CN208949309U - 一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，包括细胞培养罐、培养基液袋、生长因子液袋、细胞收集袋和用于调节培养条件的控制器和计算机监控系统，所述细胞培养罐内设有填充有胚胎干细胞的一次性生物反应袋。本实用新型提供的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，为细胞生长提供了良好的培养环境，有效提高了培养效率。

Description

一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置

技术领域

本实用新型属于细胞培养技术领域，具体涉及一种模拟机体内环境的细胞自动化培养装置。

背景技术

细胞培养是生物工程、生物制药、生物资源可持续性利用和细胞医疗的基础，完善的细胞培养技术体系是保证科研、生产和医学应用的关键。胚胎干细胞是从早期胚胎的内细胞分离出来的多潜能性细胞系，它与早期囊胚内细胞团相似的生物学特征，在体外能保持正常二倍体核型和未分化状态，并且有多方向分化潜能，当将它与桑椹胚聚集，或注射到胚泡腔后，能参与包括生殖系在内的各个组织器官的发育，形成生殖系嵌合体。由于有以上生物学特征，胚胎干细胞在培养细胞和动物个体之间，在体细胞和生殖细胞之间建起了桥梁。有了胚胎干细胞，人们可以体外改造动物和创造新的动物品系。而现行的胚胎干细胞培养体系在培养效率上较差，无法满足实际应用需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种模拟机体内环境的细胞自动化培养装置。

本实用新型具体技术方案如下：一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，包括细胞培养罐、培养基液袋、生长因子液袋、细胞收集袋和用于调节培养条件的控制器和计算机监控系统，所述细胞培养罐内设有填充有胚胎干细胞的一次性生物反应袋，所述一次性生物反应袋为可调节高度的呈柱形结构的塑料袋，所述一次性生物反应袋顶部设有与细胞收集袋管道连接的细胞收集出口、与培养基液袋管道连接的培养基液进口和与生长因子液袋管道连接的生长因子液进口，所述一次性生物反应袋内设有搅拌器，所述搅拌器包括与一次性生物反应袋顶部固定的第一转动基座、与一次性生物反应袋底部固定的第二转动基座，所述第一转动基座的一端与电机连接，第一转动基座的另一端与第一搅拌臂的一端转动连接，所述第二转动基座的一端与第二搅拌臂的一端转动连接，所述第一搅拌臂远离第一转动基座的一端与第二搅拌臂远离第二转动基座的一端转动连接，所述第一搅拌臂与第二搅拌臂上设有搅拌叶。

本实用新型进一步设置为：所述第一搅拌臂与第二搅拌臂转动连接的角度在30～60度。

本实用新型进一步设置为：所述第一搅拌臂与第二搅拌臂的最大转动直径为一次性生物反应袋直径的1/3～2/3。

本实用新型进一步设置为：所述一次性生物反应袋底部设有加热器和温度感应器，所述加热器和温度感应器电连接至控制器和计算机监控系统。

本实用新型进一步设置为：所述一次性生物反应袋侧壁设有进气口和排气口，所述进气口与排气口通过无菌过滤器与外部连通。

本实用新型进一步设置为：所述一次性生物反应袋顶部还设有细胞取样口。

本实用新型进一步设置为：所述细胞收集出口与细胞收集袋的连接管道上、所述培养基液进口与培养基液袋的连接管道上、所述生长因子液进口与生长因子液袋的连接管道上各设有蠕动泵、流量表。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

通过在细胞培养罐内设置一次性生物反应袋，为细胞生长提供稳定的环境，而一次性的更换使用，使得各批次细胞培养期间不需要重复对一次性生物反应袋进行清洗灭菌，从而提高整个培养效率，同时也减少受到细菌污染的风险。培养基液袋、生长因子液袋与一次性生物反应袋通过管道连通，为细胞生长提供充足的营养。一次性生物反应袋中设置可转动的搅拌器，一方面可以提高细胞培养过程中细胞接受营养液的充分性，另一方面，由于一次性生物反应袋的高度可以调节，而通过第一搅拌臂与第二搅拌臂的转动连接可以实现搅拌器在一次性生物反应袋内的高度和角度调整，进而可以根据一次性生物反应袋内液体的高度对搅拌器的高度和角度进行调节，从而提高搅拌的均匀性，为细胞的生长提供了良好的培养环境。另外，整个培养装置中还设有调节培养条件的控制器和计算机监控系统，能够对培养细胞做到检测，有效提高培养效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的搅拌器结构示意图。

图中：1、一次性生物反应袋；2、细胞培养罐；3、培养基液袋；4、生长因子液袋；5、细胞收集袋；6、控制器和计算机监控系统；11、培养基液进口；12、生长因子液进口；13、细胞收集出口；14、搅拌器；15、加热器；16、温度感应器；17、进气口；18、排气口；19、细胞取样口；20、蠕动泵；21、流量表；22、电机；141、第一搅拌臂；142、第二搅拌臂；143、第一转动基座；144、第二转动基座；145、搅拌叶。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，如图1和2所示，包括细胞培养罐2、培养基液袋3、生长因子液袋4、细胞收集袋5和用于调节培养条件的控制器和计算机监控系统6，所述细胞培养罐2内设有填充有胚胎干细胞的一次性生物反应袋1，所述一次性生物反应袋1顶部设有与细胞收集袋5管道连接的细胞收集出口13、与培养基液袋3管道连接的培养基液进口11和与生长因子液袋4管道连接的生长因子液进口12，所述一次性生物反应袋1内设有用于搅拌的搅拌器14，所述搅拌器14包括与一次性生物反应袋1顶部固定的第一转动基座143、与一次性生物反应袋1底部固定的第二转动基座144，所述第一转动基座143的一端与电机22连接，第一转动基座143的另一端与第一搅拌臂141的一端转动连接，所述第二转动基座144的一端与第二搅拌臂142的一端转动连接，所述第一搅拌臂141远离第一转动基座143的一端与第二搅拌臂142远离第二转动基座144的一端转动连接，所述第一搅拌臂141与第二搅拌臂142上设有搅拌叶145。

本实用新型实施例提供一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，通过在细胞培养罐2内设置一次性生物反应袋1，为细胞生长提供稳定的环境，而一次性的更换使用，使得各批次细胞培养期间不需要重复对一次性生物反应袋1进行清洗灭菌，提高整个培养效率，同时也减少受到细菌污染的风险。培养基液袋3、生长因子液袋4与一次性生物反应袋1通过管道连通，为细胞生产提供充足的营养。在一次性生物反应袋1中设置可转动的搅拌器14，一方面可以提高细胞培养过程中细胞接受营养液的充分性，另外一方面，由于一次性生物反应袋1的高度可调节，而通过第一搅拌臂141与第二搅拌臂142的转动连接可以实现搅拌器14在一次性生物反应袋1内的高度和角度调整，进而可以根据一次性生物反应袋1内液体的高度对搅拌器14的高度和角度进行调节，从而提高搅拌的均匀性，为细胞的生长提供了良好的培养环境。另外，整个培养装置中还设有调节培养条件的控制器和计算机监控系统6，控制器和计算机监控系统6可采用现有技术，比如采用pH感应器监控细胞液中的pH值，当细胞液中pH变化时，可以通过相应pH控制器进行调节，进而使得培养细胞处于适宜的生长环境，有效提高培养效果。

作为本实用新型的进一步改进：所述第一搅拌臂141与第二搅拌臂142转动连接的角度在30～60度。在该角度范围下，第一搅拌臂141与第二搅拌臂142上的搅拌叶145能够与一次性生物反应袋1内的液体有充分的接触，有利于提高搅拌效果。

作为本实用新型的进一步改进：所述第一搅拌臂141与第二搅拌臂142的最大转动直径为一次性生物反应袋1直径的1/3～2/3。在该直径范围下，一个可以保证搅拌效果，另外一个可以减少搅拌叶145接触到一次性生物反应袋1内壁的风险。

作为本实用新型的进一步改进：所述一次性生物反应袋1底部设有加热器15和温度感应器16，所述加热器15和温度感应器16电连接至控制器和计算机监控系统6。当温度感应器16检测到一次性生物反应袋1中细胞液的温度超过正常温度(一般设置在37℃)2℃以上时，即可触发控制器和计算机监控系统6进行调节控制，进而启动或关闭加热器15。加热器15和温度感应器16的设置保证了细胞一直处于合适的温度环境，有利于保持细胞的生长活性。

作为本实用新型的进一步改进：所述一次性生物反应袋1侧壁设有进气口17和排气口18，所述进气口17与排气口18通过无菌过滤器与外部连通。排气口18和进气口17通过无菌过滤器与外部连通，减少了细胞培养环境接触细菌的风险，同时气体交换为细胞提供适宜的生长环境。例如，一次性生物反应袋中的CO₂浓度一般在5.1±0.6％的条件为最佳，通过进气口17与排气口18对一次性生物反应袋1中的CO₂浓度进行调节，有利于细胞的生长。

作为本实用新型的进一步改进：所述一次性生物反应袋1顶部还设有细胞取样口19。细胞取样口19的设置可以随时对一次性生物反应1内的细胞进行取样，再对取样细胞做进一步的细胞生长情况观察，可及时发现问题，减少意外风险的发生。

作为本实用新型的进一步改进：所述细胞收集出口13与细胞收集袋5的连接管道上、所述培养基液进口11与培养基液袋3的连接管道上、所述生长因子液进口12与生长因子液袋4的连接管道上各设有蠕动泵20、流量表21。蠕动泵20相比其他液体输送泵在流量输送稳定性上和细胞液不接粗泵体上有明显优势，蠕动泵20可以保证培养基液、生长因子液和细胞液的稳定输送。流量表21的设置可以观测流量大小和变化情况，便于及时调节。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，包括细胞培养罐(2)、培养基液袋(3)、生长因子液袋(4)、细胞收集袋(5)、用于调节培养条件的控制器和计算机监控系统(6)，所述细胞培养罐(2)内设有填充有胚胎干细胞的一次性生物反应袋(1)，所述一次性生物反应袋(1)为可调节高度的呈柱形结构的塑料袋，所述一次性生物反应袋(1)顶部设有与细胞收集袋(5)管道连接的细胞收集出口(13)、与培养基液袋(3)管道连接的培养基液进口(11)和与生长因子液袋(4)管道连接的生长因子液进口(12)，所述一次性生物反应袋(1)内设有搅拌器(14)，所述搅拌器(14)包括与一次性生物反应袋(1)顶部固定的第一转动基座(143)、与一次性生物反应袋(1)底部固定的第二转动基座(144)，所述第一转动基座(143)的一端与电机(22)连接，第一转动基座(143)的另一端与第一搅拌臂(141)的一端转动连接，所述第二转动基座(144)的一端与第二搅拌臂(142)的一端转动连接，所述第一搅拌臂(141)远离第一转动基座(143)的一端与第二搅拌臂(142)远离第二转动基座(144)的一端转动连接，所述第一搅拌臂(141)与第二搅拌臂(142)上设有搅拌叶(145)。

2.根据权利要求1所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述第一搅拌臂(141)与第二搅拌臂(142)转动连接的角度在30～60度。

3.根据权利要求2所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述第一搅拌臂(141)与第二搅拌臂(142)的最大转动直径为一次性生物反应袋(1)直径的1/3～2/3。

4.根据权利要求1所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述一次性生物反应袋(1)底部设有加热器(15)和温度感应器(16)，所述加热器(15)和温度感应器(16)电连接至控制器和计算机监控系统(6)。

5.根据权利要求4所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述一次性生物反应袋(1)侧壁设有进气口(17)和排气口(18)，所述进气口(17)与排气口(18)通过无菌过滤器与外部连通。

6.根据权利要求4所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述一次性生物反应袋(1)顶部还设有细胞取样口(19)。

7.根据权利要求1所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，其特征在于，所述细胞收集出口(13)与细胞收集袋(5)的连接管道、所述培养基液进口(11)与培养基液袋(3)的连接管道、所述生长因子液进口(12)与生长因子液袋(4)的连接管道上各设有蠕动泵(20)、流量表(21)。