CN104946530A - 可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块 - Google Patents

可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紧凑型细胞实验模块，既具备自主细胞培养液和试剂更新，具有自动传代能力，实现长期细胞培养实验；又能不同培养室的细胞样本进行个性化培养实验与自动取样，并可在线适时观察细胞生长情况的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，包括试剂组件、培养液组件、细胞培养板、底座、多支路流体驱动流路、图像系统和控制系统，本发明既具备自主细胞培养液和试剂更新，具有自动传代能力，实现长期细胞培养实验；又能不同培养室的细胞样本进行个性化培养实验与自动取样，并可在线适时观察细胞生长情况。

Description

可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块
技术领域
本发明涉及一种具备细胞长期培养能力的细胞学实验模块，特别是集成了高分辨率在线观测能力，并且细胞培养区试剂可自动更新、可在线取样、可实时补充所存贮的试剂、并可自主运行的多功能细胞学实验模块。
背景技术
当前在细胞生物学、生命科学与相关医学研究领域中，细胞学实验是经常涉及到环节。在实验室条件下，细胞学实验室经常通过实验人员手动操作细胞培养瓶实现。在市面上少有的几种细胞自动培养设备中，多采用一套试剂更换系统服务于多个细胞培养瓶或细胞培养容器的模式，细胞培养瓶堆砌放置，试剂更换系统安装于细胞培养瓶堆周边。这种结构能同时服务的细胞培养/容器的数量较多，但也带来了所有细胞样本只能采用单一培养与实验模式，不能进行个性化实验管理，也不能进行自动取样操作；特别是上述模式的细胞培养不能实现细胞自动传代，不能满足细胞长期培养需求。同时，所有细胞样本不能实现在线实时图像观察，为对细胞生长情况进行监控比较困难。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，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紧凑型细胞实验模块，既具备自主细胞培养液和试剂更新，具有自动传代能力，实现长期细胞培养实验；又能不同培养室的细胞样本进行个性化培养实验与自动取样，并可在线适时观察细胞生长情况的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块。
本发明的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，包括试剂组件、培养液组件、细胞培养板、底座、多支路流体驱动流路、图像系统和控制系统，所述试剂组件、培养液组件和细胞培养板分别通过对应卡槽安装于底座上，所述控制系统安装于底座下部下层，所述多支路流体驱动流路安装于底 座下部上层，所述多支路流体驱动流路的所有针状接头分别以尾端朝下、针状头部朝上的方位固定于底座上层指定位置。
进一步的，所述多支路流体驱动流路包括进液流路和出液流路，进液流路由培养液进样支路、补液支路、试剂进样支路、进液四通、管路和进液针状接头组成；出液流路由废液收集支路、取样支路、压力平衡支路、出液四通和出液针状接头组成；培养液进样支路由培养液进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；补液支路由补液针状接头、微型单向阀和管路组成；试剂进样支路由试剂进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；培养液进样支路、补液支路和试剂进样支路三个支路并行联接到进液四通的三个端口，进液四通的另一个端口用管路联接一个进液针状接头尾端，废液收集支路由废液进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；取样支路由取样进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；压力平衡支路由压力平衡针状接头、微型单向阀和管路组成；废液收集支路、取样支路、压力平衡支路三个支路并行联接到出液四通的三个端口，出液四通的另一个端口用管路联接一个出液针状接头尾端。
进一步的，所述试剂组件包括试剂防护壳上盖、试剂防护壳下盖和试剂袋；试剂袋由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的试剂袋；所述试剂袋位于由试剂防护壳上盖和试剂防护壳下盖组成的试剂防护壳内，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
进一步的，所述培养液组件包括培养液防护壳上盖、培养液防护壳下盖、培养液存贮袋、取样袋和废液收集袋；培养存贮袋和废液收集袋均由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的培养存贮袋和废液收集袋袋；培养存贮袋和废液收集袋均位于由培养液防护壳上盖和培养液防护壳下盖形成的培养液防护壳内，相应的，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
进一步的，所述底座上还设有电源金手指和信息金手指，薄膜型电源金手指和信息金手指分别贴附于底座主体两外侧，电源由底座上电源金手指引入细胞实验模块中，控制系统按程序设定控制多支路流体驱动流路工作，实现按时 定量向细胞培养板中加入所需的试剂或培养液。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、该模块集成了包含试剂存贮、加注与收集功能的完整细胞培养回路，可根据内置的控制系统设定流程，自主实验细胞培养液更新或细胞实验试剂自动添加，实现细胞自动培养和实验；
2、由于该模块配置了包括压力平衡能力的多支路流路以及微型流体驱动泵各支路独立设置的模式，使培养液与试剂可按不同的流速进出细胞培养板，能在控制系统驱动下模拟实现细胞传代涉及的单元操作，实现在轨自动细胞传代；
3、该模块集成了细胞培养液和其它细胞实验用试剂的存贮部件，可实现长时间细胞培养更新与多次细胞实验试剂加注，使长期进行细胞自动培养与细胞学实验成为可能；
4、该模块集成了完全独立的细胞培养回路与模块上细胞培养室，以及控制系统，使在每个模块上细胞培养盒中细胞样本进行不同的个性化培养或实验成为可能；
5、该模块集成了显微图像记录系统，可对细胞培养室中细胞样本进行在线图像观察，实现细胞样本适时观察，使细胞培养过程可视化。
6、具有独立有在线取样流路，可根据实验要求在特点的时间点自动提取定量的细胞培养板中液体样本。
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是本发明的细胞实验模块结构示意图；
图2是试剂组件结构示意图；
图3多支路流体驱动流路结构示意图。
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、图2和图3，本发明一较佳实施例所述的一种可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，包括试剂组件1、培养液组件2、细胞培养板3、底座4、多支路流体驱动流路5、图像系统和控制系统。
试剂组件包括试剂防护壳上盖101、试剂防护壳下盖102和试剂袋103；试剂袋由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的试剂袋；所述试剂袋位于由试剂防护壳上盖和试剂防护壳下盖组成的试剂防护壳内，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
培养液组件包括培养液防护壳上盖、培养液防护壳下盖、培养液存贮袋501、取样袋502和废液收集袋503；培养存贮袋和废液收集袋均由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的培养存贮袋和废液收集袋袋；培养存贮袋和废液收集袋均位于由培养液防护壳上盖和培养液防护壳下盖形成的培养液防护壳内，相应的，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
多支路流体驱动流路包括进液流路和出液流路，进液流路由培养液进样支路、补液支路、试剂进样支路、进液四通301、管路302和进液针状接头201组成；出液流路由废液收集支路、取样支路、压力平衡支路、出液四通303和出液针状接头202组成。培养液进样支路由培养液进样针状接头203、微型驱动泵401、微型单向阀402和管路组成；补液支路由补液针状接头204、微型单向阀402和管路组成；试剂进样支路由试剂进样针状接头205、微型驱动泵401、微型单向阀402和管路组成，培养液进样支路、补液支路和试剂进样支路三个支路并行联接到进液四通的三个端口，进液四通的另一个端口用管路联接一个进液针状接头尾端(进液流路的支路数可以根据实验要求增减，本例按两路说明)。废液收集支路由废液进样针状接头208、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；取样支路由取样进样针状接头206、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；压力平衡支路由压力平衡针状接头207、微型单向阀和管路组成，废液收集支路、取样支路、压力平衡支路三个支路并行联接到出液四通303的三个端口，出液四通的另一个端口用管路联接一个出液针状接头尾端。
底座包括电源金手指401、信息金手指402、主体结构，薄膜型电源金手指 和信息金手指分别位于贴附于主体结构两外侧，控制系统指系统安装于底座下部下层，多支路流体驱动流路安装于底座下部上层，多支路流体驱动流路的所有针状接头分别固定于底座上层指定位置。
试剂组件、培养液组件和细胞培养板通过对应卡槽安装于底座上。
图像系统包括光源61、摄像头62以及镜头63。
本发明的工作原理如下：
多支路流体驱动流路和控制系统安装于底座相应位置；多支路流体驱动流路中多个针状接头以尾端朝下，针状头部朝上的方位固定于底座顶面指定位置；试剂组件、培养液组件、细胞培养板分别于底座顶部指定卡槽内，针状接头头部针尖穿过试剂组件和培养液组件中的试剂袋和培养液袋的实心橡胶接头，以及细胞培养板的进出口，由试剂袋和培养液袋流出后，经过四通、通过细胞培养板进口注入细胞培养板，细胞培养板中液体从出口流出，通过出液流路注入废液收集袋中。
细胞实验模块组装好后，置于培养箱内，即可开展细胞自动培养与实验。电源由底座上电源金手指引入细胞实验模块中，控制系统按程序设定控制多支路流体驱动流路工作，实现按时定量向细胞培养板中加入所需的试剂或培养液，从细胞培养板中流出试剂自动收集到废液收集袋中。
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 (5)

1.一种可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，其特征在于：包括试剂组件、培养液组件、细胞培养板、底座、多支路流体驱动流路、图像系统和控制系统，所述试剂组件、培养液组件和细胞培养板分别通过对应卡槽安装于底座上，所述控制系统安装于底座下部下层，所述多支路流体驱动流路安装于底座下部上层，所述多支路流体驱动流路的所有针状接头分别以尾端朝下、针状头部朝上的方位固定于底座上层指定位置。
2.根据权利要求1所述的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，其特征在于：所述多支路流体驱动流路包括进液流路和出液流路，进液流路由培养液进样支路、补液支路、试剂进样支路、进液四通、管路和进液针状接头组成；出液流路由废液收集支路、取样支路、压力平衡支路、出液四通和出液针状接头组成；培养液进样支路由培养液进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；补液支路由补液针状接头、微型单向阀和管路组成；试剂进样支路由试剂进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；培养液进样支路、补液支路和试剂进样支路三个支路并行联接到进液四通的三个端口，进液四通的另一个端口用管路联接一个进液针状接头尾端，废液收集支路由废液进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；取样支路由取样进样针状接头、微型驱动泵、微型单向阀和管路组成；压力平衡支路由压力平衡针状接头、微型单向阀和管路组成；废液收集支路、取样支路、压力平衡支路三个支路并行联接到出液四通的三个端口，出液四通的另一个端口用管路联接一个出液针状接头尾端。
3.根据权利要求1所述的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，其特征在于：所述试剂组件包括试剂防护壳上盖、试剂防护壳下盖和试剂袋；试剂袋由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的试剂袋；所述试剂袋位于由试剂防护壳上盖和试剂防护壳下盖组成的试剂防护壳内，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
4.根据权利要求1所述的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，其特征在于：所述培养液组件包括培养液防护壳上盖、培养液防护壳下盖、培养液存贮袋、取样袋和废液收集袋；培养存贮袋和废液收集袋均由袋体和实心橡胶接头组成，实心橡胶接头位于袋体一端，与袋体组成一个封闭的培养存贮袋和废液收集袋袋；培养存贮袋和废液收集袋均位于由培养液防护壳上盖和培养液防护壳下盖形成的培养液防护壳内，相应的，实心橡胶接头通过外侧圆柱面固定于防护壳底面。
5.根据权利要求1所述的可实时在线观测的自动传代型细胞长期实验集成模块，其特征在于：所述底座上还设有电源金手指和信息金手指，薄膜型电源金手指和信息金手指分别贴附于底座主体两外侧，电源由底座上电源金手指引入细胞实验模块中，控制系统按程序设定控制多支路流体驱动流路工作，实现按时定量向细胞培养板中加入所需的试剂或培养液。
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