细胞培养及检测装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710617680.5 (22)申请日 2017.07.26 (71)申请人 广州中国科学院先进技术研究所 地址 510000 广东省广州市南沙经济技术 开发区海滨路1121号A栋 (72)发明人 王忠艾澈熙崔金明刘陈立 袁海 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 向薇 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/26(2006.01) C12M 1/04(2006。

2、.01) (54)发明名称 细胞培养及检测装置 (57)摘要 本发明涉及一种细胞培养及检测装置， 包括 培养容器、 取样机构和检测机构； 培养容器具有 用于培养细胞的培养腔； 取样机构包括转移通道 和抽样器， 转移通道的进液端与培养腔相连通， 转移通道的出液端与抽样器相连通； 抽样器能够 通过转移通道向培养腔内上细胞培养液或从培 养腔内抽取细胞培养液； 检测机构用于检测转移 通道中的细胞培养液。 该细胞培养及检测装置用 于细胞培养及检测时， 整体操作过程便捷， 检测 效率高， 同时有效避免细胞培养液的污染。 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 CN 109306324 A 2019.02.0。

3、5 CN 109306324 A 1.一种细胞培养及检测装置， 其特征在于， 包括培养容器、 取样机构和检测机构； 所述培养容器具有用于培养细胞的培养腔； 所述取样机构包括转移通道和抽样器， 所述转移通道的进液端与所述培养腔相连通， 所述转移通道的出液端与所述抽样器相连通； 所述抽样器能够通过所述转移通道向所述培 养腔内上细胞培养液或从所述培养腔内抽取所述细胞培养液； 所述检测机构用于检测所述转移通道中的所述细胞培养液。 2.根据权利要求1所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 还包括第一支撑座； 所述 转移通道穿设于所述第一支撑座， 所述转移通道上设有检测区段， 所述检测区段位于所述 第一。

4、支撑座内， 且所述检测区段的通道内径大于与其两端连通的其他区段的通道内径。 3.根据权利要求2所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 所述转移通道中与所述检 测区段相邻的两个区段与所述检测区段呈弯折设置。 4.根据权利要求2所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 所述第一支撑座上还设有 第一安装孔和第二安装孔； 所述检测机构包括检测光源和光探测传感器， 所述检测光源安装在所述第一安装孔 内， 所述光探测传感器安装在所述第二安装孔内， 所述检测光源发出的光能够穿过所述检 测区段并由所述光探测传感器接收。 5.根据权利要求4所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 还包括固定件， 所述检测 光。

5、源和所述光探测传感器分别通过所述固定件安装在所述第一安装孔内和所述第二安装 孔内。 6.根据权利要求5所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 还包括挡光密封圈， 所述 挡光密封圈环设在所述检测区段的外周缘位置并与所述固定件抵接。 7.根据权利要求2所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 所述第一支撑座透明。 8.根据权利要求2至7中任一项所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 所述第一支 撑座上设有安装槽， 所述安装槽内设有凸台； 所述培养容器上设有与所述培养腔相连通的进出样口， 所述培养容器安装在所述安装 槽内， 所述凸台用于封住所述进出样口。 9.根据权利要求1至7中任一项所述的细胞。

6、培养及检测装置， 其特征在于， 所述培养容 器包括内筒和外筒， 所述内筒具有所述培养腔， 所述内筒和所述外筒之间形成保温腔， 所述 外筒上分别设有与所述保温腔相连通的进水接头和出水接头； 所述培养容器上还分别设有与培养腔相连通的进气通道和出气通道， 所述进气通道设 在所述培养腔的底部， 所述出气通道设在所述培养腔的顶部。 10.根据权利要求1至7中任一项所述的细胞培养及检测装置， 其特征在于， 所述取样机 构还包括第二支撑座和抽样柱驱动装置； 所述抽样器包括抽液筒、 所述抽样柱和活塞， 所述抽液筒和所述抽样柱驱动装置设在 所述第二支撑座上， 所述抽样柱的一端伸入所述抽液筒内并与所述活塞固定连接。

7、， 所述活 塞与所述抽液筒的内壁密封抵接， 所述抽样柱的另一端伸出所述抽液筒与所述抽样柱驱动 装置连接， 所述抽样柱驱动装置能够驱动所述抽样柱在所述抽液腔内来回移动。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109306324 A 2 细胞培养及检测装置 技术领域 0001 本发明涉及细胞培养设备领域， 特别是涉及细胞培养及检测装置。 背景技术 0002 在生物实验室中， 细胞的培养通常采用摇瓶或三角烧瓶在摇床内进行培养。 在培 养过程中， 需要检测细胞的生长状况时， 每次都需要技术人员人工关停摇床， 再从摇瓶或三 角烧瓶中取出适量样品， 并将样品转移检测以判断细胞的生长状况。 此种细胞培养与取样 。

8、检测的方式容易造成杂菌等污染， 且检测效率低。 发明内容 0003 基于此， 有必要提供一种不易造成污染且检测效率高的细胞培养及检测装置。 0004 一种细胞培养及检测装置， 包括培养容器、 取样机构和检测机构； 0005 所述培养容器具有用于培养细胞的培养腔； 0006 所述取样机构包括转移通道和抽样器， 所述转移通道的进液端与所述培养腔相连 通， 所述转移通道的出液端与所述抽样器相连通； 所述抽样器能够通过所述转移通道向所 述培养腔内上细胞培养液或从所述培养腔内抽取细胞培养液； 0007 所述检测机构用于检测所述转移通道中的所述细胞培养液。 0008 在其中一个实施例中， 所述细胞培养及检。

9、测装置还包括第一支撑座； 所述转移通 道穿设于所述第一支撑座， 所述转移通道上设有检测区段， 所述检测区段位于所述第一支 撑座内， 且所述检测区段的通道内径大于与其两端连通的其他区段的通道内径。 0009 在其中一个实施例中， 所述转移通道中与所述检测区段相邻的两个区段与所述检 测区段呈弯折设置。 0010 在其中一个实施例中， 所述第一支撑座上还设有第一安装孔和第二安装孔； 0011 所述检测机构包括检测光源和光探测传感器， 所述检测光源安装在所述第一安装 孔内， 所述光探测传感器安装在所述第二安装孔内， 所述检测光源发出的光能够穿过所述 检测区段并由所述光探测传感器接收。 0012 在其中。

10、一个实施例中， 所述细胞培养及检测装置还包括固定件， 所述检测光源和 所述光探测传感器分别通过所述固定件安装在所述第一安装孔内和所述第二安装孔内。 0013 在其中一个实施例中， 所述细胞培养及检测装置还包括挡光密封圈， 所述挡光密 封圈环设在所述检测区段的外周缘位置并与所述固定件抵接。 0014 在其中一个实施例中， 所述第一支撑座透明。 通过设置该透明的第一支撑座， 技术 人员可清楚地看到检测区段内是否有气泡， 进而避免测试过程中气泡对检测结果的干扰。 0015 在其中一个实施例中， 所述第一支撑座上设有安装槽， 所述安装槽内设有凸台； 0016 所述培养容器上设有与所述培养腔相连通的进出。

11、样口， 所述培养容器安装在所述 安装槽内， 所述凸台用于封住所述进出样口。 0017 在其中一个实施例中， 所述培养容器包括内筒和外筒， 所述内筒具有所述培养腔， 说明书 1/6 页 3 CN 109306324 A 3 所述内筒和所述外筒之间形成保温腔， 所述外筒上分别设有与所述保温腔相连通的进水接 头和出水接头； 0018 所述培养容器上还分别设有与培养腔相连通的进气通道和出气通道， 所述进气通 道设在所述培养腔的底部， 所述出气通道设在所述培养腔的顶部。 0019 出气通道设在培养腔的底部可提高培养腔内细胞培养液的流动性， 整体上可满足 细胞整体培养过程中的温度和气体等环境要求， 无需再。

12、采用摇床摇动的形式， 操作更便捷。 0020 在其中一个实施例中， 所述取样机构还包括第二支撑座和抽样柱驱动装置； 0021 所述抽样器包括抽液筒、 所述抽样柱和活塞， 所述抽液筒和所述抽样柱驱动装置 设在所述第二支撑座上， 所述抽样柱的一端伸入所述抽液筒内并与所述活塞固定连接， 所 述活塞与所述抽液筒的内壁密封抵接， 所述抽样柱的另一端伸出所述抽液筒与所述抽样柱 驱动装置连接， 所述抽样柱驱动装置能够驱动所述抽样柱在所述抽液腔内来回移动。 采用 抽样柱驱动装置驱动抽样柱移动上样和取样的方式， 可减少人工取样操作， 提高检测效率， 也便于自动化控制。 0022 上述细胞培养及检测装置包括培养容。

13、器、 取样机构和检测机构。 其中， 培养容器具 有用于培养细胞的培养腔； 取样机构包括转移通道和抽样器， 抽样器可通过转移通道方便 地向培养腔内上细胞培养液和从培养腔内抽取出细胞培养液； 检测机构用于检测所述转移 通道中的所述细胞培养液， 能够快速有效地检测培养腔内的细胞生长情况。 与常规采用摇 瓶或三角烧瓶在摇床内进行细胞或菌体的方式相比， 采用上述细胞培养及检测装置进行细 胞培养及检测时， 首先使用抽样器将细胞培养液上样至培养腔内并密封整个细胞培养体 系； 在细胞培养过程中可通过抽样器从培养腔内抽取适量细胞液至转移通道内， 通过光密 度的检测方法检测细胞生长状态； 培养结束后直接通过抽样器。

14、将培养腔内的细胞培养液转 移。 上述细胞培养及检测装置整体操作便捷， 检测效率高， 可减少繁复的人工操作， 同时有 效避免杂菌等污染细胞培养液。 附图说明 0023 图1为一实施方式的细胞培养及检测装置的主体结构示意图； 0024 图2为图1中的细胞培养及检测装置的拆分模块示意图； 0025 图3为图1中的细胞培养及检测装置的俯视结构示意图； 0026 图4为图1中的细胞培养及检测装置的第一支撑座和培养容器的一视角结构示意 图； 0027 图5为图1中的细胞培养及检测装置的第一支撑座和培养容器的另一视角结构示 意图； 0028 图6为图1中的细胞培养及检测装置中的第一支撑座的一视角的局部剖视图。

15、； 0029 图7为图1中的细胞培养及检测装置中的第一支撑座和培养容器的另一视角的剖 视结构示意图； 0030 图8为图1中的细胞培养及检测装置中的一支撑座和培养容器的又一视角的结构 示意图； 0031 图9为图1中的细胞培养及检测装置的剖视结构示意图。 说明书 2/6 页 4 CN 109306324 A 4 具体实施方式 0032 为了便于理解本发明， 下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中 给出了本发明的较佳实施例。 但是， 本发明可以以许多不同的形式来实现， 并不限于本文所 描述的实施例。 相反地， 提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻 全面。 003。

16、3 需要说明的是， 当元件被称为 “固定于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。 当一个元件被认为是 “连接” 另一个元件， 它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 0034 除非另有定义， 本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。 本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的， 不是旨在于限制本发明。 本文所使用的术语 “及/或” 包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。 0035 请结合图1至图9， 一实施方式的细胞培养及检测装置10， 包括培养容器100、 。

17、第一 支撑座200、 取样机构300和检测机构。 0036 在本实施方式中， 培养容器100包括内筒110、 外筒120和端盖130。 0037 内筒110呈圆柱体形， 内筒110具有两端开口的培养腔101， 内筒110的底部开口可 称为进出样口。 内筒110上设有与培养腔101相连通的进气通道102和出气通道103。 进气通 道102设在培养腔101的底部， 出气通道103设在培养腔101的顶部以提高培养腔101内细胞 培养液的流动性， 加快细胞的生长。 0038 外筒120呈圆柱体形， 外筒120和内筒110之间形成保温腔104。 外筒120上分别设有 与保温腔104相连通的进水接头105。

18、和出水接头106， 且进水接头105穿设于第一支撑座200， 出水接头106设于保温腔104的中上部， 用于在细胞培养时向保温腔104内持续供应一定温 度范围(例如370.5)的水， 以满足细胞培养的温度需求。 可以理解， 在其他实施方式中， 进水接头105可以不穿设第一支撑座200， 只需布设在外筒120的侧壁上即可。 优选地， 将进 水接头105设于外筒120的下方区域。 0039 可以理解， 在其他实施方式中， 内筒110和外筒120的形状可以调整， 例如为长方 体、 三棱柱体或四棱柱体等， 只要能够提供细胞培养的空间和温度环境即可。 0040 端盖130的一侧表面上设有用于密封内筒11。

19、0上端开口的密封柱， 密封柱上设有密 封圈安装槽， 可通过密封圈进一步提高对培养腔101的密封效果。 端盖130上设有与培养腔 101相连通的出气通道103。 同时端盖130具有凸出于培养容器100的凸缘， 凸缘上设有固定 孔。 0041 本实施方式中， 由于进气通道102、 出气通道103和保温腔104设置， 整体上可满足 细胞整体培养过程中的温度和气体等环境要求， 无需采用摇床摇动的形式， 更便捷， 也大大 降低了人工操作感染杂菌的风险。 0042 在本实施方式中， 第一支撑座200上设有安装槽201、 第一安装孔和第二安装孔。 0043 安装槽201位于第一支撑座200的顶部， 便于培养。

20、容器100的安装。 安装槽201内设 有凸台210， 凸台210密封培养容器100的底部开口。 进气通道102穿设于第一支撑座200和凸 台210后与培养腔101连通。 说明书 3/6 页 5 CN 109306324 A 5 0044 第一支撑座200上也设有固定孔。 锁紧柱220穿设于端盖130上的固定孔和第一支 撑座200的固定孔中， 将培养容器100固定在第一支撑座200上， 能够提高整个装置的稳固 性。 0045 可以理解， 在其他实施方式中， 内筒110的顶部开口无需设置， 可以设置成密封壁， 此时只需在顶部的密封壁上开设出气通道103即可。 同时， 培养容器100也可通过扣接、 。

21、粘接 等其他方式将培养容器100固定在第一支撑座200上。 可以理解， 培养容器100的底部还可以 设置便于布设管路的支撑框架即可， 此时无需将培养容器100布设在第一支撑座上。 0046 在本实施方式中， 取样机构包括转移通道202、 抽样器300、 第二支撑座310和驱动 装置320。 0047 转移通道202穿设于第一支撑座200， 转移通道202的进液端直接与培养腔101相连 通， 出液端直接与抽样器300的抽液腔301相连接， 整体上可缩短转移通道202的通道长度， 减少转移通道202内的细胞培养液的积液量。 0048 在本实施方式中， 优选地， 转移通道202上设有检测区段203，。

22、 检测区段203位于第 一支撑座200内， 且检测区段203的通道内径大于与其两端连通的其他区段的通道内径， 以 满足检测机构的光路要求， 提高检测结果的准确性， 同时尽可能地减少转移通道202内的细 胞培养液积液。 具体地， 转移通道202的非检测区段的通道内径可以为1mm， 检测区段203的 通道内径可以为2mm。 可以理解， 在其他实施方式中， 当转移通道202的通道内径能够满足检 测机构的光路要求， 检测区段203的通道内径也可以小于或等于与其两端连通的其他区段 的通道内径。 优选地， 转移通道202的通道内径小于3mm， 以减少转移通道202内的细胞培养 液积液。 0049 进一步地。

23、， 检测区段203水平布设。 转移通道202中与检测区段203相邻的两个区段 与该检测区段203均非共轴设置， 呈空间弯折设置， 便于检测机构在第一支撑座200内的布 设， 提高检测结果的准确性。 0050 在本实施方式中， 抽样器300包括抽液筒、 抽样柱302和活塞303， 抽液筒通过固定 座311固定在第二支撑座310上。 抽样柱驱动装置320设在第二支撑座310上， 抽样柱302的一 端伸入抽液筒内并与活塞303固定连接， 活塞303与抽液筒的内壁密封抵接， 抽样柱的另一 端伸出抽液筒与抽样柱驱动装置320连接， 抽样柱驱动装置320能够驱动抽样柱302在抽液 腔301内来回移动。 抽。

24、样柱驱动装置320优选地驱动电机。 采用抽样柱驱动装置320驱动抽样 柱302移动上样和取样的方式， 可减少人工取样操作， 提高检测效率， 也便于自动化控制。 抽 样器300通过连接卡套与第一支撑座200连接并使抽样器300与转移通道202的出液端连通。 0051 在其他实施方式中， 抽样器300也可以为带有刻度标示的注射泵， 驱动装置320为 步进电机， 注射泵可在步进电机的驱动下使抽样柱302自动能够在抽样器300的抽液腔内来 回移动， 并自动控制细胞液样品的抽取量， 减少人工操作， 可实现自动抽样检测， 提高检测 效率， 并能够使培养腔101在细胞培养的过程中不易污染。 0052 可以理。

25、解， 抽样器300还可以为去除针头的注射器， 只要能够使细胞在培养腔101 内培养的过程中维持细胞培养环境的稳态， 并便于将细胞培养液抽取至转移通道202中的 检测区段203进行细胞生长状态的检测即可。 0053 在本实施方式中， 检测机构包括检测光源410、 光探测传感器420和固定件430。 0054 检测光源410安装在第一支撑座200上的第一安装孔内， 光探测传感器420安装在 说明书 4/6 页 6 CN 109306324 A 6 第一支撑座200上的第二安装孔内， 检测光源410发出的光能够透过检测区段203并由光探 测传感器420接收。 具体地， 第一安装孔和第二安装孔与检测区。

26、段203相连通， 固定件430与 第一安装孔和第二安装孔相匹配， 且固定件430的前端能够深入检测区段203并密封检测区 段203。 检测光源410和光探测传感器420分别通过固定件430安装在第一安装孔和第二安装 孔内， 且检测光源410和光探测传感器420分别位于检测区段203的两端， 呈相对设置。 固定 件430透光以使检测光源410发出的光能够被探测传感器420接收。 0055 在本实施方式中， 当检测区段203内有细胞培养液时， 由于细胞培养液对光有一定 遮挡， 处于不同生长状态的细胞培养液由于细胞浓度的不同对光的遮挡效果不同， 从而根 据光探测传感器420检测到的光信号强度， 就能。

27、得到细胞生长状态。 当检测到细胞已经生长 到所需的状态时， 控制抽样器300把培养腔101内的细胞培养液完全抽出， 停止细胞培养， 再 拆掉抽样器300， 将细胞液转移到其他仪器进行后续所需实验操作。 0056 由于气泡对光有折射和发射作用， 当检测区段203有气泡时会严重干扰光探测传 感器420接收到的光信号， 从而影响检测结果。 因此， 在本实施方式中， 进一步地， 第一支撑 座200和固定件430均透明， 可由能透光的生物兼容性材料制成， 例如PMMA。 透明的第一支撑 座200可以使技术人员直观地观测检测区段203内是否有气泡。 检测细胞生长状态时， 当看 到检测区段203内有气泡， 。

28、可判定该次检测结果无效， 此时可通过抽样器300抽动消除气泡 或等气泡消失后再进行检测， 重新读取正确的检测值， 保证检测结果的可靠性。 也可以采用 一个光学传感器测试检测区段203内是否有气泡， 以代替人工监控和判定， 提高自动化和检 测结构的准确性。 当采用光学传感器检测检测区段203内是否有气泡时， 第一支撑座200可 以不设置呈透明结构。 0057 进一步地， 固定件430与环设在检测区段203外周缘的挡光或不透光密封圈抵接， 以进一步保证检测光源410和光探测传感器420之间的光路尽量不受在其他反射光线的干 扰， 提高检测结果的准确性。 在其他实施方式中， 当转移通道202为管道时，。

29、 可检测区段203 设置成透明结构即可。 0058 另外， 也可以通过控制器或控制驱动装置320每隔一段时间， 例如30min， 抽取细胞 培养液进行光密度(OD)检测， 并获取细胞的生长状况， 当细胞生长到所需状态时则可结束 细胞培养， 通过抽样器300将细胞培养液转移。 0059 本实施方式的细胞培养装置10结构紧凑。 采用本实施方式的细胞培养装置10进行 细胞培养时， 可通过抽样器300将细胞和细胞培养液上样至培养腔101内， 向保温腔104内供 应特定温度如370.5的水， 并向培养腔101内供应无菌空气， 进行细胞或菌体培养， 在细 胞培养的过程中能够通过光密度的检测方法实时或每隔一。

30、段时间自动检测细胞或菌体生 长状态， 培养结束后直接通过抽样器300转移细胞培养液， 整体的细胞培养过程中可减少繁 复的人工操作， 避免了污染， 检测效率高， 实用、 操作便捷。 0060 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。 0061 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本发明构思的前提下， 。

31、还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护 说明书 5/6 页 7 CN 109306324 A 7 范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 6/6 页 8 CN 109306324 A 8 图1 说明书附图 1/6 页 9 CN 109306324 A 9 图2 图3 说明书附图 2/6 页 10 CN 109306324 A 10 图4 图5 说明书附图 3/6 页 11 CN 109306324 A 11 图6 图7 说明书附图 4/6 页 12 CN 109306324 A 12 图8 说明书附图 5/6 页 13 CN 109306324 A 13 图9 说明书附图 6/6 页 14 CN 109306324 A 14 。