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

)4 С 12 С ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ ПО .ДЕЛАМ ИЗОБРЕ 1 Э 1 ОБРЕТЕН У ем почленколичествпу ог вычи сл яю вых клет ного дел тепла на ния измерколичествклеткой.ройство дл ляемое о одно 2. Уения кони тведения хладагент ач ОПИСАНИЕ И И АВТОРСНОМУ СЗИД(72) Д.П.Лебедев и.А,А.Тарасиков (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения(56) Авторское свидетельство СССР В 459710, кл, С 12 0 1/06, 1975.Авторское свидетельство СССР У 395437, кл, С 12 Я 1/06, 1973, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖИВЫХ КЛЕТОК В ПРОЦЕССЕ ОБЪЕМНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ИУСТРОИСТВО 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 жицентрации живых клеток в процессеобъемного культивирования, включающее ферментер, двухконтурный проточный микрокапориметр, интегратор микрокапориметра, блок контроля температуры в ферментере, .насос дляподачи хладагента, линию подачи и отведения хладагента и насос микрокалориметра, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено последовательносоединенными теплосчетчиком, дополнительным интегратором, делителем сигнала теплосчетчика и блоком сравнения с индикатором концентрации живых клеток, а также делителем сигнала микрокалориметра, связанного Пфф с блоком сравнения, насосом хладаген- Пффф та, интегратором микрокалориметраи п 3 дополнительным интегратором, причем пфЬ последний через делитель сигнала пЬ плосчетчика связан с насосом и интегратором микрокалориметра, а теплосчетчик установлен на линии1 11744Изобретение относится к микробиологической промышленности и можетбыть использовано при контроле процессов выращивания микроорганизмов,производства антибиотиков и других 5лекарственных препаратов, а такжепродуктов микробиологического синтеза,Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации.1 ОНа чертеже представлено предлагаемое устройство.ОУстройство содержит ферментер 1,проточный микрокалориметр 2 с фильтром 3 газовых пузырьков, ьентилем 4,сборником 5 эталонной жидкости идвухканальным насосом 6, блск 7 контроля температуры с нагревателем 8датчиком 9 температуры и электромагнитным клапаном 10, включенным в 20линию 11 подачи и отведения хладагента с теплосчетчиком 12, автономный теплообменник 13 и насос 14, интегратор 15 микрокалориметра,дополнительный интегратор 16, делитель 17 75сигнала и дополнительный делитель18 сигнала, блок 19 сравнения с инцикатором концентрации живых клеток имешалку 20.П р и м е р, При культивировании микроорганизмов после заливкив ферментер 1 питательной среды включают мешалку 20, блок 7 контроля температуры, насос 6 микрокалориметра инасос 14 хладагента. Выводят установ-З 5ку на рабочий температурный режим,который осуществляется блоком 7 контроля температуры с нагревателем 8и датчиком 9 температуры. Определяют лэкспериментальные нули" (началь- щные уровни интегрирования сигналовмикрокалориметра 2 и теплосчетчика12 при начагьных расходах хладагента и жидкостей микрокалориметра (питательной среды и эталонной жидкости ). В этих условиях выходные сигналы интеграторов 16 и 15 устанавливают равными нулю путем компенсациивходных сигналов. Сигналы с выходовделителей 17 и 18 равны нулю, поэтому индикатор блока 19 сравненияпоказывает нулевую концентрациюПосле этого осуществляют посев куль-туры в фермеитер,По мере роста концентрации живых 55клеток в ферментере увеличиваетсятепловыделение как в самом ферментере, так и в микрокалориметре, Сиг 73 гнал с датчика 9 температуры поступает на блок 7 контроля, который выдает сигнал на электромагнитный клапан 1 О, 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 ферментера1, поступает на вход интегратора 16теплосчетчика, а с выхода интегратора на делитель 17, в котором путемделения на величину, пропорциональную энергии одной клетки (эта величина закладывается в делитель передработой ), определяют сигнал, пропорциональный концентрации живых клеток,Этот сигнал с выхода делителя 17 поступает на блок 19 сравнения, наинтегратор 15 микрокалориметра ина насос 6,Последний пропорционально этому сигналу увеличивает расход культу- ральной жидкости в микрокалориметре, что приводит к уменьшению времени пребывания клеток в микрокалориметре 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 живь 1 х 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 хлад- агента через автономный теплообменник 13 при включении электромагнитного клапана 10 от блока 7 кон троля температуры. Увеличение расхода делает возможным увеличение теплосъема с объема ферментера 1,Ьчто 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 тепло- счетчика. 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;0 нальное этому сигналу,Применение коррекции скорости потока через микрокалориметр позволяет .избежать гибели клеток в последнем вследствие недостатка кисло рода и связанного с этим заниженияконцентрации.