RF-O2熒光光纖氧氣測量技術是基于REDFLASH光極傳感器技術的的氧氣測量技術,由歐洲Pyroscience公司及Graz大學等科學家研制生產,由光極氧氣傳感器、測量儀及軟件組成,廣泛應用于環境科學、生態科學、植物科學、動物科學、海洋科學、生物醫學、生物技術、食品科學等各個領域,其主要功能特點如下
1)REDFLASH光極氧氣傳感器技術,高精確度、高穩定性、高時空解析度、低能耗、無耗氧、無交叉敏感性
2)傳感器類型靈活多樣,有探頭式、探針式、非接觸式(sensor spot)及納米微粒式等,適應于液體和氣體不同條件下的O2測量
3)有內置sensor spot的流通管和呼吸瓶,非接觸式測量流動液體的溶解氧及呼吸瓶內液體或氣體中氧氣含量
4)輕便緊湊型FireStingO2測量儀,內置水汽、氣壓傳感器,有1、2、4通道供選配,可分別接1個、2個、4個光極氧氣傳感器,另有Mini型FireStingO2-mini供選配
5)U盤式PiccolO2測量儀——小的O2測量儀,可連接一個O2傳感器,USB口連接電腦,即插即用
測量原理:
REDFLASH光極O2傳感器技術,利用的O2敏感REDFLASH指示劑,通過610-630nm調制紅光激發,REDFLASH指示劑發出760-790nm紅外熒光,熒光強度隨接觸的O2分子濃度升高而發生熒光淬滅,這種熒光動態通過光纖傳輸到測量儀,測量儀靈敏地檢測其相位漂移并據此換算成O2濃度
應用領域:
1)水體溶解氧測量監測、藻類及藻類生物膜光合作用與呼吸作用測量監測
2)植物光合作用與呼吸作用測量監測
3)水生動物(魚類、水生昆蟲等無脊椎動物、浮游動物等呼吸代謝測量
4)陸生動物、實驗動物、動物組織、血液等呼吸代謝測量
5)土壤、濕地、海洋沉積、河湖沉積剖面O2測量
6)生物反應器、發酵過程、酶動力學、細胞培養等O2測量監測
7)糧食食品儲運、葡萄酒等O2測量監測
8)污水處理、沼氣、垃圾填埋場、有機物降解等O2測量監測
技術指標:
1)FireStingO2(FSO2)測量儀:
a)有1通道、2通道、4通道可供選配,分別可接1個、2個和4個O2傳感器,可并聯組成8通道甚至更多通道;另具備一個溫度傳感器通道(可選配4通道溫度傳感器)
b)激發光源620nm,監測器760nm(NIR)
c)采樣頻率:每秒4次
d)內置氣壓傳感器,300-1100mbar,0.06mbar分辨率,精確度±3mbar
e)內置濕度傳感器,0-99%,分辨率0.04%,精確度±0.2%
f)內置溫度傳感器,-40-125°C,分辨率0.01°C,精確度±0.3°C
g)具模擬輸出和自動模式,0-2.5VDC
h)USB接口,通過USB口PC供電
i)大小:68x120x30mm,重350g
2)PiccolO2 U盤式測量儀:大小僅15x15x54mm,重量約20g,單通道,激發光620nm,檢測器760nm,采樣頻率每秒20次。可并聯組成多通道測量系統。可通過PiccoTHP測量溫濕度和氣壓并進行補償

b)激發光源620nm,監測器760nm(NIR)
c)采樣頻率:每秒4次
d)內置氣壓傳感器,300-1100mbar,0.06mbar分辨率,精確度±3mbar
e)內置濕度傳感器,0-99%,分辨率0.04%,精確度±0.2%
f)內置溫度傳感器,-40-125°C,分辨率0.01°C,精確度±0.3°C
g)具模擬輸出和自動模式,0-2.5VDC
h)USB接口,通過USB口PC供電
i)大小:68x120x30mm,重350g
2)PiccolO2 U盤式測量儀:大小僅15x15x54mm,重量約20g,單通道,激發光620nm,檢測器760nm,采樣頻率每秒20次。可并聯組成多通道測量系統。可通過PiccoTHP測量溫濕度和氣壓并進行補償
3)探頭式O2傳感器:直徑3mm,測量范圍0-50%(0-23mg/l)(可選配其它范圍),檢測極限0.02%(0.01mg/l),分辨率0.05%(0.025mg/l)@20% O2,精確度±0.2%(0.1mg/l)@20% O2,使用壽命1千萬數據點,存儲時間大于3年(室溫暗處儲放)
4)探針式O2傳感器:有固定探針式、可伸縮探針式、尖頭式及圓頭式等不同類型供選配;探針直徑有50μm、230μm、430μm等規格;測量范圍0-50%(0-23mg/l)(可選配其它范圍),檢測極限0.02%(0.01mg/l),分辨率0.05%(0.025mg/l)@20% O2,精確度±0.2%(0.1mg/l)@20% O2,響應時間小于1s(與探針粗細有關),使用壽命1百萬數據點,存儲時間大于3年(室溫暗處儲放)
5)非接觸式(sensor spot)O2傳感器(見下左圖):用于非接觸性測量監測透明容器中的氧氣含量,傳感器貼用硅膠等貼附在容器內壁,通過固定在外壁的光纖將熒光動態信號傳輸到測量儀以檢測O2濃度;測量范圍0-50%(0-23mg/l)(可選配其它范圍),檢測極限0.02%(0.01mg/l),分辨率0.05%(0.025mg/l)@20% O2,精確度±0.2%(0.1mg/l)@20% O2,使用壽命2千萬數據點,存儲時間大于3年(室溫暗處儲放)

6)納米微粒傳感器(參見上右圖):納米技術,用于非接觸性測量微量液體中O2含量,即時響應,測量范圍0-50%(0-23mg/l),檢測極限0.02%(0.01mg/l),分辨率0.05%(0.025mg/l)@20% O2,存儲時間大于3年(室溫暗處儲放)
7)流通管:內置非接觸式O2傳感器,用于流動液體O2測量監測(如魚類呼吸代謝測量等),測量范圍0-50%(0-23mg/l)(可選配其它范圍),檢測極限0.02%(0.01mg/l),分辨率0.05%(0.025mg/l)@20% O2,精確度±0.2%(0.1mg/l)@20% O2,使用壽命1千萬數據點,存儲時間大于3年(室溫暗處儲放)
8)呼吸瓶:內置非接觸式O2傳感器,用于生物呼吸測量(如藻類、小型魚類、魚卵、昆蟲等),標準配置有4ml和20ml兩種規格
9)Pyro Oxygen Logger軟件用于參數設置、校準、數據顯示包括圖表顯示、數據輸出等功能
應用案例:
案例1:法國Bordeaux大學利用FSO2 4通道熒光光纖氧氣測量儀,對Aquitaine海岸沉積樣芯耗氧進行了測量分析,以研究海洋底棲動物活動(bioirrigation)對海岸帶生態系統生態過程及生物地理化學功能(如沉積有機物的再礦化)的影響。
案例2:芬蘭Turku大學利用FSO2和430μm光極氧探針,對南瓜類囊體懸浮液光合放氧進行了測量分析。
案例3:美國Woods Hole海洋學研究所,利用RF-O2非接觸式光極氧氣傳感器(sensor spot),對海洋無脊椎動物呼吸代謝進行了測量分析,以研究其固有的生物鐘與環境脅迫的關系,這些海洋無脊椎動物體重只有0.5-50mg。圖中為翼足類軟體動物在不同濃度CO2條件下的耗氧率。
案例4:澳大利亞海洋科學研究所、瑞典Gothenburg大學等組成的科學小組,利用Pyroscience的REDFLASH氧氣測量技術,對河鱸(Perca fluviatilis)呼吸代謝進行測量分析,以研究其熱耐受性和適應性的生理機制。他們選擇波羅的海核電站附近的一個瀉湖,核電站排出的熱水進入該瀉湖,在過去30年大量魚類因為不適應水溫升高而滅絕,但河鱸卻得以繁盛,該地成為理想的研究氣候變暖對魚類種群影響的“天然實驗室”。他們測量河鱸呼吸代謝率的同時,還測量其靜脈血液在溫度升高狀態下的氧分壓,靜脈血是河鱸心臟供氧的主要來源,高溫條件下靜脈血氧氣含量被認為是其心臟功能的重要限制因子
案例5:德國Ulm大學利用FSO2測量儀和50μm可伸縮式RFO2探針,對患者腦脊髓液(CSF)樣品溶解氧進行測量分析,以研究探討神經紊亂及神經炎等疾病的生理和診斷。
案例6:德國農業科學與景觀研究機構,利用FSO2測量儀和RFO2探針,對土壤氧氣進行測量,以評估不同種類蚯蚓在低氧條件下對土壤改良的效率。
案例7:西班牙Valladolid大學利用RFO2熒光光纖氧氣測量技術,監測葡萄酒橡木桶O2吸收——對葡萄酒品質至關重要但一直以來缺乏科學的了解。葡萄酒在橡木桶內(3-24個月)的過程溶解氧至關重要,因為O2調節了葡萄酒整個的熟化過程。
