生物反应器液体控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种液体控制系统，具体地指一种生物反应器液体控制系统。

背景技术：

现有生物反应器中细胞培养的液体可通过多种不同的方式进行控制，通过液体的控制可有效控制生物反应器的相关培养参数；最常用的方式是通过泵将培养基或其他液体泵入细胞培养袋内，并通过控制整个细胞培养袋的重量来控制培养参数。公开号为CN107075439A的中国专利，其公开的是一种生物反应器系统，该专利中的提到的一种控制培养参数的方式是将含有培养液的生物反应器袋放于称重传感器上，使用该生物反应器袋的重量作为生物反应器信息来控制培养参数，虽然这种培养参数控制的方式自动化高，但该参数的控制是被动的，只能根据生物反应器袋已产生的重量去控制培养参数，而对加入生物反应器袋内的液体重量无法主动的精准控制。现有的生物反应器系统中缺乏一种可对加入生物反应器袋内培养基/液体重量进行主动精准控制的系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有生物反应器细胞培养袋内液体控制不精准的问题，提供一种生物反应器液体控制系统，它具有控制精准度高的特点。

为实现上述目的，本实用新型所设计的生物反应器液体控制系统，用于控制向细胞培养袋内输送的液体重量，包括细胞培养袋、第一蠕动泵、称重传感器及置于称重传感器上的培养基储存容器；所述第一蠕动泵的液体入口与培养基储存容器连通，所述第一蠕动泵的液体出口与细胞培养袋连通；所述称重传感器用于实时监测培养基储存容器的重量；所述培养基存储容器内存储有培养基。

进一步地，还包括用于将所述细胞培养袋内液体泵出的第二蠕动泵。

再进一步地，所述称重传感器为单点式传感器或电子天平。

更进一步地，所述第一蠕动泵通过管路分别与所述细胞培养袋和培养基储存容器连通。

本实用新型的有益效果是：通过称重传感器和第一蠕动泵的作用，使得泵入细胞培养袋内的培养基泵入量可有效精准控制，对细胞培养环境可主动把控；且控制系统结构简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型生物反应器液体控制系统一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型生物反应器液体控制系统另一种实施例的结构示意图。

图3为图2中去掉第二蠕动泵后的结构框图。

图中，1.操作系统；1.1.输入系统；1.2.操作界面；2.中央控制器；3.第一蠕动泵；4.称重传感器；5.第二蠕动泵；6.培养基储存容器；7.细胞培养袋；8.管路；9.托盘。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示的生物反应器液体控制系统，用于控制向细胞培养袋内输送的液体重量，包括细胞培养袋7、第一蠕动泵3、称重传感器4及置于称重传感器4上的培养基储存容器6；第一蠕动泵3的液体入口与培养基储存容器6连通，第一蠕动泵3的液体出口与细胞培养袋7连通；称重传感器4用于实时监测培养基储存容器6的重量；培养基存储容器6内存储有培养基。

还包括用于将细胞培养袋7内液体泵出的第二蠕动泵5。称重传感器4为单点式传感器或电子天平。第一蠕动泵3通过管路8分别与细胞培养袋7和培养基储存容器6连通。通过称重传感器4反馈的重量信息可直观的知道培养基储存容器6内减少的培养基重量，从而通过计算可得出实际进入细胞培养袋7内的培养基重量。即实际进入细胞培养袋7内的培养基重量等于培养基储存容器6减少的重量加管路8内残留的培养基重量；而管路8内残留的培养基重量可通过计算得出，即W＝3.14(D/2)²×L获得，其中，W为管路8内残留的培养基重量，D为液体管路8内径，L为液体管路8长度。因此，实际进入细胞培养袋7内的培养基重量可得出。

实施例2

如图2、3所示的生物反应器液体控制系统，包括操作系统1、与操作系统1电信号连接的中央控制器2、与中央控制器2电信号连接的第一蠕动泵3和称重传感器4；操作系统1包括用于接收用户设置的液体参数信息并将液体参数信息传送至中央控制器2的输入系统1.1；液体参数信息包括液体的流速和流量信息；第一蠕动泵3用于将培养基储存容器6泵入细胞培养袋7内；称重传感器4实时监测培养基储存容器6的重量，并将重量信息实时反馈至中央控制器2；中央控制器2根据对比培养基储存容器6减少的重量信息和液体流量信息，实现对第一蠕动泵3的控制。这种控制方式实际上是一种闭环控制，由于第一蠕动泵3无法自己实现闭环控制，其泵入量有偏差，因此需要增加称重传感器4来进行校正，第一蠕动泵3与称重传感器4配合就实现了闭环控制。

操作系统1还包括与输入系统1.1连接的用于显示和设置液体参数信息的操作界面1.2(可为触屏显示器或显示器与操作键盘的组合)。液体控制系统还包括用于将细胞培养袋7内液体泵出的第二蠕动泵5；第二蠕动泵5与中央控制器2电信号连接。液体控制系统还可以包括用于承载细胞培养袋7的托盘9。第一蠕动泵3通过管路8将细胞培养袋7和培养基储存容器6连通。操作系统1与中央控制器2通过RS485总线或无线通讯连接。

若放置于称重传感器4上的培养基储存容器6初始重量为W1，随着培养基被第一蠕动泵3泵入细胞培养袋7，称重传感器4上的培养基储存容器6重量变为W2，中央控制器2计算处理得出培养基储存容器6减少重量为W3，且W3＝W1-W2，W3可以间接通过内部程序获得；若操作界面1.2设置的液体参数信息(液体的流速和流量信息)为W4，即用户设置的需要泵入细胞培养袋7内的培养基的重量为W4，W4数据信号经中央控制器2传送给第一蠕动泵3，第一蠕动泵3执行此命令，开始将培养基泵入细胞培养袋7内；此时泵入细胞培养袋7内的培养基实际重量为W5，而管路8内会残留一定量的培养基，其重量为W6，W6可由W6＝3.14(D/2)²×L获得，其中D为液体管路8内径，L为液体管路8长度。

当第一蠕动泵3工作一段时间，使得称重传感器4称的减少重量W3等于W4时，实际进入细胞培养袋7内的培养基重量W5还差一点(管路8的残留W6)才能达到W4的重量值；因此，中央控制器2控制第一蠕动泵3继续工作，使得W3＝W6时，泵入细胞培养袋7内的培养基实际重量W5的值将更接近细胞培养实际所需要的值W4；而此状态，需要称重传感器4将重量信息实时上传至中央控制器2，使中央控制器2便于及时控制第一蠕动泵3的关闭。

应当说明的是，本实用新型的操作系统1优选为Windows 7操作系统1，中央控制器2优选为MCU中央控制器2；第一蠕动泵3和第二蠕动泵5优选为Watson-Marlow 114FD OEM蠕动泵或兰格T300-S51/FG15-13-B型蠕动泵。称重传感器4优选为单点式传感器，也可直接采用电子天平对培养基储存容器6进行称重；其中，单点式传感器可采用梅特勒-托利多MT1022-铝制单点式传感器；若直接采用电子天平，采用基于RS485通讯协议的串口与MCU中央控制器2连接，则可选用钰恒BN-V8-3000+R型电子天平或市面上其他符合精度的电子天平。另外，本实用新型中涉及软件的控制部分均采用现有技术。

本实用新型控制系统的控制代码如下：