[發明專利]一種微型細胞培養裝置及其腔體內部環境控制方法

有效

• 申請號: 201811228087.2
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109385374B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王雪梅;姜暉;姜雪瑞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04;C12Q3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種可以放置在倒置顯微鏡上的微型細胞培養裝置及其腔體內部環境的控制方法，所述微型細胞培養裝置包括加熱恒溫單元、循環氣體加濕單元、CO₂循環控制單元和顯示與控制單元；所述腔體內部環境的控制方法通過溫度、濕度及CO₂濃度控制步驟精確控制腔體的內環境；該微型細胞培養裝置能夠與顯微鏡等實驗平臺配合使用，打破了常規的細胞培養箱對后續實驗條件的限制，應用范圍廣；該裝置利用傳感與PID控制技術，精確控制微腔內的溫度、濕度以及CO₂濃度，能夠為細胞提供一個適合生長的孵育環境，并能高效穩定地維持所需外環境，保證細胞的增殖活力。

技術領域

本發明涉及細胞培養裝置領域，尤其涉及一種微型細胞培養裝置及其腔體內部環境控制方法。

背景技術

體外細胞培養技術是指在細胞離體后，用人工的方法提供細胞生長的營養要素，模擬細胞生長所需的外界環境，從而達到離體細胞連續健康生長、繁殖并維持其功能與形態結構特性的目標。在細胞培養的過程中，維持細胞活力首先要保持穩定的細胞外環境。目前在實驗室中，通常用CO₂細胞培養箱來為細胞培養提供一個穩定且高效的培養環境。

但是，常規的CO₂細胞培養箱體積大，無法與其他實驗儀器相結合聯用；因此在現有的實驗設計中，雖然CO₂細胞培養箱可以在細胞培養中保證細胞的活力，但是在細胞研究的其他過程中，往往不能為細胞的孵育生長提供一個穩定高效的細胞外環境。所以現有的細胞培養裝置需要將細胞培養與其他后續實驗進行分離，由此帶來一系列的問題，如：細胞培養與細胞操作分離、無法保證細胞活力、細菌感染高風險、重復樣本、觀察窗口窄、細胞對照不一致等。這些弊端在現有實驗條件中是無法避免的。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種可以放置在倒置顯微鏡上的微型細胞培養裝置及其腔體內部環境的控制方法，使細胞培養裝置能夠與顯微鏡等實驗平臺配合使用，并精確控制微腔內的溫度、濕度以及CO₂濃度，維持高效穩定的細胞培養外環境。

技術方案：為實現以上目的，本發明公開了一種微型細胞培養裝置，包括加熱恒溫單元、循環氣體加濕單元、CO₂循環控制單元和顯示與控制單元；加熱恒溫單元包括測溫模塊、加熱模塊和恒溫腔；循環氣體加濕單元包括測濕模塊和氣體循環加濕模塊；氣體循環加濕模塊包括水槽、微型水泵、接管、風道、微型風機，微型水泵的進水端與水槽相連，出水端與接管相連；接管與風道相連，微型風機設置在風道進風口處，風道出風口與恒溫腔相連通；CO₂循環控制單元包括CO₂傳感模塊和CO₂循環氣路模塊；CO₂循環氣路模塊包括CO₂源、電磁氣閥、濾膜、CO₂輸氣管；CO₂源與CO₂輸氣管的入口端相連，電磁氣閥和濾膜依次設置在CO₂輸氣管上，CO₂輸氣管的出口端與風道進風口相連；顯示與控制單元包括顯示模塊、控制模塊；控制模塊包括單片機系統、H橋驅動電路、效能器以及直流電源；顯示與控制單元分別與加熱恒溫單元、循環氣體加濕單元及CO₂循環控制單元電連接，用于接收溫度、濕度及CO₂濃度信號，并發出指令，控制加熱模塊、氣體循環加濕模塊及CO₂循環氣路模塊的工作。

優選地，恒溫腔的主體采用金屬一體式制成，主體外部包裹有隔熱層，隔熱層的內、外表面均設有輻射反射層。

優選地，恒溫腔的主體材料為鋁合金、不銹鋼、黃銅或紫銅；隔熱層材料為隔熱硅膠、隔熱泡棉或隔熱板；輻射反射層為鋁箔纖維膠帶；恒溫腔的形狀為長方體型、圓柱型或壺型。