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专利号: 201810323858X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 生物化学;啤酒;烈性酒;果汁酒;醋;微生物学;酶学;突变或遗传工程
更新日期:2024-12-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微流控细胞培养用二氧化碳浓度控制装置,包括细胞培养室(14),其特征是:纯二氧化碳储气瓶(1)经减压阀(2)、第一阀门(4)连通气体混合室(11),第一活塞(3)连接第一阀门(4)且控制纯二氧化碳储气瓶(1)中的气体经第一阀门(4)单向流入气体混合室(11);外部空气经第二阀门(6)连通气体混合室(11),第二活塞(5)连接第二阀门(6)且控制外部和气体混合室(11)之间的气体经第二阀门(6)双向流动;第一活塞(3)和第二活塞(5)的结构相同且由MCU控制系统控制工作;细胞培养室(14)通过循环通气管道和气体混合室(11)联通,循环通气管道上串接排气扇(13),排气扇(13)经控制线连接MCU控制系统;气体混合室(11)内部装有连接于MCU控制系统的气体压强传感器和二氧化碳传感器;

第一活塞(3)或第二活塞(5)的外部都是一个密闭的活塞套筒(20),内部有活塞上腔(44)和活塞下腔(45),活塞下腔(45)底部通过活塞出气口(26)连接第一阀门(4)或第二阀门(6);活塞下腔(45)中从上至下同轴心地设有相连接的永磁铁(23)、连杆(24)和充气活塞头(25),充气活塞头(25)与活塞下腔(45)的内壁之间密封且滑动连接;活塞上腔(44)内设有电动推杆(19),电动推杆(19)输出轴底部同轴固定连接位于永磁铁(23)的正上方的活塞励磁线圈(22);电动推杆(19)和活塞励磁线圈(22)均与MCU控制系统相接;

所述的第一阀门(4)外部是两端开口朝向下方的阀体(27),内腔形成阀门气腔(35),阀体(27)两端开口处各密封套有第一套筒(34a)、第二套筒(34b);第一套筒(34a)顶部设有上下贯通的第一堵气通孔(32a),第一堵气通孔(32a)正上方是固定连接第一弹簧(30a)下端的第一堵气凸块(31a),第一弹簧(30a)上端固定连接贯通阀门气腔(35)的第一固定卡口(29a),第一堵气凸块(31a)能向下运动正好堵住第一堵气通孔(32a);第二套筒(34b)顶部设有上下贯通的第二固定卡口(29b),第二固定卡口(29b)固定连接正上方的第二弹簧(30b)下端,第二弹簧(30b)上端固定连接第二堵气凸块(31b),第二堵气凸块(31b)正上方是贯通阀门气腔(35)的第二堵气通孔(32b),第二堵气凸块(31b)向上运动堵住第二堵气通孔(32b);阀体(27)顶部中间设有连接第一活塞(3)的活塞出气口(26)的上出气孔(28),第一套筒(34a)底部开有连接减压阀(2)第一个下出气孔(33a),第二套筒(34b)底部开有连接气体混合室(11)的第二个下出气孔(33b)。

2.根据权利要求1所述的一种微流控细胞培养用二氧化碳浓度控制装置,其特征是:当第一活塞(3)的充气活塞头(25)向上运动,阀门气腔(35)中的气压降低,第一堵气凸块(31a)向上移动,第一堵气通孔(32a)打开,纯二氧化碳便通过第一个下出气孔(33a)进入阀门气腔(35)中;第二堵气凸块(31b)向上堵住着第二堵气通孔(32b);当第一活塞(3)的充气活塞头(25)向下运动,阀门气腔(35)中的气压增大,第一堵气凸块(31a)向下运动,关闭第一堵气通孔(32a);第二堵气凸块(31b)打开第二堵气通孔(32b),阀门气腔(35)中的二氧化碳通过第二个下出气孔(33b)进入气体混合室(11)中。

3.根据权利要求1所述的一种微流控细胞培养用二氧化碳浓度控制装置,其特征是:所述的第二阀门(6)外部是阀体(37),内部形成阀门气腔(41),阀体(37)开有上方的一个上出气孔(36)和下方的第一通气孔(42a)、第二通气孔(42b);上出气孔(36)连接第二活塞(5)的活塞出气口(26),第一通气孔(42a)与大气相通,第二通气孔(42b)与气体混合室(11)连接;

阀体(37)相对的两侧内壁上各设置一个励磁线圈,两个励磁线圈之间设有两个能沿阀体(37)内壁密封滑动的密封橡胶块,两个密封橡胶块(38b)之间通过橡胶块连杆(43)相连接,每个密封橡胶块的面对着励磁线圈这一面上固定连接一个铁块,两个励磁线圈均与MCU控制系统相接。

4.根据权利要求3所述的一种微流控细胞培养用二氧化碳浓度控制装置,其特征是:第二活塞(5)的充气活塞头(25)向上运动,阀门气腔(41)中的气压降低,给第一励磁线圈(40a)通电、第二励磁线圈(40b)断电,第一励磁线圈(40a)吸引面对的第一铁块(39a)向运动至两者吸合位置,第二密封橡胶块(38b)正好堵住第二通气孔(42b),第一通气孔(42a)处于打开状态;空气进入阀门气腔(41)内部;交换第一励磁线圈(40a)和第二励磁线圈(40b)的通电状态,则第二铁块(39b)向第二励磁线圈(40b)方向运动至吸合位置,第一密封橡胶块(38a)正好赌住第一通气孔(42a),第一通气孔(42a)关闭,第二通气孔(42b)处于打开状态,第二活塞(5)的充气活塞头(25)向下运动将入阀门气腔(41)内的空气充入气体混合室(11)中。

5.根据权利要求1所述的一种微流控细胞培养用二氧化碳浓度控制装置,其特征是:气体混合室(11)顶部装有紫外线杀毒灯(9),紫外线杀毒灯(9)经控制线连接MCU控制系统。

6.一种如权利要求1所述的二氧化碳浓度控制装置的控制方法,其特征是具有以下步骤:

A、气体压强传感器和二氧化碳传感器分别检测气体混合室(11)内的气体压强和二氧化碳浓度并输入MCU控制系统,MCU控制系统将当前二氧化碳浓度C1和当前气压值P1分别和二氧化碳期望浓度C0和期望气体压强P0相比较;

B、如果C1小于C0*0.95,MCU控制系统计算出需要补充的纯二氧化碳体积V为气体混合室(11)内部体积;再将Vco2做权值分解,使确定四个单位充气量V0、

计算出每个单位充气量对应的加药次数n0、n1、n2、n3,依次充入n0次体积V0、n1次体积V1、n2次体积V2、n3次体积V3的纯二氧化碳;

C、如果P1小于P0*0.95,MCU控制系统控制第二活塞(5)中的活塞励磁线圈(22)通电,永磁铁(23)带着充气活塞头(25)向上运动与活塞励磁线圈(22)相合,空气进入第二阀门(6)内;然后改变活塞励磁线圈(22)电流方向,永磁铁(23)向下运动,将第二阀门(6)内的空气充入气体混合室(11)内;

D、如果C1大于C0*1.05或者P1大于P0*1.05,MCU控制系统控制第二活塞(5)中的活塞励磁线圈(22)通电,永磁铁(23)带着充气活塞头(25)向上运动与活塞励磁线圈(22)相合,气体混合室(11)中的混合气体进入第二阀门(6)内;然后改变活塞励磁线圈(22)的电流方向,永磁铁(23)向下运动,将第二阀门(6)内的混合气体排出。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳浓度控制装置的控制方法,其特征是:步骤B中,依次充入n0次体积V0、n1次体积V1、n2次体积V2、n3次体积V3的纯二氧化碳的步骤是:

1)MCU控制系统先控制电动推杆(19)工作,带着活塞励磁线圈(22)运动至距活塞上腔(44)下壁高度 处,R为活塞下腔(45)的内径;再控制活塞励磁线圈(22)通电,永磁铁(23)带着充气活塞头(25)向上运动,纯二氧化碳储气瓶(1)中的纯二氧化碳通过减压阀(2)进入第一阀门(4)中的阀门气腔(35)内;改变活塞励磁线圈(22)的通电电流方向,将第一阀门(4)中内的二氧化碳气体充入气体混合室(11)中;

2)循环重复步骤1)n0次,完成n0次单位充气量V0的充气工作;

3)重复步骤1),但其中的活塞励磁线圈(22)运动至距活塞上腔(44)下壁高度 处;

4)重复步骤3)n1次,完成n1次单位充气量V1的充气工作;

5)以此类推的完成n2次单位充气量V2和n3次单位充气量V3的充气工作。