CN217948154U - 移动式细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及细胞培养技术领域，公开一种移动式细胞培养装置，其配置成可装入及移出一操作架，操作架构造为提供一个或多个移动式细胞培养装置的集中放置以及培养系统，移动式细胞培养装置包括：用以构建细胞培养环境并放置有培养皿的培养仓；用以维持培养仓内部的保持预期培养环境的维持系统；用以控制维持系统运行的控制器；其中，移动式细胞培养装置与操作架的方向的连接界面设置有用以与操作架的气体供应接口和/或电力供应接口连接的装置，使得移动式细胞培养装置在装入操作架之后，切换至由操作架的气体供应接口向移动式细胞培养装置提供气体供应，以及控制切换至由操作架的电力供应接口向移动式细胞培养装置的电源充电。

Description

移动式细胞培养装置

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，具体而言涉及一种移动式细胞培养装置。

背景技术

细胞培养是生命科学与医疗相关领域的基础性工作，需要将细胞培养皿保持在适宜的条件下，例如温度37摄氏度和浓度为5％的二氧化碳气体与高湿度环境。目前的细胞培养装置普遍采用箱式结构，由多人共同使用，容易引起混用或者误用导致的细菌感染，由于培养箱内部环境为生理环境，有利于细菌生长，易于导致细菌感染。细胞培养箱通常由实验室内的多人共同使用，由于使用习惯不同、对实验室或者科研管理的执行不够严格等原因，培养箱全面污染导致整个实验室工作全面停止的情况屡见报导，甚至可能导致已经投入很多时间、人力、物力的科研项目和计划非正常终结。

另外，由于传统的箱式细胞培养装置不具备可移动性，而在科学研究和试验过程中，经常需要将活细胞样品在实验室间运送，会导致培养皿中的细胞在一定时间内偏离生理状态，根据运送距离，脱离时间可能长达几十分钟到数小时，由此导致细胞偏离正常状态，为科学研究或医疗应用带来负面影响，同时也限制了活细胞的运输范围。即使在同一实验室中进行，典型情况下，细胞培养装置与测量成像装置分置在不同房间，开始测量前，细胞样品也会有一段时间脱离最佳培养环境，为科学研究或医疗应用带来负面影响。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的第一方面提出一种移动式细胞培养装置，所述移动式细胞培养装置可装入及移出一操作架，所述操作架构造为提供一个或多个移动式细胞培养装置的集中放置以及培养系统，所述移动式细胞培养装置包括：

用以构建细胞培养环境并放置有培养皿的培养仓；

用以维持所述培养仓内部的保持预期培养环境的维持系统，所述维持系统被设置成在移动式细胞培养装置从操作架移出之后能够在移动式细胞培养装置内部独立地实现气体含量保持、温度保持以及湿度保持，所述维持系统由移动式细胞培养装置内置的气源和电源分别提供气体和电力供应；

用以控制所述维持系统运行的控制器；

其中，所述移动式细胞培养装置在沿着装入所述操作架的方向的连接界面上，设置有用以与操作架的气体供应接口和/或电力供应接口连接的装置，使得所述移动式细胞培养装置在装入所述操作架之后，被控制切换至由所述操作架的气体供应接口向移动式细胞培养装置提供气体供应，以及控制切换至由所述操作架的电力供应接口向移动式细胞培养装置的电源充电。

在可选的实施例中，所述维持系统包括由所述控制器控制的气体供应装置，所述气体供应装置被设置成根据培养仓的内部环境数据向移动式细胞培养装置内部供应气体。

在可选的实施例中，所述气体供应装置包括置于移动式细胞培养装置内部的至少一个气瓶，所述至少一个气瓶被设置成受控地经由一气体管道向培养仓供气。

在可选的实施例中，所述至少一个气瓶可拆卸地安装至所述移动式细胞培养装置内部。

在可选的实施例中，所述气体供应装置包括位于气体管道的管道线路位置和/或气瓶出口位置的控制阀，在所述移动式细胞培养装置从所述操作架移出时，所述控制器控制所述控制阀的开启与关闭。

在可选的实施例中，所述维持系统包括由所述控制器控制的温度保持装置，所述温度保持装置被设置成根据内部环境数据而保持所述培养仓内部的温度保持在预定范围。

在可选的实施例中，所述温度保持装置包括至少一设置位于所述移动式细胞培养装置内部、用以为所述培养仓加热的电加热器。

在可选的实施例中，所述维持系统包括一湿度保持装置，所述湿度保持装置被设置成用于保持所述培养仓内部的湿度在预定范围。

在可选的实施例中，所述湿度保持装置为设置位于所述培养仓内部的盛放有水的敞口器皿，通过自然蒸发进行湿度维持。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置内置的电源包括至少一个可二次充电的电池组。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置配置有一外部充电接口，所述外部充电接口用于接收外部的电源输入，向电池组充电。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置还包括显示屏模块，用于显示细胞培养装置的状态参数。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置还包括用户设定模块，用于设置细胞培养装置的运行参数。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置还包括通信模块，用以与操作架或外界装置进行数据交互。

在可选的实施例中，所述移动式细胞培养装置包括与所述控制器连接的加速度传感器。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型实施例的细胞培养装置的示意图。

图2是本实用新型实施例的细胞培养装置的内部结构示意图。

图3是本实用新型实施例的细胞培养装置的后面板结构示意图。

图4是本实用新型实施例的细胞培养装置的气路结构示意图。

图5是本实用新型实施例的细胞培养装置的具有缓冲机构的壳体的示意图。

图6是本实用新型实施例的细胞培养系统的示意图。

图7是本实用新型实施例的细胞培养系统的容纳腔的插入方向底部的接口示意图。

图8是本实用新型实施例的细胞培养系统的气路通路结构示意图。

图9是本实用新型实施例的细胞培养系统的电气通路结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

细胞培养装置

结合图1所示的示例的细胞培养装置100，采用内置电源和气源的设计，通过自动化连续监测细胞培养装置内部的培养仓的环境参数，包括温度、湿度和二氧化碳含量，并与预设环境控制标准进行比较，控制通过内置的气源自动补充二氧化碳气体，控制自动升温处理，从而使得培养仓内维持利于细胞生长的理想的生理环境。

结合图示的示例性实施例的细胞培养装置100，包括箱体，提供构建细胞培养环境的载体和支撑。作为可选的方式，箱体包括外箱体100A、内箱体100B以及设置在外箱体100A与内箱体100B之间的夹层空间中的缓冲材料100C，如图5所示。

作为可选的方式，外箱体100A、内箱体100B可采用塑料或者金属材质，制备成一定的形状，尤其是规则外形形状，例如图示的实施例的方形，从而利于在独立使用以及转移过程中放入保护箱中，易于实现组合、堆叠或者其他方式的临时存放和防护。

作为可选的实施例，外箱体100A的至少一个侧面或者底面可以形成利于使多个细胞培养装置堆叠或者并排排列而保持一定稳定性的结构，包括但不限于诸如滑轨、卡槽或者卡扣式配合结构。

前述的缓冲材料100C，可采用例如弹簧、发泡材料、充气囊袋等，分别通过有利的方式装在外箱体100A与内箱体100B之间的夹层内。图示中以弹簧为例，多个弹簧分别设置在外箱体100A与内箱体100B之间的夹层内，并且每个弹簧的两端分别固定到外箱体100A、内箱体100B上。

在另外的实施例中，缓冲材料100C还可以采用发泡材料制成的板材，分别通过胶层固定到夹层内，使得外箱体100A、内箱体100B以及缓冲材料100C构成整体。

由此，通过双层箱体与缓冲材料的设计，减少移动过程中对细胞培养装置100的振动影响，并提高保温效果，减少温度的补偿，延长系统续航能力。

图1、2示例性地示出了细胞培养装置的设计。

本发明实施例的细胞培养装置100具有根据细胞培养装置100内部环境数据使细胞培养装置100内部保持预期培养环境的维持系统。

维持系统被设置成在细胞培养装置100从操作架1000的容纳腔移出之后能够在细胞培养装置100内部独立地实现气体含量保持、温度保持以及湿度保持，维持系统由细胞培养装置100内置的气源和电源分别提供气体和电力供应。

如图2所示的示例的细胞培养装置的内部结构示意图，在箱体内设置了至少一个培养仓101，位于由内箱体100B定义的内部空腔中。

在可选的实施例中，内箱体100B定义的内部空腔被一隔板100D分割成上部分空腔和下部分空腔，前述的培养仓101位于上部分空腔。

培养仓101内部构建利于细胞生长的生理环境，例如一定的温湿度环境以及气体环境，典型的环境例如37摄氏度、浓度为5％的二氧化碳气体和95％以上相对饱和湿度。在一些实施例中，相对饱和湿度可达到100％。

在培养仓101内部存放用于细胞培养的培养皿102，如图2所示。

前述的内部环境数据包括细胞培养装置100的培养仓101内部的二氧化碳含量、温度以及湿度中的至少一种，可基于二氧化碳气体传感器、温度传感器以及湿度传感器进行实时的检测。

例如，在图2所示的示例中，细胞培养装置100内部设置用于监测培养仓101内部环境数据的传感器组件，包括用于监测二氧化碳含量的气体传感器109A、用于监测培养仓内温度的温度传感器109B以及用于监测培养仓内湿度的湿度传感器109C，以设定的周期对培养仓101内部的环境参数进行监测和反馈。

在可选的实施例中，维持系统包括由控制器106控制的气体供应装置，气体供应装置被设置成根据内部环境数据向细胞培养装置100内部供应二氧化碳气体。

结合图2，气体供应装置包括置于细胞培养装置100内部的至少一个气瓶103，至少一个气瓶103被设置成受控地经由一气体管道104向培养仓101供气。气瓶103内存储有二氧化碳气体

可选地，至少一个气瓶103可拆卸地安装至细胞培养装置100内部。

在本发明的实施例中，气体供应装置包括位于气体管道104的管道线路位置和/或气瓶103出口位置的控制阀，在细胞培养装置100从操作架1000移出时，控制器106操作控制阀的开启与关闭。

如图2所示的可选实施例，细胞培养装置100内置的用以存储二氧化碳气体的气瓶103，在其出气口位置设置流量阀103A，流量阀103A的出口通过气体管道104与培养仓101的内部连通，由此可通过气瓶103向培养仓内补充二氧化碳气体。可选的方案中，气体管道104的管道线路中设置有减压阀。

其中，气体管道104的第一端可设置快换接头，例如止回快接头，与流量阀103A的出口端快速连接。气体管道104的第二端连接并装入到培养仓101的侧壁，与培养仓101的内部连通。

在可选的示例中，气瓶103采用可更换式设计，当需要更换气瓶时，可通过快换接头与气体管道104的第一端实现快速更换。例如，在装入气瓶103之后，通过打开流量阀103A，使得气瓶103与气体管道104接通。

在可选的实施例中，流量阀103A可采用电驱动的流量阀，由前述的控制器106控制。

在本发明的示例中，气体管道104的第一端的快换接头与流量阀103A的出口端的接头采用公母对插式快换接头设计。

在可选的实施例中，前述的维持系统包括由控制器106控制的温度保持装置，温度保持装置被设置成根据内部环境数据而保持培养仓101内部的温度保持在预定范围。

其中，温度保持装置包括至少一设置位于细胞培养装置100内部、用以为培养仓加热的电加热器108。

例如，电加热器108被设置成加热片的形式，安装位于培养仓101的内部，例如位于培养仓101的内部底面位置，可通过培养仓内部的空气流动进行均匀加热。

在可选的实施例中，维持系统包括一湿度保持装置，湿度保持装置被设置成用于保持培养仓101内部的湿度在预定范围，例如维持在100％的湿度水平。

其中，湿度保持装置包括设置位于培养仓101内部的加湿装置111。

例如，如图2所示的示例，培养仓101内部设置的加湿装置111，可采用水平放置的盛放有水的敞口容器，通过自然蒸发进行加湿，以维持培养仓101内部的湿度水平在100％。

在可选的实施例中，前述湿度传感器109C检测到湿度降低时，表明加湿装置111内处于缺水状态，无法通过蒸发进行湿度水平的维持，则需要进行补充水。控制器106可控制通过报警装置进行报警提醒。

如图2所示的示例，培养仓101内部还设置有风扇组件107，通过控制器106控制其运行，由此通过空气流动，促使培养仓101中的气体、温度和湿度保持均匀状态。

如图2所示，培养仓101的侧壁上还设有至少一个气体出口110，用于平衡培养仓101的内外压力。

应当理解，在图2所示的示例中，细胞培养装置100上配置的用于监测培养仓101内部环境数据的传感器组件，均被设置位于培养仓101内部，实现对二氧化碳气体含量、温度和湿度的直接检测。电加热器108、用于实现培养仓内气体循环的风扇组件107，均设置位于培养仓101内部。

在另外的实施例中，为了保持培养仓101的相对独立并且易于清理，在细胞培养装置100的内箱体100B内部还形成有第二仓体，相对于培养仓101来说形成一个独立的空间，例如位于培养仓101的外部侧面的、适当形状和尺寸的腔体，利于在其中安装前述电加热器108、用于实现培养仓内气体循环的风扇组件107以及传感器组件，第二仓体独立于培养仓101并且保持与培养仓101的连通状态。例如，第二仓体的腔体设计为长条形形状，腔体的两端分别连通道培养仓的两端，风扇组件107设置在第二仓体内，通过风扇组件107的运行，实现气体在第二仓体与培养仓101内的循环。而且在电加热器108运行进行升温时，通过热空气在第二仓体与培养仓101内的循环实现均匀加热升温。

在可选的实施例中，风扇组件107、电加热器108和气体传感器109A可设置在第二仓体内。

结合图2所示，细胞培养装置100内置的电源包括至少一个可二次充电的电池组105。电池组105通过在图示中未表示的电源电路向各个用电器件提供电力供应，例如向控制器106、风扇组件107、电加热器108、气体传感器109A、温度传感器109B、湿度传感器109C、加湿装置111等器件供电。

电源电路可采用现有的供电电路设计，例如包括一个或者多个DC-DC模块的电路，实现不同的电压的输出，从而实现对不同的器件的电力供应。

在前述实施例中，电池组106尤其是优选采用多个可二次充电的电池单元(Cell)通过串联和/或并联形成，其中配置有电池管理单元(BMS)用于实现对电池的充放电管理和电池状态检测。前述的可二次充电的电池单元(Cell)可采用锂基质电池或者镍氢电池等电池单元。

优选地，电池组105可拆卸地安装至细胞培养装置100内部，电池组106采用可更换式设计，当电池组的电量不足时，可通过换电的方式实现电池组的快速更换，从而利于在细胞培养装置100单独使用时可以方便地更换电池组，实现长时间独立使用。

在另外一些实施例中，细胞培养装置100配置有至少两块电池组100，实现电源的冗余设计。

可选的实施例中，细胞培养装置100还配置有充电电路，与前述的控制器106连接，通过接入外部电源，尤其是直流电源，实现对电池组106的充电。例如，通过便携式的移动电源对电池组进行充电。

在可选的实施例中，充电电路对应配置有一外部充电接口115，外部充电接口115用于接收外部的电源输入，向电池组105充电。外部充电接口115可采用圆口、方口、Type-C接口、USB-A接口等，接收外部的电源供应输入。该外部充电接口115与培养仓内设置的充电电路连接，用于接收外部的电源输入并向电池组105充电。图3所示的示例中，以圆口充电接口为例进行说明。

结合图2所示的示例，控制器106可采用嵌入式处理器，具有低功耗的特性，用于实现对细胞培养装置100的控制。

细胞培养装置100的风扇组件107、电加热器108以及前述的气体传感器109A、温度传感器109B、湿度传感器109C均与前述控制器106电连接，并由控制器106控制运行。

作为可选的实施例，前述的气瓶103、流量阀103A、电池组105、控制器106均被设置在下部分空腔内。在优选的实施例中，围绕在前述下部分空腔的外围的对应箱体部位，可配置窗口并以盖板进行封闭，尤其是盖板以卡扣的形式盖紧在窗口位置，从而有利于从外部操作窗口位置的盖板，以实现快速更换电池组105或者气瓶103。

在可选的实施例中，从流量阀103A的出口延伸至培养仓101的前述气体管道104的管路上设置有电磁阀117，与前述的控制器106连接，控制器106控制电磁阀117的开关和/或开度大小。其中，电磁阀117可采用电磁流量阀或者其他的电控流量阀，用于控制二氧化碳气体向培养仓的补充。

在一些实施例中，控制器106根据监测的培养仓101内的温度、湿度、二氧化碳含量来分别控制气体供应装置、温度保持装置的运行以及监测湿度保持装置的状态，调控培养仓内的环境，以维持理想的培养环境。

例如，结合图2、4所示，当监测到的二氧化碳含量低于预定的水平时，例如低于5％，控制器106控制电磁阀117打开，由气瓶103经由气路管道104向培养仓101补充二氧化碳气体，直至培养仓中的二氧化碳浓度达到预定的水平，控制关闭电磁阀117。

当监测到培养仓中的环境温度低于预定温度时，控制器106控制加热片开始工作，直至温度上升到预定的水平，例如37摄氏度，控制关闭加热片。

在本发明的实施例中，前述风扇组件107被设置成由控制器106控制保持持续的运行，通过持续的气体循环，促使培养仓中的气体、温度和湿度保持均匀状态。在可选的方案中，可采用恒定转速或者其他适当的控制策略，控制风扇组件107的运行。

作为可选的实施例，细胞培养装置100还配置有通讯模块，例如无线网络收发模块，用于建立与用户设备之间的通讯连接。通讯模块可采用基于IEEE协议的Wifi模块，基于蜂窝网络的无线通信模块，或者基于蓝牙协议的蓝牙模块等，与控制器106连接，通过无线传输协议实现细胞培养装置100接入无线局域网或者互联网中，使得用户可通过其设备(例如手持式移动通信设备，移动式平板电脑等)与细胞培养装置100建立通讯连接，从而接受细胞培养装置100发送的检测数据，或者向细胞培养装置100发送控制指令，例如基于监测的培养仓内的温度、湿度、二氧化碳含量发送控制指令，由上述控制器执行以控制气体供应装置、温度保持装置、湿度保持装置的运行。

在一些实施例中，上述无线网络收发模块包括上述基于IEEE协议的Wifi模块、基于蜂窝网络的无线通信模块以及基于蓝牙协议的蓝牙模块中的至少两种，它们被以有利的方式集成在一个模块上.

在一些实施例中，细胞培养装置100还配置有加速度传感器，与上述控制器106连接。通过加速度传感器感应检测细胞培养装置100的倾倒或者倒放状态，避免对培养皿内的细胞培养造成不可逆的后果。

在一些实施例中，结合图1所示，在细胞培养装置100的前面板上设置有显示屏120，显示屏120可采用LCD显示屏、LED显示屏等，与控制器106连接，并可由电池组105供电，通过显示屏120显示细胞培养装置100的状态信息，包括但不限于培养仓的温度、湿度、二氧化碳浓度、电池电量、气瓶剩余气量等信息。

作为可选的实施例，显示屏120可以是触控式显示屏。

在一些实施例中，在细胞培养装置100的前面板上还可以设置至少一个输入装置，例如操作面板型输入装置，用于提供操作该细胞培养装置100的输入界面接口。尤其优选的是，前述触控式显示屏构成输入装置。

在可选的示例中，如图1所示的示例中，在显示屏120的周围还可以设置至少一个控制按钮150，其与控制器106连接，作为控制显示屏120点亮的控制开关。例如，在一些实施例中，响应于外部触发控制按钮，点亮显示屏120并显示信息。

在一些实施例中，显示屏120的点亮模式被设置为延迟熄灭，例如，响应于外部触发控制按钮，点亮显示屏120并显示信息，并且在延迟预定的时间后，显示屏120自动熄灭，从而节约电量。

在一些实施例中，结合图1所示，在细胞培养装置100的前面板上还设置有拉手130，供用户操作。

在可选的实施例中，细胞培养装置100设置有可被操作打开的仓门，在仓门闭锁状态下，细胞培养装置100保持密闭状态。在仓门被操作打开时，可对存放于细胞培养装置100内的培养皿102进行操作、取放等处理。

在一些实施例中，结合图1所示，细胞培养装置100的前面板上还设置有用户身份认证模块140，用于提供确认用户身份信息的界面或者入口，例如密码验证模块、生物信息验证模块等，与控制器106连接，用于确认用户的身份信息，从而允许用户对细胞培养装置100的操作，包括但不限于响应于身份验证通过，允许用户打开细胞培养装置100从而操作位于培养仓101内的培养皿，调控培养仓101内的环境参数等。

在另外的一些实施例中，用户身份认证模块140包括一可被识别的标记，例如二维码或者条形码，用户可通过扫描该标记来验证身份，响应于验证通过则允许对细胞培养装置100的操作，否则禁止对细胞培养装置100的操作。

结合图3所示示例的细胞培养装置100的后面板的示意图，在该后面板上设置有第二气路接口112和电触点113，其中第二气路接口112优选采用止回快接头，用于实现快速对接。电触点113优选采用与POGO-PIN适配的电触点。

在可选的实施例中，细胞培养装置100的后面板还设置有电源开关114，用于在细胞培养装置100作为移动式的细胞培养装置独立使用或者转移时，控制开启或者关闭细胞培养装置100的内部电力供应，使得控制器、各个传感器以及执行部件得电后正常运行。

在可选的实施例中，细胞培养装置100的后面板还设置有通信编程接口116，用于在细胞培养装置100独立使用以及在移动过程中建立细胞培养装置100与控制设备的通信连接以及对细胞培养装置100进行编程控制。

细胞培养系统

结合图1所示，根据本发明实施例的细胞培养系统包括操作架1000和控制系统2000。控制系统2000可采用本地部署的计算机系统、服务器或者部署在云端的服务器实现，用于监测和控制操作架1000的运行。

在可选的实施例中，控制系统2000被配置成支持远程访问和控制，例如基于一定的协议与远程的计算机系统、智能终端等控制设备进行交互，向远程的控制设备发送现场的监测数据，以及接收远程的控制设备发送操作指令，实现对操作架1000的运行控制。

结合图1、2的示例，操作架1000配置有多个物理上独立的容纳腔，每个容纳腔用于提供一个独立的细胞培养装置100的容纳空间。一个或者多个细胞培养装置100，可移出及装入到操作架1000的容纳腔内。

每一个细胞培养装置100具有根据细胞培养装置100内部环境数据使细胞培养装置100内部保持预期培养环境的维持系统。

维持系统被设置成在细胞培养装置100从操作架1000的容纳腔移出之后能够在细胞培养装置100内部独立地实现气体含量保持、温度保持以及湿度保持，维持系统由细胞培养装置100内置的气源和电源分别提供气体和电力供应。

前述的内部环境数据包括细胞培养装置100的培养仓101内部的二氧化碳含量、温度以及湿度中的至少一种，可基于二氧化碳气体传感器、温度传感器以及湿度传感器进行实时的检测。

在本发明的实施例中，操作架1000被设置成可对装入到容纳腔内的细胞培养装置100进行集中供气和供电。在一些实施例中，操作架1000具有用于向每个容纳腔供应气体的第一系统以及用于向每个容纳腔供应电力的第二系统。

例如，在每一个容纳腔内，当一个细胞培养装置100装入其中并装入到位时，在操作架1000的该容纳腔内建立与所装入的细胞培养装置100的气路连接和电路连接，实现对所装入的细胞培养装置100的内部环境控制的接管，包括：

1)通过操作架1000集中供气，向装入的细胞培养装置100进行气体通路切换；以及

2)通过操作架1000对细胞培养装置100的内置电源进行充电。

由此，当细胞培养装置100装入其对应的容纳腔时，切换至由操作架1000的第一系统向细胞培养装置100提供气体供应，以及由操作架1000的第二系统向细胞培养装置100的电源充电，实现从内部供气供电至操作架1000集中供气供电的切换。

结合图1、8所示，集中供气的气源3000，例如装载有压缩二氧化碳气体的供气钢罐，通过减压阀3001和管道连接到操作架1000。

在可选的实施例中，操作架1000包括用于检测气源3000的剩余容量的组件。

结合图示，操作架1000的第一系统包括至少一个用于接收外部气体的操作架气体入口1100以及与操作架气体入口1100连通、并用于施加气体至每个容纳腔的气体通道1200。

结合图示，气体通道1200包括从操作架气体入口1100延伸出来的主管路以及从主管路朝向每个容纳腔延伸的分支管路1201，每个分支管路1201的末端设置有用以与细胞培养装置100形成气路连接的第一气路接口1202。

前述用于集中供气的气源3000经由减压阀3001和管道接入操作架气体入口1100，并连通至主管路。

其中，第一气路接口1202被设置成与装入到容纳腔内的细胞培养装置100的第二气路接口112形成一对公母配合的接口结构。

结合图示的示例，在每个容纳腔内，装入到其中的细胞培养装置100的后面板设置的第二气路接口112，与第一气路接口1202形成一对公母配合结构，其中，第二气路接口112与第一气路接口1202均采用止回快接头设计，可实现快速连接及断开，在连接断开后，两端接头均自动封闭，不会产生气体泄漏，而且防污能力强，并且易于清洁。

结合图示，操作架1000的第二系统包括至少一个用于接收外部电力输入的操作架电气入口1300，以及与操作架电气入口1300电气连接，并用以施加电力至每个容纳腔的电气通道。前述的外部电力输入尤其是指220VAC、110VAC等市电输入，具体可根据设备使用的地区进行配置。

电气通道包括与操作架电气入口1300电气连接的电源管理模块1301以及从电源管理模块1301的输出端引入到每个容纳腔的线路1302，线路1302的末端设置有电连接器1303，电连接器1303被设置用于与装入到容纳腔内的细胞培养装置100的电触点112接触，在容纳腔以及装入到容纳腔内的细胞培养装置100之间形成电气连通。

其中，电连接器1303采用弹簧式探针(POGO PIN)，其朝向容纳腔的入口方向配置。

由此，每一个培养装置100在容纳腔装配到位时，在细胞培养装置100与其所装入的容纳腔之间形成电气连通以及气路连通。

在可选的实施例中，操作架1000设置有用户身份认证模块，提供确认用户身份信息的界面或者入口，用于对细胞培养装置100的操作许可授权。

例如，用户身份认证模块通过在细胞培养装置100的前面板设置用户身份认证二维码140，作为确认用户身份信息的界面或者入口，基于验证的结果而确定用户对于细胞培养装置100从操作架1000的操作权限，例如验证通过的，允许将细胞培养装置100从操作架1000抽出，否则，禁止将细胞培养装置100从操作架1000抽出，实现对细胞培养装置100的操作授权。在另外的实施例中，用户身份认证模块还可以被配置成以其他方式实现身份认证，包括但不限于密码验证、指纹等生物信息验证等。

在可选的实施例中，在操作架1000的每个容纳腔内，均设置有至少一个用于提供细胞培养装置100装入/移出导向的导向机构，例如导轨或者导槽等。

在可选的实施例，细胞培养装置100与操作架1000的结合位置还可以设置防脱离机构，包括但不限于基于电子、基于电磁的、基于机械设计或者它们的结合而实现的防脱离结构，以阻止细胞培养装置100的意外拉出、滑出或者脱离。

基于电连接器1303与电触点112的电气连通，操作架1000对应配置的控制系统2000与细胞培养装置100进行通信以及控制对细胞培养装置100的电池组105进行充电，补充电量。

由此，当细胞培养装置100装入到操作架1000并到达预期的位置，形成电路连通以及气路连通之后，由操作架1000对应配置的控制系统2000执行对细胞培养装置100的控制，包括基于二氧化碳浓度、温度、湿度的监测进行控制。

例如，基于电连接器1303与电触点112的电路连通，控制系统2000控制关闭细胞培养装置100对应配置的流量阀103A，切断从气瓶103向培养仓101的供气通道。

每个细胞培养装置100被设置成实时地或者按照预设的周期向控制系统2000反馈发送其状态信息，包括但不限于温度、湿度、二氧化碳浓度、电池电量、气瓶剩余气量中的一种或者多种。

控制系统2000基于某个细胞培养装置100的培养仓101内的温度、湿度低于预设水平的，则控制对应细胞培养装置100内的执行器件，例如加热片工作，提醒更换或者补充加湿装置，直到培养仓101内的温度、湿度达到预设的水平。

控制系统2000还被设置成基于某个细胞培养装置100的培养仓101内的二氧化碳含量低于预设水平的，例如低于5％，则控制打开电磁阀117，由气源3000提供的二氧化碳气体经由气体通道1200进入细胞培养装置100所在的容纳腔的分支管路1201，从而补充到细胞培养装置100的培养仓101内，直到培养仓101内的二氧化碳含量达到预设水平。

在本发明的一些实施例中，当第一系统的断路状态和/或缺气状态，以及第二系统的断路状态发生时，细胞培养装置100的控制器106可控制由细胞培养装置100内置的气源和电源分别提供气体和电力供应，并切断第一系统向细胞培养装置100的气体供应通道，以及切断第二系统向细胞培养装置100的电源充电通道。

由此，当操作架出现意外情况或者缺气、缺电时，可由细胞培养装置100自身提供气源和电源供应。

例如，当细胞培养装置100装入操作架上的对应的容纳腔内时，由于气源3000的缺气(例如剩余气量低于预设的阈值，如5％)、第一系统的断路状态(例如主管路或者分支管路断路故障，导致不能顺利输送二氧化碳气体)、第二系统的断路状态(例如无外部AC输入或者线路故障等导致的断路导致无法顺利实现对电池组的充电)，则由控制器106控制切换至由细胞培养装置100内部的气瓶供气以及内部的电池组供电，保证细胞培养装置100在装入到操作架100时依然能够在操作架无法集中供气供电时能够独立地正常运行。

由此，一方面每个容纳腔作为一个独立的仓位，均可以容纳一个独立的细胞培养装置100，每一个细胞培养装置100均可从操作架1000抽出，基于快速插拔结合的结构，在身份验证通过的前提下，可实现随时连接、随时取走，使得细胞培养装置100能够自由的操作和移动，具备可移动性，满足多场景下对细胞培养装置100的移动需求；另一方面，当细胞培养装置100被从操作架1000移出之后，可以作为独立的培养装置，通过内部自带的气瓶和电池组提供气体和电源供应，使得各传感器和执行器件正常运行，维持细胞培养装置100内部的培育环境，实现对细胞生长需要的理想生理环境的维持，减少移动时对细胞生长的负面影响，同时在其装入到操作架时又可以进行集中供气和供电，实现统一管理和操作，并且可针对每一个细胞培养装置100的状态信息和生长过程进行提取、分析和存储，实现科研的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置可装入及移出一操作架，所述操作架构造为提供一个或多个移动式细胞培养装置的集中放置以及培养系统，所述移动式细胞培养装置包括：

用以构建细胞培养环境并放置有培养皿(102)的培养仓(101)；

用以维持所述培养仓(101)内部的保持预期培养环境的维持系统，所述维持系统被设置成在移动式细胞培养装置从操作架(1000)移出之后能够在移动式细胞培养装置内部独立地实现气体含量保持、温度保持以及湿度保持，所述维持系统由移动式细胞培养装置内置的气源和电源分别提供气体和电力供应；

用以控制所述维持系统运行的控制器(106)；

其中，所述移动式细胞培养装置在沿着装入所述操作架的方向的连接界面上，设置有用以与操作架的气体供应接口和/或电力供应接口连接的装置，使得所述移动式细胞培养装置在装入所述操作架之后，被控制切换至由所述操作架(1000)的气体供应接口向移动式细胞培养装置提供气体供应，以及控制切换至由所述操作架(1000)的电力供应接口向移动式细胞培养装置的电源充电。

2.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述维持系统包括由所述控制器(106)控制的气体供应装置，所述气体供应装置被设置成根据培养仓(101)的内部环境数据向移动式细胞培养装置内部供应气体。

3.根据权利要求2所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述气体供应装置包括置于移动式细胞培养装置内部的至少一个气瓶(103)，所述至少一个气瓶(103)被设置成受控地经由一气体管道(104)向培养仓(101)供气。

4.根据权利要求3所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述至少一个气瓶(103)可拆卸地安装至所述移动式细胞培养装置内部。

5.根据权利要求3所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述气体供应装置包括位于气体管道(104)的管道线路位置和/或气瓶(103)出口位置的控制阀，在所述移动式细胞培养装置从所述操作架(1000)移出时，所述控制器(106)控制所述控制阀的开启与关闭。

6.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述维持系统包括由所述控制器(106)控制的温度保持装置，所述温度保持装置被设置成根据内部环境数据而保持所述培养仓(101)内部的温度保持在预定范围。

7.根据权利要求6所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述温度保持装置包括至少一设置位于所述移动式细胞培养装置内部、用以为所述培养仓(101)加热的电加热器(108)。

8.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述维持系统包括一湿度保持装置，所述湿度保持装置被设置用于保持所述培养仓(101)内部的湿度在预定范围。

9.根据权利要求8所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述湿度保持装置为设置位于所述培养仓(101)内部的盛放有水的敞口器皿，通过自然蒸发进行湿度维持。

10.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置内置的电源包括至少一个可二次充电的电池组(105)。

11.根据权利要求10所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置配置有一外部充电接口(115)，所述外部充电接口(115)用于接收外部的电源输入，向电池组(105)充电。

12.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置还包括显示屏模块，用于显示细胞培养装置的状态参数。

13.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置还包括用户设定模块，用于设置细胞培养装置的运行参数。

14.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置还包括通信模块，用以与操作架(1000)或外界装置进行数据交互。

15.根据权利要求1所述的移动式细胞培养装置，其特征在于，所述移动式细胞培养装置包括与所述控制器(106)连接的加速度传感器。

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