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智能传感器让贻贝成为监测污染的哨兵

发表于 IEEE Sensors Letters,标题为《用于研究双壳类动物外壳张开度的加速度计构成的传感系统》(An Accelerometer-based Sensing System to Study the Valve-gaping Behavior of Bivalves)的论文,研发出一种新型定制化传感器系统,能够追踪并远程监控淡水贻贝的行为,还能在水生生态系统中出现有毒物质时及时发出提醒信号。

当水道中出现毒素时,淡水贻贝是最先做出反应的生物之一。如果水中存在有毒的东西,它们几乎会在第一时间关闭壳,而且闭得结结实实。

当贻贝进食时,它们会打开壳。通常情况下,贻贝的摄食行为通常是异步的,而不是协调的,也就是说,它们的开壳和闭壳是相互独立的。

如果出现一群贻贝同时合上壳,那很可能是因为水中出现了有害物质,而该项研究正是基于这一现象展开的。

当然单个的贻贝的开合数据并不能反应整体的环境状况,而是要搭建一个 “贻贝网络” 形成一定程序的覆盖,以此来监测此类动物的群体行为,并让其成为名副其实的 “环境传感器” 或 “哨兵”。

该传感器是由北卡罗莱纳州立大学的一个团队设计,由两个相连的惯性测量单元(IMU)组成。一个IMU附着在贻贝的一侧,另一个附着在另一侧。每一个IMU都包含一个加速度计和一个磁力计。

贻贝传感器

当贻贝关壳时,两个IMU会检测到这个动作,因为贝壳两侧的角度会突然改变。因此,如果一个河床中的多个贻贝都配备了传感器,就可以判断它们是否都同时闭壳。一组的所有传感器都可以硬连接到一个安装在溪流内木桩上的太阳能处理器上。那个装置又会通过蜂窝网络不断传输数据。如果检测到一组贝壳闭合,那么当局就可以立即开始寻找大概导致闭合的毒素来源。

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