本发明专利技术公开一种基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测方法与装置，将养鱼环境中存在的有害菌与其对应致敏乳胶在微流控芯片中充分混合并发生凝集反应，利用凝集反应造成的混合液吸光度变化来判断凝集反应的程度，最终转换成养鱼水环境有害菌的浓度输出；原始水样细菌脱附处理结构底部连接水泵和原始水样进水口、顶部连接密度较大非生物颗粒输出管道和吸附推抽式过滤结构；电动混合微流控芯片具有微混合室、细菌样品入口及致敏乳胶入口；整个装置从原始水样的提取到检测结果输出实现了养鱼水环境有害菌的在线全自动化监测过程，实时在线对原始水样中有害菌含量监测，对细菌性鱼病的发生能够做到提前预警。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种养鱼水环境中有害菌检测技术，尤其是基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测方法与装置。
技术介绍
我国是水产养殖大国，目前，养殖产量面临着严重的病害威胁，水产养殖病害在 300种以上，每年约1/10的养殖面积发生病害，每年因病害损失的养殖产量约占30%，直接经济损失都超过百亿元，其中细菌性鱼病的发病率和致死率都接近或超过50%。因此，鱼病的实时监测成为水产养殖业的研究热点。专利申请号为200410041911. 5公开了一种采用图像处理的鱼病自动诊断方法及其装置，该方法将计算机数字图形处理技术应用到水产养殖领域中，该装置通过摄像头将鱼池的画面实时拍摄下来，然后传送给视频图像采集卡，图像采集卡负责将模拟图像信号转换成计算机能处理的数字图像信号，将病鱼的白色腹部与背景分割开，通过统计白色区域部分的数目和大小，进行鱼病判断，采取措施。该方法虽然具备了较好的自动化性，但是该方法的鱼病监测是建立在鱼塘出现了部分泛塘死亡现象后的快速预警，并不能对鱼病的发生进行提前预判。有害菌的传播介质主要是水，有害菌游离于水中或者吸附于营养物质颗粒上，经过鱼的呼吸作用达到鱼的腮内，或者通过鱼的进食进入鱼的体内，从而使鱼类感染。因此， 要想提高细菌性鱼病的预判力，应该及时在鱼群细菌性感染之前，发现养鱼水环境中的有害菌。目前的养鱼水环境有害菌快速检测方法有细菌学检验方法、分子生物学检测方法以及免疫学检测方法，这些方法虽然能够对水中的有害菌进行检测，但样品的配置及检测环节较为复杂，因此只能作为一种离线检测方式来使用。微流控芯片是近年来发展的一种将生物和化学等领域中所涉及的样品反应、分离和检测等基本操作单元集成到一块数十平方厘米甚至更小的芯片上的新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前养鱼水环境有害菌在线检测方法的滞后性缺陷，针对养鱼水环境的特殊性，基于先进的微流控芯片技术，提出一种基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测方法与装置，实时在线对原始水样中有害菌的含量进行监测，对细菌性鱼病的发生做到提前预警。本专利技术基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测装置采用的技术方案是: 包括原始水样预处理结构和电动混合微流控芯片，原始水样预处理结构包括原始水样细菌脱附处理结构及吸附推抽式过滤结构，原始水样细菌脱附处理结构底部连接水泵和原始水样进水口、顶部连接密度较大非生物颗粒输出管道和吸附推抽式过滤结构；电动混合微流控芯片具有微混合室、细菌样品入口及致敏乳胶入口，细菌样品入口及致敏乳胶入口共同通过汇聚流动微通道连通微混合室的输入端，微混合室通过其输出端口连接全反射毛细管；致敏乳胶入口通过输出毛细管与分时选择组合注射结构相连接，细菌样品入口通过毛细连接管与吸附推抽式过滤结构相连；分时选择组合注射结构包括由 I 个注射泵组成的注射泵组，各注射泵均通过多输入单输出汇聚阀连接所述输出毛细管；在所述微混合室的壁面两边设置两排各N个电极，分别为电极和电极Al，两排N个电极均连接由3个控制电源α、β、ω组成的电源组，电极a, B, c. . . W，x, Y与控制电源 α相联接，电极A，b, C. . . w, X，y与控制电源β相联接；在所述全反射毛细管与电动混合微流控芯片的连接端设有光源，光源通过导线连接所述控制电源ω，全反射毛细管另一端设有光电装换器，光电转换器依次连接数据采集卡和计算机。本专利技术基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测方法采用的技术方案是依次按如下步骤1)开启水泵，将养鱼水环境的原始水样抽入原始水样细菌脱附处理结构后开启原始水样细菌脱附处理结构，密度较大的非生物微颗粒排出，密度较小的细菌微颗粒送入吸附推抽式过滤结构。2)开启吸附推抽式过滤结构，将体积较大的非生物微颗粒滤除， 将处理后的原始水样送入电动混合微流控芯片的细菌样品入口。3)开启电源组，通过控制电源α、β向各对应电极发出控制电压信号对微混合室进行电动混合。4)开启控制电源 ω、光源及光电转换器，光源发射的光经过全反射毛细管的多次反射进入光电转换器，对液体进行吸光度检测。5)开启第I号注射泵，将检测第一种细菌的致敏乳胶试剂注入致敏乳胶入口，当从细菌样品入口输入的样品含有病原菌，在经电动混合后充分发生免疫凝集反应， 在全反射毛细管处的吸光度发生变化，吸光度变化量通过数据采集卡传送给计算机，计算机利用凝集反应造成的混合液吸光度变化来判断凝集反应的程度，转换成养鱼水环境有害菌的浓度输出；反之，当从细菌样品入口输入的样品不含病原菌，吸光度无变化。6)停止第 I号注射泵，延时一段时间再开启第Π号注射泵，将检测第二种细菌的致敏乳胶试剂注入致敏乳胶入口 ；如此重复步骤5)的检测过程直至最后的第T号注射泵检测完毕。本专利技术与已有技术相比，具有如下优点I、本专利技术有效地将免疫凝集技术、微流控芯片技术以及光电检测技术综合应用到养鱼水环境有害菌在线检测上，解决传统有害菌离线检测方法复杂度高、检测时间长及时效性差的难题。2、本专利技术有效地提供了养鱼水环境原始水样的自动化提取过程，解决了原始水产养殖环境不能直接采用微流控芯片检测难题。3、本专利技术将不同菌种的致敏乳胶试剂进行分时施用到微流控芯片中，从而使得一片微流控芯片在不增加光电检测设备的基础上能够同时检测多种病原菌含量，解决了常规方法检测单一的难题。4、本专利技术通过采用改变避免电势来提高混合过程，解决了被动式微混合器加工难度大且容易结垢堵塞的难题。5、本专利技术通过在检测口设置全反射毛细管来增加光程的方法提高检测敏感度，从而避免了常规光电检测方法因为检测光程短造成的检出限高的难题。6、本专利技术装置的工作过程为全自动化检测，可以实现养鱼水环境有害菌的远程在线监控与提前预警，解决常规检测方法难以实现自动化在线检测的难题。附图说明图I是本专利技术基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测装置整体示意图2是图I中原始水样预处理结构9的结构放大示意图3是图I中分时选择组合注射结构3的结构放大示意图。图4是图I中电动混合微流控芯片8的结构放大示意图5是图4中电动混合微流控芯片8的控制混合过程示意图6是本专利技术基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测方法的流程附图中各部件的序号和名称1.注射泵；2.多输入单输出汇聚阀；3.分时选择组合注射结构；4.电源组；5.光源；6.全反射毛细管；7.光电转换器；8.电动混合微流控芯片； 9.原始水样预处理结构；10.废液排放管；11.数据采集卡；12.计算机；13.原始水样细菌脱附处理结构；14.吸附推抽式过滤结构；15.水泵；16.原始水样进水口 ；17.密度较大非生物颗粒输出管道；18.磁力搅拌子；19.导线；20.连接管；21.旋转磁场发生器；22.毛细连接管；23.汇聚流动微通道；24.毛细管；25.输出端口 ；26.毛细管；27.微混合室；28.致敏乳胶入口 ；29.细菌样品入口。具体实施例方式参见图I和图2，为本专利技术基于微流控芯片的养鱼水环境有害菌实时检测装置结构，该装置包含原始水样预处理结构9、致敏乳胶试剂的分时选择组合注射结构3、电动混合微流控芯片8等组成。整个装置从液体进样到检测结果输出实现了养鱼水环境有害菌的在线全自动化监测过程。本专利技术养鱼水环境的原始水样预处理结构9，实现养鱼水环境原始水样的预处理， 如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张荣标，杨宁，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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