一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的製作方法

2023-06-01 13:39:56

本實用新型涉及細胞檢測裝置，更具體的說是一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置。

背景技術：

代謝是生物體內所發生的用於維持生命的一系列有序的化學反應的總稱。這些反應進程使得生物體能夠生長和繁殖、保持它們的結構以及對外界環境做出反應。代謝通常被分為兩類：分解代謝可以對大的分子進行分解以獲得能量(如細胞呼吸)；合成代謝則可以利用能量來合成細胞中的各個組分，如蛋白質和核酸等。代謝可以被認為是生物體不斷進行物質和能量交換的過程，一旦物質和能量的交換停止，生物體的結構和系統就會解體。代謝的中心途徑，如糖酵解和三羧酸循環，存在於三域中的所有生物體中，也曾存在於「最後的共同祖先」中。共同祖先細胞是原核生物，並且很可能是一種具有廣泛的胺基酸、糖類和脂類代謝的產甲烷菌。

細胞代謝產物、細胞溶液內的各個物理量的變化的研究已經成為科研人員研究的重點，所以設計了這種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置，可以檢測樣本細胞的代謝情況、溶液中PH值的變化以及溫度變化，便於研究細胞生長環境的變化。

為解決上述技術問題，本實用新型涉及一種細胞檢測裝置，更具體的說是一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置，包括主機、導線、外殼、電源模塊、信號轉換模塊、信號顯示模塊、控制模塊、通信模塊、探頭和恆溫箱，可以檢測樣本細胞的代謝情況、溶液中PH值的變化以及溫度變化，便於研究細胞生長環境的變化。

主機的電源端通過導線連接到外殼內的電源模塊，外殼內的控制模塊的數據端通過導線連有探頭，探頭插入恆溫箱內；所述的外殼內固定連接有電源模塊、信號轉換模塊、信號顯示模塊、控制模塊、通信模塊。

所述電源模塊的輸出端連接著控制模塊的輸入端；所述探頭的輸出端連接著信號轉換模塊的輸入端；所述信號轉換模塊的輸出端連接著控制模塊的輸入端；所述控制模塊的輸出端連接著信號顯示模塊的輸入端；所述控制模塊連接著通信模塊。

作為本技術方案的進一步優化，本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置所述的電源模塊為信號轉換模塊、信號顯示模塊、控制模塊、通信模塊進行供電。

作為本技術方案的進一步優化，本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置所述的探頭上設有溫度檢測晶片、PH值檢測傳感器和代謝測量晶片中的任一項或一項以上。

作為本技術方案的進一步優化，本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置所述的溫度檢測晶片型號為DS18B20；PH值檢測傳感器型號為DE61M；代謝測量晶片型號為ZH10477。

作為本技術方案的進一步優化，本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置所述的信號轉換模塊型號為ADC0809。

本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的有益效果為：

本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置，可以檢測樣本細胞的代謝情況、溶液中PH值的變化以及溫度變化，便於研究細胞生長環境的變化。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方法對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的工作原理圖。

圖3為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的控制模塊的電路圖。

圖4為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的探頭上溫度檢測晶片的電路圖。

圖5為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的探頭上PH值檢測傳感器的電路圖。

圖6為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的探頭上代謝測量晶片的電路圖。

圖7為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的信號轉換模塊的電路圖。

圖8為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的通信模塊的電路圖。

圖9為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的信號顯示模塊的電路圖。

圖10為本實用新型一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置的電源模塊的電路圖。

圖中：主機1；導線2；外殼3；電源模塊4；信號轉換模塊5；信號分析模塊6；控制模塊7；通信模塊8；探頭9；恆溫箱10。

具體實施方式

具體實施方式一：

下面結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實用新型涉及細胞檢測裝置，更具體的說是一種同時檢測細胞外環境毒物與細胞代謝的裝置，包括主機1、導線2、外殼3、電源模塊4、信號轉換模塊5、信號分析模塊6、控制模塊7、通信模塊8、探頭9和恆溫箱10，可以檢測樣本細胞的代謝情況、溶液中PH值的變化以及溫度變化，便於研究細胞生長環境的變化。

主機1的電源端通過導線2連接到外殼3內的電源模塊4，外殼3內的控制模塊7的數據端通過導線2連有探頭9，探頭9插入恆溫箱10內；所述的外殼3內固定連接有電源模塊4、信號轉換模塊5、信號顯示模塊6、控制模塊7、通信模塊8。探頭9插入細胞溶液中，探頭9中的溫度檢測晶片、PH值檢測傳感器和代謝測量晶片分別檢測溶液中的溫度、PH值以及細胞代謝產物，收集完信息後，通過信號轉換模塊5將模擬信號轉換成數位訊號，然後通過信號顯示模塊6對採集的數據進行顯示，最後通過通信模塊8將分析後的數據傳輸至主機1中。

所述電源模塊4的輸出端連接著控制模塊7的輸入端，控制模塊7採用AT89C51單片機，電源模塊4採用AP5056晶片，AP5056晶片可以對聚合物鋰電池進行恆流/恆壓充電，外圍只需接極少的元器件，可以適應USB電源和適配器電源工作，非常適用於可攜式應用的領域。充電輸出電壓為4.2V，充電電流可以通過一個外部電阻設置。在恆壓充電階段，當充電電流降至設定值1/10時，AP5056將終止充電循環。其它功能包括輸入電壓掉電自動進入睡眠模式、電壓輸入過低鎖存、晶片使能控制輸入、自動再充電、充放電狀態指示以及電池溫度監控等功能。電源模塊與控制模塊通過VCC引腳相連接。

所述探頭9的輸出端連接著信號轉換模塊5的輸入端，探頭9上設有溫度檢測晶片、PH值檢測傳感器和代謝測量晶片中的任一項或一項以上。溫度檢測晶片型號為DS1820，溫度檢測晶片檢測恆溫箱中溶液的溫度；DS18B20的測溫原理為溫度傳感器DS18B20中的低溫度係數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用於產生固定頻率的脈衝信號送給減法計數器1，高溫度係數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器2的脈衝輸入，DS18B20溫度傳感器中還隱含著計數門，當計數門打開時，DS18B20就對低溫度係數振蕩器產生的時鐘脈衝後進行計數，進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度係數振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55℃所對應的基數分別置入減法計數器1和溫度寄存器中，減法計數器1和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數值。減法計數器1對低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行減法計數，當減法計數器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數器1的預置將重新被裝入，減法計數器1重新開始對低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行計數，如此循環直到減法計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度，溫度傳感器的T1引腳與信號轉換模塊的IN1引腳相連接；PH值檢測傳感器型號為DE61M，通過將探頭9插入溶液中，測量溶液中的PH值，DE61M的數據端P1與信號轉換模塊的IN2引腳相連接，進行數據傳送；代謝測量晶片型號為ZH10477，通過將探頭9插入溶液中，代謝測量晶片中的生物傳感器檢測溶液中細胞的活性，檢測後的信號通過代謝測量晶片內部進行數據處理，將信號通過D1數據端與信號轉換模塊的IN3引腳相連接進行數據轉換。

所述信號轉換模塊5的輸出端連接著控制模塊7的輸入端，信號轉換模塊5的型號為ADC0809，信號轉換模塊5將接收到的模擬信號轉換成數位訊號，將數位訊號傳送到控制模塊7，控制模塊7對數位訊號進行處理，信號轉換模塊5將模擬信號轉換成二進位的數位訊號，通過8個數據輸出端D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7按位傳輸信號到控制模塊中，START為轉換啟動信號。當START上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，START應保持低電平。EOC為轉換結束信號，當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用於控制三條輸出鎖存器向控制模塊7輸出轉換得到的數據。OE＝1，輸出轉換得到的數據；OE＝0，輸出數據線呈高阻狀態。CLK為時鐘輸入信號線。信號轉換模塊5的數據線D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7分別與控制模塊7的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3、P1.2、P1.1、P1.0引腳相連接，EOC、OE、START、CLK、ALE為信號轉換模塊5的控制引腳，分別與控制模塊7的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4引腳相連接。

所述控制模塊7的輸出端連接著信號顯示模塊6的輸入端，信號顯示模塊6採用LCD1602液晶顯示屏，信號顯示模塊6顯示通過控制模塊計算處理後的探頭檢測的信號與標準值的偏差值，信號顯示模塊6的數據端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7與控制模塊7的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引腳相連接，用來顯示數據；信號顯示模塊6的RS端(RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器)與控制模塊7的P3.5引腳相連接，用來控制數據命令；信號顯示模塊6的RW端(RW為讀寫信號線，高電平1時進行讀操作，低電平0時進行寫操作)與控制模塊7的P3.6引腳相連接，用來控制讀寫操作；信號顯示模塊6的使能端E(E端為使能端)與控制模塊7的P3.7引腳相連接；控制模塊7的P3.5、P3.6、P3.7引腳用於控制信號顯示模塊中的數碼管的選通狀態。

所述控制模塊7連接著通信模塊8，通信模塊8採用nRF2401模塊，nRF2401的工作模式有四種：收發模式、配置模式、空閒模式和關機模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS四個引腳決定，當控制模塊有數據要發送時，把CE引腳置高，使nRF2401工作；把接收端的地址和要發送的數據按時序送入nRF2401中，控制模塊7把CE引腳置低，激發nRF2401進行ShockBurstTM發射；nRF2401的ShockBurstTM發射數據，通信模塊8的CE、CLK1、DATA引腳分別與控制模7塊的P0.2、P0.3、P0.4引腳相連接。

具體實施方式二：

下面結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述的電源模塊4為信號轉換模塊5、信號分析模塊6、控制模塊7、通信模塊8進行供電。

具體實施方式三：

下面結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述的探頭9上設有溫度檢測晶片、PH值檢測傳感器和代謝測量晶片中的任一項或一項以上。

具體實施方式四：

下面結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實施方式對實施方式三作進一步說明，所述的溫度檢測晶片型號為DS18B20；PH值檢測傳感器型號為DE61M；代謝測量晶片型號為ZH10477。DS18B20是常用的溫度傳感器，具有體積小，硬體開銷低，抗幹擾能力強，精度高的特點。DE61M的工作溫度為-5-80℃，PH值為PH0-14、等電位等特點。ZH10477生物傳感器是一項生物新技術，它把生物活性物質巧妙地與傳感器技術、計算機技術結合。

具體實施方式五：

下面結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述的信號轉換模塊5的型號為ADC0809。ADC0809是美國國家半導體公司生產的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數轉換器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存解碼後的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。

本實用新型的工作原理是：探頭9插入細胞溶液中，探頭9中的溫度檢測晶片、PH值檢測傳感器和代謝測量晶片分別檢測溶液中的溫度、PH值以及細胞代謝產物，收集完信息後，通過信號轉換模塊5將模擬信號轉換成數位訊號，然後通過信號顯示模塊6對採集的數據進行分析顯示，最後通過通信模塊8將分析後的數據傳輸至主機1中。

當然，上述說明並非對本實用新型的限制，本實用新型也不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬於本實用新型的保護範圍。