本发明涉及一种水体细菌微生物总数检测技术，尤其是一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测方法及系统。
背景技术：
国家卫生部在gb5749-2006《生活饮用水标准》中明确规定了饮用水6项微生物指标同时还在gb4789-2010《食品安全国家标准-食品微生物学检验》中规定了食品微生物指标以及检测方法，现行国家标准中的细菌检测方法主要为平板计数法，其检测流程主要包括无菌采样、稀释培养、平板计数，其中样品需要在无菌环境下培养24-48小时，整个检测过程繁琐、耗时长，检测结果滞后，需要多种专业仪器和耗材。
随着日益严峻的饮水安全问题与更严格的检测标准，传统的检测方法已经无法满足当前的监测需求。首先饮用水细菌超标轻则引起肠胃性疾病，重则可致人死亡，其次饮用水中的细菌微生物对公共医疗卫生领域有着重要的影响，比如餐饮、医药、微生物发酵、国防安全等，细菌浓度超标可能直接导致研发失败、产品不合格等。基于单粒子分析方法的水体总菌检测系统无需采样培养，无需人工参与，检测系统按照单片机设定程序自动采样并进行快速检测，30分钟之内就可以得到检测结果，从而可以实现快速检测水中细菌浓度，并及时预警，一旦发现有异常情况，可以第一时间找到污染源并阻断污染。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测方法及系统。
其采用的技术方案如下：
一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测方法，包括如下步骤：
1)stc单片机根据设定的程序发送打开三通电磁阀接口a的指令，当电磁阀控制器接收到该指令后，驱动三通电磁阀打开接口a；以及stc单片机根据设定的程序发送抽取水样的指令，当注射泵控制器接收到该抽取水样的指令后，驱动注射泵从样品瓶中抽取水样，完成后注射泵向stc单片机发送反馈指令；
2)stc单片机根据设定的程序发送打开三通电磁阀接口b的指令，当电磁阀控制器接收到该指令后，驱动三通电磁阀打开接口b并随即关闭接口a；
3)stc单片机根据设定的程序分别发送打开激光控制器与光倍管控制器的指令，激光控制器与光倍管控制器接收到指令后分别打开激光开关以及激活光倍器，并同时使得流量计与脉冲计数器处于激活状态；
4)stc单片机根据设定的程序发送检测指令，注射泵控制器收到指令后以1ml/min～10ml/min的流速将注射泵管内的水样打入毛细管流通池，毛细管流通池正中心有一直径10μm～500μm的毛细管道，水样从毛细管流过时，水中的粒子形成粒子束，逐一通过监测点，若该粒子是细菌细胞，则在整形后的激光的照射下发射420nm～650nm的荧光，在垂直于激光照射方向上的荧光被荧光收集镜收集、准直，再通过荧光滤光片滤除杂散光，随后被导入光倍器，光倍器将荧光信号转成电脉冲信号，该电脉冲信号被脉冲计数器记录，检测完成后，根据脉冲计数器所记录的脉冲的数量便可以获得细菌总数，同时根据流量计记录的流过毛细管流通池水的体积，便可以计数出该水样中细菌浓度。
进一步地，在步骤4)中，细菌发射的荧光来自于细菌细胞内的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸与核黄素，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸与核黄素在激光器的照射下会发射420nm-650nm波段的荧光。
进一步地，在步骤4)中，所述荧光收集镜包括毛细管流通池上方的显微物镜和另一侧的荧光反射镜组，荧光反射镜组包含一个消色差平凸透镜和一个平面反射镜，荧光反射镜组可以将散射向毛细管流通池底部的荧光反射向显微物镜，显微物镜收集荧光并将荧光准直。
进一步地，所述毛细管流通池材质为熔融石英玻璃，该毛细管流通池中心有直径10μm-500μm毛细管，且毛细管内壁经过所化学抛光处理。
进一步地，在步骤4)中，所述脉冲计数器采用二进制加法计数器，该进制加法计数器由计数单元和控制门单元所组成，计数单元则由具有存储信息功能的触发器构成，每一个经过处理后的电脉冲信号触发计数器，使其计数单元在原有二进制数字的基础上增加一，并且保持该数字直到下一个电脉冲信号，在一个监测周期内，计数器累加接受到的电脉冲数量。
本发明还提供了一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测系统，包括
一激光器，该激光器连接激光滤光片，所述激光滤光片连接激光光束整形镜；
一光倍器，分别连接荧光滤光片和荧光收集镜；
一三通电磁阀，该三通电磁阀的端口c与注射泵，端口a连接样品瓶，端口b通过流量计连接到毛细管流通池的入水口,所述毛细管流通池出水口连接废液瓶；
一pcb控制与信号处理系统，该pcb控制与信号处理系统分别与光倍器、激光器、注射泵、双通道电磁阀以及流量计连接。
进一步地，所述pcb控制与信号处理系统包括stc单片机、三通电磁阀控制器、注射泵控制器、光倍器控制器、脉冲计数器、存储器以及激光控制器，所述stc单片机分别与三通电磁阀控制器、注射泵控制器、光倍器控制器、脉冲计数器、存储器以及激光控制器连接，所述三通电磁阀控制器与三通电磁阀连接，所述光倍器控制器和脉冲计数器与光倍器连接，所述激光控制器与激光器连接，所述注射泵控制器与注射泵连接。
进一步地，所述激光光束整形镜是由多个柱面镜组合而成，且每个柱面镜的采用熔融石英玻璃材质，经过该激光整形镜整形后的激光光斑形状为椭球状，椭球光斑的长轴长度约等于毛细管的直径，椭球光斑短轴长度小于20μm。
进一步地，所述激光器为350nm-450nm波段激光器。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)相比传统检测方法，该细菌计数器通过单粒子分析并直接计数的方式计算细菌细胞的数目，从而检测极限与灵敏度可达一个细菌细胞，其次整个检测过程都在封闭环境下自动进行，检测过程不易受人为或者外围环境因素的影响，检测结果更精准。
2)该细菌总数检测系统可用于在线监测细菌浓度，免去人工采样、运输、培养等环节，从而大幅降低监测成本。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参照图1，本发明提供的实施例的附图标记如下：
1、激光器；2、激光滤光镜；3、激光光束整形镜；4、光倍器；5、荧光滤光镜；6、荧光收集镜；7、毛细管流通池；8、注射泵；9、三通电磁阀；10、流量计；11、样品瓶；12、废液瓶；13、pcb控制与信号处理系统。
本发明提供的单粒子分析法是通过激光诱导水中粒子发射荧光，并逐个分析水中粒子荧光特性的方法，实现对一定体积水中细菌总数的检测，同时根据细菌总数与水的体积比例关计算水样中的细菌浓度。
具体的方案如下：
一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测方法，包括如下步骤：
1)stc单片机根据设定的程序发送打开三通电磁阀接口a的指令，当电磁阀控制器接收到该指令后，驱动三通电磁阀打开接口a；以及stc单片机根据设定的程序发送抽取水样的指令，当注射泵控制器接收到该抽取水样的指令后，驱动注射泵从样品瓶中抽取水样，完成后注射泵向stc单片机发送反馈指令；
2)stc单片机根据设定的程序发送打开三通电磁阀接口b的指令，当电磁阀控制器接收到该指令后，驱动三通电磁阀打开接口b并随即关闭接口a；
3)stc单片机根据设定的程序分别发送打开激光控制器与光倍管控制器的指令，激光控制器与光倍管控制器接收到指令后分别打开激光开关以及激活光倍器，并同时使得流量计与脉冲计数器处于激活状态；
4)stc单片机根据设定的程序发送检测指令，注射泵控制器收到指令后以1ml/min～10ml/min的流速将注射泵管内的水样打入毛细管流通池，毛细管流通池正中心有一直径10μm～500μm的毛细管道，水样从毛细管流过时，水中的粒子形成粒子束，逐一通过监测点，若该粒子是细菌细胞，则在整形后的激光的照射下发射420nm～650nm的荧光，在垂直于激光照射方向上的荧光被荧光收集镜收集、准直，再通过荧光滤光片滤除杂散光，随后被导入光倍器，光倍器将荧光信号转成电脉冲信号，该电脉冲信号被脉冲计数器记录，检测完成后，根据脉冲计数器所记录的脉冲的数量便可以获得细菌总数，同时根据流量计记录的流过毛细管流通池水的体积，便可以计数出该水样中细菌浓度。
在步骤4)中，细菌发射的荧光来自于细菌细胞内的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸与核黄素，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸与核黄素在激光器的照射下会发射420nm-650nm波段的荧光。
在步骤4)中，所述荧光收集镜包括毛细管流通池上方的显微物镜和另一侧的荧光反射镜组，荧光反射镜组包含一个消色差平凸透镜和一个平面反射镜，荧光反射镜组可以将散射向毛细管流通池底部的荧光反射向显微物镜，显微物镜收集荧光并将荧光准直。
所述毛细管流通池材质为熔融石英玻璃，该毛细管流通池中心有直径10μm-500μm毛细管，且毛细管内壁经过所化学抛光处理。
在步骤4)中，所述脉冲计数器采用二进制加法计数器，该进制加法计数器由计数单元和控制门单元所组成，计数单元则由具有存储信息功能的触发器构成，每一个经过处理后的电脉冲信号触发计数器，使其计数单元在原有二进制数字的基础上增加一，并且保持该数字直到下一个电脉冲信号，在一个监测周期内，计数器累加接受到的电脉冲数量。
本发明还提供了一种基于单粒子分析方法的水体总菌检测系统，包括
一激光器，该激光器连接激光滤光片，所述激光滤光片连接激光光束整形镜；
一光倍器，分别连接荧光滤光片和荧光收集镜；
一三通电磁阀，该三通电磁阀的端口c与注射泵，端口a连接样品瓶，端口b通过流量计连接到毛细管流通池的入水口,所述毛细管流通池出水口连接废液瓶；
一pcb控制与信号处理系统，该pcb控制与信号处理系统分别与光倍器、激光器、注射泵、双通道电磁阀以及流量计连接。
所述pcb控制与信号处理系统包括stc单片机、三通电磁阀控制器、注射泵控制器、光倍器控制器、脉冲计数器、存储器以及激光控制器，所述stc单片机分别与三通电磁阀控制器、注射泵控制器、光倍器控制器、脉冲计数器、存储器以及激光控制器连接，所述三通电磁阀控制器与三通电磁阀连接，所述光倍器控制器和脉冲计数器与光倍器连接，所述激光控制器与激光器连接，所述注射泵控制器与注射泵连接。
所述激光光束整形镜是由多个柱面镜组合而成，且每个柱面镜的采用熔融石英玻璃材质，经过该激光整形镜整形后的激光光斑形状为椭球状，椭球光斑的长轴长度约等于毛细管的直径，椭球光斑短轴长度小于20μm。
所述激光器为350nm-450nm波段激光器。
本发明可以快速检测水中细菌总数，无需人工参与，无需对样品进行培养，检测系统根据系统设定程序自动采样、进液并快速检测，30分钟内出检测结果，检测结果不滞后，从而可以快速检测水中细菌的浓度，并及时预警，一旦发现有异常情况，可以第一时间找到污染源并阻断污染。