[發明專利]監測密閉式光生物反應器中氧含量和微藻生理活性的系統

無效

• 申請號: 201210014379.2
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102604823A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 韓志國;顧群;畢昆;王陽陽;呂中賢;姜星
• 申請（專利權）人: 上海澤泉科技有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/00;G06F19/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及光生物反應器領域，具體來說，本發明涉及一種監測密閉式光生物反應器中氧含量和微藻生理活性的系統。

背景技術

由于化石燃料屬于不可再生能源，儲量有限，且隨著經濟的發展對能源的需求越來越大，這直接推動科研人員加快了尋找替代能源的步伐。生物能源是各國政府聚焦的主要替代能源之一。單細胞微藻盡管結構簡單，但與高等植物相比其轉化太陽能為化學能的效率更高，且微藻生長速度快，單位面積的產量是高等植物的數倍，因此微藻已成為能源生物的研究熱點。其中利用微藻產氫和利用微藻產油是近年來備受關注的領域。

從1970年代開始，利用微藻制備清潔能源氫氣就備受關注。盡管氫氣是微藻光合作用的副產物，但光合作用放出的氧氣又會抑制氫氣的產生。2000年美國加州大學伯克利分校的Melis教授提出了缺硫產氫的方法(Melis?et?al.，2000，Plant?Physiology，122：127-136.)，即先高密度光合自養培養微藻(此時反應器中有氧)，然后限制硫的供給或直接將藻轉移到缺硫的培養基中從而抑制光合放氧過程，創造無氧條件，促進微藻產氫。

中國發明專利CN?100355898C公布了一種海洋綠藻兩步法生物光解水制氫方法，將海洋綠藻正常培養后，獲得生物量，然后置于無硫海水中進行暗誘導創造無氧條件，再光照促進產氫。缺硫創造無氧條件產氫已成為近10年來國際上微藻產氫領域的主流研究方向(Burgess?et?al.，2011，Advances?in?Applied?Microbiology，75：71-110.)。

目前幾乎所有的生物反應器都配備了Clark氧電極測量反應器內部的溶解氧含量。但Clark氧電極必須要在反應器外壁上打孔，插入反應器內部與液體進行接觸才能測量。Clark氧電極需要經常校準，由于在反應器內部難以校準，這就需要將它拆下來，因此反應器壁上的孔不能是永久固定的。一方面由于經常拆卸，在電極插入部位就容易造成漏氣，這對于密閉式微藻產氫系統是非常不利的；另一方面當電極拿出來校準的過程中有可能染菌，進而造成反應器內部藻液的污染，大大影響微藻的培養速率和品質。

調制葉綠素熒光技術作為光合作用的有效探針，具有快速、可靠、非破壞性等特點(Papageorgiou?GC，Govindjee.Chlorophyll?a?Fluorescence：a?Signature?of?Photosynthesis.Dordrecht：Springer；2004.)。Masojídek等利用調制葉綠素熒光儀PAM?101-103檢測了管式光生物反應器中螺旋藻的生理活性(Masoiídek?et?al.，2003，Journal?of?Applied?Phycology，15：239-248.)。美國專利US?7299785?B2提出了利用便攜式調制葉綠素熒光儀PAM-2000監測的光生物反應器中產氫微藻的葉綠素熒光參數的變化來判斷微藻是否合成氫酶啟動產氫過程的方法。上述應用都是將調制葉綠素熒光儀的光纖對準反應器的外壁，對反應器內部的微藻光合作用進行測量。但無論PAM?101-103還是PAM-2000，其測量數據是完全獨立的，不能與其它監測傳感器集成控制，數據也需要單獨分析，這極大限制了該技術的應用。同時，一臺PAM?101-103或一臺PAM-2000一次只能監測一個反應器的數據，如果要監測多個反應器，需要重復購置多套PAM?101-103或PAM-2000，價格非常昂貴，不適合生產上大規模使用。此外，在美國專利US?7299785?B2的實驗過程中對反應器內部氧的測量仍采用了插入式Clark氧電極測量，既容易漏氣也容易造成污染。

綜上，目前急需一種既能夠不插入反應器內就監測密閉式光生物反應器中氧含量和葉綠素熒光參數變化，又支持多通道同時測量的集成系統，來同時監測多個光生物反應器內部微藻培養液的氧含量和葉綠素熒光參數變化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種非接觸式在線監測系統，對密閉式光生物反應器中的氧含量和微藻生理活性進行在線監測。

為解決上述技術問題，本發明提供一種監測密閉式光生物反應器中氧含量和微藻生理活性的系統，包括：

一個或多個監測子系統，用于監測所述氧含量和所述微藻生理活性的數據；

數據采集器，與一個或多個所述監測子系統相連接，用于采集所述監測子系統傳送回來的數據信號；

電腦客戶端，與所述數據采集器相連接，用于顯示監測結果。

可選地，所述系統還包括：