[實用新型]一種測定水體不同深度溶解氧的生物傳感器

有效

• 申請號: 201921355458.3
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN211292706U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 吳卿;焦士埔;肖京京;彭森
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/413
• 分類號: G01N27/413;H01M8/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本實用新型公開了一種測定水體不同深度溶解氧的生物傳感器，包括通過導線連接的陽極，所述陽極設置在充滿沉積物的基座中；所述基座通過設置在上端面的蓋板封閉沉積物，所述基座頂面兩側分別設置有伸縮桿；所述伸縮桿上端部相對設置有連接桿；所述連接桿之間固定有陰極，所述陰極的一端通過導線與設置在伸縮桿內的電阻相連接，所述電阻的另一端通過導線與基座內的陽極相連接；所述陰極的另一端與牽引線連接；所述牽引線的另一端穿入伸縮桿上端部設置的支撐桿，并從支撐桿頂部導出。本實用新型旨在提供一種以微生物燃料電池為基礎，通過調節陰、陽極的距離，可以很方便地測定水體不同深度溶解氧含量的生物傳感器。

技術領域

本實用新型涉及生物傳感器領域，尤其涉及一種測定水體不同深度溶解氧的生物傳感器。

背景技術

傳統的溶解氧測定方法主要有物理、化學和電化學方法等，已經開發了多種溶解氧傳感器，如熒光溶解氧傳感器，被廣泛用于溶解氧濃度的測量。然而，這些電極型傳感器有幾個缺點，例如電極材料比較昂貴，小型化困難以及來自其他傳感器的電磁干擾等。微生物燃料電池是一種生物電化學裝置，微生物燃料電池可以通過由外源微生物催化的生物過程將化學能直接轉化為電能。微生物燃料電池及其衍生技術越來越受到關注，因為它們不僅能夠從廢水中回收能源和對環境中的污染物進行處理，而且可以作為生物傳感器對環境進行監測，特別有希望用作原位和在線環境監測的自供電傳感裝置。微生物燃料電池傳感器利用電活性微生物作為探針，目標分析物的存在或變化會影響微生物的電子轉移過程，從而產生電信號。由于電壓可以很容易地在線監測，微生物燃料電池可以用作廉價、可靠的在線生物傳感器。因此，現急需一種以微生物燃料電池為基礎，通過調節陰、陽極的距離，可以很方便地測定水體不同深度溶解氧含量的生物傳感器。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術中的不足，旨在提供一種以微生物燃料電池為基礎，通過調節陰、陽極的距離，可以很方便地測定水體不同深度溶解氧含量的生物傳感器。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種測定水體不同深度溶解氧的生物傳感器，包括通過導線連接的陽極，所述陽極設置在充滿沉積物的基座中；所述基座通過設置在上端面的蓋板封閉沉積物，所述基座頂面兩側分別設置有伸縮桿；所述伸縮桿上端部相對設置有連接桿；所述連接桿之間固定有陰極，所述陰極的一端通過導線與設置在伸縮桿內的電阻相連接，所述電阻的另一端通過導線與基座內的陽極相連接；所述陰極的另一端與牽引線連接；所述牽引線的另一端穿入伸縮桿上端部設置的支撐桿，并從支撐桿頂部導出。

進一步的，所述伸縮桿由五根連接在一起的空心不銹鋼管組成，每根不銹鋼管長20cm。

進一步的，所述牽引線包括內層的導線層和外層的絕緣保護層，所述絕緣保護層由PVC或PE構成。

進一步的，所述陽極與陰極的表面積比為11∶1，所述陽極和陰極均由碳氈或石墨板構成。

進一步的，所述陰極為圓柱形，直徑為8-12cm，厚度為0.5-2cm。

進一步的，所述電阻的電阻值為1000Ω。

進一步的，所述連接桿由PVC塑鋼構成。

相對于現有技術，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型通過嵌入厭氧沉積物中的陽極和懸浮在沉積物上方好氧水柱中的陰極，組成微生物燃料電池傳感器。沉積物中的厭氧微生物可覆在陽極上，生長形成生物膜并自我修復，顯著提高了傳感器的穩定性和可持續性，從而直接產生和輸出電信號，不需要額外的電源，簡化了微生物燃料電池傳感器的管理和維護，并降低了相關成本。本實用新型與其他類型的生物傳感器相比，主要優點是可通過測電件進行實時監控，且便于攜帶。水中的溶解氧在陰極通過氧化還原反應被還原成水，微生物轉移到陽極的電子數量對應于陰極與氧反應的電子數量。從而通過測量陰極產生的電壓，作為溶解氧濃度的量度。