對創新型設計細胞破碎自控與檢測裝置及其應用的分析

韓林杉

（西南石油大學，四川 成都 610500）

對創新型設計細胞破碎自控與檢測裝置及其應用的分析

韓林杉

（西南石油大學，四川 成都 610500）

創新型細胞破碎自控與檢測裝置的設計與應用對多個領域都具有促進變革的作用，其本身可以讓細胞破碎過程趨于智能化、自動化和簡單化發展。首先對細胞破碎技術進行了簡要闡述，其次對創新型設計細胞破碎自控與檢測裝置的設計原則、操作方法與檢測流程進行了分析，最后對其應用前景作出探究。

細胞破碎；自控與檢測裝置；操作方法；設計原則

基因工程技術的快速發展和廣泛應用始于20世紀70年代，生物制藥、醫療產業、食品產業在此技術應用下開辟了新的發展前景。此技術對于人們生活的改善具有重要作用，利用外力作用對細胞壁與細胞膜進行破壞，對細胞內生物活性物質進行分離的細胞破碎技術，其發展程度和應用成熟度對這些領域的發展具有重要意義。

1 細胞破碎技術

通過外力作用，破壞細胞壁與細胞膜，使細胞內物質釋放出來的技術為細胞破碎技術，它可以對細胞內產品需要的物質進行提取，可以使食品檢測、生物制藥、生物制品領域的生產效率得到提升。依照技術方法進行劃分，可以將細胞破碎技術分為機械破碎和非機械破碎2種。如果采用非機械破碎法，就會讓眾多碎塊出現，使細胞內含物分離與純化受到影響，通過酶劑與化學試劑的添加，可以讓樣品后續溶劑置換難度增大，而細胞內含物釋放率會因為溶酶系統產物抑制作用而降低，使提取率受到影響。所以，機械破碎法在科研與工業中的運用更為廣泛[1]。

2 創新型設計細胞破碎自控與檢測裝置

2.1 設計原則

對細胞進行破碎時，需要確保細胞在破碎結束之后內含目的產物可以對原有天然生物活性予以保持。當前，在提取胞內物質時，如果采用機械破碎法，那么需要操作人員對細胞破碎儀、冷卻裝置及細胞計數器予以手動操作，讓細胞破碎的提取率、破碎率得到有效保證。在細胞破碎過程中，會有大量的生物熱能產生，對胞內提取物活性品質的保證造成不利影響，因此需要對破碎進程進行適當中斷，作降溫保護，并且在對細胞破碎程度進行檢測時，取樣點應具有較大的隨機性。在設計細胞破碎自控與檢測裝置時，需要對這些問題予以考慮，確保操作具有規范性、連續性，破碎后的提取物依然具有較高活性。

2.2 主體設計

該創新型細胞破碎自控與檢測裝置的設計采用了物聯網技術、自動化控制技術與軟件開發技術，檢測裝置包括細胞破碎儀、細胞計數器、控制系統、冷水循環系統、樣品容器與溫度探頭等多個部分。在自動化進程中，核心部分為控制系統，利用數據線可以讓控制系統和多個操作裝置連接，讓數據信息的轉換、接收、發送及判斷實時化，依照用戶對程序的預先設定，可以讓破碎進程得到有效控制。在現有自動化技術、控制技術和編程技術的基礎上，經過開發，讓控制系統具有良好的控制效果。此種自動化破碎技術在市場中已經得到充分應用，通過數據傳輸手段，控制系統可以對實時細胞破碎率予以實時計算，對細胞破碎程度進行判斷。溫度傳感器可以對樣品的溫度情況進行測算，可以記錄樣品在破碎過程中與溫度相關的數據信息，利用數據線，可以讓控制系統接收到溫度數據，對樣品是否超過最高溫度范圍進行判斷，利用控制系統可以對其進行及時處理。

2.3 操作方法與檢測流程

在使用創新型細胞破碎自控與檢測裝置時，可以將使用步驟分為3個環節：①利用觸控屏將控制參數（破碎功率、細胞破碎率、樣品溫度上限值、破碎間隔時間、冷水循環溫度）輸送給控制系統；②在樣品容器內放入樣品，各個操作裝置的連接工作完成之后，需要對控制系統予以啟動，讓其進入自動化控制和檢測環節；③通過數據處理生成報告[2]。在控制與檢測中，需按以下步驟操作：①控制冷卻水循環系統會依照冷卻水循環溫度冷卻樣品。②控制細胞計數器會依照設定的間隔時間完成細胞圖像采集、細胞數量計算工作，對數據予以反饋，對細胞破碎率進行實時計算；然后，通過溫度探頭的啟動可以對樣品溫度進行檢測，并反饋數據信息；接著，對樣品溫度進行判斷，如果其溫度和冷水循環溫度基本相同，那么可以依照設定的破碎間隔時間、破碎功率完成細胞破碎工作；對樣品溫度進行判定，如果該溫度要比樣品溫度上限還大，那么需要對細胞控制儀予以控制，讓細胞破碎動作停止，并發出警報。重復以上2個步驟，讓實時細胞破碎率和設定的細胞破碎率基本相等。③讓全部裝置工作操作停止，利用警報等方法將操作結束信息通知給用戶。

3 細胞破碎自控與檢測裝置的應用

創新型細胞破碎自控與檢測裝置的應用具有以下兩種效益：①經濟效益和社會效益。經濟效益和社會效益總是同時存在的，在生物制藥行業的發展中，應用新型技術可以引起該領域的巨大變革，在將技術轉化為生產力的過程中，新技術的實踐應用可以讓其優勢得到充分發揮，比如精度提高、效率提高等，更能夠讓傳統細胞破碎技術中存在的智能化缺乏問題得到有效解決，讓細胞破碎過程更為快捷，讓其結果更為有效，讓產品質量、生產能力得到有效提高，依照產品要求，可以讓產品質量得到有效保證，讓用戶可選擇的余地大大提升，服務更具人性化。②創新技術效益。利用創新型細胞破碎自控與檢測裝置，可以讓細胞破碎工藝覆蓋到的各個獨立操作設備形成一個整體，利用多種技術和智能化理念，可以讓核心中樞得到創新，降低細胞破碎的復雜性。同時，利用上文所說的細胞破碎控制方法，可以對各個操作設備啟閉控制點予以明確，讓細胞破碎過程更為明顯，利用無線網絡技術，可以讓自動化控制和檢測實現遠程操控，這對于工業化進程的連續性與產品監管的安全性具有重要作用。

4 結論

綜上所述，依照相關原則，結合物聯網技術、自動化控制技術和軟件開發技術，可以設計出一套創新型細胞破碎自控與檢測裝置，其操作更為簡單，結果更為準確，具有著智能化特點，在實際應用中，可以取得良好的社會效益、經濟效益和創新技術效益。

［1］章瑩穎，鄧春芳，崔巖.不同方法對微藻細胞破碎及油脂提取效果的影響［J］.中國油脂，2016，41（03）：61-65.

［2］左惠心，韓玲，牛克蘭.不同細胞破碎方法對肉牛、牦牛背最長肌雙向電泳圖譜的影響［J］.肉類研究，2015，29（07）：11-15.

〔編輯：劉曉芳〕

Q274

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.156

2095－6835（2017）23－0156－02