保持干細(xì)胞一致性、大批量培養(yǎng),是生物工程發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求。以全自動化機(jī)電裝備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)員人工培養(yǎng)已成為發(fā)展趨勢。論文以干細(xì)胞培養(yǎng)裝置研制為目標(biāo),側(cè)重解決系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模態(tài)特性。全自動化干細(xì)胞培養(yǎng)裝置將實(shí)現(xiàn)更高的精確度、運(yùn)行平穩(wěn)度、和較高的工作效率,同時擁有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、功能多樣、安全、美觀、使用壽命長等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循低耦合、高內(nèi)聚原則,同時運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)原理完成整體裝置設(shè)計(jì)。論文完成的工作涵蓋如下:根據(jù)干細(xì)胞培養(yǎng)流程,模塊構(gòu)建由操作區(qū)、過渡區(qū)、培養(yǎng)區(qū)組成的干細(xì)胞培養(yǎng)裝置。結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),利用Solidworks三維軟件分別對干細(xì)胞培養(yǎng)裝置的三個模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),最終完成全自動化的干細(xì)胞培養(yǎng)裝置的裝配。利用Ansys軟件對干細(xì)胞培養(yǎng)裝置內(nèi)部的三個機(jī)械手及整體裝配體進(jìn)行模態(tài)分析,依次完成相應(yīng)結(jié)構(gòu)的簡化模型、劃分網(wǎng)格、添加約束、求解等操作,提取出主要結(jié)構(gòu)對應(yīng)的前20階陣型圖和固有頻率,分析各階的主要振動形式,為培養(yǎng)裝置的驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)參數(shù),確保規(guī)避共振頻率,防止產(chǎn)生共振,減少振動和噪聲,使干細(xì)胞培養(yǎng)裝置操作過程平穩(wěn)、精準(zhǔn)。在獲得三個機(jī)械臂和培養(yǎng)裝置整體裝配體的模態(tài)分析結(jié)果后,經(jīng)分析可知,三個機(jī)械臂的前20階的固有頻率都比裝配體的大很多,機(jī)械手的振動幅度在可接受范圍內(nèi)、變形位置跟預(yù)測結(jié)果基本一致。整個裝配體的固有頻率基本處于1 1至45HZ范圍內(nèi),裝置的驅(qū)動電機(jī)工作頻率需要遠(yuǎn)離該頻率段及機(jī)械手的各階固有頻率,外部的持續(xù)激勵也應(yīng)該遠(yuǎn)離該此頻率范圍。模態(tài)分析結(jié)果為干細(xì)胞培養(yǎng)裝置的開發(fā)提供了結(jié)構(gòu)特征參數(shù),提高了設(shè)備的可靠性與安全性,同時,也為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論參考。干細(xì)胞培養(yǎng)裝置的設(shè)計(jì)研究,為培養(yǎng)裝置研制奠定了基礎(chǔ),具有一定的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q813
【部分圖文】：

第一章緒論逡逑可用于干、ＮＫ、Ｔ及貼壁細(xì)胞培養(yǎng)的德國ＺＲＰ反應(yīng)器能生產(chǎn)糖蛋白、抗體、逡逑多肽藥物，如圖１－３所示。其通過特有的模塊化組件和控制方式實(shí)現(xiàn)供給氧氣、逡逑排出廢物、操作精確、擴(kuò)大規(guī)模等功能。ＺＲＰ反應(yīng)器便于裝配和操作，分為兩種逡逑模式：平板灌流式和旋轉(zhuǎn)載體灌流式。其中平板灌流式用于干、Ｔ、免疫系統(tǒng)細(xì)逡逑胞，而旋轉(zhuǎn)載體灌流式用于三維貼壁細(xì)胞、重組蛋白、糖蛋白多肽的培養(yǎng)【１７＿１８１。逡逑：邋ｊ『．；一”逡逑ＩＢ逡逑圖１－３三維細(xì)胞及組織培養(yǎng)系統(tǒng)逡逑中科院廣州生物院的科研人員在相繼攻克了八項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)后，成功開發(fā)了全逡逑自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)裝置，如圖１－４所示。在２５平方米的地方就可以完成細(xì)胞逡逑自動培養(yǎng)、使用顯微鏡實(shí)時觀測細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)、試劑的添加換取移除、細(xì)胞的多逡逑次提取分化等功能，是現(xiàn)有集自動化培養(yǎng)箱系統(tǒng)、自動化液體處理系統(tǒng)、顯微鏡逡逑在線觀測系統(tǒng)、高精度克隆挑取系統(tǒng)、培養(yǎng)皿傳送系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)等六個模逡逑塊于一體的干細(xì)胞誘導(dǎo)生產(chǎn)系統(tǒng)。首次完成了將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法為判定逡逑的干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)全過程，該技術(shù)在國際上也遙遙領(lǐng)先。該裝備的成功研發(fā)，使逡逑國內(nèi)的精密高端醫(yī)學(xué)裝備在很大程度上擺脫了進(jìn)口的束縛，為干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)及逡逑精準(zhǔn)醫(yī)療的科研打好了基礎(chǔ)［１９］。逡逑－邋．■擎逡逑－Ｉ｜）邋ＧＩＢ邋Ｈ逡逑１邋＿逡逑：＇ｉ逡逑圖１－４全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培

第一章緒論逡逑可用于干、ＮＫ、Ｔ及貼壁細(xì)胞培養(yǎng)的德國ＺＲＰ反應(yīng)器能生產(chǎn)糖蛋白、抗體、逡逑多肽藥物，如圖１－３所示。其通過特有的模塊化組件和控制方式實(shí)現(xiàn)供給氧氣、逡逑排出廢物、操作精確、擴(kuò)大規(guī)模等功能。ＺＲＰ反應(yīng)器便于裝配和操作，分為兩種逡逑模式：平板灌流式和旋轉(zhuǎn)載體灌流式。其中平板灌流式用于干、Ｔ、免疫系統(tǒng)細(xì)逡逑胞，而旋轉(zhuǎn)載體灌流式用于三維貼壁細(xì)胞、重組蛋白、糖蛋白多肽的培養(yǎng)【１７＿１８１。逡逑：邋ｊ『．；一”逡逑ＩＢ逡逑圖１－３三維細(xì)胞及組織培養(yǎng)系統(tǒng)逡逑中科院廣州生物院的科研人員在相繼攻克了八項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)后，成功開發(fā)了全逡逑自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)裝置，如圖１－４所示。在２５平方米的地方就可以完成細(xì)胞逡逑自動培養(yǎng)、使用顯微鏡實(shí)時觀測細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)、試劑的添加換取移除、細(xì)胞的多逡逑次提取分化等功能，是現(xiàn)有集自動化培養(yǎng)箱系統(tǒng)、自動化液體處理系統(tǒng)、顯微鏡逡逑在線觀測系統(tǒng)、高精度克隆挑取系統(tǒng)、培養(yǎng)皿傳送系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)等六個模逡逑塊于一體的干細(xì)胞誘導(dǎo)生產(chǎn)系統(tǒng)。首次完成了將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法為判定逡逑的干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)全過程，該技術(shù)在國際上也遙遙領(lǐng)先。該裝備的成功研發(fā)，使逡逑國內(nèi)的精密高端醫(yī)學(xué)裝備在很大程度上擺脫了進(jìn)口的束縛，為干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)及逡逑精準(zhǔn)醫(yī)療的科研打好了基礎(chǔ)［１９］。逡逑－邋．■擎逡逑－Ｉ｜）邋ＧＩＢ邋Ｈ逡逑１邋＿逡逑：＇ｉ逡逑圖１－４全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培

南京航空航天大學(xué)的吳元東提出，螺栓連接的剛度和阻尼特性對整機(jī)特性的逡逑研宄影響很大，在論述中，特別對薄壁殼結(jié)構(gòu)、螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模型簡化，逡逑如圖１－５所示，運(yùn)用試驗(yàn)證明了簡化模型的合理性，從而在整機(jī)模型分析中使用逡逑此方法進(jìn)行研宄，盡可能減小設(shè)備的振動［２１］。逡逑＇＇一－邐．．．邋ａｎ逡逑人Ａ蒙逡逑ｍｍｍ逡逑圖１－５某發(fā)動機(jī)整機(jī)模型逡逑侯力軒、殊海燕等人在１２年針對振動、噪聲等問題，先在ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ中建逡逑立了三維模型，再進(jìn)行了整體設(shè)備的模態(tài)分析，如圖１－６所示，提取出影響發(fā)生逡逑共振的參數(shù)［８］：固有頻率和振型，分析產(chǎn)生共振的頻率，為驗(yàn)證模態(tài)分析結(jié)果的逡逑正確性，后續(xù)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，對研究和解決類似的整機(jī)共振問題具有指導(dǎo)逡逑意義［２２Ｋ逡逑６逡逑

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本文編號：2824575