專利名稱：一種細(xì)胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種細(xì)胞培養(yǎng)裝置。
背景技術(shù)：
動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，對環(huán)境的要求非常高，需要防止微生物的污染。然而，現(xiàn)有 細(xì)胞培養(yǎng)裝置大都置于十萬級以上潔凈環(huán)境中，科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)需要專門為動物細(xì)胞培養(yǎng) 構(gòu)建一個單獨的實驗室或生產(chǎn)車間，無形之中增加了投資和運行成本。
實用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種細(xì)胞培養(yǎng)裝置，該裝置可與其 他常規(guī)實驗儀器和設(shè)備一起置于相同的普通實驗室或生產(chǎn)車間進(jìn)行單獨運行，而對環(huán)境的 潔凈級別沒有特殊的要求。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其包括控制系統(tǒng)、紫外燈、設(shè)備箱體、細(xì)胞培養(yǎng)器，控制系統(tǒng)安裝在 設(shè)備箱體內(nèi)，設(shè)備箱體上設(shè)置培養(yǎng)室，細(xì)胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng)室內(nèi)。在培養(yǎng)室內(nèi)，可根據(jù)需要安裝應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)。在培養(yǎng)室的頂部設(shè)置有由風(fēng)機(jī)和過濾裝置組成的空氣過濾裝置。其中，空氣過濾 裝置的風(fēng)機(jī)安裝在柜子頂部，過濾裝置安裝在培養(yǎng)室的頂部。細(xì)胞培養(yǎng)器為激流式生物反應(yīng)器，其包括支架、軸承、培養(yǎng)罐、培養(yǎng)袋、電動機(jī)、偏 心軸，其特征在于偏心軸通過軸承固定在支架和振蕩器搖盤之間，培養(yǎng)罐的底部固定在振 蕩器搖盤上，電動機(jī)通過皮帶連接驅(qū)動軸，培養(yǎng)袋置于培養(yǎng)罐體內(nèi)。上述振蕩器搖盤按設(shè)計的振幅做垂直方向無級調(diào)速轉(zhuǎn)動。上述培養(yǎng)罐、培養(yǎng)袋為倒圓臺體。應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)，其包括支架、支架升降調(diào)節(jié)鈕、蠕動泵、導(dǎo)柱、手動調(diào) 節(jié)輪或驅(qū)動電機(jī)、灌注式培養(yǎng)袋容器，灌注式培養(yǎng)袋容器通過滑動軌道固定在支架上的兩 根導(dǎo)柱之間，導(dǎo)柱下端或上端配置驅(qū)動電機(jī)或手動調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)升降，凈化培養(yǎng)室內(nèi)部配置 蠕動泵?？刂葡到y(tǒng)包括控制電路及自動控制程序，控制電路包括PLC、觸摸屏、電控板、蠕動 泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥、液位泵、空氣泵、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、DO變送器、PH變送器、T電極、變頻 器、SF驅(qū)動器、繼電器、加熱膜、灌注升降架、振蕩器。電控板分別與蠕動泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥、液 位泵、空氣泵連接，PLC分別與觸摸屏、電控板、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、DO變送器、PH變送器、 T電極、變頻器、SF驅(qū)動器、繼電器連接，變頻器控制振蕩器，SF驅(qū)動器控制灌注升降架，繼 電器控制加熱膜。一、系統(tǒng)分為手動控制和自動控制兩種操作模式。手動控制模式手動控制模式下，可以通過上位機(jī)操作控制系統(tǒng)的相應(yīng)操作，調(diào)節(jié) 系統(tǒng)培養(yǎng)器里的各參數(shù)，使培養(yǎng)器的環(huán)境適合細(xì)胞培養(yǎng)的需要。[0015]自動控制模式根據(jù)細(xì)胞培養(yǎng)需要，預(yù)先設(shè)定細(xì)胞培養(yǎng)所需各參數(shù)，系統(tǒng)通過自動 調(diào)節(jié)的方式，調(diào)節(jié)培養(yǎng)器里的環(huán)境，以滿足細(xì)胞自由培養(yǎng)和生長所需的環(huán)境。二、激流式生物反應(yīng)器的自動控制程序溫度、pH、溶氧信號首次采集前均需要進(jìn)行校準(zhǔn)操作。同時，對于豐收泵和補液泵 也均需要進(jìn)行校準(zhǔn)，以使培養(yǎng)器里的液體量大致保持平衡。1、對溫度的控制采用PT100經(jīng)變送器轉(zhuǎn)為4_20mA電流信號進(jìn)入系統(tǒng)的模擬量輸入通道。系統(tǒng)自 動將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的溫度值。并把采集的溫度值與系統(tǒng)設(shè)定值比較。如果采集值遠(yuǎn)小于 設(shè)定值溫度加熱閥常開。如果采樣值小于設(shè)定值在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行PWM方式控制， 周期性控制輸出加熱閥的通斷。采樣值大于設(shè)定值系統(tǒng)加熱閥斷開。2、對PH的控制PH傳感器將采集到的信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)為4_20mA電流信號進(jìn)入系統(tǒng)的模擬量輸入 通道。系統(tǒng)自動將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的PH值。1)對于PH上限的操作如果采集值遠(yuǎn)大于設(shè)定值上限充(X)2閥常開。如果采樣值大于設(shè)定值上限在一定 范圍內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行PWM方式控制，周期性控制輸出CO2閥的通斷。采樣值小于設(shè)定值上限 充(X)2閥斷開。2)對于PH下限的操作如果采集值遠(yuǎn)小于設(shè)定值加堿泵閥常開。如果采樣值小于設(shè)定值在一定范圍內(nèi) 系統(tǒng)進(jìn)行PWM方式控制，周期性控制輸出加堿泵閥的通斷。采樣值大于設(shè)定值系統(tǒng)加堿泵 閥斷開。3)對于采樣值在PH上下限之間CO2閥和加堿閥都不打開。3、對溶氧的控制氧氣含量傳感器將采集到的信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)為4_20mA電流信號進(jìn)入系統(tǒng)的模擬 量輸入通道。系統(tǒng)自動將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的溶氧值。1)對于溶氧上限的操作如果采集值遠(yuǎn)大于設(shè)定值上限充隊(氮氣)閥常開。如果采樣值大于設(shè)定值上 限在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行PWM方式控制，周期性控制輸出N2閥的通斷。采樣值小于設(shè)定 值上限充N2閥斷開。2)對于溶氧下限的操作如果采集值遠(yuǎn)小于設(shè)定值加O2 (氧氣)閥常開。如果采樣值小于設(shè)定值在一定 范圍內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行PWM方式控制，周期性控制輸出A閥的通斷。采樣值大于設(shè)定值系統(tǒng)A 閥閥斷開。3)對于采樣值在溶氧上下限之間N2閥和&閥都不打開。4、對于系統(tǒng)的豐收，補液的控制細(xì)胞培養(yǎng)的過程中在一直消耗培養(yǎng)器里的培養(yǎng)液，系統(tǒng)需要定期向培養(yǎng)器補進(jìn)一 定量的培養(yǎng)液以保證細(xì)胞的生長。為使培養(yǎng)器里所含液體量基本不變，豐收量和補液量需基本達(dá)到一個平衡，此目標(biāo)可通過系統(tǒng)豐收泵在補液的同時豐收培養(yǎng)液而實現(xiàn)。系統(tǒng)通過設(shè)置相應(yīng)的一次補液總量或豐收總量以及對應(yīng)的時間總量，自動計算出 每一分鐘系統(tǒng)需要進(jìn)行補液或豐收的時間。因此，采用上述這種PWM方式即可控制對應(yīng)的 補液泵或豐收泵的工作。5、搖床轉(zhuǎn)速的設(shè)定與控制通過上位機(jī)設(shè)定給定的搖床轉(zhuǎn)速信號，系統(tǒng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后通過模擬量輸出通道，使 電機(jī)按給定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)過程中通過光電檢測開關(guān)輸入，檢測系統(tǒng)實際轉(zhuǎn)速。如果實 際轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速有偏差，系統(tǒng)將自動調(diào)整，使實際轉(zhuǎn)速值與設(shè)定轉(zhuǎn)速值相匹配。6、系統(tǒng)的報警輸出在系統(tǒng)的溫度、pH、溶氧和搖床轉(zhuǎn)速等報警上下限設(shè)定后，如果系統(tǒng)的實際參數(shù)值 大于報警的上限或小于報警的下限時，系統(tǒng)報警信號即被觸發(fā)，蜂鳴器警報響起。同時在上 位機(jī)顯示是什么原因觸發(fā)了報警信號，以便操作人員進(jìn)行查找。7、灌注伺服系統(tǒng)的自動控制程序a)灌注系統(tǒng)液位的控制灌注系統(tǒng)液位采用高低位光電檢測開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)液位在高位與低位之 間時，灌注系統(tǒng)電機(jī)不工作。當(dāng)檢測到低位信號時灌注電機(jī)加液，使液體進(jìn)入高低位之間并 繼續(xù)運行一定時間；當(dāng)檢測到高位信號時，灌注電機(jī)消夜，使液體進(jìn)入高低位之間并繼續(xù)運 行一定時間；從而使系統(tǒng)液位始終處于一個相對穩(wěn)定的液位區(qū)域。灌注加液和灌注減液啟 動是互鎖的。b)灌注系統(tǒng)伺服電機(jī)控制灌注系統(tǒng)中需要先進(jìn)行零點校準(zhǔn)，設(shè)置好升降速度以及目標(biāo)位置后，按執(zhí)行按鈕， 灌注系統(tǒng)即朝目標(biāo)位置運動。c)紫外燈，高低速風(fēng)機(jī)聯(lián)動控制手動運行情況下，預(yù)先設(shè)定紫外燈和高速風(fēng)機(jī)的運行時間。按啟動按鈕啟動后，紫 外燈先運行至設(shè)定時間；然后，在風(fēng)機(jī)以高速的方式運行一段時間后，由高速轉(zhuǎn)向低速運行 至預(yù)定時間。此外，紫外燈、日光燈、風(fēng)機(jī)高速、風(fēng)機(jī)低速等操作均可在手動情況分別單獨進(jìn) 行操作，但風(fēng)機(jī)高速與風(fēng)機(jī)低速兩種運行方式互鎖。本實用新型裝置可以小型化，不需要有單獨的無菌房子，可應(yīng)用于實驗室，也可用 于工業(yè)生產(chǎn)。
圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為激流細(xì)胞反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；圖3為可灌注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4為控制系統(tǒng)方框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明如圖1所示，細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其包括控制系統(tǒng)1、柜子2、細(xì)胞培養(yǎng)器3，控制系統(tǒng)1安裝在柜子2內(nèi)，柜子2上設(shè)置培養(yǎng)室4，細(xì)胞培養(yǎng)器3安裝在培養(yǎng)室4內(nèi)。在培養(yǎng)室4還 可安裝應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)5 ；在培養(yǎng)室4的頂部設(shè)置空氣過濾裝置6。如圖2所示，細(xì)胞培養(yǎng)器為激流式振蕩器，其包括支架7、軸承8、培養(yǎng)罐9、培養(yǎng)袋 10、電動機(jī)11、偏心軸12，其特征在于偏心軸12通過軸承8固定在支架7和振蕩器搖盤13 之間，培養(yǎng)罐9的底部固定在振蕩器搖盤13上，電動機(jī)11通過皮帶連接軸承8，培養(yǎng)袋10 固定在培養(yǎng)罐9內(nèi)。如圖3所示，應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)，其包括支架14、蠕動泵、導(dǎo)柱17、電機(jī) 18、灌注式培養(yǎng)袋容器19，灌注式培養(yǎng)袋容器19通過固定架15固定在支架14上的兩根導(dǎo) 柱17之間，蠕動泵固定柜子2內(nèi)，電機(jī)18支架14上，電機(jī)18輸出軸連接轉(zhuǎn)桿16。如圖4所示，控制系統(tǒng)包括控制電路及自動控制程序，控制電路包括PLC、觸摸屏、 電控板、蠕動泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥、液位泵、空氣泵、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、DO變送器、PH變送器、 T電極、變頻器、SF驅(qū)動器、繼電器、加熱膜、灌注升降架、振蕩器。電控板分別與蠕動泵、風(fēng) 機(jī)、電磁閥、液位泵、空氣泵連接，PLC分別與觸摸屏、電控板、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、DO變送 器、PH變送器、T電極、變頻器、SF驅(qū)動器、繼電器連接，變頻器控制振蕩器，SF驅(qū)動器控制 灌注升降架，繼電器控制加熱膜。
權(quán)利要求1.細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于包括控制系統(tǒng)、設(shè)備箱體、紫外燈、細(xì)胞培養(yǎng)器，控制系 統(tǒng)安裝在設(shè)備箱體內(nèi)，設(shè)備箱體內(nèi)部為凈化培養(yǎng)室，細(xì)胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng)室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于在培養(yǎng)室還安裝應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng) 的灌注系統(tǒng)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)，其包括 支架、支架升降調(diào)節(jié)鈕、蠕動泵、導(dǎo)柱、手動調(diào)節(jié)輪或驅(qū)動電機(jī)、灌注式培養(yǎng)袋容器，灌注式 培養(yǎng)袋容器通過滑動軌道固定在支架上的兩根導(dǎo)柱之間，導(dǎo)柱下端或上端配置驅(qū)動電機(jī)或 手動調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)升降，凈化培養(yǎng)室內(nèi)部配置蠕動泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于細(xì)胞培養(yǎng)器為激流式振蕩器，其包 括支架、軸承、培養(yǎng)罐、培養(yǎng)袋、電動機(jī)、偏心軸，偏心軸通過軸承固定在支架和振蕩器搖盤 之間，培養(yǎng)罐的底部固定在振蕩器搖盤上，電動機(jī)通過皮帶連接驅(qū)動軸，培養(yǎng)袋固定在培養(yǎng) 罐內(nèi)。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于上述培養(yǎng)罐、培養(yǎng)袋為倒圓臺體。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于在培養(yǎng)室的頂部設(shè)置有由風(fēng)機(jī)和過 濾裝置組成的空氣過濾裝置，空氣過濾裝置的風(fēng)機(jī)安裝在柜子頂部，過濾裝置安裝在培養(yǎng) 室的頂部。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于控制系統(tǒng)包括控制電路及自動控制 程序，控制電路包括PLC、觸摸屏、電控板、蠕動泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥、液位泵、空氣泵、電子尺、轉(zhuǎn) 速傳感器、DO變送器、PH變送器、T電極、變頻器、SF驅(qū)動器、繼電器、加熱膜、灌注升降架、 振蕩器；電控板分別與蠕動泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥、液位泵、空氣泵連接，PLC分別與觸摸屏、電控 板、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、DO變送器、PH變送器、T電極、變頻器、SF驅(qū)動器、繼電器連接，變 頻器控制振蕩器，SF驅(qū)動器控制灌注升降架，繼電器控制加熱膜。
專利摘要本實用新型涉及細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于包括控制系統(tǒng)、設(shè)備箱體、紫外燈、細(xì)胞培養(yǎng)器，控制系統(tǒng)安裝在設(shè)備箱體內(nèi)，設(shè)備箱體內(nèi)部為凈化培養(yǎng)室，細(xì)胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng)室內(nèi)。本實用新型裝置可以小型化，不需要有單獨的無菌房子，可應(yīng)用于實驗室，也可用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C12M3/00GK201825955SQ2009201245
公開日2011年5月11日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者原世平, 徐江運, 惠覓宙, 李巒峰, 胡福林, 陶苒 申請人:杭州安普生物工程有限公司