小型高通量生物反應器實驗平臺關鍵技術研究.pdf

1、隨著生命科學技術的不斷進步和創(chuàng)新，傳統(tǒng)的生物反應器系統(tǒng)已不能滿足日益增長的各類需求，生物反應器系統(tǒng)正逐漸向高通量、高效率、自動化和低成本的方向發(fā)展，而高通量微小型生物反應器實驗平臺是當今發(fā)展的熱點。
　　針對小型高通量生物反應器實驗平臺對反應器內(nèi)溶液攪拌的需求，設計研發(fā)了一個三偏心軸搖床，以無刷直流電機為搖床提供動力，STM32系列MCU作為控制核心，并基于PID控制算法對搖床轉(zhuǎn)速進行了控制，控制效果基本滿足控制精度需求。分析并設

2、計了反應器溫度控制結構方案及系統(tǒng)，以PT100作為溫度傳感器，結合溫控模塊、固態(tài)繼電器和加熱片對溫度進行控制實驗，結果表明溫控效果良好，滿足精度的要求。
　　在溶解氧檢測方面，選擇了基于熒光猝滅原理的氧傳感器，設計了一激發(fā)光光源，以硅雪崩光電二極管作為熒光測量傳感器，設計了信號放大電路以及低紋波電源，并對放大的電信號進行濾波處理，搭建溶解氧檢測系統(tǒng)，實驗結果表明具有一定可行性。此外，提出基于光頻轉(zhuǎn)換的溶解氧檢測方法，將熒光強度轉(zhuǎn)換

3、為具有一定頻率的方波信號，推導了方波頻率值與溶解氧濃度的線性關系，理論上證明了該方法的可行性。
　　實驗平臺應具備對各種采集的數(shù)據(jù)可視化及儲存的功能，基于MATLAB R2016a環(huán)境開發(fā)了上位機系統(tǒng)軟件，分別通過RS485接口和USB串口向下位機同時通信，通信協(xié)議為標準MODBUS RTU協(xié)議。軟件界面能夠?qū)崟r顯示生物反應器實驗平臺各參數(shù)和動態(tài)曲線，可對搖床轉(zhuǎn)速和溫度等參數(shù)進行控制。以打開軟件時的系統(tǒng)時間作為文件名創(chuàng)建txt文件