湿实验计算器小程序 · 产品设计方案（最终定稿 v3）

创建：2026-06-04 ｜定稿：2026-06-04（两轮文献核对 + 溶剂对照核心模块 + 离心/麻醉补充）状态：方案定稿，进入开发

〇、版本演进摘要

v1 → v2

动物给药体积上限改用 Diehl 2001 标准（v1 数字错 5~10 倍）
新增「智能溶剂 + 溶剂对照」核心模块（用户提出，竞品全无）
DMSO 阈值分场景分层
新增 LC50/EC50 + 致畸指数 TI
新增采血量、百分比浓度换算
Tricaine 缓冲剂改 NaHCO₃、幼鱼浓度下调

v2 → v3（本次定稿） 7. 新增离心机 rpm ↔ rcf 换算——湿实验最高频通用计算之一 8. 新增小鼠/大鼠麻醉给药计算——文献证明专用计算工具可降低麻醉死亡率 9. 全部标准补齐高影响力参考文献（见第九章）

一、产品定位

产品名：实验帮 / LabCalc（待定）

一句话定位：懂实验设计的科研计算助手——不只算配药，还提醒你怎么做对照

目标用户：在读研究生、博士、博后，做细胞 / 动物 / 斑马鱼实验的湿实验方向

核心差异化：

溶剂对照智能提示（竞品全无）——按溶解度自适应溶剂浓度 + 强制等浓度 vehicle control
斑马鱼专区——国内外空白
LC50/EC50 分析——从"配药工具"升级为"实验分析工具"

⚠️ 合规红线：个人主体小程序只能注册「工具/教育」类，禁医疗类目；文案不得宣称医疗/诊断/治疗；结果强制附「仅供科研参考，以文献及本单位 SOP/IACUC 规程为准」。

二、信息架构

首页（常用工具九宫格 + 最近使用）
├── 浓度计算
│   ├── 摩尔浓度换算
│   ├── 稀释计算器（C1V1=C2V2）
│   ├── 梯度稀释表
│   ├── 百分比浓度换算
│   ├── 智能溶剂 + 溶剂对照 ★核心
│   └── 助溶剂配方计算
├── 动物给药
│   ├── 小鼠/大鼠给药计算（Diehl 体积上限）
│   ├── 批量给药表
│   ├── 麻醉给药计算 ★v3新增
│   ├── 种间剂量换算（HED，FDA/Reagan-Shaw）
│   ├── 中药单体剂量换算
│   └── 采血量计算
├── 斑马鱼专区
│   ├── dpf/hpf 日历（Kimmel 阶段）
│   ├── 水体给药浓度（DMSO 分层预警）
│   ├── Tricaine 麻醉配制
│   ├── 显微注射计算
│   └── LC50/EC50 + 致畸指数 TI ★核心
├── 细胞实验
│   ├── 铺板密度计算（含实验时长建议）
│   ├── 转染试剂计算
│   └── 血球计数板换算
├── 通用工具 ★v3新增
│   └── 离心机 rpm ↔ rcf 换算
├── 化合物库（PubChem 搜索）
└── AI 助手（接 api.cong.in）

三、各模块详细设计

模块一：浓度计算

1.1 摩尔浓度换算

输入化合物（搜 PubChem 自动填 MW）+ 已知量任一 → 自动换算所有单位。

摩尔浓度(mol/L) = 质量(g) ÷ 分子量(g/mol) ÷ 体积(L)
质量浓度(mg/mL) = 摩尔浓度(mmol/L) × 分子量(g/mol)

1.2 稀释计算器

C1V1=C2V2，输出取母液体积、补加溶剂体积、操作步骤。

1.3 梯度稀释表

输入起始浓度、稀释倍数、级数 → 生成操作表（可截图）。

1.4 百分比浓度换算

%(w/v) ↔ %(v/v) ↔ mg/mL ↔ mol/L。内置 75%乙醇、4%PFA、0.9%生理盐水等。

%(w/v) = 溶质(g)/溶液(mL)×100 ；  mg/mL = %(w/v)×10

1.5 智能溶剂 + 溶剂对照 ★核心（用户提出）

痛点：单体溶解度差，只能配 0.1%/1% 溶剂；研究者常忘做等浓度溶剂对照，导致溶剂效应混杂。

输入：药物/MW、目标最高浓度、母液溶剂及浓度、实验体系（细胞/斑马鱼胚胎/斑马鱼幼鱼/动物体内）。

智能逻辑：

反算最高给药浓度所需最低溶剂终浓度
对照体系阈值给三态：✅安全 / ⚠️偏高但文献可接受 / ❌超限
自动生成溶剂对照：vehicle 浓度 = 最高给药组溶剂终浓度（文献要求一致）
提示另设空白对照（无溶剂）

溶剂安全阈值表：

体系	DMSO 上限	来源
细胞实验	≤ 0.1%	通用惯例
斑马鱼 OECD FET 严格	≤ 0.01% (100 μL/L)	OECD TG 236
斑马鱼表型/毒理筛查	≤ 0.1%	多数文献
斑马鱼已验证安全上限	≤ 1%	Hoyberghs 2021
动物体内	DMSO 占比通常 ≤ 10%	配合助溶剂

1.6 助溶剂配方计算

内置体内配方（如 5%DMSO+40%PEG300+5%Tween80+50%盐水等），输出各溶剂取量 + 配制顺序 + DMSO 终浓度标注。

模块二：动物给药

2.1 小鼠/大鼠给药计算

输入体重/剂量(mg/kg)/药物浓度/途径 → 输出注射体积 + 超上限提醒。

最大给药体积（Diehl et al. 2001）：

途径	小鼠 (mL/kg)	大鼠 (mL/kg)
PO 灌胃	10	10
IP 腹腔	20	10
SC 皮下	10	5
IV 静脉(推注)	5	5

good practice 上限，非毒性阈值；超过须 IACUC 审批。

2.2 批量给药表

输入一组体重 + 剂量 + 浓度 → 每只给药量表，超限标红。

2.3 麻醉给药计算 ★v3新增

痛点：麻醉过量是啮齿类实验主要死因之一；专用计算工具被证明能降低死亡率（Tsukamoto 2021）。

内置标准麻醉方案（小鼠，IP）：

方案	剂量	时长/备注
氯胺酮 + 赛拉嗪	Ket 80–100 mg/kg + Xyl 5–10 mg/kg	常用复合麻醉
Avertin (三溴乙醇)	250 mg/kg	短时(15–20min)，需 IACUC 批准，仅单次存活给药
戊巴比妥钠	40–50 mg/kg	须核对本单位规程

输入：体重、选方案、储备液浓度 → 输出：各药抽取体积、混合方案。 强制提示：剂量范围因品系/年龄差异大，须以本单位 IACUC 批准方案为准；首选药用级试剂与异氟烷。

2.4 种间剂量换算（HED）

HED(mg/kg) = 动物剂量 × 动物Km ÷ 人Km

Km 系数（FDA 2005 / Reagan-Shaw 2008）：

动物	小鼠	大鼠	豚鼠	家兔	犬	猴	人
Km	3	6	8	12	20	12	37

输出 HED + 免责（不可直接用于临床起始剂量）。

2.5 中药单体/天然产物换算

同 2.4，内置常见单体 MW + 文献剂量参考。

2.6 采血量计算

单次 ≤ 体重 1%（≈10 mL/kg）；28 天累计 ≤ 总血量 15%；补液 = 采血量×2 倍温热等渗液。

模块三：斑马鱼专区

3.1 dpf/hpf 日历（Kimmel 1995 分期）

输入受精时间 → 当前 hpf/dpf + 阶段 + 节点提醒（24/48/72 hpf、5 dpf）。

阶段	时间	标志
卵裂/囊胚/原肠胚	0–10 hpf
体节期	10–24 hpf	心跳出现
咽囊期	24–48 hpf	循环建立
孵化期	48–72 hpf	开始孵化
早期幼鱼	72+ hpf	可给药
5 dpf	120 hpf	器官成熟，标准窗口

3.2 水体给药浓度

输入容器体积（6/24/48孔板快捷）+ 目标浓度 + MW + 母液 + 实验类型 → 每孔加药量 + DMSO 分层预警 + 联动 1.5 溶剂对照。

3.3 Tricaine（MS-222）麻醉配制

储备液 4 g/L（0.4%），NaHCO₃ 按 1:2 调 pH 7.0，避光。工作浓度按阶段：

用途	成鱼	幼鱼(<14dpf)
诱导	100–200 mg/L (常用168)	50–100 mg/L
维持	~42 mg/L	更低
安乐死	≥300 mg/L	同

3.4 显微注射计算

输入注射体积(nL)+浓度(ng/μL) → 每胚胎给药量(pg)。参考：MO 1–8 ng、mRNA 50–200 pg、质粒 25–50 pg/胚胎。

3.5 LC50/EC50 + 致畸指数 TI ★核心

输入各浓度组总数 + 死亡数(LC50)/畸形数(EC50) → Probit(首选)或 Reed-Muench → 输出 LC50/EC50 + 95%CI + 剂量反应曲线 + TI = LC50/EC50（发育毒性标准指标）。

暴露窗口与终点可参考 ICH S5(R3) 验证方案（4–6 hpf 起暴露，5 dpf 判读）。

模块四：细胞实验

4.1 铺板密度计算（含时长建议）

板型	面积(cm²)	培养基	次日传代	>24h 实验
6孔	9.6	2 mL	5×10⁵/孔	降低
12孔	3.8	1 mL	2×10⁵/孔	降低
24孔	2.0	0.5 mL	1×10⁵/孔	降低
48孔	1.1	0.3 mL	5×10⁴/孔	降低
96孔	0.32	0.1 mL	1–2×10⁴/孔	3000–8000/孔
T25/T75	25/75	5/15 mL	—

4.2 转染试剂计算

内置 Lipo3000/2000、jetPRIME、PEI 比例，输出总试剂量（含10%余量）。

4.3 血球计数板换算

细胞浓度(cells/mL) = 4大格平均 × 10⁴ × 稀释倍数，含台盼蓝活率。

模块五：通用工具 ★v3新增

5.1 离心机 rpm ↔ rcf 换算

痛点：文献只给 rcf(×g)，离心机只能设 rpm，不同转子半径换算不同——湿实验最高频计算之一。

RCF (×g) = 1.118 × 10⁻⁵ × r(cm) × RPM²
RPM = √( RCF / (1.118×10⁻⁵ × r) )

输入：转子半径 r(cm) + (rpm 或 rcf 任一) → 输出另一个。支持常见离心机半径预设。

半径取旋转中心到管底（最大速度位置）。

模块六：化合物库

PubChem REST API，搜索获取 MW/分子式/CAS/溶解度，供各模块调用。

模块七：AI 助手

接 api.cong.in，回答末尾强制免责声明。

四、UI 设计要点

清爽白底、蓝绿科研气质。首页搜索框 + 九宫格 + 最近使用。输入框单位可切换、结果一键复制、历史本地保存、离线可用（AI/化合物搜索除外）、可截图分享、公式可展开、每个标准旁可点「来源」查看文献。

五、技术方案

层	选型	说明
前端	微信小程序原生（WXML/WXSS/JS）	MVP 无需构建，直接导入开发者工具
图表	ECharts (LC50 曲线)
化合物数据	PubChem REST API	免费
AI	api.cong.in	已有
本地存储	wx.setStorageSync
后端	国内备案服务器 Node.js	仅 AI + PubChem 代理

MVP 纯前端计算，无需后端/备案，可用测试号直接真机预览。

六、开发阶段

阶段	内容	周期
MVP	摩尔浓度 + 稀释 + 百分比 + 小鼠批量给药(Diehl) + 离心 rpm/rcf	2 周
V1.0	智能溶剂+溶剂对照 + 斑马鱼(dpf/水体/Tricaine) + 化合物库	+2 周
V1.5	LC50/EC50+TI + 显微注射 + 采血 + 麻醉 + 细胞模块	+2 周
V2.0	AI 助手 + 实验记录本 + 分享	按反馈

七、推广策略

实验室群（种子）→ 小红书"实验必备工具" → 知乎"斑马鱼 LC50/小鼠给药怎么算"引流 → 丁香园/小木虫 → B站短视频。靠口碑自传播，重点保证第一版计算准确。

八、合规与免责

主体类目：工具/教育，禁医疗类目
全站免责：「结果仅供科研参考，不构成医疗或临床建议，以权威文献及本单位 SOP/IACUC 规程为准」
动物给药/麻醉/HED/安乐死模块单独再加显著提示
计算本地完成，不采集用户实验数据上云

九、参考文献（高影响力来源）

工具内每个标准旁放可点「来源」，对应下列文献；上线前每条须本人比对原文最新版。

动物给药体积 — Diehl KH, Hull R, Morton D, et al. A good practice guide to the administration of substances and removal of blood, including routes and volumes. J Appl Toxicol. 2001;21(1):15-23. （IACUC/AAALAC 全球通用 good practice，被引数千次）
HED 种间剂量换算 — Reagan-Shaw S, Nihal M, Ahmad N. Dose translation from animal to human studies revisited. FASEB J. 2008;22(3):659-661. （BSA 换算最经典引用，被引近万次）
HED 监管原始依据 — U.S. FDA, CDER. Guidance for Industry: Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trials for Therapeutics in Adult Healthy Volunteers. July 2005.（Km 系数表权威出处）
斑马鱼发育分期 — Kimmel CB, Ballard WW, Kimmel SR, Ullmann B, Schilling TF. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev Dyn. 1995;203(3):253-310. （斑马鱼领域被引最高文献之一，>1.5 万次）
斑马鱼急性毒性测试标准 — OECD. Test Guideline No. 236: Fish Embryo Acute Toxicity (FET) Test. OECD Publishing, 2013.（监管金标准）
斑马鱼发育毒性/ICH 验证 — Teixidó E, et al. Validation, Optimization, and Application of the Zebrafish Developmental Toxicity Assay for Pharmaceuticals Under the ICH S5(R3) Guideline. Front Cell Dev Biol. 2021;9:721130.
DMSO 安全浓度 — Hoyberghs J, Bars C, Ayuso M, et al. DMSO Concentrations up to 1% are Safe to be Used in the Zebrafish Embryo Developmental Toxicity Assay. Front Toxicol. 2021;3:804033.
斑马鱼标准方法学 — Westerfield M. The Zebrafish Book: A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish (Danio rerio). 5th ed. Univ. of Oregon Press, 2007.（MS-222 配制/麻醉、饲养标准）
LC50/EC50 概率单位法 — Finney DJ. Probit Analysis. 3rd ed. Cambridge University Press, 1971.（probit 经典）；Reed LJ, Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am J Hyg. 1938;27(3):493-497.
斑马鱼药物筛选综述 — Zon LI, Peterson RT. In vivo drug discovery in the zebrafish. Nat Rev Drug Discov. 2005;4(1):35-44.（领域奠基综述）
小鼠麻醉剂量与安全 — Tsukamoto A, et al. A smartphone app for individual xylazine/ketamine calculation decreased anesthesia-related mortality in mice. （证明专用计算工具降低麻醉死亡率）；及各机构 IACUC 啮齿类麻醉镇痛 formulary。
离心 RCF/RPM — 标准物理换算公式（RCF = 1.118×10⁻⁵·r·RPM²），见各离心机厂商与 Sigma-Aldrich / Thermo Fisher 技术资料。
细胞接种密度 — ATCC / Corning / Thermo Fisher 细胞培养技术指南（孔板面积与推荐密度）。

十、全栈架构（v4 定稿，2026-06-04）

决策：放弃分阶段，全量一次性设计 + 构建。微信登录 + 云端同步 + 嵌入式 AI，后端部署在正在备案的新国内服务器。

10.1 总体架构

微信小程序（原生前端）
  ├── 离线可用：所有计算模块（无需登录/联网）
  └── 联网增强（登录后）：云同步、实验记录本、AI问答、化合物搜索
        │ HTTPS (JWT 鉴权)
        ▼
后端 API（Node.js，部署于新国内服务器，备案域名如 labapi.xxx）
  ├── /api/auth/login   微信 code2session → openid → 签发 JWT
  ├── /api/history      计算历史 增/查/删
  ├── /api/favorites    收藏 增/查/删
  ├── /api/records      实验记录本 增/查/改/删
  ├── /api/compound     PubChem 代理（国内访问加速 + 缓存）
  └── /api/ai/ask       转发 api.cong.in（注入科研系统提示 + 免责）
        │
        ▼
PostgreSQL（用户/历史/收藏/记录）+ 进程管理 PM2 + 反代 Caddy(HTTPS)

10.2 技术选型（建议默认，可调整）

层	选型	说明
前端	微信小程序原生 + 分包	模块多，用 subpackage 控制主包体积
后端	Node.js + Fastify（或 Express）	轻量高性能
数据库	PostgreSQL	用户与同步数据；轻量可换 SQLite
鉴权	JWT（wx.login code2session 换 openid）	无需手机号
进程	PM2	常驻、自启
反代	Caddy（自动 HTTPS）	与现有架构一致
图表	ECharts (LC50 曲线)

10.3 数据库 schema（初版）

users(id, openid UNIQUE, nickname, avatar, created_at)
history(id, user_id FK, tool, input_json, result_json, created_at)
favorites(id, user_id FK, tool, payload_json, created_at)
records(id, user_id FK, title, content_json, created_at, updated_at)   -- 实验记录本
compound_cache(cid, name, mw, formula, cas, solubility, fetched_at)    -- PubChem 缓存

10.4 微信登录流程

前端 wx.login() 拿 code → POST /api/auth/login
后端用 AppID+AppSecret 调微信 code2session 换 openid
签发 JWT 返回前端，前端 wx.setStorageSync 存 token
后续请求 Header 带 Authorization: Bearer <token>

10.5 云同步模型（务实方案）

登录后服务器为权威源；本地缓存镜像
每条记录带 updated_at，冲突按 last-write-wins
离线产生的改动入本地队列，联网后批量上推
计算器本身不依赖登录：未登录可正常算 + 本地历史；登录仅解锁云同步/记录本/AI

10.6 关键合规与配置

小程序后台「request 合法域名」必须加：后端备案域名（HTTPS）
备案未下来前：计算模块可用测试号本地预览；登录/同步/AI 需后端上线后才生效
AppSecret 只存后端，绝不写进小程序前端代码
AI 回答强制追加免责声明；不存储用户实验敏感数据用于训练

10.7 优雅降级（重要）

场景	行为
未登录 / 无网	全部计算器可用，历史存本地
已登录	云同步 + 实验记录本 + AI + 化合物搜索
备案未完成	前端先上线计算功能，后端就绪后开关打开联网功能

10.8 仓库结构（规划）

labcalc-miniprogram/        # 小程序前端（当前目录）
labcalc-server/             # 后端（新建，部署到新服务器）
  ├── src/{routes,services,db,middleware}
  ├── package.json
  └── README（部署步骤：备案后 PM2 + Caddy 上线）

湿实验计算器小程序 · 产品设计方案（最终定稿 v3） ​

〇、版本演进摘要 ​

一、产品定位 ​

二、信息架构 ​

三、各模块详细设计 ​

模块一：浓度计算 ​

1.1 摩尔浓度换算 ​

1.2 稀释计算器 ​

1.3 梯度稀释表 ​

1.4 百分比浓度换算 ​

1.5 智能溶剂 + 溶剂对照 ★核心（用户提出） ​

1.6 助溶剂配方计算 ​

模块二：动物给药 ​

2.1 小鼠/大鼠给药计算 ​

2.2 批量给药表 ​

2.3 麻醉给药计算 ★v3新增 ​

2.4 种间剂量换算（HED） ​

2.5 中药单体/天然产物换算 ​

2.6 采血量计算 ​

模块三：斑马鱼专区 ​

3.1 dpf/hpf 日历（Kimmel 1995 分期） ​

3.2 水体给药浓度 ​

3.3 Tricaine（MS-222）麻醉配制 ​

3.4 显微注射计算 ​

3.5 LC50/EC50 + 致畸指数 TI ★核心 ​

模块四：细胞实验 ​

4.1 铺板密度计算（含时长建议） ​

4.2 转染试剂计算 ​

4.3 血球计数板换算 ​

模块五：通用工具 ★v3新增 ​

5.1 离心机 rpm ↔ rcf 换算 ​

模块六：化合物库 ​

模块七：AI 助手 ​

四、UI 设计要点 ​

五、技术方案 ​

六、开发阶段 ​

七、推广策略 ​

八、合规与免责 ​

九、参考文献（高影响力来源） ​

十、全栈架构（v4 定稿，2026-06-04） ​

10.1 总体架构 ​

10.2 技术选型（建议默认，可调整） ​

10.3 数据库 schema（初版） ​

10.4 微信登录流程 ​

10.5 云同步模型（务实方案） ​

10.6 关键合规与配置 ​

10.7 优雅降级（重要） ​

10.8 仓库结构（规划） ​