專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型生物傳感器，具體地說(shuō)是一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)水環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的早期安全預(yù)警，對(duì)于預(yù)防突發(fā)性化學(xué)品環(huán)境污染，保證人類(lèi)飲用水的安全具有非常重要的意義。目前，針對(duì)水體突發(fā)性污染事故在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與預(yù)警的需要，本申請(qǐng)人已經(jīng)申請(qǐng)了一種能夠應(yīng)用于高濁度、低溫度水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)，通過(guò)四極阻抗技術(shù)獲得生物行為變化，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)變化的綜合毒性分析，并實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的交換和整體系統(tǒng)本身的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)水體未知污染物預(yù)警。鑒于受試生物運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性以及其本身具有的對(duì)外界環(huán)境壓力的回避本能，需要有與之配套的、合適的新型生物行為傳感器，防止監(jiān)測(cè)過(guò)程中水體對(duì)系統(tǒng)的堵塞而導(dǎo)致的水路異常，保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前已有的生物傳感器只能靜態(tài)使用，需要外加壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)水體，此種結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致水路不穩(wěn)，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠在開(kāi)放性水路系統(tǒng)中使用的用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器， 包括透明圓柱管，在透明圓柱管內(nèi)壁上安裝至少一組電極，每組電極由相對(duì)設(shè)置的兩對(duì)電極組成，每組電極的結(jié)構(gòu)一致，其中一對(duì)為信號(hào)發(fā)射電極，另一對(duì)為信號(hào)接收電極，兩對(duì)電極分別與水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接；透明圓柱管的兩端設(shè)有封口用的尼龍網(wǎng)， 特點(diǎn)是，在透明圓柱管兩端各設(shè)有一個(gè)圓蓋，底部的圓蓋上連通有水管接頭，上部的圓蓋上設(shè)有開(kāi)放式溢流口，在開(kāi)放式溢流口上設(shè)有溢流出水口，尼龍網(wǎng)位于圓蓋與透明圓柱管之間，該網(wǎng)的網(wǎng)眼由受試生物大小決定。本實(shí)用新型可配套用于高濁度、低溫度水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于其上部設(shè)有開(kāi)放式溢流口，使本生物傳感器為開(kāi)放式傳感器，通過(guò)開(kāi)放性水路系統(tǒng)，僅僅依靠水體自身壓力，來(lái)實(shí)現(xiàn)水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，該生物傳感器克服了以往類(lèi)似傳感器需要外加壓力驅(qū)動(dòng)水體而導(dǎo)致水路不穩(wěn)的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)生物安全預(yù)警系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)在線(xiàn)采集受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化，結(jié)合生物運(yùn)動(dòng)行為的規(guī)律性以及其本身具有的對(duì)外界環(huán)境壓力的回避本能，對(duì)受試生物的行為變化進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，并以此對(duì)水質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)評(píng)估。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)地解釋說(shuō)明。

[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖；圖3是通過(guò)本生物行為傳感器監(jiān)測(cè)日本鯖鏘和大型蚤在正常水體內(nèi)的行為周期性變化-生物鐘(Biological Clock)現(xiàn)象，(a)為日本鯖鏘，(b)為大型蚤；圖中橫坐標(biāo)為暴露時(shí)間，縱坐標(biāo)為行為變化強(qiáng)度。附圖圖面說(shuō)明1透明圓柱管，2電極，3尼龍網(wǎng)，4水管接頭，5開(kāi)放式溢流口，6溢流出水口，7電極接頭，8圓蓋，9水體溢流裝置，10信號(hào)采集系統(tǒng)，11信號(hào)分析系統(tǒng)，12水體平均分配系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，該生物行為傳感器包括一個(gè)透明圓柱管1，在透明圓柱管1內(nèi)壁上安裝至少一組電極2 (圖1所示的是4組電極)，每組電極由相對(duì)設(shè)置的兩對(duì)電極組成，每組電極的結(jié)構(gòu)一致，其中一對(duì)為信號(hào)發(fā)射電極，另一對(duì)為信號(hào)接收電極，電極接頭7設(shè)置在透明圓柱管1的管壁上，透明圓柱管1的兩端先用與受試生物大小相適應(yīng)的尼龍網(wǎng)3封口，該網(wǎng)的網(wǎng)眼大小由受試生物大小決定，然后，再在透明圓柱管1的兩端各固定安裝一個(gè)圓蓋8(可以采用螺紋連接方式)，底部的圓蓋8上連通有水管接頭4，上部的圓蓋8上設(shè)有開(kāi)放式溢流口 5，在開(kāi)放式溢流口 5上還設(shè)有溢流出水口 6。該生物行為傳感器可以安裝在水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中使用，如圖2所示， 水管接頭4與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的外部水管——水體平均分配系統(tǒng)12連接，外部水管的進(jìn)水管上可以安裝有流量計(jì)，以便通過(guò)流量計(jì)控制進(jìn)水和出水；溢流出水口 6與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的水體溢流裝置9連接，電極2通過(guò)電極接頭7與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)采集系統(tǒng)10(信號(hào)分析系統(tǒng) 11)連接。該生物行為傳感器安裝在水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中，因?yàn)殚_(kāi)放式溢流口 5的作用，使整個(gè)水路不承壓，為開(kāi)放式水路。在上述的技術(shù)方案中，所述的透明圓柱管的管材，可以根據(jù)被監(jiān)測(cè)水體的性質(zhì)進(jìn)行選擇，例如可以為玻璃材料、PVC材料或ABS材料等。在上述的技術(shù)方案中，所述的電極為不銹鋼材料制成，其大小根據(jù)受試生物個(gè)體大小進(jìn)行選擇。本開(kāi)放式生物行為傳感器的信號(hào)發(fā)射電極通過(guò)與綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，在生物行為傳感器內(nèi)形成一個(gè)正旋低壓交流電場(chǎng)，當(dāng)受試生物在傳感器的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致低壓電場(chǎng)發(fā)生變化以后，信號(hào)接收電極能夠感應(yīng)電場(chǎng)的變化，然后通過(guò)信號(hào)接收電極接收傳感器內(nèi)由信號(hào)發(fā)射電極形成的電信號(hào)變化，并經(jīng)水質(zhì)在線(xiàn)安全預(yù)警系統(tǒng)處理以后，對(duì)受試生物的運(yùn)動(dòng)行為變化進(jìn)行分析，并依據(jù)生物行為分析結(jié)果，對(duì)水質(zhì)變化進(jìn)行在線(xiàn)評(píng)估。本實(shí)用新型適用于各種水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)動(dòng)態(tài)的流水中進(jìn)行測(cè)量，克服現(xiàn)有傳感器只能靜態(tài)使用的缺陷，通過(guò)以多點(diǎn)監(jiān)測(cè)獲得的電信號(hào)方式顯示受試生物的行為變化信號(hào)，并經(jīng)過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了原位(In situ)、在線(xiàn)(On line) 和實(shí)時(shí)(Real time)的在線(xiàn)生物監(jiān)測(cè)，并且可以對(duì)水體的未知污染物進(jìn)行預(yù)警，對(duì)于研究環(huán)境污染，尤其是突發(fā)性、劇烈的事故性變化具有非常重要的指示作用。此外，本實(shí)用新型進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警的投入很少，不需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作，占用有限的人力、物力，水質(zhì)預(yù)警期間的維護(hù)費(fèi)用極低。[0020]以實(shí)驗(yàn)例具體說(shuō)明。參考圖1，制作一用于水質(zhì)安全預(yù)警系統(tǒng)的生物行為傳感器，該生物行為傳感器由有機(jī)玻璃制作的透明圓柱管，透明圓柱管的內(nèi)徑為φ 2CmX外徑3Cm(對(duì)大型蚤)，對(duì)日本鯖鏘進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，透明圓柱管的內(nèi)徑為ψ 4CmX外徑5Cm。在透明圓柱管內(nèi)壁上安裝由 2對(duì)不銹鋼片制作的電極，其電極的大小由受試生物個(gè)體大小決定，對(duì)大型蚤電極選擇為 1. 2X3Cm的，對(duì)日本鯖鏘進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，電極選擇為2. 4X5Cm的，兩對(duì)電極通過(guò)不銹鋼螺絲 (電極接頭)與水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接。利用制作的生物行為傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)日本鯖鏘和大型蚤(48小時(shí)左右開(kāi)始監(jiān)測(cè)) 在正常水體內(nèi)的行為周期性變化，具體監(jiān)測(cè)試驗(yàn)如下試驗(yàn)進(jìn)行的溫度控制在20士2°C，光照周期為16H =SD0流水暴露試驗(yàn)維持4天。 在試驗(yàn)過(guò)程中，流水速率控制在1升/小時(shí)，食物通過(guò)流水系統(tǒng)投喂。利用生物行為傳感器監(jiān)測(cè)日本鯖鏘和大型蚤(48小時(shí)左右開(kāi)始監(jiān)測(cè))在正常水體內(nèi)的行為周期性變化圖如圖3所示。在4天流水試驗(yàn)過(guò)程中，日本鯖鏘的行為學(xué)變化表現(xiàn)出明顯的晝夜變化。在光照條件下，不同頻率的運(yùn)動(dòng)行為變化基本處于從上到下的過(guò)程(低頻的行為，強(qiáng)度高)，而在黑暗條件下，不同頻率的行為變化出現(xiàn)明顯的不同有些頻率的行為突然增大(1.5Hz和 2.0Hz)，有些頻率的行為降低(0. 5Hz和1. OHz)。日本鯖鏘的這種變化表現(xiàn)出明顯的晝夜交替現(xiàn)象，為日本鯖鏘的行為變化生物鐘(Biological Clock)現(xiàn)象(圖3-a)。大型蚤在 4天流水試驗(yàn)過(guò)程中，不同頻率的行為在晝夜交替過(guò)程也出現(xiàn)明顯的變化，在光照條件下， 不同頻率的運(yùn)動(dòng)行為變化基本處于從上到下的過(guò)程(低頻的行為，強(qiáng)度高)，而在黑暗條件下，不同頻率的行為變化出現(xiàn)明顯的不同，表現(xiàn)出行為變化生物鐘(Biological Clock)現(xiàn)象(圖3-b)。
權(quán)利要求1. 一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器，包括透明圓柱管(1)，在透明圓柱管(1)內(nèi)壁上安裝至少一組電極0)，透明圓柱管(1)的兩端設(shè)有封口用的尼龍網(wǎng) (3)，其特征是，在透明圓柱管(1)兩端各設(shè)有一個(gè)圓蓋(8)，底部的圓蓋(8)上連通有水管接頭G)，上部的圓蓋(8)上設(shè)有開(kāi)放式溢流口(5)，在開(kāi)放式溢流口( 上設(shè)有溢流出水口(6)，尼龍網(wǎng)(3)位于圓蓋(8)與透明圓柱管(1)之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生物行為傳感器，包括透明圓柱管，在透明圓柱管內(nèi)壁上安裝至少一組電極，透明圓柱管的兩端設(shè)有封口用的尼龍網(wǎng)，特點(diǎn)是，在透明圓柱管兩端各設(shè)有一個(gè)圓蓋，底部的圓蓋上連通有水管接頭，上部的圓蓋上設(shè)有開(kāi)放式溢流口，在開(kāi)放式溢流口上設(shè)有溢流出水口，尼龍網(wǎng)位于圓蓋與透明圓柱管之間，本實(shí)用新型由于其上部設(shè)有開(kāi)放式溢流口，使本生物傳感器為開(kāi)放式傳感器，通過(guò)開(kāi)放性水路系統(tǒng)，僅僅依靠水體自身壓力，來(lái)實(shí)現(xiàn)水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，克服了以往類(lèi)似傳感器需要外加壓力驅(qū)動(dòng)水體而導(dǎo)致水路不穩(wěn)的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)生物安全預(yù)警系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01N33/18GK202110169SQ20112020671
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月11日
發(fā)明者李紅敏, 邵澤舫 申請(qǐng)人:煙臺(tái)凱思環(huán)境技術(shù)有限公司