CN114106990B - 一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***及气路控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***及气路控制方法。***包括CO2气体配制单元；汽态H2O2生成单元；气路切换单元；培养箱主体单元以及排气单元。当培养舱工作时，通过气路切换单元控制CO2气体由所述CO2气体配制单元进入培养舱，同时阻断汽态H2O2进入；当进行消杀时，通过压电泵将汽态H2O2由所述汽态H2O2生成单元导入培养箱主体单元，进而通过气路切换单元控制汽态H2O2进入培养舱，同时阻断CO2气体进入，达到消杀时间要求后，打开排气电磁阀。

Description

一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***及气路控制方法
技术领域
本发明涉及培养箱***，具体而言，尤其涉及一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***及气路控制方法。
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。而为了更好的满足市场需求，能一机培养多个不同批次的蜂巢式二氧化碳培养箱应时而生。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。而细胞培养需要定时的对培养箱内部进行杀菌消毒，在对环境洁净度要求较高的设备中，最常用的便是双氧水杀菌装置，一般的杀菌消毒时间为6-24个小时。由于不同种类的细胞培养周期不同，如果打开舱体进行长时间杀菌消毒，对细胞培养的影响不言而喻。而不进行杀菌消毒，便不能做到细胞培养箱的最大利用。
发明内容
为了控制培养箱CO2浓度并实现培养箱高效杀菌，本发明提供一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***及气路控制方法。本发明设计的控制回路可以准确控制CO2浓度，并能够实现CO2浓度与双氧水杀菌的快速切换。
本发明采用的技术手段如下：
一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，包括：
CO2气体配制单元，所述CO2气体配制单元主要包括CO2气瓶、空气泵、储气罐，所述CO2气瓶和空气泵分别通过一路进气管道与储气罐连接，所述进气管道上设置有两位两通电磁阀；
汽态H2O2生成单元，所述汽态H2O2生成单元包括双氧水发生装置和压电泵，所述汽态H2O2生成单元与培养箱主体单元的进气口连接；
气路切换单元，所述气路切换单元的第一进气口与所述CO2气体配制单元的出气口通过第一气路管道连通、第二进气口与培养箱主体单元的出气口通过第二气路管道连通，所述气路切换单元的出气口与培养箱主体单元的培养舱进气口连通，所述培养舱的出气口与排气单元通过排气管道连通，所述排气管道上设置有两位两通电磁阀；
培养箱主体单元，所述培养箱主体单元包括若干培养舱；
排气单元，所述排气单元为排气电磁阀；
当培养舱工作时，通过气路切换单元控制CO2气体由所述CO2气体配制单元进入培养舱，同时阻断汽态H2O2进入；当进行消杀时，通过压电泵将汽态H2O2由所述汽态H2O2生成单元导入培养箱主体单元，进而通过气路切换单元控制汽态H2O2进入培养舱，同时阻断CO2气体进入，达到消杀时间要求后，打开排气电磁阀。
进一步地，所述排气单元还包括连接在排气电磁阀后的H2O2分解器。
进一步地，所述CO2气体配制单元通过CO2汇流排与第一气路管道连通；所述培养箱主体单元的出气口通过H2O2汇流排与第二气路管道连通；
所述气路切换单元包括若干并列设置的两位三通电磁阀，每个两位三通电磁阀的第一进气口与CO2汇流排输出的一个支路连通、第二进气口与H2O2汇流排输出的一个支路连通，每个两位三通电磁阀的出气口与一个培养舱连通。
进一步地，所述CO2汇流排输出的一个支路与其对应的两位三通电磁阀之间设置有一个两位两通电磁阀。
进一步地，CO2气瓶与储气罐连接连通的进气管道上还设置有CO2过滤阀、过滤器以及气体流量调节表；
空气泵与储气罐连接连通的进气管道上还设置有空气过滤阀、过滤器以及气体流量调节表。
本发明还公开了一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路控制方法，基于上述任意一项气路***实现，包括以下步骤：
当培养舱工作时，CO2汇流排后对应的进气通路的电磁阀接通，此时两位三通阀为CO2气体进入、汽态H2O2阻断状态，气体流入对应培养舱，同时流量调节表根据不同数量的培养舱，进行相应的气体流速控制；
当H2O2消杀时，首先通过H2O2发生器将液态H2O2转换为汽态H2O2，再通过压电泵提供动力，此时对应培养舱进气电磁阀关闭，而H2O2汇流排后的两位三通电磁阀为CO2气体阻断、汽态H2O2通过的状态，当达到消杀时间要求后，打开总排气电池阀，汽态H2O2进入到H2O2分解器中分解。
进一步地，当培养舱工作时，还包括配置要求浓度CO2的步骤，具体包括：
获取要求配制的CO2浓度；
打开CO2进气管道上以及空气进气管道上设置的两位两通电磁阀，同时向所述储气罐中输入CO2气体和空气，并通过CO2浓度传感器反馈CO2的浓度变化；
当CO2的浓度达到调整阈值时，通过控制控制两位两通电磁阀的开闭频率调节CO2气体和空气的进气量，直至CO2的浓度达到配制要求，所述调整阈值按照要求配制的CO2浓度比例设置。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明能够根据每个培养舱不同的使用需求，使其保持培养或者消杀的状态，同时又不影响其他的培养舱，从而完美解决了培养和消杀选择性难题，大大提高了培养效率。
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为本发明蜂巢式二氧化碳培养箱的气路控制***结构图。
图2为CO2配制流程图。
图中：1、CO2气瓶；2、空气泵；3、进气管道；4、CO2过滤阀；5、空气过滤阀；6、一级过滤器；7、两位两通电磁阀A；8、气体流量调节表；9、储气罐；10、H2O2汇流排；11、压电泵A；12、二级过滤器；13、培养舱；14、三级过滤器；15、两位两通电磁阀B；16、排气电磁阀；17、H2O2分解器；18、减压阀；19、CO2浓度传感器；20、CO2汇流排；21、两位两通电磁阀C；22、数字流量开关；23、单向阀、24、两位三通电磁阀A；25、PTFE气管；26、培养箱本体；27、压电泵B；28、双氧水发生装置。
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。
本发明提供了一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，主要包括：用于配制要求浓度CO2气体的CO2气体配制单元、用于生产汽态H2O2的汽态H2O2生成单元、用于根据各培养舱使用需求控制进气类型的气路切换单元、用于进行培养试验的培养箱主体单元以及用于排出培养箱主体单元内多余气体的排气单元。
具体来说，CO2气体配制单元主要包括CO2气瓶、空气泵、储气罐，CO2气瓶和空气泵分别通过一路进气管道与储气罐连接，所述进气管道上设置有两位两通电磁阀。汽态H2O2生成单元包括双氧水发生装置和压电泵，汽态H2O2生成单元与培养箱主体单元的进气口连接。气路切换单元的第一进气口与所述CO2气体配制单元的出气口通过第一气路管道连通、第二进气口与培养箱主体单元的出气口通过第二气路管道连通，气路切换单元的出气口与培养箱主体单元的培养舱进气口连通，培养舱的出气口与排气单元通过排气管道连通，排气管道上设置有两位两通电磁阀。培养箱主体单元包括若干用于进行独立实验的培养舱。排气单元为排气电磁阀。
当培养舱工作时，通过气路切换单元控制CO2气体由所述CO2气体配制单元进入培养舱，同时阻断汽态H2O2进入；当进行消杀时，通过压电泵将汽态H2O2由所述汽态H2O2生成单元导入培养箱主体单元，进而通过气路切换单元控制汽态H2O2进入培养舱，同时阻断CO2气体进入，达到消杀时间要求后，打开排气电磁阀。
如图1所示，为本发明***的一个较佳的实施例，如图中所示，本实施例中的蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***的CO2气体配制单元主要包括CO2气瓶1、空气泵2、进气管道3、CO2过滤阀4、空气过滤5、一级过滤6、两位两通电磁阀A7、气体流量调节表8以及储气罐9。其中空气气路依次包括空气泵2、进气管道3、空气过滤5、一级过滤6、两位两通电磁阀A和气体流量调节表8，CO2气路依次包括CO2气瓶1、进气管道3、空气过滤5、一级过滤6、两位两通电磁阀A7、气体流量调节表8以及减压阀18。且储气罐9中设置有CO2浓度传感器19。
储气罐的出气口与通过CO2汇流排20与第一气路管道连通；培养箱主体单元26的出气口通过H2O2汇流排10与第二气路管道连通。
气路切换单元包括若干并列设置的两位三通电磁阀24，每个两位三通电磁阀24的第一进气口与CO2汇流排20输出的一个支路连通、第二进气口与H2O2汇流排10输出的一个支路连通，每个两位三通电磁阀24的出气口与一个培养舱连通13。进一步地，CO2汇流排20输出的每一个支路上都设置有一个两位两通电磁阀C21、一个数字流量开关22和一个单向阀23。在两位三通电磁阀24的出气口与培养舱的连通管路上设置有一个二级过滤器。优选地，两位三通电磁阀24的出气口与培养舱的连通管路为PTFE气管。CO2汇流排输出的一个支路与其对应的两位三通电磁阀之间设置有一个两位两通电磁阀。
培养箱主体26内部包括若干个培养舱，每一个培养舱13均具有独立的进气口和出气口，培养舱13的出气口与排气单元的连通管路上，设置有三级过滤器14和两位两通电磁阀B15。进一步地，排气单元还包括连接在排气电磁阀16后的H2O2分解器17。
本发明以空气泵与CO2气瓶作为气源，通过储气罐上的CO2浓度传感器反馈的实时浓度值，控制进气回路中的电池阀通断频率，混合出要求浓度得CO2混合气体。当培养舱工作时，CO2汇流排后对应的进气通路的电磁阀接通，此时两位三通阀为CO2气体进入，汽态H2O2阻断状态，气体经过二级过滤流入培养舱，流量调节表会根据不同数量的培养舱，进行相应的气体流速控制；当需要H2O2消杀时，首先通过H2O2发生器将液态H2O2转换为汽态H2O2，再通过压电泵提供动力，满足流动条件。此时，对应培养舱进气电磁阀关闭，而H2O2汇流排后的两位三通电磁阀变为CO2气体阻断，汽态H2O2通过的状态，当达到消杀时间要求后，打开总排气电池阀，汽态H2O2进入到H2O2分解器中，分解为水和氧气。本***只需要根据培养舱同的工作状态，开启或关闭对应的电磁阀即可完成CO2气体供给和H2O2消杀的切换。
本发明还公开了一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路控制方法，基于上述气路***实现，包括以下步骤：
当培养舱工作时，CO2汇流排后对应的进气通路的电磁阀接通，此时两位三通阀为CO2气体进入、汽态H2O2阻断状态，气体流入对应培养舱，同时流量调节表根据不同数量的培养舱，进行相应的气体流速控制。
当H2O2消杀时，首先通过H2O2发生器将液态H2O2转换为汽态H2O2，再通过压电泵提供动力，此时对应培养舱进气电磁阀关闭，而H2O2汇流排后的两位三通电磁阀为CO2气体阻断、汽态H2O2通过的状态，当达到消杀时间要求后，打开总排气电池阀，汽态H2O2进入到H2O2分解器中分解。
进一步地，当培养舱工作时，还包括配置要求浓度CO2的步骤，具体包括：
获取要求配制的CO2浓度；
打开CO2进气管道上以及空气进气管道上设置的两位两通电磁阀，同时向所述储气罐中输入CO2气体和空气，并通过CO2浓度传感器反馈CO2的浓度变化；
当CO2的浓度达到调整阈值时，通过控制控制两位两通电磁阀的开闭频率调节CO2气体和空气的进气量，直至CO2的浓度达到配制要求，所述调整阈值按照要求配制的CO2浓度比例设置。
下面通过具体实施例对方法的具体方案做进一步说明。
以需要通入5％浓度CO2气体为例，首先打开空气泵与CO2气瓶，使两种气体进入各自管道，根据储气罐内的CO2浓度传感器反馈的信号，控制电磁阀通断，以不同频率维持两种气体的进入量，直到CO2浓度值为5％。具体控制频率：当CO2低于指定浓度，则关闭空气进入的电磁阀，接通CO2电磁阀，当CO2浓度达到4.5％以上时，电磁阀频率变为通1S，断5S，直到气体浓度变为5％,关闭CO2电磁阀；当CO2高于指定浓度，关闭CO2进入的电磁阀，接通空气进入电磁阀，当CO2浓度到达5.5％以内时，电磁阀频率变为通1S，断5S，直到气体浓度变为5％,关闭空气电磁阀。然后通过流量调节表自带的气泵将CO2气体引入指定培养舱中
随后气体流入汇流排，当有培养箱开始培养后，则打开其对应的电磁阀。需要培养时，两位三通电磁阀处于CO2混合气体允许进入状态，混合气体顺利流入培养箱内，此时排气的电磁阀处于关闭状态。
双氧水消杀启用时，当需要充入双氧水杀菌时，先将液态双氧水输入进双氧水发生器，使其汽化，使用PTFE类耐双氧水腐蚀的气管，再通过通断电磁阀，将气态双氧水引入指定培养舱中。此时，两位三通电磁阀接通，CO2混合气体通道关闭，汽态双氧水通道打开，同时排气的电磁阀打开，压电泵开始工作，使汽态双氧水进入培养舱。通过压力传感器，控制汽态双氧水的供给量。当达到消杀时间后，接通总排气口的两位三通电磁阀，使汽态双氧水进入双氧水分解装置。
通过控制气路中不同位置的两位两通电磁阀和两位三通电磁阀的通断状态，达到随时切换不同舱体的CO2浓度控制或双氧水杀菌两种状态。
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 (6)

1.一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，其特征在于，包括：
CO2气体配制单元，所述CO2气体配制单元主要包括CO2气瓶、空气泵、储气罐，所述CO2气瓶和空气泵分别通过一路进气管道与储气罐连接，所述进气管道上设置有两位两通电磁阀，所述CO2气体配制单元通过CO2汇流排与第一气路管道连通；
汽态H2O2生成单元，所述汽态H2O2生成单元包括双氧水发生装置和压电泵，所述汽态H2O2生成单元与培养箱主体单元的进气口连接，培养箱主体单元的出气口通过H2O2汇流排与第二气路管道连通；
气路切换单元，所述气路切换单元的第一进气口与所述CO2气体配制单元的出气口通过第一气路管道连通、第二进气口与培养箱主体单元的出气口通过第二气路管道连通，所述气路切换单元的出气口与培养箱主体单元的培养舱进气口连通，所述培养舱的出气口与排气单元通过排气管道连通，所述排气管道上设置有两位两通电磁阀，所述气路切换单元包括若干并列设置的两位三通电磁阀，每个两位三通电磁阀的第一进气口与CO2汇流排输出的一个支路连通、第二进气口与H2O2汇流排输出的一个支路连通，每个两位三通电磁阀的出气口与一个培养舱连通；
培养箱主体单元，所述培养箱主体单元包括若干培养舱；
排气单元，所述排气单元为排气电磁阀；当培养舱工作时，通过气路切换单元控制CO2气体由所述CO2气体配制单元进入培养舱，同时阻断汽态H2O2进入；当进行消杀时，通过压电泵将汽态H2O2由所述汽态H2O2生成单元导入培养箱主体单元，进而通过气路切换单元控制汽态H2O2进入培养舱，同时阻断CO2气体进入，达到消杀时间要求后，打开排气电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，其特征在于，所述排气单元还包括连接在排气电磁阀后的H2O2分解器。
3.根据权利要求1所述的一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，其特征在于，所述CO2汇流排输出的一个支路与其对应的两位三通电磁阀之间设置有一个两位两通电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路***，其特征在于，CO2气瓶与储气罐连接连通的进气管道上还设置有CO2过滤阀、过滤器以及气体流量调节表；
空气泵与储气罐连接连通的进气管道上还设置有空气过滤阀、过滤器以及气体流量调节表。
5.一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路控制方法，基于权利要求1-4中任意一项所述的气路***实现，其特征在于，包括以下步骤：
当培养舱工作时，CO2汇流排后对应的进气通路的电磁阀接通，此时两位三通阀为CO2气体进入、汽态H2O2阻断状态，气体流入对应培养舱，同时流量调节表根据不同数量的培养舱，进行相应的气体流速控制；
当H2O2消杀时，首先通过H2O2发生器将液态H2O2转换为汽态H2O2，再通过压电泵提供动力，此时对应培养舱进气电磁阀关闭，而H2O2汇流排后的两位三通电磁阀为CO2气体阻断、汽态H2O2通过的状态，当达到消杀时间要求后，打开总排气电磁阀，汽态H2O2进入到H2O2分解器中分解。
6.根据权利要求5所述的一种蜂巢式二氧化碳培养箱的气路控制方法，其特征在于，当培养舱工作时，还包括配置要求浓度CO2的步骤，具体包括：
获取要求配制的CO2浓度；
打开CO2进气管道上以及空气进气管道上设置的两位两通电磁阀，同时向所述储气罐中输入CO2气体和空气，并通过CO2浓度传感器反馈CO2的浓度变化；
当CO2的浓度达到调整阈值时，通过控制两位两通电磁阀的开闭频率调节CO2气体和空气的进气量，直至CO2的浓度达到配制要求，所述调整阈值按照要求配制的CO2浓度比例设置。
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