专利名称：耐高温高湿热导二氧化碳气体传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种ニ氧化碳气体传感器，特别是涉及ー种用于应用ニ氧化碳细胞培养箱的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器。
背景技术：
传统的ニ氧化碳细胞培养箱使用红外ニ氧化碳气体传感器来測量ニ氧化碳的气体浓度，红外ニ氧化碳气体传感器的工作环境为0飞0で，储存温度为-40°C 70°C，工作湿度为0 95% ;当ニ氧化碳细胞培养箱使用一段时间后，培养箱内将会滋生有害细菌芽孢，需要消毒，由于有的细胞非常昂贵，价值人民币三百万以上，消毒不彻底可能会造成重大损 失。传统的ニ氧化碳细胞培养箱由于使用红外ニ氧化碳气体传感器，消毒的方式有以下三种(I)采用“95%的酒精擦洗，再紫外照射30分钟”消毒方式，但这种消毒方式存在消毒的死角(即传感器内部和风机内部、过滤器内部、风道内部等无法擦洗和紫外照射)，存在二次污染的缺陷。(2) 75%的こ醇擦洗，然后再用0. I %的新洁尔灭擦洗，再用高锰酸钾加甲醛I :1比例熏12小吋。如果采用熏方式的话，由于味道很刺激，操作人员在混合之后需要马上离开，然后密闭细胞培养室。熏完后需通风一整天甚至更长(同时打开紫外线照射)。而且挥发性的甲醛有毒，易燃、易爆，如果在培养箱内残留甲醛的话，细胞长不好，甚至死亡。该方法的消毒时间长，操作麻烦。(3)拆除红外ニ氧化碳气体传感器，然后90°C和100%RH湿度的湿热灭菌，或140°C以上的干湿灭菌，消毒完成后，重新装上红外ニ氧化碳气体传感器，但红外ニ氧化碳气体传感器没有消毒，可能存在二次污染，而且在消毒时需同时拆除红外ニ氧化碳气体传感器比较麻烦，如果忘了拆除将损坏昂贵的红外ニ氧化碳气体传感器。由于传统的ニ氧化碳细胞培养箱在消毒方面存在消毒不彻底，存在二次污染的可能；或者消毒彻底，但挥发性的甲醛有毒，易燃、易爆，如果在培养箱内残留甲醛的话，细胞长不好，甚至死亡，同时消毒时间长，操作麻烦。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，使得ニ氧化碳细胞培养箱在无需拆卸传感器的情况下能够彻底消毒。为解决上述技术问题，本实用新型的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器包括相互连接的传感器检测头和传感器电路，所述传感器检测头包括用于检测ニ氧化碳气体浓度的热导ニ氧化碳气体检测元件、用于检测温度的温度传感器、用于检测湿度的湿度检测元件和用于保持传感器检测头温度的加热元件；所述传感器电路用于处理热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件的电信号，并控制热导ニ氧化碳气体检测元件的工作模式。作为本实用新型的一种优选方案，所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器还包括用于显示ニ氧化碳气体浓度的显示模块，所述显示模块与传感器电路相连。作为本实用新型的一种优选方案，所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器还包括用于设置參数的按键模块，所述按键模块与传感器电路相连。作为本实用新型的一种优选方案，所述传感器检测头还包括不锈钢外壳，所述热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件安装在电路板上，所述不锈钢外売上开有孔，孔的一面上嵌入有铜过滤器，所述不锈钢外壳安装在电路板上，使得热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件位于不锈钢外壳内。 作为本实用新型的一种优选方案，所述热导ニ氧化碳检测元件的工作温度为0 80で、存储温度为-40 120で，工作湿度为0 100%。作为本实用新型的一种优选方案，所述传感器检测头和传感器电路之间采用9芯扁线相连。作为本实用新型的一种优选方案，所述显示模块与传感器电路之间采用7芯扁线相连。作为本实用新型的一种优选方案，所述按键模块与传感器电路之间采用6芯扁线相连。作为本实用新型的一种优选方案，所述传感器检测头安装在培养箱内，所述传感器电路安装在培养箱外。本实用新型的技术效果在于对ニ氧化碳细胞培养箱进行90°C和100%RH湿度的湿热灭菌方式进行消毒时，高温高湿的气体充满ニ氧化碳细胞培养箱内的任何部件的内部，消毒无死角，不存在二次污染，使得ニ氧化碳细胞培养箱的培养皿不会受到二次污染。实验数据表明，在90°C和100%RH湿度的条件下，保持9小时，可以彻底消灭有害细菌，实践应用也证明了这点。
以下结合附图
和优选实施方式对本实用新型作进ー步详细的说明。图I是本实用新型的传感器示意图；图2是本实用新型的传感器探測头结构示意图；图3是本实用新型中热导ニ氧化碳检测元件接入传感器电路的电路图；图4是本实用新型中温度传感器接入传感器电路的电路图；图5是本实用新型中加热元件接入传感器电路的电路图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器包括相互连接的传感器检测头和传感器电路。如图2所示，所述传感器检测头包括用于检测ニ氧化碳气体浓度的热导ニ氧化碳气体检测元件、用于检测温度的温度传感器、用于检测湿度的湿度检测元件和用于保持传感器检测头温度的加热元件。所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器还包括用于显示ニ氧化碳气体浓度的显示模块，所述显示模块与传感器电路相连。所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器还包括用于设置參数的按键模块，所述按键模块与传感器电路相连。其中，传感器电路通过ー根9芯0.3_2的扁线与传感器检测头相连，通过7芯0. 3mm2的扁线与显示模块相连，通过6芯0. 3mm2的扁线与按键模块相连。传感器电路用于处理热导ニ氧化碳检测元件的电信号、热导ニ氧化碳检测元件的工作模式和储存模式切換、处理温度传感器的温度信号、湿度检测元件的湿度信号、控制加热元件对于ニ氧化碳检测室的温度控制、驱动液晶显示、扫描按键、连接外部控制信号、信号输出。所述传感器检测头还包括不锈钢外壳，所述热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件安装在电路板上，所述不锈钢外壳上开有孔，孔的一面上嵌入有铜过滤器，所述不锈钢外壳安装在电路板上，使得热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件位于不锈钢外壳内。其中，所述热导ニ氧化碳检测元件的エ作温度为0 80で、存储温度为-4(Tl20°C，工作湿度为0 100%。在90°C消毒吋，由于此时无需测量ニ氧化碳气体浓度，故通过传感器电路让热导 ニ氧化碳检测元件处于存储模式，而热导ニ氧化碳检测元件的存储温度为_40°C 120°C，故可耐90°C。为了让热导ニ氧化碳检测元件处于存储模式，通过继电器控制，切断热导ニ氧化碳检测元件的电源即可。在进行检测时所述传感器检测头安装在培养箱内，所述传感器电路安装在培养箱夕卜。将热导ニ氧化碳检测元件与传感器电路分离，这样传感器电路上的电子元器件工作环境就是自然环境了，在箱内的不锈钢传感器外売、铜过滤器、热导ニ氧化碳检测元件、温度传感器、加热元件、湿度检测元件、印制板皆可耐高温高湿。热导ニ氧化碳检测元件本身耐高湿，工作和储存湿度范围为0 100%。但消毒完成后，降温过程中，将产生冷凝水，当ニ氧化碳细胞培养箱内温度跌到设定温度时，控制ニ氧化碳检测元件电源的继电器合上，ニ氧化碳检测元件重新上电，此时传感器上有冷凝水将损坏传感器。即使在正常工作中，因为采用了可耐高温的不锈钢外壳和耐高温的铜过滤器，导致ニ氧化碳细胞培养箱在升温过程中，传感器内部也可能結露。本实用新型通过对传感器内部加热的方法实现传感器耐高湿。即将热导ニ氧化碳检测元件、温度传感器、加热元件、湿度检测元件安装在一个圆形的电路板上，在不锈钢外売上开ー个022mm的圆孔，此圆孔的一面嵌入ー个2_厚度的铜过滤器，然后将安装有检测元件的圆形电路板装上不锈钢外売，由于电路板的直径为32mm，故电路板完全密封了不锈钢的一面，这样就形成了ー个ニ氧化碳气体检测室，通过温度传感器測量温度，传感器电路通过PID温度控制，调节加热元件的加热时间，使ニ氧化碳气体检测室处于比ニ氧化碳细胞培养箱温度高10°C的恒温环境中，因为湿度是温度的函数，温度每升高1°C，湿度下降约0. 5%，故ニ氧化碳气体检测室的湿度一直低于100%，因为内部温度高故不可能结露。当消毒结束后，降温过程中，当ニ氧化碳细胞培养箱内温度跌到设定温度吋，此时ニ氧化碳细胞培养箱内的温度将变化很小，基本不再改变，控制和调节加热元件的加热时间，使ニ氧化碳气体检测室处于比ニ氧化碳细胞培养箱温度高10°C的恒温环境中，5分钟后ニ氧化碳气体检测室被烘干(实验验证2分钟就可烘干)，然后控制热导ニ氧化碳检测元件电源的继电器合上，热导ニ氧化碳检测元件重新上电。如图3所示，其中，端子M2、端子RTl和端子Ml为传感器检测头中热导ニ氧化碳检测元件接入到传感器电路模块的端子，热导ニ氧化碳检测元件连接到放大器Dl和放大器D2，放大器Dl和放大器D2的电源为8V和-8V通过继电器Kl供电，正常工作时继电器Kl导通，消毒时继电器Kl断开。如图4所示，其中，端子EXT6和端子GND为传感器检测头中温度传感器PT100接入传感器电路模块的端子，其用于测量ニ氧化碳检测室的温度。如图5所示，其中，端子HlOV和端子GNDl为传感器检测头中加热元件的接入传感器电路模块的端子，通过控制端子A12的高低电平时间和控制芯片LM317输出IOV电源的时间，从而控制加热元件的加热时间。使用本实用新型的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器后，对ニ氧化碳细胞培养箱进行90°C和100%RH湿度的湿热灭菌方式进行消毒时，高温高湿的气体充满ニ氧化碳细胞培养箱内的任何部件的内部，消毒无死角，不存在二次污染，使得ニ氧化碳细胞培养箱的培养皿不会受到二次污染。实验数据表明，在90°C和100%RH湿度的条件下，保持9小时，可 以彻底消灭有害细菌，实践应用也证明了这点。以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求1.ー种耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，包括相互连接的传感器检测头和传感器电路，其特征在于，所述传感器检测头包括用于检测ニ氧化碳气体浓度的热导ニ氧化碳气体检测元件、用于检测温度的温度传感器、用于检测湿度的湿度检测元件和用于保持传感器检测头温度的加热元件；所述传感器电路用于处理热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件的电信号，并控制热导ニ氧化碳气体检测元件的工作模式。
2.如权利要求I所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，还包括用于显示ニ氧化碳气体浓度的显示模块，所述显示模块与传感器电路相连。
3.如权利要求I所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，还包括用于设置參数的按键模块，所述按键模块与传感器电路相连。
4.如权利要求I所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，所述传感器检测头还包括不锈钢外壳，所述热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件安装在电路板上，所述不锈钢外壳上开有孔，孔的一面上嵌入有铜过滤器，所述不锈钢外壳安装在电路板上，使得热导ニ氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热兀件位于不锈钢外壳内。
5.如权利要求I所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，所述热导ニ氧化碳检测元件的工作温度为0 80で、存储温度为-4(Tl20°C，工作湿度为0 100%。
6.如权利要求I所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，所述传感器检测头和传感器电路之间采用9芯扁线相连。
7.如权利要求2所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在干，所述显示模块与传感器电路之间采用7芯扁线相连。
8.如权利要求3所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，所述按键模块与传感器电路之间采用6芯扁线相连。
9.如权利要求1-8中任ー权利要求所述的耐高温高湿热导ニ氧化碳气体传感器，其特征在于，所述传感器检测头安装在培养箱内，所述传感器电路安装在培养箱外。
专利摘要本实用新型公开了一种耐高温高湿热导二氧化碳气体传感器，包括相互连接的传感器检测头和传感器电路，所述传感器检测头包括用于检测二氧化碳气体浓度的热导二氧化碳气体检测元件、用于检测温度的温度传感器、用于检测湿度的湿度检测元件和用于保持传感器检测头温度的加热元件；所述传感器电路用于处理热导二氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件的电信号，并控制热导二氧化碳气体检测元件的工作模式。本实用新型可以使得二氧化碳细胞培养箱在无需拆卸传感器的情况下能够彻底消毒。
文档编号G01N25/18GK202421101SQ20112055925
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者宋克宗 申请人:上海龙棕电子有限公司