新型母蛾检验集团磨蛾系统研发情况初报

2015-02-14郭铭建万永继肖志洪

蚕学通讯 2015年2期

郭铭建罗军万永继肖志洪＊谭明

（1．重庆市蚕业管理总站，重庆 400020；2．西南大学生物技术学院，重庆 400716；3．重庆市大足区邮亭镇政府农业服务中心，重庆大足 402371）

1 项目背景

蚕业是重庆的传统及特色产业，也是农村经济发展和农民致富的重要项目和出口创汇骨干项目，在我市国民经济发展中占有重要地位。发展蚕业，蚕种是基础，加强蚕种母蛾检疫，控制微粒子病是提供优质、安全蚕种的关键。家蚕微粒子病是国家强制性检疫病害，一旦泛滥，将给产业带来毁灭性打击。1865～1870年法国微生物学家L．pasteur对该病害进行了一系列的研究，确定该病害的病原为微粒子原虫，并可通过胚胎和食下两种途径传染，因此创立了母蛾镜检法［1］。

通过剔除病蛾卵、销毁有毒蚕种，供应无病优质蚕种和加强消毒防病等防治措施，奠定了有效控制该病的基础。利用集团磨蛾机进行蚕种母蛾检验检疫，淘汰有毒母蛾所产蚕卵，是国内外唯一的行之有效的避免家蚕微粒子病危害的途径。母蛾检疫，把母蛾磨碎，样本精准是关键。我国现在使用的磨蛾机是20世纪80年代设计，由于年代久远和设计本身的缺陷，存在着磨杯密封不严，导致磨蛾时杯与杯之间磨液互渗，造成交叉感染，影响病蛾判定的准确度；磨蛾后样本的抽取完全靠手工操作，多少不一，影响检出率和离心机的使用寿命；磨杯和试管的清洗靠人工作业，清洗不彻底，造成扩毒等问题，大大影响了检疫质量和工作效率，迫切需要研制新型磨蛾机［2］。

2 研发的主要内容及技术要点

2．1 研发目标与任务

研发新型母蛾检验集团磨蛾系统要摈弃旧习，创新理念。增加磨蛾刀片与母蛾的接触面，使样本更精细，以提高检出率；样本采集、获取的自动化、标准化；磨杯、试管自动化清洗，杜绝二次污染；节能环保，并将注液、磨蛾、取样、清洗等全部高度集成。通过此系统设备的可靠运行，样本的微粒子孢子检出率较之人员手工采集提高10%以上，最大程度保证蚕农使用到无毒、优质蚕种。对采集过程中所有接触样本的设备进行多方位、同一时长的全自动高压冲洗，杜绝人员手工冲洗可能出现的随意性及不规范行为，防止交叉感染和病原扩散。

2．2 技术路径及难点

研制新型磨蛾系统拟解决的关键技术问题：借助机电一体化，实现磨蛾机注液、磨蛾的同步；独立真空取样自动控制；电磁传动磨杯；试管全自动冲洗；注液、磨蛾、取样、自动冲洗的系统集成。

研制新型磨蛾系统的技术难点：提高物料（母蛾）磨碎程度；研磨时磨杯的密封；样本抽取时吸管内部如何产生真空负压；样本抽取后吸管的内部冲洗；样本释放的方式及精度；系统运行及各参数的可重复性；机电运行的安全性。自动控制独立真空取样；磨蛾杯、试管全自动冲洗技术等是本系统的创新亮点。

2．3 经济技术可行性分析

节约用工、用水1／3～1／2，实现节能环保，每年节约用工、用水费用20万元。提高工作效率，由于自动化程度较高，只需2名操作人员便可完成拆盒、磨蛾、过滤、离心、点板的任务，节约检种成本50%。提高检出质量，为我市蚕桑生产提供可靠优质蚕种，减少不合格蚕种带来的不必要损失每年超过100万元，为全市蚕农增收800万元。

2．4 核心系统工作原理

2．4．1 检测样品制备

新型母蛾检验集团CQN－Ⅲ新型磨蛾系统将注液和磨蛾合并进行，实现注液磨蛾的同步。静置与过滤手工操作改为自动吸取、移液，离心管用传动的清洗器自动洗涤，设计水压装置和电磁阀，覆盖磨蛾、吸取，离心管洗涤各环节，实现对物料杯及各种器具的自动喷洗，并将磨蛾、取样、离心、清洗装置设计集成在一个工作台面，实现快速批量检测样本的制备（图1）。

图1 磨蛾制样系统装置

2．4．2 检测样品的传送及处理

检测样品的传送及处理由吸液、移液和清洗3个功能结构完成，由吸头、支架、定位杆、连接管路、级管筒、分级电磁阀、压缩气体电磁阀、主管路电磁阀、吸液泵、气缸传动装置、水喷头，电磁阀、管道增压泵组成。其中支架固定整个装置，吸头与分级电磁阀相连最后管路与级管筒相连，级管筒后面由含电磁阀的管路分别与空气压缩机、冲洗泵和吸液泵相连。空气压缩机与活塞相连提供动力（图2）。

吸液泵连接管路及各装置，将样本溶液抽入各自管路中，4条管路在级管筒前是隔绝独立的，4条管路的容量足以盛装样本溶液，且留有较大的富余量，避免相互污染，气缸传动装置由气缸和定位管组成，竖立的气缸带动吸头上下升降完成洗取和回液。吸液完成后，当滑行到移液位时，开启压缩气体电磁阀，将样本溶液注入各自相应的试管中，吸液和移液量通过时间继电器调节和控制，移液结束后，气缸带动吸头滑行到清洗位。样本传送到指定位置后，自动过滤，等待后续离心，备用。

图2 电磁自动移液装置图

2．4．3 全系统自动冲洗

新型母蛾检验集团CQN－Ⅲ新型磨蛾系统在磨蛾、吸液、过滤、离心各环节均实现了系统的自动冲洗。

由分组电磁阀、主电磁阀控制的多个水喷头对磨杯、吸头、过滤网进行高压清洗，连接管路、分级管筒进入各个分组管道的水流对管道内部进行冲洗，且冲洗时间可调（图1）。

离心后的试管采用自动洗涤装置自动洗涤。试管自动洗涤装置由单相串激式电机、减速机、齿轮转盘、高压水喷头、电气控制系统组成。倒扣被清洗的试管连续从入口进入，在齿轮转盘的带动下驱动试管滑行在试管经过4个有相应的间隔喷头时，水注从下往上反复冲洗试管内外，然后试管滑入直行通道，然后由出口滑入槽内。该装置对试管冲洗干净，速度较快。

3 添毒实验

为测试机械性能和可靠性，重庆市蚕业制种公司联合西南大学、重庆市蚕种质量监督检验站对新型母蛾磨蛾系统进行了性能测试和实际工作检验。

3．1 定点添毒试验

为测试新型磨蛾系统的检出率和准确率，项目组进行了定点添毒试验。共设置50组样本，其中25组样本中加入含有103cfu／mL、104cfu／ml、105cfu／ml、106cfu／ml、107cfu／ml不同浓度微粒子孢子，并进行盲样编号、记录。检验人员对经过新型磨蛾系统的样本进行检测，并记录结果，共检出有毒样本25组，结果与盲样编号一致，检出率和准确率均达到100%。

表1 CQN－Ⅲ新型磨蛾系统定点添毒试验结果

3．2 检验结果的对比

为测试新型磨蛾系统的生产实用性能，项目组采用2012年生产的剩余蛾盒进行了模拟检测，并对检测的效果和结果与现使用的江苏省江阴市保利科研器械公司DS－Ⅱ磨蛾机进行了对比分析，结果可靠。采用索尼DSC－HX1，f／5．2；100mm 焦距；matrix模式；1／40s曝光，对DS－Ⅱ群体磨蛾机与CQN－Ⅲ新型磨蛾系统处理的样本液显微成像（图3～图6），两者结果相近。40×16倍显微镜下视野清晰，层次分明，对比度明显，有利于检验人员对微粒子的准确判断。

图3 DS－Ⅱ群体磨蛾机无毒样本显微成像

图4 CQN－Ⅲ新型磨蛾系统无毒样本显微成像

图5 DS－Ⅱ群体磨蛾机带毒样本显微成像

图6 CQN－Ⅲ新型磨蛾系统带毒样本显微成像

4 模拟检测

CQN－Ⅲ新型磨蛾系统模拟检测了30个批次，2 590个蛾盒。两次检测分别检测出带毒病蛾数47个和48个（表2）［3－6］。由于CQN－Ⅲ新型磨蛾系统检测使用的样本与DS－Ⅱ群体磨蛾机检测使用的样本虽属于相同批次，但并不是完全相同样本，检测结果差异为样本差异所致。两次检测的结果基本一致，仅存在细微差异，符合生产的需要［7］。

表2 CQN－Ⅲ新型磨蛾系统模拟检测结果分析

5 改进

在吸液量为20ml时，样本内容物少，视野内微孢子浓度低，影响观察。项目设计人员对吸液量的设计进行了改进，加大为40ml，改进后效果显著。CQN－Ⅲ型新型集团磨蛾机系统有多处设计可调可控，改进调控操作简便，先后进行了10余次调试和改进，取得很好效果。

6 结论与评价

6．1 自动化程度高，系统集成度高

新型磨蛾系统实现了机电一体化自动控制，独立真空取样，电磁传动磨杯，自动过滤，样品传送，试管全自动冲洗，实现注液、磨蛾、取样、自动冲洗、离心的系统自动化集成。新型磨蛾系统自动化程度高，只需2名操作人员便可完成拆盒、磨蛾、过滤、离心、点板的任务，磨蛾到离心环节实现了机械的全自动化运转。

6．2 检出率高，准确率高

新型磨蛾系统注液与研磨同步进行，刀片从注液开始高速旋转，增大了刀片与蛾子接触的机率，磨蛾更碎；吸头伸入物料杯中、下部取备检液，增大了微粒子孢子的检出机率。新型磨蛾系统对所有需冲洗部件（如磨蛾刀片、磨蛾杯等）采用高压、多方位自动冲洗，冲洗更干净彻底，减少了人工倒液的漏斗和过滤网，有效地防止了扩毒，提高了样本检出的准确率。新型磨蛾系统处理的样本液，显微镜下视野清晰，层次分明，对比度明显，有利于检验人员的准确判断，符合生产实际要求。

6．3 安全性高，噪音低

新型磨蛾系统减少了操作按钮，操作更简单、容易，并设置了误操作报警装置，提高了安全性能。对同类产品中的安全隐患进行了改进设计，增加了磨蛾保护装置，可有效的保护操作人员的安全。本机一改人工倒液方式，采用机器自动回液，回液量准确、均匀，减少了人工倒液不均匀而造成的对离心机的损害。新型磨蛾系统采用新技术，降低工作工程中的噪音。