[发明专利]一种基于米氏散射和空间光调制器的微生物快速检测设备

说明书

本发明公开了一种基于米氏散射和空间光调制器的微生物快速检测设备，包括激光器、光学系统、探测器球形阵列框架、样品池和光电探测器件。激光器发射的激光束经过准直后形成平行光，然后经由光学系统汇聚，照射到样品池中的微生物样品上，微生物的被激光照射后，向空间发射出散射光，散射光被环绕在样品池周围的光电探测器件接收，基于米氏散射理论，通过计算机对接收到的光电信号进行解析计算，可以实时检测到当前微生物的形态。本装置实现了微生物的快速实时检测，采用光学散射的原理，提高了检测速度和精度，实现了采集过程中的信号实时采集、处理和分析。

技术领域

本发明属于医学生物微生物、细胞组织检测领域，是一种基于米氏散射和空间光调制器的微生物快速检测设备。

背景技术

微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物包括细菌、病毒、霉菌、酵母菌等。微生物的检测在食品安全、疾病诊断和控制、生物科学研究等方面有着重要的意义。微生物的快速检测要求在尽可能短的时间内检测出目标微生物，同时灵敏度和特异性高，操作尽可能简单。传统的微生物检测方法主要有培养膜法、螺旋平板计数法、滤膜法以及新兴的ATP生物荧光法、电阻抗法、颜色变化、流式细胞技术及激光扫描技术。这些方法通常成本比较高，需要预先对微生物进行一定数量的培养并在培养过程中加入特定的培养试剂，同时培养过程需要耗费较多的时间，并且检测结果出现假阳性的可能性较高。

米氏散射理论是研究透明介质中，单色光波照射到任意直径和成分的球形颗粒上，光波发生散射的特性以及解的理论。米氏散射理论在环保、能源、天文、气象、医学等领域得到了广泛应用。透明液体中的微生物，经过激光的照射后，会向周围空间发出散射光，且不同角度空间的散射光强度与颗粒直径存在相关性，不同形状的粒子在空间的散射光强度分布有不同的规律，通过收集周围空间的散射光，基于米氏散射理论即可解出微生物的形态结构参数。基于米氏散射的微生物快速检测方法，不需要额外引入化学试剂，同时获得信号数据实时程度高；通用性好，一套装置可以实现不同形状和尺寸的微生物检测；检测速度快，由于采用光学检测的方法，通过高速率的光电探测器件，可以快速的获得散射光信号，然后由计算机得到当前微生物的形态信号特征。

为实现基于米氏散射的快速微生物检测，需要将一定能量的单色光照射到微生物上，激光具有单色性好、能量集中、光束质量高的特点，是当前生物光学检测的常用光源。同时为了收集空间散射光，需要在微生物周围安放光电探测器件，光电倍增管具有响应速度快、噪声低、增益大的特点，是光电检测装置中的常用器件。

综上所述，基于米氏散射的微生物快速检测系统有着广阔的运用前景，相比于传统的微生物检测方法可以大大提高检测的速度和精度，且操作简单，通用性强。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种简易的实现快速实时检测微生物形态的光学检测系统结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于米氏散射和空间光调制器的微生物快速检测设备，包括激光器，光学系统，探测器球形阵列框架，样品池，光纤，空间光调制器，光电倍增管；激光器，产生功率可调的连续激光，经过光学系统汇聚后，通过探测器球形阵列框架端口的孔照射到探测器球形阵列框架中心，激光光斑聚焦点与探测器球形阵列框架的球心重合，在探测器球形阵列框架中放置样品池，样品池为球形透明玻璃器皿，样品池球心与探测器球形阵列框架球心共心重合，激光汇聚照射到样品池中的样品上，样品的散射光被分布在探测器球形阵列框架上的光纤收集，信号光经过光纤照射到空间光调制器上，经过空间光调制器调制后被光电倍增管接收。

所述的探测器球形阵列框架由多根半圆弧状金属结构轴组合形成球形笼状结构，半圆弧状金属结构轴上，等间距设置安装孔位，用于安装光纤。

所述的光纤安装在探测器球形阵列框架的安装孔位上，光纤的光轴延长线相交于探测器球形阵列框架的球心。