專利名稱：智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水環(huán)境微生物富集設(shè)備。特別是涉及一種操作人員與生物污染的各種實驗水樣無直接接觸的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備。
背景技術(shù)：
水環(huán)境中存在的各種病原微生物(包括致病病毒和致病細(xì)菌)對人類健康造成了極大的危害，不僅可以引起霍亂、病毒性肝炎、脊髓灰質(zhì)炎、傷寒和副傷寒、感染性腹瀉等水源性傳染病的集體爆發(fā)流行，而且還往往造成極其惡劣的危害及社會不良影響。2006年，中國上報法定傳染病發(fā)病人數(shù)460. 9萬，其中，靠水傳播的發(fā)病人數(shù)達(dá)127. 8萬，占27. 7% ;另夕卜，據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)報告，全世界每年因感染性腹瀉死亡2，200, 000人(占死亡病例的4%)，而飲用被細(xì)菌、病毒感染的水是直接原因。美國WBDOSS (Waterborne Disease andOutbreak Surveillance System)數(shù)據(jù)也顯示，1971-2006年期間，在美國爆發(fā)的780起飲 用水污染致水源性疾病爆發(fā)的案例中，就有680起與公用自來水系統(tǒng)污染有關(guān)，其中，生物性污染事件占43. 9%。因此，必須對飲用水、地表水、回用水等各種水體中的病原微生物進(jìn)行高效而快速的監(jiān)測，阻斷其傳播的途徑。一般情況下，水環(huán)境中的病原微生物含量非常少，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有監(jiān)測方法的檢測靈敏度。因此，若想有效地檢測水中的病原微生物，首先必須對大量水樣進(jìn)行濃集處理，從不同水體中將少量的病原微生物富集、回收出來，以供實驗室和/或現(xiàn)場檢測用。目前，水中病原微生物的富集方法主要建立在實驗室水平，包括過濾法、超濾法、絮凝法、吸附洗脫法等，一般情況下，可以根據(jù)不同的實驗?zāi)康?、實驗水體和試驗條件而選取不同的方法。吸附洗脫法是目前大體積水樣病原微生物濃集最常用的方法，它通過將病原微生物吸附在濾膜材料或固體顆粒的表面，然后再洗脫回收病原微生物。其中，采用固體顆粒(陽電荷粒狀濾料、玻璃粉、硅膠、硅藻土等)進(jìn)行吸附洗脫受水樣渾濁度影響不明顯、病原微生物回收率較高、處理水量大、操作簡便等特點，被廣泛應(yīng)用，尤其適合于大體積飲用水、地表水、回用水等各種水體病原微生物的富集。然而，目前，這種方法基本都是手工操作，操作人員在實驗過程不可避免的需要與各種水體進(jìn)行直接接觸。近幾年來，隨著我國對生物安全的日益重視，對操作人員安全性的要求也越來越嚴(yán)格，如何有效保護(hù)操作人員、盡可能減少操作人員與生物污染水樣(尤其含有高濃度病原菌的水體)的直接接觸也成為發(fā)展水環(huán)境中病原微生物富集技術(shù)的迫切解決的問題之一。因此，研究和開發(fā)具有生物安全的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備具有深遠(yuǎn)的意義和廣闊的市場需求。然而，目前國內(nèi)外還未見相關(guān)設(shè)備的問世。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在富集病原微生物過程時避免操作人員與生物污染的各種水源直接接觸的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，包括富集裝置和控制裝置。所述的富集裝置包括第一貯水罐、第二貯水罐和洗脫液罐，所述的第一貯水罐通過管路依次與第一電磁閥、第一蠕動泵、第一濾柱連接；第二貯水罐通過管路依次與第二電磁閥、第二蠕動泵、第二濾柱連接；洗脫液罐通過管路與第三電磁閥連接，所述的第三電磁閥分別通過管路連接第一電磁閥和第二電磁閥；所述的控制裝置包括PLC、觸摸屏、模擬量模塊、繼電器、第一流速傳感器和第二流速傳感器，所述的模擬量模塊的信號輸入端與PLC的信號輸出端連接，所述的PLC的信號輸入端分別連接第一流速傳感器和第二流速傳感器，所述的PLC的信號輸出端分別連接第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥，以及連接繼電器，所述模擬量模塊的信號輸出端連接分別設(shè)置在第一蠕動泵和第二蠕動泵上的控制模塊的信號輸入端，所述繼電器的開關(guān)觸點連接分別設(shè)置在第一蠕動泵和第二蠕動泵上的控制模塊的電源輸入端，所述的第一流速傳感器設(shè)置在第一電磁閥和第一蠕動泵連接的管路上，第二流速傳感器設(shè)置在第二電磁閥和第二蠕動泵連接的管路上，所述的觸摸屏與PLC相連。 第一濾柱和第二濾柱的內(nèi)部設(shè)置有濾料或膜。所述濾料為載陽電荷濾料、玻璃纖維、浙青煤顆粒、樹脂顆粒、玻璃粉顆粒、硅膠顆?；蚬柙逋令w粒。所述膜為混合纖維素膜或聚酯纖維素膜。適用水體包括自來水、純凈水、井水、回用水、二級出水、地表水。處理水樣的體積為10-1000L。適用水體還包括城市污水和生活污水,處理水樣的體積為5-20L。水樣流速控制在50L/h以內(nèi)。本發(fā)明的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，具有如下特點I、操作人員與生物污染的各種實驗水樣的無直接接觸；2、操作簡便，安全，智能式控制水體微生物富集過程；3、可以處理自來水、純凈水、井水、回用水、二級出水、地表水、城市污水、生活污水
等多種水體；4、處理水樣體積大；5、可以同時處理兩種水樣。


圖I是本發(fā)明的整體構(gòu)成框圖；圖2是本發(fā)明控制裝置的構(gòu)成框圖；圖3是本發(fā)明PLC輸入模塊的電路原理圖；圖4是本發(fā)明PLC輸出模塊的電路原理圖；圖5是本發(fā)明模擬量模塊的電路原理圖；圖6是本發(fā)明蠕動泵控制模塊的電路原理圖。I :第一電磁閥2 :第二電磁閥3 :第三電磁閥4 :第一蠕動泵5 :第二蠕動泵6 :第一濾柱
7 :第二濾柱8 :第一貯水罐9 :洗脫液罐10 :第二貯水罐11:第一流速傳感器12:第二流速傳感器13:富集裝置14:PLC15 :觸摸屏16 :模擬量模塊 17:繼電器18 :控制裝置
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，通過PLC、模擬量模塊、觸摸屏智能控制病原微生物富集過程，操作人員與生物污染的各種實驗水樣的無直接接觸。具體包括有富集裝置13和控制裝置18，如圖I所示，其中，所述的富集裝置13包括第一貯水罐8、第二貯水罐10和洗脫液罐9，所述的第一貯水罐8通過管路依次與第一電磁閥I、第一蠕動泵4、第一濾柱6連接；第二貯水罐10通過管路依次與第二電磁閥2、第二蠕動泵5、第二濾柱7連接；洗脫液罐9通過管路與第三電磁閥3連接，所述的第三電磁閥3分別通過管路連接第一電磁閥I和第二電磁閥2。第一濾柱6和第二濾柱7的內(nèi)部設(shè)置有濾料或膜。所述濾料為載陽電荷濾料、玻璃纖維、浙青煤顆粒、樹脂顆粒、玻璃粉顆粒、硅膠顆?；蚬柙逋令w粒。所述膜為混合纖維素膜或聚酯纖維素膜。所述的控制裝置18包括PLC14、觸摸屏15、模擬量模塊16、繼電器17、第一流速傳感器11和第二流速傳感器12，所述的模擬量模塊16的信號輸入端與PLC14的信號輸出端連接，所述的PLC14的信號輸入端分別連接第一流速傳感器11和第二流速傳感器12，所述的PLC14的信號輸出端分別連接第一電磁閥I、第二電磁閥2和第三電磁閥3，以及連接繼電器17，所述模擬量模塊16的信號輸出端連接分別設(shè)置在第一蠕動泵4和第二蠕動泵5上的控制模塊的信號輸入端，所述繼電器17的開關(guān)觸點連接分別設(shè)置在第一蠕動泵4和第二蠕動泵5上的控制模塊的電源輸入端，所述的第一流速傳感器11設(shè)置在第一電磁閥I和第一蠕動泵4連接的管路上，第二流速傳感器12設(shè)置在第二電磁閥3和第二蠕動泵5連接的管路上，所述的觸摸屏15與PLC14相連。所述的PLC14、觸摸屏15、模擬量模塊16、繼電器17安裝在電器控制箱中。如圖2 圖6所示，在本實施例中，所述的PLC14的型號為FX1N24MR ;觸摸屏15的型號為MT8070iH ;模擬量模塊16的型號為FX2N-2DA ;蠕動泵控制模塊的型號為MT600-2J。PLC14通過數(shù)據(jù)線連接到富集裝置13上的在線監(jiān)測第一流速傳感器11和第二流速傳感器12并在線采集脈沖后，通過其內(nèi)部計算處理后再通過數(shù)據(jù)線反饋到觸摸屏15上，實時呈現(xiàn)出液體的在線流速；模擬量模塊16接收來PLC14的指令，輸出I IOV的電壓并通過數(shù)據(jù)線連接到富集裝置13中第一蠕動泵4和第二蠕動泵5的控制模塊上，通過控制模塊內(nèi)部程序控制第一蠕動泵4和第二蠕動泵5的轉(zhuǎn)速；PLC14通過數(shù)據(jù)線還連接到富集裝置13的第一電磁閥I、第二電磁閥2和第三電磁閥3上，同時通過PLC14連接在觸摸屏15上的指令數(shù)據(jù)線，接受觸摸屏15上的按鍵指令，從而控制電磁閥的開關(guān)；繼電器17的開關(guān)觸點連接到富集裝置13蠕動泵的電源開關(guān)上。本發(fā)明的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，水樣流速控制在50L/h以內(nèi)。適用水體包括自來水、純凈水、井水、回用水、二級出水、地表水等較為潔凈的水體，處理水樣的體積為10-1000L。適用水體還包括生活污水和城市污水,對于生活污水和城市污水,處理水樣的體積為5-20L。下面給出實際使用的例子實施例15L城市污水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集取污水處理廠進(jìn)水10L，121°C高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染水樣各5L分別加入裝置的第一貯水罐8和第二貯水罐10水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫液罐9水桶內(nèi)。同時，在第一濾柱6和第二濾柱7中填充好濾料。按照以下操作方法進(jìn)行污水中病毒的富集 I、設(shè)備上電后，按觸摸屏15進(jìn)入操作系統(tǒng)，將進(jìn)入主控畫面；2、在觸摸屏15的主控畫面，設(shè)定參數(shù)，實現(xiàn)各個功能首先轉(zhuǎn)速設(shè)置，分別進(jìn)入I號站和2號站，按下“轉(zhuǎn)速”按鈕，設(shè)置轉(zhuǎn)速為50L/h并記憶；然后，按下按鈕中的“水樣”和“啟動蠕動泵”，設(shè)備的兩個工作平臺均開始同時濾水和濃集病毒，過濾后的水樣從管道中流走;3、待水樣全部過濾完畢，按下“停止蠕動泵”按鈕；4、重新設(shè)置轉(zhuǎn)速按下“轉(zhuǎn)速”按鈕，設(shè)置轉(zhuǎn)速為20mL/min并記憶；依次按下I號站和2號站中的“洗脫液”、“收集”、“啟動蠕動泵”；5、關(guān)機(jī)在按觸摸屏主控畫面，將“蠕動泵停止”、“水樣洗脫液”、“電源開關(guān)”等按鈕關(guān)閉，方能關(guān)機(jī)。對洗脫液中的病毒滴度進(jìn)行測定并計算脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率，結(jié)果表明該設(shè)備對2份5L污水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率均為95%以上。實施例210L自來水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集取自來水20L，1210C高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染自來水IOL分別加入裝置的第一貯水罐8和第二貯水罐10水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫液罐9水桶內(nèi)。同時，在第一濾柱6和第二濾柱7中填充好濾料。操作方法按照實施例I進(jìn)行。該設(shè)備對2份IOL自來水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率均為98%。實施例3100L自來水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集取自來水100L，12rC高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染自來水加入第二貯水罐10水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫液罐9水桶內(nèi)。同時，在第二濾柱7中填充好濾料。操作方法按照實施例I進(jìn)行，但只需啟動2號站工作。該設(shè)備對100L自來水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率達(dá)到90%以上。實施例4 100L回用水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集取回用水100L，121°C高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染回用水加入第二貯水罐10水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫液罐9水桶內(nèi)。同時，在第二濾柱7中填充好濾料。操作方法按照實施例I進(jìn)行，但只需啟動2號站工作。該設(shè)備對100L回用水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率達(dá)到90%以上。實施例5 100L 二級出水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集
取二級出水100L，121°C高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染回用水加入第二貯水罐10水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫液罐9水桶內(nèi)。同時，在第二濾柱7中填充好濾料。操作方法按照實施例I進(jìn)行，但只需啟動2號站工作。該設(shè)備對100L 二級出水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率達(dá)到90%以上。實施例6 100L地表水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的富集取地表水100L，12rC高壓滅菌20min后，加入脊髓灰質(zhì)炎病毒，使其最終滴度為105PFU/mL。將該人工污染地表水加入裝置的第一貯水罐8水樣桶中，并將洗脫液放入洗脫 液罐9水桶內(nèi)。同時，在第一濾柱6中填充好濾料。操作方法按照實施例I進(jìn)行，但只需啟動I號站工作。該設(shè)備對100L地表水中脊髓灰質(zhì)炎病毒的回收率達(dá)到90%以上。
權(quán)利要求
1.一種智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，包括富集裝置(13)和控制裝置(18)，其特征在于 所述的富集裝置(13)包括第一貯水罐(8)、第二貯水罐(10)和洗脫液罐(9)，所述的第一貯水罐(8)通過管路依次與第一電磁閥(I)、第一蠕動泵(4)、第一濾柱(6)連接；第二貯水罐(10)通過管路依次與第二電磁閥(2)、第二蠕動泵(5)、第二濾柱(7)連接；洗脫液罐(9)通過管路與第三電磁閥(3)連接，所述的第三電磁閥(3)分別通過管路連接第一電磁閥(I)和第二電磁閥(2)； 所述的控制裝置(18 )包括PLC (14 )、觸摸屏(15 )、模擬量模塊(16 )、繼電器(17 )、第一流速傳感器(11)和第二流速傳感器(12)，所述的模擬量模塊(16)的信號輸入端與PLC (14)的信號輸出端連接，所述的PLC (14)的信號輸入端分別連接第一流速傳感器(11)和第二流速傳感器(12)，所述的PLC (14)的信號輸出端分別連接第一電磁閥(I)、第二電磁閥(2)和第三電磁閥(3)，以及連接繼電器(17)，所述模擬量模塊(16)的信號輸出端連接分別設(shè)置在第一蠕動泵(4)和第二蠕動泵(5)上的控制模塊的信號輸入端，所述繼電器(17)的開關(guān)觸點連接分別設(shè)置在第一蠕動泵(4)和第二蠕動泵(5)上的控制模塊的電源輸入端，所述的第一流速傳感器(11)設(shè)置在第一電磁閥(I)和第一蠕動泵(4)連接的管路上，第二流速傳感器(12)設(shè)置在第二電磁閥(3)和第二蠕動泵(5)連接的管路上，所述的觸摸屏(15)與PLC (14)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，第一濾柱(6)和第二濾柱(7)的內(nèi)部設(shè)置有濾料或膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，所述濾料為載陽電荷濾料、玻璃纖維、浙青煤顆粒、樹脂顆粒、玻璃粉顆粒、硅膠顆粒或硅藻土顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，所述膜為混合纖維素膜或聚酯纖維素膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，適用水體包括自來水、純凈水、井水、回用水、二級出水、地表水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，處理水樣的體積為10-1000L。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，適用水體還包括城市污水和生活污水，處理水樣的體積為5-20L。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，其特征在于，水樣流速控制在50L/h以內(nèi)。
全文摘要
一種智能式水環(huán)境病原微生物富集設(shè)備，富集裝置第一貯水罐依次與第一電磁閥、第一蠕動泵、第一濾柱連接；第二貯水罐依次與第二電磁閥、第二蠕動泵、第二濾柱連接；洗脫液罐與第三電磁閥連接，第三電磁閥連接第一電磁閥和第二電磁閥?？刂蒲b置模擬量模塊與PLC輸出連接，PLC輸入連接第一流速傳感器和第二流速傳感器，PLC輸出連接第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和繼電器，模擬量模塊輸出連接設(shè)置在第一蠕動泵和第二蠕動泵上的控制模塊，繼電器的開關(guān)觸點連接控制模塊，第一流速傳感器設(shè)置在第一電磁閥和第一蠕動泵連接的管路上，第二流速傳感器設(shè)置在第二電磁閥和第二蠕動泵連接的管路上，觸摸屏與PLC相連。本發(fā)明操作簡便，安全，智能式控制水體富集過程。
文檔編號C02F3/00GK102774956SQ20121026393
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者李君文, 王新為, 王景峰, 諶志強(qiáng), 邱志剛, 金敏, 陳照立 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所