CN111548902A - 一种微生物检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微生物检测系统和方法，所述系统包括：检测单元，其用于采集微生物的光信号，将所述光信号转换成电信号；信号处理单元，其用于对所述电信号进行信号处理，得到数字信号；控制单元，其包括数据处理模块、处理器和存储模块；所述数据处理模块用于根据通过所述处理器从所述存储模块内调用预先存储的计算参数，结合所述数字信号计算所述微生物的含量。本申请通过数据处理模块调用预先存储的计算参数，并结合微生物的数字信号计算微生物的含量，使得测量不同微生物时，无需更换测量装置，简化微生物测量过程，提高测量结果的准确率。本申请可广泛应用于检测技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其是一种微生物检测系统和方法。
背景技术
微生物发光检测是通过对测量的微生物发出光的相对值进行计算，以达到测量微生物的含量的目的。现有的微生物发光检测装置主要包括手持和台式两种，手持式的测量相对光单位范围较小，灵敏度较低；台式的相对灵敏较高，但是体积较大。虽然上述的两种发光检测装置各具有优缺点，但是，现有的发光检测装置具有一个共同的缺点：同一台测量设备中，通常用于测量同一类型的测试样品中含有微生物的数量，当需要测量不同样品中的微生物含量时，需要使用多台测量设备分别进行测量，导致测量过程相对麻烦。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种微生物检测系统和方法，其能简化微生物测量过程，提高测量结果的准确率。
本发明所采用的第一种技术方案为：
一种微生物检测系统，其包括：
检测单元，其用于采集微生物的光信号，将所述光信号转换成电信号；
信号处理单元，其用于对所述电信号进行信号处理，得到数字信号；
控制单元，其包括数据处理模块、处理器和存储模块；所述数据处理模块用于根据通过所述处理器从所述存储模块内调用预先存储的计算参数，结合所述数字信号计算所述微生物的含量。
进一步，所述检测单元包括壳体和光电倍增管，所述壳体内设有空腔体作为检测室，所述检测室与所述光电倍增管之间设有隔离光门，所述光电倍增管用于将微生物的光信号转换为电信号。
进一步，所述信号处理单元包括信号放大模块、信号滤波模块和模数转换模块；所述信号放大模块用于对所述光电倍增管输出的电信号进行信号放大；所述信号滤波模块用于筛选出所述信号放大后的电信号内符合预设要求的电信号；所述模数转换模块用于将所述符合预设要求的电信号转换成数字信号。
进一步，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体设有第一凹凸槽，所述下壳体设有与所述第一凹凸槽匹配的第二凹凸槽。
进一步，所述壳体内侧喷涂吸光材料。
进一步，所述检测室内设有检测管放置平台，所述检测管放置平台上设有聚光罩。
进一步，所述控制单元还包括驱动模块，所述驱动模块用于控制所述光电倍增管的工作状态。
进一步，所述控制单元还包括无线通信模块和显示模块，所述处理器通过所述无线通信模块连接所述显示模块。
进一步，所述处理器还用于将所述微生物的含量的计算结果保存到所述存储模块。
本发明所采用的第二种技术方案为：
一种微生物检测方法，其包括以下步骤：
接收信号处理单元发送的数字信号，所述数字信号为根据检测单元输出的电信号进行模数转换得到的信号，所述电信号为微生物产生的光信号经光电倍增管检测后的电信号；
调用预先存储的计算参数；
根据所述数字信号和所述计算参数计算所述微生物的含量。
本发明的有益效果是：本发明通过检测单元采集微生物的光信号并将所述光信号转换成电信号，接着通过处理单元对所述电信号进行信号处理并生成数字信号，然后通过控制单元调用预先存储的计算参数，并结合信号处理单元输出的数字信号计算微生物的含量，使得测量不同微生物时，无需更换测量装置，简化微生物测量过程，同时还能提高测量结果的准确率。
附图说明
图1为本发明一种具体实施例的微生物检测系统的单元框图；
图2为本发明一种具体实施例的微生物检测系统的结构示意图；
图3为本发明一种具体实施例的微生物检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明实施例提供了一种微生物检测系统，其包括：
检测单元，其用于采集微生物的光信号，将所述光信号转换成电信号；该微生物的光信号是指当前被测样品中的微生物产生的荧光信号，其具体可以是微生物自身发光产生的信号，也可以是配合试剂产生的光信号。光信号与电信号的转换过程是在检测单元内的光电倍增管内直接转换。该光电倍增管在检测到光信号后，直接输出与该光信号对应的电信号。
信号处理单元，其用于对所述电信号进行信号处理，得到数字信号；该信号处理过程包括信号放大、信号滤波和模数转换。该信号处理单元最后输出的信号为数字信号。
控制单元，其包括数据处理模块、处理器和存储模块；所述数据处理模块用于根据通过所述处理器依据不同微生物对应个体发光量的不同从所述存储模块内调用预先存储的计算参数，结合所述数字信号计算当前被测试样品中微生物的含量。由于在该存储模块内，存放有微生物的含量计算公式，该含量计算公式中的计算参数的大小与被测试样品的类型对应，不同被测试样品的类型对应有不同的计算参数，本实施例中的计算参数可以是根据预先在人机交互模块内选择的被测试样品的类型调用得到。所述控制单元还用于根据计算得到的微生物数量与存储模块内的多种数据进行比较，以得到当前测试样品中微生物类型。所述多种数据可以包括预先存储的样品类型、样品体积、计算参数和预设微生物类型之间的映射关系。
本实施例通过检测单元采集微生物的光信号并将所述光信号转换成电信号，接着通过处理单元对所述电信号进行信号处理并生成数字信号，然后通过控制单元调用预先存储的计算参数，并结合信号处理单元输出的数字信号计算微生物的含量，使得测量不同微生物时，无需更换测量装置，简化微生物测量过程，同时还能提高测量结果的准确率。
作为可选的实施方式，所述信号处理单元包括信号放大模块、信号滤波模块和模数转换模块；所述信号放大模块用于对所述光电倍增管输出的电信号进行信号放大；所述信号滤波模块用于筛选出所述信号放大后的电信号内符合预设要求的电信号；所述模数转换模块用于将所述符合预设要求的电信号转换成数字信号。具体地，该信号放大模块可以采用具体的放大器代替。由于检测单元输出的电信号较弱，后续模块电路无法直接识别该到完整电信号，因此，可以通过该信号放大模块对检测单元输出的电信号放大，以使信号滤波模块能够接收到完整的信号。该信号滤波模块可以采用滤波器代替。本实施例中的预设要求是指电信号的数值大小在指定范围内，例如，电信号大小范围为3V-5V。采用信号滤波模块对电信号进行滤波处理后，得到的电信号是满足预设要求的。而为了能够有效计算出微生物的含量，还需要通过模数转换模块将电信号转换成数字信号，以便于控制单元进行统计计算。
作为可选的实施方式，如图2所示，所述检测单元包括壳体和光电倍增管220，所述壳体内设有空腔体作为检测室240，所述检测室240与所述光电倍增管220之间设有隔离光门230。所述光电倍增管220用于将微生物产生的荧光信号转换为电信号。所述隔离光门230的工作状态可以通过处理器进行控制，其控制命令可以是处理器根据光电倍增管220的工作状态进行控制，还可以是处理器根据显示模块输入的指令进行控制。具体地，在更换待测物时，隔离光门230可对光电倍增管220进行遮光保护，以及在进行背景光强相对值的测量时，可通过隔离光门230来开启或遮挡来自测量室光强信号。该隔离光门230可以为传感器光门模块。
本实施例通过将检测室240设置在壳体内部，避免外接光对检测结果的影响。
在一些实施例上，所述壳体包括上壳体211和下壳体212，所述上壳体211和下壳体212相互配合紧闭，为内部检测室提供符合要求的检测环境，而在操作过程中，若上壳体211和下壳体212之间是直线合并，则上壳体211和下壳体212之间稍有存在合并不紧的情况，外界光源则可以进入到检测室240内，从而影响检测结果。因此，在一些可选的实施例中，所述上壳体211设有第一凹凸槽2111，所述下壳体212设有与所述第一凹凸槽2111匹配的第二凹凸槽2121。通过在上壳体211和下壳体212上设置相互匹配的凹凸槽，即使上壳体211和下壳体212存在合并不紧的情况，凹凸槽也会改变外接光源的路径，从而有效降低到达检测室的光源强度。
此外，在一些可选的实施例中，所述壳体内侧喷涂有吸光材料，因此，即使有少量的光源进入到检测室240内，壳体内侧的吸光材料也会进一步降低外接光源对测试过程的影响，从而进一步提高测试结果的准确性。
作为可选的实施方式，如图2所示，所述检测室240内设有检测管放置平台250，所述检测管放置平台250上设有聚光罩260。所述检测管放置平台250上用于放置装有待测试样品的检测管。由于检测过程中，测试样品内的微生物发光强度较弱，通过设置的聚光罩260将装有待测试样品的检测管包裹住，使得微生物发出的光信号能够聚集在一起，以便于采集。
作为可选的实施方式，所述控制单元还包括驱动模块，所述驱动模块用于控制所述光电倍增管的工作状态。所述驱动模块与处理器通信，根据处理器发送的控制信号调节光电倍增光的工作状态。
作为可选的实施方式，如图1所示，所述控制单元还包括无线通信模块和显示模块，所述处理器通过所述无线通信模块连接所述显示模块。所述无线通信模块可以为WiFi模块或者4G/5G网络。所述显示模块可以为外部的电脑终端，也可以是该仪器上自带的显示设备。
作为可选的实施方式，所述处理器还用于将所述微生物的含量的计算结果保存到所述存储模块。在保存过程中，还会将当次的测量时间、测量人员编号和微生物名称等一起保存到所述存储模块，以便于后续测试人员通过终端设备调用存储模块内的数据进行进一步深入的分析。
此外，信号处理单元和控制单元的实际器件或者功能模块均可以设置在所述壳体内，以使本实施例的系统为一个整体设备，便于测试人员使用。
参照图3，本发明实施例还提供了一种微生物检测方法，本实施例应用于上述系统实施例的控制单元。本实施例具体包括步骤S310-330：
S310、接收信号处理单元发送的数字信号，所述数字信号为根据检测单元输出的电信号进行模数转换得到的信号，所述电信号为微生物产生的荧光信号经光电倍增管检测后的电信号。该微生物的光信号是指当前被测样品中的微生物产生的荧光信号，可以是微生物自身发光产生的信号，也可以是配合试剂产生的光信号。
S320、调用预先存储的计算参数；所述计算参数存储在指定的存储模块内。在该存储模块内，还存放有微生物的含量计算公式，该含量计算公式中的计算参数的大小与被测试样品的类型对应，不同测试样品的类型对应有不同的计算参数。在调用到对应的计算参数后，执行步骤S330。
S330、根据所述数字信号和所述计算参数计算所述微生物的含量。
本实施例通过调用对应的计算参数，从而在确保计算结果正确时，还能使测试人员无需根据微生物类型更换测试装置。
此外，本实施例还可以根据计算得到的微生物数量与存储模块内的多种数据进行比较，以得到当前测试样品中微生物类型。所述多种数据可以包括预先存储的样品类型、样品体积、计算参数和预设微生物类型之间的映射关系。
在一些可选的实施例中，上述实施例的计算公式的推到过程包括：
假设微生物数量的相对值为a*Ccfu。其中a为常数，根据不同微生物或不同特定微生物混合物的生物特性不同具有不同值，对于同一微生物或特定微生物混合物数值相同。
测量的微生物所发出光的相对单位值为b*Irlu，其中b为常数，对应不同的测试仪，相对测量的灵敏度等参数有所差异，对于同一台测试仪的光电倍增管的驱动模块参数不变时，b的数值基本一致。
因此，则有计量公式1：
lg(a*Ccfu)＝k*lg(b*Irlu)+c 公式1
在使用同一台设备测量时，公式1可以化为公式2：
lg(a*Ccfu)＝k*lg(Irlu)+c 公式2
对公式2进行进一步化简，得到公式3：
lg(Ccfu)＝k*lg(Irlu)+j 公式3
其中，j＝c-lg(a)，j为常数。
所以，根据公式3可得到公式4：
Ccfu＝10k*lg(Irlu)+j 公式4
该公式4即为当前微生物含量的计算公式。
而在针对不同待测微生物样品或含微生物浓度不同的样品进行测量时，可以通过设置光电倍增管的驱动模块以达到修改光电倍增管测量参数的效果，从而适配对应的测试要求。对于同一种微生物，但含量区别较大时，本实施例根据初步测量的相对光单位值进行自动调节驱动模块至设定参数，再次进行相应的测试，以达到最佳的计数效果。
因此，在实际的测试前，本实施需要针对特定微生物给定量的Ccfu对发光相对值Irlu进行多组数据测量，然后将每组测量的数据代入到公式3，求得常数k，j的值。同时，如果设置参数时修改了光电倍增管驱动电路的参数，也记录对应的参数值n；如果没有设置参数，测量时调用默认的驱动电路参数，则n＝0，最后将k、j和n这三个常量，以及测量微生物的名称代号统一保存至存储模块，便于后续使用过程中调用。
对于每一种微生物或每一种特定的微生物混合物，只要在使用本实施例进行测试前，该微生物或者混合物的类型被测定过的，在进行测量时都可以通过控制面板调用选择测定过的计数方程常量发送至数据处理模块，测量时数据处理模块只需要获取到来自信号处理单元的数据，即发光相对值Irlu，即可得到当前测量物的相对微生物含量Ccfu，从而实现微生物发光检测系统对微生物含量的测量。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种微生物检测系统，其特征在于，包括：
检测单元，其用于采集微生物的光信号，将所述光信号转换成电信号；
信号处理单元，其用于对所述电信号进行信号处理，得到数字信号；
控制单元，其包括数据处理模块、处理器和存储模块；所述数据处理模块用于根据通过所述处理器从所述存储模块内调用预先存储的计算参数，结合所述数字信号计算所述微生物的含量。
2.根据权利要求1所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述检测单元包括壳体和光电倍增管，所述壳体内设有空腔体作为检测室，所述检测室与所述光电倍增管之间设有隔离光门，所述光电倍增管用于将微生物的光信号转换为电信号。
3.根据权利要求2所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述信号处理单元包括信号放大模块、信号滤波模块和模数转换模块；所述信号放大模块用于对所述光电倍增管输出的电信号进行信号放大；所述信号滤波模块用于筛选出所述信号放大后的电信号内符合预设要求的电信号；所述模数转换模块用于将所述符合预设要求的电信号转换成数字信号。
4.根据权利要求2所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体设有第一凹凸槽，所述下壳体设有与所述第一凹凸槽匹配的第二凹凸槽。
5.根据权利要求4所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述壳体内侧喷涂吸光材料。
6.根据权利要求2所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述检测室内设有检测管放置平台，所述检测管放置平台上设有聚光罩。
7.根据权利要求2所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述控制单元还包括驱动模块，所述驱动模块用于控制所述光电倍增管的工作状态。
8.根据权利要求7所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述控制单元还包括无线通信模块和显示模块，所述处理器通过所述无线通信模块连接所述显示模块。
9.根据权利要求1所述的一种微生物检测系统，其特征在于，所述处理器还用于将所述微生物的含量的计算结果保存到所述存储模块。
10.一种微生物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收信号处理单元发送的数字信号，所述数字信号为根据检测单元输出的电信号进行模数转换得到的信号，所述电信号为微生物产生的光信号经光电倍增管检测后的电信号；
调用预先存储的计算参数；
根据所述数字信号和所述计算参数计算所述微生物的含量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200818 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |