一种藻细胞空间分布的动态监测系统技术方案

本实用新型专利技术属于微生态藻试验技术领域，具体涉及一种藻细胞空间分布的动态监测系统。包括遮光罩、藻类培养装置、激发光源装置和摄像装置，所述藻类培养装置、激发光源装置和摄像装置均设置在所述遮光罩的内部，所述激发光源装置和摄像装置朝向所述藻类培养装置设置。本实用新型专利技术与传统藻类监测分析方法相比较，该藻细胞空间分布精细化动态监测系统克服了取样过程对试验系统的扰动，同时可实现微米级的图像采集，并实现高密度连续监测；并且该系统设计可实现对藻细胞空间分布的高分辨率解析，突破了传统藻类监测分析方法无法实时精细化分析藻类空间属性的难题。析藻类空间属性的难题。析藻类空间属性的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种藻细胞空间分布的动态监测系统


[0001]本技术属于微生态藻试验
，具体涉及一种藻细胞空间分布的动态监测系统。

技术介绍

[0002]水体富营养化（浮游蓝藻爆发）是导致水环境质量恶化的主要因素之一。科研工作者长期致力于浮游藻类生长控制研究，其中微宇宙藻实验系统是用于研究、解决浮游蓝藻爆发相关科学技术问题的重要手段，然而其监测技术发展与实际研究需求之间存在部分不匹配性。在实验室规模的微宇宙藻类研究体系中需要尽量避免频繁取样带来的扰动，又存在对更高频率、更高分辨率以及空间上更全面的监测需求。传统实验系统的监测、分析依赖离线检测技术，例如从系统中取样并通过显微镜或分光光度仪等仪器分析，其缺点包括，1）取样过程会扰动实验系统；2）取样过程无法反映系统全貌；3）离线检测技术难以保证数据的实时性。因此，传统藻类监测系统通常用于均匀的、稳定的实验系统，这使得在微宇宙系统中难以实现针对藻类沉浮等动态非均匀分布过程的研究。
[0003]目前，藻类监测的主要技术方法主要是随机取样，异位检测藻浓度等。例如一种在线监测水体中藻类水华的装置（CN201920553622.5）通过将水样吸取至检测室并完成在线监测工作；一种水体藻类在线监测装置（CN201810950016.7）公开了一种以藻计数装置为核心的在线监测装置，其主要运行模式也是采用了定点吸取水样进行检测；浅水湖湾污染物及蓝藻实时预报系统（CN201520382800.4）提供了一种利用定点取样进行检测并设置预警的系统。这些装置设计均采用采样检测的方式，其问题在于采样过程可对原系统产生扰动并且无法同时、客观地反映整个实验系统的全貌特征。
[0004]利用图像解析技术分析藻类特征的专利技术主要应用于宏观环境场景中，主要依托遥感技术及其优化实现地表大面积水域的藻类监测，例如，一种基于数码高清图像的蓝藻水华监测方法和系统（CN201810771952.1）提出了一种优化遥感图像解析的技术方法用于地表水体水华监测；基于遥感影像的蓝藻生物量时空变化监测与可视化方法（CN201210588045.6）提供了基于遥感影像进行大面积水体蓝藻生物量时空变化监测方法。然而，此类技术方法无法应用于室内、微宇宙研究体系。
[0005]传统室内检测分析技术利用随机取样的手段可以满足实验室规模系统的监测分析，但无法满足上述高质量的监测需求；遥感影像技术实现了高频、高分辨率以及在大空间上的全面监测与分析，然而该技术形式不能应用于室内微宇宙藻类研究体系中。因此，已有的藻类监测技术难以以微宇宙藻试验系统为基础提供高频、高质量的监测数据与分析结果。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种藻细胞空间分布的动态监测系统，解决了现有技术中已有的藻类监测技术难以以微宇宙藻试验系统为基础提供高频、高质量的监测数据与分析结果
的问题。
[0007]本技术采用了如下技术方案：一种藻细胞空间分布的动态监测系统，包括遮光罩、藻类培养装置、激发光源装置和摄像装置，所述藻类培养装置、激发光源装置和摄像装置均设置在所述遮光罩的内部，所述激发光源装置和摄像装置朝向所述藻类培养装置设置；
[0008]所述藻类培养装置内部培养有用于试验的藻细胞；
[0009]所述激发光源装置用以提供叶绿素荧光的激发光；
[0010]所述摄像装置用以拍摄激发光照射下的藻细胞图像。
[0011]进一步地，所述藻类培养装置包括培养箱和光照灯组，所述光照灯组安装在所述培养箱的上方。
[0012]进一步地，所述光照灯组、激发光源装置和摄像装置均与控制装置连接，所述控制装置能够控制所述光照灯组与激发光源装置的开关并能够控制所述摄像装置拍摄激发光照射下的藻细胞图像。
[0013]进一步地，所述控制装置包括PLC控制器。
[0014]进一步地，所述激发光源装置的光路方向与摄像装置的光路夹角呈15
°
~135
°
，所述激发光源装置设置在所述藻类培养装置的两侧。
[0015]进一步地，所述激发光源装置为覆盖430 ~440 nm波段的照明灯具。
[0016]进一步地，所述摄像装置为CMOS相机或CCD相机。
[0017]进一步地，所述摄像装置与图像处理装置连接，所述图像处理装置能够对摄像装置拍摄的图像进行处理。
[0018]进一步地，所述遮光罩的内壁设置有哑光涂层。
[0019]本技术的有益效果：本技术利用叶绿素荧光信号识别藻细胞在空间中的分布，在高分辨率摄像装置下图像识别率可达微米级，可原位实现在线的高分辨率的藻细胞空间分布解析；
[0020]本技术将荧光信号采集过程与控制器结合，可提供全过程自动化数据采集，预设的光系统能够在数秒内完成高分辨率图像数据采集，实现在线实时的数据记录工作，从而有效提高监测效率与质量；
[0021]本技术开发的藻细胞空间分布动态监测装置与系统可整体封装于遮光箱体内，具有高度一体化集成性；藻类培养装置仅要求使用高透光材料，形式灵活，可适配多种实验装置。
附图说明
[0022]图1是本技术的藻细胞空间分布精细化动态监测系统平面图。
[0023]图2是本技术的藻细胞空间分布精细化动态监测系统侧视图。
[0024]图3是本技术的激发光场布置与灯组可调节范围示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本领域技术人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅
仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0026]在本技术的实施例中，图1和图2是根据本实专利技术一种藻细胞空间分布的动态监测系统的具体结构提供的系统结构图。如图1和图2所示，本技术包括：遮光罩1、藻类培养装置、激发光源装置5和摄像装置6，所述藻类培养装置、激发光源装置5和摄像装置6均设置在所述遮光罩1的内部，所述激发光源装置5和摄像装置6朝向所述藻类培养装置设置。
[0027]所述藻类培养装置内部培养有用于试验的藻细胞，激发光源装置5用以提供叶绿素荧光的激发光，所述摄像装置6用以拍摄激发光照射下的藻细胞图像。
[0028]本技术是利用叶绿素荧光信号识别藻细胞在空间中的分布，摄像装置拍摄激发光照射下藻细胞的图像，实现在线的高分辨率的藻细胞空间分布解析。
[0029]其中，所述遮光罩1的材质为不透光的金属板、硬纸板或附有不透光膜的玻璃或有机玻璃板，外观形式为立方体。具体可以采用选用0.4 mm镀锌钢板，制作成800mm*600mm*600mm立方体，遮光罩的内壁设置有哑光涂层，以避免激发光反射干扰摄像装置的图像采集。
[0030]所述藻类培养装置具体包括培养箱2和光照灯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种藻细胞空间分布的动态监测系统，其特征在于，包括遮光罩（1）、藻类培养装置、激发光源装置（5）和摄像装置（6），所述藻类培养装置、激发光源装置（5）和摄像装置（6）均设置在所述遮光罩（1）的内部，所述激发光源装置（5）和摄像装置（6）朝向所述藻类培养装置设置；所述藻类培养装置内部培养有用于试验的藻细胞；所述激发光源装置（5）用以提供叶绿素荧光的激发光；所述摄像装置（6）用以拍摄激发光照射下的藻细胞图像。2.如权利要求1所述的藻细胞空间分布的动态监测系统，其特征在于，所述藻类培养装置包括培养箱（2）和光照灯组（3），所述光照灯组（3）安装在所述培养箱的上方。3.如权利要求2所述的藻细胞空间分布的动态监测系统，其特征在于，所述光照灯组（3）、激发光源装置（5）和摄像装置（6）均与控制装置（4）连接，所述控制装置能够控制所述光照灯组（3）与激发光源装置（5）的开关并能够控制所述摄像装置（6）拍摄激发光照射下的藻细胞图像。4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李檬，王金丽，李鹏峰，葛铜岗，刘嘉恒，郑华清，李思雨，张文安，
申请(专利权)人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：