细胞培养系统的制作方法

1.本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种细胞培养系统。


背景技术：

2.细胞培养是指在体外模拟体内环境(无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等)，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养也叫细胞克隆技术，在生物学中的正规名词为细胞培养技术。不论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来说，细胞培养都是一个必不可少的过程，细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。细胞培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节，而且细胞培养本身就是细胞的克隆。细胞培养技术是细胞生物学研究方法中重要和常用技术，通过细胞培养既可以获得大量细胞，又可以借此研究细胞的信号转导、细胞的合成代谢、细胞的生长增殖等。
3.现有技术中，细胞培养系统存在如下问题：
4.(1)细胞培养系统缺乏排空装置，导致管路残留溶液，管路如果不设置排空装置的话，残留的溶液会影响细胞的传代(如pbs会稀释消化液中的胰酶，使得消化效果不好；残留在主管道的胰酶会进入细胞悬液，影响细胞生长)；
5.(2)使用蠕动泵时蠕动泵的泵头会碾磨细胞，造成细胞的损伤，蠕动泵在输送液体时会产生较大的压力，如果阀门开启出错，会导致硅胶管、连接头、细胞工厂盖等崩开，造成无菌环境破坏，细胞培养失败的后果，另外使用蠕动泵时需频繁开/关泵，操作繁琐；
6.(3)细胞培养系统各模块布局不合理会导致操作不便、拥挤等问题。
7.因此，现有技术中的细胞培养装置存在管道设计不合理、管道中残留液体无法排出、细胞容易受到机械损伤、操作过程容错率低等问题。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种细胞培养系统，用以解决细胞培养装置存在管道设计不合理、管道中残留液体无法排出、细胞容易受到机械损伤、操作过程容错率低的问题，实现细胞消化、细胞收获和细胞传代的高效实施。
9.本实用新型提供一种细胞培养系统，包括：
10.主管道，所述主管道的一端设有排空装置，另一端设有抽真空装置；
11.所述主管道由所述排空装置向所述抽真空装置的方向依次连接有储液装置、细胞工厂、收获装置和废液收集装置；
12.所述排空装置与所述储液装置之间的主管道上设有第一主管道阀门，所述储液装置与所述细胞工厂之间的主管道上设有第二主管道阀门，所述收获装置与所述废液收集装置之间的主管道上设有第三主管道阀门，所述废液收集装置与所述抽真空装置之间的主管路上设有第四主管道阀门。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述储液装置包括用于盛装pbs溶液的第一储液
装置、用于盛装细胞培养液的第二储液装置和用于盛装细胞消化液的第三储液装置。
14.根据本实用新型的一个实施例，所述第一储液装置、所述第二储液装置和所述第三储液装置分别通过储液装置支管道连接所述主管道，所述储液装置支管道上对应设有第一储液装置阀门、第二储液装置阀门和第三储液装置阀门。
15.根据本实用新型的一个实施例，所述细胞工厂设有多个，每个所述细胞工厂分别通过细胞工厂支管道连接所述主管道，所述细胞工厂支管道上对应设有细胞工厂阀门。
16.根据本实用新型的一个实施例，所述收获装置通过收获装置支管道连接所述主管道，所述收获装置支管道上设有收获装置阀门。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述废液收集装置通过废液收集装置支管道连接所述主管道，所述废液收集装置支管道上设有废液收集装置阀门。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述储液装置、所述细胞工厂、所述收获装置以及所述废液收集装置分别与所述主管道可拆卸连接。
19.根据本实用新型的一个实施例，所述储液装置、所述细胞工厂、所述收获装置以及所述废液收集装置分别通过无菌连接头与所述主管道连接。
20.根据本实用新型的一个实施例，所述排空装置包括空气过滤器，所述主管道上设有空气过滤器接口，所述空气过滤器安装于所述空气过滤器接口。
21.根据本实用新型的一个实施例，所述细胞工厂为聚苯乙烯多层结构；所述储液装置、所述收获装置以及所述废液收集装置均为玻璃、pp、pc、或不锈钢的罐体或瓶体。
22.本实用新型提供的细胞培养系统，通过在主管道的一端设有排空装置，另一端设有抽真空装置；所述主管道由所述排空装置向所述抽真空装置的方向依次连接有储液装置、细胞工厂、收获装置和废液收集装置；所述排空装置与所述储液装置之间的主管道上设有第一主管道阀门，所述储液装置与所述细胞工厂之间的主管道上设有第二主管道阀门，所述收获装置与所述废液收集装置之间的主管道上设有第三主管道阀门，所述废液收集装置与所述抽真空装置之间的主管路上设有第四主管道阀门。本发明通过各模块与主管道的连接，并设置对应的阀门，可实现细胞消化、收获和传代一系列功能，各模块之间的位置规划合理、操作简便，工作协调顺畅。各模块连接方式易于反复多次使用，有效减少模块大小，使细胞培养系统体积更小。采用排空装置和抽真空装置替代蠕动泵来输送液体更简单便捷，细胞不经过泵，不会损伤细胞；废液收集装置可实现废液的单向流出，避免废液回流；同时可有效避免管道、接头因泵压崩开，降低污染风险；排空装置排除主管道残留的液体，避免了不同液体间的交叉污染。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型实施例提供的细胞培养系统的结构示意图。
25.附图标记：
26.m1：第一主管道阀门；m2：第二主管道阀门；m3：第三主管道阀门；m4：第四主管道阀
门；
27.s1：第一储液装置阀门；s2：第二储液装置阀门；s3：第三储液装置阀门；s4：收获装置阀门；sf：废液收集装置阀门；
28.cf1：第一细胞工厂；cf2：第二细胞工厂；cf3：第三细胞工厂；cf4：第四细胞工厂；
29.f1：第一细胞工厂阀门；f2：第二细胞工厂阀门；f3：第三细胞工厂阀门；f4：第四细胞工厂阀门；
30.a：排空装置；b：抽真空装置；v1：第一储液装置；v2：第二储液装置；v3：第三储液装置；sh：收获装置；fy：废液收集装置。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
34.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
36.如图1所示，本实用新型实施例提供一种细胞培养系统，该系统主要包括主管道，主管道的一端设有排空装置a，另一端设有抽真空装置b。主管道由排空装置a向抽真空装置b的方向依次连接有储液装置、细胞工厂、收获装置和废液收集装置。
37.排空装置a与储液装置之间的主管道上设有第一主管道阀门m1，储液装置与细胞工厂之间的主管道上设有第二主管道阀门m2，收获装置sh与废液收集装置fy之间的主管道上设有第三主管道阀门m3，废液收集装置fy与抽真空装置b之间的主管路上设有第四主管道阀门m4。
38.本实施例中，储液装置包括第一储液装置v1、第二储液装置v2和第三储液装置v3，第一储液装置v1内部存储有pbs溶液，即磷酸盐缓冲溶液，第二储液装置v2内部存储有细胞培养液，第三储液装置v3内部存储有细胞消化液，储液装置为细胞消化步骤提供所需要的溶液。
39.具体的，第一储液装置v1、第二储液装置v2和第三储液装置v3分别通过储液装置支管道连接主管道，第一储液装置v1的储液装置支管道上设有第一储液装置阀门s1，第二储液装置v2的储液装置支管道上设有第二储液装置阀门s2，第三储液装置v3的储液装置支管道上设有第三储液装置阀门s4。
40.细胞工厂设有多个，每个细胞工厂分别通过细胞工厂支管道连接主管道，细胞工厂支管道上对应设有细胞工厂阀门。
41.如图1所示，细胞工厂包括第一细胞工厂cf1、第二细胞工厂cf2第三细胞工厂cf3和第四细胞工厂cf4。第一细胞工厂cf1对应设有第一细胞工厂阀门f1，第二细胞工厂cf2对应设有第二细胞工厂阀门f2，第三细胞工厂cf3对应设有第三细胞工厂阀门f3，第四细胞工厂cf4对应设有第四细胞工厂阀门f4。
42.收获装置sh通过收获装置支管道连接主管道，收获装置支管道上设有收获装置阀门s4。废液收集装置fy通过废液收集装置支管道连接主管道，废液收集装置支管道上设有废液收集装置阀门sf。
43.本实施例中，储液装置、细胞工厂、收获装置sh以及废液收集装置fy分别与主管道可拆卸连接。
44.具体的，排空装置a、储液装置、细胞工厂、收获装置sh以及废液收集装置fy分别通过无菌连接头与主管道连接。无菌连接头可以是cpc快接头、luer接头、细胞工厂连接头或者热塑管接管机产生的连接接头，当然，管道连接也会用到相应的三通或四通接头，三通或四通接头可以是不锈钢、pp或者pc材质。
45.本实施例中，排空装置a包括空气过滤器，主管道上设有空气过滤器接口，空气过滤器安装于空气过滤器接口，排空装置a排入压缩空气，压缩空气为管道内部提供所需气压，空气过滤器保证进入管道内部的空气是无菌的。
46.本实施例的主管道和支管道为卫生级别材质管道，如硅胶管、热塑管、不锈钢管中的任一一种或其组合。
47.抽真空装置b为抽真空泵或真空泵机组，连接抽真空泵的管道可以是可抽真空的软管或硬管。抽真空泵或真空泵机组可以是水环式、罗茨、无油螺杆式、旋片式、往复式及其他技术类型的真空泵。各阀门可以是软管夹、罗伯特夹和卫生级别的球阀/隔膜阀。
48.细胞工厂为聚苯乙烯多层结构，细胞工厂可以是单层、2层、5层、10层、40层及其他
多层，材质可以是聚苯乙烯及其他应用于细胞培养的材质。细胞工厂通过细胞工厂接头或其他无菌接头连接主管路，并通过阀门控制该工厂单元的进/出液。
49.收获装置sh以及废液收集装置fy可以是罐体或瓶体，材质可以是耐负压的玻璃、pp、pc、不锈钢等，包括进液口、抽真空口和空气过滤器接口，进液口连接管道经cpc快接头或luer接头与主管道连接，抽真空口经硬质的连接管与真空模块连接，空气过滤器接口通过管道连接空气过滤器。
50.本实施例中的储液装置储液主体可以是罐体、瓶体或者储液袋，材质可以是玻璃、pp、pc、不锈钢或者用于一次性储液袋的膜材，储液装置包括进液口、出液口和空气过滤器接口，出液口连接管道经cpc快接头或luer接头与主管道连接。空气过滤器接口通过管道连接空气过滤器。当储液罐液位低时，可通过进液口持续补液。
51.在一个实施例中，废液收集装置fy不与储液装置、细胞工厂任一模块同侧，便于废液收集装置fy收集废液。
52.如图1所示，废液收集装置fy还设有排出管道，废液收集装置阀门sf设置在该排出管道上，优选的，该排出管道上也设有排空装置a。
53.本发明通过各模块与主管道的连接，并设置对应的阀门，可实现细胞消化、收获和传代一系列功能，各模块之间的位置规划合理、操作简便，工作协调顺畅。各模块连接方式易于反复多次使用，有效减少模块大小，使细胞培养系统体积更小。采用排空装置和抽真空装置替代蠕动泵来输送液体更简单便捷，细胞不经过泵，不会损伤细胞；废液收集装置可实现废液的单向流出，避免废液回流；同时可有效避免管道、接头因泵压崩开，降低污染风险；排空装置排除主管道残留的液体，避免了不同液体间的交叉污染。
54.下面介绍本实用新型实现细胞消化、收获和传代的步骤流程。
55.准备工作：
56.1.容器具准备：排空装置a、储液装置、收获装置sh、废液收集装置fy、主/支路管道清洁以后经湿热、干热或辐照灭菌后待用。待用溶液经除菌滤器后进入储液装置待用，细胞消化和传代通常需要pbs溶液、细胞培养液和细胞消化液3种，对应的储液装置分别为v1～v3。
57.2.管道连接：按图1将储液装置、细胞工厂、收获装置sh、废液收集装置fy、排空装置a、抽真空装置b用无菌接头与主/支管路相连，并关闭所有阀门。
58.3.连接压缩空气：将储液装置v1～v3的进液口阀门关闭，空气过滤器端连接压缩空气；将排空装置a的空气过滤器端连接压缩空气。调节压缩空气的压力为0.05-0.08mpa。
59.细胞消化步骤：
60.第一步排废液：先打开细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，再打开主管道上第三主管道阀门m3和第四主管道阀门m4，最后开起抽真空装置b，此时细胞工厂内的废液(包含细胞培养废液、洗涤细胞废液、废弃的细胞消化液)会从管道进入废液收集装置fy，待细胞工厂内的废液排尽后，依次关闭抽真空装置b、第三主管道阀门m3和第四主管道阀门m4。
61.第二步pbs洗涤细胞：打开盛装pbs溶液的第一储液装置v1支管路上的第一储液装置阀门s1，开启第二主管道阀门m2，此时pbs溶液在气压的作用下会进入细胞工厂，待pbs溶液达到所需体积后，关闭第一储液装置阀门s1和第二主管道阀门m2，轻轻晃动各个细胞工厂，让pbs充分洗涤细胞。洗涤完成后，重复第一步的操作将洗涤废液排入废液收集装置fy
(若需多次洗涤，则多次重复第一步第二步的操作)。洗涤细胞步骤完成后，关闭细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4。
62.第三步排空主管道残液:依次开启第四主管道阀门m4、第三主管道阀门m3、第二主管道阀门m2和第一主管道阀门m1，启动抽真空装置b，待主管道里的残留液排尽后，关闭抽真空装置b，然后按照相反的次序关闭上述4个阀门。
63.第四步消化液消化细胞：第三步完成后，先打开细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，再打开第二主管道阀门m2和第三储液装置阀门s3，此时第三储液罐v3中的细胞消化液液在气压的作用下会进入细胞工厂，待细胞消化液达到所需体积后，关闭第三储液装置阀门s3和第二主管道阀门m2，轻轻晃动各个细胞工厂，让细胞消化液充分浸润细胞，达到工艺要求的消化时间后，排掉细胞消化液(重复第一步排废液的操作)，关闭细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，重复第三步排空主管道残液，轻拍细胞工厂表面，使细胞易于脱落，然后依次开启第二主管道阀门m2和第二储液装置阀门s2，此时细胞培养液会进入细胞工厂终止消化，待细胞培养液达到所需体积后，关闭第二储液装置阀门s2和第二主管道阀门m2，轻轻晃动细胞工厂,使细胞脱落并均匀分散，此时的悬浮液称为细胞悬液。
64.细胞收获步骤：
65.细胞消化下来以后，关闭细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，按细胞消化步骤第三步的操作方法将主管道中的残留液排尽，然后将细胞工厂cf1～cf4位置抬高，打开收获装置阀门s4、f1～f4,细胞会在重力的作用下，沿管路进入细胞收获装置sh，待细胞收集完成以后关闭收获装置阀门s4，如需将细胞转移至其他地方，使用无菌操作方法将细胞收获装置sh拆卸下来即可。
66.细胞传代步骤：
67.第一步：细胞收获后，如需传代，先关闭细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，再打开收获装置阀门s4和第二储液装置阀门s2，此时储液罐中的细胞培养液在气压的作用下会进入细胞收获装置sh，待补加的细胞培养液量达到工艺要求后，依次关闭第二储液装置阀门s2和收获装置阀门s4，通过晃动细胞收获装置sh或者搅拌细胞收获装置中的溶液，使传代细胞分散均匀，此时的溶液我们称作细胞液。
68.第二步：按细胞消化步骤第三步的操作方法将主管道中的残留的细胞培养液排尽，将收获完细胞的细胞工厂cf1～cf4从管道上拆卸下来并连接传代细胞生长所需新的细胞培养容器(细胞工厂、细胞培养罐或其他培养容器)。
69.第三步细胞分种：关闭细胞收获装置sh的进液口阀门，空气过滤器端连接压缩空气，调节压缩空气的压力为0.05-0.08mpa，打开细胞工厂单元支管路上的阀门f1～f4，再打开收获装置阀门s4，此时细胞收集装置中的细胞液在气压的作用下会进入新的细胞培养容器，待细胞培养容器中的细胞液体积达到工艺要求量后关闭该支管路上对应的阀门，将接入细胞液的新的细胞培养容器通过更换无菌连接头的方式从管道上拆卸下来，置于培养箱、恒温室或其他培养设施设备中培养。
70.第四步：如需多次连接新的细胞培养容器，可以重复本步骤实施例第二步、第三步的操作。
71.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。