水质测量设备.pdf

本发明涉及利用鱼或水蚤来测量水质的设备，更具体地说，涉及这样的测量水质的设备，即，其中将诸如鳉鱼(或青鳉)或水蚤的小生物体放到具有多个分割部的试验腔中并在使待通过该试验腔检测的河流或水域中的水持续流动的同时观察在试验腔中容纳的鱼或水蚤的行为，从而发现和测量在待检测的水中包括的有毒元素或有害物质的存在。

1、  一种利用检测体来测量水质的设备，该设备包括：
试验腔(10，30)，其设置有多个容纳空间(11，31)，各容纳空间单独容纳所述检测体；
光源(51)，其安装在所述试验腔(10，30)的底面；
加热器(19，39)，其用于调节所述试验腔(10，30)中的水的温度；
相机(50)，其以相对于所述试验腔(10，30)具有距离的方式安装，并监测和跟踪所述试验腔(10，30)中的所述检测体的行为；
传输单元(未示出)，其用于传输所述相机(50)拍摄的所述检测体的行为信息；以及
显示单元(60)，其用于显示从所述传输单元接收到的所述检测体的行为信息。

2、  根据权利要求1所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述试验腔(10，30)具有安装在相邻容纳空间(11，31)之间并分隔所述相邻容纳空间(11，31)的分隔壁(12，32)，所述试验腔(10，30)中的水能够流过该分隔壁(12，32)。

3、  根据权利要求2所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，按多个组来设置所述试验腔(10，30)。

4、  根据权利要求2所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述光源(51)为LED。

5、  根据权利要求2所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述检测体为鳉鱼(或青鳉)。

6、  根据权利要求5所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述试验腔的所述分隔壁(12)具有多个孔(未示出)，该孔具有比所述鳉鱼(或青鳉)的尺寸小的尺寸。

7、  根据权利要求2所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述检测体为水蚤。

8、  根据权利要求7所述的利用检测体来测量水质的设备，其中，所述试验腔的所述分隔壁(12)为具有多个孔的网状网，该孔具有比所述水蚤的尺寸小的尺寸。

水质测量设备
技术领域
本发明涉及利用鱼或水蚤(water flea)来测量水质的设备，更具体的说，涉及这样一种测量水质的设备，即，其中将诸如鳉鱼(或青鳉(medaka))或水蚤的小生物体放到具有多个分割部的试验腔中并在使待通过该试验腔检测的河流或水域中的水持续流动的同时观察在试验腔中引入的鱼或水蚤的行为，从而发现和测量在待检测的水中包括的有毒元素或有害物质的存在。
背景技术
通常，利用具有对特定化学物质准确且敏锐地做出反应的能力的生物体作为检测体(detector)(测试生物体)来检测流过河流中的水中含有的有毒元素或有害物质的监测(监测报警)系统，被称为生物监测系统或预警系统。
生物监测系统因其对用作检测体的生命体(life)的恰当选择而提供了比化学传感器更快的速度、更简单的结构和更优的检测和测量性能的优点，因此该生物监测系统在很长时间得到广泛的应用。通常将水蚤(一种甲壳纲动物)用作检测体。原理如下：水蚤的规则活动(运动模式)随着有害元素浓度的增加而成比例放大，并且这导致透过其中含有水蚤的水而散射或透射的光量发生变化，该变化被转换为测量设备的值并成为水质测量的指标。近来，除了水蚤以外，还将诸如藻类和小鱼的一些生物体用作检测体。鱼具有低准确性，但是便于操作。
然而，由于检测体的行为不但受到环境因素(例如，有毒元素等)的影响，而且受到各种内部因素(例如，检测体的健康状态或其他本能意愿)的影响，因此在某些情况下检测体的行为模式和水污染或有害物质的测量之间的因果关系不是很强。因此，按前述的现有方式经常发生误判。此外，根据污染物浓度的范围条件和测量时间的范围条件来定性分析检测体的灵敏度也面临挑战。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供用于测量水质的设备，该设备可以在生物监测系统的操作中使各种内部因素(例如，检测体的健康状态或其他本能意愿)的影响最小，并由此提高水质测量的准确性和可靠性。
本发明的另一目的是提供用于测量水质的设备，该设备能够在生物监测系统的有效操作中利用鱼(即，小鳉鱼(或青鳉))作为检测体来有效且准确地测量水质。
本发明的又一目的是提供用于测量水质的设备，该设备能够在生物监测系统的有效操作中利用水蚤作为检测体来有效且准确地测量水质。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种利用检测体来测量水质的设备，该设备包括：试验腔，其设置有多个容纳空间，各容纳空间单独容纳检测体；光源，其安装在该试验腔的底面；加热器，其用于调节试验腔中的水的温度；相机，其以相对于试验腔具有距离的方式安装，并监测和跟踪试验腔中的检测体的行为；传输单元，其用于传输相机拍摄的检测体的行为信息；以及显示单元，其用于显示从传输单元接收到的检测体的行为信息。
优选的是，试验腔具有安装在相邻容纳空间之间并分隔该相邻容纳空间的分隔壁，该试验腔中的水能够经过该分隔壁，并且为了测量操作的连续性按多个组来设置该试验腔。
优选的是，光源为LED。
检测体(测试生物体)可以是鳉鱼(或青鳉)或水蚤。
优选的是，在将鳉鱼(或青鳉)用作检测体时，试验腔的分隔壁具有多个孔，该孔具有比测试生物体的尺寸小的尺寸，而当将水蚤用作检测体时，试验腔为具有多个孔的网状网，该孔具有比测试生物体的尺寸小的尺寸。
有益效果
在根据本发明的用于测量水质的设备中，在生物监测系统的操作中可以使各种内部因素(例如，检测体的健康状态或其他本能意愿)的影响最小，并因此提高了水质测量的可靠性。
此外，在根据本发明的用于测量水质的设备中，将具有与人体的生理学特性最为相似的特性的小鱼(例如，鳉鱼(或青鳉))或水蚤用作检测体，同时在一个容纳空间中仅容纳一个个体的状态下进行监测，因此提高了检测操作的效率和准确性。
附图说明
根据结合附图给出的对优选实施方式的以下描述将使本发明的以上和其他目的、特征和优点变得显见，其中：
图1是例示了根据本发明的一个实施方式在使用鳉鱼(或青鳉)作为检测体的情况下用于测量水质的设备的概念图；
图2是例示根据本发明的一个实施方式在使用鳉鱼(或青鳉)作为检测体的情况下用于测量水质的设备的立体图；
图3是例示根据本发明的一个实施方式在利用水蚤作为检测体的情况下用于测量水质的设备的概念图；
图4是例示根据本发明的一个实施方式在使用水蚤作为检测体的情况下用于测量水质的设备的立体图。
[主要要素的详细说明]
10，30：试验腔      11，31：容纳空间
12，32：分隔壁      13，17：供水管道
14，34：流量计      15，16，36：阀
18，38：供水部      19，39：加热器
20，40：供水单元    21，41：潜水泵
23，43：水箱
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本发明的优选实施方式。
图1是例示了根据本发明的一个实施方式在使用鳉鱼(或青鳉)作为检测体的情况下用于测量水质的设备的概念图。如图所示，提供了两组试验腔10并且每组试验腔均具有容纳检测体的容纳空间11，容纳空间11被分为四部分。在试验腔10的容纳空间11之间形成有分隔壁12，并且分隔壁12形成有尺寸小于鳉鱼尺寸的矩形孔(未示出)，以使得试验腔中的水可以自由流过分隔壁12，但作为检测体被容纳在相应容纳空间11中的鳉鱼(或青鳉)不会发生混合。换句话说，该矩形孔具有不让鳉鱼(或青鳉)通过该矩形孔的尺寸即可。仅将一条鳉鱼(或青鳉)放在并容纳在试验腔10的各容纳空间11中。将试验腔10分为多个容纳空间11并且一个容纳空间11仅含有一条鳉鱼(或青鳉)的原因是因为当将多个检测体容纳在单个空间11中时，这些检测体可能相互影响(例如，相互争斗或产生鱼苗)，因此不但难于测量水质而且对测量操作和结果的一致性不利。
同时，在试验腔10的底面上安装有光源51以提供与自然界相同的白天和夜晚条件。优选的是，使用LED作为光源，该LED能够以小电力获得充足亮度并且易于控制亮度以建立与白天、黑夜和黎明相似的条件。
此外，经由供水单元20的提供部18从要测量水质的水源向试验腔10连续供水，并且优选的是，为了测量的连续性而使用了水箱23和潜水泵21。当然，为了控制水温，可以在供水单元20的一侧设置加热器19。
经由供水单元20将从水源提供的水经供水管道17提供给试验腔10，并且供水管道17具有用于在其适当位置打开和关闭该供水管道17的阀(例如，针阀16或球阀15)、用于精细调节供水量的流量计14和单独的出水口(未示出)。
图2是例示根据本发明的一个实施方式在使用鳉鱼(或青鳉)作为检测体的情况下用于测量水质的设备的立体图。试验腔10由两组构成并固定安装在基板52上。每个试验腔10具有四个容纳空间11，并且在相应容纳空间之间安装有分隔壁12。试验腔10的各容纳空间11仅含有一条鳉鱼(或青鳉)并且利用安装在试验腔10的侧表面处的相机50来跟踪和监测该鳉鱼(或青鳉)的行为。并且，将鳉鱼(或青鳉)的行为信息(即，相机50拍摄的检测体)通过有线或无线方式传输给计算机60，并且可以将行为信息显示在计算机的监视器上。将检测体的行为信息获取为图像，并利用计算机对该图像进行图像处理过程。如果在所提供的水中含有有毒元素或有害物质，则作为生命体的检测体表现出异常动作。根据该异常动作，可以利用计算机的图像处理算法来检测流入的有毒元素或有害物质。
在图2中，将加热器19插入到位于试验腔10上面的水箱23中，并且利用潜水泵21向试验腔10提供经加热器19调节温度后的水。
图3是例示根据本发明的一个实施方式在利用水蚤作为检测体的情况下用于测量水质的设备的概念图。以不与图1和图2重叠的范围进行说明，如图所示，提供了两组试验腔30，并且每组具有在其中容纳检测体的容纳空间31，容纳空间31被分为四部分。在试验腔30的容纳空间31之间形成有分隔壁32，并且分隔壁32由具有小于水蚤尺寸的孔尺寸的网状网(未示出)形成，以使得试验腔中的水可以自由流过分隔壁32，但作为检测体被容纳在相应容纳空间31中的水蚤不会发生混合。换句话说，该网状孔具有不让水蚤通过该网状孔的尺寸即可。仅将一个水蚤放在并容纳在试验腔30的各容纳空间31中。将试验腔30分为多个容纳空间31并且一个容纳空间31仅含有一个水蚤的原因是因为当将多个检测体容纳在单个空间31中时，这些检测体可能相互影响，因此不但难于测量水质而且对测量操作和结果的一致性不利。
同时，在试验腔30的底面上安装有光源51以提供与自然界相同的白天和夜晚条件。优选的是，使用LED作为光源，该LED能够以小电力获得充足亮度并且易于控制亮度以建立与白天、黑夜和黎明相似的条件。
此外，经由供水单元40的提供部38从要测量水质的水源向试验腔30连续供水，并且优选的是，为了测量的连续性而使用了水箱43和潜水泵41。当然，为了控制水温，可以在供水单元40的一侧设置加热器39。
经由供水单元40将从水源提供的水经供水管道37提供给试验腔30，并且供水管道37具有用于在其适当位置打开和关闭该供水管道37的阀(例如，针阀36)、以及用于精细调节供水量的流量计34。
图4是例示根据本发明的一个实施方式在使用水蚤作为检测体的情况下用于测量水质的设备的立体图。试验腔30由两组构成并固定安装在基板52上。每个试验腔30具有四个容纳空间31，并且将分隔壁32安装在各自容纳空间31之间。试验腔30的各容纳空间31仅含有一个水蚤并且利用安装在试验腔30的侧表面处的相机50来拍摄和监测该水蚤的行为。并且，将水蚤的行为信息(即，相机50拍摄的检测体)通过有线或无线方式传输给计算机60，并且可以将行为信息显示在计算机的监视器上。在图4中，将加热器39插入到位于试验腔30上面的水箱43中，并且利用潜水泵(未示出)向试验腔30提供经加热器39调节温度后的水。
尽管为了例示目的对本发明的具体实施方式进行了说明，但是熟悉本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明所附权利要求所公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改、增加和替换。
工业适用性
根据本发明的用于测量水质的设备，在生物监测系统的操作中可以使各种内部因素(例如，检测体的健康状态或其他本能意愿)的影响最小，因此提高了水质测量的可靠性。此外，将具有与人体的生理学特性最为相似的特性的小生物体(例如，鳉鱼(或青鳉)或水蚤)用作检测体，同时在一个容纳空间中仅容纳一个个体的状态下进行监测，并因此提高了检测操作的效率和准确性。