CN116751679A - 一种低损失率的自动化细胞培养设备 - Google Patents
一种低损失率的自动化细胞培养设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116751679A CN116751679A CN202310475152.6A CN202310475152A CN116751679A CN 116751679 A CN116751679 A CN 116751679A CN 202310475152 A CN202310475152 A CN 202310475152A CN 116751679 A CN116751679 A CN 116751679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- cell culture
- culture
- mixing
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006727 cell loss Effects 0.000 description 4
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 4
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 239000007320 rich medium Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 1
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002900 effect on cell Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical class CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004770 neurodegeneration Effects 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/16—Vibrating; Shaking; Tilting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/48—Automatic or computerized control
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/20—Heating; Cooling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
一种低损失率的自动化细胞培养设备属于生物学设备技术领域。在支撑架台面上依次安装中央控制器、混合模块、培养模块，在支撑架内部安装循环模块和气体导入模块，循环模块连接混合模块和培养模块，使培养基在二者之间循环流动；本发明实现了细胞‑营养物质混匀过程低损失率的细胞培养，并基于此研制了自动化细胞培养设备，具有大幅度提升体外培养细胞数量和质量的特点，为细胞治疗产业的发展提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明属于生物学设备技术领域，具体涉及一种低损失率的自动化细胞培养设备。
背景技术
细胞治疗作为国际战略性、前瞻性的重大科学议题，对心力衰竭、神经退行性疾病等许多缺乏有效治疗手段的重症具有明显治疗效果。规模化、高质量、安全稳定的细胞培养设备是制约细胞治疗推广的瓶颈问题。三维细胞培养技术与设备可显著提高细胞的生产效率、保证生产质量、提升应用效果，因此研制一种提升细胞产品质量、提高细胞生产数量同时具备自动化生产功能的设备有重要意义。
在细胞规模化培养中，细胞培养体积对细胞生长和代谢产物的积累有直接的影响。一般而言，较大的培养体积可以提供更多的养分和氧气供应，从而促进细胞的生长和繁殖。然而，过大的培养体积也可能带来一些问题。例如，较大的培养体积可能导致培养环境的不均匀，从而导致在不同位置的细胞存在生长差异。现有解决方案是整体培养体积后通过大量的搅拌混合提升设备内的不同位置间的环境均一性，例如区国强在专利号为CN112852633A的专利“一种干细胞规模化培养生物反应器系统”中通过增加喷射装置和搅拌装置解决生物反应罐罐体内培养液搅拌不均匀的问题。但搅拌、喷射、曝气等机械运动必然会产生剪切力对细胞造成损伤，使细胞培养过程中的细胞损耗增大，影响细胞存活并限制培养密度的提升。因此亟需一种低细胞损失率的细胞培养设备。
此外，相对于传统的人工手动培养设备，自动化生产设备可以显著提高生产效率，实现持续、高通量的培养操作，从而避免了人工操作中可能出现的繁琐和耗时的步骤。同时，搭配先进的控制系统和传感器技术，可以实时监测和调整培养环境，确保培养条件的稳定性和一致性，从而提高细胞培养的效率和质量。
综上，临床生产亟需一种低损失率、全自动的细胞培养设备，提升培养细胞的数量和质量，从而推进我国细胞治疗产业的发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有细胞体外培养技术存在的问题，提出一种低损失率、全自动的细胞培养设备，达到大幅度提高培养的细胞质量和数量的目的，为细胞治疗产业发展提供技术支持。
本申请提供了一种低损失率的自动化细胞培养设备，在支撑架台面上依次安装中央控制器、培养模块、混合模块和样本处理模块，在所述支撑架内部安装循环模块和气体导入模块；所述培养模块包括多参数变送器、传感器组、摇动模块、第一恒温箱、细胞培养罐、温度传感器、温度控制器、第一加热器、细胞筛网；所述混合模块由混合罐、搅拌桨、连接杆、搅拌电机第二恒温箱和第二加热器装配构成；所述循环模块由第一蠕动泵、第二蠕动泵、第一单向阀、第二单向阀、第一夹管阀、第二夹管阀、第一长管、第二长管、第一短管、第二短管装配构成；所述气体导入模块包括曝气盘、第一细菌过滤器和混合进气装置；所述样本处理模块包括取样管、进样管、自动取样器、试剂架、自动进样器、细胞分析仪；
在本申请的一些可能的实施方式中，所述循环模块连接混合模块和培养模块，使所述混合模块内富含营养物质的培养基流入所述培养模块，所述培养模块内的营养成分消耗殆尽的培养基流入所述混合模块中再次补充添加营养物质。
在本申请的一些可能的实施方式中，所述循环模块中第一蠕动泵与第一单向阀、第一夹管阀、第一长管、第一短管之间采用硅胶管依次串联，第二蠕动泵与第二单向阀、第二夹管阀、第二长管、第二短管之间采用硅胶管依次串联。
在本申请的一些可能的实施方式中，所述第一恒温箱固装在摇动模块上，可随其运动；所述细胞培养罐可拆卸安装于第一恒温箱中，细胞培养罐顶部盖上固装第一短管、第二长管；所述传感器组为非接触测量装置，固装在细胞培养罐内的独立小室中，传感器组通过信号线与多参数变送器连接；所述细胞筛网固定在第二长管外围，与第二长管同轴心装 配，其底部与第二长管底端留有间距；所述第一恒温箱内部安装温度传感器和第一加热器；所述温度传感器和第一加热器分别与温度控制器连接。
在本申请的一些可能的实施方式中，所述混合罐可拆卸安装于第二恒温箱中，混合罐顶部盖上固装有进样管、第一长管、第二短管；位于混合罐内部的搅拌桨通过连接杆与混合罐外部的搅拌电机连接；所述第二加热器安装在第二恒温箱内部，与温度控制器连接。
在本申请的一些可能的实施方式中，所述传感器组(220)包括溶解氧浓度传感器、pH传感器和二氧化碳浓度传感器。
本发明具有以下优点：
(1)本发明实现了可降低细胞-营养物质混匀过程中细胞损失率的细胞培养。现有的培养设备中物质的混合主要由搅拌桨和曝气盘提供，不可避免对细胞造成剪切力损伤。若单纯采用摇动机构进行混合，随着培养体系的增加，液体表面与空气接触进行氧气的传输，培养罐内存在明显的溶解氧浓度梯度，不足以支撑罐内全部细胞对溶解氧的需求。因此，本发明将氧气等气体的曝气和营养物质的混合从细胞培养中独立出来，另设单独的混合模块，采用传统的搅拌和曝气保证培养基内营养物质充分混合均匀，细胞培养模块则通过摇动模块的温和摇动保证细胞均匀分散，再通过循环模块将混合模块中混匀后富含营养物质的培养基和细胞培养模块中营养物质消耗的培养基流动置换，在提高营养物质传输特性和增强混合稳定性的基础上，去除了搅拌和曝气等混合动力源对细胞造成的剪切力损伤，实现细胞-营养物质混匀过程中细胞的低损失率。
(2)本发明实现了基于发明点(1)的自动化细胞培养。目前采用劳动密集型的细胞培养方式，如人工添加培养基、取样、检测、扩大培养体系等大部分操作步骤易造成污染和产生较大误差，因此改为设备自动化运行，无需大量实验员即可完成细胞的批量生产，提高细胞培养过程的可重复性和稳定性，从而满足生产需求。
附图说明
图1是一种低损失率的自动化细胞培养设备装配结构示意图；
图2是一种低损失率的自动化细胞培养设备连接原理示意图；
图3是循环模块连接结构示意图；
图4是细胞筛网装配结构示意图。
附图中标记：
100、中央控制器；200、培养模块；300、混合模块；400、循环模块；500、气体导入模块；600、样本处理模块；700、支撑架；210、多参数变送器；220、传感器组；230、摇动模块；240、第一恒温箱；250、细胞培养罐；260、温度传感器；270、温度控制器；280、第一加热器；290、细胞筛网；310、混合罐；320、搅拌桨；330、连接杆；340、搅拌电机；350、第二恒温箱；360、第二加热器；410、第一蠕动泵；411、第二蠕动泵；420、第一单向阀；421、第二单向阀；430、第一夹管阀；431、第二夹管阀；440、第一长管；450、第一短管；460、第二长管；470、第二短管；510、曝气盘；520、第一细菌过滤器；530、混合进气装置；610、取样管；620进样管、自动取样器630、试剂架640、自动进样器650、细胞分析仪660。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本申请，本领域技术人员应当理解，在下文的各实施方式中给出了众多的具体细节。没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实施方式中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段和元件未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。
如图1～图4，本申请的实施例提供了一种低损失率的自动化细胞培养设备，在支撑架700台面上依次安装中央控制器100、培养模块200、混合模块300和样本处理模块600，在所述支撑架700内部安装循环模块400和气体导入模块500；所述的培养模块200包括多参数变送器210、传感器组220、摇动模块230、第一恒温箱240、细胞培养罐250、温度传感器260、温度控制器270、第一加热器280、细胞筛网290；所述的混合模块300由混合罐310、搅拌桨320、连接杆330、搅拌电机340第二恒温箱350和第二加热器360装配构成；所述循环模块400由第一蠕动泵410、第二蠕动泵411、第一单向阀420、第二单向阀421、第一夹管阀430、第二夹管阀431、第一长管440、第一短管450、第二长管460、第二短管470装配构成；所述气体导入模块500包括曝气盘510、第一细菌过滤器520和混合进气装置530；所述样本处理模块600包括取样管610、进样管620、自动取样器630、试剂架640、自动进样器650、细胞分析仪660；
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述循环模块400连接混合模块300和培养模块200，使所述混合模块300内富含营养物质的培养基流入所述培养模块200，所述培养模块200内的营养成分消耗殆尽的培养基流入所述混合模块300中再次补充添加营养物质。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述循环模块400中第一蠕动泵410与第一单向阀420、第一夹管阀430、第一长管440、第一短管450之间采用硅胶管依次串联，第二蠕动泵411与第二单向阀421、第二夹管阀431、第二长管460、第二短管470之间采用硅胶管依次串联。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述第一恒温箱240固装在摇动模块230上，可随其运动；所述细胞培养罐250可拆卸安装于第一恒温箱240中，细胞培养罐250顶部盖上固装第一短管450、第二长管460；所述传感器组220为非接触测量装置，固装在细胞培养罐250内的独立小室中，传感器组220通过信号线与多参数变送器210连接；所述细胞筛网290固定在第二长管460外围，与第二长管460同轴心装配，其底部与第二长管460底端留有间距，用于在循环系统开启时阻拦细胞培养罐内的细胞/细胞微载体混合物随着培养基流出；所述第一恒温箱240内部安装温度传感器260和第一加热器280；所述温度传感器260和第一加热器280分别与温度控制器270连接。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述混合罐310可拆卸安装于第二恒温箱350中，混合罐310顶部盖上固装有进样管620、第一长管440、第二短管470；位于混合罐310内部的搅拌桨320通过连接杆330与混合罐310外部的搅拌电机340连接；所述第二加热器360安装在第二恒温箱350内部，与温度控制器270连接。
上述的一种低损失率的自动化细胞培养设备在使用时，培养基和氧气等营养物质在混合模块300混合均匀，混合完毕后经循环模块400进入细胞培养罐250中，细胞/细胞-微载体复合物直接在细胞培养罐250中与混匀的培养基接触，因此，细胞培养罐250中不用设置搅拌和曝气等功能的模块，避免了搅拌和曝气对细胞造成剪切力损伤，显著降低细胞培养过程的细胞损失率，在原有基础上增加细胞培养的密度，提升了培养细胞的数量。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述混合进气装置530通过气管与第一细菌过滤器520连通，曝气盘510配装在混合模块300的混合罐310内，第一细菌过滤器520通过气管与曝气盘510连通；
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述温度传感器260通过数据线与温度控制器270连通，温度传感器260实时将第一恒温箱240内部温度反馈给温度控制器270；所述温度控制器270利用通讯线连接第一恒温箱240内的第一加热器280和第二恒温箱350内的第二加热器360，使得第一恒温箱240和第二恒温箱350内部温度稳定；
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述取样管610通过硅胶管依次连接自动取样器630和细胞分析仪660；所述进样管620通过硅胶管连接自动进样器650和试剂架640上的试剂瓶；
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述中央控制器100通过数据线连接多参数变送器210、温度传感器260、细胞分析仪660，获取测量信号；中央控制器100通过通讯线连接摇动模块230、温度控制器270、搅拌电机340、第一蠕动泵410、第二蠕动泵411、第一夹管阀430、第二夹管阀431、混合进气装置530、自动取样器630和自动进样器650，通过测量信号反馈控制该执行器进行动作；其中所述的中央控制器100通过混合进气装置530控制通入混合罐310内的空气、二氧化碳、氧气和氮气速率、时间和通入比例；所述温度传感器260通过数据线与温度控制器270连通，温度传感器260实时将第一恒温箱240内部温度反馈给温度控制器270；所述温度控制器270利用通讯线连接第一恒温箱240内的第一加热器280和第二恒温箱350内的第二加热器360，使得第一恒温箱240和第二恒温箱350内部温度稳定。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述中央控制器100根据所述样本处理模块600中细胞分析仪660获得的信息判断细胞所处的培养阶段，根据内置模型中该阶段细胞所需的环境信息，调整所述混合罐310中搅拌转速，调节混合进气装置530中空气、氮气、二氧化碳、氧气这四种气体的流量调节器的开度和通入时间；在中央控制器100判定细胞处于指定培养阶段时，控制自动进样器650将试剂架640上试剂瓶中的细胞因子加入混合罐310，通过循环模块400添加至细胞培养罐250以供细胞生长需求。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，培养环境的pH和溶解氧浓度主要依靠中央控制器100对混合进气装置530的调控实现；首先将目标设定值带入内置模型中，计算出需要通入细胞培养罐250内二氧化碳、氧气、氮气和空气的质量比例系数，中央控制器100启动混合进气装置530开始持续通入混合气体；当传感器组220检测到pH和/或溶解氧浓度中数值改变时，中央控制器100根据模型计算出四种气体需要通入比例，控制混合进气装置530中四种气体的流量调节器，改变四种混合气体的通入比例后再将混合气体持续通入细胞培养罐250直至传感器检测数值回到设定范围内。
在本实施例的一些示例性的实施方式中，所述的传感器组220包括溶解氧浓度传感器、pH传感器和二氧化碳浓度传感器；所述的第一细菌过滤器520可双向过滤气体中的细微杂质和细菌；所述的细胞分析仪660可以检测细胞形态、活细胞数量/比例、葡萄糖/尿素/乳酸/无机盐含量。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (5)
1.一种低损失率的自动化细胞培养设备，在支撑架(700)台面上依次安装中央控制器(100)、培养模块(200)、混合模块(300)和样本处理模块(600)，在所述支撑架(700)内部安装循环模块(400)和气体导入模块(500)；所述培养模块(200)包括多参数变送器(210)、传感器组(220)、摇动模块(230)、第一恒温箱(240)、细胞培养罐(250)、温度传感器(260)、温度控制器(270)、第一加热器(280)、细胞筛网(290)；所述混合模块(300)由混合罐(310)、搅拌桨(320)、连接杆(330)、搅拌电机(340)第二恒温箱(350)和第二加热器(360)装配构成；所述循环模块(400)由第一蠕动泵(410)、第二蠕动泵(411)、第一单向阀(420)、第二单向阀(421)、第一夹管阀(430)、第二夹管阀(431)、第一长管(440)、第二长管(460)、第一短管(450)、第二短管(470)装配构成；所述气体导入模块(500)包括曝气盘(510)、第一细菌过滤器(520)和混合进气装置(530)；所述样本处理模块(600)包括取样管(610)、进样管(620)、自动取样器(630)、试剂架(640)、自动进样器(650)、细胞分析仪(660)；
其特征在于，所述循环模块(400)连接混合模块(300)和培养模块(200)，使所述混合模块(300)内富含营养物质的培养基流入所述培养模块(200)，所述培养模块(200)内的营养成分消耗殆尽的培养基流入所述混合模块(300)中再次补充添加营养物质。
2.根据权利要求1所述的一种低损失率的自动化细胞培养设备，其特征在于，
所述循环模块(400)中第一蠕动泵(410)与第一单向阀(420)、第一夹管阀(430)、第一长管(440)、第一短管(450)之间采用硅胶管依次串联，第二蠕动泵(411)与第二单向阀(421)、第二夹管阀(431)、第二长管(460)、第二短管(470)之间采用硅胶管依次串联。
3.根据权利要求2所述的一种低损失率的自动化细胞培养设备，其特征在于，
所述第一恒温箱(240)固装在摇动模块(230)上，可随其运动；所述细胞培养罐(250)可拆卸安装于第一恒温箱(240)中，细胞培养罐(250)顶部盖上固装第一短管(450)、第二长管(460)；所述传感器组(220)为非接触测量装置，固装在细胞培养罐(250)内的独立小室中，传感器组(220)通过信号线与多参数变送器(210)连接；所述细胞筛网(290)固定在第二长管(460)外围，与第二长管(460)同轴心装配，其底部与第二长管(460)底端留有间距；所述第一恒温箱(240)内部安装温度传感器(260)和第一加热器(280)；所述温度传感器(260)和第一加热器(280)分别与温度控制器(270)连接。
4.根据权利要求3所述的一种低损失率的自动化细胞培养设备，其特征在于，
所述混合罐(310)可拆卸安装于第二恒温箱(350)中，混合罐(310)顶部盖上固装有进样管(620)、第一长管(440)、第二短管(470)；位于混合罐(310)内部的搅拌桨(320)通过连接杆(330)与混合罐(310)外部的搅拌电机(340)连接；所述第二加热器(360)安装在第二恒温箱(350)内部，与温度控制器(270)连接。
5.根据权利要求4所述一种低损失率的自动化细胞培养设备，其特征在于，所述传感器组(220)包括溶解氧浓度传感器、pH传感器和二氧化碳浓度传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310475152.6A CN116751679A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种低损失率的自动化细胞培养设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310475152.6A CN116751679A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种低损失率的自动化细胞培养设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116751679A true CN116751679A (zh) | 2023-09-15 |
Family
ID=87954026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310475152.6A Pending CN116751679A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种低损失率的自动化细胞培养设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116751679A (zh) |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202310475152.6A patent/CN116751679A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101353633B1 (ko) | 세포 배양 방법 및 세포 배양 실행 장치 | |
| US6635441B2 (en) | Multi-sample fermentor and method of using same | |
| US20160319234A1 (en) | Continuously controlled hollow fiber bioreactor | |
| US10041030B2 (en) | Bioreactor vessels and associated bioreactor systems | |
| CN101985600B (zh) | 一种微重力环境下翻转膜生物反应器 | |
| CN202030764U (zh) | 发酵瓶及包括该发酵瓶的生物发酵培养装置 | |
| JP2004536567A5 (zh) | ||
| CN113862402A (zh) | 一种三气体培养箱的气体浓度控制方法 | |
| Janes et al. | Demonstration of a bubble-free annular-vortex membrane bioreactor for batch culture of red beet cells | |
| Kim et al. | A hybrid bioreactor for high density cultivation of plant cell suspensions | |
| Snape et al. | How suspension cultures of Catharanthus roseus respond to oxygen limitation: Small‐scale tests with applications to large‐scale cultures | |
| CN116751679A (zh) | 一种低损失率的自动化细胞培养设备 | |
| CN202116557U (zh) | 一种小型发酵设备 | |
| CN202124632U (zh) | 干细胞培养灌流装置 | |
| CN116751680A (zh) | 一种环境参数自动调控的低损失率细胞培养设备 | |
| CN117165434A (zh) | 一种低损失率的全自动大规模细胞培养设备 | |
| CN206020212U (zh) | 一种bod在线自动监测系统 | |
| CN117143725A (zh) | 一种低损失率的仿人大规模干细胞自动培养设备 | |
| CN117143726A (zh) | 一种低损失率的仿人大规模干细胞培养设备 | |
| CN218755783U (zh) | 一种双温控驱动生物反应摇床系统 | |
| CN216337696U (zh) | 高通量藻菌微生物磁筛选装置 | |
| Malik et al. | Large-Scale Culture of Mammalian Cells for Various Industrial Purposes | |
| Allman | Bioreactors: design, operation, and applications | |
| CN214735689U (zh) | 智能生物培养箱 | |
| Harada et al. | Fermentation pilot plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |