CN206666557U - 复合式智能一体化培养器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物、生命科学及医疗器械领域，公开了一种复合式智能一体化培养器，包括：超净工作台、培养箱和CO₂气体钢瓶；超净工作台的操作台面上方通过玻璃面板与外界隔离成一个密闭的操作空间；培养箱直接镶嵌在超净工作台的操作空间内；CO₂气体钢瓶位于超净工作台的操作空间外面，并通过输气管连接到培养箱，为培养箱输送CO₂气体。实现细胞培养箱与超净工作台的一体化，在超净工作台洁净的环境内对细胞进行操作后，不用拿出超净工作台，直接放置在内嵌式的培养箱内，不必专门建造细胞房，节省了建设成本和维护费用，降低了细胞培养的运行费用，节约了空间，提高了空间的实用效率。

Description

复合式智能一体化培养器

技术领域

本实用新型涉及生物、生命科学及医疗器械领域，特别涉及一种经济实用的复合式智能一体化培养器。

背景技术

细胞是构成机体的基本结构和功能单元，细胞或单细胞生物是研究生命现象和生命运行规律常用的对象，单细胞或简单组织也是研究病理、病理机制、药物敏感性、新药研发、临床治疗方案制定及修正等的常规模式。细胞培养是保证细胞离体后，在一定时间内存活的常规、常用技术。

由于细胞存活对生存环境的要求苛刻，除了保证细胞正常的营养支持、代谢废物清除、pH值稳定、温度稳定等以外，还必须保证培养的细胞不受到污染，污染通常来自细胞培养小环境的空气。

为了防止来自空气的气溶胶(粘合微生物的载体)的污染，需要建设一个密闭的空气过滤系统，保证空气一定的温度、湿度、气压，过滤除去空气中存在的气溶胶微生物，构成一个所谓的“细胞房”。在该细胞培养房内能进行：无菌操作、孵育、制备、清洗、消毒灭菌处理和储藏这六方面的工作。

建设一间细胞房，一般地，在建筑物内，需要采用无污染、无辐射、光洁、不吸潮、耐消毒、耐擦洗、不挂水的材料，比如常用的彩钢板；地面采用自流平或无尘PVC地板，八个角必须圆弧角。除去常规照明外，还必须设计和构建空气净化系统。

在洁净的细胞房里面，还要安装设置超净台或者生物安全柜，以保持无菌操作，避免微生物及其他有害因素的影响。

培养箱，也称作孵育箱，也需清洁无尘，因此也应设置在干扰少而非来往穿行的区域。孵育可在孵育箱或可控制温度的温室中进行，后者费用高，一般实验室多采用孵育箱进行工作。

如果作为临床应用级别的细胞培养，必须严格按照GMP标准建设；如果是培养细菌或病毒，必须严格按照生物安全级别2、3、4(P2、P3、P4)的对应标准建设。符合这些标准的高端配置，建造成本、维护成本及运行成本都非常高昂。

但是，作为普通科学研究级别的细胞培养，建造和使用恒温恒湿空气过滤式的细胞房、再内置超净台(生物安全柜)、培养箱，显然是浪费建造空间、浪费建造材料、浪费建造人工、浪费运行能源(需要24小时开机不间断运行)。

因此，针对科研型的细胞培养需求，细胞培养体系急需要改变。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种复合式智能一体化培养器，也可以称为“自带超净工作台的细胞培养系统”或“节能免房智能化细胞培养系统”，不必专门建造细胞房，节省了建设和维护费用，省却了大量的运行费用，节约了大量空间，提高了空间的实用效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种复合式智能一体化培养器，包括：

超净工作台、培养箱和CO₂气体钢瓶；

超净工作台的操作台面上方通过玻璃面板与外界隔离成一个密闭的操作空间；

培养箱镶嵌在超净工作台的操作空间内；

CO₂气体钢瓶位于超净工作台的操作空间外面，并通过输气管连接到培养箱，为培养箱输送CO₂气体。

本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

把培养箱直接镶嵌在超净工作台里面，实现细胞培养箱与超净工作台的一体化，在超净工作台洁净的环境内对细胞进行操作后，不用拿出超净工作台，直接放置在内嵌式的细胞培养箱内，不必专门建造细胞房，节省了建设和维护费用，省却了大量的运行费用，节约了大量空间，提高了空间的实用效率。

进一步地，超净工作台内置的培养箱具备普通细胞培养箱的一切功能，恒温恒湿，CO₂浓度5％，清洁无尘。培养箱上设置人机操作界面，便于观察和设置培养箱内的各项参数，使用起来更加方便。

进一步地，培养箱的控制系统参数可以无线与手机通讯，及时将每一件培养器皿(二维码或条码识别)的参数(比如更换培养液的时间)反映在操作人员手机上，并到时提示；或者参数变化时，手机报警。

进一步地，内置的细胞培养箱内部层架设计，外形紧凑，构建部件放置于超净工作台的机体上，实现与超净工作台的一体化，节约空间，提高空间利用率。

进一步地，培养箱内部设置气体浓度传感器，并通过单片机控制气体浓度，保证培养箱内气体浓度的恒定。

进一步地，培养箱内设有DHA(直接加热气套式系统)可增加培养箱内部有效容积，确保培养箱内高精度高稳定的温度环境。

进一步地，培养箱的构成部件，可以设置在超净工作台的机身上，完全与超净工作台一体化设计、一体化建造，培养箱不再是独立的单元，形成复合式一体化培养箱。

进一步地，超净工作台的操作台面上方的玻璃面板是可以自动升降的，通过玻璃面板的升降来打开或关闭超净工作台的操作台面上方的操作空间。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式中一种复合式智能一体化培养器的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型第一实施方式涉及一种复合式智能一体化培养器。图1是该复合式智能一体化培养器的结构示意图。

具体地说，如图1所示，该复合式智能一体化培养器包括：

超净工作台1、培养箱2和CO₂气体钢瓶3。

超净工作台1的操作台面11上方通过玻璃面板13与外界隔离成一个密闭的操作空间。

超净工作台的工作原理为：在特定的空间内，将室内空气经粗过滤器初滤，由离心风机压入静压箱，再经高效空气过滤器精滤，从高效空气过滤器送出的洁净气流以一定的均匀的断面风速通过无菌区，可以排除工作区原来的空气，将尘埃颗粒和生物颗粒带走，从而形成无尘无菌的高洁净度工作环 境。超净工作台根据气流的方向分为垂直流超净工作台(Vertical Flow Clean Bench)和水平流超净工作台(Horizontal Flow Clean Bench)；根据操作结构分为单边操作及双边操作两种形式；根据操作人员数分为单人工作台和双人工作台。超净工作台的净化级别可以通过空气过滤，达到百级。

在本实用新型的各实施方式中，超净工作台1，可以为垂直流超净工作台，也可以为水平流超净工作台；可以为单边操作超净工作台，也可以为双边操作超净工作台；可以为单人工作台，也可以为双人工作台。

超净工作台应用时应该注意以下两点：(1)超净工作台应安装在隔离好的无菌间或清洁无尘的房间内，外界人流或气流量较小的地方，以免尘土过多易使过滤器阻塞，降低净化效果，缩短其使用寿命。(2)新安装的或长期未使用的超净工作台，工作前必须对工作台和周围环境用真空吸尘器或不产生纤维的工具进行清洁工作，然后再采用药物灭菌法或紫外线灭菌进行灭菌处理。

在本实施方式中，优选地，

超净工作台1的操作台面11上方的玻璃面板13是可自动升降的。通过玻璃面板13的升降来打开或关闭超净工作台1的操作台面11上方的操作空间。当操作人员需要操作的时候，将玻璃面板13升起来，这样，操作人员可以方便地在超净工作台1的操作台面上进行操作；当操作人员操作结束的时候，及时地将玻璃面板13降下来，这样，超净工作台1的操作台面11上方的操作空间形成一个密闭的空间，能更好地保持该操作空间内无尘无菌的高洁净度工作环境。

更进一步地，超净工作台1的外侧面上还设有控制按钮12，用于控制超净工作台1的照明、空气过滤、紫外灯、加热系统和玻璃面板13的升降。另外，超净工作台1的外侧面上还可以设有指纹识别系统，用于通过指纹控制操作人员，实现身份识别。

更进一步地，优选地，玻璃面板具有自动感应系统，通过自动感应实现自动升降。

举例来说，玻璃面板可以自动感知操作人员离开操作台面的时间，超过设定的时间后，自动下降到操作台面，实现超净工作台的自动封闭，随即空气过滤系统风机停止工作，紫外灯自动开启30分钟或任何其他设定的时间；当操作人员在超净工作台前现身超过预先设定的时间时，若距离上次操作不超过设定时间，首先关闭紫外灯，然后开启空气过滤系统，最后玻璃面板自动提升至设定的高度。

在本实用新型的一个优选的实施方式中，超净工作台1的操作台面11的长度为1.2-1.5m，宽度为60-80cm。

当然，这只是一种优选的实施方式，在本实用新型的其他某些实施方式中，超净工作台1的操作台面11也可以为其他的尺寸设计，并不以此为限。

培养箱2镶嵌在超净工作台1的操作空间内。

把培养箱直接镶嵌在超净工作台里面，实现细胞培养箱与超净工作台的一体化。培养箱的构成部件，可以设置在超净工作台的机身上，完全与超净工作台一体化设计、一体化建造，培养箱不再是独立的单元，形成复合式一体化培养箱。

将培养箱的构成部件设计在超净工作台的机身上，在更换培养箱的空气过滤膜时，可以实现免于干扰培养箱的正常工作。

体外培养细胞和体内细胞一样，需要在恒定的温度下生存，大多数情况下，最适温度是37℃，温差变化一般不应超过±0.5℃，细胞在温度升高2℃时，持续数小时即不能耐受，40℃以上将很快死亡。因此，需要有能控制温度的培养箱，如具有较高灵敏度的恒温培养箱及CO₂培养箱。恒温培养箱应选隔水式或晶体管自控温培养箱，此类培养箱灵敏度高，温度控制较稳定。目前多数的细胞培养室已广泛使用CO₂培养箱。CO2培养箱的优点是能够提供进行细胞培养时所需要的一定量的CO₂(常用浓度为5％)，易于使培养液的PH保持稳定，适用于开放或半开放培养。培养细胞的器皿可用培养皿、培养板或培养瓶。当使用培养瓶时，可将瓶盖略微旋松，使培养瓶内与外界保持通气状态。由于这种培养方法培养器皿内部与外界相通，培养箱内空气必须保持清洁，应定期以紫外线照射或酒精消毒。

在本实施方式中，优选地，

培养箱2的外表面上设有人机界面21，用于显示和设定培养箱1内的气体浓度、工作模式、温度和湿度等控制参数；进一步地，培养箱2的外表面上还设有条码或二维码识别装置，用于记录和识别培养细胞的实验过程，扫描、记录培养器皿的出入，成为实验记录的一部分，并能实现与手机等无线终端的无线通讯。更进一步地，培养箱2还可以设有无线通信装置，用于将培养箱的各种控制参数发送到操作人员的无线终端。

超净工作台内置的培养箱具备普通细胞培养箱的一切功能，如恒温恒湿，CO2浓度5％，清洁无尘等。培养箱上设置人机操作界面，便于观察和设置培养箱内的各项参数，使用起来更加方便。培养箱的控制参数可以与手机等无线终端之间无线通讯，及时将每一件培养器皿(二维码或条码识别)的参数(比如更换培养液的时间)发送在操作人员手机上，并到时提示；或者参数变化时，手机报警。

培养箱1内部为层架式设计，层架上放置细胞培养皿、培养板或培养瓶。

培养箱可以设置成不同的间隔，每一个间隔放置不同的单一培养器皿，便于针对性管理。

内置的细胞培养箱内部层架设计，外形紧凑，节约空间。

培养箱1内置O₂浓度传感器、CO₂浓度传感器，并通过单片机控制培养箱1内的O₂浓度和CO₂浓度。

培养箱内部设置气体浓度传感器，并通过单片机控制气体浓度，保证培养箱内气体浓度的恒定。

需要说明的是，指纹识别系统、自动感应系统、人机界面、条码或二维码识别装置、无线通信装置、气体浓度传感器，以及单片机控制都是现有技术中的成熟技术，在此不做详细介绍。

培养箱内设有直接加热气套式系统。

培养箱内设有DHA(直接加热气套式系统)可增加培养箱内部有效容积，确保培养箱内高精度高稳定的温度环境。

培养箱1的长度为50-60cm，宽度为30-40cm，高度为30-40cm。

在本实用新型的一个优选的实施方式中，培养箱1的尺寸为40×30×50cm，内部层架设计，可放置多个细胞培养皿、培养板或培养瓶，外形紧凑节约空间。

当然，这只是一种优选的实施方式，在本实用新型的其他某些实施方式中，培养箱1也可以为其他的尺寸设计，并不以此为限。

培养箱内的温度(20-40度)是可调的。

在本实用新型的一个优选实施方式中，培养箱也可以是生物反应器。

超净工作台以及培养箱的体积大小，可以根据用户实际的要求改变。

超净工作台内壁以及培养箱的内壁，可以喷涂抗菌的纳米材料，如纳米银。纳米银可以保证不会贴附细菌。

CO₂气体钢瓶3位于超净工作台1的操作空间外面，并通过输气管31连接到培养箱2。该CO₂气体钢瓶3的输气管31上还设有减压阀32。

该复合式智能一体化培养器完全可以安置于普通实验室内，独立运行，完成传统的细胞房+超净工作台+培养箱所有的工作，节省了细胞房的建设和 维护，适用于普通科学研究级别的细胞培养。

在普通实验室内，在超净工作台1完成操作后，将细胞培养皿转移到超净工作台1内置的培养箱2里面，严格操作规程，一般也不会发生细胞污染，能够满足普通科学研究级别的细胞培养要求。

该复合式智能一体化培养器直接安置于普通实验室内即可正常运行，而不必专门建造“细胞房”，节省了细胞房的建设费用。传统细胞房的建造，费用高昂，系统构建包括：暖通、风控、自控、墙体建筑、地面建筑、弱电和强电等，建设造价大概180万/200平方。节省了细胞房的24小时运行费用(电费)，节省了细胞房的维护费用(通风系统的滤膜更换、更新，以及机械、电子设备的老化)等；同时，节约了大量的空间(不用单独建设房舍)，提高了空间的使用效率。

当然，该复合式智能一体化培养器更是可以放置在传统的细胞房内，或放置在GMP实验室内，适用于临床应用级别的细胞培养。

综上所述，该复合式智能一体化培养器，把培养箱直接镶嵌在超净工作台里面，构成元部件整合在超净台机身上，实现细胞培养箱与超净工作台的一体化，在超净工作台洁净的环境内对细胞进行操作后，不用拿出超净工作台，直接放置在内嵌式的细胞培养箱内，不必专门建造细胞房，节省了建设成本和维护费用、运行费用，节约了大量空间，提高了空间的实用效率。

需要说明的是，本实用新型各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本实用新型所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本实用新型的创新部分，本实用新型上述各设备实施方式并没有将与解决本实用新型所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单 元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种复合式智能一体化培养器，其特征在于，包括：

超净工作台、培养箱和CO₂气体钢瓶；

所述超净工作台的操作台面上方通过玻璃面板与外界隔离成一个密闭的操作空间；

所述培养箱镶嵌在所述超净工作台的操作空间内；

所述CO₂气体钢瓶位于所述超净工作台的操作空间外面，并通过输气管连接到所述培养箱，为所述培养箱输送CO₂气体。

2.根据权利要求1所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述培养箱的外表面上设有人机界面，用于显示和设定所述培养箱内的气体浓度、工作模式、温度和湿度；所述培养箱的外表面上还设有条码或二维码识别装置，用于记录和识别细胞培养的实验过程；所述培养箱还设有无线通信装置，用于将所述培养箱的参数发送到操作人员的无线终端。

3.根据权利要求1所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述培养箱内部为层架式设计，层架上放置细胞培养皿、培养板或培养瓶。

4.根据权利要求1所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述培养箱内置O₂浓度传感器、CO₂浓度传感器，并通过单片机控制所述培养箱内的O₂浓度和CO₂浓度。

5.根据权利要求1所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述培养箱内设有直接加热气套式系统。

6.根据权利要求1所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述超净工作台的操作台面上方的玻璃面板是可自动升降的。

7.根据权利要求6所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述超净工作台的外侧面上还设有控制按钮，用于控制所述超净工作台的照明、空气过滤、紫外灯、加热系统和所述玻璃面板的自动升降；所述超净工作台的外侧面上还设有指纹识别系统，用于通过指纹控制操作人员。

8.根据权利要求6所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，所述玻璃面板具有自动感应系统，通过自动感应实现自动升降。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，该复合式智能一体化培养器放置在普通实验室内，适用于普通科学研究级别的细胞培养。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的复合式智能一体化培养器，其特征在于，该复合式智能一体化培养器放置在传统的细胞房内，或放置在GMP实验室内，适用于临床应用级别的细胞培养。