基于arduino平台的生物量在线监测系统研究与开发

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1、中图分类号；ＴＨ：１０８５６１２４／ＴＨ７４１学校代码学导：誦画３６。屋心｜化謂册ＷＳＢｆａ硕＋学位论文Ｍ，ａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓ基于Ａｒｄｕｉｎｏ平台的生物量在线监论义题目疑姗究与开发机械制造及其自动化专业５Ｍ．作者姓名＾指导教师完成日期２０１６年２月２４ＴＨ７４１０８６５中图分类号；ＴＨ１／学校代码：１学号：Ｍ０１０１１３１３６？上海工程技术大学硕±学位论文基于Ａｒｄｕｉｎｏ平台的生物量在线监测系统研究与开发作者姓名：肖鹰鹤指导教师：茅健专业：机械制造及其自动化学

2、院：机械工程学院申请学位：工学硕±完成时间；２０１６年０２月评阅人：古词／朵矣違句．答辩委员会主席；姑词路．成员：局主乱、张立洗UniversityCode:10865StudentID:M010113136RESEARCHANDDEVELOPMENTOFANONLINEBIOMASSMONITORINGSYSTEMBASEDONARDUINOPLATFORMCandidate:YANYinggeSupervisor:MAOJianMechanicalManufactureMajor:AndAutomationThecollegeofMechanicalEngi

3、neeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaFEBRUARY,2016上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作。论文不包含任何其他个人或集体己所取得的成果餘文中己经注明引用的内容外，本经发表或撰写过的作品成果，。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；日期＜５多Ｗ日；年月上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

4、学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海王程技术大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、。索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密□，在年解密后适用本授权书。＿本学位论文属于不保密（请在Ｗ上方框内打—：学位论文作者签名；指导教师签名〇＊＇＾〇＾０／：６年＾月日期：之年月日日期文．日基于Arduino平台的生物量在线监测系统研究与开发摘要摇瓶由于其易处理、成本低、设置简单等特点被广泛应用在生物工程中。在进行相关的生物实验时，对摇瓶中细

5、胞的生长状态需要持续的监测，如及时获取细胞进入对数期的窗口，在蛋白质功能和结构研究时用于诱导蛋白表达，监测生长曲线用于微生物生理学和进化研究等，通常需要多次取样进行离线测量，得出其光密度、细胞干重或者细胞浓度。本文以开源Arduino为开发平台，建立了一个快速、准确的在线监测系统,用来测量和估算摇瓶中的生物量浓度，从而改进生物技术的研究质量，提高实验效率，降低培养液被污染的风险和实验员的体力劳动。论文的主要内容包括：首先，介绍了生物量检测技术国内外的发展现状，着重对摇瓶培养光学检测方法进行了总结。分析了几种浊度的测量方法，并结合摇瓶培养的具体要求，采用了后向散射式检测方案，然后设计了系统的整体

6、框架并对相关测量原理进行了介绍。其次，对比分析并确定了系统的光源及光电探测器，设计了相应的驱动电路和信号调理电路。根据系统的整体方案进行了生物量在线监测系统硬件的设计，对各个模块进行了详细的介绍，并完成了散射光检测模块的设计、装配和连接。完成了系统的软件设计，并针对摇床的倾角误差设计了相应的补偿程序。最后，对各种条件下（不同的入射角、装液量和摇床转速）的散射光强进行了相关实验，确定了系统的最优入射角和激发角，并以大肠杆菌为模型菌体进行监测实验，对模型做了相应矫正。结果表明，该监测系统已完全达到了预期的效果和要求。关键词：摇瓶培养，光密度，生物量监测，浊度测量IRESEARCHANDDEVELO

7、PMENTOFANONLINEBIOMASSMONITORINGSYSTEMBASEDONARDUINOPLATFORMABSTRACTShakerflasksarecommonlyusedinbiotechnologyresearchlaboratoriesbecauseoftheirlowcost,easeofuse,andthepossibilitytorunexperimentsinpar