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原文传递菌液合格快速检测装置及其检测方法

专利名称：	菌液合格快速检测装置及其检测方法
摘要：	本发明公开了一种菌液合格快速检测装置，包括壳体、质量秤、悬臂梁、开口环托架、检测皿和位于壳体内的控制器；开口环托架的内侧同一高度周长方向上间隔设有若干个用于发出不同波长的第一光发射器，并在其对侧一一对应位置设有第一光接收器；开口环托架的内侧母线方向上间隔设有若干个用于发出同一波长的第二光发射器，并在其对侧一一对应位置设有第二光接收器；第一光接收器和第二光接收器将所接收到的透过待检测菌液的光谱信号转换为相应的电信号并传输至控制器，控制器根据光谱的电信号得到菌液的检测参数。本发明能够有效地供使用者快速精准的判断菌液是否合格以及检测出菌液的相关参数，从通过生物反应耗时检测提升为利用光谱实时检测。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京法迈特科技发展有限公司
发明人：	赵喆;张发明;王慧泉;岳春阳;盛健;徐传友
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010090452.9
公开号：	CN111141678A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张婧
分类号：	G01N21/01;G01N21/3577;G01N21/59;G01N5/00;G;G01;G01N;G01N21;G01N5;G01N21/01;G01N21/3577;G01N21/59;G01N5/00
申请人地址：	210032 江苏省南京市高新技术产业开发区星火路10号鼎业百泰生物大楼B座四层
主权项：	1.一种菌液合格快速检测装置，其特征在于：包括壳体(1)、位于壳体内的质量秤(2)、一端位于壳体内与质量秤相连接另一端伸出壳体的悬臂梁(3)、位于悬臂梁伸出端上的开口环托架(4)、位于开口环托架上的检测皿(5)和位于壳体内的控制器(6)；所述开口环托架(4)的内侧同一高度周长方向上间隔设有若干个用于发出不同波长的第一光发射器，并在其对侧一一对应位置设有用于接收不同波长的第一光接收器；开口环托架的内侧母线方向上间隔设有若干个用于发出同一波长的第二光发射器，并在其对侧一一对应位置设有用于接收同一波长的第二光接收器；所述控制器(6)分别与第一光发射器、第一光接收器、第二光发射器和第二光接收器相电连接，第一光接收器和第二光接收器将所接收到的透过待检测菌液的光谱信号转换为相应的电信号并传输至控制器，控制器根据光谱的电信号得到菌液的检测参数。 2.根据权利要求1所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：所述第一光发射器为3mm红外发射管，第一光接收器为5mm红外接收管。 3.根据权利要求1所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：所述第二光发射器为3mm红外发射管，第二光接收器为5mm红外接收管。 4.根据权利要求1所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：所述控制器(6)为STM32F103单片机控制器。 5.根据权利要求1所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：还包括供电模块(7)，该供电模块(7)分别与控制器(6)、第一光发射器、第一光接收器、第二光发射器和第二光接收器相电连接，并分别为其供电。 6.根据权利要求5所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：所述供电模块(7)为18650型号的12V1000mA锂电池。 7.根据权利要求1所述的菌液合格快速检测装置，其特征在于：还包括显示屏(8)，该显示屏(8)与控制器(6)相连接，用于显示控制器处理得到的菌液检测参数。 8.一种基于权利要求1至7任一所述的菌液合格快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将放有待检测菌液和标准生理盐水的混合溶液的检测皿放置在开口环托架上，质量秤检测得到质量参数； (2)第一光接收器接收到从待测菌液同一高度透射过来的透射光，根据透射光的光强度和光谱分布生成待测菌液的光谱曲线I和吸光度曲线A，并传输至控制器； (3)控制器根据待测菌液的光谱曲线I和吸光度曲线A计算出待测菌液光谱曲线I与内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇的相关系数P1和欧式距离L12；计算出待测菌液吸光度曲线A与内置标准生理盐水溶液吸光度曲线A＇的相关系数P2和欧式距离L34；其具体计算方法为：将待测菌液的光谱曲线I各点的对应数值记为x1k，将内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇各点的对应数值记为x2k，根据公式计算待测菌液光谱曲线I与内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇的欧式距离L12，其中k为不同波长第一光发射器的标号；将待测菌液的吸光度曲线A各点的对应数值记为x3k，将内置标准生理盐水溶液吸光度曲线A＇各点的对应数值记为x4k，根据公式计算待测菌液吸光度曲线A与内置标准生理盐水溶液吸光度曲线A＇的欧式距离L34，其中k为不同波长第一光发生器的标号；计算得到待测菌液的光谱曲线I各点的平均值并记为计算得到内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇各点的平均值并记为根据公式计算待测菌液光谱曲线I与内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇的相关系数P1，计算得到待测菌液的吸光度曲线A各点的平均值并记为计算得到内置标准生理盐水溶液吸光度曲线A＇各点的平均值并记为根据公式计算待测菌液吸光度曲线A与内置标准生理盐水溶液吸光度曲线A＇的相关系数， (4)、根据相关系数P1、欧式距离L12、相关系数P2和欧式距离L34判断菌液是否合格，具体判断方法：将相关系数P1、P2分别与内置预设的相关系数阈值相比较，将欧式距离L12、L34分别与内置预设的欧式距离阈值相比较；当相关系数P1、P2均大于预设的相关系数阈值并且欧式距离L12、L34均小于预设的欧氏距离阈值时则判断菌液合格，其余则判断不符合； (5)、第二光接收器接收到从待测菌液同一母线透射过来的透射光，根据透射光的光强度和光谱分布生成待测菌液的光谱曲线II，并传输至控制器； (6)、控制器根据待测菌液的光谱曲线II分别计算出待测菌液光谱曲线II各个高度位置的反射率，具体计算方法为：将光的入射角记为θ1，将光的折射角记为θ2，由于光发生器嵌于环托架上则待测溶液垂直入射，即入射角为90°，折射角是由第二光接收器测量得到；根据公式计算反射率Rs；根据公式计算透射率TS；再利用加-位法进行迭代运算得到组合层的反射率和透射率，具体计算公式为： T02＝T12(E-R10R12)-1T01 R20＝T12(E-R10R12)-1R10T21+R21 T20＝T10(E-R12R10)-1T21 R02＝T10(E-R12R10)-1R12T01+R01 其中T01是指0-1层之间通过面0的透射光；T02是指0-2层之间通过面0的透射光；T10是指1-0层之间通过面1的透射光；T12是指1-2层之间通过面1的透射光；T20是指2-0层之间通过面2的透射光；T21是指2-1层之间通过面2的透射光；R01是指0-1层之间在面0的反射光；R02是指0-2层之间在面0的反射光；R10是指1-0层之间在面1的反射光；R12是指1-2层之间在面1的反射光；R20是指2-0层之间在面2的反射光；R21是指2-1层之间在面2的反射光； (7)、计算组合层的欧式距离Li，其中i为同波长第二光发射器的标号，xi为i层的第二光接收器接收数值，为内置标准生理盐水溶液光谱曲线I＇各点的平均值；计算公式如下： (8)、计算得到i个Li，通过比较大小得到欧式距离Li最小的光发射装置位置h，根据公式： V＝πr2h 其中，r为检测皿的底面半径，H为检测皿的固定高度，从而含菌液高度为(H-h)， h为上清液与沉淀液的分界线高度，π为圆周率，V为体积；从而计算出上清液体积与含菌液体积； (9)、标准生理盐水密度为ρ1，根据标准生理盐水的体积计算标准生理盐水的质量m1＝ρ1V，在计算得到待检测菌液的质量m2＝m-m1，在根据待检测菌液的体积，计算待检测菌液的密度
所属类别：	发明专利