[发明专利]塔板型灌注式生物反应器流场测速方法及其实现装置

摘要

本发明涉及医疗器械中的生物反应器技术领域，更具体地，涉及塔板型灌注式生物反应器流场测速方法及其实现装置。本发明提出了针对塔板型灌注式生物反应器中塔板层间流体流场的流速简便测量方法，为在塔板型灌注式生物反应器中关键流场区域流速的分布提供了快捷简便而低成本的研究途径。本发明设计了可在塔板型灌注式生物反应器中测量塔板层间流场流速分布的装置，能在较低的成本下，快速有效地实时测量目标区域内流体流速。

主权项

1.一种塔板型灌注式生物反应器流场测速方法，在全流场中取平行塔板之间流体的层流场测速，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用圆柱形激光束平行照射入层流场，激光束在层流场液体的散射作用下，形成一段激光束的圆柱形光柱区域；S2.采用加液管向激光束的圆柱形光柱区域注入有色溶液，调节注入有色溶液的量与注入的速度，使有色溶液能随塔板间的培养液向塔板中心流动；其中有色溶液的比重与培养液的比重相同，有色溶液无毒性且能与培养液及激光颜色明显区分；S3.采用相机连续抓拍并保存图像，当有色溶液边缘移至塔板中心时，停止相机的连续抓拍；其中所述相机所成像的中心水平线与激光束的圆柱形光柱区域水平面相平，并使塔板边缘到塔板中心端激光束的圆柱形光柱区域成像在相机所成像的水平中心区域；S4.对相机抓拍的图像按照抓拍的先后顺序进行相同顺序的数字图像处理，得到所测塔板层流场的流速；所述步骤S4得到所测塔板层流场流速的方式为：在第一幅图像中搜索出塔板边缘到塔板中心的激光束圆柱形光柱区域，作为该层塔板上表面层流场的测速区域Zone，以塔板边缘位置作为该测速区域的起始位置Start，以塔板中心作为该测速区域的终点位置End，得到起始位置Start与终点位置End之间的水平中心线上像素个数为L，水平激光束圆柱形光柱区域图像在竖直方向上的高度为H个像素，对剩下的各幅图像按抓拍的先后顺序以同样的先后顺序分别进行处理，搜索出起始位置Start处出现所用有色溶液颜色的图像，以该图像抓拍的时刻作为测速的起始时间t0，以Start处像素作为该有色溶液图像在测速区域内的前沿边缘Edge，以Start处像素的灰度值作为该前沿边缘像素的灰度值；继续检测其后图像的测速区域中出现该有色溶液的所有像素，并用图像边缘检测算法检测出该有色溶液的图像在区域内的前沿边缘；当在时间t0后第n副图像中该有色溶液的图像的前向边缘Edge距离起始位置Start为M个像素时，，得测速区域内该边缘Edge所在位置的流场速度为：，其中，R为塔板的半径，为数字相机抓拍图像的间隔时间。