曲面采用拋物線設(shè)計，繞光軸旋轉(zhuǎn)形成曲面，拋物線方程要符合公式y(tǒng) = 4H *x2/(D2-d2),選擇X= d/2至x=D/2之間的拋物線段，其中D為二次聚光入口直徑，d為聚光出口直徑，H為聚光入口和出口之間的距離，且需要使用反射材質(zhì)。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，選用此公式設(shè)計成的非球形曲面，相比其它曲面聚光效果更好。
[0016]經(jīng)過大量實驗證明，使用二次聚光法，相對傳統(tǒng)的生物發(fā)光檢測裝置，采用該檢測裝置，檢測靈敏度提高了至少10倍，檢測結(jié)果更加精確。
[0017]在相同發(fā)光二極管的情況下，本發(fā)明比沒有經(jīng)過這兩次聚光處理裝置來講，測試結(jié)果至少會提高I個數(shù)量級，能達到更高靈敏度，能更精確測量細(xì)菌總量，保障公共安全與食品及環(huán)境檢測。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明未采用兩級聚光的微弱光檢測裝置。
[0019]圖2為本發(fā)明高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置檢測前結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖3為本發(fā)明高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置檢測中結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中:1為前后運動驅(qū)動器；2為運動壓板；3為分液聚光前端壓板；4為透明超薄彈性試管；5為加入的待檢測混合液；6為透光板；7為反射聚光裝置；8為光學(xué)檢測傳感器；9為電流轉(zhuǎn)電壓電路；10為信號過濾、運放電路；11為CPU ; 12為顯示裝置；13為聚光透鏡陣列。
[0022]圖4為本發(fā)明高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置中分液聚光前端壓板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置中反射聚光裝置原理示意圖。
[0024]圖6為A、B兩家產(chǎn)品的檢測結(jié)果圖。
[0025]圖7為本發(fā)明的產(chǎn)品與前面A、B廠家產(chǎn)品檢測結(jié)果的線性對比圖。
[0026]圖8為本發(fā)明反射聚光裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0027]其中:D為二次聚光入口直徑，d為聚光出口直徑，Η為聚光入口和出口之間的距離。
[0028]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及其【具體實施方式】。
[0029]實施例1現(xiàn)有技術(shù)中未采用兩級的微弱光檢測裝置的微生物檢測結(jié)果
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中未采用兩級的微弱光檢測裝置，開始檢測時，在圓柱狀試管中的反應(yīng)液會發(fā)出微弱光，微弱光會被光學(xué)檢測傳感器吸收，并轉(zhuǎn)換為電流信號，然后經(jīng)過電流轉(zhuǎn)電壓電路，再經(jīng)過濾波電路，把高頻信號過濾掉，最后經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字量的測試結(jié)果。
[0030]表1和圖6為改進如的兩家廣品的測試數(shù)據(jù)，兩家廣品均是圖1所不的結(jié)構(gòu):
將10_13mol/ml標(biāo)準(zhǔn)ATP溶液3倍梯度稀釋至10_16mol/ml，每只試劑加入50ul，即每只加入的 ATP 總量為 5X10_14mol、5X10_15mol、5X10_16mol、5X10_17mol 使用兩臺檢測儀測試結(jié)果:單位RLU。
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:包括前后運動驅(qū)動器(I)、運動壓板(2)、分液聚光前端壓板(3)、透明超薄彈性軟管(4)、透光板(6)、在透光板(6)后端安裝有反射聚光裝置(7)、光學(xué)檢測傳感器(8)、電流轉(zhuǎn)電壓電路(9)、信號過濾運放電路(10)、CPU(11)、顯示裝置(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:前后運動驅(qū)動器(I)、運動壓板(2)、分液聚光前端壓板(3)依次相連，透明超薄彈性軟管(4)位于分液聚光前端壓板(3)和透光板(6)之間，在透光板(6)后端依次安裝有反射聚光裝置(7)、光學(xué)檢測傳感器(8)、電流轉(zhuǎn)電壓電路(9)、信號過濾運放電路(10)、CPU (11)、顯示裝置(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:分液聚光前端壓板(3)檢測側(cè)具有聚光透鏡陣列(13)，優(yōu)選的，聚光透鏡陣列(13)材質(zhì)為反射材質(zhì)，反射率達到99.5%以上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:透明超薄彈性試管(4)材質(zhì)為軟材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:透光板(6)透光率達到99.5%以上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置，其特征在于:反射聚光裝置(7)內(nèi)部采用反射涂層的非球形曲面設(shè)計，優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)的非球形曲面采用拋物線設(shè)計，繞光軸旋轉(zhuǎn)形成曲面，拋物線方程要符合公式y(tǒng) = 4H *x2/(D2-d2)，選擇x=d/2至x=D/2之間的拋物線段，其中D為二次聚光入口直徑，d為聚光出口直徑，H為聚光入口和出口之間的距離，優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)材質(zhì)為反射材質(zhì)，反射率達到99.5%以上，優(yōu)選的，反射聚光裝置(7)的反射材質(zhì)為銀。
7.權(quán)利要求1所述的高靈敏度生物發(fā)光檢測裝置在檢測細(xì)菌中的用途。
8.如權(quán)利要求7所述的用途，其特征在于:檢測的樣品為食品、飲品或空氣等。
9.如權(quán)利要求7-8任一項所述的用途，其特征在于:檢測過程如下:檢測時驅(qū)動器(I)驅(qū)動運動壓板(2)帶動分液聚光前端壓板(3)向前運動，對透明超薄彈性軟管(4)進行壓縮，使待測生物發(fā)光混合液(5)形成液體薄層的特定分布，增大光子搜集的比表面積，在壓力作用下，液體薄層的分布與聚光透鏡陣列(13)相貼合，從而實現(xiàn)一級聚光，一級聚光后的光子穿透透光板(6)后由反射聚光裝置(7)進行二級聚光，最終使得光最大程度上被光學(xué)檢測傳感器(8)吸收并轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，輸出為數(shù)字結(jié)果。
【文檔編號】G01N21/76GK103743723SQ201410014480
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】馮群嶺, 苗保剛, 彭年才, 李明, 李政, 李紅東, 李海燕 申請人:中國人民解放軍63750部隊后勤部防檢環(huán)監(jiān)所, 西安天隆科技有限公司