CN217677586U - 细胞培养器和细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种细胞培养器和细胞培养装置，该细胞培养器包括一次性的储液容器，储液容器内形成有第一空腔，储液容器上设置有进液口、出液口、进气口和出气口；储液容器上还设置有固定部，固定部位于第一空腔的外侧；细胞培养器还包括储存器和细胞载体，储存器固定在第一空腔中，储存器内设置有第二空腔，细胞载体可活动的设置在第二空腔中，储存器上设置有多个液体通道，液体通道连通第一空腔和第二空腔。本实用新型能够减小各个细胞载体的局部环境差异、提升细胞存活率，同时保证细胞生长一致性的细胞培养器。

Description

细胞培养器和细胞培养装置

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种细胞培养器和细胞培养装置。

背景技术

目前进行细胞培养的生物反应器，主要分为流化床生物反应器及固定床生物反应器。固定床生物反应器是通过在一个固定的容器中间装填填料来进行细胞贴壁培养，填料是由细胞培养载体组成的，而细胞培养载体通常是直径2-11mm片状纤维载体。细胞贴壁在片状载体上进行固定床培养技术最早由美国NBS公司创立，但其片状载体通常是用丝网包住放置在生物反应器罐体中，细胞长时期处于静止培养的环境，无法使片状载体悬浮，较长时间后，细胞产生的代谢物(有害物质) 聚集在片状载体中无法排出，难以实现贴壁细胞的大规模培养，也难以直接进行细胞取样。

流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器，流化床的目的是使大气泡破碎，改善气固相的接触，减小返混，提高反应效果，但在培养细胞时，细胞易被大气泡破裂爆炸损伤，通气量分布不均匀，传质传氧不佳，导致细胞生长状态不好。

另外，目前市场上的大多数固定床生物反应器，多为非灭菌产品，微生物，内毒素等相关成分含量较高，对后续的灭菌及生产工艺及产品有一定的影响；且固定床生物反应器多为玻璃不锈钢材质及多次反复使用，容易造成不同批次的交叉污染，需要做大量的验证工作，相对成本较高，同时每批次培养完成后，各配件拆分及清洗也及其不方便，需要大量的劳动时间。

公布号为CN108315259A的发明专利公开了一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，该装置包括封闭式的袋体，袋体固定在摇床上，袋体上设置有进液口、进气口、出液口、出气口以及取样口，袋体内填充有片状载体。但是该方案中片状载体散落在袋体内，有的靠近进液口，有的远离进液口，在进行调节pH值、电导或加培养基时，靠近进液口的片状载体和远离进液口的片状载体之间不同液体的浓度差过大，导致不同区域载体上的细胞生长情况不同，影响培养结果的准确性。并且靠近进液口的载体在进行pH值等调整时，载体上的pH值容易超过标准值，从而影响细胞生长，甚至会导致细胞死亡。同时由于贴壁培养细胞，需要一个相对稳定的环境，而该方案片状载体散落在袋体内，不同区域片状载体间的间距过大，在摇床工作过程中，片状载体互相间会产生碰撞，而间距越大碰撞的力度越大，容易导致载体上的细胞死亡。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的第一目的是提供一种减小局部环境差异、提升细胞存活率，同时保证细胞生长一致性的细胞培养器。

本实用新型的第二目的是提供一种包括上述细胞培养器的细胞培养装置。

为了实现上述目的，本实施例提供的细胞培养器，包括一次性的储液容器，储液容器内形成有第一空腔，储液容器上设置有进液口、出液口、进气口和出气口；储液容器上还设置有固定部，固定部位于第一空腔的外侧；细胞培养器还包括储存器和细胞载体，储存器固定在第一空腔中，储存器内设置有第二空腔，细胞载体可活动的设置在第二空腔中，储存器上设置有多个液体通道，液体通道连通第一空腔和第二空腔。

由上可见，通过将细胞载体可活动的设置在储存器的中，能够减小细胞载体的活动空间，减小多个不同区域片状载体之间的间距，从而减小碰撞力度。

进一步的方案是，进液口与储存器间隔设置。

由上可见，进液口与储存器间隔设置能够有效防止液体提前接触到部分细胞载体，在进行调节pH值、电导或加培养基时，导致细胞载体上的环境指标突然变化，从而影响细胞生长。

进一步的方案是，进液口的数量为两个以上，两个进液口沿储存器的对角线布置并分别设置在储存器的两侧。

由上可见，通过对称设置的两个进液口同时进液，能够提升进液的速度，从而减小不同区域的浓度差。

进一步的方案是，储液容器为储液袋，储液容器和储存器均采用医用级塑料制成。

进一步的方案是，储存器为塑料网。

由上可见，储液容器为储液袋能够有效的节省材料，同时更加轻便，采用医用级的塑料，防止有毒物质和细菌对细胞的培养造成影响。

进一步的方案是，储液袋的相对两侧分别设置有延长边封，固定部设置在延长边封上。

进一步的方案是，固定部包括设置在延长边封上的固定孔；或者固定部包括设置在延长边封内的支撑棒。

由上可见，通过设置的固定部能够方便的固定在摇动设备上，防止储液袋脱落。

进一步的方案是，储液容器上还设置有取样口，细胞培养器还包括位于储液容器外取样管路，取样管路的一端与取样口连接，取样管路上设置有互相连接的取样器和鲁尔接头。

由上可见，通过设置的取样管路能够随时对培养器中的进行取样，通过设置的鲁尔接头能够方便的与多个取样容器连接并进行取样。

进一步的方案是，细胞培养器还包括位于储液容器外进气管路和出气管路，进气口与进气管路的一端连接，出气口与出气管路的一端连接，进气管路中和出气管路中均设置有空气过滤器，出气管路上还设置有单向排气阀。

由上可见，通过设置的空气过滤器，能够避免气体内的杂质对储液袋的内部造成污染，通过设置防止液体通过的单向排气阀，防止储液袋内的液体从出气口排出。

为了实现上述第二目的，本实用新型提供的细胞培养装置包括上述任意一项的细胞培养器，细胞培养器通过固定部固定在摇动设备上。

综上可见，本实用新型提供的生物反应器能够有效的减小局部环境差异，提升细胞存活率和保证了培养效果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例细胞培养装置的结构图。

图2为本实用新型实施例细胞培养器的结构图。

图3为本实用新型实施例细胞培养器的剖视图。

具体实施方式

参见图1至图3，本实施例提供的细胞培养器包括一次性的储液容器，本实施例中储液容器为一次性塑料膜制成的储液袋1，储液袋1 相对两侧形成有延长边封10，每个延长边封10上均设置有一个固定部11，储液袋1通过两侧延长边封10上设置的固定部11固定在摇动设备上。该摇动设备可以是生物细胞培养的摇床100。可选择的储液容器也可以是透明塑料板围成的储液盒。

储液袋1内形成有第一空腔12，延长边封10位于第一空腔12外，储液袋1中固定设置有储存器2，储存器2位于第一空腔12中，储存器2内设置有第二空腔21，细胞载体3可活动的设置在第二空腔21 中。储存器2上设置有多个液体通道20，多个液体通道20连通第一空腔12和第二空腔21，储液袋1上设置有两个进液口15、一个出液口17、一个进气口13、一个取样口16和一个出气口14。进液口15、进气口13、出液口17、取样口16和出气口14上均焊接有无菌快速接头。通过设置在储液袋1中的储存器2以限定细胞载体3的活动范围。

本实施例中，储存器2为医用级塑料制成的塑料网，作为液体通道20的塑料网口的大小仅可允许液体通过，且不允细胞载体3通过。医用级的塑料可以是PE、PP等无毒型塑料材料。

本实施例中的细胞载体3为片状载体。

本实施例中，储液袋1为上下两个袋片焊接构成的，储存器2可活动的设置在储液袋1内。可选择的，储存器2可以采用熔接的方式固定在其中一个袋片中央。

进气口13是为了满足在细胞培养的过程中向储液袋1内添加细胞所需的气体(如氧气)，出气口14是为了满足在细胞培养过程中，将储液袋1内由细胞所排放的气体(如二氧化碳)排出，进液口15是为了满足在细胞培养过程中，向储液袋1内添加细胞所需的营养液或者其他液体(比如用于调节培养基pH值的反应液)，出液口17是为了将消化后的贴壁细胞随着细胞培养液排出进入到更大的生物反应罐中，实现贴壁细胞的工业化放大生产。

参见图2，本实施例中，进液口15与储存器2间隔设置，且进液口15的数量为两个，分别沿储液袋1的对角线对称设置在所述储存器 2的两侧，这样能够有效的提升进液的速度，并且进液更加均匀，能够减小各个区域的片状载体上的反应液或者培养液的浓度差异。本实施例中，进气口13的数量为一个。可选择的进气口13的数量可以是两个或者两个以上。

为了监测储液袋1内细胞培养的相关指标，可根据实际细胞培养环境需求，在储液袋1底面可以设有一个或多个传感器接头(图中未示出)，也可以如本实施例一样不设置传感器接头，例如将本实施例提供的细胞培养器整个放置在恒定的二氧化碳培养箱进行小规模细胞培养时，就可以不用设传感器接头。传感器接头可以是用于检测pH值的传感器接头或者用于容氧检测的传感器接头。这样在培养细胞的过程中，随时根据需要加入外部液体、更换培养液及提供细胞培养所需的相应气体。

参见图1和图3，生物细胞培养摇床100由摇床控制箱101、托盘 103以及可上下摇动或可左右摇动的摇床座102构成，摇床座102固定在摇床控制箱101顶部，托盘103设置在摇床座的顶部，在托盘103 内底壁的两侧分别固定有一个锁紧装置104，锁紧装置104根据实际需要，可以设计成锁紧夹或锁紧螺钉或其他的任何具备锁紧固定功能的结构，本实施例中固定部11是设置在延长边封10内的支撑棒，锁紧装置104为锁紧卡扣。可选择的，固定部11可以是设置在延长边封 10上的固定孔，锁紧装置104为锁紧螺钉。细胞培养时，通过托盘103 内底壁的两侧设有的锁紧装置104和储液袋1两侧的固定部11配合，将储液袋1固定在生物细胞培养摇床100上，然后通过摇床控制箱101 控制摇床座102上下摇动或左右摇动带动托盘103与固定在托盘103 上的储液袋1一起摇动，让细胞培养液与片状载体在第二空腔21中悬浮流动，使细胞培养液与贴附在片状载体上的细胞充分接触以及减少细胞产生的代谢物(有害物质)在片状载体上聚集，进而改善片状载体上的细胞培养环境，促进细胞的生长，让贴壁细胞获得悬浮培养类似的培养机制，同时也保持贴壁细胞的相关优良特性，便于贴壁细胞的工业放大。

细胞培养器还包括位于储液袋1外的进液管路5、出液管路6、进气管路8、出气管路4以及取样管路7等。

进气管路8经第一无菌快速接头82与进气口13快速对接，进气管路8的第一端与进气口13连通，进气管路8的第二端与外部气体供应装置(图中未示出)连通，进气管路8中设置有第一空气过滤器80。进气管路8中的各部件通过医用连接管9依次连接，进气管路8的医用连接管9上设置有用于开启和封闭连接管的第一管夹81。

出气管路4经第二无菌快速接头43与出气口14快速对接，出气管路4的第一端与出气口14连通，出气口14的第二端与外界大气或集气装置(图中未示出)连通，出气管路4中设置有第二空气过滤器41 和防止液体通过的单向排气阀40，出气管路4中的各部件通过医用连接管9依次连接，出气管路4的医用连接管9上设置有第二管夹42。

进液管路5经第三无菌快速接头52与进液口15快速对接，该进液管路5的第一端与进液口15连通，进液管路5的第二端与外部液体供应装置(图中未示出)连通，进液管路5中的各部件通过医用连接管 9依次连接，进液管路5的医用连接管9上设置有第三管夹51。

出液管路6经第四无菌快速接头62于出液口17快速对接，出液管路6第一端与出液口17连通，出液口17的第二端与外部集液装置 (图中未示出)连通，出液管路6中的各部件通过医用连接管9依次连接，出液管路6的医用连接管9上设置有第四管夹61。

取样管路7经第五无菌快速接头74与取样口16快速对接，取样管路7的第一端与取样口16连通管，取样口16的第二端与样品收集装置(图中未示出)连通。取样管路7上设置有取样器71和鲁尔接头 72，取样器71通过鲁尔接头72连接，取样管路7中各部件通过医用连接管9依次连接，取样管路7的医用连接管9上设置有第五管夹73。本实施例中的取样器71为无针取样器。通过设置的取样口16和取样管路7方便对储液袋1内的细胞液进行取样。

本实施例中，医用连接管9为铂金硫化硅胶管。当不需要使用时，进液管路5的第二端使用第一堵头50堵住，出液管路6的第二端用第二堵头60堵柱，无针取样器可以使用帽盖70密封，从而防止灰尘、细菌进入储液袋1。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.细胞培养器，包括一次性的储液容器，所述储液容器内形成有第一空腔，所述储液容器上设置有进液口、出液口、进气口和出气口；

所述储液容器上还设置有固定部，所述固定部位于所述第一空腔的外侧；

其特征在于：

所述细胞培养器还包括储存器和细胞载体，所述储存器固定在所述第一空腔中，所述储存器内设置有第二空腔，所述细胞载体可活动的设置在所述第二空腔中，所述储存器上设置有多个液体通道，所述液体通道连通所述第一空腔和所述第二空腔。

2.根据权利要求1所述的细胞培养器，其特征在于：

所述进液口与所述储存器间隔设置。

3.根据权利要求2所述的细胞培养器，其特征在于：

所述进液口的数量为两个以上，两个所述进液口沿所述储存器的对角线布置并分别设置在所述储存器的两侧。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的细胞培养器，其特征在于：

所述储液容器为储液袋，所述储液容器和所述储存器均采用医用级塑料制成。

5.根据权利要求4所述的细胞培养器，其特征在于：

所述储存器为塑料网。

6.根据权利要求4所述的细胞培养器，其特征在于：

所述储液袋的相对两侧分别设置有延长边封，所述固定部设置在延长边封上。

7.根据权利要求6所述的细胞培养器，其特征在于：

所述固定部包括设置在所述延长边封上的固定孔；或者所述固定部包括设置在延长边封内的支撑棒。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的细胞培养器，其特征在于：

所述储液容器上还设置有取样口，所述细胞培养器还包括位于所述储液容器外的取样管路，所述取样管路的一端与所述取样口连接，所述取样管路上设置有互相连接的取样器和鲁尔接头。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的细胞培养器，其特征在于：

所述细胞培养器还包括位于所述储液容器外的进气管路和出气管路，所述进气口与所述进气管路的一端连接，所述出气口与所述出气管路的一端连接，所述进气管路中和所述出气管路中均设置有空气过滤器，所述出气管路上还设置有单向排气阀。

10.细胞培养装置，包括摇动设备，其特征在于：

还包括如权利要求1至9任意一项所述的细胞培养器，所述细胞培养器通过所述固定部固定在所述摇动设备上。

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