專利名稱：旋轉(zhuǎn)管式細胞/組織培養(yǎng)器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物醫(yī)學組織工程技術，特別是涉及組織工程中的一種旋轉(zhuǎn)管細胞/組織三維培養(yǎng)器。
美國宇航局(NASA)Johnson中心在旋轉(zhuǎn)式生物組織培養(yǎng)器(RWV)的基礎上發(fā)展了一種簡化的實用裝置旋轉(zhuǎn)式細胞培養(yǎng)器(RCCS)，在文獻[1]Culturing a Future，F(xiàn)all，1998，MicrogravityNews中有介紹，見附


圖1。該裝置由底座上有一個支架用來支撐培養(yǎng)器的內(nèi)、外筒，其特點是通過同軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒在透過氣/液交換膜在線供氣，停機時通過端部注液口更新培養(yǎng)液。經(jīng)驗表明，對細胞/組織培養(yǎng)來說，氧供應比營養(yǎng)物質(zhì)供應更為緊迫，氧的消耗量大而該培養(yǎng)器只能在線供氣不能供氧，對于某些組織(如腫瘤組織等)的培養(yǎng)來說生長不利。在細胞聚集體形成并連到一定尺度后，短時間沉降而與器壁接觸影響不一定大。對于細胞一可降解材料基質(zhì)構架聚集體的培養(yǎng)來說，情況也是如此。而這種簡化裝置操作簡便，且整個培養(yǎng)過程可視化，適宜于用于腫瘤組織藥物毒理試驗等。但這類培養(yǎng)器只有一個方向的轉(zhuǎn)動，容易有細胞沉降在培養(yǎng)室壁上，不利于真正的三維培養(yǎng)。
本實用新型目的在于克服已有技術的培養(yǎng)器只有單一支架支撐培養(yǎng)器內(nèi)、外筒，而造成轉(zhuǎn)動過程中不穩(wěn)定的缺點，以及停機加培養(yǎng)液造成細胞沉降抑止細胞生長的缺點；為了簡化培養(yǎng)器結構，便于操作，在整個培養(yǎng)過程中可視化；從而提供一種培養(yǎng)器的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)園筒既可同步轉(zhuǎn)動又可差動轉(zhuǎn)動，利于調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)應分布的旋轉(zhuǎn)管式細胞/組織三維培養(yǎng)器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的旋轉(zhuǎn)管式細胞/組織三維培養(yǎng)器，包括細胞培養(yǎng)室與氣室兩層圓筒同心套裝成一體構成的培養(yǎng)器主體，一底座上固定有一對用于支撐培養(yǎng)器主體的支架和一個馬達，另一馬達固定在支架上，其特征在于還包括2個馬達分別與2個變速機構電聯(lián)接組成的轉(zhuǎn)動機構，在細胞培養(yǎng)室的中心有—鏤空園筒上固定一氣/液交換膜構成的復合內(nèi)筒，內(nèi)筒為氣室，其兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上，其中一端轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動機構連接，內(nèi)筒末端與隔離機構相連，隔離機構上有一氣體進、出口，在其之間有一密封圈，培養(yǎng)器主體的另一端板上有3個空心螺栓，空心螺栓下壓固一活動閥門，便于更換培養(yǎng)液；當需要加液時，供液系統(tǒng)中的輸液管的加液器向活動閥門內(nèi)加液，供液系統(tǒng)中的輸液泵的液管與培養(yǎng)液存貯器相連，再通過多孔管管道先穿過阻尼器后，進入細胞培養(yǎng)室至終端，細胞培養(yǎng)室的輸出管道相連在培養(yǎng)液透析器，它分別與培養(yǎng)液回收器和代謝產(chǎn)物收集器相通；連接在培養(yǎng)器進氣口上的供氣系統(tǒng)中的氣室進氣口與氣源通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥連接；氣室的出氣口通過排氣管連接在余氣收集器上。
本實用新型的優(yōu)點1、培養(yǎng)室內(nèi)、外筒既可同步轉(zhuǎn)動，又可差動轉(zhuǎn)動；同步轉(zhuǎn)動使培養(yǎng)室內(nèi)剪切力很低，利于細胞聚集、粘附；差動轉(zhuǎn)動可調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)流動應力，以誘導細胞分化；(1)轉(zhuǎn)軸雙支座支撐培養(yǎng)器主體，可避免旋轉(zhuǎn)速度較高時的抖動，以免因此影響細胞/組織三維培養(yǎng)，提高了旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。(2)該培養(yǎng)器與其它三維培養(yǎng)器相比，少了一個環(huán)形氣室，內(nèi)筒改為供氣通道，這種結構帶來整個培養(yǎng)過程可視化。(3)該培養(yǎng)器結構簡單，操作方便。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細地說明；
圖1是本實用新型結構示意圖圖2是本實用新型的供氣系統(tǒng)方框圖圖3是本實用新型供液系統(tǒng)方框圖實施例1按
圖1-3制做一臺旋轉(zhuǎn)管式細胞/組織三維培養(yǎng)器，該培養(yǎng)器的氣室外表面Φ1000mm；內(nèi)表面Φ80mm×長60mm；氣室外表面Φ25mm，Φ內(nèi)12mm；培養(yǎng)器主體用聚碳酸脂材料做成，中空轉(zhuǎn)動軸用不銹鋼或聚氟乙烯材料做成，培養(yǎng)人的胄癌細胞BGC-823，微珠載體為Cytodcx-3，培養(yǎng)液標本及方法按常規(guī)方法進行。在圖2中該培養(yǎng)器包括(1)細胞/組織培養(yǎng)室，其內(nèi)壁是氣/液交換膜—鏤空支架復合結構(2)；(2)是氣/液交換膜一鏤空支架復合結構，它與內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸(4)相聯(lián)接；(3)氣室，即中空旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒；(4)內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸，它與內(nèi)筒變速機構(6)相連；(5)外筒旋轉(zhuǎn)變速機構，與馬達(7)相連；(6)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)變速機構，與馬達(8)相連；(7)、(8)市售的力矩馬達；(9)、(10)分別為進氣口和出氣口，與氣路相連；11)為不銹鋼支架，用于支撐培養(yǎng)器主體；12)為不銹鋼底座，不銹鋼支架固定在其上；13)隔離機構；使進氣口(9)和出氣口(10)不隨軸轉(zhuǎn)動，并把進口和出口隔離開來；其中培養(yǎng)液輸運系統(tǒng)，如圖3所示，在圖中(18)為鮮培養(yǎng)液存貯器；(19)為流量、壓力可調(diào)的輸液泵；(20)為培養(yǎng)液輸入用的多孔管管道，經(jīng)阻尼器進入培養(yǎng)室至培養(yǎng)室終端。阻尼器用以調(diào)節(jié)培養(yǎng)室內(nèi)壓力(Pb(ζ))；(22)是培養(yǎng)液透析器；(23)是培養(yǎng)液回收器；(24)是代謝產(chǎn)物收集器；其中輸液泵(19)的液管與培養(yǎng)液存貯器(18)相連，再通過多孔管管道(20)先穿過阻尼器(21)后，進入細胞培養(yǎng)室至培養(yǎng)室終端，細胞培養(yǎng)室的輸出管道相連培液透析器(22)，它分別與培養(yǎng)液回收器(23)和代謝產(chǎn)物收集器(24)相通；其中供氣——排氣系統(tǒng)，如圖8所示，在圖中(25)為氣源，用氣管與穩(wěn)壓，調(diào)壓閥相連，氣管出氣口連接到培養(yǎng)器氣室(7)；(26)為穩(wěn)壓，調(diào)壓閥，安裝載氣路之中；(27)為進氣管與培養(yǎng)器進氣口(9)相連；(28)為排氣管與培養(yǎng)器出氣口(10)相連；(29)為余氣收集器；其中氣室進氣口與氣源(25)通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥(26)連接；氣室出氣口通過排氣管(28)連接余氣收集器(29)上。
與美國的RCCS相比，主要特點是(1)內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)圓筒(同軸)可以同步旋轉(zhuǎn)(ω1＝ω2＝ω)，也可以差動旋轉(zhuǎn)(ω1≠ω2)。同步旋轉(zhuǎn)時，培養(yǎng)器內(nèi)流動應力很低，趨于零，有利于細胞聚集、粘附；差動旋轉(zhuǎn)時，可調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)流動應力分布，以利于誘導細胞分化、長成所需要的組織。(2)有兩個支架，培養(yǎng)器在高速轉(zhuǎn)動時不會抖動，從而提高了儀器的穩(wěn)定性。
權利要求1.一種旋轉(zhuǎn)管式細胞/組織培養(yǎng)器，包括培養(yǎng)器主體用支架支撐固定在底座上，馬達與變速機構電連接，馬達固定在底座上，再通過轉(zhuǎn)軸與變速機構相連；其特征在于還包括一個馬達固定在另一個支架上，在細胞培養(yǎng)室的中心有—鏤空園筒上固定—氣/液交換膜構成的復合內(nèi)筒，內(nèi)筒兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上，其中一端轉(zhuǎn)軸與變速機構連接，變速機構再與馬達電連接，內(nèi)筒末端露出培養(yǎng)器主體的一端板與隔離機構相連，隔離機構上有一進氣、出氣口，在其之間有一密封圈，培養(yǎng)器主體的另一端板上有3個空心螺栓，空螺栓下壓固一活動閥門，供液系統(tǒng)中的輸液泵的液管與培養(yǎng)液存貯器相連，再通過多孔管管道先穿過阻尼器后，進入細胞培養(yǎng)室至終端，細胞培養(yǎng)室的輸出管道相連在培養(yǎng)液透析器，它分別與培養(yǎng)液回收器和代謝產(chǎn)物收集器相通；供氣系統(tǒng)中的氣室進氣口與氣源通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥連接；氣室的出氣口通過排氣管連接在余氣收集器上。
專利摘要本實用新型涉及組織工程的一種旋轉(zhuǎn)管細胞/組織培養(yǎng)器。它包括底座上固定一對支撐培養(yǎng)器的支架和一馬達,另一馬達固定在支架上,細胞培養(yǎng)室的中心有一鏤空圓筒上固定一氣/液交換膜構成的復合內(nèi)筒,內(nèi)筒兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上,其中一端轉(zhuǎn)軸與馬達和變速機構組成的轉(zhuǎn)動機構連接,內(nèi)筒一末端與隔離機構相連,培養(yǎng)器主體的另一端板上有空心螺栓,下壓固一活動閥門,供氣、液系統(tǒng)與培養(yǎng)器進氣和進液口相連。
文檔編號C12M1/24GK2397122SQ992448
公開日2000年9月20日 申請日期1999年9月20日 優(yōu)先權日1999年9月20日
發(fā)明者陶祖萊, 姚永龍, 高宇欣, 胡江, 張奕毅, 王翠茹 申請人:中國科學院力學研究所