表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置及系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置及系統，所述裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元、和PMT光電檢測器，所述導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。本實用新型利用活體熒光技術實現特定激發光源作用下對樣品表層沉積物中活體藍藻藻藍蛋白熒光信息的提取和解析，具有操作簡單、分析實時快速、無需采集分析樣品等優點，能滿足不同深度水體中高密度監測工作的需求，極大地提高了表層沉積物藍藻生物量監測工作的經濟性和可操作性。
【專利說明】
表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置及系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及富營養化水體治理以及水環境檢測技術領域，尤其涉及一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置及系統。
【背景技術】
[0002]自然水體富營養化問題是目前我國所面臨的重大環境問題之一，伴隨富營養化的一個普遍現象是藍藻水華頻發，對藍藻水華檢測和預警是開展藍藻災害防控工作的首要環節，也是當今世界共同關注的熱點和難題。
[0003]目前藍藻生物量的檢測多應用藻細胞計數法和葉綠素a測定法，前者效率低，對分析人員經驗要求高，同時精讀較低；后者沒有特異性，不能將藍藻與其他藻種進行區分。藻藍蛋白是藍藻的特征色素，在一定程度上可以反映藍藻的生物量，其主要為一種卟啉類色素蛋白，具有很強的熒光特性，因此可以通過檢測藻藍蛋白熒光強度來快速有效地反映藍藻的生物量，目前應用于水體中藍藻在線檢測的原位活體熒光檢測法就是基于上述原理。
[0004]在四季分明和擾動強烈的大型淺水湖泊，藍藻的生長與水華的形成可分為以下4個階段:下沉至底泥休眠越冬、復蘇、生物量增加、上浮和積聚形成水華。沉積物中休眠藍藻種源的清除為藍藻水華防控提供了一個新的思路，而檢測表層沉積物中越冬藍藻分布情況可以為底泥疏浚、翻耕等藍藻種源清除手段提供科學的作業指導。目前對表層沉積物中藍藻的檢測方法還局限于實驗室分析，樣品采集困難，分析周期長，難以應用到大范圍、高頻次的表層沉積物藍藻調查中。
【實用新型內容】
[0005]針對我國尚缺乏原位快速檢測表層沉積物中藍藻生物量的技術和設備情況，本實用新型公開了一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置及系統，利用活體熒光技術實現特定激發光源作用下對樣品表層沉積物中活體藍藻藻藍蛋白熒光信息的提取和解析，具有操作簡單、分析實時快速、無需采集分析樣品等優點，能滿足不同深度水體中高密度監測工作的需求，尤其是有效解決了在一些沉積物采樣器難以采集樣品的硬質沉積物區域的藍藻監測問題，極大地提高了表層沉積物藍藻生物量監測工作的經濟性和可操作性。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]—種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，所述裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元和PMT光電檢測器，所述導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述高透導光鏡片位于密封外殼的底部，輻射源和準直透鏡、聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器位于高透導光鏡片的同一側。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述輻射源和準直透鏡設于高透導光鏡片法平面的一側，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器設于高透導光鏡片法平面的另一側。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述輻射源和準直透鏡與高透導光鏡片平面呈45°夾角，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器與高透導光鏡片平面呈135°夾角。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述密封外殼呈倒置的圓錐臺形。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述帶通濾波片僅能通過650nm波長的熒光，濾除了其他波長的熒光。
[0014]相應地，一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測系統，所述系統包括:
[0015]表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，該裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元和PMT光電檢測器，所述導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收；
[0016]與PMT光電檢測器相連的檢測電路，用于檢測PMT光電檢測器接收的熒光；
[0017]與輻射源和檢測電路相連的控制模塊，用于控制輻射源和檢測電路；
[0018]以及，與控制模塊相連的顯示模塊，用于顯示檢測結果。
[0019]作為本實用新型的進一步改進，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。
[0020]本實用新型的有益效果是:
[0021 ] 1.以高透導光鏡片作為激發光和發色光的傳播介質，實現了特定光源對水下目標檢測區的原位照射和探測器對激發熒光的探測，將原位活體熒光檢測法的應用范圍從水體擴大到沉積物表層；
[0022]2.以不同波長的LED作為激發光源，可應用于不同藻類的檢測；
[0023]3.相比同樣用于原位熒光檢測的光纖探頭，具有結構簡單、價格低廉、攜帶便捷等優點；
[0024]4.對檢測電路和控制模塊進行適當調整后，可應用于巖石、土壤等固體表面熒光物質的定量檢測。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型一【具體實施方式】中的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置的結構示意圖；
[0026]圖2為本實用新型一【具體實施方式】中的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置的光路原理圖；
[0027]圖3為本實用新型另一實施方式中表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測系統的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下將結合附圖所示的各實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本實用新型，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內。
[0029]針對我國尚缺乏原位快速檢測表層沉積物中藍藻生物量的技術和設備情況，本實用新型公開了一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元和PMT光電檢測器，導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。
[0030]本實用新型利用活體熒光技術實現特定激發光源作用下對樣品表層沉積物中活體藍藻藻藍蛋白熒光信息的提取和解析，具有操作簡單、分析實時快速、無需采集分析樣品等優點，能滿足不同深度水體中高密度監測工作的需求，尤其是有效解決了在一些沉積物采樣器難以采集樣品的硬質沉積物區域的藍藻監測問題，極大地提高了表層沉積物藍藻生物量監測工作的經濟性和可操作性。
[0031]如圖1所示，本實用新型一【具體實施方式】中的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，包括不透光的密封外殼7、位于密封外殼7內的輻射源1、準直透鏡2、高透導光鏡片3、聚焦透鏡4、帶通濾波片5和PMT光電檢測器6。具體地，本實施方式中的密封外殼7呈倒置的圓錐臺形，高透導光鏡片3位于密封外殼7的底部，輻射源I和準直透鏡2、聚焦透鏡4、帶通濾波片5及PMT光電檢測器6位于高透導光鏡片3的同一側，且輻射源I和準直透鏡2設于高透導光鏡片3法平面的一側，聚焦透鏡4、帶通濾波片5及PMT光電檢測器6設于高透導光鏡片3法平面的另一側，優選地，本實施方式中輻射源I和準直透鏡2與高透導光鏡片3平面呈45°夾角，聚焦透鏡4、帶通濾波片5及PMT光電檢測器6與高透導光鏡片3平面呈135°夾角。
[0032]本實施方式中以高透導光鏡片作為激發光和發色光的傳播介質，實現了特定光源對水下目標檢測區的原位照射和探測器對激發熒光的探測，將原位活體熒光檢測法的應用范圍從水體擴大到沉積物表層。
[0033]進一步地，輻射源I為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED，可以發射不同波長的激發光，可應用于不同藻類的檢測。
[0034]另外，帶通濾波片僅能通過特定波長(本實施方式以650nm為例進行說明)的熒光，濾除了其他波長(除650nm外)的熒光。
[0035]結合圖2所示，本實施方式中輻射源ULED陣列)發出的激發光經過準直透鏡2后變成平行光，穿過高透導光鏡片3照射到表層沉積物上，表層沉積物上藍藻細胞內的藻藍蛋白經激發光照射后發出熒光，熒光經過聚焦透鏡4，并由帶通濾波片5過濾產生特定波長熒光(650nm)后，被PMT光電檢測器接收，完成表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測。
[0036]相應地，本實用新型另一實施方式中的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測系統，包括:
[0037]表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置10，該裝置包括不透光的密封外殼7、位于密封外殼7內的輻射源1、導光濾光單元8和PMT光電檢測器6，導光濾光單元8沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收；
[0038]與PMT光電檢測器6相連的檢測電路20，用于檢測PMT光電檢測器接收的熒光；
[0039]與輻射源I和檢測電路20相連的控制模塊30，用于控制輻射源I和檢測電路20;
[0040]以及，與控制模塊30相連的顯示模塊40，用于顯示檢測結果。
[0041]本實施方式中的快速檢測裝置10與上述實施方式完全相同，此處不再詳細進行說明。本實施方式中的快速檢測系統中，熒光信號被PMT光電檢測器轉換成電信號，輸入到檢測電路20，控制模塊30處理后處理結果在顯示模塊40上進行顯示。
[0042]由以上技術方案可以看出，本實用新型的具有以下有益效果:
[0043]1.以高透導光鏡片作為激發光和發色光的傳播介質，實現了特定光源對水下目標檢測區的原位照射和探測器對激發熒光的探測，將原位活體熒光檢測法的應用范圍從水體擴大到沉積物表層；
[0044]2.以不同波長的LED作為激發光源，可應用于不同藻類的檢測；
[0045]3.相比同樣用于原位熒光檢測的光纖探頭，具有結構簡單、價格低廉、攜帶便捷等優點；
[0046]4.對檢測電路和控制模塊進行適當調整后，可應用于巖石、土壤等固體表面熒光物質的定量檢測。
[0047]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0048]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元和PMT光電檢測器，所述導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收。2.根據權利要求1所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。3.根據權利要求1所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述高透導光鏡片位于密封外殼的底部，輻射源和準直透鏡、聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器位于高透導光鏡片的同一側。4.根據權利要求3所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述輻射源和準直透鏡設于高透導光鏡片法平面的一側，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器設于高透導光鏡片法平面的另一側。5.根據權利要求4所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述輻射源和準直透鏡與高透導光鏡片平面呈45°夾角，所述聚焦透鏡、帶通濾波片及PMT光電檢測器與高透導光鏡片平面呈135°夾角。6.根據權利要求1所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述密封外殼呈倒置的圓錐臺形。7.根據權利要求1所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，其特征在于，所述帶通濾波片僅能通過650nm波長的熒光，濾除了其他波長的熒光。8.一種表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測系統，其特征在于，所述系統包括: 表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測裝置，該裝置包括不透光的密封外殼、位于密封外殼內的輻射源、導光濾光單元和PMT光電檢測器，所述導光濾光單元沿輻射源至PMT光電檢測器的光路依次包括準直透鏡、高透導光鏡片、聚焦透鏡及帶通濾波片，輻射源發出的激發光經過導光濾光單元后產生特定波長的熒光，被PMT光電檢測器接收； 與PMT光電檢測器相連的檢測電路，用于檢測PMT光電檢測器接收的熒光； 與輻射源和檢測電路相連的控制模塊，用于控制輻射源和檢測電路； 以及，與控制模塊相連的顯示模塊，用于顯示檢測結果。9.根據權利要求8所述的表層沉積物藻藍蛋白原位快速檢測系統，其特征在于，所述輻射源為LED陣列，LED陣列中包括若干波長相同或不同的LED。
【文檔編號】G01N21/64GK205426787SQ201620146344
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月26日
【發明人】范帆, 柯凡, 李文朝, 潘繼征, 馮慕華
【申請人】中國科學院南京地理與湖泊研究所