CN206014949U - 一种用于细胞培养的营养液供给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供一种用于细胞培养的营养液供给装置，涉及细胞培养技术领域，为了可以准确掌握营养液的酸碱度和溶氧量，进而提高细胞生长或实验的数据准确性而发明。一种用于细胞培养的营养液供给装置，包括气体溶解器，所述气体溶解器内部设有混合腔，所述气体溶解器开设有与所述混合腔连通的进气口、进液口以及出液口，所述进气口连接有气源，所述进液口连接有营养液储罐，所述出液口连接有出液管。本实用新型用于细胞培养的营养液供给。

Description

一种用于细胞培养的营养液供给装置

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种用于细胞培养的营养液供给装置。

背景技术

细胞培养泛指所有体外培养，其含义是指从动物活体体内取出组织，通过机械的方法或酶消化的方法将组织分离成单细胞，模拟体内生理环境等特定的体内条件下，进行孵育培养，使之生存并生长。为了细胞的生长，需要为细胞培养不断提供营养液。

现有的细胞培养供给营养液的方式一般为：将细胞接种于反应器内，再通过输送管道为细胞或组织提供营养液供其生长，同时，为了细胞生长环境的需要，还设有可通入气体(二氧化碳或氧气)的管道，其中，二氧化碳主要为了调节营养液的酸碱度，氧气主要为了调节营养液的溶氧量。

但现有技术中存在以下问题：营养液先进入反应器内，再通入气体来调节营养液的酸碱度和溶氧量，调节过程比较缓慢，而且，由于细胞是在营养液内生长，简单的把气体通入培养器内，营养液具体溶解了多少气体并不能掌握，进而可能影响细胞生长或实验的准确性。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种用于细胞培养的营养液供给装置，可以准确掌握营养液的酸碱度和溶氧量，进而提高细胞生长或实验的数据准确性。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种用于细胞培养的营养液供给装置，包括气体溶解器，所述气体溶解器内部设有混合腔，所述气体溶解器开设有与所述混合腔连通的进气口、进液口以及出液口，所述进气口连接有气源，所述进液口连接有营养液储罐，所述出液口连接有出液管。

进一步地，所述混合腔内设有多个中空纤维管，多个所述中空纤维管的两端分别与所述进液口和所述出液口连通，所述进气口与多个所述中空纤维管之间的间隙空间连通。

进一步地，所述营养液储罐与所述气体溶解器之间连通有营养液缓冲罐，所述营养液缓冲罐内设有液面监测装置。

进一步地，所述气源包括二氧化碳气源和氧气气源，所述二氧化碳气源和氧气气源均与所述进气口连通。

进一步地，所述二氧化碳气源与所述进气口之间设有第一阀门，所述氧气气源与所述进气口之间设有第二阀门。

更进一步地，所述出液管连接有酸碱度传感器。

更进一步地，所述出液管连接有溶氧量传感器。

进一步地，还包括控制装置，所述控制装置与所述酸碱度传感器以及所述第一阀门连接，所述控制装置可根据所述酸碱度传感器检测到的数据，控制所述第一阀门打开或关闭。

进一步地，还包括控制装置，所述控制装置与所述溶氧量传感器以及所述第二阀门连接，所述控制装置可根据所述溶氧量传感器检测到的数据，控制所述第二阀门打开或关闭。

进一步地，所述气体溶解器开设有与所述混合腔连通的出气口，所述出气口设有第三阀门。

本实用新型实施例提供的用于细胞培养的营养液供给装置，由于设置了气体溶解器，且气体溶解器内设有混合腔，营养液通过进液口从营养液储罐进入混合腔，通过进气口通入细胞培养所需的气体，这样，气体与营养液在混合腔内充分接触并混合，以使营养液在进入达到合适的酸碱度和溶氧量。相比现有技术，营养液的细胞培养环境配比在反应器之前完成，这样不仅可以节省营养液环境配比的时间，且可以准确掌握营养液的酸碱度和溶氧量，进而提高细胞生长或实验的数据准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于细胞培养的营养液供给装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于细胞培养的营养液供给装置中气体溶解器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于细胞培养的营养液供给装置中设有营养液缓冲罐的结构示意图。

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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实施例提供一种用于细胞培养的营养液供给装置，如图1所示，包括气体溶解器1，气体溶解器1内部设有混合腔11，气体溶解器1开设有与混合腔11连通的进气口12、进液口13以及出液口14，进气口12连接有气源，进液口13连接有营养液储罐2，出液口14连接有出液管3。

本实用新型实施例提供的用于细胞培养的营养液供给装置，由于设置了气体溶解器1，且气体溶解器1内设有混合腔11，营养液通过进液口13从营养液储罐2进入混合腔11，通过进气口12通入细胞培养所需的气体，这样，气体与营养液在混合腔11内充分接触并混合，以使营养液达到合适的酸碱度和溶氧量。相比现有技术，营养液的细胞培养环境配比在反应器之前完成，这样不仅可以节省营养液环境配比的时间，且可以准确掌握营养液的酸碱度和溶氧量，进而提高细胞生长或实验的数据准确性。

需要说明的是，经过气体溶解器1内的营养液具备培养细胞所需的酸碱度和溶氧量后，需要供给细胞反应器，此时，需要设置输送泵来输送营养液，输送泵可以与出液管3连通，将气体溶解器1内的营养液直接输送至细胞反应器内，也可以是如图1所示，营养液储罐2与气体溶解器1之间连通有输送泵21。输送泵21可以将营养液储罐2内的营养液输送至气体溶解器1内，同时，由于输送泵21的作用，可将气体溶解器1内的营养液进一步地从出液口14输出，进而可以使营养液进入细胞反应器内。如图1所示，在营养液储罐2与气体溶解器1之间可安装控制阀门131，当进入气体溶解器1内的营养液足够时，关闭控制阀门131，可停止营养液的输送。

气体溶解器1内设有混合腔11，混合腔11的作用是使营养液与二氧化碳气体或氧气气体充分接触交换，以使营养液的酸碱度和溶氧量达到需要的条件，其中，混合腔11可以是可容纳营养液和气体的腔室，这样，营养液与气体处于一个腔室内进行交换。但是，只设置一个腔室，并将营养液与气体都通入，营养液位于腔室下方，气体位于腔室上方，而营养液与气体接触部分只有营养液的液面表面，并不能充分接触，因此气体溶解的效果并不好，因此，如图2所示，在混合腔11内设有多个中空纤维管111，多个中空纤维管111的两端分别与进液口13和出液口14连通，进气口12与多个所述中控纤维管111之间的间隙空间连通。这样，多个中空纤维管111形成营养液流动通道，多个中空纤维管111之间的间隙空间形成气体流动通道，营养液和气体可通过中空纤维管发生交换，相比较营养液与气体处于一个腔室内进行交换的方案，营养液与气体的接触面积显著增大，增幅可达到几百倍，进而使营养液可与气体充分接触交换，提高了营养液的气体溶解效果。

需要说明的是，多个中空纤维管111可与进气口12连通，多个中空纤维管111之间的间隙空间两端可分别与进液口13和出液口14连通，同样可以使营养液与气体充分接触交换，提高营养液的气体溶解效果。

如图3所示，为了缓冲输送泵21输送营养液对气体溶解器1内混合腔的压力，如图3所示，营养液储罐2与气体溶解器1之间连通有营养液缓冲罐4，营养液缓冲罐4内设有液面监测装置41。设置了营养液缓冲罐4后，可先将营养液输送至营养液缓冲罐4内，并通过液面监测装置41对营养液缓冲罐4内营养液的液面高度实时检测，以保证营养液供给过程中提供合适的压力。由于营养液缓冲罐4将输送泵21输送的营养液的动力缓冲，因此，为了将营养液缓冲罐4内的营养液输送到气体溶解器1内，如图3所示，在营养液缓冲罐4与气体溶解器1之间设置了营养液输出泵22，用来将营养液缓冲罐4内的营养液输送到气体溶解器1内，同时，由于营养液输送泵22的作用，可将气体溶解器1内的营养液进一步地从出液口14输出，进而可以使营养液进入细胞反应器内。液面监测装置41检测营养液缓冲罐4内的营养液液面高度，保证无气泡进入输送泵22，但又有一定空间让废气从出口42排出。因此，液面监测装置41可以是能时时检测出液面高度的检测装置，或如图3所示，在最低液面和最高液面两个临界点设置检测装置，将营养液缓冲罐4内的营养液液面高度控制在合适的范围内。

需要说明的是，本实施例的用于细胞培养的营养液供给装置，为细胞反应器供给营养液，可为循环供给营养液的系统，例如，在出液管3与反应器之间设置循环泵，使营养液源源不断地流入反应器内，同时，反应器设置营养液出液口，反应器的营养液出液口与营养液缓冲罐4连通，从反应器内流出的营养液再进入营养液缓冲罐4，而后在循环泵的作用下，经过出液管3再一次进入反应器，由此，形成营养液循环供给系统，有利于营养液与培养细胞充分交换，提高营养液的利用率，其中，营养液缓冲罐4内的营养液主要是从反应器中通过循环作用进入的，进而可通过控制营养液缓冲罐4内的营养液的酸碱度及溶氧量，来了解细胞生长的环境并加以控制，使其达最优状态。在整个循环过程中，营养液存储罐4内营养液的酸碱度、溶氧量是不变的。同时，在循环供给营养液的系统中，营养液从反应器内回到营养液缓冲罐4内时，会带入部分细胞生长产生的废气。为了将这部分气体排出，如图3所示，营养液缓冲罐4上方还设置有排气口42，为了净化气体内的有害物质，同时也阻挡外界不洁气体进入，排气口42连接有空气净化器421。

由于细胞培养过程中，营养液的酸碱度和溶氧量对细胞的生长影响较大，为了可以平衡调节营养液的酸碱度，常需要在细胞培养过程中通入二氧化碳气体，为了保证营养液的溶氧量，还需要通入氧气，因此，上述气源包括二氧化碳气源和氧气气源，二氧化碳气源和氧气气源均与进气口12连通。这样，可根据不同细胞的生长需要，将二氧化碳气体或氧气气体从进气口12通入混合腔11，以保证营养液达到待细胞所需要的酸碱度和溶氧量。

对于不同的细胞，其所需的营养液的酸碱度和溶氧量不尽相同，且在进行一些实验时，常需要能很好地控制营养液酸碱度和溶氧量，因此，为了可以对通入混合腔11内的二氧化碳气体或氧气气体进行控制，如图3所示，二氧化碳气源与进气口12之间设有第一阀门121，氧气气源与进气口12之间设有第二阀门122。这样，通过第一阀门121的打开或关闭来控制二氧化碳气体的通入量，通过第二阀门122的打开或关闭来控制氧气气体的通入量，进而可以对营养液的酸碱度和溶氧量进行控制。第一阀门121和第二阀门122可采用流量调节阀，流量调节阀有等百分比、直线性、快开性、抛物线性四种流量特性，其中，线性特性的流量调节阀相对行程和相对流量成直线关系，单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。因此，可采用线性阀门来精确控制气体流量。

需要说明的是，为了对通入气体溶解器1内的二氧化碳气体或氧气气体净化过滤，如图1所示，在气源与进气口12之间可设置空气净化器123，以对通入气体溶解器1内气体净化过滤。

为了可以得到供给细胞培养的营养液酸碱度的准确数值，如图1所示，出液管3连接有酸碱度传感器31。

为了可以得到供给细胞培养的营养液溶氧量的准确数值，如图1所示，出液管3连接有溶氧量传感器32。

需要说的是，在设置了酸碱度传感器31和溶氧量传感器32后，可检测出经过气体溶解器1后的营养液内酸碱度和溶氧量的准确数值，这时，可以根据检测到的数值来确定营养液是否达到细胞培养所需的条件，同时，根据具体的情况，可手动开启或关闭上述第一阀门121或第二阀门122，来做出相应的调整，以使营养液的酸碱度和溶氧量达到细胞培养所需的条件。

如果营养液的酸碱度和溶氧量的调整由人工操作，由于需要不断的打开或关闭第一阀门121或第二阀门122，以及多次观察酸碱度传感器31和溶氧量传感器32检测到的数值，人工操作的工作量比较大，且效率较低，因此，如图1所示，可设置控制装置5(图中未示出)，控制装置5与酸碱度传感器31以及第一阀门121连接，控制装置5可根据酸碱度传感器31检测到的数据，控制第一阀门121打开或关闭。

同样的，控制装置5与溶氧量传感器32以及第二阀门122连接，控制装置5可根据溶氧量传感器32检测到的数据，控制第二阀门122打开或关闭。这样，控制装置5根据酸碱度传感器31和溶氧量传感器32检测到的数值，控制第一阀门121或第二阀门122的打开或关闭，以使营养液的酸碱度和溶氧量达到细胞培养所需的条件。相比人工操作，减少了误差，提高了效率。具体地，当酸碱度传感器31检测出营养液的酸碱度偏碱时，控制装置5控制第一阀门121打开，使二氧化碳气体进入气体溶解器1内，以将营养液的酸碱度向偏酸方向调节；当酸碱度传感器31检测出营养液的酸碱度偏酸时，控制装置5控制第一阀门121关闭，停止二氧化碳气体的通入，以使营养液的酸碱度向偏碱方向调节；当溶氧量传感器32检测到营养液内的含氧量不足时，控制装置5控制第二阀门122打开，使氧气气体进入气体溶解器1内，以提高营养液的溶氧量；当溶氧量32检测到营养液内的含氧量过高时，控制装置4控制第二阀门122关闭，以阻止氧气气体的通入。

在控制装置5根据需要将第一阀门121或第二阀门122关闭后，气体溶解器内多余的气体需要通过溶解缓慢消耗，营养液内的酸碱度和溶氧量并不能迅速调节，因此，为了在一些特殊情况下，可以及时将多余的气体排出，如图1所示，气体溶解器1开设有与混合腔11连通的出气口15，出气口15设有第三阀门151。当混合腔11内有多余气体时，可打开第三阀门151，将多余气体从排气口15排出，另外，为了防止外界不结空气对营养液进行污染，在排气口15还设有空气过滤器152，以将气体溶解器1内部与外界的不接空气隔离。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内.因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，包括气体溶解器，所述气体溶解器内部设有混合腔，所述气体溶解器开设有与所述混合腔连通的进气口、进液口以及出液口，所述进气口连接有气源，所述进液口连接有营养液储罐，所述出液口连接有出液管。

2.根据权利要求1所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述混合腔内设有多个中空纤维管，多个所述中空纤维管的两端分别与所述进液口和所述出液口连通，所述进气口与多个所述中空纤维管之间的间隙空间连通。

3.根据权利要求1所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述营养液储罐与所述气体溶解器之间连通有营养液缓冲罐，所述营养液缓冲罐内设有液面监测装置。

4.根据权利要求1所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述气源包括二氧化碳气源和氧气气源，所述二氧化碳气源和氧气气源均与所述进气口连通。

5.根据权利要求4所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述二氧化碳气源与所述进气口之间设有第一阀门，所述氧气气源与所述进气口之间设有第二阀门。

6.根据权利要求5所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述出液管连接有酸碱度传感器。

7.根据权利要求6所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述出液管连接有溶氧量传感器。

8.根据权利要求7所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述酸碱度传感器以及所述第一阀门连接，所述控制装置可根据所述酸碱度传感器检测到的数据，控制所述第一阀门打开或关闭。

9.根据权利要求8所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述控制装置与所述溶氧量传感器以及所述第二阀门连接，所述控制装置可根据所述溶氧量传感器检测到的数据，控制所述第二阀门打开或关闭。

10.根据权利要求8所述的用于细胞培养的营养液供给装置，其特征在于，所述气体溶解器开设有与所述混合腔连通的出气口，所述出气口设有第三阀门。