[发明专利]一种蓝藻检测光电传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电传感器，尤其是一种水质成份检测，特别是水中蓝藻检测的光电传感器。

背景技术

湖泊是人类最重要的水资源之一，在湖泊周围也是我国人口和工业聚集区。因为人类活动的影响，今年湖泊的富营养化日趋严重，大中型湖泊太湖、巢湖、滇池、洞庭湖、洪泽湖、白洋淀等资源属性受到威胁。富营养化的直接后果就是蓝藻水华的发生，2008年太湖爆发的蓝藻水华严重影响了周边居民的正常生活。如何在蓝藻水华爆发前进行准确的预警变得非常重要。对水中蓝藻含量进行连续监测是切实可行的途径。

目前对蓝藻的监测都是通过检测蓝藻在特定波长下的吸收强度或者荧光强度来判断其浓度的，其技术为：

1.    利用蓝藻中的藻蓝蛋白对特定波长的光的吸收特性进行吸收度测量以确定蓝藻浓度，定量分析依据为朗伯-比尔定律，我们简称之为吸收法，如图1，包括光源1，样品池2，光接收器3，照射光束4，透射光束5。

2.    利用藻蓝蛋白在吸收光照之后受激发射的特定波长的荧光，根据检测到的荧光量的大小来确定蓝藻浓度，简称为荧光法。藻蓝蛋白的激发波长峰值在621nm，而发射波长的峰值在646nm，现有技术中大多是用这个波段的光源进行照射 。图2给出了荧光法的示意图，包括光源1，样品池2，照射光束6，荧光光束7，探测器8，收集透镜9。图3为荧光法的另外一种实施例，基本原理一样，都是通过荧光强度的大小来判断蓝藻的浓度，包括光源1，样品池2，照射光束6，荧光光束7，探测器8，滤色片10。

上述方法的缺陷在于：

1.    检测的是一个样本的总体，而非每个蓝藻细胞的个体，光强的变化量（吸收光或者荧光）不能与蓝藻浓度直接对应，需要通过复杂的定标体系来实现，一般方法为显微镜镜检，非常费时费力，并且同一个检测仪器对不同的水域都需要重新定标。

2.    由于不同生理期的蓝藻荧光强度是不同的，会造成浓度定标的不准确。例如：生长期的蓝藻细胞荧光量大于成熟期的蓝藻细胞荧光量，那么低浓度的生长期蓝藻细胞与高浓度的成熟期蓝藻细胞就可能会得到同样的荧光量，此时定标已经失去意义。

3.    检测的只是通过蓝藻细胞的浓度，无法对水域的蓝藻的生理期进行判断，预警功效较差。

解决上述问题的最好方法是采用流式细胞仪对待测样本进行测量，但是流式细胞仪体积庞大、沉重、价格昂贵，且需要在机外进行样本处理，只适合在实验室测试，不能够进行现场测试以及在线实时监测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种蓝藻检测光电传感器，可实现对待测样本所含的蓝藻细胞进行逐个测量；不仅精确得到蓝藻的浓度，而且可以对蓝藻的不同生理期进行分析，有助于对水域中蓝藻的生长状况进行提前预警。

按照本发明提供的技术方案，一种蓝藻检测光电传感器包括光源、第一聚焦透镜或透镜组、流动室、第二聚焦透镜、长通滤色片和光电探测器，所述光源位于第一聚焦透镜或透镜组左边，光源和聚焦透镜组置于光源组件的内孔中；流动室放置在流动室座中，流动室位于第一聚焦透镜或透镜组右边；通过所述流动室中心、在垂直于光束传播的方向上依次设置第二聚焦透镜、长通滤色片、光电探测器，长通滤色片和光电探测器放置在探测组件内，第二聚焦透镜放置在透镜座内；所述光源组件、流动室座、透镜座以及探测组件用螺纹分别与基板连接，特征在于所述光源采用发光二极管；所述发光二极管发出的光束经过第一聚焦透镜或透镜组形成一个椭圆形光斑照射到流动室内检测区，检测区内流过的蓝藻细胞经过照射后产生的荧光通过第二聚焦透镜，再通过长通滤色片进入光电探测器形成电信号，通过对这些电信号的分析可以得到蓝藻的浓度以及蓝藻的生长状况。

所述流动室外形为长方体的导孔，该导孔分为三个区域：整流区、加速区、检测区；所述检测区是光照射区域为一个边长为200um～400um的方孔或者矩形孔；所述方孔或矩形孔的入口渐扩的部分形成加速区，鞘液通道与样本液通道相嵌套的部分为整流区。

所述样本液通道出口为直径0.3mm的圆孔。

所述光电探测器采用光电二极管(PD)。

所述光源的波长为620±5nm，蓝藻发出的荧光波长为640nm～850nm。

本发明的优点是：

1.  解决传统仪器的定标问题。对特定体积的待测样本中所含的蓝藻细胞数目进行逐个计数，得到准确的蓝藻浓度，而无须通过复杂的定标系统来得到蓝藻浓度，测量结果更加精确。

2.在测量出浓度的同时，可以对样本中蓝藻的不同生理期进行分析，对水域的蓝藻生长状况进行提前预警。