海洋微生物量原位检测系统设计.pdf

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1、102传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第9期海洋微生物量原位检测系统设计刘玉静，叶树明(浙江大学生物医学工程与仪器科学学院。浙江杭州310027)摘要：海洋生态环境复杂多变，深海微生物培养不完善。为提高海洋微生物检测精度，减小测量误差，需要借助自动在线测量系统。基于ATP生物发光原理，提出了一种海洋微生物量原位检测系统设计方案。该仪器以C8051F为处理器，集成了A／D转换、电磁阀驱动、步进电机驱动等模块，实现了全自动运行。阐述了系统工作原理，

2、介绍了系统各部分组成。实验表明：本系统运行良好，测量误差小，标准10mol／L数量级别的ATP溶液，精度可达到±7％，可以实现微生物的原位在线检测。关键词：微生物；ATP；检测；原位中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)09-0102-03Designofin-situdetectingsystemforamountofmarinemicroorganismLIUYu-jing，YEShu—ming(SchoolofBiomedicalEngineering&InstrumentS

3、cience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Themarineecosystemisverycomplicated．SOitisimpossibletocultivateallkindsofthemicroorganismindeepsea．Toimprovetheprecisionofmarinemicrobialdetectionandreducethemeasuringerror，anautomaticon-linemeasurementsyst

4、emisneeded．BasedontheATPbioluminescencereactiondetectionprinciple，adesignschemeofin—situdetectingsystemformarinemicroorganismamountispresented．TheequipmentusesC8051Fasthemicroprocessor，integratesA／Dconversion，electromagneticvalveandsteppermotordrivemodules，achie

5、vesfullyautomaticoperation．Theworkingprincipleofthesystemisdescribedandthesystemcomponentsareintroduced．Theexperimentalresultshowsthatthissystemcanworkwell，andthemeasurementerrorissmal1．theprecisioncanreach±7％whenmeasuring10一mol／LscalarstandardATPsolution．Thein—

6、situandon—linedetectionformicroorganismisrealized．Keywords：microorganism；ATP；detection；insitu0引言的ATP作用，经过一系列的化学反应，会产生光。基于海洋微生物研究对海洋生态研究具有重要的意义。海上述ATP生物发光反应机理，设计了一种原位在线自动检洋系统非常复杂，不可能完全的模拟出一个同海洋环境一测系统，通过测量溶液的ATP的浓度，间接检测微生物量，模一样的系统，因此，不能培养出与海洋中等同的微生物，用于海洋生态测试中。限制了对

7、微生物的研究。原位自动检测系统能够在最大程1仪器的工作原理与总体设计度保持微生物的生存环境的情况下，对海洋生物进行测量，仪器包括自动加样反应控制系统和荧光检测系统两部得到相对更准确的数据。分。测试仪的电子电路基本组成主要包括：步进电机驱动ArP只存在于活体微生物中j，一个细胞内的ATP含控制、电磁阀控制、荧光信号检测、通信等模块。同时，系统量约为5xl0。-5×10g[2]，与各种微生物的特性和数需要通过软件的协调整合，以达到自动运行。量有关。ATP的浓度与活体微生物量之间有很好的线性关待测液体通过自动加样反应控制系统

8、的驱动进入反应系。因此，通过测定ATP的含量可以间接得知活体细胞室，产生荧光，荧光透过检测窗传到荧光检测系统上的光传数量。感器产生可供检测电路检测的电压信号，进而对信号进行荧光素酶与还原荧光素，在一定条件下，会与微生物中转换、存储等处理。各电路模块部分通过RS-232与上位机收稿日期：2011-01-20基金项目：国家“863”计