微生物检测装置和方法
【专利摘要】一种微生物检测装置。该装置包括抛物面反射器。光源被配置成将一束光线射向抛物面反射器的焦点。流体管通过抛物面反射器的焦点，这样光束路径和流体管在抛物线的焦点相交。流体管被配置成包括流动的流体。该装置包括第一检测器以检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光。该装置包括第二检测器以检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光。
【专利说明】微生物检测装置和方法
【技术领域】
[0001]本申请要求2011年4月6号提出的申请号为61/472，614的美国临时申请的优先权。[0002]本发明大体上涉及微生物检测，特别涉及通过检测微生物细胞产生的荧光来检测空气中和液体中的微生物(例如细菌和真菌)的装置和方法。本发明特别适用于为污染控制检测环境微生物，然而也可用于其它应用。
【背景技术】
[0003]许多制造环境要求严格控制污染物的存在，包括灰尘颗粒和细菌。在公共卫生相关产业，例如，在制药和医疗卫生器材制造环境中，不仅要求控制空气中颗粒的数量，而且还要求控制细菌和真菌的数量。微生物污染物会使大批的药剂产品对病人有害。此外，在药物或医疗卫生器材的生产装置中实时探测污染事件是有利的，该污染事件包括关于污染事件是生物学的还是非生物学的即时信息。在公共卫生空气质量监控、水和饮料产业中，这种污染物的实时监测也是有用的。
[0004]在许多应用中，需要监控环境空气和液体(水和液态的成品)中微生物的数量。
[0005]检测微生物的常规方法包括使用生长介质，其收集空气中的细菌并培养一段时间(通常是数天)。收集和检测之间的延迟导致了制造过程中的问题。最近，工业中引入了新的方法来实时检测环境中的细菌。例如，光学检测器被设计用来检测细菌细胞内部的代谢化学品产生的荧光(例如，NADH和核黄素)。这些光学检测器具有给出细菌污染物的实时结果的优点。细菌的实时检测对卫生保健相关工业是有利的。
[0006]对于有效的微生物检测器来说，荧光测量的灵敏度是一个重要的标准，因为从微生物细胞发出的荧光的数量通常非常小，并且实时传感器的检测时间也非常短。
[0007]因此，在工业中存在一个迄今未解决的能够解决上述缺陷和不足的需求。
【发明内容】
[0008]本发明的实施方式提供了微生物检测装置和微生物检测方法。简要的说，其中微生物检测装置的一个实施方式在结构上可如下构造。微生物检测装置包括抛物面反射器。光源被配置成将一束光线射向抛物面反射器的焦点。该微生物检测装置包括流体管，其通过抛物面反射器的焦点，这样光束路径和流体管在抛物线的焦点相交。流体管被配置成包括流动的流体。该微生物检测装置还包括第一检测器以检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光，还包括第二检测器以检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光。
[0009]在另一实施方式中，提供一种微生物检测装置，包括流体管，配置成承载流体；光源，配置成将一束光线射向流体管；抛物面反射器，以反射流体中的微生物通过与光源发出的光的相互作用而发出的荧光；第一检测器，检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光；第二检测器，检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光；干涉滤光器，沿着抛物面反射器的对称轴放置，以阻挡激发光波长；包括第一透镜以将荧光聚焦到第一检测器上，且该第一检测器包括光电倍增管；包括第二透镜以将Mie散射光聚焦到第二检测器上，且该第二检测器包括光电二极管；光束阻挡器，置于接近第二透镜的中心，以阻挡从光源发出的光的非散射部分。光束路径和流体管在抛物面反射器的焦点相交。抛物面反射器包括孔以允许光源发出的光进入，和以允许流体管通过抛物面反射器。设置光源，以使得光线沿着与抛物面反射器的对称轴成斜角的路径射出。
[0010] 在另一实施方式中，提供一种微生物检测装置，包括流体管，配置成承载流体；光源，配置成将一束光射向反射镜，且该反射镜配置成将该光线射向流体管；包括抛物面反射器，以反射流体中的微生物通过与光源发出的光的相互作用而发出的荧光；第一检测器，检测通过流体管的流体中的微生物发射的荧光；第二检测器，检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光；干涉滤光器，沿着抛物面反射器的对称轴放置，以阻挡激发光波长；包括第一透镜以将荧光聚焦到第一检测器上，且该第一检测器包括光电倍增管；包括第二透镜以将Mie散射光聚焦到第二检测器上，且该第二检测器包括一光电二极管。一光束阻挡器被置于接近第二透镜的中心，以阻挡从光源发出的光的非散射部分。从反射镜反射的光束与流体管在抛物面反射器的焦点相交。反射镜被放置于接近干涉滤光器的中心。抛物面反射器包括孔以允许从光源发出的光离开，并且以允许流体管通过抛物面反射器。从反射镜反射的光向内射向并穿过抛物面反射器的焦点。
[0011 ] 在又一个实施方式中，提供一种微生物检测方法，该方法包括如下步骤:提供通过流体管的流体，该流体管通过一抛物面反射器的焦点；将一光束射向流体管，该光束与流体管在抛物面反射器的焦点相交；通过抛物面反射器反射，流体内部的微生物通过与该光束相互作用发射荧光；用第一检测器检测发出的荧光；用第二检测器检测光束与流体内部的颗粒相互作用产生的Mie散射光。
[0012]本发明的一个目的在于提供抛物面反射器作为荧光增强装置的最佳使用方法和设计。本发明提供的方法和装置特别涉及最近的光学性质反射表面的快速原型制作，其使该设计方法实际应用于反射器装置。
[0013]使用合适的激发波长，微生物细胞中特定的代谢辅因子和其他的生物化学品将发出内荧光，其可被用作区分环境中的微生物和惰性粒子的生物标记物。本发明的微生物检测器和方法的一个目的在于有效测量被光源适度激发的微生物细胞发出的内荧光。
[0014]环境(例如空气或液体)中的微生物可通过合适的通道或流管(空气喷嘴或液体管)吸入检测器中。光束(例如，源自激光)与微生物的路径相交于一固定点，该点与抛物面反射器的焦点重合。具有合适波长的光从源自微生物的代谢物或其他生物化学品中激发荧光。源自微生物的荧光，从抛物线型反射面的焦点发射，被收集并从抛物面反射器中作为与抛物面反射器的轴线平行的准直光束产生。合适的光学滤光器(例如干涉滤光器)系统可置于抛物面反射器前方的产生的光束的准直部分以将荧光从激发光中分离，因为干涉滤光器通常在准直光束中最有效。在滤光器系统后，合适选择的透镜系统可将荧光聚焦到光检测装置(例如，光电倍增管(PMT))的感光区域以测量。同时，由流体管中的颗粒(例如，微生物)的相互作用产生的Mie散射光可被检测以确定颗粒尺寸。
[0015]抛物面反射器的形状和截面可被设计以最优化光收集效率和以调节检测器中相关功能所必需的其他元件(例如流体管，激发光的进入孔)。
[0016]通过下述附图和详细说明，本发明的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。目的是所有此类其他的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中、在本发明的范围内，并且由所附权利要求所保护。
[0017]参考下面的附图，可以更好的本发明的许多方面。附图中的元件不一定是按比例的，重点在于清楚的描述本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在几个视图中表示相应的部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是抛物面反射器的图示。
[0019]图2是根据本发明的优化技术的抛物面反射器的图示。
[0020]图3是根据本发明的第一示例性实施方式的微生物检测器的示意图。
[0021]图4是根据本发明的第二示例性实施方式的微生物检测器的示意图。
[0022]图5是根据本发明的第三示例性实施方式的微生物检测器的示意图。
[0023]图6是根据本发明的第四示例性实施方式的微生物检测器的示意图。
[0024]图7是根据本发明实施方式的微生物检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]图1是抛物面反射器10的图示。从抛物面反射器10的焦点F发出的光通过抛物面反射器10的反射面被反射成平行光束(QpQyQ3X
[0026]抛物面反射器10的对称轴与y轴平行，顶点是(0，0)，如下所示:
[0027]y=ax2 (I)
[0028]然后有一点(0，f)——焦点F，其中从F发出的光被抛物面反射器10反射成与y轴平行的平行光束(Q1、Q2、Q3)。
[0029]焦距f (即从焦点F到顶点(0，0)的距离)为:
[0030]f=l/4a (2)
[0031]抛物面反射器10的形状由方程(I)的参数a决定。
[0032]以下步骤将用于优化抛物面反射器10的设计，特别用于实时光学微生物检测器中的荧光测量，也用于其它仪器。
[0033](A)计算并选择抛物面反射器的合适抛物面形状。
[0034](B)优化光聚集效率和其他仪器因素。
[0035](C)合并一个完整的微生物传感器系统所必须的其他方面。
[0036]图2示出了抛物面反射器10，其中a=0.025。如图2所示，当a=0.025时，焦距f等于10mnin
[0037]焦点F位置的考虑:
[0038](I)使抛物面反射器10的表面尽可能多的覆盖从焦点F发出的荧光。因此，焦点F优选位于邻近抛物线的顶点的位置以覆盖尽可能多的立体角；
[0039](2)例如，为使激光束和流体管(例如，空气喷嘴或液体管)进入抛物面反射器的空间，在抛物面反射器10中可切出孔。如果焦点F (也是荧光始点)靠近抛物线的顶点，通过这些孔的光损失会更大。因此，优选焦点F位于距离顶点不要太近的位置，因为这样大量的光会通过孔损失；[0040](3)合适的焦距f优选在抛物面深度(从抛物面反射器的开口到顶点测量)的1/9到抛物面的整个深度的范围内。实践中焦点F优选位于邻近抛物线顶点的位置(不受流体管和激光孔径干扰)。
[0041]对于如下示例性的数值计算，抛物面反射器10如图2所示分配尺寸。
[0042]假设光电检测器(例如具有8mm直径的感光区域的光电倍增管(PMT))置于距荧光光源80mm的位置(在图2中的F点)。具有和不具有抛物面反射器的设备覆盖的立体角可如下计算:
[0043](a)不具有抛物面反射器
[0044]PMT 可视的平面角:Θ ^arctan (4/80) =2.9 度
[0045]覆盖的立体角:Ω1=2π(1-cos Θ ^=7.8 X IO^3
[0046](b)具有抛物面反射器:
[0047]抛物面反射器覆盖的平面角的范围:Θ 2=113度
[0048](其中Θ 2=180° - Θ )
[0049]覆盖的立体角:Ω2=2π(1-cos θ 2)=8.74
[0050]抛物面反射器增强因子:Q2Z^1=S.74/7.8X10—3=1120
[0051]因此，使用根据本发明的抛物面反射器提供了显著的荧光聚集效率。
`[0052]现在我们得出抛物面反射器覆盖的立体角的计算公式。
[0053]抛物线方程:y=ax2，
[0054]平面角 Θ =arctan (x/ (y-f)) =arctan [x/ (ax2_l/ (4a)) ] =arctan [4ax/ (4 (ax) 2_1)]
[0055]令 t=ax, (3)
[0056]则Θ =arctan [4t/(4t2_l) ] (4)
[0057]立体角:Ω=2" (1+cos Θ ) =2π (1+cos (arctan [4t/(4t2_l) ])) (5)
[0058]焦距:f= l/4a
[0059]为了设计的目的，X (抛物面反射器的开口的直径)的数值可被固定成一合适的尺寸。通过调整抛物线参数a，通过公式(3)和(5)可得到抛物面反射器10覆盖的立体角的不同数值(其表示抛物面反射器10的光聚集效率)。可通过合理调节这些参数来实现抛物面反射器的优化
[0060]除了微生物内荧光的检测，本发明的实施方式还可用于测量由检测器采样的颗粒的尺寸。颗粒尺寸的测量为进一步分类提供信息以减少误报。尺寸测量可根据Mie散射原理通过测量源自颗粒的散射光来实现。在抛物面反射器10的下游侧可设置光电检测器以测量颗粒尺寸。
[0061]图3示意性的示出了根据本发明的第一示例性实施方式的微生物检测器300。微生物检测器300包括抛物面反射器310以聚集流体管330中的流体中的微生物发出的荧光。抛物面反射器310可包括一个或多个孔311以允许，例如，光源320 (其可以是，例如，激光束)进入，和允许流体管330进入。流体管330承载流体(例如，空气或液体)，其中微生物可存在其中并可被微生物检测器300检测。流体管330和光源320的交点323位于抛物面反射器310的焦点。抛物面反射器310与光源320的轴线相互重合。
[0062]分色光束分离器340可将Mie散射光346与突光348分开。激发光束(即，从光源320发出的光)可在分色光束分离器340的中心被光束阻挡器341阻挡。微生物检测器300还可包括干涉滤光器350以阻挡激发光波长。
[0063]微生物检测器300可包括第一透镜360，其可以是任何用于聚焦的光学透镜。第一透镜360将准直的荧光光束348聚焦到第一光电检测器370上。第一光电检测器370可以是如图3所示的任何类型的包括光电倍增管(PMT)的用于荧光测量的光电检测器。
[0064]光电检测器300可包括第二透镜362，其可以是任何用于聚集光线的光学透镜。第二透镜362将Mie散射光346聚焦到第二光电检测器372上。第二光电检测器372可以是图3所示的任何类型的包括光电二极管的用于测量颗粒尺寸的光电检测器。
[0065]在图3所示的实施方式中，抛物面反射器310的几何形状可通过公式(2)和(5)优化，以在允许检测器的其他部件被合适的实施的同时获得最优化的荧光聚集效率。分色光束分离器340有两个作用:简化了 Mie散射颗粒尺寸的测量(例如，通过允许Mie散射光346被单独的光电检测器370检测)，与此同时，根据它们的不同的波长将Mie散射光346 (弹性散射)与荧光348 (非弹性散射)分离。在抛物面反射器310和分色光束分离器340之后，将干涉滤光器350放置在荧光光束348的准直部分有利于有效消除残余的弹性散射光，因为干涉滤光器350在平行光束中工作是最有效的。光束阻挡器341减少了光源320产生的眩光。
[0066]图4示意性的示出了根据本发明的第二示例性实施方式的微生物检测器400。微生物检测器400包括抛物面反射器410以收集流体管430中的流体中的微生物发出的荧光。抛物面反射器410可包括一个或多个孔411以允许，例如，光源420 (其可以是，例如，激光束)进入、散射光离开(例如，朝向光电检测器472)，以及允许流体管430进入。流体管430承载流体(例如，空气或液体),其中微生物可存在其中并可被微生物检测器400检测。流体管430和光源420的相交点413位于抛物面反射器410的焦点。抛物面反射器410与光源420的轴线相互垂直。
[0067]干涉滤光器450可置于被抛物面反射器410反射的荧光448的路径上，例如在抛物面反射器410的轴线方向上。干涉滤光器450阻挡激发光(即，从光源420发出的光)波长。
[0068]第一透镜460将从流体管430中的流体中的微生物发出的平行的荧光光束448聚焦到第一光电检测器470上。第一光电检测器470可以是如图4所示的任何类型的包括光电倍增管(PMT)的用于荧光测量的光电检测器。
[0069]光束阻挡器441可置于光源420的路径上，以阻挡从光源420发出的光，且允许Mie散射光446通过。光束阻挡器441可放置在邻近第二透镜462的中心的位置。由流体管430中的颗粒散射的Mie散射光446被第二透镜462聚焦到第二光电检测器472上。第二光电检测器472可以是如图4所示的任何类型的包括光电二极管的用于测量颗粒尺寸的光电检测器。
[0070]在图4所示的实施方式中，抛物面反射器410的几何形状可通过公式(2 )和(5 )优化，以在允许检测器的其他部件被合适的实施的同时获得最优化的荧光聚集效率。抛物面反射器410优选这样的结构，其焦点413被设置在流体管430和光源420的路径能够被方便的设置的位置。使光源420与抛物面反射器410的轴线相互垂直的一个优点是避免将光源420 (例如，激光)发出的杂散光发送到荧光检测通道(例如，荧光448的路径)，从而降低上述通道中的背景噪音。这种设计的另一个优点在于提供一个更紧凑的检测器组件，以及通过缩短从抛物面反射器410到荧光传感光电检测器470 (例如，PMT)之间的距离，增强了荧光检测通道的光聚集能力。此外，图4的实施方式不必使用分束器。
[0071]图5示意性的示出了根据本发明的第三示例性实施方式的微生物检测器500。微生物检测器500包括抛物面反射器510以聚集流体管530中的流体中的微生物发出的荧光。抛物面反射器510可包括一个或多个孔511以允许，例如，光源520 (其可以是，例如，激光束)进入，和以允许流体管530进入。流体管530承载流体(例如，空气或液体)，其中微生物可存在其中并可被微生物检测器500检测。流体管530和光源520的相交点513位于抛物面反射器510的焦点。抛物面反射器510与光源520的轴线彼此成一斜角(即，非直角或直角的倍数)Θ。
[0072]干涉滤光器550可置于荧光548的路径上，例如在抛物面反射器510的轴线方向上。干涉滤光器550阻挡激发光(即，从光源420发出的光)波长。
[0073]第一透镜560将从流体管430中的流体中的微生物发出并被抛物面反射器510反射的平行的荧光光束548聚焦到第一光电检测器570上。第一光电检测器570可以是如图5所示的任何类型的包括光电倍增管(PMT)的用于荧光测量的光电检测器。
[0074]光束阻挡器541可置于光源520的路径上，以阻挡从光源520发出的光，且以允许Mie散射光546通过。光束阻挡器541可放置在邻近第二透镜562的中心的位置。由流体管430中的颗粒散射的Mie散射光546被第二透镜562聚焦到第二光电检测器572上。第二光电检测器572可以是如图5所示的任何类型的包括光电二极管的用于测量颗粒尺寸的光电检测器。
[0075]在图5所示的实施方式中，抛物面反射器510的几何形状可通过公式(2)和(5)优化，以在允许检测器的其他部件被合适的实施的同时获得最优化的荧光收集效率。抛物面反射器510优选这样的结构，其焦点513设置在流体管530和光源520的路径能够被方便的设置的位置。使光源520与抛物面反射器510的轴线相互成一斜角的一个优点是避免将光源520 (例如，激光)发出的杂散光发送到荧光检测通道(例如，荧光548的路径)，从而降低上述通道中的背景噪音。这种设计的另一个优点是提供一个更紧凑的检测器封装，以及通过缩短从抛物面反射器510到荧光传感光电检测器570 (例如，PMT)之间的距离，增强了荧光检测通道的光聚集能力。此外，图5的实施方式不必使用分束器(例如，与图3所示的实施方式对照)。
[0076]此外，可以通过如下方式选择和设定两轴之间的斜角Θ，即Mie散射光路径546和/或Mie散射光检测装置(即，光电检测器572、第二透镜562和光束阻挡器541)能被定位在抛物面反射器510的边界之外，如图5所示。这样，可以避免在抛物面反射器510中创建额外的孔，例如，否则需要在抛物面反射器的表面上为Mie散射通道设置出口孔(例如，如图4所示的实施方式所示)，从而增加了抛物面反射器的光聚集能力。
[0077]图6示意性的示出了根据本发明的第四示例性实施方式的微生物检测器600。微生物检测器600包括抛物面反射器610以收集流体管630中的流体中的微生物发出的荧光。抛物面反射器610可包括一个或多个孔611以允许，例如，光源620 (其可以是，例如，激光束)离开，和允许流体管630进入。流体管630承载流体(例如，空气或液体)，其中微生物可存在其中并可被微生物检测器600检测。
[0078] 光源620发出的光被反射镜680反射并射向流体管630。流体管630和光源620的交点613位于抛物面反射器610的焦点。抛物面反射器610与光源620的轴相互重合，但方向相反。即，从光源620发出的光在与反射镜680相交后,射向并穿过抛物面反射器610的顶点，而抛物面反射器610的轴线可以被看作从顶点向外延伸。
[0079]干涉滤光器650可置于荧光648的路径上，例如在抛物面反射器610的轴线方向上。干涉滤光器650阻挡激发光(即，从光源620发出的光)波长。反射镜680可被放置在或邻近干涉滤光器650的中心的位置上。
[0080]第一透镜660将从流体管630中的流体中的微生物发出并被抛物面反射器610反射的平行的荧光光束648聚焦到第一光电检测器670上。第一光电检测器670可以是如图6所示的任何类型的包括光电倍增管(PMT)的用于荧光测量的光电检测器。
[0081]被流体管630中的颗粒散射的Mie散射光646被第二透镜662聚焦到第二光电检测器672上。第二光电检测器672可以是如图6所示的任何类型的包括光电二极管的用于测量颗粒尺寸的光电检测器。
[0082]在图6所示的实施方式中，抛物面反射器610的几何形状可通过公式(2 )和(5 )优化，以在允许检测器的其他部件被合适的实施的同时获得最优化的荧光聚集效率。抛物面反射器610优选这样的结构，其焦点613被设置在流体管630和光源620的路径能够被方便的设置的位置。使光源620与抛物面反射器610的轴线相互重合但方向相反的一个优点是避免将光源620发出的杂散光发送到荧光检测通道(例如，荧光648的路径)，从而降低上述通道中的背景噪音。图6所示的实施方式的另一个优点是不需要为光源或激光束620在抛物面反射器610的表面切出进入孔，从而增加了抛物面反射器的光聚集能力。
[0083]应指出的是，抛物面反射器610和光源620 (例如，激光光束)的轴线不需要重合。例如，激光束可以与抛物线的轴线成一斜角被射向流体管630，这也不会降低本发明的优点。
[0084]图7示出根据本 发明的实施方式的微生物检测方法的流程图700。应注意的是，流程图中的任何过程说明或模块应被理解成代表模块、段、代码部分、或在过程中用于实行特殊逻辑功能的包括一个或多个指令的步骤，且替代的实行也包括在本发明的范围之内，其可以不按上述所示的或所讨论的次序执行功能，根据所涉及的功能，包括大体上同时以相反的顺序执行，这能够被本发明所属的【技术领域】的技术人员所理解。
[0085]如模块702所示，提供通过流体管的流体。流体管穿过抛物面反射器的焦点。在模块704中，光束被射向流体管。光束与流体管在抛物面反射器的焦点相交。在模块706中，流体中的微生物通过与光束相互作用而发出的荧光被抛物面反射器反射。在模块708中，第一检测器检测发出的荧光。在模块710中，第二检测器检测Mie散射光。
[0086]特别应强调的是，本发明的上述实施方式，特别地，任何“优选的”实施方式，仅仅是可能的实施例，仅仅是为清楚的理解本发明的原理而提出。在基本上不背离本发明的精神和原理的前提下，可以对上述描述的本发明的实施方式做出很多变化和改进。所有这种改进和变化都被包含在本发明的范围内，且由所附的权利要求所保护。
【权利要求】
1.一种微生物检测装置，包括: 抛物面反射器； 光源，被配置成将光束射向抛物面反射器的焦点； 流体管，其通过抛物面反射器的焦点，这样光束路径和流体管在抛物线的焦点相交，所述流体管被配置成包括流动的流体； 第一检测器，用于检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光； 第二检测器，用于检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光。
2.如权利要求1所述的微生物检测装置，其特征在于具备以下特征中的一个或多个: (a)其中抛物面反射器的焦距为抛物面深度的约1/9到抛物面的整个深度的范围内； (b)其中流体管包括光学透明材料以允许光线进入并允许散射光射出； (C)其中流体管被配置成 (i)允许吸入环境空气并流过流体管以检测空气中的微生物，或(ii)允许吸入水或其他液体并流过流体管以检测水或液体中的微生物；和 (d)其中检测到的流体中的颗粒的荧光和Mie散射光信息用于区分微生物与惰性颗粒。
3.如权利要求1`或2所述的微生物检测器，进一步包括: 分色光束分离器，被配置成可将Mie散射光与突光分开； 光束阻挡器，放置在邻近分色光束分离器中心的位置，以阻挡光源发出的光的非散射部分； 干涉滤光器，以阻挡从光源发出的激发光波长； 第一透镜，用于将荧光聚焦到第一检测器上，其中所述第一检测器包括光电倍增管；和第二透镜，用于将Mie散射光聚焦到第二检测器上，其中所述第二检测器包括光电二极管，其中 光源包括激光， 抛物面反射器包括孔，以允许从光源发出的光进入并允许流体管穿过抛物面反射器，和 抛物面反射器的对称轴与激光光束的路径相互重合，并向相同的方向延伸。
4.如权利要求3所述的微生物检测装置，其中光源包括发光二极管。
5.如权利要求1-4中任一项所述的微生物检测装置，进一步包括: 干涉滤光器，其沿着抛物面反射器的对称轴放置，以阻挡激发光波长； 第一透镜，用于将荧光聚焦到第一检测器上，其中所述第一检测器包括光电倍增管；和第二透镜，用于将Mie散射光聚焦到第二检测器上，其中该第二检测器包括光电二极管，其中 光束阻挡器，置于邻近第二透镜的中心的位置，用于阻挡从光源发出的光的非散射部分， 光源包括激光， 抛物面反射器包括孔以允许从光源发出的光进入、散射光射出并允许流体管通过抛物面反射器，和 光源置于使光沿着与抛物面反射器的对称轴垂直的路径发出的位置。
6.如权利要求5所述的微生物检测装置，其中光源包括发光二极管。
7.一种微生物检测装置，包括: 流体管，被配置成承载流体； 光源，被配置成将一束光射向流体管； 抛物面反射器，用于反射流 体中的微生物通过与从光源发出的光相互作用而发出的荧光; 第一检测器，用于检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光； 第二检测器，用于检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光； 干涉滤光器，其沿着抛物面反射器的对称轴放置，以阻挡激发光波长； 第一透镜，用于将荧光聚焦到第一检测器上，其中所述第一检测器包括光电倍增管；和第二透镜，用于将Mie散射光聚焦到第二检测器上，其中所述第二检测器包括光电二极管，其中 光束阻挡器，其置于邻近第二透镜的中心的位置，以阻挡从光源发出的光的非散射部分， 光束路径与流体管在抛物面反射器的焦点相交， 抛物面反射器包括孔以允许光源发出的光进入并允许流体管通过抛物面反射器，和 光源被置于使光线沿着与抛物面反射器的对称轴成一斜角的路径发出的位置。
8.如权利要求7所述的微生物检测装置，其中光源包括光电二极管或激光。
9.一种微生物检测装置，包括: 流体管，被配置成承载流体； 光源，被配置成将一束光线射向反射镜，所述反射镜被配置成将该光束射向流体管； 抛物面反射器，用于反射流体中的微生物通过与从光源发出的光相互作用而发出的荧光; 第一检测器，用于检测通过流体管的流体中的微生物发出的荧光； 第二检测器，用于检测源自通过流体管的流体中的颗粒的Mie散射光； 干涉滤光器，其沿着抛物面反射器的对称轴放置，以阻挡激发光波长； 第一透镜，用于将荧光聚焦到第一检测器上，其中所述第一检测器包括光电倍增管；和第二透镜，用于将Mie散射光聚焦到第二检测器上，其中所述第二检测器包括光电二极管，其中 光束阻挡器，其置于邻近第二透镜的中心的位置，以阻挡从光源发出的光的非散射部分， 被反射镜反射的光束与流体管在抛物面反射器的焦点相交， 反射镜被置于邻近干涉滤光器中心的位置， 抛物面反射器包括孔以允许光源发出的光射出并允许流体管通过抛物面反射器，和 从反射镜反射的光向内射向并穿过抛物面反射器的焦点。
10.根据权利要求9所述的微生物检测装置，其特征在于具备以下特征中的一个或多个: (a)其中光源包括发光二极管或激光； (b)其中从反射镜反射的光与抛物面反射器的对称轴成一斜角向内射向并穿过抛物面反射器的焦点； (C)其中光源包括发光二极管； Cd)其中反射镜是平面反射镜； Ce)其中反射镜包括具有棱镜角的棱镜，其用于反射射向抛物面反射器的焦点的光束；和 (f)其中流体管被配置成 (i)允许吸入环境空气并流过流体管以检测空气中的微生物，或(ii)允许吸入水或其他液体并流过流体管以检测水或液体中的微生物。
11.微生物检测方法,包括: 提供通过流体管的流体，所述流体管穿过抛物面反射器的焦点； 将光束射向流体管，所述光束与流体管在抛物面反射器的焦点相交； 流体中的微生物通过与光束相互作用而发出的荧光被抛物面反射器反射； 用第一检测器检测发出的荧光；和 用第二检测器检测光束与流体中的颗粒相互作用而产生的Mie散射光。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于具备以下特征中的一个或多个: Ca)进一步包括提供沿着抛物面反射器的对称轴设置的干涉滤光器，以阻挡激发光波长; 提供用于将荧光聚焦到第一检测器上的第一透镜，其中所述第一检测器包括光电倍增管；和 提供用于将Mie散射光聚焦到第二检测器上的第二透镜，其中所述第二检测器包括光电二极管； (b)其中光束沿着与抛物面反射器的对称轴成一斜角的路径射出； (C)其中光束沿着与抛物面反射器的对称轴重合，且延伸向相同的方向的路径发出； (d)其中抛物面反射器的焦距为抛物面深度的约1/9到抛物面的整个深度的范围内； (e)其中光束包括激光光束； Cf)其中光束沿着与抛物面反射器的对称轴垂直的路径射出； (g)其中流体包括环境空气；和 (h)其中流体包括水或另一种液体。
13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括: 提供反射镜，其被配置成将光束反射向流体管，所述反射镜被置于邻近干涉滤光器中心的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于具备以下特征中的一个或多个: Ca)其中被反射镜反射的光与抛物面反射器的对称轴成一斜角向内射向并穿过抛物面反射器的焦点； (b)其中反射镜是平面反射镜；和 (c)其中反射镜包括具有棱镜角的棱镜，其用于反射射向抛物面反射器的焦点的光。
【文档编号】C12Q1/04GK103492585SQ201280015462
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年4月6日
【发明者】蒋箭平 申请人:即时生物检测有限公司