? 系統(tǒng)概覽與核心設計

Winpact One發(fā)酵系統(tǒng)（以FS-06型號為代表）是Major Science設計的一款緊湊型、多功能實驗室生物反應器。它旨在為研究人員提供一個高度靈活和精確的實驗平臺，適用于從微生物發(fā)酵到真核細胞培養(yǎng)等多種生物過程。

• 靈活兼容的罐體系統(tǒng)：該系統(tǒng)可兼容多種類型的玻璃罐體（工作體積通常覆蓋1L至10L），用戶可以根據實驗需求選擇單層、雙層（夾套）或氣升式等不同設計的罐體。

• 雙模式溫度控制系統(tǒng)：Winpact One集成了恒溫式（水?。┖透蔁崾?/span>兩種溫控系統(tǒng)，這意味著無論用戶選擇哪種類型的罐體，系統(tǒng)都能提供精確的溫度控制。

• 集成化與緊湊型設計：系統(tǒng)將控制器、蠕動泵等組件高度集成，結構緊湊，節(jié)省實驗室空間。

?? Winpact One發(fā)酵系統(tǒng)的工作原理

1. 溫度控制

溫度是影響生物過程的關鍵因素之一。Winpact One的雙加熱系統(tǒng)使其能夠靈活適配不同的罐體類型并進行精確溫度控制。

• 夾套罐體與恒溫控制：對于需要精確和穩(wěn)定溫度的培養(yǎng)（如對溫度敏感的哺乳動物細胞培養(yǎng)），系統(tǒng)可與雙夾套罐體配合使用。恒溫系統(tǒng)通過在內夾套和外夾套之間循環(huán)溫度控制水來實現(xiàn)。

• 干熱式溫控：對于標準微生物發(fā)酵或需要快速升降溫的實驗，系統(tǒng)可搭配單層罐體，并通過貼附在罐壁的加熱毯（或類似裝置）進行直接加熱。

• 傳感與閉環(huán)控制：系統(tǒng)采用Pt100鉑電阻溫度檢測器進行實時溫度監(jiān)測，并將數據反饋給控制器?？刂破魍ㄟ^PID算法精確調節(jié)加熱器和冷卻水閥（針對夾套系統(tǒng)），將溫度波動控制在±0.1°C的范圍內。

2. 攪拌與混合機制

適當的攪拌對于保持培養(yǎng)物的均勻性、傳質（特別是氧氣）以及熱量傳遞至關重要。

• 高效溫和的攪拌：系統(tǒng)采用頂部驅動的無刷直流電機。這種電機運行平穩(wěn)，噪音小，無需頻繁維護。系統(tǒng)提供多種攪拌槳葉（如六葉式攪拌槳、傾斜式葉片葉輪、螺旋型、錨型等）以適應不同需求。

• 轉速控制：電機轉速可在較大范圍內精確調節(jié)（例如1-60 RPM或30-1200 RPM，具體取決于型號和配置），精度可達±1 RPM。

3. 通氣與溶氧控制

對于好氧發(fā)酵，氧氣是至關重要的底物。Winpact One通過多種手段控制培養(yǎng)液中的溶解氧水平。

• 通氣系統(tǒng)：系統(tǒng)通過內置的流量計控制進入罐體的無菌空氣（或其他氣體，如氧氣、氮氣、二氧化碳）的流量。

• 溶氧水平的測量與控制：系統(tǒng)使用耐熱的DO極譜感應器實時監(jiān)測溶氧水平，測量范圍通常為0-200%，精度可達0.1%。

• 二級DO控制策略：當溶氧水平偏離設定點時，系統(tǒng)會啟動二級級聯(lián)控制：

1. 首先自動調整攪拌轉速以改變溶氧傳輸效率。

2. 如果調節(jié)攪拌速度仍不能滿足需求，系統(tǒng)會啟動氣體混合站（可選配），通過改變進氣中的氧氣比例來精確控制溶氧。

4. pH與補料控制

系統(tǒng)通過集成的蠕動泵和傳感器實現(xiàn)對pH等參數的自動控制。

• pH的自動調控：pH電極持續(xù)監(jiān)測培養(yǎng)液的酸堿度。當pH偏離設定值時，控制器會啟動相應的內置蠕動泵，自動添加酸液或堿液以恢復設定的pH值。

• 底物補料與消泡：內置的蠕動泵（通常為4個）同樣可用于定時或按需補加培養(yǎng)基、誘導劑等。另一個蠕動泵專用于添加消泡劑，以消除發(fā)酵過程中產生的過多泡沫，防止逃液和污染。

?? 系統(tǒng)的智能控制與數據處理

Winpact One的核心是其強大的智能控制系統(tǒng)，它整合了各個子系統(tǒng)的操作與監(jiān)控。

• 用戶友好的控制界面：系統(tǒng)配備10.4英寸彩色觸摸屏，以圖形化界面顯示所有關鍵參數（溫度、pH、DO、轉速等）的實時數據和趨勢曲線，方便用戶設置參數和監(jiān)控進程。

• 可編程與自動化：用戶可以對發(fā)酵過程進行最多15步的程序化控制。在每一步中，都可以預設溫度、pH、DO、轉速、補料等參數的目標值和持續(xù)時間，實現(xiàn)全自動運行。

• 遠程監(jiān)控與數據管理：系統(tǒng)支持以太網遠程控制。用戶可以在計算機上使用配套的SCADA軟件實時查看和控制發(fā)酵過程，甚至可以同時連接和監(jiān)控多達16臺發(fā)酵罐，非常適合需要并行多次實驗的研究。實驗數據可通過USB接口導出。

?? 主要應用場景

憑借其靈活的設計和精確的控制能力，Winpact One發(fā)酵系統(tǒng)適用于廣泛的生物技術研究領域：

• 微生物發(fā)酵：用于大腸桿菌、酵母等需氧微生物的高密度培養(yǎng)，生產酶、抗生素等代謝產物。

• 細胞培養(yǎng)：適用于哺乳動物細胞（如CHO細胞、HEK293細胞）和昆蟲細胞的培養(yǎng)，用于生產疫苗、單克隆抗體、病毒載體等。

• 特殊研究：

• 光合培養(yǎng)：通過選配光照模塊，可作為光生物反應器，用于微藻等光合生物的培養(yǎng)。

• 固態(tài)發(fā)酵模擬：通過特殊的攪拌扇葉（如螺旋型、錨型）和可調節(jié)角度的罐體，可模擬固態(tài)發(fā)酵環(huán)境，用于真菌培養(yǎng)等。

總的來說，Major Science梅潔Winpact One發(fā)酵系統(tǒng)通過其高度集成和智能化的設計，將溫度、攪拌、通氣、pH等關鍵環(huán)境參數置于精確的閉環(huán)控制之下，從而為研究人員提供了一個強大而可靠的平臺，用于探索和優(yōu)化復雜的生物過程。希望以上解讀能幫助您更深入地理解其工作原理。