CN117402736B - 一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，涉及生物设备技术领域，包括主体箱，所述主体箱上方设置有培养皿，所述主体箱底部连接收集槽，所述主体箱和培养皿通过输液管连接，所述主体箱内设置有过滤桶，所述过滤桶内设置有螺纹轴，所述过滤桶内设置有与螺纹轴配合刮板。本发明通过在生物组织液进入螺纹杆内后，通过设置的限位块对排液孔进行堵塞，防止生物组织液进入过滤桶内，此时通过刮板的移动，带动卡板移动，实现对过滤桶内壁的清理，防止因外泌体堆积发生堵塞。

Description

一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器

技术领域

本发明涉及生物设备技术领域，具体为一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器。

背景技术

外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡 (30-150nm)，所有培养的细胞类型均可分泌外泌体，且外泌体天然存在于体液中，包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中，目前对外泌体的提取一般是，通过将含有外泌体的生物组织进行培养，因此外泌体存在于这些细胞的培养液中，为了从其中将外泌体提取出来，一般采用提取装置用于提取外泌体。

目前市场上的主流提取方法有试剂盒提取、超速离心法、超滤离心法、磁珠免疫法等，本发明主要对超滤离心法进行说明，超滤离心法是利用不同截留相对分子质量（MWCO）的超滤膜进行选择性分离，小分子物质会被过滤到膜的另一侧，而大于膜孔径的高相对分子质量物质则截留在超滤膜上，但目前的超滤离心过滤外泌体时，外泌体因为超滤膜孔径，所以被拦截在内部，随着过滤生物组织液的增多，外泌体增多，容易在超滤膜内壁上发生粘黏，超滤膜造成堵塞，可能造成对超滤膜的损伤，同时影响过滤的效率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，以解决过滤生物组织液时，外泌体容易在超滤膜内壁上发生粘黏，超滤膜造成堵塞，可能造成对超滤膜的损伤，同时影响过滤的效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，包括主体箱，所述主体箱上方设置有培养皿，所述主体箱底部连接收集槽，所述主体箱和培养皿通过输液管连接其特征在于：所述主体箱内设置有过滤桶，所述过滤桶内设置有螺纹轴，所述过滤桶内设置有与螺纹轴配合刮板，所述螺纹轴一端延伸至主体箱外连接传动机构，所述螺纹轴设置为中空结构，所述螺纹轴上对称开设有排液孔，所述螺纹轴内于排液孔靠近刮板的一侧设置有滑块，所述滑块上下设置有与排液孔配合的限位块，所述滑块远离排液孔的一端设置有连接轴，所述连接轴另一端设有顶块，所述顶块与过滤桶之间设置有弹簧，所述连接轴上于刮板靠近第一转轴一侧上设置有卡板，所述卡板延伸至螺纹轴外，所述螺纹轴上设置有与卡板配合的开槽，所述卡板上设置有与开槽配合的防漏板。

通过采用上述技术方案，在生物组织液进入螺纹杆内后，通过设置的限位块对排液孔进行堵塞，防止生物组织液进入过滤桶内，此时通过刮板的移动，带动卡板移动，从而使限位块移动，从而收入螺纹管内，此时生物组织液可以进入过滤桶内，同时刮板也对过滤桶内壁进行刮蹭，将外泌体收集。

本发明进一步设置为，所述传动机构包括电机、第一转轴、传动带、第二转轴，所述电机设置在主体箱上，所述电机上设置有第二转轴，所述螺纹轴延伸至主体箱外连接第一转轴，所述第一转轴和第二转轴之间通过传动带连接。

通过采用上述技术方案，实现电机带动螺纹轴转动。

本发明进一步设置为，所述过滤桶的一端设置为壶嘴结构，所述壶嘴结构与过滤桶转动连接，所述壶嘴结构壶嘴处设置有排液结构。

通过采用上述技术方案，将从过滤桶上刮蹭下的外泌体进行收集，通过壶嘴结构更方便排出。

本发明进一步设置为，所述排液结构包括固定块、气囊、第一输气管、气缸、挡板、推杆，所述固定块设置在壶嘴结构壶嘴出口处，所述固定块于壶嘴结构内的一面上设置有凹槽，其凹槽内设置有气囊，其固定块上开设有开孔，所述气囊连接第一输气管一端，所述第一输气管另一端延伸至固定块另一侧，所述固定块远离过滤桶的一侧设置有与开孔配合的挡板，所述挡板滑动设置在固定块内，所述固定块内设置有与挡板配合的气缸，所述第一输气管连接至气缸，所述气缸内滑动设置有推杆，所述推杆与挡板底部连接。

通过采用上述技术方案，通过刮板配合被收集的外泌体对气囊进行压，从而使挡板被顶起，进而使外泌体可以被排出进行收集。

本发明进一步设置为，所述过滤桶内设置有与刮板配合的引导轴，所述引导轴一端穿过刮板固定在过滤桶固定内壁上。

通过采用上述技术方案，实现对过滤桶内壁上的外泌体进行刮蹭，进而实现对外泌体的收集。

本发明进一步设置为，所述刮板靠近壶嘴结构的一侧上设置有水位检测传感器，所述引导轴靠近壶嘴结构的一端上设置触发器。

通过采用上述技术方案，在装置内水位到达一定高度之后，触发水位检测器，进而控制触发器。

本发明进一步设置为，所述输液管穿过第一转轴延伸至螺纹轴内。

通过采用上述技术方案，实现对螺纹轴内不断输送生物组织液。

本发明进一步设置为，所述主体箱底部连接有收集槽，所述收集槽上设置有连接管。

通过采用上述技术方案，实现对被甩出多余组织液，再通过收集槽对其进行收集，再通过连接管排出。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明通过设置的一套自动刮除结构，在含有外泌体的生物培养液在培养皿内培养完成后，通过输液管进入螺纹轴内，从而进入过滤桶内，随着液体的增多，过滤桶内的水位上升，从而触发设置在刮板上的水位检测装置，从而发送信号给电机，通过电机转动，带动第一转轴转动，从而使螺纹轴开始转动从而带动设置在螺纹轴上的刮板移动，刮板在引导杆的引导下向远离电机的一端移动，此时刮板失去对卡板的挤压，在弹簧的作用下，刮板向靠近刮板方向移动，带动连接轴移动，从而使限位块运动到开设在螺纹轴上的排液口下方，此时在第二弹簧的作用下限位块将排液口堵住，此时不再进入过滤桶内，再通过刮板对过滤桶内壁上的外泌体进行刮取，实现对过滤桶内壁的清理，防止因外泌体堆积发生堵塞。

2、本发明通过设置的排液结构，在刮板将过滤桶内壁上的外泌体刮除到一边后，可以挤压气囊，从而使气体进入气缸内，从而将挡板抬起，从而使外泌体通过开孔排除，再通过第一连接管连接到外部进行收集。

3、本发明通过在刮板到达引导杆另一端后，触发设置在引导杆上的触发器，发出信号使电机反转带动螺纹轴反转，带动刮板向靠近第一转轴方向移动，在运动一定位置后，带动卡板向第一转轴方向移动，从而带动限位块从排液孔中移除，此时培养液可再次进入过滤桶内。

附图说明

图1为本发明的外部正面示意图；

图2为本发明的外部侧面示意图；

图3为本发明的内部整体示意图；

图4为本发明的壶嘴结构示意图；

图5为本发明的过滤桶内部示意图；

图6为本发明的螺纹轴内部示意图；

图7为本发明图4中A处放大结构示意图；

图8为本发明图5中B处放大结构示意图；

图9为本发明图螺纹轴内部结构示意图。

图中：1、主体箱；2、培养皿；3、输液管；4、电机；5、收集槽；6、连接管；7、第一转轴；8、传动带；9、第二转轴；10、过滤桶；11、螺纹轴；12、固定块；13、排液孔；14、限位块；15、连接轴；16、防漏板；17、卡板；18、顶块；19、弹簧；20、刮板；21、引导轴；22、第一输气管；23、气缸；24、挡板；25、推杆；26、气囊；27、开孔；28、滑块；29、开槽。

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、完整的描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，如图1-图9所示，包括主体箱1，主体箱1上方设置有培养皿2，通过培养皿2对生物组织进行培养，主体箱1和培养皿2通过输液管3连接，在培养完成后通过输液管3使生物组织液进入主体箱1内进行过滤。

主体箱1内设置有过滤桶10，过滤桶10一端被限位板封闭，其主体箱1内设置有螺纹轴11，螺纹轴11一端穿过限位板延伸至过滤桶10内，另一端延伸至主体箱1外，过滤桶10内设置有与螺纹轴11配合刮板20，刮板20与过滤桶10内壁接触，螺纹轴11转动即可带动刮板20移动，为此主体箱1外设置有用于控制螺纹轴11的传动机构，当螺纹轴11带动刮板20移动时，即可对过滤桶10内壁进行刮蹭，将附着在过滤桶10内壁上的外泌体进行刮除；

同时因为螺纹轴11转动时，可能因为摩擦力带动刮板20一起转动，对过滤桶10内壁的清洁造成影响，为此过滤桶10内设置有与刮板20配合的引导轴21，引导轴21一端穿过刮板20固定在限位板上，这样在螺纹轴11带动刮板20移动时，通过引导轴21的限制，使刮板20只会沿着引导轴21径向移动，不会发生转动；

传动机构包括电机4、第一转轴7、传动带8、第二转轴9，电机4设置在主体箱1上，电机4上设置有第二转轴9，螺纹轴11延伸至主体箱1外连接第一转轴7，第一转轴7和第二转轴9之间通过传动带8连接，这样当电机4带动第二转轴9转动时可以通过传动带8传动，从而带动与第一转轴7连接的螺纹轴11转动，这样通过控制电机4即可实现控制螺纹轴11的转动。

进一步的，螺纹轴11设置为中空结构，输液管3穿过第一转轴7延伸至螺纹轴11内，螺纹轴11上对称开设有排液孔13，在生物组织液进入到螺纹轴11内后，可以通过开设的排液孔13进入到过滤桶10内，螺纹轴11内于排液孔13一侧设置有滑块28，滑块28上下设置有与排液孔13配合的限位块14，滑块28远离排液孔13的一端设置有连接轴15，连接轴15延伸至限位板一侧，与限位板之间保持一段距离，连接轴15靠近限位板一端设有顶块18，顶块18与限位板之间设置有弹簧19，连接轴15上于刮板20靠近第一转轴7一侧上设置有卡板17，卡板17延伸至螺纹轴11外，其卡板17延伸至螺纹轴11外的一端，位于刮板20靠近限位板的一侧，螺纹轴11上设置有与卡板17配合的开槽29，使卡板17可以滑动，带动卡板17移动即可带动滑块28在螺纹轴11内滑动，卡板17与螺纹杆内设置有与开槽29配合的防漏板16，防漏板16向两边延伸一个开槽29的长度，这样就可以防止生物组织液通过开槽29漏出；

刮板20上设置有水位检测传感器，水位检测传感器与电机4之间电路连接，在过滤桶10内的生物组织液达到一定高度后，可以触发电机4，使电机4带动螺纹轴11转动，所述引导轴21上设置触发器，触发器也与电机4电路连接，在电机4带动刮板20移动指定位置后，发出信号给电机4，使电机4带动螺纹轴11反向转动。

使用时，刮板20靠近限位板，挤压卡板17，同时使顶块18挤压弹簧19，此时滑块28位于排液孔13一侧，生物组织液可通过排液孔13进入到过滤桶10内，在过滤桶10内的生物组织液达到指定高度后，触发水位检测传感器，发送信号给电机4，使第二转轴9开始转动，从而带动第一转轴7转动，带动螺纹轴11转动，使刮板20开始移动，刮板20移动的同时逐渐失去对推杆25的挤压，在弹簧19的作用下开始移动，同时滑块28移动，当滑块28移动到排液孔13下方时，限位块14进入排液孔13内，从而对其进行堵塞，防止生物组织液继续进入过滤桶10内，同时过滤桶10对生物组织液进行过滤，将不需要的组织液甩出，外泌体被留在内部，此时刮板20移动对过滤桶10内壁的外泌体进行刮取，为了更方便的对外泌体进行收集，过滤桶10远离限位板的一端设置为壶嘴结构，更方便外泌体从底部流出，同时实现每次过滤完，自动将收集的外泌体排出，本装置内还提供一种排液机构；

具体的，排液结构包括固定块12、气囊26、第一输气管22、气缸23、挡板24、推杆25，固定块12设置在壶嘴结构壶嘴出口处，固定块12于壶嘴结构内的一面上设置有凹槽，其凹槽内设置有气囊26，这样当被刮板20收集的外泌体堆积增多，部分外泌体进入凹槽内，刮板20继续移动，就可以让外泌体对气囊26造成挤压，其固定块12上开设有开孔27，用于将外泌体排出，气囊26连接第一输气管22一端，第一输气管22另一端延伸至固定块12另一侧，固定块12远离过滤桶10的一侧设置有与开孔27配合的挡板24，挡板24向两边延伸滑动设置在固定块12内，固定块12内设置有与挡板24配合的气缸23，第一输气管22连接至气缸23，气缸23内滑动设置有推杆25，推杆25与挡板24底部连接，这样当气囊26被挤压，即会将其中的空气通过第一输气管22运输至气缸23内，从而向上顶出推杆25进而将挡板24顶起，使外泌体可以通过开孔27流出。

特别的，其壶嘴结构与过滤桶10连接处为转动连接，壶嘴结构不会随着过滤桶10转动。

在刮板20移动到一定位置后，对过滤桶10内壁完成清理，同时通过排液结构将外泌体排除后，触发设置在引导轴21上的触发器，发送信号给电机4，使螺纹轴11反转，带动刮板20反向移动，在移动到指定位置后，挤压卡板17，使卡板17通过连接轴15带动滑块28移动，同时将限位块14从排液孔13中移除，使生物组织液可以进入到过滤桶10内，以进行下次过滤。

主体箱1底部连接有收集槽5，在过滤桶10中不需要的生物组织液被甩出后，通过收集槽5进行收集，之后再通过设置的连接管6对被收集的组织液进行排出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，包括主体箱（1），所述主体箱（1）上方设置有培养皿（2），所述主体箱（1）底部连接收集槽（5），所述主体箱（1）和培养皿（2）通过输液管（3）连接，其特征在于：所述主体箱（1）内设置有过滤桶（10），所述过滤桶（10）内设置有螺纹轴（11），所述过滤桶（10）内设置有与螺纹轴（11）配合刮板（20），所述螺纹轴（11）一端延伸至主体箱（1）外连接传动机构，所述螺纹轴（11）设置为中空结构，所述螺纹轴（11）上对称开设有排液孔（13），所述螺纹轴（11）内于排液孔（13）靠近刮板（20）的一侧设置有滑块（28），所述滑块（28）上下设置有与排液孔（13）配合的限位块（14），所述滑块（28）远离排液孔（13）的一端设置有连接轴（15），所述连接轴（15）另一端设有顶块（18），所述顶块（18）与过滤桶（10）之间设置有弹簧（19），所述连接轴（15）上于刮板（20）靠近第一转轴（7）一侧上设置有卡板（17），所述卡板（17）延伸至螺纹轴（11）外，所述螺纹轴（11）上设置有与卡板（17）配合的开槽（29），所述卡板（17）上设置有与开槽（29）配合的防漏板（16）；

所述传动机构包括电机（4）、第一转轴（7）、传动带（8）、第二转轴（9），所述电机（4）设置在主体箱（1）上，所述电机（4）上设置有第二转轴（9），所述螺纹轴（11）延伸至主体箱（1）外连接第一转轴（7），所述第一转轴（7）和第二转轴（9）之间通过传动带（8）连接；

所述过滤桶（10）内设置有与刮板（20）配合的引导轴（21），所述引导轴（21）一端穿过刮板（20）固定在过滤桶（10）固定内壁上；

所述输液管（3）穿过第一转轴（7）延伸至螺纹轴（11）内。

2.根据权利要求1所述的一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，其特征在于：所述过滤桶（10）的一端设置为壶嘴结构，所述壶嘴结构与过滤桶（10）转动连接，所述壶嘴结构的壶嘴处设置有排液结构。

3.根据权利要求2所述的一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，其特征在于：所述排液结构包括固定块（12）、气囊（26）、第一输气管（22）、气缸（23）、挡板（24）、推杆（25），所述固定块（12）设置在壶嘴结构壶嘴出口处，所述固定块（12）于壶嘴结构内的一面上设置有凹槽，其凹槽内设置有气囊（26），其固定块（12）上开设有开孔（27），所述气囊（26）连接第一输气管（22）一端，所述第一输气管（22）另一端延伸至固定块（12）另一侧，所述固定块（12）远离过滤桶（10）的一侧设置有与开孔（27）配合的挡板（24），所述挡板（24）滑动设置在固定块（12）内，所述固定块（12）内设置有与挡板（24）配合的气缸（23），所述第一输气管（22）连接至气缸（23），所述气缸（23）内滑动设置有推杆（25），所述推杆（25）与挡板（24）底部连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，其特征在于：所述刮板（20）靠近壶嘴结构的一侧上设置有水位检测传感器，所述引导轴（21）靠近壶嘴结构的一端上设置触发器。

5.根据权利要求1所述的一种用于外泌体分泌、分离和收集的生物反应器，其特征在于：所述主体箱（1）底部连接有收集槽（5），所述收集槽（5）上设置有连接管（6）。