[實用新型]一種基于米氏散射的微生物快速檢測裝置

有效

• 申請號: 201520822414.2
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN205157429U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 榮四海;王煒;劉賓;李智洋;何農躍
• 申請（專利權）人: 南京先進激光技術研究院
• 主分類號: G01N21/51
• 分類號: G01N21/51
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張曉霞

技術領域

本實用新型涉及生物檢測技術領域，特別是一種利用光照射微粒的米氏散射 快速檢測微生物的檢測裝置。

背景技術

微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物，個體微小，結構簡單，通常 要用光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物，統稱為微生物。微生物包括細 菌、病毒、霉菌、酵母菌等。微生物的檢測在食品安全、疾病診斷和控制、生物 科學研究等方面有著重要的意義。微生物的快速檢測要求在盡可能短的時間內檢 測出目標微生物，同時靈敏度和特異性高，操作盡可能簡單。

傳統的微生物檢測方法主要有培養膜法、螺旋平板計數法、濾膜法以及新興 的ATP生物熒光法、電阻抗法、顏色變化、流式細胞技術及激光掃描技術。這些 方法通常成本比較高，需要預先對微生物進行一定數量的培養并在培養過程中加 入特定的培養試劑，同時培養過程需要耗費較多的時間，并且檢測結果出現假陽 性的可能性較高。因此，需要一種不需要額外引入化學試劑、通用性好且檢測快 速的微生物檢測裝置。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于米氏散射的 微生物快速檢測裝置，使用該裝置相比于傳統的微生物檢測方法可以大大提高檢 測的速度和精度，且操作簡單，通用性強。

本實用新型的技術方案為：

一種基于米氏散射的微生物快速檢測裝置，包括激光器、光學聚焦系統、樣 品池、探測器陣列框架和多個光電探測器，所述光學聚焦系統位于所述激光器與 所述樣品池之間，激光器發出的激光光束經光學聚焦系統聚焦于樣品池中；所述 探測器陣列框架是由多根半徑相等的半圓形框架臂組成的球狀籠結構，所述框架 臂為籠條，樣品池位于探測器陣列框架中心；每條框架臂上設置有若干探測孔， 每個探測孔中安裝有一個探測方向向內的所述光電探測器。

優選的，所述框架臂在其所在球面等角度間隔均勻分布，所述探測孔在每條 框架臂上等間距均勻分布。

進一步優選的，所述框架臂共4條，構成2個所在平面相互垂直的圓環，其 中每個圓環由相對的2條框架臂組成。

更進一步優選的，每條框架臂上分布有7個探測孔，4條框架臂總計有28個 探測孔，可安裝28個光電探測器。

優選的，所述激光器為功率可調的單波長激光器。

優選的，所述樣品池為一透明材質的空心球體，樣品池球心與探測器陣列框 架的球心重合。

進一步優選的，所述激光器出射光為準直的平行激光束，所述光學聚焦系統 的焦點與樣品池的球心重合，激光束平行入射光學聚焦系統時聚焦于樣品池中待 測溶液的中心。

另一進一步優選的，所述樣品池的材質為玻璃。

優選的，安裝在探測孔中的所有光電探測器的光軸延長線會聚于探測器陣列 框架的球心。

優選的，所述光電探測器為光電二極管。

本實用新型技術方案基于米氏散射理論進行微生物檢測。米氏散射理論是研 究透明介質中，單色光波照射到任意直徑和成分的球形顆粒上時，光波發生散射 的特性及解的理論，在環保、能源、天文、氣象、醫學等領域得到了廣泛應用。 透明液體中的微生物，經過激光的照射后，會向周圍空間發出散射光，且不同角 度空間的散射光強度與顆粒直徑存在相關性，不同形狀的粒子在空間的散射光強 度分布有不同的規律，通過收集周圍空間的散射光，基于米氏散射理論即可解出 微生物的形態結構參數。為實現基于米氏散射的快速微生物檢測，需要將一定能 量的單色光照射到微生物上，本實用新型采用了激光器作為照射光源，激光具有 單色性好、能量集中、光束質量高的特點；光電二極管具有響應速度快、噪聲低 的特點，是光電檢測裝置中的常用器件。同時為了收集空間散射光，需要在微生 物周圍安放光電探測器，本實用新型采用了光電二極管，具有響應速度快、噪聲 低的特點。

本實用新型技術方案具有以下優點：

1.光電探測器分布在球形籠狀的框架上，待檢測微生物位于框架中心，使 得光電探測器可以充分且均勻的收集空間散射光，保證了檢測精度；根據不同的 檢測目標和要求，框架臂還可以擴展為不同結構，滿足不同探測的結構要求；

2.本實用新型檢測裝置檢測不同的微生物時無需引入額外的檢測試劑，一 套裝置可檢測多種目標微生物，檢測裝置通用性強；