专利名称：待移植器官体外保存试验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医学试验设备，是可进行温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度调节的待移植器官体外保存试验平台。
背景技术：
在待移植器官保存相关研究中，不同条件下(尤其是温度条件)待移植器官的保存效果毫无疑问是不一样的。有研究表明，器官氧耗量的下降与保存温度之间呈指数关系，在30℃时约降至正常的40％，20℃时降至正常的15％，10℃时降至正常的5％。从以上数据可以看出，温度条件在器官保存效果中有决定性的作用。另外，器官储存室空气湿度也是一个必须考虑的因素，进行长时间待移植器官保存研究时，如果器官储存室空气较干燥，待移植器官表面水分将被蒸发，这也将影响移植后的器官存活质量，故应保持器官储存室内的空气湿度以预防器官表面水分蒸发造成的损害。
另一方面，从待移植器官保存基础研究上考虑，也应有一种试验设备用于不同种类细胞保存基础研究。器官是由很多种细胞组成的，由于细胞种类的不同，其分化特点决定了其不同的代谢率。在细胞保存研究中，不同种类的细胞在不同温度下其代谢率有何区别、细胞形态有何变化等等，也需要进行深入的探讨，而细胞保存中很关键的一点就是要求保存液有稳定的氧气浓度和二氧化碳浓度。
器官保存液在待移植器官保存效果中有很大作用，为了研制新的器官保存液必须进行保存液配方的加减，不同配方的保存液对待移植器官及离体细胞的保存效果研究也需要稳定的试验条件。
综上所述，目前对待移植器官保存的相关研究需要一种能提供稳定的试验条件的设备，特别是温度、湿度、氧气浓度和二氧化碳浓度。但目前为止，并没有一种试验设备可稳定地调节上述试验参数以用于待移植器官保存的相关研究。
发明内容本实用新型针对现有设备的不足，提供一种可对试验平台内温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度进行调控、用于器官保存相关试验的待移植器官体外保存实验平台。
本实用新型的技术方案如下待移植器官体外保存试验平台主要由试验箱、控制箱、供气部分以及支撑上述几部分的试验支架构成。本试验平台包含有温度控制单元、湿度控制单元、氧气浓度控制单元及二氧化碳浓度控制单元，其中①温度控制单元由温度传感器、温度智能显示调节器、交流接触器、加热电阻丝、压缩机制冷系统组成，其中温度传感器连接温度智能显示控制器，温度智能显示控制器则分别连接控制镍镉合金电阻丝、压缩机制冷系统，其目的是对试验平台进行温度控制。温度控制分为开机自动控制和手动开关控制两种方式，设定温度小于室温时，自动开启降温单元对试验平台进行降温；设定温度高于室温时，自动开启加温单元对试验平台进行升温。设开机自检、超限报警和自动保护功能。离体器官保存的温度上限显然以不超过37℃为好，低于0℃又有结冰的可能，但考虑到该试验平台的多功能性，为进行离体器官的深低温保存试验，该试验平台的温度控制范围设计为-20℃～+60℃。
②湿度控制单元由湿度传感器、湿度智能显示调节器和超声波雾化器组成，其中湿度传感器连接湿度智能显示控制器，湿度智能显示控制器连接控制超声波雾化器，其目的是对试验平台进行湿度控制。湿度控制分为开机自动控制和手动开关控制两种方式，当试验平台内湿度小于设定值时，系统自动开启超声波雾化器进行雾化加湿；湿度的下降则采用自然扩散方式。设开机自检、超限报警功能。
③氧气浓度控制单元由氧气浓度传感器、变送器、氧气浓度智能显示调节器和氧气控制电磁阀、氮气控制电磁阀组成，其中氧气传感器连接氧气浓度智能显示控制器，氧气浓度智能显示控制器则分别连接控制氧气控制电磁阀、氮气控制电磁阀，其目的是对试验平台进行氧气浓度控制。氧气浓度提升采用电磁阀控制氧气量的进入实现，氧气浓度下降采用另一电磁阀控制氮气的进入实现，两部分控制相对独立。氧气浓度控制分开机自动控制和手动开关控制两种方式，当试验平台内氧气浓度小于设定值下限时，自动开启氧气控制电磁阀，加入氧气；当试验平台内氧气浓度超过设定值上限时，自动开启氮气控制电磁阀，加入氮气。设开机自检、超限报警功能。为满足多种情况的试验要求，氧气浓度控制范围设为2％～98％。
④二氧化碳浓度控制单元由二氧化碳浓度传感器、变送器、二氧化碳浓度显示调节器和二氧化碳控制电磁阀组成，其中二氧化碳浓度传感器连接二氧化碳浓度智能显示控制器，二氧化碳浓度智能显示控制器则连接控制二氧化碳控制电磁阀，其目的是对试验平台进行二氧化碳浓度控制。二氧化碳浓度提升采用电磁阀控制二氧化碳气体进入实现，二氧化碳浓度的下降则采用自然扩散方式实现。二氧化碳浓度控制分为开机自动控制和手动开关控制两种方式，当试验平台内二氧化碳浓度小于设定值下限时，自动开启二氧化碳控制电磁阀。设开机自检、超限报警功能。参考细胞培养箱中二氧化碳浓度设为5％，以及为满足多种情况的试验要求，该试验平台二氧化碳浓度的控制范围设为0％～20％。
上述各独立的智能显示控制器以及本试验平台的总稳压电源、各控制开关装于控制箱内，温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度传感器、超声波雾化器头均安装于试验箱内壁，其中各传感器分别将信号送给各自的智能显示控制仪。而加热电阻丝、冷风电扇安装于试验箱夹层内。另有由氧气钢瓶、二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶组成的供气部分由各连接管道将气体接入试验箱内，由各电磁阀控制。
采用上述方案，本待移植器官体外保存试验平台可对平台内的温度、湿度、氧气浓度和二氧化碳浓度进行调节和控制，各种参数调节控制相互独立，可用于器官保存相关试验，即器官大体试验和细胞保存相关试验。而且调节不同的参数，该试验设备可用于细胞、组织、细菌的培养，以及不同温度、湿度等条件下的动物实验。该试验设备采用单元化设计，采用不同的实验控制单元即可进行相应的实验。
图1为待移植器官体外保存试验平台总体结构框图。
图2为温度控制单元的原理框图。
图3为温度控制单元的电路原理图。
图4为湿度控制单元的原理框图。
图5为湿度控制单元的电路原理图。
图6为二氧化碳浓度控制单元的原理框图。
图7为二氧化碳浓度控制单元的电路原理图。
图8为氧气浓度控制单元的原理框图。
图9为氧气浓度控制单元的电路原理图。
图10为待移植器官体外保存试验平台正面结构图。
图11为控制箱内部平面结构图。
图12为供气部分示意图。
图13为试验箱后壁平面结构图。
图14为试验箱下部夹层平面结构图。
图15为试验箱与冷冻箱中间夹层平面结构图。
图16为试验平台支架底部平面结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的结构首先参见图1，待移植器官体外保存试验平台主要由控制箱1、试验箱2、冷冻箱3、试验平台支架4几部分构成。
参见图2，温度控制单元主要由温度传感器R1、温度智能显示调节器CT1、加热电阻丝R2、风冷式压缩机制冷系统组成。其电路原理参见图3，图中H1总电源指示灯，K1总电源开关，AC/AC220交流稳压电源，CT1温度智能显示控制器(浙江余姚温度仪表厂)，R1温度传感器(PT100)，J1/CT1温度智能显示控制器控制的继电器，KM交流接触器，J2/CT1温度智能显示控制器控制的继电器，M1冷风电扇，K2冷风电扇电源开关，H2冷风电扇工作指示灯，K3加热电阻丝电源开关，K3/KM交流接触器控制的开关，R2加热电阻丝，M2同步电扇，H3加热电阻丝工作指示灯，SJ1循环时间继电器，SJ2循环时间继电器。温度控制方式如下温度传感器R1测定试验箱2中的温度，并将其转变为电压信号，经过温度智能显示控制器CT1内部的放大电路放大后，与设定值比较，若小于设定参数，则通过J1/CT1、KM、K3/KM启动加热电阻丝R2和同步电扇M2，对试验箱2的夹层空气进行加热，以此提高试验箱2的温度，循环时间继电器SJ1用于控制加热电阻丝R2的工作频率。如果温度传感器R1测得的温度大于设定值，则通过J2/CT1启动冷风电扇M1，将冷冻箱3内的空气吹向试验箱2夹层，以此降低试验箱2内的温度，循环时间继电器SJ2用于控制冷风电扇M1工作频率。通过以上升温和降温的方式即可实现对温度的控制。
参见图4，湿度控制单元主要由湿度传感器SC、湿度智能显示调节器CT2和超声波雾化器WHQ组成。其电路原理参见图5，图中H1总电源指示灯，K1总电源开关，AC/AC220交流稳压电源，CT2湿度智能显示调节器(浙江余姚温度仪表厂)，SC湿度传感器，K4超声波雾化器电源开关，J/CT2湿度智能显示调节器控制的继电器，WHQ超声波雾化器，H4超声波雾化器工作指示灯，SJ3循环时间继电器。湿度控制方式如下湿度传感器SC测定试验箱2中的湿度，并将其转变为电压信号，经过湿度智能显示控制器CT2内部的放大电路放大后，与设定值比较，若小于设定参数，则通过J/CT2启动超声波雾化器WHQ电源，对试验箱2内空气进行加湿，以此提高试验箱2的湿度，循环时间继电器SJ3用于控制超声波雾化器WHQ工作频率。如果湿度设定值小于室温湿度，则J/CT2一直处于断路状态，因此湿度设定值大于室温湿度即能控制。
参见图6，二氧化碳浓度控制单元主要由二氧化碳浓度传感器EC、二氧化碳浓度智能显示控制器CT3和二氧化碳控制电磁阀KT1组成。其电路原理参见图7，图中H1总电源指示灯，K1总电源开关，AC/AC220交流稳压电源，CT3二氧化碳浓度智能显示控制器(浙江余姚温度仪表厂)，EC二氧化碳浓度传感器，K5二氧化碳控制电磁阀电源开关，J/CT3二氧化碳浓度智能显示控制器控制的继电器，KT1二氧化碳控制电磁阀，H5二氧化碳控制电磁阀工作指示灯，SJ4循环时间继电器。二氧化碳浓度控制方式如下二氧化碳浓度传感器EC测定试验箱2中的二氧化碳浓度，并将其转变为电压信号，经过二氧化碳浓度智能显示控制器CT3内部的放大电路放大后，与设定值比较，若小于设定参数，则通过J/CT3启动二氧化碳控制电磁阀CT1，对试验箱2内加入二氧化碳气体，以此提高试验箱2内的二氧化碳浓度，循环时间继电器SJ4用于控制二氧化碳控制电磁阀CT1工作频率。二氧化碳浓度的下降则采用单纯扩散的方式，因为空气中二氧化碳浓度接近0％。故依靠以上方式即可实现对试验箱2中二氧化碳浓度的控制。
参见图8，氧气浓度控制单元主要由氧气浓度传感器YC、氧气浓度智能显示调节器CT4和氧气控制电磁阀KT2、氮气控制电磁阀KT3组成。其电路原理参见图9，图中H1总电源指示灯，K1总电源开关，AC/AC220交流稳压电源，CT4氧气浓度智能显示控制器(浙江余姚温度仪表厂)，YC氧气浓度传感器，J1/CT4氧气浓度智能显示控制器控制的继电器，J2/CT4氧气浓度智能显示控制器控制的继电器，KT2氧气控制电磁阀，K6氧气控制电磁阀电源开关，H6氧气控制电磁阀工作指示灯，KT3氮气控制电磁阀，K7氮气控制电磁阀电源开关，H7氮气控制电磁阀工作指示灯，SJ5循环时间继电器，SJ6循环时间继电器。氧气浓度控制方式如下氧气传感器YC测定试验箱2中的氧气浓度，并将其转变为电压信号，经过氧气浓度智能显示控制器CT4内部的放大电路放大后，与设定值比较，若小于设定参数，则通过J1/CT4启动氧气控制电磁阀KT2，对试验箱2内加入氧气，以此提高试验箱2内部的氧气浓度，循环时间继电器SJ5用于控制氧气控制电磁阀CT2工作频率。如果氧气传感器YC测得的氧气浓度大于设定值，则通过J2/CT4启动氮气控制电磁阀，将氮气加入试验箱2，以此降低试验箱2内的氧气浓度温度，循环时间继电器SJ6用于控制氮气控制电磁阀CT3工作频率。通过以上方式即可实现对试验箱2内氧气浓度的控制。
图10显示了本试验平台的平面结构布局，上部为控制箱1，中部将试验箱2和冷冻箱3相邻布置，底部是试验平台支架4。在控制箱1上装有温度智能显示控制器CT1、湿度智能显示控制器CT2、二氧化碳浓度智能显示控制器CT3、氧气浓度智能显示控制器CT4、冷冻箱温度显示控制器CT5、室温显示仪CT6、稳压电压表CT7、电流表CT8。并设置有冷风电扇电源开关K2、电热丝R2电源开关K3/KM、超声波雾化器电源开关K4、二氧化碳控制电磁阀电源开关K5、氧气控制电磁阀电源开关K6、氮气控制电磁阀电源开关K7、压缩机电源开关K8、电源总开关K1、欠压报警指示灯H9、过压报警指H10。试验箱上设有观察窗GC1、GC2。
从图11可以显示控制箱内部平面结构布局，分别设置有二氧化碳控制电磁阀KT1、氧气控制电磁阀KT2、氮气控制电磁阀KT3、循环时间继电器SJ1、SJ2、SJ3、SJ4、SJ5、SJ6、交流接触器KM、超声波雾化稳压电源DY1、总稳压电源(AC/AC，220V)。
图12为供气部分示意图，由二氧化碳钢瓶、氧气钢瓶、氮气钢瓶提供气源，其气体开关由电磁阀KT1、KT2、KT3控制后接入试验箱2。
图13显示了试验箱后壁平面结构，分别安装有温度传感器R1、湿度传感器SC、二氧化碳浓度传感器EC、氧气浓度传感器YC、气体混合器QH。
图14显示了试验箱下部夹层平面结构，分别有加热电阻丝R2、同步电扇M2。
图15显示了试验箱与冷冻箱中间夹层平面结构图，在冷冻箱与试验箱夹层之间设冷气循环，通过冷气电扇M1和回流风口FK使空气在冷冻箱和试验箱夹层之间循环流动。
另外，参见图16，在试验平台支架上还设置有压缩机YSJ和散热器SRQ。
以下是室温20℃条件下采用本试验平台做低温(10℃)高氧条件下(30％)保存293细胞的形态学观察试验的应用实例将试验平台条件设定为温度10℃、氧浓度30％、二氧化碳浓度5％、湿度40％。温度传感器R1感受试验箱2内的温度，经过放大后送到温度智能显示控制器CT1与设定值比较后，温度智能显示控制器CT1通过内部的继电器J1/CT1开启冷风电扇M1，将冷冻箱3内的冷气送到试验箱2的夹层中，通过回流风口FK完成冷气的循环，一旦试验箱2内的温度降到10℃以下，温度智能显示控制器CT1自动停止冷风电扇M1，由此实现对温度的降低及控制。湿度传感器SC感受试验箱2内的湿度信号后，同样经放大后送到湿度智能显示调节器CT2，与设定值比较后，若小于设定值，则自动开启超声波雾化器WHQ，实现湿度的上调，一旦试验箱2内的湿度达到40％，超声波雾化器WHQ停止工作，由此实现对湿度的控制。二氧化碳传感器EC感受试验箱2内的二氧化碳浓度，经过放大后送到二氧化碳智能显示调节器CT3，若小于设定值，则通过继电器J/CT3开启二氧化碳控制电磁阀KT1，向试验箱2中加入二氧化碳，一旦试验箱2内的二氧化碳浓度达到5％，二氧化碳浓度智能显示调节器CT3停止二氧化碳控制电磁阀KT1供电，停止二氧化碳进入，由此实现对二氧化碳浓度的控制。氧气传感器YC感受试验箱2内的氧气浓度，经过放大后送到氧气浓度智能显示调节器CT4，若小于设定值，氧气浓度智能显示调节器CT4通过内部的继电器J1/CT4开启氧气控制电磁阀KT2，向试验箱2内加入氧气，一旦试验箱2内的氧气浓度达到设定值30％，氧气控制电磁阀KT2断电，停止氧气进入，由此实现对氧气浓度的控制。
权利要求1.待移植器官体外保存试验平台，包括试验箱、控制箱、供气部分以及支撑上述几部分的试验平台支架，其特征在于本试验平台包含有温度控制单元、湿度控制单元、二氧化碳浓度控制单元及氧气浓度控制单元；所述的温度控制单元主要由温度传感器、温度智能显示控制器、加热电阻丝、压缩机制冷系统组成，其中温度传感器连接温度智能显示控制器，温度智能显示控制器则分别连接控制加热电阻丝、压缩机制冷系统；湿度控制单元主要由湿度传感器、湿度智能显示控制器和超声波雾化器组成，其中湿度传感器连接湿度智能显示控制器，湿度智能显示控制器连接控制超声波雾化器；二氧化碳浓度控制单元主要由二氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度智能显示控制器和二氧化碳控制电磁阀组成，二氧化碳浓度传感器连接二氧化碳浓度智能显示控制器，二氧化碳浓度智能显示控制器则连接控制二氧化碳控制电磁阀；氧气浓度控制单元主要由氧气浓度传感器、氧气浓度智能显示控制器和氧气控制电磁阀、氮气控制电磁阀组成，氧气传感器连接氧气浓度智能显示控制器，氧气浓度智能显示控制器则分别连接控制氧气控制电磁阀、氮气控制电磁阀；各独立的智能显示控制器和本试验平台的总稳压电源装于控制箱内，温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度传感器、超声波雾化器均安装于试验箱内壁，其中传感器分别将信号送给各自的智能显示控制器；加温电阻丝、冷风电扇安装于试验箱夹层内；另有由氧气钢瓶、二氧化碳钢瓶、氮气钢瓶组成的供气部分由连接管道将气体接入试验箱。
2.根据权利要求1所述的待移植器官体外保存试验平台，其特征在于压缩机制冷系统包括冷冻箱、冷气风扇和控制开关，冷冻箱与试验箱相邻，它与试验箱夹层之间有上下两个气孔相通，依靠冷风电扇和回流风口使冷气在冷冻箱和试验箱夹层之间循环流动来降温。
专利摘要本实用新型涉及一种待移植器官体外保存试验平台，包括有试验箱、控制箱、供气部分以及支撑上述几部分的试验平台支架，本试验平台包含有温度控制单元、湿度控制单元、二氧化碳浓度控制单元及氧气浓度控制单元，可对平台内的温度、湿度、氧气浓度和二氧化碳浓度进行调节和控制，各种参数调节控制相互独立。该试验平台采用单元化设计，采用不同的实验控制单元即可进行相应的实验，可用于器官保存相关试验，或用于细胞、组织、细菌的培养，以及不同温度、湿度等条件下的动物实验。
文档编号G01N33/50GK2708316SQ200420034169
公开日2005年7月6日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者吴军, 王贵波 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院