一种小型多用途细胞培养及实验装置的制作方法

本发明涉及生物医学领域，具体涉及一种小型多用途细胞培养及实验装置。

背景技术：

细胞培养是科学研究和生物制药领域基础技术和重要研究手段，现有培养细胞的方式主要采用培养皿或是微流控芯片。利用培养皿培养细胞时是将培养皿放入较大培养箱中，通过培养箱控制培养细胞所需的环境条件，但是间隔一定时间需要将培养皿从培养环境中取出进行必要操作，比如更换培养液或放在显微镜下观察，这两种操作会对细胞有一定的影响；目前利用微流控芯片培养细胞可以连续灌注培养液，不需要人工更换，但是细胞的生长环境还需要培养箱提供，观测细胞时必须把芯片拿出培养环境，环境的变化对细胞样本的影响不能忽视。

专利文献1CN 104169413 A中公开了一种具有培养液更换功能的细胞培养装置，在少数培养皿中培养细胞的方式的小规模细胞培养装置中，能够在相同的腔内进行培养液的自动更换和细胞培养，这种装置不能提供细胞培养所需环境条件，培养细胞过程不能实时观测。

专利文献2CN 103667053 A中公开了一种自动连续换液细胞培养装置，既具备连续自动换液控制能力，又可提供细胞培养所需要的条件，实现培养过程中细胞培养液自动连续更换。这种装置结构复杂，需要把细胞拿出培养环境，才能进行观察。

现有细胞培养仪体积较大，成本较高，并且功能单一，不能高通量分析，进口细胞培养装置价格昂贵，不利于推广使用，此外，细胞在培养过程中需要 进行实时的观测。

技术实现要素：

针对目前细胞培养装置存在的问题，本发明一种小型多用途细胞培养及实验装置，该装置体积小，成本低，在细胞培养和实验过程中能实现长时间和高通量，并能长时间实时观测细胞。

本发明一种小型多用途细胞培养及实验装置，该装置能够进行细胞培养和微流控芯片灌流实验，并且细胞在培养和实验过程中可以被实时观测，该装置包括上盖、夹具和底壳；

所述上盖包括微流控芯片接口、上盖窗口、注气孔、液流通道、上盖加热器和上盖加热器孔；其中微流控芯片接口和液流通道相互连通用于微流控芯片的灌流，上盖加热器为中空，加热棒通过上盖加热器电线接口放入上盖加热器中，加热棒通电后可以控制细胞培养的环境的温度；上盖窗口采用玻璃覆盖，通过上盖窗口方便观测培养盒内部；

所述夹具为微流控芯片夹具或培养皿夹具；

所述芯片夹具中间位置是微流控芯片卡位，其配合微流控芯片，可以是不同形状和尺寸，微流控芯片压在芯片夹具的下面然后固定在底壳的底壳窗口位置；

所述培养皿夹具包括培养皿卡位和支撑座，为配合不同的培养皿，培养皿卡位可以是不同形状和尺寸，支撑座使培养皿夹具固定在底壳的底壳窗口位置；

所述底壳包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、底壳窗口和底壳加热器电线孔；加热棒放入底壳加热器电线孔中通电后可以控制细胞培养盒内的温度。

所述微流控芯片接口1的数量为2～500个，液流通道的数量与微流控芯片 接口1的数量相等也为2～500个。

所述装置能够提供满足培养细胞的环境条件和实验条件，通过调节装置内部温度、湿度、氧气浓度和所加其他气体的浓度来改变条件，其中其他气体为以下气体中的一种或多种的组合：二氧化碳、一氧化碳、氮气、惰性气体、臭氧和任何有毒气体。

所述微流控芯片夹具和培养皿夹具，适用于直径为5毫米～50厘米圆形微流控芯片和圆形培养皿、边长为5毫米～50厘米正方形微流控芯片和正方形培养皿，或者长度和宽度变化范围都为5毫米～50厘米长方形微流控芯片和长方形培养皿。

所述气体传感器为1～20个，根据所注气体选择传感器种类和数量，气体传感器用来测量所注气体在装置内的含量。

本发明提供了一种小型多用途细胞培养及实验装置，能够进行细胞培养和微流控芯片灌流实验，并且细胞在培养和实验过程中可以被实时观测。所述装置可以配合微流控芯片(尺寸)或是培养皿(尺寸)培养细胞，也能够配合微流控芯片进行灌流实验，并且培养细胞过程能被实时观测。该装置能够提供满足培养细胞的环境条件和实验条件，通过调节装置内部温度、湿度、氧气浓度和所加其他气体的浓度来改变条件，

从上述技术方案可以看出，本发明小型多用途细胞培养及实验装置具有以下有益效果：

(1)装置适用于芯片培养细胞或微流控芯片灌流实验，也适用于采用培养皿培养细胞；

(2)在培养细胞或微流控芯片灌流实验过程中，可实现高通量，并长时间实时观测细胞。

(3)装置结构简单，体积小，成本低。

附图说明

图1本发明实施例小型多用途细胞培养及实验装置的上盖立体图；

图2本发明实施例小型多用途细胞培养及实验装置的微流控芯片夹具立体图；

图3本发明实施例小型多用途细胞培养及实验装置的底壳立体图；

图4本发明实施例使用微流控芯片夹具的装配图；

图5本发明实施例小型多用途细胞培养及实验装置的培养皿夹具立体图；

图6本发明实施例使用培养皿夹具的装配图；

图7本发明实施例连续培养三种细胞的检测图。

其中：1-微流控芯片接口；2-上盖窗口；3-注气孔；4-液流通道；5-上盖加热器；6-上盖加热器孔；7-微流控芯片卡位；8-温度传感器；9-湿度传感器10-气体传感器；11-底壳窗口；12-底壳加热器电线孔；13-上盖；14-芯片夹具；15-底壳；16-培养皿卡位；17-支撑座；18-培养皿夹具。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1

在本发明的一个示例性实施例中，提供了小型多用途细胞培养及实验装置。

本发明小型多用途细胞培养及实验装置主要结构包括：上盖13、夹具和底壳15，所述夹具为微流控芯片夹具14或培养皿夹具18；参照图4和图6，

所述上盖13包括微流控芯片接口1、上盖窗口2、注气孔3、液流通道4、上盖加热器5和上盖加热器孔6；其中微流控芯片接口1和液流通道4相互连通 用于微流控芯片的灌流，；上盖加热器5为中空，加热棒(未示出)通过上盖加热器孔6放入上盖加热器5中，加热棒通电后可以控制细胞培养的环境的温度；上盖窗口2采用玻璃覆盖，通过上盖窗口2方便观测培养盒内部；如图1所示。

微流控芯片接口1的数量可以为2至500个，液流通道的数量与微流控芯片接口1的数量相等也为2至500个；

所述夹具为微流控芯片夹具14或培养皿夹具18；

所述微流控芯片夹具14中间位置是微流控芯片卡位7，其配合微流控芯片，可以是不同形状和尺寸，微流控芯片压在芯片夹具14的下面然后固定在底壳15的底壳窗口11位置；如图2所示。

所述培养皿夹具18包括培养皿卡位16和支撑座17，为配合不同的培养皿，培养皿卡位16可以是不同形状和尺寸，支撑座17使培养皿夹具18固定在底壳15的底壳窗口11位置，如图5所示。

所述底壳15包括：温度传感器8、湿度传感器9、气体传感器10、底壳窗口11和底壳加热器电线孔12。其中气体传感器可以为1至20个，根据所注气体选择传感器种类和数量，气体传感器用来测量所注气体在装置内的含量。加热棒放入底壳加热器电线孔12中通电后可以控制细胞培养盒内的温度。如图3所示。

所述装置能够提供满足培养细胞的环境条件和实验条件，通过调节装置内部温度、湿度、氧气浓度和所加其他气体的浓度来改变条件，其中其他气体为以下气体中的一种或多种的组合：二氧化碳、一氧化碳、氮气、惰性气体、臭氧和任何有毒气体。

所述微流控芯片夹具和培养皿夹具，适用于直径为5毫米至50厘米圆形微流控芯片和圆形培养皿、边长为5毫米至50厘米正方形微流控芯片和正方形培 养皿，或者长度和宽度变化范围都为5毫米至50厘米长方形微流控芯片和长方形培养皿。

所述气体传感器为1～20个，根据所注气体选择传感器种类和数量，气体传感器用来测量所注气体在装置内的含量。

该装置在装配使用时，使上盖窗口2、微流控芯片卡位7或培养皿卡位16与底壳窗口11垂直对齐，可以通过上盖窗口2观察到培养皿或是芯片，或通过倒置显微镜从底壳窗口11观察到培养皿或是芯片。参照图4和图6所示。

下面来说明本发明实施例的小型多用途细胞培养及实验装置的工作原理和使用方法。

当使用培养皿培养细胞时，首先通过支撑座17将培养皿夹具18固定在底壳15上面，然后把培养皿放在培养皿夹具18的培养皿卡位16中进行细胞的培养，采用控制和采集电路调节装置内部的温湿度和气体含量，通过底壳窗口采用倒置显微镜可以进行实时观测。

当做灌流实验时，首先把微流控芯片固定在底壳窗口11位置，然后芯片夹具14放在微流控芯片上面并固定，使微流控芯片固定在底壳15上，微流控芯片液流通道与微流控芯片接口1相连接，通过外部的泵阀(未示出)控制灌流，实验过程同样可以通过底壳窗口采用倒置显微镜进行实时观测。

连续细胞培养应用实例：为验证细胞培养微环境控制模块进行连续细胞培养时对细胞状态的影响，分别进行HepG2(肝癌细胞系)、M307(鼠间充质干细胞)和HK-2(人肾小管上皮细胞)的培养。检测结果表明，在仪器内进行4天细胞培养后，仪器运行稳定，与培养箱内培养相比，细胞生长未见显著异常。(见图7)。