一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統，該系統通過向海洋細菌發出脈沖激發光源，接收由海洋細菌產生的熒光，并根據激發光源的強度及熒光信號數據計算出并分析海洋細菌多樣性；該系統包括探測儀及實驗室控制系統，該探測儀包括熒光激發裝置、熒光采集裝置及海上控制裝置，該熒光激發裝置發出脈沖激發光源對海洋細菌進行激發并產生熒光，熒光采集裝置對海洋細菌產生的熒光信號實時采集，海上控制裝置對熒光激發裝置的開或關、熒光激發頻率及對熒光采集裝置開或關、熒光采集頻率進行控制，并將采集的熒光信號數據傳輸至實驗室控制系統，實驗室控制系統對熒光數據進行采集、校正、計算和管理。本發明專利技術能有效提高檢測效率，且檢測方便、快捷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及海洋檢測領域，具體涉及一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統。
技術介紹
目前，在海洋細菌研究方法上，目前主要采用海洋現場采樣，分離培養、基因測序的方法以及熒光顯微鏡技術來觀察和研究海洋細菌的多樣性。但熒光顯微鏡技術和倒平板培養法研究證明，在大洋環境中，只有0.01-0. 1%的海洋細菌能通過傳統的固定平板技術形成菌落，一些細菌處于活的非可培養狀態，應用常規的分離培養方法無法全面反映海洋細菌資源狀態以及生態功能，從而使大量極有價值的海洋細菌資源被埋沒，很難全面了解細菌的豐度和多樣性及其生態學意義和在成礦中的作用。由于海洋細菌的難培養性以及對高氧、低壓的不適應性，加上實驗室環境與深海環境之間差別較大，導致測量結果與實際情況之間有很大的差別，而且數據獲得也較為不容易。原位熒光測量法可同時提供激發光譜、發射光譜以及熒光偏振等許多物理參數，可以用于細菌體內酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、胞外酶、ATP、NAD、NADP、核酸以及細胞膜等成分的檢測分析。激光誘導熒光檢測技術的靈敏度比普通光誘導熒光高1-3個數量級，采用原位熒光測量技術可以較好地對海洋細菌的豐度和多樣性進行檢測。鑒于原位熒光測量法對細菌豐度和多樣性進行測量具有靈敏度高、特效檢出、快速、便捷、連續測量、不需要培養等優勢，熒光測量法作為海洋細菌檢測的一種重要方法，對海洋細菌豐度和多樣性的準確、快速檢測具有相當重要的意義。
技術實現思路
針對現有技術的缺點，本專利技術的目的是提供一種有效提聞檢測效率的海洋細菌多樣性熒光檢測系統。為實現上述目的，本專利技術的技術方案為一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于包括以下步驟，通過向海洋細菌發出脈沖激發光源，接收由海洋細菌產生的熒光，并根據激發光源的強度及熒光信號數據計算出海洋細菌多樣性。包括探測儀及實驗室控制系統，該探測儀包括熒光激發裝置、熒光采集裝置及海上控制裝置，該熒光激發裝置發出脈沖激光光源對海洋細菌進行激發并產生熒光，熒光采集裝置對海洋細菌產生的熒光信號進行實時采集，海上控制裝置對熒光激發裝置的開或關、熒光激發頻率及對熒光采集裝置的開或關、熒光采集頻率進行控制，并將采集到的熒光信號數據傳輸至實驗室控制系統，實驗室控制系統對熒光數據進行采集、校正、計算和管理。該熒光激發裝置包括依次連接的激發光源、第一光柵、光極化器、第一光強衰減光柵、光束分離器、光纖及激發光探頭，該熒光激發裝置通過激發光探頭發出脈沖光源對海洋 細菌進行激發，該光束分離器還依次連接有第二光強衰減光柵、第二凸透鏡、光電二極管及第二 A/D轉換器。該熒光采集裝置包括依次連接的熒光探測器、光纖、第二光柵、單色光分離器、第一凸透鏡、光電倍增管及第一 A/D轉換器，該熒光采集裝置通過熒光探測器對海洋細菌產生的熒光信號進行采集。該海上控制裝置包括為熒光激發裝置及熒光采集裝置提供電源的電源模塊，用于控制激發光源、熒光采集、數據存儲、A/D轉換器工作的控制模塊，與實驗室控制系統實現無線通訊的第一通訊模塊及檢測海里溫度及壓力參數的環境參數模塊，該海上控制裝置將激發光源信號及熒光信號通過第一通訊模塊傳輸至實驗室控制系統。具體的，該電源模塊包括與控制模塊連接的電源開關系統喚醒模塊、電源電壓電路及電源，該環境參數模塊包括溫度探頭及壓力探頭。該海上控制裝置還包括數據存儲器、時鐘控制器及總線擴展器，該控制模塊分別與數據存儲器及時鐘控制器連接，該控制模塊還通過總線擴展器連接至電源模塊。還包括數據采集和儲存裝置，所述數據采集和儲存裝置為一信號儲存器，該第一A/D轉換器及第二 A/D轉換器均連接到信號儲存器，該第一 A/D轉換器及第二 A/D轉換器通過信號儲存器連接至控制模塊，該信號儲存器用于儲存激發光源信號及熒光信號，海上控制裝置將儲存的激發光源信號及熒光信號傳輸至實驗室控制系統。該海上控制裝置還包括一用于采集背景光的光強傳感器，光強傳感器與控制模塊連接，并由控制模塊控制其開啟或關閉，控制模塊通過第一通訊模塊將背景光輻射信號傳輸至實驗室控制系統。該實驗室控制系統包括對熒光信號數據進行校正的現場比測資料輸入模塊，對激發光源的強度進行定標并算出熒光量子吸收產出比的光學定標模塊，對熒光信號的可靠性進行驗證的真實性檢驗模塊、與海上控制裝置實現無線通訊的第二通訊模塊、對校正后的熒光信號數據及熒光量子吸收產出比進行分析處理并計算出海洋細菌多樣性的數據分析處理模塊及數據管理模塊。該第一通訊模塊包括一超短波收發信機和/或一衛星數據收發信機，第二通訊模塊包括一衛星數據接收機，衛星數據接收機脈沖光源的頻率在IMHz以上。包括安裝于探測儀外的一水密外殼，該水密外殼包括殼身、設于殼身一端的水密下蓋、設于殼身另一端的水密上蓋及安裝于水密上蓋上的探頭蓋，該水密上蓋內安裝光纖，該激發光探頭及熒光探測器位于探頭蓋內表面，并通過設于探頭蓋上的光學玻璃與珊瑚礁進行光信號傳輸，該水密上蓋還設有一有效光合輻射光強傳感器蓋，殼身內表面設有探測儀固定板，所述探測儀設與探測儀固定板相配的固定裝置，殼身下表面還設有一探測儀底座。本專利技術與現有技術相比具有如下優點和有益效果本專利技術采用熒光激發裝置發出的紫外脈沖光源對海洋細菌進行激發，其產生的熒光通過熒光采集裝置對熒光信號進行實時采集的方法，可以方便、快捷地對海洋細菌不同波長熒光產量進行探測。探測到的熒光數據采用無線傳輸的方法，可以直接在實驗室對數據進行采集、分析和管理。本專利技術可以在現場快速、有效地對海洋細菌多樣性進行檢測，在很大程度上提高了海洋細菌多樣性的檢測效率，而且通過無線發送和接收系統對數據進行實時傳輸。附圖說明圖I為本專利技術海洋細菌多樣性熒光檢測系統的結構示意圖；圖2為本專利技術安裝探測儀的水密外殼的結構示意圖；圖3為本專利技術海上控制裝置的原理框圖；圖4為本專利技術的原理框圖。具體實施例方式以下是對本專利技術的進一步說明，而不是對本專利技術的限制。實施例I :、如圖I所示，本專利技術的以下結合附圖對本專利技術進行詳細的描述。熒光法對海洋細菌多樣性進行測量具有快速、便捷、連續測量、不需要培養等優勢。熒光測量法作為海洋細菌多樣性檢測的一種重要方法，對海洋細菌多樣性的準確、快速檢測具有相當重要的意義。本專利技術提供了一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統，該系統通過向海洋細菌發出脈沖激光光源，接收由海洋細菌產生的熒光，并根據激發光源的強度及熒光信號數據計算出海洋細菌多樣性。該檢測系統包括探測儀40及實驗室控制系統41，該探測儀40包括熒光激發裝置、熒光采集裝置及海上控制裝置，該熒光激發裝置發出紫外脈沖激光光源對海洋細菌進行激發并產生熒光，熒光采集裝置對海洋細菌產生的熒光信號進行實時采集，海上控制裝置對熒光激發裝置的開或關、熒光激發頻率及對熒光采集裝置的開或關、熒光采集頻率進行控制，并將采集到的熒光信號數據傳輸至實驗室控制系統41，實驗室控制系統41對熒光數據進行采集、校正、計算和管理。如圖I所示，該熒光激發裝置包括依次連接的激發光源I、第一光柵2、光極化器3、第一光強衰減光柵4、光束分離器5、光纖6及激發光探頭15，該熒光激發裝置通過激發光探頭15發出脈沖光源對海洋細菌進行激發，該光束分離器5還通過第二光強衰減光柵4、第二凸透鏡13、光電二極管10及第二 A/D轉換器11連接至數據采集和儲存裝置。該第一、第本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于包括探測儀(40)及實驗室控制系統(41)，該探測儀(40)包括熒光激發裝置、熒光采集裝置及海上控制裝置，該熒光激發裝置發出脈沖激光光源對海洋細菌進行激發并產生熒光，熒光采集裝置對海洋細菌產生的熒光信號進行實時采集，海上控制裝置對熒光激發裝置的開或關、熒光激發頻率及對熒光采集裝置的開或關、熒光采集頻率進行控制，并將采集到的熒光信號數據傳輸至實驗室控制系統(41)，實驗室控制系統(41)對熒光數據進行采集、校正、計算和管理。2.根據權利要求I所述的海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于該熒光激發裝置包括依次連接的激發光源(I)、第一光柵(2)、光極化器(3)、第一光強衰減光柵(4)、光束分離器(5)、光纖(6)及激發光探頭(15)，該熒光激發裝置通過激發光探頭(15)發出脈沖光源對海洋細菌進行激發，該光束分離器(5)還依次連接有第二光強衰減光柵(4)、第二凸透鏡(13)、光電二極管(10)及第二 A/D轉換器(Il)03.根據權利要求2所述的海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于該熒光采集裝置包括依次連接的熒光探測器(14)、光纖(6)、第二光柵(7)、單色光分離器(8)、第一凸透鏡(13)、光電倍增管(9)及第一 A/D轉換器(11)，該熒光采集裝置通過熒光探測器(14)對海洋細菌產生的熒光信號進行采集。4.根據權利要求3所述的海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于該海上控制裝置包括為熒光激發裝置及熒光采集裝置提供電源的電源模塊(21 )，用于控制激發光源、熒光采集、數據存儲、A/D轉換器工作的控制模塊(20)，與實驗室控制系統(41)實現無線通訊的第一通訊模塊(50)及檢測海里溫度及壓力參數的環境參數模塊(51)，該海上控制裝置將激發光源信號及熒光信號通過第一通訊模塊(50)傳輸至實驗室控制系統(41)。5.根據權利要求4所述的海洋細菌多樣性熒光檢測系統，其特征在于還包括數據采集和儲存裝置，所述數據采集和儲存裝置為一信號儲存器(12)，該第一 A/D轉換器(11)及第二 A/D轉換器(11)均連接到信號儲存器(12)，該第一 A/D轉換器(11)及第二 A/D轉換器(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊頂田，盧桂新，楊躍忠，
申請(專利權)人：中國科學院南海海洋研究所，
類型：發明
國別省市：