CN104893974B - 可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用细胞样本回转产生的细胞微重力效应抑制干细胞分化的干细胞培育扩增的可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，包括4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器、检测传感器阵列、检测容器、培养液成份调节系统、培养回路、部件运动与支持结构、底座组成；利用细胞样本回转产生的细胞微重力效应抑制干细胞在培育扩增过程中分化，还集成了细胞培养环境自主调研系统与在线参数监测系统，实现独立自主的开展干细胞培养，并且在干细胞扩增培育过程中，可动态实时监测相关参数，跟踪干细胞培育扩增过程；包括细胞培养容器在内的所有与细胞培养液直接接触的培养回路部件采用一次使用，提升本发明操作的便捷性。

Description

可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备

技术领域

本发明涉及一种干细胞扩增设备，特别是一种基于样本回转使细胞产生模拟微重力效应而保证干细胞在扩增过程分化受到抑制，且细胞扩增培养环境自动控制、关键指标能实时地线监测的便捷式干细胞扩增设备。

背景技术

在当前临床医学、生命科学、细胞生物学等研究领域中，干细胞大量扩增培育是非常重要的工作。但干细胞扩增培养过程中会分化，从而失去“干性”导致干细胞扩增培养失败。为了确保干细胞培养过程中不分化，目前主要采用添加药物的方式，但添加的药物为干细胞临床应用带来巨大风险，使采用药物抑制分化培养的干细胞在临床应用方面受到极大约束。

市面上已有的干细胞培养设备没有细胞培养环境自主调控能力，设备正常工作还依赖细胞培养箱等辅助设备，这使设备在操作性与应用领域等方面受到影响。

由于目前已有干细胞培养设备没有配置完善的在线参数监测系统，这使干细胞的扩增培育过程中不能实时监控。

现有的干细胞培育设备中干细胞培养室没有进行组合式设计，完成一次细胞培养后，要求对整个细胞培养室进行清洗。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用细胞样本回转产生的细胞微重力效应抑制干细胞分化的干细胞培育扩增设备；还集成了细胞培养环境自主调研系统与在线参数监测系统，实现独立自主的开展干细胞培养，不用依赖其它周边辅助支架设备即可开展干细胞培养工作，并且在干细胞扩增培育过程中，可动态实时监测相关参数，跟踪干细胞培育扩增过程；同时，本发明中包括细胞培养容器在内的所有与细胞培养液直接接触的部件采用一次使用设 备，提升本操作的便捷性的可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备。

本发明的可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，包括4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器、检测传感器阵列、检测容器、培养液成份调节系统、培养回路、控制显示系统、部件运动与支持结构以及底座；所述检测传感器阵列安装于检测容器上，所述培养回路、检测容器和培养液成份调节系统通过管路联接成培养液流动回路；所述部件运动与支持结构由同步带、同步带轮、电机和X型支架组成，X型支架安装于底座两侧；4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器通过轴承安装于X型支架四个端点，由电机带动长圆柱形回转细胞培养容器转动；控制显示系统包括控制线路板、开关和触摸屏，控制线路板安装于底座后部；触摸屏安装于底座前部窗口；电机安装于底座顶部。

进一步的，长圆柱形回转细胞培养容器包括内筒、外筒和两端的密封盖，内筒外表面涂覆温控涂层，内外筒之间空间抽真空形成真空绝热层。

进一步的，所述检测传感器陈列包括温度传感器、CO₂浓度传感器、O₂浓度传感器、尿素浓度传感器、乳酸浓度传感器，传感器种类与数量可根据实验要求增减；检测传感器陈列包括所有传感器均安装于检测容器上。

进一步的，所述的培养液成份调节系统由调节器、过滤器、CO₂气瓶、O₂气瓶、N₂气瓶、减压阀和输气管组成(气体的种类与数量可根据实验要求增减)；CO₂气瓶、O₂气瓶、N₂气瓶通过相应的减压阀由输气管联接到过滤器后，再并行联接到调节器相应的进气口；由调节器排气口排出多余气体。

进一步的，培养回路由培养液贮存器、蠕动泵、细胞培养袋和管路组成。

进一步的，细胞培养袋由袋体、培养液扩散管、培养液收集管、偶合器与注取液口组成；培养液扩散管与和培养液收集管分别通过偶合器与细胞培养袋的两头连接；细胞培养袋一次性使用。

进一步的，所有培养回路组件、检测容器和调节器通过管路联接成培养液流动回路。管路按培养液贮存器、蠕动泵、培养液扩散管、培养液收集管、检测容器、调节器、培养液贮存器的顺序连接，细胞培养液由蠕动泵驱动沿管路由培养液扩散管进行细胞培养袋中，细胞培养袋中培养液通过培养液收集管流 出后，进入检测容器，检测容器的传感器要求检测培养液中各参数，从检测容器流出的培养液直接进行入调节器中，根据要求调节培养成份，最后培养液流回贮存器中。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、包含一次性使用细胞袋构成细胞培养回路，设备连续多次开展干细胞培养过程中，无需清洗，直接更换细胞培养回路组件即可；

2、可通过培养液成份调节系统调控培养液成份、温控涂层调控细胞培养管温度，从而实现独立自主调节细胞培养环境参数，使设备独立自主工作成为可能；

3、本发明采用细胞的模拟回转微重力效应来干抑制细胞培育过程中分化，干细胞培育过程中无需添加任何药物，确保了所培育的干细胞无临床应用禁忌。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备的结构示意图；

图2是本发明中细胞培养容器与细胞培养袋结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，包括4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器1、检测传感器阵列2、检测容器3、培养液成份调节系统8、培养回路、控制显示系统、部件运动与支持结构以及底座6；检测传感器阵列安装于检测容器上，培养回路、检测容器和培养液成份调节系统通过管路联接成培养液流动回路；部件运动与支持结构由同步带41、同步带轮42、电机43和X型支架44组成，X型支架安装于底座两侧；4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器通过轴承 安装于X型支架四个端点，由电机带动长圆柱形回转细胞培养容器转动；控制显示系统包括控制线路板、开关51和触摸屏52，控制线路板安装于底座后部；触摸屏安装于底座前部窗口；电机安装于底座顶部。

长圆柱形回转细胞培养容器包括内筒11、外筒12和两端的密封盖13。内筒外表面涂覆温控涂层14，内外筒之间空间抽真空形成真空绝热层。

检测传感器陈列包括温度传感器、CO₂浓度传感器、O₂浓度传感器、尿素浓度传感器、乳酸浓度传感器，可根据实验要求增减相关检测传感器。检测传感器陈列包括所有传感器均安装于检测容器上。

培养液成份调节系统由调节器、过滤器、CO₂气瓶、O₂气瓶、N₂气瓶、减压阀和输气管组成。CO₂气瓶、O₂气瓶、N₂气瓶通过相应的减压阀由输气管联接到过滤器后，再并行联接到调节器相应的进气口；由调节器排气口排出多余气体。

培养回路由培养液贮存器71、蠕动泵72、细胞培养袋和管路73组成。

细胞培养袋由袋体81、培养液扩散管82、培养液收集管83、偶合器84与注取液口85组成。培养液扩散管与和培养液收集管分别通过偶合器与细胞培养袋的两头连接。细胞培养袋一次性使用。

管路73按培养液贮存器、蠕动泵、培养液扩散管、培养液收集管、检测容器、调节器、培养液贮存器的顺序连接。

本发明的工作原理如下：

打开电源开关，设备在触摸屏上显示参数输入界面，可根据实验要求输入实验参数；按输入界面的启动键后，设备自动进行工作模式：长圆柱形回转细胞培养容器在同步传动系统带动下，开始转动，内筒外表面表面的温控涂层开始加热，使细胞培养容器维持37℃，细胞培养液由蠕动泵驱动沿管路由培养液扩散管进行细胞培养袋中，细胞培养袋中培养液通过培养液收集管流出后，进入检测容器，检测容器的传感器要求检测培养液中各参数，从检测容器流出的培养液直接进行入调节器中，根据要求调节培养成份，最后培养液流回贮存器中。

本发明利用细胞样本回转产生的细胞微重力效应抑制干细胞在培育扩增过 程中分化，还集成了细胞培养环境自主调研系统与在线参数监测系统，实现独立自主的开展干细胞培养，不用依赖其它周边辅助支架设备即可开展干细胞培养工作，并且在干细胞扩增培育过程中，可动态实时监测相关参数，跟踪干细胞培育扩增过程；包括细胞培养容器在内的所有与细胞培养液直接接触的培养回路部件采用一次使用，提升本发明操作的便捷性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，其特征在于：包括4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器、检测传感器阵列、检测容器、培养液成份调节系统、培养回路、控制显示系统、部件运动与支持结构以及底座；所述检测传感器阵列安装于检测容器上，所述培养回路、检测容器和培养液成份调节系统通过管路联接成培养液流动回路；所述部件运动与支持结构由同步带、同步带轮、电机和X型支架组成，X型支架安装于底座两侧；4个独立旋转的长圆柱形回转细胞培养容器通过轴承安装于X型支架四个端点，由电机带动长圆柱形回转细胞培养容器转动；控制显示系统包括控制线路板、开关和触摸屏，控制线路板安装于底座后部；触摸屏安装于底座前部窗口；电机安装于底座顶部；所述培养回路由培养液贮存器、蠕动泵、细胞培养袋和管路组成；所述细胞培养袋由袋体、培养液扩散管、培养液收集管、偶合器与注取液口组成；培养液扩散管与和培养液收集管分别通过偶合器与细胞培养袋的两头连接；细胞培养袋一次性使用；管路按培养液贮存器、蠕动泵、培养液扩散管、培养液收集管、检测容器、调节器、培养液贮存器的顺序连接，细胞培养液由蠕动泵驱动沿管路由培养液扩散管进行细胞培养袋中，细胞培养袋中培养液通过培养液收集管流出后，进入检测容器，检测容器的传感器要求检测培养液中各参数，从检测容器流出的培养液直接进行入调节器中，根据要求调节培养成份，最后培养液流回贮存器中；所述的培养液成份调节系统由调节器、过滤器、CO₂气瓶、O₂气瓶、N₂气瓶、减压阀和输气管组成；CO₂气瓶、O₂气瓶、N ₂气瓶通过相应的减压阀由输气管联接到过滤器后，再并行联接到调节器相应的进气口；由调节器排气口排出多余气体；所述长圆柱形回转细胞培养容器包括内筒、外筒和两端的密封盖；内筒外表面涂覆温控涂层，内外筒之间空间抽真空形成真空绝热层。

2.根据权利要求1所述的可在线动态实时监测的便捷式干细胞扩增培养设备，其特征在于：所述检测传感器陈列包括温度传感器、CO₂浓度传感器、O₂浓度传感器、尿素浓度传感器、乳酸浓度传感器，传感器种类与数量可根据实验要求增减。