一种针对大肠菌群以及大肠埃希菌的便携式检测仪

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及一种针对大肠菌群以及大肠埃希菌的便携式检测仪。

背景技术

微生物学检测是判定食品是否符合质量要求和卫生要求的一项重要标准，检测的指标分为细菌总数检测、大肠菌群检测和致病菌检测。一直以来国内外都以大肠菌群作为食品、水体污染的常用指示菌之一，评价和判断食品被粪便污染的程度和有无肠道致病菌污染的可能。

常规检测大肠菌群多采用GB 4789.3-2016中的平板计数法(平板计数、平板菌落数选择、证实实验)，共需3天时间，操作繁琐、费时、费力，不能适应大量实际检测工作的需要。快速荧光检测MPN(mostprobable number，最大或然数)计数法已被列入国标GB/T4789.32-2002《食品卫生微生物学检验,大肠菌群的快速检测》，使原来需72h报告结果减少到18～24h。但此方法还是无法做到快捷简便，同时也是初步半定量的判断大肠菌群菌落个数。

由于，大肠菌群生长过程中会产生特异性的β-半乳糖苷酶，分解液体培养基中的酶底物4-甲基伞形酮-β-D-半乳糖苷(以下简称MUGal)，使4-甲基伞形酮游离，因而在波长366nm的紫外光灯照射下呈现蓝色荧光，可通过450nm波长测定。大肠埃希菌在MUG(4-甲基伞形酮葡糖苷酸)实验中，将MUG作为大肠埃希菌的基本营养物加入培养基中，被大肠埃希菌的β-葡糖糖醛酸酶直接分解产物又作为一种指示系统，在366nm紫外光下呈现白色荧光，即MUG阳性；若无荧光，即MUG阴性。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种针对大肠菌群以及大肠埃希菌的便携式检测仪，具有较高的检测灵敏度以及准确度，结构紧凑，体积小，同时还集成了ATP(AdenosineTriphosphate，腺嘌呤核苷三磷酸)荧光检测方法能够测定菌落总数。

一种针对大肠菌群以及大肠埃希菌的便携式检测仪，包括外壳及其内部的电源模块、检测舱、核心检测模块以及主控电路板；所述电源模块用于为检测仪内部所有用电部件提供电源电压，所述主控电路板与核心检测模块相连，用于对核心检测模块所检测得到的信号结果进行处理；所述外壳顶部设有翻盖式的舱盖，所述检测舱一端插入核心检测模块内，另一端连通至舱盖使得用户打开舱盖后即可将样本通过检测舱导入核心检测模块内进行检测；

所述核心检测模块内设有ATP荧光检测部件、激发电路板、激发光检测电路板以及激发光检测组件；其中：

所述ATP荧光检测部件用于检测导入核心检测模块内样本上的菌落总数，并将检测结果提供给主控电路板；

所述激发电路板和激发光检测电路板分别位于检测舱左右两侧，且分别通过排针接口与主控电路板连接；激发电路板受控于主控电路板，用于产生紫外光，当通过检测舱导入核心检测模块内的样本上存在有大肠菌群，其在紫外光照射下呈现蓝色荧光，则激发光检测电路板通过波长测定以识别该蓝色荧光并将结果提供给主控电路板；

所述激发光检测组件包括激发LED、激发滤光片、透光玻璃罩以及激发光检测器，所述激发LED和激发滤光片位于检测舱一侧，所述激发光检测器位于检测舱另一侧，所述透光玻璃罩套设在插入核心检测模块内的检测舱上；

所述激发LED用于产生紫外光，该紫外光经所述激发滤光片滤除杂光后产生特定波长的紫外光，当通过检测舱导入核心检测模块内的样本上存在有大肠埃希菌，其在紫外光照射下呈现白色荧光，则激发光检测器通过波长测定以识别该白色荧光并将结果提供给主控电路板。

进一步地，所述外壳表面设有与主控电路板连接的显示屏以及输入按键，能够接受用户的输入控制指令并使经处理过后的检测结果可视化。

进一步地，所述外壳侧面设有与电源模块连接的充电接口，使得仪器具有充电功能。

进一步地，所述舱盖连接有舱盖开合检测装置，其用于检测舱盖的开合状态并将检测结果传送给主控电路板；如果检测结果为未闭合状态则仪器无法进一步检测，从而防止漏光对检测结果的影响并在显示屏给出相关提示。

进一步地，所述检测舱靠近舱盖位置处设有样品判定装置，其用于检测样本是否插入检测舱并将检测结果传送给主控电路板；如果检测结果为未插入样品状态则仪器无法进一步检测从而防止产生错误检测结果并在显示屏给出相关提示。

进一步地，所述外壳内部边缘设有遮光条，用于遮挡外部光线至检测仪内。

进一步地，所述激发电路板和激发光检测电路板分别由各自的金属屏蔽罩作为覆盖。

进一步地，所述核心检测模块与主控电路板通过屏蔽装置连接，从而将内部各检测器件所获得的检测信号提供给主控电路板，并起到了信号屏蔽作用。

进一步地，所述激发LED连接有激发光反馈检测器，其用于检测激发LED的电池电压反馈给主控电路板，由主控电路板通过PID(比例-积分-微分)算法控制LED电流以调节其发出的光强，从而达到恒光功率控制效果。

进一步地，所述检测舱上设有限位件，便于舱体的插拔以及遮光。

本发明检测仪可实现现场快速测定大肠菌群、大肠埃希菌，检测灵敏度可达到2×10^-16mol，检测误差小于±5％，可以储存20000个检测结果，1000个采样计划，每个采样计划可以实现3000个采样点。相对传统表面皿培养法测定细菌数量需要24小时，本发明仅需10秒以内；此外本发明采用低功耗处理器一次充电可以连续使用72小时；与传统的台式设备相比本发明具有体积小，仅重380克，具有经济、方便、快捷、省时、敏感性高等优点，给现场监测带来了极大的便利，不但节省了大量人力、物力，而且还可扩大监测覆盖面，是基层卫生防疫机构对食饮具进行卫生监督的一种较理想的检测设备。

附图说明

图1为本发明检测仪的外观结构示意图。

图2为本发明检测仪的内部结构示意图。

图3为本发明检测仪内部结构的轴测图。

图4为本发明检测仪核心检测模块的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1～图4所示，本发明针对大肠菌群以及大肠埃希菌的便携式检测仪，主要包括外壳3及其内部的电源模块23、检测舱9、核心检测模块13以及主控电路板20。外壳3主要包括检测仪顶部用于插入检测样本到检测舱9的舱盖1，舱盖1可以在液晶显示屏4侧上方翻开120^°至检测仪后侧，充电接口2位于外壳3左侧，外壳3正面上侧有液晶显示屏4、下侧有输入按键5。

主控电路板20位于液晶显示屏4、控制按键5和检测舱9、核心检测模块13之间，舱盖卡槽21经过特殊设计与舱盖1起到遮挡外部光线作用，拭子22位于检测舱9之中用于采集样品，在检测舱9靠近舱盖1位置有检测样品判定装置7，在靠近检测舱9及舱盖1位置有舱盖开合判定装置6，检测舱9附近有可充电安装区域19，电源模块23则置于其中，检测舱9底部插入到核心检测模块13之中；外壳3内部靠边有遮光条8用于遮挡外部光线到检测仪。

核心检测模块13靠主控电路板20侧有ATP荧光检测部件15用于检测菌落总数，其原理是将样品发出的微弱光信号经由光电二极管进行光电转换，再经由二级放大电路对信号进行放大，最后经由采集放大后的差分信号通过AD采样芯片MAX1407实现模数转换发送给处理器。

激发电路板17与激发光检测电路板12位于核心检测模块13两侧，垂直于主控电路板20分别通过排针接口14和16连接，激发电路板17与激发光检测电路板12分别由两块金属屏蔽罩11和18覆盖。核心检测模块13与主控电路板20通过固定屏蔽装置10连接并起到了信号屏蔽作用。激发LED27、激发滤光片28、透光玻璃罩25、激发光检测器24在一条直线上组成了一个完整的检测电路，ATP荧光检测器15与之成90^°保证不同检测互不干涉；激发光反馈检测器26位于激发LED27下侧用于调节光强，其通过实时采集反馈光电池两端电压，采用PID算法调整LED控制电流，从而达到恒光功率；检测舱9贴近核心检测模块13有限位件29用于舱体的插拔与遮光。

电源模块23用于为检测仪内部所有用电部件提供电源电压，主控电路板20用于对核心检测模块13所检测得到的信号结果进行处理，其主要集成了锂电池充放电电路、稳压电路、串口通讯模块、wifi模块、蓝牙模块、液晶屏驱动模块、MCU信号处理器和AD采样芯片；锂电池充放电电路可通过外接MicroUSB端口给一节18650锂电池充电；锂电池电压放电过程中随电量减少而减小，所以需稳压电路稳定电压，给其他部件供电；串口通讯模块把TTL串口信号转换为USB信号，可以PC端USB接口进行数据上传；本实施方式中处理器采用ST公司STM32L103系列低功耗芯片。

激发电路板17上有一个LED和反馈光电池，通过排针接口14连接到主控电路板20，主控电路板20采集反馈光电池信号并控制LED驱动电流，LED用于产生紫外光，当通过检测舱9导入核心检测模块13内的样本上存在有大肠菌群，其在紫外光照射下呈现蓝色荧光，则激发光检测电路板12通过波长测定以识别该蓝色荧光，进而通过放大电路把信号传送到主控电路板20上的AD采样芯片；本实施方式中LED采用THORLABS公司370E型号的激发LED。

激发LED27用于产生中心波长为370nm的紫外光，该紫外光经过中心波长为366nm脉宽为50nm激发滤光片28滤除杂光后产生特定波长的紫外光用于激发样品产生荧光，当通过检测舱9导入核心检测模块13内的样本上存在有大肠埃希菌，其在紫外光照射下呈现白色荧光，则激发光检测器24通过波长测定以识别该白色荧光并将结果提供给主控电路板20；透光玻璃罩25套设在检测舱9底部，其用于隔离样品与检测器24从而起到了保护检测器24的作用，且具有可拆卸功能便于清洗，此外透光玻璃罩25还有聚光作用；本实施方式中检测器24采用滨松S1337型号的光电二极管。

舱盖开合检测装置6用于检测舱盖1的开合状态并将检测结果传送给主控电路板20，如果检测结果为未闭合状态则仪器无法进一步检测，从而防止漏光对检测结果的影响并在显示屏4给出相关提示。

样品判定装置7用于检测样本是否插入检测舱9并将检测结果传送给主控电路板20，如果检测结果为未插入样品状态则仪器无法进一步检测从而防止产生错误检测结果并在显示屏4给出相关提示。

最后核心检测模块13所检测得到的化学发光检测信号和荧光检测信号传送到主控电路板20中的AD采样芯片采集，处理器与AD采样芯片采用SPI通信计算得到AD值，在显示屏上显示以下信息：

1.开机自检界面：舱盖检测、样品检测、ATP本底、荧光光源和荧光本底；

2.主界面：ATP检测、荧光检测、仪器设置、数据上传；

3.检测界面：ATP和荧光检测结果、检测编号、限值序号；

4.仪器设置：屏幕亮度、按键声音、系统时间；

5.数据上传：串口上传、蓝牙上传、wifi上传。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。