[实用新型]生物反应器培养参数的控制系统

说明书

本实用新型公开了生物反应器培养参数的控制系统，包括主控单元、子控制单元、托盘及细胞培养袋；所述主控单元用于接收用户设置的参数信息并根据参数信息控制各子控制单元执行相应操作；所述子控制单元包括温度控制单元、液体控制单元、气体控制单元及摇动控制单元。通过一个主控单元分别控制温度控制单元、液体控制单元、气体控制单元及摇动控制单元，在系统架构和结构形式上区别于现有的一次性生物反应器，且每个子控单元都属于一种闭环控制，使得整个系统控制精度高，控制稳定性好，系统响应快。

技术领域

本实用新型涉及生物医疗技术领域，具体地指一种生物反应器培养参数的控制系统。

背景技术

一次性生物反应器按照运动方式和平台的不同可分为波浪式、搅拌式和轨道式生物反应器，不同类型的一次性生物反应器的系统架构、结构形式、控制方式等也不尽相同。例如在搅拌式一次性生物反应器上的温度参数的控制方面，罐体外层包覆加热夹套，加热夹套内循环恒温水，循环过程中采用换热器给夹套水进行加热或制冷，通过直接控制夹套循环水温度，来间接控制罐体温度，组成了类似恒温水浴的原理，培养罐或袋内的温度电极感应温度数据信息，温度数据信息传送给控制单元，控制单元依据此信息再次调控加热夹套或水套内的加热状况。这种温度控制方式虽然可对温度进行调控，但由于是结合恒温水浴的方式，存在温度调控速度慢，调控效果差的缺陷。再例如在GE的波浪式一次性生物反应器上的细胞培养参数的控制方面，首先通过提供细胞培养袋的尺寸或者细胞培养袋的重量或关于细胞培养物状态的信息到控制单元，控制单元接收的信息后，再控制温度、pH、DO等细胞培养参数。这种控制方式虽然自动化高，但其细胞培养参数依赖于细胞培养袋的尺寸或重量或关于细胞培养物状态的信息，这些信息都属于已经限定的信息，不便于手动修改和操作，无法通过手动输入控制指令实现对培养参数的控制。再例如轨道式一次性生物反应器上的气体参数的控制方面，首先一次性塑料材质的培养容器围绕中心轴旋转，在液体中心形成漩涡，振荡液体在反应器壁形成薄膜，通过控制氧气的流量和流速，从而使顶部空间的氧气融合至薄膜，然后此薄膜迅速与液相主体相结合，进而通过表面通气和快速的混合提供较强的氧气输送能力。这种控制方式也会存在气体混合不均匀、控制不精准的问题。上述各生物反应器培养参数的控制方式，各有优劣，且普遍存在结构复杂及控制逻辑混乱的缺陷，易导致维修保养困难，也并不都适用于细胞培养袋式的生物反应器，细胞培养环境无法稳定精准控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有生物反应器控制系统结构复杂，控制逻辑混乱的问题，提供一种生物反应器培养参数的控制系统。

为实现上述目的，本实用新型所设计的生物反应器培养参数的控制系统，包括托盘、设于所述托盘上端的细胞培养袋、设于所述托盘下端的用于驱动托盘偏心式涡旋摇动的摇动装置、设于所述托盘与细胞培养袋之间的加热装置、用于采集所述细胞培养袋温度的中心温度探头、第一蠕动泵、称重传感器、置于所述称重传感器上的培养基储存容器、多个气体钢瓶、设于气体钢瓶输出端的气体比例阀、与气体比例阀连通的气体混合装置及设于气体混合装置内部或输出端的二氧化碳气体浓度传感器；所述气体混合装置的混合气体出口与所述细胞培养袋连通；所述第一蠕动泵的液体入口与培养基储存容器连通，第一蠕动泵的液体出口与所述细胞培养袋连通；所述加热装置和中心温度探头抵接于细胞培养袋表面；还包括与上述各电子元器件电连接的控制单元。

进一步地，所述摇动装置包括驱动电机及设于驱动电机输出轴上具有一定倾斜角度的偏心轴；偏心轴上端与托盘下端中心连接，且偏心轴外部套设有弹性限位件，所述弹性限位件上端与托盘连接，下端与摇动装置的壳体或驱动电机外壳连接。

优选地，所述加热装置上设有用于采集所述加热装置温度的加热装置温度探头；所述加热装置温度探头与所述控制单元电连接。

再进一步地，所述控制系统还包括用于采集环境温度的环境温度探头；所述环境温度探头与所述控制单元电连接。