[發明專利]一種基于微載體的微流控細胞培養系統及其操控方法

在審

• 申請號: 201510077359.3
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104673669A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張榮標;孫健;任作為
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12M3/02
• 分類號: C12M3/02;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12N5/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于微載體的微流控細胞培養系統，具有一個微流控芯片（2），其特征是：在微流控芯片（2）上構造出兩個相同的三角形的培養倉（6、7），兩個培養倉（6、7）的一個頂點相接且在相接處設有一個微閥（5），兩個培養倉（6、7）相對于微閥（5）對稱，吸附細胞的磁性微載體（22）位于兩個培養倉（6、7）內；每個培養倉（6、7）均通過一個進液管連接一個注射泵（18、19），每個培養倉（6、7）均通過一個出液管連接一個真空泵（10、11），在每個進液管上設有一個進液管開關閥門（14、15），在每個出液管上設有一個出液管開關閥門（3、4）；在每個培養倉（6、7）的周圍設置一個用以探測磁性微載體（22）位置的巨磁阻傳感器（21、20）；在每個培養倉（6、7）旁側設置一個控制磁性微載體（22）運動軌跡的磁場控制模塊（1、12）；一個微閥（5）、兩個所述進液管開關閥門（14、15）、兩個所述出液管開關閥門（3、4）、兩個所述磁場控制模塊（1、12）、兩個所述巨磁阻傳感器（21、20）、兩個所述真空泵（10、11）以及兩個所述注射泵（18、19）分別連接于控制器（30）。

2.根據權利要求1所述基于微載體的微流控細胞培養系統，其特征是：在微流控芯片（2）的下部固定設有包括加熱裝置和溫度傳感器的溫度控制單元總成（13），溫度控制單元總成（13）連接控制器（30）。

3.根據權利要求1所述基于微載體的微流控細胞培養系統，其特征是：在三角形的培養倉（6、7）的第二個頂點處各設進液口（25）、第三個頂點處設出液口（23），進液管連接進液口（25），出液管連接出液口（23）。

4.?根據權利要求1所述基于微載體的微流控細胞培養系統，其特征是：磁場控制模塊（1、12）由若干不同角度的線圈繞組構成，控制器（30）給不同角度的線圈繞組通電以產生不同角度的磁場，驅動磁性微載體（22）在培養倉（6、7）沿圓周軌跡運動以及在兩個培養倉（6、7）之間轉移。

5.根據權利要求1所述基于微載體的微流控細胞培養系統，其特征是：微流控芯片（2）水平放置，微流控芯片（2）是透明芯片。

6.一種如權利要求1所述基于微載體的微流控細胞培養系統的操控方法，其特征是依序按以下步驟：

1）將磁性微載體（22）和37攝氏度的培養液混合后加入注射泵（18、19）中，控制器（30）控制打開相應的進液管開關閥門（14、15），由注射泵（18、19）將混合液注入到培養倉（6、7）中，使培養倉（6、7）中充滿混合液；完成后關閉相應的進液管開關閥門（14、15）和注射泵（18、19）；當培養倉（6、7）旁的巨磁阻傳感器（21、20）感應到磁性微載體（22）的存在向控制器（30）反饋高電平時，完成對培養倉（6、7）的進樣；

2）控制器30啟動磁場控制模塊（1、12），由磁場控制模塊（1、12）控制磁性微載體（22）在培養倉（6、7）內作勻速圓周運動；

3）當培養倉（6、7）中的培養液需要更換時，控制器（30）開啟微閥（5），兩培養倉（6、7）連通，由相應的磁場控制模塊（1）控制需要更換營養液的第一個培養倉（6）內的磁性微載體（22）運動，從第一個培養倉（6）內通過微閥5進入第二個培養倉（7）內；當第一個培養倉（6）旁的巨磁阻感應器（21）感應不到磁性微載體（22）的信號，輸出由高電平跳變到低電平，同時第二個培養倉（7）旁的巨磁阻感應器（20）感應到磁性微載體（22）的信號，輸出由低電平跳變到高電平時，磁性微載體（22）完成從第一個培養倉（6）到第二個培養倉（7）的轉移；

4）控制器（30）打開連接第一個培養倉（6）的出液管上的第一個出液管開關閥門（3），啟動相應的第一個真空泵（10），將第一個培養倉（6）中的培養液泵出，之后關閉第一個出液管開關閥門（3）和第一個真空泵（10）并打開連接第一個培養倉（6）的進液管上的第一個進液管開關閥門（14），啟動相應的第一個注射泵（18），將新鮮的培養液注入到第一個培養倉（6）中，完成后關閉第一個進液管開關閥門（14）和第一個注射泵（18）。

7.根據權利要求6所述的操控方法，其特征是：步驟2）中，控制器（30）啟動在微流控芯片（2）下部的溫度控制單元總成（13），溫度傳感器將培養倉（6、7）的溫度信息反饋給控制器（30），當溫度低于37攝氏度時，控制器（30）控制加熱裝置工作，使培養倉（6、7）內的溫度保持在細胞培養的最佳溫度37攝氏度。