一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，所述的裝置包括微流控芯片承載平臺(tái)、微流控芯片、激發(fā)光源組件、光檢測(cè)組件、庫爾特計(jì)數(shù)組件、數(shù)據(jù)處理組件、水下環(huán)境信息采集組件、自動(dòng)采樣組件、數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件；所述的微流控芯片包括載玻片、儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D、主通道、檢測(cè)通道、阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道。由于本發(fā)明采用微流控芯片作為浮游植物粒徑譜的檢測(cè)微裝置，相關(guān)的光電檢測(cè)組件和數(shù)據(jù)處理組件體積較小，并且檢測(cè)裝置內(nèi)含有自動(dòng)采樣組件和數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件等一套完整的檢測(cè)系統(tǒng)，具有便于攜帶、成本低廉，能夠進(jìn)行水下浮游植物粒徑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)海水中浮游植物粒徑譜的檢測(cè)技術(shù)，特別是一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋生態(tài)環(huán)境是海洋生物生存和發(fā)展的基本條件，生態(tài)環(huán)境的任何改變都有可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)和生物資源的變化。而海洋中的浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級(jí)生產(chǎn)者和能量轉(zhuǎn)換者，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用。海洋生態(tài)環(huán)境的改變將導(dǎo)致浮游植物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。不同粒徑浮游植物對(duì)海洋初級(jí)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)不同。從而直接影響著海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。浮游植物種類和生物量的多少?zèng)Q定了海區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的群落結(jié)構(gòu)和能量分布狀態(tài)。海洋浮游植物粒徑結(jié)構(gòu)是海洋生態(tài)群落結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要方面，海洋生態(tài)系統(tǒng)中的能流分配，在很大程度上取決于生物顆粒的大小。因此，準(zhǔn)確快速測(cè)量海洋浮游植物粒徑及其分布對(duì)于深入研究海洋浮游植物生理特性、群落結(jié)構(gòu)與功能、在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的作用等都具有重大的科學(xué)意義。
[0003]目前測(cè)量海洋浮游植物粒徑的方法主要有:顯微鏡計(jì)數(shù)法、庫爾特計(jì)數(shù)法、圖像分析法、流式細(xì)胞術(shù)法等。
[0004]顯微鏡計(jì)數(shù)法是海洋浮游植物粒徑測(cè)量的基準(zhǔn)和經(jīng)典方法。該方法是用細(xì)胞固定液固定從水中分離出來浮游植物細(xì)胞，在顯微鏡下，觀察浮游植物細(xì)胞的形態(tài)，以目鏡測(cè)微尺為標(biāo)尺，直接測(cè)量浮游植物細(xì)胞球體直徑，橢球半徑等參數(shù)，根據(jù)細(xì)胞不同的形態(tài)選擇相關(guān)幾何公式計(jì)算細(xì)胞的體積、表面積等。此法雖然誤差較小，但也存在明顯的缺點(diǎn)，如費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能形成連續(xù)的粒徑譜，也不適用于浮游植物粒徑大小的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
[0005]庫爾特計(jì)數(shù)法是利用粒子通過位于恒電流電極體系中的測(cè)量小孔管時(shí)，由于瞬間取代相同體積的電解液，從而引起相應(yīng)電極間電位差變化的原理來測(cè)量粒徑。電極間電位差的變化幅度與粒子體積成正比關(guān)系。脈沖信號(hào)的數(shù)目即為粒子的數(shù)目，由脈沖信號(hào)的幅度變化可以推算出粒子的體積、等效球徑、等效球體的表面積等參數(shù)。在海洋科學(xué)研究上，庫爾特計(jì)數(shù)儀也被廣泛地應(yīng)用于測(cè)量海水中沉積物、海藻、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞等。但是目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的庫爾特計(jì)數(shù)儀器體積龐大、價(jià)格昂貴，不能集成便攜，更不能帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。
[0006]圖像分析法是在顯微鏡計(jì)數(shù)法基礎(chǔ)上應(yīng)用圖像分析學(xué)原理發(fā)展起來的一種自動(dòng)測(cè)量方法。主要根據(jù)細(xì)胞形態(tài)的幾何信息，利用相關(guān)計(jì)算軟件計(jì)算浮游植物粒徑。這種方法需要復(fù)雜的樣本提取和準(zhǔn)備過程，為保證圖像清晰，對(duì)光照條件和相機(jī)分辨率也有一定的要求。同時(shí)，由于是對(duì)單個(gè)粒子進(jìn)行分析，難于實(shí)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的多個(gè)細(xì)胞測(cè)量，難以獲取現(xiàn)場(chǎng)自然海水中浮游植物粒子的粒徑分布。
[0007]流式細(xì)胞術(shù)的方法是測(cè)量通過激光照射區(qū)域的懸浮溶液中單個(gè)粒子的前向和側(cè)向散射光和熒光信號(hào)，從而計(jì)算粒子的粒徑大小和對(duì)粒子分類的方法。但此方法最適合用于計(jì)數(shù)，當(dāng)用在測(cè)量浮游植物的粒徑時(shí)存在誤差。目前市場(chǎng)上的流式細(xì)胞術(shù)測(cè)量必須有穩(wěn)定的液流系統(tǒng)保證恒定的流速，儀器裝置較大，使用時(shí)需持續(xù)供電，數(shù)據(jù)處理軟件也很復(fù)雜，一般只能實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。
[0008]綜上分析，目前測(cè)量海洋浮游植物粒徑的方法存在無法現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)粒徑、設(shè)備龐大、價(jià)錢昂貴、耗時(shí)費(fèi)力、受許多外界條件制約、鑒定指標(biāo)不穩(wěn)定等問題，而簡(jiǎn)單便捷和實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)在線的檢測(cè)浮游植物粒徑方法是測(cè)量海洋浮游植物粒徑的方法領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)水下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)、設(shè)備成本低廉、工作量小且鑒定指標(biāo)穩(wěn)定的海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置，包括微流控芯片承載平臺(tái)、微流控芯片、激發(fā)光源組件、光檢測(cè)組件、庫爾特計(jì)數(shù)組件、數(shù)據(jù)處理組件、水下環(huán)境信息采集組件、自動(dòng)采樣組件、數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件；所述的微流控芯片承載平臺(tái)為無光封閉式結(jié)構(gòu)，所述的微流控芯片、激發(fā)光源組件、光檢測(cè)組件和庫爾特計(jì)數(shù)組件固定在微流控芯片承載平臺(tái)內(nèi)；所述的庫爾特計(jì)數(shù)組件的一端與微流控芯片連接、另一端與數(shù)據(jù)處理組件連接；所述的激發(fā)光源組件與微流控芯片連接，所述的微流控芯片還依次經(jīng)過光檢測(cè)器件與數(shù)據(jù)處理組件連接；所述的數(shù)據(jù)處理組件還分別與水下環(huán)境信息采集組件和數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件連接；所述的自動(dòng)采樣組件與微流控芯片的輸入端連接；
[0011]所述的微流控芯片包括載玻片、儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D、主通道、檢測(cè)通道、阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道，所述的儲(chǔ)液孔A與主通道連接，儲(chǔ)液孔B與主通道連接，儲(chǔ)液孔C與阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道連接，儲(chǔ)液孔D與阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道連接，阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道分別與檢測(cè)通道相連接；儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中均插入鉬電極，儲(chǔ)液孔A中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的正極相連，儲(chǔ)液孔B中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的負(fù)極相連，儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極分別與差分放大器的輸入端相連接；
[0012]所述激發(fā)光源組件包括LED光源、濾光片A和過光孔，LED光源的下方為濾光片A，濾光片A的下方為過光孔，過光孔的下方為微流控芯片的檢測(cè)通道；
[0013]所述光檢測(cè)組件包括濾光片B和光電二極管；微流控芯片檢測(cè)通道的下方為濾光片B,濾光片B的下方為光電二極管；
[0014]所述的數(shù)據(jù)處理組件包括濾波放大電路、差分放大電路、直流驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)采集電路和ARM微處理器；光檢測(cè)組件輸出端與濾波放大電路連接，儲(chǔ)液孔A和儲(chǔ)液孔B中的鉬電極與直流驅(qū)動(dòng)電路連接，儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極與差分放大前路連接；
[0015]所述的自動(dòng)采樣組件包括控制閥、導(dǎo)管A、導(dǎo)管B、過濾網(wǎng)和控制閥驅(qū)動(dòng)電路，所述的導(dǎo)管A的輸出端和導(dǎo)管B的輸入端分別與控制閥連接，導(dǎo)管A的輸入端與海水連接，導(dǎo)管B的輸出端與微流控芯片的儲(chǔ)液孔A連接；導(dǎo)管17內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)；
[0016]所述的水下環(huán)境信息采集組件包括溫度傳感器、深度傳感器、鹽度傳感器、GPS傳感器和ARM微處理器，所述的溫度傳感器與ARM微處理器連接，深度傳感器與ARM微處理器連接，鹽度傳感器與ARM微處理器連接，GPS傳感器與ARM微處理器連接。[0017]本發(fā)明所述的LED光源為L(zhǎng)ED藍(lán)光光源。
[0018]一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0019]A、自動(dòng)采樣組件將檢測(cè)裝置周圍的海水樣品通過導(dǎo)管B輸入儲(chǔ)液孔A中，儲(chǔ)液孔A中的樣品沿著主通道經(jīng)過檢測(cè)通道流向儲(chǔ)液孔D中；
[0020]B、當(dāng)海水樣品中的一個(gè)微藻經(jīng)過檢測(cè)通道時(shí)，微藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素被激發(fā)光源組件激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射，再經(jīng)濾光片B濾除雜光，濾除后的熒光信號(hào)經(jīng)過光檢測(cè)組件轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓脈沖信號(hào)；在微藻經(jīng)過檢測(cè)通道的同時(shí)，由于微藻在檢測(cè)通道中瞬間取代相同體積的電解液，導(dǎo)致儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中鉬電極之間的電位差發(fā)生變化，經(jīng)差分放大電路的處理，庫爾特計(jì)數(shù)組件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻抗脈沖信號(hào)；
[0021]C、當(dāng)海水樣品中的一個(gè)泥沙顆粒經(jīng)過檢測(cè)通道時(shí)，因?yàn)槟嗌愁w粒中不含葉綠素，所以泥沙顆粒不會(huì)被激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射，光檢測(cè)組件不會(huì)輸出電壓脈沖信號(hào)；在泥沙顆粒經(jīng)過檢測(cè)通道的同時(shí)，由于泥沙顆粒經(jīng)在檢測(cè)通道中瞬間取代相同體積的電解液，導(dǎo)致儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極之間的電位差發(fā)生變化，庫爾特計(jì)數(shù)組件產(chǎn)生一個(gè)阻抗脈沖信號(hào)；
[0022]D、把光檢測(cè)組件輸出的電壓脈沖信號(hào)和庫爾特組件的輸出的阻抗脈沖信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理組件進(jìn)行處理；光檢測(cè)組件的輸出電壓脈沖信號(hào)判斷流經(jīng)檢測(cè)通道顆粒的是微藻還是泥沙；庫爾特組件的輸出信號(hào)的幅度變化推算出粒子的體積、等效球徑、等效球體的表面積參數(shù)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]1、由于本發(fā)明采用微流控芯片作為浮游植物粒徑譜的檢測(cè)微裝置，相關(guān)的光電檢測(cè)組件和數(shù)據(jù)處理組件體積較小，并且檢測(cè)裝置內(nèi)含有自動(dòng)采樣組件和數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件等一套完整的檢測(cè)系統(tǒng)，使該檢測(cè)裝置可以方便的運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，放入水下檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行水下浮游植物粒徑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。因此，相對(duì)于現(xiàn)有大型粒徑檢測(cè)設(shè)備，本發(fā)明具有便于攜帶、成本低廉，能夠進(jìn)行水下浮游植物粒徑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
[0025]2、本發(fā)明通過觀測(cè)LED激發(fā)光源激發(fā)葉綠素誘導(dǎo)出的熒光信號(hào)和庫爾特計(jì)數(shù)法的阻抗脈沖信號(hào)同時(shí)對(duì)海水中浮游植物的粒徑大小進(jìn)行檢測(cè)，葉綠素的熒光信號(hào)可以判斷流經(jīng)檢測(cè)通道的顆粒是微藻還是泥沙顆粒。庫爾特脈沖信號(hào)幅度變化可以推算出粒子的體積、等效球徑、等效球體的表面積等參數(shù)。此方法克服了庫爾特計(jì)數(shù)法無法將浮游植物和泥沙等其它粒子自動(dòng)區(qū)分開的缺點(diǎn)。從而提高了檢測(cè)浮游植物粒徑譜的精確度和堅(jiān)定指標(biāo)的穩(wěn)定性。
[0026]3、激發(fā)光源用LED光源替代了傳統(tǒng)的激光器，庫爾特計(jì)數(shù)法和流式細(xì)胞術(shù)法分別與微流控芯片相結(jié)合克服了目前庫爾特計(jì)數(shù)儀和流式細(xì)胞術(shù)儀器器體積龐大的缺點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單，無需在檢測(cè)前對(duì)微藻樣品進(jìn)行染色等復(fù)雜處理，具有工作量小的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明共有附圖6張，其中:
[0028]圖1為下實(shí)時(shí)在線檢測(cè)粒徑譜的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為流控芯片結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖3為自動(dòng)采樣組件結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖4為水下信息環(huán)境采集組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為微藻的葉綠素?zé)晒鈾z測(cè)結(jié)果示意圖；
[0033]圖6為不同微藻的庫爾特原理阻抗脈沖示意圖。
[0034]圖中:1、微流控芯片，2、LED光源，3、濾光片A，4、濾光片B，5、光電二極管，6、水下環(huán)境信息采集組件，7、庫爾特計(jì)數(shù)組件，8、數(shù)據(jù)處理組件，9、數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件，10、載玻片，12、檢測(cè)通道，13、主通道，14、阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道，15、阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道，16、控制閥，17、導(dǎo)管A，18、導(dǎo)管B，19、過濾網(wǎng)，20、自動(dòng)采樣組件，21、溫度傳感器，22、深度傳感器，23、鹽度傳感器，24、GPS傳感器，25、ARM微處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0036]圖1示出了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖，由圖1可見，本發(fā)明由微流控芯片1、LED光源
2、濾光片A3、濾光片B4、光電二極管5、自動(dòng)采樣組件20、水下環(huán)境信息采集組件6、庫爾特計(jì)數(shù)組件7、數(shù)據(jù)處理組件8和數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件9等組成。因?yàn)長(zhǎng)ED光源2為L(zhǎng)ED藍(lán)光光源，濾光片A3的中心波長(zhǎng)為480nm，帶寬為30nm，因?yàn)榧ぐl(fā)光源2激發(fā)微藻葉綠素所發(fā)的熒光為綠光，所以濾光片B4的中心波長(zhǎng)為530nm，帶寬為40nm。檢測(cè)通道12中的微藻發(fā)出的熒光經(jīng)過濾光片B4最后打到光檢測(cè)器件5上，光檢測(cè)器件5會(huì)把熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給數(shù)據(jù)處理組件8進(jìn)行分析處理。庫爾特計(jì)數(shù)組件7包括四個(gè)插在儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極、直流電驅(qū)動(dòng)和差分放大電路等。儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D的鉬電極的電位差經(jīng)差分放大電路給數(shù)據(jù)處理組件8進(jìn)行分析處理。
[0037]圖2中微流控芯片I包括載玻片10、儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D、主通道13、檢測(cè)通道12、阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道14和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道15，儲(chǔ)液孔A與主通道13連接，儲(chǔ)液孔B與主通道13連接，儲(chǔ)液孔C與第阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道連接14，儲(chǔ)液孔D與阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道連接15，阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道14和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道15分別與檢測(cè)通道12相連接。儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中均插入鉬電極，儲(chǔ)液孔A中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的正極相連，儲(chǔ)液孔B中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的負(fù)極相連，儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極分別差分放大器輸入端相連接。
[0038]圖3中自動(dòng)采樣組件20包括控制閥16、導(dǎo)管A17、導(dǎo)管B18和過濾網(wǎng)19等組成?？刂崎y和導(dǎo)管A配合采集檢測(cè)裝置周圍的海水，海水經(jīng)過過濾網(wǎng)并在控制閥的控制下通過導(dǎo)管B18送到儲(chǔ)液孔A中。
[0039]圖4中的水下環(huán)境信息采集組件包括溫度傳感器21、深度傳感器22、鹽度傳感器23、GPS傳感器24和ARM微處理器25。溫度傳感器21、深度傳感器22、鹽度傳感器23和GPS傳感器24以某一頻率向ARM微處理器25傳送采集到的檢測(cè)裝置周圍海水的溫度、檢測(cè)裝置位于海面下的深度、檢測(cè)裝置周圍海水的鹽度和檢測(cè)裝置的GPS地理位置信息。
[0040]本發(fā)明的具體工作步驟如下:
[0041 ] 1、將10 μ L緩沖液加入到儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中，將微流控芯片I放入微流控芯片承載平臺(tái)內(nèi)，把整個(gè)設(shè)備放入將要檢測(cè)的海水區(qū)域中，通過通信組件開啟設(shè)備的自動(dòng)采樣組件20、激發(fā)光源2、光檢測(cè)組件5、庫爾特計(jì)數(shù)組件7和數(shù)據(jù)處理組件8。自動(dòng)采樣組件20將設(shè)備周圍的海水樣品通過導(dǎo)管B輸入儲(chǔ)液孔A中，儲(chǔ)液孔A中的樣品沿著主通道13經(jīng)過檢測(cè)通道12流向儲(chǔ)液孔D，樣品中的微藻經(jīng)過檢測(cè)通道12時(shí)，微藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素被激發(fā)光激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射，產(chǎn)生熒光信號(hào)。同時(shí)，微藻顆粒通過阻抗脈沖傳感檢測(cè)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生阻抗脈沖信號(hào)；微藻經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的阻抗脈沖信號(hào)如圖6所示。
[0042]2、熒光信號(hào)和阻抗脈沖信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理組件8進(jìn)行分析，通過熒光信號(hào)排除泥沙顆粒的干擾，通過阻抗脈沖信號(hào)得出不同微藻的粒徑大小。微藻經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的熒光脈沖信號(hào)如圖5所示。
【權(quán)利要求】
1.一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置，其特征在于:包括微流控芯片(1)承載平臺(tái)、微流控芯片(1)、激發(fā)光源組件、光檢測(cè)組件、庫爾特計(jì)數(shù)組件(7)、數(shù)據(jù)處理組件(8)、水下環(huán)境信息采集組件(6)、自動(dòng)采樣組件(20)、數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件(9);所述的微流控芯片(1)承載平臺(tái)為無光封閉式結(jié)構(gòu)，所述的微流控芯片(1)、激發(fā)光源組件、光檢測(cè)組件和庫爾特計(jì)數(shù)組件(7)固定在微流控芯片(1)承載平臺(tái)內(nèi)；所述的庫爾特計(jì)數(shù)組件(7)的一端與微流控芯片(1)連接、另一端與數(shù)據(jù)處理組件(8)連接；所述的激發(fā)光源組件與微流控芯片(1)連接，所述的微流控芯片(1)還依次經(jīng)過光檢測(cè)器件與數(shù)據(jù)處理組件(8)連接；所述的數(shù)據(jù)處理組件(8)還分別與水下環(huán)境信息采集組件(6)和數(shù)據(jù)傳輸及顯示組件(9)連接；所述的自動(dòng)采樣組件(20)與微流控芯片(1)的輸入端連接； 所述的微流控芯片(1)包括載玻片(10)、儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D、主通道(13)、檢測(cè)通道(12)、阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道(14)和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道(15)，所述的儲(chǔ)液孔A與主通道(13)連接，儲(chǔ)液孔B與主通道(13)連接，儲(chǔ)液孔C與阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道(14)連接，儲(chǔ)液孔D與阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道(15)連接，阻抗脈沖傳感上游檢測(cè)通道(14)和阻抗脈沖傳感下游檢測(cè)通道(15)分別與檢測(cè)通道(12)相連接；儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中均插入鉬電極，儲(chǔ)液孔A中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的正極相連，儲(chǔ)液孔B中的鉬電極與直流電驅(qū)動(dòng)的負(fù)極相連，儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極分別與差分放大器的輸入端相連接； 所述激發(fā)光源組件包括LED光源(2)、濾光片A (3)和過光孔，LED光源(2)的下方為濾光片A (3)，濾光片A (3)的下方為過光孔，過光孔的下方為微流控芯片(1)的檢測(cè)通道(12)； 所述光檢測(cè)組件包括濾光片B (4)和光電二極管(5);微流控芯片(1)檢測(cè)通道(12)的下方為濾光片B (4)，濾光片B (4)的下方為光電二極管(5); 所述的數(shù)據(jù)處理組件(8)包括濾波放大電路、差分放大電路、直流驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)采集電路和ARM微處理器(25);光檢測(cè)組件輸出端與濾波放大電路連接，儲(chǔ)液孔A和儲(chǔ)液孔B中的鉬電極與直流驅(qū)動(dòng)電路連接，儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極與差分放大前路連接； 所述的自動(dòng)采樣組件(20)包括控制閥(16)、導(dǎo)管A (17)、導(dǎo)管B (18)、過濾網(wǎng)(19)和控制閥(16)驅(qū)動(dòng)電路，所述的導(dǎo)管A (17)的輸出端和導(dǎo)管B (18)的輸入端分別與控制閥(16)連接，導(dǎo)管A(17)的輸入端與海水連接，導(dǎo)管B (18)的輸出端與微流控芯片(1)的儲(chǔ)液孔A連接；導(dǎo)管17內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)(19)； 所述的水下環(huán)境信息采集組件(6)包括溫度傳感器(21)、深度傳感器(22)、鹽度傳感器(23)、GPS傳感器(24)和ARM微處理器(25)，所述的溫度傳感器(21)與ARM微處理器(25 )連接，深度傳感器(22 )與ARM微處理器(25 )連接，鹽度傳感器(23 )與ARM微處理器(25 )連接，GPS傳感器(24 )與ARM微處理器(25 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的LED光源(2)為L(zhǎng)ED藍(lán)光光源。
3.一種海水中浮游植物粒徑檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: A、自動(dòng)采樣組件(20)將檢測(cè)裝置周圍的海水樣品通過導(dǎo)管B(18)輸入儲(chǔ)液孔A中，儲(chǔ)液孔A中的樣品沿著主通道(13)經(jīng)過檢測(cè)通道(12)流向儲(chǔ)液孔D中； B、當(dāng)海水樣品中的一個(gè)微藻經(jīng)過檢測(cè)通道(12)時(shí)，微藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素被激發(fā)光源組件激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射，再經(jīng)濾光片B (4)濾除雜光，濾除后的熒光信號(hào)經(jīng)過光檢測(cè)組件轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓脈沖信號(hào)；在微藻經(jīng)過檢測(cè)通道(12)的同時(shí)，由于微藻在檢測(cè)通道(12)中瞬間取代相同體積的電解液，導(dǎo)致儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中鉬電極之間的電位差發(fā)生變化，經(jīng)差分放大電路的處理，庫爾特計(jì)數(shù)組件(7)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻抗脈沖信號(hào)； C、當(dāng)海水樣品中的一個(gè)泥沙顆粒經(jīng)過檢測(cè)通道(12)時(shí)，因?yàn)槟嗌愁w粒中不含葉綠素，所以泥沙顆粒不會(huì)被激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射，光檢測(cè)組件不會(huì)輸出電壓脈沖信號(hào)；在泥沙顆粒經(jīng)過檢測(cè)通道(12)的同時(shí)，由于泥沙顆粒經(jīng)在檢測(cè)通道(12)中瞬間取代相同體積的電解液，導(dǎo)致儲(chǔ)液孔C和儲(chǔ)液孔D中的鉬電極之間的電位差發(fā)生變化，庫爾特計(jì)數(shù)組件(7)產(chǎn)生一個(gè)阻抗脈沖信號(hào)； D、把光檢測(cè)組件輸出的電壓脈沖信號(hào)和庫爾特組件的輸出的阻抗脈沖信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理組件(8)進(jìn)行處理；光檢測(cè)組件的輸出電壓脈沖信號(hào)判斷流經(jīng)檢測(cè)通道(12)顆粒的是微藻還是泥沙；庫爾特組件的輸出信號(hào)的幅度變化推算出粒子的體積、等效球徑、等效球體的表面積參數(shù)。`
【文檔編號(hào)】G01N15/12GK103822868SQ201410096575
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】王俊生, 宋有楠, 潘新祥, 孫野青, 李冬青 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)