一种利用多种生物进行生物监测的装置的制作方法

本发明涉及生物监测环境领域，具体涉及一种利用多种生物进行生物监测的装置。

背景技术：

目前，鉴于国、内外水体突发性污染事故频发的现状，针对水体突发性污染事故进行的水质在线生物监测技术正处于蓬勃发展时期。水体突发性污染在线生物监测技术可以通过在线监测生物某一指标的反应，实时分析水质变化状况，并对水体综合毒性作出判断，弥补了单纯依靠水体理化监测指标对水质变化进行在线监测分析的不足。目前，国内外已经出现了基于生物发光指标和行为指标的在线生物监测技术，其中包括Microtox毒性测试系统、平面摄像监测系统、MFB监测系统和BEWs监测系统。Microtox毒性测试系统只能在关键点进行定期监测，不能实现水体的实时监测；平面摄像系统可以通过实时记录生物在一个平面内的行为变化，但缺乏三维空间变化，不能涵盖生物行为生态学变化的规律特点；MFB监测系统能够通过监测生物行为规律性变化达到在线监测的目的，但不能够准确反映不同时期受试生物的运动行为变化；BEWs也是通过在线监测生物行为变化实现水质在线监测，但该系统需要外接水流控制系统，延缓监测水体的实时监测时间，同时，该系统不能很好的解决水体对照问题，很难满足长期在线监测需要。因此，在传统方法和现有在线生物监测技术难以达到和满足水体在线环境监测要求的情况下，迫切需要发展高效、经济、准确以及便于长期运行的水体在线生物监测技术。

生物行为反应是生物在环境发生变化的情况下，生物自身为了保持体内环境稳定性而采取的适应机制。通过自身行为机制的调节，水生生物在短期内保持体内环境的稳定，并逐步适应环境，在很大程度上避免污染水环境对身体造成急性损伤。因此，通过监测生物的行为变化进行水体突发性变化的在线生物监测是有效的水体综合毒性监测手段。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种利用多种生物进行生物监测的装置术和装置。

为解决上述问题，本发明提出的技术方案为：

一种利用多种生物进行生物监测的装置，所述的装置包括生物培养系统、生物监测系统、核心控制系统。所述的生物培养系统由一个水箱构成，所述的水箱设置有水槽、通气孔，所述的水槽有进水口和出水口，进水口和出水口流量相同，所述的通气孔上设置有气体流量计，所述的气体流量计与气体过滤器连接，水箱的底部设置有加热元件，水箱由隔板等分为3个部分，三个部分分别投入鱼类、底栖无脊椎动物和原生生物；所述的生物监测系统位于隔板上，包括生物信号采集器、环境参数采集器，所述的生物信号采集器包括摄像头和红外感应器，通过红外感应器和摄像头协同拍摄影像采集生物的各项生理指标，如体温、心律、呼吸速率、血压、体重、形态等，所述的环境参数采集器设置有温度计、溶解氧仪、CO₂气体浓度测定仪，时时测定水箱中的环境参数用于后续数据处理；所述的核心控制系统由位于水箱外壁的微型计算机和能安装在手机上的移动终端APP组成，所述的微型计算机与生物培养系统、生物监测系统连接，所述的移动终端APP包括信号处理器和安全预警器，所述的信号处理器整合生物监测系统的数据通过安全预警器发出预警信号。

进一步的，所述的气体过滤器为含有十二水硫酸铝钾溶液的容量瓶，外界大气通过导管直接通入十二水硫酸铝钾溶液中，通过吸附大颗粒物质后再通过导管进入生物培养系统。

进一步的，所述的气体过滤器的进气端设置有曝气装置，保证装置中溶解氧量的恒定。

进一步的，所述的水箱底部有2～3cm的河道淤泥填充，淤泥上层为相对于水箱容积10％的卵石和碎石搭成的洞穴，其中卵石和碎石质量相等。

进一步的，所述的隔板为透明的玻璃材质。用玻璃材质能更直观的观察记录生物的可见变化。

进一步的，所述的生物信监测系统的外层刷有一层透明防水涂料，能防止进水，而且防水涂料安全无毒，对生物培养系统不会造成影响。

进一步的，所述的生物信号采集器在每块隔板上设置6个，分别位于隔板平均6等分中的每一块的中心位置。

进一步的，所述的环境参数采集器在每块隔板上设置三个，分别位于位于隔板底端中心位置、隔板中心位置和隔板顶端中心位置。

进一步的，所述的由隔板隔开的三个部分顶端由孔径<5μm的膜包裹，防止生物进入外界环境中，影响装置的监测结果。

进一步的，所述的摄像头的摄像频率为30～40帧/s，所拍摄的的画质清晰，流畅，记录的生物信息齐全。

进一步的，所述的安全预警器(21)根据污染程度在移动终端APP所安装的手机上发出红、黄、绿三个颜色的光，分别对应严重污染、一般污染、环境良好，其中严重污染的指标为生物存活率<10％，畸形率>80％；一般污染对应的指标为10％>存活率>90％，畸形率<30％；环境良好对应的指标为存活率>99％，畸形率<2％。

本发明的有益效果体现在：本发明的监测装置能通过实时监测多种生物行为和存活率的组合特征变化，实现定量监测预警环境污染，同时该技术装置及方法还具有监测污染种类范围更广，准确度高的优点；本发明克服了现有生物预警技术仅能对少量污染物进行定性预警的局限，使得实时、连续、在线生物水污染监测预警技术的应用范围显著扩展，精确度明显提高，为及时、有效的应对突发性水污染以及尽可能地减少突发性水污染的危害提供了量化信息，具有工业化生产推广前景。

附图说明

如图1所示的为本发明技术装置的整体结构示意图；

图2为隔板结构示意图。

其中：1-生物培养系统，2-生物监测系统，3-核心控制系统，4-水箱，5-水槽，6-通气孔，7-气体流量计，8-气体过滤器，9-加热元件，10-隔板，11-生物信号采集器，12-环境参数采集器，13-摄像头，14-红外感应器，15-温度计，16-溶解氧仪，17-CO₂气体浓度测定仪，18-微型计算机，19-移动终端APP，20-信号处理器，21-安全预警器，22-曝气装置。

具体实施方式

以下，结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

如图1示出本发明的一种利用多种生物进行生物监测的装置，其特征在于包括生物培养系统1、生物监测系统2、核心控制系统3，所述的生物培养系统1由一个水箱4构成，所述的水箱4设置有水槽5、通气孔6，所述的水槽5有进水口和出水口，进水口和出水口流量相同，所述的通气孔6上设置有气体流量计7，所述的气体流量计7与气体过滤器8连接，所述的气体过滤器8为含有十二水硫酸铝钾溶液的容量瓶，外界大气通过导管直接通入十二水硫酸铝钾溶液中，通过吸附大颗粒物质后再通过导管进入生物培养系统，所述的气体过滤器(8)的进气端设置有曝气装置(22)，保证装置中溶解氧量的恒定。水箱4的底部设置有加热元件9，水箱由隔板10等分为3个部分，三个部分分别投入鱼类、底栖无脊椎动物和原生生物，所述的由隔板10隔开的三个部分顶端由孔径<5μm的膜包裹，防止生物进入外界环境中，影响装置的监测结果；所述的生物监测系统2位于隔板10上，所述的生物监测系统2包括生物信号采集器11、环境参数采集器12；所述的生物信号采集器11包括摄像头13和红外感应器14，通过红外感应器14和摄像头13协同拍摄影像采集生物的各项生理指标，如体温、心律、呼吸速率、血压、体重、形态等，所述的环境参数采集器11设置有温度计15、溶解氧仪16、CO₂气体浓度测定仪17，时时测定水箱4中的环境参数用于后续数据处理；所述的生物信监测系统的外层刷有一层透明防水涂料，能防止进水，而且防水涂料安全无毒，对生物培养系统不会造成影响。所述的核心控制系统3 由位于水箱4外壁的微型计算机18和能安装在手机上的移动终端APP 19组成，所述的微型计算机18与生物培养系统1、生物监测系统2连接，所述的移动终端APP 19包括信号处理器20和安全预警器21，所述的信号处理器20整合生物监测系统2的数据通过安全预警器21发出预警信号，所述的水箱4底部有2～3cm的河道淤泥填充，淤泥上层为相对于水箱4容积10％的卵石和碎石搭成的洞穴，其中卵石和碎石质量相等。

如图2所示，所述的隔板10为透明的玻璃材质，用玻璃材质能更直观的观察记录生物的可见变化，所述的生物信号采集器11在每块隔板10上设置6个，分别位于隔板10平均6等分中的每一块的中心位置，所述的环境参数采集器12在每块隔板10上设置三个，分别位于位于隔板10底端中心位置、隔板10中心位置和隔板10顶端中心位置，所述的摄像头的摄像频率为30～40帧/s，所拍摄的的画质清晰，流畅，记录的生物信息齐全；所述的安全预警器(21)根据污染程度在移动终端APP所安装的手机上发出红、黄、绿三个颜色的光，分别对应严重污染、一般污染、环境良好，其中严重污染的指标为生物存活率<10％，畸形率>80％；一般污染对应的指标为10％>存活率>90％，畸形率<30％；环境良好对应的指标为存活率>99％，畸形率<2％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。