专利名称：一种多稀释度综合毒性在线检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用发光细菌检测同一样品不同稀释度的综合毒性的在线检测 方法及装置。
背景技术：
发光细菌法综合毒性分析技术利用的是样品中的毒性物质对特定细菌发光特性 的抑制程度来表征样品的综合毒性，在饮用水、废水、液体食品、土壤浸出液等众多领域毒 性评价有着广泛的应用。该方法对于待分析样品毒性进行定量分析的理论基础为，对比发 光细菌分别与无毒对照样品和未知待测样品接触后的发光度，计算得到发光抑制率H(% ) = 100-It/I0*100其中，I0为与无毒对照样品接触后菌液的发光度；It为与未知待测样品接触后菌液的发光度；发光抑制率大表示未知待测样品毒性强，反之亦然，从而实现了对样品毒性的定 量化分析。荷兰Microlan公司和美国ApliTeck公司基于该原理，分别实现了 Toxcontrol型 和VibroTox型水质综合毒性自动分析仪。其中，Toxcontrol型水质综合毒性自动分析仪 采用双通道同时对照分析技术，其中一路为空白对照，另一路为样品，空白对照和样品与细 菌同步混合反应，并同步测量二者与发光细菌混合后的光度值ItlIt,从而计算出该样品对发 光细菌的发光抑制率。VibroTox型水质综合毒性自动分析仪则只有一个分析通道，通过流 路上的待测样品与对照样品错时切换检测，从而实现待测样品的毒性分析。尽管上述两种型号的仪器实现了综合毒性的自动分析，但不能满足高毒或毒性变 化范围较大等应用场合的需求。比如，按上述仪器的直接测量法，对于含Hg2+浓度分别为 lmg/L和2mg/L的较高毒性样品，获得的发光抑制率均为100%，从这个结果只能定性地判 断出样品具有较高的毒性，但无法定量化的表征样品毒性大小，也无法区分两个样品之间 的差异。同时，发光细菌对多数毒物响应时表现出来的发光抑制率和毒物的浓度遵循正相 关关系，但对一些特殊毒物(如Pb2+)，随着毒物的浓度增加，所测得的发光抑制率呈先增加 后降低的现象，即响应结果呈现非单调性。对于这些毒物，如果直接采用前述的现有技术， 则分析结果存在假阴性的风险。
发明内容
为了解决上述不足，本发明提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法及装置， 该方法简单易操作，可实现对多个稀释比例的同一样品进行同时分析，从而可获得该样品 详细的综合毒性信息，结果可靠；该装置简单，适用范围广，成本低。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案一种多稀释度综合毒性在线检测方法，包括以下步骤
a、进样单元将待测样品与稀释液注入到各检测室，配制成一系列不同稀释度的样
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m ；再按顺序将一定量的缓冲液与菌液注入到各检测室，与样品混勻；b、控制设置在检测室和检测�？橹涞那谢荒？椋来窝≡裥缘厥辜觳馐抑械娜� 一个与检测模块形成光通路，检测�？榻邮盏蕉杂觳馐曳⒊龅墓庑藕牛玫揭幌盗胁煌� 稀释度样品对发光细菌的发光抑制率；C、综合考察待测样品在不同稀释度下对发光细菌的发光抑制率，得到用于评价或 描述水样毒性程度的综合信息。进一步，所述检测室和检测�？楣潭ú欢�。进一步，在步骤a中，所述进样单元所接管路分别与待测样品、试剂和检测室相 连，所述试剂包括稀释剂、缓冲液和菌液；所述进样单元切换待测样品、试剂和各检测室通 道，将待测样品和试剂按一定顺序注入各检测室。作为优�。銮谢荒？榘ㄒ贫考屯腹馇鐾腹馇柚迷谝贫考希� 当所述透光区随移动部件移动时，能够选择性地使检测室中的任一个与检测�？樾纬晒馔�。作为优�。诩觳馐业囊徊嗌柚霉庀耍还庀说氖淙攵硕杂觳馐遥涑龆硕杂觳� �？榈母泄饷妫还庀私觳馐业墓庑畔⒋渲良觳饽？�。作为优�。銮谢荒？樯柚迷诩觳馐矣牍庀酥浠蚬庀擞爰觳饽？橹�。本发明还提供了一种多稀释度综合毒性在线检测装置，包括进样单元，其所接管路分别与待测样品、试剂和检测室相连，所述试剂包括稀释 剂、缓冲液和菌液；所述进样单元向检测室内选择性地注入待测样品和试剂；混合反应单元，包括至少两个固定不动的检测室；切换模块及检测�？椋銮谢荒？樯柚迷诩觳馐液图觳饽？橹洌凰黾觳饽� 块固定不动；所述切换�？檠≡裥缘厥辜觳馐抑械娜我桓鲇爰觳饽？樾纬晒馔罚豢刂颇？椋刂平ピ�、切换�？榧凹觳饽？椋允迪侄愿骷觳馐业慕靶藕� 采集；处理�？椋圆杉男藕沤写恚扑愀骷觳馐夷谘返姆⒐庖种坡剩⒏莘� 光抑制率给出分析结果。作为优�。銮谢荒？榘ǖ缁鸵贫考鲆贫考仙柚糜型腹馇坏� 所述透光区随移动部件移动时，能够选择性地使检测室中的任一个与检测�？樾纬晒馔贰Ｗ魑叛。诩觳馐业囊徊嗌柚霉庀耍还庀说氖淙攵硕杂觳馐遥涑龆硕杂觳� �？榈母泄饷妫还庀私觳馐业墓庑畔⒋渲良觳饽？�。作为优选，所述切换�？樯柚迷诩觳馐矣牍庀酥浠蚬庀擞爰觳饽？橹�。作为优�。谒鲆贫考嫦蚬庀说谋砻嫔柚冒疾郏鐾腹馇┕疾郏庀� 伸入凹槽内。本发明和现有技术相比具有如下优点1、本发明可同时对一个样品进行多个稀释度的对比分析；2、本发明维持检测室不动，减少了可移动部件，从而使设备的稳定性提高，保证了
5测试结果的可靠性；同时有利于测量装置结构的简化；3、本发明的检测�？槭欠庾昂蟮奶讲馄鳎惶讲馄鞴潭ú欢缺苊饬擞捎谔讲馄� 移动所引起的绕线，同时还可方便地对探测器进行封装，既可避免外力对探测器带来的损 坏，还可防止潮气的侵蚀，增强了器件的可靠性；4、在检测室和探测器均固定的情况下，通过结构简单的切换�？槭迪旨觳馐矣胩� 测器之间光通路的切换，使探测器依次测得各检测室内样品的发光度，从而可同时对多个 样品进行分析测量或对同一个样品进行不同浓度的对比分析检测；5、本发明的控制�？榭啥砸贫考芯范ㄎ唬佣迪指骷觳馐夜舛鹊淖既� 测量；6、对检测室之间进行光隔离且检测室进行发黑处理，使各检测室内部或检测室之 间的检测信息不会相互干扰，使测量结果更加准确；7、本发明采用半导体温控�？榻锌匚拢瓤芍评洌部杉尤龋视玫幕肪撤段Ц� 广泛；8、本发明简便、快捷，缩短了测量时间，提高了测量效率。
图1为实施侈1中多稀释度综合毒性在线检测装置的结构示意图2为实施侈1中细菌连续培养�？榻峁故疽馔�3为实施侈1中混合反应单元、选择�？榧凹觳饽？榻峁故疽馔�4为实施侈1中检测室的俯视图5为实施侈1中切换模块的结构示意图6为实施侈1中切换�？榈钠拭嫱�7为实施侈1中5分钟与10分钟时样品稀释比与发光抑制率的曲线图
图8为实施侈2中多稀释度综合毒性在线检测装置的结构示意图9为实施侈2中检测室的俯视图10为实施列2中切换�？榈慕峁故疽馔�11为实施列3中检测室的俯视图12为实施列3中切换�？榈慕峁故疽馔�。
具体实施例方式实施例1请参阅图1至图7，一种多稀释度综合毒性在线检测装置，包括菌液培养单元1、进 样单元21、混合反应单元3、切换�？�4、检测�？�5和控制�？榧按砟？�6 ；所述菌液培养单元1，包括蠕动泵11、培养罐12、温控装置13和空气泵14 ；所述菌 液培养单元具有培养基流加、温控、搅拌、曝气等功能，对细菌进行连续在线培养；所述进样单元21，包括注射泵201、多通道选向阀202、储液环203和管路，所述注 射泵201 —端与稀释液相连，一端与储液环203相连；储液环203与多通道选向阀202相 连，储液环203用于暂时储存由注射泵201泵入的样品及试剂；多通道选向阀202通过管路 分别与待测样品、缓冲液、菌液和检测室301相连；所述多通道选向阀202还通过管路与废液池相连，能够将混合反应单元3内的液体排出；本实施例稀释液为清水，缓冲液为浓度为 22%的氯化钠溶液；所述混合反应单元3，包括至少两个固定不动的检测室301和半导体温控�？� 302 ；本实施例所述检测室301有六个，编号分别为1、2、3、4、5和6，所述检测室301设置在 发黑铝块303上，呈同心圆状均勻排列，检测室301底部对光透明；用于盛装样品的样品管 可以分别放置在检测室301内；发黑铝块303对各个检测室301起到光隔离的作用；所述半 导体温控�？�302对混合反应单元3的温度进行控制；在每个检测室301的下面都对应设置一根光纤304，光纤不移动；所述切换�？�4包括移动部件401和电机402，所述移动部件401为转盘，所述转 盘上设置有一个透光区403 ；所述移动部件401设置在检测室301与光纤304之间；电机 402控制移动部件401转动时，透光区403能够与任一个检测室301和设置在相应检测室 301下面的光纤304相通，使相应检测室301与检测�？�5之间形成光通路；为了使每根光纤之间的感光不相互影响，在移动部件401面对光纤的表面设置环 状凹槽404，移动部件401上的透光区403穿过所述凹槽404，光纤伸入凹槽404内；所有光纤的输入端与检测室301相对应，所有光纤的输出端与检测模块5的感光 面相接，也可以将所有光纤的末端熔接在一起再与检测模块5的感光面相接；本实施例所 有光纤的输出端均与检测模块5的感光面相接；所述检测�？�5为光电倍增管(PMT)，对PMT进行了封装处理，易于维护，同时也避 免了维护时PMT直接曝光于强光下进而影响其寿命；同时还可保护PMT免受潮湿和外力破 坏；所述控制�？榧稍诖砟？�6中，其中控制�？榭煽刂平ピ�21、切换�？�4 及检测�？�5，以实现对各检测室的进样及信号采集；处理模块6负责处理采集到的信号， 并计算各检测室内样品的发光抑制率，并根据发光抑制率给出分析结果；上述检测室301需放置在暗箱中。本发明还提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法，本实施例以浓度为10mg/L 的ZnSO4. 7H20溶液为待测样品，测定过程包括以下步骤a、提供本实施例所述的多稀释度综合毒性在线检测装置；对发光细菌进行连续培养，得到菌液蠕动泵11按一定的速率将灭菌后的培养基连续泵入培养罐12，所述培养罐12中 装有连续培养的发光细菌；温控装置13将培养罐12中的温度控制在23°C左右；空气泵14将过滤除菌的空气泵入培养罐12，并使发光细菌、培养基、空气等混勻 混合，细菌在此条件下维持稳定生长，为测量提供菌液；进样单元21选择性地将待测样品、稀释液、缓冲液、菌液按一定顺序注入各检测 室301，具体如下al、开启混合反应单元3内的半导体温控�？�302，使反应室的温度保持在23°C ；a2、控制�？榭刂谱⑸浔�201将稀释液和待测样品按一定的比例注入各检测室 301中，使各个检测室301中样品的浓度成梯度；如注射泵201依次将不同量(0、0. 4,0. 8、 1.2,1. 6,2ml)的待测样品注入编号为1、2、3、4、5、6的检测室301中，然后再依次将不同量 (2,1. 6,1. 2,0. 8,0. 4,0ml)的稀释液注入编号为1、2、3、4、5、6的检测室301中，使各个检测
7室301中待测样品与稀释液总量相等；在本实施例中，所述稀释液为清水，缓冲液为浓度为 22%的氯化钠溶液；a3、注射泵201将等量的缓冲液(0. 2ml)注入各个检测室301，孵化5min，使样品 温度达到23 0C ；a4、注射泵201将等量的菌液注入各个检测室301 ；各检测室301中液体的总量相同，但浓度不同，从而配成了不同浓度梯度的样品；b、检测各检测室301内样品的光度信息，具体如下控制�？榭刂频缁�402带动移动部件401按一定的角度旋转，使移动部件401上 的透光区403的初始位置与1号检测室301及设置在1号检测室301下面的光纤304相通， 使1号检测室301与检测�？�5之间形成光通路，从而测得空白对照的光度值；继续转动移动部件401，移动部件401转动时，透光区403能够与其它检测室301 中的任一个和设置在相应检测室301下面的光纤相通，使相应检测室301与探测器之间形 成光通路，测得相应样品的光度值，进而通过处理�？�6将其与空白对照的光度值进行比 较，计算得到相应稀释浓度的样品对发光细菌的发光抑制率；所有检测室301内各个稀释度的样品的光度值均测过以后，移动部件401复位；之 后每隔Imin重复测量一次；如此，仪器可采集到多个信号Iit (I为光度值，i为检测室的编 号1 6 ;t为反应时间min)；处理�？�6根据测得的信号，经计算可得出待测样品在不同 稀释比时的发光抑制率Ht(% )并建立各个时间下稀释比与发光抑制率的曲线图，请参见 图7 ；测量完毕后，进样装置21将废液排出检测管后并对管路和检测室进行清洗；C、综合考察样品在不同稀释度下对发光细菌的发光抑制率，得到用于评价或描述 水样毒性程度的综合信息。本实施例对发光细菌进行连续培养，可至少稳定培养30d以上，大大延长了维护 周期；本实施例的进样单元为高精度注射泵和多通道选向阀，可自动对样品进行不同浓度 的稀释，测量结果更加精确且死体积少；本实施例的检测室、光纤及探测器均固定不动，仅 通过切换装�？榈淖迪侄愿鞲黾觳馐夷谘返难≡瘢⒍约觳馐夷诘难方屑觳猓� 从而排除了由于移动检测室而对测量结果造成的影响，保证了检测的稳定性。实施例2请参阅图8、图9、图10，一种多稀释度综合毒性在线检测装置，与实施例1所述多 稀释度综合毒性在线检测装置不同的是所用菌液12为冻干粉复苏液，用半导体制冷器将温度控制在4°C保存，可使用一 个星期；所述进样单元22，包括可正反向转动的蠕动泵211和电磁阀；蠕动泵211通过电 磁阀分别与待测样品、试剂和各检测室相连；所述试剂包括稀释液、缓冲液和菌液；所述进 样单元22能够将待测样品和各试剂按一定顺序分别注入各检测室中；同时，可将检测室内 的液体排出；所述检测室311有10个，检测室311呈两个同心圆状均勻排列，各同心圆上各5 个检测室311，其中外圆检测室的编号为1、2、3、4、5，内圆检测室编号为6、7、8、9、10 ；所述检测�？�51、52均为光电倍增管；将设置在移动部件411下面与内圆检测室相对应的光纤的输出端熔接在一起，并与检测模块51的感光面相接；将设置在移动部件411下面与外圆检测室相对应的光纤的输出端熔接在一起，并 与检测模块52的感光面相接；在移动部件411上分别设置透光区412和透光区413，当移动部件411转动时，透 光区412能够与内圆检测室相通，透光区413能够与外圆检测室相通，使相应检测室与检测 模块51、52之间形成光通路；为了使每根光纤之间的感光不相互影响，在移动部件411面对光纤的表面设置环 状凹槽414，移动部件411上的透光区透光区412和透光区413穿过所述凹槽414，光纤伸 入凹槽414内。本实施例还提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法，与实施例1所述的一种 多稀释度综合毒性在线检测方法不同的是在步骤a中，提供本实施例所述多稀释度综合毒性在线检测�？椋豢刂颇？榭刂迫涠�211和电磁阀，将清水、1号待测样品按一定的比例注入放置 在1号、2号、3号、4号、5号外圆检测室中的样品管中；将清水、2号待测样品按一定的比例 注入放置在6号、7号、8号、9号、10号内圆检测室中的样品管中；在步骤b中，转动移动部件411，透光区412和透光区413分别与6号、7号、8号、 9号、10号内圆检测室和1号、2号、3号、4号、5号外圆检测室相通，设置在相应检测室下面 的光纤接收光信号，并分别传递给相应的光电倍增管，得到内圆检测室和外圆检测室对应 样品的信息。本实施例能够同时实现对多个样品不同浓度对比检测，操作简便、快捷。实施例3请参阅图11、图12，一种多稀释度综合毒性在线检测装置，与实施例1所述的多稀 释度综合毒性在线检测装置不同的是检测室331在发黑铝块333上呈线状排列，每个检测室的下面都对应一根光纤，光 纤不移动；移动部件431上设置有一个透光区433 ；所述移动部件431设置在检测室331与 光纤之间；移动部件431平移时，透光区433能够依次与检测室和设置在相应检测室下面的 光纤相通，使相应检测室与探测器之间形成光通路；本实施例还提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法，与实施例1所述的多稀 释度综合毒性在线检测方法不同的是在步骤a中，提供本实施例所述多稀释度综合毒性在线检测装置；在步骤b中，平移移动部件431，移动部件431移动时，透光区433依次与各检测室 和光纤相通；分别测得样品对发光细菌的发光抑制率。实施例4一种多稀释度综合毒性在线检测装置，与实施例1所述的多稀释度综合毒性在线 检测装置不同的是各光纤的输出端呈同心圆状均勻排列；移动部件设置在光纤输出端与检测�？榈� 感光面之间，移动部件上的透光区能够依次与光纤相通，使检测室与检测�？橹湫纬晒� 通路。
本实施例还提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法，与实施例1所述的多稀 释度综合毒性在线检测方法不同的是在步骤a中，提供本实施例所述多稀释度综合毒性在线检测装置；在步骤b中，移动部件转动时，移动部件上的透光区依次与光纤相通，使检测室与 检测�？橹湫纬晒馔罚构庀私邮盏降募觳馐业男畔⒋莞獾绫对龉埽獾醚� 品对发光细菌的发光抑制率。上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是在保证检 测室不动的情况下，通过对检测室与探测器之间测量光路的切换，实现对多个样品或对不 同浓度的同一样品进行对比检测。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形 式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
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权利要求
一种多稀释度综合毒性在线检测方法，包括以下步骤a、进样单元将待测样品与稀释液注入到各检测室，配制成一系列不同稀释度的样品；再按顺序将一定量的缓冲液与菌液注入到各检测室，与样品混匀；b、控制设置在检测室和检测�？橹涞那谢荒？椋来窝≡裥缘厥辜觳馐抑械娜我桓鲇爰觳饽？樾纬晒馔罚觳饽？榻邮盏蕉杂觳馐曳⒊龅墓庑藕牛玫揭幌盗胁煌∈投妊范苑⒐庀妇姆⒐庖种坡剩籧、综合考察待测样品在不同稀释度下对发光细菌的发光抑制率，得到用于评价或描述水样毒性程度的综合信息。
2.根据权利要求1所述的多稀释度综合毒性在线检测方法，其特征在于所述检测室 和检测�？楣潭ú欢�。
3.根据权利要求1或2所述的多稀释度综合毒性在线检测方法，其特征在于在步骤 a中，所述进样单元所接管路分别与待测样品、试剂和检测室相连，所述试剂包括稀释剂、缓 冲液和菌液；所述进样单元切换待测样品、试剂和各检测室通道，将待测样品和试剂按一定 顺序注入各检测室。
4.根据权利要求1或2所述的多稀释度综合毒性在线检测方法，其特征在于所述切 换�？榘ㄒ贫考屯腹馇鐾腹馇柚迷谝贫考希坏彼鐾腹馇嬉贫考� 移动时，能够选择性地使检测室中的任一个与检测�？樾纬晒馔�。
5.根据权利要求1或2所述的多稀释度综合毒性在线检测方法，其特征在于在检测 室的一侧设置光纤；光纤的输入端对应检测室，输出端对应检测�？榈母泄饷妫还庀私� 测室的光信息传输至检测模块。
6.根据权利要求5所述的多稀释度综合毒性在线检测方法，其特征在于所述切换模 块设置在检测室与光纤之间或光纤与检测�？橹�。
7.一种多稀释度综合毒性在线检测装置，包括进样单元，其所接管路分别与待测样品、试剂和检测室相连，所述试剂包括稀释剂、缓 冲液和菌液；所述进样单元向检测室内选择性地注入待测样品和试剂；混合反应单元，包括至少两个固定不动的检测室；切换�？榧凹觳饽？椋銮谢荒？樯柚迷诩觳馐液图觳饽？橹洌凰黾觳饽？楣� 定不动；所述切换�？檠≡裥缘厥辜觳馐抑械娜我桓鲇爰觳饽？樾纬晒馔罚豢刂颇？椋刂平ピ�、切换�？榧凹觳饽？椋允迪侄愿骷觳馐业慕靶藕挪杉淮砟？椋圆杉男藕沤写恚扑愀骷觳馐夷谘返姆⒐庖种坡剩⒏莘⒐庖� 制率给出分析结果。
8.根据权利要求7所述的多稀释度综合毒性在线检测装置，其特征在于所述切换模 块包括电机和移动部件，所述移动部件上设置有透光区；当所述透光区随移动部件移动时， 能够选择性地使检测室中的任一个与检测模块形成光通路。
9.根据权利要求7或8所述的多稀释度综合毒性在线检测装置，其特征在于在检测 室的一侧设置光纤；光纤的输入端对应检测室，输出端对应检测�？榈母泄饷妫还庀私� 测室的光信息传输至检测�？�。
10.根据权利要求9所述的多稀释度综合毒性在线检测装置，其特征在于所述切换�？樯柚迷诩觳馐矣牍庀酥浠蚬庀擞爰觳饽？橹�。
11.根据权利要求9所述的多稀释度综合毒性在线检测装置，其特征在于在所述移动 部件面向光纤的表面设置凹槽，所述透光区穿过凹槽，光纤伸入凹槽内。
全文摘要
本发明提供了一种多稀释度综合毒性在线检测方法，包括以下步骤a、进样单元将待测样品与稀释液注入到各检测室，配制成一系列不同稀释度的样品；再按顺序将一定量的缓冲液与菌液注入到各检测室，与样品混匀；b、控制设置在检测室和检测模块之间的切换�？椋来窝≡裥缘厥辜觳馐抑械娜我桓鲇爰觳饽？樾纬晒馔罚觳饽？榻邮盏蕉杂觳馐曳⒊龅墓庑藕牛玫揭幌盗胁煌∈投妊范苑⒐庀妇姆⒐庖种坡剩籧、综合考察待测样品在不同稀释度下对发光细菌的发光抑制率，得到用于评价或描述水样毒性程度的综合信息。本发明还构建了一个多通道在线分析平台，提供了一种多稀释度水样综合毒性分析装置。本发明具有简便、快捷、准确度高等优点。
文档编号G01N21/76GK101975773SQ20101025574
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者樊小燕, 苏东霞, 项光宏 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司
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