專利名稱：新型水套式co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)學(xué)、生物工程中的一種儀器設(shè)備，特別是涉及一種醫(yī)學(xué)、生物工程領(lǐng)域中做動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的恒溫箱。
現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)、生物工程中的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)箱，容積一般在50-200升，為保證培養(yǎng)室溫度均勻穩(wěn)定，通常培養(yǎng)室五面是不銹鋼夾層形成的水套，正面是可以密封用于觀察的玻璃門，加熱元件在底部，通過水的對(duì)流循環(huán)傳遞造成培養(yǎng)室的恒溫條件，為保證頂部不失水，上夾層厚度為50-60mm左右，在上夾層中部為放置搗拌風(fēng)機(jī)和傳感器，設(shè)計(jì)有坑口式結(jié)構(gòu)，坑口處沒有水的夾層，這種坑口式結(jié)構(gòu)降低了室內(nèi)溫度控制精度，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，坑口處附近的室內(nèi)溫度較低，形成低溫壓，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，因電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱，使上層夾層的水溫逐漸升高，高溫水不斷聚集在上部，使培養(yǎng)室上部溫度過高。因?yàn)橐胖秒妱?dòng)機(jī)、傳感器，坑口尺寸不可能做得太小，因此當(dāng)培養(yǎng)室較小時(shí)，影響更大，在沒有空調(diào)設(shè)備的房間，夏季設(shè)備通常不能使用。同時(shí)，為提供動(dòng)物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的外部條件，培養(yǎng)室要保證一定的酸性環(huán)境，即保證一定的CO2氣體濃度，一般在5％左右，而目前檢測(cè)CO2氣體濃度的傳感器分熱導(dǎo)式和紅外線兩種，存在調(diào)試?yán)щy、易被腐蝕、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命短、受環(huán)境溫度影響、檢測(cè)控制精度低等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型之目的旨在提供一種不受環(huán)境溫度和電機(jī)發(fā)熱影響、開門迅速加溫補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)恒溫和采用新的傳感器檢測(cè)控制箱內(nèi)CO2濃度、調(diào)整容易、電路簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、控制精度高的新型水套式CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這種新型水套式CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱其箱體五面為夾層水套結(jié)構(gòu)，前面為可密封的玻璃門，加熱元件安裝在底部，本實(shí)用新型將箱體頂部改為臺(tái)階狀水套，電動(dòng)機(jī)裝在水套外面，電動(dòng)機(jī)軸和傳感器導(dǎo)線分別與箱內(nèi)的風(fēng)輪和傳感器連接，箱內(nèi)風(fēng)輪附近裝有空氣加熱器，由門開關(guān)控制啟動(dòng)，傳感器采用超聲波換能器，電路結(jié)構(gòu)為振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)分為兩路一路作遲帶延時(shí)，另一路經(jīng)放大后由超聲波換能器發(fā)射，經(jīng)過含CO2氣體的空氣后被另一件超聲波換能器接受放大整形，兩路振蕩信號(hào)匯合后疊加，占空比的變化反映CO2氣體濃度的變化，輸出分別連接面板表和氣閥開關(guān)。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，由于箱體頂部為臺(tái)階狀水套，在上層水套后部設(shè)計(jì)為高100毫米左右的臺(tái)階狀，其余部分只有10毫米左右高，這樣特別薄的厚度有利于電動(dòng)機(jī)裝在水套上部，電動(dòng)機(jī)軸可以通過空心螺栓連接箱內(nèi)風(fēng)輪搗拌，而且這種臺(tái)階狀水套結(jié)構(gòu)可以保持在較長(zhǎng)時(shí)間使用而不失水，使箱體上層始終處于水套夾層的包圍，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，不會(huì)在箱內(nèi)出現(xiàn)低溫區(qū)，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，水雖然受到電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的加溫，但高溫水也會(huì)迅速上升到臺(tái)階狀水套的頂部，不會(huì)影響箱內(nèi)溫度形成高溫區(qū)，因而箱內(nèi)溫度均勻、恒溫效果好，精度大大提高，當(dāng)培養(yǎng)箱前門打開取物時(shí)，熱量散失，溫度會(huì)下降，但本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的風(fēng)輪附近加熱器受門開關(guān)控制，啟動(dòng)加熱溫度較高且熱量并被風(fēng)輪帶走搗拌，使培養(yǎng)室內(nèi)的溫度迅速上升到接近設(shè)定溫度時(shí)，由溫度傳感器控制對(duì)空氣加熱器斷電，使恒溫性能和精度進(jìn)一步提高，有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)，本實(shí)用新型采用超聲波換能器檢測(cè)控制CO2氣體濃度，也克服了現(xiàn)有熱導(dǎo)式和紅外線兩種傳感器存在的調(diào)試?yán)щy、易被腐蝕、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損壞、受環(huán)境溫度影響、精度低等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試容易、不受環(huán)境溫度影響、精度高、技術(shù)性能先進(jìn)、不易腐蝕、使用壽命長(zhǎng)，為我國(guó)醫(yī)學(xué)、生物工程等領(lǐng)域動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)提供了一種優(yōu)良的設(shè)備。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型CO2濃度超聲波檢測(cè)控制電路圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明參見
圖1，為保證培養(yǎng)箱室內(nèi)溫度均勻而穩(wěn)定，培養(yǎng)箱都設(shè)計(jì)為前面是可密封的玻璃門(1)、箱體(2)其余五面是夾層的不銹鋼水套結(jié)構(gòu)，加熱元件(3)安裝在底部，通過水的對(duì)流循環(huán)傳遞造成培養(yǎng)室恒溫，本實(shí)用新型將箱體(2)頂部做成臺(tái)階狀水套(4)，前部上夾層水套特別薄，厚度減少到10毫米左右，因此可以使電動(dòng)機(jī)(6)裝在水套(4)的上部，電動(dòng)機(jī)軸通過空心螺栓(7)連接風(fēng)輪(5)搗拌，傳感器導(dǎo)線也通過空心螺栓(7)與箱內(nèi)傳感器(8)連接。為使上夾層不失水，在水套上層后部設(shè)計(jì)有高100毫米左右的臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，既使上層其余部分只有10毫米也可以較長(zhǎng)時(shí)同使用而不失水，使上層始終處于水套夾層包圍，而不會(huì)出現(xiàn)低溫區(qū)。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，水受到電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的加溫，高溫水也會(huì)迅速上升到臺(tái)階狀水套的頂部，而不影響室內(nèi)的溫度，臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)也充分利用了空間，儲(chǔ)水更多，如果停電，保溫時(shí)間更長(zhǎng)。使電機(jī)軸通過的空心螺栓是裝配式的，工藝上不在鋼板的中間焊接，使水套上層不變形，這種結(jié)構(gòu)更有利于容積較小的培養(yǎng)箱。
安裝空氣加熱裝置9當(dāng)水套內(nèi)溫度恒定后，培養(yǎng)室溫度也就基本和水的溫度一致。當(dāng)打開前面玻璃門取物時(shí)，室內(nèi)熱空氣外泄，溫度會(huì)下降，因?yàn)樗疁睾鸵蟮呐囵B(yǎng)室溫度幾乎是一致的，因此要靠水溫的傳遞使培養(yǎng)室溫度恢復(fù)時(shí)間是比較長(zhǎng)的，一般下降5℃，完全恢復(fù)要15分鐘左右，這樣對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)有一定影響。本實(shí)用新型在培養(yǎng)室內(nèi)搗拌風(fēng)輪附近裝有空氣加熱器，空氣加熱器(9)由細(xì)電阻絲組成，由玻璃門開關(guān)(10)啟動(dòng)，當(dāng)開門后觸動(dòng)門開關(guān)，空氣加熱器就通電加溫，熱量被風(fēng)輪帶走，因加熱器表面溫度較高，使培養(yǎng)室內(nèi)溫度迅速上升，接近設(shè)定溫度時(shí)，由傳感器控制空氣加熱器斷電，因空氣加熱器(9)由質(zhì)量很小的電阻絲組成，熱含量較小，斷電后余熱不會(huì)使培養(yǎng)室溫度過沖。沒有門開關(guān)10的啟動(dòng)，空氣加熱器不會(huì)加溫，培養(yǎng)室維持原有的穩(wěn)定狀況，這樣使開門后培養(yǎng)室下降的溫度迅速恢復(fù)，有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)。
利用超聲波換能器檢測(cè)控制CO2氣體濃度原理為超聲波在空氣中的傳播速度V=340M/S，在CO2氣體中傳播速度V=258M/S，當(dāng)空氣中有一定濃度的CO2氣體后，超聲波傳播速度就會(huì)下降，超聲波傳感器利用這一現(xiàn)象檢測(cè)空氣中的CO2濃度。
電路原理參見圖2所示由U1(4069)的A、B兩個(gè)非門組成RC振蕩器，頻率調(diào)整到80KH2，徑C非門整形后，由U3:B單D觸發(fā)器(4013)分頻為40KH2后，分成兩路，第一路由D、E、F非門作推動(dòng)放大，由Q1、Q2作推換功率放大，推動(dòng)超聲波傳感器工作，由超聲波換能器S1傳來的超聲波由超聲波換能器S2接收，徑U2(4069)A、B、C、D作三級(jí)放大，再經(jīng)非門E作整形翻轉(zhuǎn)輸?shù)絾蜠觸發(fā)器；另一路經(jīng)U4(4528)A、B兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路作兩次遲滯延時(shí)，也輸?shù)絾蜠觸發(fā)器，調(diào)整RV2，使輸出電壓為零。當(dāng)加入一定CO2氣體后，引起S2來的信號(hào)相位前移，兩路訊號(hào)疊加到單D觸發(fā)器后，占空比變化，輸出電壓不再為零，反映CO2氣體濃度的電壓訊號(hào)經(jīng)R9、C6、R10構(gòu)成的T形濾波器，形成平穩(wěn)的直流，輸入到U6:B(358)作積分放大。輸出訊號(hào)一路至面板表MAD顯示，一路到U7:A與設(shè)定信號(hào)比較，觸發(fā)過零比較器工作，觸發(fā)U5(3081)光電耦合可控硅工作，以控制氣閥開關(guān)Q3。
權(quán)利要求1.一種新型水套式CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱，具有箱體(2)和玻璃門(1)，其特征在于箱體(2)頂部為臺(tái)階狀水套(4)，電動(dòng)機(jī)(6)裝在水套(4)外面，電動(dòng)機(jī)軸和傳感器導(dǎo)線分別與箱體(2)內(nèi)的風(fēng)輪(5)和傳感器(8)連接，箱內(nèi)風(fēng)輪(5)附近裝有空氣加熱器(9)，由門開關(guān)(10)控制啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型水套式CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱，其特征在于傳感器(8)采用超聲波換能器(S1、S2)，電路結(jié)構(gòu)為振蕩電路(U1)輸出的振蕩信號(hào)分為兩路，一路作遲滯延時(shí)(U4)，另一路經(jīng)放大(U1:D、E、F、Q1、Q2)后由超聲波換能器(S1)發(fā)射，經(jīng)過含CO2氣體的空氣后被另一件超聲波換能器(S2)接收、放大整形(U2:A、B、C、D、E)，兩路振蕩信號(hào)匯合后疊加(U3:A)，占空比的變化反映CO2氣體濃度的變化，輸出分別連接面板表(U6、MAD)和氣閥開關(guān)(U7、Q3)。
專利摘要一種新型水套式CO
文檔編號(hào)C12M3/00GK2335972SQ9723909
公開日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者張澤洪, 陳建武 申請(qǐng)人:張澤洪, 陳建武