專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光譜檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反 應(yīng)器。技術(shù)背景生物反應(yīng)器中生物培養(yǎng)液里成分含量的定量信息的快速實(shí)時(shí)獲取，是進(jìn)行其生產(chǎn) 過(guò)程控制決策的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)其高效、低成本自動(dòng)化生產(chǎn)管理的關(guān)鍵因素之一。光譜分析技 術(shù)是一種已經(jīng)被證明了的，可以快速獲取物質(zhì)內(nèi)部成分的無(wú)損檢測(cè)方法。傳統(tǒng)的生物培養(yǎng) 液光譜獲取方法主要有以下幾種第一種是將培養(yǎng)液從生物反應(yīng)器中抽提出來(lái)，放入樣品池內(nèi)，然后進(jìn)行光譜的測(cè) 量。但是這樣的采樣過(guò)程，會(huì)造成生物反應(yīng)器內(nèi)部與外界接觸，從而很容易污染生物反應(yīng) 器。而且采樣過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)的信息獲取，測(cè)量過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間，且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采樣。第二種是將光譜測(cè)量探頭插入生物反應(yīng)器內(nèi)。這個(gè)方法需要對(duì)光譜探頭進(jìn)行殺菌 后，長(zhǎng)時(shí)間地將光譜探頭插入反應(yīng)器內(nèi)，如果需要測(cè)量很多個(gè)樣本點(diǎn)的話(huà)，就需要很多個(gè)光 譜探頭，成本較高。此外，殺菌方法一般都要求高溫高壓，這會(huì)對(duì)探頭造成傷害，而用化學(xué)試 劑殺菌的話(huà)，殘留的化學(xué)試劑會(huì)對(duì)生物反應(yīng)器中的生物造成很大的影響，同時(shí)由于生物反 應(yīng)器中生物培養(yǎng)液一般需要攪動(dòng)，而流動(dòng)的培養(yǎng)液對(duì)光譜信號(hào)的采集影響非常大。第三種是直接將光譜探頭放置接觸到生物反應(yīng)器的表面，從而測(cè)量生物培養(yǎng)液的 反射光譜，由于長(zhǎng)方體與圓柱體相比，相同體積下耗費(fèi)的材料多，且反應(yīng)器有棱角的話(huà)攪拌 時(shí)會(huì)有阻力，并且攪拌死角，不利于液體攪拌，所以反應(yīng)器一般為圓柱體，表面為曲面，檢測(cè) 時(shí)反應(yīng)器的反射光會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，且信號(hào)較差，同時(shí)生物培養(yǎng)液攪動(dòng)對(duì)光譜測(cè)量 的影響依然存在。對(duì)于需要封閉培養(yǎng)的生物培養(yǎng)液來(lái)說(shuō)，采用上述三種方法都很難準(zhǔn)確而快速地獲 取光譜數(shù)據(jù)。S. Alison Arnold等人于2003年在《生物技術(shù)與生物工程》(《BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING)), VOL. 84，NO. 1，OCTOBER 5，2003)上發(fā)表的論文“哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 關(guān)鍵成分的原位近紅外光譜監(jiān)測(cè)” αη-Situ Near Infrared Spectroscopy to Monitor Key Analytes in Mammalian Cell Cultivation)中提到，在光譜數(shù)據(jù)的獲取中，將光譜探 頭伸入培養(yǎng)液中，這種方法對(duì)光譜探頭會(huì)有損傷，且要對(duì)光譜探頭進(jìn)行嚴(yán)格消毒，否則將對(duì) 培養(yǎng)液中的培養(yǎng)物造成很大影響。中國(guó)專(zhuān)利局2006年7月12日公告的CN1802120A號(hào)專(zhuān)利，名稱(chēng)為利用近紅外光譜 對(duì)溶液和分散液進(jìn)行定量分析的方法和裝置，該專(zhuān)利所用的方法類(lèi)似于上述第三種檢測(cè)方 法，從容器表面進(jìn)行照射并對(duì)產(chǎn)品的反射或傳輸?shù)纳渚€(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，該方法使用過(guò)程中，由于 容器表面為曲面，每個(gè)角度對(duì)射線(xiàn)的反射特性不同，對(duì)每次檢測(cè)獲取的數(shù)據(jù)都有不同程度 的影響。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有反應(yīng)器中的生物培養(yǎng)液光譜數(shù)據(jù)獲取誤差較大 且效率低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種快速準(zhǔn)確獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射 光譜的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體的側(cè)壁上有至少一個(gè)帶有抽取活塞的抽筒，其 中一個(gè)抽筒兩側(cè)相對(duì)設(shè)置光源和光譜探頭。透射光譜獲取步驟為將生物培養(yǎng)液抽取到抽 筒內(nèi)，抽筒兩側(cè)分別設(shè)置光源和光譜探頭，獲取抽筒內(nèi)生物培養(yǎng)液的透射光譜數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲 取后將抽筒內(nèi)的生物培養(yǎng)液重新送入反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng)。由于抽筒容量小且相對(duì)獨(dú)立，生 物培養(yǎng)液在抽筒中相對(duì)穩(wěn)定，將攪拌后液體流動(dòng)對(duì)透射光譜數(shù)據(jù)的影響減少到可以忽略的 程度，獲取的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，在獲取數(shù)據(jù)后將培養(yǎng)液重新送入反應(yīng)器中，整個(gè)透射光譜獲取 過(guò)程中生物培養(yǎng)液無(wú)需與外部接觸，即不會(huì)對(duì)生物培養(yǎng)液造成污染，又省略了取樣過(guò)程，避 免樣品接觸空氣后獲得數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不符。光源和光譜探頭可以移動(dòng)，可以在反應(yīng)器本 體上設(shè)置多個(gè)抽筒，采用同一套光源和光譜探頭可以依次在多個(gè)抽筒處進(jìn)行檢測(cè)，獲取多 個(gè)點(diǎn)的透射光譜數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，所述抽筒與光源及光譜探頭相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁均為平面。抽筒兩側(cè)壁各 處等厚且為平面，避免弧面折射對(duì)透射光譜數(shù)據(jù)的影響。作為優(yōu)選，所述光源及光譜探頭與抽筒側(cè)壁表面垂直，光源及光譜探頭與抽筒側(cè) 壁之間有間隙。避免光線(xiàn)折射對(duì)數(shù)據(jù)造成影響。作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器為封閉式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器設(shè)有可以封閉的進(jìn)、出料口，培養(yǎng)和 檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)、出料口封閉，生物培養(yǎng)液不與外界接觸，避免污染。作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。攪拌裝置可以是手動(dòng)操作的攪動(dòng)桿，也可 以是泵。作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器為玻璃容器。本實(shí)用新型無(wú)需取樣、無(wú)需將光譜探頭伸入培養(yǎng)液中，操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢 測(cè)；抽筒設(shè)置避免了液體流動(dòng)對(duì)光譜數(shù)據(jù)的影響，抽筒與光譜探頭及光源垂直的側(cè)壁為平 面，避免了弧面折射對(duì)光譜數(shù)據(jù)的影響，數(shù)據(jù)可靠性高；整個(gè)培養(yǎng)和檢測(cè)過(guò)程生物培養(yǎng)液不 與外界接觸，培養(yǎng)環(huán)境穩(wěn)定。
圖1是本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A-A處的剖視圖。圖中1.反應(yīng)器主體，2.抽筒，3.抽取活塞，4.光源，5.光譜探頭，6.生物培養(yǎng)液。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一種能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取生物培養(yǎng)液透射光譜數(shù)據(jù)的反應(yīng)器，如圖1、圖2所 示。反應(yīng)器主體1為柱狀玻璃容器，反應(yīng)器主體1裝入生物培養(yǎng)液6后封閉，反應(yīng)器主體1 內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，反應(yīng)器主體1的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)抽筒2，抽筒2為透明玻璃，抽筒2左右兩側(cè)壁為豎直平面，抽筒2內(nèi)設(shè)有抽取活塞3，抽取活塞3的內(nèi)端與抽筒2內(nèi)壁相配，抽筒2 的左右兩側(cè)分別設(shè)有光源4和光譜探頭5，光源4和光譜探頭5相互對(duì)齊，并與抽筒2側(cè)壁垂直。 定時(shí)攪動(dòng)生物培養(yǎng)液，使生物培養(yǎng)液均勻，獲取透射光譜數(shù)據(jù)時(shí)，向外抽動(dòng)抽取活 塞3，將生物培養(yǎng)液6抽取到抽筒2中，光源4發(fā)出的射線(xiàn)依次穿過(guò)抽筒2的右側(cè)壁、生物培 養(yǎng)液6、抽筒2的左側(cè)壁后被光譜探頭獲取，檢測(cè)完成后將抽取活塞3推入，將抽取生物培養(yǎng) 液6重新送入反應(yīng)器主體1中。
權(quán)利要求1.一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，其特征在于反應(yīng) 器主體的側(cè)壁上有至少一個(gè)帶有抽取活塞的抽筒，其中一個(gè)抽筒的兩側(cè)相對(duì)設(shè)置光源和光 譜探頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，其特征在于 所述抽筒與光源及光譜探頭相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁均為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，其特征在于 所述光源及光譜探頭與抽筒側(cè)壁表面垂直，光源及光譜探頭與抽筒側(cè)壁之間有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，其特 征在于所述反應(yīng)器為封閉式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，其特 征在于所訴反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，其特 征在于所述反應(yīng)器為玻璃容器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于光譜檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種快速獲取生物培養(yǎng)液透射光譜的反應(yīng)器，解決了現(xiàn)有反應(yīng)器中的生物培養(yǎng)液光譜數(shù)據(jù)獲取誤差較大且效率低的問(wèn)題。本裝置包括反應(yīng)器主體，其特征在于反應(yīng)器主體的側(cè)壁上有至少一個(gè)帶有抽取活塞的抽筒，其中一個(gè)抽筒兩側(cè)相對(duì)設(shè)置光源和光譜探頭。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)；抽筒與光譜探頭及光源垂直的側(cè)壁為平面，避免了弧面折射對(duì)光譜數(shù)據(jù)的影響，數(shù)據(jù)可靠性高；整個(gè)培養(yǎng)和檢測(cè)過(guò)程生物培養(yǎng)液不與外界接觸，培養(yǎng)環(huán)境穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G01N21/27GK201825937SQ20102024598
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者何勇, 吳迪, 聶鵬程 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)