基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法

本发明涉及电磁、生物领域，具体涉及一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法。

背景技术：

1、空气中的存在大量气溶胶，气溶胶中通常混合了细菌或病毒，是传染病不可忽视的传播途径之一。

2、从非典疫情到新冠疫情，以及其他细菌性传染病，对人们生命健康造成严重威胁，同时也给社会经济生活带来巨大影响，社会生产受限、社交活动锐减，社会恐慌情绪蔓延。

3、目前消杀病原微生物的方式包括喷洒消毒剂、深紫外线照射、高能电子束，然而上述消杀手段各自存在缺陷。常见的含氯消毒剂对人体有致癌、致畸、致突变的毒性作用，表面消毒剂残留问题也将导致一系列次生风险；深紫外照射消杀效率高，但是对人体皮肤存在灼烧和致癌风险；高能电子束设备成本高昂，需要在真空环境下才能实现较好的消杀效果。

4、现有细菌死活检测方法主要为随机样品采集和耗时的实验室分析，检测方法步骤多、检测时间长，难以快速确定任意时刻细菌的死活状态，因而对消杀的杀菌有效性难以确定。

5、针对病毒细菌的激光快速检测和消杀一体化装置及方法(cn112268886a)，所述的激光快速检测和消杀一体化装置包含激光器，光束扫描元件，样品采集元件，微流控芯片，拉曼光谱检测平台，通过激光器产生的紫外激光光束进行消杀。该发明针对病毒细菌的激光快速检测和消杀一体化装置及方法，通过光谱检测平台判断微生物死活信息，系统装置组成复杂，成本高，且紫外激光光束消杀不能在有人环境中使用，对人体产生不容轻视危害，轻则引起眼睛灼伤，皮肤损伤，重则致癌致畸。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法。针对现有的细菌消杀检测技术存在的缺陷进行改进，能够实现细菌电磁辐射消杀有效性的快速检测，无毒性作用，安全性高，为防控由细菌微生物引起的传染病提供了技术支持；本发明通过搭建基于电磁辐射消杀源的细菌死活在线测试系统以及数据采集与控制反馈系统，实现对任意时刻的电磁辐射消杀有效性进行评估并反馈，为未来物流甚至公共环境电磁消杀的应用提供技术支撑。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，包括依次连接的待处理容器、蠕动泵流速控制装置、微流控消杀板、染色作用容器、延时装置、血细胞计数板、数据采集与控制反馈电路、细胞活性染料、电磁辐射消杀源、光学显微镜及计算机和起连接作用的导管及软管；

4、数据采集与控制反馈电路用于对蠕动泵流速控制装置的流速和电磁辐射消杀源的辐照制式进行控制，待消杀的微生物溶液通过微流控消杀板经过电磁辐射消杀源充分辐照后流入到染色作用容器，与染色液混合后进入延时装置，已染色溶液在延时装置末端被血细胞计数板采集，通过光学显微镜及计算机拍照，利用图像处理算法进行死活细胞计数，将计算得到的细菌存活率结果通过数据采集与控制反馈电路反馈给电磁辐射消杀源以调整电磁辐射制式。

5、进一步地，所述待处理容器与所述蠕动泵流速控制装置通过软管连接。

6、进一步地，所述微流控消杀板的板面上有多路液体通道，两侧设有液体分路口和液体合路口，分路口将液体分路到多路通道，合路口将多路通道的液体合路。

7、进一步地，所述蠕动泵流速控制装置与所述微流控消杀板通过软管连接，软管与微流控消杀板的分路口接触紧密。

8、进一步地，所述微流控消杀板和染色作用容器通过软管和导管连接，微流控消杀板合路口与软管的一端接触紧密，导管与软管的另一端接触紧密，导管将液体导入染色作用容器。

9、进一步地，所述微流控消杀板作用平面的几何中心与电磁辐射消杀源的辐射中心构成的直线与微流控消杀板作用平面相互垂直。

10、进一步地，所述电磁辐射消杀源产生电磁波频段包括433mhz、915mhz、s波段和c波段，且电磁波形式包含连续波和脉冲波。

11、进一步地，所述延时装置低于染色作用容器的底部。

12、进一步地，所述数据采集与控制反馈电路在采集消杀结束时刻以及检测时刻，通过控制光学显微镜及计算机对血细胞计数板拍照，利用图像处理算法进行死活细胞计数，最终予以确定某一时刻消杀源的有效性。

13、实现所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统的方法，其特征在于，包括步骤：

14、s1、预处理：待消杀的微生物溶液由蠕动泵流速控制装置输送至微流控消杀板，蠕动泵流速控制装置泵送的流体流量和流速由数据采集与控制反馈电路控制；

15、s2、电磁辐射消杀作用：待消杀的微生物溶液通过微流控消杀板分路口分配到消杀板的多条路径，关闭微流控消杀板合路口处的阀门，进行电磁波辐照，电磁辐射消杀源根据数据采集与控制反馈电路控制发射特定频率、特定功率的电磁波，设置辐射作用时长，并由数据采集与控制反馈电路采集消杀结束时刻，随后打开微流控消杀板合路口的阀门；

16、s3、染色作用：已消杀的微生物溶液由微流控消杀板的合路口导入染色作用容器，混合后的溶液随后进入延时装置，由数据采集与控制反馈电路采集混合溶液离开延时装置的时刻；

17、s4、检测及反馈：血细胞计数板在延时装置的末端采集染色后的溶液，光学显微镜及计算机拍照后，基于图像处理算法判别死活细胞的数量，计算出对应电磁消杀时刻的消杀有效性，根据消杀有效性结果通过数据采集与控制反馈电路对电磁辐射消杀源的电磁辐射制式进行反馈调整。

18、本发明所述的基于电磁辐射消杀的细菌死活在线实时检测系统及方法与现有技术相比，有益效益为：

19、1、本发明的一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法，利用电磁作用下的生物效应，采用电磁辐射消杀技术，不存在明显的毒副作用和次生风险。

20、2、本发明的一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法，及时依据消杀结果反馈，并对电磁辐射消杀源的制式进行调整。

21、3、本发明的细菌死活在线实时检测系统，基于本系统的数据采集与控制反馈电路，对蠕动泵流速控制装置进行控制，消杀结束时刻和延时结束时刻的采集，经过数据处理可得到某一时刻细菌存活率结果并反馈给电磁辐射消杀源，成本低，操作简便。

22、4、本发明可以实现在线、实时检测电磁辐射消杀的有效性，检测速度较快，适用于大部分革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。

技术特征：

1.基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，包括依次连接的待处理容器(1)、蠕动泵流速控制装置(2)、微流控消杀板(3)、染色作用容器(4)、延时装置(5)、血细胞计数板(6)、数据采集与控制反馈电路(8)、细胞活性染料、电磁辐射消杀源(7)、光学显微镜(9)及计算机和起连接作用的导管及软管；

2.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述待处理容器(1)与所述蠕动泵流速控制装置(2)通过软管连接。

3.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述微流控消杀板(3)的板面上有多路液体通道，两侧设有液体分路口和液体合路口，分路口将液体分路到多路通道，合路口将多路通道的液体合路。

4.根据权利要求1或3所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述蠕动泵流速控制装置(2)与所述微流控消杀板(3)通过软管连接，软管与微流控消杀板(3)的分路口接触紧密。

5.根据权利要求1和3所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述微流控消杀板(3)和染色作用容器(4)通过软管和导管连接，微流控消杀板(3)合路口与软管的一端接触紧密，导管与软管的另一端接触紧密，导管将液体导入染色作用容器(4)。

6.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述微流控消杀板(3)作用平面的几何中心与电磁辐射消杀源(7)的辐射中心构成的直线与微流控消杀板(3)作用平面相互垂直。

7.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述电磁辐射消杀源(7)产生电磁波频段包括433mhz、915mhz、s波段和c波段，且电磁波形式包含连续波和脉冲波。

8.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述延时装置(5)低于染色作用容器(4)的底部。

9.根据权利要求1所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统，其特征在于，所述数据采集与控制反馈电路(8)在采集消杀结束时刻以及检测时刻，通过控制光学显微镜及计算机(9)对血细胞计数板拍照，利用图像处理算法进行死活细胞计数，最终予以确定某一时刻消杀源的有效性。

10.实现权利要求1-9任一项所述的基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统的方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统及方法，包括待处理容器、蠕动泵流速控制装置、电磁辐射消杀源、微流控消杀板、延时装置、染色作用容器、细胞活性染料、血细胞计数板、光学显微镜及PC；一种基于电磁辐射消杀的细菌微生物在线实时检测系统还包括数据采集与控制反馈电路；待处理容器中的微生物溶液通过蠕动泵流速控制装置导入到微流控消杀板，待消杀的微生物溶液通过微流控消杀板经过电磁辐射消杀源充分辐照后流入到染色作用容器，与染色液混合后进入延时装置，已染色溶液在延时装置末端被血细胞计数板采集，通过光学显微镜拍照计数，利用图像处理算法进行死活细胞计数，对电磁消杀有效性进行计算。

技术研发人员：陈海东,甘淑游,陈慧冰,谭慕,周海天,车文荃,薛泉
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17