[发明专利]基于四极阻抗及三维示踪的生物行为传感器及监测方法

说明书

技术领域

 本发明属于环境监测技术领域，涉及一种针对生物行为变化并进行监测的生物传感器，具体地说是一种基于四极阻抗及三维示踪的生物行为传感器及监测方法。

背景技术

生物的内稳态（Homeostasis）机制能够使生物通过调节，控制自身体内环境，并使其保持相对稳定，减少对外界环境条件依赖性。生物为了保持内稳态，发展了很多复杂的形态和生理适应，其中最简单、最普通的方法是借助于行为的适应，例如动物借助于行为回避不利的环境条件。

生物行为变化与周围环境存在一定关系。生物可以通过行为机制的调节在很大程度上将体内环境控制在一个适宜的水平上，大大增加生物活动时间、空间，减少对体外环境的依赖性。因此，随着环境内某些影响因子变化或影响力的升高，水生动物通过自身行为机制调节，短期内维持体内环境稳定，并逐步适应环境，在很大程度上避免遭受污染的水环境对自身造成急性损伤。

目前，针对水生生物，譬如鱼类，水生枝角类生物的行为变化，已经有采用电场变化的方式采集行为信号，并在线分析的生物传感器。其中包括电场或磁场（E/M Fields Biosensor）、摄像（Digital Image Recording System）等生物行为信号采集传感器。其中，电场或磁场生物行为传感器只能通过对一定范围内的磁场或电场信号干扰程度对生物行为信号进行分析，很难实现譬如回避行为、游动速率、“C”型运动等的信号采集和分析。摄像传感器虽然能够通过在线记录生物位置，判断生物的生存状态，但很难量化生物行为变化与环境胁迫之间的关系。

因此，要实现对一定环境内，包括正常环境和污染环境，水生生物的行为变化在线监测与分析，必须构建一种全新的生物传感器，不仅能够在线分析行为强度与环境之间关系，又能够通过示踪分析，研究不同行为模式与环境之间关系，最终实现生物行为响应与环境变化之间的关系分析。

发明内容

本发明的目的在于，针对分析生物行为响应与环境变化之间关系的生物行为传感器的需求，提供一种基于四极阻抗及三维示踪技术的水生生物行为传感器，解决目前几种生物行为传感器存在的问题，实现对水生生物行为变化的在线信号采集与分析。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于四极阻抗及三维示踪的生物行为传感器，特点是，它包括流水系统、四极阻抗行为采集系统、三维示踪行为采集系统以及数据处理中心，其中，

流水系统包括生物行为监测区域，生物行为监测区域的两端分别设有底盖和顶盖，在底盖上设有进水口，顶盖上设有传感器敞开口，传感器敞开口的侧面设有传感器溢流口，在生物行为监测区域与底盖之间、生物行为监测区域与顶盖之间分别设有带孔硅胶垫；

四极阻抗行为采集系统包括电极，电极设在生物行为监测区域内，电极上设有电极接点，电极接点通过信号线连接专用信号识别软件；

三维示踪行为采集系统包括摄像头，摄像头设在生物行为监测区域内，摄像头上连接视频信号线，视频信号线连接视频信号解析软件；

四极阻抗行为采集系统和三维示踪行为采集系统中采集的虚拟信号分别转化为数字信号，输送至数据处理中心。

一种利用上述生物行为传感器的监测方法，包括下列步骤：

a）指示生物的培养及选择；

b）将指示生物放入流水系统中；

c）利用四极阻抗行为采集系统采集信号传输至专用信号识别软件进行分析处理；

利用三维示踪行为采集系统采集信号传输至视频信号解析软件进行分析处理；

d）将上述c步骤中的处理信号传送至数据处理中心，进行分析判断。

本发明技术构建了一套全新的生物传感器系统，它通过四极阻抗行为采集技术和三维示踪行为采集技术采集生物行为信号，并经过兼容性处理，实现两种行为信号的实时分析和统一，不仅能够在线分析生物行为强度与环境之间的关系，又能够通过示踪分析，研究不同行为模式与环境之间的关系，最终实现对一定环境内，包括正常环境和污染环境，生物行为响应与环境变化之间的在线监测与分析。本发明与已有技术相比，具有十分显著地进步和实质性特点。

下面结合附图及实施例对本发明做详细地解释说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明生物行为传感器的四极阻抗行为采集系统采集的日本青鳉行为变化；图中横坐标为时间，纵坐标为日本鲭鳉的行为强度变化；

图3是本发明生物行为传感器的三维示踪行为采集系统采集的日本青鳉行为变化；