CN109251859B - 一种细胞培养装置及其细胞盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细胞培养装置及其细胞盒，该细胞盒为长方体形，包括依次叠放的底盖(1)、多个隔板(2)和顶盖(3)，隔板(2)的双面均具有第一池槽和第一肋条，对叠的两个第一池槽形成一个中层腔室，而对叠的两个第一肋条紧密接触使同一层的多个中层腔室相互独立；底盖(1)的第二池槽与隔板(2)的第一池槽对接形成底层腔室，顶盖(3)的第三池槽与隔板(2)的第一池槽对接形成顶层腔室，底盖(1)和顶盖(3)都具有两种肋条，一种与隔板(2)的第一肋条在全长度范围内紧密接触，另一种在端部设有豁口。本发明提供的细胞盒具有较高的使用便利性，适于人手操作，且能够降低细胞培养过程中的污染风险，可实现一次培养收获大量细胞。

Description

一种细胞培养装置及其细胞盒

技术领域

本发明涉及细胞培养技术领域，特别是涉及一种细胞培养装置及其细胞盒。

背景技术

近十几年来，由于生物制品行业的飞速发展，传统的通过生物化学技术从动物组织获取生物制品的方法已经远远不能满足市场的需求，通过动物细胞在体外大规模培养来表达特定的蛋白、单克隆抗体、干扰素及病毒疫苗制品已成为目前最普遍的技术。

目前常用的细胞培养装置有常规细胞培养皿、板、瓶培养及转瓶培养、大型生物反应器等，上述细胞培养装置存在以下缺陷：

1)单位体积内供细胞生长的表面积小，细胞生长密度低，单次培养收获细胞数量少，获得大量细胞需要大量增加装置数量并重复多次培养，而反复多次培养需花费大量材料、人工及时间；

2)培养过程中培养液配制、加液、细胞及培养物收获均为分步手工操作，缺乏全封闭、自动化、程序化、连续高效的集成式培养系统，使培养过程中污染的风险大幅度提高；

3)目前市面上的细胞工厂可实现一次培养收获大量细胞的目的，但是占用空间极大，培养过程需要大量的培养液、胰酶等试剂，以十层细胞工厂为例，产品高度达20cm，填充培养液后产品重量明显增加，手动操作十分困难，整个过程需要通过机械手辅助操作，产品体积较大与实验室的培养箱不适配，需要购置专用培养箱，会大幅增加设备投入，消耗大量人力、时间、空间，限制了其广泛使用。

综上所述，如何提供一种污染风险小、可一次培养收获大量细胞且使用便利性高的细胞培养装置，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种细胞培养装置及其细胞盒，该细胞培养装置及细胞盒具有较高的使用便利性，适于人手操作，且能够降低细胞培养过程中的污染风险，可实现一次培养收获大量细胞。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种细胞培养装置的细胞盒，所述细胞盒为长方体形，包括由下向上依次叠放的底盖、多个隔板和顶盖；

所述隔板具有多根相互平行的第一肋条，所述隔板的边缘和所述第一肋条一起在所述隔板的双面上分别均等地划分出偶数个长方形的第一池槽，任意两个相背对的所述第一池槽由开设在槽底端部的通孔连通，每个所述隔板上的多个所述通孔位于所述隔板的同一边侧，而上下相邻的两个所述隔板相互水平调转180°叠放且边缘焊合连接，任意两个上下相对的所述第一池槽共同形成一个中层腔室，任意两个上下相对的所述第一肋条紧密接触；

所述底盖的上表面具有与所述隔板的第奇数根所述第一肋条对应的第二肋条以及与所述隔板的第偶数根所述第一肋条对应的第三肋条，所述第二肋条、所述第三肋条和所述底盖的边缘一起在所述底盖的上表面上均等地划分出多个第二池槽，任意所述第二池槽与相对应的所述第一池槽共同形成一个底层腔室，所述底盖的边缘与所述隔板的边缘焊合连接，所述第二肋条和所述第三肋条均与所述第一肋条紧密接触，且所述第三肋条远离最下层所述隔板的所述通孔的一端具有第一豁口，所述第一豁口用于连通相邻的两个所述底层腔室，所述底盖的靠近所述第一豁口的侧面上设置有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别通往最外侧的两个所述底层腔室；

所述顶盖的下表面具有与所述隔板的第奇数根所述第一肋条对应的第四肋条以及与所述隔板的第偶数根所述第一肋条对应的第五肋条，所述第四肋条、所述第五肋条和所述顶盖的边缘一起在所述顶盖的下表面上均等地划分出多个第三池槽，任意所述第三池槽与相对应的所述第一池槽共同形成一个顶层腔室，所述顶盖的边缘与所述隔板的边缘焊合连接，所述第四肋条和所述第五肋条均与所述第一肋条紧密接触，且所述第四肋条远离最上层所述隔板的所述通孔的一端具有第二豁口，所述第二豁口用于连通相邻的两个所述顶层腔室。

优选地，在上述细胞盒中，在所述隔板的第一面上，所述第一肋条具有凸起的筋条，在所述隔板的第二面上，所述第一肋条具有与另一个所述隔板的所述筋条配合的凹槽。

优选地，在上述细胞盒中，所述第二肋条具有凸起的筋条或凹槽，所述第三肋条具有凸起的筋条或凹槽。

优选地，在上述细胞盒中，所述第四肋条具有凹槽或凸起的筋条，所述第五肋条具有凹槽或凸起的筋条。

优选地，在上述细胞盒中，所述第一池槽的深度为1mm～3mm，所述隔板的与所述第一池槽对应的部分厚度为1mm～2mm。

优选地，在上述细胞盒中，所述隔板的双面、所述底盖的上表面和所述顶盖的下表面均为经过等离子亲水处理的亲水表面。

优选地，在上述细胞盒中，所述底盖、所述隔板及所述顶盖的材质均为透明塑料。

优选地，在上述细胞盒中，所述隔板的数量为4个～60个。

优选地，在上述细胞盒中，所述隔板的长度为130mm～150mm，宽度为100mm～120mm。

一种细胞培养装置，包括培养液收集瓶、蠕动泵和如上述任意一项所公开的细胞盒，所述蠕动泵与所述细胞盒的进液口通过进液管路连接，所述培养液收集瓶与所述细胞盒的出液口通过出液管路连接，所述培养液收集瓶与所述蠕动泵通过循环管路连接。

根据上述技术方案可知，本发明提供的用于细胞培养装置的细胞盒中，隔板的双面均具有第一池槽和第一肋条，叠放后，上下相对的两个第一池槽共同形成一个中层腔室，上下相对的两个第一肋条紧密接触形成一道隔墙，使同一层的多个中层腔室相互独立；底盖的第二池槽与最下层隔板的第一池槽共同形成多个底层腔室，顶盖的第三池槽与最上层隔板的第一池槽共同形成多个顶层腔室，底盖和顶盖都具有两种肋条，一种是与隔板的第一肋条在全长度范围内紧密接触的，另一种是在端部带有豁口的，这两种肋条相互间隔设置，而且，底盖的不带豁口的肋条位于顶盖的带豁口的肋条的正下方，顶盖上的豁口用于连通某些相邻的两个顶层腔室，底盖上的豁口用于连通某些相邻的两个底层腔室。

底盖、多个隔板和顶盖通过边缘焊合连接在一起后形成长方体形的细胞盒，该细胞盒内部形成有多层腔室，每层有偶数个腔室，底盖的远离最下层隔板的通孔的那个侧面上设置有进液口和出液口，进液口和出液口分别通往最外侧的两个底层腔室，因此本发明提供的细胞盒适用灌流培养，使用时，营养液首先从进液口流入最外侧的一个底层腔室，然后由下向上依次流过正上方的各个中层腔室，并最终到达正上方的那个顶层腔室中，至此营养液注满了该纵向上的所有腔室(由于上下相邻的两个隔板是相互水平调转180°叠放的，所以相邻隔板的通孔是相互交错的，从而保证了各个中层腔室都能被注满)。由于每层有偶数个腔室，所以如果以同一纵向的多个腔室为一列的话，该细胞盒共有偶数列腔室，从与进液口连通的那列开始，营养液由下向上流过第奇数列腔室，再由上向下流过第偶数列腔室，流过最后一列腔室后，营养液从出液口流出该细胞盒。

综上所述，本发明提供的细胞盒不但具有密闭功能，而且内部具有多个腔室，这些腔室以同一纵向的多层腔室为一列，共有偶数列，从而大幅度增加了可供培养细胞的内表面积。细胞盒的密闭功能有助于降低细胞培养过程中的污染风险，大幅度增加内表面积后，不仅可实现一次培养收获大量细胞，还有助于降低培养系统的整体高度和整体重量，从而便于人手操作(如手动搬运转移等)，提高使用便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于细胞培养装置的细胞盒的示意图；

图2是图1中件1和件3的示意图；

图3是图1中件2的立体示意图；

图4是图1中件2的正视图；

图5是图4中的A-A剖视图；

图6是图5中C处的放大图；

图7是图4中的B-B剖视图；

图8是图7中D处的放大图；

图9是图1中的两个件2叠放在一起的剖面示意图；

图10是图1中的件3和件2叠放在一起的剖面示意图。

图中标记为：

1、底盖；11、进液口；12、出液口；2、隔板；21、第一肋条；22、第一池槽；23、通孔；3、顶盖；31、第四肋条；32、第五肋条。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1～图4，图1是本发明实施例提供的一种用于细胞培养装置的细胞盒的示意图，图2是图1中件1和件3的示意图，图3是图1中件2的立体示意图，图4是图1中件2的正视图，本发明实施例提供的细胞盒为长方体形，包括由下向上依次叠放的底盖1、多个隔板2和顶盖3，顶盖3、隔板2和底盖1共同提供密闭功能，以减少污染，且均具备减少培养基挥发功能。

其中，隔板2的结构如图4～图8所示，隔板2具有多根相互平行的第一肋条21，隔板2的边缘和第一肋条21一起在隔板2的双面上分别均等地划分出偶数个长方形的第一池槽22，由图4和图9可见，本实施例中，每个隔板2具有3根第一肋条21，隔板2的第一面和第二面都被划分出了4个第一池槽22。

在每个隔板2上，任意两个相背对的第一池槽22由开设在槽底端部的通孔23连通，也就是说，通孔23由隔板2的第一面到第二面形成贯穿。

每个隔板2上的多个通孔23位于隔板2的同一边侧，而上下相邻的两个隔板2相互水平调转180°叠放且边缘焊合连接，任意两个上下相对的第一池槽22共同形成一个中层腔室(图中未标记)，任意两个上下相对的第一肋条21紧密接触。如图9所示，两个隔板2叠放在一起，边缘焊合后固定连接，上面隔板2的第一肋条21与下面隔板2的第一肋条21紧密接触，这样两个隔板2之间形成的4个中层腔室是相互独立的，而由于上面的隔板2在叠放时相对下面的隔板2水平调转了180°，所以上面隔板2的通孔23与下面隔板2的通孔23分别位于中层腔室的两端，因此液体从中层腔室的一端流入而从另一端流出。

与两个隔板2叠放在一起形成多个中层腔室相类似，底盖1与最底层的隔板2叠放在一起形成多个底层腔室，具体来讲，底盖1的上表面具有与隔板2的第奇数根第一肋条21对应的第二肋条以及与隔板2的第偶数根第一肋条21对应的第三肋条，第二肋条、第三肋条和底盖1的边缘一起在底盖1的上表面上均等地划分出多个第二池槽(结构参见图2)，任意第二池槽与相对应的第一池槽22共同形成一个底层腔室。

“第奇数根”是指多根第一肋条21从一侧开始自然计数的第1、3、5……根，同理，“第偶数根”是指多根第一肋条21从一侧开始自然计数的第2、4、6……根，需要说明的是，由于隔板2的每一面上第一池槽22的数量为偶数，所以第一肋条21的根数为奇数，因此无论从哪一侧计数，任意一根第一肋条21的奇偶情况是不变的，例如，图9所示的隔板2具有3根第一肋条21，最左边那根第一肋条21无论从左侧开始计数(第1根)，还是从右侧开始计数(第3根)，它都属于“第奇数根”。

底盖1的边缘与隔板2的边缘焊合连接，第二肋条和第三肋条均与第一肋条21紧密接触，且第三肋条远离最下层隔板2的通孔23的一端具有第一豁口，第一豁口用于连通相邻的两个底层腔室。由于底盖1上的第三肋条是与隔板2的第偶数根第一肋条21对应的，所以当底层腔室的数量为2个时，底盖1上只有一根第二肋条，第二肋条与隔板2的第一肋条21在全长度范围内紧密接触，因此两个底层腔室相互独立，而当底层腔室的数量大于2个时，底盖1上有相互间隔的第二肋条和第三肋条，除了最外侧的两个底层腔室以外，其余的底层腔室每两个为一组相互独立，同一组的两个底层腔室则由第三肋条上的第一豁口连通，形成底层的连通腔室。由于第一豁口位于第三肋条的远离最下层隔板2的通孔23的一端，所以底层的连通腔室均为U形结构，并以最下层隔板2上的两个通孔23为进口和出口。

底盖1的靠近第一豁口的侧面上设置有进液口11和出液口12，如图1和图2所示，进液口11和出液口12分别通往最外侧的两个底层腔室。由于第一豁口位于第三肋条的远离最下层隔板2的通孔23的一端，所以进液口11和出液口12位于底盖1的远离最下层隔板2的通孔23的侧面上，因此对于最外侧的底层腔室而言，其进口和出口分别位于该底层腔室的两端。

参见图10，与底盖1和最底层的隔板2叠放在一起形成多个底层腔室相类似，顶盖3与最上层的隔板2叠放在一起形成多个顶层腔室，具体来讲，顶盖3的下表面具有与隔板2的第奇数根第一肋条21对应的第四肋条31以及与隔板2的第偶数根第一肋条21对应的第五肋条32，如图10所示，第四肋条31、第五肋条32和顶盖3的边缘一起在顶盖3的下表面上均等地划分出多个第三池槽，任意第三池槽与相对应的第一池槽22共同形成一个顶层腔室。

顶盖3的边缘与隔板2的边缘焊合连接，第四肋条31和第五肋条32均与第一肋条21紧密接触，且第四肋条31远离最上层隔板2的通孔23的一端具有第二豁口，第二豁口用于连通相邻的两个顶层腔室。由于顶盖3上的第四肋条是与隔板2的第奇数根第一肋条21对应的，所以当顶层腔室的数量为2个时，顶盖3上只有一根第四肋条，两个顶层腔室由第四肋条上的第二豁口连通，形成顶层的连通腔室，而当顶层腔室的数量大于2个时，顶盖3上有相互间隔的第四肋条和第五肋条，由于第五肋条与隔板2的第一肋条21在全长度范围内紧密接触，所以顶层腔室每两个为一组相互独立，同一组的两个顶层腔室则由第四肋条上的第二豁口连通，形成顶层的连通腔室。由于第二豁口位于第四肋条的远离最下层隔板2的通孔23的一端，所以顶层的连通腔室均为U形结构，并以最上层隔板2上的两个通孔23为进口和出口。

本发明提供的细胞盒中，每层有偶数个腔室，如果以同一纵向的多个腔室为一列的话，该细胞盒共有偶数列腔室，灌流培养时，从与进液口11连通的那列开始，营养液由下向上流过第奇数列腔室，再由上向下流过第偶数列腔室，流过最后一列腔室后，营养液从出液口12流出该细胞盒。同一列的各个腔室由隔板2的通孔23连通，而不同列之间则由底盖1上的第一豁口或顶盖3上的第二豁口连通。本发明提供的细胞盒不但具有密闭功能，而且内部具有多个腔室，这些腔室以同一纵向的多层腔室为一列，共有偶数列，从而大幅度增加了可供培养细胞的内表面积。细胞盒的密闭功能有助于降低细胞培养过程中的污染风险，大幅度增加内表面积后，不仅可实现一次培养收获大量细胞，还有助于降低培养系统的整体高度和整体重量，从而便于人手操作(如手动搬运转移等)，提高使用便利性。

隔板2的数量一般为4个～60个，根据实际应用时需要的腔室层数选取具体值。为了便于观察，底盖1、隔板2及顶盖3的材质可以选用透明塑料。

为了使相互紧密接触的第一肋条21之间连接得更加牢靠，可以在第一肋条21上设置卡接结构，如图9所示，在隔板2的第一面(图9所示的下表面)上，第一肋条21具有凸起的筋条，在隔板2的第二面(图9所示的上表面)上，第一肋条21具有与另一个隔板2的筋条配合的凹槽。

需要说明的是，在图9所示的实施例中，隔板2的第一面朝上，第二面朝下，在其他的实施例中，隔板2也可以第一面朝下，第二面朝上。因此，具体实际应用中，底盖1上的第二肋条具有凸起的筋条或凹槽，第三肋条具有凸起的筋条或凹槽，而顶盖3上的第四肋条31具有凹槽或凸起的筋条，第五肋条32具有凹槽或凸起的筋条。

同理，在底盖1、隔板2和顶盖3的边缘也可以设置卡接结构，以使相互接触的边缘更加严密。

如图9所示，第一池槽22的深度一般为1mm～3mm，隔板2的与第一池槽22对应的部分厚度一般为1mm～2mm，隔板2的长度一般为130mm～150mm，宽度一般为100mm～120mm。

采用高度较低的腔室可以大幅降低整个细胞盒的高度，这样细胞盒的体积相较市面上的细胞工厂明显减小，因此本发明提供的细胞盒不仅单层或低层可以单手掌握，即使20层时亦可实现双手操作，有助于提高使用便利性，避开机械化操作可以降低设备投入和人力成本。

另外，腔室高度降低后，可以明显减少培养基、胰酶、血清等试剂的用量，节约成本，以十层细胞培养系统为例，培养液、胰酶等试剂充满十层腔室本发明提供的细胞盒通常仅需200ml，而十层细胞工厂培养液、胰酶等试剂用量往往高达2L。同时，由于试剂用量减少和培养系统体积减小，本发明提供的细胞盒使用过程中的总重量比同层数的细胞工厂可以减少五分之一以上，高层数时亦可手动搬运转移，无需配备专用机械设备，因而可进一步减小设备通入和应用成本，提高操作便利性。

为了使细胞更容易贴壁生长，从而增加细胞生长面积，提高细胞收获数量，本实施例中，隔板2的双面、底盖1的上表面和顶盖3的下表面均为经过等离子亲水处理的亲水表面。

本发明还提供一种细胞培养装置，该细胞培养装置包括培养液收集瓶、蠕动泵和上述实施例公开的细胞盒，蠕动泵与细胞盒的进液口11通过进液管路连接，培养液收集瓶与细胞盒的出液口12通过出液管路连接，培养液收集瓶与蠕动泵通过循环管路连接。

蠕动泵、细胞盒和培养液收集瓶，以及配套连接管路等一起构成灌流系统，培养过程属于动态培养，可连续不间断地为细胞的生长过程提供营养物质输送，同时动态培养更加接近细胞在体内的生长环境，有利于提高细胞活性表达更多的蛋白、单克隆抗体、细胞因子等，有利于研发过程获得更加准确有效的实验数据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种细胞培养装置的细胞盒，其特征在于，所述细胞盒为长方体形，包括由下向上依次叠放的底盖（1）、多个隔板（2）和顶盖（3）；

所述隔板（2）具有多根相互平行的第一肋条（21），所述隔板（2）的边缘和所述第一肋条（21）一起在所述隔板（2）的双面上分别均等地划分出偶数个长方形的第一池槽（22），所述第一池槽（22）的深度为1 mm~3 mm，所述隔板（2）的与所述第一池槽（22）对应的部分厚度为1 mm~2 mm，任意两个相背对的所述第一池槽（22）由开设在槽底端部的通孔（23）连通，每个所述隔板（2）上的多个所述通孔（23）位于所述隔板（2）的同一边侧，而上下相邻的两个所述隔板（2）相互水平调转180°叠放且边缘焊合连接，任意两个上下相对的所述第一池槽（22）共同形成一个中层腔室，任意两个上下相对的所述第一肋条（21）紧密接触；

所述底盖（1）的上表面具有与所述隔板（2）的第奇数根所述第一肋条（21）对应的第二肋条以及与所述隔板（2）的第偶数根所述第一肋条（21）对应的第三肋条，所述第二肋条、所述第三肋条和所述底盖（1）的边缘一起在所述底盖（1）的上表面上均等地划分出多个第二池槽，任意所述第二池槽与相对应的所述第一池槽（22）共同形成一个底层腔室，所述底盖（1）的边缘与所述隔板（2）的边缘焊合连接，所述第二肋条和所述第三肋条均与所述第一肋条（21）紧密接触，且所述第三肋条远离最下层所述隔板（2）的所述通孔（23）的一端具有第一豁口，所述第一豁口用于连通相邻的两个所述底层腔室，所述底盖（1）的靠近所述第一豁口的侧面上设置有进液口（11）和出液口（12），所述进液口（11）和所述出液口（12）分别通往最外侧的两个所述底层腔室；

所述顶盖（3）的下表面具有与所述隔板（2）的第奇数根所述第一肋条（21）对应的第四肋条（31）以及与所述隔板（2）的第偶数根所述第一肋条（21）对应的第五肋条（32），所述第四肋条（31）、所述第五肋条（32）和所述顶盖（3）的边缘一起在所述顶盖（3）的下表面上均等地划分出多个第三池槽，任意所述第三池槽与相对应的所述第一池槽（22）共同形成一个顶层腔室，所述顶盖（3）的边缘与所述隔板（2）的边缘焊合连接，所述第四肋条（31）和所述第五肋条（32）均与所述第一肋条（21）紧密接触，且所述第四肋条（31）远离最上层所述隔板（2）的所述通孔（23）的一端具有第二豁口，所述第二豁口用于连通相邻的两个所述顶层腔室。

2.根据权利要求1所述的细胞盒，其特征在于，在所述隔板（2）的第一面上，所述第一肋条（21）具有凸起的筋条，在所述隔板（2）的第二面上，所述第一肋条（21）具有与另一个所述隔板（2）的所述筋条配合的凹槽。

3.根据权利要求2所述的细胞盒，其特征在于，所述第二肋条具有凸起的筋条或凹槽，所述第三肋条具有凸起的筋条或凹槽。

4.根据权利要求3所述的细胞盒，其特征在于，所述第四肋条（31）具有凹槽或凸起的筋条，所述第五肋条（32）具有凹槽或凸起的筋条。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的细胞盒，其特征在于，所述隔板（2）的双面、所述底盖（1）的上表面和所述顶盖（3）的下表面均为经过等离子亲水处理的亲水表面。

6.根据权利要求5所述的细胞盒，其特征在于，所述底盖（1）、所述隔板（2）及所述顶盖（3）的材质均为透明塑料。

7.根据权利要求6所述的细胞盒，其特征在于，所述隔板（2）的数量为4个~60个。

8.根据权利要求7所述的细胞盒，其特征在于，所述隔板（2）的长度为130 mm~150 mm，宽度为100 mm~120 mm。

9.一种细胞培养装置，其特征在于，包括培养液收集瓶、蠕动泵和如权利要求1~8中任意一项所述的细胞盒，所述蠕动泵与所述细胞盒的进液口（11）通过进液管路连接，所述培养液收集瓶与所述细胞盒的出液口（12）通过出液管路连接，所述培养液收集瓶与所述蠕动泵通过循环管路连接。

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