生物行为传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种生物行为传感器，其特征在于包括两个串联的腔体，两个腔体之间设有隔网，两个腔体的外端固定安装有圆盖，圆盖的中心设有水管接头；每个腔体中安装至少一组电极，每组电极由相对设置的两对电极组成，其中一对为发射电极，另一对为信号接收电极，两对电极分别与水质在线安全预警系统连接。本实用新型专利技术用于水质安全在线监测预警系统中，对动态的流水进行监测，检测时，一个腔体中放入受试生物，另一个腔体中不放，将两腔体所感应到的信号差作为受试生物的行为变化，排除了外界环境的影响，最大程度地实时监测环境内受试生物的行为学变化，能够监测到正常频率及高频低强度的生物行为信号，提高检测精确度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于水环境监测的传感器，尤其是涉及一种生物行为传感器，用于水质安全在线监测预警系统中。
技术介绍
为了保护水生生物生活环境质量和人类饮用水的安全健康，人们常采用各种方法对水环境质量进行监测，以有效地实现对水环境质量的安全预警。水体的生物监测是反映水环境质量状况的标准和依据，它直接反映了水环境质量变化对生物的影响和危害程度， 是实现水环境监测目的的一种最直接而有效的手段。生物监测有以下几种一、在线生物发光检测技术，它利用了发光菌在水质监测中发挥了光照强度受环境内污染物影响的特点，通过光学传感器监测发光菌的发光强度变化，反应水质情况。但是，发光菌强度受本身新陈代谢的影响，不能实现水体的在线监测， 只能依靠间隔抽样监测，很难反映水质本身的实时变化情况；二、在线摄像技术(on-line image analysis)可以通过摄像记录受试生物的运动行为变化，并根据生物的行为变化对水质进行在线评价。但这种技术存在的误差会因为水体的透明度、水体流速、光照等因素的影响而加大，并且此技术只实现了对生物的二维监测，不能对生物在立体空间内的行为变化进行综合评价、分析；三、多物种淡水生物监测系统可以克服外界环境因子对受试生物的影响，最大程度的实时监测环境内受试生物的行为学变化。但是，此技术不能结合合理的生物运动行为变化规律对受试生物的行为学变化进行分析、评估；四、水质在线安全预警系统 (water quality on-line warning system)应用生物在一定环境压力下表现出运动的规律变化以及本身具有的对环境压力的回避本能，它能够实现水质在线三维监测的同时又能够结合生物的运动行为变化规律对受试生物的行为学变化进行分析、评估。在此系统中为了了解分析受试生物运动行为的规律性以及其本身具有的对外界环境压力的回避本能，采用了与生物行为规律相适应的的传感器(Biological Behavior biosensor，生物行为传感器)。但此系统中现使用的生物行为传感器在监测水质时易受外界干扰，且不能够监测到高频低强度的生物行为的变化。技术专利申请(名称用于水质安全在线预警系统的生物行为传感器，申请号200710065436. 9)公开了一种通过检测生物在一定环境压力下的回避行为来监测水质安全的生物行为传感器，其采用单个腔体结构，其所感应到的信号除了生物行为，还包括外界的信号，如外界噪声、震动等信号，并且不能检测高频低强度生物行为的信号，这就使得水质监测结果不精确。另外，现有的生物行为传感器中通常采用平板电极，这种电极不能均勻分布在腔体中，电场范围小，这就使得部分有用且强度低、频率高的信号不能采集到，而此类信号更能反应生物在低浓度有毒物质环境中行为变化，因此，这同样影响到水质监测结果的精确度
技术实现思路
本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种生物行为传感器，在水质在线预警系统中能更精确地检测生物行为信号，能够在不受外界干扰的情况下监测受试生物的运动行为变化，且能够监测的信号范围更广。为了解决上述技术问题，本技术采用如下的技术方案—种生物行为传感器，包括两个串联的腔体，所述腔体为透明圆柱管，两个腔体的内径相等并通过螺纹连接，两个腔体之间设有分隔两个腔体的隔网，两个腔体的外端固定安装有圆盖，所述圆盖的中心设有水管接头；每个腔体中安装至少一组电极，每组电极由相对设置的两对电极组成，两对电极的结构一致，其中一对为发射电极，另一对为信号接收电极，两对电极分别与水质在线安全预警系统连接。进一步的所述电极为网状电极，呈圆弧形，贴合安装在所述腔体的内壁上。所述电极覆盖除电极之间的空隙以外的整个所述腔体内壁。所述电极由不锈钢制成。所述水管接头与外部水管连接，所述外部水管的进水管上安装有流量计。所述腔体的透明圆柱管由有机玻璃、PVC或ABS材料制成。所述隔网的直径与所述腔体内径相等。所述隔网由尼龙或聚乙烯制成。本技术使用的生物行为传感器设置两个腔体，检测时，在两个腔体中，一个腔体中放受试生物，另一个腔体中不放，这样两腔体所感应到的信号差即是受试生物的行为变化，排除了外界环境的影响，确保检测精度。本技术中，每个腔体中所使用的两对电极的结构一致，其中一对作为发射电极，另一对作为信号接收电极，电极呈圆弧形，贴合安装在腔体的内壁上，并且电极覆盖除电极之间的空隙以外的整个腔体内壁，这就使得电场分布均勻且更加灵敏，接收频率更广。本技术的原理每个腔体中一对电极连接矩形脉冲交变电流(此为发射信号的电极)，从而在管内形成一个低压电场；另一对电极不接矩形脉冲交变电流，而是连接信号采集器，为感应电极(此为信号接收电极)。在一个腔体中不放受试生物，在此腔体中传感器低压电场发生变化以后，接受信号电极感应电场变化，记为El ；在另一腔体中放入受试生物，当受试生物在传感器的运动导致低压电场发生变化后，与此对应的接受信号电极感受电场的变化，记为E2 ；E2和El经水质在线安全预警系统处理以后的差值即是受试生物的运动行为变化，然后对此运动行为变化进行分析，并依据生物行为分析结果，对水质变化进行在线评估。本技术的生物行为传感器可根据受试生物个体大小进行选择，并保持生物行为传感器内受试生物的数量为3-10只。在每个生物行为传感器内装入的受试生物为出生后25-70小时的被监测水源原生种的水生生物幼体，在实验室内使用常规的标准水培养进化至少三代以上，作为受试生物使用；或是出生后25-70小时的被监测水源标准模式生物的水声生物幼体，直接作为受试生物使用。本技术采用的受试生物为被监测水源标准模式下的脊椎动物鲭鏘鱼。鲭鏘隶属鏘科，个体小，全长2.5 — 5. 0cm，可以耐受低溶氧和较宽的水温和盐度范围，生命力强，疾病少，易于在实验室条件下饲养与培育。第二性征明显，可通过臀鳍和背鳍的形状及颜色比较精确区分雌雄。本技术的技术效果在于本技术公开的一种生物行为传感器，用于水质安全在线监测预警系统中，对动态的流水进行监测，设置两个腔体，检测时，一个腔体中放入受试生物，另一个腔体中不放，将两腔体所感应到的信号差作为受试生物的行为变化，排除了外界环境的影响，克服外界环境因子对受试生物的影响，最大程度地实时监测环境内受试生物的行为学变化，不仅能够监测到正常频率下的生物行为信号，也能监测到高频低强度的生物行为信号，提高检测精确度；另外，每个腔体中所使用的两对电极的结构一致，电极呈圆弧形，贴合安装在腔体的内壁上，并且电极覆盖除电极之间的空隙以外的整个腔体内壁，这就使得电场分布均勻且更加灵敏，接收频率更广。附图说明图1为本技术的三维剖切示意图。图2为本技术的三维爆破图。图3为利用生物行为传感器监测鲭鏘鱼在正常水体内的行为周期变化图；图中横坐标为暴露时间，纵坐标为日本鲭鏘的行为强度变化。图4为利用生物行为传感器监测鲭鏘鱼M小时内行为变化曲线图，图中横坐标为暴露时间，纵坐标为日本鲭鏘的行为强度变化。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。如图1、2所示，本技术包括两个串联的腔体，第一腔体1及第二腔体2，第一腔体1及第二腔体2均为透明圆柱管，可以根据被监测水体的性质选择由有机玻璃、PVC或 AB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王子健，刘勇，饶凯锋，
申请(专利权)人：无锡中科水质环境技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：