CN117347457A - 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法 - Google Patents

生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117347457A
CN117347457A CN202311281329.5A CN202311281329A CN117347457A CN 117347457 A CN117347457 A CN 117347457A CN 202311281329 A CN202311281329 A CN 202311281329A CN 117347457 A CN117347457 A CN 117347457A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
peristaltic pump
switching valve
reaction tank
standard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202311281329.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117347457B (zh
Inventor
史建国
王莹
田庆
任永新
贾慧慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Qiannuo Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Shandong Qiannuo Biotechnology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Qiannuo Biotechnology Co ltd filed Critical Shandong Qiannuo Biotechnology Co ltd
Priority to CN202311281329.5A priority Critical patent/CN117347457B/zh
Publication of CN117347457A publication Critical patent/CN117347457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117347457B publication Critical patent/CN117347457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3274Corrective measures, e.g. error detection, compensation for temperature or hematocrit, calibration

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明提供一种生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法,该系统的第一标准样瓶中装有第一标准液,第二标准样瓶中装有第二标准液,发酵罐中装有样品液,第一多通道切换阀连接于上述容器,第一蠕动泵连接于第一多通道切换阀和第二多通道切换阀;缓冲液瓶中装有缓冲液,并连接于第二蠕动泵,第二蠕动泵还连接于精密注射器,精密注射器连接于驱动电机进行驱动,并连接于第二多通道切换阀;稀释池中装有稀释液,其连接于第二多通道切换阀和第一多通道切换阀;反应池的进液端连接于第二多通道切换阀,储液管道连接于该第二多通道切换阀。本发明加工和组装简单可行,具有检测系统的稳定性和准确性,适用于工业现场生物反应器样品组分在线检测。

Description

生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法
技术领域
本发明涉及生化分析技术领域,特别是涉及到一种生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法。
背景技术
工业生物过程一般是在生物反应器中进行,如微生物发酵罐、动植物细胞培养器等。要实现对生物反应过程的优化控制,首先要解决在线检测问题,特别是培养液成分、细胞代谢产物等关键参数(葡萄糖、乳酸等)在线检测技术已成为生物工业普遍关注的问题。
酶电极是常用生物传感器的一种类型,一般由固定化酶和电化学电极组成,其特点是分析速度快、测定成本低、样品用量少,样品不需要脱色、过滤、分离等复杂预处理就可测定,适合工业样品大批量、多批次连续检测。
流动注射分析是一种基于微管道系统的连续流动分析技术,利用蠕动泵进行不同管径的泵管压缩,在一个密闭、连续的流动载流中完成化学反应与信号检测,特点是流路简单、操作方便、检测速度快、样品用量少等。
流动注射与酶电极联用的全自动或在线检测分析仪在食品、发酵、环境等领域得到广泛应用。目前,全自动或在线检测的流动注射分析仪主要采用蠕动泵和机械手臂对样品盘中的多个样品管进行连续取样、稀释、进样和测定。但在工业环境下(如微生物发酵车间),由于温度、湿度、灰尘、振动等因素的变化或积累会导致机械手臂运行不稳定,影响在线检测的稳定性和准确性。
生物反应器(发酵液)组分浓度变化范围很大(0-10.0g%),而酶电极线性响应浓度范围窄(0-0.10g%),因此,样品需要稀释后测定,另外,酶电极中的固定化酶活性随着使用时间的延长逐步降低,也需要进行标定。常规机械加工的逆流型液体容器(稀释池、反应池)难以精确定量溶液体积。
在申请号:CN202023053891.7的中国专利申请中,涉及到一种双指标酶电极检测装置。本实用新型提供的双指标酶电极检测装置包括反应池、底物酶电极、产物酶电极、缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶,所述反应池包括通过管道串联的第一反应池和第二反应池;所述第一反应池内设置底物酶电极,第二反应池内设置产物酶电极;所述缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶通过管道汇总后,再分别与第一反应池和第二反应池通过管道连接。所述双指标酶电极检测装置可实现低浓度和高浓度物质的同时检测且不需要在仪器外进行额外的稀释,提高了检测的精确度。
在申请号:CN202011493669.0的中国专利申请中,涉及到一种双指标酶电极检测装置和实现生物反应器底物和产物的在线测试方法。本发明提供的双指标酶电极检测装置包括反应池、底物酶电极、产物酶电极、缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶,所述反应池包括通过管道串联的第一反应池和第二反应池;所述第一反应池内设置底物酶电极,第二反应池内设置产物酶电极;所述缓冲液瓶、标准液瓶和样品液瓶通过管道汇总后,再分别与第一反应池和第二反应池通过管道连接。所述双指标酶电极检测装置可实现低浓度和高浓度物质的同时检测且不需要在仪器外进行额外的稀释,提高了检测的精确度。
在申请号:CN201810491581.1的中国专利申请中,涉及到一种用于发酵液检测的直接生物电极分析装置与分析方法,包括:反应池、生物电极、缓冲液试剂盒以及排空泵。反应一段时间后生物电极接触到生物敏感电极之后,会产生直接电极转移,形成微弱的生物电化学反应电流信号,当进入反应池中的待测底物浓度高的时候,形成的反应电流也高,并且在一点的浓度范围之内,成线性比例关系。由于反应池中采用的工作腔为容量大的反应腔体,稀释了发酵液样品浓度,提供了改系统的抗干扰能力,同时增加了质控、定标、清洗等测空环节,直接生物电极采用高精度工业级微弱信号采集系统,可以了采集测试系统的电磁兼容性能。
以上现有技术均与本发明有较大区别,未能解决我们想要解决的技术问题,为此我们发明了一种新的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于工业现场生物反应器样品组分在线检测的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统包括反应池、精密注射器、稀释池、储液管道、第一蠕动泵、第二蠕动泵、第一标准样品瓶、第二标准样品瓶、缓冲液瓶、发酵罐和液体流向转换的第一多通道切换阀、第二多通道切换阀,该第一标准样瓶中装有第一标准液,该第二标准样瓶中装有第二标准液,该发酵罐中装有样品液,该第一多通道切换阀分别连接于该第一标准样品瓶、该第二标准样品瓶、该发酵罐,该第一蠕动泵的一端连接于该第一多通道切换阀,另一端连接于该第二多通道切换阀,该缓冲液瓶中装有缓冲液,并连接于该第二蠕动泵的一端,该第二蠕动泵的另一端连接于该精密注射器,该精密注射器连接于驱动电机进行驱动,并连接于该第二多通道切换阀,该稀释池中装有稀释液,其进液端连接于该第二多通道切换阀,出液端连接于该第一多通道切换阀,该反应池的进液端连接于该第二多通道切换阀,该储液管道的一端连接于该第二多通道切换阀。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统还包括废液池,该废液池分别连接于该储液管道的另一端、该反应池上部的逆流口以及该稀释池上部的逆流口。
该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统在运行时,首先,将该缓冲液瓶中的缓冲液充满该反应池和该稀释池;其次,在该反应池进行酶电极定标;再次,在该稀释池进行定标;最后,在该反应池进行样品测定。
在需要将缓冲液充满该反应池时,该第二蠕动泵启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,至该反应池充满、溢出,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池充满缓冲液后,该第二蠕动泵停止运行;
在需要将缓冲液充满该稀释池时,该第二蠕动泵启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该稀释池,至该稀释池充满、溢出,溢出的缓冲液经该稀释池上部的逆流口进入该废液瓶,该稀释池充满缓冲液后,该第二蠕动泵停止运行。
在该反应池进行酶电极定标时,首先,该第一蠕动泵启动,第二标准液瓶中的第二标准液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满第二标准液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的第二标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该取样环中,吸取一定量的第二标准液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的第二标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的第二标准液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,记录该反应池中待酶电极响应过程信号,将酶电极峰值响应信号值定标为X1;待酶电极响应峰值稳定采样后,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行。
在该稀释池进行定标时,首先,该第一蠕动泵启动,第一标准液瓶中的第一标准液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满第一标准液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的第一标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该取样环中,吸取一定量的第一标准液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的第一标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的第一标准液从该第二多通道切换阀注入该稀释池中;然后,该第一蠕动泵启动,该稀释池中稀释后的第一标准液通过该第一多通道切换阀、该第一蠕动泵、该第二多通道切换阀进入到该储液管道中;随后,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的稀释后的第一标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该取样环中,吸取一定量的稀释后的第一标准液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的稀释后的第一标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的第一标准液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,记录待酶电极响应过程信号;在该反应池内产生的电信号的峰值为稀释后第一标准液的测定值X2;电信号采集完成后,记录和计算稀释池的稀释倍数Y,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行;然后,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该稀释池,进行该稀释池的清洗。
该稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1N2 X2
N1:第一标准液标准物(葡萄糖)浓度;
N2:第二标准液标准物(葡萄糖)浓度;
X1:第二标准液的定标值;
X2:稀释后的第一标准液的测定值。
在该反应池中进行样品测定时,首先,该第一蠕动泵启动,该发酵罐中的样品液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满样品液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的样品液通过该第二多通道切换阀,进入到该取样环中,吸取一定量的样品液;再次,该驱动电机启动,将取样环吸取的一定量的样品液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的样品液从该第二多通道切换阀注入该稀释池中;然后,该第一蠕动泵启动,该稀释池中稀释后的样品液通过该第一多通道切换阀、该第一蠕动泵、该第二多通道切换阀进入到该储液管道中,该储液管道中充满后,该第一蠕动泵停止;随后,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的稀释后的样品液通过该第二多通道切换阀,进入到该取样环中,吸取一定量的稀释后的样品液;再次,该驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的稀释后的样品液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的样品液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,待酶电极响应峰值X0稳定采样后,计算和记录样品液中样品含量,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行。
计算和记录样品液中样品含量的公式为:
样品含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现:生物反应器酶电极在线检测的自动定标方法,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标方法采用了生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,包括:
步骤1,将缓冲液瓶中的缓冲液充满反应池和稀释池;
步骤2,在反应池进行酶电极定标;
步骤3,在稀释池进行定标;
步骤4,在反应池进行样品测定。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
在步骤1,在将缓冲液充满反应池时,第二蠕动泵启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,至反应池充满、溢出,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池充满缓冲液后,第二蠕动泵停止运行。
在步骤1,在将缓冲液充满稀释池时,第二蠕动泵启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入稀释池,至稀释池充满、溢出,溢出的缓冲液经稀释池上部的逆流口进入废液瓶,稀释池充满缓冲液后,第二蠕动泵停止运行。
步骤2包括:
步骤21,第一蠕动泵启动,第二标准液瓶中的第二标准液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满第二标准液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤22,驱动电机启动,储液管道中的第二标准液通过第二多通道切换阀,进入到取样环中,吸取一定量的第二标准液;
步骤23,驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的第二标准液推出到第二多通道切换阀后停止;第二蠕动泵启动,一定量的第二标准液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,记录反应池中待酶电极响应过程信号,将酶电极峰值响应信号值定标为X1。待酶电极响应峰值稳定采样后,第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行。
步骤3包括:
步骤31,第一蠕动泵启动,第一标准液瓶中的第一标准液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满第一标准液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤32,驱动电机启动,储液管道中的第一标准液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的第一标准液;
步骤33,驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的第一标准液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的第一标准液从第二多通道切换阀注入稀释池中;
步骤34,第一蠕动泵启动,稀释池中稀释后的第一标准液通过第一多通道切换阀、第一蠕动泵、第二多通道切换阀进入到储液管道中;
步骤35,驱动电机启动,储液管道中的稀释后的第一标准液通过第二多通道切换阀,进入到取样环中,吸取一定量的稀释后的第一标准液;
步骤36,驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的稀释后的第一标准液推出到第二多通道切换阀后停止。第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的第一标准液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,记录待酶电极响应过程信号;在反应池内产生的电信号的峰值为稀释后第一标准液的测定值X2;电信号采集完成后,记录和计算稀释池的稀释倍数Y;第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过该二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行;然后,第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入稀释池,进行稀释池的清洗。
在步骤36中,稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1/N2 X2
N1:第一标准液(标准物)浓度;
N2:第二标准液(标准物)浓度;
X1:第二标准液的定标值;
X2:稀释后的第一标准液的测定值。
步骤4包括:
步骤41,第一蠕动泵启动,发酵罐中的样品液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满样品液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤42,驱动电机启动,储液管道中的样品液通过第二多通道切换阀,进入该第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的样品液;
步骤43,驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的样品液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的样品液从第二多通道切换阀注入稀释池中;
步骤44,第一蠕动泵启动,稀释池中稀释后的样品液通过第一多通道切换阀、第一蠕动泵、第二多通道切换阀进入到储液管道中,储液管道中充满后,第一蠕动泵停止;
步骤45,驱动电机启动,储液管道中的稀释后的样品液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的稀释后的样品液;
步骤46,驱动电机启动,将取样环中吸取的一定量的稀释后的样品液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的样品液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,待酶电极响应峰值X0稳定采样后,计算和记录样品液中样品含量;第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行。
在步骤46,计算和记录样品液中样品含量的公式为:
样品含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)。
本发明中的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法,设计了具有相对恒定溶液体积的逆流池作为酶电极反应池和样品稀释池,应用于微管道系统的酶电极连续流动分析。在实际运行中,采用已知浓度的标准液分别对酶电极反应活性和样品稀释倍数进行测定,并通过样品稀释倍数和酶电极活性的定标,不配置机械手臂就能获取试液传递的精准信息,使分析系统的器件加工和组装简单可行,又具有检测系统的稳定性和准确性,适用于工业现场生物反应器(发酵罐等)样品组分(葡萄糖、乳酸等)在线检测。
附图说明
图1为本发明的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统的一具体实施例的结构图;
图2为本发明的一具体实施例中缓冲液连接反应池路径的示意图;
图3为本发明的一具体实施例中缓冲液连接稀释池路径的示意图;
图4为本发明的一具体实施例中标准液(瓶2)注入管道7连接路径的示意图;
图5为本发明的一具体实施例中标准液(瓶2)定量取样(环)路径的示意图;
图6为本发明的一具体实施例中定量标准液(瓶2)注入反应池路径的示意图;
图7为本发明的一具体实施例中标准液(瓶1)注入管道7连接路径的示意图;
图8为本发明的一具体实施例中标准液(瓶1)定量取样(环)路径的示意图;
图9为本发明的一具体实施例中定量标准液(瓶1)注入稀释池路径的示意图;
图10为本发明的一具体实施例中标准液(瓶1)稀释液注入管道7连接路径的示意图;
图11为本发明的一具体实施例中标准液(瓶1)稀释液定量取样(环)路径的示意图;
图12为本发明的一具体实施例中定量标准液(瓶2)稀释液注入反应池路径的示意图;
图13为本发明的一具体实施例中样品液注入管道7连接路径的示意图;
图14为本发明的一具体实施例中定量样品液注入稀释池路径的示意图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
本发明的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统包括:反应池、精密注射器、样品稀释池、液体流动的管道和液体驱动的蠕动泵、液体流向转换的两个多通道切换阀及液体或试剂容器(标准液瓶、缓冲液瓶、废液瓶)。
第一标准样瓶中装有第一标准液,并连接于第一多通道切换阀。
第二标准样瓶中装有第二标准液,并连接于第一多通道切换阀。
发酵罐中装有样品液,并连接于第一多通道切换阀。
第一蠕动泵的一端连接于第一多通道切换阀,另一端连接于第二多通道切换阀。
缓冲液瓶中装有缓冲液,并连接于第二蠕动泵的一端。
第二蠕动泵的另一端连接于精密注射器。
精密注射器连接于驱动电机进行驱动,并连接于第二多通道切换阀。
稀释池中装有稀释液,其进液端连接于第二多通道切换阀,出液端连接于第一多通道切换阀。稀释池还连接于废液瓶。
反应池的进液端连接于第二多通道切换阀,出液端连接于废液瓶。
储液管道的一端连接于第二多通道切换阀,另一端连接于废液瓶。
废液瓶用以收集废液。
本发明的生物反应器酶电极在线检测的自动定标方法包括:
步骤1,将缓冲液瓶中的缓冲液充满反应池和稀释池;
步骤2,在反应池进行酶电极定标;
步骤2具体包括:
步骤21,将标准液瓶2中的标准液注入到管道7;
步骤22,精密注射器电机启动,从管道7中吸取25μL标准液;
步骤23,精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动,取样环内标准液注入(酶电极)反应池,记录待酶电极响应过程信号,将酶电极峰值响应信号值定标为X1;待酶电极响应峰值稳定采样后,蠕动泵2再次启动,清洗反应池。
步骤3,在稀释池进行定标;
步骤3具体包括:
步骤31,将标准液瓶1中的标准液注入到管道7;
步骤32,精密注射器电机启动,从管道7中吸取25μL标准液;
步骤33,精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动,取样环内标准液注入稀释池;
步骤34,将稀释池中稀释后标准液注入管道7;
步骤35,精密注射器电机启动,从管道7中吸取25μL稀释后标准液;
步骤36,精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动,稀释后标准液注入(酶电极)反应池,记录待酶电极响应过程信号。在反应池内产生的电信号的峰值为稀释后标准液的测定值X2。电信号采集完成后,记录和计算稀释池的稀释倍数Y。待酶电极响应峰值稳定采样后,蠕动2泵再次启动,清洗反应池和稀释池。
稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1/N2 X2
N1:第一标准液(标准物)浓度
N2:第二标准液(标准物)浓度
X1:标准液瓶2中标准液定标值
X2:标准液瓶1中稀释液测定值
步骤4,进行样品测定。
步骤4包括:
步骤41,发酵罐中的样品液注入到管道7;
步骤42,精密注射器电机启动,从管道7中吸取25μL样品液;
步骤43,精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵启动,取样环内样品液注入稀释池;
步骤44,将稀释池中稀释后样品液注入管道7;
步骤45,精密注射器电机启动,从管道7中吸取25μL稀释后样品液;
步骤46,精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动,稀释后样品液注入(酶电极)反应池,记录酶电极响应过程信号。待酶电极响应峰值(X0)稳定采样后,蠕动泵2再次启动,进行反应池清洗。清洗完毕后,蠕动泵2停止运行。
计算和记录样品液中样品含量:
样品含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)。
本发明采用微管道系统和精密注射器组合,对酶电极活性和稀释池相对体积进行定量标定,器件加工和组装简单可行,具有系统的稳定性和准确性,适用于工业现场生物反应器样品组分在线检测。
以下为应用本发明的几个具体实施例
实施例1
在应用本发明的一具体实施例1中,如图1所示,图1为本发明的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统的结构图。以发酵罐样品中的葡萄糖(≤4.0g%)的测定为例,在线检测装置(图1)包括:电极响应信号获取的葡萄糖酶电极反应池(≤400μL)、取样和进样的精密注射器(0-50μL)、样品稀释池(≥1000μL)、液体流动的微管道和液体驱动的蠕动泵、液体流向转换的多通道切换阀(A、B)及液体或试剂容器(标准液瓶、缓冲液瓶、废液瓶)。在检测装置运行状态下,根据已知标准液浓度(4.000g/dl、0.100g/dl)和取样体积(25μL)以及对应的酶电极响应信号值,对反应池中酶电极固定化酶活性和稀释池中样品的稀释倍数进行定标。
1.准备
将在线检测装置通过管道2发酵罐取样口连接。配备缓冲液、标准液、酶电极等组件。然后接通电源,开机,按设定程序开始运行:
(1)缓冲液充满反应池:缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑨-⑩-管道8-反应池连通(图2)。蠕动泵2启动,缓冲液(瓶)注入(酶电极)反应池。至反应池充满、溢出,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入管道11-管道10-废液瓶。反应池充满缓冲液后,蠕动泵2停止运行。
(2)缓冲液充满稀释池:缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-②-①-管道9-稀释池连通(图3)。蠕动泵2启动,缓冲液(瓶)注入稀释池。至稀释池充满、溢出,溢出的缓冲液经稀释池上部的逆流口进入管道10-废液瓶。稀释池充满缓冲液后,蠕动泵2停止运行。
2.反应池酶电极定标
(1)标准液瓶2-管道4-多通道切换阀A⑤-⑥-⑦-⑧-蠕动泵1-管道5-多通道切换阀B③-④-⑦-⑧-管道7连通(图4)。蠕动泵1启动,标准液(0.10%葡萄糖)进入管道,至管道7充满标准液(≥50μL),蠕动泵1停止运行。
(2)精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图5)。精密注射器电机启动,吸取25μL标准液(0.10%葡萄糖)进入取样环⑤-⑥。
(3)缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑨-⑩--管道8-反应池连通(图6)。精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动,取样环内标准液(0.10%葡萄糖)注入(酶电极)反应池。蠕动泵2停止运行,记录待酶电极响应过程信号。待酶电极响应峰值稳定采样后,蠕动泵2再次启动,将缓冲液(瓶)注入(酶电极)反应池,进行反应池清洗,溢出的废液经反应池上部的逆流口进入管道11-管道10-废液瓶。清洗完毕后,蠕动泵2停止运行。
葡萄糖与反应池内葡萄糖氧化酶电极发生电化学反应,产生电流信号,电流信号的大小与葡萄糖浓度成正比。按照设定程序,将酶电极峰值响应信号值自动定标为X1(定标值:0.10%葡萄糖)。
3.稀释池定标
(1)标准液瓶1-管道3-多通道切换阀A③-④-⑦-⑧-蠕动泵1-管道5-多通道切换阀B③-④-⑦-⑧-管道7连通(图7)。蠕动泵1启动,标准液(4.00%葡萄糖)进入管道,至管道7充满标准液(≥50μL),蠕动泵1停止运行。
(2)精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图8)。精密注射器电机启动,吸取25μL标准液(4.00%葡萄糖)进入取样环⑤-⑥。
(3)缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-②-①--管道9-稀释池连通(图9)。精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止。蠕动泵2启动,取样环内标准液(4.00%葡萄糖)注入稀释池。
(4)稀释池-管道1-多通道切换阀A⑩-⑨-⑦-⑧-蠕动泵1-管道5-多通道切换阀B③-④-⑦-⑧-管道7连通(图10)。蠕动泵1启动,将稀释后标准液(4.00%葡萄糖)进入管道7。
(5)精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图11)。精密注射器电机启动,吸取25μL稀释后标准液(4.00%葡萄糖)进入取样环⑤-⑥。
(6)缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑨-⑩--管道6-反应池连通(图12)。精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止;蠕动泵2启动稀释后标准液(4.00%葡萄糖)注入(酶电极)反应池。蠕动泵2停止运行,记录待酶电极响应过程信号。待酶电极响应峰值稳定采样后,蠕动泵2再次启动,将缓冲液(瓶)注入(酶电极)反应池,进行反应池清洗,溢出的废液经反应池上部的逆流口进入管道11-管道10-废液瓶。清洗完毕后,蠕动泵2停止运行。然后按缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器多通道切换阀B⑥-⑤-②-①-管道9-稀释池通道(图13),蠕动泵2启动,清洗稀释池。
按照设定程序,在反应池内产生的电信号的峰值为稀释后标准液(4.00%葡萄糖)的测定值X2。电信号采集完成后,自动记录和计算稀释池的稀释倍数Y。
稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1/N2 X2
N1:第一标准液标准物(葡萄糖)浓度
N2:第二标准液标准物(葡萄糖)浓度
X1:标准液2(0.10%葡萄糖)标准液定标值
X2:标准液1(4.00%l葡萄糖)稀释液测定值
4.样品测定
以发酵液中葡萄糖在线检测为例,测定步骤如下:
(1)发酵罐-管道2-多通道切换阀A-①-②-⑦-⑧-蠕动泵1-管道5-多通道切换阀B③-④-⑦-⑧-管道7连通(图13)。蠕动泵1启动,样品液进入管道,至管道7充满样品液(≥50μL),蠕动泵1停止运行。
(2)精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图11)。精密注射器电机启动,吸取25μL样品液进入取样环⑤-⑥。
(3)缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-②-①--管道9-稀释池连通(图14)。精密注射器驱动电机启动,推出25μL液体后停止。蠕动泵2启动,样品液注入稀释池。
(4)稀释池-管道1-多通道切换阀A⑩-⑨-⑧-⑦-蠕动泵1-管道5-精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图10)。蠕动泵1启动,稀释后样品液进入管道7,待充满管道7后停止运行。
(5)精密注射器-多通道切换阀B⑥-⑤-⑦-⑧-管道7连通(图11)。精密注射器电机启动,吸取25μL稀释后样品液进入取样环。
(6)缓冲液瓶-蠕动泵2-管道6-精密注射器-8-多通道切换阀B⑥-⑤-⑨-⑩--管道6-反应池连通(图12)。精密注射器驱动电机启动,推出25μL稀释后样品液后停止;蠕动泵2启动,将稀释后样品液注入(酶电极)反应池。蠕动泵2停止运行,记录酶电极响应过程信号。待酶电极响应峰值(X0)稳定采样后,蠕动泵2再次启动,进行反应池清洗。清洗完毕后,蠕动泵2停止运行。
计算和记录样品液中葡萄糖含量:
葡萄糖含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)
当样品中葡萄糖浓度大于4.00%时,可通过精密注射器定量取样进行测定,并根据相应的样品稀释倍数计算测定结果。
根据本发明检测方法,首先采用4.0g%和0.10%的葡萄糖标准液在该分析装置上进行测定,确定酶电极反应池的定标值和稀释池稀释倍数的标定值。
表1.基于0.10%葡萄糖标准液的酶电极反应池定标
葡萄糖标准液(N2) 酶电极信号响应值 酶电极定标值(X1)
0.10%(0.100g/dl) 1.325 0.100
表2.基于4.0g%葡萄糖标准液的稀释池稀释倍数标定
在上述反应池定标和稀释池标定后,就可进行样品的测定。
实施例2:标准葡萄糖样品测定
1.配置不同浓度的葡萄糖标准液:1.0%、2.0%、3.0%、4.0%;
2.分别将1.0%、2.0%、3.0%、4.0%葡萄糖样品液连接到第一多通道切换阀的管道2(发酵罐连接管道)上,进行测定。测定结果如下:
表3.标准葡萄糖样品的测定
标准样品(%) 酶电极响应值(X0) 样品含量(%)
1.0 0.023 0.97
2.0 0.048 2.02
3.0 0.072 3.03
4.0 0.094 3.96
实施例3:谷氨酸发酵液样品中葡萄糖测定
将第一多通道切换阀通过管道2与发酵罐连接。根据发酵进程,取不同发酵时间的样品进行测定,结果如下:
表4.发酵过程葡萄糖含量的测定
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域技术人员来说,其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
除说明书所述的技术特征外,均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (17)

1.生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统包括反应池、精密注射器、稀释池、储液管道、第一蠕动泵、第二蠕动泵、第一标准样品瓶、第二标准样品瓶、缓冲液瓶、发酵罐和液体流向转换的第一多通道切换阀、第二多通道切换阀;该第一标准样瓶中装有第一标准液,该第二标准样瓶中装有第二标准液,该发酵罐中装有样品液;该第一多通道切换阀分别连接于该第一标准样品瓶、该第二标准样品瓶、该发酵罐;该第一蠕动泵的一端连接于该第一多通道切换阀,另一端连接于该第二多通道切换阀,该缓冲液瓶中装有缓冲液,并连接于该第二蠕动泵的一端;该第二蠕动泵的另一端连接于该精密注射器,该精密注射器连接于驱动电机进行驱动,并连接于该第二多通道切换阀,该稀释池中装有稀释液,其进液端连接于该第二多通道切换阀,出液端连接于该第一多通道切换阀;该反应池的进液端连接于该第二多通道切换阀,该储液管道的一端连接于该第二多通道切换阀。
2.根据权利要求1所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统还包括废液池,该废液池分别连接于该储液管道的另一端、该反应池上部的逆流口以及该稀释池上部的逆流口。
3.根据权利要求2所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统在运行时,首先,将该缓冲液瓶中的缓冲液充满该反应池和该稀释池;其次,在该反应池进行酶电极定标;再次,在该稀释池进行定标;最后,在该反应池进行样品测定。
4.根据权利要求2所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在需要将缓冲液充满该反应池时,该第二蠕动泵启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,至该反应池充满、溢出,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池充满缓冲液后,该第二蠕动泵停止运行;
在需要将缓冲液充满该稀释池时,该第二蠕动泵启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该稀释池,至该稀释池充满、溢出,溢出的缓冲液经该稀释池上部的逆流口进入该废液瓶,该稀释池充满缓冲液后,该第二蠕动泵停止运行。
5.根据权利要求2所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在该反应池进行酶电极定标时,首先,该第一蠕动泵启动,第二标准液瓶中的第二标准液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满第二标准液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的第二标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该第二通道切换阀中的取样环中,吸取一定量的第二标准液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的第二标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,该第二通道切换阀中的取样环中一定量的第二标准液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,记录该反应池中待酶电极响应过程信号,将酶电极峰值响应信号值定标为X1,待酶电极响应峰值稳定采样后,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行。
6.根据权利要求5所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在该稀释池进行定标时,首先,该第一蠕动泵启动,第一标准液瓶中的第一标准液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满第一标准液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射泵驱动电机启动,该储液管道中的第一标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该第二多通道切换阀的取样环中,吸取一定量的第一标准液;再次,该驱动电机启动,将该第二通道切换阀中的取样环中吸取的一定量的第一标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的第一标准液从该第二多通道切换阀注入该稀释池中;然后,该第一蠕动泵启动,该稀释池中稀释后的第一标准液通过该第一多通道切换阀、该第一蠕动泵、该第二多通道切换阀进入到该储液管道中;随后,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的稀释后的第一标准液通过该第二多通道切换阀,进入到该第二多通道切换阀的取样环中,吸取一定量的稀释后的第一标准液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的稀释后的第一标准液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的第一标准液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,记录待酶电极响应过程信号;在该反应池内产生的电信号的峰值为稀释后第一标准液的测定值X2;电信号采集完成后,记录和计算稀释池的稀释倍数Y,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行;然后,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该稀释池,进行该稀释池的清洗。
7.根据权利要求6所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,该稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1N2 X2
N1:第一标准液标准物(葡萄糖)浓度;
N2:第二标准液标准物(葡萄糖)浓度;
X1:第二标准液的定标值;
X2:稀释后的第一标准液的测定值。
8.根据权利要求7所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在该反应池中进行样品标定时,首先,该第一蠕动泵启动,该发酵罐中的样品液通过该第一多通道切换阀、该第二多通道切换阀进入到该储液管道,该储液管道充满样品液时,该第一蠕动泵停止运行;其次,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的样品液通过该第二多通道切换阀,进入到该第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的样品液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的样品液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的样品液从该第二多通道切换阀注入该稀释池中;然后,该第一蠕动泵启动,该稀释池中稀释后的样品液通过该第一多通道切换阀、该第一蠕动泵、该第二多通道切换阀进入到该储液管道中,该储液管道中充满后,该第一蠕动泵停止;随后,该精密注射器驱动电机启动,该储液管道中的稀释后的样品液通过该第二多通道切换阀,进入到该第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的稀释后的样品液;再次,该驱动电机启动,将吸取的一定量的稀释后的样品液推出到该第二多通道切换阀后停止,该第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的样品液从该第二多通道切换阀注入该反应池中,该第二蠕动泵停止运行,待酶电极响应峰值X0稳定采样后,计算和记录样品液中样品含量,该第二蠕动泵再次启动,该缓冲液瓶中的缓冲液通过该第二蠕动泵进入该精密注射器,再经由该精密注射器、该第二多通道转换阀进入该反应池,进行该反应池的清洗,溢出的缓冲液经该反应池上部的逆流口进入该废液瓶,该反应池清洗完毕后,该第二蠕动泵停止运行。
9.根据权利要求8所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,计算和记录样品液中样品含量的公式为:
样品含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)。
10.生物反应器酶电极在线检测的自动定标方法,其特征在于,该生物反应器酶电极在线检测的自动定标方法采用了权利要求1所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,包括:
步骤1,将缓冲液瓶中的缓冲液充满反应池和稀释池;
步骤2,在反应池进行酶电极定标;
步骤3,在稀释池进行定标;
步骤4,在反应池进行样品测定。
11.根据权利要求10所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在步骤1,在将缓冲液充满反应池时,第二蠕动泵启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,至反应池充满、溢出,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池充满缓冲液后,第二蠕动泵停止运行。
12.根据权利要求11所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在步骤1,在将缓冲液充满稀释池时,第二蠕动泵启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入稀释池,至稀释池充满、溢出,溢出的缓冲液经稀释池上部的逆流口进入废液瓶,稀释池充满缓冲液后,第二蠕动泵停止运行。
13.根据权利要求10所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,步骤2包括:
步骤21,第一蠕动泵启动,第二标准液瓶中的第二标准液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满第二标准液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤22,驱动电机启动,储液管道中的第二标准液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的第二标准液;
步骤23,驱动电机启动,将第二通道切换阀中的取样环中吸取的一定量的第二标准液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的第二标准液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,记录反应池中待酶电极响应过程信号,将酶电极峰值响应信号值定标为X1;待酶电极响应峰值稳定采样后,第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行。
14.根据权利要求13所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,步骤3包括:
步骤31,第一蠕动泵启动,第一标准液瓶中的第一标准液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满第一标准液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤32,驱动电机启动,储液管道中的第一标准液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的第一标准液;
步骤33,驱动电机启动,将第二通道切换阀中的取样环中吸取的一定量的第一标准液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的第一标准液从第二多通道切换阀注入稀释池中;
步骤34,第一蠕动泵启动,稀释池中稀释后的第一标准液通过第一多通道切换阀、第一蠕动泵、第二多通道切换阀进入到储液管道中;
步骤35,驱动电机启动,储液管道中的稀释后的第一标准液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的稀释后的第一标准液;
步骤36,驱动电机启动,将第二通道切换阀中的取样环吸取的一定量的稀释后的第一标准液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的第一标准液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,记录待酶电极响应过程信号;在反应池内产生的电信号的峰值为稀释后第一标准液的测定值X2;电信号采集完成后,记录和计算稀释池的稀释倍数Y,第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过该二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行;然后,第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入稀释池,进行稀释池的清洗。
15.根据权利要求14所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在步骤36中,稀释池的稀释倍数:
Y=N1 X1N2 X2
N1:第一标准液标准物(葡萄糖)浓度;
N2:第二标准液标准物(葡萄糖)浓度;
X1:第二标准液的定标值;
X2:稀释后的第一标准液的测定值。
16.根据权利要求15所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,步骤4包括:
步骤41,第一蠕动泵启动,发酵罐中的样品液通过第一多通道切换阀、第二多通道切换阀进入到储液管道,储液管道充满样品液时,第一蠕动泵停止运行;
步骤42,驱动电机启动,储液管道中的样品液通过第二多通道切换阀,进入该第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的样品液;
步骤43,驱动电机启动,将第二通道切换阀中的取样环吸取的一定量的样品液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的样品液从第二多通道切换阀注入稀释池中;
步骤44,第一蠕动泵启动,稀释池中稀释后的样品液通过第一多通道切换阀、第一蠕动泵、第二多通道切换阀进入到储液管道中,储液管道中充满后,第一蠕动泵停止;
步骤45,驱动电机启动,储液管道中的稀释后的样品液通过第二多通道切换阀,进入到第二多通道切换阀取样环中,吸取一定量的稀释后的样品液;
步骤46,驱动电机启动,将第二通道切换阀中的取样环吸取的一定量的稀释后的样品液推出到第二多通道切换阀后停止,第二蠕动泵启动,一定量的稀释后的样品液从第二多通道切换阀注入反应池中,第二蠕动泵停止运行,待酶电极响应峰值X0稳定采样后,计算和记录样品液中样品含量;第二蠕动泵再次启动,缓冲液瓶中的缓冲液通过第二蠕动泵进入精密注射器,再经由精密注射器、第二多通道转换阀进入反应池,进行反应池的清洗,溢出的缓冲液经反应池上部的逆流口进入废液瓶,反应池清洗完毕后,第二蠕动泵停止运行。
17.根据权利要求16所述的生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统,其特征在于,在步骤46,计算和记录样品液中样品含量的公式为:
样品含量(%)=酶电极响应值(X0)×稀释倍数(Y)。
CN202311281329.5A 2023-10-07 2023-10-07 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法 Active CN117347457B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311281329.5A CN117347457B (zh) 2023-10-07 2023-10-07 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311281329.5A CN117347457B (zh) 2023-10-07 2023-10-07 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117347457A true CN117347457A (zh) 2024-01-05
CN117347457B CN117347457B (zh) 2024-07-02

Family

ID=89370335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311281329.5A Active CN117347457B (zh) 2023-10-07 2023-10-07 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117347457B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07311127A (ja) * 1994-03-25 1995-11-28 New Oji Paper Co Ltd 液体試料連続測定装置及び測定方法
US20070128087A1 (en) * 2003-08-22 2007-06-07 Ismatec Sa, Laboratoriumstechnik Device for automated bioreactor sampling
CN101655423A (zh) * 2009-09-02 2010-02-24 广州市怡文科技有限公司 一种精确取液计量装置及方法
CN101793902A (zh) * 2010-03-29 2010-08-04 河海大学 一种流动注射快速分析水质余氯的装置及其分析方法
CN102401834A (zh) * 2011-04-26 2012-04-04 中南大学 一种高温高浓稠料液多通道在线取样进样方法
CN108426938A (zh) * 2018-05-21 2018-08-21 山东省科学院生物研究所 一种用于发酵液检测的直接生物电极分析装置与分析方法
CN109470544A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 基础科学公司 用于在线双级样本稀释的系统和方法
CN209432755U (zh) * 2018-12-29 2019-09-24 苏州天蓝分析仪器有限公司 一种可分离水蒸气的voc监测设备
CN111624280A (zh) * 2020-06-10 2020-09-04 郑州安诺科学仪器有限公司 一种自动配制气体标准曲线的装置和方法
CN112505122A (zh) * 2020-12-17 2021-03-16 山东省科学院生物研究所 一种双指标酶电极检测装置和对生物反应器内底物和产物的在线测试方法
CN213580927U (zh) * 2020-10-28 2021-06-29 江苏玫克森环保科技有限公司 一种高精度防泄漏水质全自动在线分析仪
CN113125785A (zh) * 2021-03-29 2021-07-16 深圳市科曼医疗设备有限公司 高浓度样本的检测和时序调用方法
CN115184441A (zh) * 2022-07-26 2022-10-14 山东艾科森特生物科技有限公司 一种发酵生产过程多通道酶电极在线检测装置及方法
CN218297773U (zh) * 2022-08-05 2023-01-13 厦门市吉龙德环境工程有限公司 一种带有稀释功能的水路结构
CN115616233A (zh) * 2022-11-13 2023-01-17 北京宝德仪器有限公司 用于流动注射分析仪的在线稀释装置以及方法
US20230066692A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sample analysis apparatus and sample analysis method

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07311127A (ja) * 1994-03-25 1995-11-28 New Oji Paper Co Ltd 液体試料連続測定装置及び測定方法
US20070128087A1 (en) * 2003-08-22 2007-06-07 Ismatec Sa, Laboratoriumstechnik Device for automated bioreactor sampling
CN101655423A (zh) * 2009-09-02 2010-02-24 广州市怡文科技有限公司 一种精确取液计量装置及方法
CN101793902A (zh) * 2010-03-29 2010-08-04 河海大学 一种流动注射快速分析水质余氯的装置及其分析方法
CN102401834A (zh) * 2011-04-26 2012-04-04 中南大学 一种高温高浓稠料液多通道在线取样进样方法
CN109470544A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 基础科学公司 用于在线双级样本稀释的系统和方法
CN108426938A (zh) * 2018-05-21 2018-08-21 山东省科学院生物研究所 一种用于发酵液检测的直接生物电极分析装置与分析方法
CN209432755U (zh) * 2018-12-29 2019-09-24 苏州天蓝分析仪器有限公司 一种可分离水蒸气的voc监测设备
CN111624280A (zh) * 2020-06-10 2020-09-04 郑州安诺科学仪器有限公司 一种自动配制气体标准曲线的装置和方法
CN213580927U (zh) * 2020-10-28 2021-06-29 江苏玫克森环保科技有限公司 一种高精度防泄漏水质全自动在线分析仪
CN112505122A (zh) * 2020-12-17 2021-03-16 山东省科学院生物研究所 一种双指标酶电极检测装置和对生物反应器内底物和产物的在线测试方法
CN113125785A (zh) * 2021-03-29 2021-07-16 深圳市科曼医疗设备有限公司 高浓度样本的检测和时序调用方法
US20230066692A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sample analysis apparatus and sample analysis method
CN115184441A (zh) * 2022-07-26 2022-10-14 山东艾科森特生物科技有限公司 一种发酵生产过程多通道酶电极在线检测装置及方法
CN218297773U (zh) * 2022-08-05 2023-01-13 厦门市吉龙德环境工程有限公司 一种带有稀释功能的水路结构
CN115616233A (zh) * 2022-11-13 2023-01-17 北京宝德仪器有限公司 用于流动注射分析仪的在线稀释装置以及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117347457B (zh) 2024-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Garn et al. A flow injection analysis system for fermentation monitoring and control
CN111289295A (zh) 一种用于生物反应过程在线取样检测装置及其方法
CN101793902A (zh) 一种流动注射快速分析水质余氯的装置及其分析方法
CN108918626B (zh) 浓度响应型生化多组分在线分析仪
CN209485753U (zh) 一种用于生物反应过程在线取样检测装置
Schuhmann et al. Development of an extremely flexible automatic analyzer with integrated biosensors for on-line control of fermentation processes
CN102141535B (zh) 酶注射式葡萄糖传感在线分析仪
CN109239141B (zh) 一种基于醇类气体浓度在线检测的发酵过程反馈补料控制装置及方法
CN110967309A (zh) 一种水质消毒过程中有效氯的在线检测系统和方法
CN102288653A (zh) 生化需氧量bod在线测定仪及用其检测的方法
Nielsen et al. FIA for on‐line monitoring of important lactic acid fermentation variables
CN117347457B (zh) 生物反应器酶电极在线检测的自动定标系统及方法
CN115184441B (zh) 一种发酵生产过程多通道酶电极在线检测装置及方法
US9631219B2 (en) Metabolic rate indicator for cellular populations
CN112505122B (zh) 一种双指标酶电极检测装置对底物和产物的测试方法
CN214310287U (zh) 一种双指标酶电极检测装置
CN214097496U (zh) 一种在线样品分析装置
CN108426938A (zh) 一种用于发酵液检测的直接生物电极分析装置与分析方法
CN212391398U (zh) 海水中痕量硝酸盐或亚硝酸盐自动分析仪
CN1402009A (zh) 一种生物反应过程在线检测系统的取样稀释装置
CN208224158U (zh) 一种用于发酵液检测的直接生物电极分析装置
CN204594978U (zh) 一种生物反应器型bod在线分析测定仪
CN114518240A (zh) 一种在线样品分析装置
JPH08101212A (ja) 液体試料連続測定装置
Danielsson Fermentation monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant