CN219972313U - 一种细胞培养系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种细胞培养系统，包括：培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵和控温组件；培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵构成一循环系统，培养液能够在培养液混合装置与细胞培养反应器之间循环流动；控温组件包括TCU自动控温单元以及设置于培养液混合装置与细胞培养反应器之间的预加热单元，预加热单元用于预热进入细胞培养反应器的培养液。在本实用新型提供细胞培养系统中，培养液可一次性加足后在细胞培养系统中循环，整个培养批次无需对培养液进行定时监测也无需进行人工换液，不但更加方便还能够降低人力成本，此外细胞培养温度的控制精度也更高，细胞培养的效果更好。

Description

一种细胞培养系统

技术领域

本实用新型涉及细胞培养领域，特别是涉及一种细胞培养系统。

背景技术

通常，细胞生长容器内的培养液需要定时监控，并在低于设定浓度阈值后对培养液进行更换。因此，需要技术人员定期进行抽取培养液并进行测量，一旦测量结果显示培养液低于设定浓度阈值，就需要人工补液并抽取废液。这种方式不仅会增加人力成本，也无法确保培养液的浓度一直处于设定范围内，因此无法保证细胞培养的质量。

为此，亟需提出一种细胞培养系统，以有效解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种细胞培养系统，以解决现有的细胞培养装置需要对培养液进行定时监测和更换，无法确保细胞培养的质量，而且人力成本高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种细胞培养系统，包括：培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵和控温组件；

所述培养液混合装置的出料口与所述细胞培养反应器的进料口相连，所述培养液混合装置的进料口与所述细胞培养反应器的出料口相连；

所述控温组件包括TCU自动控温单元和预加热单元；所述TCU自动控温单元与所述细胞培养反应器连接，用于控制所述细胞培养反应器的温度，所述预加热单元的入口端通过第一进料管道与所述培养液混合装置的出料口相连，所述预加热单元的出口端通过第二进料管道与所述细胞培养反应器的进料口相连，所述预加热单元用于预热进入所述细胞培养反应器的培养液；

所述第一泵设置于所述第一进料管道上，所述第二泵设置于所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间的出料管道上。

进一步的，所述预加热单元包括：一柔性袋和加热器；所述第一进料管道插入于所述柔性袋中，所述加热器构造成对所述柔性袋供热，以对所述柔性袋内的流体进行预加热。

进一步的，所述第一进料管道延伸至所述柔性袋的底部，所述柔性袋中设置有温度传感器。

进一步的，所述加热器包括第一铝板、第二铝板、第一加热膜和第二加热膜；

所述第一加热膜固定于所述第一铝板上，所述第二加热膜固定于所述第二铝板上，所述第一铝板与所述第二铝板相对设置，所述柔性袋设置于所述第一铝板与所述第二铝板之间，当所述培养液流入所述柔性袋中，所述柔性袋膨胀而与所述第一铝板、所述第二铝板贴近并接触。

进一步的，所述第一进料管道与所述第二进料管道之间设有第一管阀；所述第一管阀关闭时，所述培养液混合装置提供的培养液经由所述第一进料管道与所述第二进料管道直接进入所述细胞培养反应器中。

进一步的，所述第二进料管道上设有第二管阀；所述出料管道上设有第三管阀；所述出料管道插入于所述细胞培养反应器中，并延伸至所述细胞培养反应器的底部。

进一步的，所述培养液混合装置包括一次性无菌袋和搅拌桨叶；所述搅拌桨叶固定于所述一次性无菌袋中。

进一步的，还包括控制系统；所述第一泵、第二泵、TCU自动控温单元、预加热单元以及所述细胞培养反应器的称重单元均与所述控制系统连接；

所述第一泵为进液泵，所述第二泵为出液泵，所述出液泵的出液量根据所述进液泵的进液量设置，所述控制系统根据所述称重单元提供的重量信号调节所述第二泵的工作状态。

通过上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵构成一循环系统，培养液能够在所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间循环流动，且所述细胞培养反应器的进液量和出液量均可自动控制，一次性加足整个批次所需的培养液后，培养液在细胞培养系统中循环流动，在细胞培养系统的控制下，培养液的浓度一直处于阈值范围内，整个培养批次无需对培养液进行定时监测也无需人工换液，不但更加方便还能够降低人力成本。

此外，控温组件还包括预加热单元，所述预加热单元设置在所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间，能够提前预热进入细胞培养反应器的培养液，使细胞培养反应器的内部温度更加稳定，细胞培养温度的控制精度更高，由此进一步提高细胞培养的质量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中细胞培养系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中细胞培养方法的流程图。

图中，1、培养液混合装置；2、细胞培养反应器；3、TCU自动控温单元；4、预加热单元；5、第一进料管道；6、第二进料管道；7、出料管道；8、第一管阀；9、第二管阀；10、第三管阀；11、第一泵；12、第二泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的一种细胞培养系统进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1所示，本实用新型实施例提出了一种细胞培养系统，包括培养液混合装置1、细胞培养反应器2、第一泵11、第二泵12和控温组件。

具体的，所述培养液混合装置1的出料口与所述细胞培养反应器2的进料口相连，所述培养液混合装置1的进料口与所述细胞培养反应器2的出料口相连。

其中，培养液混合装置1用于混合各种生物试剂，以调配细胞生长所需的培养液。

在本实施例中，细胞培养反应器2用于接收所述培养液混合装置1提供的培养液并进行细胞反应，类型不限，可以是固定床反应器、波浪式生物反应器(摇床)、搅拌式反应器(SUB)或其他用于细胞培养的反应器。

在本实施例中，所述控温组件包括TCU自动控温单元3和预加热单元4。

在一具体示例中，所述TCU自动控温单元3与所述细胞培养反应器2连接，用于控制所述细胞培养反应器2的温度，具有精确控温和迅速升温、降温功能。

进一步的，细胞培养反应器2外部设有夹套，所述夹套连接TCU自动控温单元3。

在另一具体示例中，所述预加热单元4的入口端通过第一进料管道5与所述培养液混合装置1的出料口相连，所述预加热单元4的出口端通过第二进料管道6与所述细胞培养反应器2的进料口相连，所述预加热单元4用于预热进入所述细胞培养反应器2的培养液。

在一具体的实施例中，所述预加热单元4设置于所述培养液混合装置1的出料口与所述细胞培养反应器2的进料口之间，培养液经过预加热单元4的预热之后进入细胞培养反应器2。通过增设预加热单元4，能够提前调节培养液的温度，避免培养液进入反应器时温度过低，而影响细胞培养反应器2内的整体温度，由此确保细胞培养反应器2内的温度波动不会太大，整个系统的温度控制精度更高。

在本实施例中，所述预加热单元4包括：一柔性袋(图中未示出)和加热器(图中未示出)。具体的，所述第一进料管道5插入于所述柔性袋中，所述加热器构造成对所述柔性袋供热，以对所述柔性袋内的流体进行预加热。

在一具体示例中，所述预加热单元4还包括外壳。进一步的，所述外壳包裹所述加热器，起保护作用。

在本实施例中，所述加热器包括第一铝板、第二铝板、第一加热膜和第二加热膜。

具体的，所述第一加热膜固定于所述第一铝板上，所述第二加热膜固定于所述第二铝板上，所述第一铝板与所述第二铝板相对设置，所述柔性袋设置于所述第一铝板与所述第二铝板之间，当所述培养液流入所述柔性袋中，所述柔性袋膨胀而与所述第一铝板、所述第二铝板贴近并接触。

在本实施例中，所述第一泵11设置于所述第一进料管道5上，所述第二泵12设置于所述培养液混合装置1与所述细胞培养反应器2之间的出料管道7上。

在一实施例中，所述第一进料管道5延伸至所述柔性袋的底部。在一具体示例中，温度低的培养液经由第一进料管道5全部输入到柔性袋的底部，在预热后上升至柔性袋的顶部，之后流出柔性袋，并经由第二进料管道6输送至细胞培养反应器2中。如此，可确保培养液在流出预加热单元4时的温度稳定性。

另外，在本实施例中，所述第一进料管道5与所述第二进料管道6之间设有第一管阀8。在一具体示例中，所述第一管阀8关闭时，所述培养液混合装置1提供的培养液经由所述第一进料管道5与所述第二进料管道6直接进入所述细胞培养反应器2中。

在本实施例中，所述第二进料管道6上设有第二管阀9。以及所述出料管道7上设有第三管阀10。具体的，所述出料管道7插入于所述细胞培养反应器2中，并延伸至所述细胞培养反应器2的底部。

在一具体示例中，细胞培养反应器2为固定床反应器，所述固定床反应器具有多个腔室(包括设置有载体的载体腔)，其进料和出料分别设置于不同腔室，第二进料管道6从细胞培养反应器2的进料口延伸至载体腔的底部，出料管道7从细胞培养反应器2的出料口延伸至载体腔的外部腔室。

在一实施例中，所述培养液混合装置1包括一次性无菌袋和搅拌桨叶。具体的，所述搅拌桨叶固定于所述一次性无菌袋中。即搅拌桨叶和一次性无菌袋均为一次性使用。

另外，本实施例还包括控制系统(图中未示出)，所述控制系统包括上位机PLC。具体的，所述第一泵11、第二泵12、第一管阀8、第二管阀9、TCU自动控温单元3、预加热单元4以及所述细胞培养反应器2的称重单元均与所述控制系统连接。

具体的，所述预加热单元4的柔性袋中设置有第一温度传感器，用于监测所述柔性袋中培养液的温度。所述细胞培养反应器2中设置有第二温度传感器，用于监测产品的实际温度，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述控制系统的上位机PLC连接，所述上位机PLC根据所述第一温度传感器提供的感测信号控制所述预加热单元4的加热功率，同时所述上位机PLC根据所述第二温度传感器提供的感测信号控制所述自动控温单元3的加热功率。

所述第一泵11为进液泵，所述第二泵12为出液泵，所述第一泵11和所述第二泵12的工作状态均有控制系统控制。其中，所述进液泵的进液量根据具体的细胞培养工艺进行设置，所述出液泵的出液量根据所述进液泵的进液量设置，即，所述出液量由上位机PLC根据进液量计算而得。

所述控制系统的上位机PLC还与所述细胞培养反应器2的称重单元(图中未示出)连接，并根据所述称重单元提供的重量信号调节所述第二泵12的工作状态，即根据所述细胞培养反应器2内的液体重量调节所述第二泵12的出液量。

本实施例中，所述第一泵11和所述第二泵12均为蠕动泵。

此外，如图2，本实用新型还提供了一种细胞培养方法，采用如上述所述的细胞培养系统，包括如下步骤：

S1、培养液混合装置1提供的培养液经过预加热单元4输送给细胞培养反应器2；

S2、TCU自动控温单元3同步对所述细胞培养反应器2进行温度控制，使所述细胞培养反应器2的内部温度达到预设温度并保持稳定；

S3、所述细胞培养反应器2内部的培养液回收至所述培养液混合装置1内，并与所述培养液混合装置1内的培养液进行混合。

进一步的，在步骤S1之前，还包括：根据所述细胞培养反应器2中载体的表面积计算所述培养液混合装置1中培养液的体积；以及根据计算结果向所述培养液混合装置1中输入培养液。

其中，培养液混合装置1是根据载体量(表面积)确定混合装置中培养液的体积。

在本实施例中，所述预加热单元4对所述培养液混合装置1提供的培养液先进行预加热处理，培养液经预加热处理后进入所述细胞培养反应器2中。

另外，所述TCU自动控温单元3对所述细胞培养反应器2的培养液进行加热，使得所述细胞培养反应器2的内部温度达到预设温度，该预设温度可以是适宜细胞生长的最佳温度。

在培养液的输送和回收过程中，所述第一泵11为进液泵，所述第二泵12为出液泵，所述出液泵的出液量根据所述进液泵的进液量设置，控制系统可根据所述细胞培养反应器2的称重单元提供的重量信号调节所述第二泵12的工作状态。当所述细胞培养反应器2的重量超过阈值范围时，可加大所述第二泵12的出液量。

在本实施方式中，培养液混合装置1提供的培养液经过预加热单元4输送给细胞培养反应器2；TCU自动控温单元3同步对细胞培养反应器2进行温度控制，使细胞培养反应器2的内部温度达到预设温度并保持稳定；细胞培养反应器2内部的培养液回收至培养液混合装置1内，并与培养液混合装置1内的培养液进行混合。重复上述过程，便能实现培养液在系统内部循环，直至完成整个批次的细胞培养，期间无需人工换液。

综上所述，本实用新型提出的一种细胞培养系统，具有如下优势：

在所述细胞培养系统中，培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵构成一循环系统，培养液能够在所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间循环流动，且所述细胞培养反应器的进液量和出液量均可自动控制，培养液一次性给足后，整个细胞培养过程无需定时检测和人工换液，有效降低了人力成本。此外，控温组件还包括预加热单元，所述预加热单元设置在所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间，能够预热进入细胞培养反应器的培养液，使细胞培养反应器的内部温度更加稳定，细胞培养温度的控制精度更高，细胞培养的效果也更好。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种细胞培养系统，其特征在于，包括：培养液混合装置、细胞培养反应器、第一泵、第二泵和控温组件；

所述培养液混合装置的出料口与所述细胞培养反应器的进料口相连，所述培养液混合装置的进料口与所述细胞培养反应器的出料口相连；

所述控温组件包括TCU自动控温单元和预加热单元；所述TCU自动控温单元与所述细胞培养反应器连接，用于控制所述细胞培养反应器的温度，所述预加热单元的入口端通过第一进料管道与所述培养液混合装置的出料口相连，所述预加热单元的出口端通过第二进料管道与所述细胞培养反应器的进料口相连，所述预加热单元用于预热进入所述细胞培养反应器的培养液；

所述第一泵设置于所述第一进料管道上，所述第二泵设置于所述培养液混合装置与所述细胞培养反应器之间的出料管道上。

2.如权利要求1所述的细胞培养系统，其特征在于，所述预加热单元包括：一柔性袋和加热器；

所述第一进料管道插入于所述柔性袋中，所述加热器构造成对所述柔性袋供热，以对所述柔性袋内的流体进行预加热。

3.如权利要求2所述的细胞培养系统，其特征在于，所述第一进料管道延伸至所述柔性袋的底部，所述柔性袋中设置有温度传感器。

4.如权利要求2所述的细胞培养系统，其特征在于，所述加热器包括第一铝板、第二铝板、第一加热膜和第二加热膜；

所述第一加热膜固定于所述第一铝板上，所述第二加热膜固定于所述第二铝板上，所述第一铝板与所述第二铝板相对设置，所述柔性袋设置于所述第一铝板与所述第二铝板之间，当所述培养液流入所述柔性袋中，所述柔性袋膨胀而与所述第一铝板、所述第二铝板贴近并接触。

5.如权利要求1所述的细胞培养系统，其特征在于，所述第一进料管道与所述第二进料管道之间设有第一管阀；所述第一管阀关闭时，所述培养液混合装置提供的培养液经由所述第一进料管道与所述第二进料管道直接进入所述细胞培养反应器中。

6.如权利要求1所述的细胞培养系统，其特征在于，所述第二进料管道上设有第二管阀；所述出料管道上设有第三管阀；所述出料管道插入于所述细胞培养反应器中，并延伸至所述细胞培养反应器的底部。

7.如权利要求1所述的细胞培养系统，其特征在于，所述培养液混合装置包括一次性无菌袋和搅拌桨叶；所述搅拌桨叶固定于所述一次性无菌袋中。

8.如权利要求1所述的细胞培养系统，其特征在于，还包括控制系统；所述第一泵、第二泵、TCU自动控温单元、预加热单元以及所述细胞培养反应器的称重单元均与所述控制系统连接；

所述第一泵为进液泵，所述第二泵为出液泵，所述出液泵的出液量根据所述进液泵的进液量设置，所述控制系统根据所述称重单元提供的重量信号调节所述第二泵的工作状态。