CN110129199A - 一种干细胞的三维仿真培养系统 - Google Patents

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Abstract

一种干细胞的三维仿真培养系统，它属于生物技术领域。它解决了现有干细胞的体外培养存在操作复杂、效率较低、产量小和质量差的问题。它包括：干细胞巢、心区第一蠕动泵、肺区、肾区、脾区、胃区、肝区、第一流体压力计、第一调压阀、液位计、三通阀、第一控制阀、调温器、测温仪、氧气/二氧化碳测量仪、PH测量仪、营养成分测量仪、第二控制阀、第二蠕动泵、第三蠕动泵、尿素/尿酸/无机盐测量仪、第四蠕动泵、第三控制阀、第二流体压力计、第二调压阀、第四控制阀、第五控制阀、第五蠕动泵、第六控制阀、气体透过膜、透析膜、中央控制平台与云数据中心和电磁场。本发明可培养更高质量、更多数量的干细胞，稳定性好，提升了干细胞的治疗效果。

Description

一种干细胞的三维仿真培养系统
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种干细胞的三维仿真培养系统。
背景技术
干细胞是一类原始且未充分分化的细胞，具有再生各种组织器官的潜在功能和自我复制更新的能力。干细胞的培养研究对器官修补更新、疾病治疗、生物工程等领域的发展具有重要意义。
干细胞的体外培养对环境条件、设备结构、培养基成分等具有严格的要求。现有的干细胞培养方法主要由人工进行，操作复杂，效率较低，并且限制了细胞的扩张程度，细胞在长期分裂后往往失去了增殖和分化的能力，干细胞的数量和质量都难以得到保证，致使干细胞的治疗效果降低。
发明内容
本发明目的是为了解决现有干细胞的体外培养存在操作复杂、效率较低、产量小和质量差的问题，而提供一种干细胞的三维仿真培养系统。
一种干细胞的三维仿真培养系统，它包括：干细胞巢、心区第一蠕动泵、肺区、肾区、脾区、胃区、肝区、第一流体压力计、第一调压阀、液位计、三通阀、第一控制阀、调温器、测温仪、氧气/二氧化碳测量仪、PH测量仪、营养成分测量仪、第二控制阀、第二蠕动泵、第三蠕动泵、尿素/尿酸/无机盐测量仪、第四蠕动泵、第三控制阀、第二流体压力计、第二调压阀、第四控制阀、第五控制阀、第五蠕动泵、第六控制阀、气体透过膜、透析膜、中央控制平台与云数据中心和电磁场；
其中所述干细胞巢为压力容器，压力为80～120mmHg；干细胞巢外设置调温器；干细胞巢的进口通过第一控制阀与肺区液体出口连通，干细胞巢出口与脾区进口连通；干细胞巢与脾区之间依次设置第一流体压力计和第一调压阀；干细胞巢分别与测温仪、氧气/二氧化碳测量仪、PH测量仪、营养成分测量仪的传感器相连；
所述心区第一蠕动泵的进口与三通阀连通，出口与肺区液体进口连通；
所述肺区为压力容器，压力为80～120mmHg；肺区内部设置气体透过膜；肺区气体出口与第二控制阀连通；肺区气体入口与第二蠕动泵连通；
所述肾区为压力容器，压力为80～120mmHg；肾区内部设置透析膜；肾区培养液出口与脾区的培养液进口连通；肾区培养液出口与脾区培养液进口之间依次设置第二流体压力计和第二调压阀；肾区的透析液进口与第四蠕动泵连通，肾区的废弃物出口与第三控制阀连通；
所述脾区为无压力容器，通过无菌微米级滤膜与外部环境相通；脾区外设置液位计10；脾区通过三通阀分别与心区第一蠕动泵和第四控制阀连通；脾区培养液出口与肾区培养液进口连通；脾区培养液出口与肾区培养液进口之间依次设置第三蠕动泵和尿素/尿酸/无机盐测量仪；
所述胃区是压力容器，压力为10～60mmHg；胃区的进口与第五蠕动泵的出口连通；胃区出口通过第六控制阀与肝区的进口连通；
所述肝区是压力容器，压力为10～60mmHg；肝区的其中一个出口通过第四控制阀与三通阀连通；肝区的另一个出口通过第五控制阀与脾区的培养液进口连通；
所述中央控制平台与云数据中心接收第一流体压力计、第二流体压力计、液位计、测温仪、氧气/二氧化碳测量仪、PH测量仪、营养成分测量7和尿素/尿酸/无机盐测量仪的反馈，对心区第一蠕动泵、第二蠕动泵、第三蠕动泵、第四蠕动泵、第五蠕动泵、第一调压阀、第二调压阀、三通阀、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀和调温器进行实时控制；
所述电磁场为人体磁场模拟装置，磁场强度小于10-6奥斯特。
本发明的优点：
1、本发明通过干细胞的三维仿真培养系统，构建稳定真实的三维干细胞培养环境，可培养更高质量、更多数量的干细胞，并且传代稳定性好，两次培养可以生产到1012～1014个细胞，扩增能力是2D培养的100～1000倍，活细胞数达到95％～98％。同时，通过使干细胞培养环境与患者体内干细胞的生理环境相近，保证了干细胞进入患者血液后的活细胞数与归巢能力，提升干细胞的治疗效果。
2、本发明通过传感器、中央控制平台与云数据中实现了干细胞培养过程的自动化、智能化，大大减少操作的复杂度和人工参与度，干细胞培养效率更高，节省了培养成本，具有一定的经济意义。
3、本发明中对PH值、温度、养分含量、氧气/二氧化碳含量、血压、脉搏的自动检测与控制，并且附加电磁场，使干细胞的仿真培养环境更接近人体的生理环境特征。
附图说明
图1为具体实施方式一中干细胞的三维仿真培养系统示意图，其中1表示干细胞巢、2表示心区第一蠕动泵、3表示肺区、4表示肾区、5表示脾区、6表示胃区、7表示肝区、8表示第一流体压力计、9表示第一调压阀、10表示液位计、11表示三通阀、12表示第一控制阀、13表示调温器、14表示测温仪、15表示氧气/二氧化碳测量仪、16表示PH测量仪、17表示营养成分测量仪、18表示第二控制阀、19表示第二蠕动泵、20表示第三蠕动泵、21表示尿素/尿酸/无机盐测量仪、22表示第四蠕动泵、23表示第三控制阀、24表示第二流体压力计、25表示第二调压阀、26表示第四控制阀、27表示第五控制阀、28表示第五蠕动泵、29表示第六控制阀、30表示气体透过膜、31表示透析膜、32表示表示中央控制平台与云数据中心、33表示电磁场。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式一种干细胞的三维仿真培养系统，它包括：干细胞巢1、心区第一蠕动泵2、肺区3、肾区4、脾区5、胃区6、肝区7、第一流体压力计8、第一调压阀9、液位计10、三通阀11、第一控制阀12、调温器13、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17、第二控制阀18、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、尿素/尿酸/无机盐测量仪21、第四蠕动泵22、第三控制阀23、第二流体压力计24、第二调压阀25、第四控制阀26、第五控制阀27、第五蠕动泵28、第六控制阀29、气体透过膜30、透析膜31、中央控制平台与云数据中心32和电磁场33；
其中所述干细胞巢1为压力容器，压力为80～120mmHg；干细胞巢1外设置调温器13；干细胞巢1的进口通过第一控制阀12与肺区3液体出口连通，干细胞巢1出口与脾区5进口连通；干细胞巢1与脾区5之间依次设置第一流体压力计8和第一调压阀9；干细胞巢1分别与测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17的传感器相连；
所述心区第一蠕动泵2的进口与三通阀11连通，出口与肺区3液体进口连通；
所述肺区3为压力容器，压力为80～120mmHg；肺区3内部设置气体透过膜30；肺区3气体出口与第二控制阀18连通；肺区3气体入口与第二蠕动泵19连通；
所述肾区4为压力容器，压力为80～120mmHg；肾区4内部设置透析膜31；肾区4培养液出口与脾区5的培养液进口连通；肾区4培养液出口与脾区5培养液进口之间依次设置第二流体压力计24和第二调压阀25；肾区4的透析液进口与第四蠕动泵22连通，肾区4的废弃物出口与第三控制阀23连通；
所述脾区5为无压力容器，通过无菌微米级滤膜与外部环境相通；脾区5外设置液位计10；脾区5通过三通阀11分别与心区第一蠕动泵2和第四控制阀26连通；脾区5培养液出口与肾区4培养液进口连通；脾区5培养液出口与肾区4培养液进口之间依次设置第三蠕动泵20和尿素/尿酸/无机盐测量仪21；
所述胃区6是压力容器，压力为10～60mmHg；胃区6的进口与第五蠕动泵28的出口连通；胃区6出口通过第六控制阀29与肝区7的进口连通；
所述肝区7是压力容器，压力为10～60mmHg；肝区7的其中一个出口通过第四控制阀26与三通阀11连通；肝区7的另一个出口通过第五控制阀27与脾区5的培养液进口连通；
所述中央控制平台与云数据中心32接收第一流体压力计8、第二流体压力计24、液位计10、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17和尿素/尿酸/无机盐测量仪21的反馈，对心区第一蠕动泵2、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、第四蠕动泵22、第五蠕动泵28、第一调压阀9、第二调压阀25、三通阀11、第一控制阀12、第二控制阀18、第三控制阀23、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29和调温器13进行实时控制；
所述电磁场33为人体磁场模拟装置，磁场强度小于10-6奥斯特。
本实施方式干细胞的三维仿真培养系统是模拟人体干细胞生长环境，通过循环供给的新鲜培养液提供干细胞生长所需要的氧气和养料并带走干细胞的排泄废物。
本实施方式中所述干细胞巢1是培养干细胞的场所，运行过程中与外界隔离。
本实施方式中所述第一控制阀12用于控制流入量。
本实施方式中所述第一流体压力计8用于测量流体压力并将数据反馈至第一调压阀9。
本实施方式中所述第一调压阀9用于调节流体压力，与心区第一个蠕动泵2配合产生模拟人体的血压变化与脉搏特征。
本实施方式中所述心区第一蠕动泵2控制液体的流速，并与第一调压阀9配合产生模拟人体的血压变化与脉搏特征，心区第一蠕动泵2具有多滚轮泵头，能提高营养液输送的稳定性，且经过防电磁处理，并通过无菌硅胶管完成培养液输送。
本实施方式中来自心区第一蠕动泵2的培养液流入肺区3，培养液通过气体透过膜30与无菌空气进行气体交换并达到设定的含氧量/含二氧化碳量后流出至干细胞巢1，为干细胞提供营养与氧气；在氧气/二氧化碳测量仪15的反馈下，第二蠕动泵19与第二控制阀18配合，通过调节气体压力，控制培养液内氧气和二氧化碳的交换速率。
本实施方式中来自脾区5的含有干细胞代谢废物的培养液通过第三蠕动泵20加压后进入肾区4，在压力作用下，干细胞代谢废物透过透析膜31并进入透析液内；被滤除代谢废物的干细胞培养液通过第二流体压力计24和第二调压阀25返回脾区5重新利用；在第三蠕动泵20与肾区4之间设置有尿素/尿酸/无机盐测量仪21，在尿素/尿酸/无机盐测量仪21、PH测量仪16的反馈下，第四蠕动泵22、第五蠕动泵28分别与第三控制阀23、第二调压阀25配合，通过调节液体压力控制代谢废物透析速率。
本实施方式中所述脾区5设置有液位计10，当液位低于脾区5容器高度的1/3时，第五控制阀27打开，肝区7主动向脾区5供给培养液；当液位高于脾区5容器高度的2/3时，控制第四蠕动泵22、第三蠕动泵20、第三控制阀23和第二调压阀25，加大肾区4的透过速率。
本实施方式中所述胃区6为肝区7提供培养液与输送动力，保证干细胞对培养液的需求。
本实施方式中所述肝区7在液位计10、营养成分测量仪17的反馈下，第五蠕动泵28、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29配合，控制新鲜培养液的供给。
本实施方式中所述中央控制平台与云数据中心32接收第一流体压力计8、第二流体压力计24、液位计10、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17和尿素/尿酸/无机盐测量仪21的反馈，对心区第一蠕动泵2、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、第四蠕动泵22、第五蠕动泵28、第一调压阀9、第二调压阀25、三通阀11、第一控制阀12、第二控制阀18、第三控制阀23、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29和调温器13进行实时控制，以达到预期控制指标，同时控制产生干细胞生长的电磁场33；实现对数据的存储及预测，并且可将信息传至客户端设备。
本实施方式中干细胞的三维仿真培养系统的应用如下：
一、干细胞巢1内装有由凝胶保护并固定的干细胞；干细胞的三维仿真培养系统涉及液体或气体的输送均通过无菌硅胶管进行连接；
二、当液位计10检测到脾区5液位低于脾区5容器高度的1/3时，第五蠕动泵28开启，新鲜培养液主动流入胃区6；第六控制阀29开启，胃区6的培养液流入肝区7；第五控制阀27开启，肝区7的培养液流入脾区5；当脾区5液位高于脾区5容器高度的2/3时时，第五控制阀27关闭，脾区5的新鲜培养液供给停止；在心区第一蠕动泵2的动力驱动下，培养液由脾区5经过心区第一蠕动泵2到达肺区3，培养液在肺区3通过气体透过膜30与空气/二氧化碳混合气体进行气体交换，为干细胞巢1中的干细胞提供氧气；在氧气/二氧化碳测量仪15的反馈下，第二蠕动泵19与第二控制阀18配合，通过调节气体压力控制培养液内氧气和二氧化碳的交换速率；
三、第一控制阀12处于开启状态，肺区3的培养液进入干细胞巢1；干细胞在此进行维持和增殖；测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17持续工作，实时获取干细胞巢1中的特征指标，进行实时控制，达到预期性能；培养液通过第一流体压力计8和第一调压阀9从干细胞巢1流入到脾区5；第一调压阀9与心区第一蠕动泵2配合产生模拟人体的血压变化与脉搏特征；
四、脾区5内的培养液一部分与来自肝区7的培养液一起进入心区第一蠕动泵2，再经过肺区3的气体交换后进入干细胞巢1为干细胞供给营养与氧气；另一部分由第三蠕动泵20驱动进入肾区4；培养液在肾区4通过透析膜31与透析液进行物质交换，滤除代谢废物，最后培养液经由第二流体压力计24和第二调压阀25返回脾区5；透析液经过第四蠕动泵22进入肾区4，再经过第三控制阀23排出；
五、中央控制平台与云数据中心32接收第一流体压力计8、第二流体压力计24、液位计10、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17和尿素/尿酸/无机盐测量仪21的反馈，对心区第一蠕动泵2、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、第四蠕动泵22、第五蠕动泵28、第一调压阀9、第二调压阀25、三通阀11、第一控制阀12、第二控制阀18、第三控制阀23、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29和调温器13进行实时控制，以达到预期控制指标，同时控制产生干细胞生长的电磁场33；实现对数据的存储及预测，并且可将信息传至客户端设备。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，涉及液体或气体的输送均通过无菌硅胶管进行连接。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中无菌硅胶管的内径为4mm，外径为6mm。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述干细胞巢1内装有由凝胶，干细胞置于凝胶中。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中的干细胞巢1中干细胞初始浓度为5×105个细胞/mL。
本实施方式中的凝胶，是根据待培养干细胞的外基质组成特点，选择与干细胞生活环境物质与生物相容性高的凝胶，进行充分混合并包裹在干细胞外周，为后续的干细胞培养提供保护并能够为干细胞生长提供营养与排出代谢废物。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述干细胞巢1安置于35℃～38℃恒温与外界电磁屏蔽区域，同时附加电磁场。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中通过电磁场33施加电磁场。
本实施方式中根据实际各类干细胞所需温度进行适当调整。
本实施方式目的是使干细胞的三维仿真培养环境更接近人体的生理环境特征。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述肺区3的外壳材质为聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述气体透过膜30是采用氧气/二氧化碳透过膜制成的无菌中空纤维膜组件。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中氧气/二氧化碳透过膜为符合医疗卫生标准的市售产品。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，通过第二蠕动泵19供给无菌空气。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是，通过第二控制阀18控制废气排放。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述肾区4的外壳材质为聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述透析膜31是采用透析膜制成的无菌中空纤维膜组件。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中透析膜为符合医疗卫生标准的市售产品。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述肾区4的代谢废物通过第三控制阀23排出。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，透析液通过第四蠕动泵22进入肾区4。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中透析液为符合医疗卫生标准的市售产品。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述新鲜培养液通过第五蠕动泵28进入胃区6。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中新鲜培养液使用进口干细胞培养基，公司为：康宁CORNING，型号为：AMEM基础培养基。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种干细胞的三维仿真培养系统，它包括：干细胞巢1、心区第一蠕动泵2、肺区3、肾区4、脾区5、胃区6、肝区7、第一流体压力计8、第一调压阀9、液位计10、三通阀11、第一控制阀12、调温器13、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17、第二控制阀18、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、尿素/尿酸/无机盐测量仪21、第四蠕动泵22、第三控制阀23、第二流体压力计24、第二调压阀25、第四控制阀26、第五控制阀27、第五蠕动泵28、第六控制阀29、气体透过膜30、透析膜31、中央控制平台与云数据中心32和电磁场33；
其中所述干细胞巢1为压力容器，压力为80～120mmHg；干细胞巢1外设置调温器13；干细胞巢1的进口通过第一控制阀12与肺区3液体出口连通，干细胞巢1出口与脾区5进口连通；干细胞巢1与脾区5之间依次设置第一流体压力计8和第一调压阀9；干细胞巢1分别与测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17的传感器相连；
所述心区第一蠕动泵2的进口与三通阀11连通，出口与肺区3液体进口连通；
所述肺区3为压力容器，压力为80～120mmHg；肺区3内部设置气体透过膜30；肺区3气体出口与第二控制阀18连通；肺区3气体入口与第二蠕动泵19连通；
所述肾区4为压力容器，压力为80～120mmHg；肾区4内部设置透析膜31；肾区4培养液出口与脾区5的培养液进口连通；肾区4培养液出口与脾区5培养液进口之间依次设置第二流体压力计24和第二调压阀25；肾区4的透析液进口与第四蠕动泵22连通，肾区4的废弃物出口与第三控制阀23连通；
所述脾区5为无压力容器，通过无菌微米级滤膜与外部环境相通；脾区5外设置液位计10；脾区5通过三通阀11分别与心区第一蠕动泵2和第四控制阀26连通；脾区5培养液出口与肾区4培养液进口连通；脾区5培养液出口与肾区4培养液进口之间依次设置第三蠕动泵20和尿素/尿酸/无机盐测量仪21；
所述胃区6是压力容器，压力为10～60mmHg；胃区6的进口与第五蠕动泵28的出口连通；胃区6出口通过第六控制阀29与肝区7的进口连通；
所述肝区7是压力容器，压力为10～60mmHg；肝区7的其中一个出口通过第四控制阀26与三通阀11连通；肝区7的另一个出口通过第五控制阀27与脾区5的培养液进口连通；
所述中央控制平台与云数据中心32接收第一流体压力计8、第二流体压力计24、液位计10、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17和尿素/尿酸/无机盐测量仪21的反馈，对心区第一蠕动泵2、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、第四蠕动泵22、第五蠕动泵28、第一调压阀9、第二调压阀25、三通阀11、第一控制阀12、第二控制阀18、第三控制阀23、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29和调温器13进行实时控制；
所述电磁场33为人体磁场模拟装置，磁场强度小于10-6奥斯特。
本实施例中干细胞的三维仿真培养系统的应用如下：
一、干细胞巢1内装有由凝胶保护并固定的干细胞；干细胞的三维仿真培养系统涉及液体或气体的输送均通过无菌硅胶管进行连接；
二、当液位计10检测到脾区5液位低于脾区5容器高度的1/3时，第五蠕动泵28开启，新鲜培养液主动流入胃区6；第六控制阀29开启，胃区6的培养液流入肝区7；第五控制阀27开启，肝区7的培养液流入脾区5；当脾区5液位高于脾区5容器高度的2/3时时，第五控制阀27关闭，脾区5的新鲜培养液供给停止；在心区第一蠕动泵2的动力驱动下，培养液由脾区5经过心区第一蠕动泵2到达肺区3，培养液在肺区3通过气体透过膜30与空气/二氧化碳混合气体进行气体交换，为干细胞巢1中的干细胞提供氧气；在氧气/二氧化碳测量仪15的反馈下，第二蠕动泵19与第二控制阀18配合，通过调节气体压力控制培养液内氧气和二氧化碳的交换速率；
三、第一控制阀12处于开启状态，肺区3的培养液进入干细胞巢1；干细胞在此进行维持和增殖；测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17持续工作，实时获取干细胞巢1中的特征指标，进行实时控制，达到预期性能；培养液通过第一流体压力计8和第一调压阀9从干细胞巢1流入到脾区5；第一调压阀9与心区第一蠕动泵2配合产生模拟人体的血压变化与脉搏特征；
四、脾区5内的培养液一部分与来自肝区7的培养液一起进入心区第一蠕动泵2，再经过肺区3的气体交换后进入干细胞巢1为干细胞供给营养与氧气；另一部分由第三蠕动泵20驱动进入肾区4；培养液在肾区4通过透析膜31与透析液进行物质交换，滤除代谢废物，最后培养液经由第二流体压力计24和第二调压阀25返回脾区5；透析液经过第四蠕动泵22进入肾区4，再经过第三控制阀23排出；
五、中央控制平台与云数据中心32接收第一流体压力计8、第二流体压力计24、液位计10、测温仪14、氧气/二氧化碳测量仪15、PH测量仪16、营养成分测量仪17和尿素/尿酸/无机盐测量仪21的反馈，对心区第一蠕动泵2、第二蠕动泵19、第三蠕动泵20、第四蠕动泵22、第五蠕动泵28、第一调压阀9、第二调压阀25、三通阀11、第一控制阀12、第二控制阀18、第三控制阀23、第四控制阀26、第五控制阀27、第六控制阀29和调温器13进行实时控制，以达到预期控制指标，同时控制产生干细胞生长的电磁场33；实现对数据的存储及预测，并且可将信息传至客户端设备。
本实施例中干细胞的三维仿真培养系统，构建稳定真实的三维干细胞培养环境，可培养更高质量、更多数量的干细胞，并且传代稳定性好，两次培养可以生产到1012～1014个细胞，扩增能力是2D培养的100～1000倍，活细胞数达到95％～98％。

Claims (10)

1.一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于它包括：干细胞巢(1)、心区第一蠕动泵(2)、肺区(3)、肾区(4)、脾区(5)、胃区(6)、肝区(7)、第一流体压力计(8)、第一调压阀(9)、液位计(10)、三通阀(11)、第一控制阀(12)、调温器(13)、测温仪(14)、氧气/二氧化碳测量仪(15)、PH测量仪(16)、营养成分测量仪(17)、第二控制阀(18)、第二蠕动泵(19)、第三蠕动泵(20)、尿素/尿酸/无机盐测量仪(21)、第四蠕动泵(22)、第三控制阀(23)、第二流体压力计(24)、第二调压阀(25)、第四控制阀(26)、第五控制阀(27)、第五蠕动泵(28)、第六控制阀(29)、气体透过膜(30)、透析膜(31)、中央控制平台与云数据中心(32)和电磁场(33)；
其中所述干细胞巢(1)为压力容器，压力为80～120mmHg；干细胞巢(1)外设置调温器(13)；干细胞巢(1)的进口通过第一控制阀(12)与肺区(3)液体出口连通，干细胞巢(1)出口与脾区(5)进口连通；干细胞巢(1)与脾区(5)之间依次设置第一流体压力计(8)和第一调压阀(9)；干细胞巢(1)分别与测温仪(14)、氧气/二氧化碳测量仪(15)、PH测量仪(16)、营养成分测量仪(17)的传感器相连；
所述心区第一蠕动泵(2)的进口与三通阀(11)连通，出口与肺区(3)液体进口连通；
所述肺区(3)为压力容器，压力为80～120mmHg；肺区(3)内部设置气体透过膜(30)；肺区(3)气体出口与第二控制阀(18)连通；肺区(3)气体入口与第二蠕动泵(19)连通；
所述肾区(4)为压力容器，压力为80～120mmHg；肾区(4)内部设置透析膜(31)；肾区(4)培养液出口与脾区(5)的培养液进口连通；肾区(4)培养液出口与脾区(5)培养液进口之间依次设置第二流体压力计(24)和第二调压阀(25)；肾区(4)的透析液进口与第四蠕动泵(22)连通，肾区(4)的废弃物出口与第三控制阀(23)连通；
所述脾区(5)为无压力容器，通过无菌微米级滤膜与外部环境相通；脾区(5)外设置液位计(10)；脾区(5)通过三通阀(11)分别与心区第一蠕动泵(2)和第四控制阀(26)连通；脾区(5)培养液出口与肾区(4)培养液进口连通；脾区(5)培养液出口与肾区(4)培养液进口之间依次设置第三蠕动泵(20)和尿素/尿酸/无机盐测量仪(21)；
所述胃区(6)是压力容器，压力为10～60mmHg；胃区(6)的进口与第五蠕动泵(28)的出口连通；胃区(6)出口通过第六控制阀(29)与肝区(7)的进口连通；
所述肝区(7)是压力容器，压力为10～60mmHg；肝区(7)的其中一个出口通过第四控制阀(26)与三通阀(11)连通；肝区(7)的另一个出口通过第五控制阀(27)与脾区(5)的培养液进口连通；
所述中央控制平台与云数据中心(32)接收第一流体压力计(8)、第二流体压力计24、液位计(10)、测温仪(14)、氧气/二氧化碳测量仪(15)、PH测量仪(16)、营养成分测量仪(17)和尿素/尿酸/无机盐测量仪(21)的反馈，对心区第一蠕动泵(2)、第二蠕动泵(19)、第三蠕动泵(20)、第四蠕动泵(22)、第五蠕动泵(28)、第一调压阀(9)、第二调压阀(25)、三通阀(11)、第一控制阀(12)、第二控制阀(18)、第三控制阀(23)、第四控制阀(26)、第五控制阀(27)、第六控制阀(29)和调温器(13)进行实时控制；
所述电磁场(33)为人体磁场模拟装置，磁场强度小于10-6奥斯特。
2.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于涉及液体或气体的输送均通过无菌硅胶管进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于所述干细胞巢(1)安置于35℃～38℃恒温与外界电磁屏蔽区域，同时附加电磁场。
4.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于通过第二蠕动泵(19)供给无菌空气。
5.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于通过第二控制阀(18)控制废气排放。
6.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于所述肾区(4)的代谢废物通过第三控制阀(23)排出。
7.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于透析液通过第四蠕动泵(22)进入肾区(4)。
8.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于所述新鲜培养液通过第五蠕动泵(28)进入胃区(6)。
9.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于所述干细胞巢(1)内装有由凝胶，干细胞置于凝胶中。
10.根据权利要求1所述的一种干细胞的三维仿真培养系统，其特征在于所述气体透过膜(30)是采用氧气/二氧化碳透过膜制成的无菌中空纤维膜组件。
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