طراحي حسگر نرم بر پايه پردازش تصوير رنگي براي پايش دانسيته سلولي امروزه براي كاهش وقت و هزينه تحقيقات فرآيند هاي زيستي فرآيند هاي زيستي به سمت عمليات هاي موازي و كوچك مقياس در حركتند. در سال هاي اخير ميلي بيوراكتور و ميكروبيوراكتور با همين هدف، در داخل كشور طراحي و ساخته شده و به ثبت رسيده اند. همچنين در فرآيندهاي تخميري پارامترهاي وابسته به وضعيت رشد سلولي از اهميت ويژه اي برخوردارند. در ميان اين پارامترها دانسيته سلولي و غلظت سلولهاي زنده به دليل داشتن رابطه ي مستقيم با ميزان و كيفيت محصول نهايي از مهمترين پارامترها مي باشند. بنابر اين پايش بر خط اين پارامتر فوايد زيادي براي تنظيم مراحل رشد و شرايط توليد محصول و رسيدن به حالت بهينه توليد خواهد داشت. از اين رو كاربري روش هاي اندازه گيري در مقياس هاي كوچك داراي اهميت ويژه است. در اين اختراع حسگر نرمي طراحي شده است كه با استفاده از پردازش رنگي تصاوير گرفته شده از محيط كشت و با استفاده از الگوريتم MLP شبكه عصبي، دانسيته ي نوري را تخمين مي زند. اين حسگر نرم قابل پياده سازي براي پايش بر خط رشد سلولي در بيوراكتور هاي مينياتوري و بيوراكتور هاي معمولي است مي باشد.

در اين اختراع براي رفع نواقص موجود در سيستم هاي رايج اندازه گيري حركت كمر انسان، با استفاده تكنولوژي حسگر هاي پارچه اي، وهمچنين به كارگيري 12 عدد از اين سنسور ها از طريق ارتباط سريال سيستمي نوين و پرتابل را ارائه شد كه بتواند در فعاليت هاي روزانه براي كاربرد هاي توانبخشي و بيومكانيك شغلي به كار گرفته شود. برخي از مزاياي اين اختراع عبارتند از: خطاي 0.5 درجه براي حركات مجزا و 2.7 درجه براي حركات سه بعدي، پرتابل بودن، ارزان بودن و سبك بودن و سنسور هاي استفاده شده از نوع پارچه اي و قابل چاپ بر روي لباس. عناصر تشكيل دهنده دستگاه عبارتند از: سنسور هاي پارچه اي چاپ شده بر روي لباس، برد هاي جانبي و اتصالات مرتبط، كارت داده برداري و سيستم لب تاپ و لباس استرچ شامل 12 سنسور. عمده‌ترين كاربرد اين سيستم براي پيشگيري از فعاليت هاي خطر زا و توانبخشي در ناحيه كمر مي باشد. ولي كاربردهاي آن به اين محدود نشده و داراي كاربردهاي فراوانيست همچون: يك سيستم تشخيصي براي افتراق بين داوطلبان اخذ معافيت پزشكي، تعيين حركت هاي بهينه براي فعاليت هاي كارگري براي پيشگيري از جراحت ‏در ناحيه ي كمر، تعيين دامنه ي حركت در بيماران داراي محدوديت حركت در ناحيه كمر و افتراق بين بيماران داراي كمردرد و افراد سالم و تعيين ميزان جراحت.

‏خلاصه اي از توصيف اختراع : ‏عمومآ اندازه گيري هاي آزمايشگاهي مبتني بر اطلاعات ارسالي از حسگر ها مي باشند كه بنا بر شرايط فيزيكي دستگاه در محيط هاي متحرك و آلوده به نويز و اغتشاش نصب مي گردند. به اين ترتيب مقادير داده ها حتي پس از پردازش هاي زياد نيز با مقادير واقعي تفاوت دارند. بر همين اساس ايده استفاده از نظريه تركيب اطلاعات سنسوري براي كاهش نايقيني هاي موجود مطرح و به كار گرفته شد. دستگاهي ساخته شد كه توانايي كاهش اثر نويز و اغتشاش را در اندازه گيري ميزان اكسيژن محيط دارا بوده و با صرفه جويي در هزينه، داده هاي دقيق تر و با قابليت اطمينان بيشتري را بدست مي دهد. اين دستگاه با استفاده از الگوريتم هاي تركيب اطلاعات سنسوري و روشهاي پردازش سيكنال اطلاعات دريافتي از حسگر ها را پردازش كرده و آنها را به داده هايي دقيق تر و مقاوم تر در برابر نويز و اغتشاش تبديل مي كند.جهت اطمينان از صحت عملكرد دستگاه اندازه گيري جديد، اين دستگاه بر روي ميلي بيو راكتوركه اخيرا در كشور طراحي و ساخته شده و به ثبت رسيده است و مورد بسيار مناسبي به لحاظ وجود اغتشاش و نويز بالا در محيط اندازه گيري سنسور ها مي باشد نصب و با موفقيت آزمايش گرديده است.

‏خلاصه اي از توصيف اختراع : ‏با توجه به نيازها و رويكردهاي جديد بوجود آمده در زمينه علم و صنعت بيوتكنولوژي، ساخت دستگاههايي براي انجام سريع و كم هزينه فرايندهاي زيستي لازم و ضروري مي باشد. اخيرا دستگاه ميلي بيو راكتور براي رسيدن به همين هدف در كشور طراحي و ساخته شده و به ثبت رسيده است. از آنجا كه اساسا اين گونه دستگاه ها براي مطالعه و بهينه سازي فرايند هاي زيستي در مقياس كوچك طراحي شده ا ند ، لازم است دستگاههاي كنترلي براي ايجاد شرايط بهينه براي رشد ميكرو ارگانيسم بر روي آنها طراحي گردند . ‏يكي از مهو ترين مسائلي كه در صنعت مربوطه مورد توجه ويژه قرار دارد بهينه سازي ميزان هوادهي است. هوادهي مناسب علاوه بر افزايش سرعت رشد ميكرو اركانيسم ها باعث كاهش هزينه هوادهي نيز مي كردد. لازم به ذكر است كه توليد هواي استريل شده در مقياس صنعتي هزينه بسيار بالايي دارد. مساله مهم ديگر تنظيم همزمان دور همزن است تا مقدار اكسيژن كافي را در محلول تامين نمايد. در اين اختراح علاوه بر مدلسازي تاثير ميزان هوادهي و دور همزن بر سرعت رشد ميكرو ارگانيسم ها كنترل كننده پيش بين و رويتگر مبتني بر نظريه تركيب اطلاعات سنسوري طراحي و ساخته شده است. اين كنترل كننده به صورت بر خط مي تواند مقدار اكسيژن لازم و دور همزن مناسب را براي رشد بهينه ميكروارگانيسم به صورت حلقه بسته محاسبه و فراهم كند. اين دستگاه قابل پياده سازي بر روي تمامي بيو راكتور هاي مقياس كوچك مي باشد.