光(guang)纖式(shi)氧氣(qi)測量儀 FireSting-O2
氧(yang)氣測量的革(ge)命性技術，特別(bie)適合(he)光合(he)放氧(yang)、水體(ti)和土壤微生態研究(jiu)的測量
主要(yao)功能：
光(guang)纖式氧氣測量儀采用REDFLASH染(ran)料發光技術，具(ju)有高精度(du)、高穩(wen)定性(xing)、低(di)功耗(hao)、受(shou)干擾程度(du)低(di)、響應快速等特點，已經有廣泛的(de)應用和科研成果；且可(ke)連接類型多樣(yang)的(de)氧氣傳感器，滿足(zu)不(bu)同(tong)實驗需求。PyroScience擁有(you)多項新技術(shu)，且不(bu)斷精益求精，使光纖式氧氣測量(liang)儀(yi)FireSting-O2成為高精(jing)度氧氣(qi)測量領域的標桿，優化設(she)計的生(sheng)產流程也使得FireSting-O2在保持產品(pin)高性(xing)能的(de)同(tong)時維持具有競爭力的(de)價格(ge)。
應用領(ling)域：
l 水體(ti)溶解氧(yang)、藻類(lei)及(ji)藻類(lei)生物膜(mo)和(he)植(zhi)物的光合作(zuo)用與呼吸作(zuo)用測量(liang)
l 水生動物（魚類(lei)、水生昆蟲等(deng)無脊椎動物、浮游動物）等(deng)呼吸(xi)代謝測量(liang)
l 陸生動物、實驗動物、動物組織、血液等呼(hu)吸代謝測量
l 土壤、濕地、海洋沉積(ji)、河湖沉積(ji)剖(pou)面(mian)氧測(ce)量
l 生物反(fan)應器(qi)、發酵過(guo)程、酶動力(li)學、細(xi)胞培養等氧測量
l 糧食食品(pin)儲(chu)運(yun)、葡萄酒等(deng)氧測量(liang)
l 污水處理、沼氣、垃圾(ji)填埋場、有(you)機物降解等氧測量
產(chan)品特點：
l 采用REDFLASH新技術精確、靈敏(min)的(de)檢測氧氣
l 內(nei)置濕度和(he)大(da)氣壓傳感(gan)器快速準確(que)不間斷的(de)進行數據補(bu)償(chang)
l 在(zai)氣相、液相、半(ban)固(gu)相等各種環境(jing)中測量(liang)氧含(han)量(liang)，特別(bie)適合光合放(fang)氧測量(liang)
l 提供1，2或4通道版本
l 既(ji)可連接(jie)微型傳(chuan)(chuan)感器，小型傳(chuan)(chuan)感器，堅固型探(tan)(tan)針、可換帽探(tan)(tan)針、納(na)米探(tan)(tan)針、耐溶劑探(tan)(tan)針，也(ye)可連接(jie)非(fei)接(jie)觸式點(dian)狀傳(chuan)(chuan)感器（測量杯、呼吸瓶、流通(tong)室芯(xin)片）
l 傳感器末端直徑從50 μm至(zhi)3 mm
l 一臺FireSting-O2可以同(tong)時(shi)連接幾(ji)個(ge)不同(tong)測量范圍（標準和痕(hen)量）、不同(tong)種類(lei)分析物傳感器一(yi)起使用
l 通過USB連接PC供電和控(kong)制；或獨立供電，采用Broadcast模式運行和模擬(ni)通道輸出數據
l 可提供(gong)OEM定(ding)制
l 新(xin)版PyroScience Workbench可同時(shi)連接10臺氧氣測量儀，還可進行漂移補償和(he)氧氣(qi)速率(lv)計算
革命性(xing)的REDFLASH技術
由PyroScience發明的(de)REDFLASH技術基于只對(dui)氧(yang)氣敏感(gan)的REDFLASH染(ran)料發光材料。REDFLASH染料受紅光(λ=620 nm)激發后，會根據氧氣含量的多少發出不同強度的近紅外光（760nm NIR）。通(tong)過NIR強度(du)的測量(liang)可以反(fan)映氧氣含(han)量(liang)。REDFLASH技術(shu)擁有(you)高精度、高穩(wen)定性(xing)、低(di)功耗(hao)、受干擾(rao)程度低(di)、響(xiang)應快(kuai)速等特點。紅(hong)色(se)激(ji)發(fa)(fa)光(guang)可有(you)效的(de)減小自發(fa)(fa)熒光(guang)的(de)干擾(rao)并降低(di)對生物(wu)體(ti)的(de)脅迫(po)。
REDFLASH染料被紅光激發(fa)后會發(fa)出NIR，隨(sui)氧氣濃度(du)上(shang)升發出的NIR逐漸(jian)降(jiang)低（淬(cui)滅效應）。A）低氧濃度下高(gao)NIR發射；B）高氧濃度下(xia)低NIR發射
主要(yao)技(ji)術參數：
重量： | 290 g |
尺寸（寬x長x高(gao)）： | 78 x 120 x 24 mm |
接口(kou)類型： | USB |
測量(liang)原理： | REDFLASH染料發光(guang)技術 |
O2傳(chuan)感(gan)器(qi)類(lei)型： | 微(wei)型傳感器(qi)，小型傳感器(qi)，堅(jian)固(gu)型探(tan)針、可換帽(mao)探(tan)針、納米探(tan)針、耐溶劑探(tan)針，點狀傳感器(qi)（測量(liang)杯、呼吸瓶、流(liu)通室芯片） |
外(wai)部溫度傳(chuan)感器： | 型號：TDIP15，類型：4線PT100，測量范圍(wei)-30°C-150°C ，分(fen)辨率0.02°C，精度±0.5°C |
內置大氣壓傳感器(qi) | 測量(liang)范圍300-1100mbar，分辨率(lv) 0.06mbar， 精度±3mbar |
內置濕度傳感(gan)器 | 測量(liang)范(fan)圍0-100%RH，分辨率(lv)0.04% RH，精度±0.2%RH |
輸入(ru)通道： | l 1、2或(huo)4個(ge)光學（氧氣或(huo)溫度(du)） l 1個PT100溫度(du) |
測量范圍： | l 氣相：0-50% O2、 液相：0-22 mg/L (DO) (標準傳感(gan)器(qi)) l 氣(qi)相(xiang)：0-10% O2、液(ye)相：0-4.5 mg/L(DO) (痕(hen)量傳感器(qi)) |
檢(jian)測限： | l 氣相：0.02%、液相：0.01 mg/L (DO) (標準傳(chuan)感(gan)器) l 氣相：±0.005%、液相：0.002 mg/L (DO) (痕量傳感器(qi)) |
精(jing)度： | l 氣相：±0.2%(20% O2)、液(ye)相：±0.01mg/L(標準傳感器) l 氣相：±0.02%(1% O2)、液相：0.001 mg/L at 0.1 mg/L (痕量傳感器) |
響應時間(jian)（t90）： | 低至(zhi)0.3 s (氣體/溶解氧) |
最大采(cai)樣頻率(lv) | 10-20個樣品/秒(miao) |
支持系統： | Windows 7/8/10/11 |
供(gong)電(dian)： | USB (5VDC、50mA，最(zui)大不超過70mA) |
擴(kuo)展接(jie)口 | 串行接(jie)口(UART)， ASCII通信協議 |
模擬輸出(chu) | 4個獨立模(mo)擬輸出，0-2.5VDC, 14位分辨率 |
操(cao)作(zuo)/儲(chu)存(cun)條件： | l 0 ~ 50℃ / -10-60oC l 非冷凝 |
可選模塊： | l OEM |
系統組(zu)成:
FireSting-O2是一款高精度、緊湊型、基(ji)于PC的光纖式(shi)氧(yang)氣(qi)測(ce)量儀，可提供單通道(dao)(dao)、雙通道(dao)(dao)及四通道(dao)(dao)版本(ben)。可廣泛用(yong)于實驗室(shi)和野外短期調(diao)查或長期監測(ce)使用(yong)，以及工(gong)業領域(yu)的氧(yang)氣(qi)監測(ce)。主機通過USB接口連接電腦供電和控(kong)制；每種型號的主機均包含一個溫度傳(chuan)感器接口，用以連接PT100型（例如TDIP15）溫度(du)探頭(tou)。
1. FireSting-O2主機
| 圖中為四通道FireSting-O2主機， 4個光學通道，可連接光學氧氣和溫度探頭；1個PT100溫度探頭接(jie)口。 |
2. 不同類型的傳感器
傳感器 | 型號 | 分析物 | 應(ying)用 |
堅固型探針(zhen)(zhen)、可換(huan)帽探針(zhen)(zhen)
| OXROB… | 氧(yang)氣 | 攪(jiao)拌的溶液(ye)、氣體(ti) |
TPROB … | 溫度 | ||
可伸縮(suo)針狀傳(chuan)感器
| *OXR… | 氧氣 | 溶液、氣(qi)體及半固體樣品 |
TPR… | 溫度 | ||
固定針狀傳感器*
| *OXF… | 氧氣 | 氣體(ti)(ti)及溶(rong)液(ye)及半固體(ti)(ti)樣品（特(te)別是海水(shui)） |
TPF… | 溫度 | ||
OXF…-PT | 氧氣(qi) | 氣體(ti)(刺(ci)穿隔膜(mo)/包(bao)裝) | |
裸露式光纖(xian)傳感器*
| *OXB… | 氧(yang)氣 | 溶(rong)液、氣體及定制 |
TPB… | 溫度 | ||
耐溶劑探針
| OXSOLV... | 氧氣 | 許可的極性、非極性溶劑 |
納(na)米探(tan)針
| OXNANO | 氧(yang)氣 | 水溶液及微流體(ti)的應用(yong) |
點狀傳(chuan)感(gan)器(qi)、自粘點狀傳(chuan)感(gan)器(qi)
| OXSP5 | 氧氣 | 溶液、氣體 |
TPSP5 | 溫度(du) | ||
呼吸檢(jian)測瓶、合并檢(jian)測瓶
| OXVIAL… | 氧氣 | 溶(rong)液(ye)、氣體(ti)(ti) |
TOVIAL… | 溫(wen)度、氧氣(qi) | ||
流通室芯(xin)片
| OXFTC… | 氧氣 | 溶液、氣體 |
OXFTCR | 氧氣 | ||
TPFTC2 | 溫度 | ||
TOFTC2 | 溫度、氧氣(qi) |
3. 手動(dong)微操縱臺（Micromanipulator）
當需要精(jing)確測(ce)量(liang)半固體（如底(di)泥、biofilm等）中的(de)氧氣(qi)濃度，特別是需要(yao)精確的(de)分層測量時，可以(yi)使用(yong)手動型微操縱器(qi)MM33操縱光纖氧氣傳(chuan)感器。MM33可以(yi)X，Y，Z軸手動定位，三個軸的三個控制旋鈕的位置非常緊湊和方便。當固定上針狀探針以后，通過手動控制微操縱器將探針準確的移動到樣品內部的指定部位，操作精確平穩，以獲取精確測量結果。技術參數：重650g，尺寸(cun)65 x 200 x 160 mm，可固定6.5 - 12mm直徑的傳感器，x / y / z軸調節范圍20 mm / 25 mm / 37 mm，x / y / z軸(zhou)分(fen)辨率約100 μm / 100 μm / 10 μm。 |
|
為了獲取穩定測量，需要重型支架HS1或輕型支架LS1以(yi)穩定(ding)支撐MM33微操縱(zong)臺。微操縱(zong)臺重型支(zhi)架10kg，輕型(xing)支架(jia)4.5kg；尺寸400 x 360 x 560 mm，穩定支(zhi)撐微操(cao)縱(zong)臺；擺動自由(you)三角基；最多可(ke)裝載4臺(tai)(tai)微操縱(zong)臺(tai)(tai)；2根(gen)直徑12mm，高500 mm的安裝桿，耐(nai)酸和海水。 |  |
應用舉例:
1.葉(xie)片組織的氧含量測定
|
|
| 圖片來源：Courtesy of J. Kirchberg and M. Fischer, Martin-Luther-University, Halle-Wittenberg, and J. Bravidor, Department of Lake Research, Helmholtz Centre for Environmental Research UFZ, Magdeburg (both in Germany) | |
2.針葉裂隙的氧含量測定
臺灣(wan)云霧林中的臺灣(wan)扁(bian)柏Chamaecyparis obtuse var. formosana，通(tong)過顯微結構調查(cha)發現(xian)其90%的氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)聚(ju)集在針葉裂(lie)(lie)隙(xi)(xi)(xi)內，并(bing)根據氧(yang)氣(qi)(qi)測量和(he)熒光劑示蹤發現往(wang)裂(lie)(lie)隙(xi)(xi)(xi)加的水滴并(bing)不(bu)會進入(ru)裂(lie)(lie)隙(xi)(xi)(xi)中。說(shuo)明臺(tai)灣(wan)扁(bian)柏具(ju)有疏水性(xing)，氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)隱(yin)窩、氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)聚(ju)集等“旱生型”特征，裂隙存在(zai)一層空(kong)氣(qi)層（葉氣(qi)膜(mo)），可防止沉(chen)降、霧和水汽凝(ning)結覆(fu)蓋氣(qi)孔，使得其(qi)在(zai)高濕環境中保(bao)持二氧化碳吸收(shou)和進行光合作(zuo)用。
氧傳感器(50μm直徑針尖)放置(zhi)在裂隙處。a.干燥的葉；b, c. 加一(yi)滴5μl水滴(di)；d. 加三滴(di)5μl水滴
參考文獻：Pariyar S , Chang S C , Zinsmeister D , et al. Xeromorphic traits help to maintain photosynthesis in the perhumid climate of a Taiwanese cloud forest[J]. Oecologia, 2017, 184(3):1-13.
3.珊瑚(hu)總初級生產力的研究
澳大利亞大堡礁(jiao)的(de)大型珊(shan)瑚Montastrea curta在流通室中照射不同強度的光照，隨水深度不同測定其O2含(han)量并計算初級生產力(li)GPP，并(bing)測(ce)定了其量子(zi)產(chan)率(QEs)；發現在640 μmol m-2 s-1的中等光照強度下，雖說能量(liang)利用(yong)效率(lv)很低（僅4%），但達到很高的(de)光合(he)效率（0.1 O2 photon-1）。說(shuo)明珊瑚是一種高效的光收集器，能(neng)夠將光分(fen)布在珊瑚/組(zu)織微結構冠層上，從而使其光(guang)合微藻的量(liang)子產量(liang)很高。
珊瑚在不同光(guang)照(zhao)強度下的光(guang)合速(su)率（O2含(han)量計(ji)算）測定的實(shi)驗設(she)置（a）和(he)氧氣傳(chuan)感器布置（b）
四種(zhong)不同的光(guang)照強度下(160、320、640和1280 μmol m-2 s-1)，總初級(ji)生產力(nmol O2 cm-3 s-1) (黑色條形圖)和相(xiang)應的O2濃度(μM)(線條及圓點)的水(shui)深度垂(chui)直分布圖
參考文獻：Brodersen K , Lichtenberg M , Ralph P , et al. Radiative energy budget reveals high photosynthetic efficiency in symbiont-bearing corals[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2014, 11(93):20130997.
4.沿(yan)海(hai)(hai)海(hai)(hai)底(di)草(cao)甸的(de)氧(yang)含量測定
原(yuan)位(wei)監測(ce)保加利亞Byala海灣（A）和韓國Hoopo海灣（B）沿(yan)海水域海草草甸的氧氣，通(tong)過渦度協方差技術計算氧氣通(tong)量。BY和(he)HP兩個海(hai)岸海(hai)草(cao)草(cao)甸每天的平均凈(jing)氧氣通量(liang)分別為：-474到326mmol O2m-2d-1和-74到482 mmol O2m-2d-1；且(qie)凈(jing)O2產(chan)量(liang)與光(guang)合有效輻(fu)射(PAR)呈(cheng)現顯著相關關系(P-I曲線(xian))；流速在3.30 到(dao)6.70 cm s-1時(shi)，群落代謝(xie)在白(bai)天(tian)和(he)晚上分別顯著增加(jia)了20和5倍，說明流速可能是群落光合(he)作用(yong)的主要影響因素。最終， BY的(de)凈生態系統代謝為- 17mmol O2m-2d-1，為異養；而HP為36mmol O2m-2d-1，為自養狀態。
保加利(li)亞Byala海(hai)灣(wan)（A）和韓國Hoopo海(hai)灣（B）沿(yan)海(hai)水(shui)域海(hai)草(cao)的氧氣(qi)測(ce)量(liang)
BY海灣（上(shang)）和HP海(hai)灣（下）沿海(hai)水域(yu)海(hai)草的15分(fen)鐘氧通量和(he)光(guang)合有(you)效輻射(she)(PAR)；正(zheng)通量(liang)代表海(hai)草釋放O2
參考文(wen)獻：Lee J S , Kang D J , Hineva E , et al. Estimation of net ecosystem metabolism of seagrass meadows in the coastal waters of the East Sea and Black Sea using the noninvasive eddy covariance technique[J]. Ocean Science Journal, 2017, 52(1):1-14.
5.深(shen)海沉積物的原(yuan)位氧含量測定
原(yuan)位檢測了北極深海（2500m）沉積物(wu)中的氧通(tong)量，在沉積物(wu)邊界層(ceng)低(di)氧梯度和通(tong)量、低(di)湍(tuan)流和低(di)顆(ke)粒含量的限(xian)制條件下，計算得到的渦度協方(fang)差湍(tuan)流氧通(tong)量(-0.9+-0.2 (SD) mmol O2m-2d-1)、溶解氧通量 (-1.02+-0.3 (SD) mmol O2m-2d-1)和沉積(ji)物培養室法測得的總(zong)吸氧量(-1.1+-0.1(SD) mmol O2m-2d-1)具有一致性，說明(ming)該位點以微生物介導的耗氧量為(wei)主，底棲生物平均(jun)碳礦(kuang)化速(su)率為(wei)4.3gC m2 yr-1，超過了沉(chen)積(ji)物采集(ji)器測定到的顆(ke)粒有機物年沉(chen)積(ji)量。
圖片來源： Dr. Frank Wenzhoefer, group for Deep Sea Ecology and Technology, Alfred-Wegener-Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven, and Max-Planck-Institute for Marine Microbiology, Bremen (both inGermany)
參考文獻：Donis D , Mcginnis D F , Holtappels M , et al. Assessing benthic oxygen fluxes in oligotrophic deep sea sediments (HAUSGARTEN observatory)[J]. Deep-Sea Research Part I, 2016, 111:1-10.
6.歐洲(zhou)鱸魚(yu)的組織供(gong)氧(yang)測定
瑞典Forsmark的(de)瀉湖，因核(he)電(dian)站冷卻(que)用抽走了冷水，周(zhou)邊溫暖(nuan)的(de)污水直接(jie)注入引起(qi)了緩慢(man)的(de)水溫升高(gao)，很多種(zhong)類(lei)的(de)魚已經消失，而歐洲鱸魚成為優勢(shi)種(zhong)。利(li)用光學氧(yang)傳感器(qi)測定了高(gao)溫下鱸魚(Perca fluviatilis Linneaus)的(de)有氧代謝率和(he)靜脈血氧分壓，并測定臨(lin)界高溫CTmax。發(fa)現增氧操(cao)作引起了23°C下有氧范圍的(de)雙倍增大，而(er)臨界高(gao)溫CTmax(34.6±0.1)與對照（34.0±0.5°C）沒有(you)顯著(zhu)增加(jia)；而(er)缺氧操作在有(you)氧范(fan)圍和(he)CTmax方(fang)面與對照都(dou)沒有顯著差(cha)異。說明氧限制并不是決定魚(yu)類(lei)CTmax的普遍(bian)機制。
在靜脈(mo)竇中(zhong)植入一種定制的(de)光學傳感(gan)器，用于連續(xu)測量(liang)靜脈(mo)血液中(zhong)的(de)氧氣(qi)分壓。
圖片來源： Timothy Clark – Australian Institute of Marine Science, Townsville, Australia.（左）Erik Sandblom – University of Gothenburg, G?teborg, Sweden.（右）
歐洲鱸魚在富氧(yang)hyperoxic和(he)缺(que)氧anaemic下(xia)的代(dai)謝反應(ying)。A.耗氧(yang)速率(M?O2)不受(shou)處理(li)影響; B. 23°C標準代(dai)謝率(SMR),最大
代謝率(MMR)和有氧范圍(AS)
參考文獻(xian)：Brijs J , Jutfelt F , Clark T D , et al. Experimental manipulations of tissue oxygen supply do not affect warming tolerance of European perch[J]. Journal of Experimental Biology, 2015, 218(15):2448-2454.
7.蚯蚓生活的人工土柱中氧氣測(ce)定
將葡(pu)(pu)萄糖制備的壓實土(tu)(tu)塊加(jia)入(ru)人(ren)工土(tu)(tu)柱后，檢測(ce)土(tu)(tu)柱中氧(yang)含量(liang)變(bian)(bian)化，發現氧(yang)氣含量(liang)隨(sui)時(shi)間變(bian)(bian)化下降。這是由于(yu)葡(pu)(pu)萄糖的加(jia)入(ru)引起土(tu)(tu)壤(rang)動物（蚯蚓）的生物呼吸作用(yong)增強(qiang)，消耗氧(yang)氣并產(chan)生二(er)氧(yang)化碳。
利用(yong)氧氣傳感器監測(ce)土柱中(zhong)氧氣變化
土(tu)柱中加入葡(pu)萄糖土(tu)塊(kuai)后，土(tu)壤(rang)氧氣含量（%）隨(sui)時間(jian)下降
圖片來源： Hochschule Osnabrück (Germany), Faculty of Agricultural Sciences and Landscape Architecture
產地：德(de)國Pyro Science
