非损伤生理测试系统的pH协同检测系统的构建方法及应用

本发明属于离子检测设备功能拓展，具体涉及非损伤生理测试系统的ph协同检测系统的构建方法及应用。

背景技术：

1、非损伤生理测试系统是通过计算机和精密运动控制系统的自动控制，基于非损伤流速传感器技术，在不接触被测样品的情况下进行三维、实时、动态地测量，获取进出样品的各种分子/离子浓度、流速及其运动方向信息的设备。该系统为鉴定和验证某些生物膜运输系统的功能提供了非常有力的工具。非损伤微测技术在生命科学领域，应用非常广泛，是连接生命功能的桥梁。在环境科学领域，非损伤微测技术的高灵敏度是人们探知环境恶化的预警系统。另外，在全球气候变化背景下，环境条件的快速变化已成为一种常态，所以，对环境变化条件下水生生物的响应研究也成为淡水生物学领域研究的热点问题。虽然，该技术在淡水生物学方面的研究已有所涉及。但是，该设备目前在大部分情况下只能检测一种目标离子，不能同时检测相关环境因子的实时动态变化，这在一定程度上限值了该设备在水生生物领域的进一步拓展应用。同时，这也阻碍了我们对环境变化条件下水生生物响应机理的深入挖掘。

技术实现思路

1、为了解决现有非损伤生理测试系统存在的不足，本发明提供了非损伤生理测试系统的ph协同检测系统的构建方法及应用，通过对适配ph电极、控制器和上位机软件的筛选以及数据信号传输通路的构建，基本实现非损伤生理测试系统待测样品环境ph与水温的协同动态监测，进一步拓展非损伤生理测试系统在淡水生物学领域的应用范围，提升其监测性能。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种非损伤生理测试系统的ph协同检测系统的构建方法，包括：

4、选取ph电极；

5、选取可与ph电极电连接的控制器，用于接收ph电极采集的数据，并发送至数据转换器；

6、选取与控制器兼容的数据转换器，用于将控制器发送的数据转换为上位机软件可接收和分析的数据格式；

7、所述上位机软件将获取的ph、温度数据绘制成显示ph、温度实时变化的曲线图，并结合ph变化条件下待测样品相关离子流的变化情况，验证ph电极的精度和可用性。

8、作为一种优选的实施方式，所述ph电极根据非损伤生理测试系统样品固定容器的大小、数据记录的时间间隔以及监测数据的精度确定。所述样品固定容器一般指不同直径的玻璃培养皿。

9、作为一种优选的实施方式，所述ph电极长度<15cm，直径小于1.5cm。

10、作为一种优选的实施方式，所述ph电极配备有支架，用于调整ph电极角度。

11、作为一种优选的实施方式，所述控制器具备温度补偿功能，根据环境温度对ph电极进行校正。

12、作为一种优选的实施方式，所述控制器与数据转换器之间通过屏蔽线连接，屏蔽线规格标准不低于2芯*0.5平方。数据转换器需配有常用的数据接口，如rs485和422，输出端为usb接口。

13、本发明的另一目的在于提供上述构建方法构建的ph协同检测系统在水生生物生理响应监测中的应用。

14、作为一种优选的实施方式，选取ph电极时，数据记录的最小时间间隔小于10s，ph测量精度高于0.1，水温测量精度高于1℃。

15、作为一种优选的实施方式，将待测水生生物固定于样品固定容器中，添加测试液；

16、将ph电极插入样品固定容器，记录ph、水温数据及同步的ca2+离子通量变化情况；每次当测试液溶液的ph稳定之后，添加1-2滴碱溶液；

17、根据记录的ph、水温数据及同步的ca2+离子通量变化情况，分析水生生物在逆境条件下的生理响应。

18、作为一种优选的实施方式，所述测试液的主要成分为kcl和cacl2。

19、作为一种优选的实施方式，所述待测样品种类≥1种，相关离子的离子流至少包含1种离子。

20、依据当前非损伤生理测试系统无法同时监测环境条件改变条件下待测样品离子流的瞬时变化等不足，导致淡水生物学领域开展相关生物研究时无法准确探索与阐明特定生物对环境变化的响应及其机理，本发明首先对ph电极进行了筛选，得到了可以适配非损伤生理测试系统设备的ph电极；此后选取了满足设备要求的控制器，可实时显示测试液ph与水温的动态变化；再通过数据转换器将电极监测的数据信号转换为pc端可利用的数据信号；然后在pc端安装上位机软件，可实时观察ph与水温的动态变化；最后将ph协同监测设备与非损伤生理测试系统结合，在改变待测样品测试液ph条件下，分析ph动态变化与待测样品ca2+离子流通量变化之间的关系。通过该方法和设备的应用，可更为清晰的观察ph变化对生物样品不同离子流通量的影响，进而阐述ph与水温变化对水生生物的影响机理。

技术特征：

1.一种非损伤生理测试系统的ph协同检测系统的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述ph电极根据非损伤生理测试系统样品固定容器的大小、数据记录的时间间隔以及监测数据的精度确定。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述ph电极长度<15cm，直径小于1.5cm。

4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述ph电极配备有支架，用于调整ph电极角度。

5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述控制器具备温度补偿功能，根据环境温度对ph电极进行校正。

6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述控制器与数据转换器之间通过屏蔽线连接，屏蔽线规格标准不低于2芯*0.5平方。

7.权利要求1~6任一项所述构建方法构建的ph协同检测系统在水生生物生理响应监测中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，选取ph电极时，数据记录的最小时间间隔小于10s，ph测量精度高于0.1，水温测量精度高于1℃。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将待测水生生物固定于样品固定容器中，添加测试液；

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述测试液的主要成分为kcl和cacl2。

技术总结
本发明提供一种非损伤生理测试系统的pH协同检测系统的构建方法及应用，包括：选取pH电极；选取可与pH电极电连接的控制器，用于接收pH电极采集的数据，并发送至数据转换器；选取与控制器兼容的数据转换器，用于将控制器发送的数据转换为上位机软件可接收与分析的数据格式；所述上位机软件将获取的pH、温度数据绘制成显示pH、温度实时变化的曲线图，并结合pH变化条件下待测样品相关离子流的变化情况，验证pH电极的精度和可用性。本发明通过为非损伤生理测试系统配套pH协同检测设备，拓展其在水环境领域对不同生物样品的检测能力和应用范围。

技术研发人员：薛庆举,谢丽强,程晨
受保护的技术使用者：中国科学院南京地理与湖泊研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12