Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования и устройство для его осуществления

Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, предусматривающий .измерение тепловой энергии, выделяемой клетками в проточном микрокалориметре , и охлаждение ферментера хладагентом, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности, дополнительно измеряют количество тепла, отводимого хладагентом из ферментера, и в соответствии с измеренным количеством тепла изменяют расход суспензии клеток через микрокалориметр, а концентрацию живых клеток вычисляют путем почлен ного деления измеренного количества тепла на количество тепла, вьщеляемого одной клеткой. 2. Устройство для измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, включающее ферментер, двухконтурньш проточный микрокалориметр, интегратор микрокалориметра , блок контроля температуры в ферментере, насос для подачи хладагента, линию подачи и отведения хладагента и насос микрокалориметра, отличающееся S тем, что, с целью повьппеиия точности , оно снабжено последовательно соединенными теплосчетчиком, дополнительным интегратором, делителем сигнала теплосчетчика и блоком сравнения с индикатором концентрации живых клеток, а также делителем сигнала микрокалориметра, связанного с блоком сравнения, насосом хладаген та, интегратором микрокалориметра и 4аь дополнительным интегратором, причем последний через делитель сигнала теплосчетчика связан с насосом и 00 интегратором микрокалориметра, а теплосчетчик установлен на лииии подачи и отведения хладагента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1174473 A (51)4 С 12 С 1/06

11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHDMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО .ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3668075/28-13 (22) 25.07.83 (46) 23.08.85.Бюл. 1Ф 31 (72) Д.П.Лебедев и.А.А.Тарасиков (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 459710, кл, С 12 0 1/06, 1975 °

Авторское свидетельство СССР

395437, кл, С 12 Q 1/06, 1973, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРА11ИИ

ЖИВЫХ КЛЕТОК В ПРОЦЕССЕ ОБЪЕМНОГО

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, предусматривающий .измерение тепловой энергии, выделяемой клетками в проточном микрокалориметре, и охлаждение ферментера хладагентом, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют количество тепла, отводимого хладагеитом из ферментера, и в соответствии с измеренным количеством тепла изменяют расход суспензии клеток через микрокалориметр, а концентрацию живых клеток вычисляют путем почленного деления измеренного количества тепла на количество тепла, выделяемого одной клеткой.

2. Устройство для измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, включающее ферментер, двухконтурный проточный микрокапориметр, интегратор микрокапориметра, блок контроля температуры в ферментере, .насос для подачи хладагента, линию подачи и отведения хладагента и насос микрокалориметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено последовательно соединенными теплосчетчиком, дополнительным интегратором, делителем сигнала теплосчетчика и блоком сравнения с индикатором концентрации живых клеток, а также делителем сигнала микрокалориметра, связанного с блоком сравнения, насосом хладаген- Я та, интегратором микрокалориметра и дополнительным интегратором, причем вфла последний через делитель сигнала 4h теплосчетчика связан с насосом и 3 интегратором микрокалориметра, а фф теплосчетчик установлен на линии подачи и от в еде ни я хл ада гент а.

1 11744

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при контроле процессов выращивания микроорганизмов, производства антибиотиков и других э лекарственных препаратов, а также продуктов микробиологического синтеза, Цель изобретения — повышение точности измерения концентрации.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит ферментер 1, проточный микрокалориметр 2 с фильтром 3 газовых пузырьков, ьентилем 4, сборником 5 эталонной жидкости и двухканальным насосом 6, блск 7 контроля температуры с нагревателем 8 датчиком 9 температуры и электромагнитным клапаном 10, включенным в 20 линию ll подачи и отведения хладагента с теплосчетчиком 12, автономный теплообменник 13 и насос 14, интегратор 15 микрокалориметра, дополнительный интегратор 16, делитель !7 7 сигнала и дополнительный делитель

18 сигнала, блок 19 сравнения с инцикатором концентрации живых клеток и мешалку 20.

Пример, При культивирова- 30 нии микроорганизмов после заливки в ферментер 1 питательной среды включают мешалку 20, блок 7 контроля температуры, насос б микрокалориметра и насос 14 хладагента. Выводят установ-35 ку на рабочий температурный режим, который осуществляется блоком 7 контроля температуры с нагревателем 8 и датчиком 9 температуры. Определяют лэкспериментальные нули" (началь- ù ные уровни интегрирования сигналов ) микрокалориметра 2 и теплосчетчика

l2 при начальных расходах хладагента и жидкостей микрокалориметра (питательной среды и эталонной жидкос- 45 ти ). В этих условиях выходные сигналы интеграторов 16 и 15 устанавливают равными нулю путем компенсации входных сигналов. Сигналы с выходов делителей 17 и 18 равны нулю, поэтому индикатор блока 19 сравнения показывает нулевую концентрацию

После этого осуществляют посев куль-.. туры в фермеитер, По мере роста концентрации живых у клеток в ферментере увеличивается тепловыделение как в самом ферментере, так и в микрокалориметре, Сиг73 г нал с датчика 9 температуры поступает на блок 7 контроля, который выдает сигнал на электромагнитный клапан 10 и последний открывается.

Хладагент подается насосом 14,по линии 11 через теплосчетчик 12, автономный теплообменник 13 и вновь возвращается через теплосчетчик по линии 11, Сигнал теплосчетчика 12, пропорциональный количеству теплоты, отведенной хладагентом из ферментера

1, поступает на вход интегратора 16 теплосчетчика, а с выхода интегратора на делитель 17, в котором путем деления на величину, пропорциональную энергии одной клетки (эта величина закладывается в делитель перед работой ), определяют сигнал, пропорциональный концентрации живых клеток.

Этот сигнал с выхода делителя 17 поступает на блок 19 сравнения, на интегратор 15 микрокалориметра и на насос 6.

Последний пропорционально этому сигналу увеличивает расход культуральной жидкости в микрокалориметре, что приводит к уменьшению времени пребывания клеток в MHKpoKGJIopHMpY» ре и сохранению их жизнедеятельности °

Изменение расхода в микрокалориметре 2 вызывает изменение его выходного сигнала в соответствии с динамической характеристикой, что может привести к неправильным показателям интегратора 15 микрокалориметра. Чтобы этого не произошло, сигнал, поступающий с делителя 17, изменяет масштаб интегрирования сигнала, поступающего с микрокалориметра 2. Этот сигнал, пропорциональный теплоте, выделяемой клетками в микрокалориметре 2, интегрируется и с выхода интегратора 15 поступает на делитель

18, в котором путем деления на величину, пропорциональную энергии одной клетки (эта величина закладывается в делитель перед работой), определяют сигнал, пропорциональный концентрации живых клеток, Этот сигнал с выхода делителя 18 поступает на блок 19 сравнения, с второго выхода — на интегратор 16 теплосчетчика, а с третьего — на насос 14.

Последний пропорционально этому сигналу увеличивает расход хладагента через автономный теплообменник 13 при включении электромагI 174473 нитного клапана 10 от блока 7 контроля температуры. Увеличение расхода делает возможным увеличение теплосъема с объема ферментера 1, Ь что необходимо по мере роста концентрации клеток для поддержания температурных условий в ферментере.

Изменение расхода хладагента через теплосчетчик вызывает изменение его выходного сигнала в соответствии с его динамической характеристикой, что может привести к неправильным показателям интегратора 16 теплосчетчика. Чтобы этого не произошло, сигнал, поступающий с делителя

18, изменяет масштаб интегрирования сигнала, поступающего с теплосчетчика 12, Блок 9 сравнения, на который поступают сигналы с выходов делителей 17 и 18, вырабатывает сигнал, пропорциональный среднему значению поступающих сигналов, индикатор этого блока показывает значение концентрации живых клеток, пропорцио;О нальное этому сигналу, Применение коррекции скорости потока через микрокалориметр позволяет -избежать гибели клеток в последнем вследствие недостатка кисло15 рода и связанного с этим занижения концентрации.