TWI413688B

TWI413688B - 細胞培養裝置

Info

Publication number: TWI413688B
Application number: TW098102476A
Authority: TW
Inventors: Tsong Rong Yan; Hung Che Chou; Chao Fa Lee
Original assignee: Univ Tatung; Tatung Co
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2013-11-01
Also published as: TW201028469A; US20100184200A1

Description

細胞培養裝置

本發明係關於一種細胞培養裝置，尤指一種適用於即時觀察細胞生長狀態之細胞培養裝置。

細胞培養技術是生物科技產業之核心技術，利用人工培養的方法，在生物體外進行大規模的培養細胞，可以藉此快速的生產各種生技產品，應用於原料藥、醫藥、疫苗、生物農藥等各產業。

細胞培養的目的，除了可於體外進行培養以利於短時間內獲得大量目標細胞外，另一個目的，即在於透過觀察培養過程中細胞之變化，推知活體中各組織之特性。而於細胞培養過程中加入不同之化合物，亦可探究化合物對於細胞之影響，包括是否發生細胞毒性或為可促進細胞生長之物質等。由於生物體之生物特性各不相同，因此細胞培養裝置之種類繁多，用途亦各自不同。依照各種細胞獨有之特性設計適合之細胞培養裝置，並搭配適當的培養基與培養環境，可提高離體培養之效率。

台灣專利申請案公開第200801185號揭示一種細胞培養微裝置，細胞培養液藉由頂板的輸入孔，流經導流板的導流孔進入培養板的導流孔道及培養單元中，最後由培養單元流入底板的收集槽中。然而，此細胞培養微裝置主要的功能在於培養及收集細胞，所以此細胞培養單元無法於觀察細胞培養過程中，即時觀察細胞生長的變化，且其為大型細胞培養系統，容易於細胞培養過程中發生污染問題，同時也較易消耗細胞培養資源，難以應用於藥物檢測。

而為了更快速，準確的進行細胞培養與相關研究，同時能夠應用於各種不同藥物的細胞篩檢，現今亟需發展出一種消耗低資源、不易污染的小型細胞培養裝置，以在不同的溫度、溼度、二氧化碳濃度、培養液酸鹼值、氧氣濃度、離子濃度、或施加不同檢測藥物下，即時觀察細胞生長狀況。

為達上述目的，本發明提供一種細胞培養裝置，包括：一細胞培養容器，包含一容器本體以及一連接該容器本體之頸管，其中，該容器本體包括一頂壁、一具有一第一開口之底壁、以及至少一側壁，以定義出一細胞培養區，且該頸管之末端具有一第二開口，以利細胞或培養液由外界注入該細胞培養區；一生物性感測晶片，具有一感應面，該感應面朝向該細胞培養容器之該頂壁，用以感應該細胞培養區中之細胞生長狀況；以及一固定元件，供該生物性感測晶片以該感應面之相對面設置其上，使該生物性感測晶片容納於該細胞培養容器之該底壁之該第一開口中。

該第一開口可位於該底壁的位置沒有特別限定。在本發明一態樣中，此第一開口可位於細胞培養容器之底壁中央。

設置於第一開口中的生物性感測晶片，可為一石英晶體微天平檢測晶片。典型的石英晶體微天平(quartz crystal microbalance,QCM)結構，係將兩片金屬以三明治方式將石英晶體夾在其間，於電極上以接近石英晶體之自然諧振頻率施加交替電壓，使晶體產生機械性振盪。因此，將石英晶體微天平檢測晶片連接電腦，藉由讀取石英晶體微天平檢測晶片之感應面上所輸出的訊號，而得知於晶片上細胞生長、分化及凋亡的情況。由此可知，本發明之細胞培養系統可以即時觀察細胞生長情況，如此便應用於藥物篩檢上。

上述細胞培養裝置中，該細胞培養容器更可包括一可移動式的封閉元件，以封閉該頸部之該第二開口，進而依情況需要選擇性密封細胞培養容器。舉例而言，此細胞培養容器可為一細胞培養皿或一細胞培養瓶，且該細胞培養容器之材質可為塑膠或玻璃。另外，該細胞培養容器更可包括一輸出口及一輸入口，分別設置於該側壁，而可連接外部的流體循環系統，讓流體進出該細胞培養容器，而方便置換細胞培養區中培養液，以及調節二氧化碳的通量。

此外，於該固定元件及該細胞培養容器之間，更可包括一防漏元件，以防止該細胞培養容器中的流體滲漏至該細胞培養容器外，而不會發生細胞培養液滲漏的情況，進而減少污染產生。此防漏元件的種類不受限制，只要能夠防止細胞培養液滲漏即可，舉例而言，此防漏元件可為一O型環或O型片。

該固定元件可包括一彈性墊片，此彈性墊片係供該生物性感測晶片設置，以提供緩衝保護該生物性感測晶片。此彈性墊片的材質不限，舉例可為一橡膠墊或矽膠墊。而該固定元件的種類不受限制，只要能夠使該生物性感測晶片設置於該底壁之該第一開口中即可。舉例而言，該固定元件更包括二夾板、以及一螺固件，並以該螺固件使該細胞培養容器夾置於該些夾板之間；或者更包括二夾板、以及複數個夾固件，該些夾固件分設於該些夾板兩端，以使該細胞培養容器夾置於該些夾板之間。該螺固件可包括複數支螺桿、以及複數個螺母，該些螺桿可貫穿該些夾板，並以該些螺母螺設於該些螺桿之兩端，使該些夾板夾住該細胞培養容器。舉例而言，該些螺桿可分設於該些夾板之末端，而不需貫穿細胞培養容器。

另一方面，本發明亦提供一種應用細胞培養裝置於藥物篩檢之用途，其中該細胞培養裝置係本發明上述之細胞培養裝置。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

本發明之實施例中該等圖式均為簡化之示意圖。惟該等圖示僅顯示與本發明有關之元件，其所顯示之元件非為實際實施時之態樣，其實際實施時之元件數目、形狀等比例為一選擇性之設計，且其元件佈局型態可能更複雜。

實施例1

請合併參考圖1及圖2，圖1及圖2分別為本實施例細胞培養裝置之立體圖及剖面圖。本發明的一種細胞培養裝置，主要包括：一細胞培養容器1、一生物性感測晶片2、以及一固定元件3。

此細胞培養容器1包含一容器本體10、一頸管11、以及一可移動式的封閉元件12。此頸管11的一端連接容器本體10，另一端具有一第二開口11a，以利細胞或培養液由外界注入細胞培養區Z，而封閉元件12則連接頸管11具有第二開口11a的該端，如此封閉元件12便可以依情況需要選擇性密封細胞培養容器1。上述容器本體11包括一頂壁101、一底壁102以及至少一側壁103，如此便定義出一細胞培養區Z。其中，底壁102中央具有一第一開口102a，以容納生物性感測晶片2。不過，第一開口102a的位置不限於底壁102的中央。本發明的細胞培養容器1不限，本實施例中使用玻璃細胞培養瓶。

此生物性感測晶片2具有一感應面2a，此感應面2a面向細胞培養容器1之頂壁101，用以感應細胞培養區Z中細胞的生長、分化及凋亡情況。於本實施例中，所使用的生物性感測晶片為石英晶體微天平檢測晶片。

此固定元件3主要是供生物性感測晶片2以感應面102a之相對面設置其上，使生物性感測晶片2容納於細胞培養容器1底壁102之第一開口102a中。一般而言，此固定元件3可包括一彈性墊片32，此彈性墊片32係供生物性感測晶片2以感應面102a之相對面進行設置，進而提供緩衝保護生物性感測晶片2。此彈性墊片32的材質不受限制，可為橡膠或矽膠。在本實施例中，此固定元件3更包括二夾板30、以及一螺固件31，並以螺固件31使細胞培養容器1夾置於兩夾板30之間，其中，彈性墊片32夾置於夾板30及細胞培養容器1之間。上述螺固件31包括複數支螺桿311、以及複數個螺母312，其中螺桿311貫穿夾板30，分設於夾板30兩端，以螺母312螺設於螺桿311之兩端，使夾板30夾住細胞培養容器1。

於生物性感測晶片2及細胞培養容器1之間，更包括一防漏元件4，以防止細胞培養容器1中的流體滲漏至外界。於本實施例中，此防漏元件4為O型環，且此O型環外側具有凹槽，可與細胞培養容器1底板102的第一開口102a周緣嵌合，密閉細胞培養容器1底壁102的第一開口102a，不讓流體自第一開口102a滲漏。

本實施的生物性感測晶片2可外接一電腦分析系統(圖未示)，如此可即時分析自生物性感測晶片2所輸出的訊息，進而推算出細胞培養區Z中細胞的生長情況，達到即時監測細胞生長情況的目的。

實施例2

請合併參考圖3，圖3為本實施例細胞培養裝置之立體圖。本實施例的細胞培養裝置大致上與實施例1相同，不同點在於，本實施之細胞培養容器1更包括一輸出口13及一輸入口14，分別設置於側壁103，可連接外部的流體循環系統，讓流體進出細胞培養容器1，而方便置換細胞培養區Z中培養液，同時可調節二氧化碳的通量。

實施例3

請合併參考圖4，圖4為本實施例細胞培養裝置之立體圖。本實施例的細胞培養裝置大致上與實施例1相同，不同點在於，本實施例的固定元件3除包括彈性墊片32之外，還包括二夾板30、以及複數個夾固件33，夾固件33分設於夾板30的兩端，且夾板30上具有孔洞而可讓夾固件33末端嵌於孔洞中而固定，以使該細胞培養容器1夾置於夾板30之間。另外，本實施例所使用的此防漏元件4為O型片。

由上述可知，本發明的細胞培養裝置，可連接外部電腦監測系統，以分析生物性感測晶片輸出的訊息，進而推算出細胞培養容器中的細胞生長狀況，因此可以更快速、準確的進行細胞培養與相關研究，同時能夠應用於各種不同藥物的細胞篩檢。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1．．．細胞培養容器

10．．．容器本體

11．．．頸管

101．．．頂壁

102a．．．第一開口

102．．．底壁

103．．．側壁

Z．．．細胞培養區

11．．．頸管

11a．．．第二開口

2．．．生物性感測晶片

2a．．．感應面

3．．．固定元件

12．．．封閉元件

4．．．防漏元件

13．．．輸出口

14．．．輸入口

30．．．夾板

31．．．螺固件

32．．．彈性墊片

311．．．螺桿

312．．．螺母

33．．．夾固件

圖1係本發明實施例1中細胞培養裝置之立體圖。

圖2係本發明實施例1中細胞培養裝置之剖面圖。

圖3係本發明實施例2中細胞培養裝置之立體圖。

圖4係本發明實施例3中細胞培養裝置之立體圖。

1‧‧‧細胞培養容器

10‧‧‧容器本體

11‧‧‧頸管

101‧‧‧頂壁

102a‧‧‧第一開口

102‧‧‧底壁

103‧‧‧側壁

Z‧‧‧細胞培養區

11‧‧‧頸管

11a‧‧‧第二開口

2‧‧‧生物性感測晶片

2a‧‧‧感應面

3‧‧‧固定元件

12‧‧‧封閉元件

4‧‧‧防漏元件

30‧‧‧夾板

31‧‧‧螺固件

32‧‧‧彈性墊片

311‧‧‧螺桿

312‧‧‧螺母

Claims

一種細胞培養裝置，包括：一細胞培養容器，包含一容器本體、一連接該容器本體之頸管以及一可移動式的封閉元件，其中，該容器本體包括一頂壁、一具有一第一開口之底壁、以及至少一側壁，以定義出一細胞培養區，且該頸管之末端具有一第二開口，以利細胞或培養液由外界注入該細胞培養區，及該可移動式的封閉元件係封閉該頸部之該第二開口；一生物性感測晶片，具有一感應面，該感應面朝向該細胞培養容器之該頂壁，用以感應該細胞培養區中之細胞生長狀況；且該生物性感測晶片為一石英晶體微天平檢測晶片；以及一固定元件，供該生物性感測晶片以該感應面之相對面設置，使該生物性感測晶片容納於該細胞培養容器之該底壁之該第一開口中；其中，該固定元件包括一彈性墊片，此彈性墊片係供該生物性感測晶片設置，以提供緩衝保護該生物性感測晶片；以及該固定元件更包括二夾板、以及一螺固件或複數個夾固件；並以該螺固件或複數個夾固件(分設於該些夾板兩端)使該細胞培養容器夾置於該些夾板之間，且該彈性墊片係夾置於該夾板及該細胞培養容器之間。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，其中，該第一開口係位於該底壁之中央。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，於該生物性感測晶片及該細胞培養容器之間，更包括一防漏元件，以防止該細胞培養容器中的流體滲漏至該細胞培養容器外。
如申請專利範圍第3項所述之細胞培養裝置，其中，該防漏元件係為一O型環或O型片。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，其中，該細胞培養容器係為一細胞培養皿或一細胞培養瓶。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，其中，該細胞培養容器之材質為塑膠或玻璃。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，其中，該細胞培養容器更包括一輸出口及一輸入口，分別設置於該側壁，以利流體進出該細胞培養容器。
如申請專利範圍第1項所述之細胞培養裝置，其中，該彈性墊片係為一橡膠墊或矽膠墊。
如申請專利範圍第8項所述之細胞培養裝置，其中，該螺固件係包括複數支螺桿、以及複數個螺母，該些螺桿係貫穿該些夾板，並以該些螺母螺設於該些螺桿之兩端，使該些夾板夾住該細胞培養容器。
如申請專利範圍第9項所述之細胞培養裝置，其中，該些螺桿係分設於該些夾板之末端。
一種應用細胞培養裝置於藥物篩檢之用途，其中該細胞培養裝置係為申請專利範圍第1至10項任一項所述之細胞培養裝置。