一种仿生多器官培养装置

1.本发明主要涉及仿生器官技术领域，具体涉及一种仿生多器官培养装置。


背景技术：

2.随着科学科技的进步，在人体器官的替代品研究上具有很多方面的突破，如今已经有很多的仿生器官可以代替人体正常的器官组件，在制造仿生器官时需要利用细胞做多次试验，使天然细胞膜特性与人工内芯材料的特性结合起来，从而提高生物相容性，在各种细胞试验中会用到培养皿，如果一次运用多个培养皿，多个培养皿之间容易发生碰撞、倾倒等现象，并且现有技术中都是人手动加入细胞和营养液，难以保证无菌环境，在培养时不同细胞对温度需求不同，因此上述问题急需解决。
3.现有技术中，公告号为cn216764946u的中国实用新型专利公开了一种仿生多器官培养装置，包括保护壳、护垫、放置槽；保护壳的内部设置有护垫，保护壳与护垫通过间隙配合方式套接；放置槽位于护垫的内部，放置槽与护垫为一体式结构；吸盘放置在放置槽的内部；培养皿设置在吸盘的上部，培养皿与吸盘通过间隙配合方式套接；顶盖设置在培养皿的上部，顶盖与培养皿通过间隙配合方式卡接；密封圈设置在顶盖的下部，密封圈与顶盖通过间隙配合方式套接，该专利中虽然能一定程度的避免培养皿发生碰撞，但是该专利中还是需要手动加入细胞和营养液等，无法保证无菌的环境。


技术实现要素：

4.（一）要解决的技术问题鉴于上述存在的问题，本发明需要提供一种仿生多器官培养装置，能够自动投放细胞，自动投放营养液，保证了细胞不受污染，还能调节局部调节温度。
5.（二）技术方案针对上述技术问题，本发明提供了一种仿生多器官培养装置，包括外壳机构，外壳机构包括箱体，箱体上设置有固定组件，箱体上设置有箱门，箱体上滑动安装有箱盖；箱体上设置有开关组件，箱体内滑动安装有培养机构，开关组件用于带动培养机构滑动；箱体内固定安装有加热板；箱体上设置有自动投放机构，自动投放机构包括十字框架，十字框架上设有营养液投放组件；十字框架靠近箱门的一端设置有细胞投放组件；培养机构包括培养槽和横板，横板上设置有调温组件；培养槽内设置有多组缓冲组件，每组缓冲组件中间设置有一个培养筒，培养筒一侧设置有培养开口，培养筒穿过横板，培养筒与横板上连接有上盖；细胞投放组件包括升降架，升降架上安装有三组投放筒；投放筒包括细胞筒，细胞筒的一侧固定安装有细胞推板，细胞推板的两侧固定安装有细胞连接头，细胞连接头与细胞筒通过空心管连通；营养液投放组件包括传送组件，传送组件上滑动安装有投放架，投放架下方固定安装有投放推板，投放推板的两侧固定安装有投放连接头，投放连接头分别通过软管与出液组件连接，出液组件用于输出细胞液。
6.进一步地，所述的开关组件包括开关矩形架，开关矩形架固定安装在箱体上，开关
矩形架上固定安装有开关顶架，开关限制板滑动安装在开关矩形架上，开关限制板与开关顶架之间设置有开关短弹簧，开关限制板上设置有两个斜面；定杆固定安装在箱体上，定杆上滑动安装有开关水平杆，开关水平杆的侧边固定安装有支架，支架与定杆之间设置有开关长弹簧，开关水平杆的两侧设置有三角形凸起，两侧的三角形凸起中心对称；开关限制板上转动安装有把手，把手转动安装在箱体上；所述的开关水平杆与横板固定连接。
7.进一步地，所述的缓冲组件沿箱体的长度方向直线均匀排列有六组，每两组之间利用分隔板间隔，分隔板上设有调温组件，缓冲组件包括缓冲支撑板，缓冲支撑板固定安装在培养槽上，缓冲支撑板设置有四个，且圆周均匀分布在培养筒外侧，每个缓冲支撑板上均固定安装有一个弹簧，弹簧上固定安装有缓冲弧形板，所述的缓冲弧形板用于对培养筒进行固定。
8.进一步地，所述的调温组件包括调温电机、调温板，调温电机固定安装在横板上，调温电机的输出轴固定安装有调温齿轮，调温板滑动安装在分隔板上，调温板上固定安装有调温齿条，调温齿轮与调温齿条形成齿轮齿条配合。
9.进一步地，所述的上盖包括环形盖，环形盖设有两个侧耳，环形盖滑动安装在培养筒上，两个侧耳上均固定安装有一个侧耳弹簧，侧耳弹簧的另一端均固定安装在横板上，环形盖上固定安装有凸起板，凸起板上固定安装有凸起弹簧，凸起弹簧的另一端固定安装在横板上。
10.进一步地，所述的升降架包括细胞固定架，细胞固定架固定安装在十字框架上，细胞固定架靠近箱门，细胞固定架上固定安装有细胞气缸，细胞气缸的活动端上固定安装有细胞横杆，三组投放筒直线均匀排列在细胞横杆上，当细胞气缸带动细胞横杆下降时，细胞推板将挤压两个凸起板，细胞连接头将挤压环形盖，使细胞连接头上的孔与培养开口重合。
11.进一步地，所述的传送组件包括第一电机，第一电机固定安装在十字框架上，十字框架上转动安装有两个第一丝杆，两个第一丝杆之间通过第一皮带组件连接，靠近第一电机的第一丝杆与第一电机的输出轴之间设有主皮带组件；十字框架上还转动安装有两个第二丝杆，两个第二丝杆通过第二皮带组件连接，第二电机固定安装在十字框架上，第二电机输出轴与两个第二丝杆其中一个第二丝杆固定连接，第二丝杆和第一丝杆上滑动安装有投放架。
12.进一步地，所述的投放架包括第一滑杆和第二滑杆，第一滑杆和第二滑杆的两端均固定安装有螺纹座，第一滑杆滑动安装在两个第一丝杆上，第二滑杆滑动安装在两个第二丝杆上，第一滑杆和第二滑杆上滑动安装有投放座，投放座上固定安装有投放气缸，投放气缸的活动端固定安装有两个投放容纳仓，两个投放连接头分别固定安装在两个投放容纳仓上，出液组件将细胞液从软管输入投放连接头中。
13.进一步地，所述的出液组件包括营养液箱、出液管，营养液箱固定安装在十字框架上，出液管分为两段，第一段的一端固定安装在营养液箱上，另一端固定安装在中转组件上，第二段的一端固定安装在中转组件上，另一端固定安装在转接头上，两个软管分别连接在转接头上。
14.进一步地，所述的中转组件包括左溶液箱和右溶液箱，左溶液箱和右溶液箱内均滑动安装有一个浮标，左溶液箱和右溶液箱上通过三角架固定安装有出液电机，出液电机的输出轴固定安装有出液主动齿轮，出液电机上固定安装有两个触发杆，左溶液箱和右溶
液箱上均连接有一个分液管，两个分液管固定安装在出液阀上，出液阀上转动安装有出液叶片，出液叶片上固定安装有出液从动齿轮，出液从动齿轮与出液主动齿轮形成齿轮配合。
15.本发明与现有技术相比的有益效果是：1、本发明设置了箱体，箱体内滑动安装有培养槽、横板，还设置有缓冲组件，将培养筒设在缓冲组件中间，利用缓冲组件对培养筒进行固定，防止培养筒之间发生碰撞、倾倒；2、本发明设置了开关组件，开关组件与横板连接，通过开关组件带动培养槽滑动，将培养筒分步移出箱体外，配合升降架和投放筒进行投放细胞；3、本发明的投放筒由细胞筒、细胞推板、细胞连接头组成，培养筒上设置有上盖，在细胞筒内预先放置细胞，当细胞筒移动至细胞推板的下方时，利用细胞推板、细胞连接头将细胞投放在细胞筒内，通过这种自动投放的方式能有效避免因人工投放可能带来的污染；4、本发明设置了传送组件、投放架，投放架上设置有投放推板、投放连接头，投放连接头又与出液组件连接，通过传送组件带动投放架移动，能将投放推板、投放连接头移动至每两个细胞筒之间，自动将营养液投入细胞筒内；5、本发明设置的出液组件由营养液箱、出液管、中转组件组成，中转组件又分为两个溶液箱，通过两个溶液箱能够将定量的营养液分别投入两个细胞筒内。
附图说明
16.图1为本发明整体结构示意图。
17.图2为本发明外壳机构结构示意图。
18.图3为本发明外壳机构局部正视图。
19.图4为图3中a-a处剖视图。
20.图5为本发明培养机构结构示意图。
21.图6为图5中a1处局部放大示意图。
22.图7为本发明培养机构另一角度结构示意图。
23.图8为图7中a2处局部放大示意图。
24.图9为图7中a3处局部放大示意图。
25.图10为本发明自动投放机构局部第一角度结构示意图。
26.图11为本发明投放筒结构示意图。
27.图12为本发明自动投放机构结构示意图。
28.图13为图12中a4处局部放大示意图。
29.图14为图12中a5处局部放大示意图。
30.图15为本发明自动投放机构局部仰视图。
31.图16为本发明自动投放机构局部第二角度结构示意图。
32.图17为本发明整体另一角度结构示意图。
33.附图标号：1-外壳机构；2-培养机构；3-自动投放机构；101-箱体；102-直杆；103-固定杆；104-移动杆；105-箱门；106-开关长弹簧；107-开关水平杆；108-开关限制板；109-把手；110-连接杆；111-定杆；112-侧边槽；113-箱盖；114-开关矩形架；115-开关顶架；116-开关短弹簧；117-加热板；201-横板；202-培养筒；203-培养槽；204-调温板；205-调温齿条；206-调温齿轮；207-分隔板；208-调温电机；209-培养开口；210-凸起板；211-侧耳弹簧；212-环形盖；213-凸起弹簧；214-缓冲支撑板；215-缓冲弧形板；301-细胞固定架；302-细胞
气缸；303-细胞横杆；304-细胞固定座；305-细胞筒；306-空心管；307-细胞容纳仓；308-细胞推板；309-细胞连接头；310-十字框架；311-出液管；312-营养液箱；313-触发杆；314-左溶液箱；315-浮标；316-右溶液箱；317-三角架；318-分液管；319-转接头；320-软管；321-出液电机；322-出液主动齿轮；323-出液阀；324-出液从动齿轮；325-投放座；326-投放气缸；327-投放连接头；328-投放容纳仓；329-投放推板；330-第一电机；331-第一滑杆；332-第一丝杆；333-第二电机；334-第一皮带；335-第二丝杆；336-第二滑杆；337-第二皮带；338-出液叶片。
实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此通过本发明的示意性实施例以及说明解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
35.实施例：如图1-图17所示的一种仿生多器官培养装置，包括外壳机构1、培养机构2、自动投放机构3，外壳机构1包括箱体101，箱体101上设置有固定组件，箱体101上转动安装有箱门105，箱体101的顶部设有开口，开口的上方设置有自动投放机构3，箱体101上滑动安装有箱盖113，箱体101上设置有侧边槽112，箱体101内固定安装有加热板117；箱体101内滑动安装有培养机构2。
36.固定组件在箱体101的两侧各设置有一组，固定组件包括直杆102，直杆102固定安装在箱体101上，直杆102上转动安装有固定杆103，固定杆103上设置有滑槽，固定杆103的滑槽内滑动安装有移动杆104。
37.培养机构2包括培养槽203和横板201，培养槽203上设置有滚轮，横板201固定安装在分隔板207上，分隔板207固定安装在培养槽203上，横板201滑动安装在侧边槽112内，培养槽203内设置有多组缓冲组件，每组缓冲组件中间设置有一个培养筒202，培养筒202一侧设置有培养开口209，培养筒202穿过横板201，培养筒202与横板201上连接有上盖。
38.自动投放机构3包括十字框架310，十字框架310固定安装在箱体101上，升降架上安装有三组投放筒；投放筒包括细胞筒305，细胞筒305上有盖子，盖子能够打开细胞筒305或者将细胞筒305密封，细胞筒305可拆卸的安装在细胞固定座304上，细胞固定座304固定安装在细胞横杆303上，细胞固定座304上固定安装有两个细胞容纳仓307，细胞推板308固定安装在细胞固定座304上，两个细胞容纳仓307上均固定安装有一个细胞连接头309，空心管306的一端固定安装在细胞筒305上，另一端固定安装在细胞容纳仓307上，空心管306使细胞筒305和细胞容纳仓307形成连通；细胞连接头309与细胞容纳仓307连通，细胞容纳仓307上设置有开关阀，开关阀用于控制细胞连接头309与细胞容纳仓307的通断。
39.开关组件包括开关矩形架114，开关矩形架114固定安装在箱体101上，开关矩形架114上固定安装有开关顶架115，开关限制板108滑动安装在开关矩形架114上，开关限制板108与开关顶架115之间设置有开关短弹簧116，开关短弹簧116的一端固定安装在开关顶架115上，另一端固定安装在开关限制板108上，开关限制板108上设置有两个斜面；定杆111固定安装在箱体101上，定杆111上固定安装有连接杆110，连接杆110固定安装在开关矩形架114上；定杆111上滑动安装有开关水平杆107，开关水平杆107的侧边固定安装有支架，支架与定杆111之间设置有开关长弹簧106，开关长弹簧106的一端固定安装在开关水平杆107的支架上，另一端固定安装在定杆111上，开关水平杆107的两侧设置有三角形凸起，两侧的三
角形凸起中心对称；开关限制板108上转动安装有把手109，把手109转动安装在箱体101上；开关水平杆107与横板201固定连接。
40.缓冲组件沿箱体101的长度方向直线均匀排列有六组，六组为一列，箱体101内共设置有六列，每两组之间利用分隔板207间隔，分隔板207上设有调温组件，缓冲组件包括缓冲支撑板214，缓冲支撑板214固定安装在培养槽203上，缓冲支撑板214设置有四个，且圆周均匀分布在培养筒202外侧，每个缓冲支撑板214上均固定安装有一个弹簧，弹簧上固定安装有缓冲弧形板215，缓冲弧形板215用于对培养筒202进行固定；每两组缓冲组件中，靠近分隔板207的弹簧可直接固定安装在分隔板207上，每两个相邻培养筒202之间可公用一个缓冲支撑板214，缓冲支撑板214的两侧均固定安装有弹簧，弹簧上固定安装缓冲弧形板215。
41.调温组件包括调温电机208、调温板204，调温电机208固定安装在横板201上，调温电机208的输出轴固定安装有调温齿轮206，调温板204滑动安装在分隔板207上，调温板204上固定安装有调温齿条205，调温齿轮206与调温齿条205形成齿轮齿条轮配合。
42.上盖包括环形盖212，环形盖212设有两个侧耳，环形盖212滑动安装在培养筒202上，两个侧耳上均固定安装有一个侧耳弹簧211，侧耳弹簧211的另一端均固定安装在横板201上，环形盖212上固定安装有凸起板210，凸起板210上固定安装有凸起弹簧213，凸起弹簧213的另一端固定安装在横板201上。
43.升降架包括细胞固定架301，细胞固定架301固定安装在十字框架310上，细胞固定架301靠近箱门105，细胞固定架301上固定安装有细胞气缸302，细胞气缸302的活动端上固定安装有细胞横杆303，三组投放筒直线均匀排列在细胞横杆303上，当细胞气缸302带动细胞横杆303下降时，细胞推板308将挤压两个凸起板210，细胞连接头309将挤压环形盖212，使细胞连接头309上的孔与培养开口209重合。
44.传送组件包括第一电机330，第一电机330固定安装在十字框架310上，十字框架310上转动安装有两个第一丝杆332，两个第一丝杆332之间通过第一皮带组件连接，靠近第一电机330的第一丝杆332与第一电机330的输出轴之间设有主皮带组件，第一皮带组件设有两组，分别连接在两个第一丝杆332的两端，第一皮带组件包括两个皮带轮、第一皮带334，两个皮带轮分别固定安装在两个第一丝杆332上，两个皮带轮上套设第一皮带334。
45.主皮带组件包括两个皮带轮和一条皮带，一个皮带轮固定安装在第一电机330的输出轴上，另一个固定安装在靠近第一电机330的第一丝杆332上，两个皮带轮上套设有皮带。
46.十字框架310上还转动安装有两个第二丝杆335，两个第二丝杆335通过第二皮带组件连接，第二电机333固定安装在十字框架310上，第二电机333的输出轴与两个第二丝杆335其中一个第二丝杆335固定连接，第二丝杆335和第一丝杆332上滑动安装有投放架，第二皮带组件设有两组，分别连接在两个第二丝杆335的两端，第二皮带组件包括两个皮带轮、第二皮带337，两个皮带轮分别固定安装在两个第二丝杆335上，两个皮带轮上套设第二皮带337。
47.投放架包括第一滑杆331和第二滑杆336，第一滑杆331和第二滑杆336的两端均固定安装有螺纹座，第一滑杆331滑动安装在两个第一丝杆332上，第二滑杆336滑动安装在两个第二丝杆335上，第一滑杆331和第二滑杆336上滑动安装有投放座325，投放座325上固定
安装有投放气缸326，投放气缸326的活动端固定安装有两个投放容纳仓328，两个投放连接头327分别固定安装在两个投放容纳仓328上，投放推板329固定安装在投放气缸326的活动端，出液组件将细胞液从软管320输入投放连接头327中。
48.出液组件包括营养液箱312、出液管311，营养液箱312固定安装在十字框架310上，出液管311分为两段，第一段的一端固定安装在营养液箱312上，另一端固定安装在中转组件上，第二段的一端固定安装在中转组件上，另一端固定安装在转接头319上，转接头319固定安装在十字框架310上，两个软管320的一端固定安装在转接头319上，另一端分别固定安装在两个投放容纳仓328上，投放容纳仓328上设置有开关阀，开关阀用于控制投放容纳仓328与投放连接头327的通断。
49.中转组件包括左溶液箱314和右溶液箱316，左溶液箱314和右溶液箱316均固定安装在营养液箱312上，左溶液箱314和右溶液箱316内均滑动安装有一个浮标315，左溶液箱314和右溶液箱316上通过三角架317固定安装有出液电机321，出液电机321的输出轴固定安装有出液主动齿轮322，出液电机321上固定安装有两个触发杆313，左溶液箱314和右溶液箱316上均连接有一个分液管318，两个分液管318固定安装在出液阀323上，出液阀323上转动安装有出液叶片338，出液叶片338上固定安装有出液从动齿轮324，出液从动齿轮324与出液主动齿轮322形成齿轮配合；营养液箱312、左溶液箱314、右溶液箱316内设置有泵，能将液体泵出。
50.细胞连接头309和投放连接头327上设置传感器，以此来感知培养开口209的位置。
51.本发明工作原理：提前在营养液箱312内存放营养液，在细胞筒305内放入液体，再放入细胞；将箱体101放置在桌面或者操作台上，然后向下转动固定杆103，根据桌面或者台面的厚度，滑动移动杆104，将箱体101卡在桌面上，防止箱体101倾倒，将箱门105和箱盖113打开至如图1所示的状态。
52.启动第一电机330、第二电机333，第一电机330通过皮带传动带动第一丝杆332转动，在第一皮带组件的作用下两个第一丝杆332都将转动，第二电机333带动第二丝杆335转动，在第二皮带组件的作用下，两个第二丝杆335都转动，如此第一滑杆331和第二滑杆336将滑动，使投放气缸326滑动至每两个培养筒202之间，然后启动投放气缸326的活动端伸出，投放气缸326带动投放推板329下降，投放推板329将挤压两个凸起板210，投放连接头327将挤压环形盖212，使环形盖212下降，将培养开口209露出，投放连接头327上的孔与培养开口209重合后，放容纳仓328上的开关阀收到信号，将使投放连接头327、放容纳仓328连通，从而往培养筒202内投放营养液。
53.投放营养液的步骤为，启动营养液箱312内的泵，营养液箱312内的营养液从出液管311流入出液阀323内，此时左溶液箱314先与出液管311的第一段连通，如图16所示，右溶液箱316与出液管311的第二段连通，营养液箱312内的营养液进入左溶液箱314内，当左溶液箱314内营养液逐渐增多，直至左溶液箱314内的浮标315上浮与触发杆313接触，此时信号将传递给出液电机321，出液电机321带动出液主动齿轮322转动，出液主动齿轮322带动出液从动齿轮324转动，从而使投出液叶片338转动，使左溶液箱314与出液管311的第二段连通，右溶液箱316将与出液管311的第一段连通，营养液箱312内的营养液往右溶液箱316内输送；此时左溶液箱314内存有营养液。
54.当投放连接头327上的孔与培养开口209重合时，将启动左溶液箱314上的泵，打开
投放容纳仓328上的开关阀，将营养液泵出，从投放连接头327分别流入两个培养开口209内，两个培养开口209内将投放相同量的营养液；投放完成之后，投放气缸326的活动端收缩，投放气缸326移动到下一组培养筒202之间，此时右溶液箱316内的营养液装满后通过触发杆313与浮标315的接触使出液叶片338转动，右溶液箱316将与出液管311的第二段连通，然后再次启动投放气缸326重复上述步骤，往两个培养筒202内投放营养液，直至所有的培养筒202内都投放完毕。
55.然后，按压把手109，把手109带动开关限制板108下降，开关限制板108下降后开关水平杆107在开关长弹簧106的作用下将滑动，从而带动横板201滑动，横板201带动培养槽203滑动，将培养槽203上最靠近箱门105的一列培养筒202移出箱体101，移动至细胞筒305的下方，然后再向上拨动把手109，开关水平杆107停止移动，如此每次上下拨动把手109，使开关水平杆107每次只滑动一段距离。
56.当培养槽203内最靠近箱门105的培养筒202移动至细胞筒305的下方时，启动细胞气缸302的活动端伸出，带动细胞横杆303下降，细胞横杆303下降后带动细胞推板308挤压两个凸起板210，细胞连接头309将挤压环形盖212，此时侧耳弹簧211和凸起弹簧213将被压缩，最终培养开口209露出，细胞连接头309上的孔与培养开口209重合后，将信号传递给细胞容纳仓307上的开关阀，细胞连接头309与细胞容纳仓307连通，将细胞筒305内的细胞投放到培养筒202内，实现自动投放细胞。
57.放好一列培养槽203之后，培养筒202的活动端收缩，侧耳弹簧211和凸起弹簧213回弹使环形盖212复位，环形盖212保证培养筒202内无菌环境，然后再次按压把手109，把手109带动开关限制板108下降，开关水平杆107滑动一段距离，将下一列培养筒202移动至细胞筒305的下方，再次重复上述步骤。
58.当所有的细胞放置完成之后，将箱门105和箱盖113关上，启动加热板117，使箱体101内保持一定的温度，还能通过启动调温电机208，调温电机208带动调温齿轮206转动，调温齿轮206与调温齿条205形成配合，带动调温板204升降，实现内部局部调控温度，若调温板204全部上升，则越靠近加热板117的细胞所需的温度越高，越远离所需温度越低，可以根据实际情况进行投放细胞的位置和调控调温板204的高度。
59.本发明未述及之处适用于现有技术。