CN113514546A - 一种深海生物活体样本超声检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深海生物活体超声检测系统。本发明提供的深海生物活体超声检测系统，包括本体框架、超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块，该系统可对诱捕得到的深海生物进行原位活体检测，并将记录到的信息带回水面，在不离开生物原有生存环境的情况下完成真实可靠的生物活体研究，能够更加真实准确地反映生物信息及微观机理。
Description
技术领域
本发明涉及深海生物及机械工程领域，特别涉及一种深海生物活体超声检测系统。
背景技术
人类对海洋资源的开发日益频繁，人们对海洋的探索已经不局限于浅海领域，我国研发的“奋斗者号”等各种类型的深海设备已经能够下潜到万米水深的海域工作，这意味着中国已经进入了深海科学研究的时代。
在深海探索过程中，深海生物的独特性吸引了大批科研人员的关注。深海生物的研究工作依赖于生物样本的获取与处理，因此快速有效的对海洋生物样品进行捕捉或者检测，以获取最新的研究信息，对了解海洋资源及海洋生物尤其重要。
对于海底生物采样和检测，现在普遍采用的方式是捕获后捞回水面，再到实验室进行检测和研究，然而打捞过程中，由于水压、温度等环境变化，生物带回水面后已经死亡，生物的微观机能已经发生破坏和改变，不能代表最原始的生物内在机理。因此，在生物原有的生活环境中展开机理检测，能够更加真实准确地反映生物信息及微观机理。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种深海生物活体超声检测系统，该系统可对诱捕得到的深海生物进行原位活体检测，并将记录到的信息带回水面，在不离开生物原有生存环境的情况下完成真实可靠的生物活体研究。
本发明提供的一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，包括本体框架、超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块，所述控制模块分别与超声探头模块、生物固定模块和电源模块电连接，所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均排布设置在所述本体框架内，所述本体框架由软硅胶制作而成，所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均封装在软体硅胶基体中。
进一步的，所述超声探头模块包括导线、外壳、声学绝缘层、吸声材料层、电极、压电晶体和声匹配层，所述外壳呈圆柱筒状，所述电极包括上电极和下电极，所述吸声材料层、上电极、压电晶体、下电极和声匹配层从上到下依次设置在所述外壳内，所述声学绝缘层设置在所述外壳内壁的圆周面和内壁的顶面上并包覆所述吸声材料层、上电极、压电晶体、下电极和声匹配层，所述导线与上电极连接并穿出外壳与电源模块电连接。
进一步的，所述生物固定模块包括工作台和夹持机构，所述夹持机构移动安装在所述工作台上。
进一步的，所述控制模块包括声波收集处理模块和数据存储模块。
本发明的积极有益效果：
本发明可对诱捕得到的深海生物进行原位活体检测，并将记录到的信息带回水面，在不离开生物原有生存环境的情况下完成真实可靠的生物活体研究。
本发明采用软体硅胶浇注的本体框架，能够有效耐受深海高静水沿压作用。
本发明的生物固定装置可进行多自由度的移动，以使得超声探头模块能够探测生物样本的不同部位。
附图说明
图1为本发明的检测系统示意图。
图2为本发明的超声探头模块示意图。
图3为本发明的超声探头模块的剖视图
图中，1、导线2、外壳3、声学绝缘层4吸声材料5、电极6、压电晶体7、声匹配层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1-3所示，本发明提供的一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，包括本体框架、超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块，所述控制模块分别与超声探头模块、生物固定模块和电源模块电连接，所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均排布设置在所述本体框架内，所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均封装在软体硅胶基体中。
本发明的本体框架采用耐腐蚀的材料制作而成，本发明的超声探头模块、电源模块、控制模块等电子器件封装在软体硅胶基体中。本设计采用软硬结合的融合体设计理念，将不耐受高静水压的控制电路板、电源模块、超声探头等硬质器件分散排布于软硅胶基体内，以减少系统内部应力，使其可在深海环境使用。
本发明的超声探头模块包括导线1、外壳2、声学绝缘层3、吸声材料层4、电极5、压电晶体6和声匹配层7，所述外壳2呈圆柱筒状，所述电极5包括上电极和下电极，所述吸声材料层4、上电极、压电晶体6、下电极和声匹配层7从上到下依次设置在所述外壳2内，所述声学绝缘层3设置在所述外壳2内壁的圆周面和内壁的顶面上并包覆所述吸声材料层4、上电极、压电晶体6、下电极和声匹配层7，所述导线1与上电极连接并穿出外壳2与电源模块电连接。
本发明的超声探头模块分别与电源模块和控制模块电连接，控制模块控制超声探头模块发出超声波，探测活体样品，电脉冲使压电晶体产生机械超声振动，在此完成电-声和声-电的转换，声波传递回来后，在探头处转化为电信号，电信号在控制模块中的声波收集处理模块被收集和处理，在系统接收到信号后，实行全部数字化编码，使信号完全数字化，能提高设备的抗外界干扰能力，降低噪音、提高图像质量，方便地对图像进行存储、更改、放大等操作。在压电晶体背面的靠共振吸声的软材料可以减少声波在探头内部的振动，声学绝缘层可以防止超声能量传到探头外壳，外面浇筑的融合体外壳可以自适应深海的静水压力。
本发明的生物固定模块包括工作台和夹持机构，所述夹持机构移动安装在所述工作台上。
本发明的夹持机构为两片夹片结构，夹片上有合适的空腔以暴露深海生物样本，夹片可以翻转以探测样本的不同表面。工作台有“前”“后”“左”“右”四个方向的位移，以使得探头可以探测样品的不同位置。
所述控制模块包括声波收集处理模块和数据存储模块。
本发明的积极有益效果：
本发明可对诱捕得到的深海生物进行原位活体检测，并将记录到的信息带回水面，在不离开生物原有生存环境的情况下完成真实可靠的生物活体研究。
本发明采用软体硅胶浇注的本体框架，能够有效耐受深海高静水沿压作用。
本发明的生物固定装置可进行多自由度的移动，以使得超声探头模块能够探测生物样本的不同部位。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，
包括本体框架、超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块，
所述控制模块分别与超声探头模块、生物固定模块和电源模块电连接，
所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均排布设置在所述本体框架内，
所述本体框架由软硅胶制作而成，
所述超声探头模块、生物固定模块、控制模块和电源模块均封装在软体硅胶基体中。
2.根据权利要求1所述的一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，所述超声探头模块包括导线、外壳、声学绝缘层、吸声材料层、电极、压电晶体和声匹配层，所述外壳呈圆柱筒状，所述电极包括上电极和下电极，所述吸声材料层、上电极、压电晶体、下电极和声匹配层从上到下依次设置在所述外壳内，所述声学绝缘层设置在所述外壳内壁的圆周面和内壁的顶面上并包覆所述吸声材料层、上电极、压电晶体、下电极和声匹配层，所述导线与上电极连接并穿出外壳与电源模块电连接。
3.根据权利要求2所述的一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，所述生物固定模块包括所述工作台和所述夹持机构，所述夹持机构可移动地安装在所述工作台上。
4.根据权利要求1或2所述的一种深海生物活体超声检测系统，其特征在于，所述控制模块包括声波收集处理模块和数据存储模块。
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