[發明專利]高通量微型生物反應器溫度控制系統與方法

在審

• 申請號: 201710041872.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106774516A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郭慶強;李歧強;李剛;張紅敏
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

1.一種高通量微型生物反應器溫度控制系統，其特征在于：包括上位機、控制器MCU和多路生物反應器單元；每一路生物反應器單元包括微型反應罐、溫度傳感器、加熱器和制冷器，溫度傳感器可插入所述微型反應罐內部，加熱器和制冷器均與微型反應罐外側相接觸；在溫度傳感器與控制器MCU之間設有與每一路生物反應器單元對應的一變送器，變送器將溫度傳感器的輸出信號發送給控制器MCU；控制器MCU還連接有對應于每一路所述生物反應器單元的驅動電路，驅動電路的輸出連接所述加熱器和制冷器，用于根據控制器的指令驅動加熱器或制冷片動作，實現溫度調節；所述微型反應罐的體積在60mL以下。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述控制器MCU還連接有報警單元，當某一路溫度超出設定區間時，發出報警信號。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述控制器MCU還連接有顯示單元，用于實時顯示每一路生物反應器單元中微型反應罐的內部溫度。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述微型反應罐放置于基座上，加熱器設于微型反應罐底部和基座之間，制冷器與微型反應罐的外壁相接觸，且沿外壁周向均勻布置，微型反應罐頂部還設有帶通孔的密封蓋，溫度傳感器可通過該通孔插入微型反應罐內部。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于：所述制冷器包括依次相接觸的導冷片、半導體制冷片和散熱片，導冷片與微型反應管的側壁相接觸，散熱片一端還連接有散熱風扇。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述加熱器為加熱鎢絲。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述溫度檢測器的精度滿足AAA級檢測精度。

8.一種高通量微型生物反應器溫度控制系統與方法，其特征在于：包括

（1）探測微型生物反應器內部的溫度；

（2）采用模糊控制方法，將探測溫度與設定的溫度進行模糊處理，然后根據設定的模糊規則進行PID參數的自整定，最后對PID參數的自整定的結果進行解模糊化處理；

（3）采用PID控制方法，根據探測溫度與設定的溫度之差和（2）中的解模糊化處理結果進行計算，確定加熱或者制冷的目標溫度；

（4）根據所述加熱或者制冷的目標溫度，對所述探測生物反應器進行加熱或制冷；

重復步驟（1）至（4），使所述生物反應器的內部溫度恒定于所述設定的溫度。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：對（1）的結果進行滑動均值濾波，將濾波所得結果作為（2）中所述的探測溫度。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：對（1）的結果進行低通濾波，將濾波所得結果作為（2）中所述的探測溫度。