[发明专利]一种微型细胞培养装置及其腔体内部环境控制方法

权利要求书

1.一种微型细胞培养装置，包括加热恒温单元、循环气体加湿单元、CO₂循环控制单元和显示与控制单元；其特征在于：加热恒温单元包括测温模块、加热模块和恒温腔；循环气体加湿单元包括测湿模块和气体循环加湿模块；气体循环加湿模块包括水槽、微型水泵、接管、风道、微型风机，微型水泵的进水端与水槽相连，出水端与接管相连；接管与风道相连，微型风机设置在风道进风口处，风道出风口与恒温腔相连通；CO₂循环控制单元包括CO₂传感模块和CO₂循环气路模块；CO₂循环气路模块包括CO₂源、电磁气阀、滤膜、CO₂输气管；CO₂源与CO₂输气管的入口端相连，电磁气阀和滤膜依次设置在CO₂输气管上，CO₂输气管的出口端与风道进风口相连；显示与控制单元包括显示模块、控制模块；显示与控制单元分别与加热恒温单元、循环气体加湿单元及CO₂循环控制单元电连接，用于接收温度、湿度及CO₂浓度信号，并发出指令，控制加热模块、气体循环加湿模块及CO₂循环气路模块的工作，所述培养装置还包括上盖板，上盖板与所使用的实验平台相配合；所述实验平台为超净操作台、倒置显微镜、倒置荧光显微镜、共聚焦荧光显微镜、电化学工作站或扫描电化学显微镜。

2.根据权利要求1所述的微型细胞培养装置，其特征在于：控制模块包括单片机系统、H桥驱动电路、效能器。

3.根据权利要求1所述的微型细胞培养装置，其特征在于：恒温腔的主体采用金属一体式制成，主体外部包裹有隔热层。

4.根据权利要求3所述的微型细胞培养装置，其特征在于：隔热层的内、外表面均设有辐射反射层。

5.根据权利要求3所述的微型细胞培养装置，其特征在于：恒温腔的主体材料为铝合金、不锈钢、黄铜或紫铜；隔热层材料为隔热硅胶、隔热泡棉或隔热板。

6.根据权利要求4所述的微型细胞培养装置，其特征在于：辐射反射层为铝箔纤维胶带。

7.根据权利要求1所述的微型细胞培养装置，其特征在于：恒温腔的形状为长方体型、圆柱型或壶型。

8.根据权利要求1所述的微型细胞培养装置，其特征在于：所述微型细胞培养装置适用于共聚焦培养皿、6孔板、8孔板、12孔板、24孔板或96孔板。

9.一种如权利要求1-8之一所述的微型细胞培养装置的腔体内部环境控制方法，其特征在于：

温度控制步骤包括：设定目标温度T0时，装置整体可允许的温度偏差为ΔT；当温度小于T0-ΔT时，控制TEC制冷片执行加热模式，全功率运行；当温度高于T0-ΔT并小于T0时，控制TEC制冷片每2s加热0.5s；当温度高于T0并小于T0+ΔT时，TEC制冷片的加热功率为0；当温度高于T0+ΔT时，控制TEC制冷片执行制冷模式，全功率运行；

湿度控制步骤包括：设定目标湿度，每30s激活一次控制程序；控制程序激活后，系统首先检测当前湿度值，并判断当前的湿度值是否达到了设定值，若当前湿度低于目标湿度，则控制水泵启动，将水槽中的水泵入循环气路中，水泵的运行持续时间为0.1s；若当前湿度不低于目标湿度，则保持水泵处于关闭状态；

CO₂浓度控制步骤包括：设定CO₂浓度的上限值和下限值；检测并判断当前的CO₂浓度值，如果CO₂浓度低于浓度下限值，则使通气控制开关处于常开状态，将CO₂一直缓慢的充入到循环气路中；如果CO₂浓度处于浓度下限值与上限值之间，系统先将通气开关恢复成常闭状态，每隔10s将通气开关打开一次，将CO₂通入，开关打开的持续时间为0.5s；如果CO₂浓度值高于浓度上限值，则保持通气开关为常闭状态；在执行上述操作时，通入CO₂的流量控制在2.5ml/min。