[發明專利]一種二噁英類毒素信號采集裝置和方法

無效

• 申請號: 201210488819.8
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102967563A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 羅文波
• 申請（專利權）人: 東莞博萊特生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01N21/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及環境檢測技術領域，特別涉及一種二噁英類毒素信號采集裝置和方法。

背景技術

二噁英類是由1個或2個氧原子連接2個氯取代的苯環組成的三環芳香族有機化合物，包括多氯苯并二噁英類（Polychlorinated?dibenzo-p-dioxins，簡稱PCDDs）和多氯二苯并呋喃（Polychlorinated?dibenzo-p-furans，簡稱PCDFs），統稱為二噁英類。因其具有極強的致癌性、生物富集性等危害，受到國際社會的廣泛關注。二噁英是人類生產過程中無意產生的有機污染物，來源非常廣，其中廢物焚燒被認為是主要的產生源之一。

目前國際上采用較多的檢測二噁英類的方法是色譜法（HRGC/HRMS）、免疫測定（EIA）法和生物測定法三種。色譜法的優點是可以分離二噁英類的每種成分，并進行準確定量，能測出痕量毒物（fg/g），但不能進行二噁英類總量計算，也不能用一根色譜儀分離柱分離出全部異構體。該方法需要復雜的樣品前處理過程，測試周期較長，并且要求有精密的儀器、良好的實驗環境、經過專業訓練的操作人員等，用該法檢測二噁英類毒物的費用高達1000-3000美元，費用昂貴。免疫測定技術的原理是基于免疫系統所產生的抗體與二噁英（抗原）具有很強的特異結合性，其選擇性好、靈敏度高，相較于色譜法所需時間較短；操作簡便，包括樣本前處理和檢測過程；檢測樣品費用較低，大約每個樣100美元，但其抗體不易獲得，制備非常復雜，因為抗體原因免疫測定技術并不能檢測所有的同系物，制備抗體一般只針對幾種毒性較大的種類。生物學測定法主要是通過與機體細胞內Ah受體活化程度的測定來間接表達二噁英類的TEQ(毒性當量)，目前主要使用的方法為熒光素酶法，是將螢火蟲熒光素酶作為報告基因結合到控制轉錄的DRE上，制備成質粒載體并轉染H4llE白鼠癌細胞（含Ah受體）。此構成的熒光素酶誘導活性與二噁英的毒性系數相對應。此種方法存在的問題是，二噁英類誘導的熒光素酶產生的光信號非常微弱，并沒有得到廣泛應用，目前還僅限于實驗室應用，所需檢測儀器造價昂貴。

因此，如果能夠快速準確測量到二噁英類誘導的熒光素酶產生的微弱光信號，進而實現二噁英類毒素的檢測，具有極大的應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種二噁英類毒素信號采集裝置，該裝置能夠準確快速測量二噁英類誘導的熒光素酶產生的微弱光信號，具有分辨率高、精度高、線性寬、成本低等優點。同時本發明還提供了一種基于上述裝置的二噁英類毒素信號采集方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種二噁英類毒素信號采集裝置，包括電源管理模塊、升壓電路、光電轉換器、運算放大器、脈沖甄別器、二分頻計數器、控制單元和數模轉換器，生物所發微弱光經光電轉換器轉換為微弱電信號，然后經運算放大器放大后傳遞到脈沖甄別器，脈沖甄別器與二分頻計數器連接，用于對信號電壓幅度進行比較，當脈沖電壓幅度超過設定閾值，輸出高電平信號，并經二分頻計數器發送到控制單元；控制單元通過數模轉換器與脈沖甄別器相連，用于將設定的脈沖電壓幅度閾值發送到脈沖甄別器；電源管理模塊用于給裝置各部件供電；升壓電路一端與電源管理模塊連接，另一端與光電轉換器相連，用于將電源管理模塊的電壓升壓至光電轉換器工作電壓；控制單元還與上位機相連。采用脈沖甄別器的目的是因為光電轉換器所采集到的這個電壓值并不穩定，具體呈現為一種交流信號，因此為了使測量準確，所以在測量時比照峰值，由控制單元設置一個閾值對不符合要求的信號進行剔除。

優選的，所述電源管理模塊使用外置6V直流供電，或使用3.6V鋰電池供電，內部包括充電管理模塊。

更進一步的，所述電源管理模塊使用3.6V鋰電池供電時，電源管理模塊還包括3.6-5V的直流升壓電路，用于將3.6V鋰電池供電電壓升壓至5V直流供電。

優選的，所述升壓電路采用CD4047芯片，該芯片用于將5V直流升壓到直流1000V。

優選的，所述光電轉換器具體為光電倍增管，使用濱松光子CR314-01，波長響應范圍300-650nm。

更進一步的，所述光電倍增管中包括分壓電阻鏈，該分壓電阻鏈采用高精度1%金屬膜電阻。

優選的，所述運算放大器采用高精度1%金屬膜電阻，運算放大器后級耦合電容采用獨石電容，運算放大器前級耦合電容采用耐高壓瓷片電容。

優選的，所述脈沖甄別器采用AD8611AR高速電壓比較器。

優選的，所述二分頻計數器采用74HC160芯片。