CN113388516A - 培养装置 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例公开了一种培养装置，包括：培养物腔室层，培养物腔室层包括用于容纳培养物的至少一个培养物腔室；培养物加样通道，培养物加样通道与至少一个培养物腔室连通，培养物能够通过培养物加样通道进入至少一个培养物腔室；以及培养液通道，培养液通道与至少一个培养物腔室连通，培养液通道用于更新培养物腔室中的培养液。本申请的培养装置具备相互独立的培养物加样通道以及培养液通道。操作人员可以通过独立的通道向培养物腔室输送或更新培养液以及培养物，可以有效避免换液工序对培养物造成影响。并且通过培养物加样通道和培养液通道可以向至少一个培养物腔室同时进行加样和换液，也减少了换液的繁琐工序。

Description

培养装置

技术领域

本说明书涉及细胞培养技术领域，特别涉及一种培养装置。

背景技术

在培养物的培养过程中，培养物的加样、培养液加样或更新交换是必不可少的。在一些情况下，在培养物培养完成后，可能需要向培养物腔室中加入其他物质(例如，药物筛选中，需要加入待筛选的药物)。目前，培养物的加样、培养液或其他物质的加样及更新通常需要逐孔进行，效率低下。此外，在进行培养液或其他物质的加样、更新交换时可能会对培养物造成影响。例如，培养物可能会随着培养液的更新而流失。另一方面，现有培养物腔室多用致密材料构成，该材料不可透过任何物质，培养物腔室内外的物质无法进行交换，不利于培养物的自动化培养。

发明内容

本说明书一些实施例提供一种培养装置，所述培养装置包括：培养物腔室层，所述培养物腔室层包括用于容纳培养物的至少一个培养物腔室；培养物加样通道，所述培养物加样通道与所述至少一个培养物腔室连通，所述培养物能够通过所述培养物加样通道进入所述至少一个培养物腔室；以及培养液通道，所述培养液通道与所述至少一个培养物腔室连通，所述培养液通道用于更新所述培养物腔室中的培养液。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的培养装置的模块示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的培养装置的结构爆炸示意图；

图3是图2中所示的培养装置被组装后的结构示意图；

图4是本申请一些实施例所示的培养物进出通道和培养物腔室层的俯视图；

图5是本申请一些实施例所示的培养装置的结构示意图；

图6是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和培养液通道的结构示意图；

图7是图6所示的培养物腔室层和培养液通道的下视图；

图8是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和设置在培养物腔室层上表面的培养液通道的结构示意图；

图9是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和设置在培养物腔室层下表面的培养液通道的结构示意图；

图10是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和开设在培养物腔室层内部的培养液通道的结构示意图；

图11是图10所示的培养物腔室层的结构剖面图；

图12是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图；

图13是图12所示的培养物腔室层的结构剖面图；

图14是本申请一些实施例所示的下密封盖的结构示意图；

图15是图14中所示的下密封盖的侧视图；

图16是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图；

图17是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图；

图18是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图；

图19是根据本申请一些实施例所示的将多孔膜与培养板进行装配的示意图；

图20是本申请一些实施例所示的多孔膜支架的结构示意图；

图21是图20所示的多孔膜支架与多孔膜组装后的结构示意图；

图22是本申请一些实施例所示的另一种多孔膜支架的结构示意图；

图23是根据本申请一些实施例所示的培养装置被装配后的示意图；

图24是根据本申请一些实施例所示的培养装置的结构爆炸示意图；

图25是本申请一些实施例所示的培养物腔室层的立体结构示意图；

图26是本申请一些实施例所示的培养物腔室层的侧面图；

图27是图26的A-A方向的剖视图；

图28是本申请一些实施例所示的包含多个培养液子容纳腔的培养液容纳腔的结构示意图；

图29是本申请一些实施例所示的包含多个培养液子容纳腔的培养液容纳腔的结构示意图；

图30是本申请一些实施例所示的包含多个培养液子容纳腔的培养液容纳腔的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

在一些实施例中，培养物培养是指在培养物腔室中模拟特定环境(例如，人体内或动物体内环境、无菌环境、具有特定温度的环境、具有特定酸碱度的环境、符合一定营养条件的环境等)，使培养物(例如，培养细胞)生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。在一些实施例中，可以将培养物(如培养的样本)放在培养物腔室中，并向培养物腔室中加入供给养分的培养液，培养物可以通过吸收培养液中的养分进行繁殖、生长。

培养物可以理解为被培养的对象。在一些实施例中，培养物可以包括用于细胞培养的细胞样本，也可称之为培养细胞。在一些实施例中，培养物可以与基质胶混合。在一些实施例中，培养物可以由细胞与基质胶混合而成。在一些实施例中，培养物可以是单个细胞与基质胶混合，也可以是多个细胞与基质胶混合。在一些实施例中，多个细胞可以是分散的多个细胞，也可以是细胞团。在一些实施例中，细胞团可以包括由多个细胞直接混合在一起形成的细胞球，也即由多个细胞聚集在一起形成的团状物。在一些实施例中，培养物可以由三维细胞与基质胶混合而成。三维细胞是指三维细胞培养的产物，例如，类器官。示例性的类器官可以包括脑类器官、结肠类器官、肝类器官、肿瘤类器官、胃类器官等

培养液指提供培养物生长繁殖所需营养的物质，其可以由不同营养物质组合配制而成。在培养的过程中，需要对培养物进行加样以及对培养液进行加样或更新。培养物的加样以及培养液加样或更新的效率直接影响培养效率。在一些情况下，可能会需要将培养物分成若干组并形成对照组进行研究。例如，在药物筛选研究中，可以通过分析细胞对不同种类和浓度的药物的响应，来研究药物的作用效果和机理。在实际操作中，需要对高通量培养板(如96孔板、384孔板等)逐孔进行细胞和培养液加样。之后，再培养液从培养物腔室中取出，并分别对不同的对照组逐孔加入不同浓度和/或成分的待筛选的药物(即换液操作)。整个过程会涉及细胞和培养液的逐孔加样、培养液的更换、药物的逐孔加样等。当需要进行大量的细胞培养时，这一过程的效率低下、无法满足应用需求。一些现有技术使用机械臂、机械导轨、配合排枪等自动进样设备进行多个孔的同步加样。一方面加工或购买这些自动加样设备需耗费较高的成本。另一方面，在将培养液从培养物腔室取出的过程中可能会将部分培养物吸出，导致培养物废弃。所以，如何能高效得进行培养物和培养液加样，以及如何能在不影响培养物腔室的条件下对培养液进行高效更新成为亟待解决的问题。

基于上述原因，本申请一些实施例提供一种培养装置，该培养装置的培养物加样通道与培养液通道相互独立。操作人员可以通过培养物加样通道向培养物腔室中进行培养物的加样，通过培养液通道进行培养液或其他物质的加样或更新。本申请中的其他物质指的是除培养物、培养液以外的其他物质，例如，待筛选的药物等。此外，由于培养物、培养液或其他物质各自通过不同的通道进行加样，当进行药物筛选等后续研究时，培养液可以经由独立的通道排出，待筛选药物也可以通过独立的通道加入，避免对培养物造成影响(例如，导致培养物发生流失)。在一些实施例中，培养物加样通道可以与多个培养物腔室连通，用于同时对多个培养物腔室进行培养物加样。培养液加样通道也可以与多个培养物腔室连通，用于同时对多个培养物腔室进行培养液加样和/或更新。这可以避免逐孔加样和换液的繁琐程序，提高培养物的培养效率。在一些实施例中，培养物腔室可以被分为多个培养物腔室组，每个培养物腔室组可以设置独立的培养液通道，由此可以实现高效地分组培养。

图1是根据本申请一些实施例所示的培养装置的模块示意图。如图1所示，培养装置10可以包括培养物加样通道20、培养物腔室层30和培养液通道40。

培养物腔室层30可以用于容纳培养物。在一些实施例中，培养物腔室层30可以包括至少一个用于容纳培养物的培养物腔室31。培养物腔室31的开设形式可以是多样的。例如，培养物腔室层30可以包括培养板(例如，图2所示的培养板232)以及开设在培养板上的培养通孔。培养通孔可以和培养装置10的密封盖(图1中未示出)形成培养物腔室31。又例如，培养物腔室31可以由开设在培养板上的盲孔直接形成。

在一些实施例中，至少一个培养物腔室31的数量可以为1个、2个、3个或更多。例如，在图6所示的实施例中，培养物腔室231的数量为30个。本申请对于培养物腔室31的数量不做限定，可以理解的是，培养物腔室31的数量与培养需求有关，例如，当需要进行大批量培养时，培养物腔室31的数量会设置的更多。

在一些实施例中，培养物腔室31的底部可以为平面或非平面(例如，凹面)。在一些实施例中，培养物腔室31的底部可以为下凹面。其中，培养物腔室31的底部为下凹面是指培养物腔室31的底部背离培养物腔室31的内部向外凸出。在一些实施例中，培养物腔室31底部的形状可以基于培养需求进行设置。例如，当需要进行二维培养(即培养物在培养物腔室31的表面生长)时，可以将培养物腔室31的底部设置为平面，以便于培养物(例如，细胞)贴附在培养物腔室的底部。又例如，当需要进行三维培养(即培养物在培养物腔室31的内部空间生长)时，可以将培养物腔室31的底部设置为下凹面，以加速培养物(例如，细胞)聚集成团。

培养物加样通道20可以与培养物腔室层30连通，培养物能够通过培养物加样通道20进入到培养物腔室层30中。在一些实施例中，培养物加样通道20可以包括培养物进出通道21。培养物可以经由培养物进出通道21被加入到培养物腔室31中，和/或经由培养物进出通道21从培养物腔室31排出。在一些实施例中，培养物进出通道21可以包括进口和出口。培养物可以从培养物进出通道21的进口进入培养物进出通道21，再由培养物进出通道21进入到与之连通的培养物腔室31中。多余的培养物则可以经由培养物进出通道21的出口排出。在一些实施例中，培养物进出通道21的数量和形状可以根据具体情况进行设定。关于培养物进出通道21的更多细节可以参见本申请其他部分的描述(例如，图4和图5)，此处不再赘述。

培养液通道40也可以与培养物腔室层30连通，用于向培养物腔室层30中输送培养液或其他物质，或者对培养液或其他物质进行更新。

在一些实施例中，培养液通道40可以包括用于输入培养液或其他物质的培养液进口42、用于排出培养液或其他物质的培养液出口43，以及培养液更新通道41。培养液更新通道41可以用于将经由培养液进口42输入的培养液或其他物质输送至培养物腔室31中。例如，可以在培养过程中从培养液进口42加入培养液，培养液会经由培养液更新通道41依次进入到不同的培养物腔室31中，多余的培养液或者与培养物腔室31交换过后的培养液则会通过培养液出口43排出。在一些实施例中，当培养液通道40设置在培养物腔室层30上时，培养液进口42、培养液出口43和培养液更新通道41中的至少一个可以集成设置于培养物腔室层30的表面或内部。关于培养液通道40的更多细节可以参见本申请其他部分(例如，图8至图15的实施例)的描述，此处不再赘述。

本申请中的培养装置10分别设置了相互独立的培养物加样通道20和培养液通道40。在使用本申请的培养装置10进行培养或研究的过程中，可以利用培养物加样通道20进行培养物加样，利用培养液通道40进行培养液和/或其他物质的加样或更新。由此，培养物的加样和培养液和/或其他物质的加样或更新可以独立进行，可以减少培养液或其他物质的加样或更新对培养物加样通道20和/或培养物腔室层30中的培养物造成的影响。此外，在一些实施例中，培养物加样通道20和/或培养液通道40可以与多个培养物腔室31连通。这样的设计可以避免逐孔加样和换液的繁琐工序。在一些实施例中，当该培养装置10应用于药物筛选中时，可以简化药物筛选的步骤，提高药物筛选的效率。

在一些应用场景中，当培养物培养完成时，可以通过培养液通道40将培养物腔室31中的培养液排出，以及通过培养液通道40向培养物腔室31中加入或更新培养物腔室31中的待筛选的药物。由于培养液和/或其他物质是通过培养液通道40进出培养物腔室31的，而培养物又无法进入培养液通道40，可以避免排出培养液和/或加入药物时培养物发生流失、造成浪费。此外，利用本申请的培养装置10进行药物筛选时不需要将培养物转移到其他培养物腔室中，这可以避免培养物废弃，减少操作人员的负担，提高药物筛选的效率。

在一些实施例中，培养物加样通道20和培养液通道40中的至少一个可以相对培养物腔室层30独立设置。在本申请中，若两个部分可以相互分离，则认为这两个部件是独立设置的。两个独立设置的部件可以进行相互拼接或组装，也可以无法进行相互拼接或组装。例如，培养物加样通道20和培养物腔室层30可以是两个独立的部件，而培养液通道40开设在培养物腔室层30上(即集成于培养物腔室层30中)。又例如，培养液通道40和培养物腔室层30可以是两个独立的部件，而培养物加样通道20可以开设在培养物腔室层30上(即集成于培养物腔室层30中)。再例如，培养物加样通道20和培养液通道40可以均相对培养物腔室层30独立设置。若培养液通道40和/或培养物加样通道20与培养物腔室层30设置在同一结构且不可分离的话，在加工培养物腔室层30时需要在培养物腔室层30中开设若干通道用于输送培养物和/或更新培养液，这可能会提高培养物腔室层30的加工难度。将培养液通道40和/或培养物加样通道20与培养物腔室层30独立设置可以简化培养物腔室层30的结构，从而降低加工难度。

需要说明的是，上述关于培养装置10的描述仅出于说明目的，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该培养装置10的原理后，可以在不背离这一原理的情况下，对培养装置10做出各种变形和修改。在一些实施例中，培养装置10可以包括一个或多个其他部件，例如，上密封盖(如图2所示的上密封盖252)、下密封盖(如图2所示的下密封盖251)、培养液容纳腔(如图28所示的培养液容纳腔2845)、多孔膜支架(如图20所示的多孔膜支架2070)等或其任意组合。在一些实施例中，上文中所描述的培养装置10的一个或多个部件可以省略。例如，培养装置10可以不包含培养物加样通道20，可以直接向培养物腔室31进行加样。当培养物腔室31的数量为多个时，可以进行逐孔加样或者利用批量加样工具(例如，排针)进行加样。在一些实施例中，培养装置10的多个部件可以合并为单个部件。例如，培养液通道40可以集成在培养物腔室层30上。在一些实施例中，培养装置10的一个部件可以拆分为一个或多个子部件。

图2是根据本申请一些实施例所示的培养装置的结构爆炸示意图。图3是图2中所示的培养装置被组装后的结构示意图。培养装置210是图1所示的培养装置10的示例性实施例。

如图2和图3所示，培养装置210可以包括密封盖250(例如，上密封盖252和/或下密封盖251)、培养物加样通道220、培养物腔室层230和集成设置在培养物腔室层230内的培养液通道240。

上密封盖252可以盖设于培养物加样通道220的上方。上密封盖252可以用于防止培养物从培养物加样通道220泄漏。另一方面，上密封盖252还可以防止其他物质(例如，灰尘)进入到培养物加样通道220中、保护培养物加样通道220不被磕碰损坏。

下密封盖251可以设置于培养物腔室层230的下方。下密封盖251可以用于与培养物腔室层230配接形成至少一个培养物腔室231，也可以防止灰尘等物质进入到培养物腔室231中。需要说明的是，如图2中所标记的，本实施例中的上、下方向与培养物腔室层的厚度h方向平行，其垂直于培养物腔室层230的上表面和下表面。

在一些实施例中，培养物加样通道220可以包括加样板222和开设在加样板222上的培养物进出通道221。加样板222可以被配置为能够与培养物腔室层230配接的板状结构。加样板222上的培养物进出通道221可以与培养物腔室层230的至少一个培养物腔室231连通。在进行培养物加样时，培养物可以经由培养物进出通道221被加入到培养物腔室231中。在一些实施例中，制作加样板222时可以选择具有生物相容性的材料，包括天然壳聚糖、海藻酸钠、聚乙二醇、生物陶瓷等。

参照图2所示，在一些实施例中，培养物进出通道221只有一条且其走向为弯折状。出于说明目的，图4示出了培养物进出通道221和培养物腔室层230(仅示出了培养物腔室层230的培养物腔室231)的俯视图。如图4所示，弯折状的培养物进出通道221依次连通了培养物腔室231-1、231-2、231-3……231-11、231-12、231-13……231-30。培养物进出通道221的进口设置在培养物进出通道221连通的第一个培养物腔室231-1附近。培养物进出通道221的出口设置在培养物进出通道221连通的最后一个培养物腔室231-30附近。在进行加样操作时，只需要在培养物进出通道221的进口进行加样即可，培养物会经由培养物进出通道221依次被加入到与其连通的培养物腔室231。这样的设计可以省去对多个培养物腔室231逐孔加样的步骤，有效提高培养效率。在一些实施例中，也可以利用培养物进出通道221同时向培养物腔室231进行加样。

在一些实施例中，培养物进出通道221的走向除了图2和图4所示的弯折状之外，还可以有其他的形式。例如，培养物进出通道221可以是网格状的，其连通起相邻的培养物腔室231(以培养物腔室231-1为例，将231-1与231-2、231-12连通)。又例如，培养物进出通道221可以连通与加样板222的对角线平行方向上的若干培养物腔室(例如，以231-1为起点，依次连通231-2、231-12，然后再依次连通231-13、231-11、231-3)。

在一些实施例中，培养物进出通道221可以包括多条(图中未示出)。培养物腔室231可以包括多组培养物腔室，每组培养物腔室可以至少包括一个培养物腔室231。每条培养物进出通道221可以分别与一组培养物腔室连通。例如，可以设置多条培养物进出通道221，每条培养物进出通道221连通位于同一行的培养物腔室231(即一组培养物腔室231)。通过不同的培养物进出通道221可以向各组培养物腔室中加入相同或者不同的培养物。在一些实施例中，每条培养物进出通道221可以包括独立的进口和出口，以便独立地向各个培养物进出通道221输送培养物。

在一些实施例中，培养物加样通道220除了设置成前述一个或多个实施例所描述的加样板222以及培养物进出通道221之外，还可以有其他的形式。例如，培养物加样通道220可以为加样管(图中未示出)，加样管的出口端与若干培养物腔室231连通，加样管的入口端与外部输送装置(例如，泵送装置)连通。操作人员可以通过外部输送装置将培养物经由加样管输送到培养物腔室231中。在一些实施例中，加样管的出口端可以有多个。例如，加样管与培养物腔室231连接的一端具有多个分支，每个分支可以作为一个出口端，以便于能够同时向多个培养物腔室231进行加样。在一些实施例中，加样管可以为软质管或硬质管。加样管的形状不受限制，可以为直管状或者弯曲状。

继续参考图2，在一些实施例中，培养物腔室层230可以包括培养板232。培养板232可以开设有至少一个培养通孔2321。下密封盖251可以设置在培养板232的下方并与至少一个培养通孔2321形成至少一个培养物腔室231。例如，如图2所示，下密封盖251可以是平板状，其可以将培养通孔2321的下方封闭，形成底部为平面的培养物腔室231。在一些实施例中，下密封盖251可以是其他形式的，其可以与培养通孔2321相配合，形成底面为非平面的培养物腔室。仅作为示例，下密封板251可以包括至少一个凹陷结构，每个凹陷结构可以与一个培养通孔2321配合形成底面为凹面的培养物腔室。关于下密封盖的描述可以参见本申请其他部分(例如，图14和图15的相关描述)，在此不在赘述。

在一些实施例中，培养装置210可以不设置下密封盖251，培养物腔室层230的培养板232上可以开设有至少一个开口端朝上(即朝向培养物加样通道220)的盲孔(图中未示出)。由于盲孔的底部是封闭的，其可以直接作为培养物腔室231而不需要增设下密封盖251，这可以有效简化培养装置210的结构。或者，在一些实施例中，可以通过其他的结构对培养通孔2321的底部进行密封以形成培养物腔室231。例如，可以在每个培养通孔2321底部设置膜结构，以形成培养物腔室231。在一些实施例中，该膜结构可以为多孔膜(例如，图26所示的多孔膜2460)，以使得培养物腔室231中的培养液和/或其他物质(例如，待筛选的药物)能够通过多孔膜进行流动。在一些实施例中，多孔膜可以与图28至图30所示的培养液容纳腔(例如，图28所示的培养液容纳腔2845)结合使用，通过培养液容纳腔2845对培养物腔室231中的培养液进行更新。关于多孔膜以及培养液容纳腔的更多细节可以参见图26-图30的描述，此处不再赘述。

参照图2和图3所示，加样板222可以设置在培养板232上方，培养物加样通道220与培养物腔室层230是相互独立的组件。在一些实施例中，培养板232可以与加样板222进行组装连接，例如，通过粘接、螺钉连接等的方式组合在一起。当加样板222与培养板232组装之后，可以通过加样板222上的培养物进出通道221向培养板232的培养物腔室231加入培养物。当培养完毕或者不需要加入培养物时，可以将培养板232与加样板222分离。

培养液通道240集成于培养物腔室层30中，用于对培养物腔室231进行培养液加样和/或更新。在一些实施例中，培养物腔室231可以被分为多组，培养装置210可以包括多条培养液通道240。每条培养液通道240与一组培养物腔室相连通，其可以包括培养液进口242、培养液更新通道241以及培养液出口243。在本申请中，当培养装置存在多条培养液通道时(如图2所示)，培养液通道也可以被称为培养液子通道；培养液通道的培养液进口、培养液更新通道以及培养液出口也可以分别被称为培养液子进口、培养液子更新通道和培养液子出口。

在一些实施例中，培养物加样通道220可以位于培养液通道240的上方。如果培养液通道240设置在培养物加样通道220的上方，那么至少有一部分培养液位于培养液通道240的下方，这部分培养液不能及时地通过培养液通道240进行更新，因此无法充分地对培养物腔室231的培养液进行更新交换。为了确保培养物腔室231底部的培养液更新更充分，培养液通道240可以设置在培养物加样通道220的下方。关于培养液通道240的详细描述可以参考本申请其他部分(例如，图6-图13的相关描述)，在此不再赘述。

如图3所示，培养装置210可以被组装起来。组装后的培养物加样通道220被密封仅漏出培养物进出通道221的进口和出口(出口在图3中未示出)。培养通孔2321(图3中未示出)的底部被下密封盖251所封闭形成培养物腔室231。开设在培养物腔室层30侧面的培养液进口242和培养液出口243(图3中未示出)在组装后是外漏的，可以用于培养液加样或更新。当利用本实施例的培养装置210进行培养物的培养时，可以通过培养物进出通道221的进口加入培养物，培养物会经由培养物进出通道221依次被加入到若干培养物腔室231中，多余的部分则经由培养物进出通道221的出口排出。在一些实施例中，可以利用多条培养液通道240向不同组的培养物腔室231进行培养液的加样或更新，以形成对照。例如，将不同浓度和/或组分的培养液通过指定的培养液进口242添加到培养液更新通道241中，然后经由培养液更新通道241加入相应的培养物腔室231中。

图5是本申请一些实施例所示的培养装置的结构示意图。如图5所示，培养装置510可以包括培养物加样通道220、培养物腔室层530，以及设置在培养物腔室层530中的培养液通道(图5仅示出了培养液通道的培养液进口242)。培养物腔室层530与图2所示的培养物腔室层230类似，不同的是培养板532上开设的是可以直接形成培养物腔室531的盲孔，而非通孔。

此外，与培养装置210不同的是，培养装置510中只设置了一个培养液进口242，用于向所有培养物腔室531输送培养液。具体的，培养液进口242可以以通孔的形式连通培养板532的侧壁与其中一个培养物腔室531，培养液更新通道(图5中未示出)可以将所有培养物腔室531连通。操作人员可以通过一个培养液进口242向所有培养物腔室531输送培养液。

需要说明的是，图2-图5中所示的培养装置(例如，培养装置210、培养装置510)的各个部件的形状、尺寸、设置位置，以及上述相关的描述仅出于说明目的，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该培养装置的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对培养装置做出各种变形和修改。以加样板222为例，其形状不限于图2-图5中所示的长方体，还可以为正方体板、圆板、三角板以及其他规则或不规则形状。又例如，加样板222可以与培养板232一体设置。还例如，加样板222和培养板232的形状和尺寸(例如，长度和宽度)可以相同，也可以不同。可以理解的是，培养装置210的其他部件也如同加样板222一样可以被设置为其他形式，在此不一一赘述。

图6是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和培养液通道的结构示意图。图7是图6所示的培养物腔室层和培养液通道的下视图。在实际操作中，培养物腔室层将如图6所示的形式放置，将其倒置后可以呈现图7所示的培养物腔室层。

如图6和图7所示，培养物腔室层230的培养物腔室231被分为了5组，每一组包括6个培养物腔室231。培养物腔室层230中集成设置了5条培养液通道240-1(或称为培养液子通道)，每条培养液通道240-1可以与一组培养物腔室对应。每条培养液通道240-1可以包括独立的培养液进口242(或称为培养液子进口)、培养液出口243(或称为培养液子出口)和培养液更新通道241(或称为培养液子更新通道)。

仅作为示例，参见图6，一组培养物腔室可以包括靠近培养板232的侧面A的第一培养物腔室、靠近培养板232的侧面B的第二培养物腔室，以及位于第一第二培养物腔室和第二培养物腔室中间的4个第三培养物腔室。该组培养物腔室对应的培养液进口242可以将第一培养物腔室与侧壁A进行连通。该组培养物腔室对应的培养液出口243可以将第二培养物腔室与侧壁B进行连通。该组培养物腔室对应的培养液更新通道241可以依次将第一培养物腔室、4个第三培养物腔室进行连通将第二培养物腔室以及第三培养物腔室进行连通。

在一些实施例中，培养液出口243和培养液进口242设置在靠近图6所示的培养板232上表面的位置。培养液更新通道241设置在靠近图6所示的培养板232下表面的位置。这样设置可以使得培养液出口243的水平高度高于培养液更新通道241的水平高度，以便更充分地对培养物腔室中的培养液和/其他物质进行加样或更新。除此之外，培养液出口243、培养液进口242以及培养液更新通道241还可以设置在其他位置，只要培养液出口243的水平高度高于培养液更新通道241的水平高度即可。关于培养液出口、培养液进口以及培养液更新通道的设置位置的更多细节可以参见本申请其他实施例(如图8-图13的实施例)。

在一些实施例中，培养液出口243、培养液进口242、培养液更新通道241可以为管道形式。例如，在图6和图7所示的实施例中，培养液出口243以管道形式将第二培养物腔室与侧壁B进行连通。培养液进口242以管道形式将第一培养物腔室与侧壁A进行连通。培养液更新通道241以管道形式依次将第一培养物腔室、4个第三培养物腔室、第二培养物腔室进行连通。

在一些实施例中，培养液通道240-1可以具备筛选功能，其仅允许特定的物质通过。例如，培养液通道240-1可以仅允许培养液和/或药物(例如，待筛选的药物)进出培养物腔室231，而不允许培养物通过(即可以截留培养物)。在一些实施例中，可以对培养液通道240-1的尺寸参数进行调整或者在培养液通道240-1中设置特定部件使得培养液通道240-1具备筛选功能。

例如，培养液出口243与至少一个培养物腔室231可以具有第一连接处245。培养液更新通道241与至少一个培养物腔室231可以具有第二连接处247。第一连接处245可以包括培养液出口243与培养物腔室231连接时形成的接触面，第二连接处247可以包括培养液更新通道241与培养物腔室231连接时形成的接触面。在一些实施例中，第一连接处245和/或第二连接处247的截面尺寸小于培养物组成单元的尺寸，防止培养物腔室231中的培养物经由培养液通道240流出。例如，当培养物为细胞时，第一连接处245和/或第二连接处247的截面尺寸可以小于单个细胞的尺寸(例如，5微米)。又例如，当培养物为细胞团时，第一连接处245和/或第二连接处247的截面尺寸可以小于单个细胞团的尺寸。仅作为示例，单个细胞团的尺寸在50微米～4毫米的范围内，截面尺寸的具体数值可以根据细胞团的大小决定。

在一些实施例中，第一连接处245和/或第二连接处247可以设置有用于截留培养物的多孔膜。多孔膜是指开设有若干个孔洞结构的膜。多孔膜可以利用其孔洞结构允许特定的物质通过，而其他物质将会被截留。例如，当物体的尺寸大于多孔膜上的孔径时，物体将会被多孔膜截留而无法通过多孔膜。当物体的尺寸小于多孔膜的孔径时，物体将可以通过多孔膜。多孔膜的孔径是指多孔膜上开设的空洞结构的尺寸。在一些实施例中，设置于第一连接处245和/或第二连接处247的多孔膜的孔径与培养物的尺寸有关。例如，当培养物为细胞时，多孔膜的孔径可以小于单个细胞的尺寸(例如，5微米)。当培养物为细胞团时，多孔膜的孔径可以小于单个细胞团的尺寸。通过在第一连接处245和/或第二连接处247设置多孔膜，可以避免培养物在培养液或其他物质加样或更新时流出。关于多孔膜的更多细节可以参见图16至图18的描述，此处不再赘述。

在一些实施例中，在利用培养物进行药物筛选时，需要将培养物腔室231中的培养液排出，然后加入待筛选的药物。例如，通过移液枪和培养液出口243相连以吸出培养液，或与培养液进口242相连以加入待筛选的药物。在排出培养液以及加入待筛选的药物的过程中，由于培养液和待筛选的药物的组成物的尺寸小于多孔膜的孔径，而培养物的尺寸大于多孔膜的孔径，培养物将会被多孔膜截留(也即截留在培养物腔室231中)，而培养液以及待筛选的药物可以从多孔膜通过。通过设置多孔膜，可以在不更换培养物腔室(即将培养物转移到其他培养物腔室中)的情况下排出培养液和添加药物，有效避免培养物的流失。另一方面，移液枪等设备可以只需要与培养液进口242和培养液出口243相连进行操作，这也避免了移液枪等设备与培养物腔室231直接接触，提高了流程的安全可靠性。

图8是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和设置在培养物腔室层上表面的培养液通道的结构示意图。图8所示的培养液通道240-2与图6所述的培养液通道240-1类似，不同之处在于培养液通道240-2的培养液进口242、培养液出口243和培养液更新通道241均设置在培养物腔室层230的上表面。例如，培养液进口242、培养液出口243和培养液更新通道241可以为设置在培养板232上表面的凹槽。

图9是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和设置在培养物腔室层下表面的培养液通道的结构示意图。图9所示的培养液通道240-3与图8所示的培养液通道240-2类似，不同之处在于，培养液通道240-3的培养液进口242、培养液出口243和培养液更新通道241均设置在培养板232的下表面。例如，培养液进口242、培养液出口243和培养液更新通道241可以为设置在培养板232下表面的凹槽。

图10是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层和开设在培养物腔室层内部的培养液通道的结构示意图。图11是图10中所示的培养物腔室层的结构剖面图。如图10和图11所示，培养液更新通道241可以设置在培养板232内的某一水平截面上。水平截面指的是与培养板232的上表面和下表面相平行的平面。

在一些实施例中，培养液进口(图10和11中未示出)和培养液出口(图10和11中未示出)可以设置在培养物腔室层230的任意位置，只要培养液出口的水平高度不低于培养液更新通道241的水平高度即可(即培养液出口与培养液更新通道241位于同一水平截面上或培养液出口在培养液更新通道241的上方)，以确保培养物腔室231内的培养液有一定的液面高度。这里的水平高度可以用物体距离培养物腔室231的底面或距离培养板232的底面的距离来衡量。仅作为示例，培养液出口与培养物腔室231底面的距离为培养物腔室231深度的三分之一，培养液更新通道241与培养物腔室231底面的距离为培养物腔室231深度的四分之一，此时培养液出口位于培养液更新通道241的上方。

图12是根据本申请其他一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图。图13是图12所示的培养物腔室层的结构剖面图。如图12和图13所示，培养液出口243可以设置在培养物腔室层230的上表面。培养液更新通道241以及培养液进口(图中未示出)可以设置在培养物腔室层230的内部。仅作为示例，培养液进口与培养物腔室231底面的距离为培养物腔室231深度的三分之一。培养液更新通道231与培养物腔室231底面的距离为培养物腔室231深度的五分之一。

图14是本申请一些实施例所示的下密封盖的结构示意图。图15是图14中所示的下密封盖的侧视图。图14和图15所示的下密封盖1451为圆形板状。可以理解的是，这仅出于说明的目的，并不旨在限制下密封盖1451的形状。下密封盖1451还可以为其他形状，例如，下密封盖1451可以为长方体，用于与图2中的培养板232配合使用。

如图14和15所示，下密封盖1451可以具有至少一个凹陷结构1455。当下密封盖1451盖设于包含至少一个培养通孔的培养板下表面时，至少一个培养通孔能够与至少一个凹陷结构1455配合形成至少一个培养物腔室。仅作为示例，当下密封盖1451盖设于培养板232的下表面时，至少一个培养通孔2321能够与至少一个凹陷结构1455配合形成至少一个培养物腔室。由下密封盖1451和培养板232形成的培养物腔室的底部为下凹面。

在一些实施例中，凹陷结构1455可以包括多孔膜。多孔膜使得凹陷结构具备截留效果，能够截留尺寸大于多孔膜的孔径的物质。例如，可以使用具有特定孔径的多孔膜，使得培养液或其他物质可以通过凹陷结构1455，而培养物腔室中的培养物无法通过凹陷结构1455。关于多孔膜的更多细节可以参见图16至图22的描述，此处不再赘述。

在一些实施例中，凹陷结构1455的内壁可以具有细胞粘附惰性，使得处于凹陷结构1455内的培养物聚集成团的速度更快，提高培养效率。在一些实施例中，可以通过在凹陷结构1455的内壁设置惰性材料膜使得凹陷结构1455具有细胞粘附惰性。关于惰性材料膜的更多细节可以参见图22的描述，此处不再赘述。

本申请还提供一种培养装置，该培养装置包括培养物腔室。在利用该培养装置进行培养液更新或者药物筛选时，培养物腔室中的培养液其他物质可以顺利进出培养物腔室，而培养物则会被截留在培养物腔室中。这样可以有效地避免在对培养物腔室进行物质加样或更新时对培养物造成影响。

图16是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图。图16所示的培养物腔室层1630是图1所示的培养物腔室层30的示例性实施例。培养物腔室层1630可以包括培养板1632以及设置于培养板1632上的至少一个多孔膜1660。培养板1632包括底板16321和侧板16322。侧板16322环绕设置在底板16321周边与底板16321共同形成容纳空间。容纳空间可以用于容纳多孔膜1660。多孔膜1660可以与培养板1632形成培养物腔室1631。多孔膜1660可以附着于或者可以用于形成至少一个培养物腔室1660的侧壁。

在一些实施例中，多孔膜1660可以仅允许特定的物质通过，用于截留其他物质。例如，当培养液或其他物质(例如，药物)的组成单元的尺寸小于多孔膜1660的孔径、培养物的组成单元的尺寸大于多孔膜1660的孔径时，培养液或其他物质可以通过多孔膜1660，而培养物无法通过多孔膜1660因而被截留在培养物腔室1631中。此时，当利用培养液通道(图16中未示出)对培养液或其他物质进行换液更新时，培养物不会通过多孔膜1660流失、培养物腔室1631中的培养条件可以不被干扰，这可以提高培养体系的稳定性。

多孔膜1660的孔径可以根据培养需求设定。例如，多孔膜1660的孔径可以参考图6和图7所描述的多孔膜进行设置。又例如，多孔膜1660的孔径可以与图6和图7所描述的多孔膜的孔径不同。在一些实施例中，多孔膜1660的孔径可以在0.1纳米～1厘米范围内。在一些实施例中，当多孔膜1660用于截留小分子，如钠离子、葡萄糖、乳酸、氨离子等时，多孔膜1660的孔径可以在0.1纳米～1纳米范围内。在一些实施例中，当多孔膜1660用于截留大分子，如蛋白质、多糖、DNA等时，多孔膜1660的孔径可以在1纳米～100纳米范围内。在一些实施例中，当多孔膜1660用于截留颗粒物质、乳胶和胶束等时，多孔膜1660的孔径可以在5纳米～1微米范围内。在一些实施例中，当多孔膜1660用于截留生物组织，如病毒、细菌、支原体、细胞和细胞外泌体等时，多孔膜1660的孔径可以在100纳米～10微米范围内。在一些实施例中，当多孔膜1660用于截留生物组织聚集体，如类器官、细胞团、胚胎、离体组织和器官等时，多孔膜1660的孔径可以在10微米～1厘米范围内。

在一些实施例中，多孔膜1660可以包括中空纤维膜、管式膜、陶瓷膜或高分子膜中的至少一种。

在一些实施例中，培养物腔室1631的形状可以包括圆柱腔体、棱柱腔体等其他规则或不规则的形状，本申请对于培养物腔室1631的具体形状不做限定。在一些实施例中，由多孔膜1660与培养板1632形成的培养物腔室1631的尺寸可以基于培养物的类型进行设定。例如，培养物的类型可以包括单细胞、单个细胞团聚集体、单个类器官、离体组织和器官等。由于不同类型的培养物具有不同的尺寸，因此所需的培养物腔室1631的尺寸也不同。在一些实施例中，培养物腔室1631的尺寸可以用培养物腔室1631的内接圆的尺寸来衡量。在一些实施例中，当培养物为单细胞时，培养物腔室1631的内接圆的内径(即直径)可以在5微米～10微米的范围内。在一些实施例中，当培养物为单个细胞团聚集体时，培养物腔室1631的内接圆的内径可以在10微米～1000微米范围内。在一些实施例中，当培养物为培养单个类器官(例如，脑类器官)时，培养物腔室1631的内接圆的内径可以在100微米～5厘米范围内。在一些实施例中，当培养物为离体组织和器官等时，培养物腔室1631的内接圆的内径可以在1厘米～1米范围内。本实施例中的培养物腔室1631可以用于容纳任意尺寸的培养物。容纳的培养物的尺寸越大，培养物腔室1631的内接圆的内径就越大，因此对于培养物腔室1631的内接圆的内径的最大值不做限制。

在一些实施例中，培养物腔室1631可以是圆柱腔体，其长度(即深度)与直径之比在一定范围内。所述范围可以是0.5～60、0.75～40、1～20、2～10等。

图17是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图。图17所示的培养物腔室层1730与图16所示的培养物腔室层1630类似，不同之处在于培养物腔室层1730进一步包括第一腔室挡板1732和第二腔室挡板1734。第一腔室挡板1732可以将所有培养物腔室1631包围。第二腔室挡板1734可以将相邻两行培养物腔室1631分隔开来，用于对培养物腔室1631进行了分组隔离。参见图17，培养物腔室1631被4块第一腔室挡板1732包围形成腔室层空间，所有培养物腔室1631均容纳在该腔室层空间中。腔室层空间又被12块第二腔室挡板1734分成了13个子腔室层空间，而培养物腔室1631也被分成了13组，每个子腔室层空间中包含了一组培养物腔室，每组包含19个培养物腔室1631。

在一些实施例中，多组培养物腔室可以用于形成多个对照组。例如，在细胞培养时，可以向各组培养物腔室通入不同的培养物。又例如，在细胞培养完成之后进行药物筛选时，可以向各组培养物腔室通入不同成分或相同成分不同浓度的药物，用于高通量的药物筛选。在一些实施例中，培养物腔室层1630可以与本申请其他部分描述的培养液通道(如图6所示的培养液通道240-1)结合，实现分组换液更新。具体的，培养液通道的多条培养液子通道可以分别与培养物腔室层1630的各组培养物腔室分别连通。例如，培养液通道的其中一个培养液子通道可以与培养物腔室层1630的其中一组培养物腔室连通，也即将子腔室层空间作为子更新通道，通过子腔室层空间上设置的培养液子进口、培养液子出口独立地对容纳在该子腔室层空间中的一组培养物腔室进行培养液和/或药物的更新。此外，其他组的培养物腔室也可以通过对应的培养液子通道进行培养液和/或药物的更新，各组之间的培养液和/或药物的更新互不影响。

在一些实施例中，培养物腔室1631可以被分成任意数量的对照组。每组培养物腔室可以包含任意数量的培养物腔室1631。不同组的培养物腔室中的培养物腔室1631的个数可以是相同的或不同。例如，每组培养物腔室中的培养物腔室1631的个数可以相同且在一定范围内(例如，1～50范围内、5～30范围内、10～20范围内等)。又例如，培养物腔室1631可以包括2组培养物腔室，其中一组可以包括20个培养物腔室1631，另一组可以包括30个培养物腔室1631。

图18是根据本申请一些实施例所示的培养物腔室层的结构示意图。图18所示的培养物腔室层1830是图1所示的培养物腔室层30的示例性实施例。如图18所示，培养物腔室层30可以包括培养板1832和多孔膜1860。培养板1832包括水平板18322和设置在水平板18322周边的侧围板18323。培养板1832的水平板18322上可以设置有多个培养通孔18321。多孔膜1860可以设置于培养通孔18321的底端，用于构成整个培养物腔室1831，即培养物腔室1831的侧壁以及底壁均由多孔膜1860构成。

参见图18，多孔膜1860可以是底部为凹面，顶部具有开口的筒状结构，即筒状结构的多孔膜1860的底部背离多孔膜1860的内部腔体凸出。多孔膜1860的侧壁可以与水平板18322的下表面配接，使得多孔膜1860与培养通孔18321连通以形成上部为开口的培养物腔室1831。在一些应用场景中，可以从培养板1832的下方向培养物腔室1831加入培养液或者其他物质(例如，待筛选的药物)，这些培养液或其他物质可以经由多孔膜1860进入培养物腔室1831中。同时，培养液或其他物质可以通过多孔膜1860从培养物腔室1831中排出以实现物质的更新交换。

在一些实施例中，可以在培养板1832下方设置如图28至图30所示的培养液容纳腔(例如，图28所示的培养液容纳腔2845、图29所示的培养液容纳腔2945、图30所示的培养液容纳腔3045)。以图29所示的培养液容纳腔2945为例，培养物腔室1831的至少一部分可以放置在培养液容纳腔2945内。可以在培养液容纳腔2945中加入培养液或其他物质，容置在培养液容纳腔2945中的培养液或其他物质可以经由多孔膜1860进入到培养物腔室1831中。在一些实施例中，多孔膜1860的底部也可以为平面。底部为凹面的多孔膜1860形成的培养物腔室更加适用于三维培养，而底部为平面的多孔膜1860形成的培养物腔室更加适用于二维培养。

图19是根据本申请一些实施例所示的将多孔膜与培养板进行装配的示意图。如图19所示，多孔膜1960可以设计成管状结构。培养板1932表面设置了与管状结构的多孔膜1960的内部腔体形状相适配的定位块19322。在进行装配时，可以将定位块19322嵌入多孔膜1960的内部腔体中，以形成管状的培养物腔室(例如，图16中的培养物腔室1631)。

在一些实施例中，多孔膜1960可以嵌入到定位块19322中。例如，定位块19322可以开设有环形的定位凹槽(图中未示出)。定位凹槽可以与多孔膜1960适配使得多孔膜1960能够嵌入到定位凹槽中。定位块19322一方面可以作为培养物腔室的底壁与多孔膜1960共同形成培养物腔室(图中未标注)；一方面还可以防止多孔膜1960发生位移，提高多孔膜1960与培养板1932的连接稳定性。

在一些实施例中，定位块19322可以是培养板1932的一部分，即定位块19322可以与培养板1932一体成型。在一些实施例中，定位块19322与培养板1932可以分别成型，然后进行组装。例如，定位块19322与培养板1932可以通过卡接、粘接等方式进行连接。在一些实施例中，定位块19322可以采用具有生物相容性的材料制作。关于生物相容性的材料的更多细节可以参见图2的描述，此处不再赘述。在一些实施例中，除了定位块19322之外，还可以通过其他的方式提高培养板1932与多孔膜1960的连接稳定性。例如，可以在培养板1932上开设与多孔膜1960适配的盲孔(图中未示出)，多孔膜1960可以嵌入盲孔中以形成培养物腔室。

在一些实施例中，定位块19322可以省略，培养物腔室可以是多孔膜1960与培养板1932连接之后形成的。例如，多孔膜1960为中空的管状结构，培养板1960为平板结构。将多孔膜1960设置于培养板1932的表面之后可以形成下端封闭上端开口的培养物腔室，多孔膜1960可以作为培养物腔室的侧壁，培养板1932可以作为培养物腔室的底壁。在一些实施例中，多孔膜1960可以形成培养物腔室的侧壁和底壁。例如，多孔膜1960为一端封闭一端开口的筒状结构(类似图18所示)，其封闭的一端与培养板1932连接，筒状结构的内部腔体可以作为培养物腔室。在一些实施例中，多孔膜1960与培养板1932可以通过物理方式连接，例如，通过粘接的方式将多孔膜1960与培养板1932连接。

图20是本申请一些实施例所示的多孔膜支架的结构示意图。图21是图20所示的多孔膜支架与多孔膜组装后的结构示意图。如图20和图21所示，培养装置(如图1中的培养装置10)可以包括供多孔膜2060贴附的多孔膜支架2070。多孔膜支架2070可以包括彼此相连的第一支撑部2071和第二支撑部2073。第二支撑部2073可以是内部中空的圆环结构，其周壁上可以开设有镂空结构20731。第一支撑部2071可以是内部中空的圆环结构，或者内部非中空的圆柱结构，其周壁上未开设镂空结构。

参见图21，多孔膜2060可以贴附于第一支撑部2071和第二支撑部2073的外周壁，受到第一支撑部2071和第二支撑部2073的支撑。在一些实施例中，多孔膜2060也可以贴附于第二支撑部2073的内周壁。可选地，当第一支撑部2071为圆环结构时，多孔膜2060也可以贴附于第一支撑部2071的内周壁。相较于直接将多孔膜2060设置在培养板(如图19所示的培养板1932)上，将多孔膜2060贴附在多孔膜支架2070再与培养板连接可以避免多孔膜2060发生变形，并且有效防止多孔膜2060相对培养板移动。在一些实施例中，多孔膜支架2070与培养板可以通过粘接、缠绕等方式进行连接。例如，将多孔膜2060与第二支撑部2073的除镂空结构20731以外的部分进行粘接。

镂空结构20731可以为培养液或其他物质(例如，待筛选的药物)提供流动的通道。具体的，当多孔膜2060贴附在多孔膜支架2070上之后，培养物腔室(如图1所示的培养物腔室31)中的培养液或其他物质可以从镂空结构20731处的多孔膜2060排出。也可以通过多孔膜2060以及镂空结构20731向培养物腔室内输送培养液或其他物质。

在一些实施例中，当第一支撑部2071为内部非中空的圆柱结构时，可以将多孔膜2060贴附在第二支撑部2073的周壁用于形成培养物腔室的侧壁，而第一支撑部2071可以直接作为培养物腔室的底壁。当第一支撑部2071为内部中空的圆环结构时，可以将多孔膜2060贴附在其底部用于形成培养物腔室的底部。在一些实施例中，第一支撑部2071中用于形成培养物腔室底部的表面可以为凹面。例如，该表面可以为下凹面，即该表面背离多孔膜支架2070的开口端向下凸出。又例如，第一支撑部2071可以为上凹面，即该表面朝多孔膜支架2070的开口端向上凸出。在一些实施例中，底部为凹面的培养物腔室更加适用于三维培养模式。

在一些实施例中，多孔膜支架2070与培养板(例如，如图16所示的培养板1632、如图19所示的培养板1932)可以为一体成型。在一些实施例中，多孔膜支架2070可以安装在培养板上。例如，多孔膜支架2070可以设置在培养板1632的底板16321的上表面，多孔膜1660可以套设在多孔膜支架2070的外周壁上。又例如，多孔膜支架2070可以与培养板1832的下表面配接，第二支撑部2073中远离第一支撑部2071的一端与水平板18322的下表面连接并使多孔膜支架2070的内部腔体与培养板1832上的培养通孔18321连通，多孔膜2060可以贴附在多孔膜支架2070的外周壁，构成类似图18所示的培养物腔室层1830。再例如，多孔膜支架2070的第一支撑部2071可以与培养板1932的上表面连接，多孔膜2060可以贴附在多孔膜支架2070上形成培养物腔室(如图16所示的培养物腔室1631)。在该实施例中，定位块19322可以具有环形的定位凹槽，贴附有多孔膜2060的多孔膜支架2070的第一支撑部2071可以嵌入到定位凹槽中。

图22是本申请一些实施例所示的另一种多孔膜支架的结构示意图。如图22所示，多孔膜支架2170可以包括第一支撑部2171和与第一支撑部2171连接的第二支撑部2173。第二支撑部2173可以与图20中所示的第二支撑部2073相同或者相似。第一支撑部2171与图20中所示的第一支撑部2071的功能类似。不同的是，第一支撑部2171为厚度相对较小的圆形板状结构。贴附于多孔膜支架2170上的多孔膜(图中未示出)形成的培养物腔室的底部可以为平面。底部为平面的培养物腔室更加适用于二维培养模式。

需要说明的是，图16-图22中所示的培养物腔室层(例如，培养物腔室层1630、1730、1830)及其相关部件的形状、尺寸、设置位置、数量等，以及上述相关的描述仅出于说明目的，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该培养物腔室层及其相关部件的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，做出各种变形和修改。

在一些实施例中，培养物腔室层可以进一步包括设置于培养物腔室的内底壁的惰性材料膜。例如，当利用培养物腔室1831进行三维培养时，需要防止培养物与培养物腔室1831的底壁发生黏附(如果培养物发生黏附则会转变为贴壁培养物，进而转变成二维培养)。在培养物腔室1831的内底壁设置惰性材料膜可以有效避免培养物与底壁发生黏附。在一些实施例中，惰性材料膜可以与多孔膜结合使用。例如，在图18所示的实施例中，多孔膜1860的内底壁上可以设置惰性材料膜。又例如，多孔膜1860的底壁和侧壁上可以均设置有惰性材料膜。在一些实施例中，惰性材料膜可以由聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯、有机硅高分子等材料制作而成。在一些实施例中，制作多孔膜1860的材料可以包括惰性材料，即多孔膜1860的组成成分中包含惰性材料，使得多孔膜1860本身就具有细胞粘附惰性。

图23是根据本申请一些实施例所示的培养装置被装配后的示意图。如图23所示，培养装置2310可以包括相互独立的培养物加样通道2320、培养物腔室层2330以及培养液通道2340。其中，培养物加样通道2320可以设置于培养物腔室层2330的上方，培养液通道2340可以设置于培养物腔室层2330的下方。在本实施例中，可以通过独立设置的培养物加样通道2320和培养液通道2340在互不影响的情况下向培养物腔室层2330(例如，培养物腔室层2330的培养物腔室2331)进行培养物和培养液的加样。

在一些实施例中，培养物加样通道2320可以包括加样板2322和设置在加样板2322上的培养物进出通道2321。与图2的培养物加样通道221不同的是，培养物进出通道2321为开设在加样板2322上的腔体，培养物可以被加入到腔体中。例如，培养物可以从加样板2322的加样口23221(即培养物进出通道2321的进口)加入到腔体中。又例如，可以通过外部输送装置自动将培养物输送到培养物进出通道2321中。然后经由培养物进出通道2321进入到与其连通的培养物腔室中。例如，加样板2322的底部可以设置有多个加样孔(图中未示出)，加样孔可以与培养物腔室2331连通，进入到腔体中的培养物可以经由加样孔进入到培养物腔室2331中。如此一来，通过一次加样就可以完成对多个培养物腔室的加样，这可以提高培养效率。

培养物腔室层2330可以包括培养板2332、设置在培养板2332上的培养通孔23321，以及设置在培养通孔23321下方的凹陷结构2335。凹陷结构2335可以将培养通孔23321的下方封闭，以形成底部为凹面的培养物腔室2331。如图23所示，培养物腔室2331的底部为背离培养通孔23321的下凹面。在一些实施例中，培养物腔室2331的底部可以为朝培养通孔23321凸出的上凹面。通过设置凹陷结构2335，可以加速培养物(例如，细胞)聚集成团。凹陷结构2335可以参考本申请其他实施例(例如，图14和图15的实施例)中的凹陷结构进行设置。例如，凹陷结构2335可以参考凹陷结构1455进行设置，凹陷结构2335可以包括多孔膜，通过多孔膜截留尺寸大于多孔膜的孔径的物质。又例如，凹陷结构2335的内壁可以具有细胞粘附惰性(如在凹陷结构2335的内壁设置惰性材料膜)，以加速细胞在凹陷结构2335内聚集成团。

培养通孔23321可以与培养物进出通道2321对应。例如，培养物进出通道2321包括设置在加样板2322底壁的多个加样孔，加样孔与培养通孔23321一一对应，以使得操作人员可以通过培养物进出通道2321向培养物腔室2331中加入培养物。

在一些实施例中，培养液通道2340可以包括培养液容纳腔。关于培养液容纳腔的详细描述可以参考本申请其他部分(例如图28-图30的实施例)，在此不在赘述。

在一些实施例中，上文中所描述的培养装置2310的一个或多个部件可以省略。例如，培养装置2310可以不包含培养物加样通道2320，可以直接向培养物腔室2331进行加样。当培养物腔室2331的数量为多个时，可以进行逐孔加样或者利用批量加样工具(例如，排针)进行加样。

图24是根据本申请一些实施例所示的培养装置的结构爆炸示意图。如图24所示，培养装置2410包括相互独立的培养物加样通道2420、培养物腔室层2430以及培养液通道2440。

培养物加样通道2420可以包括加样板2422，其包括多个挡板2423。加样板2422中未设置挡板的部分形成了弯曲环绕状的培养物进出通道2421。该培养物进出通道2421可以与培养板2432上开设的多个培养物腔室2431相连通。

在一些实施例中，上文中所描述的培养装置2410的一个或多个部件可以省略。例如，培养装置2410可以不包含培养物加样通道2420，可以直接向培养物腔室2431进行加样。当培养物腔室2431的数量为多个时，可以进行逐孔加样或者利用批量加样工具(例如，排针)进行加样。

培养物腔室层2430可以包括培养板2432以及设置在培养板2432上的培养物腔室2431。出于示例目的，图25-27提供了培养物腔室层2430的详细结构图。其中，图25是培养物腔室层2430的立体结构示意图；图26是培养物腔室层2430的侧面图；图27是图26的A-A方向的剖视图。如图26和图27所示，培养板2432上开设了多个培养通孔24321，每个培养通孔24321下方均设置了多孔膜2460。多孔膜2460可以与培养通孔24321一一对应以形成多个培养物腔室2431。

在一些实施例中，多孔膜2460可以与本申请其他部分描述的多孔膜(例如，多孔膜1660、多孔膜1860等)类似，其可以仅允许特定的物质(例如，培养液)通过，用于截留其他物质(例如，培养物)。在一些具体实施例中，多孔膜2460为半球状，使得当多孔膜2460与培养通孔24321配接之后可以形成底部为下凹面(即向远离培养通孔24321内部的方向凸出)的培养物腔室2431。具有下凹面底部的培养物腔室2431更加适用于三维培养模式中。具有下凹面底部的培养物腔室2431也可以与培养液容纳腔(例如，图28所示的培养液容纳腔2845)配合使用，对培养物腔室2431中的培养液和/或其他物质(例如，待筛选的药物)进行更新交换。

继续参见图24，培养液通道2440可以包括培养液容纳腔2445、培养液进口24451和培养液出口24452。培养液容纳腔2445可以用于容纳培养液或其他物质。培养液进口24451可以用于向培养液容纳腔2445加入培养液或其他物质。培养液出口24452可以用于排出培养液容纳腔2445中的培养液或其他物质。

当培养物加样通道2420、培养物腔室层2430以及培养液通道2440互相配接时，培养物腔室2431的裸露在培养板2432外的部分(即，多孔膜2460构成的底部)可以全部或部分地位于在培养液容纳腔2445中。当培养液或者其他物质被加入到培养液容纳腔2445中时，培养液和/或者其他物质可以经由多孔膜2460进入到培养物腔室2431中。而培养物腔室2431中的培养液和/或其他物质也可以通过多孔膜2460排出到培养液容纳腔2445中，以实现培养液和/或其他物质的更新交换。

在图24所示的实施例中，培养液容纳腔2445仅包含一个腔体，可以用于对培养物腔室2431进行统一的换液更新。在一些实施例中，培养物腔室2431可以被分为至少两组培养物腔室，每组培养物腔室可以包括一个或多个培养物腔室2431。在对照研究中，可能需要对多组培养物腔室加入不同的培养液和/或其他物质(如，药物)，并分别对其进行换液更新。为了提高培养液和/或其他物质的加样和换液效率，下文提供了包含多个培养液子容纳腔的培养液容纳腔。

图28至图30是本申请一些实施例所示的包含多个培养液子容纳腔的培养液容纳腔的结构示意图。如图28所示，培养液容纳腔2845可以包括至少一个培养液子容纳腔28453。至少一个培养液子容纳腔28453的每个培养液子容纳腔28453可以与至少两组培养物腔室中的一组培养物腔室对应。每个培养液子容纳腔28453可以设置有独立的容纳腔进口(图中未示出)和容纳腔出口(图中未示出)。在本实施例中，设置多个培养液子容纳腔28453之后，可以通过容纳腔进口向多个培养液子容纳腔28453加入不同的培养液或其他物质。这样可以快速得向各组培养物腔室分别加入不同的培养液和/或其他物质，以形成所需要的对照组。

在图28所示的实施例中，培养液容纳腔2845可以包括12个培养液子容纳腔28453，形成三行四列的网格结构。与之对应的，培养物腔室也可以被分为12组。每组培养物腔室包含的培养物腔室的个数可以为任意数量。当培养液容纳腔2845放置在培养板(例如，图24所示的培养板2432)下方时，每组培养物腔室的裸露于培养板外的部分可以容置在对应的培养液子容纳腔28453中。

在图29所示的实施例中，培养液腔室2945的培养液子容纳腔29453也排列成网格结构。与图28不同的是，在图29所示的培养液容纳腔2945中的培养液子容纳腔29453的组数更多(如48组)，培养液子容纳腔29453的体积更小。在图30所示的实施例中，培养液容纳腔3045包括3个培养液子容纳腔30453，3个培养液子容纳腔30453排列成并排通道结构。

在一些实施例中，培养液容纳腔的多个培养液子容纳腔可以以除网格结构或者并排通道结构以外的其他形式排列。在一些实施例中，培养液容纳腔的多个培养液子容纳腔的大小可以不同。在一些实施例中，多个培养液子容纳腔可以共用一个容纳腔进口和/或容纳腔出口。仅作为示例，图28中位于同一行的培养液子容纳腔28453可以共用一个容纳腔进口和一个容纳腔出口。

需要说明的是，图23-30中所示的培养装置及其相关部件的形状、尺寸、设置位置、数量等，以及上述相关的描述仅出于说明目的，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该培养装置及其相关部件的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，做出各种变形和修改。例如，图24中的培养物加样通道2420的实施例可以是其他形式的(例如，类似图2所示的培养物加样通道220)。又例如，加样板2422上可以设置有多条培养物进出通道2421，可以用于对多组培养物腔室2431进行分别加样。

本申请一个或多各实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过分别设置用于向培养物腔室层加入培养物的培养物加样通道和用于更新培养物腔室中的培养液或其他物质(例如，待筛选的药物)的培养液通道，可以避免在进行培养液或其他物质的加样或更新时对培养物腔室的培养物造成影响；(2)通过将培养物加样通道和/或培养液通道与至少一个培养物腔室进行连接，可以减少逐孔加样和/或换液的繁琐工序，提高加样和/或换液效率；(3)通过将培养液通道和培养物加样通道与培养物腔室层独立设置，可以降低培养物腔室层的加工难度；(4)通过设置多组培养液子通道或多个培养液子容纳腔，可以向多组培养物腔室分别进行培养液加样和/或更新，提高培养液加样和更新效率；(5)将多孔膜作为培养物腔室的侧壁和/或底壁，可以利用多孔膜的特性来提高培养效果。例如，利用多孔膜具有的截留功能，可以在不影响培养物和细胞培养腔室的条件的情况下对培养液或其他物质进行更新；(6)通过在培养物腔室中设置惰性材料(例如，惰性材料膜)，使得培养物可以更快地聚集成团，有效提高三维培养的速度。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请的一个或多个部件之间装配的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (17)

1.一种培养装置，其特征在于，所述培养装置包括：

培养物腔室层，所述培养物腔室层包括用于容纳培养物的至少一个培养物腔室；

培养物加样通道，所述培养物加样通道与所述至少一个培养物腔室连通，所述培养物能够通过所述培养物加样通道进入所述至少一个培养物腔室；以及

培养液通道，所述培养液通道与所述至少一个培养物腔室连通，所述培养液通道用于更新所述培养物腔室中的培养液。

2.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养物加样通道和所述培养液通道中的至少一个相对所述培养物腔室层独立设置。

3.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养物加样通道包括加样板和开设在所述加样板上的培养物进出通道，所述培养物进出通道与所述至少一个培养物腔室连通。

4.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养液通道包括：

用于输入培养液的培养液进口；

用于排出培养液的培养液出口；以及

培养液更新通道，所述培养液更新通道用于将经由所述培养液进口输入的培养液输送至所述至少一个培养物腔室。

5.根据权利要求4所述的培养装置，其特征在于，所述至少一个培养物腔室的数量至少为两个，其包括至少两组培养物腔室，每组培养物腔室包括所述至少一个培养物腔室中的一个或多个培养物腔室；

所述培养液通道包括至少两条培养液子通道，所述每条培养液子通道与所述至少两组培养物腔室中的一组培养物腔室对应，所述每条培养液子通道包括培养液子进口、培养液子出口和培养液子更新通道。

6.根据权利要求4所述的培养装置，其特征在于，

所述培养液出口与所述至少一个培养物腔室具有第一连接处，

所述培养液更新通道与所述至少一个培养物腔室具有第二连接处，

所述第一连接处和第二连接处中的至少一个的截面尺寸小于所述培养物组成单元的尺寸。

7.根据权利要求4所述的培养装置，其特征在于，

所述培养液出口与所述至少一个培养物腔室具有第一连接处；

所述培养液更新通道与所述至少一个培养物腔室具有第二连接处；

所述第一连接处和第二连接处中的至少一个设置有用于截留所述培养物的多孔膜。

8.根据权利要求4所述的培养装置，其特征在于，所述培养液进口、所述培养液出口和所述培养液更新通道中的至少一个集成设置于所述培养物腔室层的表面或内部。

9.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，

所述培养物腔室层包括培养板，所述培养板开设有至少一个培养通孔，

所述培养装置进一步包括密封盖，

所述密封盖盖设于所述培养板的下表面并与所述至少一个培养通孔形成所述至少一个培养物腔室。

10.根据权利要求9所述的培养装置，其特征在于，所述密封盖具有至少一个凹陷结构；

当所述密封盖盖设于所述培养板的下表面时，所述至少一个培养通孔能够与所述至少一个凹陷结构形成所述至少一个培养物腔室。

11.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养物腔室层包括：

培养板；以及

设置于所述培养板上的至少一个多孔膜，所述至少一个多孔膜与所述培养板形成所述至少一个培养物腔室，所述至少一个多孔膜附着于或者用于形成所述至少一个培养物腔室的侧壁。

12.根据权利要求11所述的培养装置，其特征在于，所述培养物腔室层进一步包括设置于所述至少一个培养物腔室的内底壁的惰性材料膜。

13.根据权利要求11所述培养装置，其特征在于，

所述培养装置进一步包括设置在所述培养板上的至少一个多孔膜支架，

所述至少一个多孔膜中的每个多孔膜贴附于所述至少一个多孔膜支架中的每个多孔膜支架的周壁上。

14.根据权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养物腔室层包括：

培养板；

开设于所述培养板上的至少一个培养通孔；

设置在所述至少一个培养通孔的每个培养通孔底端的多孔膜，所述每个培养通孔与其对应的所述多孔膜形成一个培养物腔室。

15.根据权利要求14所述的培养装置，其特征在于，所述培养液通道包括具有开口端的培养液容纳腔，所述培养液容纳腔放置于所述培养板下方。

16.根据权利要求14所述的培养装置，其特征在于，所述多孔膜表面附着惰性材料。

17.根据权利要求14所述的培养装置，其特征在于，所述多孔膜形成凹陷结构。

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