[發明專利]基于四極阻抗及三維示蹤的生物行為傳感器及監測方法

無效

• 申請號: 201210215259.9
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102749100A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 邵澤舫;李紅敏
• 申請（專利權）人: 煙臺凱思環境技術有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N33/18
• 代理公司: 煙臺信合專利代理有限公司 37102
• 代理人: 張露晶

技術領域

?本發明屬于環境監測技術領域，涉及一種針對生物行為變化并進行監測的生物傳感器，具體地說是一種基于四極阻抗及三維示蹤的生物行為傳感器及監測方法。

背景技術

生物的內穩態（Homeostasis）機制能夠使生物通過調節，控制自身體內環境，并使其保持相對穩定，減少對外界環境條件依賴性。生物為了保持內穩態，發展了很多復雜的形態和生理適應，其中最簡單、最普通的方法是借助于行為的適應，例如動物借助于行為回避不利的環境條件。

生物行為變化與周圍環境存在一定關系。生物可以通過行為機制的調節在很大程度上將體內環境控制在一個適宜的水平上，大大增加生物活動時間、空間，減少對體外環境的依賴性。因此，隨著環境內某些影響因子變化或影響力的升高，水生動物通過自身行為機制調節，短期內維持體內環境穩定，并逐步適應環境，在很大程度上避免遭受污染的水環境對自身造成急性損傷。

目前，針對水生生物，譬如魚類，水生枝角類生物的行為變化，已經有采用電場變化的方式采集行為信號，并在線分析的生物傳感器。其中包括電場或磁場（E/M?Fields?Biosensor）、攝像（Digital?Image?Recording?System）等生物行為信號采集傳感器。其中，電場或磁場生物行為傳感器只能通過對一定范圍內的磁場或電場信號干擾程度對生物行為信號進行分析，很難實現譬如回避行為、游動速率、“C”型運動等的信號采集和分析。攝像傳感器雖然能夠通過在線記錄生物位置，判斷生物的生存狀態，但很難量化生物行為變化與環境脅迫之間的關系。

因此，要實現對一定環境內，包括正常環境和污染環境，水生生物的行為變化在線監測與分析，必須構建一種全新的生物傳感器，不僅能夠在線分析行為強度與環境之間關系，又能夠通過示蹤分析，研究不同行為模式與環境之間關系，最終實現生物行為響應與環境變化之間的關系分析。

發明內容

本發明的目的在于，針對分析生物行為響應與環境變化之間關系的生物行為傳感器的需求，提供一種基于四極阻抗及三維示蹤技術的水生生物行為傳感器，解決目前幾種生物行為傳感器存在的問題，實現對水生生物行為變化的在線信號采集與分析。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種基于四極阻抗及三維示蹤的生物行為傳感器，特點是，它包括流水系統、四極阻抗行為采集系統、三維示蹤行為采集系統以及數據處理中心，其中，

流水系統包括生物行為監測區域，生物行為監測區域的兩端分別設有底蓋和頂蓋，在底蓋上設有進水口，頂蓋上設有傳感器敞開口，傳感器敞開口的側面設有傳感器溢流口，在生物行為監測區域與底蓋之間、生物行為監測區域與頂蓋之間分別設有帶孔硅膠墊；

四極阻抗行為采集系統包括電極，電極設在生物行為監測區域內，電極上設有電極接點，電極接點通過信號線連接專用信號識別軟件；

三維示蹤行為采集系統包括攝像頭，攝像頭設在生物行為監測區域內，攝像頭上連接視頻信號線，視頻信號線連接視頻信號解析軟件；

四極阻抗行為采集系統和三維示蹤行為采集系統中采集的虛擬信號分別轉化為數字信號，輸送至數據處理中心。

一種利用上述生物行為傳感器的監測方法，包括下列步驟：

a）指示生物的培養及選擇；

b）將指示生物放入流水系統中；

c）利用四極阻抗行為采集系統采集信號傳輸至專用信號識別軟件進行分析處理；

利用三維示蹤行為采集系統采集信號傳輸至視頻信號解析軟件進行分析處理；

d）將上述c步驟中的處理信號傳送至數據處理中心，進行分析判斷。

本發明技術構建了一套全新的生物傳感器系統，它通過四極阻抗行為采集技術和三維示蹤行為采集技術采集生物行為信號，并經過兼容性處理，實現兩種行為信號的實時分析和統一，不僅能夠在線分析生物行為強度與環境之間的關系，又能夠通過示蹤分析，研究不同行為模式與環境之間的關系，最終實現對一定環境內，包括正常環境和污染環境，生物行為響應與環境變化之間的在線監測與分析。本發明與已有技術相比，具有十分顯著地進步和實質性特點。

下面結合附圖及實施例對本發明做詳細地解釋說明。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明生物行為傳感器的四極阻抗行為采集系統采集的日本青鳉行為變化；圖中橫坐標為時間，縱坐標為日本鯖鳉的行為強度變化；

圖3是本發明生物行為傳感器的三維示蹤行為采集系統采集的日本青鳉行為變化；