СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ КУЛЬТУРЫ МИКРОВОДОРОСЛИ TETRASELMIS VIRIDIS И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ КУЛЬТУРЫ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ Российский патент 2023 года по МПК G01N21/59 A01G33/00 C12N1/12 C12Q1/02 

Изобретение относится к биотехнологической промышленности и предназначено для автоматического круглосуточного контроля роста различных групп одноклеточных микроводорослей в непрерывном режиме в условиях научных экспериментов, а также в условиях промышленного культивирования.

Стандартный метод спектрофотометрического анализа, который включает в себя поглощение и рассеяние света клетками водорослей в суспензии, является быстрым и эффективным методом определения концентрации биомассы микроводорослей [1]. Однако, такой способ измерения используют для периодического контроля концентрации биомассы, обычно один-два раза в сутки и непосредственно в лаборатории, при этом прибор является весьма дорогостоящим. А оптимизация затрат ресурсов и поддержание высокой производительности являются ключевыми компонентами для контроля стоимости производства водорослей.

Известны несколько коммерческих датчиков для круглосуточного контроля плотности микроводорослей [2, 3]. Однако большинство из них разработаны для мониторинга концентраций на уровне обитания в естественных водоемах, которые значительно ниже, чем концентрации клеток при интенсивном культивировании микроводорослей, кроме того, стоимость этих датчиков очень высока. По этим причинам их непрактично интегрировать в системы полупромышленного и промышленного производства микроводорослей.

В работе [4] приводятся упрощенные датчики определения оптической плотности микроводорослей, однако они производятся для конкретных фотобиореакторов, с привлечением высококвалифицированных инженеров, при этом аппаратное обеспечение является достаточно сложным, т.к. системы усложняются с целью сопутствующего определения концентрации отдельных пигментов, множества параметров излучения флуоресценции, что приводит к сложной калибровке. Измерительные системы такого типа являются очень дорогостоящими, включают жидкокристаллические дисплеи, электромагнитные контроллеры и т.д. Также, в исследованиях сообщалось о температурной зависимости сенсорного блока, которая приводит к неточному измерению концентрации биомассы водорослей при выращивании их в естественных условиях.

Кроме того, не все штаммы микроводорослей обладают выраженными планктонными свойствами, благодаря которым клетки в наименьшей степени оседают на дно при культивировании. Некоторые водоросли имеют тенденцию «прилипать» или оседать на внутренних стенках фотобиореакторов, образуя «мертвые» зоны в рабочем объеме, при этом контроль роста подобных видов микроводорослей становится практически невозможным из-за скопления (оседания) клеток в этих зонах. Одним и таких видов является зеленая микроводоросль Tetraselmis viridis, представитель класса Chlorodendrophyceae. Это морской вид зеленой микроводоросли представляет интерес как для научных исследований, так и для промышленности, поскольку относится к перспективным источникам биологически ценных продуктов, полиненасыщенных жирных кислот [5, 6]. Собственный экспериментальный опыт с данной микроводорослью показал, что особенно часто и в больших количествах оседание клеток наблюдается в первые несколько суток выращивания, когда плотность культуры мала и микроводоросли находятся на стадии адаптации к новым условиям выращивания, в частности световым, температурным, биогенным.

Известно Устройство для культивирования микроводорослей [патент РФ №2315805 С2, МПК С12М 3/02 (2006.01), опубл. 27.01.2008], с возможностью определения концентрации клеток микроводорослей в емкостях в процессе культивирования с помощью датчика концентрации суспензии. Недостатком способа является отсутствие точной спецификации, описания устройства датчика, его спектральных характеристик и принципа работы, достоверности результатов, полученных при определении концентрации клеток микроводорослей с его помощью.

Известен Способ определения концентрации клеток в суспензии микроводорослей [патент РФ №2732203 С1, МПК G01N 33/48735 (2006.01), опубл. 14.09.2020], включающий в себя определение концентрации клеток в суспензии микроводорослей, за счет фиксации величины светового потока после прохождения слоя суспензии фотоприемником, расположенным в объеме суспензии. Недостатком данного способа является использование светодиода с максимальной длиной волны излучения 550 нм. В этом случае система становится не универсальной по отношению к различным группам микроводорослей. Спектры излучения и поглощения световых элементов могут быть применимы к зеленым микроводорослям, но при этом являться некорректными для цианобактерий, например, Arthrospira platensis. Известно, что в клетках цианобактерий присутствуют фикобилипротеины (С-фикоцианин, аллофикоцианин), и на изменение их содержания в клетках могут влиять много факторов, т.к. освещение, уровень обеспеченности клеток азотом.. С ростом культуры процентное содержание их в клетках будет меняться, и спектр излучения светодиода будет перекрываться спектром поглощения фикобилипротеинов, что в свою очередь будет влиять на показания датчика.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является датчик оптической плотности, разработанный на платформе Arduino Nano, представленный в работе [7]. Объектом исследования являлась цианобактерия Arthrospira (Spirulina) platensis (Nordstedt) Gomont. Культура выращивалась в унифицированной лабораторной установке на питательной среде Заррук в лабораторных фотобиореакторах при круглосуточном искусственном освещении. Барботаж культур осуществляли аквариумным компрессором. Фотобиореактор оснащен системой охлаждения для поддержания температуры на постоянном уровне 28-30°С. Датчик измерения оптической плотности культуры микроводорослей на базе платформы Arduino Nano и содержит корпус и измерительный канал в виде прямоугольной кюветы, размещенной между светодиодом и фоторезистором. Торцы кюветы соединены с силиконовыми трубками, подводящими и отводящими суспензию микроводорослей.

Недостатком данного датчика является необходимость его периодического обслуживания во время мониторинга плотности культуры микроводорослей, а именно промывка кюветы, через которую проходит суспензия микроводорослей, т.к. клетки оседают на стенках, образуя биопленку, и показания датчика становятся некорректными. Также необходимо учитывать погрешность метода для цианобактерий, т.к. показания датчика зависят от процентного содержания фикобилипротеинов в клетках, в виду того, что спектр излучения светодиода существенно перекрывается спектром поглощения фикобилипротеинов. Кроме того, недостатком данной измерительной системы является отсутствие возможности непрерывного в режиме реального времени сбора экспериментальных данных в лабораторных и полевых условиях, в том числе при отсутствии доступа к сети интернет; отсутствие возможности получать текущую информацию о состоянии измерительной установки и культуры микроводорослей, вносить изменения в файлы данных.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение круглосуточного измерения и контроля оптической плотности микроводорослей в режиме реального времени в альгобиотехнологии.

Техническим результатом изобретения, является возможность непрерывного измерения таких параметров культивирования как оптическая плотность и температура. При необходимости система позволяет подключать и другие датчики, например, датчик контроля рН, освещенности. К техническим результатам следует отнести универсальность разработанного датчика оптической плотности по отношению к различным группам микроводорослей, т.к. спектр излучения светодиода датчика не перекрывается спектром поглощения пигмента в клетках микроводорослей; возможность получать значения датчиков в режиме реального времени; вносить изменения в файлы данных; скачивать данные и загружать их в облачные хранилища или на флэш-носитель для дальнейшей обработки; получать текущую информацию о состоянии измерительной установки; отправлять произвольные команды на Arduino Nano для их последующей интерпретации.

Для достижения указанного результата предложена Система измерения оптической плотности культуры микроводоросли Tetraselmis viridis в установке для культивирования водорослей, состоящей из культиватора, устройств барботажа и протока, средств подвода питательной среды и отвода готового продукта, а также содержащая датчик оптической плотности для измерения оптической плотности в протоке суспензии клеток водорослей, содержащий светодиод и фотодиод, установленные с противоположных сторон относительно протока суспензии. Система дополнена блоком управления, блоком реле и температурным датчиком, причем блок управления через блок реле соединен с температурным датчиком, а также с датчиком оптической плотности и с устройствами барботажа и протока суспензии через датчик оптической плотности с возможностью автоматического управления барботажем суспензии, прокачиваемой через датчик оптической плотности. Для протока суспензии клеток микроводорослей используют силиконовую трубку, размещенную между светодиодом и фотодиодом. Для коммуникации блока управления с пользователем используют модуль беспроводной связи для передачи данных на мобильный телефон, облачное хранение или персональный компьютер. Кроме того, блок управления выполнен на базе платформы Arduino Nano. Модуль беспроводной связи содержит Bluetooth.

Для осуществления измерений в предложенной системе разработан Способ измерения оптической плотности культуры микроводорослей Tetraselmis viridis, включающий калибровку датчика, культивирование водорослей в культиваторе с барботированием культуры, измерение оптической плотности культуры при прокачивании суспензии культуры через датчик. Датчик оптической плотности работает в диапазоне 900-980 нм. Суспензию культуры, прокачиваемую через датчик оптической плотности, барботируют пузырьками воздуха для исключения образования биопленки. Для измерения оптической плотности барботаж суспензии отключают на 90 с через каждые 300 с. Кроме того, для коммуникации блока управления с пользователем используют разработанное мобильное приложение под Android.

Поясняем существенные отличительные признаки предлагаемой системы измерения оптической плотности культуры микроводорослей, для работы которой предложен способ измерения оптической плотности:

- дополнение системы блоком управления, блоком реле и температурным датчиком, где блок управления через блок реле соединен с температурным датчиком, а также с датчиком оптической плотности и с устройствами барботажа и протока суспензии через датчик оптической плотности, что обеспечивает круглосуточный контроль за изменением оптической плотности при культивировании микроводорослей;

- осуществление протока суспензии клеток микроводорослей через силиконовую трубку, размещенную между светодиодом и фотодиодом, а также барботаж суспензии пузырьками воздуха полностью исключают оседание клеток микроводорослей на внутренних стенках трубки датчика оптической плотности и образование биопленки в системе измерения;

- коммуникации блока управления с пользователем через разработанное мобильное приложение под Android осуществляет беспроводное взаимодействие пользователя с измерительной установкой в режиме реального времени. Все данные загружаются в облачные хранилища даже при отсутствии доступа к сети интернет;

- использование для работы датчика оптической плотности диапазона длин волн 900-980 нм, в котором фотосинтетические пигменты не поглощают, позволяет использовать датчик для разных видов микроводорослей, в т.ч. цианобактерий, т.к. изменение пигментного состава микроводорослей не влияет на затухание проходящего света в этом диапазоне;

- отключение барботажа суспензии пузырьками воздуха на 90 сек через каждые 300 сек устраняет их влияние на работу датчика. Указанный интервал автоматического включения барботажа между измерениями датчика был установлен авторами в результате многочисленных экспериментов и является оптимальным для достижения заявленного технического результата.

Проведенный патентный поиск по источникам патентной информации не выявил аналогичных устройств измерения оптической плотности культур различных групп микроводорослей с возможностью круглосуточного контроля их роста и передачи данных пользователю через разработанное мобильное приложение под Android, поэтому сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Сущность изобретения как технического решения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «изобретательский уровень». Изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. измерения могут быть воспроизведены неоднократно и не требуют применения исключительных средств для осуществления.

Заявляемое изобретение поясняется описанием, иллюстрациями:

Фиг. 1 - схема установки культивирования водорослей;

Фиг. 2 - схема датчика оптической плотности;

Фиг. 3 -. зависимость показаний датчика оптической плотности от температуры при фиксированной плотности культуры. Пунктирная кривая - значения получены с помощью датчика оптической, черная прямая - линейная регрессия экспериментальных данных (R²=0,99);

Фиг. 4 - интерфейс мобильного приложения (скриншот) для управления измерительной установкой;

Фиг. 5 - зависимость сухой массы микроводоросли Т. viridis от показаний датчика оптической плотности;

Фиг. 6 - динамика биомассы Т. viridis в течение эксперимента. Белые маркеры - значения получены с помощью спектрофотометра Unico 2100 в пересчете на сухую массу микроводорослей; черная кривая - значения получены с помощью датчика оптической плотности в пересчете на сухую массу микроводорослей; пунктирная линия - аппроксимация линейной фазы роста.

Установка для культивирования микроводорослей содержит (Фиг. 1) культиватор 1, датчик оптической плотности 2, блок управления 3, блок реле 4, датчик температуры 5, мобильное устройство 6, облачное хранилище 7, персональный компьютер 8, клапан 9, емкость с питательной средой 10, емкость для сбора биомассы 11, воздушный насос 12 для перемешивания культуры микроводорослей в культиваторе 1, водяная помпа 13 для прокачки культуры через силиконовую трубку 14 датчика оптической плотности 2 и дополнительного перемешивания культуры микроводорослей в культиваторе 1. Система измерения оптической плотности включает датчик оптической плотности 2 (Фиг. 2), блок управления 3, блок реле 4, датчик температуры 5 и программное обеспечение для взаимодействия оператора с аппаратной частью.

Датчик оптической плотности 2 (Фиг. 2) содержит световой диод 15 как источник света и фотодиод 16 как приемник и дополнительное оборудования для их размещения. Между светодиодом 15- и фотодиодом 16 установлена полупрозрачная силиконовая трубка 14, через которую помпой 13 прокачивается культура микроводоросли. Датчик оптической плотности 2 для изоляции от светового воздействия помещают в алюминиевую фольгу 17, ориентируясь на использование недорогостоящих материалов. Для предотвращения оседания клеток Т. viridis на внутренней стенке трубки 14 датчика оптической плотности 2 предусмотрена возможность ее очистки в процессе эксперимента путем размещения водяной помпы 13, прокачивающей суспензию микроводорослей через силиконовую трубку 14, в области интенсивного барботирования культуры, которое обеспечивает воздушный насос 12. Таким образом, поток пузырьков воздуха не дает возможности клеткам микроводорослей оседать в трубке 14 и образовывать биопленку. Во время измерений плотности культуры оптическим датчиком 2 воздушный насос 12 автоматически отключается на 90 сек через каждые 300 сек блоком управления 3, для того чтобы исключить влияние пузырьков воздуха на показания датчика. Это исключает необходимость периодического длительного прерывания работы датчика оптической плотности 2 с целью механической очистки внутренней поверхности трубки 14 от осевших клеток, что в свою очередь привело бы к необходимости череды дополнительных калибровок прибора.

Максимум спектра излучения светодиода приходится на инфракрасную область (940 нм) с шириной спектральной линии 60 нм. Затухание в этом диапазоне обусловлено рассеянием; фотосинтетические пигменты не поглощают, поэтому изменение пигментного состава не влияет на затухание проходящего света. В данном случае имеет место неспецифическое рассеяние биомассой, по которому и оценивали плотность культуры.

Блок управления 3. Включает в себя плату Arduino Nano V3.0, внешний источник питания с низким уровнем пульсаций и с фиксированным выходным напряжением 5 В, а также необходимый набор плат расширения: модуль часов реального времени DS3231, модуль SD карты памяти, модуль Bluetooth НС-05. Задача основного блока - сопряжение работы всех модулей и блоков, а также управление всеми процессами с помощью платы Arduino. Благодаря модулю часов реального времени с автономным питанием может быть получено текущее время с высокой точностью. Хранение постоянных данных, а также их чтение и запись обеспечивает модуль SD карты памяти. Модуль Bluetooth позволяет обеспечить беспроводную связь установки с мобильным телефоном 6 или другим устройством (компьютером 8). Это необходимо для дистанционного управления и передачи данных.

Блок реле 4 предназначен для замыкания или размыкания электрических цепей периферийных устройств, например, воздушного насоса 12. Выполнен из одноканального электромагнитного модуля реле на основе SONGLE SRD-05VDC.

Температурный датчик 5. Показания датчика оптической плотности 2 корректировались температурной поправкой. Суть корректировки заключается в том, чтобы изменить текущее показание с учетом разности текущей температуры и температуры калибровки. Авторами изобретения выявлена зависимость показаний датчика оптической плотности 2 от температуры для фиксированной плотности культуры микроводорослей, что поясняется на Фиг. 3. Данная поправка имеет линейный характер с точностью R²=0,99. Зависимость показаний датчика оптической плотности 2 в пересчете на V от температуры была минимальной и составила 0,0136 V/°C.

Контроль температурного режима необходим не только для поддержания оптимальных условий роста микроводорослей, но и для внесения температурной поправки в калибровку датчика оптической плотности 2. Особенно это важно для систем полупромышленного и промышленного производства, т.к. разработанная измерительная установка может быть применима не только в исследовательских целях в лабораторных условиях, где температурный режим можно контролировать, но и в полевых условиях, т.е. максимально приближенных к естественным. Для оптимизации крупномасштабного производства микроводорослей также важно понимание немедленной или запоздалой реакции культуры микроводорослей на изменения условий окружающей среды, таких как свет и температура. В этом случае становится возможным детально исследовать процессы, происходящие с культурой микроводорослей в ночное время суток, например, изучить закономерности ночной потери биомассы.

Программное обеспечение. Взаимодействие пользователя с измерительной установкой осуществлялось с помощью разработанного мобильного приложения под Android. Мобильное устройство 6 можно подключить с помощью интерфейсов Bluetooth или USB к основному блоку 3. Пользовательский интерфейс (Фиг. 4) позволяет: получать значения датчиков в режиме реального времени; вносить изменения в файлы данных; скачивать данные и загружать их в облачные хранилища 7 или компьютер 8 для дальнейшей обработки; получать текущую информацию о состоянии измерительной установки; отправлять произвольные команды на блок управления 3 для их последующей интерпретации. Все возможные управляющие функции намеренно перенесены в мобильное приложение с целью максимального исключения механических деталей управления. Все данные загружаются в облачные хранилища и при отсутствии доступа к сети интернет.

Автоматическую обработку данных проводят с помощью математического пакета "Matlab". Система включает в себя набор средств для решения различных задач. В рамках данной работы с его помощью осуществляли различные операции с файлами, проводили анализ данных, исследование и визуализацию, отладку измерительной установки.

Изобретение поясняется примером.

Рост культуры Т. viridis в диапазоне концентраций биомассы до 1 г ⋅ л^-1 непрерывно контролировали в течение восьми суток при использовании системы культивирования водорослей (Фиг. 1). Датчик оптической плотности 2 был откалиброван по показаниям спектрофотометра Unico 2100 (United Products & Instruments, USA). Показания оптической плотности, измеренные на спектрофотометре с использованием стандартных 5-миллиметровых кювет сравнивали с результатами, полученными с помощью разработанного датчика оптической плотности 2. Использовали данные в пересчете на сухую массу микроводорослей в диапазоне заданных концентраций. Была получена сильная линейная корреляция (R²=0,995) в диапазоне плотностей 0,5 - 1 г⋅л^-1 сухой массы микроводорослей. Остальная часть калибровочной кривой, в диапазоне плотностей ниже 0,5 г⋅л^-1 сухой массы была аппроксимирована экспонентой (R²=0,995) (Фиг. 5). Калибровка может меняться в зависимости от характеристик материала трубки и вида культивируемой микроводоросли. Поэтому калибровку следует проводить перед каждым новым экспериментом, охватывая весь рассматриваемый в исследовании диапазон плотностей культуры.

Получены накопительные кривые, описывающие динамику плотности биомассы Т. viridis в культиваторе в пересчете на сухую массу. Оптическую плотность культуры микроводорослей регистрировали 1 раз в сутки на спектрофотометре Unico 2100, полученные данные представлены на Фиг. 6.

С помощью разработанной системы измерения и контроля оптической плотности вместо 8 точек, описывающих динамику роста Т. viridis за 8 суток эксперимента, получали массив данных (в данной работе - точка каждые 8 сек), что дает полную картину происходящего с культурой в процессе роста микроводорослей и позволяет извлечь максимум информации о ее состоянии в динамике. Культура микроводорослей неоднородна, поэтому датчик оптической плотности 2 фиксировал локальные неоднородности в области измерения. Рассмотрев динамику биомассы как временной ряд можно сгладить краткосрочные колебания скользящим средним. «Выбросы» или экстремальные значения исключали из данных. Был задан порог 3 стандартных отклонений. На рисунке изображена усредненная кривая. Из представленного графика на Фиг. 6 видно, что датчик оптической плотности 2 четко реагировал не только на динамическое изменение плотности клеток микроводоросли в фотобиореакторе, но и на ежесуточное добавление дистиллированной воды в культиватор для компенсации испарения. Измерения на спектофотометре проводили сразу после добавления дистиллята.

Экспоненциальный рост культуры отмечался в первые сутки эксперимента, при этом удельная скорость роста составила 0,23 с^-1. Далее четко выделяется линейный участок накопительной кривой, в диапазоне которого данные хорошо описываются линейным уравнением (R²=0,99):

Таким образом, система измерения оптической плотности культур микроводорослей позволяет дать оценку круглосуточной динамики биомассы микроводорослей на основе непрерывно измеряемых значений оптической плотности, что в свою очередь позволяет оптимизировать процесс выращивания микроводорослей и существенно снизить затраты, связанные с их производством. Кроме того, использование датчика исключает необходимость в пробоподготовке, поскольку не нужно осуществлять отбор пробы из фотобиореактора, при котором увеличивается вероятность заражения микроводорослей, не нужно разбавлять высокие концентрации клеток перед измерением плотной культуры, что исключает ошибку разбавления. Измерительная установка позволяет осуществлять оперативный мониторинг кинетических характеристик микроводорослей и условий их выращивания на всех стадиях роста.

Способ измерения оптической плотности культур микроводорослей может быть использован в качестве недорогого и быстрого способа для мониторинга и программного контроля уровня плотности культуры в биореакторе в режиме плотностата, что позволяет увеличить количество измеряемых биологических переменных.

Исследования выполнены в рамках Госзадания ФИЦ ИнБЮМ № гос. регистрации 121030300149-0.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Григорьева Н.Ю., Чистякова Л.В., Лисс А.А. Спектроскопические методы определения физиологического состояния синезеленых водорослей после слабых внешних воздействий // Океанология, 2018, том 58, №6, с. 989-1000.

2. AlgaeTorch-Chlorophyll and Cyanobacteria measurement. Available online: https://www.10cells.com/en/products/chlo (accessed on 01 February 2022).

3. Unique Design of EXO Total Algae Sensor Combines Chlorophyll and Blue-green Algae for Greater Accuracy. Available online: http://www.exowater.com/blognow/blogDetail.php? (accessed on 09 December 2021).

4. Ladislav Nedbal, Martin Trti'lek, Jan Cerveny, Ondfej Komarek, Himadri B. Pakrasi A photobioreactor system for precision cultivation of photoautotrophic microorganisms and for high-content analysis of suspension dynamics // Journal Biotechnology & Bioengineering. Volume100, Issue5, P. 902-910. https://doi.org/10.1002/bit.21833

5. Ulmann L., Blanckaert V., Mimouni V., Andersson M.X., Schoefs В., Chenais B. Microalgal fatty acids and their implication in health and disease medicinal // Chemistry. 2017. 17. P. 1112-1123. https://doi.org/10.2174/1389557516666160722132736

6. Das P, Thaher M.I., Hakim M.A, Al-Jabri H.M., Alghasal G.S.. A comparative study of the growth of Tetraselmis sp. in large scale fixed depth and decreasing depth raceway ponds // Bioresour. Technol. 2016. V.216. P. 114-120. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.05.058.

7. Чекушкин A.A., Гаврилов П.Е., Лелеков А.С. Автоматический датчик оптической плотности культуры микроводорослей на базе Arduino Nano // Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2019, том 4, №3, с. 352-359.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены система измерения оптической плотности культуры микроводоросли Tetraselmis viridis и способ измерения оптической плотности в установке для культивирования водорослей с использованием этой системы. Система включает установку для культивирования водорослей, состоящей из культиватора, устройств барботажа и протока, средств подвода питательной среды и отвода готового продукта, датчика оптической плотности, содержащего светодиод и фотодиод, установленные с противоположных сторон относительно протока суспензии, при этом система дополнена блоком управления, блоком реле, соединенным с температурным датчиком, с датчиком оптической плотности, работающим в диапазоне 900-980 нм, с устройствами барботажа и протока суспензии через датчик оптической плотности с возможностью автоматического управления барботажем суспензии, прокачиваемой через датчик оптической плотности, а для протока суспензии клеток микроводорослей используют силиконовую трубку, размещенную между светодиодом и фотодиодом; для коммуникации блока управления с пользователем используют модуль беспроводной связи для передачи данных на мобильный телефон, облачное хранение или персональный компьютер. Способ включает калибровку датчика, культивирование водорослей в культиваторе с барботированием культуры, измерение оптической плотности культуры, которую барботируют пузырьками воздуха и отключают барботаж на 90 с через каждые 300 с. Изобретения обеспечивают круглосуточный мониторинг и программный контроль кинетических характеристик микроводорослей и условий их выращивания в режиме реального времени на всех стадиях роста. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.

1. Система измерения оптической плотности культуры микроводоросли Tetraselmis viridis в установке для культивирования водорослей, состоящей из культиватора, устройств барботажа и протока, средств подвода питательной среды и отвода готового продукта, а также содержащая датчик оптической плотности для измерения оптической плотности в протоке суспензии клеток водорослей, содержащий светодиод и фотодиод, установленные с противоположных сторон относительно протока суспензии, отличающаяся тем, что система дополнена блоком управления, блоком реле и температурным датчиком, причем блок управления через блок реле соединен с температурным датчиком, а также с датчиком оптической плотности, работающим в диапазоне 900-980 нм, и с устройствами барботажа и протока суспензии через датчик оптической плотности с возможностью автоматического управления барботажем суспензии, прокачиваемой через датчик оптической плотности, в котором для протока суспензии клеток микроводорослей используют силиконовую трубку, размещенную между светодиодом и фотодиодом, а для коммуникации блока управления с пользователем используют модуль беспроводной связи для передачи данных на мобильный телефон, облачное хранение или персональный компьютер.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен на базе платформы Arduino Nano.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что модуль беспроводной связи содержит Bluetooth.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для коммуникации блока управления с пользователем используют разработанное мобильное приложение под Android.

5. Способ измерения оптической плотности культуры микроводоросли Tetraselmis viridis с использованием системы по п. 1, включающий калибровку датчика, культивирование водорослей в культиваторе с барботированием культуры, измерение оптической плотности культуры при прокачивании суспензии культуры через датчик, отличающийся тем, что суспензию культуры, прокачиваемую через датчик оптической плотности, барботируют пузырьками воздуха для исключения образования биопленки и отключают барботаж на 90 с через каждые 300 с для измерения оптической плотности.