活細(xì)胞濃度是與生物活體細(xì)胞的生長(zhǎng)、代謝、生產(chǎn)力相關(guān)的重要生理參數(shù),想要觀察記錄生物活體的生長(zhǎng)過(guò)程就必須更加細(xì)致地深入了解活細(xì)胞在生長(zhǎng)周期中的參數(shù)變化,諸如數(shù)量、體積、濃度、電導(dǎo)率等�；罴�(xì)胞濃度和電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)可以幫助研究人員測(cè)量活細(xì)胞溶液的電導(dǎo)率,估計(jì)溶液中的活細(xì)胞濃度,觀察記錄活細(xì)胞的繁殖過(guò)程,對(duì)食品醫(yī)藥、微生物、發(fā)酵工程等領(lǐng)域研究應(yīng)用具有重要意義。本文首先介紹了課題的研究背景,概述了課題的研究意義,介紹了國(guó)內(nèi)外活細(xì)胞濃度和電導(dǎo)率測(cè)量的發(fā)展歷程。在此基礎(chǔ)上建立了活細(xì)胞極化的物理和數(shù)學(xué)模型,通過(guò)分析現(xiàn)有測(cè)量方式的優(yōu)缺點(diǎn),確定了本系統(tǒng)采用的測(cè)量結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體測(cè)量方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、控制邏輯設(shè)計(jì)和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)部分主要包括激勵(lì)信號(hào)源的硬件組成、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)和采集傳輸電路設(shè)計(jì),控制邏輯設(shè)計(jì)部分主要包括激勵(lì)信號(hào)源工作模式配置、采集傳輸邏輯設(shè)計(jì),重點(diǎn)研究了以下三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),分別為激勵(lì)信號(hào)源中可變分壓設(shè)計(jì)和阻值劃分方法,激勵(lì)信號(hào)源掃頻、定頻工作模式的實(shí)現(xiàn)方法,調(diào)理電路中差分接收、同步解調(diào)、低通濾波、低頻增益可調(diào)放大等四級(jí)調(diào)理電路的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)搭建系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境來(lái)驗(yàn)證... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ABER活細(xì)胞濃度在線(xiàn)分析儀Fig.1-1ABERlivecellconcentrationonlineanalyzer

中北大學(xué)學(xué)位論文3度、電導(dǎo)率等參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果不受溶液內(nèi)部環(huán)境因素的影響，包括細(xì)胞碎片、溶液泡沫、細(xì)小顆粒等。目前生物細(xì)胞在線(xiàn)檢測(cè)儀有四種型號(hào)，圖1-1就是其中一種型號(hào)的檢測(cè)儀，配套的檢測(cè)傳感頭直徑有兩種，分別是12mm和25mm，長(zhǎng)度可定制，最新的儀器還可以進(jìn)行頻率自動(dòng)掃描、自動(dòng)清洗、高溫消毒等操作。ABER細(xì)胞在線(xiàn)分析儀憑借專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和儀器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，領(lǐng)跑生物量測(cè)量領(lǐng)域，不僅在生物研究中應(yīng)用愈加廣泛，同時(shí)也給微生物實(shí)時(shí)測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)豐富的技術(shù)支持。法國(guó)FOGALE公司也是電容法活細(xì)胞檢測(cè)領(lǐng)域的佼佼者之一，主要面向生物制藥領(lǐng)域。如圖1-2，F(xiàn)OGALE公司生產(chǎn)的EVO200活細(xì)胞在線(xiàn)分析儀也是利用活細(xì)胞的介電特性，可以自由設(shè)定工作頻率和檢測(cè)培養(yǎng)周期，運(yùn)行時(shí)間也可以自主設(shè)置，四個(gè)電極可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)工作，分別連接不同直徑和長(zhǎng)度的探頭。結(jié)合光密度法，使用配套分析軟件，可以測(cè)出細(xì)胞液的所有細(xì)胞濃度，包含死細(xì)胞，可以得出細(xì)胞比生長(zhǎng)速率和細(xì)胞平均直徑等信息，為生產(chǎn)者提供準(zhǔn)確的變化信息，在當(dāng)前生物制藥和發(fā)酵領(lǐng)域具有十分重要的地位。圖1-1ABER活細(xì)胞濃度在線(xiàn)分析儀Fig.1-1ABERlivecellconcentrationonlineanalyzer圖1-2FOGALE生物細(xì)胞在線(xiàn)分析儀Fig.1-2FOGALEbiologicalcellonlineanalyzer

中北大學(xué)學(xué)位論文12圖2-5不同濃度細(xì)胞在不同頻率下的電容變化趨勢(shì)圖Fig.2-5Thevariationtrendofcapacitanceofdifferentconcentrationsofcellsatdifferentfrequencies2.2.2數(shù)學(xué)模型在0.1-10MHz的特定頻率下，研究系統(tǒng)的特性、測(cè)量電極的大小和幾何形狀、電極和系統(tǒng)的相互作用決定了兩個(gè)變量電容C和電導(dǎo)G的值。電容、電極和電導(dǎo)的相互關(guān)系可以用以下公式表示：0/rCAd（式2-4）GA/d（式2-5）其中C為電容，G為電導(dǎo)值，為電導(dǎo)率，對(duì)于平行板電極，d表示兩個(gè)平板電極之間的距離，ε0是一個(gè)常數(shù)，代表真空狀態(tài)下的介電常數(shù)，A表示的是兩個(gè)平板電極的有效面積，εr是相對(duì)介電常數(shù)，電極常數(shù)為d/A，具體數(shù)值與電極的形狀面積和電極間距相關(guān)。1957年，施旺關(guān)聯(lián)理想球形細(xì)胞溶液的電容值和細(xì)胞半徑r、單位面積膜電容Cm，得出：94mrPCACd（式2-6）其中，P由單位體積的細(xì)胞密度N和細(xì)胞體積決定，是面積為A的平行板和距離d的懸浮液中細(xì)胞的體積分?jǐn)?shù)，脂質(zhì)膜單位膜面積的電容值約為0.5-1.02uF/cm，因此電

【參考文獻(xiàn)】：
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