CN114196538A - 一种多培养舱co2浓度独立调节方法及气路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多培养舱CO2浓度独立调节方法及气路系统,方法包括获取各培养舱设定的需求CO2浓度以及各培养舱实时的CO2浓度,基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,所述调节反馈值为正时,表示需要对CO2气体进量进行调节,所述调节反馈值为负时,表示需要对空气进量进行调节,所述调节反馈值为0时,表示不需要对气体尽量进行调节;将各培养舱的调节反馈值的绝对值与调节阈值比较,根据比较结果调节各培养舱的CO2气体进量或者空气进量。本发明能够根据每个培养舱设置的CO2浓度值,对其单独进行CO2浓度调节。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养装置,具体而言,尤其涉及一种多培养舱CO2浓度独立调节方法及气路系统。
背景技术
随着近年来生物、再生医疗、疫情防控等相关领域的日益发展,市场对能够稳定高效培养细胞的二氧化碳培养箱需求越来越高。很多时候,不同种类的细胞或不同批次的细胞需要放入到不同的培养舱中。细胞培养对CO2浓度以及温度要求非常严格,当温度及CO2浓度遭到破坏时,会严重影响细胞的培养效率,最严重的会导致细胞的死亡。因此亟待开发一种能够实现培养舱CO2浓度独立调节的培养装置。
发明内容
为了实现各培养舱CO2气体浓度的独立调节,本发明提供一种多培养舱CO2浓度独立调节方法及气路系统。
本发明采用的技术手段如下:
一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,包括以下步骤:
获取各培养舱设定的需求CO2浓度以及各培养舱实时的CO2浓度;
基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,所述调节反馈值为正时,表示需要对CO2气体进量进行调节,所述调节反馈值为负时,表示需要对空气进量进行调节,所述调节反馈值为0时,表示不需要对任何气体进量进行调节;
将各培养舱的调节反馈值的绝对值与调节阈值比较,根据比较结果调节各培养舱的CO2气体进量或者空气进量,具体包括:
当调节反馈值的绝对值﹥第一预设调节阈值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第一预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥第二预设调节值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第二预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥0时,相应气体以第三进气模式进入培养舱;
所述第一进气模式、第二进气模式以及第三进气模式在一个进气循环内的进气量依次递减。
进一步地,基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,包括将需求CO2浓度和实时的CO2浓度的差值作为调节反馈值。
进一步地,通过控制CO2进气通道以及空气进气通道的通断时间,调节各培养舱的CO2气体进量和空气进量。
进一步地,所述调节阈值为预设的定值。
进一步地,所述调节阈值按照需求CO2浓度比例设置。
本发明还提供一种多培养舱CO2浓度独立调节气路系统,包括:
培养箱主体,所述培养箱主体包括若干个具有独立进气系统的培养舱;
空气输出单元,所述空气输出单元主要包括依次设置在空气输送管路上的空气压缩机、空气流量调节表以及空气汇流排,所述空气汇流排的每个输出支路均独立连接一个培养舱的空气进气口,在所述支路与培养舱空气进气口的连接管路上设置有第一两位两通电磁阀;
CO2气体输出单元,所述CO2气体输出单元主要包括依次设置在CO2输送管路上的CO2气瓶、CO2流量调节表以及CO2汇流排,所述CO2汇流排的每个输出支路均独立连接一个培养舱的CO2进气口,在所述支路与培养舱CO2进气口的连接管路上设置有第二两位两通电磁阀
控制单元,所述控制单元的控制端口分别连接所述第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀,所述控制单元还包括存储器,所述存储器用于存储计算机程序,所述计算机程序用于执行上述的多培养舱CO2浓度独立调节方法,所述控制单元基于该方法调节第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀的通断。
进一步地,在所述空气压缩机和空气流量调节表之间,还设置有空气过滤阀、空气过滤器以及减压阀。
进一步地,在所述CO2气瓶和CO2流量调节表之间,还设置有CO2过滤阀和CO2过滤器。
较现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明可根据每个培养舱设置的CO2浓度值,对其单独进行CO2浓度调节。并且只使用一套供气系统,使仪器体积得到了有效的缩减,大大降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多培养舱CO2浓度独立调节方法流程图。
图2为本发明多培养舱CO2浓度独立调节气路系统结构图。
图3位实施例中SCC>0时CO2浓度变化曲线示意图。
图4位实施例中SCC<0时CO2浓度变化曲线示意图。
图中:1、空气压缩机;2、空气过滤阀;3、空气过滤器;4、减压阀;5、气体流量调节表;6、空气汇流排;701、第一两位两通电磁阀;702、第二两位两通电磁阀;8、培养舱;9、CO2浓度传感器;10、CO2汇流排;11、CO2流量调节表;12、CO2过滤器;13、CO2过滤阀;14、CO2气瓶。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提供了一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,包括以下步骤:
S1、获取各培养舱设定的需求CO2浓度以及各培养舱实时的CO2浓度。
S2、基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,所述调节反馈值为正时,表示需要对CO2气体进量进行调节,所述调节反馈值为负时,表示需要对空气进量进行调节,所述调节反馈值为0时,表示不需要对任何气体进量进行调节。
作为本发明一个较佳的实施方式,本实施例中优选采用需求CO2浓度和实时的CO2浓度的差值作为调节反馈值。具体来说,首先设定CO2浓度设定值为SC,CO2浓度实时值为RC,CO2浓度设定值与CO2浓度实时值的差值SCC即为调节反馈值:SCC=SC-RC。
S3、将各培养舱的调节反馈值的绝对值与调节阈值比较,根据比较结果调节各培养舱的CO2气体进量或者空气进量,具体包括:
当调节反馈值的绝对值﹥第一预设调节阈值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第一预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥第二预设调节值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第二预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥0时,相应气体以第三进气模式进入培养舱;
所述第一进气模式、第二进气模式以及第三进气模式在一个进气循环内的进气量依次递减。
作为本发明一个较佳的实施方式,本实施例中优选通过控制CO2进气通道以及空气进气通道的通断时间,调节各培养舱的CO2气体进量和空气进量。
在一个实施例中,所述调节阈值为预设的定值。具体来说,当培养舱设定要求的CO2浓度值(SC)后,通过CO2浓度传感器反馈的实时浓度值(RC),经过控制器计算后,得到两者之前的差值(SCC)。当SCC=0时,此时培养舱内的CO2浓度值正是我们需要的浓度值。
当SCC>0时,说明培养舱内的CO2浓度值低于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的CO2进气通道上的通断频率。具体通断频率如下:
SCC>1%,CO2进气通道为一直接通状态;
1%>SCC>0.5%,CO2进气通道通断频率为接通5S,断1S;
0.5%>SCC>0,CO2进气通道通断频率为接通0.4S,断0.6S.
具体浓度变化曲线,参见图3。
当SCC<0时,说明培养舱内的CO2浓度值高于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的空气进气通道以不同频率接通。具体通断频率如下:
SSC<-1%,CO2进气通道为一直接通状态;
-1%>SCC>-0.5%,CO2进气通道通断频率为接通5S,断1S;
-0.5%>SCC>0,CO2进气通道通断频率为接通0.4S,断0.6S。
具体浓度变化曲线,参见图4。
在另一个实施例中,所述调节阈值按照需求CO2浓度比例设置。具体来说,当SCC>0时,说明培养舱内的CO2浓度值低于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的CO2进气通道上的通断频率。具体通断频率如下:
SCC>0.1SC,CO2进气通道为一直接通状态;
0.1SC>SCC>0.05SC,CO2进气通道通断频率为接通5S,断1S;
0.05SC>SCC>0,CO2进气通道通断频率为接通0.4S,断0.6S.
当SCC<0时,说明培养舱内的CO2浓度值高于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的空气进气通道以不同频率接通。具体通断频率如下:
SSC<-0.1SC,CO2进气通道为一直接通状态;
-0.1SC>SCC>0.05SC,CO2进气通道通断频率为接通5S,断1S;
-0.05SC>SCC>0,CO2进气通道通断频率为接通0.4S,断0.6S。
本发明还提供一种多培养舱CO2浓度独立调节气路系统,主要包括:培养箱主体、空气输出单元、CO2气体输出单元以及控制单元。
具体来说,培养箱主体包括若干个具有独立进气系统的培养舱8。空气输出单元主要包括依次设置在空气输送管路上的空气压缩机1、空气流量调节表5以及空气汇流排6,所述空气汇流排6的每个输出支路均独立连接一个培养舱8的空气进气口,在所述支路与培养舱空气进气口的连接管路上设置有第一两位两通电磁阀701。CO2气体输出单元主要包括依次设置在CO2输送管路上的CO2气瓶14、CO2流量调节表11以及CO2汇流排10。CO2汇流排10的每个输出支路均独立连接一个培养舱的CO2进气口,在支路与培养舱CO2进气口的连接管路上设置有第二两位两通电磁阀702。控制单元的控制端口分别连接所述第一两位两通电磁阀701和第二两位两通电磁阀702,所述控制单元还包括存储器,所述存储器用于存储计算机程序,所述计算机程序用于执行上述的多培养舱CO2浓度独立调节方法,所述控制单元基于该方法调节第一两位两通电磁阀701和第二两位两通电磁阀702的通断。
进一步地,在空气压缩机1和空气流量调节表5之间,还设置有空气过滤阀2、空气过滤器3以及减压阀4。
进一步地,在CO2气瓶14和CO2流量调节表11之间,还设置有CO2过滤阀13和CO2过滤器12。
下面通过具体的应用实例,对上述系统的工作过程做进一步说明。
首先,打开空气泵与CO2气瓶,使两种气体进入各自管道,经过过滤阀与过滤器双重净化,保证气体的洁净度达到培养要求。再经过气体流量调节表,把气体稳定输入到汇流排中。如果回路中压力过大,则会通过减压阀排出一定气体。
然后当培养舱开始培养后,根据设定CO2浓度值SC和CO2传感器探测到是的实际浓度值RC之间的差值SSC,电磁阀以不同的频率通断。具体如下:
当SCC>0时,说明培养舱内的CO2浓度值低于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的CO2进气通道上的电磁阀以不同频率接通。具体通断频率如下:
SCC>1%,电磁阀为一直接通状态;
1%>SCC>0.5%,电磁阀通断频率为接通5S,断1S;
0.5%>SCC>0,电磁阀通断频率为接通0.4S,断0.6S.
当SCC<0时,说明培养舱内的CO2浓度值高于我们要求的浓度值,这时我们将控制培养舱对应的空气进气通道上的电磁阀以不同频率接通。具体通断频率如下:
SSC<-1%,电磁阀为一直接通状态;
-1%>SCC>-0.5%,电磁阀通断频率为接通5S,断1S;
-0.5%>SCC>0,电磁阀通断频率为接通0.4S,断0.6S.
最后,当SCC=0时,即培养舱内实际CO2浓度值等于设定CO2浓度值,达到培养所需要求,电磁阀保持关闭状态。
例如当培养舱1需要通入5%浓度CO2气体时,CO2浓度实时值为1%时。培养舱1的CO2进气口电磁阀接通,当CO2浓度未达到4.0%时,电磁阀一直为接通状态;当CO2浓度为4.0%到4.5%之间时,电磁阀通断频率变为通5S,断1S;当CO2浓度在4.5%以上未达到5%时,电磁阀通断频率变为通0.4S,断0.6S。直到CO2浓度变为5%,此时电磁阀关闭。
例如当培养舱2需要浓度从5%变为10%时,CO2浓度实时值为5%时。培养舱2的CO2进气口电磁阀接通,当CO2浓度未达到9.0%时,电磁阀一直为接通状态;当CO2浓度为9.0%到9.5%之间时,电磁阀通断频率变为通5S,断1S;当CO2浓度在9.5%以上未达到10%时,电磁阀通断频率变为通0.4S,断0.6S。直到CO2浓度变为10%,此时电磁阀关闭。
再例如当培养舱3需要浓度从10%变为5%时,CO2浓度实时值为10%时。培养舱3的空气进气口电磁阀接通,当CO2浓度未达到6.0%时,电磁阀一直为接通状态;当CO2浓度为6.0%到5.5%之间时,电磁阀通断频率变为通5S,断1S;当CO2浓度在5.5%以下未达到5%时,电磁阀通断频率变为通0.4S,断0.6S。直到CO2浓度变为10%,此时电磁阀关闭。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取各培养舱设定的需求CO2浓度以及各培养舱实时的CO2浓度;
基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,所述调节反馈值为正时,表示需要对CO2气体进量进行调节,所述调节反馈值为负时,表示需要对空气进量进行调节,所述调节反馈值为0时,表示不需要对任何气体进量进行调节;
将各培养舱的调节反馈值的绝对值与调节阈值比较,根据比较结果调节各培养舱的CO2气体进量或者空气进量,具体包括:
当调节反馈值的绝对值﹥第一预设调节阈值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第一预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥第二预设调节值时,相应气体以第一进气模式进入培养舱;
当第二预设调节阈值≧调节反馈值的绝对值﹥0时,相应气体以第三进气模式进入培养舱;
所述第一进气模式、第二进气模式以及第三进气模式在一个进气循环内的进气量依次递减。
2.根据权利要求1所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,其特征在于,基于所述需求CO2浓度和实时的CO2浓度求取调节反馈值,包括将需求CO2浓度和实时的CO2浓度的差值作为调节反馈值。
3.根据权利要求1所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,其特征在于,通过控制CO2进气通道以及空气进气通道的通断时间,调节各培养舱的CO2气体进量和空气进量。
4.根据权利要求1所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,其特征在于,所述调节阈值为预设的定值。
5.根据权利要求1所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节方法,其特征在于,所述调节阈值按照需求CO2浓度比例设置。
6.一种多培养舱CO2浓度独立调节气路系统,其特征在于,包括:
培养箱主体,所述培养箱主体包括若干个具有独立进气系统的培养舱;
空气输出单元,所述空气输出单元主要包括依次设置在空气输送管路上的空气压缩机、空气流量调节表以及空气汇流排,所述空气汇流排的每个输出支路均独立连接一个培养舱的空气进气口,在所述支路与培养舱空气进气口的连接管路上设置有第一两位两通电磁阀;
CO2气体输出单元,所述CO2气体输出单元主要包括依次设置在CO2输送管路上的CO2气瓶、CO2流量调节表以及CO2汇流排,所述CO2汇流排的每个输出支路均独立连接一个培养舱的CO2进气口,在所述支路与培养舱CO2进气口的连接管路上设置有第二两位两通电磁阀
控制单元,所述控制单元的控制端口分别连接所述第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀,所述控制单元还包括存储器,所述存储器用于存储计算机程序,所述计算机程序用于执行如权利要求1所述的多培养舱CO2浓度独立调节方法,所述控制单元基于该方法调节第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀的通断。
7.根据权利要求6所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节气路系统,其特征在于,在所述空气压缩机和空气流量调节表之间,还设置有空气过滤阀、空气过滤器以及减压阀。
8.根据权利要求6所述的一种多培养舱CO2浓度独立调节气路系统,其特征在于,在所述CO2气瓶和CO2流量调节表之间,还设置有CO2过滤阀和CO2过滤器。
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