光養(yǎng)生物反應(yīng)器是指用于培養(yǎng)藻類、光養(yǎng)細(xì)菌等的技術(shù)系統(tǒng)，一般由培養(yǎng)系統(tǒng)（如光、培養(yǎng)容器、溫度控制等）和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（如PH值等）組成，可分為開放式和封閉式。FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域如食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、營(yíng)養(yǎng)保健制劑、醫(yī)藥如抗體及抗腫瘤藥物等，生態(tài)環(huán)境工程領(lǐng)域如水體生態(tài)修復(fù)、CO₂吸收、污水處理如重金屬吸收等，能源領(lǐng)域如微藻生物柴油等。同時(shí)，隨著世界碳排放的增加，海洋藻類對(duì)世界變化的響應(yīng)也逐漸成為光養(yǎng)生物反應(yīng)器應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將生物反應(yīng)器與監(jiān)測(cè)儀器*地結(jié)合在一起，用于淡水、海水藻類和藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）等的模塊化準(zhǔn)確光照培養(yǎng)與生理監(jiān)測(cè)。

FMT150可以通過(guò)控制單元（包括電腦與預(yù)裝軟件，軟件分為基本版與高級(jí)版）中用戶自定義程序動(dòng)態(tài)自動(dòng)改變培養(yǎng)條件并實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)培養(yǎng)條件與測(cè)量參數(shù)。光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度和通入氣體的組分與流速都可以準(zhǔn)確調(diào)控。加裝恒濁和恒化模塊后還可以調(diào)控培養(yǎng)基的pH值和濁度。FMT150可連接多達(dá)7個(gè)蠕動(dòng)泵進(jìn)行不同恒化與pH條件培養(yǎng)。培養(yǎng)條件可以根據(jù)用戶自定義方案動(dòng)態(tài)變化，既可以進(jìn)行恒定條件下的培養(yǎng)，也可以一定的周期自動(dòng)變化?？刂茊卧赏瑫r(shí)控制多臺(tái)FMT150進(jìn)行同步實(shí)驗(yàn)，保證不同處理實(shí)驗(yàn)間的一致性。

儀器內(nèi)置葉綠素?zé)晒鈨x和光密度計(jì)等。培養(yǎng)藻類的生長(zhǎng)狀況由光密度計(jì)測(cè)定OD680和OD720實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可以通過(guò)OD值監(jiān)測(cè)相對(duì)葉綠素濃度。葉綠素?zé)晒鈨x實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Ft并可測(cè)定F₀、Fm、Fm′和QY來(lái)反映培養(yǎng)藻類的光合生理狀態(tài)。

應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程——藻類的利用與有害控制

用于水體中水華和赤潮現(xiàn)象的模擬、預(yù)警防治研究，水體污染治理與生態(tài)修復(fù)研究如利用藻類進(jìn)行水體重金屬污染及面源污染的消納研究等，大氣污染生態(tài)修復(fù)研究如利用藻類對(duì)污染排放進(jìn)行吸收的研究等，及利用藻類吸收大氣二氧化碳的研究等等。

2. 生態(tài)學(xué)與生態(tài)工程

海洋初級(jí)生產(chǎn)力研究，海洋碳循環(huán)，浮游植物等光養(yǎng)生物生理生態(tài)研究，藻類對(duì)世界變化的響應(yīng)機(jī)制，生態(tài)毒理學(xué)研究，生物圈模擬研究，水體生態(tài)修復(fù)研究等。

3. 藻類基因組學(xué)與分子生物學(xué)

為分子、基因?qū)嶒?yàn)提供可靠的預(yù)培養(yǎng)樣品，準(zhǔn)確模擬培養(yǎng)條件，研究不同環(huán)境條件下藻類表型變化

4. 生物工程與生物醫(yī)學(xué)工程

用于藻類保健營(yíng)養(yǎng)品的開發(fā)研究，藻類轉(zhuǎn)基因抗腫瘤藥物的開發(fā)研究，水產(chǎn)養(yǎng)殖藻類培養(yǎng)等等。

5. 生物能源開發(fā)——向藻類要能源

地球上的石油、煤炭等常規(guī)能源面臨資源枯竭及環(huán)境污染、溫室氣體排放等嚴(yán)重問(wèn)題，用玉米等糧食進(jìn)行生物柴油的開發(fā)一度引起世界的糧食危機(jī)，目前上已將生物柴油的開發(fā)焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向藻類，藻類獨(dú)居植物產(chǎn)油率。FMT150已成為歐美國(guó)家用于藻類生物能源培養(yǎng)研究的熱門設(shè)備。

主要特點(diǎn)：

將藻類光生物反應(yīng)器技術(shù)與藻類生理監(jiān)測(cè)技術(shù)（葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)、光密度測(cè)量）結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)，集成了目前幾乎所有主要的藻類在線培養(yǎng)與生理監(jiān)測(cè)技術(shù)

內(nèi)置雙調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)藻類的生理狀況，測(cè)量記錄熒光參數(shù)Ft，F(xiàn)m，QY等

內(nèi)置光密度計(jì)，測(cè)量OD680和OD720，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)可計(jì)算生物量（藻類細(xì)胞數(shù)量）、葉綠素濃度

配備氣泡阻斷閥和氣泡加濕器，使熒光和OD值的測(cè)定更加準(zhǔn)確

可同時(shí)測(cè)量監(jiān)測(cè)溫度、pH值、溶解氧等多種參數(shù)

準(zhǔn)確控制溫度、光質(zhì)、光強(qiáng)、培養(yǎng)周期等，并可進(jìn)行恒化或恒濁培養(yǎng)

培養(yǎng)容器使用高強(qiáng)度耐熱耐腐蝕材料，可進(jìn)行高溫滅菌

光化學(xué)光強(qiáng)度高達(dá)3000 umol photons m^-2 s^-1（藍(lán)綠藻培養(yǎng)正常光強(qiáng)為90 umol photons m^-2 s^-1），可升級(jí)達(dá)3000 umol photons m^-2 s^-1，光質(zhì)可根據(jù)用戶需求在紅光、藍(lán)光、白光中選擇單色光或雙色光，擴(kuò)展光源中還可以加入紅外光

氣流速率、CO₂及O₂濃度可準(zhǔn)確控制

可通過(guò)專業(yè)的電腦軟件實(shí)現(xiàn)外部控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和保存，操作簡(jiǎn)單

技術(shù)參數(shù)指標(biāo)：

1.  測(cè)量參數(shù)：

    1）葉綠素?zé)晒鈪?shù)：暗適應(yīng)條件下F₀, Fm, Fv(Fm-F₀), QY(Fv/Fm)

                   光適應(yīng)條件下Ft, Fm‘, Fv‘(Fm‘-F_t), QY(ΦPSII即量子產(chǎn)額)

    2）光密度：OD680、OD720

    3）環(huán)境參數(shù)：溫度、光照強(qiáng)度、pH、溶解氧（選配）、溶解CO₂（選配）

2.  調(diào)控環(huán)境參數(shù)：溫度、光強(qiáng)、通氣速度、通入氣體組分與含量（需選配GMS高精度氣體混合系統(tǒng)）、恒化（恒定pH）培養(yǎng)與恒濁（恒定OD）培養(yǎng)（需選配相應(yīng)模塊），所有參數(shù)都可以單獨(dú)同步控制。

3.  容積：400 ml/1000 ml/3000ml可選

4.  溫度準(zhǔn)確控制范圍：400 ml/1000 ml標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)容器18 - 55℃，3000ml標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)容器18 - 55℃， 400 ml增強(qiáng)培養(yǎng)容器5 - 75℃，1000 ml/3000 ml增強(qiáng)培養(yǎng)容器10 - 75℃（實(shí)際控溫效果與環(huán)境溫度有關(guān)）

5.  控溫系統(tǒng)：2個(gè)珀耳帖元件（200W，400W）

6.  雙顯示：主機(jī)控制顯示和外部控制單元實(shí)時(shí)顯示

7.  LED光源：

     標(biāo)準(zhǔn)配制：紅光、藍(lán)光或白光、紅光雙色光源，可選白光、藍(lán)光雙色光源或白、藍(lán)、紅單色光源

     光強(qiáng)：1500 umol (photons).m^-2.s^-1 PAR（藍(lán)光750/紅光750；白光750/紅光750；可選白光1500，藍(lán)光1500，紅光1500，白光750/藍(lán)光750）

可升級(jí)至3000 umol (photons).m^-2.s^-1 PAR（藍(lán)光1500/紅光1500；白光1500/紅光1500；白光或藍(lán)光單色3000）

8.  外部擴(kuò)展光源（備選，用于不同有機(jī)體培養(yǎng)或者高光強(qiáng)脅迫）：?jiǎn)紊?、單色?紅外光、雙色光

9.  光密度測(cè)量：通過(guò)兩個(gè)LED (720nm，680 nm)實(shí)時(shí)測(cè)量OD

10.  檢測(cè)器：PIN光敏二極管、665 nm-750nm濾波器

11.  傳感器：pH/溫度傳感器、溶解氧傳感器（備選）、溶解CO₂傳感器（備選）

12.  GMS高精度氣體混合系統(tǒng)（備選）：可控制氣體流速和成分，標(biāo)配為控制氮?dú)?空氣和二氧化碳，氣源需用戶自備

13.  選配Oxzala 差分式O₂/CO₂通量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在線雙通道監(jiān)測(cè)進(jìn)氣口和出氣口O₂和CO₂：

       (a)  高精度差分式氧氣分析儀，雙燃料電池技術(shù)，雙通道差分測(cè)量，測(cè)量范圍0-*，準(zhǔn)確度0.1%，分辨率0.0001%；溫度補(bǔ)償、氣壓補(bǔ)償，氣壓分辨率0.0001kPa，顯示屏同時(shí)顯示通道1O₂濃度、通道2O₂濃度、通道3ΔO₂、通道4氣壓

      (b)雙通道CO₂分析儀，單光束雙波長(zhǎng)紅外技術(shù)，測(cè)量范圍0-1000ppm，可選配0-2000ppm，準(zhǔn)確度優(yōu)于1.5%，差分測(cè)量可達(dá)0.3-0.5ppm，自動(dòng)溫度補(bǔ)償、自定義壓力及相對(duì)濕度補(bǔ)償，分辨率1ppm，雙通道數(shù)據(jù)采集顯示器，LCD背光顯示屏，可顯示雙通道CO₂濃度及變化曲線

14.  恒濁培養(yǎng)模塊（可選）：包含一個(gè)蠕動(dòng)泵pp600和內(nèi)置支持控制軟件，通過(guò)檢測(cè)光密度（OD680或OD720），蠕動(dòng)泵自動(dòng)補(bǔ)充培養(yǎng)基實(shí)現(xiàn)恒濁培養(yǎng)

15.  恒化培養(yǎng)模塊（可選）：包含2個(gè)蠕動(dòng)泵pp600和內(nèi)置支持控制軟件，通過(guò)檢測(cè)pH，2個(gè)蠕動(dòng)泵分別自動(dòng)補(bǔ)充酸液或堿液實(shí)現(xiàn)恒化培養(yǎng)

16.  pH穩(wěn)定/恒濁模塊（可選）：包含1個(gè)帶氣體閥的蠕動(dòng)泵pp600和內(nèi)置支持控制軟件，可以進(jìn)行恒濁培養(yǎng)，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)通入培養(yǎng)基的CO₂氣流流速來(lái)實(shí)現(xiàn)pH穩(wěn)定調(diào)控（兩個(gè)功能不可同時(shí)實(shí)現(xiàn)）。CO₂氣源需用戶自備

17.  額外蠕動(dòng)泵（可選）：多可同時(shí)控制8個(gè)蠕動(dòng)泵

18.  其他備選部件：磁力攪拌器（用于無(wú)氧狀態(tài)培養(yǎng)）、氣體分析系統(tǒng)（測(cè)定CO₂）、PWM泵（用于控制氣體或液體流速，可以為培養(yǎng)液通氣，也可用于無(wú)氧狀態(tài)下代替磁力攪拌混勻藻液）

19.  控制單元：包括專業(yè)電腦、軟件及硬件綁定的許可證，對(duì)一到多臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行同步控制和數(shù)據(jù)采集，所有測(cè)量數(shù)據(jù)都可以實(shí)時(shí)圖形化顯示

20.  軟件功能：

21.  控光模式：光質(zhì)和光強(qiáng)均可通過(guò)軟件按用戶編制的程序自行動(dòng)態(tài)變化，可模擬自然日照周期、云遮擋造成的光強(qiáng)光質(zhì)變化等光節(jié)律變化

22.  控溫模式：溫度可通過(guò)軟件按用戶編制的程序自行動(dòng)態(tài)變化，可模擬自然溫度日變化、溫度周期性驟升或驟降等

Bios：可升級(jí)固件

23.  數(shù)據(jù)傳輸：RS-232串口接口或USB接口

24.  遠(yuǎn)程控制：可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)下載（需配備固定IP）

25.  材料：防火耐熱玻璃、飛機(jī)應(yīng)用杜拉鋁合金、不銹鋼、硅化墊圈

26.  尺寸：400ml，42 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：15.5kg；

                 1000ml，42 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：17.5kg；

                 3000ml，50 cm（H）×35 cm（W）×31 cm（D），重量：28kg

27.  供電電壓：90-240V

28.  可根據(jù)用戶需求定制25升等各種大型光養(yǎng)生物反應(yīng)器

應(yīng)用案例：

萊茵衣藻多組學(xué)解析的準(zhǔn)確培養(yǎng)條件模擬（Strenkert, 2019, PNAS）