一种水质微生物检测装置

本技术属于水质检测，具体为一种水质微生物检测装置。

背景技术：

1、《生活饮用水卫生标准》规定了生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、集中式供水单位卫生要求、二次供水卫生要求、涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、水质监测和水质检验方法，该标准适用于城乡各类集中式供水的生活饮用水，也适用于分散式供水的生活饮用水。

2、现行的《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)对生活饮用水水质规定了严格的卫生要求，即：①感官性状良好：透明、无色、无异味和异臭，无肉眼可见物；②流行病学上安全：不含有病原微生物和寄生虫卵；③化学组成对人无害：水中所含的化学物质对人体不造成急性中毒、慢性中毒和远期危害。

3、生活饮用水作为生存基本条件，其安全性是保障人民健康和国家安全必要条件。who饮用水准则已经证实，饮用水有关的卫生问题大多来自微生物。生活饮用水一旦被致病微生物污染，将增加疾病危险性，可能导致传染病疫情暴发，严重影响人群健康。然而，水中致病微生物种类多，无法一一检验，一般选择有代表性的一种或一类微生物作为指示菌，即利用水质常规微生物指标来判断水体是否受到微生物污染，尤其肠道病原微生物的污染。水质微生物指标是评估生活饮用水生物安全性的重要指标，通过检测水质常规微生物指标可以判断水质安全性。

4、水质常规微生物指标包括菌落总数、总大肠菌群和大肠埃希氏菌，其中菌落总数是评价水质清洁程度和考核净化效果的指标，它说明水质被细菌污染的程度，一般来说，细菌数量越多，污染的程度越高；总大肠菌群不是某一种或某一属细菌，而是具有共同特性的一组细菌，它们是粪便污染指标菌，检出总大肠菌群往往预示水质受到了粪便污染，具有肠道传染病传播的可能性；大肠埃希菌是粪便污染最有意义的指示菌，若水样检出大肠埃希菌，则说明水体可能已受到粪便污染，存在发生肠道传染病的可能性，必须采取相应措施。

5、按照《生活饮用水标准检验方法》(gb/t 5750.13-2023)，上述三个水质常规微生物指标均存在检测周期长(检测时间均为24小时以上)、所需试剂多、操作繁琐费力等问题，其中，菌落总数采用平皿计数法和酶底物法进行测定，需48h才能得出结果；总大肠菌群和大肠埃希氏菌的检测可采用多管发酵法、滤膜法和酶底物法，酶底物法需24h，而多管发酵法和滤膜法需24-72h。

6、水质检测多在实验室中进行，由于饮用水的水源地多分布在野外，工作人员需要前往不同的地点，将不同的水源地的水样带回实验室进行水质检测，且由于水源地周围的硬质路面较少，工作人员需要步行前往水源地，并且工作人员需要对不同位置的水源地进行采样，工作人员在进行采样的过程中并不能对水样进行微生物的检测，极大地影响了对水中微生物的检测速度，将水样带回实验室后,还需要对水样中的微生物进行培养,而后才可检测,从而采样过程中无法进行微生物的培养极大地影响检测效率,并且水样长时间的处于采样容器或者采样袋中，对水样中的微生物浓度具有影响。

7、综上所述，需要一种便于携带，在水样采集过程中，便可进行微生物培养、检测的检测装置，来满足户外进行水质检测的需要，并且该检测装置还需要具有较高的便携特性，以满足工作人员进行户外活动时，能够较为方便的携带检测装置，对水样进行及时的检测。

技术实现思路

1、为了工作人员在水质采样结束后时，能够接着将水样进行微生物培养，进行水质检测，实现边采集水样，边进行水质检测工作，缩短对水样中的常规微生物的检测时间，同时，检测装置兼备便携性，避免加重工作人员前往水源地时的负担，本技术提供了一种水质微生物检测装置。

2、一种水质微生物检测装置，其包括：安装板，安装板设有多个阵列设置的容纳腔，透明管壁的检测管能够置入容纳腔；各个容纳腔连接有入射光模块和光检测模块，入射光模块能够照射容纳腔中的检测管，光检测模块获取检测管处的光强度；控制单元，入射光模块、光检测模块与控制单元电连接，控制单元向入射光模块发生控制信号，入射光模块根据控制信号发射特定波长的光，光检测模块能够向控制单元发送光强信号，控制单元根据控制信号、光强信号基于水质常规微生物指标模型演算水质常规微生物检测结果；各个容纳腔还连接有加热单元，加热单元能够加热容纳腔，以使容纳腔中达到培养温度；还包括振荡件，振荡件能够在运动平面中运动，以带动检测管中的水样运动。

3、水样注入检测管，对检测管中的水样进行注入培养基等处理，而后将透明管壁的检测管中放入容纳腔中，加热单元能够加热容纳腔，从而加热单元加热检测管中的液体，使得检测管液体达到适合水中微生物生长的培养温度，培养温度一般为36.0±1.0摄氏度，同时，振荡件使得放置在容纳腔中的检测管中的液体运动，使得检测管液体中的各种成分能够混合均匀，使得水样中的微生物和培养基等物质充分接触，从而加快检测管液体中的微生物培养进程，缩短微生物培养的时间，缩短微生物检测所需时间，工作人员能够在水样采集地及时进行水质常规微生物的培养工作，充分利用赶路时间，对水样进行微生物培养工作和检测工作，从而大大提高水质常规微生物的检测效率；并且省去了需要专门去往实验室的时间；由于在水源地直接将水样注入到检测管中，省去了水样到达实验室后，将水样转移的过程，本技术能够直接对检测管中的水样进行培养检测，避免了水样转运过程中，水样遭受污染的情况。

4、在本技术的一种实施方式中，水质常规微生物检测装置还包括固定架；固定架包括设于运动平面中的运动导轨，安装板与运动导轨连接，并能够沿运动导轨在运动平面中做直线运动；振荡件与安装板连接，振荡件在运动平面中运动时，带动安装板在运动平面中沿运动导轨往复运动。

5、通过振荡件带动安装板沿运动导轨往复运动的方式，带动通过检测管放置在容纳腔中的液体运动，从而产生振荡效果，使得微生物与培养基等物质在液体中充分混合，加快微生物培养和检测的进程，由于运动导轨对安装板具有限制作用，安装板只可沿运动导轨进行往复运动，从而方便工作人员携带本技术，避免安装板随意晃动，造成携带不方便的情况发生，同时，避免安装板随意晃动，造成检测管振荡强度过大，液体与液体之间、液体与检测管管壁之间的冲击过大，对液体中的微生物造成伤害的情况发生。

6、在本技术的一种实施方式中，安装板连接有万向球组件，两个万向球组件为一组，沿运动导轨的长度方向，安装板连接有至少两组万向球组件，每组万向球组件中的两个万向球关于运动平面相对设置，安装板通过相对设置的万向球与运动导轨接触，并通过万向球沿运动导轨运动；万向球组件中的球座与安装板滑动配合，球座能够在垂直于运动平面的方向上运动，每组万向球组件中的球座分别通过弹性件与安装板连接，在弹性件的作用下，每组万向球组件中的球座具有远离运动平面的运动趋势，以使每组万向球组件中的万向球始终与运动导轨接触。

7、户外不易获取电能，安装板通过至少两组万向球组件与运动导轨连接，在安装板沿运动导轨运动时，由于万向球与运动导轨接触面较小，万向球与运动导轨之间的摩擦力较小，安装板沿运动导轨运动时，安装板受到的阻力较小，从而能够以较小的力就可使得振荡件带动安装板沿运动导轨运动，降低驱动安装板运动时所需的能量，从而本技术更加适合在户外工作。由于每组万向球组件中的两个球座都通过弹性件和安装板连接，当安装板在垂直于运动平面的方向上产生运动时，弹性件能够起到缓冲作用，降低安装板在垂直于运动平面的方向上的晃动，降低工作人员携带本技术移动时检测管产生的振动，避免影响入射光模块和光检测模块对检测管的处理结果，同时，减轻检测管与容纳腔腔壁之间的碰撞。

8、在本技术的一种实施方式中，固定架连接有电磁铁；振荡件能够与电磁铁发生磁吸作用，电磁铁通电时吸引振荡件靠近，振荡件带动安装板沿运动导轨在运动平面中运动，以使检测管中的液体运动。

9、通过电磁铁与振荡件发生磁吸作用，吸引振荡件向电磁铁靠近，振荡件带动安装板沿运动导轨运动，从而检测管中的液体运动，实现检测管中的各组分的充分混合，同时，可使用较大的线圈圈数，从而当通过电磁铁线圈的电流大小一定时，电磁铁能够产生较大的磁场强度，从而吸引振荡件靠近。

10、在本技术的一种实施方式中，固定架还连接有弹性件，弹性件与安装板连接；弹性件处于自然状态时，安装板位于第一位置；电磁铁处于通电状态时，与振荡件发生磁吸作用时，安装板在振荡件、电磁铁的作用下沿运动导轨到达第二位置，弹性件处于弹性变形状态；电磁铁处于断电状态时，处于弹性形变状态的弹性件向自然状态变换，并带动安装板沿运动导轨向第一位置运动。

11、电磁铁通过振荡件带动安装板沿运动导轨运动，而安装板通过弹性件与固定架连接，当安装板沿运动导轨运动时，弹性件发生弹性变形，由于弹性件能够将安装板的动能储存为弹性势能，而后又能将弹性势能转化为安装板的动能，并且改变安装板的运动方向，从而电磁铁的一次带动振荡件的运动，在弹性件的作用下，能够转化为多次安装板沿运动导轨的往复运动，从而降低能耗，本技术更加适合户外使用。

12、在本技术的一种实施方式中，振荡件与安装板固定连接；水质常规微生物检测装置还包括偏心轮和与偏心轮枢转连接的连杆，偏心轮能够围绕自身轴线在运动平面中转动，连杆与振荡件枢转连接，连杆能够在运动平面中运动，偏心轮转动时，通过连杆带动安装板沿运动导轨往复运动。

13、通过偏心轮、连杆和振荡件带动安装板沿运动导轨运动的方式，本技术能够通过偏心轮的转动，在短时间内带动安装板沿运动导轨发生较多的往复运动。

14、在本技术的一种实施方式中，振荡件为磁力搅拌子；水质常规微生物检测装置还包括磁力搅拌装置，各个容纳腔的下方皆设有磁力搅拌装置，磁力搅拌装置能够带动设于检测管中的磁力搅拌子转动，磁力搅拌子带动检测管中的液体运动。

15、将检测管放入容纳腔中时，可向检测管中放入磁力搅拌子，从而通过控制磁力搅拌装置控制磁力搅拌子的转动，每个检测管中的磁力搅拌子能够相互独立转动，互不干扰，可以根据培养时间、各个检测管中的液体的情况，控制相应检测管中的磁力搅拌子独立转动，带动检测管中的液体运动，以起到更好的微生物培养效果。

16、一种水质微生物检测方法，其包括：

17、在准备阶段，将水样注入到两个透明的检测管中，对其中一个检测管中的水样进行浓缩处理，减少检测管水样中的水量，向检测管中添加mmo-mug培养基，封闭检测管并将检测管放入容纳腔；向另一个检测管直接加入复合酶底物培养基，将其封闭后置入另一个容纳腔中；

18、优选的，浓缩处理为抽滤处理，以减少检测管水样中的水量，提高微生物浓度；

19、在培养检测阶段，加热单元加热容纳腔中的检测管，以使检测管中的液体达到培养温度，振荡件带动检测管中的液体运动；控制单元向入射光模块发送控制信号，入射光模块根据控制信号发射不同波长的光线照射容纳腔中的检测管，光检测模块检测检测管处的光强，并向控制单元发送光强信号，控制单元根据控制信号和光强信号得出检测管及检测管中存放的液体的荧光强度值和对特定波长的光的吸光度值，控制单元根据吸光度值和荧光强度值基于水质常规微生物指标模型演算水质常规微生物检测结果。

20、在本技术的一种实施方式中，

21、水质常规微生物指标模型包括总大肠菌群浓度模型和菌落总数浓度模型；

22、构建总大肠菌群浓度模型：选择大肠埃希氏菌、枸橼酸杆菌、阴沟肠杆菌和克雷伯氏菌置入检测管中进行混合培养检测，混合比例为(0—2):(0—2):(0—2):(0—2)，同一混合比例的菌液具有多个，菌液的初始浓度为0—106cfu/100ml；

23、优选的，混合比例为1:0:0:0、0:1:0:0、0:0:1:0、0:0:0:1、1:1:1:1、1:2:1:1；同一混合比例的菌液具有多个，各个菌液的初始浓度分别为106cfu/100ml、105cfu/100ml、104cfu/100ml、103cfu/100ml、102cfu/100ml、101cfu/100ml、100cfu/100ml、0cfu/100ml；

24、向各个检测管中分别置入100毫升不同的菌液，对各个检测管进行抽滤处理，抽干检测管，检测管中的滤膜使得菌液中的微生物留置于检测管，向各个检测管中分别添加10毫升mmo-mug培养基，而后将各个检测管置入各个容纳腔中，并在培养温度中进行振荡培养检测，入射光模块使用第一波长的光线照射检测管，采集不同检测管在不同培养时间时，对第一波长照射光的吸光度值；

25、构建菌落总数浓度模型：选择大肠埃希氏菌、枸橼酸杆菌、阴沟肠杆菌、克雷伯氏菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、粪链球菌、嗜水气单胞菌混合后进行培养检测，混合比例为(0—2):(0—2):(0—2):(0—2):(0—2):(0—2):(0—2):(0—2)，同一混合比例的菌液具有多个，菌液的初始浓度为0—106cfu/100ml；

26、优选的，混合比例为1:0:0:0:0:0:0:0、0:1:0:0:0:0:0:0、0:0:1:0:0:0:0:0、0:0:0:1:0:0:0:0、0:0:0:0:1:0:0:0、0:0:0:0:0:1:0:0、0:0:0:0:0:0:1:0、0:0:0:0:0:0:0:1、1:1:1:1:1:1:1:1，同一混合比例的菌液具有多个，各个菌液的初始浓度分别为106cfu/100ml、105cfu/100ml、104cfu/100ml、103cfu/100ml、102cfu/100ml、101cfu/100ml、100cfu/100ml、0cfu/100ml；

27、向多个检测管分别置入1毫升不同的菌液，向各个检测管中分别添加9毫升复合酶底物培养基，而后将各个检测管分别置入各个容纳腔中，并在培养温度中进行振荡培养检测，采集不同检测管在不同培养时间受到第二波长照射光照射时，所产生荧光的荧光强度值；

28、优选的，培养温度为36.0±1.0摄氏度。

29、在本技术的一种实施方式中，

30、水质常规微生物指标模型还包括大肠埃希氏菌浓度模型；

31、构建大肠埃希氏菌浓度模型：选择大肠埃希氏菌进行培养检测，含有大肠埃希氏菌的菌液设有多个，菌液的初始浓度为0—106cfu/100ml，优选的，菌液的初始浓度分别为106cfu/100ml、105cfu/100ml、104cfu/100ml、103cfu/100ml、102cfu/100ml、101cfu/100ml、100cfu/100ml、0cfu/100ml；

32、向多个检测管中分别置入100毫升不同初始浓度的菌液，对各个检测管进行抽滤处理，抽干菌液，检测管中的滤膜使得菌液中的微生物留置于检测管，向各个检测管分别加入10毫升mmo-mug培养基，而后将各个检测管分别置入各个容纳腔中，并在培养温度中进行振荡培养检测，采集不同检测管在不同培养时间受到第二波长照射光照射时，所产生荧光的荧光强度值。

33、本技术至少具有的有益效果为：

34、1、在进行水样采集时，可将水样放入检测装置中进行培养，通过振荡的方式使得微生物能够均匀分散到培养基中，从而微生物能够获得更好的生长效果，缩短培养时间，通过各个容纳腔连接有入射光模块和光检测模块能够对检测管中的微生物进行检测，从而提高检测效率，工作人员在进行水样采集工作的同时，能够同时进行水样的检测工作。

35、2、通过电磁铁、振荡件、弹性件、万向球、运动导轨等部件，实现安装板能够沿运动导轨往复运动，从而对放置在容纳腔的检测管中的液体进行振荡，通过电磁铁与振荡件产生磁吸作用，弹簧发生弹性形变的方式，带动安装板运动，大大减小了带动安装板运动所需要的能耗，更能满足工作人员户外活动的需求。

36、3、上文所述水质常规微生物检测方法能够缩短微生物培养的时间，保持合适的培养温度，通过振荡的方式使得检测管液体中的微生物与培养基等物质进行充分混合，加快微生物培养的效率，配合入射光模块和光检测模块，在进行水样采集的过程中，便可进行微生物培养和微生物检测工作，大大缩减水质检测总过程的耗时；同时，控制单元根据吸光度值和荧光强度值基于水质常规微生物指标模型能够演算水质常规微生物检测结果，进一步缩短了水质检测所需的时间。