SPR生物傳感器連續(xù)取樣和檢測裝置研制

2023年12月30日發(fā)(作者：屈原詩句)

第４２卷第５期　東北農(nóng)業(yè)大學學報?。矗玻妫担保海福常梗啊。停幔觥。玻埃保臁。玻埃保蹦辏翟隆。剩铮酰颍睿幔臁。铮妗。危铮颍簦瑁澹幔螅簟。粒纾颍椋悖酰欤簦酰颍幔臁。眨睿椋觯澹颍螅椋簦。樱校疑飩鞲衅鬟B續(xù)取樣和檢測裝置研制　初國超，鄭先哲　，張文浩，丁凝冶，劉成海　（東北農(nóng)業(yè)大學工程學院，哈爾濱１５００３０）　摘要：為了實現(xiàn)表面等離子共振技術（Ｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎ?。颍澹螅铮睿幔睿悖澹樱校遥┥飩鞲衅髟诰€檢測液態(tài)樣品，本　文研制出一種連續(xù)收集液樣和檢測指標的裝置。應用本裝置實現(xiàn)了對酸菜液中的大腸桿菌的連續(xù)檢測，具有精度　高、測定時間短等特點，可滿足在復雜的現(xiàn)場環(huán)境下的檢測需要。為以后應用生物傳感器進行工廠化在線檢測提　供依據(jù)　關鍵詞：ＳＰＲ生物傳感器；檢測：機構　中圖分類號：ＴＰ２１２．３　文獻標志碼：Ａ　文章編號：１００５—９３６９（２０ｌ】）０５—００８３—０８?。模澹觯澹欤铮穑恚澹睿簟。铮妗。帷。悖铮睿簦椋睿酰铮酰蟆。螅幔恚穑欤椋睿纭。幔睿洹。簦澹螅簦椋睿纭。澹瘢酰椋穑恚澹睿簟。猓。樱校摇。猓椋希樱澹睿樱希颍悖龋酢。牵酰铮悖瑁幔?，ＺＨＥＮＧ?。兀椋幔睿瑁?，ＺＨＡＮＧ?。祝澹睿瑁幔铮模桑危恰。危椋睿纾?，ＬＩＵ?。茫瑁澹睿纾。瑁幔辏ǎ牛睿纾椋睿澹澹颍辏睿纭。茫铮欤欤澹纾澹危铮瑁澹幔螅簟。粒纾颍椋悖酰欤簦酰颍幔臁。眨睿椋觯澹颍螅椋簦龋幔颍猓椋睢。薄。担埃埃常?，Ｃｈｉｎａ）?。粒猓螅簦颍幔悖簦海桑睢。铮颍洌澹颉。簦铩。洌澹簦澹悖簟。铮睢。欤椋睿濉。簦瑁濉。欤椋瘢酰椋洹。螅幔恚穑欤濉。酰螅椋睿纭。帷。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖澹ǎ樱校遥。猓椋铮螅澹睿螅铮颍帷。洌澹觯椋悖濉。鳎椋簦琛。悖铮睿簦椋睿酰铮酰螅欤。螅幔恚穑欤椋睿纭。幔睿洹。恚澹幔螅酰颍椋睿纭。妫酰睿悖簦椋铮睢。鳎幔蟆。洌澹觯澹欤铮穑澹?，ｗｈｉｃｈ　ｍａｔｃｈｅｄ　ｗｉｔｈ?。帷。樱校摇。猓椋铮螅澹睿螅铮颉。洌澹簦澹悖簦椋睿纭。穑颍铮悖澹洌酰颍?，ｗｈｉｃｈ?。悖铮欤欤澹悖簦澹洹。悖铮睿簦椋睿酰铮酰螅欤。簦瑁濉。螅幔恚穑欤澹蟆。幔睿洹。恚澹幔螅酰颍澹洹。簦瑁濉。悖铮睿悖澹睿簦颍幔簦椋铮睿蟆。铮妗。簦瑁濉。牛悖铮欤妗。埃薄。担罚海龋贰。椋睢。茫瑁椋睿澹螅濉。螅幔酰澹颍耄颍幔酰簟。辏酰椋悖濉。鳎椋簦琛。瑁椋纾琛。幔悖悖酰颍幔悖。幔睿洹。螅瑁铮颍簟。恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿簟。簦椋恚濉。椋睢。簦瑁濉。悖铮恚穑欤澹。铮睢螅椋簦濉。簦澹螅簦椋睿纾粒睿洹。椋簟。鳎幔蟆。簦瑁濉。猓幔螅椋恪。簦瑁幔簟。簦瑁濉。猓椋铮螅澹睿螅铮颍蟆。鳎澹颍濉。穑颍铮觯椋洌澹洹。簦铩。簦瑁濉。妫幔悖簦铮颍欤椋睿濉。洌澹簦澹悖簦椋铮睢。椋睢。簦瑁濉。妫酰簦酰颍澹。耍澹。鳎铮颍洌螅海螅酰洌幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。猓椋铮螅澹睿螅铮?；ｔｅｓｔｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　食品加工過程中的微生物含量檢測是保證食　品安全，控制食品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，我　國的主要儀器檢測是在食品生產(chǎn)完成后，在實驗　室內(nèi)進行，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，則此批產(chǎn)品就無法　濃度Ｉ　。Ｎａｉｍｕｓｈｉｎ等運用微型集成式雙通道ＳＰＲ傳　感器能直接檢測低于納摩爾水平的ＳＥＢ蛋白毒素［４１?！。郑幔畹壤茫樱校壹夹g檢測食品中毒枝菌素的含量　１。?。牵澹颍簦椋宓壤茫樱校疑飩鞲衅鳈z測沙門氏菌Ｂ、Ｄ、?。?，此法成功的在ｌ×ｌ０　ｃｆｕ?ｍＬ。。樣品中檢出沙門　再利用，檢測結果嚴重滯后于生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)問　題，將會造成極大的浪費。產(chǎn)品生產(chǎn)過程的控制　難度較大，同一產(chǎn)品不同批次的品質(zhì)、風味差異　較大，難以實現(xiàn)標準化ｕ　。對于發(fā)酵食品來說，發(fā)　酵液中常存在對酶干擾的物質(zhì)　。并且多數(shù)不是清　氏菌５３個１６］。向四海等研究了使用表面等離子體　諧振ＳＰＲ一２０００生化分析儀檢測金黃色葡萄球菌　腸毒素Ｂ（ＳＥＢ）與羊單克隆抗體ＩｇＧ的免疫吸附反　應　１。葛晶等根據(jù)大腸桿菌抗體的免疫吸附反應，　使用ＳＰＲ生物傳感器快速檢測大腸桿菌Ｅ．ｃｏｌｉ　澈透明的，常規(guī)的光譜方法不適于測定發(fā)酵液中的　物質(zhì)，但生物傳感器對這些情況有較好的適應　性，并且應用很廣泛。Ｒａｓｏｏｌｙ使用ＳＰＲ生物傳感?。埃保担罚海龋罚捎糜H和素一生物素系統(tǒng)放大檢測的響　應信號，并引入復合抗體作為二次抗體，使該傳　感器對大腸桿菌的檢測限南１０　ｃｆｕ?ｍＬ。。下降到　器快速檢測出了食物中葡萄球菌腸毒素Ｂ（ＳＥＢ）的　收稿日期：２００９—１２—０１　基金項目：黑龍江省科技計劃項目（ＧＡ０７Ｂ４０１—４）　作者簡介：初國超（１９８４一），女，碩士研究生，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加ｒ。?。ㄓ嵶髡撸亨嵪日?，教授，博士生導師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加］　。Ｅ－ｍａｉｈ?。瑁澹睿纾玻希埃叮溃幔瑁铩。茫希桑欤保?。１／　

東北農(nóng)業(yè)大學學報　第４２卷　１０’ｃｆｕ?ｍＬ　。　雜、體積龐大、成本高、不能用于現(xiàn)場在線監(jiān)測等　缺點，大多局限于實驗室內(nèi)使用，并且各大公司研　究的主流方向是開發(fā)通用型的高精尖實驗室儀器，　表面等離子共振生物傳感器（Ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｌａｓｍｏｎ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ＳＰＲ）依據(jù)表面等離子共振原理，將已　知的生物分子固定在５０　ｎｍ的Ａｕ膜表面，加入與其　互補的目標生物分子，在應用ＳＰＲ生物傳感器的過　程中，兩者結合（雜交）將使Ａｕ膜與溶液界面的反　射光強度變化，折射率上升，從而導致共振角改　變，根據(jù)共振角的改變程度，由光電探測器檢測這　針對對象主要是科研單位和大型制藥公司等，不能　滿足發(fā)酵食品在線檢測的要求ｕ　。因此，研究一種　小型ＳＰＲ檢測儀器，使之能夠滿足高靈敏、現(xiàn)場在　線和低成本的檢測要求，既符合市場需求，也具有　十分重要的社會和經(jīng)濟意義?！》N連續(xù)變化，進而分析被測物的濃度　。與傳統(tǒng)　的檢測技術如超速離心、熒光法、熱量測定法等相　比，ＳＰＲ生物傳感器具有如下顯著特點：①樣品　需要量極少，一般一個表面僅需約１　Ｐ．ｇ蛋白配　１　生物傳感器連續(xù)取樣和檢測裝置　議計思蛤　由于ＳＰＲ生物傳感器的高靈敏性對實驗人員的　操作要求很高，人工操作時的抖動、每次檢測時傳　體；②檢測過程方便快捷，靈敏度高；③大多數(shù)　情況下，不需對樣品進行預處理；④由于ＳＰＲ是　基于對未穿透樣品的反射光的測量，所以檢測能在　感器固定位置的不確定等都不可避免的對檢測結果　造成影響；并且操作人員直接接觸含有細菌的樣品　混濁的甚至不透明的樣品中進行。　由于生物傳感器具有這些優(yōu)點，適用于對發(fā)酵　液進行細菌檢測。但目前國內(nèi)外研制的ＳＰＲ監(jiān)測分　析系統(tǒng)基本上都是大型專業(yè)化儀器，存在結構復　會造成自身安全隱患，并且易污染樣品。所以，針　對實際檢測時存在上述的問題，結合ＳＰＲ生物傳感　器檢測樣品時的工藝要求，對取樣檢測裝置進行設　計。具體流程見圖１?！∧渚W(wǎng)　圖１?。樱校疑飩鞲衅鳈z測微生物的流程?。疲椋纾薄。疲欤铮鳌。铮妗。恚椋悖颍铮猓椋幔臁。洌澹簦澹悖簦椋铮睢。猓。樱校摇。拢椋铮螅澹睿螅铮颉±铩≡O計的裝置與ＳＰＲ生物傳感器相配合用以檢測　酸菜液內(nèi)微生物的含量，其工作過程及結構與檢　測工藝流程相匹配，從而實現(xiàn)從人工操作到自動　操作的轉化。應用ＳＰＲ生物傳感器檢測的操作步驟　如圖１所示，在符合檢測原理的前提下，要保證各　測定步驟的連續(xù)性?！。矁σ簷z測裝置的結構設計?。樱校疑飩鞲衅鞯臋z測主要有浸泡和流通池　兩種方法，由于流通池法的液體進出管口徑較小　（見圖２中的上、下兩根黑色塑料管），對被檢測　圖２帶有流通池的傳感器頭　Ｆｉｇ．２　Ｓｅｎｓｏｒ?。瑁澹幔洹。鳎椋簦琛。帷。欤铮鳌。悖澹欤妫臁∫后w要求很高，如含有大顆粒物質(zhì)極易堵塞管　路，檢測范圍受到限制，因此本設計采用浸泡　法?！【C合各方面因素，利用浸泡式檢測形式的特　點，模仿人手操作的結構，結合ＳＰＲ生物傳感器的　檢測工藝流程，對儲液檢測裝置進行設計，具體　

第５期　初國超等：ＳＰＲ生物傳感器連續(xù)取樣和檢測裝置研制　結構如圖３所示。本儲液檢測裝置的主要結構包　括：?、俣ㄎ患叭訖C構固定ＳＰＲ生物傳感器，實　現(xiàn)ＳＰＲ生物傳感器的浸泡式檢測?！、趦σ簷C構與ＳＰＲ生物傳感器的檢測過程相　配合，并且轉動方向與檢測步驟相同?！、蹅鲃訖C構將檢測步驟與傳感器運動相連　接，保證ＳＰＲ生物傳感器的運動過程與檢測步驟相　配合，完成浸泡式檢測?！∫唬撸欤摺。伞。臁。伞。。欤　。臁。摺。伞。省??。省。省。颍省　。欤臁。簟　。臁。撸伞　瘛。伞。伞?　‘ｌ／?。伞。薄。。。伞。。伞。币粋鞲衅鲓A具座；２－夾具；３－定位片；４一儲液盤；５一棘輪；６一棘爪；?。芬粚к?；８－絲杠齒輪軸；９－一級傳動齒輪軸；　】Ｏ一二級傳動齒輪軸；ｌ　１一架板?。保疲椋簦酰颍濉。猓幔螅濉。椋妫椋睿纭。螅澹睿螅铮?；２－Ｆｉｘｔｕｒｅ；３－Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｆｌｍ；?。矗遥澹螅澹颍觯椋睿纭。洌椋螅?；５－Ｒａｔｃｈｅｔ?。鳎瑁澹澹?；６－Ｐａｗｌ；７－Ｇｕｉｄｅｗａｙ；?。福樱悖颍澹鳌。纾澹幔颉。螅瑁幔妫?；９－Ｓｈａｆｔ?。妫铮颉。铮睿濉。螅簦幔纾濉。纾澹幔颉。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮睿弧。保耙唬樱瑁幔妫簟。妫铮颉。簦鳎铩。螅簦幔纾濉。纾澹幔颉。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮?；１　ｌ—Ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ?。穑欤幔睿濉D３?。樱校疑飩鞲衅鳈z測裝置總體結構　Ｆｉｇ．３?。希觯澹颍幔欤臁。螅簦颍酰悖簦酰颍濉。铮妗。樱校摇。猓椋铮螅澹睿螅铮颉。洌澹簦澹悖簦椋铮睢。洌澹觯椋悖濉。玻倍ㄎ粖A持機構的設計?。樱校疑飩鞲衅鞯慕菔綑z測需要人手固定扶　持，在檢測過程中，人手會產(chǎn)生生理性抖動，影　響檢測結果的準確性與精度。針對這些問題，本　裝置設計定位夾持機構，本機構是模仿人手捏住　的方式進行夾持，添加定位片對傳感器的位置進　行固定，可以防止在檢測過程中因晃動影響檢測　結果。南圖４可知，傳感器頭的外形、厚度較小，　外殼為非金屬材料、硬度較小，易受到損壞，且　浸泡式檢測時要求金膜（圖４中部矩形區(qū)域）為水平　狀態(tài)，所以設計中采用彈簧柔性夾緊，夾緊力施　加在傳感器頭的插座上，并且增設定位片進行定　位，具體設計方案如圖５所示?！《ㄎ粖A持機構包括四部分：上夾具、下夾　具、定位片和扭轉彈簧。通過扭轉彈簧將上下夾　具連接，利用彈簧的彈性形變的特性，實現(xiàn)對傳　感器的夾緊。定位夾緊機構的設計在保證傳感器　頭使用穩(wěn)定的同時，提高了其傳感作用區(qū)的定位　檢測精度。從而進一步保證檢測結果的準確性。　圖４傳感器頭及其插座?。疲椋纾础。樱澹睿螅铮颉。瑁澹幔洹。幔睿洹。椋簦蟆。螅铮悖耄澹簟。础。ǎ幔┒ㄎ粖A具結構　（ａ）Ｏｒｉｅｎｔｉｎｇ?。妫椋簦酰颍澹椋幔纾颍幔怼。臁。病。场。础。怠。丁。ǎ猓A具定位夾持機構實物?。ǎ猓停幔簦澹颍椋幔臁。铮猓辏澹悖簟。铮妗。椋妫簦酰颍濉。铮颍椋澹睿簦椋睿纭。幔睿洹。椋妫椋睿纭。螅簦颍酰悖簦酰颍濉。煲簧蠆A具；２－彈簧；３－下央具；４一定位片；　５一夾具座；６－絲杠齒輪軸；７一導軌　１－Ｕｐｐｅｒ　ｉｆｘｔｕｒｅ；２－Ｓｐｒｉｎｇ；３－Ｌｏｗｅｒ　ｆｉｘｔｕｒｅ；４一Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；?。担疲椋簦酰颍濉。猓幔螅澹唬兑唬樱悖颍澹鳌。纾澹幔颉。螅瑁幔妫簦唬罚牵酰椋洌澹鳎幔D５夾具定位夾持機構?。疲椋纾怠。樱簦颍酰悖簦酰颍濉。铮妗。穑铮螅椋簦椋铮睿椋睿纭。妫椋簦酰颍濉?/p>

東北農(nóng)業(yè)大學學報　第４２卷?。玻策B續(xù)取樣機構的設計?、龠x用的梯形螺紋的強度和對中性較好，可　以消除因磨損而造成的間隙，這樣既可以增加傳　連續(xù)取樣機構是保證整個裝置準確檢測的核　心部分，作用是配合各檢測步驟，適時升降傳感　器頭，完成傳感器浸入法檢測過程。ＳＰＲ傳感器作　感器升降的穩(wěn)定性，同時又能較好的保證升降位　移的準確性（圖５（ｂ）和圖６中的螺紋）。　用區(qū)的面積較小，且在檢測時要求傳感器穩(wěn)定升　降，并使傳感器頭浸入到液面下要求的深度，考?、诼菽敢粋炔捎茫孕徒Y構（見圖６），使螺母僅　具有１個自由度，即沿軸向的移動，保證了同軸的　對中性。　慮到傳感器的運動方式和運動穩(wěn)定性，選擇螺桿　螺母副的滑動螺旋傳動方式，主要參數(shù)為：公稱?、墼O計有與夾具Ｔ型結構相配合的Ｔ型導軌　直徑２０　ｍｍ，螺紋長度４０?。恚恚驗橛?，節(jié)距?。础。恚?，螺母厚度１０?。恚?，從而保證運動過程穩(wěn)定　性和檢測結果準確性。　具體設計方案（見圖５（ｂ）、６和７）：?。币粋鞲衅鲓A具座；２一絲杠齒輪傳動軸　１－Ｆｉｘｔｕｒｅ?。猓幔螅濉。妫椋澹洹。螅澹睿螅铮?；２－Ｓｃｒｅｗ　ｇｅａｒ?。螅瑁幔妫簟D６螺桿螺母傳動結構?。疲椋纾丁。樱悖瑁澹恚幔簦椋恪。洌椋幔纾颍幔怼。铮妗。螅悖颍澹鳌。洌颍椋觯濉。。堋S—　一?。币粋鞲衅鲓A具座；２－導軌　ｌ－Ｆｉｘｔｕｒｅ?。猓幔螅濉。妫椋澹洹。螅澹睿螅铮?；２一Ｇｕｉｄｅｗａｙ　圖７導軌與夾具座配合?。疲椋纾贰。拢欤铮悖搿。洌椋幔纾颍幔怼。鳎椋簦琛。颍幔椋欤蟆。幔睿洹。妫椋簦酰颍澹蟆。ㄈ鐖D５（ｂ）和圖７所示），對螺母起到導向作用，同　時限制了螺桿（即絲杠傳動軸）的撓性變形，起到　了問接固定螺桿的作用。　④從實用性和強度要求方面考慮，螺桿材料　采用強度和硬度較高的尼龍，螺母選用相對較軟　的聚四氟乙烯（Ｆ４）材料，這樣可滿足裝置質(zhì)量和　檢測工藝的要求。　如圖６和圖７所示，連續(xù)檢測機構包括三部　分：傳感器夾具座、絲杠齒輪傳動軸和導軌。傳　感器夾具座通過內(nèi)螺紋與絲杠齒輪軸上部的螺桿　相配合，通過絲杠齒輪軸的往復轉動，帶動傳感　器夾具座實現(xiàn)上升和下降運動，夾具座上裝有ＳＰＲ　傳感器的定位夾持機構，從而實現(xiàn)了ＳＰＲ生物傳感　器的浸泡式檢測方法。傳感器夾具座上的Ｔ型結構　與導軌上的Ｔ型槽相配合的，通過固定導軌，對夾　具座起到約束作用，使其只能軸向運動，保證傳　感器運動的精確性?！。玻硟σ簷C構的設計　設計儲液機構時，主要解決兩方面問題：材　料選擇、與ＳＰＲ生物傳感器配合方式確定。儲液機　構盛裝的液體，除了待檢測的樣品外，還有生物　和化學試劑。因此既要防止承載器具污染試劑，　還要避免試劑腐蝕器具。通過分析多種材料的耐　腐及強度特性，選擇Ｆ４作為儲液機構的材料。Ｆ４　具有較強的防腐性能，還可以融入其他材質(zhì)加強　其硬度和強度，以滿足承載等方面的要求?！σ簷C構的結構特點：采用圓盤結構（見圖?。福?，配有與檢測步驟數(shù)相同的儲液槽（１５個槽），　通過棘輪結構的轉動帶動其旋轉參數(shù)為：齒數(shù)１５　ｍｍ，模數(shù)４?。恚?，齒距１５．５７　ｍｍ，齒高３．５?。恚?，　頂圓直徑６０?。恚怼崿F(xiàn)單向周期循環(huán)運動。棘輪　有ｌ５個齒，與儲液盤的槽數(shù)相同，并且二者之間　為過盈配合，這使得棘輪每轉過一個齒，儲液盤　恰好轉過一個儲液槽，這樣既實現(xiàn)了與ＳＰＲ生物　

第５期　仞國超等：５ＰＲ生物傳感器連續(xù)取樣和檢測裝置研制　傳感器檢測順序的配合，又避免了試劑的頻繁更　換?！≈辉诖娣糯龣z測樣品的槽上設置注液口，可　以在一個樣品檢完排出后，直接注入下一個待檢　樣品，這樣可避免人手直接接觸待檢測樣，保證　了操作人員的安全，同時又防止樣品的污染?！。保病。⊥觯辍。小。。。欤省⌒乔o訇Ｆ／／／￣?。。ǎ幔﹥σ簷C構結構　（ａ）Ｒｅｓｅｒｖｉｎｇ?。欤椋瘢酰椋洹。洌剩幔纾颍幔颍帷。ǎ猓﹥σ簷C構實物?。ǎ猓停幔簦澹颍椋幔臁。铮猓辏澹悖簟。铮妗。遥澹螅澹颍觯椋睿纭。欤椋瘢酰椋洹。螅澹簦簦椋睿纭。煲粌σ罕P；２－棘輪　１－Ｒｅｓｅｒｖｉｎｇ　ｌｉｑｕｉｄ?。洌椋螅悖唬玻遥幔簦悖瑁澹簟。鳎瑁澹澹臁D８儲液機構?。疲椋纾浮。模椋幔纾颍幔怼。铮妗。颍澹螅澹颍觯濉。欤椋瘢酰椋洹。恚澹悖瑁幔睿椋螅怼。玻磦鲃訖C構的設計?。玻矗苯Y構的分析　傳動機構是整個裝置的執(zhí)行部分，可實現(xiàn)ＳＰＲ　生物傳感器的往復運動與儲液盤單向轉動相配　合，保證實現(xiàn)浸入式檢測。圖９是螺旋傳動、齒輪　傳動和棘輪相結合的多級傳動結構簡圖。運動和　轉矩由輸入軸（絲杠齒輪軸）輸入，輸人軸上同結　有螺桿和輸入齒輪ｚ１，螺桿帶動螺母上下移動，　齒輪ｚ１帶動齒輪ｚ２，ｚ２固結在傳動軸１（一級傳動　齒輪軸）上，同時使固結在傳動軸１上的齒輪ｚ３轉　動，ｚ３帶動固結在傳動軸２（二級傳動齒輪軸）上的　齒輪ｚ４轉動，驅(qū)使鉸鏈在ｚ４上的棘爪與其一起運　動，并推動空套在傳動軸２上棘輪轉動，從而使與　棘輪相連的儲液盤相應轉動。通過輸入軸順、逆　兩向轉動，從而實現(xiàn)夾具的上升與下降。傳動機　構的傳動原理如圖１０所示。南于整個傳動輸入為　往復運動，而輸出為單向運動，因此，輸出端采　用棘輪機構，從而實現(xiàn)步進的間歇運動，當輸入　軸反向轉動、夾具上升時，止回棘爪制動棘輪，　最終使儲液盤只能單向旋轉。　輸　圖９多級傳動?。疲椋纾埂。停酰欤簦椤欤澹觯澹臁。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮睢D１０多級傳動原理分析?。疲椋纾保啊。粒睿幔欤螅椋螅铮妗。恚酰欤簦椤欤澹觯澹臁。洌颍椋觯椋睿纭。穑颍椋睿悖椋穑欤濉。玻矗矀鲃颖燃斑\動分析　傳動機構工作時，夾具每升降１次儲液盤轉過?。眰€槽，棘輪設計有１５個棘齒以配合儲液盤的１５　個槽?？紤]到整個裝置的結構尺寸、夾具的升降　位移以及穩(wěn)定性等因素，選擇螺桿傳動（螺桿具體　參數(shù)見表１），每轉動２周，夾具上升或下降１次，　因齒輪傳動精度高、穩(wěn)定性好，所以采用此傳動　

東北農(nóng)業(yè)大學學報　第４２卷　各齒輪之間　方式進行多級傳動，總傳動比為３０。　過編程控制電機的正反轉及間歇時間，實現(xiàn)與試驗　步驟相配合的自動檢測目的，并且通過按鍵可以根　據(jù)需要對間歇時間進行調(diào)整。在自動運行時能通過　的傳動嚙合、速度關系如圖ｌ０所示?！「鶕?jù)傳動誤差和回差最小的原則，　確定最佳傳　動級數(shù)為：?。睿剑保保保欤纾椋剑保保保欤纾常啊。保叮础∫伙@示屏直觀的觀察檢測系統(tǒng)運行情況，能夠手動停?。ǎ保≈??！“銌渭墏鲃蛹墧?shù)不超過８，圓整ｎ到接近的　整數(shù)值，即?。睿剑病！≥斎臊X輪ｚ．與齒輪ｚ。間的傳動比為：　。２：∞?。簦铮玻剑病。。ǎ玻∈街校海?，，　一分別為齒輪Ｚ。和Ｚ　的齒數(shù)?！。椋常矗剑簦希常簦铮矗剑簦铮剩铮矗剑洌场。ǎ常∈街校海纾?，ｇ４一分別為齒輪ｚ　和Ｚ　的齒數(shù)；　且整個傳動系統(tǒng)的總傳動比為：　：．ｉ?。海常啊。ǎ矗膫鲃拥钠椒€(wěn)性及精度方面考慮，兩級傳動比　差距不宜過大，故選擇?。?，　６。根據(jù)機械設計　手冊要求，一般漸開線圓柱直齒輪　。常用取值范圍　為１７≤　≤２８，?。?。＝２０。各齒輪的具體參數(shù)如表?。常@樣可以確定齒輪上各嚙合點及連接點的速度　關系。圖１０中０　點為棘爪在齒輪ｚ　上位置?！”恚备鼾X輪傳動的參數(shù)?。裕幔猓欤濉。薄。校幔颍幔恚澹簦澹颍蟆。铮妗。簦瑁濉。纾澹幔颉。洌颍椋觯濉。玻悼刂葡到y(tǒng)的設計　對上述各部件進行組裝，得到如圖１?。彼镜摹z測裝置，通過自行設計的單片機控制系統(tǒng)，可以　按照試驗步驟要求實現(xiàn)自動檢測。整套控制系統(tǒng)由　電機驅(qū)動模塊、微控制器模塊、顯示模塊、按鍵、　電源及步進電機等部分組成（見圖１　１中１３—１８），通?。煲患馨?；２一儲液盤；３一制動棘爪架；４一棘輪；５一二級傳動齒輪軸；　６一傳感器；７一一級傳動齒輪軸；８－夾具；９－夾具座；ｌ０一絲杠齒輪軸；?。保币粚к墸唬保惨宦?lián)軸器；１３一電源；１４一步進電機；１５一電機驅(qū)動模塊；?。欤兑晃⒖刂破髂K；１７一顯示模塊；１８一按鍵?。保樱酰穑穑铮螅椋睿纭。穑欤幔睿?；２－Ｒｅｓｖｅｒｉｎｇ　ｄｉｓｃ；３－Ｂｒａｋｉｎｇ　ｐａｗｌ?。瑁铮欤洌澹?；　４－Ｒａｔｃｈｅｔ　ｗｈｅｅｌ；５－Ｓｈａｆｔ?。妫铮颉。螅澹悖铮睿洹。螅簦幔纾濉。纾澹幔颉。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮?；　６－Ｓｅｎｓｏｒ；７－Ｓｈａｆｔ　ｏｆｒ?。椋妫颍螅簟。螅簦幔纾濉。纾澹幔颉。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮?；８－Ｆｉｘｔｕｒｅ；?。梗疲椋簦酰颍濉。猓幔螅?；１０－Ｓｃｒｅｗ　ｇｅａｒ?。螅瑁幔妫簦唬薄。欤牵酰椋洌澹鳎幔?；１２－Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?。保场校铮鳎澹?；１４——Ｓｔｅｐ　ｍｏｔｏｒ；１５——Ｍｏｄｕｌｅ?。洌颍椋觯椋睿纭。恚铮簦铮颍弧。保兑唬停铮洌酰欤濉。铮妗。恚椋悖颍铮悖铮睿簦颍铮欤欤澹?；１７－Ｄｉｓｐｌａｙ?。恚铮洌酰欤?；１８－ｋｅｙ　圖ｌｌ檢測裝置及控制系統(tǒng)實物　Ｆｉｇ．１１?。校瑁螅椋悖幔臁。悖瑁幔颍簟。铮妗。簦瑁濉。洌澹簦澹悖簦椋睿纭。洌澹觯椋悖濉。幔睿洹。悖铮睿簦颍铮臁。螅螅簦澹怼。场∷岵艘褐写竽c桿菌濃度測定　３．１試驗目的及方法　應用本套裝置與ＳＰＲ生物傳感器器相配合，對　隨機選取的酸菜液進行大腸桿菌（Ｅ?。悖铮欤椤。希保担罚┖俊〉臋z測，并對檢測結果進行分析，得出其中大腸桿　菌Ｅ　ｃｏｌｉ　０１５７的濃度值，并與實驗室常規(guī)方法的　檢測結果進行比較，驗證測量結果的準確性及裝置　的可用性。　３．２試驗內(nèi)容?。常玻痹囼灧椒ㄅc步驟　采用美國Ｔｅｘａｓ?。桑睿螅簦颍酰恚澹睿簦蠊旧a(chǎn)的集成化　手持式Ｓｐｒｅｅｔａ　ＳＰＲ傳感器。將事先配制好的試劑　裝入儲液盤相應的槽內(nèi)，把傳感器固定于傳感器夾　具上，調(diào)試好后，實施如下檢測步驟：　①校準傳感器，在空氣中的ｉｎｄｅｘ值為０；?、谌ルx子水中的ｉｎｄｅｘ值為１．３３３?！?/p>

第５期　初國超等：ＳＰＲ生物傳感器連續(xù)取樣和檢測裝置研制?、矍逑磦鞲衅鹘鹉け砻?，將傳感器金膜表面　浸入１０　ｍＬ　０．１?。恚铮?Ｌ～ＮａＯＨ?。椋睢。龋玻先芤褐校场。恚椋睿弧、軐鞲衅鹘耄保啊。恚塘姿猁}緩沖液（ＰＢＳ）３　ｍｉｎ；　⑤結合親和素，將傳感器浸入１０?。恚逃H和素?。ǎ危澹酰簦颍粒觯椋洌椋睿场。恚椋?；?、逈_洗過量的親和素（ＮｅｕｔｒＡｖｉｄｉｎ），將傳感　器浸入１０?。恚獭。校拢印。场。幔颍椋睿骸、呓Y合抗體，將傳感器浸入１０　ｍＬ?。常埃啊。?ｍＬ　生物素化抗體（Ａｎｔｉｂｏｄｖ）中１０?。恚椋?；?、鄾_洗游離的抗體，將傳感器浸入１０　ｍＬ?。?，１　ｍｏｌ?Ｌ。。ＮａＯＨ　ｉｎ?。校拢又校病。恚椋?；　⑨將傳感器浸入１０　ｍＬ?。埃薄。恚铮?Ｌ　ＮａＯＨ?。椋睢。校拢又校病。幔颍椋?；?、鈱鞲衅鹘耄保啊。恚膛Ｑ灏椎鞍祝ǎ拢樱粒┲小。玻恚椋?；?、鈱鞲衅鹘耄保啊。恚獭。埃薄。簦铮铮?Ｌ?。危幔希取。椋睢。校拢又校玻恚椋睿弧、蘅乖贵w結合，將傳感器浸入１０?。恚滩煌【鷿舛葮悠分校场。幔颍椋?。停止檢測，保存數(shù)據(jù)；　⑥清洗金膜，將傳感器浸入１０?。恚獭。校拢又校怠。恚椋?；?、鈱鞲衅鹘鹉け砻娼耄保啊。恚獭。埃薄。簦铮铮?Ｌ?。危幔希取。椋睢。龋玻现校贰。恚椋??！、蘖栏蓚鞲衅黝^以便循環(huán)使用。　試驗各步驟之間的轉換及檢測時問通過本裝　置的控制系統(tǒng)自動控制，待檢測樣品通過系統(tǒng)控　制由管路定時注入，無需人手工操作。其中ｌ號樣　品的監(jiān)測曲線如圖１２所示。　琵　礙　搖　時１日Ｊ（Ｓ）　Ｔｉｍｅ　圖１２?。碧枠悠返谋O(jiān)測曲線?。疲椋纾保病。模澹簦澹悖簦椋铮睢。悖酰颍觯濉。铮妗。螅幔恚穑欤濉。薄〔襟E⑥為檢測步驟，即可得到檢測的折射率　值，將其平均值代入標準曲線的回歸方程ｙ＝２ｘ?。欤啊。保常常罚梗ǎ摇。剑埃梗矗梗梗┲?，可以得到相應的細菌　濃度值，即測量值，重復測量樣品即可得６組測量　值?！。常玻豺炞C實驗　采用國標ＧＢ４７８９．２—９４中提到的常規(guī)檢測方　法一平板菌落計數(shù)法（細菌總數(shù)的測定），對同一樣　品進行檢測，其檢測結果作為實際值。在無菌操　作臺內(nèi)將待測樣品做１０倍稀釋，選取１：１０００、１：　１０　０００和１：１００?。埃埃斑@三個稀釋度，每個稀釋度都　做了２個平行樣。每個樣品的菌落總數(shù)的稀釋度選　取原則和菌落總數(shù)的詳細計數(shù)方法，具體參見國　標ＧＢ４７８９．２—９４。最終得到６組實際值?！。常吃囼灲Y果與討論　將檢測試驗得到的６組測量值與驗證實驗得到　的６組實際值進行比較分析，結果如表２所示?！”恚苍囼灁?shù)據(jù)分析?。裕幔猓欤濉。病。粒睿幔欤螅椋蟆。铮妗。簦澹螅簟。洌幔簦帷⊥ㄟ^分析結果可知，誤差值小于５％，說明測　量值較準確，應用本套裝置檢測酸菜液內(nèi)大腸桿　菌Ｅ．ｃｏｌｉ?。埃保担肥菧蚀_的、可信的。　４　結　論　本文針對現(xiàn)階段發(fā)酵食品在線檢測存在的問　題，分析應用ＳＰＲ生物傳感器檢測的優(yōu)越性，結合　其檢測工藝要求，研制了一個連續(xù)取樣檢測裝　置。提出了一種多傳動方式相結合的傳動機構一滑　動螺旋傳動、齒輪傳動和棘輪間歇運動機構。討　論了其傳動原理和具體機構的實現(xiàn)形式，給出了　實用的傳動結構。將傳感器頭的直線升降往復運　動與儲液盤的圓周單向轉動相連接，實現(xiàn)周期性　循環(huán)檢測的性能。通過應用自行設計的控制系　統(tǒng)，減少了人工操作，基本實現(xiàn)了從人工操作向　

．９０．　東北農(nóng)業(yè)大學學報　第４２卷　自動化檢測的轉化。并且應用本裝置對酸菜發(fā)酵　液中大腸桿菌Ｅ．ｃｏｌｉ　０１５７的濃度進行了檢測，并對　金黃色葡萄球菌腸毒素ＢＩ?。剩保袊鴮嶒炘\斷學，２００３，７（３）：１９０－?。保梗矗z測結果進行驗證，誤差值小于５％，證明了本裝　置的可用性?！　緟⒖嘉墨I】　葛晶，殷涌光，王凱．使用ＳＰＲ生物傳感器快速檢測大腸桿菌Ｅ　Ｃｏｌｉ?。希保担罚海龋罚郏剩荩执髮W學報：工學版，２００５，３５（２）：２１４—２１８．?。龋铮恚铮欤帷。剩校颍澹螅澹睿簟。幔睿洹。妫酰簦酰颍濉。铮妗。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。猓椋铮螅濉。睿螅铮颍螅桑剩荩粒睿幔臁。拢椋铮幔睿幔臁。茫瑁澹恚?，２００３，３７７：５２８—５３９．　趙曉君，陳煥文，宋大干，等．表面等離子體子共振傳感器Ｉ：基?。妗。保堇钇教m，王成濤．發(fā)酵食品安全生產(chǎn)與品質(zhì)控制【Ｍ】．北京：化學　工業(yè)出版社，２００５．　本原理ｌＪｌ＿分析儀器，２０００（４）：ｌ一８．?。停幔颍耄纾颍澹睢。小。希龋幔恚幔欤幔簦睿澹睿恚模幔睿椋澹螅铮睢。铡。龋樱悖颍澹澹睿椋睿纭。铮妗。澹铮怼。郏玻菖鄣?，韓建春．一株從酸菜中分離的產(chǎn)細菌素乳桿菌的鑒定　及其所產(chǎn)抑菌物質(zhì)的研究『Ｊ１＿東北農(nóng)業(yè)大學學報，２００９，４０（１０）：?。保埃础保希福。穑铮酰睿洌蟆。椋睿簦澹颍幔悖簦椋睿纭。鳎椋簦琛。龋桑郑薄。穑颍铮簦澹椋睿幔螅濉。酰螅椋睿纭。铮穑簦椋悖幔臁。猓椋铮螅澹睿螅铮颉。簦澹悖瑁睿铮欤铮纾郏剩荩粒睿幔臁。拢椋铮悖瑁澹?，１９９８，２６５：３４０—３５０．?。茫瑁椋睿铮鳌。樱耄。浴。?，Ｑｕｎｎ?。省。牵校澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。铮妗。簦瑁濉。螅穑颍澹澹簦帷。玻埃埃啊。椋睿簦澹纾颍幔簦澹洹。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。幔妫妫椋睿椋簦。螅澹睿螅铮颍郏省浚樱澹睿螅铮颍蟆。邸荆常荩遥幔螅铮铮欤。粒樱酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。幔睿幔欤螅椋蟆。铮妗。螅簦幔穑瑁欤铮悖铮悖悖幔臁。澹睿簦澹颍铮簦铮椋睢。隆。椋睢。妫铮铮洌郏剩荩疲铮铮洹。校颍铮簦玻埃埃?，６４（１）：３７－４３．　【　【?。妗　尽。邸。幔睿洹。粒悖簦酰幔簦铮颍?，２００３，９１：２６６—２７４．　　【　【　［４］Ｎａｉｍｕｓｈｉｎ　Ａ?。?，Ｓｏｅｌ引?。猓澹颍纭。印。?，Ｎｇｕｙｅｎ?。摹。?，ｅｔ…　?。幔保模澹簦澹悖簦椋铮睢。铮妗。螅簦幔穑瑁欤铮悖悖酰蟆。幔酰颍澹酰蟆。澹睿簦澹颍铮簦铮椋睢。隆。幔簟。妫澹恚簦铮恚铮欤幔颉。欤澹觯澹颍蟆。鳎椋簦琛。帷。遥椋悖琛。摇。蹋停螅耄帷。摹。牵粒洌觯幔睿悖澹蟆。椋睢。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。猓椋铮螅澹睿螅铮颉。幔睿幔欤螅椋蟆。妫剩荩茫酰颍颍澹睿簟。希穑椋睿椋铮睢。椋睢。拢椋铮簦澹悖瑁睿铮欤铮纾?，２０００，１ｌ?。恚椋睿椋幔簦酰颍濉。椋睿簦澹纾颍幔簦澹洹。簦鳎铮悖瑁幔睿睿澹臁。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖澹ǎ樱校遥。螅澹睿螅铮颍郏剩荩拢椋铮螅澹睿蟆。拢椋铮澹欤澹悖簦颍铮睿玻埃埃玻保罚ǎ丁罚海担罚场担福矗　荆怠俊。郑幔睢。洌澹颉。牵幔幔纭。?，Ｓｐａｔｈ?。樱模椋澹簦颍椋悖琛。?，ｅｔ　ａ１．Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ?。幔睿洹。恚酰欤簦椋穑欤濉。恚悖铮簦铮椋睢。幔睿幔欤螅椋螅郏剩荩疲铮铮洹。茫铮睿簦颍铮保玻埃埃常ǎ保矗海玻担薄玻担矗。郏丁俊。牵澹颍簦椋濉。茫保恚恚酰睿铩。悖瑁澹恚椋悖幔臁。洌澹簦澹悖簦椋铮睢。铮妗。螅幔欤恚铮睿澹欤欤帷。纾颍铮酰稹。?，Ｄ?。ǎ保海担础叮保。樱酰酰耄椤。停希幔鳎帷。?，Ｓｕｇｉｍｏｔｏ?。祝汀。椋睢。睿幔簦酰颍濉。螅酰颍妫幔悖濉穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。椋恚恚酰睿铮螅澹睿螅铮颍螅颍幔穑椋洹。幔睿洹。颍澹穑澹簦椋簦椋觯濉。穑颍铮悖澹洌酰颍澹郏剩荩粒睿幔臁。拢椋铮幔睿幔臁。茫瑁澹恚玻埃埃玻常罚玻海常埃薄常铮矗。牵幔铩。佟。?，Ｌｉ　Ｊ?。?，Ｈｕｏ?。恰。?，ｅｔ　ａ１．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?。幔睿洹。洌澹觯澹欤铮穑恚澹睿簟。铮妗。幔睿洹。拧。酰螅椋睿纭。幔睢。铮穑簦椋悖幔臁。螅酰颍妫幔悖濉。穑欤幔螅恚铮睢。颍澹螅铮睿幔睿悖濉。猓椋铮螅澹睿螅铮颍郏剩荩。疲澹恚蟆。停椋悖颍铮猓椋铮欤铮纾。蹋澹簦簦澹颍螅玻埃埃?，（２２２）：１?。梗贰玻埃埃。猓椋铮螅澹睿螅铮颍螅郏剩荩剩铮酰颍睿幔臁。铮妗。危铮颍簦瑁澹幔螅簟。粒纾颍椋悖酰欤簦酰颍幔臁。眨睿椋觯澹颍螅椋簦海牛睿纭。欤椋螅琛。牛洌椋簦椋铮?，２００８，１５（２）：８０－８３．　【７】向四海，崔大付，蔡浩原，等．利用表面等離子體諧振技術檢測　，一一一一一一一一一一…一一一一一一一一一…一…一…一…一　、　?東北農(nóng)業(yè)大學科技動態(tài)?　黑龍江省科技援藏項目“種草養(yǎng)畜與推廣青貯飼草技術”取得階段性成果　我校連續(xù)６年主持的黑龍江省科技援藏項目“種草養(yǎng)畜與推廣青貯飼草技術”已取得階段性成果，并因技術實！　用、效益明顯得到了當?shù)剞r(nóng)牧民群眾的歡迎。該項目早在６年前就已經(jīng)開始了西藏地區(qū)牧草選種、高產(chǎn)栽培技術和；　加工技術的研究，并取得了重要成果，獲日喀則地區(qū)有史以來第一個科技進步特等獎，為西藏地區(qū)牧草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展？　奠定了堅實的技術基礎?！。椤。丛拢玻度罩粒翟拢溉眨椖拷M負責人崔國文教授對１３喀則市東嘎鄉(xiāng)的３８９０畝種子基地進行了現(xiàn)場指導。在種子；　基地，負責該項工程建設的日喀則地區(qū)行署副專員歐珠卓瑪說，隨著載畜量的增加和自然草原的退化，草畜矛盾非？　常突出，已經(jīng)嚴重影響到了農(nóng)牧民的生活。目前青稞的價格為２元，公斤，而干草的價格已經(jīng)達到３－４元，公斤，發(fā)ｉ　展牧草產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)迫在眉睫，該項目的實施將大力推進當?shù)啬敛莓a(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！。椤?jù)悉，該項目得到了西藏日喀則地區(qū)行署的熱烈歡迎和全力支持，計劃利用現(xiàn)有的水利工程和低產(chǎn)田改造項目：　資金，通過雅魯藏布江提水工程建設，在江南岸新建５０萬畝耕地，其中１０萬畝專門用于牧草產(chǎn)業(yè)化示范基地的實：　施用地。根據(jù)我校的總體要求，科技處會同課題組專家，根據(jù)項目的進展現(xiàn)狀和西藏的具體需求，對科技援藏項目！　提出了新的發(fā)展目標。在“十二五”期問，要在我省對Ｅｌ援建的西藏日喀則地區(qū)建立西藏第一個規(guī)模化牧草產(chǎn)業(yè)化生ｉ　產(chǎn)示范基地，面積ｌ０萬畝，年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)干草６萬噸以上，將為當?shù)啬陝?chuàng)產(chǎn)值達到１．２億元，年增收１８００萬元以上，通：　過主動工作，積極溝通，力爭得到省援藏辦公室的進一步支持。　●　◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．．．◆．◆．◆．．－．－．．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆．◆。．．◆－．－．－．－¨－．．．－．－．－．．！?。?/p>