[发明专利]一种摇瓶培养的生物量在线检测装置

权利要求书

1.一种摇瓶培养的生物量在线检测装置，其特征在于，包括：

底座；

固定支架，安装在底座上，用于固定摇瓶；

光源，安装在底座上，用于发出光通过被测液发生散射；

光信号接收器，安装在底座上，用于接收散射光，将光信号转换成电信号；

加速度传感器，安装在底座上，用于通过读取相应的加速度和角速度值，精确地测量出摇瓶的位置信息；

控制电路板，安装在底座上，分别与光源、光信号接收器、加速度传感器电连接，用于接收外部控制信号，根据外部控制信号采用外界环境光的扣除方法和针对不同摇瓶的匹配算法进行生物量在线检测，负责光源的自动调节控制及信号的降噪、读取、转换、运算和传输，并将测得数据发送至工作人员进行查看；其中，所述外界环境光的扣除方法具体为：

生物量在线检测装置搭配摇瓶A，首先会给光源一个默认的电流输出来驱动光源发光，为初始电流档位A档，此时读取到OD原始值A0，这个A0实际测试的为光源发出的光加上外界环境光转换得到的电压值，关闭光源，读取到OD原始值为B0，B0为外界环境光转换得到的电压值，理论上A0-B0为光源转换得到电压值；由于环境光会发生变化，需要反复进行此操作；另外装置在摇床位置不同，环境光也不一样，在培养过程中，摇床会以不同的转速在进行运动，通过加速度传感器检测摇瓶位置，到达指定的角度区域时读取对应的OD原始值用于扣除环境光影响，此角度区域内读到的OD原始值不受摇瓶内液体容量及摇床转速的影响；为了确保数值的准确性以及光源的稳定性，需读取大量数据进行算法处理，得到去除环境光后的OD原始值；

所述针对不同摇瓶的匹配算法具体为：

生物量在线检测装置搭配摇瓶A，利用离线OD测试方法或者已有的在线测试OD浓度设备对其进行标定拟合，得到OD原始值与生物量浓度的关系，生物量浓度与OD原始值及OD初始值成一定的指数关系；标定完一个生物量在线检测装置，会有一个对应的拟合参数；同时需要记录生物量在线检测装置测试时的角度区域以及OD初始值C；当搭配摇瓶B开始进行实验时，通过调整光源的电流，使得在该角度区域内读到的OD原始值也为C；再调用生物量在线检测装置的拟合参数，确保了同一生物量在线检测装置对不同摇瓶浓度测试的准确性；培养过程中通过OD在线检测实时地查看菌体的生长状况。

2.根据权利要求1所述的摇瓶培养的生物量在线检测装置，其特征在于，所述外界环境光的扣除方法采用模拟方式实现，具体为：

采用两个光电传感器，一个光电传感器用来测量外界环境光，另外一个光电传感器用来测量光源加外界环境光；

利用运算放大器，其中V1为光源加环境光转换的电压值，V2为环境光转换的电压值，通过计算得到Vout＝V1-V2。

3.根据权利要求1所述的摇瓶培养的生物量在线检测装置，其特征在于，所述针对不同摇瓶的匹配算法对于光源的控制采用模拟方式实现具体为：

在光源控制电路上增加限流电阻，这个电阻为精度较高的普通电阻或者是可变电阻器，通过调整电阻值，改变电流大小，达到调整光源亮度的目的。

4.根据权利要求1所述的摇瓶培养的生物量在线检测装置，其特征在于，所述外界环境光的扣除方法采用软件方式实现，具体为：

对于一个光电传感器，通过控制光源的开关，在摇瓶到达指定的角度区域，读取对应的电压值，即OD原始值，该区域内读到的OD原始值不受摇瓶内液体容量及摇床转速的影响，为了确保数字的准确性及光源的稳定性，需要精确的控制光源开关时间，并在该角度区域内多次读取，经过算法处理计算出扣除环境光后的电压值即OD原始值，这个扣除法在生物量在线检测装置工作状态下会一直进行，第一次测试时，需要利用分光光度计离线测试OD的方法或已有的在线测试OD浓度的设备进行拟合标定，得到扣除后的OD原始值与浓度之间的关系。

5.根据权利要求1所述的摇瓶培养的生物量在线检测装置，其特征在于，所述针对不同摇瓶的匹配算法对于光源的控制采用软件方式实现具体为：

使用专门的LED驱动电路来控制光源亮度，软件根据装置确定的拟合参数和OD初始值，在使用不同摇瓶时去调整光源亮度，使得可以满足搭配使用。