CN102827769A - 一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，该装置包括微通道培养板以及用于控制微通道培养板的自动控制器。本发明通过自动控制器进而自动控制微通道培养板实现全自动的干细胞培养和扩增，这样不仅大大提高干细胞培养和扩增的效率，提高干细胞的存活率，而且大大减少人工培养所带来的不必要污染，还有由于利用先进的微流控技术，因此本发明能大大提高控制细胞培养液流动的灵敏度和精确度，并且本发明的装置体积小、结构简单、易于操控、功率损耗低以及稳定性高。本发明作为一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置广泛应用在细胞培养扩增领域中。

Description

一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置

技术领域

本发明涉及生物细胞培养扩增技术，尤其涉及一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置。

背景技术

研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲，干细胞可以用于各种疾病的治疗，但其最适合的疾病主要是组织坏死性疾病、退行性病变、自体免疫性疾病等。而利用干细胞治疗疾病，其具有很多优点，例如：1、低毒性或无毒性，而且治疗效果持久；2、不需要完全了解疾病发病的确切机制；3、应用自身干细胞移植，能避免产生免疫排斥反应。因此利用干细胞治疗疾病，其具有广泛的应用前景。

而由于干细胞治疗疾病的前景广阔，因此建立一台性能高效、全自动化、操作简便以及原理易懂的将体细胞转化为多能干细胞的仪器，其是一个迫切需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种效率高、便于操作以及结构简单的基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置。

本发明所采用的技术方案是：一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置 ，该装置包括微通道培养板以及用于控制微通道培养板的自动控制器。

进一步，所述微通道培养板包括培养基池、废液池以及至少一个培养孔，所述培养基池与培养孔连通，所述的培养孔与废液池连通，所述培养孔设置在培养基池的下方，所述废液池设置在培养孔的下方；所述废液池与培养孔之间设有受自动控制器控制的第一电磁阀，培养孔与培养基池之间设有受自动控制器控制的第二电磁阀。

进一步，所述第一电磁阀包括第一安全阀门以及用于吸引第一安全阀门的第一电磁铁，所述自动控制器的输出端与第一电磁铁进行连接；所述第二电磁阀包括第二安全阀门以及用于吸引第二安全阀门的第二电磁铁，所述自动控制器的输出端与第二电磁铁进行连接。

进一步，所述第一安全阀门包括受第一电磁铁吸引的第一螺钉以及与第一螺钉配套的第一垫片，所述第一螺钉的顶端连接有第一弹簧；所述第二安全阀门包括受第二电磁铁吸引的第二螺钉以及与第二螺钉配套的第二垫片，所述第二螺钉的顶端连接有第二弹簧。

进一步，所述废液池与培养孔之间设有第一输液管道，废液池通过第一输液管道与培养孔进行连通，第一安全阀门设置在第一输液管道上；所述培养孔与培养基池之间设有第二输液管道，培养孔通过第二输液管道与培养基池进行连通，第二安全阀门设置第二输液管道上。

进一步，所述自动控制器为定时自动控制器。

进一步，所述自动控制器包括控制电路以及与控制电路输入端连接的电子计时器，所述控制电路的输出端分别与第一电磁铁和第二电磁铁进行连接。

进一步，所述的微通道培养板还包括载体，所述培养基池、培养孔、废液池、第一输液管道、第二输液管道、第一安全阀门以及第二安全阀门均嵌入在载体中，载体的顶部设有一与培养基池连通的小孔。

进一步，该装置还包括支架，所述第一电磁铁和第二电磁铁均设置在支架上。

进一步，该装置还包括一平台，所述平台上设有滑道，平台通过滑道进而固定承载载体。

本发明的有益效果是：本发明通过自动控制器进而自动控制微通道培养板实现全自动的干细胞培养和扩增，这样不仅大大提高干细胞培养和扩增的效率，提高干细胞的存活率，而且大大减少人工培养所带来的不必要污染，还有由于利用先进的微流控技术，因此本发明能大大提高控制细胞培养液流动的灵敏度和精确度，并且本发明的装置体积小、结构简单、易于操控、功率损耗低以及稳定性高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置的结构主视图；

图2是图1中第一电磁阀的放大示意图；

图3是图1中第二电磁阀的放大示意图；

图4是本发明一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置的结构俯视图。

1第一电磁阀；101第一电磁铁；102第一垫片；103第一弹簧；104第一螺钉；2第一输液管道；3培养孔；4第二电磁阀；401第二电磁铁；402第二垫片；403第二弹簧；404第二螺钉；5培养基池；6载体；7废液池；8控制电路；9电子计时器；10滑道；11第二输液管道；12平台；13支架；14小孔。

具体实施方式

由图1至图4所示，一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，该装置包括微通道培养板以及用于控制微通道培养板的自动控制器。

进一步作为优选的实施方式，所述微通道培养板包括培养基池5、废液池7以及至少一个培养孔3，所述培养基池5与培养孔3连通，所述的培养孔3与废液池7连通，所述培养孔3设置在培养基池5的下方，所述废液池7设置在培养孔3的下方；所述废液池7与培养孔3之间设有受自动控制器控制的第一电磁阀1，培养孔3与培养基池5之间设有受自动控制器控制的第二电磁阀4。作为优选的实施方式，所述培养孔3设置在培养基池5的斜下方，所述废液池7设置在培养孔3的斜下方。另外，所述培养孔3的个数根据实际需要而定，可以为一个或者为多个，若培养孔3的个数为多个时，可以采用48孔板或者96孔板，同时，培养基池5的出口分别与48孔板或96孔板上的培养孔连通，并且48孔板或96孔板上的培养孔均与废液池7进行连通。

所述的培养基池5是用于承载干细胞培养液的器皿；所述的培养孔3是用于承载所需要培养的干细胞；所述的废液池7是用来回收培养孔3中经干细胞培养后剩余的废液。而所述的自动控制器通过控制第一电磁阀1和第二电磁阀4的开启与闭合，进而实现自动化的新鲜培养液导入培养孔3以及废液从培养孔3中导出。

由于本发明通过自动控制器进而自动控制培养基池5与培养孔3之间细胞培养液的流动以及自动控制培养孔3与废液池7之间废液的流动，进而实现全自动的干细胞培养和扩增，因此本发明大大提高干细胞培养和扩增的效率，提高干细胞的存活率，而且能大大减少由于人工培养而所带来的不必要的污染。还有由于本发明利用先进的微流控技术，因此本发明能更加准确和精确地控制细胞培养液的流动，并且本发明的装置体积小、结构简单、易于操控、功率损耗低以及稳定性高。

进一步作为优选的实施方式，所述第一电磁阀1包括第一安全阀门以及用于吸引第一安全阀门的第一电磁铁101，所述自动控制器的输出端与第一电磁铁101进行连接，如图2所示。而所述的第二电磁阀4的结构与第一电磁阀1的结构是相同，即第二电磁阀4包括了第二安全阀门以及用于吸引第二安全阀门的第二电磁铁401，所述自动控制器的输出端与第二电磁铁401进行连接。

进一步作为优选的实施方式，所述第一安全阀门包括受第一电磁铁101吸引的第一螺钉104以及与第一螺钉104配套的第一垫片102，所述第一螺钉104的顶端连接有第一弹簧103，如图2所示。而第二安全阀门的结构与第一安全阀门的结构是相同的，即第二安全阀门包括了受第二电磁铁401吸引的第二螺钉404以及与第二螺钉404配套的第二垫片402，所述第二螺钉404的顶端连接有第二弹簧403，如图3所示。而所述的第一垫片102和第二垫片402均为橡胶垫片，但并不仅限橡胶垫片这一类型。

而第一电磁阀1的工作原理为：当第一电磁铁101受自动控制器控制后就会下降，并利用磁力吸引第一螺钉104往上，进而把第一弹簧103压扁，此时第一电磁阀1为开启状态，那么培养孔3中的废液就可以流到废液池7；然后第一电磁铁101就会上升，并利用第一弹簧103的弹力进而使第一螺钉104恢复到原位，此时第一电磁阀1为闭合状态，那么细胞培养液就不会从培养孔3中流失到废液池7。对于第二电磁阀4的工作原理，其与第一电磁阀1的工作原理是一致的，而当第二电磁阀4为开启状态时，培养基池5的细胞培养液就会流到培养孔3中，当第二电磁阀4为闭合状态时，细胞培养液就不会从培养基池5流到培养孔3中。

进一步作为优选的实施方式，所述废液池7与培养孔3之间设有第一输液管道2，废液池7通过第一输液管道2与培养孔3进行连通，第一安全阀门设置在第一输液管道2上；所述培养孔3与培养基池5之间设有第二输液管道11，培养孔3通过第二输液管道11与培养基池5进行连通，第二安全阀门设置第二输液管道上11。所述的第一垫片102设置在第一螺钉104与第一输液管道2之间，第二垫片402设置在第二螺钉404与第二输液管道11之间。而所述的第一输液管道2以及第二输液管道11，两者的体积均很小。

进一步作为优选的实施方式，所述自动控制器为定时自动控制器。

进一步作为优选的实施方式，所述自动控制器包括控制电路8以及与控制电路8输入端连接的电子计时器9，所述控制电路8的输出端分别与第一电磁铁101和第二电磁铁401进行连接。而所述的自动控制器的工作原理包括两种：第一种，通过利用电子计时器9进而实现定时设置，当设定的时间到达时，电子计时器9就会发出响声，而控制电路8接收到声波信号后就会控制第一电磁铁101和第二电磁铁401下降以及通电生磁；第二种，通过利用电子计时器9进而实现定时设置，当设定的时间到达时，电子计时器9会发出触发信号到控制电路8，而控制电路8接收到触发信号后就会控制第一电磁铁101和第二电磁铁401下降以及通电生磁。而在所述的第一种工作原理中，所述的控制电路8也就是声控电路。

进一步作为优选的实施方式，所述的微通道培养板还包括载体6，所述培养基池5、培养孔3、废液池7、第一输液管道2、第二输液管道11、第一安全阀门以及第二安全阀门均嵌入在载体6中，载体6的顶部设有一与培养基池5连通的小孔14。而对于所述的小孔14，工作人员能通过小孔14从而将新鲜的细胞培养液添加到培养基池5上。所述的载体6为塑料载体，但载体6的类型不限于塑料载体这一类型。

进一步作为优选的实施方式，该装置还包括支架13，所述第一电磁铁101和第二电磁铁401均设置在支架13上。所述的支架13为铁支架，但支架13的类型不限于铁支架这一类型。

进一步作为优选的实施方式，该装置还包括一平台12，所述平台12上设有滑道10，平台12通过滑道10进而固定承载载体6。另外平台12也承载电子计时器9，而控制电路8则设置在平台12的内腔中。所述的滑道10是由两条形块所组成的，如图1所示。另外由于平台12通过滑道10进而承载载体6，因而滑道10不仅起到固定承载的作用，而且还便于将载体6从平台12上拆卸下来。

上述发明的工作原理为：

实验前，通过针头将需要培养的干细胞加入到培养孔3内，将新鲜的细胞培养液通过小孔14加入到培养基池5中，将载体6通过滑道10进而固定承载在平台12上，以及根据干细胞的培养时间周期，进而利用电子计时器9进行定时；

实验中，当时间周期到时，电子计时器9就会自动响起或者自动输出触发信号，控制电路8接收到声波信号或者触发信号后，就会控制第一电磁铁101下降以及通电生磁进而吸引第一螺钉104，即第一安全阀门开启，这样就能使培养孔3中的废液通过第一输液管道2流到废液池7中，接着，控制电路8控制第一电磁铁101上升，第一螺钉104恢复到原位，即第一安全阀门闭合；然后，控制电路8再控制第二电磁铁401下降以及通电生磁进而吸引第二螺钉404，即第二安全阀门开启，这样培养基池5中的新鲜细胞培养液就能通过第二输液管道11流到培养孔3中，跟着，控制电路8控制第二电磁铁401上升，第二螺钉404恢复到原位，即第二安全阀门闭合，而通过这样周而复始地进行细胞培养液从培养基池5流入培养孔3以及废液从培养孔3流入废液池7中，就能自动化地实现干细胞的培养和扩增。

因此由上述可知，本发明是全自动化的干细胞培养和扩增装置，在培养和扩增的过程中无需涉及人力，而且简单精确，因此本发明能广泛地应用在干细胞培养和扩增的领域中。另外除了干细胞外，本培养也能对其它类型的细胞进行自动化的培养和扩增。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：该装置包括微通道培养板以及用于控制微通道培养板的自动控制器。

2.根据权利要求1所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述微通道培养板包括培养基池（5）、废液池（7）以及至少一个培养孔（3），所述培养基池（5）与培养孔（3）连通，所述的培养孔（3）与废液池（7）连通，所述培养孔（3）设置在培养基池（5）的下方，所述废液池（7）设置在培养孔（3）的下方；所述废液池（7）与培养孔（3）之间设有受自动控制器控制的第一电磁阀（1），培养孔（3）与培养基池（5）之间设有受自动控制器控制的第二电磁阀（4）。

3.根据权利要求2所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述第一电磁阀（1）包括第一安全阀门以及用于吸引第一安全阀门的第一电磁铁（101），所述自动控制器的输出端与第一电磁铁（101）进行连接；所述第二电磁阀（4）包括第二安全阀门以及用于吸引第二安全阀门的第二电磁铁（401），所述自动控制器的输出端与第二电磁铁（401）进行连接。

4.根据权利要求3所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述第一安全阀门包括受第一电磁铁（101）吸引的第一螺钉（104）以及与第一螺钉（104）配套的第一垫片（102），所述第一螺钉（104）的顶端连接有第一弹簧（103）；所述第二安全阀门包括受第二电磁铁（401）吸引的第二螺钉（404）以及与第二螺钉（404）配套的第二垫片（402），所述第二螺钉（404）的顶端连接有第二弹簧（403）。

5.根据权利要求3所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述废液池（7）与培养孔（3）之间设有第一输液管道（2），废液池（7）通过第一输液管道（2）与培养孔（3）进行连通，第一安全阀门设置在第一输液管道（2）上；所述培养孔（3）与培养基池（5）之间设有第二输液管道（11），培养孔（3）通过第二输液管道（11）与培养基池（5）进行连通，第二安全阀门设置第二输液管道上（11）。

6.根据权利要求1所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述自动控制器为定时自动控制器。

7.根据权利要求3所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述自动控制器包括控制电路（8）以及与控制电路（8）输入端连接的电子计时器（9），所述控制电路（8）的输出端分别与第一电磁铁（101）和第二电磁铁（401）进行连接。

8.根据权利要求5所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：所述的微通道培养板还包括载体（6），所述培养基池（5）、培养孔（3）、废液池（7）、第一输液管道（2）、第二输液管道（11）、第一安全阀门以及第二安全阀门均嵌入在载体（6）中，载体（6）的顶部设有一与培养基池（5）连通的小孔（14）。

9.根据权利要求8所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：该装置还包括支架（13），所述第一电磁铁（101）和第二电磁铁（401）均设置在支架（13）上。

10.根据权利要求9所述一种基于微流控的全自动干细胞培养扩增装置，其特征在于：该装置还包括一平台（12），所述平台（12）上设有滑道（10），平台（12）通过滑道（10）进而固定承载载体（6）。

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