TWM526574U - 細胞培養箱 - Google Patents

Description

細胞培養箱

本創作是有關於一種細胞培養裝置，特別是有關於一種外型輕巧，便於挪動使用便利的細胞培養箱。

有鑑於生物科技的蓬勃發展，因此，細胞培養在近幾年來變成大熱門。為了達到無菌化培養細胞，一般方式都是在無菌細胞培養室方能進行，然而，因細胞培養的環境要求相當的嚴格，一旦有任一環節不符合標準，培植的效能將大打折扣，甚至培植失效。

為此，既因大型的細胞培養室的設備優良，相對的整體造價亦高昂，所以，單一地區裡設置的無菌細胞培養室都很少，一般只有地區醫院、生化學院或是大型檢驗所，才可能有此設備，所以，若有需要進行細胞培植，不但須大老遠跑到大醫院，造成交通不便之外，還需要預先排定時間，而造成曠日耗時之苦等，相當不便利。

本創作的細胞培養箱，整體之體積小，輕巧的外觀不但方便於移動，每個細胞培養的循環安裝完成後即成為一無菌封閉環境，之後就可挪動到較低規格的環境，以實現本創作自動的定時定量的自動培養細胞，而無須龐大的無菌室與人工的操作，因此，本創作可節省下高昂的廠房設施與設備成本並避免人工培養所造成汙染的風險，更具有擴充方便的優勢。

因此，本創作所提出之一種細胞培養箱，包含：一箱主體，具有一內部空間，及位於該內部空間上方的一處於氣密狀態的冷藏室、一處於氣密狀態的培養室，該冷藏室供儲置一培養液，該培養室內置有至少一培養袋；一第一箱蓋和一第二箱蓋，該第一箱蓋氣密蓋設在該培養室上，該第二箱蓋氣密蓋設在該冷藏室上；一電控單元，具有一微處理器、一電源模組、一連接在該微處理器和該電源模組之間的數位/類比轉換模組、一可對該培養室控溫的加熱模組、一提供冷源至該冷藏室的致冷模組、一蠕動幫浦模組、一供給二氧化碳至該培養室與偵測該培養室二氧化碳濃度的二氧化碳供應與偵測模組，及一顯露於該第一箱蓋表面的設定顯示模組，該蠕動幫浦模組利用一個以上的輸液管無菌連接在該培養液和該培養袋之間，藉由該電源模組之供電，且透過該設定顯示模組預設細胞培養之條件，再經由該微處理器運算控制，以使該蠕動幫浦模組將培養液抽引入該培養袋中。

綜上所述，本創作最大的優點由於是採取封閉式的無菌環境培養，所以避免了人工培養時所可能造成汙染的風險，大大提升細胞培養的成功率，且本案更具有以下功效及優點：

一、由於該設定顯示模組是設置在第一箱蓋表面，操作時直接在液晶面板(LCD)上設定所需的設定值，即可方便使用。

二、該第一箱蓋和該透明玻璃獨立樞設該箱主體的設置，直接掀開第一箱蓋，即可透過該透明玻璃看到培養室內，以觀察培養狀況，而且，透明玻璃緊壓在墊圈上，以維持該培養室之氣密性，讓培養環境更為穩定。

三、本創作使用電阻式的加熱片作加熱，並經由該微處理器配合各該感測器之感測控制，不但可精確控制培養室溫度維持在預設溫度，不會有溫度過高不易控制之問題。

四、經由該蠕動幫浦模組採蠕動式供給培養液搭配輸液管的管徑，注入的劑量會更精確。

五、經由輸液管輸送培養液至培養袋之前，由於輸液管自冷藏室穿越至蠕動幫浦模組室及自蠕動幫浦模組室穿越培養室之時，均包覆有矽膠材質的防護套，所以，可避免每個槽室不同的溫度干擾並且有隔離空氣的功能。

10‧‧‧箱主體

101‧‧‧第一通孔

102‧‧‧第二通孔

103‧‧‧防護套

11‧‧‧內部空間

12‧‧‧冷藏室

13‧‧‧培養室

131‧‧‧平台

132‧‧‧盛水盤

14‧‧‧蠕動幫浦模組室

15‧‧‧墊圈

16‧‧‧墊圈

17‧‧‧墊圈

18‧‧‧握把

19‧‧‧內部空間

20‧‧‧第一箱蓋

30‧‧‧第二箱蓋

40‧‧‧電控單元

41‧‧‧微處理器

42‧‧‧電源模組

43‧‧‧數位/類比轉換模組

44‧‧‧加熱模組

441‧‧‧加熱片

442‧‧‧銅片

45‧‧‧致冷模組

46‧‧‧蠕動幫浦模組

461‧‧‧步進馬達

47‧‧‧二氧化碳偵測模組

471‧‧‧進氣管

472‧‧‧排氣管

473‧‧‧第一氣孔

474‧‧‧第二氣孔

475‧‧‧二氧化碳偵測器

476‧‧‧出風機構

477‧‧‧管路

48‧‧‧設定顯示模組

49‧‧‧溫度感測模組

491‧‧‧感測器

50‧‧‧樞接件

51‧‧‧樞接件

60‧‧‧鎖扣組

70‧‧‧透明玻璃

80‧‧‧隔熱材料

90‧‧‧真空絕熱板

100‧‧‧培養液容器

110‧‧‧培養袋

120‧‧‧輸液管

130‧‧‧無菌過濾環

140‧‧‧培養液

第1圖為本創作細胞培養箱之一較佳實施例的外觀立體圖。

第2圖為該細胞培養箱的另一外觀立體圖。

第3圖為該細胞培養箱去除第一、二箱蓋的外觀立體圖。

第4圖為該細胞培養箱的一頂視圖，是顯示該隔熱材料填充在該冷藏室、該蠕動幫浦模組室及該培養室之間的示意圖。

第5圖為該細胞培養箱的一剖視圖。

第6圖為該細胞培養箱的另一剖視圖。

第7圖為該培養室及該二氧化碳偵測模組的外觀立體圖。

第8圖為該細胞培養箱的底視圖。

第9圖為該電控單元的電路方塊圖。

第10圖為該培養液容器與該細胞培養容器作無菌連接的示意圖。

如第10圖所示，本創作利用一培養液容器100與一培養袋110預先在無菌操作台上以輸液管120套接在一起並佐以一無菌過濾環130，如此即完成無菌的封閉系統。由以上的操作，本創作即整合冷藏與保溫與液體傳送於一體的小型移動式封閉系統，大大的提高了細胞培養的成 功率。該培養液容器100內部填裝有培養液140。

參照第1圖所示，本創作細胞培養箱的一較佳實施例，該細胞培養箱包含有一箱主體10、一第一箱蓋20、及一第二箱蓋30，及一電控單元40。

續參照第2、5、6圖所示，該箱主體10，具有一內部空間11，及位於該內部空間11上方的一冷藏室12、一處於氣密狀態的培養室13，該冷藏室12供儲置該培養液容器100，該培養室13內置有至少一培養袋110。

該第一箱蓋20氣密蓋設在該培養室13上，該第二箱蓋30氣密蓋設在該冷藏室12上。

續參照第6至9圖所示，該電控單元40，具有一微處理器41、一電源模組42、一連接在該微處理器41和該電源模組42之間的數位/類比轉換模組43、一可對該培養室13控溫的加熱模組44、一提供冷源至該冷藏室12的致冷模組45、一具有一步進馬達461的蠕動幫浦模組46、一供給二氧化碳至該培養室13的二氧化碳偵測與供應模組47，及一顯露於該第一箱蓋20表面的設定顯示模組48。該微處理器41、該電源模組42及該數位/類比轉換模43組皆安置在該箱主體10的內部空間11。該蠕動幫浦模組46利用數個輸液管120以無菌連接在該培養液容器100和該培養袋110之間，藉由該電源模組42之供電，且透過該設定顯示模組48預設細胞培養之條件，再經由該微處理器41運算控制，以使該蠕動幫浦模組46經由步進馬達461將培養液140抽引入該培養袋110中。

進一步，如第6圖，該致冷模組45設置在該箱主體10的一外側壁上，具有二致冷晶片451、二對應於該冷藏室12的導冷塊452，及二組散熱片453，以使該致冷模組45經由該導冷塊452將該致冷晶片451的冷源傳輸至該冷藏室12，經由該微處理器41的控制，讓該冷藏室12的 溫度維持在攝氏4~6℃為最佳。

該箱主體10更具有一位於該冷藏室12和該培養室13一側的蠕動幫浦模組室14，該蠕動幫浦模組46置於該蠕動幫浦模組室14中，且該第二箱蓋30同時蓋設在該冷藏室12和該蠕動幫浦模組室14上，且該冷藏室12和該蠕動幫浦模組室14的頂部周緣各設有一墊圈15、16，以使得該第二箱蓋30蓋合於該冷藏室12、蠕動幫浦模組室14時，得與各該墊圈15、16緊密接觸而達到氣密。另外，如第5圖，該培養室13和該第一箱蓋20之間設有一透明玻璃70，且該培養室13頂部周緣設有一墊圈17，以使得該透明玻璃70蓋合於該培養室13時，得與該墊圈17緊密接觸而達到氣密，以利於進行細胞培養。

如第4圖所示，該細胞培養箱更包含有一隔熱材料80，該隔熱材料80填充在該冷藏室12、該蠕動幫浦模組室14及該培養室13三者之間的一內部空間19內，該隔熱材料80為PE，作為前述三個槽室的隔熱作用。此外，還可在該冷藏室12和該培養室13之間增設一層真空絕熱板90，該真空絕熱板90貼設在該冷藏室12的外側壁上，真空絕熱板90(Vacuum Insulation Panel)是真空保護表層內填充芯材，抽真空後再熱封而成的一種板材。由於它有效地避免空氣對流傳熱，故可杜絕冷藏室12的低溫影響到該培養室13的熱溫。

如第1、2、5圖，該細胞培養箱更包含複數個樞接件50、51、複數個裝設在該第一、二箱蓋20、30和該箱主體10上的鎖扣組60，該第一箱蓋20和該第二箱蓋30藉由各該樞接件50活動樞設在該箱主體10上，以使得該第一箱蓋20及第二箱蓋30能開閉箱體。該透明玻璃70藉由該樞接件51單獨樞設在該箱主體10上，以使該透明玻璃70、該第一箱蓋20得以各自單獨向上掀起。而且，當該第一、二箱蓋20、30處於蓋合位置，得利用各該鎖扣組60將第一、二箱蓋20、30鎖定在固定位置。

如第3圖，該箱主體10更具有一第一通孔101、一第二通孔102及複數個防護套103，該第一通孔101連通於該冷藏室12和該蠕動幫浦模組室14之間，該第二通孔102連通於該蠕動幫浦模組室14和該培養室13之間，自該冷藏室12向外延伸的輸液管120穿經該第一通孔101後，與該蠕動幫浦模組46連結，再穿經該第二通孔102，並連接至該培養室13內。

進行細胞培養之前，預先將培養液容器100、培養袋110、防護套103及輸液管120，在無菌環境進行無菌組裝後，再將培養液容器100置於冷藏室12，使溫度維持在攝氏4~6℃作保冷，接著將輸液管120與該蠕動幫浦模組46作掛管結合，使安置於該蠕動幫浦模組室14，再將培養袋110置於培養室13，並將各該防護套103分別固定在該第一、二通孔101、102上，以使各該輸液管120之通過第一、二通孔101、102的管段，能藉由防護套103而穿越該箱主體10的各通孔，本實施例中，各該防護套103為矽膠材質為最佳，它與輸液管120緊密貼合，作用是固定管路並起到不同的槽室隔離的作用以達到避免溫度與氣體的干擾。最後，再將該第一箱蓋20和第二箱蓋30分別氣密蓋住該冷藏室12、該蠕動幫浦模組室14及該培養室13，並直接在該設定顯示模組48觸控設定細胞培養時的時間、幫浦的輸送量、溫度、濕度等等，即可進行後續之細胞培養作業。

進一步，如第3、5圖，該培養室13內部設有一供安置該培養袋110的鏤空平台131，及一位於該平台131下方的盛水盤132。該平台131呈鏤空的設置，目的是為了與盛水盤132相連通，進行細胞培養的過程中，盛水盤132內會容置無菌水液，並控制培養室13在一定的飽和濕度。

如第5、7圖，該二氧化碳偵測模組47包含設於該箱本體10外壁面上的一進氣管471及一排氣管472、一設於該培養室13的一壁面 上的一第一氣孔473及一第二氣孔474，以及安置在該培養室13內的一二氧化碳偵測器475及一出風機構476。該進氣管471藉由一管路477和該第一氣孔473相連接，以自外部導引入二氧化碳，該排氣管472藉由另一管路477和該第二氣孔474相連接，以做洩壓用。該出風機構476對該培養室13進行內部空氣循環，該二氧化碳偵測器475與該微處理器41電連接，以偵測該培養室13中的二氧化碳濃度，並將二氧化碳濃度控制在預設定之百分比。本案中，該出風機構476為風扇、鼓風機之任一種。

該加熱模組44，由電源模組42供應電力，間隔安裝在該培養室13的一外壁面上，並由複數個電阻式加熱片441及複數個貼設於各該加熱片441上的銅片442所組成。

該電控單元40更包含一與該微處理器41電連接的溫度感測模組49，包含有複數個感測器491，各該感測器491置於該培養室13中間及外側，用以感測該培養室13的室內外溫度。本案中，藉由各該感測器491感測該培養室13之室內外溫度，以能控制該培養室13溫度至預設定之溫度，若溫度未達所需溫度，經由該微處理器41之自動控制，將啟動該加熱模組44進行加溫動作，以維持細胞培養中所需的環境溫度。

如第3、9圖所示，該細胞培養箱進行細胞培植作業，是由該電控單元40所控制，並由該電源模組42供應所需電力，只要先經由該設定顯示模組48設定好所需數值，進入細胞培養作業時，經由該微處理器41之運算處理，由該二氧化碳偵測裝置47供應二氧化碳之閥進、閥出，以將該培養室13內的二氧化碳濃度控制在預設定之百分比，再經由加熱單元44加熱，讓培養室13內的溫度控制在預設定之溫度，並藉由該致冷模組45供給冷源，讓該冷藏室12溫度維持在預設定之冷藏溫度，經由該溫度感測模組49之感測，一旦有溫度受外界變化時，該微處理器41隨時調整修正，以確保在最佳培養環境與條件，在補充培養液140的部分，則是經該 微處理器41輸出信號，並經該數位/類比轉換模組43轉換訊號，以改變該步進馬達461的轉速並且搭配輸液管210的管徑，得以將培養液140採蠕動式定量打入培養袋110，而當設定時間一到，即完成批次計量的培養作業。

另外，如第1、2圖，該箱本體10更包含複數個握把18，各該握把18分別裝設在該箱主體10兩側及該第一箱蓋20、第二箱蓋30上，握把18之設置，不但有利於攜行搬運時之便利性，需掀開箱蓋時操作上也更簡便。

據上所述，本創作之細胞培養箱，整體之體積小，輕巧的外觀不但方便於攜行，以利搬移至各地進行細胞培植作業，不再受限於倚賴使用大型細胞培養室之交通不便，或是必須預先排定時間之苦等。此外，每個細胞培養的循環安裝完成後即成為一無菌封閉環境，之後就可挪動到較低規格的環境，以實現本創作自動的定時定量的自動培養細胞，而無須龐大的無菌室與人工的操作，因此，本創作可節省下高昂的廠房設施與設備成本並避免人工培養所造成汙染的風險，更具有擴充方便的優勢。其次，相較於現有大型的細胞培養室造價之高昂，本創作的細胞培養箱價格上相對便宜且使用簡便，適合各單位選購，成本相對低廉。

歸納上述，本創作之細胞培養箱還具有以下功效及優點：

一、由於該設定顯示模組48是設置在第一箱蓋20表面，操作時直接在液晶面板(LCD)上設定所需的設定值，即可方便使用。

二、該第一箱蓋20和該透明玻璃70獨立樞設該箱主體10的設置，直接掀開第一箱蓋20，即可透過該透明玻璃70看到培養室13內，以觀察培養狀況，而且，透明玻璃70緊壓在墊圈17上，以維持該培養室13之氣密性，讓培養環境更為穩定。

三、本創作使用電阻式的加熱片441作加熱，並經由該微處理器41配合各該感測器491之感測控制，不但可精確控制培養室13溫度 維持在預設定之溫度，且不會有溫度過高不易控制之問題。

四、經由該步進馬達461採蠕動式供給培養液140，打入的劑量更為精確。

五、經由輸液管120輸送培養液140至培養袋110之前，由於輸液管120自冷藏室12穿越至蠕動幫浦模組室14及自蠕動幫浦模組室14穿越培養室13之時，均包覆有矽膠材質的防護套103，所以，可避免每個槽室不同的溫度干擾並且有隔離空氣的功能。

上述僅為本創作之一個較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧箱主體

18‧‧‧握把

20‧‧‧第一箱蓋

30‧‧‧第二箱蓋

40‧‧‧電控單元

471‧‧‧進氣管

472‧‧‧排氣管

48‧‧‧設定顯示模組

50‧‧‧樞接件

51‧‧‧樞接件

Claims (17)

1. 一種細胞培養箱，包含有：一箱主體，具有一內部空間，以及位於該內部空間上且處於氣密狀態的一冷藏室及一培養室，該冷藏室供儲置一培養液，該培養室內置有至少一培養袋；一第一箱蓋和一第二箱蓋，該第一箱蓋氣密蓋設在該培養室上，該第二箱蓋氣密蓋設在該冷藏室上；一電控單元，具有一微處理器、一電源模組、一連接在該微處理器和該電源模組之間的數位/類比轉換模組、一可對該培養室控溫的加熱模組、一提供冷源至該冷藏室的致冷模組、一蠕動幫浦模組、一供給二氧化碳至該培養室的二氧化碳供應與偵測模組，及一顯露於該第一箱蓋表面的設定顯示模組，該蠕動幫浦模組利用一個以上的輸液管以無菌連接在該培養液和該培養袋之間，藉由該電源模組之供電，且透過該設定顯示模組預設細胞培養之條件，再經由該微處理器運算控制，以使該蠕動幫浦模組將培養液抽引入該培養袋中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該箱主體更具有一位於該冷藏室和該培養室一側的蠕動幫浦模組室，該蠕動幫浦模組置於該蠕動幫浦模組室中，該第二箱蓋同時蓋設在該冷藏室和該蠕動幫浦模組室上，且該冷藏室和該蠕動幫浦模組室的頂部周緣各設有一墊圈，以使得該第二箱蓋蓋合於該冷藏室、該蠕動幫浦模組室時，得與各該墊圈緊密接觸而達到氣密。
3. 如申請專利範圍第2項所述之細胞培養箱，其中，該箱主體具有一第一通孔及一第二通孔，該第一通孔連通於該冷藏室和該蠕動幫浦模組室之間，該第二通孔連通於該蠕動幫浦模組室和該培養室之間，自該冷藏室向外延 伸的輸液管穿經該第一通孔後，與該蠕動幫浦模組連結，再穿經該第二通孔，並連接至該培養室內。
4. 如申請專利範圍第3項所述之細胞培養箱，其中，更包含數個防護套，分別套設在各該輸液管外側，各該防護套分別固定在該第一、二通孔上，以使各該輸液管之通過第一、二通孔的管段，能藉由防護套而穿越該箱主體的各通孔，各該防護套為矽膠材質。
5. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該培養室內部設有一供安置該培養袋的鏤空平台，及一位於該平台下方的盛水盤。
6. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該培養室和該第一箱蓋之間設有一氣密設於該培養室上的透明玻璃，且該培養室頂部周緣設有一墊圈，以使得該透明玻璃蓋合於該培養室時，得與該墊圈緊密接觸而達到氣密。
7. 如申請專利範圍第6項所述之細胞培養箱，其中，該第一箱蓋藉由複數個樞接件樞設在該箱主體上，該透明玻璃另藉由一樞接件單獨樞設在該箱主體上，以使該透明玻璃、該第一箱蓋得以各自單獨掀起。
8. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該微處理器、該電源模組及該數位/類比轉換模組皆安置在該箱主體的內部空間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該致冷模組設置在該箱主體的一外側壁上，具有至少一致冷晶片、至少一對應於該冷藏室的導冷塊及至少一組散熱片，以使該致冷模組經由該導冷塊將該致冷晶片的冷源傳輸至該冷藏室。
10. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該加熱模組由電源模組供應電力，間隔安裝在該培養室的一外壁面上，並由複數個電阻式加熱片及複數個貼設於各該加熱片上的銅片所組成。
11. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該二氧化碳供應與偵測模組包含設於該箱本體外壁面上的一進氣管及一排氣管、一設於該培養室的一壁面上一第一氣孔及一第二氣孔，以及安置在該培養室內的一二氧化碳偵測器及一出風機構，該進氣管藉由一管路和該第一氣孔相連接，以自外部導引入二氧化碳，該排氣管藉由一管路和該第二氣孔相連接，以做洩壓用，該出風機構對該培養室進行內部空氣循環，該二氧化碳偵測器與該微處理器電連接，以偵測該培養室中的二氧化碳濃度。
12. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，更包含一與該微處理器電連接的溫度感測模組，包含有複數個感測器，各該感測器置於該培養室中間及外側，用以感測該培養室的室內外溫度。
13. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，更包含複數個樞接件、複數個裝設在該第一、二箱蓋和該箱主體上的鎖扣組，該第一箱蓋和該第二箱蓋藉由各該樞接件活動樞設在該箱主體上，而當該第一、二箱蓋處於蓋合位置，得利用各該鎖扣組將第一、二箱蓋鎖定在固定位置。
14. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，更包含複數個握把，各該握把分別裝設在該箱主體兩側及該第一箱蓋、第二箱蓋上。
15. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，該蠕動幫浦模組具有一步進馬達。
16. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，更包含有一隔熱材料，該隔熱材料填充在該冷藏室、該蠕動幫浦模組室及該培養室三者之間的一內部空間內。
17. 如申請專利範圍第1項所述之細胞培養箱，其中，更包含有一真空絕熱板，該真空絕熱板貼設在該冷藏室的外側壁上。