一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置的製作方法

2023-06-10 15:33:06 2

專利名稱：一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及生物細胞培養擴增技術，尤其涉及一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置。
背景技術：
研究幹細胞增殖和分化機制的最終目的是應用幹細胞治療疾病。理論上講，幹細胞可以用於各種疾病的治療，但其最適合的疾病主要是組織壞死性疾病、退行性病變、自體免疫性疾病等。而利用幹細胞治療疾病，其具有很多優點，例如1、低毒性或無毒性，而且治療效果持久；2、不需要完全了解疾病發病的確切機制；3、應用自身幹細胞移植，能避免產生免疫排斥反應。因此利用幹細胞治療疾病，其具有廣泛的應用前景。而由於幹細胞治療疾病的前景廣闊，因此建立一臺性能高效、全自動化、操作簡便以及原理易懂的將體細胞轉化為多能幹細胞的儀器，其是一個迫切需要解決的技術問題。

發明內容
為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種效率高、便於操作以及結構簡單的基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置。本發明所採用的技術方案是一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，該裝置包括微通道培養板以及用於控制微通道培養板的自動控制器。進一步，所述微通道培養板包括培養基池、廢液池以及至少一個培養孔，所述培養基池與培養孔連通，所述的培養孔與廢液池連通，所述培養孔設置在培養基池的下方，所述廢液池設置在培養孔的下方；所述廢液池與培養孔之間設有受自動控制器控制的第一電磁閥，培養孔與培養基池之間設有受自動控制器控制的第二電磁閥。進一步，所述第一電磁閥包括第一安全閥門以及用於吸引第一安全閥門的第一電磁鐵，所述自動控制器的輸出端與第一電磁鐵進行連接；所述第二電磁閥包括第二安全閥門以及用於吸引第二安全閥門的第二電磁鐵，所述自動控制器的輸出端與第二電磁鐵進行連接。進一步，所述第一安全閥門包括受第一電磁鐵吸引的第一螺釘以及與第一螺釘配套的第一墊片，所述第一螺釘的頂端連接有第一彈簧；所述第二安全閥門包括受第二電磁鐵吸引的第二螺釘以及與第二螺釘配套的第二墊片，所述第二螺釘的頂端連接有第二彈簧。進一步，所述廢液池與培養孔之間設有第一輸液管道，廢液池通過第一輸液管道與培養孔進行連通，第一安全閥門設置在第一輸液管道上；所述培養孔與培養基池之間設有第二輸液管道，培養孔通過第二輸液管道與培養基池進行連通，第二安全閥門設置第二輸液管道上。進一步，所述自動控制器為定時自動控制器。進一步，所述自動控制器包括控制電路以及與控制電路輸入端連接的電子計時器，所述控制電路的輸出端分別與第一電磁鐵和第二電磁鐵進行連接。進一步，所述的微通道培養板還包括載體，所述培養基池、培養孔、廢液池、第一輸液管道、第二輸液管道、第一安全閥門以及第二安全閥門均嵌入在載體中，載體的頂部設有一與培養基池連通的小孔。進一步，該裝置還包括支架，所述第一電磁鐵和第二電磁鐵均設置在支架上。進一步，該裝置還包括一平臺，所述平臺上設有滑道，平臺通過滑道進而固定承載載體。本發明的有益效果是本發明通過自動控制器進而自動控制微通道培養板實現全自動的幹細胞培養和擴增，這樣不僅大大提高幹細胞培養和擴增的效率，提高幹細胞的存活率，而且大大減少人工培養所帶來的不必要汙染，還有由於利用先進的微流控技術，因此本發明能大大提高控制細胞培養液流動的靈敏度和精確度，並且本發明的裝置體積小、結構簡單、易於操控、功率損耗低以及穩定性高。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明
圖I是本發明一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置的結構主視 圖2是圖I中第一電磁閥的放大示意 圖3是圖I中第二電磁閥的放大示意 圖4是本發明一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置的結構俯視圖。I第一電磁閥；101第一電磁鐵；102第一墊片；103第一彈簧；104第一螺釘；2第一輸液管道；3培養孔；4第二電磁閥；401第二電磁鐵；402第二墊片；403第二彈簧；404第二螺釘；5培養基池；6載體；7廢液池；8控制電路；9電子計時器；10滑道；11第二輸液管道；12平臺；13支架；14小孔。
具體實施例方式由圖I至圖4所示，一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，該裝置包括微通道培養板以及用於控制微通道培養板的自動控制器。進一步作為優選的實施方式，所述微通道培養板包括培養基池5、廢液池7以及至少一個培養孔3，所述培養基池5與培養孔3連通，所述的培養孔3與廢液池7連通，所述培養孔3設置在培養基池5的下方，所述廢液池7設置在培養孔3的下方；所述廢液池7與培養孔3之間設有受自動控制器控制的第一電磁閥1，培養孔3與培養基池5之間設有受自動控制器控制的第二電磁閥4。作為優選的實施方式，所述培養孔3設置在培養基池5的斜下方，所述廢液池7設置在培養孔3的斜下方。另外，所述培養孔3的個數根據實際需要而定，可以為一個或者為多個，若培養孔3的個數為多個時，可以採用48孔板或者96孔板，同時，培養基池5的出口分別與48孔板或96孔板上的培養孔連通，並且48孔板或96孔板上的培養孔均與廢液池7進行連通。所述的培養基池5是用於承載幹細胞培養液的器皿；所述的培養孔3是用於承載所需要培養的幹細胞；所述的廢液池7是用來回收培養孔3中經幹細胞培養後剩餘的廢液。而所述的自動控制器通過控制第一電磁閥I和第二電磁閥4的開啟與閉合，進而實現自動化的新鮮培養液導入培養孔3以及廢液從培養孔3中導出。由於本發明通過自動控制器進而自動控制培養基池5與培養孔3之間細胞培養液的流動以及自動控制培養孔3與廢液池7之間廢液的流動，進而實現全自動的幹細胞培養和擴增，因此本發明大大提高幹細胞培養和擴增的效率，提高幹細胞的存活率，而且能大大減少由於人工培養而所帶來的不必要的汙染。還有由於本發明利用先進的微流控技術，因此本發明能更加準確和精確地控制細胞培養液的流動，並且本發明的裝置體積小、結構簡單、易於操控、功率損耗低以及穩定性高。進一步作為優選的實施方式，所述第一電磁閥I包括第一安全閥門以及用於吸引第一安全閥門的第一電磁鐵101，所述自動控制器的輸出端與第一電磁鐵101進行連接，如圖2所示。而所述的第二電磁閥4的結構與第一電磁閥I的結構是相同，即第二電磁閥4包括了第二安全閥門以及用於吸引第二安全閥門的第二電磁鐵401，所述自動控制器的輸出端與第二電磁鐵401進行連接。進一步作為優選的實施方式，所述第一安全閥門包括受第一電磁鐵101吸引的第一螺釘104以及與第一螺釘104配套的第一墊片102，所述第一螺釘104的頂端連接有第一 彈簧103，如圖2所示。而第二安全閥門的結構與第一安全閥門的結構是相同的，即第二安全閥門包括了受第二電磁鐵401吸引的第二螺釘404以及與第二螺釘404配套的第二墊片402，所述第二螺釘404的頂端連接有第二彈簧403，如圖3所示。而所述的第一墊片102和第二墊片402均為橡膠墊片，但並不僅限橡膠墊片這一類型。而第一電磁閥I的工作原理為當第一電磁鐵101受自動控制器控制後就會下降，並利用磁力吸引第一螺釘104往上，進而把第一彈簧103壓扁，此時第一電磁閥I為開啟狀態,那麼培養孔3中的廢液就可以流到廢液池7 ;然後第一電磁鐵101就會上升,並利用第一彈簧103的彈力進而使第一螺釘104恢復到原位，此時第一電磁閥I為閉合狀態，那麼細胞培養液就不會從培養孔3中流失到廢液池7。對於第二電磁閥4的工作原理，其與第一電磁閥I的工作原理是一致的，而當第二電磁閥4為開啟狀態時，培養基池5的細胞培養液就會流到培養孔3中，當第二電磁閥4為閉合狀態時，細胞培養液就不會從培養基池5流到培養孔3中。進一步作為優選的實施方式，所述廢液池7與培養孔3之間設有第一輸液管道2，廢液池7通過第一輸液管道2與培養孔3進行連通，第一安全閥門設置在第一輸液管道2上；所述培養孔3與培養基池5之間設有第二輸液管道11，培養孔3通過第二輸液管道11與培養基池5進行連通，第二安全閥門設置第二輸液管道上11。所述的第一墊片102設置在第一螺釘104與第一輸液管道2之間，第二墊片402設置在第二螺釘404與第二輸液管道11之間。而所述的第一輸液管道2以及第二輸液管道11，兩者的體積均很小。進一步作為優選的實施方式，所述自動控制器為定時自動控制器。進一步作為優選的實施方式，所述自動控制器包括控制電路8以及與控制電路8輸入端連接的電子計時器9，所述控制電路8的輸出端分別與第一電磁鐵101和第二電磁鐵401進行連接。而所述的自動控制器的工作原理包括兩種第一種，通過利用電子計時器9進而實現定時設置，當設定的時間到達時，電子計時器9就會發出響聲，而控制電路8接收到聲波信號後就會控制第一電磁鐵101和第二電磁鐵401下降以及通電生磁；第二種，通過利用電子計時器9進而實現定時設置，當設定的時間到達時，電子計時器9會發出觸發信號到控制電路8，而控制電路8接收到觸發信號後就會控制第一電磁鐵101和第二電磁鐵401下降以及通電生磁。而在所述的第一種工作原理中，所述的控制電路8也就是聲控電路。進一步作為優選的實施方式，所述的微通道培養板還包括載體6，所述培養基池
5、培養孔3、廢液池7、第一輸液管道2、第二輸液管道11、第一安全閥門以及第二安全閥門均嵌入在載體6中，載體6的頂部設有一與培養基池5連通的小孔14。而對於所述的小孔14，工作人員能通過小孔14從而將新鮮的細胞培養液添加到培養基池5上。所述的載體6為塑料載體，但載體6的類型不限於塑料載體這一類型。進一步作為優選的實施方式，該裝置還包括支架13，所述第一電磁鐵101和第二電磁鐵401均設置在支架13上。所述的支架13為鐵支架，但支架13的類型不限於鐵支架
這一類型。進一步作為優選的實施方式，該裝置還包括一平臺12，所述平臺12上設有滑道 10，平臺12通過滑道10進而固定承載載體6。另外平臺12也承載電子計時器9，而控制電路8則設置在平臺12的內腔中。所述的滑道10是由兩條形塊所組成的，如圖I所示。另外由於平臺12通過滑道10進而承載載體6，因而滑道10不僅起到固定承載的作用，而且還便於將載體6從平臺12上拆卸下來。上述發明的工作原理為
實驗前，通過針頭將需要培養的幹細胞加入到培養孔3內，將新鮮的細胞培養液通過小孔14加入到培養基池5中，將載體6通過滑道10進而固定承載在平臺12上，以及根據幹細胞的培養時間周期，進而利用電子計時器9進行定時；
實驗中，當時間周期到時，電子計時器9就會自動響起或者自動輸出觸發信號，控制電路8接收到聲波信號或者觸發信號後，就會控制第一電磁鐵101下降以及通電生磁進而吸引第一螺釘104，即第一安全閥門開啟，這樣就能使培養孔3中的廢液通過第一輸液管道2流到廢液池7中，接著，控制電路8控制第一電磁鐵101上升，第一螺釘104恢復到原位，即第一安全閥門閉合；然後，控制電路8再控制第二電磁鐵401下降以及通電生磁進而吸引第二螺釘404，即第二安全閥門開啟，這樣培養基池5中的新鮮細胞培養液就能通過第二輸液管道11流到培養孔3中，跟著，控制電路8控制第二電磁鐵401上升，第二螺釘404恢復到原位，即第二安全閥門閉合，而通過這樣周而復始地進行細胞培養液從培養基池5流入培養孔3以及廢液從培養孔3流入廢液池7中，就能自動化地實現幹細胞的培養和擴增。因此由上述可知，本發明是全自動化的幹細胞培養和擴增裝置，在培養和擴增的過程中無需涉及人力，而且簡單精確，因此本發明能廣泛地應用在幹細胞培養和擴增的領域中。另外除了幹細胞外，本培養也能對其它類型的細胞進行自動化的培養和擴增。以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於該裝置包括微通道培養板以及用於控制微通道培養板的自動控制器。
2.根據權利要求I所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述微通道培養板包括培養基池(5)、廢液池(7)以及至少一個培養孔(3)，所述培養基池(5)與培養孔(3)連通，所述的培養孔(3)與廢液池(7)連通，所述培養孔(3)設置在培養基池(5)的下方，所述廢液池(7)設置在培養孔(3)的下方；所述廢液池(7)與培養孔(3)之間設有受自動控制器控制的第一電磁閥(1)，培養孔(3)與培養基池(5)之間設有受自動控制器控制的第二電磁閥(4)。
3.根據權利要求2所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述第一電磁閥(I)包括第一安全閥門以及用於吸引第一安全閥門的第一電磁鐵(101)，所述自動控制器的輸出端與第一電磁鐵(101)進行連接；所述第二電磁閥(4)包括第二安全閥門以及用於吸引第二安全閥門的第二電磁鐵(401)，所述自動控制器的輸出端與第二電磁鐵(401)進行連接。
4.根據權利要求3所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述第一安全閥門包括受第一電磁鐵(101)吸引的第一螺釘(104)以及與第一螺釘(104)配套的第一墊片(102)，所述第一螺釘(104)的頂端連接有第一彈簧(103);所述第二安全閥門包括受第二電磁鐵(401)吸引的第二螺釘(404)以及與第二螺釘(404)配套的第二墊片(402 )，所述第二螺釘(404 )的頂端連接有第二彈簧(403 )。
5.根據權利要求3所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述廢液池(7 )與培養孔(3 )之間設有第一輸液管道(2 )，廢液池(7 )通過第一輸液管道(2 )與培養孔(3)進行連通，第一安全閥門設置在第一輸液管道(2)上；所述培養孔(3)與培養基池(5)之間設有第二輸液管道(11)，培養孔(3)通過第二輸液管道(11)與培養基池(5)進行連通，第二安全閥門設置第二輸液管道上(11)。
6.根據權利要求I所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述自動控制器為定時自動控制器。
7.根據權利要求3所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述自動控制器包括控制電路(8 )以及與控制電路(8 )輸入端連接的電子計時器(9 )，所述控制電路(8)的輸出端分別與第一電磁鐵(101)和第二電磁鐵(401)進行連接。
8.根據權利要求5所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於所述的微通道培養板還包括載體(6)，所述培養基池(5)、培養孔(3)、廢液池(7)、第一輸液管道(2)、第二輸液管道(11)、第一安全閥門以及第二安全閥門均嵌入在載體(6)中，載體(6)的頂部設有一與培養基池(5)連通的小孔(14)。
9.根據權利要求8所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於該裝置還包括支架(13)，所述第一電磁鐵(101)和第二電磁鐵(401)均設置在支架(13)上。
10.根據權利要求9所述一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，其特徵在於該裝置還包括一平臺(12)，所述平臺(12)上設有滑道(10)，平臺(12)通過滑道(10)進而固定承載載體(6)。
全文摘要
本發明公開了一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置，該裝置包括微通道培養板以及用於控制微通道培養板的自動控制器。本發明通過自動控制器進而自動控制微通道培養板實現全自動的幹細胞培養和擴增，這樣不僅大大提高幹細胞培養和擴增的效率，提高幹細胞的存活率，而且大大減少人工培養所帶來的不必要汙染，還有由於利用先進的微流控技術，因此本發明能大大提高控制細胞培養液流動的靈敏度和精確度，並且本發明的裝置體積小、結構簡單、易於操控、功率損耗低以及穩定性高。本發明作為一種基於微流控的全自動幹細胞培養擴增裝置廣泛應用在細胞培養擴增領域中。
文檔編號C12M3/00GK102827769SQ20121028950
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者曾令文, 方志遠, 郝晨光 申請人:中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院