[发明专利]一种快速检测船舶压载水中存活单细胞生物的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速检测船舶压载水中存活单细胞生物的装置和方法，尤其涉及一种在微流控芯片上实现对船舶压载水中存活单细胞生物的全自动检测、分选、计数和尺寸判定的装置和方法。

背景技术

船舶压载水是用于为船舶提供稳性及调整船舶的吃水、吃水差，以满足船舶良好的操纵性能要求。装载部分压载水可以保证船舶在空载或部分空载以及在恶劣海况条件下的航行安全。

船舶压载水中含有大量的水生生物，并且由船舶压载水造成的外来海洋生物入侵，已被全球环境基金组织（GEF）确认为危害海洋的四大威胁之一。为更好的管理和控制船舶压载水，国际海事组织（IMO）于2004年通过了《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》（以下简称公约），公约强制规定船舶压载水排放前必须经过处理，并且处理后的船舶压载水中：（1）最小尺寸大于等于50μm的活体生物个数小于10个/m³；（2）最小尺寸大于等于10μm但小于50μm的活体生物个数小于10个/mL；（3）霍乱菌（O1和O139）的浓度小于1CFU/100mL或1CFU/g浮游动物样品；（4）大肠杆菌的浓度小于250CFU/100mL；（5）肠道球菌的浓度小于100CFU/100mL。公约还规定：港口国正式授权的官员有权根据相关导则对处理后的船舶压载水进行取样采样,看是否满足处理标准，但取样分析时间不能对船舶造成不当的延误。

一旦公约生效，随着而来的一个巨大挑战是港口国如何开展相关的压载水处理性能的符合性检查。综合目前的技术来看，当前微生物检测和计数方法主要有培养计数法、数字图像分析法、溶液电阻抗法、显微摄影法、幻灯测量法、光学显微镜计数法、荧光显微镜计数法、最可几率数-聚合酶链式反应计数法(MPN-PCR法)、混浊度计数法、流式细胞术法、分子检测方法和生化活力检测等方法。但是，这些方法都需要利用实验室相对成熟的设备和仪器进行分析，体积庞大，费时，不能方便的带到现场，有些检测方法无法区分微生物的死活和尺寸。而且，有些检测仪器需要专门的技术人员操作，因此不适合。

可见，发展面向压载水公约要求下的海事执法检查的微型化和便携化分析仪器和设备具有重要和迫切的研发需求，并且在提高我国海事执法水平、保障航运和保护海洋环境等方面也具有重要意义。

发明内容

为解决现有微生物检测仪器应用于船舶压载水检测存在的上述不足之处，本发明提出采用差分库尔特电子检测和激光诱导荧光检测联合法，通过电渗驱动样品流动，在微流控芯片上实现对船舶压载水中存活单细胞生物的全自动检测、分选、计数和尺寸判定。由于样品采用电动驱动和操控，避免了泵阀的使用，可方便的集成为便携化的检测仪器。

本发明提供一种快速检测船舶压载水中存活单细胞生物的装置和方法。

一种快速检测船舶压载水中存活单细胞生物的装置，其特征在于，包括PDMS微流控芯片，位于PDMS微流控芯片下方与PDMS微流控芯片封接的玻璃底片G；所述PDMS微流控芯片包括储液孔A、储液孔B、储液孔C、储液孔D、储液孔E、主通道、第一聚焦通道、第二聚焦通道、检测通道、第一分选通道、第二分选通道，储液孔A与主通道连接，储液孔B与第一聚焦通道连接，储液孔C与第二聚焦通道连接，储液孔D与第一分选通道连接，储液孔E与第二分选通道连接，第一分选通道、第二分选通道通过检测通道与主通道连接，第一聚焦通道、第二聚焦通道与主通道连接；储液孔A、储液孔B、储液孔C、储液孔D、储液孔E中插入铂电极，储液孔A中的铂电极的另一端与直流电源的正极相连，储液孔E中的铂电极的另一端通过电阻R、双刀双掷继电器和电位器连接至直流电源的负极，储液孔D的铂电极的另一端通过双刀双掷继电器和电位器连接至直流电源的负极，储液孔B和储液孔C中的铂电极直接与直流电源的负极相连接，电阻R两端通过导线连接至差分放大电路的两个输入端，差分放大电路的输出端连接至ARM的输入端；检测通道的上方设置激光发射探头，激光发射探头发射的激光通过第一滤光片进入检测通道，在玻璃底片G下方对着检测通道的位置设置第二滤光片，在第二滤光片的下方设置雪崩探测器，雪崩探测器的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接至ARM。

一种采用权利要求1所述的装置进行快速检测船舶压载水中存活单细胞生物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）样品提取步骤：从待检测的船舶压载水中提取船舶压载水样品；

2）船舶压载水样品以及缓冲液滴加步骤：将采用FDA染料染色后的船舶压载水样品加入到储液孔A中；并向储液孔A、储液孔B、储液孔C、储液孔D、储液孔E中分别滴加缓冲液；