CN114181828B - 一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备 - Google Patents

一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，包括设备主体，所述设备主体的内部设有培养腔，所述培养腔的内部设有培养盒、环境调节装置、监测组件和加液装置，所述环境调节装置和监测组件均与控制设备连接，所述培养盒内部设有若干培养模块，所述加液装置用于对培养模块中添加干细胞培养液，所述培养盒安装在安装座，所述安装座的下端左右两侧对称设有滑块，所述滑块与滑轨滑动连接，所述滑轨设置在所述培养腔的底部，解决了目前市面上已有的干细胞培养设备没有细胞培养环境自主调控的能力，使得现有的设备在操作性与应用领域等方面受到影响的技术问题。

Description

一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备
技术领域
本发明涉及干细胞培养设备技术领域，具体为一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备。
背景技术
随着慢性与退行性疾病的大量增加，用传统药物、手术治疗已经无法满足未来的医疗需求。基于干细胞技术的再生医学兴起，有望带来第三次医疗革命，为人类的健康需求提供新型的解决方案，在当前临床医学、生命科学、细胞生物学等研究领域中；
在实际应用中，随着培养代数的增加，细胞的生长特性会有改变，为干细胞提供适宜的生长环境是干细胞的大量扩增培育中非常重要的工作，干细胞生长过程中需要恒定的酸碱度、适宜的温度和湿度；
目前市面上已有的干细胞培养设备没有细胞培养环境自主调控的能力，使得现有的设备在操作性与应用领域等方面受到影响。干细胞在二维平面增殖至一定密度后就会出现接触抑制，并且浓度过高会导致干细胞容易分化，丢失分化的潜能，从而不能实现高效率的干细胞扩增，
发明内容
本发明提供一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，用以解决上述目前市面上已有的干细胞培养设备没有细胞培养环境自主调控的能力，使得现有的设备在操作性与应用领域等方面受到影响的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，包括设备主体，所述设备主体的内部设有培养腔，所述培养腔的内部设有培养盒、环境调节装置、监测组件和加液装置，所述环境调节装置和监测组件均与控制设备连接，所述培养盒内部设有若干培养模块，所述加液装置用于对培养模块中添加干细胞培养液。
优选的，所述培养盒安装在安装座，所述安装座的下端左右两侧对称设有滑块，所述滑块与滑轨滑动连接，所述滑轨设置在所述培养腔的底部。
优选的，所述环境调节装置包括加热器、散热装置、加湿器和二氧化碳储箱，所述加热器设置在所述培养腔的一侧端，所述散热装置包括散热片，所述散热片设置在所述培养腔的后端，且散热片内部设有流水管，所述流水管连接有抽水泵和水箱，且流水管、抽水泵和水箱中的水流循环。
优选的，所述二氧化碳储箱设置在设备主体的顶部，且二氧化碳储箱通过进料管与所述培养腔连通，所述进料管连接有阀门。
优选的，所述加湿器设置在所述培养腔远离加热器的一侧端，所述加湿器连接有供水装置，所述供水装置包括进水管，所述进水管贯穿培养腔的侧端与水箱中的储水腔连通，所述水箱与所述设备主体固定连接。
优选的，所述监测组件设置在所述培养腔的顶部，所述监测组件包括温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器与与控制设备中的PLC控制器连接，所述控制设备中的PLC控制器与环境调节装置中的驱动设备连接，所述控制设备还包括触摸显示屏，且触摸显示屏与PLC控制器连接。
优选的，所述设备主体的前部设有自动开盖设备，所述自动开盖设备用于隔绝所述培养腔和外界连通，所述自动开盖设备包括翻盖，所述翻盖靠近所述培养腔的一端中部设有密封垫，且密封垫与培养腔配合，所述翻盖靠近所述培养腔的一端上下两侧左右两端设有支铰座一，下侧的支铰座一与支铰杆四转动连接，所述支铰杆四与电动伸缩杆和支铰杆五转动连接，所述电动伸缩杆设置在所述设备主体的放置腔中，所述放置腔对称设置在所述设备主体的下部左右两侧，所述支铰杆五与支铰座二转动连接，所述支铰座二对称设置在设备主体中部的左右两侧，所述支铰座一与支铰座三转动连接，所述支铰座三对称设置在所述设备主体的顶部左右两侧。
优选的，所述加液装置包括储液箱，所述储液箱设置在水箱的上部，所述储液箱的内部设有储液腔，所述储液箱连接有若干供液壳，且供液壳贯通所述设备主体的上端进入培养腔中，所述若干供液壳与培养盒中的若干培养模块一一对应，所述若干供液壳和储液腔之间分别连通设有进液泵。
优选的，所述供液壳中设有计量推液机构，所述计量推液机构包括：
两个连接杆，所述两个连接杆对称设置在推液板的下端前后两侧，所述连接杆贯穿定位板与连接板固定连接，所述定位板固定设置在所述供液壳内部，且定位板和连接板之间固定设有弹簧一且所述弹簧一套设在所述连接杆上；
导向块二，所述导向块二的上端设有凹槽，所述凹槽内部固定设有弹簧二，所述弹簧二与连接块一固定连接，所述连接块一与所述凹槽滑动连接，所述连接块一远离所述弹簧二的一端与所述连接板固定连接；
连接块二，所述连接块二的下端前后两侧对称设有凸块，所述连接块二的上端前后两侧对称设有伸缩杆，所述伸缩杆与所述定位板固定连接，所述连接块二的上端中部设有弧形槽，所述弧形槽与弧形块滚动连接，所述弧形块与连接块三固定连接，所述连接块三与所述导向块二固定连接；
四个支铰杆一，所述四个支铰杆一两两对称设置在所述连接块一的前后两端，所述支铰杆一转动连接有支铰杆二和支铰杆三，所述支铰杆二对称设置在所述连接块三的前后两端左右两侧，所述支铰杆三固定设置在所述连接块二上端的前后两端左右两侧；
驱动壳，所述驱动壳的上端前后两侧与液压杆的活动端固定连接，所述液压杆的固定端对称设置在所述定位板的上端，所述驱动壳内部设有第一空腔，所述驱动壳的前端固定连接有控制块，所述控制块与转动轴一固定连接，所述转动轴一贯穿所述驱动壳的前端进入所述第一空腔中与所述驱动壳转动连接，所述转动轴一的前后两侧对称设有锥齿轮一，所述锥齿轮一与锥齿轮二啮合，
转动轴二，所述转动轴二与所述锥齿轮二固定连接，且转动轴二转动设置在所述第一空腔前端，所述转动轴二贯穿所述驱动壳的前端固定连接有凸轮，所述凸轮与所述凸块配合。
优选的，所述安装座设有稳固机构，所述稳固机构用于固定连接培养盒，所述稳固机构包括：
安装腔，所述安装腔设置在所述安装座的上端中部，所述安装腔中滑动设有安装板，所述安装板上用于放置培养盒，所述安装板远离培养盒的一端固定连接有螺纹杆一固定连接，且安装板和安装腔之间左右两侧对称设有弹簧三；
动力腔，所述动力腔设置在所述安装座的下侧内部，且动力腔的左右两侧对称设有连接轴一，左侧的连接轴一与带轮一固定连接，右侧的连接轴一与带轮二固定连接，带轮一通过传送带一与带轮三连接，带轮二通过传送带二与带轮四连接；
螺纹套一，所述螺纹套一转动设置在所述动力腔的内部，且螺纹套一的下部与所述带轮三和带轮四固定连接，所述螺纹套一的上部贯通动力腔的上端进入安装腔中与所述螺纹杆一螺纹连接；
两个工作腔，所述两个工作腔对称设置在所述安装腔的左右两侧，所述工作腔的内部转动设有连接轴二，所述连接轴二与蜗杆固定连接，所述蜗杆与螺纹杆二固定连接，所述螺纹杆二与螺纹套二螺纹连接，所述螺纹套二贯穿工作腔的侧端进入安装腔中与稳固板固定连接；
两个连接块四，所述两个连接块四分别与左右两侧的所述螺纹套二固定连接，所述连接块四和工作腔之间固定设有弹簧四；
两个锥齿轮三，所述两个锥齿轮三分别与左右两侧的所述连接轴一固定连接，所述锥齿轮三与锥齿轮四啮合，所述锥齿轮四与通过连接轴三与蜗轮、带轮五固定连接，所述带轮五通过传送带三与带轮六连接，所述带轮六与齿轮固定连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合；
两个滑动腔，所述两个滑动腔对称设置所述设备主体的上端左右两侧，且滑动腔内部滑动设有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合；
两个连接块五，所述两个连接块五分别与左右两侧的所述齿条固定连接，所述连接块五远离齿条的一端上侧固定设有弹簧五，所述弹簧五与导向板连接，所述导向板与转动杆一转动连接，所述转动杆一通过连接轴四与转动杆二转动连接，所述转动杆二与所述连接块五的下侧转动连接；
两个连通腔，所述两个连通腔对称设置在所述安装座的左右两侧，且连通腔将工作腔与动力腔连通，且连通腔中设有所述连接轴一；
所述连接轴三的前部贯穿设备主体与外界的旋钮固定连接。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的自动开盖设备侧视结构示意图；
图3为本发明的散热装置结构示意图；
图4为本发明的计量推液机构侧视结构示意图；
图5为图4中计量推液机构的底视结构示意图；
图6为本发明的稳固结构示意图。
图中：1、设备主体；101、培养腔；102、滑轨；103、滑块；2、二氧化碳箱；201、进料管；3、定位板；301、推液板；302、连接杆；303、弹簧一；304、连接板；305、连接块一；306、支铰杆一；307、导向块二；3071、凹槽；308、弹簧二；309、支铰杆二；310、支铰杆三；311、连接块二；3111、弧形槽；312、弧形块；313、凸块；314、伸缩杆；315、连接块三；4、驱动壳；401、第一空腔；402、控制块；403、转动轴一；404、锥齿轮一；405、锥齿轮二；406、转动轴二；407、凸轮；408、液压杆；5、安装座；501、安装腔；502、动力腔；503、连通腔；504、工作腔；505、安装板；506、螺纹杆一；507、螺纹套一；508、带轮三；509、带轮四；510、传送带一；511、带轮一；512、传送带二；513、弹簧四；514、带轮二；515、连接轴一；516、锥齿轮三；517、锥齿轮四；518、连接轴三；519、带轮五；520、蜗轮；521、传送带三；522、带轮六；523、齿轮；524、齿条；525、转动杆二；526、连接块五；527、弹簧五；528、连接轴四；529、转动杆一；530、导向板；531、蜗杆；532、连接轴二；533、螺纹杆二；534、螺纹套二；535、稳固板；536、连接块四；537、弹簧三；538、滑动腔；6、培养盒；7、加湿器；701、进水管；702、水箱；703、储水腔；8、储液箱；801、储液腔；802、进液泵；803、供液壳；9、翻盖；901、密封垫；902、支铰座一；903、支铰杆四；904、支铰杆五；905、支铰座二；906、支铰座三；10、加热器；11、抽水泵；12、电动伸缩杆；13、温度传感器；14、湿度传感器；15、二氧化碳浓度传感器；16、散热片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供如下实施例
实施例1
本发明实施例提供了一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，如图1所示，包括设备主体1，所述设备主体1的内部设有培养腔101，所述培养腔101的内部设有培养盒6、环境调节装置、监测组件和加液装置，所述环境调节装置和监测组件均与控制设备连接，所述培养盒6内部设有若干培养模块，所述加液装置用于对培养模块中添加干细胞培养液；所述培养模块为细胞培养袋、细胞培养瓶和细胞培养皿中的任一种。
所述培养盒6安装在安装座5，所述安装座5的下端左右两侧对称设有滑块103，所述滑块103与滑轨102滑动连接，所述滑轨102设置在所述培养腔101的底部；
可选的，环境调节装置包括与设备主体1的外部连接的通风设备，所述通风设备内部为空气和二氧化碳按一定比例组合成的混合气体，所述通风设备和设备主体1之间连接循环泵，循环泵用于将培养腔101的气体与通风设备中的混合气体循环连通，通风设备内部的混合气体中空气中的氧气为干细胞代谢所需，二氧化碳用于调节培养盒6中干细胞培养液的PH值，通过设置循环泵使得培养腔101中的气体循环流动，保证了干细胞代谢所需的空气中氧气的充足，也使混合气体中二氧化碳的浓度恒定。
上述技术方案的有益效果为：
若干培养模块相互独立且培养模块用于培养干细胞，通过设置滑块103与滑轨102，对安装座5的移动起到导向作用，方便将安装座5移出培养腔101中，方便对培养盒6的培养模块中添加干细胞、取出培养扩增好的干细胞和清洁维护，在对干细胞进行扩增培养时，环境调节装置用于调节培养腔101中的温度、湿度和二氧化碳浓度，监测组件用于监测培养腔101中的温度、湿度和二氧化碳浓度，通过监测组件监测的培养腔101中的温度、湿度和二氧化碳浓度来控制环境调节装置工作，使得培养腔101中的温度、湿度和二氧化碳浓度在干细胞培养扩增的过程中始终保持培养适宜值，培养盒6中的培养模块中放置具有自动扩增能力的干细胞，首先使用加液装置对培养盒6中的培养模块中添加一定量干细胞培养液，在培养模块中的细胞达到预设密度时，继续添加一定量的干细胞培养液，使得干细胞自动扩增，培养模块中的细胞继续达到预设密度，重复上述步骤，直到细胞培养模块自动扩增到预设要求，达到了干细胞自动扩增培养的目的，通过设置环境调节装置解决了目前市面上已有的干细胞培养设备没有细胞培养环境自主调控的能力，使得现有的设备在操作性与应用领域等方面受到影响的技术问题。
实施例2
在上述实施例1的基础上，如图1-3所示，所述环境调节装置包括加热器10、散热装置、加湿器7和二氧化碳储箱2，所述加热器10设置在所述培养腔101的一侧端，所述散热装置包括散热片16，所述散热片16设置在所述培养腔101的后端，且散热片16内部设有流水管，所述流水管连接有抽水泵11和水箱702，且流水管、抽水泵11和水箱702中的水流循环；
所述二氧化碳储箱2设置在设备主体1的顶部，且二氧化碳储箱2通过进料管201与所述培养腔101连通，所述进料管201连接有阀门；
可选的，PH调节设备包括二氧化碳储箱2，通过二氧化碳储箱2向培养腔101中输送二氧化碳来改变培养腔101中二氧化碳的浓度，改变培养腔101中二氧化碳浓度可改变培养盒6中的培养模块中干细胞培养液的PH值，在细胞培养过程中，随着二氧化碳释放量的增多，培养液会变酸，因此加入碳酸氢钠(与二氧化碳溶于水后所形成的碳酸构成一个缓冲对)来调节pH，碳酸氢钠具有释放二氧化碳的倾向，加入二氧化碳可以抑制碳酸氢钠释放二氧化碳的反应进行，从而达到调节培养盒6中的培养模块中干细胞培养液的PH值；
所述加湿器7设置在所述培养腔101远离加热器10的一侧端，所述加湿器7连接有供水装置，所述供水装置包括进水管701，所述进水管701贯穿培养腔101的侧端与水箱702中的储水腔703连通，所述水箱702与所述设备主体1固定连接；
所述监测组件设置在所述培养腔101的顶部，所述监测组件包括温度传感器13、湿度传感器14和二氧化碳浓度传感器15，所述温度传感器13、湿度传感器14和二氧化碳浓度传感器15与控制设备中的PLC控制器连接，所述控制设备中的PLC控制器与环境调节装置中的驱动设备连接，所述控制设备还包括触摸显示屏，且触摸显示屏与PLC控制器连接。
上述技术方案的有益效果为：
加热器10用于提高培养腔101中的温度，加湿器7用于改变培养腔101中的湿度，通过进水管701和水箱702为加湿器7提供水源，二氧化碳储箱2通过进料管201进入培养腔101中，进料管201连接的阀门用于控制进料管201的开关，从而改变培养腔101中二氧化碳的浓度，通过启动抽水泵11，可以使散热片16内部设置的流水管中冷却水流动，用于对培养腔101进行散热，降低培养腔101中的温度，实现了对培养腔101的环境控制；温度传感器13用于监测培养腔101的温度，湿度传感器14用于监测培养腔101的湿度，二氧化碳浓度传感器15用于监测培养腔101的二氧化碳浓度，通过PLC控制器可将温度传感器13、湿度传感器14和二氧化碳浓度传感器15的检测值反馈到触摸显示屏上，便于使用者直观的监测培养腔101中的湿度、温度和二氧化碳的浓度，使用者也可通过触摸显示屏来手动设置培养腔101的湿度、温度和二氧化碳的浓度，PLC控制器接收到使用者输入的数据信号来驱动对应的加热器10开关、加湿器7开关、二氧化碳储箱2连接的进料管201上的阀门启闭(进料管201用于向培养腔101中输送二氧化碳储箱2中的二氧化碳)，抽水泵11的启停，使得培养腔101中的湿度、温度和二氧化碳的浓度达到设定值，方便使用者对培养腔101的培养环境实时调节，有利于提高干细胞的培养效率。
实施例3
在实施例1的基础上，如图2所示，所述设备主体1的前部设有自动开盖设备，所述自动开盖设备用于隔绝所述培养腔101和外界连通，所述自动开盖设备包括翻盖9，所述翻盖9靠近所述培养腔101的一端中部设有密封垫901，且密封垫901与培养腔101配合，所述翻盖9靠近所述培养腔101的一端上下两侧左右两端设有支铰座一902，下侧的支铰座一902与支铰杆四903转动连接，所述支铰杆四903与电动伸缩杆12和支铰杆五904转动连接，所述电动伸缩杆12设置在所述设备主体1的放置腔104中，所述放置腔104对称设置在所述设备主体1的下部左右两侧，所述支铰杆五904与支铰座二905转动连接，所述支铰座二905对称设置在设备主体1中部的左右两侧，所述支铰座一902与支铰座三906转动连接，所述支铰座三906对称设置在所述设备主体1的顶部左右两侧。
上述技术方案的有益效果为：
通过设置自动开盖设备，在对培养盒6进行取放时，启动电动伸缩杆12，推动支铰杆四903和支铰杆五904转动，推动翻盖9转动，使得翻盖9脱离培养腔101的前端，通过设置密封垫901与培养腔101配合，有利于提高培养腔101的密封性，翻盖9脱离培养腔101的前端后，拉动安装座5移出培养腔101，方便对培养盒6中的培养模块中添加干细胞、取出培养扩增好的干细胞和清洁维护。
实施例4
在实施例3的基础上，如图4-5所示，所述加液装置包括储液箱8，所述储液箱8设置在水箱702的上部，所述储液箱8的内部设有储液腔801，所述储液箱8连接有若干供液壳803，且供液壳803贯通所述设备主体1的上端进入培养腔101中，所述若干供液壳与培养盒6中的若干培养模块一一对应，所述若干供液壳和储液腔801之间分别连通设有进液泵802；
所述供液壳803中设有计量推液机构，所述计量推液机构包括：
两个连接杆302，所述两个连接杆302对称设置在推液板301的下端前后两侧，所述连接杆302贯穿定位板3与连接板304固定连接，所述定位板3固定设置在所述供液壳803内部，且定位板3和连接板304之间固定设有弹簧一303且所述弹簧一303套设在所述连接杆302上；
导向块二307，所述导向块二307的上端设有凹槽3071，所述凹槽3071内部固定设有弹簧二308，所述弹簧二308与连接块一305固定连接，所述连接块一305与所述凹槽3071滑动连接，所述连接块一305远离所述弹簧二308的一端与所述连接板304固定连接；
连接块二311，所述连接块二311的下端前后两侧对称设有凸块313，所述连接块二311的上端前后两侧对称设有伸缩杆314，所述伸缩杆314与所述定位板3固定连接，所述连接块二311的上端中部设有弧形槽3111，所述弧形槽3111与弧形块312滚动连接，所述弧形块312与连接块三315固定连接，所述连接块三315与所述导向块二307固定连接；
四个支铰杆一306，所述四个支铰杆一306两两对称设置在所述连接块一305的前后两端，所述支铰杆一306转动连接有支铰杆二309和支铰杆三310，所述支铰杆二309对称设置在所述连接块三315的前后两端左右两侧，所述支铰杆三310固定设置在所述连接块二311上端的前后两端左右两侧；
驱动壳4，所述驱动壳4的上端前后两侧与液压杆408的活动端固定连接，所述液压杆408的固定端对称设置在所述定位板3的上端，所述驱动壳4内部设有第一空腔401，所述驱动壳4的前端固定连接有控制块402，所述控制块402与转动轴一403固定连接，所述转动轴一403贯穿所述驱动壳4的前端进入所述第一空腔401中与所述驱动壳4转动连接，所述转动轴一403的前后两侧对称设有锥齿轮一404，所述锥齿轮一404与锥齿轮二405啮合，
转动轴二406，所述转动轴二406与所述锥齿轮二405固定连接，且转动轴二406转动设置在所述第一空腔401前端，所述转动轴二406贯穿所述驱动壳4的前端固定连接有凸轮407，所述凸轮407与所述凸块313配合。
上述技术方案的有益效果为：
储液腔801中储存有干细胞培养液，在对培养盒6中的培养模块中添加干细胞培养液时，首先启动与该培养模块对应设置的供液壳所连接的进液泵802，使得储液腔801中的干细胞培养液进入供液壳803中，供液壳803的出口端设置泄压结构，该泄压机构包括泄压弹簧和泄压挡板，泄压挡板和供液壳803的出口端之间设置泄压弹簧，且泄压挡板与供液壳803的出口端配合，在初始状态时泄压挡板用于封堵供液壳803的出口端，避免进入供液壳803中的干细胞培养液直接进入培养盒6中的培养模块，使得添加的干细胞培养液无法进行计量，在计量推液机构工作时，转动控制块402，带动转动轴一403转动，使得前后两侧的锥齿轮一404转动，锥齿轮一404带动锥齿轮二405转动，锥齿轮二405带动转动轴二,406转动，转动轴二406带动凸轮407转动，通过前后两侧对称设置的凸轮407，加快了凸轮407与凸块313配合的速度，有利于提高推液机构的供液效率，此时凸轮407的最窄端与凸块313配合；
若前侧的凸轮407与凸块313配合时，可推动连接块二311向逆时针转动，弧形槽3111与弧形块312滚动连接提高了连接块二311转动过程的稳定性，使得前侧的伸缩杆314压缩，后侧的伸缩杆314拉伸，在此过程中前侧的支铰杆三310和支铰杆二309逆时针转动，推动支铰杆一306顺手针转动，后侧的支铰杆三310、支铰杆二309和支铰杆一306均逆时针转动，前侧的支铰杆一306可推动连接块一305沿着导向块二307向下移动；若动力组件中的前侧的凸轮407与凸块313配合时，可推动连接块二311顺时针转动，使得后侧的伸缩杆314压缩，前侧的伸缩杆314拉伸，在此过程中后侧的支铰杆三310和支铰杆二309顺时针转动，推动支铰杆一306逆时针转动，前侧的支铰杆三310、支铰杆二309和支铰杆一306顺时针转动，后侧的支铰杆一306可推动连接块一305沿着导向块二307向下移动；连接块一305沿着导向块二307向下移动时弹簧二308拉伸，导向块二307对连接块一305的移动起到导向作用，连接块一305推动连接板304向下移动，弹簧一303压缩，连接板304通过连接杆302推动推液板301移动，推液板301推动供液壳803中的干细胞培养液，在压力作用下干细胞培养液进入培养盒6中的培养模块中，通过调整液压杆408的伸缩距离可控制定位板3的高度，进而控制推液板301的伸缩距离，从而达到调节计量推液机构中推液板301伸缩一次的供液量，转动一次控制块402，使得推液板301可以伸缩两次，根据所需添加的干细胞培养液的量转动一定圈数控制块402，即可实现定量添加干细胞培养液的目的，通过设置泄压机构，使得干细胞培养液进入培养盒6中的培养模块的过程保平稳。
实施例5
在实施例1的基础上，如图6所示，所述安装座5设有稳固机构，所述稳固机构用于固定连接培养盒6，所述稳固机构包括：
安装腔501，所述安装腔501设置在所述安装座5的上端中部，所述安装腔501中滑动设有安装板505，所述安装板505上用于放置培养盒6，所述安装板505远离培养盒6的一端固定连接有螺纹杆一506固定连接，且安装板505和安装腔501之间左右两侧对称设有弹簧三537；
动力腔502，所述动力腔502设置在所述安装座5的下侧内部，且动力腔502的左右两侧对称设有连接轴一515，左侧的连接轴一515与带轮一511固定连接，右侧的连接轴一515与带轮二514固定连接，带轮一511通过传送带一510与带轮三508连接，带轮二514通过传送带二512与带轮四509连接；
螺纹套一507，所述螺纹套一507转动设置在所述动力腔502的内部，且螺纹套一507的下部与所述带轮三508和带轮四509固定连接，所述螺纹套一507的上部贯通动力腔502的上端进入安装腔501中与所述螺纹杆一506螺纹连接；
两个工作腔504，所述两个工作腔504对称设置在所述安装腔501的左右两侧，所述工作腔504的内部转动设有连接轴二532，所述连接轴二532与蜗杆531固定连接，所述蜗杆531与螺纹杆二533固定连接，所述螺纹杆二533与螺纹套二534螺纹连接，所述螺纹套二534贯穿工作腔504的侧端进入安装腔501中与稳固板535固定连接；
两个连接块四536，所述两个连接块四536分别与左右两侧的所述螺纹套二534固定连接，所述连接块四536和工作腔504之间固定设有弹簧四513；
两个锥齿轮三516，所述两个锥齿轮三516分别与左右两侧的所述连接轴一515固定连接，所述锥齿轮三516与锥齿轮四517啮合，所述锥齿轮四517与通过连接轴三518与蜗轮520、带轮五519固定连接，所述带轮五519通过传送带三521与带轮六522连接，所述带轮六522与齿轮523固定连接，所述蜗轮520与所述蜗杆531啮合；
两个滑动腔538，所述两个滑动腔538对称设置所述设备主体1的上端左右两侧，且滑动腔538内部滑动设有齿条524，所述齿条524与所述齿轮523啮合；
两个连接块五526，所述两个连接块五526分别与左右两侧的所述齿条524固定连接，所述连接块五526远离齿条524的一端上侧固定设有弹簧五527，所述弹簧五527与导向板530连接，所述导向板530与转动杆一529转动连接，所述转动杆一529通过连接轴四528与转动杆二525转动连接，所述转动杆二525与所述连接块五526的下侧转动连接；
两个连通腔503，所述两个连通腔503对称设置在所述安装座5的左右两侧，且连通腔503将工作腔504与动力腔502连通，且连通腔503中设有所述连接轴一515；
所述连接轴三518的前部贯穿设备主体1与外界的旋钮固定连接。
上述技术方案的有益效果为：
在培养盒6与安装座5连接时，将培养盒6放入安装腔501中，在此过程中培养盒6首先与导向板530接触，在培养盒6的下移过程中导向板530转动，在培养盒6的重力作用下推动安装板505向下移动，转动杆一529和转动杆二525对导向板530的转动起到导向作用，安装板505带动螺纹杆一506向下移动，通过设置弹簧三537，使得培养盒6的上下晃动具有缓冲效果，螺纹杆一506向下移动带动螺纹套一507转动，螺纹套一507带动带轮三508和带轮四509转动，带轮三508通过传送带一510带动带轮一511转动，带轮四509通过传送带二512带动带轮二514转动，带轮一511和带轮二514带动左右两侧的连接轴一515转动，连接轴一515带动锥齿轮三516转动，使得锥齿轮四517转动，锥齿轮四517带动连接轴三518转动，连接轴三518带动蜗轮520和带轮五519转动，蜗轮520带动蜗杆531转动，蜗杆531带动螺纹杆二533转动，连接轴二532对蜗杆531的转动起到支撑作用，螺纹杆二533带动螺纹套二534移动，螺纹套二534带动稳固板535向靠近培养盒6的方向移动，对培养盒6进行夹持，通过设置弹簧四513提高了稳固板535对培养盒6夹持的稳定性；带轮五519通过传送带三521带动带轮六522转动，带轮六522带动齿轮523转动，齿轮523带动齿条524移动，齿条524推动连接块五526向靠近培养盒6移动，连接块五526可带动导向板530移动，导向板530对培养盒6进行固定，通过设置的弹簧五527，可以进一步提高培养盒6的稳固效果，使得培养盒6中的培养模块在培养干细胞的过程中保持稳定，在对培养盒6进行拆卸时，可转动与连接轴三518固定连接的旋钮，使得稳固板535和导向板530向远离培养盒6的方向移动，在脱离与培养盒6接触的同时安装板505向上移动，方便使用者取出培养盒6。
实施例6
在实施例2的基础上，还包括：
所述水箱702中设有冷却设备，用于将水箱702中的水保持恒温；
温度传感器一：所述温度传感器一设置在水箱702内部，用于检测水箱702内部的温度值；
温度传感器二：所述温度传感器二设置在散热片16内部设置的流水管出水口，用于检测散热片16内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值；
流速传感器：所述流速传感器设置在散热片16内部设置的流水管内部，用于检测散热片16内部设置的流水管内部冷却水的流速；
报警器：所述报警器设置在所述设备主体1的外部；
控制器，所述控制器与所述温度传感器一、温度传感器二、流速传感器和报警器电连接；
所述控制器基于所述温度传感器一、温度传感器二和流速传感器控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：控制器根据温度传感器13检测出的培养腔101中的温度值和公式(1)计算出培养腔101中降低到预设温度时散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数；
Figure GDA0003794540240000161
其中，λ为培养腔101中降低到预设温度时散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数，Q为培养腔101中降低到预设温度时单位时间所需的目标散热量，T1为温度传感器13的检测值，A为培养腔101侧壁的表面积，A1为散热片16的表面积，θ为培养腔101侧壁的导热系数，c为散热片16的厚度；r为散热片16中流水管的半径，L为培养腔101侧壁的厚度，ln为自然对数，T2为设备主体1外表面的温度；
步骤2：控制器根据温度传感器一检测出的水箱702内部的温度值、温度传感器二检测出的散热片16内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值、流速传感器检测出的散热片16内部设置的流水管内部冷却水的流速、步骤1计算出的散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数和公式(2)计算出抽水泵11的理论工作系数，控制器比较抽水泵11的理论工作系数和预设工作系数，若计算出的抽水泵11的理论工作系数大于预设工作系数，控制器控制报警器报警；
Figure GDA0003794540240000162
其中，B为抽水泵11的理论工作系数，V1为流速传感器的检测值，κ为冷却水的密度，S为散热片16内部设置的流水管的过流面积，X为冷却水的定压比热容，J1为温度传感器二的检测值，J2为温度传感器一的检测值，T为培养腔101中降低到的目标温度值，w为散热片16内部设置的流水管的长度；
公式(1)中
Figure GDA0003794540240000163
为培养腔101中降低到预设温度时培养腔101侧壁的单位时间的理论散热量，其中，Q取10W，A取2m2，A1取0.3m2，θ取1.09W/(m·k)，T1取35℃，T2取33℃，L取5cm，
Figure GDA0003794540240000171
计算得出9.935W，c取10cm，r取4cm，
Figure GDA0003794540240000172
计算得出5.27W/(m2·k)；
公式(2)中抽水泵11的理论工作系数为散热片16在预设散热系数下的流水管中冷却水的流速和流水管中冷却水的实际流速的比值，若流水管中冷却水的实际流速小于散热片16在预设散热系数下的流水管中冷却水的流速，则代表散热片16的散热系数达不到步骤1计算出的培养腔101中降低到预设温度时散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数，需提醒使用者改变抽水泵11的工作压力，进而提高抽水泵11的抽水速度，增加流水管中冷却水的流速，从而提高散热片16的传热系数，
Figure GDA0003794540240000173
为散热片16内部设置的流水管中的冷却水和培养腔101中的对数平均温差，T取27℃，J1取20℃，J2取10℃，
Figure GDA0003794540240000174
计算得出8.96℃，
Figure GDA0003794540240000175
为在步骤1计算出的散热片16在预设散热系数下的流水管中冷却水的流速，其中，S取0.005m2，κ取1×103Kg/m3，w取5m，X取4.2×103J/(Kg·℃)，
Figure GDA0003794540240000176
计算得出0.0056m/s，V1取0.006m/s，
Figure GDA0003794540240000181
计算出0.93，小于预设工作系数0.95，预设工作系数的取值范围为0.95-1，报警器不报警；
在步骤1计算出的散热片16在预设散热系数下的流水管中冷却水的流速和调节冷却水的流速过程中冷却水的流速小于冷却水和培养腔101中的空气进行热交换所允许的最大流速，若在步骤1计算出的散热片16在预设散热系数下的流水管中冷却水的流速大于冷却水和培养腔101中的空气进行热交换所允许的最大流速，则需改变培养腔101中降低到预设温度时单位时间所需的目标散热量，增加散热片16的散热时间，避免冷却水流速过快导致冷却水和培养腔101中的空气热交换不充分，影响散热片16的散热效果。
上述技术方案的有益效果为：
将温度传感器一设置在水箱702内部，用于检测水箱702内部的温度值；将温度传感器二设置在散热片16内部设置的流水管出水口，用于检测散热片16内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值；将流速传感器设置在散热片16内部设置的流水管内部，用于检测散热片16内部设置的流水管内部冷却水的流速；控制器根据温度传感器13检测出的培养腔101中的温度值和公式(1)计算出培养腔101中降低到预设温度时散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数；控制器根据温度传感器一检测出的水箱702内部的温度值、温度传感器二检测出的散热片16内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值、流速传感器检测出的散热片16内部设置的流水管内部冷却水的流速、步骤1计算出的散热片16和其内部设置的流水管的预设综合散热系数和公式(2)计算出抽水泵11的理论工作系数，控制器比较抽水泵11的理论工作系数和预设工作系数，若计算出的抽水泵11的理论工作系数大于预设工作系数，控制器控制报警器报警，提醒使用者改变抽水泵11的工作压力，进而提高抽水泵11的抽水速度，从而提高散热片16的散热系数，避免影响培养腔101的散热效果，使得培养腔101无法在预设时间内达到培养干细胞所需温度要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：包括设备主体(1)，所述设备主体(1)的内部设有培养腔(101)，所述培养腔(101)的内部设有培养盒(6)、环境调节装置、监测组件和加液装置，所述环境调节装置和监测组件均与控制设备连接，所述培养盒(6)内部设有若干培养模块，所述加液装置用于对培养模块中添加干细胞培养液；
所述加液装置包括储液箱(8)，所述储液箱(8)设置在水箱(702)的上部，所述储液箱(8)的内部设有储液腔(801)，所述储液箱(8)连接有若干供液壳(803)，且供液壳(803)贯通所述设备主体(1)的上端进入培养腔(101)中，所述若干供液壳与培养盒(6) 中的若干培养模块一一对应，所述若干供液壳(803)和储液腔(801)之间分别连通设有进液泵(802)；
所述供液壳(803)中设有计量推液机构，所述计量推液机构包括：
两个连接杆(302)，所述两个连接杆(302)对称设置在推液板(301)的下端前后两侧，所述连接杆(302)贯穿定位板(3)与连接板(304)固定连接，所述定位板(3)固定设置在所述供液壳(803)内部，且定位板(3)和连接板(304)之间固定设有弹簧一(303)且所述弹簧一(303)套设在所述连接杆(302)上；
导向块二(307)，所述导向块二(307)的上端设有凹槽(3071)，所述凹槽(3071)内部固定设有弹簧二(308)，所述弹簧二(308)与连接块一(305)固定连接，所述连接块一(305)与所述凹槽(3071)滑动连接，所述连接块一(305)远离所述弹簧二(308)的一端与所述连接板(304)固定连接；
连接块二(311)，所述连接块二(311)的下端前后两侧对称设有凸块(313)，所述连接块二(311)的上端前后两侧对称设有伸缩杆(314)，所述伸缩杆(314)与所述定位板(3)固定连接，所述连接块二(311)的上端中部设有弧形槽(3111)，所述弧形槽(3111)与弧形块(312)滚动连接，所述弧形块(312) 与连接块三(315)固定连接，所述连接块三(315)与所述导向块二(307)固定连接；
四个支铰杆一(306)，所述四个支铰杆一(306)两两对称设置在所述连接块一(305)的前后两端，所述支铰杆一(306)转动连接有支铰杆二(309)和支铰杆三(310)，所述支铰杆二(309)对称设置在所述连接块三(315)的前后两端左右两侧，所述支铰杆三(310)固定设置在所述连接块二(311)上端的前后两端左右两侧；
驱动壳(4)，所述驱动壳(4)的上端前后两侧与液压杆(408)的活动端固定连接，所述液压杆(408)的固定端对称设置在所述定位板(3)的上端，所述驱动壳(4)内部设有第一空腔(401)，所述驱动壳(4)的前端固定连接有控制块(402)，所述控制块(402)与转动轴一(403)固定连接，所述转动轴一(403)贯穿所述驱动壳(4)的前端进入所述第一空腔(401)中与所述驱动壳(4)转动连接，所述转动轴一(403)的前后两侧对称设有锥齿轮一(404)，所述锥齿轮一(404)与锥齿轮二(405)啮合，
转动轴二(406)，所述转动轴二(406)与所述锥齿轮二(405)固定连接，且转动轴二(406)转动设置在所述第一空腔(401)前端，所述转动轴二(406)贯穿所述驱动壳(4)的前端固定连接有凸轮(407)，所述凸轮(407)与所述凸块(313)配合；
所述环境调节装置包括加热器(10)、散热装置、加湿器(7)和二氧化碳储箱(2)，所述加热器(10)设置在所述培养腔(101)的一侧端，所述散热装置包括散热片(16)，所述散热片(16)设置在所述培养腔(101)的后端，且散热片(16)内部设有流水管，所述流水管连接有抽水泵(11)和水箱(702)，且流水管、抽水泵(11)和水箱(702)中的水流循环；
所述水箱(702) 中设有冷却设备，用于将水箱( 702 ) 中的水保持恒温；
温度传感器一：所述温度传感器一设置在水箱(702) 内部，用于检测水箱(702) 内部的温度值；
温度传感器二：所述温度传感器二设置在散热片(16) 内部设置的流水管出水口，用于检测散热片(16) 内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值；
流速传感器：所述流速传感器设置在散热片(16) 内部设置的流水管内部，用于检测散热片( 16 ) 内部设置的流水管内部冷却水的流速；
报警器：所述报警器设置在所述设备主体(1) 的外部；
控制器，所述控制器与所述温度传感器一、温度传感器二、流速传感器和报警器电连接；
所述控制器基于所述温度传感器一、温度传感器二和流速传感器控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：控制器根据温度传感器(13) 检测出的培养腔(101) 中的温度值和公式(1)计算出培养腔(101) 中降低到预设温度时散热片(16) 和其内部设置的流水管的预设综合散热系数；
Figure FDA0003794540230000031
其中，λ为培养腔(101) 中降低到预设温度时散热片( 16 ) 和其内部设置的流水管的预设综合散热系数，Q为培养腔(101) 中降低到预设温度时单位时间所需的目标散热量，T1为温度传感器(13) 的检测值，A为培养腔(101) 侧壁的表面积，A1为散热片(16) 的表面积，θ为培养腔(101) 侧壁的导热系数，c为散热片(16) 的厚度；r为散热片( 16 ) 中流水管的半径，L为培养腔(101) 侧壁的厚度，ln为自然对数，T2为设备主体(1) 外表面的温度；
步骤2：控制器根据温度传感器一检测出的水箱(702) 内部的温度值、温度传感器二检测出的散热片(16) 内部设置的流水管出水口处冷却水的温度值、流速传感器检测出的散热片(16) 内部设置的流水管内部冷却水的流速、步骤1计算出的散热片(16) 和其内部设置的流水管的预设综合散热系数和公式(2)计算出抽水泵(11) 的理论工作系数，控制器比较抽水泵(11) 的理论工作系数和预设工作系数，若计算出的抽水泵(11) 的理论工作系数大于预设工作系数，控制器控制报警器报警；
Figure FDA0003794540230000041
其中，B为抽水泵(11) 的理论工作系数，V1为流速传感器的检测值，κ为冷却水的密度，S为散热片(16) 内部设置的流水管的过流面积，X为冷却水的定压比热容，J1为温度传感器二的检测值，J2为温度传感器一的检测值，T为培养腔(101) 中降低到的目标温度值，w为散热片(16) 内部设置的流水管的长度。
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述培养盒(6)安装在安装座(5)，所述安装座(5)的下端左右两侧对称设有滑块(103)，所述滑块(103)与滑轨(102)滑动连接，所述滑轨(102)设置在所述培养腔(101)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述二氧化碳储箱(2)设置在设备主体(1)的顶部，且二氧化碳储箱(2)通过进料管(201)与所述培养腔(101)连通，所述进料管(201)连接有阀门。
4.根据权利要求3所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述加湿器(7)设置在所述培养腔(101)远离加热器(10)的一侧端，所述加湿器(7)连接有供水装置，所述供水装置包括进水管(701)，所述进水管(701)贯穿培养腔(101)的侧端与水箱(702)中的储水腔(703)连通，所述水箱(702)与所述设备主体(1)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述监测组件设置在所述培养腔(101)的顶部，所述监测组件包括温度传感器(13)、湿度传感器(14)和二氧化碳浓度传感器(15)，所述温度传感器(13)、湿度传感器(14)和二氧化碳浓度传感器(15)与控制设备中的PLC控制器连接，所述控制设备中的PLC控制器与环境调节装置中的驱动设备连接，所述控制设备还包括触摸显示屏，且触摸显示屏与PLC控制器连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述设备主体(1)的前部设有自动开盖设备，所述自动开盖设备用于隔绝所述培养腔(101)和外界连通，所述自动开盖设备包括翻盖(9)，所述翻盖(9)靠近所述培养腔(101)的一端中部设有密封垫(901)，且密封垫(901)与培养腔(101)配合，所述翻盖(9)靠近所述培养腔(101)的一端上下两侧左右两端设有支铰座一(902)，下侧的支铰座一(902)与支铰杆四(903)转动连接，所述支铰杆四(903)与电动伸缩杆(12)和支铰杆五(904)转动连接，所述电动伸缩杆(12)设置在所述设备主体(1)的放置腔(104)中，所述放置腔(104)对称设置在所述设备主体(1)的下部左右两侧，所述支铰杆五(904)与支铰座二(905)转动连接，所述支铰座二(905)对称设置在设备主体(1)中部的左右两侧，所述支铰座一(902)与支铰座三(906)转动连接，所述支铰座三(906)对称设置在所述设备主体(1)的顶部左右两侧。
7.根据权利要求2所述的一种基于模块化的干细胞自动扩增培养设备，其特征在于：所述安装座(5)设有稳固机构，所述稳固机构用于固定连接培养盒(6)，所述稳固机构包括：
安装腔(501)，所述安装腔(501)设置在所述安装座(5)的上端中部，所述安装腔(501)中滑动设有安装板(505)，所述安装板(505)上用于放置培养盒(6)，所述安装板(505)远离培养盒(6)的一端固定连接有螺纹杆一(506)固定连接，且安装板(505)和安装腔(501)之间左右两侧对称设有弹簧三(537)；
动力腔(502)，所述动力腔(502)设置在所述安装座(5)的下侧内部，且动力腔(502)的左右两侧对称设有连接轴一(515)，左侧的连接轴一(515) 与带轮一(511)固定连接，右侧的连接轴一(515)与带轮二(514)固定连接，带轮一(511)通过传送带一(510)与带轮三(508)连接，带轮二(514)通过传送带二(512)与带轮四(509)连接；
螺纹套一(507)，所述螺纹套一(507)转动设置在所述动力腔(502)的内部，且螺纹套一(507)的下部与所述带轮三(508)和带轮四(509)固定连接，所述螺纹套一(507)的上部贯通动力腔(502)的上端进入安装腔(501)中与所述螺纹杆一(506)螺纹连接；
两个工作腔(504)，所述两个工作腔(504)对称设置在所述安装腔(501)的左右两侧，所述工作腔(504)的内部转动设有连接轴二(532)，所述连接轴二(532)与蜗杆(531)固定连接，所述蜗杆(531)与螺纹杆二(533)固定连接，所述螺纹杆二(533)与螺纹套二(534)螺纹连接，所述螺纹套二(534)贯穿工作腔(504)的侧端进入安装腔(501)中与稳固板(535)固定连接；
两个连接块四(536)，所述两个连接块四(536)分别与左右两侧的所述螺纹套二(534)固定连接，所述连接块四(536)和工作腔(504)之间固定设有弹簧四(513)；
两个锥齿轮三(516)，所述两个锥齿轮三(516)分别与左右两侧的所述连接轴一(515)固定连接，所述锥齿轮三(516)与锥齿轮四(517)啮合，所述锥齿轮四(517)与通过连接轴三(518)与蜗轮(520)、带轮五(519)固定连接，所述带轮五(519)通过传送带三(521)与带轮六(522)连接，所述带轮六(522)与齿轮(523)固定连接，所述蜗轮(520)与所述蜗杆(531)啮合；
两个滑动腔(538)，所述两个滑动腔(538)对称设置所述设备主体(1)的上端左右两侧，且滑动腔(538)内部滑动设有齿条(524)，所述齿条(524)与所述齿轮(523)啮合；
两个连接块五(526)，所述两个连接块五(526)分别与左右两侧的所述齿条(524)固定连接，所述连接块五(526)远离齿条(524)的一端上侧固定设有弹簧五(527)，所述弹簧五(527)与导向板(530)连接，所述导向板(530)与转动杆一(529)转动连接，所述转动杆一(529)通过连接轴四(528)与转动杆二(525)转动连接，所述转动杆二(525)与所述连接块五(526)的下侧转动连接；
两个连通腔(503)，所述两个连通腔(503)对称设置在所述安装座(5)的左右两侧，且连通腔(503)将工作腔(504)与动力腔(502)连通，且连通腔(503)中设有所述连接轴一(515)；
所述连接轴三(518)的前部贯穿设备主体(1)与外界的旋钮固定连接。
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