一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱制造技术

本发明专利技术提出一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，包括箱体、培养架组件、灭菌单元、控温系统单元、光环境控制单元和控制模块，培养架组件包括机架、培养瓶固定板、灯板、灯板升降模块和摇动模块，培养瓶固定板上设有用于置瓶槽；灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处且灯板上设有瓶孔，瓶孔设有LED光源；控温系统单元的散热风扇出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外；当培养架组件进行培养作业时，摇动模块驱动机架摇动，灯板升降模块驱动灯板移动使灯板瓶孔套于锥形培养瓶处，LED光源对培养瓶提供光照，灯板瓶孔与培养瓶外壁间留有形成散热风路的间隙；本发明专利技术能以LED光源提供可定制的光照环境，而且不易因光源热量影响箱温。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涉及光学培养设备，尤其是一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱。
技术介绍
悬浮培养是指一种在受到不断搅动或摇动的液体培养基里，培养单细胞及小细胞团的组织培养系统，是非贴壁依赖性细胞的一种培养方式。悬浮培养在次生代谢产物的生产上应用广泛，并具有无可比拟的优越性。通常情况下，实验室所用悬浮培养的标准锥形瓶的容量为150ml、200ml、250ml，瓶身外径分别为69mm、75mm、85mm。如今恒温摇床在悬浮培养的运用已经越来越广泛，但在研究光对悬浮培养的影响时，市面上很多恒温摇床均达不到实验要求。光可以提高悬浮培养的质量和次生代谢产物含量，但是市面上的摇床，灯源安装设计的不合理以及锥形瓶的封口塑料袋遮挡光线等问题，严重影响到光照的均匀性，使实验结果存在很大的误差。因此研发一款高光能利用率摇床培养架就非常必要。灯源设计是高光能利用率摇床的核心部分。由于悬浮培养特殊性：锥形瓶封口塑料袋和锥形瓶在不断的变换位置，都会影响到光照的均匀性。目前市面上的恒温摇床，灯源的安装设计五花八门，都不能满足光照培养。有的摇床将灯条安装于侧面，有的摇床将灯板安装于顶部，但都不能够解决光均匀性问题；如何为悬浮培养设计具有更优光照环境的灯源，是一个研究方向。LED光源是近年兴起的一种冷光源，具有节电和节省空间的优点，部分专利把LED光源用于培养箱，LED光源的发光面有方向性且光量有限，需有一定数量的LED芯片共同工作才容易达到培养箱所需的光环境，然而LED光源虽是冷光源却有一定工作温度，如在培养箱内大量使用LED光源有可能使培养箱的温度环境不易控制，如何解决这些问题，也是一个研究方向。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，能以LED光源提供可定制的光照环境，而且不易因光源热量影响箱温。本专利技术采用以下技术方案。一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，所述培养箱包括箱体、培养架组件、灭菌单元、控温系统单元、光环境控制单元和控制模块，所述控制模块与灭菌单元、控温系统单元和光环境控制单元相连，箱体上设有玻璃窗口；所述培养架组件包括机架、培养瓶固定板、灯板、灯板升降模块和摇动模块，所述培养瓶固定板水平设置于机架上，培养瓶固定板上设有用于固定锥形培养瓶的置瓶槽；所述灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处并与灯板升降模块相连，灯板上设有多个供锥形培养瓶上部探入的瓶孔，每个瓶孔的内壁处均匀设有多个LED光源；所述光环境控制单元包括光质控制单元、光周期控制单元、光强控制单元、遮光门和遮光模块，所述光质控制单元、光强控制单元与灯板上的LED光源相连，所述遮光门设于玻璃窗口处并与遮光模块相连；所述控温系统单元包括温感模块、散热风扇、排风扇和电热元件，散热风扇的出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外，当温感模块测得的箱内温度超出阈值时，控温系统模块对箱内温度进行控制；当培养架组件进行培养作业时，摇动模块驱动机架摇动，灯板升降模块驱动灯板移动使灯板瓶孔套于锥形培养瓶处，灯板瓶孔处的LED光源对培养瓶提供光照，灯板瓶孔与锥形培养瓶外壁间留有形成散热风路的间隙。所述瓶孔内壁处的多个LED光源的发光体为LED芯片，所述LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，多个LED光源按光色不同在瓶孔内壁处分组排列，形成红光LED光带、绿光LED光带和蓝光LED光带。所述光质控制单元、光强控制单元和光周期控制单元按控制模块的指令，通过控制培养瓶所在瓶孔处的红光LED光带、绿光LED光带和蓝光LED光带内LED芯片的发光数量和发光强度，来控制培养瓶所接受光线内的各类颜色光的百分比，以及控制灯板对培养瓶的光照强度和光照时间。所述LED芯片的发光面朝向瓶孔中轴。所述灭菌单元为紫外光杀菌单元。所述置瓶槽处设有感应天平。所述灯板升降模块包括垂直设置的丝杆传动装置和垂直向的直线导轨。所述灯板呈矩形，所述丝杆传动装置与矩形灯板的一角相连以驱动灯板升降，所述矩形灯板的另外三个角置于直线导轨处滑移。所述灯板以固定夹与丝杆传动装置、直线导轨相连，直线导轨上设有安装固定夹的滑块。所述灯板主体以铝金属成型，灯板与灯板瓶孔处的LED光源侧面接触以导出LED光源工作时的热量；所述培养瓶固定板上的置瓶槽包括内圈和外圈，置瓶槽内圈尺寸可调。本专利技术中，当培养架组件进行培养作业时，灯板升降模块驱动灯板移动使灯板瓶孔套于锥形培养瓶处，灯板瓶孔处的LED光源对培养瓶提供光照；由于培养瓶在进行培养作业时，瓶口多设有封口，本专利技术的此项设计可以使得灯板直接把光线照射于培养瓶的内容物上，避免瓶品的封口塑料袋遮挡光照。本专利技术中，所述培养架组件包括机架、培养瓶固定板、灯板、灯板升降模块和摇动模块，所述培养瓶固定板水平设置于机架上，培养瓶固定板上设有用于固定锥形培养瓶的置瓶槽；所述灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处并与灯板升降模块相连；由于培养架在培养作业时是固定于摇动装置上的，该设计使得灯板能与培养架同步摇动，解决了培养瓶因位置变换而导致的光强变化不均的问题。本专利技术中，当培养架组件进行培养作业时，灯板瓶孔处的LED光源对培养瓶提供光照，灯板瓶孔与锥形培养瓶外壁间留有形成散热风路的间隙；所述控温系统单元包括温感模块、散热风扇、排风扇和电热元件，散热风扇的出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外；该设计使得LED光源工作时的热量不会直接传导至培养瓶上，不会对培养瓶的培养作业造成影响，而且散热风扇对培养瓶固定板吹风时，冷气流通过灯板瓶孔与锥形培养瓶外壁间的间隙能起到隔热作用，使得LED光源热量不易影响培养瓶的温度环境。本专利技术中，所述灯板主体以铝金属成型，灯板与灯板瓶孔处的LED光源侧面接触以导出LED光源工作时的热量，散热风扇的出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外；所述灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处并与灯板升降模块相连；该设计形成了灯板瓶孔处的大面积散热片结构，散热风扇的出风能吹到灯板上并带走灯板上的热，从而使得LED光源的热量能很快地排至培养箱外，不易对培养箱内的温度环境造成影响。本专利技术中，所述瓶孔内壁处的多个LED光源的发光体为LED芯片，所述LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，多个LED光源按光色不同在瓶孔内壁处分组排列，形成红光LED光带、绿光LED光带和蓝光LED光带；所述光质控制单元、光强控制单元和光周期控制单元按控制模块的指令，通过控制培养瓶所在瓶孔处的红光LED光带、绿光LED光带和蓝光LED光带内LED芯片的发光数量和发光强度，来控制培养瓶所接受光线内的各类颜色光的百分比，以及控制灯板对培养瓶的光照强度和光照时间；该设计使得灯板能发出中心波长为660nm的红光；中心波长为520nm的黄绿光；中心波长为450nm的蓝光，光周期实现每种颜色LED芯片的光照时间在0-24h分别可调，满足了悬浮培养在不同生长阶段对不同光照强度、不同光质和不同光照时间的需求，而且让灯板对培养瓶的光照强度、各色光的含量能精确控制，有利于培养箱对各类组织采用对应的光环境进行培养，提升培养箱的兼容度。本专利技术中，所述培养瓶固定板上的置瓶槽包括内圈和外圈，置瓶槽内圈尺寸可调；该设计使得置瓶槽能适用于容量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，其特征在于：所述培养箱包括箱体、培养架组件、灭菌单元、控温系统单元、光环境控制单元和控制模块，所述控制模块与灭菌单元、控温系统单元和光环境控制单元相连，箱体上设有玻璃窗口；所述培养架组件包括机架、培养瓶固定板、灯板、灯板升降模块和摇动模块，所述培养瓶固定板水平设置于机架上，培养瓶固定板上设有用于固定锥形培养瓶的置瓶槽；所述灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处并与灯板升降模块相连，灯板上设有多个供锥形培养瓶上部探入的瓶孔，每个瓶孔的内壁处均匀设有多个LED光源；所述光环境控制单元包括光质控制单元、光周期控制单元、光强控制单元、遮光门和遮光模块，所述光质控制单元、光强控制单元与灯板上的LED光源相连，所述遮光门设于玻璃窗口处并与遮光模块相连；所述控温系统单元包括温感模块、散热风扇、排风扇和电热元件，散热风扇的出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外，当温感模块测得的箱内温度超出阈值时，控温系统模块对箱内温度进行控制；当培养架组件进行培养作业时，摇动模块驱动机架摇动，灯板升降模块驱动灯板移动使灯板瓶孔套于锥形培养瓶处，灯板瓶孔处的LED光源对培养瓶提供光照，灯板瓶孔与锥形培养瓶外壁间留有形成散热风路的间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，其特征在于：所述培养箱包括箱体、培养架组件、灭菌单元、控温系统单元、光环境控制单元和控制模块，所述控制模块与灭菌单元、控温系统单元和光环境控制单元相连，箱体上设有玻璃窗口；所述培养架组件包括机架、培养瓶固定板、灯板、灯板升降模块和摇动模块，所述培养瓶固定板水平设置于机架上，培养瓶固定板上设有用于固定锥形培养瓶的置瓶槽；所述灯板水平设于培养瓶固定板上方的机架处并与灯板升降模块相连，灯板上设有多个供锥形培养瓶上部探入的瓶孔，每个瓶孔的内壁处均匀设有多个LED光源；所述光环境控制单元包括光质控制单元、光周期控制单元、光强控制单元、遮光门和遮光模块，所述光质控制单元、光强控制单元与灯板上的LED光源相连，所述遮光门设于玻璃窗口处并与遮光模块相连；所述控温系统单元包括温感模块、散热风扇、排风扇和电热元件，散热风扇的出风方向指向培养架组件，排风扇的出风方向指向箱体外，当温感模块测得的箱内温度超出阈值时，控温系统模块对箱内温度进行控制；当培养架组件进行培养作业时，摇动模块驱动机架摇动，灯板升降模块驱动灯板移动使灯板瓶孔套于锥形培养瓶处，灯板瓶孔处的LED光源对培养瓶提供光照，灯板瓶孔与锥形培养瓶外壁间留有形成散热风路的间隙。2.根据权利要求1所述的一种用于悬浮培养的高光能利用率摇床培养箱，其特征在于：所述瓶孔内壁处的多个LED光源的发光体为LED芯片，所述LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，多个LED光源按光色不同在瓶孔内壁处分组排列，形成红光LED光带、绿光LED光带和蓝光LED光带。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉生，赖钟雄，林争春，林玉玲，王云嫒，詹陈巧，陈晓慧，陈裕坤，程春振，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35