[發明專利]一種微型細胞培養裝置及其腔體內部環境控制方法

有效

• 申請號: 201811228087.2
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109385374B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王雪梅;姜暉;姜雪瑞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04;C12Q3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種微型細胞培養裝置，包括加熱恒溫單元、循環氣體加濕單元、CO₂循環控制單元和顯示與控制單元；其特征在于：加熱恒溫單元包括測溫模塊、加熱模塊和恒溫腔；循環氣體加濕單元包括測濕模塊和氣體循環加濕模塊；氣體循環加濕模塊包括水槽、微型水泵、接管、風道、微型風機，微型水泵的進水端與水槽相連，出水端與接管相連；接管與風道相連，微型風機設置在風道進風口處，風道出風口與恒溫腔相連通；CO₂循環控制單元包括CO₂傳感模塊和CO₂循環氣路模塊；CO₂循環氣路模塊包括CO₂源、電磁氣閥、濾膜、CO₂輸氣管；CO₂源與CO₂輸氣管的入口端相連，電磁氣閥和濾膜依次設置在CO₂輸氣管上，CO₂輸氣管的出口端與風道進風口相連；顯示與控制單元包括顯示模塊、控制模塊；顯示與控制單元分別與加熱恒溫單元、循環氣體加濕單元及CO₂循環控制單元電連接，用于接收溫度、濕度及CO₂濃度信號，并發出指令，控制加熱模塊、氣體循環加濕模塊及CO₂循環氣路模塊的工作，所述培養裝置還包括上蓋板，上蓋板與所使用的實驗平臺相配合；所述實驗平臺為超凈操作臺、倒置顯微鏡、倒置熒光顯微鏡、共聚焦熒光顯微鏡、電化學工作站或掃描電化學顯微鏡。

2.根據權利要求1所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：控制模塊包括單片機系統、H橋驅動電路、效能器。

3.根據權利要求1所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：恒溫腔的主體采用金屬一體式制成，主體外部包裹有隔熱層。

4.根據權利要求3所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：隔熱層的內、外表面均設有輻射反射層。

5.根據權利要求3所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：恒溫腔的主體材料為鋁合金、不銹鋼、黃銅或紫銅；隔熱層材料為隔熱硅膠、隔熱泡棉或隔熱板。

6.根據權利要求4所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：輻射反射層為鋁箔纖維膠帶。

7.根據權利要求1所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：恒溫腔的形狀為長方體型、圓柱型或壺型。

8.根據權利要求1所述的微型細胞培養裝置，其特征在于：所述微型細胞培養裝置適用于共聚焦培養皿、6孔板、8孔板、12孔板、24孔板或96孔板。

9.一種如權利要求1-8之一所述的微型細胞培養裝置的腔體內部環境控制方法，其特征在于：

溫度控制步驟包括：設定目標溫度T0時，裝置整體可允許的溫度偏差為ΔT；當溫度小于T0-ΔT時，控制TEC制冷片執行加熱模式，全功率運行；當溫度高于T0-ΔT并小于T0時，控制TEC制冷片每2s加熱0.5s；當溫度高于T0并小于T0+ΔT時，TEC制冷片的加熱功率為0；當溫度高于T0+ΔT時，控制TEC制冷片執行制冷模式，全功率運行；

濕度控制步驟包括：設定目標濕度，每30s激活一次控制程序；控制程序激活后，系統首先檢測當前濕度值，并判斷當前的濕度值是否達到了設定值，若當前濕度低于目標濕度，則控制水泵啟動，將水槽中的水泵入循環氣路中，水泵的運行持續時間為0.1s；若當前濕度不低于目標濕度，則保持水泵處于關閉狀態；

CO₂濃度控制步驟包括：設定CO₂濃度的上限值和下限值；檢測并判斷當前的CO₂濃度值，如果CO₂濃度低于濃度下限值，則使通氣控制開關處于常開狀態，將CO₂一直緩慢的充入到循環氣路中；如果CO₂濃度處于濃度下限值與上限值之間，系統先將通氣開關恢復成常閉狀態，每隔10s將通氣開關打開一次，將CO₂通入，開關打開的持續時間為0.5s；如果CO₂濃度值高于濃度上限值，則保持通氣開關為常閉狀態；在執行上述操作時，通入CO₂的流量控制在2.5ml/min。