一种850nm激光微生物病毒探测方法及系统装置制造方法及图纸

一种850nm激光微生物病毒探测方法及系统装置，使用850nm波长的激光发生器，发出大功率激光，当大功率激光照射到微生物蛋白质分子时会反射400nm

【技术实现步骤摘要】
一种850nm激光微生物病毒探测方法及系统装置


[0001]本专利技术属于激光微生物探测
，具体涉及一种850nm激光微生物新冠病毒探测方法及系统装置。

技术介绍

[0002]生活中细菌有，常规微生物项目：细菌总数、大肠菌群、大肠杆菌、酵母总数、霉菌总数；致病微生物项目：沙门氏菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌O157：H7、弯曲杆菌、致病弧菌、副溶血弧菌、志贺氏菌、假单胞菌等。日益严峻的疫情、食品安全局势等都需要提高检测效率、节约人力资源成本、与国际技术接轨。国外许多政府检测机构都在大量使用快速检测方法，尤其是ATP法、免疫法、阻抗法和显色培养基法在国外应用比较多。国内的许多政府检测机构也都已经在使用或正在考虑使用国外先进的快速检测技术。从长远发展趋势来说，快速方法是微生物检测的一大方向，新型激光检测法是未来的一大趋势。
[0003]常规微生物快速检测技术现状：
[0004]传统计数改良法：1、螺旋平板计数法：螺旋接种仪+菌落计数；2、滤膜法：常用于一些可过滤样品的检测；3、纸片法：培养基固体在载体上。省去制做培养基的时间。主要用于细菌总数检测；4、其它：如Simplate即用胶,改良MPN产品。
[0005]螺旋平板法的优缺点，优点：与传统方法相比，无需稀释3个梯度，每个梯度倒2个平板，节省了大量人力物力。缺点：检测时间并没有缩短，菌落总数仍需要培养48小时。需要配合自动菌落计数仪，否则人工计数更麻烦。
[0006]滤膜法，滤膜法常用于可过滤样品的微生物检测。优点：灵敏度增大，菌落无扩散情况，便于计数。缺点：需要额外的支出购买真空泵，多联支架及一次性滤膜；如果抽滤过程空气洁净度不够，有可能造成二次污染，尤其是对菌数要求特别严格的产品，如啤酒，澄清果汁，桶装饮用水等。
[0007]皿膜法—以纸片法为代表，纸片法是目前被广泛接受的方法。国标餐具大肠菌群采用的就是纸片法。优点：无需制备培养基，携带方便，非漫延菌落计数较方便。缺点：不能节省检测时间。检测成本相对偏高。大肠菌群纸片存在与MPN法无法对应的问题，金黄色葡萄球菌纸片存在取样量太低的问题。目前仅细菌总数纸片有一些用户。
[0008]新型850nm激光微生物病毒探测系统，优点：精度非常高，可以达到99.99％的精度，能快速数出细菌数量。使用便捷、快速，设备一打开就能看到微生物数量等数据。一次性投入可以使用10—20年，无限次数使用。可以与其它灭菌设备联动，达到自动化处理的效果。缺点：无法判断，具体是什么微生物，只能探测出来总体数量目前只能对空气中的微生物进行探测，(不能探测物体表面等)。

技术实现思路

[0009]本专利技术目的在于提供一种使用850nm波长的激光照射到微生物病毒上，并反射回来荧光，通过接收反射荧光，并计算出微生物病毒的数量空间分布密度,以解决在公共空间
或特定空间内快速检测出微生物病毒空间分布密度的技术问题。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0011]使用850nm波长激光发生器，激光器功率为15W，为了保障激光器稳定的功率输出，功率输出偏差范围控制在正负1％以内，系统采用半导体制冷恒温控制系统。大功率激光器发出850nm波长的激光，激光功率15W，当激光照射进探测腔体，探测腔体从外部引入空气，空气流过探测腔体，激光照射到空气的灰尘等杂物颗粒的时候反射的是850nm波长的激光，当激光照射到新冠病毒蛋白质分子的时候会反射410—600nm波长的荧光。在激光探测腔内安装APD雪崩二极管光电探测器，在APD雪崩二极管表面安装有一组阻挡滤光片(又称吸收滤光片或仰制滤光片)，阻挡滤光片的作用是滤除850nm波长的激发光，只允许波长为410
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650nm的荧光通过。APD接收到波长为400
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600nm的荧光信号后，信号发给运算放大电路，把信号放大80
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100倍，放大后的信号，被嵌入式核心控制模块接收并进行计数统计。
[0012]嵌入控制系统会预先输入病毒检测参数，每分钟流经探测腔体的空气流量的体积，探测到到新冠病毒数量。例如病毒数量在10个以内算是正常水平，20
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50个属于危险环境。
[0013]为了进一步提高探测精度，可以做成4组激光器发出4组850nm波长激光，APD接收器也是4组，在通过运算放大器把接收到的光电信号进行80
‑
100倍放大，发送给嵌入式控制模块，嵌入式控制模块用户嵌入的计算报警算法模型，用户可以自行设置单位时间内1分钟探测到多少个病毒，并触发报警。嵌入式控制模块接收探测信号并做运算处理后，输出病毒探测显示结果，并同时发送给报警模组，报警模组可以是声光电多种报警模式。同时探测信息和经过用户设置的参数的算法模型运算后的探测结果传送给监控现场信息发布中心，现场信息发布中心通过LED大屏幕、电视墙等方式对探测结果进行显示。并同时上传云平台系统，发送给疫情控制中心。
[0014]激光器采用15W功率850nm波长激光器，半导体APD探测器SiliconAPD采用接收光波长400nm
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1100nm密封陶瓷封装，小信号快速探测高灵敏度探测器。探测荧光的波长为410nm
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650nm。APD上面覆盖(又称吸收滤光片或抑制滤光片)的作用是滤除激发光，只允许反射荧光通过，透光范围为410～650nm。
[0015]探测器腔体和850nm波长激光射出的腔体空腔壁均采用涂有吸光材料(吸光率99.9％)可减少成像系统中的杂散光和噪声，在掠射角的镜面反射率接近零，杂散光抑制比高达8x 10
‑7)。采用爱特蒙特光学(Edmund)公司生产的吸光材料，吸光波长范围为200
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5000nm。
[0016]APD光电探测器采用多单元阵列大面积接收型，APD外围增加屏蔽罩，屏蔽额外电磁干扰。
[0017]激光器850nm波长激光入射经微生物蛋白质分子90度反射后与反射荧光成90度直角，APD探测器反射荧光接收面与850nm激光发射成180度平行安装。APD探测器焊接在PCB电路板上，PCB电路板固定在金属固定底座上，金属固定底座与外壳由3颗可以0—2mm范围内调节高度细牙螺纹螺柱固定，螺柱每旋转一圈升高高度为0.05mm，通过调节3颗螺柱的高度控制APD探测与激光器发出激光180度平行度和APD探测器的水平度，从而达到与发射荧光90度垂直照射到APD探测器接收发射荧光平面。
[0018]15W大功率850nm激光发生器需要稳定的温度控制，以实现15W大功率850nm波长激
光稳定的功率输出，采用半导体热电制冷片(Thermo Electric Cooler，TEC)技术控制温度恒定和稳定。激光器采用半导体热电制冷片(Thermo Electric Cooler，TEC)和负温度系数(Negative Temperature Coef
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种850nm激光微生物病毒探测方法，其特征在于，使用850nm波长的激光发生器，发出大功率激光，当大功率激光照射到微生物蛋白质分子时会反射400nm
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600nm波长的荧光，在与发射激光平行面安装APD雪崩二极管光电探测器，反射荧光与850nm波长照射激光成90度直角，APD雪崩二极管光电探测器反射荧光接收面与发射荧光成90度直角安装，当有反射荧光照射到APD雪崩二极管光电探测器，APD雪崩二极管光电探测器探测到微生物蛋白质分子发射回来的波长410nm
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600nm的荧光。2.根据权利要求1所述的一种850nm激光微生物病毒探测方法，其特征在于，通过空气泵向探测腔体送入空气，嵌入式控制系统会计算单位时间内送入探测腔体的空气流量，依据单位时间内探测出的微生物蛋白质分子数量，计算出环境中微生物蛋白质分子的数量，依据探测结果设备报警参数。3.根据权利要求1所述的一种850nm激光微生物病毒探测方法，其特征在于，由多组850nm激光发生器、探测腔体、APD雪崩二极管光电探测器组成探测系统，当APD接收器接收到反射荧光信号后，通过运算放大器把接收到的光电信号进行80
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100倍放大，发送给嵌入式控制模块，嵌入式控制模块用户嵌入的计算报警算法模型，用户可以自行设置单位时间内探测到多少个病毒，并触发报警，嵌入式控制模块接收探测信号并做运算处理后，输出病毒探测显示结果，并同时发送给报警模组，报警模组可以是声、光、电多种报警模式，同时探测信息和经过用户设置的参数的算法模型运算后的探测结果传送给监控现场信息发布中心，现场信息发布中心通过LED大屏幕、电视墙方式对探测结果进行显示，并同时上传云平台系统，发送给疫情控制中心。4.一种850nm激光微生物病毒探测系统装置，其特征在于，系统由850nm波长大功率激光器，APD雪崩二极管光电探测器，空气泵、探测腔体、激光器半导体TEC恒温控制系统、APD信号放大系统、嵌入式控制模块组成。5.根据权利要求4所述的一种850nm激光微生物病毒探测系统装置，其特征在于，激光器使用850nm波长10
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30W功率的激光器。6.根据权利要求4所述的一种850nm激光微生物病毒探测系统装置，其特征在于，在APD雪崩二极管表面安装有一组阻挡滤光片(又称吸收滤或仰制滤光片)，滤除激发光，只允许反射荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，石兴，
申请(专利权)人：上海凌泽信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：