Правильная температура определяет, насколько хорошо микроорганизмы или клетки можно культивировать в биореакторе. Хотя тепло в реакторе распределяется по-разному, температуру до сих пор можно было измерить выборочно только с помощью стержневых зондов, вставленных через заранее определенные отверстия. «С нашими мобильными сенсорными сферами размером с горошину мы можем фиксировать температуру во многих местах одновременно. Это позволяет точно регулировать подвод тепла, чтобы он был оптимальным для производственного процесса», — говорит Тобиас Люк, который разработал новые измерительные сферы Sens-o-Spheres в Институте электронных наносистем ENAS Фраунгофера в сотрудничестве с учеными из Технического университета Дрездена и партнерами по проекту из промышленности. «При объеме одного литра разница температур внутри реактора не так велика.
Однако при использовании нескольких тысяч литров степень погрешности значительно возрастает. Благодаря нашей точной измерительной технологии возникает меньше проблем с увеличением объемов, что означает переключение с малых испытательные реакторы в лаборатории на большие в производственном цехе ».Без ограничений
Еще одно преимущество Sens-o-Spheres: стержневые зонды связаны между собой кабелями, а сферы оснащены перезаряжаемой батареей. «Таким образом, затраты на установку довольно низки. Сенс-о-сферы просто плавают в среде, поэтому они не вызывают каких-либо помех, например, при перемешивании. Кроме того, их можно легко использовать в трубчатых реакторах длиной в километр. и другие инновационные типы реакторов, а также в классических небольших культивационных емкостях, таких как колба для встряхивания. «Обычные измерительные системы имеют свои пределы в этом отношении», — объясняет Люк.Записанные данные передаются в прямом эфире по радио на базовую станцию.
Каждое измерение привязано к определенной сфере, потому что у каждого свой идентификатор. Чем больше будет сфер, тем точнее будет измерение.
Однако нет никакого практического правила относительно того, сколько сфер необходимо. Подход состоит в том, чтобы использовать как можно больше сфер и как можно меньше.Легко использовать повторно
После использования сферы можно легко стерилизовать в так называемом автоклаве, поскольку электроника является прочной и надежно закрыта капсулой из полипропилена — ни влажность, ни высокие температуры около 120 градусов Цельсия или более (как обычно в автоклавирование) может повредить его. Таким образом, шары можно хранить стерильными, заряжать с помощью специально разработанной индукционной системы зарядки аккумуляторных батарей и повторно использовать.
Вскоре измерительные сферы должны уметь определять не только температуру, но также содержание кислорода и значение pH. «Мы также хотим подключить базовую станцию к общей системе. Тогда производственный процесс можно будет автоматически контролировать на основе измеренных значений.
Сферы также должны иметь возможность располагаться так, чтобы было точно известно, где было записано измеренное значение. . "Измерительные сферы не только идеально подходят для микробиологического культивирования и разработки процессов в лаборатории, но также могут использоваться при производстве лекарств, измерениях окружающей среды или скрининге в области медицины.