专利名称：一种细胞培养管道装置与细胞自动化培养系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉一种细胞培养装置和系统，特别是涉及一种细胞培养管道装置和一种细胞自动化培养系统。
背景技术：
T细胞是重要的白血细胞，用以协助对抗癌症和病毒感染的免疫反应。它们在胸腺中产生，有长期的免疫记忆，以备免疫反应中快速反应的需要。T细胞一旦被抗原激活,能够快速复制，产生迅速的抗原反应。在一些慢性病毒感染和癌症中，T细胞遭到灭活或者功能不足。在病毒感染的情况下，免疫反应无法激活T细胞，杀死感染细胞，会导致慢性感染。慢性感染可导致长期的致残性疾病(如慢性活动性肝炎)，甚至死亡(如艾滋病)。慢性感染，以及许多其他因素，也可以导致受感染的细胞基因突变。如果不被T细胞清除，基因突变的细胞可能形成大量失去自我调节的细胞(如癌细胞)。为了使T细胞有效工作，它们必须有免疫记忆，能够知道什么时候对遇到的抗原产生抗原反应，它们必须有足够的数量，才可以组织有效的免疫反应。只有具备正确免疫记忆的T细胞才可以发起特定的免疫反应。这些免疫细胞在免疫反应过程中会逐渐消耗掉，一个无效的免疫反应可能会耗尽能产生免疫反应的T细胞，这会要求胸腺和周围淋巴结产生更多的T细胞，加重其生理负荷。从人的外周血中把活的T细胞同其他血细胞分开是可能的。这些T细胞可以在体外进行培养，在体外快速扩增。通过接触特异性抗原和正常的免疫细胞活化因子，这些T细胞可以在体外被激活，成为更有效的打击疾病的工具。这个过程被称为T细胞的扩增和激活。病人的T细胞被扩增和激活后，可以被重新注入回到原病人体内，这就是所谓的自体细胞输入。和异体细胞相比，免疫激活的自体细胞在体内产生的免疫排斥较小，因为它们和体内的细胞有完全相同的主要组织相容性复合体结构。临床试验表明，使用这种方法治疗包括转移性黑色素瘤、肝胆管肿瘤、复发性或难治性B细胞白血病和慢性淋巴细胞白血病等各种形式的癌症已经取得可喜的成果。现有的细胞培养方法主要有两类:第一种方法是使用细胞培养皿，高品位的层流罩和CO2培养箱进行培养。这种方法需要有经验丰富、训练有素的工作人员，这种劳动密集型培养方式效率不高。第二种方法是使用一次性的血袋或中空纤维培养管，这种培养方式存在培养操作过程复杂和培养效率不高的问题。
发明内容本实用新型所要解决技术问题是，提供一种结构简单、操作简便且培养效率较高的细胞培养管道装置，以及应用该细胞培养管道装置的细胞自动化培养系统。为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是:一种细胞培养管道装置，其关键是:包括通过导流管依次连接的主循环泵、气体交换管、培养管和培养液主库，在所述培养液主库上设置有一个和大气相连通的微孔径排气孔。作为本实用新型的改进一，所述气体交换管为硫化硅胶管，所述主循环泵为手指螺动栗。作为本实用新型的改进二，所述培养管为中空纤维培养管。作为本实用新型的改进三，所述导流管包括连接所述主循环泵和所述气体交换管的第一导流管、连接所述气体交换管和所述培养管的第二导流管、连接所述培养管和所述培养液主库的第三导流管以及连接所述培养液主库和所述主循环泵的第四导流管，在所述第一导流管、第二导流管、第三导流管和/或第四导流管上设置有透明测试容器。为解决另一技术问题，其技术方案为:一种包含前述细胞培养管道装置的细胞自动化培养系统，其关键是:包括设置在所述透明测试容器附近的传感器，还包括通过第五导流管与所述第一导流管连接的加液装置以及通过第六导流管与所述第三导流管连接的废液回收装置。作为本实用新型的改进，包括设置在所述透明测试容器附近的传感器，还包括通过第五导流管与所述第一导流管连接的加液装置以及通过第六导流管与所述第三导流管连接的废液回收装置。作为本实用新型进一步的改进，所述加液装置包括待加液存储库、待加液重量测量仪器以及加液泵，所述废液回收装置包括回收液存储库、回收液重量测量仪器以及集液栗。作为本实用新型更一步的改进，所述第六导流管通过第七导流管与所述培养管的B端相连接，所述第五导流管通过第八导流管与所述培养管的A端相连接；在所述第二导流管靠近所述培养管的一侧设置有开关阀门，在所述第三导流管靠近所述培养管的一侧也设置有开关阀门。作为本实用新型再一步的改进，在所述第二导流管、第八导流管、第七导流管和第三导流管上设置有取样管。所述主循环泵、传感器、加液装置、废液回收装置和开关阀门均与主控电脑电性连接。通过实施本实用新型可取得以下有益效果:一种细胞培养管道装置，包括通过导流管依次连接的主循环泵、气体交换管、培养管和培养液主库，在所述培养液主库上设置有一个和大气相连通的微孔径排气孔，从而能够实现所述培养液主库与外界大气压保持平衡，确保培养液在细胞培养管道装置中的顺畅的流通循环。这种简单的结构组成了一个完整的细胞培养装置，主循环泵驱动培养液在整个回路中流动。由于所述气体交换管相当于人工肺，其上存在微小间隙孔，气体可以扩散进入到所述气体交换管内，但水分等其他物质却无法通过，因此培养液可以在气体交换管中和外界进行气体交换以保证细胞生长所需的气体，细胞在有着合适生长条件的培养管中生长。该装置结构简单，可以高效地进行细胞培养。所述气体交换管为硫化硅胶管，硫化硅胶管不但保证了培养液和外界气体能进行足够的交换，同时本身还有很好的弯曲性能，这样在气体交换管长度很长的情况下可以弯曲布置气体交换管，从而使得整个装置的体积较为紧凑。所述主循环泵为手指蠕动泵，采用手指蠕动泵作为主循环泵可以使得培养液不和循环泵直接接触，杜绝了引入外界杂质的风险；手指蠕动泵无阀门和密封件，维护方便。所述培养管为中空纤维培养管，大束的纤维被装入圆柱形的外壳中形成中空纤维培养管，细胞被放在纤维外生长，而细胞培养液可以在纤维内不断地循环以提供细胞所需的营养和气体。可以通过选择纤维的孔径为特定的细胞提供最佳的生长环境。中空纤维培养管能允许在较小的空间内对细胞进行高密度的培养，这样使得细胞培养管道装置小巧实用。将上述的细胞培养管道装置应用到细胞自动化培养系统上后，该细胞自动化培养系统还包括设置在所述透明测试容器附近的传感器，还包括通过第五导流管与所述第一导流管连接的加液装置以及通过第六导流管与所述第三导流管连接的废液回收装置。这种结构可以通过传感器实时对细胞培养管道装置中的培养液的酸碱度进行监测，在监测到培养液的酸度太大不适合细胞生长时可启动废液回收装置回收培养液，在这之后启动加液装置将新的培养液加入到细胞培养管道中，从而持续地给细胞生长提供所需的各种养分。所述加液装置包括待加液存储库、待加液重量测量仪器以及加液泵，在接到加液信号后加液泵启动将培养液从待加液存储库中泵入培养液主库中，待加液重量测量仪器会实时测量整个加液过程是否正常，在加液不正常时会报警以便工作人员可以立即进行检查并排除障碍，从而完成加液过程保证细胞正常生长。所述废液回收装置包括回收液存储库、回收液重量测量仪器以及集液泵，在排出废液前回收液重量测量仪器会先称量回收液存储库里废液的重量以确认是否有足够空间容纳待排出废液。如果有足够空间，废液被排出到回收液存储库中，如果没有足够空间，系统会报警，待人工腾出足够空间后再排出废液，这保证了整个系统可以持续地自动运行，提高了细胞的培养效率。所述第五导流管通过第八导流管与所述培养管A端相连接，所述第六导流管通过第七导流管与所述培养管B端相连接，在所述第二导流管靠近所述培养管的一侧设置有第一开关阀门，在所述在所述第三导流管靠近所述培养管的一侧也设置有第二开关阀门。这种结构可以在培养管产生的不利化学物质较多时对培养管进行自动清洗，清洗时第一开关阀门和第二开关阀门同时关闭，来自待加液存储库中的培养液冲洗过培养管后进入到回收液存储库中，从而完成对培养管的清洗。对培养管进行适时的清洗可以保证细胞有较为适宜的生长环境，确保细胞正常生长。在所述第二导流管、第八导流管、第七导流管和第三导流管上设置有取样管。取样管方便操作人员对导流管中的培养液进行实时的分析和监测，以确保细胞能够在最佳的生长环境中生长。所述主循环泵、传感器、加液装置、废液回收装置和开关阀门均与主控电脑电性连接。主控电脑通过控制软件对各个部件进行控制，以实现所述细胞自动化培养系统的自动运行，减少了人力投入，提高了培养效率。
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步详细的说明:图1是细胞培养管道装置结构示意图；图2是细胞自动化培养系统结构示意图；图3是液体颜色监测装置结构示意图；图4是培养管转运装置结构示意图之一；图5是培养管转运装置结构示意图之二。
具体实施方式
如图1所示，一种细胞培养管道装置，包括通过导流管依次连接的主循环泵20、气体交换管21、培养管23和培养液主库19，在所述培养液主库19上设置有一个和大气相连通的微孔径排气孔191。所述气体交换管21为硫化硅胶管，所述主循环泵20为手指蠕动泵。所述培养管23为中空纤维培养管。所述导流管包括连接所述主循环泵20和所述气体交换管21的第一导流管11、连接所述气体交换管21和所述培养管23的第二导流管12、连接所述培养管23和所述培养液主库19的第三导流管13以及连接所述培养液主库19和所述主循环泵20的第四导流管14，在本实施例中透明测试容器22设置在第三导流管13上。当然，所述透明测试容器22也可以设置在在所述第一导流管11、第二导流管12和/或第四导流管14上，在整个培养液回路中加装透明测试容器22可以直观地观察到培养液的酸碱度情况，在确认培养液酸度太大不适合细胞生长的情况下及时更换新的培养液以保证细胞持续稳定地生长。如图2所示，一种应用上述细胞培养管道装置的细胞自动化培养系统，包括设置在所述透明测试容器22附近的传感器30，还包括通过第五导流管15与所述第一导流管11连接的加液装置40以及通过第六导流管16与所述第三导流管13连接的废液回收装置50。所述加液装置40包括待加液存储库41、待加液重量测量仪器42以及加液泵43，所述废液回收装置50包括回收液存储库51、回收液重量测量仪器52以及集液泵53。所述第六导流管16通过第七导流管17与所述培养管23的B端相连接，所述第五导流管15通过第八导流管18与所述培养管23的A端相连接，在所述第二导流管12靠近所述培养管23的一侧设置有开关阀门，在所述第三导流管13靠近所述培养管23的一侧也设置有开关阀门。在所述第二导流管12、第八导流管18、第七导流管17和第三导流管13上设置有取样管，取样管可以仅设置在四根导流管中的任何一根导流管之上，也可以设置在四根导流管中任何两根导流管之上、任何三根导流管之上以及全部四根导流管之上。所述主循环泵20、传感器30、加液装置40、废液回收装置50和开关阀门均与主控电脑电性连接。所述传感器30包括置于所述透明测试容器22两侧的摄像模块31和光源32。光源32和摄像模块31对置的结构避免了环境光线对摄像模块31取像时的不良影响，使得传感器30能更加真实地反应透明测试容器22内培养液的酸碱度变化，控制中心根据传感器30得到的信号来控制是否更换培养液，这种结构的传感器30可以充分利用培养液，在培养液无法为细胞提供养分时进行更换，不会浪费培养液。如图3所示，一种应用在细胞培养管道装置或者细胞自动化培养系统上的液体颜色监测装置，包括透明测试容器22，还包括设置在所述透明测试容器22附近的传感器30以及和所述传感器30电性连接的处理模块。所述传感器30透过所述透明测试容器22的管壁获取溶液的颜色并将该颜色信息传递给处理模块，处理模块通过比对向外输出判断信号。这种结构保证了在不打破液体所在的密封环境的前提下能够精确监测液体的颜色，这种监测装置应用在细胞自动培养系统中，不但让监测液体颜色这一工序变得易于操作，而且还保证了细胞培养不会由于引入外界细菌而受到影响。所述传感器30包括摄像镜头朝向所述透明测试容器22的摄像模块31，所述传感器30还包括设置在所述透明测试容器22附近的光源32，所述光源32和所述摄像模块31相对设置在所述透明测试容器22的两侧。光源32将所述透明测试容器22照亮以克服环境光的干扰，从而保证透明测试容器22中的溶液可以在所述摄像模块31的镜头中精确成像，使得监测装置的监测精度更高。在所述光源32靠近所述透明测试容器22的一侧还设置有扩散透镜321，扩散透镜321让光源32发出的光线更为均匀地照射在所述透明测试容器22上，避免了由于光照不均匀而造成的成像失真问题。所述摄像模块31的镜头为高分辨率的CMOS摄像头，采用CMOS摄像头大大降低了监测装置的制造成本，从而使得本装置可以得到广泛的应用。同时由于给摄像模块31配置了相应的光源32，在保证制造成本低廉的同时又保证了摄像模块31的成像质量。所述透明测试容器22为透明钼固化硅胶管，通常细胞自动培养系统中的培养管道会采用透明钼固化硅胶管，如果透明测试容器22采用透明钼固化硅胶管，就可以直接将透明测试容器22整合到细胞自动培养系统中，和细胞自动培养系统中的培养管道做成一体结构，直接用细胞自动培养系统的培养管道来替代透明测试容器22。这样在对细胞自动培养系统中的培养液进行监测时就不用另外将透明测试容器22接入到自动培养系统中，直接对自动培养系统的管道进行监测，让监测工序更加简单便于操作。所述透明钼固化硅胶管的外径大于或等于3毫米，所述透明钼固化硅胶管管壁的厚度不超过所述透明钼固化硅胶管外径直径的25%，这样可以避免因为折射和/或反射而造成成像失真，使得监测结果更为准确。所述透明测试容器22和所述传感器30被安装在避光箱33内，避光箱33杜绝了外界光线对监测处理过程的影响。如图4所示，一种用来转运细胞培养管道装置或者细胞自动化培养系统中的培养管的转运装置实施例1:包括包覆在培养管23上的转运机构本体61，还包括设置在所述转运机构本体上的温控模组62和阻断装置63，所述培养管23上设置有入口和出口，所述入口和第二导流管12连接，所述出口和第三导流管13连接。在转运该培养管23前温控模组62开始工作，将培养管23的温度降低到一定的温度范围内。培养管23中的细胞在这个温度范围内不会被冻结，同时这些细胞的新陈代谢活性大大降低。这样一来就可以保证在一定的时间范围内、在不给这些培养管23中的细胞提供营养和氧气的情况下可以把它们安全地转运到医疗机构。阻断装置63用以将培养管23和培养管路系统迅速分离开，节省了分离培养管23和培养管路系统时的耗时。所述阻断装置63包括设置在所述第二导流管12和所述第三导流管13上的密封连接器70，所述密封连接器70包括扭锁活塞。带有扭锁活塞的密封连接器70在和培养管路系统连接时可以保证整个培养管路系统的密封性，使得管路系统内部的培养液不会受到外界环境的影响，从而保证培养管23中的细胞能够正常的生长。在分离培养管23和培养管路系统时又能够迅速地将两者分离开，并保证还处于培养管路系统中的培养液和外界环境相隔离，这时可以将待培养的培养管23通过密封连接器和培养管路系统连接起来，这样就能够再次利用培养管路系统和培养管路系统中的培养液进行细胞培养，杜绝培养器件和培养液的浪费。所述温控模组62包括冷却器、加热器、温度传感器以及温度控制器。在设定好温度范围后，温控模组62中的各个器件就会配合工作以保证温度保持在设定的温度范围内，从而保证在转运过程中细胞有较低的代谢活性，使得细胞可以被安全转运到医疗机构。所述转运机构本体61包括可以卡合在一起的机构本体C部611和机构本体D部612，所述机构本体C部611和机构本体D部612的一侧通过铰链连接在一起。这种结构使得转运机构更加小巧，方便在对转运机构进行重复使用时的来回搬运。如图5所示，一种用来转运细胞培养管道装置或者细胞自动化培养系统中的培养管的转运装置实施例2:在所述培养管23上设置有与导流管分别连接的入口和出口，在所述导流管的外侧设置有加热装置631。所述加热装置631包括设置在所述导流管外表面两侧的加热块632。所述加热块632可以朝向靠近所述导流管的轴线的方向移动。即当在第二导流管12外表面两侧设置加热块632时，所述加热块632可以朝向靠近第二导流管12轴线的方向移动；当在第三导流管13外表面两侧设置加热块632时，所述加热块632可以朝向靠近第三导流管13轴线的方向移动；当同时在第二导流管12外表面两侧和第三导流管13外表面两侧设置加热块632时，设置在第二导流管12外表面两侧的加热块632可以朝向靠近第二导流管12轴线的方向移动，设置在第三导流管13外表面两侧的加热块632可以朝向靠近第三导流管13轴线的方向移动。在转运培养管23中的细胞时，加热块632夹紧导流管，导流管因受热和夹紧力的作用而封闭，从而将培养管23和培养管路系统中的培养液隔离开，从而为转运培养管23做准备。这种阻断装置63结构简单，成本低廉。进一步地，所述阻断装置63还可以包括设置在所述导流管外表面两侧的夹紧机构。这样就可以先用加紧机构将导管夹住，将培养管23和培养管路系统中的培养液阻断，然后加热装置631将管路封闭。这样可以避免直接对管路加热密封造成培养液温度上升，杜绝了需要触发培养管23的温控模组62进行降温而造成的能源浪费。必须指出，上述实施例只是对本实用新型做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本实用新型的宗旨和范围下，可以对本实用新型做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种细胞培养管道装置，其特征是:包括通过导流管依次连接的主循环泵(20)、气体交换管(21)、培养管(23)和培养液主库(19)，在所述培养液主库(19)上设置有一个和大气相连通的微孔径排气孔(191)。
2.根据权利要求1所述的一种细胞培养管道装置，其特征是:所述气体交换管(21)为硫化硅胶管。
3.根据权利要求1所述的一种细胞培养管道装置，其特征是:所述主循环泵(20)为手指蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的一种细胞培养管道装置，其特征是:所述培养管(23)为中空纤维培养管。
5.根据权利要求1至4中任何一项权利要求所述一种细胞培养管道装置，其特征是:所述导流管包括连接所述主循环泵(20)和所述气体交换管(21)的第一导流管(U)、连接所述气体交换管(21)和所述培养管(23 )的第二导流管(12 )、连接所述培养管(23 )和所述培养液主库(19)的第三导流管(13)以及连接所述培养液主库(19)和所述主循环泵(20)的第四导流管(14)，在所述第一导流管(11)、第二导流管(12)、第三导流管(13)和/或第四导流管(14 )上设置有透明测试容器(22 )。
6.一种包含权利要求5所述的细胞培养管道装置的细胞自动化培养系统，其特征是:包括设置在所述透明测试容器(22)附近的传感器(30)，还包括通过第五导流管(15)与所述第一导流管(11)连接的加液装置(40)以及通过第六导流管(16)与所述第三导流管(13)连接的废液回收装置(50)。
7.根据权利要求6所述的一种细胞自动化培养系统，其特征是:所述加液装置(40)包括待加液存储库(41)、待加液重量测量仪器(42)以及加液泵(43)，所述废液回收装置(50)包括回收液存储库(51)、回收液重量测量仪器(52 )以及集液泵(53 )。
8.根据权利要求7所述的一种细胞自动化培养系统，其特征是:所述第六导流管(16)通过第七导流管(17)与所述培养管(23)的B端相连接，所述第五导流管(15)通过第八导流管(18)与所述培养管(23)的A端相连接；在所述第二导流管(12)靠近所述培养管(23)的一侧设置有开关阀门，在所述第三导流管(13)靠近所述培养管(23)的一侧也设置有开关阀门。
9.根据权利要求8所述的一种细胞自动化培养系统，其特征是:在所述第二导流管(12)、第八导流管(18)、第七导流管(17)和第三导流管(13)上设置有取样管。
10.根据权利要求8所述的一种细胞自动化培养系统，其特征是:所述主循环泵(20)、传感器(30)、加液装置(40)、废液回收装置(50)和开关阀门均与主控电脑电性连接。
专利摘要本实用新型公开了一种细胞培养管道装置，包括通过导流管依次连接的主循环泵、气体交换管、培养管和培养液主库，在所述培养液主库上设置有一个和大气相连通的微孔径排气孔，所述气体交换管为硫化硅胶管，所述主循环泵为手指蠕动泵。本实用新型还公开了一种细胞自动化培养系统，包括设置在透明测试容器附近的传感器，还包括通过第五导流管与第一导流管连接的加液装置以及通过第六导流管与第三导流管连接的废液回收装置。本实用新型提供一种结构简单、操作简便且培养效率较高的细胞培养管道装置，以及应用该细胞培养管道装置的细胞自动化培养系统。
文档编号C12M1/36GK203048948SQ20122053088
公开日2013年7月10日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者荆杰 申请人:浙江赛尚医药科技有限公司