CN213232314U - 一种活细胞监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种活细胞监测装置，包括培养箱、控制箱、检测装置，所述培养箱与检测装置通过气管连接，用于将培养箱内的气体通过气管输送至检测装置内，所述培养箱与控制箱采用电连接，用于检测与控制培养箱内的气体环境，所述检测装置与控制箱采用电连接，用于自动控制检测装置。本实用新型通过将培养箱、控制箱和检测装置设置为一体，以实现培养与监测同步进行，且其具有价格低廉，操作方便、加热均匀、温度湿度浓度控制精确等特点。

Description

一种活细胞监测装置

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及的是一种适用于活细胞培养与实时监测的活细胞监测装置。

背景技术

细胞培养是指在体外模拟体内环境(无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等)，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养也叫细胞克隆技术，在生物学中的正规名词为细胞培养技术。不论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来说，细胞培养都是一个必不可少的过程，细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。

传统的细胞培养箱可以为细胞培养提供高质量的培养环境，但传统的培养箱只能培养细胞，无法实时观察细胞的培养过程，必须将细胞培养器皿放置到显微镜下观察，这种传统做法操作十分繁琐，容易操作污染。针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种活细胞工作站装置，为工作人员了解细胞培养过程提供了便利。

发明内容

本实用新型目的在于针对上述问题，提供一种能够给活细胞提供正常生长环境的用于活细胞培养与实时监测的一种活细胞监测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种活细胞监测装置，包括培养箱、控制箱、检测装置，所述培养箱与检测装置通过气管连接，用于将培养箱内的气体通过气管输送至检测装置内，所述培养箱与控制箱采用电连接，用于检测与控制培养箱内的气体环境，所述检测装置与控制箱采用电连接，用于自动控制检测装置。

所述检测装置包括CCD相机、显微镜、培养盒、驱动机构和安装架；所述CCD相机、显微镜和驱动机构分别安装于安装架上；所述培养盒安装于驱动机构上，且设置于CCD相机的下方，以便于CCD相机对培养盒内的活细胞进行检测；

优选的，所述驱动机构包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，所述X轴驱动机构安装于Y轴驱动机构上，以实现与Y轴驱动机构进行同步运动；

优选的，所述X轴驱动机构包括第一动力机构、第一底板、第一轨道和安装板，所述第一动力机构采用电机和滚珠丝杆副结构，所述第一底板安装于滚珠丝杆副的螺母上，以通过电机和滚珠丝杆副结构进行驱动，所述第一轨道安装于第一底板上，所述安装板安装于第一轨道上，以实现在第一轨道上进行X轴方向的位移；

优选的，所述Y轴驱动机构包括第二动力机构、第二底板和第二轨道，所述第二动力机构采用电机和滚珠丝杆副结构，所述第二底板安装于滚珠丝杆副的螺母上，以通过电机和滚珠丝杆副结构进行驱动，所述第二轨道安装于第二底板上，且所述第二轨道的滑块与X轴驱动机构相连。

作为本实用新型的进一步方案：所述连接板上还设有用于放置培养盒的凹槽。

作为本实用新型的进一步方案：所述Y轴驱动机构上还设有一个及以上的传感器，以对X轴驱动机构和Y轴驱动机构的驱动位置进行检测与限位。

所述检测装置还包括Z轴自动聚焦机构，所述Z轴自动聚焦机构设置于驱动机构的正下方；

优选的，所述Z轴自动聚焦机构包括驱动电机、支架、光电传感器、挡片、外罩，所述驱动电机安装于支架上，并通过其驱动端与显微镜的手动调焦轴相连，当检测装置开机后，驱动电机驱动显微镜的手动调焦轴进行转动，并转动至光电传感器被挡片挡住的位置，并将此位置设置为零点位置，以便后续基于此零点位置实现Z轴的自动聚焦。

所述检测装置还包括自动物镜转换机构，所述自动物镜转换机构包括驱动电机、齿轮组、检测传感器、固定底板和转盘，所述驱动电机通过齿轮组与安装有物镜转换器的转盘连接，并通过检测传感器对其初始位置进行检测与确定。

所述培养盒包括盒体、盒盖、手柄和气体输入口，所述盒体内设空腔，以通过与盒盖的配合形成一个密闭空间，以用于放置用于培养活细胞的培养器皿；所述手柄安装于盒盖上，用于打开或关闭盒盖；所述气体输入口设置于培养盒上，用于通过气管与培养箱进行连接，以便培养箱内的气体通过气泵输送至培养盒内。

优选的，所述盒盖包括透明钢化玻璃、透明电加热膜、温度传感器固定板和盖板，所述透明电加热膜、透明钢化玻璃和固定板从上至下依次安装于盖板的下表面上，所述温度传感器安装于固定板上，通过温度传感器的检测，对盒盖上的透明电加热膜进行加热温度的检测与温度数据的反馈，以保障培养盒内温度的均匀，且可用于防止透明钢化玻璃产生冷凝现象。

优选的，所述盒体上设有环形线槽，所述环形线槽内设电加热丝，用于为盒体提供热量；

优选的，所述环形线槽中还设置有密封圈，用于防止培养盒中的气体产生外泄；

作为本实用新型的进一步方案：所述盒体的底部还设有弹片，以用于培养器皿弹性放置于盒体内。

作为本实用新型的进一步方案：所述盒体中还设置有透明玻璃板，用于防止培养盒中气体的外泄，以有效保证盒体中的培养环境。

作为本实用新型的进一步方案：所述盒体、盒盖通过螺栓连接。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

（1）本实用新型通过将培养箱、控制箱和检测装置设置为一体，以实现培养与监测同步进行，且其具有价格低廉，操作方便、加热均匀、温度湿度浓度控制精确等特点。

（2）本实用新型中通过在检测装置中设置有CCD相机，为活细胞成像提供自动装置，以实现对活细胞生长状态的实时观察，并通过与控制箱的电连接，以对实时观察的数据进行收集与处理。

（3）本实用新型中的细胞培养包括培养箱和培养盒，为活细胞等试样的生长提供恒定适合的温度、CO2浓度及湿度的培养环境，并通过控制箱的检测与控制，使培养箱对培养盒所提供的气体保持其恒定适合的温度、CO2浓度及湿度。

（4）本实用新型中的培养盒盒盖上设有透明电加热膜，以对培养盒盖整体进行加热并可防止培养盒盖中透明钢化玻璃冷凝。

（5）本实用新型中的培养盒盒体中可放置各种细胞培养器皿，培养盒体中设置有温度传感器及电加热丝，通过电加热丝，将培养盒内部保持恒定适合的温度环境。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构轴测示意图；

图2是本实用新型中检测装置的轴测示意图；

图3是本实用新型中检测装置的X轴驱动机构与Y轴驱动机构结构示意图；

图4是本实用新型中Z轴自动聚焦机构的结构轴测示意图；

图5是本实用新型中自动物镜转换机构的结构轴测示意图；

图6是本实用新型中培养盒的结构轴测示意图；

图7是本实用新型中培养盒盒盖的结构爆炸示意图；

图8是本实用新型中培养盒盒体的结构轴测示意图。

其中：

1：培养箱、2：控制箱、3：检测装置、3-1：CCD相机、3-2：显微镜、3-3：培养盒、3-4：X轴驱动机构、3-41：第一导轨、3-5：Y轴驱动机构、3-51：第二导轨、3-6：连接板、3-7：Z轴自动聚焦机构、3-71：驱动电机、3-72：支架、3-73：外罩、3-8：安装架、3-9：自动物镜转换机构、3-91。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后，仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参见图1所示，本实用新型提供的一种活细胞监测装置，包括培养箱1、控制箱2、检测装置3，所述培养箱1与检测装置3通过气管（未标示）连接，所述培养箱1与控制箱2采用电连接，所述检测装置3与控制箱3采用电连接。

作为本实用新型的进一步实施例：参见图2和图3所示，所述检测装置3包括CCD相机3-1、显微镜3-2、培养盒3-3、X轴驱动机构3-4、Y轴驱动机构3-5和安装架3-8；所述CCD相机3-1、显微镜3-2和Y轴驱动机构3-5分别安装于安装架3-8上；所述培养盒3-3通过连接板3-6与驱动机构进行连接，且设置于CCD相机3-1的下方，以便于CCD相机3-1对培养盒3-3内的活细胞进行检测；所述X轴驱动机构3-4安装于Y轴驱动机构3-5上，以通过Y轴驱动机构3-5的驱动控制X轴驱动机构3-4进行Y轴方向的位移；

优选的，所述X轴驱动机构3-4和Y轴驱动机构3-5的动力机构均为电机和滚珠丝杆副相配合的结构；

优选的，所述连接板3-6上还设有用于放置培养盒3-3的凹槽。

优选的，所述X轴驱动机构3-4上还包括用于安装连接板3-6的第一导轨3-41，所述Y轴驱动机构3-5上还包括用于安装X轴驱动机构3-4的第二导轨3-51；

优选的，所述Y轴驱动机构3-5上还设有一个及以上的传感器（未标示），以对X轴驱动机构3-4和Y轴驱动机构3-5的驱动位置进行检测与限位。

作为本实用新型的进一步实施例：参见图4所示，所述检测装置3还包括Z轴自动聚焦机构3-7，所述Z轴自动聚焦机构3-7设置于驱动机构的正下方；

优选的，所述Z轴自动聚焦机构3-7包括驱动电机3-71、支架3-72、光电传感器（未标示）、挡片（未标示）、外罩3-73，所述驱动电机3-71安装于支架3-72上，并通过其驱动端与显微镜3-2的手动调焦轴（未标示）相连，当检测装置3开机后，驱动电机3-71驱动显微镜3-2的手动调焦轴（未标示）进行转动，并转动至光电传感器（未标示）被挡片（未标示）挡住的位置，并将此位置设置为零点位置，以便后续基于此零点位置实现Z轴的自动聚焦。

作为本实用新型的进一步实施例：参见图5所示，所述检测装置3还包括自动物镜转换机构3-9，所述自动物镜转换机构3-9包括驱动电机（未标示）、齿轮组（未标示）、检测传感器（未标示）、固定底板3-94和转盘3-96，所述驱动电机（未标示）通过齿轮组（未标示）与安装有物镜转换器3-95的转盘3-96连接，并通过检测传感器（未标示）对其初始位置进行检测与确定。

作为本实用新型的进一步实施例：参见图6至图8所示，所述培养盒3-3包括盒体3-31、盒盖3-32、手柄3-33和气体输入口3-34，所述盒体3-31内设空腔，以通过与盒盖3-32的配合形成一个密闭空间，以用于放置用于培养活细胞的培养器皿；所述手柄3-33安装于盒盖3-32上，用于打开或关闭盒盖3-32；所述气体输入口3-34设置于培养盒3-3上，用于通过气管（未标示）与培养箱1进行连接，以便培养箱内的气体通过气泵输送至培养盒3-3内。

优选的，所述盒盖3-32包括透明钢化玻璃3-321、透明电加热膜3-322、温度传感器3-323固定板3-324和盖板3-325，所述透明电加热膜3-322、透明钢化玻璃3-321和固定板3-324从上至下依次安装于盖板3-325的下表面上，所述温度传感器3-323安装于固定板3-324上，通过温度传感器3-323的检测，对盒盖3-32上的透明电加热膜3-322进行加热温度的检测与温度数据的反馈，以保障培养盒内温度的均匀，且可用于防止透明钢化玻璃3-321产生冷凝现象。

优选的，所述盒体3-31上设有环形线槽3-311，所述环形线槽3-311内设电加热丝（未标示），用于为盒体提供热量；

优选的，所述环形线槽3-311中还设置有密封圈（未标示），用于防止培养盒3-3中的气体产生外泄；

作为本实用新型的进一步实施例：所述盒体3-31的底部还设有弹片（未标示），以用于培养器皿弹性放置于盒体3-31内。

作为本实用新型的进一步实施例：所述盒体3-31中还设置有透明玻璃板（未标示），用于防止培养盒3-3中气体的外泄，以有效保证盒体3-31中的培养环境。

作为本实用新型的进一步实施例：所述盒体3-31、盒盖3-32通过螺栓连接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活细胞监测装置，其特征在于：包括培养箱、控制箱、检测装置，所述培养箱与检测装置通过气管连接，用于将培养箱内的气体通过气管输送至检测装置内，所述培养箱与控制箱采用电连接，用于检测与控制培养箱内的气体环境，所述检测装置与控制箱采用电连接，用于自动控制检测装置；

所述检测装置包括CCD相机、显微镜、培养盒、驱动机构和安装架，所述CCD相机、显微镜和驱动机构分别安装于安装架上，所述培养盒安装于驱动机构上，所述培养盒通过连接板与驱动机构进行连接，且设置于CCD相机的下方，用于通过CCD相机对培养盒内的活细胞进行检测。

2.根据权利要求1所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述驱动机构包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，所述X轴驱动机构安装于Y轴驱动机构上；

所述X轴驱动机构包括第一动力机构、第一底板、第一轨道和安装板，所述第一动力机构采用电机和滚珠丝杆副结构，所述第一底板安装于滚珠丝杆副的螺母上，以通过电机和滚珠丝杆副结构进行驱动，所述第一轨道安装于第一底板上，所述安装板安装于第一轨道上，以实现在第一轨道上进行X轴方向的位移；

所述Y轴驱动机构包括第二动力机构、第二底板和第二轨道，所述第二动力机构采用电机和滚珠丝杆副结构，所述第二底板安装于滚珠丝杆副的螺母上，以通过电机和滚珠丝杆副结构进行驱动，所述第二轨道安装于第二底板上，且所述第二轨道的滑块与X轴驱动机构相连。

3.根据权利要求2所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述连接板上还设有用于放置培养盒的凹槽。

4.根据权利要求2所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述Y轴驱动机构上还设有一个及以上的传感器。

5.根据权利要求1所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述检测装置还包括Z轴自动聚焦机构，所述Z轴自动聚焦机构设置于驱动机构的正下方。

6.根据权利要求5所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述Z轴自动聚焦机构包括驱动电机、支架、光电传感器、挡片、外罩，所述驱动电机安装于支架上，并通过其驱动端与显微镜的手动调焦轴相连，当检测装置开机后，驱动电机驱动显微镜的手动调焦轴进行转动，并转动至光电传感器被挡片挡住的位置，并将此位置设置为零点位置，以便后续基于此零点位置实现Z轴的自动聚焦。

7.根据权利要求6所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述检测装置还包括自动物镜转换机构，所述自动物镜转换机构包括驱动电机、齿轮组、检测传感器、固定底板和转盘，所述驱动电机通过齿轮组与安装有物镜转换器的转盘连接。

8.根据权利要求1所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述培养盒包括盒体、盒盖、手柄和气体输入口，所述盒体内设空腔，以通过与盒盖的配合形成一个密闭空间，以用于放置用于培养活细胞的培养器皿；所述手柄安装于盒盖上，用于打开或关闭盒盖；所述气体输入口设置于培养盒上，用于通过气管与培养箱进行连接，以便培养箱内的气体通过气泵输送至培养盒内。

9.根据权利要求8所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述盒盖包括透明钢化玻璃、透明电加热膜、温度传感器固定板和盖板，所述透明电加热膜、透明钢化玻璃和固定板从上至下依次安装于盖板的下表面上，所述温度传感器安装于固定板上，通过温度传感器的检测，对盒盖上的透明电加热膜进行加热温度的检测与温度数据的反馈，以保障培养盒内温度的均匀，且可用于防止透明钢化玻璃产生冷凝现象；

所述盒体上设有环形线槽、弹片和透明玻璃板，所述环形线槽内设电加热丝，用于为盒体提供热量；所述弹片设置于盒体的底部，用于弹性安放培养器皿；所述透明玻璃板用于防止盒体内的气体产生外泄。

10.根据权利要求9所述的活细胞监测装置，其特征在于：所述环形线槽中还设置有密封圈。

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