活体细胞培养箱
技术领域
本实用新型涉及一种细胞培养的装置,尤其涉及一种活体细胞培养箱。
背景技术
人工辅助生殖技术在20世纪末期开发并应用于临床,21世纪初期在全球范围推广普及,技术开发人获得了全人类的褒扬。这一技术已经在世界范围推广普及,将继续为全体人类造福。
人工辅助生殖,是工程技术和临床医学技术的结合。临床医学的发展解决了生殖细胞的来源(主要是特定发育阶段的人类卵母细胞来源、确认精子体外授精能力)问题,明确了妊娠的生理要素;工程技术解决了体外受精问题和受精卵体外培养过程模拟体内环境的问题。这一技术系列存在体外培养环境对体内环境模拟不完备的技术现实,以及在受精和培养过程中依赖人工操作和体外操作缓冲液体系统的问题,现在通用的IVF操作方法主要是培养箱外开放环境的手工操作,箱外操作脱离了培养环境,依赖缓冲液系统,依赖培养环境外的温度控制装置,而且高度依赖操作人的操作技术和责任心,必须人工操作,操作环境的保持依赖特定的操作规则和设备,工作过程不可追溯,无法标准化。
IVF实验室序列培养操作流程简述如下(以第3日移植方式为例):依据手术计划提前准备培养液;手术抽吸卵泡液,手术助手指示术者卵泡液容器(试管)是否需要更换,术者根据提示持续抽吸或者停止抽吸;卵泡液装入试管后,手术助手放入恒温试管架,更换新的试管容器,重复前述过程,直到术者结束抽吸,完成手术;实验室操作人将包含卵丘复合物的卵泡液取出,完整转移入捡卵容器,在低倍体视显微镜协助下快速识别卵丘细胞复合物,手工转移入缓冲液体(缓冲液容器置放在恒温平台之上),手工冲洗后移入授精培养液(授精培养液容器放置在恒温平台之上),转移到培养箱环境,在规定的时间加入精子液滴(培养箱外),培养箱内完成授精后在规定的时间手工脱除颗粒细胞(培养箱外),在培养箱外快速转移受精卵到卵裂培养液,在规定的时间完成移植或冻融保存,也可以继续培养到囊胚状态后移植或冻融;如果操作人决定进行卵胞浆内单精子显微注射授精,实验室操作人须制作缓冲液液滴系统,准备授精培养皿,在具有恒温平台装置的倒置显微镜下完成显微注射授精,然后将授精后的细胞手工转移入培养皿(授精培养液滴),置入培养箱内,继续培养。
这一工作体系中,培养液滴在开放环境和培养箱内人工环境多次转移,目标细胞也在不同的液体环境中多次转移,细胞转移依赖操作人手工完成(使用手持吸管工具手工操作单细胞,需严格避免气泡产生等操作失误),培养环境不连续,也容易出现细胞丢失和损伤;这一工作体系中,细胞培养环境无法标准化,任意两组细胞操作过程不能严格比较,任意两组培养过程不能严格比较,操作过程无法监控,只能从移植结果上判断操作是否成功。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种活体细胞培养箱,能够提供连续的、标准化的细胞培养环境,避免细胞丢失和损伤等问题,提高培养质量。
本实用新型提供了一种活体细胞培养箱,包括主培养箱体和副培养箱体,所述主培养箱体和副培养箱体之间通过设置自动气密门来实现箱体内部的连通/隔开;所述主培养箱体/副培养箱体内设有用于承载活体细胞的培养载体;所述主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于对所述活体细胞进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置;所述主培养箱体/副培养箱体内/外设有用于在所述自动气密门打开的时候带动所述培养载体往返于所述主培养箱体和副培养箱体之间的培养载体驱动装置,从而使所述培养载体上的活体细胞进入主培养箱体/副培养箱体内以进行对应的操作模式。
作为上述方案的改进,所述主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于控制调整主培养箱体/副培养箱体内的温度、湿度、压力和气体分压的环境管理装置。
作为上述方案的改进,所述操作模式装置包括但不限于卵丘复合物分选和直接授精模式装置、冷冻模式装置、冻融细胞复苏模式装置以及移植模式装置。
作为上述方案的改进,在所述主培养箱体/副培养箱体外部还包括中央控制器,用于与所述培养载体驱动装置连接,从而控制所述培养载体驱动装置带动所述培养载体到所述主培养箱体/副培养箱体的特定位置上。
作为上述方案的改进,所述主培养箱体/副培养箱体内/外还设有用于控制所述自动气密门打开/关闭的自动气密门驱动装置。
作为上述方案的改进,所述副培养箱体上设有与外界连通的流路,通过所述流路接收外界送入的待培养活体细胞或向外界送出培养后的活体细胞。
作为上述方案的改进,所述主培养箱体/副培养箱体内还分别设置有图像获取装置,用于对应获取主培养箱体/副培养箱体内的所述培养载体上的活体细胞图像信息。
作为上述方案的改进,所述培养载体表面上设有多个用于承载活体细胞液滴的凹坑,且所述凹坑表面均为超疏水表面。
作为上述方案的改进,所述培养载体表面上在每一所述凹坑的边缘凸起设置闭合环状的限制部,且所述限制部的表面为亲油表面。
与现有技术相比,本实用新型公开的活体细胞培养箱通过在主培养箱体和副培养箱体之间通过设置自动气密门来实现箱体内部的连通/隔开,且主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于对活体细胞(液滴)进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置,然后通过培养载体驱动装置在所述自动气密门打开的时候带动所述培养载体往返于所述主培养箱体和副培养箱体之间,从而使所述培养载体上的活体细胞进入主培养箱体/副培养箱体内以进行对应的操作模式。因此,整个培养过程都在培养箱内,通过控制主培养箱体和副培养箱体之间的细胞培养环境连续,从而可以有效避免细胞丢失和损伤等问题。另外,通过标准化主培养箱体和副培养箱体的细胞培养环境,从而可以有效监控整个操作过程,利于操作成功。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种活体细胞培养箱的结构示意图。
图2是本实用新型实施例中一种活体细胞培养载体的结构的俯视示意图。
图3是本实用新型实施例中一种活体细胞培养载体的结构的剖面示意图。
图4是本实用新型实施例中一种活体细胞培养载体的放大结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
参见图1,是本实用新型实施例提供的一种活体细胞培养箱的结构示意图。该活体细胞培养箱100包括主培养箱体101和副培养箱体102,所述主培养箱体101和副培养箱体102之间通过设置自动气密门103来实现箱体内部的连通/隔开。所述活体细胞培养箱100还包括自动气密门驱动装置108,该自动气密门驱动装置108控制所述自动气密门103的打开/关闭。该自动气密门驱动装置108可设于培养箱体101/副培养箱体102的内部或外部,可以通过与自动气密门103接触/不接触的方式来控制自动气密门103的打开/关闭。
所述主培养箱体101/副培养箱体102内设有用于承载活体细胞(液滴)的培养载体1。而所述活体细胞培养箱100还设有用于在所述自动气密门103打开的时候带动所述培养载体1往返于所述主培养箱体101和副培养箱体102之间的培养载体驱动装置105。该培养载体驱动装置105可设于主培养箱体101/副培养箱体102的内部或外部,可以通过与培养载体1接触/不接触的方式来带动所述培养载体1移动。
所述主培养箱体101/副培养箱体102内分别设有用于对所述活体细胞(承载于培养载体1上)进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置110。其中,该操作模式装置包括但不限于直接授精模式装置、冷冻模式装置、冻融细胞复苏模式装置以及移植模式装置。例如,在主培养箱体101内部设置直接授精模式装置,而在副培养箱体102内设置冷冻模式装置、冻融细胞复苏模式装置以及移植模式装置。当通过外置开放环境内的卵丘细胞复合物分选装置获得的卵丘复合物进入副培养箱体102内时(承载于培养载体1上)后,通过控制自动气密门103打开,将培养载体1从副培养箱体102移动到主培养箱体101内部,并通过主培养箱体101内部的直接授精模式装置对培养载体1上的卵丘复合物进行受精模式操作。待受精模式操作完成后,若需要进行移植模式、冷冻模式或冻融细胞复苏模式,则通过控制自动气密门103打开,将培养载体1从主培养箱体101移动到副培养箱体102内部,并通过副培养箱体102内部的移植模式装置、冷冻模式装置或冻融细胞复苏模式装置进行对应的模式操作。
另外,所述主培养箱体101/副培养箱体102上设有与外界连通的流路106(本实施例中显示了流路106设在副培养箱体102上,但可理解,该流路106也可设置)主培养箱体101,通过所述流路106接收外界送入的待培养活体细胞(液滴)或向外界送出培养后的活体细胞(液滴)。优选的,在活体细胞培养箱的外界环境中,设有卵丘细胞复合物识别和分选装置107,该卵丘细胞复合物识别和分选装置107用于识别和获取卵丘细胞,并往卵丘细胞加入特定培养液后将包含卵丘细胞的液滴通过所述流路106送入到副培养箱体102内部的培养载体1,然后再通过主培养箱体101/副培养箱体102的内部装置对培养载体1上的细胞液滴进行后续的直接授精模式、冷冻模式、冻融细胞复苏模式以及移植模式等操作。
在所述主培养箱体101/副培养箱体102内分别设有用于控制调整主培养箱体/副培养箱体内的温度、湿度、压力和气体分压的环境管理装置122a、122b。通过所述环境管理装置122a、122b来监测并控制所述主培养箱体101/副培养箱体102内部的环境,从而保证各个模式操作的稳定性和连续性。
所述活体细胞培养箱外部还包括中央控制器109,所述中央控制器109分别连接所述培养载体驱动装置105、自动气密门驱动装置108以及各个操作模式装置110,以控制所述培养载体驱动装置105、自动气密门驱动装置108以及各个操作模式装置110工作。
所述主培养箱体101/副培养箱体102内还分别设置有图像获取装置112、114,用于对应获取主培养箱体101/副培养箱体102内的所述培养载体上的活体细胞图像信息。而所述主培养箱体101/副培养箱体102外还设有与所述中央控制器109连接的显示器109a,所述中央控制器109根据图像获取装置112、114获取的每一标记位置的图像信息逐次储存为特定位置的图像集合,并发送给所述显示器109a进行显示。术者可以随时通过该显示器109a调阅任意标记位置的图像集合,判断卵细胞的发育状态并记录。另外,图像获取装置112、114的图像信息通过中央控制器109可以与医院的综合信息管理系统共享,术者可以随时调阅,病人也可以通过公共信息平台接收。
参见图2~4,是实施例提供的一种活体细胞培养载体1的结构示意图。该活体细胞培养载体1包括载体主体11,该载体主体11为块状结构,优选为方形或者长方形。所述载体主体11的表面111向下凹设有多个凹坑12,所述凹坑12用于承载活体细胞液滴。其中,所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为超疏水表面。例如,所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为铺设了一层超疏水材料的超疏水表面,或者所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为经过超疏水处理的超疏水表面。
所述载体主体11的表面111上在每一所述凹坑12的边缘凸起设置闭合环状的限制部13,且所述限制部13的表面为亲油表面。具有亲油表面特性的闭合环状凸起限制部13能够限制活体细胞液滴之外的培养油外溢,保证活体细胞液滴始终处于独立的培养环境。
例如,如图4所示,在所述凹坑表面121均为超疏水表面的培养载体上进行受精和培养时,含有细胞501的细胞液滴(水溶液)502在凹坑表面121的超疏水表面上呈球形,和凹坑表面121的接触面积很小,没有粘附在其表面上(相当于悬浮状态),在重力环境下可以自动精确定位到凹坑表面121(且是凹坑表面121的最低点)上。而在每一所述凹坑12的边缘凸起设置闭合环状的限制部13,且所述限制部13的表面为亲油表面,能够限制细胞液滴(水溶液)502之外的培养油503(用于覆盖凹坑表面121及置于该凹坑表面121内的细胞液滴502)外溢,从而保证细胞液滴(水溶液)502始终处于独立的培养环境。
在本实施例中,如图3所示,每一所述凹坑12的表面121为弧面,优选为半圆球面。每一所述凹坑12的大小一致,凹坑12的深度和宽度根据实验需求而设置不同。
在本实施例中,所述载体主体11上的多个凹坑12呈单行直线排列在所述载体主体11的表面111上,从而是构成的载体1为单列多单元培养载体。
本实施例使用的活体细胞培养载体通过在载体1表面上设有多个用于承载活体细胞液滴的凹坑12,且所述载体表面111以及凹坑表面121均为经过超疏水处理的超疏水表面,这样,当在这样的培养载体上进行受精和培养时,由于细胞液滴(水溶液)在培养载体的超疏水表面上呈球形,和表面的接触面积很小,没有粘附在其表面上。另外,由于载体表面上的凹坑边缘凸起设置闭合环状的限制部,且该限制部具有亲油表面特性,能够限制细胞液滴之外的培养油外溢,保证细胞液滴始终处于独立的培养环境中。因此,细胞液滴(水溶液)在重力环境下可以自动精确定位到所需要的(受精和培养)的位置上,从而利于受精和培养操作。
综上所述,本实用新型公开的活体细胞培养箱通过在主培养箱体和副培养箱体之间通过设置自动气密门来实现箱体内部的连通/隔开,且,且主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于对活体细胞(液滴)进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置,然后通过培养载体驱动装置在所述自动气密门打开的时候带动所述培养载体往返于所述主培养箱体和副培养箱体之间,从而使所述培养载体上的活体细胞进入主培养箱体/副培养箱体内以进行对应的操作模式。因此,整个培养过程都在培养箱内,通过控制主培养箱体和副培养箱体之间的细胞培养环境连续,从而可以有效避免细胞丢失和损伤等问题。另外,通过标准化主培养箱体和副培养箱体的细胞培养环境,从而可以有效监控整个操作过程,利于操作成功。
以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。