Диссертация (1091617), страница 20
Текст из файла (страница 20)
angusta, A. adeninivorans, D.hansenii на основании различий субстратной специфичности и сходстваудельных скоростей роста.3.разработана полимерная матрица на основе поливиниловогоспирта, модифицированного N-винилпирролидоном для иммобилизациимикроорганизмов. Проведен подбор условий модификации поливиниловогоспирта N-винилпирролидоном, в качестве сшивающего агента, и церийнитрат аммонием, в качестве инициатора. Показано, что примольномсоотношении ПВС : инициатор : N-ВП = 160 : 7 : 1 и времени модификации 3часа формируется сетчатый сополимер обладающий однородной структурой,размер пор которого позволяет иммобилизовать дрожжевые клетки.Проведена иммобилизация индивидуальной культуры и сформированныхассоциаций дрожжей в гидрогель модифицированного поливиниловогоспирта.1454.проведено определение и сравнение основных характеристикБПК-биосенсоровнаосновеиммобилизованныхвгидрогельПВС,модифицированного N-ВП ассоциаций дрожжей и дрожжей Debaryomyceshansenii BKM Y-2482.
БПК-биосенсор на основе индивидуальной культурыпревосходит БПК-биосенсоры на основе ассоциаций и известные мировыеаналоги и способен стабильно (операционная стабильность не превышает 2%) функционировать длительное время (42 дня), окислять широкий кругорганических веществ, которые могут быть обнаружены в сточных водахразличного происхождения (33 субстрата).5.БПК-биосенсорнаосновеиммобилизованныхвмодифицированный поливиниловый спирт дрожжей Debaryomyces hanseniiBKM Y-2482 позволяет анализировать образцы воды категории «оченьчистая», поскольку нижняя граница составляет 0,16 мг/дм3, а также образцытехнологических сточных вод, содержащие ионы тяжелых металлов.Работа выполнена в рамках гранта ФЦП «Исследования и разработкипоприоритетнымнаправлениямразвитиянаучно-технологическогокомплекса России на 2014-2020 годы», соглашение №14.574.21.0062.ПредприятиемООО«Эконикс–Эксперт»проведенаразработкаструктурной схемы прибора, доработка измерительного преобразователя,созданановаяконструкциякислородногодатчикадлядостижениямаксимальной точности при измерении растворенного кислорода, разработанфиксатора биорецепторного элемента, создано программное обеспечениепозволяющее проводитьизмеренияБПК и калибровку биосенсора вавтономном режиме (без подключения к персональному компьютеру) и вполевых условиях,температурахдля корректной работы биосенсора при любыхсозданаэкспериментальныйсистемаобразецтермостатирования.амперометрическогоРазработанныйбиосенсорногоанализатора для экспресс - определения БПК «Эксперт-009» находится наиспытаниях.146Конструктивнопреобразователяанализатор(датчика)БПКисостоитизмерительногоизпервичногопреобразователя.Измерительный преобразователь является микропроцессорным устройством,позволяющим отображать результаты измерения в наглядном графическомвиде (на ЖК-дисплее), а также реализующим пользовательские менюразличного уровня вложенности и различные сценарии работы.
Являясьполностью автономным в процессе измерения, анализатор допускаетподключение к персональному компьютеру с целью сбора и сохраненияданных специализированным программным обеспечением. Кроме того, этафункция может предоставить дополнительные возможности по обработке исистематизации результатов.Предусмотрена возможность автономного питания анализатора отвстроенного аккумулятора, что позволяет избежать потери данных привнезапном отключении сетевого электропитания и даёт возможностьвыполнения полевых измерений без привязки к стационарному рабочемуместу(лаборатории).Данноекачествоможетоказатьсяособенноактуальным, учитывая экспрессность методики определения БПК.Кислородный датчик является составным устройством, содержащим вединомкорпусепервичныйизмерительконцентрациикислорода(амперометрический датчик Кларка) и схему измерения температуры(термометр типа Pt1000).
Для достижения наибольшей точности измеренияконцентрации кислорода обе схемы должны располагаться максимальноблизко.Компенсацияпоказанийпроизводитсяизмерительнымпреобразователем при обработке результатов измерений тока и температуры.Важной особенностью датчика для экспрессного измерения показателя БПКявляется возможность его закрепления вблизи поверхности рабочегоэлектрода биосенсорного элемента в виде плёнки с иммобилизованнымимикроорганизмами.С помощью средств трёхмерного моделирования были рассмотреныразличные варианты фиксации биосенсорного элемента, выявлены основные147проблемные узлы каждой конструкции.
Оптимальным признано резьбовоесоединение. Созданный датчик ДКТП-02.06 представлен на рисунке 62.Рисунок62.Кислородныйдатчиксрезьбовымфиксаторомбиосенсорного элемента в сборе: 1 - утяжелитель с креплением провода,идущего к измерительному преобразователю; 2 - корпус датчика; 3 – втулка;4 - наконечник с резьбой; 5 - сборка электрохимической ячейки (рабочийэлектрод и электрод сравнения); 6 - фиксатор биорецепторного элемента.Рабочий электрод (катод) представляет собой стеклянную трубку(капилляр), с небольшим диском инертного металла диаметром 0,5 мм наторце, что соответствует площади Sкат 0,2 мм2.
Анод (электрод сравнения)представляет собой хлоридсеребряный электрод. Для выполнения условия порежимуизмеренияконцентрациикислороданеобходимособлюстисоотношение площадей анода и катода: Sан>1000·Sкат, т.е. площадь анодадолжна быть не менее Sан>200 мм2, что для проволоки толщиной 0.5 ммсоответствует 12-13 виткам вокруг рабочего электрода. Пространствоэлектролита ячейки отделено от исследуемого раствора газопроницаемоймембраной, катод (рабочий электрод) располагается максимально близко кмембране для уменьшения времени отклика.Дляплотнойфиксациибиорецепторногоэлементавблизигазопроницаемой мембраны амперометрической ячейки создан фиксаторбиорецепторногоэлемента(рисунок63).капроновой сетки, закрепленной на фиксатореПрименениеэластичнойс помощью стандартногорезинового кольца 014-017-19 ГОСТ 9833-73, позволяет плотно прижиматьбиорецептоный элемент любой толщины при этом, не повреждая его.148Рисунок63.Фиксаторбиосенсорногоэлементасрезьбовымкреплением и поддерживающей сеткойВажной особенностью созданного анализатора является регистрациязависимости концентрации кислорода от времени.
Все расчёты производятсянепосредственно в измерительном преобразователе, а именно: сбор массиваданных, его отображение, обработка и вычисление соответствующейвеличины БПК. При этом не требуется подключения к персональномукомпьютеру или применение специализированного стороннего программногообеспечения. Во время измерения непрерывно отображается графикзависимости концентрации кислорода от времени.
После завершенияизмерения вертикальной чертой отмечается определённое анализаторомместо излома на полученной зависимости. Пользователь может визуальнооценить корректность нахождения точки и при необходимости внестиизменения, используя интерактивное меню прибора. После подтверждениявыбора проводится окончательный расчёт показателя БПК.Заоснову измерительногопреобразователябылвзятсерийновыпускаемый ООО «Эконикс-Эксперт» анализатор Эксперт-001, однакореализацияизложенныхвышетребованийксоздаваемому приборупотребовала существенной переработки схемы, увеличения объема памятидля хранения массива экспериментальных данных, установки мощного149процессора с достаточной производительностью, и т.д.
В результате былсоздан новый анализатор Эксперт-009 (рисунок 64).Рисунок 64. Внешний вид БПК-термооксиметра «Эксперт-009» самперометрическим датчиком ДКТП-02.06. а - фиксатор биорецепторногоэлемента, б – микрофотография дрожжевых клеток Debaryomyces hanseniiBKM Y-2482, используемых в биорецепторном элементе.Электрическая схема измерительного преобразователя реализована ввиде печатной платы (микросхемы), изготавливаемой промышленнымспособом и монтирующейся в стандартный корпус. Для отображенияинформации используется ЖК дисплей с подсветкой, на задней стенкеанализатора расположены разъёмы подключения датчика, сетевого питания иподключения к ПК по интерфейсу RS-232.
В качестве устройства вводаиспользуется плёночная 16–ти кнопочная (+2 кнопки вкл./выкл.) клавиатура,хорошо зарекомендовавшая себя в других анализаторах серии «Эксперт».150Для уменьшения влияния температуры на окислительную активностьмикроорганизмов создана система термостатирования (рисунок 65).Рисунок 65. Термостатируемая ячейка для измерения экспресс-БПК.В качестве материала для ячейки применено стекло. В верхней инижней частях на противоположных сторонах располагаются штуцеры дляподключения к термостату с жидким агентом (водой).Испытания разработанного амперометрического биосенсорногоанализатора для экспресс-определения БПКФБУ «ЦСМ Московской области» на собственной испытательной базес 01.09.2015 по 11.12.2015 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
