专利名称：快速定量检测细菌的装置及方法
技术领域：
本发明涉及生物医学技术领域，具体涉及一种快速定量检测细菌的装置及方法。
背景技术：
细菌，特别是致病菌对人类的饮用水、食品等造成污染，给人体健康带来潜在的危险性，例如肠出血性大肠杆菌会引起人类出血性肠炎甚至
死亡，近年来相继在美国、日本、英国、德国等国家流行和爆发，1999年在我国也曾经发生大规模爆发。
对细菌总数的常规检测方法，主要有国标法中的通过将样品在培养皿中培养24-48小时后用平板计数法进行细菌菌落计数，这些检测需要在实验室进行多项繁杂分析试验和制备培养基，由于需要培养，所需时间长，还得需要专用设备来进行计数，并且由于没有特异性，不能区别形态相近的致病菌。上述过程往往需要专业技术人员来完成，难以实现现场快速检测。目前国内外均在研究开发一些更加快速和灵敏的细菌检测方法，市场上己经有成套试剂盒或试条出售，主要是通过对比试条的颜色变化来估计
5样品中细菌的数量，这种方法虽然检测速度快，但是灵敏度低，难以实现 定量检测。市场上也有采用ATP法来进行样品中细菌总数的快速检测，这 是一种利用生物发光方法进行细菌总数检测，但是该方法没有特异性，无 法分辨样品中细菌种属。此外，目前广泛研究检测方法还有核酸扩增技术 和微流控芯片技术，但这些技术仍处于实验室研究阶段，达不到对细菌现 场快速检测的实际需求。
发明内容
本发明的目的是公开一种快速定量检测细菌的装置及方法，检测时间 短，灵敏度高，具有特异性，可以定量准确计数。 为达到上述目的，本发明的技术解决方案是-
一种快速定量检测细菌的装置，包括样品过滤部分，样品过滤部分包 括上下室、过滤膜、支撑板，其中，上下室之间是过滤膜和支撑板，过滤 膜和支撑板水平设置，过滤膜贴于支撑板上表面；
其还包括光路部分和电路部分；
光路部分，包括光源、光源滤光片、透反镜、荧光滤光片，其中，在 光源发射光路上，顺序设有光源滤光片、透反镜，荧光滤光片位于透反镜 侧面，在透反镜反射光的光路上；
电路部分，包括显示单元，信号处理单元，键盘输入单元，上位机和 光电倍增管，其中，显示单元、键盘输入单元、上位机和光电倍增管分别 与信号处理单元电连接，光电倍增管接收端位于透反镜反射光的光路上， 用于检测被激发的荧光的光强；使用时，待测过滤膜位于光源发射光的光路上，过滤膜上的荧光物质 会被光源发射的光激发后发出荧光。
所述的快速定量检测细菌的装置，其所述三部分集成为一个便携式仪表。
所述的快速定量检测细菌的装置，其所述透反镜使激发光波段光透 过，而使荧光波段光反射。
所述的装置的使用方法，其步骤是:对待测样品进行荧光标记处理后， 进行过滤；取出过滤膜；照射留有经荧光标记细菌的过滤膜，诱导激发过
滤膜上的荧光物质发出荧光；将发出的荧光信号射入光电倍增管接收端， 光电倍增管将荧光信号转换为电信号输出至信号处理单元；信号处理单元 处理后送入显示单元显示最后的细菌数量。 所述的方法，其具体步骤是
a) .对待测样品进行荧光标记处理，同时根据需要选择合适孔径的过
滤膜；
b) .处理后的样品加入到样品过滤部分的上室中，加压使样品溶液流 过过滤膜、支撑板，再经下室流出；样品中经荧光标记的细菌留在过滤膜 的表面，取出过滤膜；
c) .将b)步取出的待测过滤膜置于光路部分的透反镜正下方，位于 光源发射光的光路上；
d) .开启光路部分的光源，光源发出的光经光源滤光片过滤后得到所 需波段的激发光，激发光经透反镜照射在过滤膜上，诱导激发过滤膜上的 荧光物质发出荧光；e) .d)步发出的荧光连同被反射的激发光经透反镜反射后，再经荧光 滤光片滤光，只允许荧光信号进入光电倍增管接收端，光电倍增管将荧光
信号转换为电信号输出至电路部分的信号处理单元；
f) .电路部分的信号处理单元根据键盘输入单元的指示将光电倍增管 输出的电信号处理后送入显示单元显示最后的细菌数量，或和上位机通 讯，将测量结果发送到上位机中的数据库或网络中。
所述的方法，其所述b)步中取出过滤膜，在上室中加入缓冲液洗脱 过滤膜，以降低过滤膜上的背景荧光，提高信噪比。
所述的方法，其从获取样品到检测完毕，小于30分钟。
本发明的有益效果
与传统培养方法检测细菌相比，本发明检测时间短，从获取样品到检
测完毕，小于30分钟，而传统检测方法至少需要24 48小时；与目前快 速检测方法相比，本发明检测灵敏度高，具有特异性，可以定量准确计数， 而目前快速检测方法一般都是定性检测。
图l是本发明样品过滤装置图2是本发明光路部分和电路部分示意图。
具体实施例方式
本发明"快速定量检测细菌的装置"，包括样品过滤部分、光路部分 和电路部分。如图1所示，样品过滤部分有上下两个小室l、 4，上下室l、 4之间
是过滤膜2和支撑板3，过滤膜2和支撑板3水平设置，过滤膜2贴于支 撑板3上表面。经荧光标记处理的样品加入到上室l中，通过施加压力使 样品溶液流过过滤膜2、支撑板3，再经下室4流出。根据需要选择合适 孔径的过滤膜2，样品中经荧光标记的细菌留在过滤膜2的表面，而样品 中多余的荧光染料经下室4流出。支撑板3的作用是支撑过滤膜2，使其 保持平整，不至于在过滤时由于施加压力将过滤膜2撑破或变形影响检测 结果。可以在上室1中再加入缓冲液洗脱过滤膜2，以降低过滤膜2上的 背景荧光，提高信噪比。
如图2所示，光路部分为图中虚线框A内部分，包括光源A1，滤光 片A2，透反镜A3和滤光片A4。光源A1发出的光经滤光片A2过滤后得到 所需波段的激发光，激发光经透反镜A3照射在过滤膜2上，诱导激发过 滤膜2上的荧光物质发出荧光，此荧光连同被反射的激发光经透反镜A3 反射后，经滤光片A4滤光后，只允许荧光信号进入光电倍增管B5，光电 倍增管B5将荧光信号转换为电信号输出。透反镜A3具有使激发光波段光 透过，而使荧光波段光反射的特点。
电路部分为图中实线框B内部分，包括显示单元B1，信号处理单元 B2，键盘输入单元B3，上位机B4和光电倍增管B5。信号处理单元B2根 据键盘输入单元B3的指示将光电倍增管B5输出的电信号处理后送入显示 单元Bl显示最后的细菌数量，信号处理单元B2也可以和上位机B4通讯， 将测量结果发送到上位机B4中的数据库或者网络中。
本发明的装置及方法，从获取样品到检测完毕，小于30分钟。本发明利用免疫技术将荧光物质标记在样品中的细菌上，采用一种简 单易行的过滤技术将细菌截留在过滤膜的表面，通过激光诱导激发荧光实 现对细菌快速定量检测，由于采用了免疫技术使得检测过程具有特异性， 采用了优化的光路设计和电路设计提高了检测灵敏度，整个装置易于集成 为一个便携式仪表，满足对细菌的现场快速定量检测需求。
所述"荧光物质"，就是指的荧光染料，可以是DAPI， FITC，荧光量 子点等等，任何一种荧光染料都可以，不过对于不同的荧光染料，所用的 激发光源，滤光片，光电倍增管的技术参数可能不尽相同
本发明的创新之处
本发明在国内外专利中还没有找到类似的。
国外有采用过滤方法来进行细菌快速计数的专利，但它是通过过滤膜 的颜色变化来估计细菌总数，而本发明采用荧光光强来进行细菌计数，灵
敏度和准确性更高；另外，国外专利仅就前端的过滤部分做了保护，而本
发明还保护了后端的光路和电路部分，在本发明中，三个部分构成一个完 整装置。
权利要求
1、一种快速定量检测细菌的装置，包括样品过滤部分，样品过滤部分包括上下室、过滤膜、支撑板，其中，上下室之间是过滤膜和支撑板，过滤膜和支撑板平行设置，过滤膜贴于支撑板上表面；其特征在于，还包括光路部分和电路部分；光路部分，包括光源、光源滤光片、透反镜、荧光滤光片，其中，在光源发射光路上，顺序设有光源滤光片、透反镜，荧光滤光片位于透反镜侧面，在透反镜反射光的光路上；电路部分，包括显示单元，信号处理单元，键盘输入单元，上位机和光电倍增管，其中，显示单元、键盘输入单元、上位机和光电倍增管分别与信号处理单元电连接，光电倍增管接收端位于透反镜反射光的光路上，用于检测被激发的荧光的光强；使用时，待测过滤膜位于光源发射光的光路上，过滤膜上的荧光物质会被光源发射的光激发后发出荧光。
2、 如权利要求1所述的快速定量检测细菌的装置，其特征在于，所 述三部分样品过滤部分、光路部分和电路部分，集成为一个便携式仪表。
3、 如权利要求1所述的快速定量检测细菌的装置，其特征在于，所 述透反镜使激发光波段光透过，而使荧光波段光反射。
4、 如权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于，步骤是对待 测样品进行荧光标记处理后，进行过滤；取出过滤膜；照射留有经荧光标 记细菌的过滤膜，诱导激发过滤膜上的荧光物质发出荧光；将发出的荧光信号射入光电倍增管接收端，光电倍增管将荧光信号转换为电信号输出至 信号处理单元；信号处理单元处理后送入显示单元显示最后的细菌数量。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，具体步骤是a) .对待测样品进行荧光标记处理，同时根据需要选择合适孔径的过滤膜；b) .处理后的样品加入到样品过滤部分的上室中，加压使样品溶液流 过过滤膜、支撑板，再经下室流出；样品中经荧光标记的细菌留在过滤膜 的表面，取出过滤膜；c) .将b)步取出的待测过滤膜置于光路部分的透反镜正下方，位于 光源发射光的光路上；d) .开启光路部分的光源，光源发出的光经f光源滤光片过滤后得 到所需波段的激发光，激发光经透反镜照射在过滤膜上，诱导激发过滤膜 上的荧光物质发出荧光；e) . d)步发出的荧光连同被反射的激发光经透反镜反射后，再经^ 荧光滤光片滤光，只允许荧光信号进入光电倍增管接收端，光电倍增管将 荧光信号转换为电信号输出至电路部分的信号处理单元；f) .电路部分的信号处理单元根据键盘输入单元的指示将光电倍增 管输出的电信号处理后送入显示单元显示最后的细菌数量，或和上位机通 讯，将测量结果发送到上位机中的数据库或网络中。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述b)步中取出过滤膜， 在上室中加入缓冲液洗脱过滤膜，以降低过滤膜上的背景荧光，提高信噪 比。
7、如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，从获取样品到检测 完毕，小于30分钟。
全文摘要
本发明一种快速定量检测细菌的装置及方法。首先采用免疫技术将荧光物质(如FITC，荧光量子点等)标记在样品中的细菌上，让样品溶液流过一套过滤装置，使标记有荧光物质的细菌留在过滤膜的表面，采用激光诱导激发荧光使标记在细菌上的荧光物质发射出荧光，通过检测过滤膜上总荧光信号强度获得对样本中细菌的快速准确计数，整个检测时间小于30分钟。
文档编号G01N21/64GK101464409SQ20071017986
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者何保山, 剑 刘, 刘春秀, 岳伟伟, 青 田, 罗金平, 蔡新霞 申请人:中国科学院电子学研究所