本實(shí)用新型涉及細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于血液透析器的細(xì)胞培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

免疫細(xì)胞治療是采集人體自身免疫細(xì)胞，經(jīng)過體外培養(yǎng)，使其數(shù)量成千上倍增多，靶向性殺傷功能增強(qiáng)，然后再輸回到人體來滅殺血液及組織中的病原體、癌細(xì)胞、突變的細(xì)胞，打破免疫耐受，激活和增強(qiáng)機(jī)體的免疫能力，兼顧治療和保健的雙重功效。免疫細(xì)胞治療的流程是：1、在GMP實(shí)驗(yàn)室里，分離單個核細(xì)胞置于培養(yǎng)瓶中，加入培養(yǎng)液和細(xì)胞因子刺激細(xì)胞活化增值。2、經(jīng)過7~14天細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞數(shù)增至原有數(shù)量的幾百到上千倍，免疫殺傷能力增加20~100倍。3、采血后的第7~14天，開始回輸DC、CIK細(xì)胞。4、經(jīng)過多個療程的治療，有效殺除患者體內(nèi)腫瘤細(xì)胞，促進(jìn)康復(fù)，改善患者的生活質(zhì)量。

干細(xì)胞培養(yǎng)是指在體外模擬體內(nèi)的生理環(huán)境，培養(yǎng)從機(jī)體取出的細(xì)胞，并使之生存和生長的技術(shù)。體外細(xì)胞培養(yǎng)必須注意三個環(huán)節(jié)：營養(yǎng)、生存環(huán)境和廢液的排除。體外培養(yǎng)細(xì)胞所需的營養(yǎng)是由培養(yǎng)基提供的。體外培養(yǎng)必須模擬體內(nèi)細(xì)胞生長環(huán)境。環(huán)境因素主要是指無菌環(huán)境、合適的溫度、一定的滲透壓和氣體環(huán)境。 干細(xì)胞是一種揍我更新、高度增殖以及多種分化潛能的未分化新寶。各種功能細(xì)胞的生成以及調(diào)控依賴于各種微環(huán)境、細(xì)菌生長因子、基質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)層多種因素的相互作用與平衡，并涉及有關(guān)細(xì)胞增值，分化，遷移，定居，衰老、凋亡、癌變等多虛聲明科學(xué)中的基本機(jī)制。

目前，傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)裝置功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，操作繁雜,培養(yǎng)效率低下，不能很好的滿足醫(yī)務(wù)人員的多方面生物試驗(yàn)的需求，增加了醫(yī)務(wù)人員的工作強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種基于血液透析器的細(xì)胞培養(yǎng)裝置。

技術(shù)方案

一種基于血液透析器的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括液路循環(huán)單元和環(huán)境控制單元，所述的液路循環(huán)單元包括主培養(yǎng)袋和次培養(yǎng)袋，所述的主培養(yǎng)袋和血液透析器主體的內(nèi)部兩端相連形成主循環(huán)回路，所述的次培養(yǎng)袋和血液透析器主體的外部兩端相連形成次循環(huán)回路，所述的主循環(huán)回路設(shè)有主循環(huán)泵，次循環(huán)回路設(shè)有次循環(huán)泵。所述的主循環(huán)回路和次循環(huán)回路上均設(shè)有液路壓力檢測裝置。所述的血液透析器由毛細(xì)管柱和外殼構(gòu)成，所述的血液透析器主體的內(nèi)部是指毛細(xì)管柱的內(nèi)部，所述的血液透析器主體的外部指毛細(xì)管柱的外部。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括中控單元；所述的中控單元是連接液路循環(huán)單元和環(huán)境控制單元的控制模塊。所述的環(huán)境控制單元包括溫控控制系統(tǒng)、CO₂濃度控制系統(tǒng)和紫外燈消毒滅菌裝置，所述的液路壓力檢測裝置包括主循環(huán)液路壓力檢測裝置和次循環(huán)液路壓力檢測裝置。所述的雙溫控制系統(tǒng)，利用制冷和制熱設(shè)備，將樣品采集存儲區(qū)域溫度控制在0-4攝氏度，其他裝置所在區(qū)域設(shè)定在25-37攝氏度。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的主循環(huán)泵和次循環(huán)泵均是蠕動泵。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括貯存培養(yǎng)袋，所述的貯存培養(yǎng)袋通過注射泵與主培養(yǎng)袋相連。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括樣品采集存儲單元，所述的樣品采集存儲單元和液路循環(huán)單元相連，所述的樣品采集存儲單元包括樣本采集系統(tǒng)和樣本存儲系統(tǒng)，用于完成主循環(huán)回路中樣品的抽取和存儲。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的主循環(huán)回路設(shè)有pH檢測裝置；所述的次循環(huán)回路上設(shè)有pH檢測裝置。進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的pH檢測裝置是顏色傳感器，所述的顏色傳感器用于檢測培養(yǎng)基的pH值。在細(xì)胞生長增殖過程中，由于培養(yǎng)基中含有酚紅指示劑，可以利用顏色識別器獲取RGB三色值來判斷pH，細(xì)胞密度高對于培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)分泌速度快，會迅速改變培養(yǎng)基中的pH值，以此為依據(jù)來判斷是否添加新鮮培養(yǎng)基或排出廢棄培養(yǎng)基，與此同時，可以根據(jù)通過判斷pH的變化速率來判斷主循環(huán)回路中細(xì)胞的密度。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的主培養(yǎng)袋下面設(shè)有主搖擺機(jī)和主稱重傳感器，次培養(yǎng)袋下面設(shè)有次搖擺機(jī)和次稱重傳感器，所述的主稱重傳感器設(shè)于主搖擺機(jī)上，所述的次稱重傳感器設(shè)于次搖擺機(jī)上。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的主搖擺器和主稱重傳感器以及次搖擺機(jī)和次稱重傳感器包括平衡控制方法和非平衡控制方法：

W1表示主培養(yǎng)袋的重量，W2表示次培養(yǎng)袋的重量，W3表示設(shè)定的非平衡時W1與W2之間差值， W4表示設(shè)定的平衡時W1與W2之間的差值；所述的非平衡控制方法為：當(dāng)W1-W2>W3,主循環(huán)泵速度加快，次循環(huán)泵速度減慢，透析方向由主循環(huán)回路流向次循環(huán)回路直至當(dāng)W2-W1>W3時，主循環(huán)泵速度減慢，次循環(huán)泵速度加快，透析方向由次循環(huán)回路流向主循環(huán)回路直至再次出現(xiàn)W1-W2>W3,重復(fù)上述步驟，做往復(fù)周期性運(yùn)動；所述的平衡控制方法為：當(dāng)W1-W2>W4,主循環(huán)泵速度快，次循環(huán)泵速度減慢，透析方向由主循環(huán)回路流向次循環(huán)回路；或者當(dāng)W2-W1>W4，主循環(huán)泵速度減慢，次循環(huán)泵速度加快，透析方向由次循環(huán)回路流向主循環(huán)回路，主循環(huán)泵和次循環(huán)泵速度相同，直至兩個循環(huán)透析速度相同時，|W1-W2|<=W4，達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)W4數(shù)值無限小時，W1和W2接近相等。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的主培養(yǎng)袋和次培養(yǎng)袋采用封閉式培養(yǎng)，主培養(yǎng)袋和次培養(yǎng)袋的材質(zhì)為透氣材料。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的透氣材料為EVA材料或PE材料。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的血液透析器在運(yùn)行中呈現(xiàn)豎直或者傾斜狀態(tài)血液透析器可以是豎直、水平、傾斜放置，但是使用過程中至少有一段時間是傾斜或者豎直狀態(tài)的。

本實(shí)用新型的工作流程如下：

本實(shí)用新型利用血液透析器的透析功能，進(jìn)行循環(huán)液路的營養(yǎng)物質(zhì)交換，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造主次循環(huán)回路的方式，蠕動泵作為液路運(yùn)行的動力源，維持主次循環(huán)回路的正常運(yùn)行。液路從裝有新鮮培養(yǎng)基的貯存培養(yǎng)袋中抽取新鮮培養(yǎng)基，經(jīng)過主循環(huán)回路，在主培養(yǎng)袋中匯集，次循環(huán)回路從血液透析器中透析培養(yǎng)基，經(jīng)過回路最終在次培養(yǎng)袋上匯集， 有稱重功能的搖擺機(jī)既可以實(shí)時獲取主次培養(yǎng)袋的重量，又可以搖勻其中的營養(yǎng)物質(zhì)，最終廢舊培養(yǎng)液由泵從次循環(huán)抽出到廢液袋。在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，可以通過樣品采集存儲單元進(jìn)行在線樣品采集和貯存。顏色傳感器用于識別液路中培養(yǎng)基顏色，從而判斷培養(yǎng)基中的pH，以此來判斷是否加入新鮮培養(yǎng)基或者排出廢液。

本實(shí)用新型可以采用人工使用醫(yī)用注射器向主循環(huán)回路中注入原始細(xì)胞液，其中細(xì)胞因子注入方式有兩種，一是提前跟培養(yǎng)基混合注入，二是搖勻原始細(xì)胞液之后，手動注入。注射完原始細(xì)胞液和細(xì)胞因子之后，開始建立5%CO₂濃度環(huán)境，等待其建立完畢之后，細(xì)胞開始在液路中進(jìn)行增殖生長。

雙溫控制系統(tǒng)為裝置提供兩套恒溫系統(tǒng)，一套是用于細(xì)胞培養(yǎng)的25~37℃可調(diào)的恒溫系統(tǒng)，另一套是用于樣品采集存儲單元保存需要的4℃的恒溫系統(tǒng)。紫外燈消毒滅菌裝置為整套裝置提供殺毒滅菌功能。液路壓力檢測裝置用來監(jiān)控液路循環(huán)中液體的壓力，保證系統(tǒng)液路正常運(yùn)行。中控單元用于控制細(xì)胞培養(yǎng)的整套流程，包括環(huán)境建立、運(yùn)行、停止控制，液路建立、運(yùn)行、停止控制，搖擺機(jī)和稱重傳感器的非平衡控制和平衡控制，顏色識別算法處理，樣品采集存儲單元開始采樣、停止采樣、貯存等操作。

有益效果：

1、本實(shí)用新型在含有細(xì)胞的培養(yǎng)基通過血液透析器時，細(xì)胞等生物大分子物質(zhì)會在血液透析器的主循環(huán)回路中內(nèi)移動，而水、無機(jī)鹽等小分子物質(zhì)會進(jìn)入血液透析器的外壁進(jìn)入次循環(huán)回路。

3、本實(shí)用新型操作方便，計量精準(zhǔn)，可拓展性和可維護(hù)性較強(qiáng)，能夠方便醫(yī)務(wù)工作者進(jìn)行免疫細(xì)胞治療。

4、儀器通過雙液路循環(huán)系統(tǒng)，利用血液透析器的特性，不斷將主循環(huán)中的細(xì)胞代謝廢物透析到次循環(huán)中，而次循環(huán)中的營養(yǎng)物質(zhì)透析到主循環(huán)中，供細(xì)胞生長繁殖。而細(xì)胞因子等物質(zhì)在主循環(huán)中因?yàn)槠浞肿芋w積大而得到保留，能夠有效防止細(xì)胞因子等物質(zhì)的流失，提高生物利用率。并且可以根據(jù)需要向主循環(huán)回路中不斷加入新的培養(yǎng)基，也能夠從次循環(huán)回路中不斷抽離廢棄培養(yǎng)基，維持主循環(huán)回路中的培養(yǎng)基對細(xì)胞等生物生長的物質(zhì)供應(yīng)。

5、本實(shí)用新型中的培養(yǎng)基能夠循環(huán)使用，節(jié)約成本，并且根據(jù)pH值、細(xì)胞濃度的變化從而判斷細(xì)胞的生長情況和培養(yǎng)基的利用情況，隨時調(diào)整培養(yǎng)基量，實(shí)時監(jiān)控，達(dá)到很好的控制細(xì)胞等生物的生長速度的目的。

6、本實(shí)用新型中的顏色傳感器用于測量pH，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，靈敏度高。

7、本實(shí)用新型中通過搖擺稱重裝置獲取主次循環(huán)中培養(yǎng)袋中的重量變化，實(shí)時調(diào)整液路系統(tǒng)平衡，并且能夠不斷搖勻培養(yǎng)基，不斷調(diào)整以保證細(xì)胞健康快速成長。

8、本實(shí)用新型中的樣品采集存儲單元能夠完成自動采樣，并且能夠低溫保存樣品，保證試驗(yàn)樣品的質(zhì)量。

9、本實(shí)用新型中主培養(yǎng)袋和次培養(yǎng)袋采用封閉式培養(yǎng)，但是培養(yǎng)袋的材質(zhì)為透氣材料制成，能夠?qū)崿F(xiàn)自主透氣，直接與培養(yǎng)箱內(nèi)CO₂完成氣體交換。袋口封閉，內(nèi)部形成無菌環(huán)境，最大程度上減少污染，培養(yǎng)袋平鋪在搖擺機(jī)上，增大培養(yǎng)基液與氣體接觸面積，利于在有限的空間中大量培養(yǎng)細(xì)胞。

10、使用本實(shí)用新型培養(yǎng)的大部分細(xì)胞存在于主培養(yǎng)袋內(nèi)，方便采集細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)操作，且獲得方法簡單，步驟少，減少人工與細(xì)胞接觸機(jī)會，減少污染可能。

11、所述的血液透析器常在醫(yī)療血液透析領(lǐng)域使用;本實(shí)用新型使用的血液透析器以及相適配的管線，接頭均廣泛使用在醫(yī)療血液透析領(lǐng)域。本儀器安全性高，適合人體回輸細(xì)胞的培養(yǎng)。

附圖說明

圖1 是本實(shí)用新型的細(xì)胞培養(yǎng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖；

附圖標(biāo)記：1、主循環(huán)回路；2、次循環(huán)回路；3、主循環(huán)泵；4、次循環(huán)泵；5、主循環(huán)液路壓力檢測裝置；6、次循環(huán)液路壓力檢測裝置；7、pH檢測裝置；9、主培養(yǎng)袋；10、次培養(yǎng)袋；11、主搖擺機(jī)和主稱重傳感器；12、次搖擺機(jī)和次稱重傳感器；13、貯存培養(yǎng)袋；14、廢液袋；15、血液透析器；16、樣品采集存儲單元；17、雙溫控制系統(tǒng)；18、紫外燈消毒滅菌裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于血液透析器的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括液路循環(huán)單元和環(huán)境控制單元，所述的液路循環(huán)單元包括主培養(yǎng)袋9和次培養(yǎng)袋10，所述的主培養(yǎng)袋9和血液透析器15主體的內(nèi)部兩端相連形成主循環(huán)回路1，所述的次培養(yǎng)袋10和血液透析器主體15的外部兩端相連形成次循環(huán)回路2，所述的主循環(huán)回路1設(shè)有主循環(huán)泵3，次循環(huán)回路2設(shè)有次循環(huán)泵4。

所述的主循環(huán)回路和次循環(huán)回路上均設(shè)有液路壓力檢測裝置。所述的環(huán)境控制單元包括雙溫控制系統(tǒng)17、CO₂濃度控制系統(tǒng)和紫外燈消毒滅菌裝置18，所述的液路壓力檢測裝置包括主循環(huán)液路壓力檢測裝置5和次循環(huán)液路壓力檢測裝置6。

所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括中控單元；所述的中控單元是連接液路循環(huán)單元和環(huán)境控制單元的控制模塊。

所述的主循環(huán)泵3和次循環(huán)泵4均是蠕動泵。所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括貯存培養(yǎng)袋13，所述的貯存培養(yǎng)袋13通過注射泵與主培養(yǎng)袋9相連。

所述的細(xì)胞培養(yǎng)裝置還包括樣品采集存儲單元16，所述的樣品采集存儲單元16和液路循環(huán)單元相連，所述的樣品采集存儲單元16包括樣本采集系統(tǒng)和樣本存儲系統(tǒng)，用于完成主循環(huán)回路1中樣品的抽取和存儲。

所述的主循環(huán)回路1設(shè)有pH檢測裝置7；所述的次循環(huán)回路2上設(shè)有pH檢測裝置7。所述的pH檢測裝置7是顏色傳感器，所述的顏色傳感器用于檢測培養(yǎng)基的pH值。在細(xì)胞生長增殖過程中，由于培養(yǎng)基中含有酚紅指示劑，可以利用顏色識別器獲取RGB三色值來判斷pH，細(xì)胞密度高對于培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)分泌速度快，會迅速改變培養(yǎng)基中的pH值，以此為依據(jù)來判斷是否添加新鮮培養(yǎng)基或排出廢棄培養(yǎng)基，與此同時，可以根據(jù)通過判斷pH的變化速率來判斷主循環(huán)回路中細(xì)胞的密度。

所述的主培養(yǎng)袋9下面設(shè)有11主搖擺機(jī)和主稱重傳感器，次培養(yǎng)袋10下面設(shè)有12次搖擺機(jī)和次稱重傳感器，所述的主稱重傳感器設(shè)于主搖擺機(jī)上，所述的次稱重傳感器設(shè)于次搖擺機(jī)上。

所述的主搖擺機(jī)11和主稱重傳感器以及次搖擺機(jī)12和次稱重傳感器的控制方法包括平衡控制方法和非平衡控制方法：

W1表示主培養(yǎng)袋9的重量，W2表示次培養(yǎng)袋10的重量，W3表示設(shè)定的非平衡時W1與W2之間差值，W4表示設(shè)定的平衡時W1與W2之間的差值；所述的非平衡控制方法為：當(dāng)W1-W2>W3,主循環(huán)泵3速度加快，次循環(huán)泵4速度減慢，透析方向由主循環(huán)回路1流向次循環(huán)回路2直至當(dāng)W2-W1>W3時，主循環(huán)泵3速度減慢，次循環(huán)泵4速度加快，透析方向由次循環(huán)回路2流向主循環(huán)回路1直至再次出現(xiàn)W1-W2>W3,重復(fù)上述步驟，做往復(fù)周期性運(yùn)動；所述的平衡控制方法為：當(dāng)W1-W2>W4, 主循環(huán)泵3速度快，次循環(huán)泵4速度減慢，透析方向由主循環(huán)回路1流向次循環(huán)回路2；或者當(dāng)W2-W1>W4，主循環(huán)泵3速度減慢，次循環(huán)泵4速度加快，透析方向由次循環(huán)回路2流向主循環(huán)回路1，主循環(huán)泵3和次循環(huán)泵4速度相同，直至兩個循環(huán)透析速度相同時，|W1-W2|<=W4，達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)W4數(shù)值無限小時，W1和W2接近相等。

所述的主培養(yǎng)袋9和次培養(yǎng)袋10采用封閉式培養(yǎng)，主培養(yǎng)袋9和次培養(yǎng)袋10的材質(zhì)為透氣材料制成，為EVA材料。也可以是PE材料。

所述的血液透析器15在運(yùn)行中呈現(xiàn)豎直或者傾斜狀態(tài)血液透析器15可以是豎直、水平、傾斜放置，但是使用過程中至少有一段時間是傾斜或者豎直狀態(tài)的。