[发明专利]一种监测微小产气体积和流量的系统和方法

说明书

本发明公开一种监测微小产气体积和流量的系统和方法，该系统包括：至少一个进气管道与排气管道，用于微生物厌氧发酵产生气体的进入与排出；并在管道上设有进气阀门与排气阀门，用来控制被测气体进出；至少一个磁悬浮位移装置，依次与进气管道、排气管道连接，其内部盛装有液体，用于输出实时液位数据；储液罐，与磁悬浮位移装置通过排水管道与补水管道连接，内部储存有补充液体。本发明监测微小产气体积和流量的系统，密封可靠，不会因为气体泄漏导致产气体积测量不精确，多个磁悬浮位移装置可共用储液罐，实现了多通道的平行测量。

技术领域

本发明涉及微小产气气体测量技术领域，具体涉及一种监测生物、化学等领域反应过程中的微小产气体积和流量的系统和方法。

背景技术

在多种涉及生物、化学等学科的研究实验当中，经常有监测微小产气的气体产气流量等数据的需求。例如，进行微生物厌氧发酵的科研实验过程中，经常需要测定发酵体系从开始产气到产气结束这一过程中的产气流量和总产气体积随时间的变化规律，作出流量-时间和气体体积-时间的曲线图，以此来评价发酵体系的产气性能。目前通常使用的科研用干式、湿式发酵实验的发酵容器体积一般在1L左右，按照某典型实验案例，实验时间约30天，总产气体积约30L，平均每分钟产气仅0.7L左右，采用常规的流量计无法准确测量如此微小的产气流量。

传统的测量产气流量的方法有集气瓶排水法，该方法需要人工定期补水和读取排水体积并进行人工换算，工作量庞大。目前常采用全自动检测仪器对产气体积和产气速率进行测定。其中，瑞典BioprocessControl公司的产品采用气体推动浸没在水中的船型翻板，当气体体积大于翻板的重力时，翻板被鼓动而产生1个脉冲信号。该产品存在的缺点有：(1)翻板体积较大，测量分辨率低，一般为10mL，不能精细地测量发酵过程的产气速率，误差也较大；(2)气体鼓泡后即逸出进入大气，难以收集。

武汉洛克泰克公司的产品采用毛细管鼓泡原理，将气体通过一根毛细管鼓入液体中，用光电传感器测量毛细管尖端产生的气泡数量，其分辨率相对于BioprocessControl公司的产品大大提高，达到约0.35mL，但由于毛细管产生的气泡大小无法理想化一致，导致其测量误差较大、重复性较差。

因此，针对上述现有技术中测量生物发酵过程产气体积和流量产品所存在的缺陷，亟需一种测量精确、密封性好、可实现多通道平行测量的检测系统。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种监测微小产气体积和流量的系统和方法，测量原理采用与传统测量方法最接近的排液法，通过磁悬浮位移传感器感应液位变化来测算产气体积，且密封可靠，不会因为气体泄漏导致产气体积测量不精确，多个测量单元容器可共用储液罐，实现了多通道的平行测量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种监测微小产气体积和流量的系统，包括：

至少一个进气管道，用于被测气体的进入。

至少一个排气管道，用于系统内气体的排出。

分别安装在进气管道与排气管道上的气体控制装置，设置在进气管道的气体控制装置用于当需要测量磁悬浮位移装置内气体时，打通进气管道；或当需要补充磁悬浮位移装置内液体时，阻断进气通道。设置在排气管道上的气体控制装置用于保持系统密封性、协助完成补液过程及监测完成后的排出气体及清理。

储液罐，用于补充磁悬浮位移装置内液体。

与储液罐相连的至少一个排水管道，用于磁悬浮位移装置的排液测量。

与储液罐相连的至少一个补水管道，用于磁悬浮位移装置的补液。

安装在补水管道上的液体控制装置，用于控制补液过程。