FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)

光養(yǎng)生物反應器是指用于培養(yǎng)藻類、光養(yǎng)細菌等的技術系統(tǒng)，一般由培養(yǎng)系統(tǒng)（如光、培養(yǎng)容器、溫度控制等）和監(jiān)測系統(tǒng)（如PH值等）組成，可分為開放式和封閉式。FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應用于生物工程領域如食品、水產養(yǎng)殖、營養(yǎng)保健制劑、醫(yī)藥如抗體及抗腫瘤藥物等，生態(tài)環(huán)境工程領域如水體生態(tài)修復、CO₂吸收、污水處理如重金屬吸收等，能源領域如微藻生物柴油等。同時，隨著世界碳排放的增加，海洋藻類對世界變化的響應也逐漸成為光養(yǎng)生物反應器應用的重要領域。

FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)將生物反應器與監(jiān)測儀器*地結合在一起，用于淡水、海水藻類和藍細菌（藍藻）等的模塊化準確光照培養(yǎng)與生理監(jiān)測。

FMT150可以通過控制單元（包括電腦與預裝軟件，軟件分為基本版與高級版）中用戶自定義程序動態(tài)自動改變培養(yǎng)條件并實時在線監(jiān)測培養(yǎng)條件與測量參數。光強、光質、溫度和通入氣體的組分與流速都可以準確調控。加裝恒濁和恒化模塊后還可以調控培養(yǎng)基的pH值和濁度。FMT150可連接多達7個蠕動泵進行不同恒化與pH條件培養(yǎng)。培養(yǎng)條件可以根據用戶自定義方案動態(tài)變化，既可以進行恒定條件下的培養(yǎng)，也可以一定的周期自動變化。控制單元可同時控制多臺FMT150進行同步實驗，保證不同處理實驗間的一致性。

儀器內置葉綠素熒光儀和光密度計等。培養(yǎng)藻類的生長狀況由光密度計測定OD680和OD720實現實時監(jiān)控，并可以通過OD值監(jiān)測相對葉綠素濃度。葉綠素熒光儀實時監(jiān)測Ft并可測定F₀、Fm、Fm′和QY來反映培養(yǎng)藻類的光合生理狀態(tài)。

應用領域：

1. 環(huán)境科學與環(huán)境工程——藻類的利用與有害控制

用于水體中水華和赤潮現象的模擬、預警防治研究，水體污染治理與生態(tài)修復研究如利用藻類進行水體重金屬污染及面源污染的消納研究等，大氣污染生態(tài)修復研究如利用藻類對污染排放進行吸收的研究等，及利用藻類吸收大氣二氧化碳的研究等等。

2. 生態(tài)學與生態(tài)工程

海洋初級生產力研究，海洋碳循環(huán)，浮游植物等光養(yǎng)生物生理生態(tài)研究，藻類對世界變化的響應機制，生態(tài)毒理學研究，生物圈模擬研究，水體生態(tài)修復研究等。

3. 藻類基因組學與分子生物學

為分子、基因實驗提供可靠的預培養(yǎng)樣品，準確模擬培養(yǎng)條件，研究不同環(huán)境條件下藻類表型變化

4. 生物工程與生物醫(yī)學工程

用于藻類保健營養(yǎng)品的開發(fā)研究，藻類轉基因抗腫瘤藥物的開發(fā)研究，水產養(yǎng)殖藻類培養(yǎng)等等。

5. 生物能源開發(fā)——向藻類要能源

地球上的石油、煤炭等常規(guī)能源面臨資源枯竭及環(huán)境污染、溫室氣體排放等嚴重問題，用玉米等糧食進行生物柴油的開發(fā)一度引起世界的糧食危機，目前上已將生物柴油的開發(fā)焦點轉向藻類，藻類獨居植物產油率。FMT150已成為歐美國家用于藻類生物能源培養(yǎng)研究的熱門設備。

主要特點：

將藻類光生物反應器技術與藻類生理監(jiān)測技術（葉綠素熒光技術、光密度測量）結合起來的系統(tǒng)，集成了目前幾乎所有主要的藻類在線培養(yǎng)與生理監(jiān)測技術

內置雙調制葉綠素熒光儀，實時監(jiān)測培養(yǎng)藻類的生理狀況，測量記錄熒光參數Ft，Fm，QY等

內置光密度計，測量OD680和OD720，經過校準可計算生物量（藻類細胞數量）、葉綠素濃度

配備氣泡阻斷閥和氣泡加濕器，使熒光和OD值的測定更加準確

可同時測量監(jiān)測溫度、pH值、溶解氧等多種參數

準確控制溫度、光質、光強、培養(yǎng)周期等，并可進行恒化或恒濁培養(yǎng)

培養(yǎng)容器使用高強度耐熱耐腐蝕材料，可進行高溫滅菌

光化學光強度高達3000 umol photons m^-2 s^-1（藍綠藻培養(yǎng)正常光強為90 umol photons m^-2 s^-1），可升級達3000 umol photons m^-2 s^-1，光質可根據用戶需求在紅光、藍光、白光中選擇單色光或雙色光，擴展光源中還可以加入紅外光

氣流速率、CO₂及O₂濃度可準確控制

可通過專業(yè)的電腦軟件實現外部控制、數據監(jiān)測和保存，操作簡單

技術參數指標：

1.  測量參數：

    1）葉綠素熒光參數：暗適應條件下F₀, Fm, Fv(Fm-F₀), QY(Fv/Fm)

                   光適應條件下Ft, Fm‘, Fv‘(Fm‘-F_t), QY(ΦPSII即量子產額)

    2）光密度：OD680、OD720

    3）環(huán)境參數：溫度、光照強度、pH、溶解氧（選配）、溶解CO₂（選配）

2.  調控環(huán)境參數：溫度、光強、通氣速度、通入氣體組分與含量（需選配GMS高精度氣體混合系統(tǒng)）、恒化（恒定pH）培養(yǎng)與恒濁（恒定OD）培養(yǎng)（需選配相應模塊），所有參數都可以單獨同步控制。

3.  容積：400 ml/1000 ml/3000ml可選

4.  溫度準確控制范圍：400 ml/1000 ml標準培養(yǎng)容器18 - 55℃，3000ml標準培養(yǎng)容器18 - 55℃， 400 ml增強培養(yǎng)容器5 - 75℃，1000 ml/3000 ml增強培養(yǎng)容器10 - 75℃（實際控溫效果與環(huán)境溫度有關）

5.  控溫系統(tǒng)：2個珀耳帖元件（200W，400W）

6.  雙顯示：主機控制顯示和外部控制單元實時顯示

7.  LED光源：

     標準配制：紅光、藍光或白光、紅光雙色光源，可選白光、藍光雙色光源或白、藍、紅單色光源

     光強：1500 umol (photons).m^-2.s^-1 PAR（藍光750/紅光750；白光750/紅光750；可選白光1500，藍光1500，紅光1500，白光750/藍光750）

可升級至3000 umol (photons).m^-2.s^-1 PAR（藍光1500/紅光1500；白光1500/紅光1500；白光或藍光單色3000）

8.  外部擴展光源（備選，用于不同有機體培養(yǎng)或者高光強脅迫）：單色光、單色光+紅外光、雙色光

9.  光密度測量：通過兩個LED (720nm，680 nm)實時測量OD

10.  檢測器：PIN光敏二極管、665 nm-750nm濾波器

11.  傳感器：pH/溫度傳感器、溶解氧傳感器（備選）、溶解CO₂傳感器（備選）

12.  GMS高精度氣體混合系統(tǒng)（備選）：可控制氣體流速和成分，標配為控制氮氣/空氣和二氧化碳，氣源需用戶自備

13.  選配Oxzala 差分式O₂/CO₂通量監(jiān)測系統(tǒng)，在線雙通道監(jiān)測進氣口和出氣口O₂和CO₂：

       (a)  高精度差分式氧氣分析儀，雙燃料電池技術，雙通道差分測量，測量范圍0-*，準確度0.1%，分辨率0.0001%；溫度補償、氣壓補償，氣壓分辨率0.0001kPa，顯示屏同時顯示通道1O₂濃度、通道2O₂濃度、通道3ΔO₂、通道4氣壓

      (b)雙通道CO₂分析儀，單光束雙波長紅外技術，測量范圍0-1000ppm，可選配0-2000ppm，準確度優(yōu)于1.5%，差分測量可達0.3-0.5ppm，自動溫度補償、自定義壓力及相對濕度補償，分辨率1ppm，雙通道數據采集顯示器，LCD背光顯示屏，可顯示雙通道CO₂濃度及變化曲線

14.  恒濁培養(yǎng)模塊（可選）：包含一個蠕動泵pp600和內置支持控制軟件，通過檢測光密度（OD680或OD720），蠕動泵自動補充培養(yǎng)基實現恒濁培養(yǎng)

15.  恒化培養(yǎng)模塊（可選）：包含2個蠕動泵pp600和內置支持控制軟件，通過檢測pH，2個蠕動泵分別自動補充酸液或堿液實現恒化培養(yǎng)

16.  pH穩(wěn)定/恒濁模塊（可選）：包含1個帶氣體閥的蠕動泵pp600和內置支持控制軟件，可以進行恒濁培養(yǎng)，也可以通過調節(jié)通入培養(yǎng)基的CO₂氣流流速來實現pH穩(wěn)定調控（兩個功能不可同時實現）。CO₂氣源需用戶自備

17.  額外蠕動泵（可選）：多可同時控制8個蠕動泵

18.  其他備選部件：磁力攪拌器（用于無氧狀態(tài)培養(yǎng)）、氣體分析系統(tǒng)（測定CO₂）、PWM泵（用于控制氣體或液體流速，可以為培養(yǎng)液通氣，也可用于無氧狀態(tài)下代替磁力攪拌混勻藻液）

19.  控制單元：包括專業(yè)電腦、軟件及硬件綁定的許可證，對一到多臺反應器進行同步控制和數據采集，所有測量數據都可以實時圖形化顯示

20.  軟件功能：

21.  控光模式：光質和光強均可通過軟件按用戶編制的程序自行動態(tài)變化，可模擬自然日照周期、云遮擋造成的光強光質變化等光節(jié)律變化

22.  控溫模式：溫度可通過軟件按用戶編制的程序自行動態(tài)變化，可模擬自然溫度日變化、溫度周期性驟升或驟降等

Bios：可升級固件

23.  數據傳輸：RS-232串口接口或USB接口

24.  遠程控制：可通過網絡實現遠程控制與數據下載（需配備固定IP）

25.  材料：防火耐熱玻璃、飛機應用杜拉鋁合金、不銹鋼、硅化墊圈

26.  尺寸：400ml，42 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：15.5kg；

                 1000ml，42 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：17.5kg；

                 3000ml，50 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：28kg

27.  供電電壓：90-240V

28.  可根據用戶需求定制25升等各種大型光養(yǎng)生物反應器

應用案例：

萊茵衣藻多組學解析的準確培養(yǎng)條件模擬（Strenkert, 2019, PNAS）