小型高通量生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著生命科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)已不能滿足日益增長(zhǎng)的各類需求，生物反應(yīng)器系統(tǒng)正逐漸向高通量、高效率、自動(dòng)化和低成本的方向發(fā)展，而高通量微小型生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是當(dāng)今發(fā)展的熱點(diǎn)。
　　針對(duì)小型高通量生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溶液攪拌的需求，設(shè)計(jì)研發(fā)了一個(gè)三偏心軸搖床，以無(wú)刷直流電機(jī)為搖床提供動(dòng)力，STM32系列MCU作為控制核心，并基于PID控制算法對(duì)搖床轉(zhuǎn)速進(jìn)行了控制，控制效果基本滿足控制精度需求。分析并設(shè)

2、計(jì)了反應(yīng)器溫度控制結(jié)構(gòu)方案及系統(tǒng)，以PT100作為溫度傳感器，結(jié)合溫控模塊、固態(tài)繼電器和加熱片對(duì)溫度進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明溫控效果良好，滿足精度的要求。
　　在溶解氧檢測(cè)方面，選擇了基于熒光猝滅原理的氧傳感器，設(shè)計(jì)了一激發(fā)光光源，以硅雪崩光電二極管作為熒光測(cè)量傳感器，設(shè)計(jì)了信號(hào)放大電路以及低紋波電源，并對(duì)放大的電信號(hào)進(jìn)行濾波處理，搭建溶解氧檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明具有一定可行性。此外，提出基于光頻轉(zhuǎn)換的溶解氧檢測(cè)方法，將熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換

3、為具有一定頻率的方波信號(hào)，推導(dǎo)了方波頻率值與溶解氧濃度的線性關(guān)系，理論上證明了該方法的可行性。
　　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)具備對(duì)各種采集的數(shù)據(jù)可視化及儲(chǔ)存的功能，基于MATLAB R2016a環(huán)境開發(fā)了上位機(jī)系統(tǒng)軟件，分別通過RS485接口和USB串口向下位機(jī)同時(shí)通信，通信協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU協(xié)議。軟件界面能夠?qū)崟r(shí)顯示生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各參數(shù)和動(dòng)態(tài)曲線，可對(duì)搖床轉(zhuǎn)速和溫度等參數(shù)進(jìn)行控制。以打開軟件時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間作為文件名創(chuàng)建txt文件