[实用新型]海水叶绿素a、藻蓝蛋白和藻红蛋白参数测量装置

说明书

本实用新型属于便携式海水原位荧光探测技术领域，公开了海水叶绿素a、藻蓝蛋白和藻红蛋白参数测量装置及方法，包括微型压电泵、流通池、激发光源、透镜、分光器、过滤片和光电二极管，激发光源可激发流通池。本技术方案采用微流控芯片技术，将预处理，反应，分离和监测等单元集成到芯片内，在芯片上快速完成海水叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白浓度的测量，自动进样、分析、校正，自动化程度高，效率高，仪器体积减小优化，系统集成度高，功耗低，成本低，适合原位测量、快速测量、连续测量、实验室测量和便携野外测量。

技术领域

本发明属于便携式海水原位荧光探测技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片的海水叶绿素a、藻蓝蛋白和藻红蛋白三参数测量装置。

背景技术

现有技术中，基于叶绿素荧光技术的海水叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白三参数的测量装置和方法尚未形成突破性进展，相关领域的研究Multi-Color-PAM、Trilux三参数荧光传感器等国外仪器已经可以满足需要，然而该类仪器比较复杂、价格昂贵、灵敏度低不能很好地应用于现场海水中。而且，基于荧光技术的光合作用测量方法的研究大多都以淡水蓝、绿藻为研究对象，并不适合海洋藻类的研究。传统仪器及测量方法测量时间长，操作复杂、误差大、功耗大、体积大、成本高，而且无法长期在线测量。海洋领域，尚未出现基于叶绿素荧光技术的叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白三参数测量方法的研究。因此，提供一种高效低成本的、原位便携式海洋叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白三参数测量装置及方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种基于微流控芯片测量海水叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白浓度的装置及方法。为实现上述目的，采用以下技术方案：

海水叶绿素a、藻蓝蛋白和藻红蛋白参数测量装置包括采样装置和检测装置，采样装置包括具有环流结构的微流控芯片、过滤头、海水进样管路、排废管路、微型电磁阀、微型气泵、微量注射泵、流通池；检测装置包括470nm、610nm、530nm三种不同波段的激发LED光源、光纤、光电二极管、透镜、滤光片以及信号处理单元。微流控芯片采样装置设有液体和气体环路的芯片通道，过滤头和芯片直接通过所述海水进样管路连通，芯片通道上设有多个控制通道通断的微型电磁阀，芯片通道上还设有微型电压泵、流通池和反冲通道。检测装置中三种不同波长的激发LED分别通过光纤接有透镜和滤光片，透镜与滤光片前方设有分光镜，分光镜前方通过光纤接有测量光电二极管与比对光电二极管,微流控芯片还设有排废管路以及信号处理单元，信号处理单元采用基于可编程增益跨阻放大器和正交数字同步检波功能电路等光路检测系统组成，该特殊研发的电路可以有效消除环境光、不同频率噪声对测量结果的影响。

装置将过滤后海水通过微通道注入到流通池形成一个环路后进行三路LED光路检测，用三种不同波长的LED光源作为激发光源实现海水藻类的光合作用测量。能够提高测量精度和准确度，集成度高，可更换性强，便携可同时用于实验室，台站以及浮标原位检测。激发光源LED为可更换器件，可根据不同的测量要求或者对激发光源LED进行更换。装置搭载了特殊研制的电路能够有效屏蔽外界环境光对测量结果的影响。

过滤头为孔径不大于10um的囊式过滤器；

进样管路、排废管路和反冲管路内径为0.5mm-1mm，外径为1mm-2mm；

流通池检测窗口内径为1mm-3mm，流通池长度为30-50mm；

分光镜防止LED因长时间工作发光强度不稳定，其中一路LED光束作为激发光，另外一路光束作为LED参考光对动态激发光源进行补偿；

两路光电二极管分别作为荧光检测器与参考光源接收器，光电二极管均采用的是滨松，噪声在2pA以下；

微型压电泵和微气泵的流速为50-500ul/min；

滤光片、透镜、分光镜均通过光纤集成在微流控芯片内。