表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统，所述装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元、和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收。本实用新型利用活体荧光技术实现特定激发光源作用下对样品表层沉积物中活体蓝藻藻蓝蛋白荧光信息的提取和解析，具有操作简单、分析实时快速、无需采集分析样品等优点，能满足不同深度水体中高密度监测工作的需求，极大地提高了表层沉积物蓝藻生物量监测工作的经济性和可操作性。
【专利说明】
表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及富营养化水体治理以及水环境检测技术领域，尤其涉及一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统。
【背景技术】
[0002]自然水体富营养化问题是目前我国所面临的重大环境问题之一，伴随富营养化的一个普遍现象是蓝藻水华频发，对蓝藻水华检测和预警是开展蓝藻灾害防控工作的首要环节，也是当今世界共同关注的热点和难题。
[0003]目前蓝藻生物量的检测多应用藻细胞计数法和叶绿素a测定法，前者效率低，对分析人员经验要求高，同时精读较低；后者没有特异性，不能将蓝藻与其他藻种进行区分。藻蓝蛋白是蓝藻的特征色素，在一定程度上可以反映蓝藻的生物量，其主要为一种卟啉类色素蛋白，具有很强的荧光特性，因此可以通过检测藻蓝蛋白荧光强度来快速有效地反映蓝藻的生物量，目前应用于水体中蓝藻在线检测的原位活体荧光检测法就是基于上述原理。
[0004]在四季分明和扰动强烈的大型浅水湖泊，蓝藻的生长与水华的形成可分为以下4个阶段:下沉至底泥休眠越冬、复苏、生物量增加、上浮和积聚形成水华。沉积物中休眠蓝藻种源的清除为蓝藻水华防控提供了一个新的思路，而检测表层沉积物中越冬蓝藻分布情况可以为底泥疏浚、翻耕等蓝藻种源清除手段提供科学的作业指导。目前对表层沉积物中蓝藻的检测方法还局限于实验室分析，样品采集困难，分析周期长，难以应用到大范围、高频次的表层沉积物蓝藻调查中。
【实用新型内容】
[0005]针对我国尚缺乏原位快速检测表层沉积物中蓝藻生物量的技术和设备情况，本实用新型公开了一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置及系统，利用活体荧光技术实现特定激发光源作用下对样品表层沉积物中活体蓝藻藻蓝蛋白荧光信息的提取和解析，具有操作简单、分析实时快速、无需采集分析样品等优点，能满足不同深度水体中高密度监测工作的需求，尤其是有效解决了在一些沉积物采样器难以采集样品的硬质沉积物区域的蓝藻监测问题，极大地提高了表层沉积物蓝藻生物量监测工作的经济性和可操作性。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，所述装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述高透导光镜片位于密封外壳的底部，辐射源和准直透镜、聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器位于高透导光镜片的同一侧。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述辐射源和准直透镜设于高透导光镜片法平面的一侧，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器设于高透导光镜片法平面的另一侧。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述辐射源和准直透镜与高透导光镜片平面呈45°夹角，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器与高透导光镜片平面呈135°夹角。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述密封外壳呈倒置的圆锥台形。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述带通滤波片仅能通过650nm波长的荧光，滤除了其他波长的荧光。
[0014]相应地，一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统，所述系统包括:
[0015]表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，该装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收；
[0016]与PMT光电检测器相连的检测电路，用于检测PMT光电检测器接收的荧光；
[0017]与辐射源和检测电路相连的控制模块，用于控制辐射源和检测电路；
[0018]以及，与控制模块相连的显示模块，用于显示检测结果。
[0019]作为本实用新型的进一步改进，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021 ] 1.以高透导光镜片作为激发光和发色光的传播介质，实现了特定光源对水下目标检测区的原位照射和探测器对激发荧光的探测，将原位活体荧光检测法的应用范围从水体扩大到沉积物表层；
[0022]2.以不同波长的LED作为激发光源，可应用于不同藻类的检测；
[0023]3.相比同样用于原位荧光检测的光纤探头，具有结构简单、价格低廉、携带便捷等优点；
[0024]4.对检测电路和控制模块进行适当调整后，可应用于岩石、土壤等固体表面荧光物质的定量检测。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型一【具体实施方式】中的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置的结构示意图；
[0026]图2为本实用新型一【具体实施方式】中的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置的光路原理图；
[0027]图3为本实用新型另一实施方式中表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统的模块示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
[0029]针对我国尚缺乏原位快速检测表层沉积物中蓝藻生物量的技术和设备情况，本实用新型公开了一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元和PMT光电检测器，导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收。
[0030]本实用新型利用活体荧光技术实现特定激发光源作用下对样品表层沉积物中活体蓝藻藻蓝蛋白荧光信息的提取和解析，具有操作简单、分析实时快速、无需采集分析样品等优点，能满足不同深度水体中高密度监测工作的需求，尤其是有效解决了在一些沉积物采样器难以采集样品的硬质沉积物区域的蓝藻监测问题，极大地提高了表层沉积物蓝藻生物量监测工作的经济性和可操作性。
[0031]如图1所示，本实用新型一【具体实施方式】中的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，包括不透光的密封外壳7、位于密封外壳7内的辐射源1、准直透镜2、高透导光镜片3、聚焦透镜4、带通滤波片5和PMT光电检测器6。具体地，本实施方式中的密封外壳7呈倒置的圆锥台形，高透导光镜片3位于密封外壳7的底部，辐射源I和准直透镜2、聚焦透镜4、带通滤波片5及PMT光电检测器6位于高透导光镜片3的同一侧，且辐射源I和准直透镜2设于高透导光镜片3法平面的一侧，聚焦透镜4、带通滤波片5及PMT光电检测器6设于高透导光镜片3法平面的另一侧，优选地，本实施方式中辐射源I和准直透镜2与高透导光镜片3平面呈45°夹角，聚焦透镜4、带通滤波片5及PMT光电检测器6与高透导光镜片3平面呈135°夹角。
[0032]本实施方式中以高透导光镜片作为激发光和发色光的传播介质，实现了特定光源对水下目标检测区的原位照射和探测器对激发荧光的探测，将原位活体荧光检测法的应用范围从水体扩大到沉积物表层。
[0033]进一步地，辐射源I为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED，可以发射不同波长的激发光，可应用于不同藻类的检测。
[0034]另外，带通滤波片仅能通过特定波长(本实施方式以650nm为例进行说明)的荧光，滤除了其他波长(除650nm外)的荧光。
[0035]结合图2所示，本实施方式中辐射源ULED阵列)发出的激发光经过准直透镜2后变成平行光，穿过高透导光镜片3照射到表层沉积物上，表层沉积物上蓝藻细胞内的藻蓝蛋白经激发光照射后发出荧光，荧光经过聚焦透镜4，并由带通滤波片5过滤产生特定波长荧光(650nm)后，被PMT光电检测器接收，完成表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测。
[0036]相应地，本实用新型另一实施方式中的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统，包括:
[0037]表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置10，该装置包括不透光的密封外壳7、位于密封外壳7内的辐射源1、导光滤光单元8和PMT光电检测器6，导光滤光单元8沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收；
[0038]与PMT光电检测器6相连的检测电路20，用于检测PMT光电检测器接收的荧光；
[0039]与辐射源I和检测电路20相连的控制模块30，用于控制辐射源I和检测电路20;
[0040]以及，与控制模块30相连的显示模块40，用于显示检测结果。
[0041]本实施方式中的快速检测装置10与上述实施方式完全相同，此处不再详细进行说明。本实施方式中的快速检测系统中，荧光信号被PMT光电检测器转换成电信号，输入到检测电路20，控制模块30处理后处理结果在显示模块40上进行显示。
[0042]由以上技术方案可以看出，本实用新型的具有以下有益效果:
[0043]1.以高透导光镜片作为激发光和发色光的传播介质，实现了特定光源对水下目标检测区的原位照射和探测器对激发荧光的探测，将原位活体荧光检测法的应用范围从水体扩大到沉积物表层；
[0044]2.以不同波长的LED作为激发光源，可应用于不同藻类的检测；
[0045]3.相比同样用于原位荧光检测的光纤探头，具有结构简单、价格低廉、携带便捷等优点；
[0046]4.对检测电路和控制模块进行适当调整后，可应用于岩石、土壤等固体表面荧光物质的定量检测。
[0047]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0048]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收。2.根据权利要求1所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。3.根据权利要求1所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述高透导光镜片位于密封外壳的底部，辐射源和准直透镜、聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器位于高透导光镜片的同一侧。4.根据权利要求3所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述辐射源和准直透镜设于高透导光镜片法平面的一侧，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器设于高透导光镜片法平面的另一侧。5.根据权利要求4所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述辐射源和准直透镜与高透导光镜片平面呈45°夹角，所述聚焦透镜、带通滤波片及PMT光电检测器与高透导光镜片平面呈135°夹角。6.根据权利要求1所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述密封外壳呈倒置的圆锥台形。7.根据权利要求1所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，其特征在于，所述带通滤波片仅能通过650nm波长的荧光，滤除了其他波长的荧光。8.一种表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统，其特征在于，所述系统包括: 表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测装置，该装置包括不透光的密封外壳、位于密封外壳内的辐射源、导光滤光单元和PMT光电检测器，所述导光滤光单元沿辐射源至PMT光电检测器的光路依次包括准直透镜、高透导光镜片、聚焦透镜及带通滤波片，辐射源发出的激发光经过导光滤光单元后产生特定波长的荧光，被PMT光电检测器接收； 与PMT光电检测器相连的检测电路，用于检测PMT光电检测器接收的荧光； 与辐射源和检测电路相连的控制模块，用于控制辐射源和检测电路； 以及，与控制模块相连的显示模块，用于显示检测结果。9.根据权利要求8所述的表层沉积物藻蓝蛋白原位快速检测系统，其特征在于，所述辐射源为LED阵列，LED阵列中包括若干波长相同或不同的LED。
【文档编号】G01N21/64GK205426787SQ201620146344
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】范帆, 柯凡, 李文朝, 潘继征, 冯慕华
【申请人】中国科学院南京地理与湖泊研究所