° -150°散射光，以减小液面反射、环境光噪声的影响，提高在极端测量条件下(小液量低转速或小液量高转速)的测量精度。本实施例中，光源32与光电传感器33的夹角优选为45°，光电传感器33接收后向135°散射光。
[0020]由于摇瓶I底部带有一定的弧度，故基板31和摇瓶I的接触面通常为“圆环”，光源32位于接触面“圆环”的内侧，光电传感器33位于“圆环”外侧，在摇瓶I底面和锥面的过渡圆弧处接收散射光。所述基板31上在光源32和光电传感器33间设有挡光块35，挡光块35采用不透光软材料制成，所述挡光块35的顶部与摇瓶I底部紧密接触，避免光线直接照射在光电传感器33上。
[0021]所述固定套2可以消除环境光的影响，同时固定摇瓶1，以保证在运动状态下摇瓶I与检测探头3之间的稳定。所述固定套2的侧面开设开口，开口上设有拉链21，固定套2在拉链21拉合后在内部形成可与所述摇瓶I外壁贴合的内锥面。所述固定套2在摇瓶I瓶口的上方和/或侧方设有通风口 22。所述固定套2上设有可封闭所述通风口 22的遮盖，以防止杂物及液体直接通过顶部通风口 22进入摇瓶I。
[0022]所述光源32为激光二极管，所述激光二极管的前端设有准直透镜，并安装温度补偿模块，所述光电传感器33为两个集成运放的光电二极管，两个光电二极管均位于光路的正下方分别接收不同距离的散射光，在两个光电二极管的受光面上设有滤光片。
[0023]本实用新型提供的一种用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置的原理如下:
[0024]首先，将本装置的检测探头3固定在摇床上。在摇床启动前，对加速度传感器34进行静态校正和补偿，并将补偿数据存入单片机42中。在摇瓶I内加入需要培养的生物悬浊液11后，将其放置在固定套2中，拉紧拉链21并固定。启动摇床，摇床运动轨迹为圆形，单片机42通过快速读取加速度传感器34在水平X，Y两个方向加速度的矢量值并通过反三角或反正切函数推算出摇瓶I及其内生物悬浊液11的运动状态，即摇瓶I在某一时刻所处摇床运动轨迹的位置。当摇瓶I运动到最佳测量角度时，打开光源32，单片机42通过其AD转换模块快速读取光电传感器33所测得散射光强信号，经电流/电压(I/V)转换，放大滤波后得到该次测量的测量值，并将该次测量值保存和显示，同时通过串口通信将测量数据上传到PC终端43进行绘图和显示。随着培养的不断进行，生物悬浊液11的浓度逐渐变大，使得光电传感器33所测得的散射光信号不断增强，通过对应生物悬浊液11的测量矫正模型便可推算出当前瓶内液体的浓度。
[0025]本实施例以离线光密度(OD)值作为在线测量值的对照参考，对相应菌液建立不同的矫正模型。所述离线光密度为分光光度计在特定波长测得的液体的吸光度的值。同时，可对测量值采用移动平均滤波处理，以平滑测量曲线，降低测量噪声。
[0026]当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:包括主控单元、可容纳生物悬浊液的摇瓶和罩在所述摇瓶外侧的固定套，所述固定套在摇瓶的底部外侧连接有检测探头，所述检测探头包括可与摇瓶底部贴合的基板以及设在所述基板上的光源、光电传感器和加速度传感器，所述光源可产生倾斜射入摇瓶内的光路，所述光电传感器位于所述光路的下方以测量所述光路照射在生物悬浊液后产生的散射光，所述光源、光电传感器和加速度传感器均与所述主控单元连接。2.根据权利要求1所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述主控单元包括电路板、与所述电路板连接的单片机和与所述单片机连接的PC终端，所述光源、光电传感器和加速度传感器均通过线路与电路板相连。3.根据权利要求1所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述基板上设有供所述光源嵌入的第一插孔和供光电传感器嵌入的第二插孔，所述第一插孔倾斜于摇瓶瓶底设置，第二插孔垂直于摇瓶瓶底设置，所述第一插孔和第二插孔间夹角为30° -60。ο4.根据权利要求1所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述基板上在光源和光电传感器间设有挡光块，所述挡光块的顶部与摇瓶底部紧密接触。5.根据权利要求1所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述固定套的侧面开设开口，开口上设有拉链，固定套在拉链拉合后在内部形成可与所述摇瓶外壁贴合的内锥面。6.根据权利要求5所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述固定套在摇瓶瓶口的上方和/或侧方设有通风口。7.根据权利要求6所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述固定套上设有可封闭所述通风口的遮盖。8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，其特征在于:所述光源为激光二极管，所述激光二极管的前端设有准直透镜，所述光电传感器为两个集成运放的光电二极管，两个光电二极管均位于光路的正下方分别接收不同距离的散射光，在两个光电二极管的受光面上设有滤光片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于摇瓶培养的非侵入式生物量在线检测装置，包括主控单元、可容纳生物悬浊液的摇瓶和罩在摇瓶外侧的固定套，固定套在摇瓶的底部外侧连接有检测探头，检测探头包括可与摇瓶底部贴合的基板以及设在基板上的光源、光电传感器和加速度传感器，光源可产生倾斜射入摇瓶内的光路，光电传感器位于光路的下方以测量光路照射在生物悬浊液后产生的散射光，光源、光电传感器和加速度传感器均与所述主控单元连接。本实用新型运用浊度测量的方法，采用后向散射光测量技术实现摇瓶培养菌液浓度的在线检测，可在不打断培养设备的情况下，对摇瓶内生物悬浊液的浓度进行检测，其构造简单、成本低，可有效提高检测效率和精度，避免样品污染。
【IPC分类】G01N21/51
【公开号】CN204945038
【申请号】CN201520672183
【发明人】闫鹰鸽, 艾澈熙, 崔金明, 陈贤帅, 刘陈立
【申请人】广州中国科学院先进技术研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月31日