[发明专利]培养腔的气体浓度控制系统以及方法

说明书

本发明公开了一种培养腔的气体浓度控制系统以及方法。该方法包括：获取培养腔的各类气体的目标气体浓度，并基于气体检测单元对培养腔排除的气体进行气体浓度检测，得到各类气体的实时气体浓度；基于各类气体的目标气体浓度和实时气体浓度确定各类气体对应的气体输入开关的控制指令，其中，所述控制指令包括所述气体输入开关的开关状态以及持续时长，用于控制所述开关组件的各第一开关。通过本发明实施例的技术方案，实现了培养腔中的各类气体的气体浓度快速且准确地达到设置平衡态，同时可以满足多个用户同时培养需求，提高了培养腔的培养效率。

技术领域

本发明实施例涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种培养腔的气体浓度控制系统以及方法。

背景技术

辅助生殖技术，又称医学助孕，是指利用现代医学的最新成果通过人工的手段代替自然生殖过程的一部分或全部的技术。目前的辅助生殖技术胚胎着床成功率低于60％。在体外，配子/胚胎自身不具备任何屏障和保护功能，可能暴露于含有害气体的空气中，面临温度、渗透压、pH等变化的应激，削弱胚胎的发育潜能。为了解决胚胎暴露于环境的问题，Time-lapse培养腔得到了越来越多的关注，该培养腔不仅能将胚胎体外培养过程中暴露于环境中的风险降到最低，还能记录胚胎体外发育的整个过程，为胚胎学家研究胚胎发育过程、挑选可移植胚胎都提供了重要的依据。

以胚胎细胞培养为例，胚胎的培养对环境要求十分严格，特别是气体环境，包括N₂、CO₂、O₂,最适宜的浓度值如下：5％CO₂、5％O₂、90％N₂。这里需要补充说明的是：1)CO₂为了调节培养环境的PH值；2)因为体内环境的O₂浓度远低于体外环境，N₂主要为了调节空气中O₂的浓度。环境中，一般气路有CO₂传感器，通常为红外传感器(IR)或热导传感器(TCD)，CO₂传感器用来检测腔体内CO₂浓度，将检测结果传递给控制电路及电磁阀等控制器件，如果检测到CO₂浓度偏低，则电磁阀打开，CO₂进入腔体，直到CO₂浓度达到所设置浓度，此时电磁阀关闭，腔内CO₂切断，达到稳定状态。同理，类似于CO₂浓度的控制方式，气路中接有N₂源，通过气路中的控制器件来进行调控N₂的浓度从而调控氧气浓度。

现有基于规则的控制技术方法简单，具有明显缺点，具体表现在以下两点：1)达到设置的气体平衡状态所需调控时间长；2)三气浓度波动幅度较大，难以满足胚胎培养的苛刻环境要求；3)三气比例平衡问题属于强耦合问题，单一气体浓度到平衡后不一定其它气体也到平衡。

发明内容

本发明提供一种培养腔的气体浓度控制系统以及方法，以实现多个培养腔中的各类气体的气体浓度快速且准确地达到目标平衡状态，提高了培养腔的培养效率，降低了培养成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种培养腔的气体浓度控制系统，该系统包括：系统控制模块、开关组件、气体预处理模块、至少一个培养腔以及气体检测模块；

其中，所述开关组件包括至少一个第一开关，各所述第一开关分别设置于各类气体对应的各气体通道上，所述第一开关的开关状态用于控制对应气体通道内气体的流通状态，各气体通道与所述气体预处理模块连接，所述气体预处理模块用于将进入各所述培养腔之前的各类气体进行预处理，并将处理后的气体输入至各所述培养腔；

所述气体检测模块包括至少一个气体检测单元，各所述气体检测单元分别与培养腔连接，用于对培养腔排除的各类气体进行气体浓度检测，得到各类气体的实时气体浓度；