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一种 营养液动态循环的细胞培养器

阅读：219发布：2023-03-14

专利汇可以提供一种营养液动态循环的细胞培养器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型的实施例提供一种营养液动态循环的细胞培养器，涉及细胞培养技术领域。为了使营养液可循环利用以节省资源，且可保持细胞生存环境的稳定而发明。一种营养液动态循环的细胞培养器，包括与外界密封的壳体，所述壳体内通过滤膜分割为营养液腔和细胞生长腔；所述壳体开设有与所述营养液腔连通的营养液输入口、营养液输出口以及与所述细胞生长腔连通的细胞输送口，所述营养液输入口与所述营养液输出口通过营养液输送管路在所述壳体外部连通，使所述营养液输送管路与所述营养液腔形成营养液循环通道；所述营养液输送管路连接有营养液循环泵。本实用新型用于细胞培养。，下面是一种营养液动态循环的细胞培养器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，包括与外界密封的壳体，所述壳体内通过滤膜分割为营养液腔和细胞生长腔，所述壳体开设有与所述营养液腔连通的营养液输入口、营养液输出口以及与所述细胞生长腔连通的细胞输送口；所述营养液输入口与所述营养液输出口通过营养液输送管路在所述壳体外部连通，使所述营养液输送管路与所述营养液腔形成营养液循环通道；所述营养液输送管路连接有营养液循环泵。
2.根据权利要求1所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述滤膜为中空纤维管，所述营养液腔为所述中空纤维管的内部空间，所述细胞生长腔为所述中空纤维管的外部空间。
3.根据权利要求1所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述滤膜为中空纤维管，所述营养液腔为所述中空纤维管的外部空间，所述细胞生长腔为所述中空纤维管的内部空间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述营养液输送管路内设有第一压力传感器，以检测所述营养液循环通道内的压力，所述细胞输送口连接有细胞输送通道，所述细胞输送通道内设有第二压力传感器，以检测所述细胞输送通道内的压力。
5.根据权利要求4所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述营养液输送管路连接有第一阀门。
6.根据权利要求4所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述营养液循环泵为蠕动泵，所述蠕动泵可使所述营养液循环通道内的营养液产生脉冲流。
7.根据权利要求4所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，还包括压力扩展腔，所述压力扩展腔与所述细胞生长腔或所述营养液腔连通，所述压力扩展腔内盛有营养液。
8.根据权利要求7所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述压力扩展腔顶部连接有出气管道，所述出气管道末端设有空气净化器，所述出气管道连接有第二阀门。
9.根据权利要求8所述的营养液动态循环的细胞培养器，其特征在于，所述压力扩展腔内设有液面检测装置。

说明书全文

一种营养液动态循环的细胞培养器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种营养液动态循环的细胞培养器。

背景技术

[0002] 细胞培养泛指所有体外培养，其含义是指从动物活体体内取出组织，通过机械的方法或酶消化的方法将组织分离成单细胞，模拟体内生理环境等特定的体内条件，进行孵
育培养，也即使之生存并生长。为了细胞能正常生长，需要为细胞不断提供新鲜营养液。

[0003] 现有的细胞培养方式一般为：如图1所示，将细胞接种于反应器01内，通过输送管道02将营养液输送至反应器01内，以供细胞生长，当反应器内的营养液不满足细胞培养要
求时，从废液管03排出，同时，及时从输送管道02补充新的营养液。

[0004] 但现有技术中存在以下问题：营养液先进入反应器内，当营养液不能满足细胞生长的条件时，营养液进经废液管直接排出。而实际上在许多情况下并非营养液已陈旧，仅是细胞生长过程中产生的废气、废物造成营养液酸碱度或溶氧量的变化。这种将不能满足细
胞生长条件的营养液直接排出的方法，一方面营养液消耗过高，浪费较大。另一方面全部更换营养液，细胞可能会对由此产生的生存环境变化而发生潜在生理反应，不利于保持细胞
生存环境的稳定。
实用新型内容

[0005] 本实用新型的实施例提供一种营养液动态循环的细胞培养器，营养液可循环利用以节省资源，且可保持细胞生存环境的稳定。

[0006] 为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

[0007] 一种营养液动态循环的细胞培养器，包括与外界密封的壳体，所述壳体内通过滤膜分割为营养液腔和细胞生长腔；所述壳体开设有与所述营养液腔连通的营养液输入口、
营养液输出口以及与所述细胞生长腔连通的细胞输送口，所述营养液输入口与所述营养液
输出口通过营养液输送管路在所述壳体外部连通，使所述营养液输送管路与所述营养液腔
形成营养液循环通道，所述营养液输送管路连接有营养液循环泵。

[0008] 进一步地，所述滤膜为中空纤维管，所述营养液腔为所述中空纤维管的内部空间，所述细胞生长腔为所述中空纤维管的外部空间。

[0009] 进一步地，所述滤膜为中空纤维管，所述营养液腔为所述中空纤维管的外部空间，所述细胞生长腔为所述中空纤维管的内部空间。

[0010] 更进一步地，所述营养液输送管路内设有第一压力传感器，以检测所述营养液循环通道内的压力，所述细胞输送口连接有细胞输送通道，所述细胞输送通道内设有第二压
力传感器，以检测所述细胞输送通道内的压力。

[0011] 进一步地，所述营养液输送管路连接有第一阀门。

[0012] 进一步地，还包括压力扩展腔，所述压力扩展腔与所述细胞生长腔或所述营养液腔连通，所述压力扩展腔内盛有营养液。

[0013] 进一步地，所述营养液循环泵为蠕动泵，所述蠕动泵可使所述营养液循环通道内的营养液产生脉冲流。

[0014] 进一步地，所述压力扩展腔顶部连接有出气管道，所述出气管道末端设有空气净化器，所述出气管道连接有第二阀门。

[0015] 进一步地，所述压力扩展腔内设有液面检测装置。

[0016] 本实用新型实施例提供的营养液动态循环的细胞培养器，包括与外界密封的壳体，壳体内通过滤膜分割为营养液腔和细胞生长腔，与营养液腔连通的营养液输入口与营
养液输出口通过营养液输送管路在壳体外部连通，使营养液输送管路与营养液腔形成营养
液循环通道。然后，在营养液循环泵的作用下，营养液在营养液循环通道内循环流动。当营养液经过营养液腔时，由于滤膜的作用，可以使营养液腔内的营养液通过，但阻止细胞生长腔内的细胞通过，进而营养液腔内的营养液可与细胞生长腔内的细胞进行营养交换，为细
胞提供营养。相比现有技术，营养液腔内的营养液与细胞生长腔内的细胞进行营养交换后，可再通过营养液循环通道流回营养液腔，进而营养液循环利用，使营养液与细胞生长中产
生的新陈代谢物(废气、废物)充分发生交换，节省资源。同时，通过营养液循环通道为细胞生长提供营养液，使细胞生长在营养液不断更新的环境中，可保持细胞生存环境的稳定。
附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅
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。

[0018] 图1为现有技术的一种细胞培养器的结构示意图；

[0019] 图2为本实用新型实施例提供的营养液动态循环的细胞培养器的结构示意图；

[0020] 图3为本实用新型实施例提供的营养液动态循环的细胞培养器中压力扩展腔的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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做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。

[0022] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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
新型的限制。

[0023] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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中的具
体含义。

[0024] 本实用新型的实施例提供一种营养液动态循环的细胞培养器，如图2所示，包括与外界密封的壳体1，壳体1内通过滤膜11分割为营养液腔2和细胞生长腔3，壳体1开设有与营养液腔2连通的营养液输入口12、营养液输出口13以及与细胞生长腔3连通的细胞输送口
14，营养液输入口12与营养液输出口13通过营养液输送管路4在壳体1外部连通，使营养液
输送管路4与营养液腔2形成营养液循环通道，营养液输送管路4连接有营养液循环泵5。

[0025] 本实用新型实施例提供的营养液动态循环的细胞培养器，如图2所示，包括与外界密封的壳体1，壳体1内通过滤膜11分割为营养液腔2和细胞生长腔3，与营养液腔2连通的营养液输入口12与营养液输出口13通过营养液输送管路4在壳体1外部连通，使营养液输送管
路4与营养液腔2形成营养液循环通道，然后，在营养液循环泵5的作用下，营养液在营养液循环通道内循环流动，当营养液经过营养液腔2时，由于滤膜11的作用，可以使营养液腔2内的营养液通过，并阻止细胞生长腔3内的细胞通过，进而营养液腔2内的营养液与细胞生长
腔3内的细胞进行营养交换，为细胞提供营养。相比现有技术，营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的细胞进行营养交换后，可通过营养液循环通道流回营养液腔2，进而营养液循
环利用，使营养液与细胞生长中产生的新陈代谢物(废气、废物)充分发生交换，节省资源。
同时，通过营养液循环通道为细胞生长提供营养液，使细胞生长在营养液不断更新的环境
中，可保持细胞生存环境的稳定。

[0026] 需要说明的是，本实用新型实施例的营养液动态循环的细胞培养器，可适用于绝大多数细胞的培养，尤其适用于悬浮细胞和贴壁细胞的培养。其中，悬浮细胞在培养时可直接注入到细胞培养器内进行培养，贴壁细胞在培养前需要对细胞培养器内的细胞生长腔3
的壁面进行处理，以便于细胞贴壁生长，例如，将具有附着功能的蛋白铺在细胞生长腔3壁面后，再进行贴壁细胞的培养。

[0027] 根据滤膜11运用在细胞培养器内的结构，滤膜11为中空纤维管，由于营养液循环通道内营养液不断的流动，必然对滤膜11产生较大的冲击，而中空纤维管具有自支撑的特
性，在能保证营养液与细胞进行营养交换的前提下，对营养液由于流动产生的冲击具有较
好的适应能力，因此，滤膜11采用中空纤维管。在采用了中空纤维管后，营养液腔2和细胞生长腔3可以根据需要灵活设置，例如，营养液腔2为中空纤维管的内部空间，细胞生长腔3为中空纤维管的外部空间。此时，中空纤维管的两端分别与液输入口12和营养液输出口13连
通，而中空纤维管的外部空间与细胞输送口14连通。

[0028] 同样的，滤膜11为中空纤维管时，营养液腔2可为中空纤维管的外部空间，细胞生长腔3可为中空纤维管的内部空间。此时，中空纤维管内部空间与细胞输送口14连通，形成细胞生长腔3，液输入口12和营养液输出口13均与中空纤维管的外部空间连通。

[0029] 需要说明的是，中空纤维管可以是一个中空纤维管，也可以是多个中空纤维管。其中，多个中空纤维管的内外空间相比单个中空纤维管的内外空间，接触面的面积更大，进而营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的细胞可以充分接触，营养的交换更加高效，因此，优选的在壳体1内设置多个中空纤维管。

[0030] 营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的细胞进行营养交换，一方面营养液腔2内的营养液需要通过滤膜进入细胞生长腔3，为细胞的生长提供营养，另一方面细胞生长腔内细胞的新陈代谢物需要通过滤膜进入营养液腔2内，进而将细胞新陈代谢物带走排出，因此，需要在细胞不同生长状态下可控制营养液腔2内与细胞生长腔3内的交换方向。在本实
用新型实施例中，可利用营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差来控制交换方向。为了可
以知道营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差，如图2所示，营养液输送管路4内设有第一
 压力传感器41，以检测营养液循环通道内的压力。细胞输送口14连接有细胞输送通道6，细胞输送通道6内设有第二压力传感器61，用于检测细胞输送通道6内的压力。这样，可以得到营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差，进而可根据该压力差，来控制营养液腔2内与细胞生长腔3内的交换方向。

[0031] 需要说明的是，第一压力传感器41检测营养液循环通道内的压力，由于营养液通道为营养液腔2和营养液输送管路4形成的循环回路，其整个循环回路内的压力基本平衡。
因此，检测营养液循环通道内的压力即可得到营养液腔2内的压力。第二压力传感器61检测细胞输送通道6内的压力，由于细胞输送通道6与细胞生长腔3连通，细胞输送通道6内的压
力即为细胞生长腔内的压力。另外，营养液腔2内的压力与细胞生长腔3内的压力大小，决定营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的新陈代谢物的流动方向。而营养液腔2内与细胞
生长腔3内压力差的大小，决定营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的新陈代谢物的流
动速率。因此，通过检测营养液腔2内的压力和细胞生长腔3内的压力，不仅可以用于调节营养交换方向，而且可以用于调节交换的速率。

[0032] 需要说明的是，细胞输送通道6的设置，是为了提供在细胞培养前注入细胞或在细胞培养完成后提取收集细胞的通道。

[0033] 为了可以调节营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差，如图2所示，营养液输送管路4连接有第一阀门42。设置了第一阀门42后，可以在细胞循环泵5工作时适当关闭第一阀
门42，使营养液腔2内的压力增大，进而实现调节营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差。

[0034] 调节营养液腔2内与细胞生长腔3内的压力差，还可以通过控制细胞循环泵的旋转速率来调节营养液腔2内的压力。另外为了增加交换的效率，可将营养液循环泵5设为蠕动
泵，蠕动泵可使营养液循环通道内的营养液产生脉冲流。蠕动泵开启时可使营养液成为脉
冲流体，进而，营养液腔2内的营养液与细胞生长腔3内的细胞可以实现较高的营养交换效
率。

[0035] 上述对营养液腔2内与细胞生长腔3内压力差的调节，只是对营养液腔2内压力的调节，而细胞生长腔3内的压力还不能做到可调，当需要将细胞的新陈代谢物交换至营养液腔2内时，如果仅依靠营养液腔2内的压力降低来实现，工作效率并不高，因此，为了可以全方位的对营养液腔2内与细胞生长腔3内压力差调节，需要可以对细胞生长腔3内的压力调
节。如图2所示，还包括压力扩展腔7，压力扩展腔7与细胞生长腔3或营养液腔2连通。压力扩展腔7内盛有营养液。当压力扩展腔7与细胞生长腔3连通时，压力扩展腔7内盛有的营养液
给予细胞生长腔3一个稳定的压力，通过控制压力扩展腔7内的压力，进而可以控制细胞生
长腔3内的压力；同样的，当压力扩展腔7与营养液腔2连通时，通过控制压力扩展腔7内的压力，进而可以控制营养液腔2内的压力。

[0036] 需要说明的是，为了可以检测压力扩展腔7内的压力，在压力扩展腔7与细胞生长腔3或营养液腔2连通的通道内也可设置压力传感器。例如，如图3所示，在压力扩展腔7与细胞生长腔3连通的通道内设置有第三压力传感器74，以检测压力扩展腔7内的压力。

[0037] 压力扩展腔7内的压力，可以通过营养液的多少来控制，也可以在压力扩展腔7内通入或排出气体来控制，其中，由于压力扩展腔7内的容积是一定的，靠营养液的多少来控制压力时，当营养液超过压力扩展腔的容积时，无法再进行加压，且营养液的排出也比较麻烦，因此，优选采用在压力扩展腔7内通入或排出气体来控制压力。如图3所示，压力扩展腔7顶部连接有出气管道71，出气管道71末端设有空气净化器72，出气管道71连接有第二阀门
73。当需要升高压力时，打开第二阀门73，并从空气净化器72通入气体，通入的气体经过出气管道71和第二阀门73进入压力扩展腔7内，使压力扩展腔7内的压力升高，进而可使与压
力扩展腔7连通的细胞生长腔3或营养液腔2内的压力升高；相反的，当需要降低压力时，打开第二阀门73，压力扩展腔7内的气体可经过出气管道71，从空气净化器72处排出，降低压力扩展腔7内的压力，进而使与压力扩展腔7连通的细胞生长腔3或营养液腔2内的压力降
低。

[0038] 需要说明的是，由于压力扩展腔7与细胞生长腔3连通，设置了空气净化器72后，可以过滤通入压力扩展腔7内的气体中的有害气体，以免对细胞生长造成影响。另外，压力扩展腔7不仅可以根据需要来调节与其相连通的细胞生长腔3或营养液腔2的压力，而且可在不需要调节压力时，可以平衡细胞生长腔3内部压力，例如，当压力扩展腔7与细胞生长腔3连通时，细胞生长腔3内压力升高时，压力扩展腔7可从空气净化器72处排出一定量的空气，当细胞生长腔内3压力降低时，压力扩展腔7可从空气净化器72处进入一定量的空气，进而
使细胞生长腔3内的压力基本维持平衡。当压力扩展腔7与营养液腔2连通时，效果相同，不再赘述。

[0039] 压力扩展腔7的压力调节作用中，其压力调节的幅度，可从压力扩展腔7内的营养液液面高度看出，因此，如图3所示，可在压力扩展腔内7设有液面检测装置75，以监控压力扩展腔7的压力调节幅度。

[0040] 需要说明的是，压面检测装置75可以是伸入压力扩展腔7内的一个液面监测传感器，也可以是如图3所示的监控压力扩展腔7的两个临界液面点，即调整压力中的预设最低
液面高度和预设最高液面高度。由于压力扩展腔7内部盛有营养液，将压面检测装置设置在压力扩展腔7内部，可能发生水电短路现象，因此，优选设置在压力扩展腔7外部设置两个液面检测装置，分别检测最低液面高度和最高液面高度。

[0041] 以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保
护范围为准。

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