[发明专利]用于检测水或其它流体样品中污染物的设备

说明书

如水的千年发展目标中所认识到的，饮用水中微生物污染是导致腹泻疾病的主要原因，它导致发展中国家每年1.8亿人口(WHO，2004)的死亡，其中大部分是儿童。相反，在北美和欧洲的水公司由于需要遵守监管当局设置的严格标准以及近来有关生物恐布主义的需要推动了新型水检测技术的发展。在发展中国家，甚至连基础的水检测装置、熟练的技术人员以及适当的实验室设备都很难获得。因此，技术发展目标与疾病负担之间并不相适应。开发合适的诊断方法的失败类似于仅仅在发展中国家普遍存在的制药公司缺乏投资以开发治疗疾病的药物。

当诸如海啸和地震之类的自然灾难发生时，行政机构报告显示许多死亡并不是灾难自身的直接结果，而是由后续的疾病爆发而造成的，尤其来源于饮用水污染。由于工作人员、资源、信息和运输设施的严重缺乏，灾难之后对饮用水资源的检测成为值得注意的问题。

世界卫生组织发布了饮用水质量的指导方针。关于饮用水的细菌质量，世界卫生组织的网页上规定：“在任何100毫升饮用水样品中不能检测到大肠杆菌或者耐热大肠杆菌”。虽然要求遵守该项严格标准，并且在北部的绝大多数发达国家已经实现，但对于绝大多数的发展中国家来说在可预知的未来很有可能实现不了该项目标。对于取自例如河流或者天然泉水之类的乡村地区的公共水源的水尤其如此。

目前，在发达国家已经设计了许多其它的水检测技术。这是因为发达国家的水检测产品的市场要比发展中国家大的多，而发展中国家的政府仅有有限的资金用于检测。许多水检测技术，诸如标准膜过滤方法，需要在现场收集水样，将水样冷冻储存在运输容器中，之后运回微生物实验室。这个微生物实验室需要有适当的设备检测样品，例如玻璃培育器、试验架、用于处理有潜在危险废物的设备、冰箱以及具有进行水测试能力的技术人员。

在发展中国家的偏僻地区，许多这样的设备完全不能获得。用于将水样运回实验室的冰就有可能得不到。最近的微生物实验室距离可能相当远，并且对于工作压力巨大的政府环境健康技术人员，可能只有非常有限的运输手段。在当地建立实验室也可能很困难。主要的电力或者不能获得或者仅能得到一点，甚至带有工作台和活水的建筑也很难找到。许多发展中国家机构可能无法提供与某些水检测相关的高消耗资金。在许多发展中国家的乡村地区，缺乏受过训练且能够执行某些更加复杂的水检测程序的人员，例如计算指示细菌的最大可能数(Most Probable Number)或者进行合适的样品稀释。

近年来，在检测水的野外分析盒的开发中已经取得了一些进步。萨里(Surrey)大学开发了“DekAgua”分析盒并且其仍然在销售，并在野外使用，包括发展中国家和减灾机构。它是基于膜过滤技术，需要熟练的技术人员并且耗时。在最近几年来，开发了使用硫化氢(H2S)的检测方法，以提供“存在/不存在”的结果。这些检测的评估(Sobsey and Pfaender，2002)作出如下结论(第37页)：“各种改良的H2S方法已经在许多地方的各种水质中进行了试验，并且结果表明该方法是检测经过处理和未处理水中排泄物污染的合理方法。它有很多优点，包括低成本(据估计是大肠杆菌化验费用的20％)、简单并易应用于环境样品”。然而，该报告指出了H2S检测方法评估报告中的几点不足并且评论：“由于这些不足，不可能广泛并明确地推荐在检测饮用水排泄物污染中应用H2S测试。在可靠性方面以及检测饮用水的排泄物污染和其来源的灵敏度和特异性方面存在太多的不确定因素。”

传统的实验室测试包括取100ml水样，将其通过过滤膜，然后将留在过滤膜上的残余物用染色剂培育。经过一段时间的培育，手动计算被染色的大肠杆菌。近年来，几个厂家已经生产出使用营养指示剂来检测总的大肠菌和大肠杆菌(E.coil)的反应试剂。大肠菌产生使营养指示剂代谢并导致颜色改变或者产生荧光酶。因此，这些试剂能够通过肉眼或者激光检测鉴别大肠杆菌。现有的样品检测分析盒将一种这样的营养指示剂与带有很多数量(50-97)的单独样品接收容器的可密封薄膜包装相结合使用。该营养指示剂与水样混合之后注入所述薄膜包装，之后将薄膜包装密封以使得所述单独的容器都充满了样品和营养指示剂混合物。经过合适时间的培育，计算显示阳性结果(表示被污染)的样品容器的数量并用统计分析评估污染水平，其单位是cfu/100ml(每100ml中的细菌群落总数)。然而，样品和营养物的混合、薄膜包装的填充、阳性结果的计算以及统计分析都需要有经验的或者受过教育的人员，而上述要求不适于一般的情况下例如发展中国家的未经培训或未经教育的人员使用。

因此需要基本克服了上述缺点的检测流体样品质量的方法和装置。