CN113249211A - 一种可改变箱内压力的细胞培养箱及其压力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可改变箱内压力的细胞培养箱及其压力调节方法，涉及细胞培养技术领域。本发明中可改变箱内压力的细胞培养箱，包括培养箱本体和箱盖，箱盖通过铰链铰接在培养箱本体前端的一侧，培养箱本体的左右两侧面中部上端位置分别连通设置有第一气体调节机构和第二气体调节机构；第一气体调节机构包括第一调节罐，第一调节罐共设置有两个，且两个第一调节罐通过U形管与第一进气管的一端连通；第一调节罐的侧壁内部沿周向均布设置有多个半导体制冷片。本发明通过第一气体调节机构和第二气体调节机构的设置，可以避免调压时温度逐渐改变或突然放热而对细胞生长造成的影响，同时，也可以有效避免水滴凝结造成的细胞污染。

Description

一种可改变箱内压力的细胞培养箱及其压力调节方法

技术领域

本发明属于细胞培养技术领域，特别是涉及一种可改变箱内压力的细胞培养箱及其压力调节方法，主要用于在细胞培养时对培养箱内部增压的作用。

背景技术

现有的细胞培养箱一般用于提供常压下细胞生长环境，对于细胞在高压下的生长是否存在有益的效果，有待研究，为此，人们在实际中设计出细胞的高压培养箱，以便于细胞在高压的培养，但是，现有的高压细胞培养箱在实际使用过程中依然存在以下的不足：

1.现有的高压细胞培养箱主要通过加热或压缩空气来实现培养箱内部的高压，但是这样的培养箱在实际使用中存在一定的不足，首先，通过加热来实现增压的培养箱，培养箱内部的温度会逐渐从常温增加到37℃左右，温度的逐渐变化对细胞的生长存在一定的影响（新陈代谢等），从而导致数据不准，而压缩空气来实现增压的培养箱，空气在压缩的过程中，会产生热量，易导致内部细胞的死亡；

2.现有的高压细胞培养箱，在开合箱盖以及培养箱内部的高湿环境，在温度变化的情况下易结出水滴，附着在培养箱内壁上，导致细胞的污染；

因此，有必要对现有技术进行改进，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可改变箱内压力的细胞培养箱及其压力调节方法，上述细胞培养箱同时上述方式调节压力，可以避免温度逐渐改变或突然放热而对细胞生长造成一定影响以及培养箱内部凝结水滴而导致细胞污染，解决了现有的高压细胞培养箱的加压方式易对细胞的生长造成影响的问题和现有的高压细胞培养箱内壁易凝结水滴而造成细胞污染的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种可改变箱内压力的细胞培养箱，包括培养箱本体和箱盖，所述箱盖通过铰链铰接在培养箱本体前端的一侧，所述培养箱本体的左右两侧面中部上端位置分别连通设置有第一气体调节机构和第二气体调节机构；

所述第一气体调节机构包括第一调节罐，所述第一调节罐共设置有两个，且两个第一调节罐通过U形管与第一进气管的一端连通，所述第一进气管上安装有第一电磁阀；所述第一调节罐的侧壁内部沿周向均布设置有多个半导体制冷片；所述第一调节罐的内部活动配合有第一活塞柱；连接有U形管的第一调节罐端面内壁上嵌合安装有第一压力传感器；

所述第二气体调节机构包括第二调节罐，所述第二调节罐的一端面上连通设置有第二进气管，且第二调节罐的端面上还嵌合安装有第二压力传感器，所述第二进气管上安装有第二电磁阀；所述第二调节罐的内部活动配合有第二活塞柱；所述第二调节罐的侧壁内部沿周向均布设置有多个加热棒。

进一步地，所述第一进气管和第二进气管均固定套接在培养箱本体上，且延伸至培养箱本体中的第一进气管和第二进气管之间可拆卸的连接有交换盒；

所述交换盒的顶面上均布设置有多个出气孔，同时交换盒的一侧面上设置有第三压力传感器，所述交换盒的两端面上均固定连接有与交换盒内部连通的连接管。

进一步地，所述连接管的自由端外壁上设置有卡环，同时连接管的外侧壁上还滑动套接有锁紧套，所述锁紧套的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹用于与第一进气管外侧壁上的第一外螺纹或/和第二进气管外侧壁上的第二外螺纹螺旋配合。

进一步地，所述第一活塞柱固定连接在第一气缸的一端上，且第一气缸的固定段固定连接在第一调节罐上；所述第二活塞柱固定连接在第二气缸的一端上，且第二气缸的固定段固定连接在第二调节罐上。

进一步地，所述第一活塞柱由耐低温材质构成，同时第二活塞柱由耐高温材质构成。

进一步地，所述第一调节罐的侧面上连通设置有第一输气管，所述第一输气管上固定安装有第三电磁阀；所述第二调节罐的侧面上连通设置有第二输气管，所述第二输气管上固定安装有第四电磁阀。

进一步地，所述培养箱本体的一侧面下端位置还连通设置有排气管，所述排气管上固定安装有第五电磁阀。

进一步地，所述箱盖的一侧面上还设置有凸板，所述凸板用于与培养箱本体的进料口间隙配合，所述凸板的外侧固定套接有橡胶密封框。

进一步地，凸板及培养箱本体的五个内侧面上均通过螺钉固定连接有内衬板；

所述内衬板靠近凸板或/和培养箱本体的一侧面上设置有凹槽，所述凹槽中填充放置有海绵板；

所述凹槽位置的内衬板上并列设置有多个通槽。

本发明还提供了一种可改变箱内压力的细胞培养箱的压力调节方法，压力调节方法具体包括以下步骤：

S1：将待培养细胞放入培养箱本体，并关紧箱盖实现培养箱本体内部的密封；

S1：将两个第一输气管的自由端分别固定连接在氧气罐和二氧化碳罐的出气端上，将第二输气管的自由端固定连接在氮气罐的出气端上；

S2：关闭第一电磁阀和第二电磁阀，并打开第三电磁阀和第四电磁阀；

S3：控制第一气缸收缩带动第一活塞柱移动，向两个第一调节罐中分别吸入氧气和二氧化碳，控制第二气缸收缩带动第二活塞柱移动，向第二调节罐中吸入氮气，用于吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积比保持为1:4:15，同时吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积之和大于培养箱本体的内部体积；

S4：控制半导体制冷片工作，对第一调节罐中的氧气和二氧化碳进行降温，控制加热棒工作，对第二调节罐中的氮气进行加热；

S5：在降温作用下，氧气和二氧化碳的压强降低，在加热作用下，氮气的压强升高，通过第一压力传感器和第二压力传感器的检测，保持氧气、二氧化碳和氮气的压强总和保持常压；

S6：完成S5步骤之后，关闭第三电磁阀和第四电磁阀，打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一气缸和第二气缸伸出，将氧气、氮气和二氧化碳推入培养箱本体中。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过半导体制冷片的设置，可以对第一调节罐中的氧气和二氧化碳进行降温，通过降温来实现氧气和二氧化碳压强的降低，通过加热棒的设置，可以对第二调节罐中的氮气进行加热，通过加热来实现氮气压强的增加，通过第一气缸和第二气缸的工作，可以将第一调节罐和第二调节罐中的氧气、二氧化碳和氮气推入培养箱本体中，在上述操作过程中，吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积之和大于培养箱本体的内部体积的设置，可以保证进入培养箱中的气体大于培养箱本体的体积，从而使培养箱本体中气体处于压缩状态，实现内部高压，而在加入培养箱本体之前气体的降温及加热，可以使气体进入交换盒中之后自行实现热交换，通过热交换使培养箱本体内部温度快速达到37℃左右，同时，上述热交换的过程也避免了气体在培养箱本体中压缩时的剧烈放热，换言之，上述方式将气体加热、气体降温和气体压缩相结合，能快速实现37℃左右温度要求的同时，避免温度的变化对细胞生长的影响。

2、本发明通过内衬板上的通槽设置，在使用过程中，当培养箱本体内部因为温度变化而导致凝结水滴时，水滴会通过通槽进入内衬板中，内衬板中的海绵板可以对水滴进行吸附，避免水滴对细胞的污染。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明图1结构的左视图；

图3为本发明中交换盒的结构示意图；

图4为本发明中第二气体调节机构的结构示意图；

图5为本发明中第二调节罐的轴向剖视图；

图6为本发明中第二调节罐的径向剖视图；

图7为本发明中第一气体调节机构的结构示意图；

图8为本发明中第一调节罐的轴向剖视图；

图9为本发明中第一调节罐的径向剖视图；

图10为本发明中箱盖与内衬板连接体的爆炸图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、培养箱本体；2、箱盖；3、交换盒；4、内衬板；5、第一气体调节机构；6、第二气体调节机构；7、控制器；101、排气管；201、凸板；202、橡胶密封框；301、第三压力传感器；302、出气孔；303、连接管；304、锁紧套；401、海绵板；402、通槽；403、凹槽；501、第一调节罐；502、第一气缸；503、U形管；504、第一进气管；505、第一输气管；601、第二调节罐；602、第二气缸；603、第二进气管；604、第二输气管；1011、第五电磁阀；3031、卡环；3041、内螺纹；5011、半导体制冷片；5012、第一压力传感器；5021、第一活塞柱；5031、第一电磁阀；5041、第一外螺纹；5051、第三电磁阀；6011、第二压力传感器；6012、加热棒；6021、第二活塞柱；6031、第二电磁阀；6032、第二外螺纹；6041、第四电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-2所示，本发明为一种可改变箱内压力的细胞培养箱，包括培养箱本体1和箱盖2，箱盖2通过铰链铰接在培养箱本体1前端的一侧，培养箱本体1的左右两侧面中部上端位置分别连通设置有第一气体调节机构5和第二气体调节机构6；

培养箱本体1的一侧面下端位置还连通设置有排气管101，排气管101上固定安装有第五电磁阀1011，排气管101的设置可以在培养箱本体1中气体含量发生变化时，及时将培养箱本体1中气体排出来实现更换；

此外，培养箱本体1上还设置有控制器7，控制器7上设置有显示屏和操作按钮，同时，控制器7的内部还设置有单片机，单片机用于对本发明中各电器元件进行控制，为了突出本发明的设计重点，本发明附图未对其它构成进行描述，如温度传感器、湿度传感器、气体含量检测传感器和加湿器等，未描述并不代表本发明缺少上述结构。

请参阅图7-9所示，第一气体调节机构5包括第一调节罐501，第一调节罐501共设置有两个，且两个第一调节罐501通过U形管503与第一进气管504的一端连通，第一进气管504上安装有第一电磁阀5031；第一调节罐501的侧壁内部沿周向均布设置有多个半导体制冷片5011；第一调节罐501的内部活动配合有第一活塞柱5021，第一活塞柱5021由耐低温材质构成；连接有U形管503的第一调节罐501端面内壁上嵌合安装有第一压力传感器5012，第一压力传感器5012的设置用于对第一调节罐501中的压力进行检测；

第一活塞柱5021固定连接在第一气缸502的一端上，且第一气缸502的固定段固定连接在第一调节罐501上；

第一调节罐501的侧面上连通设置有第一输气管505，第一输气管505上固定安装有第三电磁阀5051，第一输气管505外接氧气罐或二氧化碳罐；

上述设置在使用时，通过第一气缸502收缩来带动第一活塞柱5021的移动，使第一调节罐501中预留一定的体积来储存氧气和二氧化碳，氧气量为20％左右，二氧化碳的量为5％，通过半导体制冷片5011的设置可以对第一调节罐501中的氧气和二氧化碳进行降温，通过降温来降低压强，通过第一气缸502的伸出可以将第一调节罐501中的氧气和二氧化碳推入培养箱本体1中。

请参阅图4-6所示，第二气体调节机构6包括第二调节罐601，第二调节罐601的一端面上连通设置有第二进气管603，且第二调节罐601的端面上还嵌合安装有第二压力传感器6011，第二进气管603上安装有第二电磁阀6031；第二调节罐601的内部活动配合有第二活塞柱6021，第二活塞柱6021由耐高温材质构成；第二调节罐601的侧壁内部沿周向均布设置有多个加热棒6012；

第二活塞柱6021固定连接在第二气缸602的一端上，且第二气缸602的固定段固定连接在第二调节罐601上；

第二调节罐601的侧面上连通设置有第二输气管604，第二输气管604外接氮气罐，第二输气管604上固定安装有第四电磁阀6041；

上述设置在使用时，通过第二气缸602收缩来带动第二活塞柱6021的移动，使第二调节罐601中预留一定的体积来储存氮气，氮气量为75％左右，通过加热棒6012的设置可以对第二调节罐601中的氮气进行加热，通过加热来提高压强，通过第二气缸602的伸出可以将第二调节罐601中的氮气推入培养箱本体1中。

请参阅图3、4和7所示，第一进气管504和第二进气管603均固定套接在培养箱本体1上，且延伸至培养箱本体1中的第一进气管504和第二进气管603之间可拆卸的连接有交换盒3；

交换盒3的顶面上均布设置有多个出气孔302，同时交换盒3的一侧面上设置有第三压力传感器301，交换盒3的两端面上均固定连接有与交换盒3内部连通的连接管303，第三压力传感器301的设置可以对培养箱本体1中的压力进行检测，以便于补气以及换气时的调控；

连接管303的自由端外壁上设置有卡环3031，卡环3031的设置可以对锁紧套304起到限位的作用，同时连接管303的外侧壁上还滑动套接有锁紧套304，锁紧套304的内壁上设置有内螺纹3041，内螺纹3041用于与第一进气管504外侧壁上的第一外螺纹5041或/和第二进气管603外侧壁上的第二外螺纹6032螺旋配合；

上述设置中，通过第一进气管504和第二进气管603中排出的气体进入交换盒3中进行混合以及热交换，交换之后的混合气体通过出气孔302排出。

请参阅图10所示，箱盖2的一侧面上还设置有凸板201，凸板201用于与培养箱本体1的进料口间隙配合，凸板201的外侧固定套接有橡胶密封框202，橡胶密封框202的设 置可以在箱盖2和培养箱本体1之间起到密封作用；

凸板201及培养箱本体1的五个内侧面上均通过螺钉固定连接有内衬板4，该设置可以便于 对内衬板4的拆卸安装；

内衬板4靠近凸板201或/和培养箱本体1的一侧面上设置有凹槽403，凹槽403中填充放置 有海绵板401；

凹槽403位置的内衬板4上并列设置有多个通槽402。

本发明还提供了一种可改变箱内压力的细胞培养箱的压力调节方法，压力调节方法具体包括以下步骤：

S1：将待培养细胞放入培养箱本体1，并关紧箱盖2实现培养箱本体1内部的密封；

S1：将两个第一输气管505的自由端分别固定连接在氧气罐和二氧化碳罐的出气端上，将第二输气管604的自由端固定连接在氮气罐的出气端上；

S2：关闭第一电磁阀5031和第二电磁阀6031，并打开第三电磁阀5051和第四电磁阀6041；

S3：控制第一气缸502收缩带动第一活塞柱5021移动，向两个第一调节罐501中分别吸入氧气和二氧化碳，控制第二气缸602收缩带动第二活塞柱6021移动，向第二调节罐601中吸入氮气，用于吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积比保持为1:4:15，同时吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积之和大于培养箱本体1的内部体积；

S4：控制半导体制冷片5011工作，对第一调节罐501中的氧气和二氧化碳进行降温，控制加热棒6012工作，对第二调节罐601中的氮气进行加热；

S5：在降温作用下，氧气和二氧化碳的压强降低，在加热作用下，氮气的压强升高，通过第一压力传感器5012和第二压力传感器6011的检测，保持氧气、二氧化碳和氮气的压强总和保持常压；

S6：完成S5步骤之后，关闭第三电磁阀5051和第四电磁阀6041，打开第一电磁阀5031和第二电磁阀6031，第一气缸502和第二气缸602伸出，将氧气、氮气和二氧化碳推入培养箱本体1中。

以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可改变箱内压力的细胞培养箱，包括培养箱本体（1）和箱盖（2），所述箱盖（2）通过铰链铰接在培养箱本体（1）前端的一侧，其特征在于：所述培养箱本体（1）的左右两侧面中部上端位置分别连通设置有第一气体调节机构（5）和第二气体调节机构（6）；

所述第一气体调节机构（5）包括第一调节罐（501），所述第一调节罐（501）共设置有两个，且两个第一调节罐（501）通过U形管（503）与第一进气管（504）的一端连通，所述第一进气管（504）上安装有第一电磁阀（5031）；所述第一调节罐（501）的侧壁内部沿周向均布设置有多个半导体制冷片（5011）；所述第一调节罐（501）的内部活动配合有第一活塞柱（5021）；连接有U形管（503）的第一调节罐（501）端面内壁上嵌合安装有第一压力传感器（5012）；

所述第二气体调节机构（6）包括第二调节罐（601），所述第二调节罐（601）的一端面上连通设置有第二进气管（603），且第二调节罐（601）的端面上还嵌合安装有第二压力传感器（6011），所述第二进气管（603）上安装有第二电磁阀（6031）；所述第二调节罐（601）的内部活动配合有第二活塞柱（6021）；所述第二调节罐（601）的侧壁内部沿周向均布设置有多个加热棒（6012）。

2.如权利要求1所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述第一进气管（504）和第二进气管（603）均固定套接在培养箱本体（1）上，且延伸至培养箱本体（1）中的第一进气管（504）和第二进气管（603）之间可拆卸的连接有交换盒（3）；

所述交换盒（3）的顶面上均布设置有多个出气孔（302），同时交换盒（3）的一侧面上设置有第三压力传感器（301），所述交换盒（3）的两端面上均固定连接有与交换盒（3）内部连通的连接管（303）。

3.如权利要求2所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述连接管（303）的自由端外壁上设置有卡环（3031），同时连接管（303）的外侧壁上还滑动套接有锁紧套（304），所述锁紧套（304）的内壁上设置有内螺纹（3041），所述内螺纹（3041）用于与第一进气管（504）外侧壁上的第一外螺纹（5041）或/和第二进气管（603）外侧壁上的第二外螺纹（6032）螺旋配合。

4.如权利要求1所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述第一活塞柱（5021）固定连接在第一气缸（502）的一端上，且第一气缸（502）的固定段固定连接在第一调节罐（501）上；所述第二活塞柱（6021）固定连接在第二气缸（602）的一端上，且第二气缸（602）的固定段固定连接在第二调节罐（601）上。

5.如权利要求4所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述第一活塞柱（5021）由耐低温材质构成，同时第二活塞柱（6021）由耐高温材质构成。

6.如权利要求1所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述第一调节罐（501）的侧面上连通设置有第一输气管（505），所述第一输气管（505）上固定安装有第三电磁阀（5051）；所述第二调节罐（601）的侧面上连通设置有第二输气管（604），所述第二输气管（604）上固定安装有第四电磁阀（6041）。

7.如权利要求1所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述培养箱本体（1）的一侧面下端位置还连通设置有排气管（101），所述排气管（101）上固定安装有第五电磁阀（1011）。

8.如权利要求1所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，所述箱盖（2）的一侧面上还设置有凸板（201），所述凸板（201）用于与培养箱本体（1）的进料口间隙配合，所述凸板（201）的外侧固定套接有橡胶密封框（202）。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的一种可改变箱内压力的细胞培养箱，其特征在于，凸板（201）及培养箱本体（1）的五个内侧面上均通过螺钉固定连接有内衬板（4）；

所述内衬板（4）靠近凸板（201）或/和培养箱本体（1）的一侧面上设置有凹槽（403），所述凹槽（403）中填充放置有海绵板（401）；

所述凹槽（403）位置的内衬板（4）上并列设置有多个通槽（402）。

10.一种可改变箱内压力的细胞培养箱的压力调节方法，其特征在于，压力调节方法具体包括以下步骤：

S1：将待培养细胞放入培养箱本体（1），并关紧箱盖（2）实现培养箱本体（1）内部的密封；

S1：将两个第一输气管（505）的自由端分别固定连接在氧气罐和二氧化碳罐的出气端上，将第二输气管（604）的自由端固定连接在氮气罐的出气端上；

S2：关闭第一电磁阀（5031）和第二电磁阀（6031），并打开第三电磁阀（5051）和第四电磁阀（6041）；

S3：控制第一气缸（502）收缩带动第一活塞柱（5021）移动，向两个第一调节罐（501）中分别吸入氧气和二氧化碳，控制第二气缸（602）收缩带动第二活塞柱（6021）移动，向第二调节罐（601）中吸入氮气，用于吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积比保持为1:4:15，同时吸入二氧化碳、氧气和氮气的内部空间体积之和大于培养箱本体（1）的内部体积；

S4：控制半导体制冷片（5011）工作，对第一调节罐（501）中的氧气和二氧化碳进行降温，控制加热棒（6012）工作，对第二调节罐（601）中的氮气进行加热；

S5：在降温作用下，氧气和二氧化碳的压强降低，在加热作用下，氮气的压强升高，通过第一压力传感器（5012）和第二压力传感器（6011）的检测，保持氧气、二氧化碳和氮气的压强总和保持常压；

S6：完成S5步骤之后，关闭第三电磁阀（5051）和第四电磁阀（6041），打开第一电磁阀（5031）和第二电磁阀（6031），第一气缸（502）和第二气缸（602）伸出，将氧气、氮气和二氧化碳推入培养箱本体（1）中。

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