CN215250936U - 贴壁细胞自动培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种贴壁细胞自动培养装置，包括中空纤维生物反应器管路系统；内循环补液管路系统，由连通于中空纤维生物反应器管路系统上的内循环补液管路和内循环废液回收管路构成；外循环补液管路系统，由连通于中空纤维生物反应器管路系统上的外循环补液管路、细胞添加管路和外循环收获管路构成。本实用新型优点在于适用于贴壁细胞的培养；能够实现中空纤维柱的中空纤维丝内腔液体自动补液、长期运行，而中空纤维丝外腔液体定时收获；实现无菌连接，提高整个装置的无菌性，并能实现自动化的补液及收获，减少人工操作，降低污染几率，大大减轻实验人员的劳动强度，提高贴壁细胞的培养效率。

Description

贴壁细胞自动培养装置

技术领域

本实用新型涉及细胞体外培养技术领域，尤其是涉及一种贴壁细胞自动培养装置。

背景技术

传统的贴壁细胞在培养时只能采用平皿、T型瓶、滚瓶等直接培养，整个培养过程自动化程度较低，无法做到自动控制DO（溶氧）、pH(酸碱度)、二氧化碳及碱、消泡和补料的添加，劳动强度大，生产效率低，且在大量的手动操作过程中稍有操作错误就极易产生污染，不得不终止再重新进行培养，难度较大，同时也限制了培养量的提升。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种贴壁细胞自动培养装置。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的贴壁细胞自动培养装置，包括：

中空纤维生物反应器管路系统；

内循环补液管路系统，由连通于所述中空纤维生物反应器管路系统上的内循环补液管路和内循环废液回收管路构成；及

外循环补液管路系统，由连通于所述中空纤维生物反应器管路系统上的外循环补液管路、细胞添加管路和外循环收获管路构成。

进一步的，所述中空纤维生物反应器管路系统包括：

中空纤维柱，由成束的中空纤维丝内腔、和成束的中空纤维丝与中空纤维柱壳体形成的外腔构成，其上具有一内循环出液口、一内循环进液口、一外循环出液口及一外循环进液口；

生物反应器，其上具有一由电机带动的搅拌桨、一DO电极、一pH电极、一空气滤器及一进气管路；

内循环回液管，其进液端连通于所述内循环出液口上，其出液端与所述生物反应器相连通；及

循环泵，其具有一与所述生物反应器相连通的泵体吸液管，和一与所述内循环进液口相连通的泵体排液管。

进一步的，所述内循环补液管路包括：

内循环补液容器，其上具有一第一密封盖、和一密封穿设于所述第一密封盖上的第一空气滤器；

内循环补液管，为热塑管，其进液端与所述内循环补液容器相连通，其出液端与所述生物反应器相连通；

第一蠕动泵，设置于所述内循环补液管上；及

第一除菌滤器，设置于所述内循环补液管上。

进一步的，所述内循环废液回收管路包括：

内循环废液回收容器，其上具有一第二密封盖、和一密封穿设于所述第二密封盖上的第二空气滤器；

内循环排液管，为热塑管，其进液端与所述生物反应器相连通，其出液端与所述内循环废液回收容器相连通；及

第二蠕动泵，设置于所述内循环排液管上。

进一步的，所述第一蠕动泵和所述第二蠕动泵为一体结构的内循环双头蠕动泵。

进一步的，所述外循环补液管路包括：

外循环补液容器，其上具有一第三密封盖、和一密封穿设于所述第三密封盖上的第三空气滤器；

外循环补液管，为热塑管，其进液端与所述外循环补液容器相连通，其出液端与所述中空纤维柱的所述外循环进液口相连通；

第三蠕动泵，设置于所述外循环补液管上；及

第三除菌滤器，设置于所述外循环补液管上。

进一步的，所述细胞添加管路包括：

细胞瓶连接管，为热塑管；

扎闭管夹，设置于所述细胞瓶连接管上；及

三通接头，所述细胞瓶连接管通过所述三通接头连通于所述外循环补液管上。

进一步的，所述外循环收获管路包括：

外循环细胞分泌产物收获容器，其上具有一第四密封盖、和一密封穿设于所述第四密封盖上的第四空气滤器；

外循环收集管，为热塑管，其进液端与所述中空纤维柱的所述外循环出液口相连通，其出液端与所述外循环细胞分泌产物收获容器相连通；及

第四蠕动泵，设置于所述外循环收集管上。

进一步的，所述第三蠕动泵和所述第四蠕动泵为一体结构的外循环双头蠕动泵。

本实用新型优点在于适用于贴壁细胞的培养；能够实现中空纤维柱的中空纤维丝内腔液体自动补液、长期运行，而中空纤维丝外腔液体定时收获；能够使外循环细胞分泌产物收获容器轻松存放于冰箱内进行低温保存，便于下次收获时轻松取用；整个自动培养装置能够采用无菌接管机进行接管，实现无菌连接，提高整个装置的无菌性，并能实现自动化的补液及收获，减少人工操作，降低污染几率，大大减轻实验人员的劳动强度，提高贴壁细胞的培养效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

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的一部分实施例，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。

需要说明，在本实用新型中如涉及“第一”、 “第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1所示，本实用新型所述的贴壁细胞自动培养装置，包括中空纤维生物反应器管路系统100、内循环补液管路系统200及外循环补液管路系统300；其中，内循环补液管路系统200由连通于中空纤维生物反应器管路系统100上的内循环补液管路210和内循环废液回收管路220构成，外循环补液管路系统300由连通于中空纤维生物反应器管路系统100上的外循环补液管路310、细胞添加管路320和外循环收获管路330构成。

具体的，中空纤维生物反应器管路系统100包括中空纤维柱110、生物反应器120、内循环回液管130及循环泵140。其中，中空纤维柱110由成束的中空纤维丝内腔、和成束的中空纤维丝与中空纤维柱壳体形成的外腔构成，其上具有一内循环出液口111、一内循环进液口112、一外循环出液口113及一外循环进液口114，内循环出液口111和内循环进液口112与中空纤维柱110的中空纤维丝内腔相连通，外循环出液口113和外循环进液口114与中空纤维柱110的中空纤维丝外腔相连通；生物反应器120上具有一由电机121带动的搅拌桨122、一DO电极123、一pH电极124、一空气滤器125及一进气管路126，搅拌桨122应位于生物反应器120的反应内腔中部靠下位置处，需保证浸没在反应溶液内，DO电极123和pH电极124纵向设置，保证其下端伸入反应溶液内即可，DO电极123用于检测反应溶液中的氧浓度，pH电极124用于检测反应溶液中的pH值，空气滤器125一端应与生物反应器120的反应内腔相连通，其另一端应与外部大气相连通，用于过滤并排除反应时产生的废气，同样的，进气管路126的一端也应与生物反应器120的反应内腔相连通，其另一端应与外部大气相连通，用于配合空气滤器125使生物反应器120的反应内腔气压均衡。

内循环回液管130的进液端连通于中空纤维柱110的内循环出液口111上，其出液端密封穿入生物反应器120的反应内腔中，并延伸至反应溶液的液面下方，从而形成由中空纤维柱110的中空纤维丝内腔向生物反应器120的液体流向。循环泵140具有一泵体吸液管141和一泵体排液管142，泵体吸液管141与生物反应器120的反应内腔相连通，并延伸至反应内腔的靠近底部处，泵体排液管142与中空纤维柱110的内循环进液口112相连通，从而形成由生物反应器120到中空纤维柱110的中空纤维丝内腔的液体流向，进而构成一连通中空纤维柱110和生物反应器120的循环管路。

内循环补液管路210包括内循环补液容器211、内循环补液管212、第一蠕动泵213及第一除菌滤器214。其中，内循环补液容器211内盛培养基，用于向生物反应器120内补充，进而是向中空纤维柱110的中空纤维丝内腔中补充；内循环补液容器211上具有一第一密封盖215、和一密封穿设于第一密封盖215上的第一空气滤器216；内循环补液管212为热塑管，其进液端与内循环补液容器211相连通，其出液端与生物反应器120相连通；第一蠕动泵213和第一除菌滤器214均设置于内循环补液管212上，且第一蠕动泵213和第一除菌滤器214是自内循环补液管212的进液端至出液端依次设置的。

内循环废液回收管路220包括内循环废液回收容器221、内循环排液管222及第二蠕动泵223。其中，内循环废液回收容器221用于收集中空纤维生物反应器管路系统100中的废液，其上具有一第二密封盖224、和一密封穿设于第二密封盖224上的第二空气滤器225；内循环排液管222为热塑管，其进液端与生物反应器120相连通，其出液端与内循环废液回收容器221相连通；第二蠕动泵223设置于内循环排液管222上。另外，为进一步简化整个贴壁细胞自动培养装置的体积，第一蠕动泵213和第二蠕动泵223可为一体式结构的内循环双头蠕动泵。

外循环补液管路310包括外循环补液容器311、外循环补液管312、第三蠕动泵313及第三除菌滤器314。其中，外循环补液容器311内盛培养基，用于向中空纤维柱110的中空纤维丝外腔中补充；外循环补液容器311上具有一第三密封盖315、和一密封穿设于第三密封盖315上的第三空气滤器316；外循环补液管312为热塑管，其进液端与外循环补液容器311相连通，其出液端与中空纤维柱110的外循环进液口114相连通；第三蠕动泵313和第三除菌滤器314均设置于外循环补液管312上，且第三蠕动泵313和第三除菌滤器314是自外循环补液管312的进液端至出液端依次设置的。

细胞添加管路320包括细胞瓶连接管321、扎闭管夹322及三通接头323。其中，细胞瓶连接管321为热塑管，用于连接盛装有待培养贴壁细胞（如肿瘤细胞）的细胞瓶；扎闭管夹322设置于细胞瓶连接管321上，用于手动扎闭或导通细胞瓶连接管321；三通接头323用于将细胞瓶连接管321连通于外循环补液管312上。

外循环收获管路330包括外循环细胞分泌产物收获容器331、外循环收集管332及第四蠕动泵333。其中，外循环细胞分泌产物收获容器331用于收集经中空纤维柱110培养完成的贴壁细胞，其上具有一第四密封盖334、和一密封穿设于第四密封盖334上的第四空气滤器335；外循环收集管332为热塑管，其进液端与中空纤维柱110的外循环出液口113相连通，其出液端与外循环细胞分泌产物收获容器331相连通；第四蠕动泵333设置于外循环收集管332上。另外，为进一步简化整个贴壁细胞自动培养装置的体积，第三蠕动泵313和第四蠕动泵333可为一体结构的外循环双头蠕动泵。

整个贴壁细胞自动培养装置是一个低成本的自动体外的细胞培养方法，适用于培养贴壁细胞收获抗原，尤其是适用于培养肿瘤细胞分泌的肿瘤标志物（如各种糖蛋白），并可长期稳定运行达3个月以上；由于在生物反应器120上增设了由电机121带动的搅拌桨122、DO电极123、pH电极124、空气滤器125及进气管路126，同时配合设置在内循环补液管路系统200上的内循环双头蠕动泵，以及设置在外循环补液管路系统300上的外循环双头蠕动泵，能够提高产量，减少手动操作，降低污染的可能性；实现中空纤维膜允许氧气和营养提供给细胞，而新陈代谢产生的废物则被培养基带走，从而实现气体和营养及代谢废物的交换，为贴壁细胞生长创造适当的生长环境；整个贴壁细胞培养过程中增加了积累最佳生长所需的细胞分泌的生长因子；利用生物反应器120的自动控制功能，实现了DO（溶氧）、pH(酸碱度)、二氧化碳、加碱、消泡及补料添加的自动控制，减少人工操作，降低污染几率，大大减轻实验人员的劳动强度，提高贴壁细胞的培养效率。

本实用新型的操作步骤如下：

1.前期准备：将中空纤维生物反应器管路系统100、内循环补液管路系统200及外循环补液管路系统300连接好后，进行灭菌处理，注意首先是将盛装有PBS缓冲液的生物反应器120进行灭菌（灭菌前需校正PH和DO电极，PBS缓冲液要浸没电极头部以保护电极）；其中，内循环补液容器211和外循环补液容器311及其管路事先灭菌，并用除菌滤器过滤进培养基待连接使用；其他部分可同时灭菌，也可分别独立灭菌，待灭菌完成后再用接管机进行无菌接管，即将盛装有培养基的内循环补液容器211和外循环补液容器311连接于对应管路上，内循环补液容器211连接在内循环补液管路210的内循环补液管212进液端，外循环补液容器311连接在外循环补液管路310的外循环补液管312进液端。

2.润洗管路：解开系统连接管上的灭菌时可能捆绑用的扎带或绳子，检查各个管路有无死弯堵塞现象；首先把生物反应器120连接上相应的所需气体，如空气瓶、氧气瓶、二氧化碳气瓶。开通空气，增加压力，把生物反应器120内的PBS缓冲液排入内循环废液回收容器221内；然后分别开动循环泵140、内循环双头蠕动泵和外循环双头蠕动泵，注意排除滤器及液路中的气体，调整至适当速度，让培养基在管路中流动，进而润洗管路，培养基润洗管路不少于24小时；最后准备好接种用细胞种子。

3.细胞接种：把培养好的细胞计数后置于细胞瓶中，细胞瓶的瓶盖上连有用于过滤空气的滤器，同时还穿设有热塑管，用接管机把细胞瓶的热塑管连接到细胞瓶连接管321上，打开细胞瓶连接管321上的扎闭管夹322，即可通过抬高细胞瓶产生的压力差把贴壁细胞接种到中空纤维柱110中进行培养。准备好新的内循环补液容器211和外循环补液容器311，以及经过灭菌处理的空的内循环废液回收容器221和外循环细胞收获容器331；必要时在整个系统停机的状态下，用接管机进行无菌连接，换掉之前进行润洗管路的内循环补液容器211和外循环补液容器311，通过接管机能够轻松完成内循环补液容器211和外循环补液容器311在非无菌环境下的无菌更换，以适应长期培养需要。

4.循环收获：细胞接种之后，内循环双头蠕动泵按照设定的流量不间断运行，外循环双头蠕动泵在细胞长起来之后定时运行予以收获，收获瓶可放冰箱予以保存，待收满后再用接管机无菌连接更换新的已经灭菌的外循环细胞收获容器331即可。

5.终止处理：当贴壁细胞分泌产物到达需要量或其他原因可以终止培养时，便可终止培养；终止培养后，将各个管路和各个部件拆卸下来进行清洗，清洗后还可在一定条件下进行灭菌消毒并再次使用；但由于中空纤维柱110为一次性部件，因此在清洗后不可重复使用，需作为医疗垃圾处理，如需再次进行贴壁细胞培养，则重新准备新的中空纤维柱110即可。

Claims (9)

1.一种贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，包括：

中空纤维生物反应器管路系统；

内循环补液管路系统，由连通于所述中空纤维生物反应器管路系统上的内循环补液管路和内循环废液回收管路构成；及

外循环补液管路系统，由连通于所述中空纤维生物反应器管路系统上的外循环补液管路、细胞添加管路和外循环收获管路构成。

2.根据权利要求1所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述中空纤维生物反应器管路系统包括：

中空纤维柱，由成束的中空纤维丝内腔、和成束的中空纤维丝与中空纤维柱壳体形成的外腔构成，其上具有一内循环出液口、一内循环进液口、一外循环出液口及一外循环进液口；

生物反应器，其上具有一由电机带动的搅拌桨、一DO电极、一pH电极、一空气滤器及一进气管路；

内循环回液管，其进液端连通于所述内循环出液口上，其出液端与所述生物反应器相连通；及

循环泵，其具有一与所述生物反应器相连通的泵体吸液管，和一与所述内循环进液口相连通的泵体排液管。

3.根据权利要求2所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述内循环补液管路包括：

内循环补液容器，其上具有一第一密封盖、和一密封穿设于所述第一密封盖上的第一空气滤器；

内循环补液管，为热塑管，其进液端与所述内循环补液容器相连通，其出液端与所述生物反应器相连通；

第一蠕动泵，设置于所述内循环补液管上；及

第一除菌滤器，设置于所述内循环补液管上。

4.根据权利要求3所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述内循环废液回收管路包括：

内循环废液回收容器，其上具有一第二密封盖、和一密封穿设于所述第二密封盖上的第二空气滤器；

内循环排液管，为热塑管，其进液端与所述生物反应器相连通，其出液端与所述内循环废液回收容器相连通；及

第二蠕动泵，设置于所述内循环排液管上。

5.根据权利要求4所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述第一蠕动泵和所述第二蠕动泵为一体结构的内循环双头蠕动泵。

6.根据权利要求2所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述外循环补液管路包括：

外循环补液容器，其上具有一第三密封盖、和一密封穿设于所述第三密封盖上的第三空气滤器；

外循环补液管，为热塑管，其进液端与所述外循环补液容器相连通，其出液端与所述中空纤维柱的所述外循环进液口相连通；

第三蠕动泵，设置于所述外循环补液管上；及

第三除菌滤器，设置于所述外循环补液管上。

7.根据权利要求6所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述细胞添加管路包括：

细胞瓶连接管，为热塑管；

扎闭管夹，设置于所述细胞瓶连接管上；及

三通接头，所述细胞瓶连接管通过所述三通接头连通于所述外循环补液管上。

8.根据权利要求7所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述外循环收获管路包括：

外循环细胞分泌产物收获容器，其上具有一第四密封盖、和一密封穿设于所述第四密封盖上的第四空气滤器；

外循环收集管，为热塑管，其进液端与所述中空纤维柱的所述外循环出液口相连通，其出液端与所述外循环细胞分泌产物收获容器相连通；及

第四蠕动泵，设置于所述外循环收集管上。

9.根据权利要求8所述的贴壁细胞自动培养装置，其特征在于，所述第三蠕动泵和所述第四蠕动泵为一体结构的外循环双头蠕动泵。

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