一種生物毒性自動監測儀及監測方法
【專利摘要】本發明公開的生物毒性自動監測儀，包括取樣單元、定量單元、檢測單元、正控液池、前處理單元、菌液復蘇保存單元、鹽溶液單元及控制單元，并且通過上述各組成部分的相互配合，實現生物毒性自動化在線監測，該監測儀結構簡單，易于實現，具有較低的產品成本，結合其監測方法，可以實現自動清洗、配置稀釋液、菌液適應調節、接觸反應及測試過程，人工維護的工作量小，而且降低了人工成本。
【專利說明】—種生物毒性自動監測儀及監測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境水污染監測設備，尤其涉及一種生物毒性自動監測儀及監測方法。
【背景技術】
[0002]隨著中國經濟的飛速發展，人們的生活水平不斷提高，對飲用水的水質安全越來越關注。近年來，我國重大水質污染事件頻繁發生，對飲用水安全造成了嚴重威脅。實時監測水中的各種重金屬和有機污染物是一種很好預防飲用水受到污染的方法。
[0003]目前市場上的各種生物毒性分析儀大多是利用魚、蚤和其它水生生物在受毒性影響下的生物活性強度來衡量毒性的量。但是采用魚、蚤和其它水生生物作為指示生物都存在一定的不足，這幾種生物都較難飼養，對外部環境的要求高，監測的范圍狹窄，而且受到毒性影響的反應靈敏度慢，影響水中毒性的實時監測，長期下來成本較高。與傳統方法相t匕，發光細菌法簡便、快速、靈敏、適應性強、重復性好、精度高、費用低，凡有毒性化合物、廢水、廢棄物均可測定。
[0004]對于生物毒性分析儀，我國起步較晚。近年來國內一些廠家才開始研制，如北京中科院的BEWS、福州怡景的BTA、開天源的RTB，國外也只有少數廠家進行了研制和生產，如荷蘭Microloan的TOXcontrol在線毒性監測儀、美國哈希LUMIStox300型生物毒性測試儀、以色列checklight的CCB-TOX早期生物預警監控儀等，但上述幾種生物毒性分析儀大多是基于魚類受到毒性侵害的活性強度進行監測，導致結構復雜，安裝維護較為困難，并且價格
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【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于，針對現有生物毒性分析儀結構復雜、價格昂貴、維護困難等不足，提供一種結構簡單、成本低廉、易于維護的生物毒性自動監測儀及監測方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。
[0007]一種生物毒性自動監測儀，其包括有一取樣單元、一定量單元、一檢測單元、一正控液池、一前處理單元、一菌液復蘇保存單元、一鹽溶液單元及一控制單元；所述取樣單元包括有取樣注射器和多通閥，所述取樣注射器用于從多通閥的取樣口抽取試樣，所述多通閥在控制單元的控制下將多個閥口之一與取樣口相連；所述定量單元包括有第一定量閥和第二定量閥，所述第一定量閥通過管路連接于多通閥與菌液復蘇保存單元之間，所述第一定量閥用于執行控制單元的控制指令而定量抽取菌液復蘇保存單元之內的菌液，所述第二定量閥通過管路連接于多通閥與正控液池之間，所述第二定量閥用于執行控制單元的控制指令而定量抽取正控液池內的正控液；所述前處理單元包括有稀釋池、水樣池和參比池，所述稀釋池與多通閥通過管路相連；所述檢測單元包括有水樣注射器和參比注射器，所述水樣注射器與水樣池通過管路相連，所述參比注射器與參比池通過管路相連，所述水樣注射器和參比注射器分別對應有一光電倍增管，兩個光電倍增管分別用于檢測水樣注射器和參比注射器內的微生物的熒光信號，并且將熒光信號轉換為電信號而傳輸至控制單元；所述鹽溶液區包括有盛有鹽水的鹽水桶和盛有參比水的參比桶，所述鹽水桶和參比桶分別通過管路連接于多通閥。
[0008]優選地，所述定量單元還包括有第一三通閥和第二三通閥，所述菌液復蘇保存單元包括有兩個菌液池，所述第二三通閥的端口之一通過管路連接第一定量閥，所述第二三通閥的其他端口分別通過管路連接排液口和第一三通閥的端口之一，所述第一三通閥的其他端口分別通過管路連接于兩個菌液池，所述第一三通閥和第二三通閥分別電連接于控制單元，二者執行控制單元的控制指令進行切換，使得第一定量閥交替抽取兩個菌液池內的菌液或者使得第一定量閥內的菌液經由排液口排出。
[0009]優選地，所述取樣單元還包括有水樣三通閥、離線水樣池和預處理裝置，所述水樣三通閥的端口之一與離線水樣池通過管路相連，所述水樣三通閥的其他端口分別通過管路連接多通閥和預處理裝置。
[0010]優選地，還包括有排液裝置，所述排液裝置的入水端通過管路分別連接于參比池和稀釋池，該排液裝置的出水端通過管路連接于排液口。
[0011]優選地，還包括有吹氣過濾裝置，所述吹氣過濾裝置通過管路分別連接稀釋池、水樣池、參比池和兩個菌液池，該吹氣過濾裝置用于分別向稀釋池、水樣池、參比池和兩個菌液池內吹入空氣。
[0012]優選地，所述鹽溶液區還包括廢液桶，所述廢液桶通過管路連接于水樣池。
[0013]優選地，所述檢測單元、前處理單元和菌液復蘇保存單元分別設于三個避光裝置之內。
[0014]一種基于上述生物毒性自動監測儀的監測方法，該方法包括如下步驟:步驟SI，稀釋液配置階段:所述控制單元啟動測試程序，所述多通閥在控制單元的控制下依次切換連接至參比桶和鹽水桶，所述取樣注射器先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池、水樣池和參比池，之后所述多通閥切換連接至第二定量閥，所述取樣注射器抽取第二定量閥內的正控液后注入水樣池，之后所述多通閥切換連接至第一定量閥，所述取樣注射器抽取第一定量閥內的菌液后注入稀釋池而形成稀釋液；步驟S2，菌液適應調節階段:所述稀釋液在稀釋池內保持恒溫；步驟S3，接觸反應階段:所述多通閥切換連接至稀釋池，所述取樣注射器抽取稀釋液，再以相同劑量分別注入水樣池和參比池，令稀釋液與水樣反應；步驟S4，測試階段:所述水樣注射器抽取水樣池之內的水樣，所述參比注射器抽取參比池內的參比水，兩個光電倍增管分別檢測水樣和參比水的微生物的熒光信號，并且將熒光信號轉換為電信號而傳輸至控制單元，由控制單元根據水樣和參比水的熒光強度計算發光抑制率。
[0015]優選地，在所述步驟SI之前還包括清洗階段:所述多通閥依次切換連接至參比桶和鹽水桶，所述取樣注射器先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池、水樣池和參比池，并且對稀釋池、水樣池和參比池內的混合液吹氣進行攪拌清洗。
[0016]優選地，所述步驟S2中，所述稀釋液在稀釋池內以溫度為15°C保持5分鐘。
[0017]本發明公開的生物毒性自動監測儀，通過取樣單元、定量單元、檢測單元、正控液池、前處理單元、菌液復蘇保存單元、鹽溶液單元及控制單元實現生物毒性自動化在線監測，該監測儀結構簡單，易于實現，具有較低的產品成本，結合其監測方法，可以實現自動清洗、配置稀釋液、菌液適應調節、接觸反應及測試過程，人工維護的工作量小，而且降低了人工成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為生物毒性自動監測儀的組成框圖。
[0019]圖2為生物毒性自動監測儀的具體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明做更加詳細的描述。
[0021]本發明公開了一種生物毒性自動監測儀，結合圖1和圖2所示，其包括有一取樣單元1、一定量單元2、一檢測單元3、一正控液池4、一前處理單元5、一菌液復蘇保存單元6、一鹽溶液單元7及一控制單元8。其中:
[0022]所述取樣單元I包括有取樣注射器105和多通閥106，所述取樣注射器105用于從多通閥106的取樣口抽取試樣，多通閥106在控制單元8的控制下將多個閥口之一與取樣口相連，以便于取樣注射器105抽取或者注入試樣。進一步地，取樣單元I還包括有水樣三通閥104、離線水樣池103和預處理裝置102，所述水樣三通閥104的端口之一與離線水樣池103通過管路相連，所述水樣三通閥104的其他端口分別通過管路連接多通閥106和預處理裝置102，所述預處理裝置102與外部水樣管路相連，用于引入外部水樣，通過水樣三通閥104的切換動作，當多通閥106與預處理裝置102相連通時，此時為在線水樣監測模式，當離線水樣池103與預處理裝置102相連通時，外部水樣通過預處理裝置102進入離線水樣池103，之后切換水樣三通閥104，令離線水樣池103與多通閥106相連通，此時為離線水樣監測模式。
[0023]所述定量單元2包括有第一定量閥203和第二定量閥204，所述第一定量閥203通過管路連接于多通閥106與菌液復蘇保存單元6之間，所述第一定量閥203用于執行控制單元8的控制指令而定量抽取菌液復蘇保存單元6之內的菌液，所述第二定量閥204通過管路連接于多通閥106與正控液池4之間，所述第二定量閥204用于執行控制單元8的控制指令而定量抽取正控液池4內的正控液。在菌液活化復蘇過程中，手動將發光細菌凍干粉加入到復蘇營養液中，混合均勻后倒入菌液池602，通過控制單元8啟動菌種培養程序，調整菌液池內溫度至20°C，吹氣過濾裝置603向菌液池602內通入無菌空氣，連續培養16?18h，自動進入菌種保存階段，溫控裝置制冷使池內溫度降到4°C，菌液池602在此階段定期通氣，直至菌液活化復蘇。
[0024]作為優選的實施方式，該定量單元2還包括有第一三通閥202和第二三通閥201，所述菌液復蘇保存單元6包括有兩個菌液池602，所述第二三通閥201的端口之一通過管路連接第一定量閥203，所述第二三通閥201的其他端口分別通過管路連接排液口 101和第一三通閥202的端口之一，所述第一三通閥202的其他端口分別通過管路連接于兩個菌液池602，使得兩個菌液池能夠交替使用，實現連續測試，所述第一三通閥202和第二三通閥201分別電連接于控制單元8，二者執行控制單元8的控制指令進行切換，使得第一定量閥203交替抽取兩個菌液池602內的菌液或者使得第一定量閥203內的菌液經由排液口 101排出，避免菌液再次回到菌液池而對菌液造成污染。
[0025]所述前處理單元5包括有稀釋池502、水樣池503和參比池504，所述稀釋池502
與多通閥106通過管路相連。
[0026]所述檢測單元3包括有水樣注射器305和參比注射器304，所述水樣注射器305與水樣池503通過管路相連，所述參比注射器304與參比池504通過管路相連，所述水樣注射器305和參比注射器304分別對應有一光電倍增管302，兩個光電倍增管302分別用于檢測水樣注射器305和參比注射器304內的微生物的熒光信號，并且將熒光信號轉換為電信號而傳輸至控制單元8。
[0027]所述鹽溶液區7包括有盛有鹽水的鹽水桶701和盛有參比水的參比桶702，所述鹽水桶701和參比桶702分別通過管路連接于多通閥106，所述鹽溶液區7還包括廢液桶703，所述廢液桶703通過管路連接于水樣池503，其用于收集水樣池503內剩余的廢液。
[0028]優選地，還包括有排液裝置604，所述排液裝置604的入水端通過管路分別連接于參比池504和稀釋池502，該排液裝置604的出水端通過管路連接于排液口 101，該排液裝置604用于將稀釋池502內的稀釋液和參比池504中的參比液等廢液由排液口 101排出。
[0029]為了對稀釋池502、水樣池503、參比池504和兩個菌液池602內的試液進行攪動，還包括有吹氣過濾裝置603，所述吹氣過濾裝置603通過管路分別連接稀釋池502、水樣池503、參比池504和兩個菌液池602，該吹氣過濾裝置603用于分別向稀釋池502、水樣池503、參比池504和兩個菌液池602內吹入空氣。
[0030]為了避免試液受到光線的影響，所述檢測單元3、前處理單元5和菌液復蘇保存單元6分別設于三個避光裝置9之內，尤其對于檢測單元3而言，其內部光電倍增管302必須配置有避光裝置，以避免損壞光電倍增管。
[0031]為了更好地將上述結構的生物毒性自動監測儀與實際應用相結合，本發明還公開了一種基于該生物毒性自動監測儀的監測方法，該方法包括如下步驟:
[0032]首選進行清洗階段。所述多通閥106依次切換連接至參比桶702和鹽水桶701，所述取樣注射器105先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池502、水樣池503和參比池504，并且對稀釋池502、水樣池503和參比池504內的混合液吹氣進行攪拌清洗。清洗完成后依次執行:
[0033]步驟SI，稀釋液配置階段。所述控制單元8啟動測試程序，所述多通閥106在控制單元8的控制下依次切換連接至參比桶702和鹽水桶701，所述取樣注射器105先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池502、水樣池503和參比池504，之后所述多通閥106切換連接至第二定量閥204，所述取樣注射器105抽取第二定量閥204內的正控液后注入水樣池503，之后所述多通閥106切換連接至第一定量閥203，所述取樣注射器105抽取第一定量閥203內的菌液后注入稀釋池502而形成稀釋液。
[0034]步驟S2，菌液適應調節階段。所述稀釋液在稀釋池502內保持恒溫，優選地，所述稀釋液在稀釋池502內以溫度為15°C保持5分鐘。。
[0035]步驟S3，接觸反應階段。所述多通閥106切換連接至稀釋池502，所述取樣注射器105抽取稀釋液，再以相同劑量分別注入水樣池503和參比池504，令稀釋液與水樣反應。
[0036]步驟S4，測試階段。所述水樣注射器305抽取水樣池503之內的水樣，所述參比注射器304抽取參比池504內的參比水，兩個光電倍增管302分別檢測水樣和參比水的微生物的熒光信號，并且將熒光信號轉換為電信號而傳輸至控制單元8，由控制單元8根據水樣和參比水的熒光強度計算發光抑制率。測試完成后，還可以按照清洗階段的方式再次進行清洗。
[0037]上述生物毒性自動監測儀的整個測試過程為一個半連續測試過程，即每隔一段時間自動抽取水樣測試。根據添加試劑的不同和測試用途的差異，儀器中可以采用陰性、陽性、空白陰性、空白陽性、在線水樣和離線水樣六種不同類型進行測試。
[0038]陰性測試，即負控制測試，在測試液配制階段，前處理單元5中的參比池504和水樣池503中均加入參比水，測試管路的一致性和光電測試系統的穩定性。正常情況下，抑制率范圍應在-10%?10%。
[0039]陽性測試，即正控制測試，在測試液配制階段，前處理單元5中的水樣池503加入正控制液，測試菌液對毒性物質的敏感性。正常情況下，抑制率應不小于50%。
[0040]空白陰性測試，也稱負控制測試，與陰性測試的區別即添加的參比水不同，需采用去離子水，在待測水樣中不含礦物質離子時采用。正常情況下，抑制率范圍應在-10%?10%。
[0041]空白陽性測試，也稱為正控制測試，與陽性測試的區別即添加的參比水不同，需采用去離子水，在待測水樣中不含礦物質離子時采用。正常情況下，抑制率應不小于50%。
[0042]在線水樣測試，水樣三通閥104切換至預處理裝置101，取樣系統抽取現場水樣進行測試。
[0043]離線水樣測試，水樣三通閥104切換至離線水樣池103，取樣系統抽取離線水樣進行測試。
[0044]本發明公開的生物毒性自動監測儀，通過取樣單元1、定量單元2、檢測單元3、正控液池4、前處理單元5、菌液復蘇保存單元6、鹽溶液單元7及控制單元8實現生物毒性自動化在線監測，該監測儀結構簡單，易于實現，具有較低的產品成本，結合其監測方法，可以實現自動清洗、配置稀釋液、菌液適應調節、接觸反應及測試過程，人工維護的工作量小，而且降低了人工成本。
[0045]以上所述只是本發明較佳的實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明的技術范圍內所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發明所保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種生物毒性自動監測儀，其特征在于，包括有一取樣單元、一定量單元、一檢測單元、一正控液池、一前處理單元、一菌液復蘇保存單元、一鹽溶液單元及一控制單元； 所述取樣單元包括有取樣注射器和多通閥，所述取樣注射器用于從多通閥的取樣口抽取試樣，所述多通閥在控制單元的控制下將多個閥口之一與取樣口相連； 所述定量單元包括有第一定量閥和第二定量閥，所述第一定量閥通過管路連接于多通閥與菌液復蘇保存單元之間，所述第一定量閥用于執行控制單元的控制指令而定量抽取菌液復蘇保存單元之內的菌液，所述第二定量閥通過管路連接于多通閥與正控液池之間，所述第二定量閥用于執行控制單元的控制指令而定量抽取正控液池內的正控液； 所述前處理單元包括有稀釋池、水樣池和參比池，所述稀釋池與多通閥通過管路相連； 所述檢測單元包括有水樣注射器和參比注射器，所述水樣注射器與水樣池通過管路相連，所述參比注射器與參比池通過管路相連，所述水樣注射器和參比注射器分別對應有一光電倍增管，兩個光電倍增管分別用于檢測水樣注射器和參比注射器內的微生物的熒光信號，并且將熒光信號轉換為電信號而傳輸至控制單元； 所述鹽溶液區包括有盛有鹽水的鹽水桶和盛有參比水的參比桶，所述鹽水桶和參比桶分別通過管路連接于多通閥。
2.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，所述定量單元還包括有第一三通閥和第二三通閥，所述菌液復蘇保存單元包括有兩個菌液池，所述第二三通閥的端口之一通過管路連接第一定量閥，所述第二三通閥的其他端口分別通過管路連接排液口和第一三通閥的端口之一，所述第一三通閥的其他端口分別通過管路連接于兩個菌液池，所述第一三通閥和第二三通閥分別電連接于控制單元，二者執行控制單元的控制指令進行切換，使得第一定量閥交替抽取兩個菌液池內的菌液或者使得第一定量閥內的菌液經由排液口排出。
3.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，所述取樣單元還包括有水樣三通閥、離線水樣池和預處理裝置，所述水樣三通閥的端口之一與離線水樣池通過管路相連，所述水樣三通閥的其他端口分別通過管路連接多通閥和預處理裝置。
4.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，還包括有排液裝置，所述排液裝置的入水端通過管路分別連接于參比池和稀釋池，該排液裝置的出水端通過管路連接于排液口。
5.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，還包括有吹氣過濾裝置，所述吹氣過濾裝置通過管路分別連接稀釋池、水樣池、參比池和兩個菌液池，該吹氣過濾裝置用于分別向稀釋池、水樣池、參比池和兩個菌液池內吹入空氣。
6.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，所述鹽溶液區還包括廢液桶，所述廢液桶通過管路連接于水樣池。
7.如權利要求1所述的生物毒性自動監測儀，其特征在于，所述檢測單元、前處理單元和菌液復蘇保存單元分別設于三個避光裝置之內。
8.一種基于權利要求1至7任一所述的生物毒性自動監測儀的監測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟SI，稀釋液配置階段:所述控制單元啟動測試程序，所述多通閥在控制單元的控制下依次切換連接至參比桶和鹽水桶，所述取樣注射器先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池、水樣池和參比池，之后所述多通閥切換連接至第二定量閥，所述取樣注射器抽取第二定量閥內的正控液后注入水樣池，之后所述多通閥切換連接至第一定量閥，所述取樣注射器抽取第一定量閥內的菌液后注入稀釋池而形成稀釋液； 步驟S2，菌液適應調節階段: 所述稀釋液在稀釋池內保持恒溫； 步驟S3，接觸反應階段: 所述多通閥切換連接至稀釋池，所述取樣注射器抽取稀釋液，再以相同劑量分別注入水樣池和參比池，令稀釋液與水樣反應； 步驟S4，測試階段: 所述水樣注射器抽取水樣池之內的水樣，所述參比注射器抽取參比池內的參比水，兩個光電倍增管分別檢測水樣和 元根據水樣和參比水的熒光強度計算發光抑制率。
9.如權利要求8所述的監測方法，其特征在于，在所述步驟SI之前還包括清洗階段: 所述多通閥依次切換連接至參比桶和鹽水桶，所述取樣注射器先后抽取參比水和鹽水，并將二者的混合液分別注入稀釋池、水樣池和參比池，并且對稀釋池、水樣池和參比池內的混合液吹氣進行攪拌清洗。
10.如權利要求8所述的監測方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述稀釋液在稀釋池內以溫度為15°C保持5分鐘。
【文檔編號】G01N35/02GK104007277SQ201410245380
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】舒易強, 王榮, 黃賢文 申請人:宇星科技發展(深圳)有限公司
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