CN208224869U - 生物反应器温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了生物反应器温度控制系统，包括加热装置控制器、中心温度探头、环境温度探头及加热装置；加热装置用于加热细胞培养袋内的细胞混合液，加热装置的热输出端抵接于细胞培养袋外壁；中心温度探头用于采集细胞培养袋温度，中心温度探头的感应探头抵接于细胞培养袋外壁；环境温度探头用于采集环境温度，环境温度探头的感应探头置于空气中；还包括与上述各电子元器件电信号连接的主控单元。本实用新型通过中心温度探头实时采集细胞培养袋温度，实时控制加热装置的加热状态，实现对细胞培养袋内最终反馈温度的实时监测和控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温度控制系统，具体地指一种生物反应器温度控制系统。
背景技术
现有生物反应器中细胞培养的温度可通过多种不同的方式进行控制。例如，在生物反应器的周围或底部或内部设置加热/冷却元件或通过控制加到生物反应器中的液体/气体的温度来控制生物反应器内部的温度。但上述控制方式存在多种缺陷，比如公开号为CN102656282A的中国专利公开了一种用于控制生物反应器中的培养参数的方法，其用于检测温度的传感器设置在生物反应器袋内部，这将会直接影响袋内细胞培养环境，且没有实时采集袋内温度，无法做到温度跟踪控制，导致温度控制不稳定。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有生物反应器温度控制不稳定、细胞培养环境受影响的问题，提供一种生物反应器温度控制系统，它具有可实时监控细胞培养袋内温度，温度控制准确，细胞培养袋内无检测零部件的特点。
为实现上述目的，本实用新型所设计的生物反应器温度控制系统，包括加热装置控制器、中心温度探头、环境温度探头及与所述加热装置控制器电连接的加热装置；所述加热装置用于加热细胞培养袋内的细胞混合液，所述加热装置的热输出端抵接于细胞培养袋外壁；所述中心温度探头用于采集细胞培养袋温度，所述中心温度探头的感应探头抵接于细胞培养袋外壁；所述环境温度探头用于采集环境温度，所述环境温度探头的感应探头置于空气中；还包括与上述各电子元器件电信号连接的主控单元。
进一步地，所述控制系统还包括与所述主控单元电连接的用于采集所述加热装置温度的加热装置温度探头，所述加热装置温度探头的感应探头抵接于加热装置的热输出端，或所述加热装置温度探头的感应探头置于所述加热装置内部。
再进一步地，所述控制系统还包括托盘；所述细胞培养袋置于所述托盘上。
优选地，所述加热装置设于所述托盘与细胞培养袋之间，或所述加热装置嵌设于所述托盘上端面。
本实用新型的有益效果是：
1、通过中心温度探头实时采集细胞培养袋温度，实时控制加热装置的加热状态(启动加热、停止加热、持续加热)，实现对细胞培养袋内最终反馈温度的实时监测和控制；
2、通过加热装置温度探头可实时采集加热装置的温度，实现对细胞培养袋内最初输入温度的实时监测和控制，避免加热装置过热损伤细胞培养袋内的细胞；
3、通过环境温度探头可有效避免外界环境温度过高或过低对细胞培养造成影响。
附图说明
图1为本实用新型生物反应器温度控制系统一种实施例的结构框图。
图2为本实用新型生物反应器温度控制系统另一实施例的结构框图。
图3为图2中温度控制系统的局部结构示意图。
图中，1.操作系统；1.1.输入系统；1.2.操作界面；2.中央控制器；3.温度控制模块；4.加热装置控制器；5.中心温度探头；6.加热装置；7.细胞培养袋；8.加热装置温度探头；9.环境温度探头；10.托盘。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示的生物反应器温度控制系统，包括加热装置控制器4、中心温度探头5、环境温度探头9及与加热装置控制器4电连接的加热装置6；加热装置6用于加热细胞培养袋7内的细胞混合液，加热装置6的热输出端抵接于细胞培养袋7外壁；中心温度探头5用于采集细胞培养袋7温度，中心温度探头5的感应探头抵接于细胞培养袋7外壁；环境温度探头9用于采集环境温度，环境温度探头9的感应探头置于空气中；还包括与上述各电子元器件电信号连接的主控单元。
控制系统还包括与主控单元电连接的用于采集加热装置6温度的加热装置温度探头8，加热装置温度探头8的感应探头抵接于加热装置6的热输出端，或加热装置温度探头8的感应探头置于加热装置内部。
控制系统还包括托盘10；细胞培养袋7置于托盘10上。加热装置6优选设于托盘10与细胞培养袋7之间，或加热装置6嵌设于托盘10上端面。
实施例2
如图2、3所示的生物反应器温度控制系统，包括由操作系统1、中央控制器2和温度控制模块3组成的主控单元；
操作系统1通过RS485总线与中央控制器2连接，中央控制器2与温度控制模块3通讯连接，还包括与温度控制模块3电连接的加热装置控制器4和中心温度探头5及与加热装置控制器4电连接的加热装置6；加热装置6用于加热细胞培养袋7内的细胞混合液；
操作系统1包括用于接收用户设置的温度参数信息并将温度参数信息传送至中央控制器2的输入系统1.1；
中心温度探头5用于采集细胞培养袋7温度，并将采集的中心温度数据实时传送至温度控制模块3；中央控制器2与温度控制模块3之间进行实时信号传输；中央控制器2将中心温度数据与温度参数信息进行比对判断得出中心温度比对结果信号并将中心温度比对结果信号反馈至温度控制模块3；温度控制模块3将中心温度比对结果信号传送至加热装置控制器4；加热装置控制器4根据中心温度比对结果信号控制加热装置6的加热状态。加热状态包括启动加热或停止加热或持续加热，其中持续加热又可包括持续升温加热和持续恒温加热。比如，中心温度探头5采集的温度低于温度参数信息中细胞培养所需的加热温度，则加热装置控制器4控制加热装置6的加热状态为持续升温加热；反之，若中心温度探头5采集的温度接近于温度参数信息中细胞培养所需的加热温度，则加热装置控制器4控制加热装置6的加热状态为停止加热。
温度控制系统还包括与温度控制模块3电连接的用于采集加热装置6温度的加热装置温度探头8；加热装置温度探头8将采集的加热温度数据实时传送至温度控制模块3；中央控制器2将加热温度数据与温度参数信息进行比对判断得出加热温度比对结果信号并将加热温度比对结果信号反馈至温度控制模块3；温度控制模块3将加热温度比对结果信号传送至加热装置控制器4；加热装置控制器4根据加热温度比对结果信号控制加热装置6的加热状态。当加热装置温度探头8采集的温度高于或接近于温度参数信息中细胞培养所需的加热温度，加热装置控制器4控制加热装置6的加热状态为停止加热。
操作系统1还包括与输入系统1.1连接的用于显示和设置温度参数信息的操作界面1.2(可为触屏显示器或显示器与操作键盘的组合)；温度控制系统还包括与温度控制模块3电连接的环境温度探头9；环境温度探头9将采集的环境温度数据信息经温度控制模块3传送至中央控制器2，中央控制器2将环境温度数据信息反馈给操作系统1的操作界面1.2。用户可通过操作界面1.2查看实时环境温度信息，通过环境温度数据信息来调整外部温度环境，比如空调的温度。
本实用新型温度控制系统的细胞培养袋7置于托盘10上(或生物反应器摇床上)；加热装置6置于托盘10上且细胞培养袋7置于加热装置6上，使加热装置6抵接于细胞培养袋7下端外壁并通过接触加热的方式将热量传递至细胞培养袋7内的细胞混合液。中心温度探头5设置为抵接于细胞培养袋7外壁，比如中心温度探头5下端固定于托盘10，上端穿过加热装置6后中心温度探头5的温度感应部分抵接于细胞培养袋7。环境温度探头9可直接设于托盘10上且其感应部分背对加热装置6和/或细胞培养袋7置于空气中。加热装置温度探头8的感应部分可直接抵接于加热装置6，或加热装置温度探头8直接置于加热装置6内。使用时，将细胞培养袋7放置于托盘10上，用户通过输入系统1.1输入温度参数信息，比如需要加热的温度、需要维持的温度、最高温度、最低温度等即可，系统将自动加热到细胞培养所需温度，且温度不会过高或过低。
本实用新型的控制系统实际上是一种闭环控制系统。其中，操作系统1优选为Windows 7操作系统1，中央控制器2优选为MCU中央控制器2；温度控制模块3优选为嵌入式温度控制模块3，其包括基于ARM芯片开发平台的PID算法，采用基于RS485通讯协议的串口与MCU中央控制器2连接；加热装置6可选用DB型电热板或NanoHeat的HTL-500/400/300EX型纳米加热板；加热装置控制器4可选用鑫诚信的SWK-XCXB型温度控制器或者内部开发嵌入式控制板；中心温度探头5和加热装置温度探头8可选用美国omega的RTD-809型表面温度探头；环境温度探头9可选用omega的P-L-1/10-1/4-6-1/8-P-3型温度传感器。另外，本实用新型中涉及软件的控制部分均采用现有技术。
本实用新型控制系统的控制代码为：
Claims (4)
1.一种生物反应器温度控制系统，其特征在于：包括加热装置控制器(4)、中心温度探头(5)、环境温度探头(9)及与所述加热装置控制器(4)电连接的加热装置(6)；所述加热装置(6)用于加热细胞培养袋(7)内的细胞混合液，所述加热装置(6)的热输出端抵接于细胞培养袋(7)外壁；所述中心温度探头(5)用于采集细胞培养袋(7)温度，所述中心温度探头(5)的感应探头抵接于细胞培养袋(7)外壁；所述环境温度探头(9)用于采集环境温度，所述环境温度探头(9)的感应探头置于空气中；还包括与上述各电子元器件电信号连接的主控单元。
2.根据权利要求1所述的生物反应器温度控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括与所述主控单元电连接的用于采集所述加热装置(6)温度的加热装置温度探头(8)，所述加热装置温度探头(8)的感应探头抵接于加热装置(6)的热输出端，或所述加热装置温度探头(8)的感应探头置于所述加热装置内部。
3.根据权利要求1所述的生物反应器温度控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括托盘(10)；所述细胞培养袋(7)置于所述托盘(10)上。
4.根据权利要求3所述的生物反应器温度控制系统，其特征在于：所述加热装置(6)设于所述托盘(10)与细胞培养袋(7)之间，或所述加热装置(6)嵌设于所述托盘(10)上端面。
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