一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置的制作方法

本实用新型涉及细胞培养技术领域，特别涉及一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置。

背景技术：

干细胞是指具有自我更新和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞，在特定的条件下可分化成为一种或多种构成人体组织或器官的细胞。自我更新是指干细胞能够通过细胞分裂维持干细胞群体的大小；多向分化是指干细胞具有可塑性，在不同的环境下，可以分化成不同的组织细胞从而构成机体各种复杂的组织器官。无论是细胞治疗还是组织工程都需要相当数量的干细胞，然而干细胞来源有限，当前普通多孔板、方瓶等平面培养操作复杂，生长微环境间断性改变巨大，对细胞生长影响大，收获的细胞数目又远远达不到临床需要。同时，在培养体系中直接添加细胞因子组合也会使培养成本大大增加，难以将干细胞治疗推向临床应用。因此，急需要有一种可以在体外大量迅速培养干细胞，且不会大幅增加培养成本的装置问世。

神经干细胞(Neural Stem Cell，NSCs)是干细胞的一种，神经干细胞在神经发育和修复受损神经组织中发挥重要作用。神经干细胞移植是修复和代替受损脑组织的有效方法，能重建部分环路和功能。此外神经干细胞可作为基因载体，用于颅内肿瘤和其它神经疾病的基因治疗，利用神经干细胞作为基因治疗载体，弥补了病毒载体的一些不足。 此外，神经干细胞还可作为一种细胞模型来评价新药的毒理和药理作用。为了满足对神经干细胞的需求，现有技术中通过神经干细胞诱导分化为特定细胞类型(如神经细胞、肌肉细胞、胰岛素分泌细胞、成骨细胞、脂肪细胞等)的方法中，多为添加外源化学试剂、细胞因子组合来营造干细胞定向分化的微环境，培养成本据高不下的同时，也存在各种因子试剂随时间消耗而出现在不同时间点存在浓度梯度，诱导系统不够稳定等缺点，同时细胞成活率低，稳定性差，培养效率较慢，因此，急需一种适宜的能够用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置，包括培养罐、营养液存储罐、代谢废液收集罐、细胞培养样本存储罐及细胞收集罐，

所述培养罐顶部设有培养细胞出口、废液出口和基质细胞出口，所述培养罐底部设有细胞样本入口、营养液入口和基质细胞入口，所述培养罐内设有营养传输管件、螺旋式细胞样本传输管和代谢废物回收管，所述营养传输管件与所述营养液入口连接；所述代谢废物回收管一端与所述废液出口连接，其另一端封闭；所述螺旋式细胞样本传输管沿所述培养罐内壁轴向旋转分布，所述螺旋式细胞样本传输管一端与所述细胞样本入口连接，其另一端与所述培养细胞出口连接，所述培养罐内填充有基质细胞、贴壁细胞或直接生长的悬浮细胞；

所述营养液存储罐通过第一传输管道与所述培养罐的所述营养液 入口连接，所述第一传输管道上设有第一传输泵；所述代谢废液收集罐通过第二传输管道与所述培养罐的所述废液出口连接，所述第二传输管道上设有第一抽取泵；所述细胞培养样本存储罐通过第三传输管道与所述培养罐的所述细胞样本入口连接，所述第三传输管道上设有第二传输泵；所述细胞收集罐通过第四传输管道与所述培养罐的所述培养细胞出口连接，所述第四传输管道上设有第二抽取泵。

进一步的，所述营养传输管件包括位于所述培养罐底部的环形管，所述环形管上连接有若干沿所述培养罐轴向延伸的支管，所述环形管底部一侧与所述营养液入口连接，所述支管一端与所述环形管连通，其另一端封闭，所述环形管和所述支管的管壁均为半透膜。

进一步的，该培养装置还包括智控系统，所述智控系统包括控制器和设置在所述培养罐上的传感器组件，所述传感器组件、所述第一传输泵、所述第一抽取泵、所述第二传输泵、所述第二抽取泵均与所述控制器连接；

所述传感器组件包括与所述控制器相通讯的温度传感器、pH传感器、压力传感器和溶解氧传感器。

进一步的，所述第二传输管道上设有废液检测仪，所述废液检测仪与所述控制器相通讯。

进一步的，所述第四传输管道设有三通电磁阀，所述第四传输管道通过所述三通电磁阀连接循环管道，所述循环管道远离所述三通电磁阀的一端与所述第三传输管道连通，所述三通电磁阀上设有细胞检测仪，所述三通电磁阀、所述细胞检测仪均与所述控制器连接。

进一步的，所述第三传输管道上靠近所述细胞培养样本存储罐的一端设有与所述控制器相通讯的单向阀。

优选的，所述螺旋式细胞样本传输管和所述代谢废物回收管的管壁均为半透膜。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的装置有效提高了培养效率，为神经干细胞分化的细胞提高了良好的培养环境，智能操控，培养效率较高，而且分化细胞的成活率和合格率较高，能够对培养细胞做到智能检测，有效提高培养效果。

附图说明

图1为实施例1所述的一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置的结构图；

图2为实施例2所述的一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置中营养传输管件的结构图；

图3为实施例2所述的一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置的结构图。

其中：1、培养罐；101、培养细胞出口；102、废液出口；103、基质细胞出口；105、细胞样本入口；106、营养液入口；107、基质细胞入口；108、螺旋式细胞样本传输管；109、代谢废物回收管；2、营养液存储罐；3、代谢废液收集罐；4、细胞培养样本存储罐；5、细胞收集罐；6、第一传输管道；7、第一传输泵；8、第二传输管道；9、第一抽取泵；10、第三传输管道；11、第二传输泵；12、第四传输管道；13、第二抽取泵；14、环形管；15、支管；16、控制器；17、废液检测仪；18、三通电磁阀；19、循环管道；20、细胞检测仪；21、单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例1提供了一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置，包括培养罐1、营养液存储罐2、代谢废液收集罐3、细胞培养样本存储罐4及细胞收集罐5，

培养罐1用于神经干细胞诱导分化的自动化培养，营养液存储罐2用于存储营养液，代谢废液收集罐3用于储存代谢废液，细胞培养样本存储罐4用于存储细胞样本，细胞收集罐5用于存储培养后的细胞。

所述培养罐1顶部设有培养细胞出口101、废液出口102和基质细胞出口103，所述培养罐1底部设有细胞样本入口105、营养液入口106和基质细胞入口107，所述培养罐1内设有营养传输管件、螺旋式细胞样本传输管108和代谢废物回收管109，所述营养传输管件与所述营养液入口106连接；所述代谢废物回收管109一端与所述废液出口102连接，其另一端封闭；所述螺旋式细胞样本传输管108沿所述培养罐1内壁轴向旋转分布，所述螺旋式细胞样本传输管108一端与所述细胞样本入口105连接，其另一端与所述培养细胞出口101连接，所述培养罐1内填充有基质细胞、贴壁细胞或直接生长的悬浮细胞。

螺旋式细胞样本传输管108能够更多的将细胞样本送入至培养罐1中进行充分培养，使其充分吸收培养罐1中的营养，提高了培养效率，培养成活率较高。此外，通过营养传输管件能够为培养罐1中的细胞提供充分的营养物质。

所述营养液存储罐2通过第一传输管道6与所述培养罐1的所述营养液入口106连接，所述第一传输管道6上设有第一传输泵7；所述代谢废液收集罐3通过第二传输管道8与所述培养罐1的所述废液出口102连接，所述第二传输管道8上设有第一抽取泵9；所述细胞培养样本存储罐4通过第三传输管道10与所述培养罐1的所述细胞样本入口105连接，所述第三传输管道10上设有第二传输泵11；所述细胞收集罐5通过第四传输管道12与所述培养罐1的所述培养细胞出口101连接，所述第四传输管道12上设有第二抽取泵13。

通过抽取泵和传输泵能够调节培养管内的压力，为细胞培养提供一个稳定的培养环境。

实施例2

本实用新型实施例2提供了一种用于神经干细胞诱导分化的自动化细胞培养装置，该实施例2在实施例1的基础上进一步限定了培养装置的结构，实用性强。

如图2所示，为了给予细胞培养提供充足的营养，本技术方案中进一步的限定了所述营养传输管件包括位于所述培养罐1底部的环形管14，所述环形管14上连接有若干沿所述培养罐1轴向延伸的支管15，所述环形管14底部一侧与所述营养液入口106连接，所述支管15一端与所述环形管14连通，其另一端封闭，所述环形管14和所述支管15的管壁均为半透膜。环形管14与营养液入口106连接通入营养液，环形管14内的营养液再次通入支管15内，保证了培养罐1内营养成分密度均匀，为细胞培养提供充足的营养。

如图3所示，为了提高自动化的培养技术，本技术方案中进一步的限定了，该培养装置还包括智控系统，所述智控系统包括控制器16和设置在所述培养罐1上的传感器组件，所述传感器组件、所述第一传输泵7、所述第一抽取泵9、所述第二传输泵11、所述第二抽取泵13均与所述控制器16连接；通过控制器16能够有效控制第一传输泵7、第二传输泵11、第一抽取泵9和第二抽取泵13的开启或关闭，甚至可以用来智能调节泵的大小。

所述传感器组件包括与所述控制器16相通讯的温度传感器、pH传感器、压力传感器和溶解氧传感器。温度传感器能够有效监测培养罐1内的温度，并传递至控制器16，为细胞培养提供了适宜的温度。pH传感器用于检测培养罐1内的pH值，有效为细胞培养提供适宜的pH值。压力传感器用于检测培养罐1内的压力，通过第一传输泵7提供压力略高于第一抽取泵9抽吸压力，同时联合第二传输泵11和第二抽取泵13的协调，可使培养罐1内压保持略高于大气压，防止渗漏和 外源污染的同时，使部分罐内液体由细胞培养管排出，能充分保证基质细胞分泌提供的细胞因子能充分与目的细胞作用。

所述第二传输管道8上设有废液检测仪17，所述废液检测仪17与所述控制器16相通讯。通过其对代谢废液的检测，进行调节第一传输泵7的供给速度，保持管内微环境的稳定；还通过废液检测仪17对代谢废液的检测，判断其剩余养分的多少，当剩余养分比较少时，则可以对营养液存储罐2中的营养液进行补充养分，或者全部、部分更换营养液存储罐2中的营养液，保证进入第一传输管道6的营养液养分充足。该废液检测仪17可以是现有的检测装置或者是检测芯片，其可以直接从市场购得，在此不做过多赘述。

所述第四传输管道12设有三通电磁阀18，所述第四传输管道12通过所述三通电磁阀18连接循环管道19，所述循环管道19远离所述三通电磁阀18的一端与所述第三传输管道10连通，所述三通电磁阀18上设有细胞检测仪20，所述三通电磁阀18、所述细胞检测仪20均与所述控制器16连接。根据需要，还可以在第二抽取泵13与细胞收集罐5之间增设一对细胞大小、胞浆内颗粒状况、细胞比重等进行检测的细胞检测仪20，细胞检测仪20可以为一个控制阀，即为本实用新型中限定的三通电磁阀18，当细胞检测仪20检测细胞合格时，则将细胞导入细胞收集罐5中，当细胞检测仪20检测细胞不合格时，则将细胞通过循环管道19导回到第三传输管道10中，使其再次进入培养罐1。

为防止细胞向细胞培养样本存储罐4内倒流，本技术方案中，限定了所述第三传输管道10上靠近所述细胞培养样本存储罐4的一端设有与所述控制器16相通讯的单向阀21。

本技术方案中优选的设计了，所述螺旋式细胞样本传输管108和所述代谢废物回收管109的管壁均为半透膜。所述半透膜的设计能够保证细胞正常的营养供应，同时可使培养罐1内基质细胞分泌提供的 细胞因子等营养物质能够进入螺旋式细胞样本传输管108内，对细胞样本发挥作用。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。