[0001]
本发明涉及酶学或微生物学装置，尤其是一种细胞培养装置。
背景技术：
[0002]
植物细胞的规模培养会产生大量次生代谢产物，这些次生代谢产物被广泛应用于生物、医学、制药等领域。
[0003]
植物细胞采用愈伤组织进行培养时需要去除愈伤组织中的大细胞团和细胞碎片，然后才能加入培养基进行培养，目前去除大细胞团采用振荡后过滤的方式，而细胞碎片需要离心后去除上清液，这两个步骤都需要人工完成，这个过程中细胞多次与外界接触，难免造成细胞污染；另外，在现有的悬浮培养的过程中，细胞是自主悬浮在培养基上，很容易聚堆，导致细胞集中区域的细胞不能很好的吸收培养基中的营养物质，产生的次生代谢物质也不能被完全带走。所以，需要一种更为完善的植物细胞培养装置。
技术实现要素：
[0004]
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种细胞培养装置，将筛除大细胞团、去除细胞碎片和悬浮培养功能汇聚一体，减少悬浮培养的人工准备过程、增大细胞与培养基的接触面积。
[0005]
其解决方案是，一种细胞培养装置，包括上筒体和下筒体，上筒体上密封连接有上顶盖，下筒体上密封连接有下顶盖，其特征在于，所述上筒体内设有过滤筒和离心筒，过滤筒的底部为筛网结构，过滤筒中固定设有主轴，主轴上端可拆卸连接有与上顶盖滑动连接的活动轴，活动轴的上端伸出上顶盖并连接有振荡机构；所述离心筒位于过滤筒下方，离心筒内插设有吸管，吸管上端伸出上顶盖并连接有第一真空发生器，离心筒的底部固定设有第一套筒，第一套筒外连接有驱动装置，第一套筒内密封转动连接有输送管，输送管上安装有电磁阀，输送管的下端伸出上筒体并密封转动套设有第二套筒，第二套筒向下伸入下筒体中并固定连接有涂布器，所述第二套筒也与驱动装置连接；所述下筒体中设有划分筛，划分筛包括交错设置的多个分隔板，分隔板的底面固定设有中空纤维膜，划分筛外固定设有一圈气囊环，划分筛的底部还固定设有剪叉机构，剪叉机构的下端固定设在下筒体的内底面上；所述下筒体上还固定设有进气管、泄压阀、进液管和出液管。
[0006]
优选地，所述振荡机构包括固定设置在上顶盖上的立板，立板上转动连接有凸轮，立板上开设有位于凸轮下方的竖向的滑槽，滑槽内滑动连接有滑块，滑块下方设有压簧，压簧的一端与滑块固定连接、压簧的另一端与上顶盖固定连接，所述活动杆的上端与滑块固定连接；所述立板上还固定设有一固定轴，固定轴位于凸轮与滑槽之间，固定轴上转动连接有两个第一短杆，两第一短杆的另一端均转动链接有长杆，两长杆交错且交错处转动连接有同一活动轴，活动轴背离立板的一端始终与凸轮接触，两长杆的另一端均转动连接有第二短杆，两第二短杆的另一端均与所述滑块转动连接。
[0007]
优选地，所述驱动装置包括一竖直的传动轴，传动轴的上端伸入上筒体中并固定
套设有第一齿轮，所述第一套筒固定外套设有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，所述传动轴的下端固定套设有第三齿轮，所述第二套筒外固定套设有第四齿轮，第三齿轮与第四齿轮啮合，所述传动轴上盖还连接有带轮。
[0008]
优选地，所述吸管与上顶盖上下滑动连接，所述第一真空发生器还连接有存储上清液的第一容器；所述进液管通过第一管道连接有培养基存储罐，第一管道上安装有向下筒体方向开启的单向阀；所述出液管通过第二管道连接有第二真空发生器和存储次生代谢产物的第二容器，第二管道上安装有向第二真空发生器方向开启的单向阀。
[0009]
优选地，所述分隔板的上边沿高于气囊环的上表面，分隔板的下边沿低于气囊环的上表面。
[0010]
优选地，所述涂布器为中空结构，涂布器的下表面具有一细长的开口，所述第二套筒与涂布器的上表面的一端连通，涂布器的内部还间隔设有若干导向板，涂布器的长度不超过划分筛的半径长度。
[0011]
本发明的有益效果：1.对比现有技术有将植物细胞的愈伤组织筛选过程和培养过程整合的创新点，具有节约实验人员工作时间、减少人工劳动的优点；2.从愈伤组织进入装置后便与外界隔绝，细胞进入下筒体后处于相对密封环境中，整个过程相比手工振荡、过滤、离心再进行悬浮培养的过程来说，减少了细胞与外界接触的机会，避免细胞受污染；3.下筒体中的培养基由第二真空发生器主导吸出，新鲜培养基在负压吸力下自动补入，维持下筒体中培养基的平衡稳定；4.涂布器转动将细胞撒入划分筛中，划分筛随着培养基的液面高度而上浮或下降，始终保持着细胞悬浮且将细胞区域分割的状态，防止细胞聚堆，增加细胞与培养基的接触面积，从而产生更多次生代谢产物。
附图说明
[0012]
图1为本发明结构示意图；图2为本发明的正面剖视图；图3为振荡机构的侧面示意图；图4为振荡机构的分解图；图5为传动轴和涂布器使用同一传动机构进行驱动的示意图。
具体实施方式
[0013]
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0014]
由图1-5给出，一种细胞培养装置，包括上筒体2和下筒体4，上筒体2上密封连接有上顶盖1，下筒体4上密封连接有下顶盖3，其特征在于，所述上筒体2内设有过滤筒5和离心筒7，过滤筒5的底部为筛网结构，过滤筒5中固定设有主轴51，主轴51上端可拆卸连接有与上顶盖1滑动连接的活动轴609，活动轴609的上端伸出上顶盖1并连接有振荡机构6，将愈伤组织和无菌水一同放入过滤筒5内，振荡机构6带动活动轴609上下运动，即过滤筒5会上下振荡，植物细胞的直径范围是10-100μm，所以筛网孔径优选100μm，保证只有单个细胞或小
细胞团能通过筛网，振荡过后大细胞团会留在过滤筒5内，无菌水应加至在过滤筒5位于最低处时依旧能够没过筛网的高度，使过滤网上下振荡过程中单个细胞和小细胞团能顺利进入离心筒7中，完成去除大细胞团的步骤；所述离心筒7位于过滤筒5下方，离心筒7内插设有吸管12，吸管12上端伸出上顶盖1并连接有第一真空发生器13，离心筒7的底部固定设有第一套筒701，第一套筒701外连接有驱动装置9，驱动装置9带动第一套筒701转动，离心筒7开始短时低速转动，转速优选150-300rpm/min，离心后细胞碎片悬浮在上清液中，启动第一真空发生器13，利用吸管12将上清液吸出，为了能观察上清液具体位置，不限于在上筒体2上开设透明观察窗、并将离心筒7设置为透明材质，吸管12优选采用玻璃管，第一套筒701内密封转动连接有输送管8，输送管8上安装有电磁阀702，输送管8的下端伸出上筒体2并密封转动套设有第二套筒703，第二套筒703向下伸入下筒体4中并固定连接有涂布器10，所述第二套筒703也与驱动装置9连接，上清液吸取完毕后电磁阀702开启，剩下的细胞流入涂布器10中；所述下筒体4中设有划分筛11，划分筛11包括交错设置的多个分隔板1101，分隔板1101正交排布形成若干区域，涂布器10转动，细胞被撒入分隔板1101分成的各个区域中，分隔板1101的底面固定设有中空纤维膜1103，中空纤维膜1103防止细胞跟随培养基被排出，划分筛11外固定设有一圈气囊环1102，气囊环1102保证划分版始终漂浮在培养基液面上，使细胞悬浮培养，气囊环1102不限于是外部橡胶材质中间充气的结构，也可以是外部硬质塑料内部中空的结构，其中塑料材质优选采用对细胞培养无毒害的聚苯乙烯，划分筛11的底部还固定设有剪叉机构1104，剪叉机构1104的下端固定设在下筒体4的内底面上，剪叉机构1104限制划分筛11的上、下限位置；所述下筒体4上还固定设有进气管401、泄压阀402、进液管403和出液管404。进气管401用于通入氧气和二氧化碳，进气管401优选设置在下筒体4的上部，现有技术中常将进气孔设置在底部，气体通入后会穿过培养基向上浮，但植物细胞对剪切力的耐受性差，气泡上浮过程中对植物细胞会有剪切力影响，所以优选将进气管401设在下筒体4的上部，当下筒体4内的气体压力达到设定值后由泄压阀402排出气体保持内部气压稳定；进液管403和出液管404分别用于输入、排出培养基。
[0015]
所述振荡机构6包括固定设置在上顶盖1上的立板601，立板601上转动连接有凸轮602，凸轮602利用一水平杆与立板601转动连接，水平杆伸出立板601并连接减速器和电机，立板601上开设有位于凸轮602下方的竖向的滑槽603，滑槽603内滑动连接有滑块604，滑块604下方设有压簧605，压簧605的一端与滑块604固定连接、压簧605的另一端与上顶盖1固定连接，所述活动杆611的上端与滑块604固定连接；所述立板601上还固定设有一固定轴606，固定轴606位于凸轮602与滑槽603之间，固定轴606上转动连接有两个第一短杆607，两第一短杆607的另一端均转动链接有长杆608，两长杆608交错且交错处转动连接有同一活动轴609，活动轴609背离立板601的一端始终与凸轮602接触，两长杆608的另一端均转动连接有第二短杆610，两第二短杆610的另一端均与所述滑块604转动连接。电机带动凸轮602转动，凸轮602转动过程中下压活动轴609，固定轴606不动，两个长杆608在此过程中夹角逐渐变小，第一短杆607和第二短杆610随之动作，滑块604在第二短杆610的带动下向下滑动，压迫压簧605，活动杆611向下运动；当凸轮602的凹陷转到下方时，在弹簧的弹力作用下第二短杆610向上收缩，活动杆611上移，实现活动杆611上下振荡运动。
[0016]
所述驱动装置9包括一竖直的传动轴901，传动轴901的上端伸入上筒体2中并固定套设有第一齿轮902，所述第一套筒701固定外套设有第二齿轮903，第一齿轮902与第二齿
轮903啮合，所述传动轴901的下端固定套设有第三齿轮904，所述第二套筒703外固定套设有第四齿轮905，第三齿轮904与第四齿轮905啮合，所述传动轴901上盖还连接有带轮906。需要注意的是，第一齿轮902与第二齿轮903之间的传动比小于1，第三齿轮904与第四齿轮905之间的传动比大于1，为了节省空间和设备利用率，将离心筒7和涂布器10用同一电机和带轮906带动，因为离心筒7需要加速离心，而涂布器10要缓慢转动才能将细胞撒在划分筛11上，所以造成了两者的传动比不同，利用四个不同的齿轮来构成所需要的传动比，传动比小于1则为增速比，传动比大于1则为尽速比，以此来实现离心筒7和涂布器10转速不同的目的。
[0017]
所述吸管12与上顶盖1上下滑动连接，所述第一真空发生器13还连接有存储上清液的第一容器14；所述进液管403通过第一管道连接有培养基存储罐405，第一管道上安装有向下筒体4方向开启的单向阀；所述出液管404通过第二管道连接有第二真空发生器406和存储次生代谢产物的第二容器407，第二管道上安装有向第二真空发生器406方向开启的单向阀。在培养过程中，培养基的量要维持平衡，悬浮培养持续或间隔向下筒体4中送入新鲜的培养基，旧的培养基就需要输出，为了使下筒体4内的培养基总量保持恒定，采用第二真空发生器406主动吸出的方式，将下筒体4底部的培养基吸出到第二容器407中储存，使下筒体4内呈负压状态，将培养基存储罐405中的新鲜培养基自动吸入下筒体4中，实现下筒体4中培养基总量恒定的功能；为了使下筒体4的气体不干扰培养基的输送回收过程，应将进气时间和第二真空发生器406运行时间错开设置，同时泄压阀402应采用单向泄压阀402。
[0018]
所述分隔板1101的上边沿高于气囊环1102的上表面，分隔板1101的下边沿低于气囊环1102的上表面。即下筒体4内注入培养基后，细胞悬浮在液面上，分隔板1101的底边位于液面下方、分隔板1101的上边沿又位于液面上方，这样细胞不会直接接触划分筛11的底部，但又会被分隔板1101分开成若干区域，形成良好地悬浮培养环境。
[0019]
所述涂布器10为中空结构，涂布器10的下表面具有一细长的开口，所述第二套筒703与涂布器10的上表面的一端连通，涂布器10的内部还间隔设有若干导向板1001，涂布器10的长度不超过划分筛11的半径长度。从上筒体2流入到涂布器10中的细胞，在涂布器10转动离心的作用下，细胞会向着远离第二套筒703的方向流动，即细胞受到离心力和重力的同时作用会斜向运动，小细胞团的离心力大，所以小细胞团分布较单个细胞更远离第二套筒703，又由于导向板1001的作用，细胞会顺着导向板1001逐渐向下滑动并落在划分筛11上，需要注意的是，为了减少细胞落下时所受到的冲击力，不限于先向下筒体4中注入培养基使划分筛11靠近涂布器10，缩短细胞下落距离；另外涂布器10不能超过划分筛11的半径长度，防止细胞撒在划分筛11外侧。
[0020]
本发明在使用时，首先打开上顶盖1将愈伤组织和无菌水一起倒入离心筒7内，闭合上顶盖1启动振荡机构6过滤大细胞团，振荡机构6使用的电机不限于使用伺服电机，以使过滤筒5每次停机均停在最高位置；然后启动驱动装置9离心分离细胞碎片，用吸管12将上清液抽出，向下筒体4中注入培养基和细胞生长所需气体，打开电磁阀702使剩下的细胞进入下筒体4内并均匀涂布在划分筛11上开始悬浮培养。
[0021]
本发明的有益效果：1.对比现有技术有将植物细胞的愈伤组织筛选过程和培养过程整合的创新点，具有节约实验人员工作时间、减少人工劳动的优点；
2.从愈伤组织进入装置后便与外界隔绝，细胞进入下筒体后处于相对密封环境中，整个过程相比手工振荡、过滤、离心再进行悬浮培养的过程来说，减少了细胞与外界接触的机会，避免细胞受污染；3.下筒体中的培养基由第二真空发生器主导吸出，新鲜培养基在负压吸力下自动补入，维持下筒体中培养基的平衡稳定；4.涂布器转动将细胞撒入划分筛中，划分筛随着培养基的液面高度而上浮或下降，始终保持着细胞悬浮且将细胞区域分割的状态，防止细胞聚堆，增加细胞与培养基的接触面积，从而产生更多次生代谢产物。
[0022]
以上所述的实施例并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域所属技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应纳入本发明的权利要求书确定的保护范围内。