一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置

本技术涉及细胞培养，具体是关于一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置。

背景技术：

1、细胞模型是空间生命科学应用最广泛的模型之一，细胞培养是细胞实验的基础，但受限于实验环境与细胞理想培养环境的差异，例如实验条件下较低的二氧化碳水平会导致ph值升高，温度的变化会影响细胞的新陈代谢等，细胞在实验过程中不可避免的发生一些结构与功能的变化，甚至显著缩短细胞存活时间。因此，为了消除这些不利的影响，必须对实验时的环境条件进行控制，尽量模拟细胞在体内的生存环境。

2、现在国内外已经有用于细胞培养的装置，为实验时良好的细胞状态提供了保证。但是在某些特定的实验环境中，例如利用离子微束装置辐照细胞，同时在线观察细胞的辐照效应，细胞样品需要紧贴束流出口(通常间距仅为几百微米)，而位于样品另一侧的显微镜物镜和样品之间的距离也只有2-3个毫米(50×物镜)。因此，显微镜和离子束流出口之间的空间非常有限，无法使用现有的成熟商业产品。另外，在设计细胞长时间培养装置时，除了满足其基本的细胞培养要求(如：温度控制和ph控制等)，还要考虑整套系统气路、液路的全封闭性，操作的简便性等。

3、因此，需要一种能长时间进行环境控制和细胞培养的装置，以解决如何培养细胞的同时可以进行实验和实时观察的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，以解决上述背景技术中细胞培养的问题，为实验时的实时观察提供便利条件。

2、为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

3、一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，包括温度控制单元、细胞培养单元和流体控制单元，所述细胞培养单元包括本体和培养观察组件，所述本体上设有所述培养观察组件，所述本体上设有流道，所述流道内容纳培养基或试剂，所述流道的一端与所述培养观察组件相连通，所述流道的另一端与所述流体控制单元相连，以实现所述流体控制单元进行培养基或试剂的灌注或排出，所述温度控制单元与所述本体相连。

4、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述本体包括上盖板、中间连接件和下盖板，所述中间连接件的左侧壁和右侧壁上设有开孔，所述中间连接件的内部设有流道，所述开孔与所述流道相连，所述开孔用于与所述流体控制单元相连实现注液或抽液，所述上盖板能够拆卸地设置在所述中间连接件的顶面，所述下盖板能够拆卸地设置在所述中间连接件的底面，所述中间连接件上设有所述培养观察组件，所述上盖板和所述下盖板上均设有凹槽，所述凹槽的边缘呈斜坡状，所述凹槽对应所述培养观察组件设置。

5、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述培养观察组件包括为玻璃片或有机膜，所述中间连接件上设有第一开槽，所述第一开槽与所述流道相连通，所述第一开槽内设有所述玻璃片或有机膜，且所述玻璃片或有机膜分布在所述流道的上方和下方。

6、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述温度控制单元包括加热板、温度监测和控制器，所述细胞培养单元位于所述加热板的中间，所述温度监测和控制器与所述加热板相连，所述加热板的中间设有第二开槽，所述本体安装在所述第二开槽内。

7、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述流体控制单元包括储液单元和注液单元，所述储液单元与所述开孔相连，所述储液单元包括培养基或试剂储存单元、样品储存单元和废液储存单元，所述培养基或试剂储存单元、所述样品储存单元和所述废液储存单元分别与所述开孔相连；

8、所述注液单元包括第一注射泵、第一过滤器和注液管路，所述注液管路的出液端设有所述第一注射泵，所述注液管路上设有所述第一过滤器，所述注液管路的出液端与所述开孔相连，其中，所述第一注射泵能够实现抽液或者注液。

9、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述储液单元还包括总管路、第一支路、第二支路和第三支路，所述总管路的进液端与所述开孔相连，所述第一支路与所述培养基或试剂储存单元相连，所述第二支路与所述样品储存单元相连，所述第三支路与所述废液储存单元相连。

10、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述培养基或试剂储存单元包括第一控制阀门、第二注射泵和第二过滤器，所述第一支路上依次设有所述第一控制阀门、所述第二过滤器和所述第二注射泵，所述第二注射泵能够实现抽液或者注液。

11、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述样品储存单元包括第二控制阀门和样品储存袋，所述第二支路沿液体流动方向上依次设有所述第二控制阀门和所述样品储存袋。

12、所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，优选地，所述废液储存单元包括第三控制阀门和废液储存袋，所述第三支路沿液体流动方向上依次设有所述第三控制阀门和所述废液储存袋。

13、本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

14、1、中间连接件的流道以实现细胞的培养，为细胞接种和培养提供空间，也为后期的培养基更新、细胞清洗和固定等操作提供流路通道；

15、2、上盖板、下盖板和中间连接件组成的细胞培养单元为封闭式，可以有效的防止污染和液体蒸发；

16、3、中间连接件上设有培养观察组件，可以对培养的细胞进行实时观察；

17、4、上盖板与下盖板上设有凹槽，凹槽的边缘为斜面，既便于辐照时细胞盘尽可能贴近离子束流出口，减少散射影响，也便于高倍数物镜(如40×)贴近细胞进行观察；

18、5、流体控制单元中的第一注射泵和第二注射泵通过程序精确调控培养基的灌注量和速度，解决细胞培养过程中代谢废物的排出以及培养液的更换。同时也可根据实验需求进行更换灌注的流体种类，完成细胞清洗、固定或酶解等操作。

19、6、细胞的长时间培养可采用双注射泵推拉模式，可以有效平衡细胞培养腔中的压力，减小切应力对细胞的影响，实现培养基的循环利用和自动化培养。

20、7、根据实验需求调控阀门以选择不同液路，不需更换部件即可实现不同操作后的液体回收。例如清洗细胞的液体进入废液储存袋，而消化后的细胞样品则可以收集到样品储存袋。

21、8、加热板有效的避免因局部温度过高导致细胞失活，同时，它还可以为灌注的流体预热，避免了因流体温度骤变而产生的气泡对细胞生长状态的影响。通过温度监测和控制器能够实现细胞培养区域的温度稳定在37℃左右。

22、本实用新型结构紧凑体积小，具有良好的兼容性和便携性，尤其适合空间狭小的实验系统，可以整合到其它实验装置上，也可搭配不同的显微成像系统使用，将细胞培养与观测一体化，或者独立使用。同时，允许快速拆卸安装更换样品，具有很好的稳定性。

技术特征：

1.一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，包括温度控制单元、细胞培养单元和流体控制单元，所述细胞培养单元包括本体和培养观察组件，所述本体上设有所述培养观察组件，所述本体上设有流道，所述流道内容纳培养基或试剂，所述流道的一端与所述培养观察组件相连通，所述流道的另一端与所述流体控制单元相连，以实现所述流体控制单元进行培养基或试剂的灌注或排出，所述温度控制单元与所述本体相连。

2.根据权利要求1所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述本体包括上盖板、中间连接件和下盖板，所述中间连接件的左侧壁和右侧壁上设有开孔，所述中间连接件的内部设有流道，所述开孔与所述流道相连，所述开孔用于与所述流体控制单元相连实现注液或抽液，所述上盖板能够拆卸地设置在所述中间连接件的顶面，所述下盖板能够拆卸地设置在所述中间连接件的底面，所述中间连接件上设有所述培养观察组件，所述上盖板和所述下盖板上均设有凹槽，所述凹槽的边缘呈斜坡状，所述凹槽对应所述培养观察组件设置。

3.根据权利要求2所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述培养观察组件包括为玻璃片或有机膜，所述中间连接件上设有第一开槽，所述第一开槽与所述流道相连通，所述第一开槽内设有所述玻璃片或有机膜，且所述玻璃片或有机膜分布在所述流道的上方和下方。

4.根据权利要求3所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述温度控制单元包括加热板、温度监测和控制器，所述细胞培养单元位于所述加热板的中间，所述温度监测和控制器与所述加热板相连，所述加热板的中间设有第二开槽，所述本体安装在所述第二开槽内。

5.根据权利要求4所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述流体控制单元包括储液单元和注液单元，所述储液单元与所述开孔相连，所述储液单元包括培养基或试剂储存单元、样品储存单元和废液储存单元，所述培养基或试剂储存单元、所述样品储存单元和所述废液储存单元分别与所述开孔相连；

6.根据权利要求5所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述储液单元还包括总管路、第一支路、第二支路和第三支路，所述总管路的进液端与所述开孔相连，所述第一支路与所述培养基或试剂储存单元相连，所述第二支路与所述样品储存单元相连，所述第三支路与所述废液储存单元相连。

7.根据权利要求6所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述培养基或试剂储存单元包括第一控制阀门、第二注射泵和第二过滤器，所述第一支路上依次设有所述第一控制阀门、所述第二过滤器和所述第二注射泵，所述第二注射泵能够实现抽液或者注液。

8.根据权利要求6所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述样品储存单元包括第二控制阀门和样品储存袋，所述第二支路沿液体流动方向上依次设有所述第二控制阀门和所述样品储存袋。

9.根据权利要求6所述的紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，其特征在于，所述废液储存单元包括第三控制阀门和废液储存袋，所述第三支路沿液体流动方向上依次设有所述第三控制阀门和所述废液储存袋。

技术总结
本技术涉及一种紧凑型在线观察或独立活细胞培养装置，包括温度控制单元、细胞培养单元和流体控制单元，细胞培养单元包括本体和培养观察组件，本体上设有所述培养观察组件，本体上设有流道，流道的一端与培养观察组件相连通，流道的另一端与流体控制单元相连，以实现流体控制单元对培养观察腔进行培养基或试剂的灌注和排出，温度控制单元与所述本体相连。本技术结构紧凑体积小，具有良好的兼容性和便携性，该装置可以为细胞培养提供基本的生理条件，允许快速拆卸安装更换样品，具有很好的稳定性。活细胞培养装置结合显微成像系统，将细胞培养与观测一体化，可实现对细胞的连续观测，并实时记录细胞在荧光/明场下的图像。

技术研发人员：杜广华,刘文静,郭金龙,吴汝群,沈程,赵灿,徐丹,杨龙
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：20230323
技术公布日：2024/1/15