本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

細(xì)胞培養(yǎng)是科學(xué)研究和生物制藥領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)和重要研究手段，現(xiàn)有培養(yǎng)細(xì)胞的方式主要采用培養(yǎng)皿或是微流控芯片。利用培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)是將培養(yǎng)皿放入較大培養(yǎng)箱中，通過培養(yǎng)箱控制培養(yǎng)細(xì)胞所需的環(huán)境條件，但是間隔一定時(shí)間需要將培養(yǎng)皿從培養(yǎng)環(huán)境中取出進(jìn)行必要操作，比如更換培養(yǎng)液或放在顯微鏡下觀察，這兩種操作會(huì)對(duì)細(xì)胞有一定的影響；目前利用微流控芯片培養(yǎng)細(xì)胞可以連續(xù)灌注培養(yǎng)液，不需要人工更換，但是細(xì)胞的生長(zhǎng)環(huán)境還需要培養(yǎng)箱提供，觀測(cè)細(xì)胞時(shí)必須把芯片拿出培養(yǎng)環(huán)境，環(huán)境的變化對(duì)細(xì)胞樣本的影響不能忽視。

專利文獻(xiàn)1CN 104169413 A中公開了一種具有培養(yǎng)液更換功能的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在少數(shù)培養(yǎng)皿中培養(yǎng)細(xì)胞的方式的小規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)裝置中，能夠在相同的腔內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)液的自動(dòng)更換和細(xì)胞培養(yǎng)，這種裝置不能提供細(xì)胞培養(yǎng)所需環(huán)境條件，培養(yǎng)細(xì)胞過程不能實(shí)時(shí)觀測(cè)。

專利文獻(xiàn)2CN 103667053 A中公開了一種自動(dòng)連續(xù)換液細(xì)胞培養(yǎng)裝置，既具備連續(xù)自動(dòng)換液控制能力，又可提供細(xì)胞培養(yǎng)所需要的條件，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)過程中細(xì)胞培養(yǎng)液自動(dòng)連續(xù)更換。這種裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要把細(xì)胞拿出培養(yǎng)環(huán)境，才能進(jìn)行觀察。

現(xiàn)有細(xì)胞培養(yǎng)儀體積較大，成本較高，并且功能單一，不能高通量分析，進(jìn)口細(xì)胞培養(yǎng)裝置價(jià)格昂貴，不利于推廣使用，此外，細(xì)胞在培養(yǎng)過程中需要 進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前細(xì)胞培養(yǎng)裝置存在的問題，本發(fā)明一種小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置體積小，成本低，在細(xì)胞培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)過程中能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間和高通量，并能長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)觀測(cè)細(xì)胞。

本發(fā)明一種小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置能夠進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)和微流控芯片灌流實(shí)驗(yàn)，并且細(xì)胞在培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)過程中可以被實(shí)時(shí)觀測(cè)，該裝置包括上蓋、夾具和底殼；

所述上蓋包括微流控芯片接口、上蓋窗口、注氣孔、液流通道、上蓋加熱器和上蓋加熱器孔；其中微流控芯片接口和液流通道相互連通用于微流控芯片的灌流，上蓋加熱器為中空，加熱棒通過上蓋加熱器電線接口放入上蓋加熱器中，加熱棒通電后可以控制細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境的溫度；上蓋窗口采用玻璃覆蓋，通過上蓋窗口方便觀測(cè)培養(yǎng)盒內(nèi)部；

所述夾具為微流控芯片夾具或培養(yǎng)皿夾具；

所述芯片夾具中間位置是微流控芯片卡位，其配合微流控芯片，可以是不同形狀和尺寸，微流控芯片壓在芯片夾具的下面然后固定在底殼的底殼窗口位置；

所述培養(yǎng)皿夾具包括培養(yǎng)皿卡位和支撐座，為配合不同的培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿卡位可以是不同形狀和尺寸，支撐座使培養(yǎng)皿夾具固定在底殼的底殼窗口位置；

所述底殼包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、底殼窗口和底殼加熱器電線孔；加熱棒放入底殼加熱器電線孔中通電后可以控制細(xì)胞培養(yǎng)盒內(nèi)的溫度。

所述微流控芯片接口1的數(shù)量為2～500個(gè)，液流通道的數(shù)量與微流控芯片 接口1的數(shù)量相等也為2～500個(gè)。

所述裝置能夠提供滿足培養(yǎng)細(xì)胞的環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)條件，通過調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部溫度、濕度、氧氣濃度和所加其他氣體的濃度來改變條件，其中其他氣體為以下氣體中的一種或多種的組合：二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)?、惰性氣體、臭氧和任何有毒氣體。

所述微流控芯片夾具和培養(yǎng)皿夾具，適用于直徑為5毫米～50厘米圓形微流控芯片和圓形培養(yǎng)皿、邊長(zhǎng)為5毫米～50厘米正方形微流控芯片和正方形培養(yǎng)皿，或者長(zhǎng)度和寬度變化范圍都為5毫米～50厘米長(zhǎng)方形微流控芯片和長(zhǎng)方形培養(yǎng)皿。

所述氣體傳感器為1～20個(gè)，根據(jù)所注氣體選擇傳感器種類和數(shù)量，氣體傳感器用來測(cè)量所注氣體在裝置內(nèi)的含量。

本發(fā)明提供了一種小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置，能夠進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)和微流控芯片灌流實(shí)驗(yàn)，并且細(xì)胞在培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)過程中可以被實(shí)時(shí)觀測(cè)。所述裝置可以配合微流控芯片(尺寸)或是培養(yǎng)皿(尺寸)培養(yǎng)細(xì)胞，也能夠配合微流控芯片進(jìn)行灌流實(shí)驗(yàn)，并且培養(yǎng)細(xì)胞過程能被實(shí)時(shí)觀測(cè)。該裝置能夠提供滿足培養(yǎng)細(xì)胞的環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)條件，通過調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部溫度、濕度、氧氣濃度和所加其他氣體的濃度來改變條件，

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置具有以下有益效果：

(1)裝置適用于芯片培養(yǎng)細(xì)胞或微流控芯片灌流實(shí)驗(yàn)，也適用于采用培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)胞；

(2)在培養(yǎng)細(xì)胞或微流控芯片灌流實(shí)驗(yàn)過程中，可實(shí)現(xiàn)高通量，并長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)觀測(cè)細(xì)胞。

(3)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置的上蓋立體圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置的微流控芯片夾具立體圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置的底殼立體圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例使用微流控芯片夾具的裝配圖；

圖5本發(fā)明實(shí)施例小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置的培養(yǎng)皿夾具立體圖；

圖6本發(fā)明實(shí)施例使用培養(yǎng)皿夾具的裝配圖；

圖7本發(fā)明實(shí)施例連續(xù)培養(yǎng)三種細(xì)胞的檢測(cè)圖。

其中：1-微流控芯片接口；2-上蓋窗口；3-注氣孔；4-液流通道；5-上蓋加熱器；6-上蓋加熱器孔；7-微流控芯片卡位；8-溫度傳感器；9-濕度傳感器10-氣體傳感器；11-底殼窗口；12-底殼加熱器電線孔；13-上蓋；14-芯片夾具；15-底殼；16-培養(yǎng)皿卡位；17-支撐座；18-培養(yǎng)皿夾具。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置主要結(jié)構(gòu)包括：上蓋13、夾具和底殼15，所述夾具為微流控芯片夾具14或培養(yǎng)皿夾具18；參照?qǐng)D4和圖6，

所述上蓋13包括微流控芯片接口1、上蓋窗口2、注氣孔3、液流通道4、上蓋加熱器5和上蓋加熱器孔6；其中微流控芯片接口1和液流通道4相互連通 用于微流控芯片的灌流，；上蓋加熱器5為中空，加熱棒(未示出)通過上蓋加熱器孔6放入上蓋加熱器5中，加熱棒通電后可以控制細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境的溫度；上蓋窗口2采用玻璃覆蓋，通過上蓋窗口2方便觀測(cè)培養(yǎng)盒內(nèi)部；如圖1所示。

微流控芯片接口1的數(shù)量可以為2至500個(gè)，液流通道的數(shù)量與微流控芯片接口1的數(shù)量相等也為2至500個(gè)；

所述夾具為微流控芯片夾具14或培養(yǎng)皿夾具18；

所述微流控芯片夾具14中間位置是微流控芯片卡位7，其配合微流控芯片，可以是不同形狀和尺寸，微流控芯片壓在芯片夾具14的下面然后固定在底殼15的底殼窗口11位置；如圖2所示。

所述培養(yǎng)皿夾具18包括培養(yǎng)皿卡位16和支撐座17，為配合不同的培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿卡位16可以是不同形狀和尺寸，支撐座17使培養(yǎng)皿夾具18固定在底殼15的底殼窗口11位置，如圖5所示。

所述底殼15包括：溫度傳感器8、濕度傳感器9、氣體傳感器10、底殼窗口11和底殼加熱器電線孔12。其中氣體傳感器可以為1至20個(gè)，根據(jù)所注氣體選擇傳感器種類和數(shù)量，氣體傳感器用來測(cè)量所注氣體在裝置內(nèi)的含量。加熱棒放入底殼加熱器電線孔12中通電后可以控制細(xì)胞培養(yǎng)盒內(nèi)的溫度。如圖3所示。

所述裝置能夠提供滿足培養(yǎng)細(xì)胞的環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)條件，通過調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部溫度、濕度、氧氣濃度和所加其他氣體的濃度來改變條件，其中其他氣體為以下氣體中的一種或多種的組合：二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)狻⒍栊詺怏w、臭氧和任何有毒氣體。

所述微流控芯片夾具和培養(yǎng)皿夾具，適用于直徑為5毫米至50厘米圓形微流控芯片和圓形培養(yǎng)皿、邊長(zhǎng)為5毫米至50厘米正方形微流控芯片和正方形培 養(yǎng)皿，或者長(zhǎng)度和寬度變化范圍都為5毫米至50厘米長(zhǎng)方形微流控芯片和長(zhǎng)方形培養(yǎng)皿。

所述氣體傳感器為1～20個(gè)，根據(jù)所注氣體選擇傳感器種類和數(shù)量，氣體傳感器用來測(cè)量所注氣體在裝置內(nèi)的含量。

該裝置在裝配使用時(shí)，使上蓋窗口2、微流控芯片卡位7或培養(yǎng)皿卡位16與底殼窗口11垂直對(duì)齊，可以通過上蓋窗口2觀察到培養(yǎng)皿或是芯片，或通過倒置顯微鏡從底殼窗口11觀察到培養(yǎng)皿或是芯片。參照?qǐng)D4和圖6所示。

下面來說明本發(fā)明實(shí)施例的小型多用途細(xì)胞培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理和使用方法。

當(dāng)使用培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，首先通過支撐座17將培養(yǎng)皿夾具18固定在底殼15上面，然后把培養(yǎng)皿放在培養(yǎng)皿夾具18的培養(yǎng)皿卡位16中進(jìn)行細(xì)胞的培養(yǎng)，采用控制和采集電路調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部的溫濕度和氣體含量，通過底殼窗口采用倒置顯微鏡可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

當(dāng)做灌流實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先把微流控芯片固定在底殼窗口11位置，然后芯片夾具14放在微流控芯片上面并固定，使微流控芯片固定在底殼15上，微流控芯片液流通道與微流控芯片接口1相連接，通過外部的泵閥(未示出)控制灌流，實(shí)驗(yàn)過程同樣可以通過底殼窗口采用倒置顯微鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

連續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)例：為驗(yàn)證細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境控制模塊進(jìn)行連續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)對(duì)細(xì)胞狀態(tài)的影響，分別進(jìn)行HepG2(肝癌細(xì)胞系)、M307(鼠間充質(zhì)干細(xì)胞)和HK-2(人腎小管上皮細(xì)胞)的培養(yǎng)。檢測(cè)結(jié)果表明，在儀器內(nèi)進(jìn)行4天細(xì)胞培養(yǎng)后，儀器運(yùn)行穩(wěn)定，與培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)相比，細(xì)胞生長(zhǎng)未見顯著異常。(見圖7)。