专利名称：新型水套式co的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医学、生物工程中的一种仪器设备，特别是涉及一种医学、生物工程领域中做动物细胞培养的恒温箱。
现有的医学、生物工程中的动物细胞培养箱，容积一般在50-200升，为保证培养室温度均匀稳定，通常培养室五面是不锈钢夹层形成的水套，正面是可以密封用于观察的玻璃门，加热元件在底部，通过水的对流循环传递造成培养室的恒温条件，为保证顶部不失水，上夹层厚度为50-60mm左右，在上夹层中部为放置捣拌风机和传感器，设计有坑口式结构，坑口处没有水的夹层，这种坑口式结构降低了室内温度控制精度，当环境温度较低时，坑口处附近的室内温度较低，形成低温压，当环境温度较高时，因电动机长期运转发热，使上层夹层的水温逐渐升高，高温水不断聚集在上部，使培养室上部温度过高。因为要放置电动机、传感器，坑口尺寸不可能做得太小，因此当培养室较小时，影响更大，在没有空调设备的房间，夏季设备通常不能使用。同时，为提供动物细胞生长繁殖的外部条件，培养室要保证一定的酸性环境，即保证一定的CO2气体浓度，一般在5％左右，而目前检测CO2气体浓度的传感器分热导式和红外线两种，存在调试困难、易被腐蚀、结构复杂、使用寿命短、受环境温度影响、检测控制精度低等缺点。
本实用新型之目的旨在提供一种不受环境温度和电机发热影响、开门迅速加温补偿实现恒温和采用新的传感器检测控制箱内CO2浓度、调整容易、电路简单、使用寿命长、控制精度高的新型水套式CO2细胞培养箱。
本实用新型的技术解决方案是这种新型水套式CO2细胞培养箱其箱体五面为夹层水套结构，前面为可密封的玻璃门，加热元件安装在底部，本实用新型将箱体顶部改为台阶状水套，电动机装在水套外面，电动机轴和传感器导线分别与箱内的风轮和传感器连接，箱内风轮附近装有空气加热器，由门开关控制启动，传感器采用超声波换能器，电路结构为振荡电路输出的振荡信号分为两路一路作迟带延时，另一路经放大后由超声波换能器发射，经过含CO2气体的空气后被另一件超声波换能器接受放大整形，两路振荡信号汇合后叠加，占空比的变化反映CO2气体浓度的变化，输出分别连接面板表和气阀开关。
本实用新型和现有技术相比，由于箱体顶部为台阶状水套，在上层水套后部设计为高100毫米左右的台阶状，其余部分只有10毫米左右高，这样特别薄的厚度有利于电动机装在水套上部，电动机轴可以通过空心螺栓连接箱内风轮捣拌，而且这种台阶状水套结构可以保持在较长时间使用而不失水，使箱体上层始终处于水套夹层的包围，当环境温度较低时，不会在箱内出现低温区，当环境温度较高时，水虽然受到电动机发热的加温，但高温水也会迅速上升到台阶状水套的顶部，不会影响箱内温度形成高温区，因而箱内温度均匀、恒温效果好，精度大大提高，当培养箱前门打开取物时，热量散失，温度会下降，但本实用新型设计的风轮附近加热器受门开关控制，启动加热温度较高且热量并被风轮带走捣拌，使培养室内的温度迅速上升到接近设定温度时，由温度传感器控制对空气加热器断电，使恒温性能和精度进一步提高，有利于细胞的生长，本实用新型采用超声波换能器检测控制CO2气体浓度，也克服了现有热导式和红外线两种传感器存在的调试困难、易被腐蚀、结构复杂、易损坏、受环境温度影响、精度低等缺点。
本实用新型设计合理、结构简单、调试容易、不受环境温度影响、精度高、技术性能先进、不易腐蚀、使用寿命长，为我国医学、生物工程等领域动物细胞的培养提供了一种优良的设备。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型CO2浓度超声波检测控制电路图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明参见
图1，为保证培养箱室内温度均匀而稳定，培养箱都设计为前面是可密封的玻璃门(1)、箱体(2)其余五面是夹层的不锈钢水套结构，加热元件(3)安装在底部，通过水的对流循环传递造成培养室恒温，本实用新型将箱体(2)顶部做成台阶状水套(4)，前部上夹层水套特别薄，厚度减少到10毫米左右，因此可以使电动机(6)装在水套(4)的上部，电动机轴通过空心螺栓(7)连接风轮(5)捣拌，传感器导线也通过空心螺栓(7)与箱内传感器(8)连接。为使上夹层不失水，在水套上层后部设计有高100毫米左右的台阶状结构，既使上层其余部分只有10毫米也可以较长时同使用而不失水，使上层始终处于水套夹层包围，而不会出现低温区。当环境温度较高时，水受到电动机发热的加温，高温水也会迅速上升到台阶状水套的顶部，而不影响室内的温度，台阶状结构也充分利用了空间，储水更多，如果停电，保温时间更长。使电机轴通过的空心螺栓是装配式的，工艺上不在钢板的中间焊接，使水套上层不变形，这种结构更有利于容积较小的培养箱。
安装空气加热装置9当水套内温度恒定后，培养室温度也就基本和水的温度一致。当打开前面玻璃门取物时，室内热空气外泄，温度会下降，因为水温和要求的培养室温度几乎是一致的，因此要靠水温的传递使培养室温度恢复时间是比较长的，一般下降5℃，完全恢复要15分钟左右，这样对细胞培养有一定影响。本实用新型在培养室内捣拌风轮附近装有空气加热器，空气加热器(9)由细电阻丝组成，由玻璃门开关(10)启动，当开门后触动门开关，空气加热器就通电加温，热量被风轮带走，因加热器表面温度较高，使培养室内温度迅速上升，接近设定温度时，由传感器控制空气加热器断电，因空气加热器(9)由质量很小的电阻丝组成，热含量较小，断电后余热不会使培养室温度过冲。没有门开关10的启动，空气加热器不会加温，培养室维持原有的稳定状况，这样使开门后培养室下降的温度迅速恢复，有利于细胞的生长。
利用超声波换能器检测控制CO2气体浓度原理为超声波在空气中的传播速度V=340M/S，在CO2气体中传播速度V=258M/S，当空气中有一定浓度的CO2气体后，超声波传播速度就会下降，超声波传感器利用这一现象检测空气中的CO2浓度。
电路原理参见图2所示由U1(4069)的A、B两个非门组成RC振荡器，频率调整到80KH2，径C非门整形后，由U3:B单D触发器(4013)分频为40KH2后，分成两路，第一路由D、E、F非门作推动放大，由Q1、Q2作推换功率放大，推动超声波传感器工作，由超声波换能器S1传来的超声波由超声波换能器S2接收，径U2(4069)A、B、C、D作三级放大，再经非门E作整形翻转输到单D触发器；另一路经U4(4528)A、B两个单稳态电路作两次迟滞延时，也输到单D触发器，调整RV2，使输出电压为零。当加入一定CO2气体后，引起S2来的信号相位前移，两路讯号叠加到单D触发器后，占空比变化，输出电压不再为零，反映CO2气体浓度的电压讯号经R9、C6、R10构成的T形滤波器，形成平稳的直流，输入到U6:B(358)作积分放大。输出讯号一路至面板表MAD显示，一路到U7:A与设定信号比较，触发过零比较器工作，触发U5(3081)光电耦合可控硅工作，以控制气阀开关Q3。
权利要求1.一种新型水套式CO2细胞培养箱，具有箱体(2)和玻璃门(1)，其特征在于箱体(2)顶部为台阶状水套(4)，电动机(6)装在水套(4)外面，电动机轴和传感器导线分别与箱体(2)内的风轮(5)和传感器(8)连接，箱内风轮(5)附近装有空气加热器(9)，由门开关(10)控制启动。
2.根据权利要求1所述的新型水套式CO2细胞培养箱，其特征在于传感器(8)采用超声波换能器(S1、S2)，电路结构为振荡电路(U1)输出的振荡信号分为两路，一路作迟滞延时(U4)，另一路经放大(U1:D、E、F、Q1、Q2)后由超声波换能器(S1)发射，经过含CO2气体的空气后被另一件超声波换能器(S2)接收、放大整形(U2:A、B、C、D、E)，两路振荡信号汇合后叠加(U3:A)，占空比的变化反映CO2气体浓度的变化，输出分别连接面板表(U6、MAD)和气阀开关(U7、Q3)。
专利摘要一种新型水套式CO
文档编号C12M3/00GK2335972SQ9723909
公开日1999年9月1日 申请日期1997年10月30日 优先权日1997年10月30日
发明者张泽洪, 陈建武 申请人:张泽洪, 陈建武