用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统的制作方法

本实用新型涉及一种细胞培养系统。

背景技术：

人体内的很多种细胞，如血管内皮细胞、视网膜神经节细胞、心肌细胞、关节软骨细胞等都处在一定的压力环境下，压力升高将导致细胞发生病变。例如：高血压、高眼压、高颅内压等。血压升高是导致各类心脑血管疾病的主要根源；眼压升高则是青光眼和高眼压病的特征之一，也是导致青光眼和高眼压病视功能损伤的主要原因。相关研究已经证实，高血压是中风、心肌梗塞(心梗)、心衰竭、动脉瘤(如主动脉瘤)及外周动脉疾病等重症的主要危险因素之一，也是慢性肾病的起因之一。而眼压持续升高或者波动，可以导致视网膜神经节细胞、色素上皮细胞等的功能损伤或者死亡，最终导致失明。因此能够模拟人体环境的细胞培养系统对于医学研究具有非常重要的意义。

目前存在一种用于青光眼基础研究的开放式压力控制细胞培养系统，该系统包括二氧化碳培养箱、培养瓶、压力表、流量计、气泵、变频器、流量阀、瓶塞、控制系统；其中，所述培养瓶、压力表、流量计、气泵、变频器、流量阀、瓶塞均设置于二氧化碳培养箱内。所述气泵的入口处和流量阀的出口均在二氧化碳培养箱内部；所述压力表、流量阀、流量计输出管道均通过瓶塞插入培养瓶内。所述压力表、流量计、变频器、流量阀分别通过信号线与控制系统相连。所述控制系统位于二氧化碳培养箱外。该系统在每次更换培养的细胞时，都需要将带有三条管道的瓶塞打开，使用不方便，而且不适用于使用大的培养皿培养。通过多条信号线与控制系统连接，线路连接麻烦。二氧化碳培养箱内的气泵、变频器、流量阀、压力表、流量计全部分立放置，使用不方便。中间使用变频器控制气泵，占用空间大。

有一种能够精确控制气体压力的细胞组织培养系统。该装置是使用预混气体，通过控制进气的量控制培养室内的压力，虽然满足了压力的要求，但是在气体传输过程中容易对气体的温度和湿度产生影响，从而导致实验条件与真实活体环境存在较大差异。

另外，还有一种方法是压力控制的执行机构位于细胞培养箱外部，向细胞培养箱内部加入的气体取自细胞培养箱外部，随着实验时间的延长，可能会导致培养液pH值的变化。细胞培养箱完全没有使用二氧化碳培养箱内的气体，没有体现二氧化碳培养箱的价值，只是让细胞培养箱箱体处在二氧化碳培养箱内的温度环境内。

技术实现要素：

本实用新型是要解决现有的细胞培养系统的预混气体在传输过程中温度和湿度会发生变化，从而导致实验条件与真实活体环境存在较大差异，使用不方便的问题，提供一种用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统。

本实用新型用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统包括细胞培养箱、气体交换室、节流气阀、压力变送器、微型气泵、手动阀门、控制信号线、压力控制系统和细胞培养箱密封盖；

所述气体交换室内部包含压力变送器、节流气阀和微型气泵，所述节流气阀通过管道与所述细胞培养箱连通，所述压力变送器通过管道与所述细胞培养箱连通，所述微型气泵通过管道与所述细胞培养箱连通，所述细胞培养箱的侧壁上设置有排气口，所述排气口上设有手动阀门，所述节流气阀、压力变送器、微型气泵分别通过控制信号线与所述压力控制系统连接，所述细胞培养箱的顶部设有细胞培养箱密封盖。

进一步的，所述细胞培养箱和气体交换室置于二氧化碳培养箱内部，为细胞培养系统提供合适的气体环境。

进一步的，所述压力控制系统置于二氧化碳培养箱外部。

所述排气口上设置的手动阀门，用于手动设置细胞培养箱漏气速度。

进一步的，所述手动阀门上还设有机械式气压表，用于校准系统精度。

进一步的，所述控制信号线为一根5芯的控制信号线。

本实用新型的工作原理：

压力控制系统通过调节微型气泵的转速从而调节微型气泵的流量。

压力控制系统通过采集压力变送器返回的电流值，从而换算成细胞培养箱内部的实时压力。

使用本实用新型时，打开压力控制系统，压力控制系统上显示压力变送器探测到的细胞培养箱内部的压力，通过压力控制系统控制微型气泵运转，为细胞培养箱通入气体，之后气体依次通过细胞培养箱、节流气阀并从节流气阀的出口排出，通过压力控制系统可以控制节流气阀的开合程度，从而控制细胞培养箱内的压力，实现细胞培养箱内部与二氧化碳培养箱内部进行气体交换。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将整个细胞培养箱和压力控制的执行环节全部放在用于细胞培养的二氧化碳培养箱内，所用气体全部来源于二氧化碳培养箱内部，避免了与外部的气体交换，最大程度的模仿活体环境。

由于二氧化碳培养箱内部的细胞培养箱与气体交换室组合体只通过一根多芯的控制信号线连接，使用方便。压力控制系统位于二氧化碳培养箱外部，只有两个接口，一个连接二氧化碳培养箱内的组合体，一个是电源线，操作便捷。

本实用新型属于二氧化碳培养箱内的附加系统，可以和其他实验同时进行，互不影响。此系统只占用二氧化碳培养箱内部一层的位置。并且理论上可以根据二氧化碳培养箱层数放置多套系统，在相同的气体环境下，做不同压力环境的对比试验。

细胞培养箱和气体交换室为一个组合体，操作简便，使用时只需将细胞培养箱盖打开，放入细胞培养皿，然后将此整体放入二氧化碳培养箱内，接上控制信号线，在二氧化碳培养箱外部通过压力控制系统便可以对压力进行控制。

附图说明

图1为本实用新型用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统结构示意图；

图2为本实用新型用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统外置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统包括细胞培养箱1、气体交换室2、节流气阀3、压力变送器4、微型气泵5、手动阀门6、控制信号线7、压力控制系统8和细胞培养箱密封盖9，

所述气体交换室2内部包含压力变送器4、节流气阀3和微型气泵5，所述节流气阀 3通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述压力变送器4通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述微型气泵5通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述细胞培养箱1的侧壁上设置有排气口，所述排气口上设有手动阀门6，所述节流气阀3、压力变送器4、微型气泵5 分别通过控制信号线7与所述压力控制系统8连接，所述细胞培养箱1的顶部设有细胞培养箱密封盖9。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述细胞培养箱1和气体交换室2置于二氧化碳培养箱内部。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述压力控制系统8 置于二氧化碳培养箱外部。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述手动阀门6 上还设有机械式气压表。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述控制信号线7为一根5芯的控制信号线。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式用于细胞力学研究的开放式动态压力控制细胞培养系统包括细胞培养箱1、气体交换室2、节流气阀3、压力变送器4、微型气泵5、手动阀门6、控制信号线7、压力控制系统8和细胞培养箱密封盖 9，

所述气体交换室2内部包含压力变送器4、节流气阀3和微型气泵5，所述节流气阀 3通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述压力变送器4通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述微型气泵5通过管道与所述细胞培养箱1连通，所述细胞培养箱1的侧壁上设置有排气口，所述排气口上设有手动阀门6，气体交换室2内部设有控制信号线接头10，节流气阀3、压力变送器4、微型气泵5分别通过信号线与气体交换室2的控制信号线接头 10连接，控制信号线接头10通过一条5芯的控制信号线7与压力控制系统8连接，所述细胞培养箱1的顶部设有细胞培养箱密封盖9。所述细胞培养箱1和气体交换室2置于二氧化碳培养箱内部。所述压力控制系统8置于二氧化碳培养箱外部。

压力控制系统8通过调节微型气泵5的转速从而调节微型气泵5的流量。

压力控制系统8通过采集压力变送器4返回的电流值，从而换算成细胞培养箱1内部的实时压力。

使用本实用新型时，打开压力控制系统8，压力控制系统8上显示压力变送器4探测到的细胞培养箱1内部的压力，通过压力控制系统8控制微型气泵5运转，为二氧化碳培养箱通入气体，之后气体依次通过细胞培养箱1、节流气阀3并从节流气阀3的出口排出，通过压力控制系统8可以控制节流气阀3的开合程度，从而控制细胞培养箱1内的压力，实现细胞培养箱1内部与二氧化碳培养箱内部进行气体交换。

由于细胞培养箱1和气体交换室2放置在二氧化碳培养箱内，不与二氧化碳培养箱外部发生气体交换，最大程度保证实验条件与活体条件的相似。

压力控制系统8只通过一条多芯的控制信号线与二氧化碳培养箱内的气体交换室2 连接，且压力控制系统8位于二氧化碳培养箱外部，装配和操作方便。

由于细胞培养箱1和气体交换室2只占用二氧化碳培养箱的一层的位置，不影响在其它层的实验，并且理论上可以根据二氧化碳培养箱层数放置多套系统，在相同的气体环境下，做不同压力环境的对比试验。

气体交换室2将节流气阀3、压力变送器4、微型气泵5集成在一起，与细胞培养箱 1连为一体，使用方便。

压力控制系统8位于二氧化碳培养箱外部，只有两个接口，一个连接二氧化碳培养箱内的细胞培养箱1和气体交换室2组合体，一个是电源线，操作便捷。

细胞培养箱1和气体交换室2为一个组合体，操作简便，使用时只需将细胞培养箱盖1打开，放入细胞培养皿，然后将此整体放入二氧化碳培养箱内，接上控制信号线7，在二氧化碳培养箱外部通过压力控制系统8便可以对压力进行控制。