一种一体化活细胞工作站的制作方法

1.本发明属于生物实验设备的技术领域，特别是涉及一种一体化活细胞工作站。


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.现有细胞微培养，由于细胞培养过程中对气态环境要求非常苛刻，现有技术条件无法准确控制细胞培养气态环境的气体浓度，导致细胞培养的气态环境具有浮动性，虽然气体浓度浮动比较小，但足以影响细胞的正常生长。因此，本发明创造了一个用于细胞培养的活细胞工作站，该工作站不仅提供稳定的培养空间，同时为细胞培养营造适宜的环境气体浓度，解决细胞培养过程中，气态环境变化造成的不良影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种一体化活细胞工作站，解决细胞培养过程中，气态环境变化造成的不良影响。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种一体化活细胞工作站，包括外壳封闭的箱体，所述箱体中安装有用于放置培养器具的培养室和预混气室；
7.所述预混气室分别连接有用于补充二氧化碳和氮气的二氧化碳气管和氮气管，所述二氧化碳气管和氮气管对应预混气室中的部分均安装有微型气流阀，所述预混气室连通有溢流排气管，所述预混气室与培养室之间连通有进气管和回流管；
8.所述预混气室中还安装有用于检测氧气和二氧化碳浓度的气体浓度传感器。
9.进一步地，所述箱体中还安装有电路控制器，箱体的侧壁安装有触摸显示屏，所述电路控制器通过浓度传感器监控预混气室的气体浓度，然后控制二氧化碳气管和氮气管对应的微型气流阀进行补充。
10.进一步地，所述进气管对应预混气室中的部分串接有可变流量气泵和流量传感器。
11.进一步地，所述匀混气室中安装有用于混合气体的搅拌叶片。
12.进一步地，所述培养室对应培养器具的上方安装有成像镜头。
13.进一步地，所述成像镜头安装有x轴移动导轨和y轴移动导轨。
14.进一步地，所述培养器具包括培养皿，所述培养室中安装有承托培养皿的恒温加热板。
15.进一步地，所述进气管和回流管对立连通于培养室的侧壁上，所述培养室对应进气管的连通处设置有布气室。
16.进一步地，所述布气室由培养室侧壁和隔网拼装组成，隔网中央与培养室侧壁之间安装有可旋转总管，所述总管侧壁连通有多个支管，所述支管开设有出气孔，所述总管套接式连通进气管。
17.进一步地，所述培养室安装有驱动总管转动的电机，所述总管套接有齿盘，电机的输出端具有与齿盘啮合传动的齿轮。
18.本发明具有以下有益效果：
19.(1)本发明为模拟机体内环境的条件下建设的气体供给平衡环境装置，在预混气室中设置有二氧化碳气管和氮气管，培养室专门设置有一个用于供给需求气体环境的预混气室，同时这种补充为循环式补充，预混气室和培养室时刻进行着气体交换，维持培养室与预混气室中的气体在所需的气体浓度范围。
20.(2)预混气室中安装有氧气和二氧化碳气体浓度传感器，用于检测舱室内各组分气体的浓度，二氧化碳气管和氮气管对应预混气室中的部分均安装有微型气流阀，属于可控阀门，由于溢流排气管的存在及预混气室无绝对密封的问题，后期还是会存在二氧化碳及氧气浓度值小幅变化的情况。这时根据气体浓度传感器的指示参数，可以控制对应的微型气流阀进行进气动作。提供可供细胞正常生长繁殖所需的环境。同时提供方便研究者进行观测、拍照的需求。
21.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
23.图1：本发明结构示意图俯视图。
24.图2：本发明结构正面示意图。
25.图3：本发明培养室结构示意图。
26.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
27.箱体1、培养器具31、培养室3、预混气室2、二氧化碳气管21、氮气管22、微型气流阀24、溢流排气管23、进气管4、回流管32、气体浓度传感器25、触摸显示屏12、可变流量气泵41、流量传感器42、搅拌叶片26、成像镜头5、x轴移动导轨51、y轴移动导轨52、恒温加热板33、布气室6、隔网61、总管7、支管71、电机8、齿盘72、齿轮81。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
30.如图1所示：一种一体化活细胞工作站，包括外壳封闭的箱体1，所述箱体1中安装有用于放置培养器具31的培养室3和预混气室2；
31.所述预混气室2分别连接有用于补充二氧化碳和氮气的二氧化碳气管21和氮气管22，所述二氧化碳气管21和氮气管22对应预混气室2中的部分均安装有微型气流阀24，所述预混气室2连通有溢流排气管23，所述预混气室2与培养室3之间连通有进气管4和回流管32；
32.所述预混气室2中还安装有用于检测氧气和二氧化碳浓度的气体浓度传感器25。
33.本发明为模拟机体内环境的条件下建设的气体供给平衡环境装置，设置有预混气室和培养室，培养室中的培养器具可以放置培养液，培养液中培养细胞、组织等。
34.培养的细胞或组织对氧气和二氧化碳的浓度要求很高，一般来说需要维持培养环境中的氧气浓度在5-8％，二氧化碳的浓度在5％左右，所以需要一个很好的预混气室对气体进行浓度比例调整，使供给的气体环境氧气或二氧化碳浓度符合设定要求。
35.在预混气室中设置有二氧化碳气管和氮气管，其工作过程是先打开预混气室连通正常空气环境，正常的大气中氧气的浓度为20％左右，而二氧化碳浓度仅为0.03-0.04％，和需要的气态环境含量指数差异比较大，因此需要同时通入氮气，用于排出氧气，用于降低氧气的浓度直至预设范围，通入二氧化碳用于提高二氧化碳的浓度，培养室专门设置有一个用于供给需求气体环境的预混气室，同时这种补充为循环式补充，预混气室和培养室时刻进行着气体交换，维持培养室与预混气室中的气体在所需的气体浓度范围。
36.其中，预混气室中安装有氧气和二氧化碳气体浓度传感器，用于检测舱室内各组分气体的浓度，在开始阶段，对调整预混气室中氧气和二氧化碳的初始浓度具有重要协调作用，使两种气体达到最佳的浓度值。
37.二氧化碳气管和氮气管对应预混气室中的部分均安装有微型气流阀，属于可控阀门，在后期阶段，由于溢流排气管的存在及预混气室无绝对密封的问题，后期还是会存在二氧化碳及氧气浓度值小幅变化的情况。这时根据气体浓度传感器的指示参数，可以控制对应的微型气流阀进行进气动作，用来调节舱室内气体浓度，使气体保持平衡。
38.如图1所示：所述箱体1中还安装有电路控制器11，箱体1的侧壁安装有触摸显示屏12，所述电路控制器11通过浓度传感器25监控预混气室2的气体浓度，然后控制二氧化碳气管21和氮气管22对应的微型气流阀24进行补充。组织、细胞培养的前提先预设浓度传感器的浓度范围，然后电路控制器智能化控制，不需要人工实时监测，当预混气室的气体浓度达到预设值时，电路控制器自动关闭对应的微型气流阀。当预混气室的气体浓度出现浮动变化而脱离正常范围时，电路控制器自动控制对应的微型气流阀进行气体平衡。
39.如图1所示：所述进气管4对应预混气室2中的部分串接有可变流量气泵41和流量传感器42。可变流量气泵用于使进气管的气体在进入培养室的时候具备一定的动力，正向
促进两个气室之间的气体循环，流量传感器可以实时感知进气管中气体的流量情况，根据气体的流量情况可以适当的调整可变流量气泵工作功率。
40.如图1所示：所述匀混气室2中安装有用于混合气体的搅拌叶片26。用于使预混气室的气体充分的混合，有利于浓度传感器的检测数据更加准确。
41.如图1所示：所述培养室3对应培养器具31的上方安装有成像镜头5。用于记录培养器具的培养情况，同时成像镜头的数据会传输至触摸显示屏，进行保存，用于记录数据。
42.如图1所示：所述成像镜头5安装有x轴移动导轨51和y轴移动导轨52。可以根据需要调整成像镜头的位置，实时观测和拍照。
43.如图1所示：所述培养器具31包括培养皿，所述培养室3中安装有承托培养皿31的恒温加热板33。用于恒定培养皿的稳定为37℃。
44.如图1所示：所述进气管4和回流管32对立连通于培养室3的侧壁上，所述培养室3对应进气管4的连通处设置有布气室6。布气室用于将进入的气体均匀的分配，分散。气体穿过整个培养室，最后由回流管回流至预混气室。布气室不仅降低了气体的流速，同时使培养室各个位置的气体浓度更加均衡。
45.如图1所示：所述布气室6由培养室3侧壁和隔网61拼装组成，隔网61中央与培养室3侧壁之间安装有可旋转总管7，隔网和培养室侧壁对应总管的位置均安装有轴承。所述总管7侧壁连通有多个支管71，所述支管71开设有出气孔，所述总管7套接式连通进气管4。总管与支管的配合，类似于布气管，将气体的流量和气压均匀分配至多份，降低气压形成的冲击力，将气体在培养室均匀的散开，提高气体在培养室的停留时间。
46.如图1所示：所述培养室6安装有驱动总管7转动的电机8，所述总管7套接有齿盘72，电机8的输出端具有与齿盘72啮合传动的齿轮81。电机驱动总管转动，使各个支管以总管为轴进行转动，提高布气效率。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种一体化活细胞工作站，其特征在于：包括外壳封闭的箱体(1)，所述箱体(1)中安装有用于放置培养器具(31)的培养室(3)和预混气室(2)；所述预混气室(2)分别连接有用于补充二氧化碳和氮气的二氧化碳气管(21)和氮气管(22)，所述二氧化碳气管(21)和氮气管(22)对应预混气室(2)中的部分均安装有微型气流阀(24)，所述预混气室(2)连通有溢流排气管(23)，所述预混气室(2)与培养室(3)之间连通有进气管(4)和回流管(32)；所述预混气室(2)中还安装有用于检测氧气和二氧化碳浓度的气体浓度传感器(25)。2.根据权利要求1所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述箱体(1)中还安装有电路控制器(11)，箱体(1)的侧壁安装有触摸显示屏(12)，所述电路控制器(11)通过浓度传感器(25)监控预混气室(2)的气体浓度，然后控制二氧化碳气管(21)和氮气管(22)对应的微型气流阀(24)进行补充。3.根据权利要求2所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述进气管(4)对应预混气室(2)中的部分串接有可变流量气泵(41)和流量传感器(42)。4.根据权利要求1-3任一项所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述匀混气室(2)中安装有用于混合气体的搅拌叶片(26)。5.根据权利要求2或3所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述培养室(3)对应培养器具(31)的上方安装有成像镜头(5)。6.根据权利要求5所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述成像镜头(5)安装有x轴移动导轨(51)和y轴移动导轨(52)。7.根据权利要求1所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述培养器具(31)包括培养皿，所述培养室(3)中安装有承托培养皿(31)的恒温加热板(33)。8.根据权利要求1所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述进气管(4)和回流管(32)对立连通于培养室(3)的侧壁上，所述培养室(3)对应进气管(4)的连通处设置有布气室(6)。9.根据权利要求8所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述布气室(6)由培养室(3)侧壁和隔网(61)拼装组成，隔网(61)中央与培养室(3)侧壁之间安装有可旋转总管(7)，所述总管(7)侧壁连通有多个支管(71)，所述支管(71)开设有出气孔，所述总管(7)套接式连通进气管(4)。10.根据权利要求9所述一种一体化活细胞工作站，其特征在于：所述培养室(6)安装有驱动总管(7)转动的电机(8)，所述总管(7)套接有齿盘(72)，电机(8)的输出端具有与齿盘(72)啮合传动的齿轮(81)。

技术总结
本发明公开了一种一体化活细胞工作站，包括箱体，箱体中安装有用于放置培养器具的培养室和预混气室，预混气室分别连接有二氧化碳气管和氮气管，均安装有微型气流阀，预混气室与培养室之间连通有进气管和回流管，预混气室中还安装有气体浓度传感器。预混气室中安装有氧气和二氧化碳气体浓度传感器，用于检测舱室内各组分气体的浓度，根据气体浓度传感器的指示参数，可以控制对应的微型气流阀进行进气动作，提供可供细胞正常生长繁殖所需的环境。同时提供方便研究者进行观测、拍照的需求。时提供方便研究者进行观测、拍照的需求。时提供方便研究者进行观测、拍照的需求。


技术研发人员：苗春光 胡浙平 刘需蛟
受保护的技术使用者：安徽骆华生物科技有限公司
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8