本发明专利技术公开了一种利用无束缚蜜蜂进行气体检测的装置，包括用于容纳蜜蜂自由活动的黑暗的蜂室和黑暗的检测室，所述检测室内设有：聚集室，设有待测气体入口、观察窗以及与蜂室连通用于供蜜蜂通过的开口；光源，具有可调的至少两色光，用于照亮所述聚集室内部，其中一种颜色是所述蜜蜂会与厌恶性刺激关联起来的特定颜色；图像采集单元，对准所述聚集室的观察窗用于采集聚集室中形态变化；本发明专利技术还公开了一种利用无束缚蜜蜂进行气体检测的方法；本发明专利技术大大增长了检测用蜜蜂的存活寿命，并可被反复训练和使用，可以直接检测聚集多只蜜蜂的整体形态，检测难度大大降低，可为迅速地进行下次实验做准备，提高检测效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测
，特别涉及。
技术介绍
在气体检测方面，多数情况下，均在实验室通过化学方法或使用生化传感器进行检测。特殊情况下，可使用严格训练的动物对某些特定气体进行快速检测，如使用缉毒犬进行毒品稽查，利用防爆犬进行爆炸物的稽查，甚至有利用对犬类的训练来进行癌症的初步筛选。但在多数情况下，这些动物的训练代价非常昂贵，并不适用于普通场合。蜜蜂是一种拥有强大嗅觉能力的昆虫，其触角上布满各种感受器，对于特异性气体非常敏感；同时蜜蜂具有非常强的学习和记忆能力，利用蜜蜂对于特异性气体的关联性学习，可以将食物的良性刺激与特异性目标气体关联起来，对于蜜蜂而言，特异性目标气体即代表着食物的良性刺激。选取训练完成的能完善地将目标气体与食物良性刺激关联起来的蜜蜂，放置于含目标气体的空间室，使其无束缚并可自由移动，蜜蜂会在空间中寻找目标气体浓度最高的位置，因为对蜜蜂而言，此位置即代表食物的所在位置。通过监测目标气体注入口的图像动态，将对于目标气体的检测转换为对于蜜蜂聚集行为的监测，从而用于判断是否检测到了某种气体。对于无关的气体成分，蜜蜂不会发生如此的搜寻和聚集行为。经过关联性训练的蜜蜂，能够较为迅速准确地找到目标气体的注入口，即进行了较为可靠的目标气体检测。除了嗅觉能力，蜜蜂还有强大的视觉能力，除了学会将食物的良性刺激与特异性气味关联起来，亦能学会将厌恶性刺激(如电击)与特定颜色关联起来，即当蜜蜂活动于特定颜色区域时，同时给予其厌恶性刺激，蜜蜂会尝试离开此区域，如此循环训练多次，直至蜜蜂只见到特定颜色但并未厌恶刺激时，仍会选择离开特定颜色区域，到其它颜色的安全区域活动。在之前的申请号为201310191469.3中国专利技术专利文献中，公开了一种利用蜜蜂对于特异性气体的吐喙伸舌反射来检测气体的方法和装置，前述技术方案中的有待改进之处在于:(I)训练蜜蜂一直处于被捆绑束缚的状态，在气体检测装置的使用中，其寿命一般在7?10天左右；(2)由于蜜蜂的喙部和舌部特别小，使用摄像头监控蜜蜂的伸喙和吐舌行为时，首先喙部要正对投影光源，其调整过程相对耗时，且在后续图像处理过程中，由于与周围环境相比，喙部目标图像小，检测复杂度增加。而在公开号为US7607338B1的美国专利文献中公开了一种利用蜜蜂对于食物性刺激的搜索和聚集性行为，来检测气体的方法和装置，此技术方案的不足之处在于:(I)蜜蜂所处装置内部一直为全光环境，而全光环境并不利于蜜蜂保持平静的状态，亦不利于蜜蜂的长期存活。(2)没有将聚集行为的发生区域与蜜蜂的活动区域进行区分，这样导致即使在未有食物性刺激，即未注入检测气体前时，蜜蜂也有可能活动于聚集区域，从而对有检测气体注入时蜜蜂的聚集行为造成很大干扰。(3)而且，在气体检测完成之后，并没有将蜜蜂从聚集区域驱离，这样导致再次使用检测装置时要间隔很长的时间，直至蜜蜂自主地撤出聚集区域。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用无束缚蜜蜂进行气体检测的装置，可以简便、快速、准确地进行气体检测，其中检测蜜蜂可以反复训练和使用，节省训练的时间成本。—种利用无束缚蜜蜂进行气体检测的装置，包括用于容纳蜜蜂自由活动的黑暗的蜂室和黑暗的检测室，所述检测室内设有:聚集室，设有待测气体入口、观察窗以及与蜂室连通用于供蜜蜂通过的开口 ；光源，具有可调的至少两色光，用于照亮所述聚集室内部，其中一种颜色是所述蜜蜂会与厌恶性刺激关联起来的特定颜色；图像采集单元，对准所述聚集室的观察窗用于采集聚集室中形态变化。本专利技术使用时，不会对蜜蜂产生束缚，有效延长蜜蜂的寿命，且可重复使用；光源设有至少两个颜色，从而使聚集室内的颜色可调，且其中一个颜色是所述蜜蜂会与厌恶性刺激关联起来的特定颜色，从而避免在气体检测结束后，蜜蜂仍滞留在聚集室内，这时将光源的光色改为与厌恶性刺激关联起来的特定颜色，由于厌恶性刺激，蜜蜂会逐渐撤出聚集室，为下一次气体检测做出准备，从而可以轻松、快速地将蜜蜂驱赶出聚集室；本装置结构简单，使用方便。将经过嗅觉和视觉训练的优选的蜜蜂放置在蜂室中，蜜蜂可在蜂室中自由活动，蜂室中保持黑暗的环境，因为黑暗环境有利于蜜蜂保持平静。检测室在光源关闭时也是黑暗的环境，所述图像采集单元可以是带有USB连接线的摄像头，用于拍摄聚集室内的蜜蜂聚集形态，USB连接线的另一端接上位机，上位机上运行用于监测蜜蜂聚集行为以及判断聚集程度的软件，检测室外壁上还有控制光源的开关。为了使待测气体逐渐散布开来，形成浓度梯度，优选的，所述检测室的待测气体入口和开口相对布置，所述检测室的空间自待测气体入口向开口方向逐渐变大。上述设置使待测气体从待测气体入口进入后，向开口方向扩散，形成浓度梯势，渐渐待测气体弥漫进蜂室，如此时待检测气体即是目标气体，则蜜蜂则会沿浓度梯势爬进聚集室。为了使图像采集单元采集到清晰的图像，优选的，所述聚集室设有与观察窗相对布置的透光窗，所述光源设置在所述聚集室的外部，所述光源的出光面朝向透光窗。相对布置的透光窗和观察窗，可以使聚集室内的蜜蜂的投影清晰地呈现在观察窗一侧，使图像采集单元采集到清晰的图像。为了方便调整光源的颜色，优选的，所述光源还包括设置在出光面与透光窗之间的滤光片，所述滤光片包括至少两个颜色不同的区域，每个区域都可以覆盖整个透光窗。通过设置滤光片，从而可以直接采用常见的白光光源得到初始的发射光，可以降低装置的制造成本。为了防止光源产生大量热量，从而导致蜜蜂因脱水而活动不灵敏甚至死亡，优选的，所述光源采用LED冷光源。为了方便制造，优选的，所述聚集室为平放的四棱台结构，所述四棱台的上底面为待测气体入口，下底面为开口，一对侧面分别为透光窗和观察窗，另一对侧面不透光。四棱台结构的聚集室可以通过四块板拼接而成，制造方便，可以很容易的得到空间逐渐增大的聚集室。所述透光窗和观察窗采用透明有机玻璃构成。并且聚集室的开口与蜂室连接处设有一段不透光材质构成的连接件，从而避免过多漫反射的光线进入蜂室，减小光源的光线对蜂室内蜜蜂的影响。优选的，所述透光窗和观察窗水平设置且相互平行，所述光源位于聚集室下方，所述图像采集单元位于聚集室的上方。由于光线自下而上将蜜蜂的形态投影在摄像头上，这时摄像头得到的图像中有大量聚集的蜜蜂。使用一定的图像处理技术自动统计出现聚集行为的蜜蜂的数量，从而为是否检测到一种气体做出概率上的判断。并且可以将光源设置成与聚集室结构相似的四棱台的灯光室，其外形与聚集室当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用无束缚蜜蜂进行气体检测的装置，其特征在于，包括用于容纳蜜蜂自由活动的黑暗的蜂室和黑暗的检测室，所述检测室内设有：聚集室，设有待测气体入口、观察窗以及与蜂室连通用于供蜜蜂通过的开口；光源，具有可调的至少两色光，用于照亮所述聚集室内部，其中一种颜色是所述蜜蜂会与厌恶性刺激关联起来的特定颜色；图像采集单元，对准所述聚集室的观察窗用于采集聚集室中形态变化。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李光，尚春刚，胡瑞芬，王雅圣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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