CN212833827U - 一种可自动加样的细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种可自动加样的细胞培养装置，包括：箱体，箱体内设置有培养仓；培养皿，设置在培养仓内；旋转夹持装置，包括承载培养皿的旋转台、夹持培养皿的夹持组件、及驱动旋转台旋转的第一电机；加液装置，包括中空设置的加液管及若干分液管，加液管竖直设置在培养仓内，上端穿过箱体顶部，下端延伸至培养皿内，分液管与加液管的下端部水平连接，分液管上设置有若干出液孔。本实用新型可以实现在细胞培养的不同阶段，从箱体外向培养皿中直接加入新鲜培养液、药品或生长因子，并在培养仓内进行培养液的混匀操作，所有步骤在无菌条件下自动完成，避免了人工取出培养皿进行加液，导致外部环境对培养液造成污染的隐患问题。

Description

一种可自动加样的细胞培养装置

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种可自动加样的细胞培养装置。

背景技术

细胞培养技术已成为当今生命科学各研究领域的基础技术和基本技能，它又是细胞工程、基因工程和生物医学工程的重要研究手段。现阶段，传统细胞培养通常是将细胞接种于培养皿中，并静态放置于密闭的培养箱中进行培养，由于细胞在生长过程中，不断摄取营养消耗培养液并向培养液中释放代谢废物，但废物积累到一定程度时，需要对培养液进行添加或更换。同时，在开展细胞培养研究过程中，需要经常在适当的时机增添生长因子或药品，以调节细胞增殖，诱导细胞分化或研究药品对细胞生长的影响。而现阶段，在往细胞培养皿中添加培养液、生长因子或药品时，通常是将培养皿从培养箱中取出，在生物安全柜人工加样完成，此后还需要进行手动摇匀，所有这些操作均易发生污染，导致细胞培养失败。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种可自动加样的细胞培养装置，从而避免现有技术中人工取放培养皿添加培养液、药品或生长因子时可能发生的污染步骤，以及随后对培养皿进行摇匀时，培养液不慎外溅遭受的外部环境污染隐患问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种可自动加样的细胞培养装置，包括：

箱体，箱体内设置有培养仓；

培养皿，设置在培养仓内，用于盛装培养液；

旋转夹持装置，包括旋转台、夹持组件及第一电机，所述旋转台设置在培养仓的底部，所述夹持组件设置在旋转台内，用于对旋转台上的培养皿进行夹持，所述第一电机用于驱动旋转台水平旋转；

加液装置，包括加液管及若干分液管，所述加液管及分液管均为中空设置，所述加液管竖直设置在培养仓内，加液管的上端穿过箱体顶部，加液管的下端延伸至培养皿内，分液管与加液管的下端部水平连接，所述分液管上设置有若干出液孔。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述旋转台由两个半圆承载盘构成，第一电机固定安装在箱体底部，第一电机的输出轴穿过培养仓底面并与两个半圆承载盘固定连接，所述半圆承载盘上设置有凹槽，两个半圆承载盘交界处之间设有安装腔，所述夹持组件设置在凹槽与安装腔内。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述夹持组件包括第一丝杠、第一锥齿轮、第二丝杠、第二锥齿轮、第三锥齿轮及伺服电机，所述伺服电机设置在安装腔内，伺服电机的输出轴与第三锥齿轮固定连接，第一丝杠及第二丝杠分别设置在两个半圆承载盘的凹槽内，第一丝杠的端部固定连接有与第三锥齿轮啮合的第一锥齿轮，第二丝杠的端部连接有与第三锥齿轮啮合的第二锥齿轮，第一锥齿轮及第二锥齿轮均设置在安装腔内，第一丝杠与第二丝杠上均设有滑块，滑块上设有夹持臂，所述滑块设置于凹槽中并且能够在凹槽中做往复运动。

进一步，优选的，所述两个半圆承载盘底部设置有若干与培养仓内底面滚动连接的滚珠，所述滚珠绕旋转台的中心轴线呈环形等间距排布。

在上述技术方案的基础上，优选的，还包括驱动装置，所述驱动装置包括第二电机、第一传动轮、第二传动轮及传动带，所述第二电机固定设置在培养仓的内顶壁，第一传动轮与第二电机的输出轴固定连接，第二传动轮与加液管的外周壁固定连接，传动带分别连接第一传动轮及第二传动轮。

进一步，优选的，所述加液装置还包括若干搅拌叶片，所述搅拌叶片与加液管水平连接，并位于分液管下方。

更进一步，优选的，所述箱体顶面上设置有轴承，所述加液管与轴承转动连接。

优选的，所述加液管顶部设置有锥形口，锥形口上活动连接有密封端盖。

优选的，所述箱体顶面设置有操控面板，所述操控面板分别与伺服电机、第一电机及第二电机电性连接。

优选的，所述箱体上还设置有箱门，所述箱门与箱体铰连接，所述箱门上设置有用于对培养仓进行观察的观察窗。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的一种可自动加样的细胞培养装置，通过在培养仓内设置旋转台，可以将培养皿放置在旋转台上，并利用旋转台内的夹持组件对培养皿进行夹持，在细胞培养的不同时间通过加液管向培养皿中添加培养液、生长因子或药品，并利用分液管上的出液孔进行导流，通过第一电机驱动旋转台水平旋转，驱动培养皿水平旋转，从而在加液过程中，通过对培养皿的旋转，对加入培养皿中的培养液、药品或生长因子进行混匀。整个操作过程，培养皿无需从箱体内取出，从箱体外向培养皿中直接加液，并在培养仓内进行培养液的混匀操作，所有步骤自动完成，避免了人工取出培养皿进行加液操作时容易发生的外部环境对细胞培养液造成污染的隐患。

(2)通过设置驱动装置，可以驱动加液管进行旋转，从而带动分液管在培养皿内发生转动，在配合旋转台旋转的前提下，进一步提高了培养皿中培养液混匀效率。

(3)通过在加液管底端设置搅拌叶片，配合驱动装置的使用，可以进一步对培养皿中培养液进行充分搅拌，使得培养皿中的混合液能够被充分混匀。

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为本实用新型公开的一种可自动加样的细胞培养装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的旋转夹持装置立体结构示意图；

图3为本实用新型公开的半圆承载盘的立体结构示意图；

图4为本实用新型公开的夹持组件的立体结构示意图；

图5为本实用新型公开的一种可自动加样的细胞培养装置的平面结构示意图；

图6为本实用新型公开的加液装置与驱动装置的装配结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种可自动加样的细胞培养装置，包括箱体1、培养皿2、旋转夹持装置3及加液装置4。

其中，箱体1内设置有培养仓11，用于为细胞培养提供温度和湿度适宜的场所。

培养皿2，设置在培养仓11内，用于盛装培养液或其他生物试剂。

旋转夹持装置3，包括旋转台31、夹持组件30及第一电机32，旋转台31设置在培养仓11的底部，培养皿2放置在旋转台31的顶面，夹持组件30设置在旋转台31内，用于对旋转台31上的培养皿2进行夹持，放置培养皿2水平移动，第一电机32用于驱动旋转台31水平旋转。

加液装置4，包括加液管41及若干分液管42，加液管41及分液管42均为中空设置，加液管41竖直设置在培养仓11内，加液管41的上端穿过箱体1顶部，加液管41的下端延伸至培养皿2内，分液管42与加液管41的下端部水平连接，分液管42上设置有若干出液孔420。

采用上述技术方案，将培养皿2放置在旋转台31上，并利用旋转台31内的夹持组件30对培养皿2进行夹持，通过加液管可以向培养皿2中添加培养液、药品或生长因子，并利用分液管42上的出液孔420进行导流，通过第一电机32驱动旋转台31水平旋转，可以驱动培养皿2水平旋转，从而在加液的过程中，通过对培养皿2的旋转，来对加入培养皿2中的培养液、药品或生长因子进行混匀。整个操作过程，培养皿2无需从箱体1内取出，从箱体1外向培养皿2中直接加液，并在培养仓11内进行培养液的混匀操作，所有工作自动完成，避免了人工取出培养皿2进行加液导致外部环境对细胞培养液造成污染的隐患。

本实用新型还通过如下技术方案进行实现。

参照附图2和3所示，为了实现对夹持组件30的安装，本实施例中的旋转台31由两个半圆承载盘310构成，半圆承载盘310上设置有凹槽311，两个半圆承载盘310交界处之间设有安装腔312，由此以来，可以使夹持组件30设置在凹槽311与安装腔312内，并将两个半圆承载盘310进行螺栓锁紧固定，使的夹持组件30与旋转台31进行装配。

为了驱动旋转台31进行水平旋转，且为了保证培养仓11内有足够的空间，第一电机32固定安装在箱体1底部，第一电机32的输出轴穿过培养仓11底面并与两个半圆承载盘310固定连接，由此实现利用第一电机32驱动整个旋转台31水平旋转。

参照附图4所示，在本实施例中，夹持组件30包括第一丝杠301、第一锥齿轮302、第二丝杠303、第二锥齿轮304、第三锥齿轮305及伺服电机306，伺服电机306设置在安装腔312内，伺服电机306的输出轴与第三锥齿轮305固定连接，第一丝杠301及第二丝杠303分别设置在两个半圆承载盘310的凹槽311内，第一丝杠301的端部固定连接有与第三锥齿轮305啮合的第一锥齿轮302，第二丝杠303的端部连接有与第三锥齿轮305啮合的第二锥齿轮304，第一锥齿轮302及第二锥齿轮304均设置在安装腔312内，第一丝杠301与第二丝杠303上均设有滑块307，滑块307上设有夹持臂308，滑块307设置于凹槽311中并且能够在凹槽311中做往复运动。

采用上述技术方案，通过伺服电机306驱动第三锥齿轮305发生旋转，第三锥齿轮305的齿面分别与第一锥齿轮302及第二锥齿轮304的齿面进行啮合传动，进而实现第一锥齿轮302及第二锥齿轮304同步发生转动，第一锥齿轮302带动第一丝杠301在凹槽311内转动，第二锥齿轮304带动第二丝杠303在凹槽311内转动，由此实现第一丝杠301及第二丝杠303上的滑块307相对或相向移动，从而调整两个滑块307上的夹持臂308之间的水平距离，进而实现对培养皿2的夹紧或松开。

为了保证旋转台31能够平稳的进行水平旋转，在本实施例中，两个半圆承载盘310底部设置有若干与培养仓11内底面滚动连接的滚珠309，滚珠309绕旋转台31的中心轴线呈环形等间距排布。由此以来，旋转台31在被第一电机32驱动发生旋转的同时，环形布置的滚珠309可以在旋转台31与培养仓11内底面之间滚动，滚珠309在起到对旋转台31支撑的同时，可以使旋转台31旋转更加平稳，避免在混液过程中液体溅出。

需要注意的是，在进行细胞培养的过程中，旋转台31是不发生旋转的。只有再进行加液的过程中才予以启动。

上述在加液过程中利用旋转台31旋转带动培养皿2水平旋转，从而对添加到培养皿2中的培养液进行混匀，为本实用新型的一种实施方式。

参照附图5和6所示，作为本实用新型的第二种实施方式，本实施例的技术方案包括驱动装置5，驱动装置5包括第二电机51、第一传动轮52、第二传动轮53及传动带54，第二电机51固定设置在培养仓11的内顶壁，第一传动轮52与第二电机51的输出轴固定连接，第二传动轮53与加液管41的外周壁固定连接，传动带54分别连接第一传动轮52及第二传动轮53。由此，通过加液管41向培养皿2进行加液的同时，利用第二电机51旋转驱动第一传动轮52发生旋转，第一传动轮52通过传动带54带动加液管41上的第二传动轮53发生转动，由此可以使加液管41在加液的同时进行转动，加液管41在转动的过程中，带动分液管42在培养皿2内进行转动，分液管42一方面通过出液孔420向培养皿2中注入培养液、药品或生长因子，另一方面分液管42在转动的过程中可以对培养皿2中的混合液进行搅拌混匀。

作为本实用新型的第二实施例，加液管41在转动的过程中，旋转台31可以停止旋转。作为一些较佳实施例，旋转台31也可以产生反向旋转，从而带动培养皿2进行转动，使得加液管41的转动方向与培养皿2的转动方向相反，进而使混合液更加均匀混合，同时提高混匀效率。

当加液管41在转动的过程中，为了使搅拌更加充分，加液装置4还包括若干搅拌叶片43，搅拌叶片43与加液管41水平连接，并位于分液管42下方。由此，分液管42在转动的过程中流出培养液、药品或生长因子，这一部分的液体向下扩散，被分液管42下方的搅拌叶片43进行搅拌，可以使整个培养皿2中混合液被充分混匀。

在本实施例中，箱体1顶面上设置有轴承44，加液管41与轴承44转动连接。由此，可以使加液管41转动的同时更加平稳。

优选的，加液管41顶部设置有锥形口45，锥形口45上活动连接有密封端盖46。通过锥形口45，可以方便向加液管41内进行加液，当不需要进行加液时，通过密封端盖46对锥形口45进行密封，具体可以通过螺纹旋拧方式与锥形口45密封连接，防止外部空气细菌等微生物进入培养仓11，对培养仓11内环境造成污染。

箱体1顶面设置有操控面板7，所述操控面板7分别与伺服电机306、第一电机32及第二电机51电性连接。通过操控面板7可以分别开启或关闭伺服电机306、第一电机32及第二电机51。

箱体1上还设置有箱门6，所述箱门6与箱体1铰连接，所述箱门6上设置有用于对培养仓11进行观察的观察窗61。通过设置箱体1，方便将装有细胞的培养皿2放置到培养仓11内，通过观察窗61也可以对培养仓11内部的情况进行观察了解。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于，包括：

箱体(1)，箱体(1)内设置有培养仓(11)；

培养皿(2)，设置在培养仓(11)内，用于盛装培养液；

旋转夹持装置(3)，包括旋转台(31)、夹持组件(30)及第一电机(32)，所述旋转台(31)设置在培养仓(11)的底部，所述夹持组件(30)设置在支撑台内，用于对旋转台(31)上的培养皿(2)进行夹持，所述第一电机(32)用于驱动旋转台(31)水平旋转；

加液装置(4)，包括加液管(41)及若干分液管(42)，所述加液管(41)及分液管(42)均为中空设置，所述加液管(41)竖直设置在培养仓(11)内，加液管(41)的上端穿过箱体(1)顶部，加液管(41)的下端延伸至培养皿(2)内，分液管(42)与加液管(41)的下端部水平连接，所述分液管(42)上设置有若干出液孔(420)。

2.如权利要求1所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述旋转台(31)由两个半圆承载盘(310)构成，第一电机(32)固定安装在箱体(1)底部，第一电机(32)的输出轴穿过培养仓(11)底面并与两个半圆承载盘(310)固定连接，所述半圆承载盘(310)上设置有凹槽(311)，两个半圆承载盘(310)交界处之间设有安装腔(312)，所述夹持组件(30)设置在凹槽(311)与安装腔(312)内。

3.如权利要求2所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述夹持组件(30)包括第一丝杠(301)、第一锥齿轮(302)、第二丝杠(303)、第二锥齿轮(304)、第三锥齿轮(305)及伺服电机(306)，所述伺服电机(306)设置在安装腔(312)内，伺服电机(306)的输出轴与第三锥齿轮(305)固定连接，第一丝杠(301)及第二丝杠(303)分别设置在两个半圆承载盘(310)的凹槽(311)内，第一丝杠(301)的端部固定连接有与第三锥齿轮(305)啮合的第一锥齿轮(302)，第二丝杠(303)的端部连接有与第三锥齿轮(305)啮合的第二锥齿轮(304)，第一锥齿轮(302)及第二锥齿轮(304)均设置在安装腔(312)内，第一丝杠(301)与第二丝杠(303)上均设有滑块(307)，滑块(307)上设有夹持臂(308)，所述滑块(307)设置于凹槽(311)中并且能够在凹槽(311)中做往复运动。

4.如权利要求2所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述两个半圆承载盘(310)底部设置有若干与培养仓(11)内底面滚动连接的滚珠(309)，所述滚珠(309)绕旋转台(31)的中心轴线呈环形等间距排布。

5.如权利要求1所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：还包括驱动装置(5)，所述驱动装置(5)包括第二电机(51)、第一传动轮(52)、第二传动轮(53)及传动带(54)，所述第二电机(51)固定设置在培养仓(11)的内顶壁，第一传动轮(52)与第二电机(51)的输出轴固定连接，第二传动轮(53)与加液管(41)的外周壁固定连接，传动带(54)分别连接第一传动轮(52)及第二传动轮(53)。

6.如权利要求1或5所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述加液装置(4)还包括若干搅拌叶片(43)，所述搅拌叶片(43)与加液管(41)水平连接，并位于分液管(42)下方。

7.如权利要求5所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述箱体(1)顶面上设置有轴承(44)，所述加液管(41)与轴承(44)转动连接。

8.如权利要求7所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述加液管(41)顶部设置有锥形口(45)，锥形口(45)上活动连接有密封端盖(46)。

9.如权利要求1所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述箱体(1)顶面设置有操控面板(7)，所述操控面板(7)分别与伺服电机(306)、第一电机(32)及第二电机(51)电性连接。

10.如权利要求1所述的一种可自动加样的细胞培养装置，其特征在于：所述箱体(1)上还设置有箱门(6)，所述箱门(6)与箱体(1)铰连接，所述箱门(6)上设置有用于对培养仓(11)进行观察的观察窗(61)。

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