專利名稱：一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)的生物行為傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種新型生物傳感器，具體地說是一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)的生物行為傳感器，屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
對水環(huán)境質(zhì)量實時監(jiān)測，實現(xiàn)水質(zhì)的早期安全預警，對于預防突發(fā)性化學品環(huán)境污染，保證人類飲用水的安全具有非常重要的意義。目前，針對水體突發(fā)性污染事故在線監(jiān)測與預警的需要，本申請人已經(jīng)申請了一種能夠應用于高濁度、低溫度水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng)，通過四極阻抗技術(shù)獲得生物行為變化，實現(xiàn)水質(zhì)變化的綜合毒性分析，并實現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的交換和整體系統(tǒng)本身的遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)水體未知污染物預警。鑒于受試生物運動行為的規(guī)律性以及其本身具有的對外界環(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)測過程中水體對系統(tǒng)的堵塞而導致的水路異常，保證監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行。目前已有的生物傳感器只能靜態(tài)使用，需要外加壓力來驅(qū)動水體，此種結(jié)構(gòu)易導致水路不穩(wěn)，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠在開放性水路系統(tǒng)中使用的用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)的生物行為傳感器。本實用新型的技術(shù)方案是一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測系統(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，每組電極由相對設置的兩對電極組成，每組電極的結(jié)構(gòu)一致，其中一對為信號發(fā)射電極，另一對為信號接收電極，兩對電極分別與水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測系統(tǒng)連接；透明圓柱管的兩端設有封口用的尼龍網(wǎng)， 特點是，在透明圓柱管兩端各設有一個圓蓋，底部的圓蓋上連通有水管接頭，上部的圓蓋上設有開放式溢流口，在開放式溢流口上設有溢流出水口，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)測系統(tǒng)，由于其上部設有開放式溢流口，使本生物傳感器為開放式傳感器，通過開放性水路系統(tǒng)，僅僅依靠水體自身壓力，來實現(xiàn)水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測系統(tǒng)水路的正常運轉(zhuǎn)，該生物傳感器克服了以往類似傳感器需要外加壓力驅(qū)動水體而導致水路不穩(wěn)的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)在線生物安全預警系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時在線采集受試生物的運動行為變化，結(jié)合生物運動行為的規(guī)律性以及其本身具有的對外界環(huán)境壓力的回避本能，對受試生物的行為變化進行分析、評價，并以此對水質(zhì)進行在線評估。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做詳細地解釋說明。

[0008]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的應用示意圖；圖3是通過本生物行為傳感器監(jiān)測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；圖中橫坐標為暴露時間，縱坐標為行為變化強度。附圖圖面說明1透明圓柱管，2電極，3尼龍網(wǎng)，4水管接頭，5開放式溢流口，6溢流出水口，7電極接頭，8圓蓋，9水體溢流裝置，10信號采集系統(tǒng)，11信號分析系統(tǒng)，12水體平均分配系統(tǒng)。
具體實施方式
參見圖1，該生物行為傳感器包括一個透明圓柱管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)，每組電極由相對設置的兩對電極組成，每組電極的結(jié)構(gòu)一致，其中一對為信號發(fā)射電極，另一對為信號接收電極，電極接頭7設置在透明圓柱管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上設有開放式溢流口 5，在開放式溢流口 5上還設有溢流出水口 6。該生物行為傳感器可以安裝在水質(zhì)安全綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)中使用，如圖2所示， 水管接頭4與監(jiān)測系統(tǒng)中的外部水管——水體平均分配系統(tǒng)12連接，外部水管的進水管上可以安裝有流量計，以便通過流量計控制進水和出水；溢流出水口 6與監(jiān)測系統(tǒng)中的水體溢流裝置9連接，電極2通過電極接頭7與監(jiān)測系統(tǒng)中的信號采集系統(tǒng)10(信號分析系統(tǒng) 11)連接。該生物行為傳感器安裝在水質(zhì)安全綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)中，因為開放式溢流口 5的作用，使整個水路不承壓，為開放式水路。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)測水體的性質(zhì)進行選擇，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)受試生物個體大小進行選擇。本開放式生物行為傳感器的信號發(fā)射電極通過與綜合監(jiān)測系統(tǒng)連接，在生物行為傳感器內(nèi)形成一個正旋低壓交流電場，當受試生物在傳感器的運動導致低壓電場發(fā)生變化以后，信號接收電極能夠感應電場的變化，然后通過信號接收電極接收傳感器內(nèi)由信號發(fā)射電極形成的電信號變化，并經(jīng)水質(zhì)在線安全預警系統(tǒng)處理以后，對受試生物的運動行為變化進行分析，并依據(jù)生物行為分析結(jié)果，對水質(zhì)變化進行在線評估。本實用新型適用于各種水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測系統(tǒng)中，對動態(tài)的流水中進行測量，克服現(xiàn)有傳感器只能靜態(tài)使用的缺陷，通過以多點監(jiān)測獲得的電信號方式顯示受試生物的行為變化信號，并經(jīng)過對電信號的分析評估，實現(xiàn)了原位(In situ)、在線(On line) 和實時(Real time)的在線生物監(jiān)測，并且可以對水體的未知污染物進行預警，對于研究環(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，本實用新型進行水質(zhì)預警的投入很少，不需要專業(yè)人員進行操作，占用有限的人力、物力，水質(zhì)預警期間的維護費用極低。[0020]以實驗例具體說明。參考圖1，制作一用于水質(zhì)安全預警系統(tǒng)的生物行為傳感器，該生物行為傳感器由有機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(對大型蚤)，對日本鯖鏘進行監(jiān)測時，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對不銹鋼片制作的電極，其電極的大小由受試生物個體大小決定，對大型蚤電極選擇為 1. 2X3Cm的，對日本鯖鏘進行監(jiān)測時，電極選擇為2. 4X5Cm的，兩對電極通過不銹鋼螺絲 (電極接頭)與水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測系統(tǒng)連接。利用制作的生物行為傳感器進行監(jiān)測日本鯖鏘和大型蚤(48小時左右開始監(jiān)測) 在正常水體內(nèi)的行為周期性變化，具體監(jiān)測試驗如下試驗進行的溫度控制在20士2°C，光照周期為16H =SD0流水暴露試驗維持4天。 在試驗過程中，流水速率控制在1升/小時，食物通過流水系統(tǒng)投喂。利用生物行為傳感器監(jiān)測日本鯖鏘和大型蚤(48小時左右開始監(jiān)測)在正常水體內(nèi)的行為周期性變化圖如圖3所示。在4天流水試驗過程中，日本鯖鏘的行為學變化表現(xiàn)出明顯的晝夜變化。在光照條件下，不同頻率的運動行為變化基本處于從上到下的過程(低頻的行為，強度高)，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天流水試驗過程中，不同頻率的行為在晝夜交替過程也出現(xiàn)明顯的變化，在光照條件下， 不同頻率的運動行為變化基本處于從上到下的過程(低頻的行為，強度高)，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)兩端各設有一個圓蓋(8)，底部的圓蓋(8)上連通有水管接頭G)，上部的圓蓋(8)上設有開放式溢流口(5)，在開放式溢流口( 上設有溢流出水口(6)，尼龍網(wǎng)(3)位于圓蓋(8)與透明圓柱管(1)之間。
專利摘要本實用新型提供了一種用于水質(zhì)安全綜合監(jiān)測系統(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有封口用的尼龍網(wǎng)，特點是，在透明圓柱管兩端各設有一個圓蓋，底部的圓蓋上連通有水管接頭，上部的圓蓋上設有開放式溢流口，在開放式溢流口上設有溢流出水口，尼龍網(wǎng)位于圓蓋與透明圓柱管之間，本實用新型由于其上部設有開放式溢流口，使本生物傳感器為開放式傳感器，通過開放性水路系統(tǒng)，僅僅依靠水體自身壓力，來實現(xiàn)水體水質(zhì)突發(fā)性變化的綜合監(jiān)測系統(tǒng)水路的正常運轉(zhuǎn)，克服了以往類似傳感器需要外加壓力驅(qū)動水體而導致水路不穩(wěn)的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)在線生物安全預警系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
文檔編號G01N33/18GK202110169SQ20112020671
公開日2012年1月11日 申請日期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 申請人:煙臺凱思環(huán)境技術(shù)有限公司