水質測量設備的製作方法

2023-09-18 23:12:25 1

專利名稱：水質測量設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用魚或水蚤(water flea)來測量水質的設備，更具體的說，涉及這樣一種測量水質的設備，即，其中將諸如鏘魚(或青鏘(medaka))或水蚤的小生物體放到具有多個分割部的試驗腔中並在使待通過該試驗腔檢測的河流或水域中的水持續流動的同時觀察在試驗腔中引入的魚或水蚤的行為，從而發現和測量在待檢測的水中包括的有毒元素或有害物質的存在。
背景技術：
通常，利用具有對特定化學物質準確且敏銳地做出反應的能力的生物體作為檢測體(detector)(測試生物體)來檢測流過河流中的水中含有的有毒元素或有害物質的監測(監測報警)系統，被稱為生物監測系統或預警系統。
生物監測系統因其對用作檢測體的生命體(life)的恰當選擇而提供了比化學傳感器更快的速度、更簡單的結構和更優的檢測和測量性能的優點，因此該生物監測系統在很長時間得到廣泛的應用。通常將水蚤(一種甲殼綱動物)用作檢測體。原理如下水蚤的規則活動(運動模式)隨著有害元素濃度的增加而成比例放大，並且這導致透過其中含有水蚤的水而散射或透射的光量發生變化，該變化被轉換為測量設備的值並成為水質測量的指標。近來，除了水蚤以外，還將諸如藻類和小魚的一些生物體用作檢測體。魚具有低準確性，但是便於操作。
然而，由於檢測體的行為不但受到環境因素(例如，有毒元素等)的影響，而且受到各種內部因素(例如，檢測體的健康狀態或其他本能意願)的影響，因此在某些情況下檢測體的行為模式和水汙染或有害物質的測量之間的因果關係不是很強。因此，按前述的現有方式經常發生誤判。此外，根據汙染物濃度的範圍條件和測量時間的範圍條件來定性分析檢測體的靈敏度也面臨挑戰
發明內容
技術問題
本發明的一個目的是提供用於測量水質的設備，該設備可以在生物監測系統的操作中使各種內部因素(例如，檢測體的健康狀態或其他本能意願)的影響最小，並由此提高水質測量的準確性和可靠性。
本發明的另一 目的是提供用於測量水質的設備，該設備能夠在生物監測系統的有效操作中利用魚(即，小鏘魚(或青辦))作為檢測體來有效且準確地測量水質。
本發明的又一目的是提供用於測量水質的設備，該設備能夠在生物監測系統的有效操作中利用水蚤作為檢測體來有效且準確地測量水質。
技術方案
根據本發明的一個方面，提供了一種利用檢測體來測量水質的設備，該設備包括試驗腔，其設置有多個容納空間，各容納空間單獨容納檢
測體；光源，其安裝在該試驗腔的底面；加熱器，其用於調節試驗腔中的水的溫度；相機，其以相對於試驗腔具有距離的方式安裝，並監測和跟蹤試驗腔中的檢測體的行為；傳輸單元，其用於傳輸相機拍攝的檢測體的行為信息；以及顯示單元，其用於顯示從傳輸單元接收到的檢測體的行為信息。
優選的是，試驗腔具有安裝在相鄰容納空間之間並分隔該相鄰容納空間的分隔壁，該試驗腔中的水能夠經過該分隔壁，並且為了測量操作的連續性按多個組來設置該試驗腔。
優選的是，光源為LED。
檢測體(測試生物體)可以是雜魚(或青鏘)或水蚤。優選的是，在將鏘魚(或青鏘)用作檢測體時，試驗腔的分隔壁具有多個孔，該孔具有比測試生物體的尺寸小的尺寸，而當將水蚤用作檢測體時，試驗腔為具有多個孔的網狀網，該孔具有比測試生物體的尺寸小的尺寸。
有益效果
在根據本發明的用於測量水質的設備中，在生物監測系統的操作中可以使各種內部因素(例如，檢測體的健康狀態或其他本能意願)的影響最小，並因此提高了水質測量的可靠性。
此外，在根據本發明的用於測量水質的設備中，將具有與人體的生理學特性最為相似的特性的小魚(例如，鏘魚(或青鏘))或水蚤用作檢測體，同時在一個容納空間中僅容納一個個體的狀態下進行監測，因此提高了檢測操作的效率和準確性。


根據結合附圖給出的對優選實施方式的以下描述將使本發明的以上和其他目的、特徵和優點變得顯見，其中-
圖1是例示了根據本發明的一個實施方式在使用鏘魚(或青鏘)作
為檢測體的情況下用於測量水質的設備的概念圖2是例示根據本發明的一個實施方式在使用鏘魚(或青鏘)作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的立體圖3是例示根據本發明的一個實施方式在利用水蚤作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的概念圖4是例示根據本發明的一個實施方式在使用水蚤作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的立體圖。
10，30:試驗腔11，31:容納空間
12，32:分隔壁13，17:供水管道
14,34:流量計15，16，36:閥
18，38:供水部19，39:加熱器
20，40:供水單元21，41:潛水泵
23，43:水箱
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖來詳細說明本發明的優選實施方式。圖1是例示了根據本發明的一個實施方式在使用鏘魚(或青鏘)作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的概念圖。如圖所示，提供了兩組試驗腔IO並且每組試驗腔均具有容納檢測體的容納空間11，容納空間
11被分為四部分。在試驗腔10的容納空間11之間形成有分隔壁12，並且分隔壁12形成有尺寸小於鏘魚尺寸的矩形孔(未示出)，以使得試驗腔中的水可以自由流過分隔壁12，但作為檢測體被容納在相應容納空間11中的鏘魚(或青鏘)不會發生混合。換句話說，該矩形孔具有不讓鏘魚(或青鏘)通過該矩形孔的尺寸即可。僅將一條鏘魚(或青鏘)放在並容納在試驗腔10的各容納空間11中。將試驗腔10分為多個容納空間11並且一個容納空間11僅含有一條鏘魚(或青鏘)的原因是因為當將多個檢測體容納在單個空間11中時，這些檢測體可能相互影響(例如，相互爭鬥或產生魚苗)，因此不但難於測量水質而且對測量操作和結果的一致性不利。
同時，在試驗腔10的底面上安裝有光源51以提供與自然界相同的白天和夜晚條件。優選的是，使用LED作為光源，該LED能夠以小電力獲得充足亮度並且易於控制亮度以建立與白天、黑夜和黎明相似的條件。
此外，經由供水單元20的提供部18從要測量水質的水源向試驗腔IO連續供水，並且優選的是，為了測量的連續性而使用了水箱23和潛水泵21。當然，為了控制水溫，可以在供水單元20的一側設置加熱器19。
經由供水單元20將從水源提供的水經供水管道17提供給試驗腔10,並且供水管道17具有用於在其適當位置打開和關閉該供水管道17的閥(例如，針閥16或球閥15)、用於精細調節供水量的流量計14和單獨的出水口 (未示出)。
圖2是例示根據本發明的一個實施方式在使用雜魚(或青鏘)作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的立體圖。試驗腔10由兩組構成並固定安裝在基板52上。每個試驗腔10具有四個容納空間11，並且在相應容納空間之間安裝有分隔壁12。試驗腔10的各容納空間11僅含有一條鏘魚(或青鏘)並且利用安裝在試驗腔10的側表面處的相機50來跟蹤和監測該鏘魚(或青鏘)的行為。並且，將鏘魚(或青鯔)的行為信息(即，相機50拍攝的檢測體)通過有線或無線方式傳輸給計算機60，並且可以將行為信息顯示在計算機的監視器上。將檢測體的行為信息獲取為圖像，並利用計算機對該圖像進行圖像處理過程。如果在所提供的水中含有有毒元素或有害物質，則作為生命體的檢測體表現出異常動作。根據該異常動作，可以利用計算機的圖像處理算法來檢測流入的有毒元素或有害物質。
在圖2中，將加熱器19插入到位於試驗腔10上面的水箱23中，並且利用潛水泵21向試驗腔10提供經加熱器19調節溫度後的水。
圖3是例示根據本發明的一個實施方式在利用水蚤作為檢測體的情況下用於測量水質的設備的概念圖。以不與圖1和圖2重疊的範圍進行說明，如圖所示，提供了兩組試驗腔30，並且每組具有在其中容納檢測體的容納空間31，容納空間31被分為四部分。在試驗腔30的容納空間31之間形成有分隔壁32，並且分隔壁32由具有小於水蚤尺寸的孔尺寸的網狀網(未示出)形成，以使得試驗腔中的水可以自由流過分隔壁32，但作為檢測體被容納在相應容納空間31中的水蚤不會發生混合。換句話說，該網狀孔具有不讓水蚤通過該網狀孔的尺寸即可。僅將一個水蚤放在並容納在試驗腔30的各容納空間31中。將試驗腔30分為多個容納空間31並且一個容納空間31僅含有一個水蚤的原因是因為當將多個檢測體容納在單個空間31中時，這些檢測體可能相互影響，因此不但難於測量水質而且對測量操作和結果的一致性不利。
同時，在試驗腔30的底面上安裝有光源51以提供與自然界相同的白天和夜晚條件。優選的是，使用LED作為光源，該LED能夠以小電力獲得充足亮度並且易於控制亮度以建立與白天、黑夜和黎明相似的條件。
此外，經由供水單元40的提供部38從要測量水質的水源向試驗腔30連續供水，並且優選的是，為了測量的連續性而使用了水箱43和潛水泵41。當然，為了控制水溫，可以在供水單元40的一側設置加熱器39。
經由供水單元40將從水源提供的水經供水管道37提供給試驗腔30， 並且供水管道37具有用於在其適當位置打開和關閉該供水管道37的閥 (例如，針閥36)、以及用於精細調節供水量的流量計34。
圖4是例示根據本發明的一個實施方式在使用水蚤作為檢測體的情 況下用於測量水質的設備的立體圖。試驗腔30由兩組構成並固定安裝在 基板52上。每個試驗腔30具有四個容納空間31，並且將分隔壁32安裝 在各自容納空間31之間。試驗腔30的各容納空間31僅含有一個水蚤並 且利用安裝在試驗腔30的側表面處的相機50來拍攝和監測該水蚤的行 為。並且，將水蚤的行為信息(即，相機50拍攝的檢測體)通過有線或 無線方式傳輸給計算機60,並且可以將行為信息顯示在計算機的監視器 上。在圖4中，將加熱器39插入到位於試驗腔30上面的水箱43中，並 且利用潛水泵(未示出)向試驗腔30提供經加熱器39調節溫度後的水。
儘管為了例示目的對本發明的具體實施方式
進行了說明，但是熟悉 本領域的技術人員將清楚，在不脫離本發明所附權利要求所公開的範圍 和精神的情況下可以進行各種修改、增加和替換。
工業適用性
根據本發明的用於測量水質的設備，在生物監測系統的操作中可以 使各種內部因素(例如，檢測體的健康狀態或其他本能意願)的影響最 小，因此提高了水質測量的可靠性。此外，將具有與人體的生理學特性 最為相似的特性的小生物體(例如，鏘魚(或青鏘)或水蚤)用作檢測 體，同時在一個容納空間中僅容納一個個體的狀態下進行監測，並因此 提高了檢測操作的效率和準確性。
權利要求
1、一種利用檢測體來測量水質的設備，該設備包括試驗腔(10，30)，其設置有多個容納空間(11，31)，各容納空間單獨容納所述檢測體；光源(51)，其安裝在所述試驗腔(10，30)的底面；加熱器(19，39)，其用於調節所述試驗腔(10，30)中的水的溫度；相機(50)，其以相對於所述試驗腔(10，30)具有距離的方式安裝，並監測和跟蹤所述試驗腔(10，30)中的所述檢測體的行為；傳輸單元(未示出)，其用於傳輸所述相機(50)拍攝的所述檢測體的行為信息；以及顯示單元(60)，其用於顯示從所述傳輸單元接收到的所述檢測體的行為信息。
2、 根據權利要求1所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所 述試驗腔(10， 30)具有安裝在相鄰容納空間(11， 31)之間並分隔所 述相鄰容納空間(11， 31)的分隔壁(12， 32)，所述試驗腔(10， 30) 中的水能夠流過該分隔壁(12， 32)。
3、 根據權利要求2所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，按 多個組來設置所述試驗腔(10， 30)。
4、 根據權利要求2所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所 述光源(51)為LED。
5、 根據權利要求2所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所述檢測體為鏘魚(或青鏘)。
6、 根據權利要求5所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所 述試驗腔的所述分隔壁(12)具有多個孔(未示出)，該孔具有比所述鏘 魚(或青鏘)的尺寸小的尺寸。
7、 根據權利要求2所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所 述檢測體為水蚤。
8、根據權利要求7所述的利用檢測體來測量水質的設備，其中，所 述試驗腔的所述分隔壁(12)為具有多個孔的網狀網，該孔具有比所述 水蚤的尺寸小的尺寸。
全文摘要
本發明涉及利用魚或水蚤來測量水質的設備，更具體地說，涉及這樣的測量水質的設備，即，其中將諸如鱂魚(或青鱂)或水蚤的小生物體放到具有多個分割部的試驗腔中並在使待通過該試驗腔檢測的河流或水域中的水持續流動的同時觀察在試驗腔中容納的魚或水蚤的行為，從而發現和測量在待檢測的水中包括的有毒元素或有害物質的存在。
文檔編號G01N33/18GK101542281SQ200880000752
公開日2009年9月23日 申請日期2008年6月4日 優先權日2007年6月8日
發明者尹成珍, 樸翰浯, 金楠鎰 申請人:株式會社百奧尼