微生物多参数综合测试平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微生物检测领域，尤其是一种微生物多参数综合测试平台。
【背景技术】
[0002]微生物检测尤其是食品中有毒微生物的直接测量一直是食品微生物检测的研究热点。目前，高光谱成像技术已被广泛用于研究食品的品质、特性(PH值和粘度)以及污染物(微生物和三聚氰胺)。此外，高光谱成像技术还可直接用于检测孢子或内孢子的生存能力。电介质是一种在外部电场作用下能够产生两极分化现象的材料，包括气体、液体和固体材料。介电常数是电介质的一个重要的性能参数。它是电介质内部结构的微观表现，包括电荷分布、化学结构、微观形态等。而电介质传感器就用于测量介质材料的介电常数。因此构建微生物介电谱和高光谱同步测量平台，是实现微生物多元信息的采集从而实现其直接定量和定性检测的有效尝试。现有的微生物检测技术，大多仅是对微生物的单一特性或少数几个特性进行分析检测，不能实现对微生物多特性的综合分析检测，使得检测效率较低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，在微流控技术的基础上，提供一种用于微生物显微图像采集、介电特性和光谱特性同步测试的微生物多参数综合测试平台。本发明统结构简单、设计科学合理、可高效率的实现对微生物样品的多特性、多参数的综合同步分析检测。
[0004]本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种微生物多参数综合测试平台，包括，高精度柱塞式微量进样泵，微流控芯片，显微镜头，显微高光谱仪，计算机，光纤光谱仪，介电谱仪。
[0006]所述微流控芯片，包括:微流通道、电容式介电电极、平面波导式梳式电极、平行电极、光纤通孔、背光孔和镜头孔。微流控芯片整体上为密封腔式结构，其内部设置有微流通道，在微流通道的两端分别设置有入液口和出液口 ；沿入液口到出液口的方向依次设置有镜头孔、背光孔、平行电极、平面波导式梳式电极和电容式介电电极；所述镜头孔和背光孔对称设置在微流控芯片的正面和背面，通过镜头孔显微系统可以采集流道内的微生物的图像信息，通过背光孔，背景光源可照进微流通道，从而为显微系统提供背景光源，所述镜头孔和背光孔均采用石英片密封；所述平行电极包括上平行电极和下平行电极，其对称设置在微流控芯片的两侧，上平行电极由上平行电极的检测电极板和上平行电极的检测接头组成，下平行电极由下平行电极的检测电极板和下平行电极的检测接头组成，上平行电极的检测电极板和下平行电极的检测电极板等间距设置在流道的底面上，相互平行且与流动方向垂直，上平行电极的检测接头和下平行电极的检测接头设置在流道外，并分别与上平行电极的检测电极板、下平行电极的检测电极板相连；所述平面波导式梳式电极包括上平面波导式梳式电极和下平面波导式梳式电极，其对称设置在微流控芯片的两侧，上平面波导式梳式电极由上平面波导式梳式电极的检测电极板和上平面波导式梳式电极的检测接头组成，下平面波导式梳式电极由下平面波导式梳式电极的检测电极板和下平面波导式梳式电极的检测接头组成，上平面波导式梳式电极的检测电极板和下平面波导式梳式电极的检测电极板等间距设置在流道的底面上，相互平行且与流动方向垂直，上平面波导式梳式电极的检测接头和下平面波导式梳式电极的检测接头设置在流道外，并分别与上平面波导式梳式电极的检测电极板和下平面波导式梳式电极的检测电极板相连；所述电容式介电电极包括上电容式介电电极和下电容式介电电极，其对称设置在微流控芯片的两侧，上电容式介电电极由上平行电极的检测电极板和上电容式介电电极的检测接头组成，下电容式介电电极由下电容式介电电极的检测电极板和下电容式介电电极的检测接头组成，且上电容式介电电极的检测电极板和下电容式介电电极的检测电极板对称设置在流道内表面上，上电容式介电电极的检测接头和下电容式介电电极的检测接头设置在流道外，并分别与上电容式介电电极的检测电极板和下电容式介电电极的检测电极板相连；所述光纤通孔设置在微流控芯片的侧面，用于光谱检测。
[0007]所述高精度柱塞式微量进样泵，包括:导轨，滑动支架，柱塞泵，进液导管，出液导管，出液口单向阀，进液口单向阀，弹簧，凸轮和马达。其中，导轨水平设置，并与滑动支架的底端相连，以使滑动支架在导轨上实现左右移动；在滑动支架的顶端设置有柱塞泵，在柱塞泵的进液口和出液口上分别设置进液口单向阀和出液口单向阀，柱塞泵的柱塞一端嵌入柱塞泵内部，另一端设置有离合板；弹簧同轴套在柱塞上，弹簧的两端分别与离合板和柱塞泵相接触；所述马达固定放置，其驱动轴上固定有凸轮。在使用时，控制滑块支架在导轨上向右移动一端距离，使柱塞的离合板与凸轮相接触，然后开启马达，马达的驱动轴带动凸轮转动，凸轮压迫柱塞，并结合弹簧的张紧作用，使柱塞在柱塞泵内部产生往复运动，从而使柱塞泵内密封工作容腔的容积发生变化来产生吸力，以实现从进液导管吸取液体，从出液导管排出液体。
[0008]所述高精度柱塞式微量进样泵的出液导管与微流控芯片的入液口密闭相连，微流控芯片的镜头孔通过显微镜头与显微高光谱仪相连，实现对微生物显微高光谱图像信息的采集；微流控芯片的电容式介电电极、平面波导式梳式电极和平行电极分别与介电谱仪连接，实现对微生物的介电特性进行检测；微流控芯片的光纤通孔与光纤光谱仪相连，实现对微生物的光谱特性进行检测。显微高光谱仪、介电谱仪和光纤光谱仪分别与计算机相连，进行数据通信。
[0009]本发明在使用时，首先调整好高精度柱塞式微量进样泵的进样精度，并开启马达，使高精度柱塞式微量进样泵开始工作，高精度柱塞式微量进样泵从其入液口吸入微生物样液，并从出液口将微生物样液导入微流控芯片。然后开启微流控芯片的背景光源，透过背光孔，为微流控芯片的显微高光谱仪提供背景光源，并开启显微高光谱仪，以及介电谱仪和光纤光谱仪，使其都开始工作，完成对微生物样液的各参数的采集，最后将采集的参数传送给计算机。
[0010]在本发明的技术方案中，所述高精度柱塞式微量进样泵的离合板中嵌有测力传感器，优选在离合板与凸轮接触的外端面的中心位置进行内嵌设置测力传感器，所述测力传感器与控制器相连，所述控制器与马达相连，其中:所述测力传感器，用于采集马达带动凸轮旋转时，凸轮与离合板相接触产生的压力信号，并将采集的压力信号传递给控制器；所述控制器，用于接收测力传感器输送的压力信号，并将这一压力信号，与设定的压力信号进行比较，当两个压力信号相等或者测力传感器输送的压力信号达到设定压力信号的90—95%时，向马达发出控制信号，以使马达反向旋转，以带动凸轮离开离合板；当测力传感器输送的压力信号为零时，向马达发出控制信号，以使马达正向旋转，以带动凸轮挤压离合板。
[0011]在本发明的技术方案中，所述高精度柱塞式微量进样泵的马达型号为UTmotor35HB35 或星科 86BYG250A86。
[0012]在本发明的技术方案中，所述微流控芯片的镜头孔和背光孔均采用石英片密封。
[0013]在本发明的技术方案中,所述介电谱仪选用Novocontrol宽频介电谱仪。
[0014]在本发明的技术方案中，所述光纤光谱仪选用Maya 2000光纤光谱仪。
[0015]在本发明的技术方案中，所述显微高光谱仪选用HScamera-ES显微高光谱仪。
[0016]在本发明的技术方案中，所述上平行电极的检测电极板的数量为I一3个；所述下平行电极的检测电极板为I一3个。
[0017]在本发明的技术方案中，所述上平面波导式梳式电极的检测电极板的数量为2—3个；所述下平面波导式梳式电极的检测电极板的数量为2— 3个。
[0018]在本发明的技术方案中，所述光纤通孔设置在微流控芯片侧面的中央位置。
[0019]在本发明的技术方案中，所述镜头孔和背光孔均采用石英片密封。
[0020]在进行使用时，使用高精度柱塞式微量进样泵对微生物试液的进样进行精确控制，以使在整个测试过程中稳定微生物样液的进料量，以使微生物检测试液从入液口进入，经过微流通道，从出液口流出。镜头孔与显微高光谱仪相连，并打开背景光源，透过背光孔为显微高光谱仪提供背景光，以实现对微生物显微高光谱图像信息的采集；电容式介电电极、平面波导式梳式电极和平行电极分别连接介电谱测试设备，实现对微生物的介电特性和数量进行检测；光纤通孔与光纤光谱仪相连，实现对微生物的光谱特性进行检测。
[0021]与现有技术相比，本发明通过高精度柱塞式微量进样泵对微生物试液的进样进行精确控制，并实现对液体中微生物的显微图像信息采集，以及对微生物的光谱特性信息和介电特性信息的采集，从而实现微生物多元信息同步采集，提高检测效率和检测精度的。