检测和监测水中毒性的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于分析和监测水中毒性的设备。本发明专利技术的装置特别地设计用于在同一时间快速确定数个样品中水的毒性，准确度和精确度高。该装置尤其依赖随机接入分析技术，其允许自动和连续分析水样。本发明专利技术的设备应用在水源控制和监测领域，以及生态毒理学分析领域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测和监测水中毒性的设备和方法说明本专利技术涉及用于分析和监测水中毒性的设备。本专利技术的装置特别地设计用于在同一时间快速确定数个样品中水的毒性，准确度和精确度高。本专利技术的设备应用在水源控制和监测领域，以及生态毒理学分析领域。现有技术状态水质量的监测在全世界是保护安全性和健康的基本问题。全球非常普遍的用于水毒理学分析的一种技术是StrategicDiagnostics公司以商品名销售的实验室产品。这种系统由光度计构成，用于测量在分析试验前从冻干细菌复水的细菌的生物发光变化。分析试验由专业操作者以全手工模式进行。就通过自动系统监测水中毒性而言，市面上只能购买到基于流体技术的分析仪。通过细菌性微生物基于流体技术的一些毒性分析仪是microLANB.V.生产的在线生物监测系统，以及CheckLight有限公司生产的连续污染生物监控仪。总之，样品和发光细菌分别传送，共同引入测量荧光的腔中，用于确定样品毒性作用。紧接此前和此后，发光细菌独立地传送并与对照样品一起引入测量发光用于确定空白的腔中，平行于用于测量样品的腔。空白和样品之间的对比表明了毒性测量。即使考虑通过自动系统用微藻监测水中毒性，市面上也只能购买到基于流体技术的分析仪。分析仪Algae非常普遍，由bbe-MoldaenkeGmbH生产，其中微藻在发酵罐中连续培养。类似于基于细菌底物的流体系统，分析程序基于生物底物在带有空白或样品的测量腔内的液压输送，从空白和样品测量的对比获得结果。监测到的现象是植物毒性干扰物质引起藻类延迟发光，较有名地被称为延迟荧光。目前生产的一种在线分析仪是AppliTek的Gibson和Jones的专利EP1883808(A2)的商业衍生品。这种专有技术基于使用生物发光细菌监测水中毒性，所述生物发光细菌通过稳定状态条件下运作的生物反应器连续培养。随后，将细菌从生物反应器中取出，使得能够以连续流动模式进行分析。Jang-cheonCho等人(Biosensorsandbioelectronics(生物传感器和生物电子学),vol.20,nr.2,2004)描述了一种设备，其中使用微孔板中的重组生物发光细菌进行水样的毒性分析。在此文件中描述的设备不是基于随机接入技术(randomaccesstechnology)(JournalofAutomaticChemistry(自动化学杂志),Vol.10,Nr.4(10月-12月1988),p.167-170)。Eberhardkuster等人(Biosensorsandbioelectronics,vol.19,nr.12,2004)描述了一种用于通过生物发光细菌费氏弧菌(Vibriofischeri)测量水样的毒性的设备，这种设备也不是基于随机接入技术，但基于之前已描述过的用于分析仪Algae的流体技术。现有技术的主要优势现有技术分析仪的一个主要的限制是不能同时分析数个样品，以及高精确度和高准确度水平地获得同一样品的数个测量。此外，现有技术可获得的分析仪需要时间进行分析，与自来水厂突发污染事件需要的快速干预不兼容。现有技术存在的自动分析仪基于微生物(藻和细菌)的液压输送，因此会受到交叉污染以及脏污。专利技术目的本专利技术涉及一种设备，基于随机接入技术和直接读数，以同时连续监测水的质量以及以自动方式分析样品、沥出液和水提物，包括它们的组成部分，该设备与能够确定水中的污染以及检测样品、沥出液和水提取物中污染物的存在的分析方法相关。本专利技术的设备应用在控制和监控水源领域，所述水源包括自来水厂和地下水、从工厂进出的工业用途的水、民用和工业预处理和处理后的逆流水、地下水和表面水，包括河流、水源、溪流、渠道、水池、江河、湖泊，也包括海水。类似地，本专利技术可用在任何来源的样品、沥出液和水提物和/或衍生物包括废弃物、土壤、沉积物和材料的生态毒理学分析领域。本专利技术的目的是解决已知技术仍然未解决的数个问题，而这是通过权利要求1限定的设备获得的。本专利技术的其它特征限定在相应的从属权利要求中。本专利技术的优势通过克服已知技术提到的问题，本专利技术包括数个明显的优势：1.可以连续监控。2.可以同时取样和处理数十个样品。3.大大减少采样、准备和测量的时间。4.完全自主分析，维护了成本和劳动力。5.实验准确性和精确性更高。6.几乎实时发送信号，即使是远程突发污染事件，并因此可以及时使监测的水源、水体、逆流物质、出水或自来水厂安全。7.可以同时评价对细菌和藻类(即原核生物和真核生物)的毒性作用，具有时间实用性、微生物底物稳定性和持续性，所述底物可在25-35天范围内定量。而使用已知技术的流体技术的设备(分析仪)一次仅能分析一个样品，或只能分析非常有限数目的样品，但本专利技术的设备能够同时分析大量样品，数目相当于反应盘中的可用位置。因此，还可以同时重复同一样品，用不同的稀释度同时分析同一样品以及同时进行空白的测量和用带有已知毒性的纯化合物和/或实际基质进行校准。本专利技术的设备能够每10-30秒分析样品，而流体技术分析每个样品需15-30分钟。细菌或藻类悬浮液连续通过流动分析仪的整个路径增加了污染和生物污染的风险，特别是在导管和管道中。因此，整个系统在一个样品与另一个样品之间需要一个或多个清洗和灭菌程序，以避免已提到的污染或对后续分析任何类型的干扰。相反，本文描述的设备中，收集针头和反应皿暴露于潜在的污染中，并因此可清洗。这可以保证系统非常高水平的清洁和可靠性。仅在装有多个检测器(数目等于待同时测量的空白、校准品和样品的数目)时，流体分析仪才可进行空白、校准品和样品同步动力学的测量。但是，假如，毒性作用通过信号减弱或变化(相对于无污染情况下进行的试验观察到的)来计算，在不同时间测量空白、校准品和样品会导致错误，该错误可变得显著。因此，获得的结果与该精确的时间范围内可表示的活性群体的理想代谢作用严格相关。假定其代谢状态具有固有的暂时性，细菌和微藻两者均受到信号变化和灵敏度影响，随着时间流逝，甚至影响非常大。相反，本专利技术设备可同时进行空白、校准品和样品的动力学测量，甚至以非常短的间隔进行，对于整个希望的时间，例如每10-30秒，其使用一个单生物发光检测器和一个单荧光检测器，因为旋转并相应于要求的检测器放置到位的是反应盘。这导致了至关重要的附加值，这能够平行于实际样品的分析，用具有已知毒性的不同类型的毒性分析物和/或实际基质进行空白和校准的循环。相对于分析仪AppliTek的本专利技术的设备目标具有如下额外的优势：1.通过操作空白和污染物，可以监控一次性小药瓶中包含的生物反应性。在效率损失时，可简单地替换反应性。相反，在设备中，恒化器是发酵罐，管理非常关键，并容易受到外部污染物影响，并且，为了保持以高效方式运作，其需要无数参数的复杂控制，例如微生物的密度、总体积、试剂的添加和移除、曝气和浊度。在简单失效或不方便的污染情况下，发酵循环的再激活是长时间的复杂过程，或至少不如更换小药瓶那么立竿见影。2.由于难以去除形成的小气泡，这会明显地影响分析测量，流体分析仪的液压系统需要气体捕捉器或类似的系统用于去除这些气泡。3.连续流体分析仪中的发光或荧光测量时间需要加快，因为生物分析物悬浮于移动的流体中。此外，测量的光子数目根据流动速度而变化。考虑到在本文描述的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备(1)，其基于随机接入技术，直接读数用于分析和监测水中毒性，包括：a)水样储存模块(2)；b)水性缓冲液储存模块(3)；c)分配模块(4)；其特征在于，其包括：d)易于容纳反应皿(6)的反应盘(5)；e)所述反应皿(6)的清洗模块(7)；f)布置在所述反应盘(5)预定位置的一个或多个发光测量模块(8)和/或荧光测量模块(9)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.15 IT RM2012A0002181.一种设备(1)，其基于随机接入和离散技术，直接读数用于利用生物发光细菌和/或微藻分析和监测水中毒性，包括：a)水样储存模块(2)；b)水性缓冲液储存模块(3)；c)分配模块(4)；其特征在于，其包括：d)易于容纳反应皿(6)的反应盘(5)；e)所述反应皿(6)的清洗模块(7)；f)布置在所述反应盘(5)预定位置的一个或多个发光测量模块(8)，其中所述发光测量模块(8)包括安装在所述反应盘(5)预定位置的光电倍增管(18)和光纤束(19)，其中所述光纤束(19)在所述反应盘(5)侧具有矩形截面和基本对应于所述反应皿(6)表面的表面，并在所述光电倍增管(18)侧具有圆形截面，以及其中反应盘(5)自动旋转以轮流放置每个反应皿，以自动测量反应悬液发射的光。2.根据权利要求1所述的设备(1)，进一步包括一个或多个荧光测量模块。3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中所述荧光测量模块(9)包括波长不同的至少3个激励光源(20)，各检测器(21)相对于所述光源呈约90°设置。4.根据权利要求1-3任一项所述的设备(1)，还包括微生物复水模块(11，12，13)。5.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括用于支持藻溶液的恒温光照反应器(14，15，16)。6.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括采样模块。7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中所述采样模块包括用于过滤、UV消化、酸消化、蒸馏、透析、稀释和/或浓缩水样的装置。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·莫谢塔，
申请(专利权)人：P·莫谢塔，
类型：发明
国别省市：意大利;IT