CN105112294A - 一种同轴多培养器生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同轴多培养器生物反应器。其包括控制装置、机械旋转装置和细胞培养器，所述细胞培养器主要用于培养生物细胞，所述机械旋转装置主要用于固定所述细胞培养器并带动所述细胞培养器进行旋转，所述控制装置主要用于控制所述机械旋转装置的旋转参数，所述机械旋转装置还包括驱动电路、旋转轴和固定架，所述驱动电路和所述固定架通过所述旋转轴相连，在所述固定架上安装有两个或两个以上的细胞培养器，所述两个或两个以上的细胞培养器的中心点的连线与所述旋转轴在同一条直线上。本发明的反应器，结构简单、使用方便、造价低、可同时运行多个细胞培养器，同时进行多种细胞的培养，有效控制多个细胞培养器中的培养参数一致。

Description

一种同轴多培养器生物反应器
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种模拟细胞在三维环境下培养的同轴多培养器生物反应器。
背景技术
旋转式细胞培养系统（RCCS）是一种颠覆传统的三度空间微重力培养系统。其利用培养盘或培养管柱进行培养，将培养液、细胞或组织一起加入培养盘或培养管柱中，并去除所有气泡。培养盘或培养管柱安装于具有旋转马达的基座上，内部组织、细胞或细胞团块因旋转切线力量及重力双重影响下而保持悬浮状态。随着细胞或组织成长，旋转速度可做调整，细胞形成团块之后，必须提高转速使其不会沉降而碰触底部。旋转的目的是要让所有细胞均匀交换养分和气体，并且细胞和细胞之间可有足够的接触，有利于细胞聚集。另外，不论是培养盘或培养管柱背侧均具备硅胶制成的换气膜以利进行气体交换，使细胞/组织得到充分氧气及排除代谢后的废气。
生长其中的细胞或组织是以自由落体的状态悬浮，没有搅拌器、气泡等破坏性压力，因此组织在培养液中得以自由降落、翻转并与培养液充分混合，其容器内各方向的力量达到平衡，所以细胞/组织不会受到单一方向的力量影响，可朝任意方向均匀生长，是市面上唯一可使细胞自由生长分化，增加细胞增殖速率，减少细胞死亡和有效增加细胞产物分泌的系统。而且，相比其他的三维细胞培养系统，SyntheconINC的RCCS系统可以克服长期困扰三维细胞培养的内生(ingrowth)不足的限制，从而可以真正用来培养工程组织(engineeredtissue)，使之用于药物、医学研究及再生医学、细胞疗法。
RCCS将细胞研究带入更多元化、更进一步的领域，应用范围十分广泛，无论在学术研究或临床研究上都有相当的应用价值。无论是培养人体组织以进行治疗药物的研究，或是培养替代的组织，进行再生医学及细胞治疗，例如肝脏、皮肤、骨髓、软骨、心肌、肺或其他组织等，均提供了最佳的研究系统，以达到最接近体内环境的条件。科学家更可利用此系统进行肿瘤细胞、病毒或其他可生产蛋白质、酵素、荷尔蒙、抗原或抗体等重要物质的细胞的培养。RCCS这样的系统还提供了exvivo培养环境，研究者可利用RCCS以探讨微环境因子，对细胞分化和功能的影响。
虽RCCS具有诸多优势，但是，由于其价格昂贵在，在实验室很难得到大范围的使用。就单座RCCS需要1万元左右，多座RCCS报价更高；并且在使用单座RCCS时，对不同微载体对细胞培养时，无法同时运行多个培养器，使得实验操作多次繁琐，并前后两次的控制条件没有同时多组实验控制精确。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中单座旋转式细胞培养系统只能一次性运行一个培养器的局限，提供一种结构简单、使用方便、造价低、可同时运行多个培养器的同轴多培养器生物反应器。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种同轴多培养器生物反应器，包括控制装置、机械旋转装置和细胞培养器，所述细胞培养器主要用于培养生物细胞，所述机械旋转装置主要用于固定所述细胞培养器并带动所述细胞培养器进行旋转，所述控制装置主要用于控制所述机械旋转装置的旋转参数，所述机械旋转装置还包括驱动电路、旋转轴和固定架，所述固定架包括固定座、固定盘、固定杆，所述固定座与所述旋转轴相连，在固定座的周边均布有两根或两根以上的固定杆，所述固定盘为两个或两个以上并安装在所述固定杆上，两个固定盘之间的距离大于等于细胞培养器的高度，在固定盘的表面设置有细胞培养器安装结构，所述驱动电路和所述固定架通过所述旋转轴相连，在所述固定架上安装有两个或两个以上的细胞培养器，所述两个或两个以上的细胞培养器的中心点的连线与所述旋转轴在同一条直线上。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述细胞培养器安装结构为设置在固定盘表面的螺纹柱，所述细胞培养器的底部设置有与所述螺纹柱相配合的螺纹管，所述细胞培养器通过所述螺纹柱和螺纹管与所述固定盘可拆卸式连接。
作为本发明另一改进的技术方案，所述机械旋转装置还包括底座，所述底座的两侧设置有安装孔，所述驱动电路的两侧设置有安装杆，所述安装杆穿过所述安装孔固定在所述底座上。
进一步地，在所述安装孔的两侧还设置有安装杆紧固结构，通过旋转所述安装杆紧固结构，可使所述安装杆与所述底座的连接更为牢固。
作为本发明另一改进的技术方案，所述底座的底面为“工”字型，在“工”字型靠近驱动电路的一边还连接有加重杆。
作为本发明另一改进的技术方案，所述底座的底部设置脚垫，所述脚垫包括丝杆和螺母，所述螺母套在所述丝杆上，通过旋转所述螺母可以调节所述丝杆的高度，从而调节所述底座的水平面。
作为本发明另一改进的技术方案，所述控制装置还包括输出接口，所述输出接口通过导线与所述驱动电路相连，所述控制装置的面板上设置有开关按钮、调速旋钮、正/反转脉冲控制旋钮、开始/停止按钮以及显示屏，所述开关按钮用于控制所述控制装置的电源，所述调速旋钮用于调节机械旋转装置的转速，所述正/反转脉冲控制旋钮用于调节所述机械旋转装置的转向，所述开始/停止按钮用于控制所述机械旋转装置的运行，所述显示屏用于显示所述控制装置设置过程中的参数。
作为本发明另一改进的技术方案，所述细胞培养器上设置有3个密封接口，用于排气泡和添加细胞和其他物料。
作为本发明另一改进的技术方案，所述细胞培养器采用透明塑料制成。
有益效果
本发明的同轴多培养器生物反应器在同一轴线上设置有多个培养器，因而可以一次性运行多个培养器，可同时进行多种细胞的培养，有效保证多组实验参数的精确控制。可调的脚垫使得该反应器不论在平面还是非平面均能使用，安装杆紧固结构和加重杆的设置大大增强了该反应器的稳定性，从而使得各培养器中的培养参数更加精确。此外，透明塑料制成的培养器有利于实验者的观察；采用螺纹柱和螺纹管可拆卸式连接的方式，使得该反应器使用更为方便。
附图说明
图1为本发明的同轴多培养器生物反应器的结构示意图；
图2为本发明的同轴多培养器生物反应器的使用示意图；
图3为本发明的同轴多培养器生物反应器的俯视结构示意图；
图4为本发明的同轴多培养器生物反应器的控制装置。
具体实施方式
现结合具体实施方式，对本发明的同轴多培养器生物反应器的详细结构进行描述。
如图1和图2所示，本发明的同轴多培养器生物反应器包括控制装置1、机械旋转装置3和细胞培养器5，细胞培养器5主要用于培养生物细胞，机械旋转装置3主要用于固定细胞培养器5并带动细胞培养器5进行旋转，控制装置1主要用于控制机械旋转装置3的旋转参数。
机械旋转装置3包括驱动电路31、旋转轴32和固定架，驱动电路31和固定架通过旋转轴32相连。固定架包括固定座33、固定杆34、固定盘35，固定座33与旋转轴32相连，在固定座33的周边均布有两根或两根以上的固定杆34，固定盘35为两个或两个以上并安装在固定杆34上，两个固定盘35之间的距离大于等于细胞培养器5的高度，在固定盘35的表面设置有细胞培养器安装结构。当细胞培养器5安装在固定盘35上时，细胞培养器5的中心点的连线与旋转轴32在同一条直线上。优选地，细胞培养器安装结构为设置在固定盘35表面的螺纹柱36，细胞培养器5的底部设置有与螺纹柱36相配合的螺纹管51，细胞培养器5通过螺纹柱36和螺纹管51与固定盘35可拆卸式连接。
如图3所示，机械旋转装置3还包括底座4，底座4的两侧设置有安装孔，驱动电路31的两侧设置有安装杆37，安装杆37穿过安装孔固定在底座4上。在安装孔的两侧还设置有安装杆紧固结构（38,38’）。该安装杆紧固结构（38,38’）为常见的旋紧装置，即通过旋转安装杆紧固结构（38,38’），可使安装杆37与底座4的连接更为牢固。更具体地，通过旋转紧旋紧装置38，可以使带开口的旋紧装置咬紧安装杆37的一段，然后通过旋转旋紧装置38’，可以通过紧固螺母咬紧安装杆37的另一端，从而使安装杆37与底座紧紧固定在一起。底座4的底面为“工”字型，在“工”字型靠近驱动电路31的一边还连接有加重杆42。采用这样的底面结构，可以降低底座4的重心，增加底座4的稳定性，还可防止底座4因驱动电路31太重而发生翻转。在底座4的底部设置脚垫41，脚垫41包括丝杆和螺母，螺母套在丝杆上，通过旋转螺母可以调节丝杆的高度，从而调节底座4的水平面。不论在平面还是非平面，该反应器均可通过脚垫41的调节使机械旋转装置3保持水平，使旋转轴32保持水平。
如图4所示，控制装置1的后面设置有输出接口16，该输出接口16通过导线2与驱动电路31相连，控制装置1的面板上设置有开关按钮11、调速旋钮12、正/反转脉冲控制旋钮13、开始/停止按钮14以及显示屏15，开关按钮11用于控制控制装置1的电源，调速旋钮12用于调节机械旋转装置3的转速，正/反转脉冲控制旋钮13用于调节机械旋转装置3的转向，开始/停止按钮14用于控制机械旋转装置3的运行，显示屏15用于显示控制装置1设置过程中的参数。
细胞培养器5上设置有至少一个阀52，用于打开或密封细胞培养器5。优选地，所述阀52为两个或三个。细胞培养器5最好采用透明塑料制成，方便实验者的观察。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种同轴多培养器生物反应器，包括控制装置、机械旋转装置和细胞培养器，所述细胞培养器主要用于培养生物细胞，所述机械旋转装置主要用于固定所述细胞培养器并带动所述细胞培养器进行旋转，所述控制装置主要用于控制所述机械旋转装置的旋转参数，其特征在于：所述机械旋转装置包括驱动电路、旋转轴和固定架，所述固定架包括固定座、固定盘、固定杆，所述固定座与所述旋转轴相连，在固定座的周边均布有两根或两根以上的固定杆，所述固定盘为两个或两个以上并安装在所述固定杆上，两个固定盘之间的距离大于等于细胞培养器的高度，在固定盘的表面设置有细胞培养器安装结构，所述驱动电路和所述固定架通过所述旋转轴相连，在所述固定架上安装有两个或两个以上的细胞培养器，所述两个或两个以上的细胞培养器的中心点的连线与所述旋转轴在同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述细胞培养器安装结构为设置在固定盘表面的螺纹柱，所述细胞培养器的底部设置有与所述螺纹柱相配合的螺纹管，所述细胞培养器通过所述螺纹柱和螺纹管与所述固定盘可拆卸式连接。
3.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述机械旋转装置还包括底座，所述底座的两侧设置有安装孔，所述驱动电路的两侧设置有安装杆，所述安装杆穿过所述安装孔固定在所述底座上。
4.根据权利要求3所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：在所述安装孔的两侧还设置有安装杆紧固结构，通过旋转所述安装杆紧固结构，可使所述安装杆与所述底座的连接更为牢固。
5.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述底座的底面为“工”字型，在“工”字型靠近驱动电路的一边还连接有加重杆。
6.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述底座的底部设置脚垫，所述脚垫包括丝杆和螺母，所述螺母套在所述丝杆上，通过旋转所述螺母可以调节所述丝杆的高度，从而调节所述底座的水平面。
7.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述控制装置还包括输出接口，所述输出接口通过导线与所述驱动电路相连，所述控制装置的面板上设置有开关按钮、调速旋钮、正/反转脉冲控制旋钮、开始/停止按钮以及显示屏，所述开关按钮用于控制所述控制装置的电源，所述调速旋钮用于调节机械旋转装置的转速，所述正/反转脉冲控制旋钮用于调节所述机械旋转装置的转向，所述开始/停止按钮用于控制所述机械旋转装置的运行，所述显示屏用于显示所述控制装置设置过程中的参数。
8.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述细胞培养器上设置有3个密封接口，用于排气泡和添加细胞和其他物料。
9.根据权利要求1-2任一项所述的同轴多培养器生物反应器，其特征在于：所述细胞培养器采用透明塑料制成。
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