陈兴梅，冯 定

（1.独山县人民医院总务科，贵州 黔南布依族苗族自治州558200；2.水城县人民医院设备科，贵州 六盘水553003）

大肠埃希菌简称大肠杆菌，是人和温血动物后肠段正常菌丛的主要成员之一。大肠埃希菌传统检测方法的周期长、程序烦琐，难以适应污染源快速诊断的需要，大肠埃希氏菌等的传统检测方法有多管发酵法和滤膜法等检测方法[1]。其中，多管发酵法适用于各种样品，但操作复杂，检测时间较长；滤膜法主要用于检测杂质较少的水样，操作比多管发酵法更为简单，但是不适合检测高浊度和其他复杂水样。同时，现有的大肠埃希菌荧光检测使用专用的365 nm 荧光灯管在暗环境下照射，由人工判断检测结果，存在一定的主观判读误差，而且在暗环境实施，存在操作不便利等缺陷。由于所使用的荧光灯管必须使用比较高的驱动电压和电流，具有能耗大、体积也不小、不便于推广使用节能减排等诸多缺点。

1 设计方案

1.1 方案概述

本研究设计是一种大肠埃希菌检测装置，包括荧光激发光源LED，荧光激发光源LED 置于检测管腔的底部；荧光激发光源LED 的光轴与荧光检测探头RL 的受光面垂直，荧光检测探头RL 固定在检测管腔的侧壁上。本研究设计采用LED 紫外灯管作为荧光激发光源，使用性价比高且性能稳定的555 时基电路作为信号处理电路，使用廉价的光敏电阻作为荧光检测传感器，使得整个装置的体积和成本大幅度降低，便于推广使用[2-3]。

1.2 设计结构

本研究设计装置的电路设计如图1 所示，研究设计的结构如图2 所示。其中，U1 为555 时基电路，LED 为荧光激发光源，J1 为微型USB 接口，S1 为电源开关，Y 为有源蜂鸣器，E 为电池，R1 和R2 为电阻，RP 为灵敏调节电位器。

本研究设计中，LED 发射紫外线的波长为365 nm，可以选择20 mA 工作电流的小功率LED，也可以选择1 W 或者3 W 的中功率LED。如图2 所示的检测管腔的侧壁离荧光激发光源LED 的顶端距光检测探头RL 的垂直距离为15 mm，长度为100～200 mm 的不透光管子。555 时基电路U1 可以用运算放大电路代替，也可以用电压比较器代替；荧光检测探头RL 为光敏二极管、光敏三极管和光敏电阻中的一种，荧光检测探头RL 可以选择常用的硫化镉光敏电阻5516，也可以选择5538、5539、5549 等不同暗阻的光敏电阻[4]。

图1 电路设计图

图2 设计结构示意图

2 实施方案

2.1 连接方案

根据图1 所示的电路设计图，本研究设计包括荧光激发光源LED，LED 置于如图2 所示的检测管腔的底部，LED的光轴与荧光检测探头RL 的受光面垂直；荧光检测探头RL固定在检测管腔的侧壁上；微型USB 接口J1 作为外接电源接口；J1 的正端与电池E 的正极连接，电池E 的负极接J1的负端，电池的正极接电源开关S1 的一端；电源开关S1的另外一端接555 时基电路U1 的电源引脚的第8 引脚上；555 时基电路U1 的复位引脚第4 引脚也接在555 时基电路U1 的第8 引脚上；555 时基电路U1 的设置引脚第5 引脚与置位引脚第6 引脚接在一起；电压比较器的输出端为555 时基电路U1 的第3 引脚第7 引脚（集电极开路输出）；555时基电路U1 的第1 引脚接电池E 的负极；荧光检测探头RL 一端接555 时基电路的第2 引脚，荧光检测探头RL 的另外一端接电池E 的负极。

2.2 工作原理

当试管中有荧光物质产生时，由LED 发射的紫外线通过试管底部照射到荧光物质上，激发荧光物质产生散射的荧光；荧光检测探头RL 检测到荧光后其电阻阻值变小，与静态偏置电阻R2 和灵敏度调节电位器RP 进行分压，使得555时基电路U1 的2 脚得到低电平（低于1/3E）输入，555 时基电路U1 的3 脚输出高电平，有源蜂鸣器Y 得电发声，表示试管中有荧光物质发出荧光，即大肠埃希菌生长产生了荧光物质，可以判断出阳性结果；反之，如果试管中没有荧光物质，则荧光检测探头RL 阻值比较大，555 时基电路U1的第3 引脚输出低电平；LED 的阴极接电池E 的负极，LED的阳极接限流电阻R1 的一端，限流电阻R1 的另外一端接电源开关S1 的一端与555 时基电路U1 第8 引脚连接的一端；在电源开关S1 闭合时，LED 发射紫外线作为荧光激发光源。

3 结束语

本研究设计属于一种检测大肠埃希菌的装置系统，并不属于现有技术中各电子元件简单连接的使用创造。构成本研究设计装置的各类电子元件的型号选择、激发电子线路工作的元件各参数设置是其电路实现功能的关键技术，是解决问题不可缺少的技术手段，研究设计时根据参考上述设计方案，灵活运用并选择适合的电子元器件，并不需要指定唯一的电子元件型号。

鉴于本研究设计属于定性检测装置，不是定量检测设计的装置，所以不能对现有大肠埃希菌菌落总数的多少进行检测，这是本研究设计的主要缺陷[5]。期望临床工程师在考虑上述设计方案的同时，结合临床实践与医疗器械产品创新的需求提出先进的设计理念和设计方案，进行人性化的设计后将检测大肠埃希菌菌落数量的产品开发出来，以此推动临床工程师向多元化的方向发展，提升临床工程师在医院中的地位和作用[6-9]。