[发明专利]海洋浮游生物粒径谱现场检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋浮游生物的检测设备，尤其是涉及一种海洋浮游生物粒径谱现场检测仪。

背景技术

海洋生态系统中的各物种通过摄食关系形成复杂的食物网，利用传统的方法难以对整个生态系统进行准确的描述(周林滨，谭烨辉，黄良民，等.水生生物粒径谱/生物量谱研究进展[J].生态学报，2010，(12)：3319-3333；王新刚，孙松.粒径谱理论在海洋生态学研究中的应用[J].海洋科学，2002，(4)：36-39)。粒径谱理论将浮游生物按照粒径大小进行分类，在同一条曲线中建立起浮游生物生物量及其粒径大小之间的简单对应关系，简化了食物网，成为描述海洋生态系统的重要手段。光学显微镜方法是粒径谱研究中最常用的技术手段，其通过光学显微镜鉴定浮游生物，并进行人工计数，进而构建海洋浮游生物粒径谱。光学显微镜方法虽然误差小，然而由于其费时费力，难以形成连续的粒径谱，不适用于浮游生物的现场检测(吴成业，焦念志.海洋浮游生物粒径谱分析技术[J].高技术通讯，2005，15(04)：71-74)。也因此，受到技术手段的限制，粒径谱理论在相当长的时间处于停滞状态，直到1967年Sheldon和Parsons首次将库尔特计数器应用于萨尼奇湾海水中颗粒物质的研究(Sheldon R W，Parsons T R.A continuous size spectrum for particulate matter in the sea[J].Journal of the Fisheries Research Board of Canada，1967，24：909-915)，粒径谱理论才得到人们的关注，并逐渐成为海洋生态学研究的热点。然而库尔特计数器是根据颗粒在电解液中引起的电阻变化来测量颗粒大小，无法分辨浮游生物与非生物颗粒物，这也限制了其在海洋生态系统研究中的应用。

新近研究将流式细胞技术与显微成像技术结合起来，以数字化成像技术为基础，构建海洋浮游生物的粒径组成和数量分布关系，展示了流式图像技术在粒径谱理论研究中的应用前景。然而，现有的仪器设备，如流式图像及显微成像系统(FlowCAM，Fluid-Imaging Technologies，Inc.，USA)仅仅是将图像信息和荧光信息保存起来，需要人工对图像信息进行识别，后续数据处理工作量大，无法现场得到海洋生态系统的粒径谱信息；与此同时，粒径计算误差大，仅仅是通过像素面积换算得到粒径大小，严重影响了粒径谱信息的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺点，提供一种海洋浮游生物粒径谱现场检测仪。

本发明设有流路系统、图像系统、光路系统和控制电路；所述流路系统设有样品池、流动室和蠕动泵，所述样品池、流动室和蠕动泵依次排列，所述样品池、流动室和蠕动泵相互之间通过管道连接，所述蠕动泵通过串口与控制电路连接，接受系统软件的指令，实现仪器的自动化分析；

所述图像系统设有LED摄像光源、物镜、第2分光镜、目镜和CCD相机，所述LED摄像光源为图像系统提供所需的摄像光源，在图像系统中，浮游生物细胞在蠕动泵的驱动下，到达流动室，在流动室中，浮游生物细胞被LED摄像光源照射，其图像信息通过物镜、第2分光镜和目镜，被CCD相机所采集；而经过物镜和目镜的光学放大和CCD相机的数码放大，浮游生物细胞图像信息也得到了适当的放大，满足图像识别的要求；

所述光路系统设有激光器、光束整型器、第1分光镜、第3分光镜、滤光片、第1荧光检测器、滤光片和第2荧光检测器，所述激光器发出的激光，经过光束整型器的整型，形成扁椭圆形的光斑，在第1分光镜的折射下，经物镜照射到流经流动室的浮游生物细胞，激发浮游生物细胞体内的叶绿素、藻红素等色素发出荧光，浮游生物细胞发出的荧光信号依次通过物镜、第1分光镜、第2分光镜到达第3分光镜，在第3分光镜的作用下，一部分荧光信号通过滤光片到达第1荧光检测器，另一部分荧光信号通过滤光片到达第2荧光检测器；

通过第1荧光检测器和第2荧光检测器检测到的荧光信号，可以获得流经流动室的浮游生物细胞数量及其色素组成。

所述控制电路与流路系统中的蠕动泵、图像系统中的LED摄像光源和CCD相机以及光路系统中的第1荧光检测器和第2荧光检测器连接，控制电路不仅控制蠕动泵的工作，而且控制图像系统的图像采集与光路系统中第1荧光检测器和第2荧光检测器对于荧光信号的采集，与此同时，将图像信息与荧光信号一一对应，在电路水平上实现流式细胞分析技术与显微成像分析技术的耦合。