一種水中微囊藻毒素智能檢測系統，本發明涉及富營養化水體中微囊藻毒素的檢測技術領域，同時還涉及一種微囊藻毒智能檢測裝置，該智能檢測系統適用于受藍藻水華污染的自然水體中微囊藻毒素的人工智能化快速檢測。

背景技術：
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水體富營養化是我國目前及以后相當長一段時期內面臨的重大水環境問題。水體的富營養化直接導致藍藻的大量生長，產生“水華”現象。而微囊藻屬于其中分布最廣泛的一種藍藻，大約75％微囊藻水華產生微囊藻毒素(Microcystin，MC)。

微囊藻毒素可通過對肝臟中的肝細胞和肝巨噬細胞的作用，抑制肝細胞中蛋白磷酸酶的活性，誘發巨噬細胞中腫瘤壞死因子和白細胞介素-1，導致疾病產生；高濃度時，可引起急性反應如肝炎癥、肝出血，甚至肝壞死。家畜及野生動物飲用了含藻毒素的水后，會出現腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、嗜睡、口眼分泌物增多等癥狀，甚至死亡。病理病變有肝臟腫大、充血或壞死，腸炎出血、肺水腫等。對于人類健康，微囊藻毒素也具有很大危害性。人們在洗澡、游泳及其他水上休閑和運動時，皮膚接觸含藻毒素水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮肽過敏；少量喝入可引起急性腸胃炎；長期飲用則可能引發肝癌。醫學部門已發現飲水中微量微囊藻毒素與人群中原發性肝癌的發病率有很大相關性。此外，微囊藻毒素對水生動物也有影響。含一定濃度藻毒素的水體可使魚卵變異，蚤類死亡，魚類行為及生長異常，水華暴發也常使大量水生生物死亡。

目前對微囊藻毒素的檢測方法有多種，最常用的方法是高效液相色譜法、液相色譜-質譜聯用法、薄層層析法、酶聯免疫分析法(ELISA)等，這些方法雖然靈敏可靠，但普遍存在儀器昂貴、前處理手續繁雜、不易實現人工智能化等不足。

分子印跡技術是一種多學科交叉的新型技術、涉及材料科學、高分子合成和生物化學等領域，其特點是分子識別和專一性結合。結合分子印跡技術的智能檢測裝置利用分子印跡的專一性識別功能，具有很高的靈敏性和選擇性。隨 著人們對環境檢測技術和設備要求的不斷提高，檢測設備的智能化成為未來發展的必然趨勢。結合分子印跡技術的智能檢測裝置因其獨特的優勢更加便于實現環境指標檢測的遠程化和自動化。

技術實現要素：
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針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題在于提供一種智能化快速檢測微囊藻毒素的系統。該系統包括傳感探頭、自動采樣系統、數據采集模塊、數據處理模塊、數據輸出模塊、控制模塊和終端設備幾部分。其中分子印跡傳感探頭包含支撐柱和檢測芯片兩部分，檢測芯片由金基底、自組裝在金基底表面的鉑納米粒子以及修飾在最外層的分子印跡納米顆粒的三層“夾心”結構組成。該智能檢測裝置通過自動取樣系統從不同取樣點自動取樣，通過分子印跡傳感探頭上分子印跡顆粒的專一性識別功能快速專一性識別水體中的微囊藻毒素污染物，溶液中濃度變化產生的化學信號轉換成電信號匯集到數據采集模塊，經過數據處理模塊的處理轉換成數字信號由數據輸出模塊輸出到終端設備。

其中控制系統可以根據終端設備發出的指令做出相應的反應，包括開關設備、控制采樣點的數量等。

GPRS定位通訊模塊用于無線傳輸檢測數據到達移動終端，例如手機等設備，并且可通過移動終端對智能檢測系統下達指令。

終端設備連接有電容型可觸控式顯示屏和語音提示裝置，操作人員可以通過觸摸屏對智能檢測系統下達指令并顯示檢測數據，當檢測數據超出閾值時由控制系統發出指令使語音提示裝置發出警告。終端設備同時與控制系統相連，當通過終端下達指令后，控制系統接受指令并對智能檢測裝置的各項動作進行控制。

自動采樣系統的結構為多通道蠕動泵連接數根輸送細管，其能夠將自然水體中不同采樣位點的樣品傳送到各自對應的檢測樣品池，經傳感探頭進行檢測。

數據采集模塊將傳感探頭產生的電信號收集并傳輸到數據處理模塊。

數據處理模塊將電信號轉換成數字信號并傳送到數據輸出模塊。

數據輸出模塊將得到的數字信息以數據包的方式傳輸到終端設備。

所述的分子印跡傳感探頭表面固定的分子印跡納米顆粒其微囊藻毒素模板分子、功能單體、交聯劑、引發劑、致孔劑之間的比例為比例1∶10～25∶ 50～70∶1～2∶500～1000。使用的功能單體為甲基丙烯酸或丙烯酰胺中的至少一種，所述的交聯劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯和二乙烯基苯中的一種，所述熱引發劑為偶氮二異丁腈，致孔劑為乙腈或二氯乙烷中的至少一種。

所述傳感芯片表面修飾的分子印跡納米顆粒，洗脫模板分子采用的方法是使用9∶1的甲醇-乙酸溶液超聲洗滌12-24h至模板分子在洗脫溶中檢測不到。

所述的微囊藻毒素分子印跡傳感探頭，其特征在于分子印跡納米顆粒在傳感探頭上的固定采用旋涂鍍膜法，分子印跡聚合物納米顆粒混合聚氯乙烯、鄰苯二甲酸二乙酯，然后加入到四氫吠喃中，超聲混勻，得到鍍膜液，將步驟四制備的鍍膜液滴在金基底中央，然后將芯片基底放在旋涂器上旋涂成膜。

與現有技術相比本發明具有以下優點：

本發明是一種集自動采集樣品、檢測、數據傳輸、預警和遠程操控于一體的微囊藻毒素檢測裝置，無需人員到達采樣現場對樣品進行采集，可以大大提高水體中微囊藻毒素檢測的工作效率，節省人工成本。

本發明可以人為設定采樣點的采樣頻率，可以實現對水體中微囊藻毒素的實時在線監測，對于水體中微囊藻毒素污染物的監測、控制和及時治理提供了有效幫助。

本發明的GPS定位模塊可以對采樣點的位置進行實時定位，防止采樣位置隨著水體流動而發生位置偏移，影響采樣的位點分布。

本發明的GPRS無線信號傳輸功能可以實現對檢測裝置的工作情況以及采樣點微囊藻毒素含量等信息進行實時反饋并實現對設備的實時操控。

本發明采用分子印跡納米顆粒作為微囊藻毒素的識別元件，這種顆粒對微囊藻毒素具有高度專一性，同時分子印跡顆粒具有良好的化學穩定性和物理穩定性，能夠抵抗受污染水體中可能存在的酸、堿、有機溶劑等不利因素。

附圖說明

圖1為本發明的模塊結構示意圖

圖2為本發明的傳感探頭的結構示意圖

具體實施方式

如圖1所示，本發明所述的微囊藻毒素智能檢測系統，一般用于監測河流、胡泊等天然水體中的水環境污染物微囊藻毒素，其結構包含傳感探頭、自動采樣系統、GPS定位系統、數據采集模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊、GPRS 通訊模塊、控制模塊、以及終端設備。

本發明設有自動采樣系統，該系統可以利用多通道蠕動泵通過管道將設置在不同位置的采樣點的水樣吸到各自對應的檢測樣品池中，無需人工到現場采樣。

本發明的傳感探頭下方設有樣品池，不同的采樣點采集的水樣分別對應不同樣品池，由若干個置于樣品池上方的相同傳感探頭對水樣進行檢測。

本發明中的傳感探頭與數據采集模塊相連，由傳感探頭產生的電信號傳輸至數據采集模塊，數據采集模塊將接收到的數據整合并傳輸至下一模塊。

數據采集模塊與數據處理模塊相連，其功能是收集電信號，并傳輸至數據處理模塊。數據處理模塊與數據輸出模塊相連，其功能是將來自數據采集模塊的電信號轉換成直觀數字信號，并以數據包的形式傳送至數據傳輸模塊。

數據輸出模塊帶有GPRS通訊系統，其能夠將檢測數據通過有線或者無線的形式傳輸到電腦或手機終端。

控制系統的作用為根據終端設備發出的指令做出相應的反應，包括開關設備、控制采樣點的數量等。

終端設備與控制系統相連，能夠顯示檢測數據以及下達指令，終端設備與互聯網連接，可以實現數據上傳到云端。同時終端設備帶有語音提示裝置和電容式觸摸顯示屏，當系統檢測到的微囊藻毒素含量超出設定的閾值時，可通過控制系統向語音提示裝置發出指令使語音提示裝置發出警告，并且根據超標量系統會自動給出2～3個處理方案。電容式觸摸顯示屏可以通過手指觸碰在菜單上操作，包括對檢測系統下達指令、數據的顯示、以及數據的上傳、輸送和下載。

微囊藻毒素檢測芯片的制備方法為：首先進行模板分子和功能單體的預聚合：在100ml玻璃瓶中按照微囊藻毒素、甲基丙烯酸和二氯乙烷1∶25∶1000的比例于室溫下放置在搖床震蕩160rpm震蕩速度震蕩12h，使模板分子和功能單體充分作用形成復合物。然后進行分子印跡熱聚合，向上述預聚合液中按照與微囊藻毒素1∶70∶2的比例加入交聯劑EGDMA和偶氮二異丁腈，通氮氣除氧15min，真空密封后放入恒溫震蕩水浴鍋中，于400rpm、60℃下反應24h，生成球狀分子印跡聚合物。最后進行印跡顆粒模板分子的洗脫：用體積比為9∶1的甲醇-乙酸溶液在索氏抽提器中反復抽提24-48h，直至印跡分子完全洗脫干凈，產物用雙蒸水淋洗，以除去甲醇和乙酸。在50℃-70℃下真空干燥至恒重。將制備好 的分子印跡納米顆粒分子印跡聚合物納米顆粒按照質量比3∶1混合聚氯乙烯，然后加入到含10％(v/v％)鄰苯二甲酸二乙酯的四氫吠喃中，制成2.5mg/mL的混合液，超聲混勻，得到鍍膜液，將制備的鍍膜液滴在修飾有鉑納米粒子的金基底中央，然后將修飾有分子印跡納米顆粒的金基底放在旋涂器上旋涂成膜氮氣吹干。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，其并不能夠限定本發明，任何該技術領域人員在不脫離本發明的精神和范圍內做出的可能的改動和修飾均落入本發明權利要求所限定的保護范圍之內。