[发明专利]一种生物细胞反应器的气体动态控制系统

说明书

一种生物细胞反应器的气体动态控制系统，包括：二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶、氧气钢瓶、细胞培养袋、中央控制器和气体混合装置；二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶和氧气钢瓶分别通过比例阀与气体混合装置连通，气体混合装置的输出端与细胞培养袋连通，细胞培养袋的输出端设有单向阀；中央控制器根据二氧化碳、氮气、空气和氧气的设置参数动态调节各比例阀的开度，使二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶和氧气钢瓶按控制的流量向气体混合装置输送气体，混合气体实时连续地充入细胞培养袋内，待细胞培养袋内的混合气体压力达到阈值时，单向阀将细胞培养袋内的混合气体排出。加快了气体的交换速率，提高了培养液中溶氧率和二氧化碳溶解率。

技术领域

本发明涉及生物细胞反应器技术领域，具体涉及一种生物细胞反应器的气体动态控制系统。

背景技术

在细胞培养领域，气体对细胞生长的活性，快慢、成活率等因素起着尤为重要的作用。不同的细胞对各种气体的浓度、通入的流量需求各不相同，同一种细胞在不同的培养阶段对气体的浓度，流量、种类等要求也不尽相同。为了保证细胞培养的高效性，实时性。需要对培养过程中气体的浓度、流量做到实时监测并控制，提高细胞存活率。

目前市场上的细胞培养设备对气体监控部分主要还是类似于二氧化碳细胞培养箱这种阶段性、扩散式的监控方式。就是先必须将容器封闭好，对其冲入纯二氧化碳，当整个容器中的气体浓度达到设定的二氧化碳浓度目标值时即停止充气，让细胞静态的生存在整个气体环境中。这种方式调节速度慢，不能满足气体以某种浓度、流量实时连续的充入到容器中，以增大培养液与气体的接触面，提高容器内气体的交换速率和培养液的溶氧率，从而提高细胞存活率。

发明内容

本申请提供一种生物细胞反应器的气体动态控制系统，包括二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶、氧气钢瓶和细胞培养袋；还包括：中央控制器和气体混合装置；

二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶和氧气钢瓶分别通过相应的比例阀与气体混合装置连通，气体混合装置的输出端与细胞培养袋连通，细胞培养袋的输出端设有单向阀；

中央控制器根据二氧化碳、氮气、空气和氧气的设置参数动态调节各比例阀的开度，使二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶和氧气钢瓶按控制的流量向气体混合装置输送气体，气体混合装置内的混合气体实时连续地充入细胞培养袋内，待细胞培养袋内的混合气体压力达到阈值时，单向阀将细胞培养袋内的混合气体排出。

一种实施例中，还包括第一信号调理电路，第一信号调理电路的输出端耦合至比例阀，输入端耦合至中央控制器的输出端，第一信号调理电路根据中央控制器的输出信号调节比例阀的开度。

一种实施例中，还包括流量计和第二信号调理电路；

比例阀、流量计和第二信号调理电路顺次耦合连接，第二信号调理电路的输出端耦合至中央控制器的输入端；

流量计用于检测比例阀当前的输出流量；

第二信号调理电路将比例阀当前的输出流量转换为反馈信号并发送至中央控制器；

中央控制器根据反馈信号控制第一信号调理电路调节比例阀的开度。

一种实施例中，还包括二氧化碳浓度检测腔和氧气浓度检测腔，气体混合装置的输出端、二氧化碳浓度检测腔、氧气浓度检测腔和细胞培养袋顺次连通。

一种实施例中，二氧化碳浓度检测腔内置有二氧化碳浓度传感器，氧气浓度检测腔内置有氧气浓度传感器，二氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器分别通过RS485与中央控制器通讯，中央控制器根据二氧化碳浓度传感器或/和氧气浓度传感器反馈的检测值控制第一信号调理电路调节比例阀的开度。

一种实施例中，还包括减压装置，减压装置分别设置于所述二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶、氧气钢瓶和相应的比例阀之间，减压装置与中央控制器通过RS485通讯连接，减压装置用于调节各个钢瓶出口的气体压力。