一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统及其应用，该系统包括：富集装置，其包括：样品瓶

【技术实现步骤摘要】
一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统及其应用


[0001]本专利技术涉及大肠杆菌检测领域，更具体地涉及一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统及其应用
。

技术介绍

[0002]大肠埃希氏菌
(Escherichia coli
，简称
E.coli)
习惯称为大肠杆菌，是人及各种动物肠道中的正常寄居菌，常随粪便从人及动物体排除，广泛散播于自然环境中，因此一旦检出大肠杆菌，即意味着样品直接或间接地被粪便污染
。
因此，大肠杆菌被用作饮用水
、
食品等的粪源性污染卫生细菌学指标
。
我国食品和饮用水的相关国家标准中就明确规定了大肠杆菌的检出限，其中我国
《
生活饮用水卫生标准
》GB5749
‑
85
中关于生活饮用水的大肠杆菌标准的规定，
1L
水中不超过3个；若只经过加氯消毒即供作生活饮用水的水源水，总大肠菌群数平均每升不得超过
1000
个；经过净化处理及加氯消毒后供作生活饮用水的水源水，总大肠菌群数平均每升不得超过
10000
个
。
[0003]大肠杆菌的传统检测和计数方法是
MPN
法
(most probable number
，最大可能数
)
，此法的基础是大肠杆菌在生长培养基上进行乳糖发酵
、
产气和形成吲哚，但这一方法需要6‑7天的时间，已不能适应现代化品质管理的原则
。
[0004]目前新的扩增技术，包括免疫测定
(
酶联免疫吸附法
(ELISA))、
核酸鉴定
(
聚合酶链式反应
(PCR))
等，都需要繁琐的操作过程，且
ELISA
的检测结果易受多种因素影响，易出现假阳性，不适于现场检测；高通量测序需要事先分离出细菌的
DNA
，除了需要专业的操作人员外，且需要昂贵的核酸扩增仪器，难以满足现场快速检测的迫切需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统及其应用，从而解决传统的大肠杆菌检测和计数方法耗时较长
、
操作繁琐
、
难以满足现场快速检测要求的问题
。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统，所述系统包括：富集装置，其包括：样品瓶
、
反应液瓶
、
富集液瓶
、
废液瓶
、
电磁阀
、
富集芯片
、
以及泵，所述富集芯片包括：第一层芯片
、
第二层芯片
、
第三层芯片
、
以及夹设于第一层芯片与第二层芯片之间的第一滤膜
、
夹设于第二层芯片与第三层芯片之间的第二滤膜，通过对电磁阀的控制，使样品液被泵入富集芯片中，杂质被第一滤膜过滤，大肠杆菌被截留在第二滤膜上，经过反应液反冲得到大肠杆菌被富集的富集液；以及检测装置，其包括：液滴微流控芯片
、
加热板
、
油相瓶
、
电磁阀以及泵，通过对电磁阀的控制，使富集液在油相的剪切力作用下生成油包水微液滴，大肠杆菌在微液滴内发生酶促反应产生荧光，通过光学显微镜拍照，即可实现对水源中大肠杆菌浓度的检测
。
[0007]优选地，所述富集芯片中，第一层芯片上设有样品进口
、
废液出口
、
反应液进口
、
富
集液出口，以及中心孔，其中，废液出口
、
反应液进口
、
富集液出口
、
中心孔自上而下依次贯穿该第一层
、
第二层
、
第三层芯片，第一滤膜和第二滤膜分别设置于相应的中心孔处
。
[0008]优选地，第一层芯片上的样品进口
、
废液出口
、
反应液进口
、
富集液出口均通过电磁阀控制
。
[0009]优选地，富集芯片下方还设有加热板，以便于酶促反应的发生
。
[0010]优选地，第一滤膜的孔径为8～
30
μ
m
，第二滤膜的孔径为
0.2
～
1.0
μ
m。
更优选地，第一滤膜的孔径为8μ
m
，第二滤膜的孔径为
0.45
μ
m。
[0011]优选地，所述液滴微流控芯片上设有富集液进口
、
油相进口
、
富集液流道
、
油相流道
、
液滴观察区以及废液出口，富集液流道与油相流道在一个十字形结构处交汇以利于微液滴的形成，所述液滴观察区内部还设有支撑柱
。
[0012]优选地，所述系统实现了从毫升级样品到微升级样品的浓缩
。
[0013]根据本专利技术的第二方面，提供一种所述集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统在水质检测中的应用
。
[0014]根据本专利技术的一个优选方案，所述应用包括以下步骤：
S1
：打开样品进口
、
废液出口的电磁阀，使样品进入富集芯片，经过第一滤膜过滤杂质，第二滤膜截留大肠杆菌，废水排入废液瓶；
S2
：打开反应液进口
、
富集液出口的电磁阀，使反应液进入富集芯片，将第二滤膜上的大肠杆菌集中到反应液中，输入到富集液瓶中，得到
100
μ
L
富集液；
S3
：使富集液和油相同时泵入液滴微流控芯片，通过调节泵入的压力，富集液被油相分散成尺寸均一的油包水微液滴；
S4
：微液滴生成后平铺在液滴微流控芯片中，置于
42℃
热板子上经过
30min
的孵育，由于反应液中含有荧光底物，含有目标大肠杆菌的液滴内通过酶促反应生成大量荧光物质，在成像系统进行拍摄，通过计数发光液滴数量，即可得出样品中的大肠杆菌浓度
。
[0015]优选地，所述微液滴的直径为
75
～
200
μ
m
之间
。
[0016]根据本专利技术提供的系统，将大肠杆菌富集装置和大肠杆菌检测装置集成一体化，基于大肠杆菌和其余杂质的大小设计了两种孔径的两层过滤膜的富集芯片，实现膜上大肠杆菌的高效截留以及反冲富集；再通过液滴微流控芯片将富集液分散成油包水的微小液滴；微液滴生成后平铺在芯片内部，经过
30
分钟的孵育，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集水中大肠杆菌富集和大肠杆菌检测于一体的系统，其特征在于，所述系统包括：富集装置，其包括：样品瓶
、
反应液瓶
、
富集液瓶
、
废液瓶
、
电磁阀
、
富集芯片
、
以及泵，所述富集芯片包括：第一层芯片
、
第二层芯片
、
第三层芯片
、
以及夹设于第一层芯片与第二层芯片之间的第一滤膜
、
夹设于第二层芯片与第三层芯片之间的第二滤膜，通过对电磁阀的控制，使样品液被泵入富集芯片中，杂质被第一滤膜过滤，大肠杆菌被截留在第二滤膜上，经过反应液反冲得到大肠杆菌被富集的富集液；以及检测装置，其包括：液滴微流控芯片
、
加热板
、
油相瓶
、
电磁阀以及泵，通过对电磁阀的控制，使富集液在油相的剪切力作用下生成油包水微液滴，大肠杆菌在微液滴内发生酶促反应产生荧光，通过光学显微镜拍照，即可实现对水源中大肠杆菌浓度的检测
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述富集芯片中，第一层芯片上设有样品进口
、
废液出口
、
反应液进口
、
富集液出口，以及中心孔，其中，废液出口
、
反应液进口
、
富集液出口
、
中心孔自上而下依次贯穿该第一层
、
第二层
、
第三层芯片，第一滤膜和第二滤膜分别设置于相应的中心孔处
。3.
根据权利要求2所述的系统，其特征在于，第一层芯片上的样品进口
、
废液出口
、
反应液进口
、
富集液出口均通过电磁阀控制
。4.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，富集芯片下方还设有加热板，以便于酶促反应的发生
。5.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯世伦，龚鹏飞，蔡杲哲，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：