[发明专利]可现场部署的多路式取样和监测装置及细菌污染测量方法

说明书

一种用于通过感兴趣的类型的细菌来量化流体样本的污染的系统和方法。该系统包括：取样瓶，样本流体被采集到该取样瓶中；试剂，该试剂在感兴趣的细菌存在的情况下提供光学标记，该试剂与样本流体混合；温度控制器设备，该温度控制器设备用于温育样本流体。该系统还包括：光学传感器，该光学传感器用于多次从样本流体获得荧光光学信号和/或吸光度光学信号，该光学传感器使用最少两种波长来测量吸光度光学信号，而该两种波长被选择为使得一种波长比另一种波长对试剂的光学标记敏感；控制器，该控制器被配置为根据在流体样本的温育期间从至少一个光学传感器获得的荧光与时间曲线和/或吸光度与时间曲线的形状来确定样本流体的细菌浓度。

本申请是申请日为2018年3月1日，申请号为2018800150518，发明名称为“可现场部署的多路式取样和监测装置及细菌污染测量方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月1日提交的名称为“Field-deployable MultiplexedSampling and Monitoring Device and Bacterial Contamination MeasurementMethod”的美国临时专利申请序列号62/465,232的优先权，其在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种可现场部署的多路式取样和监测装置，其可以用于在没有交叉污染的情况下并且在不同深度处自主地取样和监测一片流体(abody of fluid，大量流体)。另外，提供了样本制备和分析模块及方法，其允许样本与试剂混合并温育一段时间，同时并行地对样本执行特定于波长的光学测量。

背景技术

在许多领域中，需要人工取样然后进行不同类型的实验室分析，来执行水质参数的监测。对于许多应用而言都是如此，包括饮用水、废水、环境用水、娱乐用水、沿海水和工业过程水监测。这种取样和分析操作既是配备密集又是劳动密集的，需要大量资源和训练有素的人员，既昂贵又耗时。此外，由于不正确的取样监管链，结果可能无法完全代表被收集的样本所处的环境；这可能导致取样采集期间的样本污染，或者导致在运输到实验室期间的温度变化和样本降解过程。化学平衡可能被影响，样本中的活性物质(例如细菌、藻类)可能会演变(繁殖或死亡)并消耗样本的营养物，并且样本与管道和容器材料的相互作用可能导致某些物种吸附到容器或管道壁或者从容器或管道壁释放。为了避免这种样本降解，需要采取附加措施，诸如样本冷藏，或添加不同类型的化学品，诸如固定剂。该要求进一步增加了样本收集和运输的复杂性和后方勤务(logistic，后勤、安排协调)。

通常，需要监测的事件可能在不可预测的时间发生(意外污染和风暴就是这种情况)，或者可能需要样本的时间序列以在事件的整个持续时间内的不同时间提供关于成分的信息(允许记录污染图)。这可能需要快速派遣人员并延长时间长度，相关成本高且后方勤务要求有难度。替代性地，可以使用自动取样装备(自动取样器)，自动取样装备可以通过外部命令、通过传感器(诸如降水传感器或浊度探头)远程触发，或者可以按照预编程的时间表操作。取决于应用，可能需要采集随机采集的样本(其代表在一个位置和一个时刻的取样介质)、复合样本(在一段时间内每隔一定时间间隔采集的多个样本)或者流动-比例复合样本(在一段时间内半连续地、以与在取样点测量的水流速成比例的平均摄入率收集的样本)。在某些应用中需要自适应取样(取样操作的开始由传感器读数触发)。

这种自动取样器应尽可能通用。特别地，它们应该易于安装和取回。它们应该能够在所有气象条件下、在近海岸或远离海岸的表面或不同深度处进行取样，并且不需要外部电源。样本应代表部署取样器的地方的介质。取样机制不应在连续样本之间引入交叉污染，尤其是如果以痕量水平监测污染物是重要的。