CN113176236A

CN113176236A - 适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统

Info

Publication number: CN113176236A
Application number: CN202110362391.1A
Authority: CN
Inventors: 陈玲玲; 李仁剑; 张梦; 胡晓宇; 吴天琦; 徐以智; 胡学娟
Original assignee: Shenzhen Technology University
Current assignee: Shenzhen Technology University
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2021-07-27

Abstract

本发明公开了一种适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，包括膜过滤机构、光学成像机构、数据分析机构、流程控制机构；光学成像机构包括光片激发模块、探测模块、样品池装置模块和位移装置模块，样品池装置模块设置在膜过滤机构中，光片激发模块发射并形成不同厚度的激光光片对样品池装置模块中的过滤膜进行选择面激发，探测模块对过滤膜不同样品平面进行显微探测得到膜表面和内部的光学切片图组成像后传输给数据分析机构进行处理与分析；位移装置模块连接样品池装置模块对其位置进行调整。本发明可以在线实施，能清楚完整记录膜污染进程并进行精准、有效、直观表征。

Description

适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种膜过滤污染情况在线监测系统，尤其涉及一种适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统。

背景技术

由于我国人口众多，水资源分布不均和饮用水普遍存在水源污染等问题，饮用水的安全性和健康性已经引发人们的普遍关注，成为一个关系民生的重要问题。相较于传统净化工艺，膜分离工艺具有筛分性能好、占地面积紧凑、易于自动化控制等优点，因此有望成为提升水处理工程效能的新技术。然而在膜过滤过程中，水体中各种污染物(多糖、蛋白质、腐殖酸等等)会在膜表面/膜孔内附着、累积从而形成膜污染，导致膜过滤性能下降、膜使用寿命缩减、膜工艺成本增加等问题。

解决膜污染问题的基本策略是深入理解膜污染行为，进而通过调控分离膜的物理化学特性(例如亲水改性等)以缓解膜污染。膜污染过程复杂，准确解析膜污染过程及形成机制是破解膜污染的关键。因此，业界学者发展和引入了大量的膜污染监测技术对膜污染行为进行描述。现有的X射线能谱、扫描电镜、原子力显微镜等膜污染监测技术虽已成功用于对膜面污染层的表征，但目前上述技术受设备限制，只能对污染层实现离线表征，无法对膜污染进程进行在线实时监测，因此无法获得直接的膜界面反应信息和界面作用机制的证据。即使上述技术可在膜污染进程的不同时间节点进行分别取样测量，但同一样本在上述技术的制样测量后较难再次使用。样本的非同一性和不连贯性会造成信息的间接拼接，影响了对膜污染进程精准有效的直观描述，限制了人们对膜污染机制的进一步分析。

近年来，光学和光谱技术作为高灵敏和无创的成像工具也已被用于提取膜污染层的化学组分信息，但这些技术普遍存在观测深度浅、表征过程复杂及无法原位观测等问题，限制了对膜污染机制的进一步研究。其中，激光诱导显微术(LIM)最近实现了基于荧光对比的膜超滤过程中浓度极化的原位可视化成像，但其简单的光学系统仅能提供有限的空间信息；表面增强拉曼光谱(SERS)和受激拉曼散射显微术已经成功地应用于在没有标记的情况下识别膜污垢的化学成分的污垢研究，但对膜的3D空间/化学分布测量是在过滤之后进行的，并且样品需要被载玻片固定；共聚焦扫描激光显微技术(CSLM)已被广泛用于通过提供高分辨率3D荧光剖面来探索膜结构和结垢行为的表征，然而CSLM的渗透深度被限制在几十微米，并且成像大多需要在过滤之后进行。另外，CLSM采集毫米级样本量非常慢(如对毫米级区域的成像时间为几分钟到几十分钟)，这同样限制了CSLM对膜污染过程的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种可以在线实施，能清楚完整记录膜污染进程并进行精准、有效、直观表征的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，主要包括：形成污水膜过滤处理过程的膜过滤机构、用于设置过滤膜并对过滤膜进行荧光成像且采集信息的光学成像机构、用于对光学成像机构采集的光学切片图像信息进行处理以及荧光定量和深度定量分析的数据分析机构、实现对光学成像机构及膜过滤机构进行综合控制的流程控制机构；

所述光学成像机构包括光片激发模块、探测模块、用于设置过滤膜的样品池装置模块和位移装置模块，所述样品池装置模块设置在膜过滤机构中，光片激发模块发射并形成不同厚度的激光光片对样品池装置模块中的过滤膜进行选择面激发，探测模块对过滤膜不同样品平面进行显微探测得到膜表面和内部的光学切片图组成像后传输给数据分析机构进行处理与分析；位移装置模块连接样品池装置模块对其位置进行调整。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述膜过滤机构包括通过管路连接的第一水池和第二水池，所述样品池装置模块连接在第一水池与第二水池之间的管路中，样品池装置模块前方或后方设有将第一水池中的污水输送至样品池装置模块的动力机构，样品池装置模块过滤后的水流向第二水池。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述光片激发模块包括激光器、扫描器和用于调整光片形态以适应成像的光学机构。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述样品池装置模块包括所述样品池，所述样品池内设有用于放置过滤膜的过滤膜放置架，正对过滤膜放置架的样品池设有用于探测模块工作的透光窗；所述样品池为封闭结构，所述过滤膜放置架与样品池内壁之间密封且过滤膜放置架将样品池内空间分割为滤前空间和滤后空间，滤前空间的样品池和滤后空间的样品池分别通过管路连接在膜过滤机构中。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述过滤膜放置架倾斜设置；所述探测模块对过滤膜进行探测的探测方向与光片激发模块中激光光片对过滤膜的照射方向相互垂直。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述探测模块包括用于将被激光光片激发荧光显示的各个不同样品平面分别进行显微探测的显微镜、对显微探测的样品平面进行逐个成像的成像机构和用于调整显微镜位置的位移器。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述位移器为压电陶瓷位移器。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述位移装置模块为用于固定样品池模块的三轴平台。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述数据分析机构包括对光学成像机构采集的光学切片图数据进行处理的三维图像处理模块、将光学切片图数据进行污染物荧光总量的计算或深度荧光分布分析的定量分析模块。

其中，所述三维图像处理模块为：将光学成像机构采集的光学切片图数据进行前期处理，得到大视野范围切片图组以及通过bfmatlab函数包实现对tiff图像堆栈的批量输出；将tiff图像堆栈进行图像三维切割，输出三维图像以及X-Y、X-Z、Y-Z方向剖面图像。

进一步地，所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述流程控制机构包括膜过滤机构控制单元、探测模块控制单元、样品池装置模块控制单元、位移装置控制单元、光片激发模块控制单元、用于接收上述控制单元信号并发出控制指令的主控制器。

本发明采用光学成像机构中的光片激发模块可以实现很高的时空分辨率，以探测模块的荧光显微探测为中心，结合专门适用于该光学成像机构的膜过滤机构，建立一个适用于膜污染原位实时大尺度在线成像的膜过滤在线三维光片荧光显微成像系统，突破现有的表征技术局限。本发明的有着相当实现对膜污染行为的原位大尺度在线观测，是发展膜污染理论、实现膜污染有效控制的关键环节。

本发明由膜过滤机构与样品池装置模块配合形成一个完整的过滤体系，位于样品池装置模块中的过滤膜从各种污染物在膜表面/膜孔内附着开始，逐步累积形成膜污染的全过程，在形成膜污染的各个阶段都可以利用光学成像机构和数据分析机构进行光学切片图像信息的采集、处理以及荧光定量和深度定量分析。本发明能够在较大尺度(毫米-厘米)内采集样品的高分辨率3D荧光图像，其采用确定厚度的光片进行宽场照明，并通过与其正交的光路对照明区域进行成像。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的部件相互关系示意图；

图2是本发明实施例的膜过滤机构第一种实施方式的管路框图；

图3是本发明实施例的膜过滤机构第二种实施方式的管路框图；

图4是本发明实施例的膜过滤机构第一种实施方式的结构示意图；

图5是本发明实施例的膜过滤机构第一种实施方式的去掉顶盖和底座侧板的结构示意图；

图6是本发明实施例的膜过滤机构第二种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，主要包括：形成污水膜过滤处理过程的膜过滤机构100、用于设置过滤膜并对过滤膜进行荧光成像且采集信息的光学成像机构200、用于对光学成像机构200采集的光学切片图像信息进行处理以及荧光定量和深度定量分析的数据分析机构300、实现对光学成像机构200及膜过滤机构100进行综合控制的流程控制机构400；所述光学成像机构200包括光片激发模块230、探测模块210、样品池装置模块220和位移装置模块，所述样品池装置模块220设置在膜过滤机构100中，光片激发模块230发射并形成不同厚度的激光光片对样品池装置模块220中的过滤膜进行选择面激发，探测模块210对过滤膜不同样品平面进行显微探测得到膜表面和内部的光学切片图组成像后传输给数据分析机构300进行处理与分析；位移装置模块连接样品池装置模块220对其位置进行调整。

本发明首先通过膜过滤机构100形成一个完整的过滤体系，将用于设置过滤膜的样品池装置模块220置于该过滤体系中，通过连续的过滤过程，在过滤膜上逐步累积污染物，并通过光片激发模块230和探测模块210实现对污染物原位在线监测。

本发明主要包括膜过滤机构100、光学成像机构200、数据分析机构300、流程控制机构400这四大部分，以下具体对这四大部分进行详细说明：

如图2-3所示，所述膜过滤机构100是用于形成一个水连续过滤的体系，所述膜过滤机构100包括通过管路101连接的第一水池110和第二水池120，所述样品池装置模块220连接在第一水池110与第二水池120之间的管路101中，样品池装置模块220前方或后方设有将第一水池110中的污水输送至样品池装置模块220的动力机构，样品池装置模块220过滤后的水流向第二水池120。其中第一水池110中的水为过滤前的污水，其中为整个系统提供持续污水，满足实现过滤膜累积污染物形成膜污染整个的过程，为准确解析膜污染过程形成基础。第二水池120用于盛装过滤后的水。第一水池110和第二水池120可以采用所有适用本发明对污水和过滤水储存或暂存的各种结构，本发明不作限定。同样管路101是为了输送污水或过滤水，其材料、尺寸等各种参数和结构根据实际需要进行选择，本发明不作限定，只需适用本发明即可。

所述光学成像机构200包括光片激发模块230、探测模块210、用于设置过滤膜的样品池装置模块220和位移装置模块，以下分别进行说明：

其中，如图4-6所示，所述样品池装置模块220包括所述样品池221，所述样品池221内设有用于放置过滤膜500的过滤膜放置架222，正对过滤膜放置架222的样品池221设有用于探测模块210工作的透光窗；所述样品池221为封闭结构，所述过滤膜放置架222与样品池221内壁之间密封且过滤膜放置架222将样品池221内空间分割为滤前空间和滤后空间，滤前空间的样品池221和滤后空间的样品池221分别通过管路101连接在膜过滤机构100中。所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统中，优选所述过滤膜放置架222倾斜设置，探测模块210的探测方向与光片激发模块230中激光光片的照射方向之间呈90°设置，二者相互垂直。

本发明膜过滤机构100根据原理不同，可以采用正压过滤、负压过滤。优选采用以下两种不同的实施方式，一种是采用错流式膜过滤机构，另一种是采用正负压式膜过滤机构。

如图2所示为膜过滤机构第一种实施方式的管路框图，即错流式膜过滤机构的管路框图，本实施方式中的动力机构为隔膜泵130，设置在第一水池110与样品池221之间，隔膜泵130提供恒定的动力推动管道中污水的流动。第一水池110中的污水通过隔膜泵130高速流过样品池221中的过滤膜500表面，污水在渗透压作用下被过滤膜500过滤出水，过滤后的水进入第二水池120。通过压力阀140和压力表150协同控制管路101内的流速和压力。

如3所示为膜过滤机构第二种实施方式的管路框图，即正负压式膜过滤机构的管路框图，本实施方式中的动力机构为蠕动泵160，蠕动泵160设置在样品池装置模块220前方的管路101中或设置在样品池221的过滤膜500前方，蠕动泵160通过蠕动加压将污水压过膜从而过滤进入第二水池120；管路101中设置记录仪170和压力表150。

根据过滤原理不同，样品池装置模块220具体结构采用两种实施方式：

如图4-5所示，第一种实施方式为错流式样品池装置模块，错流式样品池装置模块中，样品池221包括底座221a和顶盖221b，二者密封扣合形成封闭结构，顶盖221b与底座221a通过螺丝相连，通过防水垫保证过滤空间密闭。其中底座221a为箱体结构，顶盖221b至少部分为平面结构以适应设置透光窗223。本实施例中，底座221a为长方体状，其顶盖221b中部倾斜设置透光窗223。底座221a内设置过滤膜放置架222，过滤膜放置架222顶面设有网状垫片，过滤膜500放置于垫片上。垫片可以采用金属或高分子材料制成，其孔径大小适用支撑过滤膜500，本发明不作限定，本实施例采用铁丝编制形成垫片。所述过滤膜放置架222与样品池221即底座221a的内壁之间密封且过滤膜放置架222将样品池221内空间分割为滤前空间和滤后空间。过滤膜放置架222设置可以水平、竖直或倾斜设置，优选过滤膜放置架222顶面采用倾斜方式设置，使得过滤膜500倾斜以适应光学激发和探测结构同时设置，水平倾斜角度α可以为90°＞α＞0°，优选α为30°。滤后空间对应的样品池221的底座221a上设有出水口224，出水口224收集过滤水；滤前空间侧壁上设有出水口227，用于形成水循环。透光窗223设置在顶面和侧面，透光窗223为高透明的石英玻璃材质，为光片激发模块230及探测模块210提供光学窗口，滤前空间对应的样品池221两侧开孔，成为入水口225连结膜过滤机构100使水流高速通过过滤膜500表层。

如图6所示，第二种实施方式为：正负压式样品池装置模块中，样品池221包括底座221a和顶盖221b，底座221a内同样采用倾斜角度设置过滤膜放置架222，过滤膜放置架222顶面设有网状垫片，放置过滤膜500以适应光学激发和探测，垫片后的出水口与蠕动泵连结进行负压抽吸过滤；底座221a的一侧有入水口225与第一水池110连接保证池内水位；顶盖221b和底座221a的一侧为高透明的石英玻璃材质的透光窗223，为光片激发模块230及探测模块210提供光学窗口。

位移装置模块用于调整样品池装置模块220的位置，设置在样品池装置模块220的下方，对样品池装置模块220进行上下、左右、前后三个方向的调节。优选地，位移装置模块为用于固定样品池221模块的三轴平台，在X轴、Y轴、Z轴三个方向上实现分别移动，以带动样品池221模块移动适应成像。

具体地，所述位移装置模块包括竖直的Z轴导轨，配合在Z轴导轨上设有相互垂直滑动配合X轴导轨和Y轴导轨，从而实现三轴结构移动。其具体结构可以采用现有的三轴平台。

光片激发模块230中，由于本发明对过滤膜500进行光学成像需要以激光为光源，激光发射并形成不同厚度的激光光片，激光光片对样品池装置模块220中的过滤膜500进行选择面激发，并且对过滤膜500不同样品平面进行显微探测得到膜表面和内部的光学切片图组。其中，所述光片激发模块230包括激光器、扫描器和用于调整光片形态以适应成像的光学机构。

激光器为激光发射器，采用激光为光源提供激发光。扫描器为二维振镜，二维振镜其中一维高速扫描形成光片，另一维控制光片在其垂直方向进行移动。光学机构包括套筒透镜、扫描透镜和消色差透镜和物镜组成光学系统，它们共同作用调整光片形态以适应成像。上述激光器、二维振镜、光学机构可以采用现有技术，在此不再赘述。

所述探测模块210包括用于将被激光光片激发荧光显示的各个不同样品平面分别进行显微探测的显微镜、对显微探测的样品平面进行逐个成像的成像机构和用于调整显微镜位置的位移器。优选所述位移器为压电陶瓷位移器。显微镜包括放大物镜、套筒透镜，显微镜的结构为现有技术，在此不再赘述。

成像机构用于将显微探测的样品平面进行逐个成像，优选采用相机。

所述数据分析机构300包括对光学成像机构200采集的光学切片图数据进行处理的三维图像处理模块310、将光学切片图数据进行污染物荧光总量的计算或深度荧光分布分析的定量分析模块320。

其中，三维图像处理模块310是对采集的光学切片图组进行切割、拼接、渲染。三维图像处理模块310包括基于MATLAB的前期处理和基于IMARIS的后期处理；基于MATLAB GUI编写的图像处理软件可对光学成像机构200采集的光学切片图数据进行一系列前期处理操作：导入tiff格式图像堆栈、对多段光学切片图进行偏移矫正和拼接以及对tiff图像堆栈的批量输出；后期处理过程于IMARIS中进行：实现图像的三维可视化、坐标轴转换、三维切割、最终输出三维可视化结果图像以及X-Y、X-Z、Y-Z方向剖面图像，整合获得过滤膜500内部深度信息。具体可以采用现有的三维图像处理软件实现。

定量分析模块320是基于MATLAB GUI编写的定量分析脚本，实现对过滤膜500表面、过滤膜500内污染物荧光总量特征数据的计算，实现对过滤膜500内污染物荧光深度分布进行计算，并绘制荧光总量图及荧光深度分布图。在GUI脚本交互界面点击导入图像，通过bfmatlab函数包导入tiff格式图像堆栈；输入计算阈值、表面阈值以及计算深度；点击总量计算或分布深度计算得到荧光总量值或深度荧光分布的excel文件。

对荧光总量及荧光深度的定量计算算法如下：

鉴于过滤膜表面在切片图中总是相对平行于图像边缘，采用阈值检索法找到过滤膜表面区域：对于每一张切片图都自图像边缘向内部检索至大于设定阈值时停止检索，记录该像素即过滤膜表面位置(x0，y0，z0)，并假设过滤膜表面下一定深度内为过滤膜内部空间；对过滤膜内部空间所有像素点的图像强度值累加，得到数值即为荧光总量，该数值反映了过滤膜内部污染物的量；对过滤膜内部空间区域进一步进行深度划分，对不同深度空间内像素的图像强度进行统计，得到过滤膜内部污染物的深度分布。具体可以采用现有的荧光定量分析软件实现。

如图1所示，所述流程控制机构400包括膜过滤机构控制单元420、探测模块控制单元430、样品池装置模块控制单元440、位移装置模块控制单元450、光片激发模块控制单元450、用于接收上述控制单元信号并发出控制指令的主控制器410。

膜过滤机构控制单元420包括泵控制器、压力控制阀、压力变送表或压力表，该控制单元设置在膜过滤机构100中，其中，泵控制器设置在动力机构上，例如：设置在蠕动泵或隔膜泵中，用于对泵的动作进行控制，如启动、关闭等。压力控制阀是设置在膜过滤机构100的管路101中，用于调整管路101压力和流量，压力变送表采集管路101压力或流量信息。

设备开启，主控制器410发送指令给膜过滤机构控制单元420中的泵控制器，动力机构启动，将污水输送至样品池装置模块220中的过滤膜500进行过滤，压力送变表或压力表将管路101压力信息传输给主控制器410，主控制器410控制动力机构或压力控制阀控制管路101压力和流量。检测结束，主控制器410发送指令给膜过滤机构控制单元420中的泵控制器，动力机构关闭。

探测模块控制单元430控制对象为相机，主控制器410发送指令给相机进行数据采集，相机将图片发送回主控制器410。位移装置模块控制单元450用于对位移装置模块和位移器进行控制，主控制器410发送指令给三轴平台带动样品池221移动至合适位置；主控制器410发送指令给压电陶瓷位移器带动显微物镜移动。

光片激发模块控制单元450包括扫描器控制和激光器控制。设备开启，主控制器410发送指令给激光器发射激光，主控制器410控制扫描器进行扫描形成光片以及定位光片位置。检测结束，主控制器410发送指令给激光器关闭激光。

以上流程控制机构400的具体器件和控制信号流的具体实施方式可以采用现有技术，在此不再赘述。

Claims

1.一种适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，主要包括：形成污水膜过滤处理过程的膜过滤机构、用于设置过滤膜并对过滤膜进行荧光成像且采集信息的光学成像机构、用于对光学成像机构采集的光学切片图像信息进行处理以及荧光定量和深度定量分析的数据分析机构、实现对光学成像机构及膜过滤机构进行综合控制的流程控制机构；

2.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述膜过滤机构包括通过管路连接的第一水池和第二水池，所述样品池装置模块连接在第一水池与第二水池之间的管路中，样品池装置模块前方或后方设有将第一水池中的污水输送至样品池装置模块的动力机构，样品池装置模块过滤后的水流向第二水池。

3.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述光片激发模块包括激光器、扫描器和用于调整光片形态以适应成像的光学机构。

4.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述样品池装置模块包括所述样品池，所述样品池内设有用于放置过滤膜的过滤膜放置架，正对过滤膜放置架的样品池设有用于探测模块工作的透光窗；所述样品池为封闭结构，所述过滤膜放置架与样品池内壁之间密封且过滤膜放置架将样品池内空间分割为滤前空间和滤后空间，滤前空间的样品池和滤后空间的样品池分别通过管路连接在膜过滤机构中。

5.根据权利要求4所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述过滤膜放置架倾斜设置；所述探测模块对过滤膜进行探测的探测方向与光片激发模块中激光光片对过滤膜的照射方向相互垂直。

6.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述探测模块包括用于将被激光光片激发荧光显示的各个不同样品平面分别进行显微探测的显微镜、对显微探测的样品平面进行逐个成像的成像机构和用于调整显微镜位置的位移器。

7.根据权利要求6所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述位移器为压电陶瓷位移器。

8.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述位移装置模块为用于固定样品池模块的三轴平台。

9.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述数据分析机构包括对光学成像机构采集的光学切片图数据进行处理的三维图像处理模块、将光学切片图数据进行污染物荧光总量的计算或深度荧光分布分析的定量分析模块。

10.根据权利要求1所述的适用于膜过滤的大尺度可视化膜污染原位在线监测系统，其特征在于，所述流程控制机构包括膜过滤机构控制单元、探测模块控制单元、样品池装置模块控制单元、位移装置控制单元、光片激发模块控制单元、用于接收上述控制单元信号并发出控制指令的主控制器。