專利名稱：一種生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
目前，如圖1所示，目前用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器包括 罐體；
用于將氣體(如氧氣、二氧化碳等)輸入到所述罐體的至少一路氣體輸氣 管道(圖1中以一路為例)；
設(shè)置于所述輸氣管路上的第 一手動(dòng)閥門(mén)；
用于將所述罐體中的氣體(如氧氣、二氧化碳等)排出的至少一路排氣管
道；
設(shè)置于所述排氣管路上的第二手動(dòng)閥門(mén)；
用于檢測(cè)罐體壓力的壓力檢測(cè)模塊，設(shè)置于罐體上。
目前，在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用生物反應(yīng)器操作過(guò)程中，對(duì)于反應(yīng)器罐體壓力的 控制，大都采用人工監(jiān)視的方法來(lái)控制壓力的增減，當(dāng)壓力檢測(cè)模塊檢測(cè)到的 壓力值小于設(shè)定值時(shí)，由操作人打開(kāi)第一閥門(mén)進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)檢測(cè)到的壓力值大 于設(shè)定值時(shí)，由操作人打開(kāi)第二閥門(mén)進(jìn)行排氣減壓，以此來(lái)維持壓力的平衡。
發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)
需要操作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控與頻繁操作，造成大量的人力的消耗；
手動(dòng)控制無(wú)法精確控制罐體的壓力精度。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種生物反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、精確的罐體壓力控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種生物反應(yīng)器，包括罐體；
用于將氣體輸入到所述罐體的輸氣管道；
用于將所述罐體中的氣體排出的排氣管道；
設(shè)置于所述輸氣管路上的第 一 電磁閥；
設(shè)置于所述排氣管路上的第二電磁閥；
用于檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐體壓力檢測(cè)值的壓力檢測(cè)模塊；
用于在所述罐體壓力檢測(cè)值低于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第一電磁閥，關(guān)閉 所述第二電磁閥，在所述罐體壓力檢測(cè)值超出所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第二 電磁閥，關(guān)閉所述第一電磁閥的電磁岡控制模塊，與所述第一電磁閥、第二電 ;磁閥和壓力4企測(cè)才莫塊連才妻。
上述的生物反應(yīng)器，其中，所述第一電^f茲閥和第二電石茲閥為比例調(diào)節(jié)電石茲 閥，所述生物反應(yīng)器還包括
用于根據(jù)所述罐體壓力檢測(cè)值與所述預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述 第一電磁閥或第二電磁閥的開(kāi)啟角度的第一角度控制模塊，與所述第一電磁 閥、第二電磁閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
上述的生物反應(yīng)器，其中，所述生物反應(yīng)器還包括
設(shè)置于所述輸氣管路上的第一比例調(diào)節(jié)岡；
設(shè)置于所述排氣管路上的第二比例調(diào)節(jié)閥；
用于根據(jù)所述罐體壓力檢測(cè)值與所述預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述 第一比例調(diào)節(jié)閥和第二比例調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟角度的第二角度控制模塊，與所述第 一比例調(diào)節(jié)閥、第二比例調(diào)節(jié)閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
上述的生物反應(yīng)器，其中，還包括
第一過(guò)濾器，設(shè)置于所述輸氣管路上；
第二過(guò)濾器，設(shè)置于所述排氣管路上。
上述的生物反應(yīng)器，其中，還包括
設(shè)置于所述輸氣管路上的第一手動(dòng)閥門(mén)；
設(shè)置于所述排氣管路上的第二手動(dòng)閥門(mén)。
本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下的有益效果
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器中，壓力檢測(cè)模塊持續(xù)檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐
5體壓力檢測(cè)值，進(jìn)而由判斷模塊來(lái)判斷該罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的關(guān)系， 在判斷出罐體壓力檢測(cè)值低于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，電磁閥控制模塊打開(kāi)第 一電磁 閥，關(guān)閉所述第二電磁閥，則氣體會(huì)通過(guò)輸氣管道向罐體中充入氣體，提高罐 體壓力，在判斷出罐體壓力檢測(cè)值高于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，電磁閥控制模塊打開(kāi) 第二電磁閥，關(guān)閉所述第一電磁閥，則氣體無(wú)法通過(guò)輸氣管道向罐體中充入氣 體，而罐體中的氣體會(huì)通過(guò)排氣管道排出，從而降低罐體壓力，本實(shí)用新型實(shí)
現(xiàn)了自動(dòng)的罐體壓力控制，還提高了壓力控制精度；
而對(duì)電磁閥采用比例閥或在管路中增加比例閥，根據(jù)罐體壓力檢測(cè)值與所 述預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值來(lái)控制比例閥的開(kāi)啟角度，罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè) 壓力的差值的絕對(duì)值越大，則比例調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟角度越大，通過(guò)上述的控制， 進(jìn)一步提高了控制精度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的再一種生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種生物反應(yīng)器的管路設(shè)置與電磁閥設(shè)置 的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器中設(shè)置有壓力檢測(cè)模塊，獲取一壓力檢測(cè)結(jié)果， 并根據(jù)該壓力檢測(cè)結(jié)果控制設(shè)置于輸氣管路上的閥門(mén)/設(shè)置于排氣管路上的閥 門(mén)的開(kāi)啟/關(guān)閉，使罐體壓力維持在預(yù)設(shè)的范圍，提高控制精度，降低人力的 消耗。
如圖2所示，本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器包括 罐體；
用于將氣體(如氧氣、二氧化碳等)輸入到所述罐體的至少一路氣體輸氣 管道(圖1中以一路為例)；設(shè)置于所述輸氣管路上的第一電磁閥；
用于將所述罐體中的氣體(如氧氣、二氧化碳等)排出的至少一路排氣管
道；
設(shè)置于所述排氣管路上的第二電磁閥；
用于檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐體壓力檢測(cè)值的壓力檢測(cè)模塊，設(shè)置于罐體
上；
用于判斷所述罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的關(guān)系，并在所述罐體壓力檢測(cè) 值低于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第一電》茲閥，關(guān)閉所述第二電^茲閥，在所述 罐體壓力檢測(cè)值超出所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第二電磁閥，關(guān)閉所述第一電 磁閥的電磁閥控制模塊，與所述第一電磁閥、第二電磁閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
在此，該預(yù)設(shè)壓力可以是一個(gè)離散的值，也可以是一個(gè)壓力范圍，如[A -ZI,A+ZI],其中，該」為容錯(cuò)誤差，當(dāng)然，預(yù)設(shè)壓力也可以是[A,B],其中A 小于B。
對(duì)于罐體壓力檢測(cè)值處于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，可以采用如下的措施
維持第一電磁閥和第二電磁閥的狀態(tài)不變；或者
同時(shí)關(guān)閉第 一 電磁閥和第二電磁閥。
當(dāng)然，第二種方式是比較好的一種處理方式。
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器中，壓力檢測(cè)模塊持續(xù)檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐 體壓力檢測(cè)值，進(jìn)而由判斷模塊來(lái)判斷該罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的關(guān)系， 在判斷出罐體壓力檢測(cè)值低于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，表示罐體壓力過(guò)低，需要向其 中輸入氣體來(lái)提高罐體壓力，此時(shí)，電磁閥控制模塊打開(kāi)第一電磁閥，關(guān)閉所 述第二電磁閥，則氣體會(huì)通過(guò)輸氣管道向罐體中充入氣體，提高罐體壓力，由 于持續(xù)向罐體中充氣，或者說(shuō)隨著罐體的升溫，罐體壓力會(huì)越來(lái)越高，超出預(yù) 設(shè)范圍，在判斷出罐體壓力檢測(cè)值高于所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，表示罐體壓力過(guò)高， 需要向外排出氣體來(lái)降低罐體壓力，此時(shí)，電磁閥控制模塊打開(kāi)第二電磁閥， 關(guān)閉所述第一電磁閥，則氣體無(wú)法通過(guò)輸氣管道向罐體中充入氣體，而罐體中 的氣體會(huì)通過(guò)排氣管道排出，從而降低罐體壓力。
上述過(guò)程周而復(fù)始，從而能夠自動(dòng)保證罐體中的壓力維持在預(yù)設(shè)范圍，而 且控制相對(duì)于手動(dòng)控制精確。為了保證罐體中氣體的純度，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，如圖3所示， 還設(shè)置有
第一過(guò)濾器，設(shè)置于所述輸氣管路上； 第二過(guò)濾器，設(shè)置于所述排氣管路上。
通過(guò)上述的過(guò)濾器的設(shè)置，可以保證進(jìn)入到罐體中的氣體的純度，維持罐 體中氣體環(huán)境滿足細(xì)胞培養(yǎng)的需求。
同時(shí)，在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，還包括 設(shè)置于所述輸氣管路上的第 一手動(dòng)閥門(mén)； 設(shè)置于所述排氣管路上的第二手動(dòng)閥門(mén)。
當(dāng)然，在自動(dòng)控制模式時(shí)，應(yīng)該保證第一手動(dòng)閥門(mén)和第二手動(dòng)閥門(mén)處于開(kāi) 啟狀態(tài)，否則自動(dòng)控制部分也無(wú)法實(shí)現(xiàn)罐體壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，該電磁閥控制模塊可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模 塊、CPU以及中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，中間繼電器也可以不需要，而通過(guò) 直接向電磁閥的繼電器發(fā)送信號(hào)，控制其開(kāi)啟或關(guān)閉即可。
前面已經(jīng)提到，輸入到罐體中的氣體可能是多種，此時(shí)，管路的設(shè)置可能 具有如下的方式
各個(gè)輸氣管路各自獨(dú)立，也就是每個(gè)輸氣管路分別獨(dú)立輸入氣體；或者 各個(gè)輸氣管路通過(guò)總輸氣管路向罐體輸入氣體。
對(duì)于第一種方式，該第一電磁閥可以是設(shè)置于每個(gè)輸氣管路，也可以是設(shè) 置于部分輸氣管路，說(shuō)明如下。
電磁閥設(shè)置方式一，在每個(gè)輸氣管路都設(shè)置電磁閥，同時(shí)開(kāi)啟，同時(shí)關(guān)閉。 電磁閥設(shè)置方式二，在部分輸氣管路設(shè)置電磁閥，以調(diào)節(jié)罐體壓力。 對(duì)第二種電磁閥設(shè)置方式舉例說(shuō)明如下，假設(shè)氧氣、二氧化碳和壓縮空氣
通過(guò)各自的管路輸入到罐體，此時(shí)可以在壓縮空氣的輸入管路上設(shè)置電磁閥， 并通過(guò)電磁閥的開(kāi)關(guān)來(lái)控制壓縮氣體的輸入，以調(diào)節(jié)罐體壓力。
對(duì)于第二種方式，該第一電磁閥可以是僅設(shè)置于總輸氣管路，也可以是設(shè) 置于所有輸氣管路，也可以是設(shè)置于部分輸氣管路，其可以根據(jù)需要來(lái)確定， 舉例"i兌明如下。
如圖5所示，氧氣、二氧化碳和壓縮空氣通過(guò)各自的分管道傳輸，各個(gè)分管道傳輸?shù)臍怏w最后會(huì)通過(guò)圖5中的總管道輸入到罐體，此時(shí)，電磁閥的設(shè)置 如圖5所示，設(shè)置在總管道。
當(dāng)然，對(duì)于圖5所示的管鴻"沒(méi)置方式，電^f茲閥還可以:接如下方式設(shè)置
電磁閥設(shè)置在傳輸壓縮空氣的分管道；或
電/f茲閥i殳置在所有的分管道；或
電磁閥同時(shí)設(shè)置在總管道和所有的傳輸管道。
對(duì)于電磁閥設(shè)置在所有的分管道和同時(shí)設(shè)置在總管道和所有的傳輸管道 這兩種情形而言，其可以結(jié)合罐體的壓力和罐體的環(huán)境(如氧氣濃度、二氧化 碳濃度等)來(lái)控制電^f茲閥的開(kāi)啟。實(shí)現(xiàn)罐體環(huán)境和壓力的同時(shí)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明實(shí)施例中，還可以在總管路的過(guò)濾器的前后分別設(shè)置電磁閥，在此 不再一一描述其各種設(shè)置方式。
對(duì)于任意的管路的設(shè)置和電磁閥的設(shè)置，其控制壓力都是通過(guò)控制氣體的 進(jìn)入和排出來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其處理過(guò)程相同，在此不——詳細(xì)描述。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，為了提高控制的速度和精度，該第一電磁 岡和第二電磁閥均采用比例調(diào)節(jié)電磁閥，也就是說(shuō)其開(kāi)啟的角度可以控制，如 果角度無(wú)法控制的話，有可能會(huì)出現(xiàn)如下情況。
假定當(dāng)前罐體壓力低于預(yù)設(shè)壓力，但二者的差值不大，需要充入少量的氣 體，此時(shí)如果比例不可調(diào)，有可能造成充入氣體過(guò)多，而超出預(yù)設(shè)范圍，而開(kāi) 啟排氣閥又會(huì)造成氣壓低于預(yù)設(shè)壓力。
為了解決上述問(wèn)題，所以在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，該第一電磁閥和 第二電磁閥均采用比例調(diào)節(jié)電磁閥，本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中還包括
用于根據(jù)罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述第 一 電磁 閥或第二電磁閥的開(kāi)啟角度的第一角度控制模塊，與所述第一電磁閥和第二電 》茲閥連4妄。
其中，罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值越大，則第一電磁閥或 第二電磁閥的開(kāi)啟角度越大，差值的絕對(duì)值與開(kāi)啟角度可以是正比例關(guān)系。
采用比例調(diào)節(jié)電磁閥后，對(duì)于上述提高的情況，在二者的差值不大時(shí)，電 磁閥開(kāi)啟的角度較小，從而充入氣體會(huì)比較少，不會(huì)出現(xiàn)一下子就超出預(yù)設(shè)范 圍的情況，保證了控制的精度。在二者的差值較大時(shí)，電磁閥開(kāi)啟的角度較大，從而可以在短時(shí)間內(nèi)充入 大量氣體，隨著二者的差值不斷減小，電磁閥開(kāi)啟的角度越來(lái)越小，從而可以 保證在最后階段不會(huì)出現(xiàn)超出預(yù)設(shè)范圍的情況，在保證控制精度的同時(shí)，也提 高了控制速度。
上述的第一電石茲閥和第二電》茲閥均采用比例調(diào)節(jié)電》茲閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，但該第一 電磁閥和第二電磁閥也可以不采用比例調(diào)節(jié)電磁閥，而通過(guò)在管路上增加比例 調(diào)節(jié)閥來(lái)處理，電磁閥控制是否能輸入或排出氣體，而通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥來(lái)控制
輸入或排出氣體的速度，這種情況下，如圖4所示，生物反應(yīng)器還包括 設(shè)置于所述輸氣管路上的第一比例調(diào)節(jié)閥； 設(shè)置于所述排氣管路上的第二比例調(diào)節(jié)閥；
用于根據(jù)所述罐體壓力^f企測(cè)值與所述預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述 第一比例調(diào)節(jié)閥和第二比例調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟角度的第二角度控制模塊，與所述第 一比例調(diào)節(jié)閥、第二比例調(diào)節(jié)閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值越大，則比例調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟角 度越大，差值的絕對(duì)值與開(kāi)啟角度可以是正比例關(guān)系。
當(dāng)然，上述電磁閥控制模塊和角度控制模塊是分別描述的，但應(yīng)當(dāng)理解的 是，二者也可以是由一個(gè)功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn) 和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求1.一種生物反應(yīng)器，包括罐體；用于將氣體輸入到所述罐體的輸氣管道；用于將所述罐體中的氣體排出的排氣管道；其特征在于，所述生物反應(yīng)器還包括設(shè)置于所述輸氣管路上的第一電磁閥；設(shè)置于所述排氣管路上的第二電磁閥；用于檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐體壓力檢測(cè)值的壓力檢測(cè)模塊；用于在所述罐體壓力檢測(cè)值低于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第一電磁閥，關(guān)閉所述第二電磁閥，在所述罐體壓力檢測(cè)值超出所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第二電磁閥，關(guān)閉所述第一電磁閥的電磁閥控制模塊，與所述第一電磁閥、第二電磁閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述第一電磁閥和 第二電磁閥為比例調(diào)節(jié)電磁閥，所述生物反應(yīng)器還包括用于根據(jù)所述罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述第一 電磁閥或第二電磁閥的開(kāi)啟角度的第一角度控制模塊，與所述第一電磁閥、第 二電磁閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述生物反應(yīng)器還 包括設(shè)置于所述輸氣管路上的第 一比例調(diào)節(jié)閥； 設(shè)置于所述排氣管路上的第二比例調(diào)節(jié)閥；用于根據(jù)所述罐體壓力檢測(cè)值與預(yù)設(shè)壓力的差值的絕對(duì)值控制所述第一 比例調(diào)節(jié)閥和第二比例調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟角度的第二角度控制模塊，與所述第一比 例調(diào)節(jié)閥、第二比例調(diào)節(jié)閥和壓力檢測(cè)模塊連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括 第一過(guò)濾器，設(shè)置于所述輸氣管路上；第二過(guò)濾器，設(shè)置于所述排氣管路上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括 設(shè)置于所述輸氣管路上的第 一手動(dòng)閱門(mén)； 設(shè)置于所述排氣管路上的第二手動(dòng)閥門(mén)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述輸氣管道包括: 總管道，輸出口與所述罐體連接；用于輸入氧氣的第一分管道，輸出口與所述總管道的輸入口連接； 用于輸入二氧化碳的第二分管道，輸出口與所述總管道的輸入口連接；用于輸入壓縮空氣的第三分管道，輸出口與所述總管道的輸入口連接； 所述第一電^f茲閥^:置于所述總管道，或者設(shè)置于所述第三分管道，或者同 時(shí)設(shè)置于所述總管道和所述第三分管道。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種生物反應(yīng)器，包括罐體；用于將氣體輸入到所述罐體的輸氣管道；用于將所述罐體中的氣體排出的排氣管道；設(shè)置于所述輸氣管路上的第一電磁閥；設(shè)置于所述排氣管路上的第二電磁閥；用于檢測(cè)罐體壓力，獲取一罐體壓力檢測(cè)值的壓力檢測(cè)模塊；用于在所述罐體壓力檢測(cè)值低于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第一電磁閥，關(guān)閉所述第二電磁閥，在所述罐體壓力檢測(cè)值超出所述預(yù)設(shè)壓力時(shí)，打開(kāi)所述第二電磁閥，關(guān)閉所述第一電磁閥的電磁閥控制模塊，與所述第一電磁閥、第二電磁閥和壓力檢測(cè)模塊連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的罐體壓力控制，還提高了壓力控制精度。
文檔編號(hào)C12M3/00GK201386104SQ20092010690
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者劉俊生, 王建超, 陳文慶 申請(qǐng)人:北京天和瑞生物科技有限公司