一種細胞培養的自動化收集系統的制作方法

本實用新型涉及細胞培養技術領域，尤其涉及一種細胞培養的自動化收集系統。

背景技術：

細胞培養泛指所有體外培養，其含義是指從動物活體體內取出組織，通過機械的方法或酶消化的方法將組織分離成單細胞，模擬體內生理環境等特定的體內條件，進行孵育培養，也即使之生存并生長。

經過培養的細胞達到實驗或生產的生長要求時，需要對細胞或組織進行收集，現有的操作方法一般為：拆除細胞培養系統，打開培養細胞的反應器，然后將細胞收集到制定容器中。

但現有技術中存在以下問題：人工操作過程易對細胞或組織產生污染，且操作不夠便利。

技術實現要素：

本實用新型的實施例提供一種細胞培養的自動化收集系統，可以自動收集細胞，避免人工操作造成的污染問題。

為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術方案：

一種細胞培養的自動化收集系統，包括：細胞反應器，所述細胞反應器內通過濾膜分割為營養液腔和細胞生長腔，所述營養液腔連通有營養液輸送通道，所述細胞生長腔連通有細胞輸送通道，所述細胞輸送通道連接有細胞輸送泵；細胞儲存器，所述細胞儲存器與所述細胞輸送通道連通；所述細胞輸送泵可將所述細胞生長腔內的細胞收集到所述細胞儲存器內。

進一步地，所述細胞儲存器與所述細胞輸送通道之間設有第一閥門。

更進一步地，所述細胞輸送泵可正轉和反轉，當所述細胞輸送泵正轉時，所述細胞儲存器內的細胞被注入所述細胞生長腔內，當所述細胞輸送泵反轉時，所述細胞生長腔內的細胞被收集到所述細胞儲存器內；或，當所述細胞輸送泵處于正轉狀態時，所述細胞生長腔內的細胞被收集到所述細胞儲存器內，當所述細胞輸送泵處于反轉狀態時，所述細胞儲存器內的細胞被注入所述細胞生長腔內。

更進一步地，還包括控制裝置，所述細胞輸送泵和所述第一閥門均與所述控制裝置連接。所述控制裝置可控制所述細胞輸送泵正轉、反轉或停止；并可控制所述第一閥門的打開或關閉。

進一步地，所述細胞生長腔連通有細胞采樣器，所述細胞采樣器與所述細胞生長腔之間的通道內設有第二閥門。

進一步地，還包括壓力擴展腔，所述壓力擴展腔與所述細胞生長腔或所述營養液腔連通，所述壓力擴展腔內盛有營養液。

更進一步地，所述壓力擴展腔頂部連接有出氣管道，所述出氣管道末端設有空氣凈化器，所述出氣管道連接有第三閥門。

更進一步地，所述壓力擴展腔內設有液面檢測裝置。

進一步地，所述壓力擴展腔與所述細胞生長腔之間的通道連接有壓力傳感器，以檢測所述壓力擴展腔的壓力。

進一步地，所述濾膜為中空纖維管，所述營養液腔為所述中空纖維管的內部空間，所述細胞生長腔為所述中空纖維管的外部空間。

本實用新型實施例提供的細胞培養的自動化收集系統，細胞反應器內通過濾膜分割為營養液腔和細胞生長腔，其中，營養液腔連通營養液輸送通道，細胞生長腔連通細胞輸送通道，在細胞生長的過程中，營養液通過營養液輸送通道進入營養液腔，細胞通過細胞輸送通道進入細胞生長腔，營養液腔內的營養液通過濾膜與細胞生長腔內的細胞進行營養交換，進而細胞可正常生長。細胞輸送通道連接有細胞輸送泵，細胞儲存器與細胞輸送通道連通，當細胞的生長狀態符合生產或實驗要求時，需要對細胞進行收集，這時，打開細胞輸送泵，細胞生長腔內的細胞在細胞輸送泵的作用下經過細胞輸送通道，進入到細胞儲存器內，完成細胞的收集。相比現有技術，收集細胞的過程中，不需要打開反應器，只需要打開細胞輸送泵即可實現細胞自動化收集，避免了人工操作有可能帶來的污染，且操作方便、收集效率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的細胞培養自動化收集系統結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的細胞培養自動化收集系統中細胞反應器的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

本實用新型的實施例提供一種細胞培養的自動化收集系統，如圖1和圖2所示，包括：細胞反應器1，細胞反應器1內通過濾膜分割為營養液腔11和細胞生長腔12。營養液腔11連通有營養液輸送通道2，細胞生長腔12連通有細胞輸送通道3，細胞輸送通道3連接有細胞輸送泵4；細胞儲存器5，細胞儲存器5與細胞輸送通道3連通；細胞輸送泵4可將細胞生長腔12內的細胞收集到細胞儲存器5內。

本實用新型實施例提供的細胞培養的自動化收集系統，如圖1和圖2所示，細胞反應器1內通過濾膜分割為營養液腔11和細胞生長腔12，其中，營養液腔11連通營養液輸送通道2，細胞生長腔12連通細胞輸送通道3，在細胞生長的過程中，營養液通過營養液輸送通道2進入營養液腔11，細胞通過細胞輸送通道3進入細胞生長腔12，營養液腔11內的營養液通過濾膜與細胞生長腔12內的細胞進行營養交換，進而細胞可正常生長。細胞輸送通道3連接有細胞輸送泵4，細胞儲存器5與細胞輸送通道3連通，當細胞的生長狀態符合生產或實驗要求時，需要對細胞進行收集。這時，打開細胞輸送泵4，細胞生長腔12內的細胞在細胞輸送泵4的作用下經過細胞輸送通道3，進入到細胞儲存器5內，完成細胞的收集。相比現有技術，收集細胞的過程中，不需要打開反應器，只需要打開細胞輸送泵4即可實現細胞自動化收集，避免了人工操作有可能帶來的污染，且操作方便、收集效率高。

需要說明的是，本實用新型實施例的細胞培養的自動化收集系統中的細胞反應器1，可適用于絕大多數細胞的培養，尤其適用于懸浮細胞和貼壁細胞的培養。其中，懸浮細胞在培養時可直接注入到細胞培養器內進行培養，貼壁細胞在培養前需要對細胞反應器1內的細胞生長腔12的壁面進行處理，以便于細胞貼壁生長，例如，將具有附著功能的蛋白鋪在細胞生長腔12壁面后，再進行貼壁細胞的培養。另外，當收集懸浮細胞時，可打開細胞輸送泵4，即可完成細胞的收集，當收集貼壁細胞時，需要對細胞生長腔12內的貼壁細胞進行處理，以使貼壁細胞與細胞生長腔12的壁面脫離。例如，首先打開細胞輸送泵4，將位于細胞生長腔12內的營養液排空，然后利用細胞輸送泵4住入胰蛋白酶溶液，并在細胞生長腔12內靜止消化一定時間(例如10分鐘)，接著使用細胞輸送泵4注入抗胰蛋白酶溶液，將細胞懸液在細胞生長腔12循環5分鐘后，這樣，可用細胞輸送泵4收集消化后的貼壁細胞。

由于細胞儲存器5通過細胞輸送通道3與細胞生長腔12連通，為了在細胞培養的過程中使細胞生長腔12與外界密封，如圖1所示，在細胞儲存器5與細胞輸送通道3之間設有第一閥門31。這樣，在細胞培養的過程中，可關閉第一閥門31，使細胞生長腔12與外界密封。當需要收集細胞時，再打開第一閥門31和細胞輸送泵4，將細胞生長腔12內的細胞收集到細胞儲存器內。

在細胞培養前，需要先將細胞注入細胞生長腔12內，由此，可利用細胞儲存器與細胞生長腔12相連通的結構，并設置細胞輸送泵4可正轉和反轉。如圖1所示，當細胞輸送泵4正轉時，細胞儲存器5內的細胞被注入細胞生長腔12內，當細胞輸送泵4反轉時，細胞生長腔12內的細胞被收集到細胞儲存器5內；或，當細胞輸送泵4處于正轉狀態時，細胞生長腔12內的細胞被收集到細胞儲存器5內，當細胞輸送泵4處于反轉狀態時，細胞儲存器5內的細胞被注入細胞生長腔12內。這樣，整個結構不僅可以實現細胞的自動化收集，還可以實現細胞的自動化注入。

需要說明的是，細胞輸送泵4可正轉和反轉，根據其輸送細胞的特點，為了減少污染，細胞輸送泵4可為蠕動泵，采用蠕動泵，流體在泵管中流動，不接觸泵體，無污染，且其具有雙向同等流量輸送能力，泵管可快速更換。

細胞培養前的細胞注入，以及細胞培養后的細胞收集，可以采用人工打開細胞輸送泵4和第一閥門31。當然，為了提高效率，減少人工操作的失誤率，參照圖1，可設置控制裝置6(圖中未示出)，細胞輸送泵4和第一閥門31均與控制裝置6連接，控制裝置6可控制細胞輸送泵4正轉、反轉或停止；并可控制第一閥門31的打開或關閉。這樣，在當細胞輸送泵4正轉時，細胞儲存器5內的細胞被注入細胞生長腔12內。當細胞輸送泵5反轉時，細胞生長腔12內的細胞被收集到細胞儲存器5內。在細胞培養前，當控制裝置6接收到細胞注入指令時，控制裝置6控制細胞循環泵4正轉，并打開第一閥門31，將細胞儲存器5內的待培養細胞注入到細胞生長腔內。當細胞開始培養后，控制裝置6控制細胞循環泵4停止，并關閉第一閥門31。當控制裝置6接收到收集細胞的指令時，控制裝置6控制細胞循環泵4反轉，并打開第一閥門31，將細胞生長腔12內的細胞收集到細胞儲存器5內。同樣的，在當細胞輸送泵4正轉時，細胞儲存器5內的細胞被注入細胞生長腔12內。當細胞輸送泵5反轉時，細胞生長腔12內的細胞被收集到細胞儲存器5內。控制裝置6也可自動控制細胞的注入或收集。

當細胞生長的狀態符合生產或實驗的需求時，進行細胞收集。想要確定細胞生長的狀態是否符合生產或實驗的需求，就需要對細胞生長腔12內的細胞生長狀態進行檢測。例如，在細胞生長腔12內設置傳感器，以檢測出細胞生長的狀態。但是在細胞生長腔12內設置傳感器，一方面易對細胞的生長造成干擾或污染，另一方面，根據不同的細胞或不同的實驗要求，需要檢測的指標往往需要很多。這樣，在細胞生長腔12內需要設置多種傳感器，使結構更加復雜，不易實現。因此，如圖1所示，細胞生長腔12連通有細胞采樣器7，細胞采樣器7與細胞生長腔12之間的通道內設有第二閥門71。設置了采樣器7后，可在細胞生長過程中，打開第二閥門71，用采樣器7對細胞生長腔12內的細胞取樣，再檢測細胞樣品是否符合生產或實驗的需要，以決定是否收集細胞。

營養液腔11內的營養液與細胞生長腔12內的細胞進行營養的交換，是通過濾膜的作用實現的。具體地，當營養液腔11內的壓力大于細胞生長腔12內的壓力時，營養液腔11內的營養液可通過濾膜進入細胞生長腔12內，為細胞培養提供營養；當營養液腔11內的壓力小于細胞生長腔12內的壓力時，細胞生長腔12內細胞的新陳代謝物通過濾膜進入營養液腔內，進而被排出。因此，營養液腔11與細胞生長腔12的壓力差對細胞的生長有很大的影響。為了可以對營養交換的過程可控，如圖1所示，還包括壓力擴展腔8，壓力擴展腔8與細胞生長腔12或營養液腔11連通，壓力擴展腔8內盛有營養液。壓力擴展腔8可以用來調節細胞生長腔12或營養液腔11內的壓力，進而調節營養液交換的方向和速率。

需要說明的是，細胞儲存器5與細胞生長腔12之間設置了第一閥門31。同時，壓力擴展腔8與細胞生長腔12也連通。為了使細胞在培養的過程中，細胞生長腔12與細胞儲存器5不連通，且與壓力擴展腔8一直連通，如圖1所示，第一閥門包括31和31’，當需要注入細胞或收集細胞時，將第一閥門31和31’都打開，以使細胞儲存器5與細胞生長腔12連通。當開始細胞培養時，將第一閥門31和31’都打開，使細胞儲存器5與細胞生長腔12不連通，而壓力擴展腔8與細胞生長腔12連通。此時，細胞儲存器5不會對細胞生長腔12內造成污染。壓力擴展腔8可以調節細胞生長腔12內的壓力。

壓力擴展腔8內的壓力，可以通過營養液的多少來控制，也可以在壓力擴展腔8內通入或排出氣體來控制。其中，由于壓力擴展腔8內的容積是一定的，靠營養液的多少來控制壓力時，當營養液超過壓力擴展腔的容積時，無法再進行加壓，且營養液的排出也比較麻煩。因此，優選采用在壓力擴展腔8內通入或排出氣體來控制壓力。如圖1所示，壓力擴展腔8頂部連接有出氣管道81，出氣管道81末端設有空氣凈化器82，出氣管道81連接有第三閥門83。當需要升高壓力時，打開第三閥門83，并從空氣凈化器82通入氣體。通入的氣體經過出氣管道81和第三閥門83進入壓力擴展腔8內，使壓力擴展腔8內的壓力升高，進而可使與壓力擴展腔8連通的細胞生長腔12或營養液腔11內的壓力升高；相反，當需要降低壓力時，打開第三閥門83，壓力擴展腔8內的氣體可經過出氣管道81，從空氣凈化器82處排出，降低壓力擴展腔8內的壓力，進而使與壓力擴展腔8連通的細胞生長腔12或營養液腔11內的壓力降低。

需要說明的是，由于壓力擴展腔8與細胞生長腔12連通，設置了空氣凈化器82后，可以過濾通入壓力擴展腔7內的氣體中的有害氣體，以免對細胞生長造成影響。另外，壓力擴展腔8不僅可以根據需要來調節與其相連通的細胞生長腔12或營養液腔11的壓力，而且可在不需要調節壓力時，可以平衡細胞生長腔12內部壓力。例如，當壓力擴展腔8與細胞生長腔12連通，并在細胞生長腔12內壓力升高時，壓力擴展腔8可從空氣凈化器82處排出一定量的氣體；反之，當細胞生長腔內12壓力降低時，壓力擴展腔8可從空氣凈化器82處進入一定量的氣體，進而使細胞生長腔12內的壓力基本維持平衡。當壓力擴展腔8與營養液腔11連通時，效果相同，不再贅述。

在壓力擴展腔8的壓力調節過程中，其壓力調節的幅度，可從壓力擴展腔8內的營養液液面高度看出。因此，如圖1所示，壓力擴展腔8內設有液面檢測裝置84。

為了可以檢測壓力擴展腔8內的壓力，在壓力擴展腔8與細胞生長腔12或營養液腔11連通的通道內也可設置壓力傳感器。例如，如圖1所示，壓力擴展腔8與細胞生長腔12之間的通道連接有壓力傳感器85，以檢測壓力擴展腔8的壓力。

根據濾膜運用在細胞培養器內的功能，濾膜采用中空纖維管。由于營養液循環通道內營養液不斷的流動，必然對濾膜產生較大的沖擊。而中空纖維管具有自支撐的特性。在能保證營養液與細胞進行營養交換的前提下，對營養液由于流動產生的沖擊具有較好的適應能力。因此，濾膜采用中空纖維管。在采用了中空纖維管后，營養液腔11和細胞生長腔12可以根據需要靈活設置。例如，濾膜為中空纖維管，營養液腔11可為中空纖維管的內部空間，細胞生長腔12可為中空纖維管的外部空間；或，營養液腔11可為中空纖維管的外部空間，細胞生長腔12可為中空纖維管的內部空間。

以上僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。