郭銘建 羅 軍 萬永繼 肖志洪＊ 譚 明

（1．重慶市蠶業(yè)管理總站，重慶 400020；2．西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400716；3．重慶市大足區(qū)郵亭鎮(zhèn)政府農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，重慶 大足 402371）

1 項(xiàng)目背景

蠶業(yè)是重慶的傳統(tǒng)及特色產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民致富的重要項(xiàng)目和出口創(chuàng)匯骨干項(xiàng)目，在我市國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。發(fā)展蠶業(yè)，蠶種是基礎(chǔ)，加強(qiáng)蠶種母蛾檢疫，控制微粒子病是提供優(yōu)質(zhì)、安全蠶種的關(guān)鍵。家蠶微粒子病是國家強(qiáng)制性檢疫病害，一旦泛濫，將給產(chǎn)業(yè)帶來毀滅性打擊。1865～1870年法國微生物學(xué)家L．pasteur對該病害進(jìn)行了一系列的研究，確定該病害的病原為微粒子原蟲，并可通過胚胎和食下兩種途徑傳染，因此創(chuàng)立了母蛾鏡檢法［1］。

通過剔除病蛾卵、銷毀有毒蠶種，供應(yīng)無病優(yōu)質(zhì)蠶種和加強(qiáng)消毒防病等防治措施，奠定了有效控制該病的基礎(chǔ)。利用集團(tuán)磨蛾機(jī)進(jìn)行蠶種母蛾檢驗(yàn)檢疫，淘汰有毒母蛾所產(chǎn)蠶卵，是國內(nèi)外唯一的行之有效的避免家蠶微粒子病危害的途徑。母蛾檢疫，把母蛾磨碎，樣本精準(zhǔn)是關(guān)鍵。我國現(xiàn)在使用的磨蛾機(jī)是20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)，由于年代久遠(yuǎn)和設(shè)計(jì)本身的缺陷，存在著磨杯密封不嚴(yán)，導(dǎo)致磨蛾時(shí)杯與杯之間磨液互滲，造成交叉感染，影響病蛾判定的準(zhǔn)確度；磨蛾后樣本的抽取完全靠手工操作，多少不一，影響檢出率和離心機(jī)的使用壽命；磨杯和試管的清洗靠人工作業(yè)，清洗不徹底，造成擴(kuò)毒等問題，大大影響了檢疫質(zhì)量和工作效率，迫切需要研制新型磨蛾機(jī)［2］。

2 研發(fā)的主要內(nèi)容及技術(shù)要點(diǎn)

2．1 研發(fā)目標(biāo)與任務(wù)

研發(fā)新型母蛾檢驗(yàn)集團(tuán)磨蛾系統(tǒng)要擯棄舊習(xí)，創(chuàng)新理念。增加磨蛾刀片與母蛾的接觸面，使樣本更精細(xì)，以提高檢出率；樣本采集、獲取的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化；磨杯、試管自動化清洗，杜絕二次污染；節(jié)能環(huán)保，并將注液、磨蛾、取樣、清洗等全部高度集成。通過此系統(tǒng)設(shè)備的可靠運(yùn)行，樣本的微粒子孢子檢出率較之人員手工采集提高10%以上，最大程度保證蠶農(nóng)使用到無毒、優(yōu)質(zhì)蠶種。對采集過程中所有接觸樣本的設(shè)備進(jìn)行多方位、同一時(shí)長的全自動高壓沖洗，杜絕人員手工沖洗可能出現(xiàn)的隨意性及不規(guī)范行為，防止交叉感染和病原擴(kuò)散。

2．2 技術(shù)路徑及難點(diǎn)

研制新型磨蛾系統(tǒng)擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題：借助機(jī)電一體化，實(shí)現(xiàn)磨蛾機(jī)注液、磨蛾的同步；獨(dú)立真空取樣自動控制；電磁傳動磨杯；試管全自動沖洗；注液、磨蛾、取樣、自動沖洗的系統(tǒng)集成。

研制新型磨蛾系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)：提高物料（母蛾）磨碎程度；研磨時(shí)磨杯的密封；樣本抽取時(shí)吸管內(nèi)部如何產(chǎn)生真空負(fù)壓；樣本抽取后吸管的內(nèi)部沖洗；樣本釋放的方式及精度；系統(tǒng)運(yùn)行及各參數(shù)的可重復(fù)性；機(jī)電運(yùn)行的安全性。自動控制獨(dú)立真空取樣；磨蛾杯、試管全自動沖洗技術(shù)等是本系統(tǒng)的創(chuàng)新亮點(diǎn)。

2．3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性分析

節(jié)約用工、用水1／3～1／2，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，每年節(jié)約用工、用水費(fèi)用20萬元。提高工作效率，由于自動化程度較高，只需2名操作人員便可完成拆盒、磨蛾、過濾、離心、點(diǎn)板的任務(wù)，節(jié)約檢種成本50%。提高檢出質(zhì)量，為我市蠶桑生產(chǎn)提供可靠優(yōu)質(zhì)蠶種，減少不合格蠶種帶來的不必要損失每年超過100萬元，為全市蠶農(nóng)增收800萬元。

2．4 核心系統(tǒng)工作原理

2．4．1 檢測樣品制備

新型母蛾檢驗(yàn)集團(tuán)CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)將注液和磨蛾合并進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)注液磨蛾的同步。靜置與過濾手工操作改為自動吸取、移液，離心管用傳動的清洗器自動洗滌，設(shè)計(jì)水壓裝置和電磁閥，覆蓋磨蛾、吸取，離心管洗滌各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對物料杯及各種器具的自動噴洗，并將磨蛾、取樣、離心、清洗裝置設(shè)計(jì)集成在一個(gè)工作臺面，實(shí)現(xiàn)快速批量檢測樣本的制備（圖1）。

圖1 磨蛾制樣系統(tǒng)裝置

2．4．2 檢測樣品的傳送及處理

檢測樣品的傳送及處理由吸液、移液和清洗3個(gè)功能結(jié)構(gòu)完成，由吸頭、支架、定位桿、連接管路、級管筒、分級電磁閥、壓縮氣體電磁閥、主管路電磁閥、吸液泵、氣缸傳動裝置、水噴頭，電磁閥、管道增壓泵組成。其中支架固定整個(gè)裝置，吸頭與分級電磁閥相連最后管路與級管筒相連，級管筒后面由含電磁閥的管路分別與空氣壓縮機(jī)、沖洗泵和吸液泵相連?？諝鈮嚎s機(jī)與活塞相連提供動力（圖2）。

吸液泵連接管路及各裝置，將樣本溶液抽入各自管路中，4條管路在級管筒前是隔絕獨(dú)立的，4條管路的容量足以盛裝樣本溶液，且留有較大的富余量，避免相互污染，氣缸傳動裝置由氣缸和定位管組成，豎立的氣缸帶動吸頭上下升降完成洗取和回液。吸液完成后，當(dāng)滑行到移液位時(shí)，開啟壓縮氣體電磁閥，將樣本溶液注入各自相應(yīng)的試管中，吸液和移液量通過時(shí)間繼電器調(diào)節(jié)和控制，移液結(jié)束后，氣缸帶動吸頭滑行到清洗位。樣本傳送到指定位置后，自動過濾，等待后續(xù)離心，備用。

圖2 電磁自動移液裝置圖

2．4．3 全系統(tǒng)自動沖洗

新型母蛾檢驗(yàn)集團(tuán)CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)在磨蛾、吸液、過濾、離心各環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動沖洗。

由分組電磁閥、主電磁閥控制的多個(gè)水噴頭對磨杯、吸頭、過濾網(wǎng)進(jìn)行高壓清洗，連接管路、分級管筒進(jìn)入各個(gè)分組管道的水流對管道內(nèi)部進(jìn)行沖洗，且沖洗時(shí)間可調(diào)（圖1）。

離心后的試管采用自動洗滌裝置自動洗滌。試管自動洗滌裝置由單相串激式電機(jī)、減速機(jī)、齒輪轉(zhuǎn)盤、高壓水噴頭、電氣控制系統(tǒng)組成。倒扣被清洗的試管連續(xù)從入口進(jìn)入，在齒輪轉(zhuǎn)盤的帶動下驅(qū)動試管滑行在試管經(jīng)過4個(gè)有相應(yīng)的間隔噴頭時(shí)，水注從下往上反復(fù)沖洗試管內(nèi)外，然后試管滑入直行通道，然后由出口滑入槽內(nèi)。該裝置對試管沖洗干凈，速度較快。

3 添毒實(shí)驗(yàn)

為測試機(jī)械性能和可靠性，重慶市蠶業(yè)制種公司聯(lián)合西南大學(xué)、重慶市蠶種質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站對新型母蛾磨蛾系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試和實(shí)際工作檢驗(yàn)。

3．1 定點(diǎn)添毒試驗(yàn)

為測試新型磨蛾系統(tǒng)的檢出率和準(zhǔn)確率，項(xiàng)目組進(jìn)行了定點(diǎn)添毒試驗(yàn)。共設(shè)置50組樣本，其中25組樣本中加入含有103cfu／mL、104cfu／ml、105cfu／ml、106cfu／ml、107cfu／ml不同濃度微粒子孢子，并進(jìn)行盲樣編號、記錄。檢驗(yàn)人員對經(jīng)過新型磨蛾系統(tǒng)的樣本進(jìn)行檢測，并記錄結(jié)果，共檢出有毒樣本25組，結(jié)果與盲樣編號一致，檢出率和準(zhǔn)確率均達(dá)到100%。

表1 CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)定點(diǎn)添毒試驗(yàn)結(jié)果

3．2 檢驗(yàn)結(jié)果的對比

為測試新型磨蛾系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)用性能，項(xiàng)目組采用2012年生產(chǎn)的剩余蛾盒進(jìn)行了模擬檢測，并對檢測的效果和結(jié)果與現(xiàn)使用的江蘇省江陰市保利科研器械公司DS－Ⅱ磨蛾機(jī)進(jìn)行了對比分析，結(jié)果可靠。采用索尼DSC－HX1，f／5．2；100mm 焦距；matrix模式；1／40s曝光，對DS－Ⅱ群體磨蛾機(jī)與CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)處理的樣本液顯微成像（圖3～圖6），兩者結(jié)果相近。40×16倍顯微鏡下視野清晰，層次分明，對比度明顯，有利于檢驗(yàn)人員對微粒子的準(zhǔn)確判斷。

圖3 DS－Ⅱ群體磨蛾機(jī)無毒樣本顯微成像

圖4 CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)無毒樣本顯微成像

圖5 DS－Ⅱ群體磨蛾機(jī)帶毒樣本顯微成像

圖6 CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)帶毒樣本顯微成像

4 模擬檢測

CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)模擬檢測了30個(gè)批次，2 590個(gè)蛾盒。兩次檢測分別檢測出帶毒病蛾數(shù)47個(gè)和48個(gè)（表2）［3－6］。由于CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)檢測使用的樣本與DS－Ⅱ群體磨蛾機(jī)檢測使用的樣本雖屬于相同批次，但并不是完全相同樣本，檢測結(jié)果差異為樣本差異所致。兩次檢測的結(jié)果基本一致，僅存在細(xì)微差異，符合生產(chǎn)的需要［7］。

表2 CQN－Ⅲ新型磨蛾系統(tǒng)模擬檢測結(jié)果分析

5 改 進(jìn)

在吸液量為20ml時(shí)，樣本內(nèi)容物少，視野內(nèi)微孢子濃度低，影響觀察。項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員對吸液量的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，加大為40ml，改進(jìn)后效果顯著。CQN－Ⅲ型新型集團(tuán)磨蛾機(jī)系統(tǒng)有多處設(shè)計(jì)可調(diào)可控，改進(jìn)調(diào)控操作簡便，先后進(jìn)行了10余次調(diào)試和改進(jìn)，取得很好效果。

6 結(jié)論與評價(jià)

6．1 自動化程度高，系統(tǒng)集成度高

新型磨蛾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化自動控制，獨(dú)立真空取樣，電磁傳動磨杯，自動過濾，樣品傳送，試管全自動沖洗，實(shí)現(xiàn)注液、磨蛾、取樣、自動沖洗、離心的系統(tǒng)自動化集成。新型磨蛾系統(tǒng)自動化程度高，只需2名操作人員便可完成拆盒、磨蛾、過濾、離心、點(diǎn)板的任務(wù)，磨蛾到離心環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的全自動化運(yùn)轉(zhuǎn)。

6．2 檢出率高，準(zhǔn)確率高

新型磨蛾系統(tǒng)注液與研磨同步進(jìn)行，刀片從注液開始高速旋轉(zhuǎn)，增大了刀片與蛾子接觸的機(jī)率，磨蛾更碎；吸頭伸入物料杯中、下部取備檢液，增大了微粒子孢子的檢出機(jī)率。新型磨蛾系統(tǒng)對所有需沖洗部件（如磨蛾刀片、磨蛾杯等）采用高壓、多方位自動沖洗，沖洗更干凈徹底，減少了人工倒液的漏斗和過濾網(wǎng)，有效地防止了擴(kuò)毒，提高了樣本檢出的準(zhǔn)確率。新型磨蛾系統(tǒng)處理的樣本液，顯微鏡下視野清晰，層次分明，對比度明顯，有利于檢驗(yàn)人員的準(zhǔn)確判斷，符合生產(chǎn)實(shí)際要求。

6．3 安全性高，噪音低

新型磨蛾系統(tǒng)減少了操作按鈕，操作更簡單、容易，并設(shè)置了誤操作報(bào)警裝置，提高了安全性能。對同類產(chǎn)品中的安全隱患進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加了磨蛾保護(hù)裝置，可有效的保護(hù)操作人員的安全。本機(jī)一改人工倒液方式，采用機(jī)器自動回液，回液量準(zhǔn)確、均勻，減少了人工倒液不均勻而造成的對離心機(jī)的損害。新型磨蛾系統(tǒng)采用新技術(shù)，降低工作工程中的噪音。

6．4 節(jié)能降耗，節(jié)約用工用水，高效

新型磨蛾系統(tǒng)通過注液、磨蛾、取樣、自動沖洗、離心的系統(tǒng)集成技術(shù)，節(jié)約用工、用水1／3～1／2，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，每年節(jié)約用工、用水費(fèi)用20萬元。同時(shí)保持非沖洗部件及工作場所干凈整潔，維持檢測過程的高效、有序運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了工作效率。

綜上所述，CQN－Ⅲ型新型集團(tuán)磨蛾機(jī)系統(tǒng)自動化及系統(tǒng)集成度，高機(jī)械性能穩(wěn)定，符合生產(chǎn)需要；采用機(jī)器電磁自動吸液和回（移）液，回液量均勻準(zhǔn)確，并通過吸液回液過程的過濾裝置，樣品清晰度高。使用CQN－Ⅲ型新型集團(tuán)磨蛾機(jī)系統(tǒng)，能夠提高母蛾檢出率，減少擴(kuò)毒，節(jié)約用工用水，進(jìn)一步完善后可投入使用。

［1］中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所．中國養(yǎng)蠶學(xué)［M］．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1991：591－599．

［2］鐘蘇苑，彭麗紅，李漫云等．優(yōu)化磨蛾操作規(guī)程確保磨碎母蛾樣本互不污染［J］．廣東蠶業(yè)，2007，41（4）：26－31．

［3］中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB／T19179－2003．桑蠶原種（S）．2003－06－04．

［4］中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB／T19178－2003．桑蠶原種檢驗(yàn)規(guī)程（S）．2003－06－04．

［5］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部．NY／T326－1997．桑蠶一代雜交種（S）．1997－12－19．

［6］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部．NY／T327－1997．桑蠶一代雜交種檢驗(yàn)規(guī)程（S）．1997－12－19．

［7］李掌林．家蠶一代雜交種母蛾微粒子病檢疫之我見［J］．中國蠶業(yè)，2002，23（1）：45－48．