專利名稱：一種細胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術領域：
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本發(fā)明涉及一種細胞培養(yǎng)裝置。
背景技術：
動物細胞培養(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)有細胞培養(yǎng)裝置大都置于十萬級以上潔凈環(huán)境中，科研機構(gòu)或企業(yè) 需要專門為動物細胞培養(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。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種細胞培養(yǎng)裝置，該裝置可 與其他常規(guī)實驗儀器和設備一起置于相同的普通實驗室或生產(chǎn)車間進行單獨 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，本發(fā)明采用如下技術方案
細胞培養(yǎng)裝置，其包括控制系統(tǒng)、紫外燈、設備箱體、細胞培養(yǎng)器，控 制系統(tǒng)安裝在設備箱體內(nèi)，設備箱體上設置培養(yǎng)室，細胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng) 室內(nèi)。
在培養(yǎng)室內(nèi)，可根據(jù)需要安裝應用于細胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)。 在培養(yǎng)室的頂部，設置有由風機和過濾裝置組成的空氣過濾裝置。其中，
空氣過濾裝置是電機安裝的設備箱體頂部，過濾裝置安裝于培養(yǎng)室的頂部。 細胞培養(yǎng)器為激流式生物反應器，其包括支架、軸承、培養(yǎng)罐、培養(yǎng)袋、
電動機、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。
應用于細胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)，其包括支架、支架升降調(diào)節(jié)鈕、蠕動泵、 導柱、手動調(diào)節(jié)輪、灌注式培養(yǎng)袋容器，灌注式培養(yǎng)袋容器通過固定架固定 在支架上的兩根導柱之間，導柱下端設置支架升降調(diào)節(jié)鈕，蠕動泵固定于柜 子內(nèi)，手動調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)固定在導柱上的活動板。
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、風機、電磁閥、液位泵、空氣泵、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、D0 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、風機、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、D0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，可以通過上位機操作控制系統(tǒng)的相應 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)境適合細胞培養(yǎng)的需要。
自動控制模式根據(jù)細胞培養(yǎng)需要，預先設定細胞培養(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，以滿足細胞自由培養(yǎng)和生長 所需的環(huán)境。
二、 激流式生物反應器的自動控制程序
溫度、pH、溶氧信號首次采集前均需要進行校準操作。同時，對于豐收 泵和補液泵也均需要進行校準，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)換為相應的溫度值。并把采集的溫度值與系統(tǒng)設定值比較。如果采集值遠小于設定值溫度加熱閥常開。如果采樣值小于設定值在 一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進行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)換為相應的PH值。
1) 對于PH上限的操作
如果采集值遠大于設定值上限充C02閥常開。如果采樣值大于設定值 上限在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進行PWM方式控制，周期性控制輸出C02閥的通斷。 采樣值小于設定值上限充C02閥斷開。
2) 對于PH下限的操作
如果采集值遠小于設定值加堿泵閥常開。如果采樣值小于設定值在一 定范圍內(nèi)系統(tǒng)進行PWM方式控制，周期性控制輸出加堿泵閥的通斷。采 樣值大于設定值系統(tǒng)加堿泵閥斷開。 3)對于采樣值在PH上下限之間
C02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)換為相應的溶氧值。
1)對于溶氧上限的操作
如果采集值遠大于設定值上限充N2(氮氣)閥常開。如果采樣值大于設 定值上限在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進行PWM方式控制，周期性控制輸出N2閥的 通斷。采樣值小于設定值上限充N2閥斷開。 2)對于溶氧下限的操作
如果采集值遠小于設定值加02(氧氣)閥常開。如果采樣值小于設定值在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)進行PWM方式控制，周期性控制輸出02閥的通斷。采 樣值大于設定值系統(tǒng)02閥閥斷開。 3)對于采樣值在溶氧上下限之間
1\12閥和02閥都不打開。
4、 對于系統(tǒng)的豐收，補液的控制 細胞培養(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)
器補進一定量的培養(yǎng)液以保證細胞的生長。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到一個平衡，此目標可通過系統(tǒng)豐收泵在補液 的同時豐收培養(yǎng)液而實現(xiàn)。
系統(tǒng)通過設置相應的一次補液總量或豐收總量以及對應的時間總量，自 動計算出每一分鐘系統(tǒng)需要進行補液或豐收的時間。因此，采用上述這種PWM 方式即可控制對應的補液泵或豐收泵的工作。
5、 搖床轉(zhuǎn)速的設定與控制 通過上位機設定給定的搖床轉(zhuǎn)速信號，系統(tǒng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后通過模擬量輸出
通道，使電機按給定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)過程中通過光電檢測開關輸入，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。同時在上位機顯示是什么原因觸發(fā)了報警信號，以便操作 人員進行查找。
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進行控制，當系統(tǒng)液位在高位與低位之間時，灌注系統(tǒng)電機不工作。當檢測到低位信號時灌注電機加液，使 液體進入高低位之間并繼續(xù)運行一定時間；當檢測到高位信號時，灌注電機 消夜，使液體進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)伺服電機控制
灌注系統(tǒng)中需要先進行零點校準，設置好升降速度以及目標位置后，按 執(zhí)行按鈕，灌注系統(tǒng)即朝目標位置運動。
C)紫外燈，高低速風機聯(lián)動控制
手動運行情況下，預先設定紫外燈和高速風機的運行時間。按啟動按鈕 啟動后，紫外燈先運行至設定時間；然后，在風機以高速的方式運行一段時 間后，由高速轉(zhuǎn)向低速運行至預定時間。此外，紫外燈、日光燈、風機高速、 風機低速等操作均可在手動情況分別單獨進行操作，但風機高速與風機低速 兩種運行方式互鎖。
本發(fā)明裝置可以小型化，不需要有單獨的無菌房子，可應用于實驗室， 也可用于工業(yè)生產(chǎn)。
圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為激流細胞反應器結(jié)構(gòu)圖3為可灌注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4為控制系統(tǒng)方框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明
如圖1所示，細胞培養(yǎng)裝置，其包括控制系統(tǒng)l、柜子2、細胞培養(yǎng)器3， 控制系統(tǒng)1安裝在柜子2內(nèi)，柜子2上設置培養(yǎng)室4，細胞培養(yǎng)器3安裝在培 養(yǎng)室4內(nèi)。在培養(yǎng)室4還可安裝應用于細胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)5;在培養(yǎng)室4的頂部設置空氣過濾裝置6。
如圖2所示，細胞培養(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IO、電動機ll、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，應用于細胞培養(yǎng)的灌注系統(tǒng)，其包括支架14、蠕動泵、導 柱17、電機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上的兩根導柱17之間，蠕動泵固定柜子2內(nèi)，電機18支架14 上，電機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、風機、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、風機、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、細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于包括控制系統(tǒng)、設備箱體、紫外燈、細胞培養(yǎng)器，控制系統(tǒng)安裝在設備箱體內(nèi)，設備箱體內(nèi)部為凈化培養(yǎng)室，細胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng)室內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于在培養(yǎng)室還安裝應用于細胞培養(yǎng) 的灌注系統(tǒng)。
3、 據(jù)權(quán)利要求2所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于應用于細胞培養(yǎng)的 灌注系統(tǒng)，其包括支架、支架升降調(diào)節(jié)鈕、蠕動泵、導柱、手動調(diào)節(jié)輪或驅(qū) 動電機、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 的兩根導柱之間，導柱下端或上端配置驅(qū)動電機或手動調(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所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于細胞培養(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、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所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于上述振蕩器搖盤按 設計的振幅做垂直方向無級調(diào)速轉(zhuǎn)動。
6、 據(jù)權(quán)利要求4所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于上述培養(yǎng)罐、培養(yǎng) 袋為倒圓臺體。
7、據(jù)權(quán)利要求1所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于在培養(yǎng)室的頂部設置 高效空氣過濾裝置，空氣過濾裝置是由風機，風道和過濾裝置組成，風機與 風道配合安裝的設備箱體的頂部，過濾裝置安裝凈化培養(yǎng)室的頂部。
8、據(jù)權(quán)利要求1所述細胞培養(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、風機、 電磁閥、液位泵、空氣泵、電子尺、轉(zhuǎn)速傳感器、D0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、風機、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、D0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。
9、據(jù)權(quán)利要求1所述細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于經(jīng)過通無菌風，紫外 燈照射，柜子內(nèi)可以形成十萬級至百級無菌潔凈空間。
全文摘要
本發(fā)明涉及細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于包括控制系統(tǒng)、設備箱體、紫外燈、細胞培養(yǎng)器，控制系統(tǒng)安裝在設備箱體內(nèi)，設備箱體內(nèi)部為凈化培養(yǎng)室，細胞培養(yǎng)器安裝在培養(yǎng)室內(nèi)。本發(fā)明裝置可以小型化，不需要有單獨的無菌房子，可應用于實驗室，也可用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C12M3/00GK101603006SQ20091010060
公開日2009年12月16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, 苒 陶 申請人:杭州安普生物工程有限公司