本發(fā)明涉及氣體混合及檢測領域，使兩種氣體能夠實現(xiàn)動態(tài)混合，將co2與空氣混合后用于細胞培養(yǎng)。

背景技術：

在細胞培養(yǎng)、醫(yī)療設備等領域，一般采用氣體混合裝置將不同氣體進行均勻混合之后再使用?，F(xiàn)有的氣體混合裝置僅局限于氣體靜態(tài)混合，在一個容器內(nèi)同時通入兩種氣體，通過設置混合管道的形狀引導氣體的運動路徑進行兩次或多次混合，然后通過氣體之間的擴散運動進行自由混合，這種氣體混合方式存在很多問題，例如，混合不夠充分不均勻，混合效果不好，混合速度慢。用于細胞培養(yǎng)時，需要將co2與空氣混合成co2濃度為5％的混合氣體，現(xiàn)有的氣體混合裝置同樣存在混合效果不好的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有氣體混合裝置存在的問題，提出一種用于細胞培養(yǎng)的氣體動態(tài)混合裝置以及該裝置的混合方法，能夠更好地使兩種不同氣體在混合時快速、均勻、充分地混合。

本發(fā)明一種用于細胞培養(yǎng)的氣體動態(tài)混合裝置采用的技術方案是：具有一個密封的混氣腔，混氣腔內(nèi)部設有氣體混合模塊和設在氣體混合模塊上方的co2檢測模塊，co2檢測模塊具有co2傳感器；氣體混合模塊具有水平布置且相互平行的上支架和下支架，下支架固定連接混氣腔的底壁，垂直的右支架的上下端分別與上支架和下支架固定連接，垂直的左支架的上下端分別與上支架和下支架能水平移動式連接；左支架從上至下固定連接多個相同的可動薄板，右支架從上至下均固定連接多個相同的固定薄板，一個可動薄板和一個固定薄板上下相互交錯布置，在上支架以及每塊可動薄板和固定薄板上都開有多排上下貫通的排氣孔；混氣腔的底部連接混合氣體進氣管道，混氣腔的底部和頂部之間連接循環(huán)氣體通氣管道，循環(huán)氣體通氣管道上裝有抽氣泵；co2傳感器和抽氣泵均連接mcu控制器。

進一步地，左支架下端固定套有鐵芯，鐵芯右側通過水平的彈簧固定連接彈簧支架，鐵芯左側是繞有線圈的電磁鐵，線圈連接mcu控制器。

進一步地，co2檢測模塊具有電機，電機的輸出軸固定連接水平布置的絲杠，絲杠中間裝配有螺母座，螺母座上布置陣列式co2傳感器，co2傳感器通過信號線連接mcu控制器。

本發(fā)明一種用于細胞培養(yǎng)的氣體動態(tài)混合裝置的混合方法采用的技術方案是包括以下步驟：

a）、co2與空氣的混合氣體從混合氣體進氣管道進入混氣腔內(nèi)；

b）、mcu控制器控制電磁鐵上的線圈時通電時斷電，使鐵芯帶動左支架以及可動薄板左右運動，混合氣體從下至上經(jīng)排氣孔后流向混氣腔頂部；

c）、co2傳感器檢測co2濃度并將濃度信號傳至mcu控制器，mcu控制器計算前后兩次檢測的濃度差，若濃度差小于設定的閾值則輸出混合氣體；否則，運行抽氣泵，混氣腔內(nèi)的混合氣體經(jīng)循環(huán)氣體通氣管道泵入混氣腔內(nèi)再次混合。

本發(fā)明與已有技術相比，具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明利用mcu控制器控制電磁鐵、電磁閥和抽氣泵的開關以及陣列式co2傳感器的檢測，完成氣體的動態(tài)混合及檢測，整個過程通過mcu控制器控制，實現(xiàn)了操作自動化，無需人為操作，降低了勞動損耗。

2、本發(fā)明利用電磁鐵的通斷以及彈簧的作用使帶排氣孔的薄板來回運動，使氣體分子不斷撞擊薄板改變路徑以及相互撞擊，達到氣體充分且快速混合的目的。

3、本發(fā)明通過在混氣腔的內(nèi)部上端放置可移動的陣列式co2傳感器，檢測不同位置處co2濃度是否均勻，以得到滿足條件的混合氣體。

4、本發(fā)明通過mcu控制器控制電磁閥的通斷以及根據(jù)co2傳感器的反饋，控制混氣腔內(nèi)氣體是排出還是進行第二次混合，達到反饋調節(jié)的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種用于細胞培養(yǎng)的氣體動態(tài)混合裝置的整體結構示意圖；

圖2是圖1中氣體混合模塊的結構放大示意圖；

圖3是圖1中co2檢測模塊的結構放大示意圖；

附圖中各部分的序號和名稱：1.混氣腔；2.co2檢測模塊；3.氣體混合模塊；4.混氣腔支架；5.混合氣體進氣管道；6.循環(huán)氣體通氣管道；7.混合氣體出氣口；8.電磁閥；9.電磁閥；10.電磁閥；11.抽氣泵；12.mcu控制電路盒；13.導線；14.上支架；15.排氣孔；16.可動薄板；17.固定薄板；18.左支架；19.右支架；20.下支架；21.電磁鐵；22.電磁鐵底座；23.滑槽；24.鐵芯；25.彈簧；26.彈簧支架；27.混合氣體進氣口；28.循環(huán)氣體進氣口；29.電機；30.co2傳感器；31.螺母座；32.螺絲；33.絲杠；34.固定支架；35.杠桿。

具體實施方式

參見圖1，本發(fā)明一種用于細胞培養(yǎng)的氣體動態(tài)混合裝置包括一個混氣腔1和在混氣腔1外部的mcu控制電路盒12，混氣腔1的內(nèi)腔密封。mcu控制電路盒12內(nèi)設有mcu控制器，mcu控制器經(jīng)導線13連接于混氣腔1內(nèi)部的受控件?；鞖馇?的底部連接在混氣腔支架4上，混氣腔1的底部連接混合氣體進氣管道5與循環(huán)氣體通氣管道6，混合氣體進氣管道5與循環(huán)氣體通氣管道6的一端均從混氣腔1的底部伸入混氣腔1內(nèi)，從混合氣體進氣管道5另一端通入co2和空氣的混合氣體，在混合氣體進氣管道5上安裝電磁閥9，電磁閥9通過控制線連接mcu控制器，mcu控制器控制電磁閥9的通斷。循環(huán)氣體通氣管道6的另一端向上連接混氣腔1的頂部，循環(huán)氣體通氣管道6位于混氣腔1外部，連接于混氣腔1的底部和頂部之間，在循環(huán)氣體通氣管道6上安裝電磁閥10和抽氣泵11，抽氣泵11和電磁閥10分別通過控制線連接mcu控制器，mcu控制器控制電磁閥10的通斷和抽氣泵11的啟停。在混氣腔1的頂部開有混合氣體出氣口7，在混合氣體出氣口7處安裝電磁閥8，電磁閥8通過控制線連接mcu控制器，mcu控制器控制電磁閥8的通斷。

在混氣腔1內(nèi)部設有氣體混合模塊3與co2檢測模塊2，co2檢測模塊2在氣體混合模塊3的上方。再結合圖2所示的氣體混合模塊3，氣體混合模塊3具有一個方形的整體支架，該整體支架由水平布置且相互平行的上支架14、下支架20與垂直布置且相互平行的左支架18、右支架19連接組成。其中，下支架20固定在混氣腔1的底壁上，右支架19的上下端分別與上支架14和下支架20固定連接，左支架18的上下端分別與上支架14和下支架20可移動式地連接，在上支架14下表面和下支架20上表面上各設有一水平的滑槽23，左支架18能沿滑槽23水平左右移動。

在左支架18的下端外固定套有一個鐵芯24，鐵芯24的右側是一個彈簧支架26，彈簧支架26垂直固定在下支架20上，鐵芯24通過一水平的彈簧25固定連接彈簧支架26。鐵芯24的左側是一個電磁鐵21，電磁鐵21上繞有線圈，電磁鐵21的線圈連接mcu控制器，mcu控制器控制線圈通電和失電。電磁鐵21的底部通過電磁鐵固定支架22固定連接在下支架20上。

左支架18和右支架19從上至下均固定連接多個相同的水平薄板，連接左支架18的是可動薄板16，連接右支架19的是固定薄板17，一塊可動薄板16和一塊固定薄板17上下相互交錯放置，可動薄板16和固定薄板17之間留有一定的垂直距離，相互不干涉。在每塊可動薄板16和每塊固定薄板17都開有多排上下貫通的排氣孔15。上支架14上也布滿有多排上下貫通的排氣孔15，供氣體上下流動。

下支架20上開有混合氣體進氣口27和循環(huán)氣體進氣口28，混合氣體進氣口27和循環(huán)氣體進氣口28均位于排氣孔15的下方，混合氣體進氣管道5的一端連接混合氣體進氣口27，循環(huán)氣體通氣管道6的一端連接循環(huán)氣體進氣口28。

參加圖1和圖3，co2檢測模塊2放置在上支架14頂面上，co2檢測模塊2具有一個固定支架34，固定支架34固定連接上支架14。水平布置的絲杠33的左端通過軸承連接固定支架34，右端同軸固定連接電機29的輸出軸，電機29連接于mcu控制器，mcu控制器控制電機29的啟停。在絲杠33的中間套有螺母座31，絲杠33和螺母座31組成絲杠螺母機構，螺母座31上布置陣列式的多個co2傳感器30，以檢測不同位置處的co2濃度，co2傳感器30通過信號線連接mcu控制器，將其檢測到的co2濃度值輸入cu控制器。co2傳感器30由螺絲32固定在螺母座31上。螺母座31同時在間隙地空套在兩個杠桿35上，兩個杠桿35與絲杠33平行，對稱分布在絲杠33兩側，兩個杠桿35的兩端分別固定連接于固定支架34。當電機29正反轉時，絲杠33帶動螺母座31和co2傳感器30沿著絲杠33和杠桿35左右水平移動，兩個杠桿35使螺母座31的水平移動更加平穩(wěn)。

參見圖1-3，本發(fā)明氣體動態(tài)混合裝置工作時，首先由mcu控制器打開電磁閥9，定量通入co2與空氣的混合氣體，混合氣體從混合氣體進氣管道5內(nèi)進行第一次自由混合，然而進入混氣腔1內(nèi)部。

mcu控制器控制電磁鐵21的線圈通電，電磁鐵21吸合鐵芯24，受電磁鐵21的作用，鐵芯24帶動左支架18沿滑槽23左移，直至與電磁鐵21相靠近時，mcu控制器控制電磁鐵21處于斷電狀態(tài)，此時鐵芯24受彈簧25作用帶動左支架18沿滑槽23右移回到初始位置。如此，由mcu控制器控制電磁鐵21的線圈時通時斷，使鐵芯24帶動左支架18以及左支架18上的可動薄板16一直處于左右來回運動狀態(tài)，使混合氣體分子在不斷撞擊運動中的可動薄板16和靜止的固定薄板17，混合氣體分子不斷改變路徑互相撞擊，混合氣體從下至上經(jīng)多層的排氣孔15，再經(jīng)co2檢測模塊2后流向混氣腔1頂部，進行了充分混合。

mcu控制器控制電機29或轉動或停止，使螺母座31和co2傳感器30或移動或靜止，以檢測混氣腔1內(nèi)部不同位置處的co2濃度，co2傳感器30將檢測到濃度信號傳至mcu控制器，mcu控制器計算前后兩次檢測的濃度差r，待兩次檢測的濃度差r滿足r<±b時，b是mcu控制器內(nèi)設定的閾值，mcu控制器打開混合氣體出氣口7處的電磁閥8，輸出滿足濃度要求的混合氣體。否則，若濃度差r≥±b，則mcu控制器打開循環(huán)氣體通氣管道6上的電磁閥10，并運行抽氣泵11，將混氣腔1內(nèi)的混合氣體經(jīng)循環(huán)氣體通氣管道6泵入混氣腔1內(nèi)再次混合，直至濃度差r<±b，達到要求為止。