一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法，属于细胞培养领域，通过计算CO2进气量X以及N2进气量Y，当X和Y均不为负值时，按照计算的CO2和N2进气量进行进气；当X和Y有任一为负值时，判断C

【技术实现步骤摘要】
一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法


[0001]本专利技术涉及细胞培养领域，尤其是涉及细胞培养箱二气供气系统进气控制方法。

技术介绍

[0002]细胞培养混合气体是细胞体外培养生存必需条件之一，混合气体主要成分为O2（氧气）、CO2（二氧化碳气）和N2（氮气）。O2能够支持细胞呼吸，产生供给细胞生长所需的能量和合成细胞生长所需用的各种成分。CO2既是细胞代谢产物，也是细胞生长繁殖所需成分,它在细胞培养中的主要作用在于调节和维持培养液的pH值，大多数细胞的适宜pH为7.2
‑
7.4，偏离这一范围对细胞培养将产生有害的影响。以胚胎细胞体外培养为例，为保证胚胎最佳发育状态，主流的混合气配比为6%CO2、5%O2和89%N2。
[0003]目前细胞培养箱的较为灵活的供气方式一般采用两气气源，两气气源（N2和CO2）配合培养箱的气体控制系统可以实现气体浓度调控范围更广、浓度更准确、受环境影响更小的优势，可以更好地满足体外受精（IVF）胚胎细胞、干细胞培养等的严苛要求。
[0004]现有的两气气源培养箱的供气系统结构如专利号为CN202210421460.6，名称为一种用于细胞培养箱的供气系统及气体浓度动态控制方法的专利所示，但基于现有的两气气源培养箱的供气系统，不同气体的进气量的计算以及控制非常复杂，不利于培养箱的自动化。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法，简化了两气气源的进气量计算，便于培养箱自动化控制程序代码编制和系统测试。
[0006]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法，应用于CO2和N2两种气源的细胞培养箱，包括混气控制步骤，所述混气控制步骤包括：S11：浓度传感器测量细胞培养箱内的CO2浓度C
c
以及O2浓度C
o
，计算CO2和N2进气量，CO2进气量X= (C
o C
c设
－C
c C
o设
) V/ C
o
，其中，C
c设
为设定CO2浓度，C
o设
为设定O2浓度，V为系统总体积；N2进气量Y= (C
o
－C
o设 ＋C
c C
o设
－C
o C
c设
) V/ C
o
；S12：当X和Y均不为负值时，按照计算的CO2和N2进气量进行进气；S13：当X和Y有任一为负值时，判断C
c
与C
c设
的大小，C
c
大于等于C
c设
时，Y= (C
c
－C
c设
) V/ C
c
，按照重新计算的N2进气量Y进气，且CO2不进气；C
c
小于C
c设
时，X= (C
c设
－C c
) V/(1－C
c
)，按照重新计算的CO2进气量X进气，且N2不进气；S14：循环步骤S11至S13，迭代若干次，细胞培养箱内的CO2以及N2浓度达到预设值。
[0007]进一步地，还包括仓盖检测步骤，所述仓盖检测步骤与所述混气控制步骤同时进行，所述仓盖检测步骤包括：S21：读取仓盖的开关状态；
S22：当仓盖开启时，将培养室的气泵关闭，以避免大量空气吸入至培养室；S23：当仓盖由开启转向关闭时，气泵将执行大流量吹扫，将空气尽快排走，补入新鲜气体。
[0008]进一步地，当任一仓盖处于开启状态时，所述混气控制步骤中断，当全部仓盖处于关闭状态时，所述混气控制步骤继续执行。
[0009]进一步地，在步骤S11中，当C
c
以及C
o
偏离允许的阈值，定义为异常，将所有仓的气泵开启大流量吹扫，将整个气路系统进行充分混匀，使各点的浓度值接近相等，吹扫完成后浓度传感器再次获取C
c
以及C
o
，如果正常则继续等待新的读取值进行判断，如果浓度异常则计算CO2和N2进气量。
[0010]进一步地，在步骤S11中，进气量的算法原理是系统内某种组分的气体原体积加上新进的气体体积减去从泄压阀排出的气体体积应等于目标设定浓度下的气体体积，因此CO2平衡方程为：C
c V＋X－(X＋Y) C
c
= C
c设 V，O2平衡方程：C
o V－(X＋Y) C
o
= C
o设
V。
[0011]进一步地，在步骤S13中，当X和Y有任一为负值时，进气量无法同时满足O2和CO2目标值的调节，优先满足CO2目标浓度。
[0012]进一步地，在步骤S13中，当C
c
大于等于C
c设
时，通过加入N2对CO2进行稀释，CO2平衡方程：C
c V－C
c Y = C
c设 V。
[0013]进一步地，在步骤S13中，C
c
小于C
c设
时，通过加入CO2提高CO2浓度，CO2平衡方程：X＋C
c V－C
c X = C
c设 V。
[0014]进一步地，所述细胞培养箱二气供气系统进气控制方法还包括气路自检步骤，所述气路自检步骤具体为：对进气控制器、气泵和浓度传感器进行初始化自检，确认所有器件均正常工作。
[0015]进一步地，所述气路自检步骤还包括：当所有器件均正常工作时，所有仓的气泵开启大流量吹扫，整个气路系统进行充分混匀，使各点的浓度值接近相等。
[0016]相比现有技术，本专利技术细胞培养箱二气供气系统进气控制方法通过计算CO2进气量X以及N2进气量Y，当X和Y均不为负值时，按照计算的CO2和N2进气量进行进气；当X和Y有任一为负值时，判断C
c
与C
c设
的大小，C
c
大于等于C
c设
时，Y= (C
c
－C
c设
) V/ C
c
，按照重新计算的N2进气量Y进气，且CO2不进气；C
c
小于C
c设
时，X= (C
c设
－C c
) V/(1－C
c
)，按照重新计算的CO2进气量X进气，且N2不进气，简化了两气气源的进气量计算，便于培养箱自动化控制程序代码编制和系统测试。
附图说明
[0017]图1为本专利技术细胞培养箱二气供气系统进气控制方法的流程图；图2为本专利技术细胞培养箱二气供气系统进气控制方法的气路自检的流程图；图3为本专利技术细胞培养箱二气供气系统进气控制方法的仓盖检测的流程图；图4为本专利技术细胞培养箱二气供气系统进气控制方法的混气控制的流程图；图5为本专利技术细胞培养箱二气供气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞培养箱二气供气系统进气控制方法，应用于CO2和N2两种气源的细胞培养箱，包括混气控制步骤，其特征在于，所述混气控制步骤包括：S11：浓度传感器测量细胞培养箱内的CO2浓度C
c
以及O2浓度C
o
，计算CO2和N2进气量，CO2进气量X= (C
o C
c设
－C
c C
o设
) V/ C
o
，其中，C
c设
为设定CO2浓度，C
o设
为设定O2浓度，V为系统总体积；N2进气量Y= (C
o
－C
o设 ＋C
c C
o设
－C
o C
c设
) V/ C
o
；S12：当X和Y均不为负值时，按照计算的CO2和N2进气量进行进气；S13：当X和Y任一为负值时，判断C
c
与C
c设
的大小，C
c
大于等于C
c设
时，Y= (C
c
－C
c设
) V/ C
c
，按照重新计算的N2进气量Y进气，且CO2不进气；C
c
小于C
c设
时，X= (C
c设
－C c
) V/(1－C
c
)，按照重新计算的CO2进气量X进气，且N2不进气；S14：循环步骤S11至S13，迭代若干次，细胞培养箱内的CO2以及N2浓度达到预设值；还包括仓盖检测步骤，所述仓盖检测步骤与所述混气控制步骤同时进行，当任一仓盖处于开启状态时，所述混气控制步骤中断，当全部仓盖处于关闭状态时，所述混气控制步骤继续执行。2.根据权利要求1所述的细胞培养箱二气供气系统进气控制方法，其特征在于：所述仓盖检测步骤包括：S21：读取仓盖的开关状态；S22：当仓盖开启时，将培养室的气泵关闭，以避免大量空气吸入至培养室；S23：当仓盖由开启转向关闭时，气泵将执行大流量吹扫，将空气尽快排走，补入新鲜气体。3.根据权利要求1所述的细胞培养箱二气供气系统进气控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾维俊，肖冬根，陈瑞涛，孙海旋，曹旭刚，陈星屹，李炜，孙波，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：