CN109012767A - 一种空间环境下的医学样本试验装置 - Google Patents

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CN109012767A CN201810855208.XA CN201810855208A CN109012767A CN 109012767 A CN109012767 A CN 109012767A CN 201810855208 A CN201810855208 A CN 201810855208A CN 109012767 A CN109012767 A CN 109012767A
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张新洁
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    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
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Abstract

本发明公开了一种空间环境下的医学样本试验装置。所述医学样本试验装置包括：医学样本培养区以及医学样本观测区；所述医学样本培养区包括模拟微重力环境下的微重力环境医学样本培养区以及模拟重力环境下的重力环境医学样本培养区；所述医学样本观测区设置在所述医学样本培养区上，并可对所述医学样本培养区的医学样本进行观测和比较。本发明公开的空间环境下的医学样本试验装置集成了医学样本培养、观测及重力模拟多项功能。

Description

一种空间环境下的医学样本试验装置
技术领域
本发明涉及航天领域空间站医学试验技术领域，特别涉及一种空间环境下的医学样本试验装置。
背景技术
目前，我国载人航天技术已经有了突破性进展，但与之对应的航天领域多项试验技术才刚刚起步，许多科研人员都在研发能够适应空间环境、可以在空间站或载人飞船上应用的各种装备装置。在空间环境下的各项试验中，微重力环境下的医学样本制备观测试验是空间站进行科学试验研究的重要组成部分，在医学、生物学等多个领域具有非常重要的意义。
因此，急需与之配套的空间医学试验装置能够适应空间环境，可以在空间微重力环境下完成细胞、组织等医学样本的培养、制备并对其进行监测，并能够模拟重力环境下的医学样本状态，观察微重力和重力条件下医学样本的特征变化，其正确有效的试验结果具有非常重要的医学价值以及社会价值。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种空间环境下的医学样本试验装置。所述空间环境下的医学样本试验装置包括：
医学样本培养区以及医学样本观测区；
所述医学样本培养区包括模拟微重力环境下的微重力环境医学样本培养区以及模拟重力环境下的重力环境医学样本培养区；
所述医学样本观测区设置在所述医学样本培养区上，并可对所述医学样本培养区的医学样本进行观测和比较。
所述医学样本培养区以及医学样本观测区分区设置有利于后续的观测操作，且所述医学样本观测区设置在所述医学样本培养区的上面，更是考虑到易操作的因素。
在一些实施例中，所述重力环境医学样本培养区包括重力环境模拟器以及放置医学样本的样本放置盒。将所述医学样本放置在样本放置盒里便于医学样本在观测时的取放，且将医学样本放置在样本放置盒中可以对医学样本进行保护，避免对医学样本造成污染，避免观测结果的不准确。
在一些实施例中，所述包括重力环境模拟器为用来模拟地球环境下的重力加速度的离心机。离心机用来模拟地球环境下的重力加速度，并且离心机能够提供医学样本培养繁殖等必须的能量供给。保证在模拟重力的环境下医学样本正常的生存状态。
在一些实施例中，所述放置医学样本的样本放置盒上设置有导轨，所述医学样本通过医学样本盒设置在所述医学样本的样本放置盒上，所述医学样本盒上设置有与所述导轨配合的滑块。所述医学样本盒和所述导轨配合可以方便医学样本盒的抽拉取放。且通过轨道与滑块的配合减少医学样本盒与导轨之间的摩擦，增长医学样本盒的使用寿命。所述导轨可为1个，其设置在医学样本盒的正下方中间的位置。
在一些实施例中，所述医学样本观测区包括观测组件以及调整组件；
所述调整组件可对医学样本的位置进行调整；
所述观测组件可对设置在所述调整组件上的医学样本进行观测。
在一些实施例中，所述观测组件包括显微镜。所述显微镜为两台，分别对应观测重力环境医学样本培养区的医学样本以及微重力环境医学样本培养区的医学样本。
在一些实施例中，所述调整组件包括三维调整架。所述三维调整架为两台，分别对应调整重力环境医学样本培养区的医学样本以及微重力环境医学样本培养区的医学样本。所述重力环境医学样本培养区的医学样本以及微重力环境医学样本培养区的医学样本分别设置在两个三维调整架上。
在一些实施例中，所述微重力环境医学样本培养区包括放置医学样本的抽拉盒。
在一些实施例中，所述微重力环境医学样本培养区上设置有滑轨，所述抽拉盒可相对所述滑轨滑动。所述滑轨可为1个，其设置在抽拉盒的正下方中间的位置。所述滑轨也可为2个，其设置在抽拉盒的侧边的相对位置。所述抽拉盒和所述滑轨配合可以方便抽拉盒的抽拉取放。且通过滑轨与抽拉盒的配合减少抽拉盒与滑轨之间的摩擦，增长抽拉盒的使用寿命。
在一些实施例中，所述重力环境医学样本培养区上设置有电箱以对所述重力环境模拟器进行控制。电箱负责整个空间环境下的医学样本试验装置的电控工作。
本发明的技术效果：本发明公开的空间环境下的医学样本试验装置集成了医学样本培养、观测及重力模拟多项功能，具有结构紧凑，分区合理，便于操作等特点，满足空间环境下对试验装置的各项要求。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的一种空间环境下的医学样本试验装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的一种空间环境下的医学样本试验装置另一个方向的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的一种空间环境下的医学样本试验装置的结构示意图。
其中，附图标记具体为：
100、空间环境下的医学样本试验装置；
1、医学样本观测区，2、医学样本培养区；
1.1、观测组件(显微镜)，1.2、医学样本，1.3、调整组件(三维调整架)，2.1、电箱；
2.2、微重力环境医学样本培养区，2.3、重力环境医学样本培养区；
2.2.1、抽拉盒，2.2.2、滑轨；
2.3.1、重力环境模拟器(离心机)，2.3.2导轨。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
对于地球表面的物体或轨道飞行器而言,其有效重力由所受到的重力与运动所产生的惯性离心力共同决定，微重力这一概念严格讲是指g×10的负6次方的有效重力加速度,可拓展至描述不同的低重力水平,常用g×10的负m次方(m为正整数)表示.航天器在轨运行时会受到地球引力以外的各种干扰力的作用，达不到完全的失重状态，而是一种“微重力”环境。
“微重力”是对“失重”的偏离，其大小通过航天器所受到各种干扰力的加速度来度量，也称为微重力加速度。干扰力来源包括多个方面，既有外界的固有摄动力，也有航天器系统内部的各种作用力。大气阻力、太阳光压、重力梯度效应以及轨道机动、姿态控制、设备的运转和动作，还有乘员的活动，都会影响空间站上的微重力加速度水平。
目前，我国载人航天技术已经有了突破性进展，在空间环境下的各项试验中，微重力环境下的医学样本制备观测试验是空间站进行科学试验研究的重要组成部分，在医学、生物学等多个领域具有非常重要的意义。
因此，急需与之配套的空间医学试验装置能够适应空间环境，可以在空间微重力环境下完成细胞、组织等医学样本的培养、制备并对其进行监测，并能够模拟重力环境下的医学样本状态，观察微重力和重力条件下医学样本的特征变化，其正确有效的试验结果具有非常重要的医学价值以及社会价值。
参考图1-图3所示，示意出了根据本发明一个实施例的空间环境下的医学样本试验装置100，本发明实施例提供的空间环境下的医学样本试验装置100包括：
医学样本培养区2以及医学样本观测区1；
所述医学样本培养区2包括模拟微重力环境下的微重力环境医学样本培养区2.2以及模拟重力环境下的重力环境医学样本培养区2.3；
所述医学样本观测区1设置在所述医学样本培养区2上，并可对所述医学样本培养区2的医学样本进行观测和比较。
所述医学样本培养区2以及医学样本观测区1分区设置有利于后续的观测操作，且所述医学样本观测区1设置在所述医学样本培养区2的上面，更是考虑到易操作的因素。
在一些实施例中，所述重力环境医学样本培养区2.3包括重力环境模拟器2.3.1以及放置医学样本的样本放置盒。将所述医学样本放置在样本放置盒里便于医学样本在观测时的取放，且将医学样本放置在样本放置盒中可以对医学样本进行保护，避免对医学样本造成污染，避免观测结果的不准确。
在一些实施例中，所述括重力环境模拟器2.3.1为用来模拟地球环境下的重力加速度的离心机。离心机用来模拟地球环境下的重力加速度，并且离心机能够提供医学样本培养繁殖等必须的能量供给。保证在模拟重力的环境下医学样本正常的生存状态。
在一些实施例中，所述放置医学样本的样本放置盒上设置有导轨2.3.2，所述医学样本通过医学样本盒设置在所述医学样本的样本放置盒上，所述医学样本盒上设置有与所述导轨2.3.2配合的滑块。所述医学样本盒和所述导轨2.3.2配合可以方便医学样本盒的抽拉取放。且通过轨道与滑块的配合减少医学样本盒与导轨2.3.2之间的摩擦，增长医学样本盒的使用寿命。所述导轨2.3.2可为1个，其设置在医学样本盒的正下方中间的位置。
在一些实施例中，所述医学样本观测区1包括观测组件1.1以及调整组件；
所述调整组件可对医学样本的位置进行调整；
所述观测组件1.1可对设置在所述调整组件上的医学样本进行观测。
在一些实施例中，所述观测组件1.1包括显微镜。所述显微镜为两台，分别对应观测重力环境医学样本培养区2.3的医学样本以及微重力环境医学样本培养区2.2的医学样本。
在一些实施例中，所述调整组件包括三维调整架。所述三维调整架为两台，分别对应调整重力环境医学样本培养区2.3的医学样本以及微重力环境医学样本培养区2.2的医学样本。所述重力环境医学样本培养区2.3的医学样本以及微重力环境医学样本培养区2.2的医学样本分别设置在两个三维调整架上。
在一些实施例中，所述微重力环境医学样本培养区2.2包括放置医学样本的抽拉盒。
在一些实施例中，所述微重力环境医学样本培养区2.2上设置有滑轨2.2.2，所述抽拉盒2.2.1可相对所述滑轨2.2.2滑动。所述滑轨2.2.2可为1个，其设置在抽拉盒2.2.1的正下方中间的位置。所述滑轨2.2.2也可为2个，其设置在抽拉盒2.2.1的侧边的相对位置。所述抽拉盒2.2.1和所述滑轨2.2.2配合可以方便抽拉盒2.2.1的抽拉取放。且通过滑轨2.2.2与抽拉盒2.2.1的配合减少抽拉盒2.2.1与滑轨2.2.2之间的摩擦，增长抽拉盒2.2.1的使用寿命。
在一些实施例中，所述重力环境医学样本培养区2.3上设置有电箱2.1以对所述重力环境模拟器2.3.1进行控制。电箱2.1负责整个空间环境下的医学样本试验装置的电控工作。
本发明的技术效果：本发明公开的空间环境下的医学样本试验装置集成了医学样本培养、观测及重力模拟多项功能，具有结构紧凑，分区合理，便于操作等特点，满足空间环境下对试验装置的各项要求。
下面结合具体的实施例对本发明提供的空间环境下的医学样本试验装置100以及装调装置的装调方法进行详细的说明。
实施例1：
参考图1-3所示，示意出了根据本发明一个实施例的空间环境下的医学样本试验装置100。如图1所示，本发明实施例所述的一种空间医学样本试验装置，包含医学样本观测区1、医学样本培养区2。其中医学样本观测区1包含两个显微镜1.1，两个医学样本1.2、两台三维调整架1.3；其中一台显微镜1.1用来观测重力环境医学样本培养区培养的医学样本1.2，另一台显微镜1.1用来观测微重力环境医学样本培养区2.2培养的医学样本1.2，两台显微镜观测的数据对比可得到在重力环境和空间微重力环境下医学样本的状态特征改变。两台显微镜对医学样本进行拍摄，将图像数据传输给专业技术人员，由专业技术人员对其进行分析比对。医学样本1.2放置在三维调整架1.3上，三维调整架1.3用来调整医学样本1.2到显微镜1.1的观测距离，便于得到清晰准确的观测图像。
在一些实施例中，所述调整组件可以是三维调整架，所述三维调整架可调整医学样本在XYZ三个方向的位置，当显微镜带有调焦功能时也可以选择二维调整架，调整医学样本XZ方向的位置。
医学样本培养区2由重力环境医学样本培养区2.3、微重力环境医学样本培养区2.2和电箱2.1组成，微重力环境医学样本培养区2.2由医学样本1.2和抽拉盒2.2.1组成，主要用于在微重力环境下存放医学样本1.2，并能够提供医学样本1.2培养繁殖等必须的能量供给，保证在空间微重力环境下医学样本1.2正常的生存状态，需观测微重力环境下的医学样本1.2时，先将抽拉盒2.2.1抽出，取出医学样本1.2放入医学样本观测区1的三维调整架1.3上用显微镜1.1进行观测即可；重力环境医学样本培养区2.3由离心机2.3.1，医学样本1.2和导轨2.3.2组成，离心机2.3.1用来模拟地球环境下的重力加速度，并且离心机2.3.1要求能够提供医学样本1.2培养繁殖等必须的能量供给，保证在模拟重力的环境下医学样本1.2正常的生存状态；观测重力环境下的医学样本1.2时，需要停止离心机2.3.1转动，将其沿底部导轨2.3.2拉出，取出医学样本1.2，放入医学样本观测区1的三维调整架1.3上，用显微镜1.1观测。所述离心机2.3.2上有对应的连接器插口，与每个医学样本连接，负责给医学样本供电，医学样本内部采用微泵、单向阀的方案，实现细胞样本的在轨培养和繁殖。
在离心机后侧安装有电箱2.1，用来完成整个装置的电控工作。所述电控过程可以是，例如，设备启动前，航天员可设置医学样本试验装置的温度，二氧化碳浓度，离心机的重力G值，以及显微镜的拍摄模式等参数。设备运转过程中，所有控制参数可实时下传地面。地面也可通过上行指令控制医学样本制备装置完成参数设置和修改。
综上所述本发明公开了一种在空间微重力环境下使用的医学样本试验装置，包括医学样本观测区，重力环境模拟区，微重力环境医学样本培养区及电箱，医学样本观测区包含两个显微镜，两个三维调整架，分别用来进行重力环境模拟条件下的医学样本和微重力环境下的医学样本观测；重力环境模拟区包括离心机，医学样本和底部导轨，用来完成在模拟重力环境下的医学样本的培养；微重力环境医学样本培养区由抽拉盒和医学样本组成，用来完成空间微重力环境下的医学样本的培养。电箱负责整个装置的电控工作。该医学样本试验装置，集成了医学样本培养、观测及重力模拟多项功能，具有结构紧凑，分区合理，便于操作等特点，满足空间环境下对试验装置的各项要求。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，包括：
医学样本培养区以及医学样本观测区；
所述医学样本培养区包括模拟微重力环境下的微重力环境医学样本培养区以及模拟重力环境下的重力环境医学样本培养区；
所述医学样本观测区设置在所述医学样本培养区上，并可对所述医学样本培养区的医学样本进行观测和比较。
2.根据权利要求1所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述重力环境医学样本培养区包括重力环境模拟器以及放置医学样本的样本放置盒。
3.根据权利要求2所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述括重力环境模拟器为用来模拟地球环境下的重力加速度的离心机。
4.根据权利要求2所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述放置医学样本的样本放置盒上设置有导轨，所述医学样本通过医学样本盒设置在所述医学样本的样本放置盒上，所述医学样本盒上设置有与所述导轨配合的滑块。
5.根据权利要求1所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述医学样本观测区包括观测组件以及调整组件；
所述调整组件可对医学样本的位置进行调整；
所述观测组件可对设置在所述调整组件上的医学样本进行观测。
6.根据权利要求5所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述观测组件包括显微镜。
7.根据权利要求5所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述调整组件包括三维调整架。
8.根据权利要求1所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述微重力环境医学样本培养区包括放置医学样本的抽拉盒。
9.根据权利要求8所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述微重力环境医学样本培养区上设置有滑轨，所述抽拉盒可相对所述滑轨滑动。
10.根据权利要求2所述的空间环境下的医学样本试验装置，其特征在于，所述重力环境医学样本培养区上设置有电箱以对所述重力环境模拟器进行控制。
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