CN112725178A - 一种细胞低氧高压培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及细胞培养装置技术领域，且公开了一种细胞低氧高压培养装置，包括培养箱，所述培养箱的内底壁固定安装有水盘，所述培养箱的内侧壁固定安装有托板，所述托板的顶部设置有细胞培养皿；所述培养箱的内顶壁固定安装有风扇和传感器组，所述培养箱的外壁固定安装有氧气管、氮气管和二氧化碳管。通过调控氧气、压力、温度和二氧化碳浓度等参数，结合符合生理所需的培养基，提供个性化的培养条件，通过模拟细胞在体内的微环境，让细胞得到稳定培养，并保持其在体内时的特性，使细胞及类器官在后续研究中表现出更好的体内相关性。本发明设计新颖，具有能够精准调控细胞生长的微环境、能够全面的模拟体内不同部位的生理环境的优点。

Description

一种细胞低氧高压培养装置
技术领域
本发明涉及细胞培养装置技术领域，具体为一种细胞低氧高压培养装置。
背景技术
长期研究表明：人体各组织部位的细胞一般都处于低氧高压的微环境。同时细胞在不同氧气与压力的调控下，会在代谢、基因与蛋白水平上有着不同程度的改变，进而影响细胞在形态与行为上的表现。微环境的调控是控制细胞的有效手段。
比如，当皮肤表面有伤口时，血液就会流出，其原因在于人体内压力大于大气压力，正因为如此，我们知道，人体内的细胞无时无刻都承受着压力的作用，而当细胞离开人体后，原有的压力随之消失，一同消失的还包括细胞中对于压力敏感的因素，从而影响了细胞某些蛋白的表达。
但是，普通的细胞培养箱并无法调节细胞受到的压力，无法精确模拟细胞在体内的微环境，也就无法使来源于原发肿瘤的类器官细胞正常生长并在后续实验中体现出其在体内的生理活性，这对于细胞的培养是十分不利的。
基于此，我们提出了一种细胞低氧高压培养装置，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种细胞低氧高压培养装置，具备能够精准调控细胞生长的微环境、能够全面的模拟体内不同部位的生理环境的优点。
(二)技术方案
为实现上述能够精准调控细胞生长的微环境、能够全面的模拟体内不同部位的生理环境的目的，本发明提供如下技术方案：一种细胞低氧高压培养装置，包括培养箱，所述培养箱的内底壁固定安装有水盘，所述培养箱的内侧壁固定安装有托板，所述托板的顶部设置有细胞培养皿；
所述培养箱的内顶壁固定安装有风扇和传感器组，所述培养箱的外壁固定安装有氧气管、氮气管和二氧化碳管，所述氧气管、氮气管和二氧化碳管的一端与培养箱的内部相连通，所述氧气管、氮气管和二氧化碳管的另一端分别固定连接有氧气罐、氮气罐和二氧化碳罐。
作为本发明的一种优选技术方案，所述培养箱包括外壳体和内壳体，所述外壳体与内壳体之间的空隙中均匀排设有加热丝。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和压力传感器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧气管、氮气管和二氧化碳管的内部均设置有过滤器和电磁阀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述培养箱的外壁还固定安装有泄气管，所述泄气管与培养箱的内部相连通，所述泄气管的内部设置有泄气阀。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括触控屏和单片机，所述触控屏固定安装在培养箱的外壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传感器组和触控屏的输出端与单片机的输入端电性连接，所述单片机的输出端分别与加热丝、电磁阀和泄气阀的输入端电性连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种细胞低氧高压培养装置，具备以下有益效果：
1、该细胞低氧高压培养装置，通过调控氧气、压力、温度和二氧化碳浓度等参数，结合符合生理所需的培养基，提供个性化的培养条件，通过模拟细胞在体内的微环境，让细胞得到稳定培养，并保持其在体内时的特性，使细胞及类器官在后续研究中表现出更好的体内相关性。
2、该细胞低氧高压培养装置，通过温度传感器监测培养箱内的温度，然后将数据传输至单片机，单片机比对目标设定值与监测值的大小，当小于目标设定值时，单片机控制加热丝加热，使培养箱内温度升高，当培养箱内温度超过目标值时，单片机控制加热丝停止加热，使培养箱内温度逐渐降低。
3、该细胞低氧高压培养装置，二氧化碳传感器实时监测培养箱内的二氧化碳浓度，当培养箱内的二氧化碳浓度过低时，单片机控制开启二氧化碳管的电磁阀，通入二氧化碳，当培养箱内的二氧化碳浓度过高时，单片机控制开启氮气管或氧气管的电磁阀，通入氮气或氧气，以稀释二氧化碳，使浓度降低。
4、该细胞低氧高压培养装置，氧气浓度传感器实时监测培养箱内的氧气浓度，当培养箱内的氧气浓度过低时，单片机控制开启氧气管的电磁阀，通入氧气，当培养箱内的氧气浓度过高时，单片机控制开启氮气管或二氧化碳管的电磁阀，通入氮气或二氧化碳，以稀释氧气，使浓度降低。
5、该细胞低氧高压培养装置，压力传感器实时监测培养箱内的压力，当培养箱内的压力过低时，单片机控制开启电磁阀，通入气体以增大压力，当培养箱内的压力过高时，单片机控制开启泄气阀，排出气体使压力降低。
6、该细胞低氧高压培养装置，控制风扇运行可以使培养箱内的气流得到循环，从而保持培养箱内环境参数的一致性。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图；
图2为本发明整体结构的剖视图。
图中：1、培养箱；101、外壳体；102、加热丝；103、内壳体；2、水盘；3、托板；4、细胞培养皿；5、传感器组；6、触控屏；7、氧气管；8、氮气管；9、二氧化碳管；10、过滤器；11、电磁阀；12、风扇；13、泄气管；14、泄气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，一种细胞低氧高压培养装置，包括培养箱1，培养箱1内壁为镜面不锈钢材质，培养箱1的内底壁固定安装有水盘2，培养箱1的内侧壁固定安装有托板3，托板3的顶部设置有细胞培养皿4；
培养箱1的内顶壁固定安装有风扇12和传感器组5，风扇12运行可以使培养箱1内的气流得到循环，从而保持培养箱1内环境参数的一致性；
培养箱1的外壁固定安装有氧气管7、氮气管8和二氧化碳管9，氧气管7、氮气管8和二氧化碳管9的一端与培养箱1的内部相连通，氧气管7、氮气管8和二氧化碳管9的另一端分别固定连接有氧气罐、氮气罐和二氧化碳罐。
本实施例中，培养箱1包括外壳体101和内壳体103，外壳体101与内壳体103之间的空隙中均匀排设有加热丝102。
本实施例中，传感器组5包括温度传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和压力传感器。
本实施例中，氧气管7、氮气管8和二氧化碳管9的内部均设置有过滤器10和电磁阀11，过滤器10一般可采用0.2um盘式过滤管或其它等效过滤管，可以过滤掉气体中的灰尘或杂质。
本实施例中，培养箱1的外壁还固定安装有泄气管13，泄气管13与培养箱1的内部相连通，泄气管13的内部设置有泄气阀14，当培养箱1内的压力过高时，单片机控制开启泄气阀14，可以排出气体使压力降低。
本实施例中，还包括触控屏6和单片机，触控屏6固定安装在培养箱1的外壁上，用于参数的输入和数据的显示。
本实施例中，培养箱1内的湿度，利用水盘2内水分的蒸发来维持。
本实施例中，传感器组5和触控屏6的输出端与单片机的输入端电性连接，单片机的输出端分别与加热丝102、电磁阀11和泄气阀14的输入端电性连接。
本实施例中，培养箱1内温度一般为37℃，二氧化碳浓度一般为5％，氧气浓度一般为0.1-21.0％，也可根据实际需要来进行调节。
本发明的工作原理及使用流程：
通过温度传感器监测培养箱1内的温度，然后将数据传输至单片机，单片机比对目标设定值与监测值的大小，当小于目标设定值时，单片机控制加热丝102加热，使培养箱1内温度升高，当培养箱1内温度超过目标值时，单片机控制加热丝102停止加热，使培养箱1内温度逐渐降低。
二氧化碳传感器实时监测培养箱1内的二氧化碳浓度，当培养箱1内的二氧化碳浓度过低时，单片机控制开启二氧化碳管9的电磁阀11，通入二氧化碳，当培养箱1内的二氧化碳浓度过高时，单片机控制开启氮气管8或氧气管7的电磁阀11，通入氮气或氧气，以稀释二氧化碳，使浓度降低；
氧气浓度传感器实时监测培养箱1内的氧气浓度，当培养箱1内的氧气浓度过低时，单片机控制开启氧气管7的电磁阀11，通入氧气，当培养箱1内的氧气浓度过高时，单片机控制开启氮气管8或二氧化碳管9的电磁阀11，通入氮气或二氧化碳，以稀释氧气，使浓度降低；
压力传感器实时监测培养箱1内的压力，当培养箱1内的压力过低时，单片机控制开启电磁阀11，通入气体以增大压力，当培养箱1内的压力过高时，单片机控制开启泄气阀14，排出气体使压力降低；
控制风扇12运行还可以使培养箱1内的气流得到循环，从而保持培养箱1内环境参数的一致性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种细胞低氧高压培养装置，包括培养箱(1)，其特征在于：所述培养箱(1)的内底壁固定安装有水盘(2)，所述培养箱(1)的内侧壁固定安装有托板(3)，所述托板(3)的顶部设置有细胞培养皿(4)；
所述培养箱(1)的内顶壁固定安装有风扇(12)和传感器组(5)，所述培养箱(1)的外壁固定安装有氧气管(7)、氮气管(8)和二氧化碳管(9)，所述氧气管(7)、氮气管(8)和二氧化碳管(9)的一端与培养箱(1)的内部相连通，所述氧气管(7)、氮气管(8)和二氧化碳管(9)的另一端分别固定连接有氧气罐、氮气罐和二氧化碳罐。
2.根据权利要求1所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：所述培养箱(1)包括外壳体(101)和内壳体(103)，所述外壳体(101)与内壳体(103)之间的空隙中均匀排设有加热丝(102)。
3.根据权利要求2所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：所述传感器组(5)包括温度传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求3所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：所述氧气管(7)、氮气管(8)和二氧化碳管(9)的内部均设置有过滤器(10)和电磁阀(11)。
5.根据权利要求4所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：所述培养箱(1)的外壁还固定安装有泄气管(13)，所述泄气管(13)与培养箱(1)的内部相连通，所述泄气管(13)的内部设置有泄气阀(14)。
6.根据权利要求5所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：还包括触控屏(6)和单片机，所述触控屏(6)固定安装在培养箱(1)的外壁上。
7.根据权利要求6所述的一种细胞低氧高压培养装置，其特征在于：所述传感器组(5)和触控屏(6)的输出端与单片机的输入端电性连接，所述单片机的输出端分别与加热丝(102)、电磁阀(11)和泄气阀(14)的输入端电性连接。
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