[發明專利]一種海水中浮游植物粒徑檢測裝置及其檢測方法

無效

• 申請號: 201410096575.8
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103822868A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 王俊生;宋有楠;潘新祥;孫野青;李冬青
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01N15/12
• 分類號: G01N15/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種對海水中浮游植物粒徑譜的檢測技術，特別是一種海水中浮游植物粒徑檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

海洋生態環境是海洋生物生存和發展的基本條件，生態環境的任何改變都有可能導致生態系統和生物資源的變化。而海洋中的浮游植物是海洋生態系統中最主要的初級生產者和能量轉換者，在海洋生態系統中起著重要作用。海洋生態環境的改變將導致浮游植物的群落結構發生變化。不同粒徑浮游植物對海洋初級生產力的貢獻不同。從而直接影響著海洋生態系統的物質循環和能量流動。浮游植物種類和生物量的多少決定了海區內生態系統的群落結構和能量分布狀態。海洋浮游植物粒徑結構是海洋生態群落結構的一個重要方面，海洋生態系統中的能流分配，在很大程度上取決于生物顆粒的大小。因此，準確快速測量海洋浮游植物粒徑及其分布對于深入研究海洋浮游植物生理特性、群落結構與功能、在海洋生態系統中的作用等都具有重大的科學意義。

目前測量海洋浮游植物粒徑的方法主要有：顯微鏡計數法、庫爾特計數法、圖像分析法、流式細胞術法等。

顯微鏡計數法是海洋浮游植物粒徑測量的基準和經典方法。該方法是用細胞固定液固定從水中分離出來浮游植物細胞，在顯微鏡下，觀察浮游植物細胞的形態，以目鏡測微尺為標尺，直接測量浮游植物細胞球體直徑，橢球半徑等參數，根據細胞不同的形態選擇相關幾何公式計算細胞的體積、表面積等。此法雖然誤差較小，但也存在明顯的缺點，如費時費力，不能形成連續的粒徑譜，也不適用于浮游植物粒徑大小的現場檢測。

庫爾特計數法是利用粒子通過位于恒電流電極體系中的測量小孔管時，由于瞬間取代相同體積的電解液，從而引起相應電極間電位差變化的原理來測量粒徑。電極間電位差的變化幅度與粒子體積成正比關系。脈沖信號的數目即為粒子的數目，由脈沖信號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。在海洋科學研究上，庫爾特計數儀也被廣泛地應用于測量海水中沉積物、海藻、實驗室培養的細胞等。但是目前市場上出現的庫爾特計數儀器體積龐大、價格昂貴，不能集成便攜，更不能帶到現場進行實時在線檢測。

圖像分析法是在顯微鏡計數法基礎上應用圖像分析學原理發展起來的一種自動測量方法。主要根據細胞形態的幾何信息，利用相關計算軟件計算浮游植物粒徑。這種方法需要復雜的樣本提取和準備過程，為保證圖像清晰，對光照條件和相機分辨率也有一定的要求。同時，由于是對單個粒子進行分析，難于實現有統計學意義的多個細胞測量，難以獲取現場自然海水中浮游植物粒子的粒徑分布。

流式細胞術的方法是測量通過激光照射區域的懸浮溶液中單個粒子的前向和側向散射光和熒光信號，從而計算粒子的粒徑大小和對粒子分類的方法。但此方法最適合用于計數，當用在測量浮游植物的粒徑時存在誤差。目前市場上的流式細胞術測量必須有穩定的液流系統保證恒定的流速，儀器裝置較大，使用時需持續供電，數據處理軟件也很復雜，一般只能實驗室測量。

綜上分析，目前測量海洋浮游植物粒徑的方法存在無法現場快速檢測粒徑、設備龐大、價錢昂貴、耗時費力、受許多外界條件制約、鑒定指標不穩定等問題，而簡單便捷和實時現場在線的檢測浮游植物粒徑方法是測量海洋浮游植物粒徑的方法領域中急需解決的關鍵問題。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種可以實現水下現場實時檢測、設備成本低廉、工作量小且鑒定指標穩定的海水中浮游植物粒徑檢測裝置及其檢測方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種海水中浮游植物粒徑檢測裝置，包括微流控芯片承載平臺、微流控芯片、激發光源組件、光檢測組件、庫爾特計數組件、數據處理組件、水下環境信息采集組件、自動采樣組件、數據傳輸及顯示組件；所述的微流控芯片承載平臺為無光封閉式結構，所述的微流控芯片、激發光源組件、光檢測組件和庫爾特計數組件固定在微流控芯片承載平臺內；所述的庫爾特計數組件的一端與微流控芯片連接、另一端與數據處理組件連接；所述的激發光源組件與微流控芯片連接，所述的微流控芯片還依次經過光檢測器件與數據處理組件連接；所述的數據處理組件還分別與水下環境信息采集組件和數據傳輸及顯示組件連接；所述的自動采樣組件與微流控芯片的輸入端連接；