CN110684659B - 一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，包括：培养仓壳体，其内侧具有培养腔室；保温壳体，包裹在培养仓壳体外侧，且与培养仓壳体之间形成有通风腔室；抽风机，设置在通风腔室的一端；空气净化装置，设置在通风腔室中；鼓风机，设置在通风腔室的另一端，用于向培养腔室内循环输入净化处理后的空气；及，空气加热装置，设置在鼓风机和培养仓壳体之间，用于对进入培养腔室内的空气进行加热。本发明所公开的培养仓通风循环系统，可以对通风腔室内的空气进行净化和加热，实现空气的内部循环，保证循环空气的恒定温度，使培养腔室内的环境温度能够模拟细胞在体内新陈代谢真实的生理环境温度，从而改善了培养条件，提高了设备性能。

Description

一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统

技术领域

本发明涉及细胞组织培养设备技术领域，具体涉及一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统。

背景技术

三维灌流式细胞培养技术的核心，是把细胞加入预先铺设人工脉管或支架的反应器中，包含各类不同诱导因子或生长因子的细胞培养液以单向连续非循环灌注的方式流经反应器。在细胞生长繁殖或干细胞介导的体外定向诱导分化再生类组织的过程中，细胞或新生类组织不断地从流入培养液中获取营养，并持续地将新陈代谢产生的培养废物流出。温度是体外细胞或组织培养的重要参数，直接决定了细胞生长效率以及干细胞介导的类组织能否在体外成功再生。现阶段三维灌流式细胞培养技术，通常是将反应器直接放置在一个温度控制板上，培养时将温度设置为37摄氏度，由于反应器是直接暴露在空气中，虽然反应器底部接触到恒温热板，但反应器的其他部位是与空气接触的，所以环境温度不均匀，这也直接影响了反应器内部的细胞培养或类组织的体外再生。由于反应器内部环境温度不均衡，进而无法模拟细胞在体内的真实生理环境温度，由此以来，细胞生长繁殖难以达到最佳状态，降低了细胞培养的效率；或者，导致干细胞无法成功地在体外诱导分化为类组织，或分化性能有限，从而限制了三维培养技术在细胞培养和再生医学领域中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，用来解决现有技术中反应器内部环境温度不均衡，无法模拟体内真实生理环境温度，导致细胞生长繁殖难以达到最佳状态，降低了细胞培养的效率；或者，导致干细胞无法成功地在体外诱导分化为类组织，或分化性能有限等技术问题。

本发明为解决上述技术问题所提出的技术方案是：

一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，包括：

一培养仓壳体，其内侧具有用于提供细胞培养的培养腔室，其外侧具有密封部；

一保温壳体，包裹在所述培养仓壳体外侧，且所述培养仓壳体与所述保温壳体之间通过所述密封部形成有通风腔室；

一抽风机，设置在所述通风腔室的一端，用于将所述培养腔室内的空气抽吸到所述通风腔室内；

一空气净化装置，设置在所述通风腔室中，用于对进入所述通风腔室中的空气进行净化处理；

一鼓风机，设置在所述通风腔室的另一端，用于向所述培养腔室内循环输入被所述空气处理装置处理后的空气；及，

空气加热装置，设置在所述鼓风机和所述培养仓壳体之间，用于对进入所述培养腔室内的空气进行加热。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述培养仓壳体与所述保温壳体之间通过所述密封部还形成有保温腔室，所述保温腔室与所述通风腔室通过密封部相互隔开。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括：

至少一个温度传感器，用于检测所述培养腔室内外的环境温度；及，

控制器，用于接收所述温度传感器的数据信号，向所述空气加热装置发出控制信号来控制所述空气加热装置进行温度调节。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器；其中，所述第一温度传感器设置在所述培养腔室内侧壁上，所述第二温度传感器设置在所述培养腔室内侧底部，所述第三温度传感器设置在所述鼓风机所在的通风腔室一端。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通风腔室中部所在的保温壳体外侧壁形成有凸腔，所述凸腔内设置有用于放置所述空气净化装置的第一安装槽，所述通风腔室中部所在的培养仓壳体外侧壁上设置有用于卡接所述空气净化装置的第二安装槽，所述第二安装槽与所述第一安装槽相对应。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述凸腔外表面向内凹陷形成有安装面，所述安装面上设置有连通所述第一安装槽的安装孔，且所述安装面上可拆卸连接有用于盖合所述安装孔的盖板。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述安装孔四周所在的安装面上设置有加强筋，所述盖板上设置有与所述加强筋密封配合的密封槽。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通风腔室一端所在的培养仓壳体上设置有与所述抽风机连通的第一通风孔；所述通风腔室另一端所在的培养仓壳体上设置有与所述鼓风机相连通的第二通风孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述培养仓壳体上设置有用于盖合所述培养腔室的仓盖。

更进一步，优选的，所述抽风机一侧对应的保温壳体上开设有第一安装口，所述第一安装口上可拆卸设置有第一安装盖；所述鼓风机一侧对应的保温壳体上开设有第二安装口，所述第二安装口上可拆卸设置有第二安装盖。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过在培养仓壳体外侧设置保温壳体，使保温壳体与培养仓壳体之间形成通风腔室，并在通风腔室两端分别设置抽风机和鼓风机，可以使空气在培养腔室和通风腔室之间循环流通，通过在通风腔室上设置空气净化装置，可以对流通的空气进行净化和过滤，满足培养腔室内细胞培养对空气质量的要求。通过在鼓风机与培养仓壳体之间设置空气加热装置，可以对通风腔室内的空气进行加热，实现空气的内部循环，保证循环空气的恒定温度，使进入培养腔室内的环境温度能够模拟体内真实的生理环境温度,进而提高细胞培养的效率，或者，使干细胞在各类诱导因子的作用下，体外充分地分化为相应的类组织。

(2)通过在培养腔室和通风腔室中均设置温度传感器，可以实时对循环的空气温度进行监测，并由控制器控制空气加热装置实时调整，进一步使培养腔室内的环境温度模拟体内的真实生理环境温度。

(3)还通过保温壳体与培养仓壳体之间设置保温腔室，可以使培养腔室内的热量在传递到培养仓壳体外侧后，进入到保温腔室内，阻隔热量的散失，对培养仓壳体起到一定的保温效果，进一步实现培养仓腔室在细胞培养时模拟人体真实的生理环境温度。

(4)通过通风腔室中部所在的保温壳体外侧壁形成有凸腔，并设置第一安装槽，可以将空气处理装置安装在通风腔室内，在凸腔外表面设置安装面，并在安装面上设置与第一安装槽连通的安装孔，同时在安装面上可拆卸设置盖板，可以对空气处理装置进行拆卸安装，便于对空气净化装置定期进行清洗和更换。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统的一侧立体示意图；

图2为本发明所公开的三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统的另一侧立体示意图；

图3为本发明所公开的三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统的平面示意图；

图4为本发明所公开的保温壳体的结构示意图；

图5为本发明A处局部放大示意图；

图6为本发明所公开的培养仓壳体结构示意图；

图7为本发明所公开的盖板的结构示意图。

附图标记：

100-培养仓壳体，200-保温壳体，300-抽风机，400-空气净化装置，500-鼓风机，600-空气加热装置，700-温度传感器，710-第一温度传感器，720-第二温度传感器，730-第三温度传感器，800-控制器，110-培养腔室，111-第一通风孔，112-第二通风孔，120-密封部，130-仓盖，210-通风腔室，220-保温腔室，230-凸腔，231-第一安装槽，140-第二安装槽，232-安装面，233-安装孔，234-盖板，235-加强筋，236-密封槽，240-第一安装口，250-第一安装盖，260-第二安装口，270-第二安装盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，结合图3，本发明实施例公开了一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，包括培养仓壳体100、保温壳体200、抽风机300、空气净化装置400、鼓风机500及空气加热装置600。

参照附图6所示，培养仓壳体100，其内侧具有用于提供细胞培养的培养腔室110，其外侧具有密封部120。具体的，培养腔室110可以设置成顶部开口，也可以设置成顶部和一侧面开口，承载细胞培养的反应器放置在培养腔室110内侧的底部中央。因此，在本实施例中，优选的，培养腔室110顶部和一侧面设置开口，便于观察反应器在培养腔室110内的工作情况。密封部120设置为沿培养仓壳体100沿伸出的环状闭合加强筋，在起到对培养仓壳体100进行强度加固的同时，也可以起到与保温壳体200进行密封的作用。

保温壳体200，包裹在培养仓壳体100外侧，且培养仓壳体100与保温壳体200之间通过所述密封部120形成有通风腔室210。具体的，保温壳体200的形状和培养仓壳体100的形状相适应，培养仓壳体100外侧面与保温壳体200内侧面之间通过密封部120进行密封，进而形成通风腔室210。

抽风机300，设置在通风腔室210的一端，用于将培养腔室110内的空气抽吸到所述通风腔室210内；初始状态下，在通风循环系统启动之前，培养腔室110内的空气是来自于培养仓壳体100外界的空气，是未经过净化的，因此，通过抽风机300，可以将培养腔室110内的空气抽吸到通风腔室210中，以待空气净化装置400进行净化处理。

空气净化装置400，设置在通风腔室210中，用于对进入通风腔室210中的空气进行净化处理；空气净化装置400可以选择高压静电空气净化装置400或光波催化空气净化装置400，这些空气净化装置400均采用的是现有技术。在本实施例中，空气净化装置400设置在通风腔室210之间，并将通风腔室210分割为待净化腔室和已净化腔室。

鼓风机500，设置在通风腔室210的另一端，用于向培养腔室110内循环输入被空气净化装置处理后的空气；具体的，鼓风机500通常具有吸吹功能，空气净化装置400净化后的空气流动到通风腔室210的另一端，通过鼓风机500的抽吸后吹入到培养腔室110内，从而使培养腔室110中的空气处于净化状态，以满足培养腔室110处于洁净的环境，为了满足空气的循环流动，抽风机300会持续将培养腔室110内的空气再吸到通风腔室210内进行净化，从而又被鼓风机500循环鼓入到培养腔室110内，满足培养腔室110内空气在处于内部循环的状态下，通过循环流动并净化，来满足培养腔室110空气环境的洁净需要。

空气加热装置600，设置在鼓风机500和培养仓壳体100之间，用于对进入培养腔室110内的空气进行加热。具体的，空气加热装置600为空气加热器，鼓风机500从通风腔室210抽吸的空气先鼓入到空气加热器中，经空气加热器加热到合适的温度，使得进入培养腔室110内的温度处于37℃，由此使培养腔室110能够模拟体内真实的生理环境温度。

通过采用上述技术方案，可以使空气在培养腔室110和通风腔室210之间循环流通，通过在通风腔室210上设置空气净化装置400，可以对流通的空气进行净化和过滤，满足培养腔室110内细胞培养对空气质量的要求。通过在鼓风机500与培养仓壳体100之间设置空气加热装置600，可以对通风腔室210内的空气进行加热，实现空气的内部循环，保证循环空气的恒定温度，使培养腔室110能够模拟体内真实的生理环境温度。

本发明还通过如下技术方案实现：

培养仓壳体100与保温壳体200之间通过密封部120形成有保温腔室220，保温腔室220与通风腔室210通过密封部120相互隔开。在本实施例中，通风腔室210的上下两侧均设置有保温腔室220，通过保温腔室220，可以使培养腔室110内的热量在传递到培养仓壳体100外侧后，进入到保温腔室220内，阻隔热量的散失，对培养仓壳体100起到一定的保温效果，进一步实现使培养腔室110能够模拟体内真实的生理环境温度。

本发明实施例，还包括：

至少一个温度传感器700，用于检测培养腔室110内外的环境温度；及，

控制器800，用于接收温度传感器700的数据信号，向空气加热装置600发出控制信号来控制所述空气加热装置600进行温度调节。在本实施例中，温度传感器700可以设置为一个，具体可以设置在培养腔室110内侧；也可以设置多个，分别设置在培养腔室110的不同位置；有一些温度传感器700还可以设置在培养腔室110外侧的通风腔室210中，对净化后的空气进行温度检测，通过多位置的温度传感器700检测数据，并将检测数据传输给控制器800，控制器800通过分析处理，从而向空气加热装置600输入控制信号，以控制空气加热装置600以合适的温度进行加热。在一些实施例中，控制器800可以设置在保温壳体200外侧，控制器800通过预设温度阈值，可以设定模拟人体环境温度为37℃±0.5℃，当温度传感器700获取温度信号，并将信号传输给控制器800，控制器800根据预设阀值自动调整空气加热装置600的工作温度，从而保证进入到培养腔室110内的空气温度处于控制器800设定的阈值，由此实现细胞培养时在培养腔室110内能够模拟体内真实的生理环境温度。

在一些实施例中，优选的，温度传感器700包括第一温度传感器710、第二温度传感器720及第三温度传感器730；其中，第一温度传感器710设置在培养腔室110内侧壁上，第一温度传感器710可以检测培养腔室110内的整体环境温度；第二温度传感器720设置在培养腔室110内侧底部；第二温度传感器720可以检测培养腔室110底部的温度，由此可以获得反应器在培养腔室110底部的温度是否适合，第三温度传感器730设置在鼓风机500所在的通风腔室210一端；第三温度传感器730可以检测由空气净化装置400净化后的空气温度，通过这些温度传感器700，获取不同位置的温度数据，可以直观地获取培养腔室110内空气流动过程中，不同位置的温度变化，以便于控制器800进行实时监控，并对空气加热装置600进行合理的温度控制。

在本实施例中，通风腔室210中部所在的保温壳体200外侧壁形成有凸腔230，凸腔230内设置有用于放置空气净化装置400的第一安装槽231，通风腔室210中部所在的培养仓壳体100外侧壁上设置有用于卡接空气净化装置400的第二安装槽140，第二安装槽140与第一安装槽231相对应。通过设置凸腔230，使通风腔室210的横截面积增大，在便于空气净化装置400装配的前提下，可以选用较大的空气净化装置400，使得空气净化的有效面积增大。通过第一安装槽231和第二安装槽140的配合使用，可以将空气净化装置400装配在通风腔室210中部，从而使空气净化装置400在通风腔室210作为间隔原件，将通风腔室分割为待净化腔室和已净化腔室，利用第一安装槽231和第二安装槽140对通风腔室210进行密封，保证空气不逆流。

参照附图4和5所示，在上述实施例的基础上，优选的，凸腔230外表面向内凹陷形成有安装面232，安装面232上设置有连通所述第一安装槽231的安装孔233，且安装面232上可拆卸连接有用于盖合安装孔233的盖板234。通过设置安装孔233，可以将空气净化装置400从第一安装槽231中取出，便于对空气净化装置400进行拆装、清洗和更换，通过凸腔230外表面内凹形成安装面232，并在安装面232上可拆卸设置盖板234，实现对空气净化装置400的固定，在本实施例中，盖板234可以通过螺纹连接固定在安装面232上。

在上述实施例的基础上，优选的，安装孔233四周所在的安装面232上设置有加强筋235，盖板234上设置有与加强筋235密封配合的密封槽236。通过安装面232上设置加强筋235，并在盖板234上设置密封槽236，使得在配合连接时，既起到密封作用，防止通风腔室210内的空气泄露，又可以防止外界空气进入通风腔室210内，影响内部环境。

在本发明实施例中，通风腔室210一端所在的培养仓壳体100上设置有与抽风机300连通的第一通风孔111；通风腔室210另一端所在的培养仓壳体100上设置有与鼓风机500相连通的第二通风孔112。通过设置第一通风孔111和第二通风孔112，可以使通风腔室210与培养腔室110之间通过第一通风孔111和第二通风孔112进行连通，从而实现空气内部循环。

在本发明实施例中，培养仓壳体100上设置有用于盖合培养腔室110的仓盖130。通过设置仓盖130，可以起到在盖合培养腔室110开口的同时，也可以对培养腔室110进行密封，防止培养腔室110内的环境温度散失。仓盖130可以通过铰接的形式与培养腔室110开口连接。

在本发明实施例中，抽风机300一侧对应的保温壳体200上开设有第一安装口240，第一安装口240上可拆卸设置有第一安装盖250；鼓风机500一侧对应的保温壳体200上开设有第二安装口260，第二安装口260上可拆卸设置有第二安装盖270。通过设置第一安装口240，可以方便地将抽风机300在通风腔室210内进行安装，并通过第一安装盖250可以将第一安装口240进行密封盖合，在需要进行抽风机300维修时，方便拆卸操作；通过设置第二安装口260，可以方便地将鼓风机500在通风腔室210内进行安装，并通过第二安装盖270可以将第二安装口260进行密封盖合，在需要进行鼓风机500维修时，方便拆卸操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于，包括：

一培养仓壳体(100)，其内侧具有用于提供细胞培养的培养腔室(110)，其外侧具有密封部(120)；

一保温壳体(200)，包裹在所述培养仓壳体(100)外侧，且所述培养仓壳体(100)与所述保温壳体(200)之间通过所述密封部(120)形成有通风腔室；

一抽风机(300)，设置在所述通风腔室的一端，用于将所述培养腔室(110)内的空气抽吸到所述通风腔室内；

一空气净化装置(400)，设置在所述通风腔室中，用于对进入所述通风腔室中的空气进行净化处理；

一鼓风机(500)，设置在所述通风腔室的另一端，用于向所述培养腔室(110)内循环输入被所述空气净化装置处理后的空气；及，

空气加热装置(600)，设置在所述鼓风机(500)和所述培养仓壳体(100)之间，用于对进入所述培养腔室(110)内的空气进行加热；所述培养仓壳体(100)与所述保温壳体(200)之间通过所述密封部(120)还形成有保温腔室(220)，所述保温腔室(220)与所述通风腔室(210)通过密封部(120)相互隔开；通风腔室(210)的上下两侧均设置有保温腔室(220)；

所述通风腔室(210)中部所在的保温壳体(200)外侧壁形成有凸腔(230)，所述凸腔(230)内设置有用于放置所述空气净化装置(400)的第一安装槽(231)，所述通风腔室中部所在的培养仓壳体(100)外侧壁上设置有用于卡接所述空气净化装置(400)的第二安装槽(140)，所述第二安装槽(140)与所述第一安装槽(231)相对应；

所述凸腔(230)外表面向内凹陷形成有安装面(232)，所述安装面(232)上设置有连通所述第一安装槽(231)的安装孔(233)，且所述安装面(232)上可拆卸连接有用于盖合所述安装孔(233)的盖板。

2.根据权利要求1所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于，还包括：

至少一个温度传感器(700)，用于检测所述培养腔室(110)内外的环境温度；及控制器(800)，用于接收所述温度传感器(700)的数据信号，向所述空气加热装置(600)发出控制信号来控制所述空气加热装置(600)进行温度调节。

3.根据权利要求2所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于：所述温度传感器(700)包括第一温度传感器(710)、第二温度传感器(720)及第三温度传感器(730)；其中，所述第一温度传感器(710)设置在所述培养腔室(110)内侧壁上，所述第二温度传感器(720)设置在所述培养腔室(110)内侧底部，所述第三温度传感器(730)设置在所述鼓风机(500)所在的通风腔室一端。

4.根据权利要求1所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于：所述安装孔(233)四周所在的安装面(232)上设置有加强筋235，所述盖板上设置有与所述加强筋235密封配合的密封槽236。

5.根据权利要求1所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于：所述通风腔室一端所在的培养仓壳体(100)上设置有与所述抽风机(300)连通的第一通风孔(111)；所述通风腔室另一端所在的培养仓壳体(100)上设置有与所述鼓风机(500)相连通的第二通风孔(112)。

6.根据权利要求1所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于：所述培养仓壳体(100)上设置有用于盖合所述培养腔室(110)的仓盖(130)。

7.根据权利要求1所述的一种三维灌流式细胞培养仪中的培养仓通风循环系统，其特征在于：所述抽风机(300)一侧对应的保温壳体(200)上开设有第一安装口(240)，所述第一安装口(240)上可拆卸设置有第一安装盖(250)；所述鼓风机(500)一侧对应的保温壳体(200)上开设有第二安装口(260)，所述第二安装口(260)上可拆卸设置有第二安装盖(270)。

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