專利名稱：一種硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
硫酸鹽還原菌廣泛存在于海洋、河流和土壤中，硫酸鹽還原菌是典型的腐蝕性微生物，能夠促進(jìn)鋼、銅、鋁等多種金屬材料的腐蝕，由于微生物腐蝕直接與微生物的活動(dòng)相關(guān)，所以研究環(huán)境中硫酸鹽還原菌的濃度對(duì)調(diào)查微生物腐蝕具有重要意義。目前，測(cè)定硫酸鹽還原菌濃度的方法主要有三種，分別是傳統(tǒng)的MPN法(國(guó)家發(fā)明專利200510009980. 2，實(shí)用新型專利02275306. O)，電化學(xué)傳感器法(專利03111330. 3)和分子生物學(xué)法(國(guó)家發(fā)明專利 200510010459, 200810064902. 6,200510029247. 7)。其中傳統(tǒng)的 MPN 法(絕跡稀釋法)數(shù)據(jù)可靠性高，但檢測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)，不能及時(shí)地指導(dǎo)生產(chǎn)和實(shí)踐；電化學(xué)傳感器法主要依據(jù)硫酸鹽還原菌對(duì)電極電位等的影響設(shè)計(jì)而成，該方法具有設(shè)備體積小，測(cè)試速度快 等特點(diǎn)，但該種方法的測(cè)量結(jié)果受測(cè)試位點(diǎn)的化學(xué)環(huán)境和生物環(huán)境影響較大；利用硫酸鹽還原菌基因特異性開發(fā)的基于分子生物學(xué)原理的PCR快速測(cè)量法和熒光原位雜交法，具有測(cè)量快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，但該種方法需要測(cè)量人員具備較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)，且該方法測(cè)量設(shè)備昂貴，操作精細(xì)，不適用于野外測(cè)量。所以，探討研究一種硫酸鹽還原菌的濃度檢測(cè)方法及其所使用的檢測(cè)裝置很有必要可以填補(bǔ)空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，通過培養(yǎng)基的優(yōu)化，將培養(yǎng)池、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理器組合為一體，設(shè)計(jì)提供一種快速、可靠并適用于野外硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置，以滿足科研人員和現(xiàn)場(chǎng)施工人員野外環(huán)境調(diào)查和施工的需要。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的步驟是先利用常規(guī)的微生物培養(yǎng)技術(shù)對(duì)實(shí)際環(huán)境中的微生物樣品進(jìn)行定向培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境中硫酸鹽還原菌菌體密度的信號(hào)放大；通過四通道濃度測(cè)量單元，快速測(cè)量培養(yǎng)液的濃度值；測(cè)試數(shù)值經(jīng)數(shù)據(jù)處理器采集后進(jìn)行自動(dòng)處理，給出環(huán)境中的硫酸鹽還原菌濃度值，完成檢測(cè)。本發(fā)明裝置的主體結(jié)構(gòu)包括培養(yǎng)池、濃度傳感器、并行RS232接口、測(cè)量與控制單元、RS232接口、電源、儲(chǔ)存單元、液晶顯示屏、溫度傳感器和加熱器；測(cè)量與控制單元為裝置的核心處理機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制雙重功能；培養(yǎng)池中安裝有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器和加熱器分別與測(cè)量與控制單元電信息連通；測(cè)量與控制單元的外圍輸出端分別電信息連通式接有液晶顯示屏、儲(chǔ)存單元和RS232接口，RS232接口能夠與外接設(shè)備電信息連通；測(cè)量與控制單元與電源電連接，實(shí)現(xiàn)整體裝置的供電；測(cè)量與控制單元的輸入端并聯(lián)輸入式電信息連通接有四列分別由相同結(jié)構(gòu)的濃度傳感器與并行RS232接口串聯(lián)構(gòu)成的信息采集系統(tǒng)；培養(yǎng)池中放置有若干培養(yǎng)瓶，用于裝載微生物樣品，并完成培養(yǎng)過程；測(cè)量與控制單元中嵌制測(cè)量模塊和控制模塊，兩者集成為一體式芯片結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制功能；裝置總體結(jié)構(gòu)布局采用上下分布方式，測(cè)量與控制單元設(shè)置于檢測(cè)裝置的上方，培養(yǎng)池設(shè)置在檢測(cè)裝置的下部；培養(yǎng)池實(shí)現(xiàn)微生物的培養(yǎng)，為微生物的生長(zhǎng)提供適宜的生長(zhǎng)溫度，培養(yǎng)池內(nèi)壁襯制隔熱材料；溫度傳感器的測(cè)溫范圍為o-ioo°c，精度為O. rc，溫度傳感器將溫度信號(hào)傳輸給測(cè)量與控制單元，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)池溫度的閉路控制；測(cè)量與控制單元依據(jù)硫酸鹽還原菌的代謝產(chǎn)物硫化氫與鐵離子反應(yīng)生成不溶性顆粒物為測(cè)試基礎(chǔ)，利用顆粒物濃度與入射光強(qiáng)、透射光強(qiáng)、散射光強(qiáng)相互之間的比值，測(cè)定培養(yǎng)池中各培養(yǎng)瓶中硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)情況；微生物樣品在培養(yǎng)池中培養(yǎng)3-7天后，通過濃度傳感器測(cè)量各培養(yǎng)瓶的濃度，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過并行RS-232接口傳輸給測(cè)量與控制單元；測(cè)量與控制單元由單板機(jī)和客戶端軟件界面構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)溫度、檢測(cè)頻率的設(shè)定及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與輸出功能；客戶端軟件實(shí)現(xiàn)溫度、數(shù)據(jù)采集頻率的設(shè)置和控制，并通過計(jì)算直接給出樣品中硫酸鹽還原菌的濃度；電源采用220V和12V兩種電源的輸出結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是測(cè)試系統(tǒng)一體化程度高，解決了目前傳統(tǒng)硫酸鹽還原菌測(cè)試方法中，測(cè)試設(shè)備種類多、不便攜帶、設(shè)備操作與數(shù)據(jù)處理繁瑣等問題；二是測(cè)試系統(tǒng)同時(shí)提供了 220電源和12V直流電源兩套供電方式，使得測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用不受測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)電源限制；三是客戶軟件友好方便，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、輸出并直接給出待測(cè)樣品中 硫酸鹽還原菌的濃度，提高了測(cè)試效率；四是該發(fā)明的凈重小于30Kg，結(jié)構(gòu)緊湊，外觀尺寸約為500mmX550mmX 700mm，方便攜帶，滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求；其總體結(jié)構(gòu)緊湊，一體化程度高，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可靠性好，適用于現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的硫酸鹽還原菌濃度測(cè)試。


圖I為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意框圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括培養(yǎng)池I、濃度傳感器2、并行RS232接口 3、測(cè)量與控制單元4、RS232接口 5、電源6、儲(chǔ)存單元8、液晶顯示屏7、溫度傳感器9和加熱器10 ;測(cè)量與控制單元4為核心處理機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制雙重功能，培養(yǎng)池I中安裝有溫度傳感器9和加熱器10，溫度傳感器9和加熱器10與測(cè)量與控制單元4電信息連通；測(cè)量與控制單元4的外圍輸出端分別電信息連通式接有液晶顯示屏7、儲(chǔ)存單元8和RS232接口 5，RS232接口 5能夠與外接設(shè)備電信息連通；測(cè)量與控制單元4與電源6電連接，實(shí)現(xiàn)整體裝置的供電；測(cè)量與控制單元4的輸入端并聯(lián)輸入式電信息連通接有四列分別由相同結(jié)構(gòu)的濃度傳感器2與并行RS232接口 3串聯(lián)構(gòu)成的信息采集系統(tǒng)；培養(yǎng)池中放置有若干培養(yǎng)瓶，用于裝載微生物樣品，并完成培養(yǎng)過程。本實(shí)施例的測(cè)量與控制單元4中嵌制測(cè)量模塊和控制模塊，兩者集成為一體式芯片結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制功能；裝置總體結(jié)構(gòu)布局采用上下分布方式，測(cè)量與控制單元設(shè)置于檢測(cè)裝置的上方，培養(yǎng)池I設(shè)置在檢測(cè)裝置的下部；培養(yǎng)池I實(shí)現(xiàn)微生物的培養(yǎng)，為微生物的生長(zhǎng)提供適宜的生長(zhǎng)溫度，培養(yǎng)池I內(nèi)設(shè)有加熱器10和溫度傳感器9，培養(yǎng)池I內(nèi)壁襯制隔熱材料；溫度傳感器9的測(cè)溫范圍為0-100°C，精度為O. I°C，溫度傳感器9將溫度信號(hào)傳輸給測(cè)量與控制單元4，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)池溫度的閉路控制；測(cè)量與控制單元4依據(jù)硫酸鹽還原菌的代謝產(chǎn)物硫化氫與鐵離子反應(yīng)生成不溶性顆粒物為測(cè)試基礎(chǔ)，利用顆粒物濃度與入射光強(qiáng)、透射光強(qiáng)、散射光強(qiáng)相互之間的比值，測(cè)定培養(yǎng)池I中各培養(yǎng)瓶中硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)情況；做生物樣品在培養(yǎng)池I中培養(yǎng)3-7天后，通過濃度傳感器2測(cè)量各培養(yǎng)瓶的濃度，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過并行RS-232接口 3傳輸給測(cè)量與控制單元4 ;硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置的測(cè)量與控制單元4由單板機(jī)和客戶端軟件界面構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)溫度、檢測(cè)頻率的設(shè)定及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與輸出功能；數(shù)據(jù)采集采用四通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；客戶端軟件實(shí)現(xiàn)溫度、數(shù)據(jù)采集頻率的設(shè)置和控制，并通過計(jì)算直接給出樣品中硫酸鹽還原菌的濃度；電源6采用同時(shí)輸出220V和12V兩種電壓的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例I :本實(shí)施例的培養(yǎng)池I采用不銹鋼材料制造，培養(yǎng)池I的體積大小為40cmX40cmX60cm，內(nèi)襯聚氨酯泡沫塑料作為絕熱材料；培養(yǎng)池I利用PTC(Positivetemperature coefficient)正溫度系數(shù)熱敏電阻式加熱器10進(jìn)行加熱,培養(yǎng)池I內(nèi)置溫度傳感器9進(jìn)行溫度測(cè)量，測(cè)量范圍為0-100°C，精度為O. TC，溫度傳感器9將 測(cè)量信號(hào)傳輸給測(cè)量與控制單元4，用于培養(yǎng)池I的溫度閉路控制，培養(yǎng)池I的控溫范圍為25-40°C，控溫精度O. 50C ;硫酸鹽還原菌濃度傳感器2內(nèi)并行設(shè)置四個(gè)相同結(jié)構(gòu)的濃度傳感器件，濃度測(cè)量范圍為O. 00-1. 99NTU, 2. 00-19. 9NTU，20-199NTU，線性誤差<滿量程的5% ;可根據(jù)樣品情況，自動(dòng)在0-199NTU之間調(diào)解測(cè)量范圍；微生物樣品在培養(yǎng)池I中培養(yǎng)3-7天后，通過測(cè)量單元內(nèi)置的濁度檢測(cè)器，測(cè)量各培養(yǎng)瓶的濁度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過測(cè)量與控制單元4的RS-232接口 5，傳輸給控制模塊；硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置的控制模塊由單板機(jī)和客戶端軟件界面構(gòu)成；客戶端軟件利用Labview編程，用于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)溫度、檢測(cè)頻率的設(shè)定及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與輸出功能；數(shù)據(jù)采集采用四通道數(shù)據(jù)采集器，客戶端軟件實(shí)現(xiàn)溫度、數(shù)據(jù)采集頻率的設(shè)置和控制，并通過計(jì)算直接給出樣品中硫酸鹽還原菌的濃度。實(shí)施例2:本實(shí)施例先將船舶壓載水排放后，從壓載艙內(nèi)取艙底水樣品20mL，測(cè)試水樣中的硫酸鹽還原菌濃度；利用培養(yǎng)瓶直接將水樣進(jìn)行10倍濃度梯度稀釋，首先吸取艙底水樣Iml于培養(yǎng)瓶中,搖勻,再吸取Iml移入另外的培養(yǎng)瓶中，依次稀釋,使培養(yǎng)瓶中水樣的濃度與培養(yǎng)液的體積百分比分別為10—1，10_2，10_3，10Λ 10_5和10_6 ;每個(gè)培養(yǎng)瓶中盛有9mL硫酸鹽還原菌培養(yǎng)液和ImL液體石蠟，每個(gè)稀釋濃度設(shè)平行樣4個(gè)；通過測(cè)量與控制單元4中嵌制的客戶端軟件設(shè)定攪拌溫度為25°C，下限檢測(cè)數(shù)值為5，數(shù)據(jù)采集頻率為I次/10秒；打開培養(yǎng)池1，將處理好的培養(yǎng)瓶放入培養(yǎng)池中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為3天；培養(yǎng)3天后，通過濃度傳感器2測(cè)試每個(gè)培養(yǎng)瓶的濃度，并給出微生物樣品中硫酸鹽還原菌的濃度；檢測(cè)裝置顯示，壓載艙艙底水樣中硫酸鹽還原菌的濃度為2. 5X10_4CUF/mL。實(shí)施例3:本實(shí)施例在海水落潮后，取海泥約20g，準(zhǔn)確稱量IOg海泥樣品，并移入培養(yǎng)瓶中，搖勻后，吸取上述混合液ImL放在另外的培養(yǎng)瓶中，依次稀釋，使泥樣的稀釋度為10_3 ;利用培養(yǎng)液將上述稀釋樣品依次稀釋至ιο_4， ο-5, ο-6, ο-7, ο-8,每個(gè)稀釋度設(shè)平行樣4個(gè)，每個(gè)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)含培養(yǎng)基9mL，液體石蠟ImL ;開機(jī)，設(shè)定培養(yǎng)溫度為25°C，溫度采集頻率I次/10秒，檢測(cè)下限為5 ;培養(yǎng)4天后，從培養(yǎng)池I中取出培養(yǎng)瓶，測(cè)定每個(gè)稀釋度下，樣品的濃(濁)度，約IOmin后檢測(cè)裝置給出海泥樣品中硫酸鹽還原菌的濃度為7. OX 10_6CUF/mL。
權(quán)利要求
1.一種硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括培養(yǎng)池、濃度傳感器、并行RS232接口、測(cè)量與控制單元、RS232接口、電源、儲(chǔ)存單元、液晶顯示屏、溫度傳感器和加熱器；測(cè)量與控制單元為裝置的核心處理機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制雙重功能；培養(yǎng)池中安裝有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器和加熱器分別與測(cè)量與控制單元電信息連通；測(cè)量與控制單元的外圍輸出端分別電信息連通式接有液晶顯示屏、儲(chǔ)存單元和RS232接口，RS232接口能夠與外接設(shè)備電信息連通；測(cè)量與控制單元與電源電連接，實(shí)現(xiàn)整體裝置的供電；測(cè)量與控制單元的輸入端并聯(lián)輸入式電信息連通接有四列分別由相同結(jié)構(gòu)的濃度傳感器與并行RS232接口串聯(lián)構(gòu)成的信息采集系統(tǒng)；培養(yǎng)池中放置有若干培養(yǎng)瓶，用于裝載微生物樣品，并完成培養(yǎng)過程；測(cè)量與控制單元中嵌制測(cè)量模塊和控制模塊，兩者集成為一體式芯片結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制功能；裝置總體結(jié)構(gòu)布局采用上下分布方式，測(cè)量與控制單元設(shè)置于檢測(cè)裝置的上方，培養(yǎng)池設(shè)置在檢測(cè)裝置的下部；培養(yǎng)池實(shí)現(xiàn)微生物的培養(yǎng)，為微生物的生長(zhǎng)提供適宜的生長(zhǎng)溫度，培養(yǎng)池內(nèi)壁襯制隔熱材料；溫度傳感器的測(cè)溫范圍為0-100°C，精度為O. TC，溫度傳感器將溫度信號(hào)傳輸給測(cè)量與控制單元，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)池溫度的閉路控制；測(cè)量與控制單元依據(jù)硫酸鹽還原菌的代謝產(chǎn)物硫化氫與鐵離子反應(yīng)生成不溶性顆粒物為測(cè)試基礎(chǔ)，利用顆粒物濃度與入射光強(qiáng)、透射光強(qiáng)、散射光強(qiáng)相互之間的比值，測(cè)定培養(yǎng)池中各培養(yǎng)瓶中硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)情況；微生物樣品在培養(yǎng)池中培養(yǎng)3-7天后，通過濃度傳感器測(cè)量各培養(yǎng)瓶的濃度，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過并行RS-232接口傳輸給測(cè)量與控制單元；測(cè)量與控制單元由單板機(jī)和客戶端軟件界面構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)溫度、檢測(cè)頻率的設(shè)定及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與輸出功能；客戶端軟件實(shí)現(xiàn)溫度、數(shù)據(jù)采集頻率的設(shè)置和控制，并通過計(jì)算直接給出樣品中硫酸鹽還原菌的濃度；電源采用220V和12V兩種電源的輸出結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明屬于腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硫酸鹽還原菌濃度檢測(cè)裝置，測(cè)量與控制單元為裝置的核心處理機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)池中安裝的溫度傳感器和加熱器分別與測(cè)量與控制單元電信息連通；測(cè)量與控制單元的外圍輸出端分別電信息連通式接有液晶顯示屏、儲(chǔ)存單元和RS232接口，RS232接口能夠與外接設(shè)備電信息連通；測(cè)量與控制單元與電源電連接；測(cè)量與控制單元的輸入端并聯(lián)輸入式電信息連通接有四列信息采集系統(tǒng)；培養(yǎng)池中放置有若干培養(yǎng)瓶，用于裝載微生物樣品并完成培養(yǎng)過程；測(cè)量與控制單元中嵌制的測(cè)量模塊和控制模塊集成為一體式芯片結(jié)構(gòu)；其總體結(jié)構(gòu)緊湊，一體化程度高，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可靠性好，適用于硫酸鹽還原菌濃度測(cè)試。
文檔編號(hào)C12M1/36GK102925348SQ20121045376
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月11日
發(fā)明者許鳳玲, 段東霞, 侯健, 藺存國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所