本實用新型涉及細胞培養(yǎng)領域，特別是涉及一種基于血液透析器的細胞培養(yǎng)裝置。

背景技術：

免疫細胞治療是采集人體自身免疫細胞，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，然后再輸回到人體來滅殺血液及組織中的病原體、癌細胞、突變的細胞，打破免疫耐受，激活和增強機體的免疫能力，兼顧治療和保健的雙重功效。免疫細胞治療的流程是：1、在GMP實驗室里，分離單個核細胞置于培養(yǎng)瓶中，加入培養(yǎng)液和細胞因子刺激細胞活化增值。2、經(jīng)過7~14天細胞培養(yǎng)，細胞數(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細胞。4、經(jīng)過多個療程的治療，有效殺除患者體內(nèi)腫瘤細胞，促進康復，改善患者的生活質(zhì)量。

干細胞培養(yǎng)是指在體外模擬體內(nèi)的生理環(huán)境，培養(yǎng)從機體取出的細胞，并使之生存和生長的技術。體外細胞培養(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。各種功能細胞的生成以及調(diào)控依賴于各種微環(huán)境、細菌生長因子、基質(zhì)細胞、細胞外基質(zhì)層多種因素的相互作用與平衡，并涉及有關細胞增值，分化，遷移，定居，衰老、凋亡、癌變等多虛聲明科學中的基本機制。

目前，傳統(tǒng)的細胞培養(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)務人員的多方面生物試驗的需求，增加了醫(yī)務人員的工作強度。

技術實現(xiàn)要素：

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

技術方案

一種基于血液透析器的細胞培養(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)回路設有主循環(huán)泵，次循環(huán)回路設有次循環(huán)泵。所述的主循環(huán)回路和次循環(huán)回路上均設有液路壓力檢測裝置。所述的血液透析器由毛細管柱和外殼構(gòu)成，所述的血液透析器主體的內(nèi)部是指毛細管柱的內(nèi)部，所述的血液透析器主體的外部指毛細管柱的外部。

進一步的技術方案，所述的細胞培養(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)域設定在25-37攝氏度。

進一步的技術方案，所述的主循環(huán)泵和次循環(huán)泵均是蠕動泵。

進一步的技術方案，所述的細胞培養(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。

進一步的技術方案，所述的細胞培養(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。

進一步的技術方案，所述的主循環(huán)回路設有pH檢測裝置；所述的次循環(huán)回路上設有pH檢測裝置。進一步的技術方案，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)回路中細胞的密度。

進一步的技術方案，所述的主培養(yǎng)袋下面設有主搖擺機和主稱重傳感器，次培養(yǎng)袋下面設有次搖擺機和次稱重傳感器，所述的主稱重傳感器設于主搖擺機上，所述的次稱重傳感器設于次搖擺機上。

進一步的技術方案，所述的主搖擺器和主稱重傳感器以及次搖擺機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表示設定的非平衡時W1與W2之間差值， W4表示設定的平衡時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,重復上述步驟，做往復周期性運動；所述的平衡控制方法為：當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，達到平衡狀態(tài)；當W4數(shù)值無限小時，W1和W2接近相等。

進一步的技術方案，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。

進一步的技術方案，所述的透氣材料為EVA材料或PE材料。

進一步的技術方案，所述的血液透析器在運行中呈現(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。

本實用新型的工作流程如下：

本實用新型利用血液透析器的透析功能，進行循環(huán)液路的營養(yǎng)物質(zhì)交換，在此基礎上創(chuàng)造主次循環(huán)回路的方式，蠕動泵作為液路運行的動力源，維持主次循環(huán)回路的正常運行。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既可以實時獲取主次培養(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。在細胞培養(yǎng)過程中，可以通過樣品采集存儲單元進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)回路中注入原始細胞液，其中細胞因子注入方式有兩種，一是提前跟培養(yǎng)基混合注入，二是搖勻原始細胞液之后，手動注入。注射完原始細胞液和細胞因子之后，開始建立5%CO₂濃度環(huán)境，等待其建立完畢之后，細胞開始在液路中進行增殖生長。

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)液路正常運行。中控單元用于控制細胞培養(yǎng)的整套流程，包括環(huán)境建立、運行、停止控制，液路建立、運行、停止控制，搖擺機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、本實用新型在含有細胞的培養(yǎng)基通過血液透析器時，細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、無機鹽等小分子物質(zhì)會進入血液透析器的外壁進入次循環(huán)回路。

3、本實用新型操作方便，計量精準，可拓展性和可維護性較強，能夠方便醫(yī)務工作者進行免疫細胞治療。

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，供細胞生長繁殖。而細胞因子等物質(zhì)在主循環(huán)中因為其分子體積大而得到保留，能夠有效防止細胞因子等物質(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)基對細胞等生物生長的物質(zhì)供應。

5、本實用新型中的培養(yǎng)基能夠循環(huán)使用，節(jié)約成本，并且根據(jù)pH值、細胞濃度的變化從而判斷細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，實時監(jiān)控，達到很好的控制細胞等生物的生長速度的目的。

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

7、本實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)整以保證細胞健康快速成長。

8、本實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，保證試驗樣品的質(zhì)量。

9、本實用新型中主培養(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)細胞。

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

11、所述的血液透析器常在醫(yī)療血液透析領域使用;本實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)療血液透析領域。本儀器安全性高，適合人體回輸細胞的培養(yǎng)。

附圖說明

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

附圖標記：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、主搖擺機和主稱重傳感器；12、次搖擺機和次稱重傳感器；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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。

實施例

如圖1所示，一種基于血液透析器的細胞培養(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設有主循環(huán)泵3，次循環(huán)回路2設有次循環(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設有pH檢測裝置7；所述的次循環(huán)回路2上設有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)回路中細胞的密度。

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

所述的主搖擺機11和主稱重傳感器以及次搖擺機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表示設定的非平衡時W1與W2之間差值，W4表示設定的平衡時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,重復上述步驟，做往復周期性運動；所述的平衡控制方法為：當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，達到平衡狀態(tài)；當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。