本發(fā)明涉及一種生物培養(yǎng)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于血液透析器的生物培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

干細(xì)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(xì)胞，并使之生存和生長的技術(shù)。體外細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞是一種自我更新、高度增殖以及多種分化潛能的未分化細(xì)胞。各種功能細(xì)胞的生成以及調(diào)控依賴于各種微環(huán)境、細(xì)胞生長因子、基質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)層多種因素的相互作用與平衡，并涉及有關(guān)細(xì)胞增值，分化，遷移，定居，衰老、凋亡、癌變等生命科學(xué)中的基本機制。現(xiàn)今的干細(xì)胞培養(yǎng)方法包括包括培養(yǎng)袋培養(yǎng)、培養(yǎng)瓶（罐）培養(yǎng)和中空纖維反應(yīng)器培養(yǎng)等，無論哪一種培養(yǎng)方法都需要不斷地更換培養(yǎng)基，或者進行干細(xì)胞的重新接種，以維持干細(xì)胞的生長條件和生長因子，費時費事費錢，并且容易造成污染。

藥物的PK/ PD研究是新近發(fā)展起來的藥物研究的重要方法，其中的PK（藥代動力學(xué)）是機體對藥物的作用，包括藥物在體內(nèi)吸收、分布、代謝與排泄的動態(tài)變化過程。PD（藥效學(xué)）是藥物對機體（包括病原體）的作用，包括一定濃度的藥物對機體產(chǎn)生的治療（或?qū)Σ≡w的殺滅）作用和不良反應(yīng)。PK/PD研究是把PK和PD結(jié)合起來研究藥物劑量相對應(yīng)的“時間—藥物濃度—人體效應(yīng)”關(guān)系，對于抗菌藥而言，則可以反映“藥物—機體—病原體”之間的關(guān)系。無論哪種藥物，只有將藥代動力學(xué)和藥效學(xué)兩者結(jié)合，才能揭示藥物濃度變化情況下的療效或殺菌活性，從而制定有效的治療方案，達到最佳的臨床和細(xì)菌學(xué)療效。目前的PK/PD研究方法，多采用散件組合的方法，包括培養(yǎng)瓶（或中空纖維反應(yīng)器）、泵、混旋器、過濾器、培養(yǎng)箱等。特別是藥物變化的動態(tài)模擬很難實現(xiàn)，培養(yǎng)條件的控制（和干細(xì)胞培養(yǎng)一樣）比較繁瑣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述醫(yī)學(xué)研究的需求，立足于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種能夠監(jiān)測和維持培養(yǎng)條件穩(wěn)定的，自動加液和采樣的，并且可以模擬藥物濃度變化的，基于血液透析器的細(xì)胞或細(xì)菌培養(yǎng)裝置。

技術(shù)方案

一種基于血液透析器的生物培養(yǎng)裝置，包括血液透析器、循環(huán)泵、搖擺稱重裝置、樣品采集存儲裝置、給藥裝置、培養(yǎng)袋，所述的培養(yǎng)袋包括主培養(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，所述的循環(huán)泵包括主循環(huán)泵和次循環(huán)泵，所述的主循環(huán)泵設(shè)于主培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道上，所述的次循環(huán)泵設(shè)于次培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道上，所述的搖擺稱重裝置包括主搖擺稱重裝置和次搖擺稱重裝置，所述的主搖擺稱重裝置設(shè)于主培養(yǎng)袋的下方，所述的次搖擺稱重裝置設(shè)于次培養(yǎng)袋的下方，所述的樣品采集存儲裝置、給藥裝置均與主培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道相連。

所述的血液透析器由毛細(xì)纖維管和外殼構(gòu)成，所述的血液透析器主體的內(nèi)部是指毛細(xì)纖維管的內(nèi)部，所述的血液透析器的外部是指外殼與毛細(xì)纖維管之間的空間。

進一步的技術(shù)方案，所述的給藥裝置包括藥物袋和注射泵，所述的藥物袋通過注射泵與主培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道相連。

進一步的技術(shù)方案，所述的循環(huán)泵是是蠕動泵。

進一步的技術(shù)方案，所述的搖擺稱重裝置包括搖擺機支架、電機、搖擺平衡盤、托盤、稱重傳感器，所述的電機設(shè)于搖擺機支架上，所述的搖擺平衡盤包括滾軸和平衡盤，所述的滾軸與平衡盤相連接；所述的電機通過電機連接軸與滾軸相連接；所述的平衡盤與托盤之間設(shè)有傳感器支架，所述的傳感器支架內(nèi)設(shè)有稱重傳感器，所述的稱重傳感器與托盤相連接。

進一步的技術(shù)方案，所述的搖擺機支架上還設(shè)有固定柱，所述的固定柱與滾軸相連接；所述的傳感器支架與平衡盤可拆卸連接；

所述的平衡盤設(shè)有三個平衡點；

所述的滾軸為三個，其中一個與電機連接軸相連；

所述的三個滾軸呈等腰三角形放置，高度相同，并跟搖擺機支架平行；；

所述的托盤為傾斜放置，所述的傾斜角度范圍為5°-30°；

所述的托盤上還設(shè)有培養(yǎng)袋，所述的培養(yǎng)袋的進出口管設(shè)于傾斜放置的培養(yǎng)袋的底部。

進一步的技術(shù)方案，所述的樣品采集存儲裝置包括樣品采集裝置，樣品儲存裝置，清洗裝置，二維機械注射裝置和中控裝置；樣品采集裝置與二維機械注射裝置相連，并將管路中抽取的樣品液注入至二維機械注射裝置中；清洗裝置對二維機械注射裝置中的注射針進行消毒清洗；二維機械注射裝置將樣品液注入樣品儲存裝置中；所述的中控裝置與采集裝置，樣品儲存裝置，清洗裝置，二維機械注射裝置相連。

進一步的技術(shù)方案，所述的二維機械注射裝置包括二維機械臂、針夾和注射針；所述的二維機械臂通過針夾與注射針相連，所述的二維機械臂控制注射針在二維空間內(nèi)的運動，所述的二維機械臂與中控裝置相連；

所述樣品采集裝置包括注射器、采樣針、固定板、推拉滑塊、V型塊、壓桿組合件、直線導(dǎo)軌、絲桿電機、絲桿螺母連接板、光耦擋片、光耦、三通管；

所述的注射器的活塞手柄通過推拉滑塊固定在直線導(dǎo)軌上，直線導(dǎo)軌固定在固定板的上部；

所述的光耦擋片安裝在絲桿螺母連接板上，光耦安裝在固定板的中部；

所述的注射器的桶體通過壓桿組合件、V型塊固定在固定板的下部；

所述的絲桿電機通過絲桿螺母連接板與推拉滑塊連接；

所述的注射器通過三通管與采樣針、二維機械注射裝置的注射針連接；

所述的絲桿電機與中控裝置連接；

所述樣品存儲裝置包括減速電機、軸承座、轉(zhuǎn)動盤、樣品盒、隔瓶擋板、樣品盒支架；

所述的樣品盒設(shè)于轉(zhuǎn)動盤上；

所述的減速電機與樣品盒支架連接；

所述的軸承座固定在樣品盒支架上；

所述的轉(zhuǎn)動盤與減速電機的絲桿連接；

所述的減速電機與中控裝置相連接；

所述的隔瓶擋板固定在樣品盒支架上，位于樣品盒中心的正上方；

所述清洗裝置包括清洗杯、隔膜泵、液位感應(yīng)器、接液瓶、廢液瓶；

所述的隔膜泵包括第一隔膜泵和第二隔膜泵，所述的第一隔膜泵抽取接液瓶中的清洗液，所述的第二隔膜泵抽取清洗杯中的廢液至廢液瓶中；

所述的第一隔膜泵和第二隔膜泵均與中控裝置相連；

所述的液位感應(yīng)器設(shè)于接液瓶一側(cè)，用于監(jiān)測接液瓶中的清洗液余量。

進一步的技術(shù)方案，所述的三通管為Y型三通管，所述的三通管與采樣針、二維機械注射裝置的注射針連接的管路上設(shè)有夾管閥；所述的三通管通過夾管閥固定，夾管閥固定在管卡上；所述的樣品盒上設(shè)有樣品管孔，用于放置樣品管；

所述的樣品存儲裝置中還包括霍爾傳感器， 所述的霍爾傳感器設(shè)于樣品盒的底部，固定在樣品盒支架中部偏下的位置，并且樣品盒的底部固定有小塊磁鐵；

所述的清洗杯表面鍍銀離子層。

進一步的技術(shù)方案，所述的生物培養(yǎng)裝置還包括PH檢測裝置，所述的PH檢測裝置設(shè)于主培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道上和/或次培養(yǎng)袋和血液透析器之間的管道上；

所述的PH檢測裝置包括LED燈、LED燈蓋板、顏色傳感器、顏色傳感器蓋板、支撐架，所述的LED燈安裝在LED燈蓋板上，所述的顏色傳感器安裝在顏色傳感器蓋板上，所述的LED燈蓋板和顏色傳感器蓋板相對設(shè)置并安裝在支撐架上，所述的顏色傳感器由三個光電傳感器組成，三個光電傳感器上分別設(shè)有紅色濾光片、綠色濾光片和藍色濾光片。

進一步的技術(shù)方案，所述的LED燈和顏色傳感器位于同一水平線上；所述的支撐架上設(shè)有軌道，所述的LED燈蓋板和顏色傳感器蓋板通過滑塊安裝在支撐架的軌道上；所述的支撐架上的軌道設(shè)有卡槽。

進一步的技術(shù)方案，還包括貯存培養(yǎng)袋和廢液培養(yǎng)袋，所述的貯存培養(yǎng)袋通過注射泵與主培養(yǎng)袋相連，所述的廢液培養(yǎng)袋通過注射泵與次培養(yǎng)袋相連。

進一步的技術(shù)方案，所述的生物培養(yǎng)裝置還包括中控裝置；所述的中控裝置是生物培養(yǎng)裝置的控制模塊，中控裝置用于控制生物培養(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，搖擺稱重裝置的控制，收集培養(yǎng)基數(shù)據(jù)，樣品采集存儲裝置開始采樣、停止采樣、貯存等操作。

環(huán)境建立包括雙溫控制系統(tǒng)、CO2濃度控制系統(tǒng)和紫外燈消毒滅菌裝置，所述的雙溫控制系統(tǒng)為裝置提供兩套恒溫系統(tǒng)，利用制冷和制熱設(shè)備，將樣品采集存儲區(qū)域的溫度控制在0-4攝氏度，其他裝置所在區(qū)域的溫度控制在25-37攝氏度。紫外燈消毒滅菌裝置為整套裝置提供殺毒滅菌功能。

所述的生物培養(yǎng)裝置還包括液路壓力檢測裝置，所述的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。

進一步的技術(shù)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，所述的透氣材料為EVA材料或者PE材料。

進一步的技術(shù)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)。

本發(fā)明的原理：

本發(fā)明利用血液透析器的透析功能，主培養(yǎng)袋和血液透析器相連形成主循環(huán)回路，次培養(yǎng)袋和血液透析器相連形成次循環(huán)回路，通過建立主次循環(huán)回路進行營養(yǎng)物質(zhì)交換，蠕動泵作為主次循環(huán)回路運行的動力源，維持主次循環(huán)回路的正常運行。主循環(huán)回路從裝有新鮮培養(yǎng)基的貯存培養(yǎng)袋中抽取新鮮培養(yǎng)基，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)過次循環(huán)回路最終在次培養(yǎng)袋上匯集，搖擺稱重裝置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)，最終將廢舊培養(yǎng)液由泵從次循環(huán)回路抽出到廢液袋。在細(xì)胞/細(xì)菌等生物的培養(yǎng)過程中，可以通過樣品采集存儲裝置進行在線樣品采集和貯存。顏色傳感器用于識別主次循環(huán)回路中培養(yǎng)基顏色，從而判斷培養(yǎng)基中的pH值等數(shù)據(jù)，以此來判斷是否加入新鮮培養(yǎng)基或者排出廢液。

本發(fā)明的工作流程如下：

本發(fā)明用于細(xì)胞或細(xì)菌等生物的培養(yǎng)。

培養(yǎng)前通過中控裝置設(shè)定儀器培養(yǎng)程序：包括環(huán)境建立、運行、停止控制，液路建立、運行、停止控制，搖擺稱重裝置的控制，收集培養(yǎng)基數(shù)據(jù)，樣品采集存儲裝置開始采樣、停止采樣、貯存等操作。

環(huán)境建立中需要將樣品采集存儲區(qū)域的溫度控制在0-4攝氏度，一般是4攝氏度，其他裝置所在區(qū)域的溫度控制在25-37攝氏度，可以根據(jù)需求進行調(diào)整。紫外燈消毒滅菌裝置為整套裝置提供殺毒滅菌功能。

在細(xì)胞或細(xì)菌等生物的培養(yǎng)的初始狀態(tài)，主次培養(yǎng)袋被分別放置在主次搖擺稱重裝置上，搖擺稱重裝置的電機開始運轉(zhuǎn)帶動滾軸轉(zhuǎn)動，從而帶動搖擺平衡盤以及其上的稱重傳感器以及托盤上的培養(yǎng)袋一起搖擺轉(zhuǎn)動。其中，稱重數(shù)據(jù)獲取可以采用兩種方法：一種就是在欲稱重時，電機停止轉(zhuǎn)動，得到稱重數(shù)據(jù)之后，電機重新運行；另一種，在電機勻速轉(zhuǎn)動的過程中，進行快速稱重采樣，得到平均值即為其稱重數(shù)據(jù)。儀器初始狀態(tài)主次培養(yǎng)袋中可以均沒有培養(yǎng)基，通過蠕動泵運動，將貯存培養(yǎng)袋中的培養(yǎng)基泵入主培養(yǎng)袋中，通過血液透析器進入次循環(huán)回路。當(dāng)主次循環(huán)回路建立之后，人工向主培養(yǎng)袋中注入原始細(xì)胞液或原始細(xì)菌液等生物材料，如果是細(xì)胞培養(yǎng)，則需要注入細(xì)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(xì)胞液之后，手動注入。細(xì)胞或細(xì)菌等生物隨著搖擺稱重裝置搖擺混勻進入主循環(huán)回路，通過血液透析器再回到主循環(huán)回路中，主循環(huán)回路中的培養(yǎng)基會進入血液透析器并通過纖維表面的透析作用，進入次循環(huán)回路，進而進入次培養(yǎng)袋，并在搖擺稱重裝置的作用下混勻并實測重量數(shù)據(jù)。根據(jù)主次搖擺稱重裝置反饋的結(jié)果，中控裝置調(diào)節(jié)主循環(huán)泵和次循環(huán)泵的速度。根據(jù)pH檢測裝置得到數(shù)據(jù)，判斷培養(yǎng)基需要更換的時間，其中廢舊培養(yǎng)基由泵從次培養(yǎng)袋抽出到廢液袋中，集中處理。然后貯存培養(yǎng)袋的新鮮培養(yǎng)基通過注射泵進入主培養(yǎng)袋，主次循環(huán)泵速自動調(diào)節(jié)，以保證培養(yǎng)基的實時更換，直至培養(yǎng)完成。在培養(yǎng)過程中大部分細(xì)胞或細(xì)菌等生物均在主培養(yǎng)袋中，取下主培養(yǎng)袋即可收集細(xì)胞或細(xì)菌等生物。

本發(fā)明的樣品采集流程：培養(yǎng)的循環(huán)液路工作時，中控裝置發(fā)出樣品采集指令至樣品采集裝置，注射器自動抽推兩次，進行生物培養(yǎng)液的混勻，然后進行樣品采集，使用采樣針采樣至注射器中，注射器再將樣品注射至注射針中，即可完成一個試劑管樣品的采集操作，然后再通過二維機械臂移動注射針，完成樣品的注射、存儲操作。樣品可用于細(xì)胞、細(xì)菌等生物的計數(shù)檢測或用于藥液濃度的檢測。采集后的樣品保存在4攝氏度的存儲環(huán)境中。

本發(fā)明的pH檢測裝置的工作流程：通過顏色傳感器對培養(yǎng)基中的酚紅指示劑的顏色進行檢測，事先獲取培養(yǎng)基的R，G，B值，然后通過大量測試實驗，得出R/G值（或者（R/G+B/R）值）與pH值之間的線性關(guān)系，保證兩者的相關(guān)性達到95%。這樣就可以直接通過得到的R/G值（或者（R/G+B/R）值）計算出培養(yǎng)基的pH值。當(dāng)檢測到培養(yǎng)基偏酸性時，需要加入新鮮培養(yǎng)基，同時排出等量的廢舊培養(yǎng)基。這個加液排液的時機就是由顏色傳感器的監(jiān)測值來決定的。在工作時，培養(yǎng)基存在于管路滴注室中，需要檢測顏色時，首先打開顏色傳感器測定培養(yǎng)基的R，G，B值，將獲得的監(jiān)測值通過已經(jīng)建立的線性關(guān)系得出培養(yǎng)基當(dāng)前的pH值。當(dāng)培養(yǎng)基的pH達到臨界值時就會立即補充一部分新鮮培養(yǎng)基，同時排出等量的廢液，保持整個系統(tǒng)的動態(tài)平衡，提高整個系統(tǒng)的工作效率。當(dāng)培養(yǎng)基的pH達到臨界點時，新加入新鮮培養(yǎng)基后，pH會升高，相應(yīng)的顏色也會改變，進而控制加入的培養(yǎng)基的量，來保證細(xì)胞的最優(yōu)生長環(huán)境。同時也可以根據(jù)顏色傳感器RGB值的變化量建立與細(xì)胞密度的關(guān)系，從而判斷培養(yǎng)基代謝情況決定培養(yǎng)基的進出量。

本發(fā)明中的搖擺稱重裝置的工作原理：循環(huán)回路中的泵的轉(zhuǎn)速大小會直接影響循環(huán)回路中培養(yǎng)基的流速，在經(jīng)過血液透析器時，會影響血液透析器的內(nèi)外滲透壓，從而影響主循環(huán)回路和次循環(huán)回路的透析方向。利用這種原理，根據(jù)獲取到的搖擺稱重裝置上的培養(yǎng)袋質(zhì)量進行判斷，由中控裝置來控制泵轉(zhuǎn)速，如果主培養(yǎng)袋質(zhì)量大于次培養(yǎng)袋質(zhì)量，則加快主循環(huán)泵的速度，透析方向由主循環(huán)回路流向到次循環(huán)回路，反之，則加快次循環(huán)泵的速度，透析方向由次循環(huán)回路流向主循環(huán)回路。通過稱重比較，不停調(diào)整主循環(huán)泵和次循環(huán)泵的速度，使回路系統(tǒng)最終達到平衡或維持不平衡的狀態(tài)。從而達到實時監(jiān)控和實時調(diào)整。

如果培養(yǎng)細(xì)菌，本發(fā)明可用于PDPK研究，其工作流程為：

1、培養(yǎng)基從貯存培養(yǎng)袋進入液路，待主次、循環(huán)液路平衡后，主、次循環(huán)回路建立。

2、曲線模擬階段：曲線模擬藥物濃度上升過程，中控單元根據(jù)目標(biāo)藥時曲線進行計算，通過給藥單元定時定量泵入藥物到液路循環(huán)中，以達到目標(biāo)濃度；曲線模擬藥物下降階段，通過計算廢液排除量以及新加培養(yǎng)基液量來實現(xiàn)目標(biāo)濃度；曲線模擬完成之后，清理管道，準(zhǔn)備下次實驗；

3、樣品采集存儲裝置定時采集并存儲樣品。人工檢測樣品中的藥物濃度，在中控裝置中輸入得到的實測值，設(shè)備繪出實測藥物濃度——時間曲線。

4、進入到一次曲線學(xué)習(xí)階段，重復(fù)以上操作，在藥物濃度上升階段，中控單元根據(jù)一次曲線模擬的藥物濃度與加液量的關(guān)系，計算出曲線學(xué)習(xí)過程中，達到本次目標(biāo)的藥液量，通過給藥單元定時定量加入藥液；在一次曲線學(xué)習(xí)的藥物濃度下降階段，中控單元計算出藥物濃度和本次目標(biāo)濃度與上次濃度比值的相關(guān)關(guān)系，得出到達相應(yīng)目標(biāo)濃度應(yīng)抽出的廢液以及新鮮培養(yǎng)基液量，定時執(zhí)行抽出廢液以及注入新鮮培養(yǎng)基操作。樣品采集存儲裝置定時采集并存儲樣品，人工檢測出樣品濃度。

5、如果步驟4得到的藥時曲線與目標(biāo)曲線誤差仍然有較大誤差，重復(fù)步驟4，直到各點誤差在10%以內(nèi)；經(jīng)過曲線學(xué)習(xí)后，在建立液路環(huán)境之后，人工用醫(yī)用注射器注入細(xì)菌，進行細(xì)菌抗藥性實驗，通過采集裝置在各采樣點采樣，分析細(xì)菌狀態(tài)數(shù)量以及藥液濃度，繪制藥時曲線以及菌時曲線。

有益效果：

1、本發(fā)明在含有細(xì)胞的培養(yǎng)基通過血液透析器時，細(xì)胞和一些生物大分子（細(xì)胞因子等）物質(zhì)會在血液透析器的主循環(huán)回路內(nèi)移動，而水、無機鹽和小分子代謝廢物等會透過中空纖維進入次循環(huán)回路。

2、本發(fā)明操作方便，計量精準(zhǔn)，可拓展性和可維護性較強，能夠方便醫(yī)務(wù)工作者進行治療用免疫活性細(xì)胞的制備。

3、該儀器中的培養(yǎng)基通過雙循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)使用，在血液透析器中的廢舊培養(yǎng)基可以被過濾掉，而細(xì)胞因子等物質(zhì)得到保留，能夠有效防止細(xì)胞因子等物質(zhì)的流失，提高利用率。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(xì)胞或細(xì)菌生長的物質(zhì)供應(yīng)。此外，細(xì)胞培養(yǎng)過程需要細(xì)胞因子進行誘導(dǎo)，使細(xì)胞在體外定向誘導(dǎo)和高效擴增，而通過血液透析器不僅僅可以有效防止細(xì)胞耗損，也能有效隔離細(xì)胞因子，防止其隨廢液流入次循環(huán)中導(dǎo)致耗損，降低細(xì)胞培養(yǎng)成本。

4、本發(fā)明中的培養(yǎng)基能夠循環(huán)使用，節(jié)約成本，并且根據(jù)pH值、細(xì)胞濃度的變化從而判斷細(xì)胞的生長情況和培養(yǎng)基的利用情況，隨時補充新鮮培養(yǎng)基，實時監(jiān)控，達到高效誘導(dǎo)和擴增細(xì)胞的目的。

5、本發(fā)明中主培養(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，且培養(yǎng)袋形狀扁平，氣體交換面積大，利于在有限的空間中大量培養(yǎng)細(xì)胞。

6、使用本發(fā)明培養(yǎng)的大部分細(xì)胞存在于主培養(yǎng)袋內(nèi)，方便采集細(xì)胞進行后續(xù)操作，且獲得方法簡單，步驟少，減少外界與細(xì)胞接觸機會，減少污染可能。

7、本發(fā)明中PH檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、無需取出培養(yǎng)基即可實現(xiàn)封閉環(huán)境下實時檢測管路中培養(yǎng)液的pH值。LED燈起到照明的效果，能夠幫助顏色傳感器準(zhǔn)確將各個時間段的顏色反饋給機器進行處理，從而得出相應(yīng)的pH值。保持LED燈和顏色傳感器位于同一水平線，能夠?qū)⒐饧杏陬伾珎鞲衅魉枰杉奈恢?，使得采集的R，G，B值更為精確。支撐架上設(shè)有軌道，LED燈蓋板和顏色傳感器蓋板通過滑塊安裝在支撐架的軌道上，可以應(yīng)用于不同規(guī)格的管路滴注室，設(shè)置卡槽是為了固定LED燈蓋板和顏色傳感器蓋板的間距，該設(shè)計使得本實用新型適用的范圍更廣。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。

8、本發(fā)明中的在線樣品采集存儲裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動化采樣、存儲和采集針的清洗操作，使采集操作簡單、效率高和安全性好。清洗杯表面設(shè)有鍍銀離子層，能夠減少細(xì)菌污染，保持清洗杯自身的無菌環(huán)境，且鍍銀成本低廉，有效時間長，提升注射針的清洗效果。二維機械臂能夠?qū)崿F(xiàn)注射針、隔瓶擋板、樣品管孔的對準(zhǔn)；注射針向下運動時，對準(zhǔn)插入樣品管孔徑；在注射針注入樣品管之后，將注射針移動到清洗杯中清洗，能夠?qū)崿F(xiàn)自動加樣，并且自動對準(zhǔn)樣品管。中控裝置通過光耦信號控制電機的復(fù)位，避免注射器的活塞壓到底部。自動化樣品采集裝置降低了生產(chǎn)成本，而且消除了復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來的高故障率的問題。隔瓶擋板能夠隔開真空樣品管和注射針，防止負(fù)壓環(huán)境下注射針刺入真空樣品管之后和表面橡膠塞之間摩擦力較大，拉起真空樣品管?；魻杺鞲衅骶哂行阅芊€(wěn)定、定位準(zhǔn)確的特征，用于底部帶有小磁塊的樣品盒的初始化復(fù)位。尤其是在樣品4攝氏度保存的情況下，會產(chǎn)生冷凝水，霍爾傳感器相對比紅外傳感器等原件具有不受冷凝水影響的特性，能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用。隔膜泵能夠在惡劣的工作環(huán)境中，比如廢水排放時，由于污水中的雜質(zhì)多且成份復(fù)雜，管路易于堵塞，這樣對電泵就產(chǎn)生負(fù)荷過高的情況，電機發(fā)熱且易損耗，而氣動隔膜泵可通過顆粒且流量可調(diào)，管道堵塞時自動停止至通暢。液位感應(yīng)器能夠?qū)嵤┍O(jiān)控，防止清洗液缺乏導(dǎo)致清洗失敗和樣品污染的情況出現(xiàn)。而且能夠自動監(jiān)控，減少人工查看成本和區(qū)域內(nèi)污染可能性。紫外殺菌區(qū)別于其他殺菌方式，對空氣具有良好的殺菌功能，且安全無污染，能夠隨時控制，設(shè)置在注射針旁邊能夠避免對真空玻璃管內(nèi)的樣品造成損害。 樣品管采用真空樣品管，內(nèi)部為封閉環(huán)境，能夠避免污染；同時，真空樣品管不需要人工蓋上蓋子，既方便，又能防止外因影響樣品的真實性。

9、本發(fā)明中的稱重?fù)u擺裝置根據(jù)搖擺稱重結(jié)果能夠調(diào)整主次循環(huán)培養(yǎng)基流動速度，從而控制增加或丟棄培養(yǎng)基的量，或者培養(yǎng)基更換的速度，達到自動控制的目的，節(jié)約人力，更加精準(zhǔn)。該裝置能夠保證搖擺運動平緩進行、性能穩(wěn)定，且搖擺同時實現(xiàn)稱重功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測培養(yǎng)基重量，為儀器控制提供數(shù)據(jù)支持，且成本低。固定柱與滾軸相連接，起到支撐滾軸的作用。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，且直接采用傳感器設(shè)計，數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化電學(xué)信號，傳輸快，更精確，方便系統(tǒng)計算，及時進行儀器控制。傳感器支架與平衡盤可拆卸連接，方便更換，維修成本低。平衡盤設(shè)有三個平衡點，3個滾軸的中心形成三角形與三角平衡盤相配合，更加穩(wěn)定，搖擺角度小，搖擺更均勻，能夠持續(xù)緩和搖晃，防止細(xì)胞貼壁生長，同時均勻混合培養(yǎng)基，給細(xì)胞或細(xì)菌等提供適合的環(huán)境。托盤為傾斜放置，傾角范圍為5°~30°，保證在搖晃過程與培養(yǎng)基容器相連接的管線一直位于托盤的最低處，保證管線內(nèi)培養(yǎng)基充盈。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖；

圖3 是本發(fā)明中搖擺稱重裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 是本發(fā)明中搖擺稱重裝置的側(cè)面示意圖；

圖5是本發(fā)明中培養(yǎng)袋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中樣品采集存儲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中樣品采集裝置的主視圖；

圖8為本發(fā)明中樣品采集裝置的后視圖；

圖9為本發(fā)明中樣品儲存裝置和清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10 是本發(fā)明中pH檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明中pH檢測裝置的立體圖；

圖12是本發(fā)明中pH檢測裝置的顏色傳感器的示意圖;

附圖標(biāo)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、給藥裝置；6、主培養(yǎng)袋；7、次培養(yǎng)袋；8、主搖擺稱重裝置；9、次搖擺稱重裝置；10、貯存培養(yǎng)袋；11、廢液培養(yǎng)袋；12、血液透析器；13、樣品采集存儲裝置；14、pH檢測裝置，15、中控裝置；16、溫度控制系統(tǒng)；17、主循環(huán)液路壓力檢測裝置；18、次循環(huán)液路壓力檢測裝置；1-1、藥物袋；1-2抽液注射泵；1-3藥液注射泵；1-4進液注射泵；1-6控制電路板；A、B為主循環(huán)回路區(qū)域，C、D為次循環(huán)回路區(qū)域；

8-1、托盤；8-2、稱重傳感器；8-3、電機；8-4、傳感器支架；8-5、滾軸；8-6、固定柱；8-7、電機連接軸；8-8、搖擺平衡盤；8-9、搖擺機支架；8-10、培養(yǎng)袋；8-11、培養(yǎng)袋掛孔固定柱；8-12、培養(yǎng)袋進管管口；8-13、培養(yǎng)袋出管管口；8-14、培養(yǎng)袋掛孔；

13-1、樣品采集裝置，13-2、樣品儲存裝置，13-3、清洗裝置，13-4、機械注射裝置， 13-5、紫外殺菌裝置；13-1-1、注射器，13-1-2、采樣針, 13-1-3、固定板, 13-1-4、推拉滑塊, 13-1-5、V型塊, 13-1-6、壓桿組合件，13-1-7、直線導(dǎo)軌, 13-1-8、絲桿電機, 13-1-9、絲桿螺母連接板, 13-1-10、光耦擋片, 13-1-11、光耦, 13-1-12、三通管，13-1-13、夾管閥，13-1-14、管卡；13-1-15、注射管路；13-1-16采樣管路；13-1-17培養(yǎng)液管路；

13-2-1、減速電機，13-2-2、軸承座, 13-2-3、轉(zhuǎn)動盤, 13-2-4、樣品盒, 13-2-5、樣品盒支架, 13-2-6、隔瓶擋板，13-2-7、霍爾傳感器，13-2-8、樣品管；

13-3-1、清洗杯, 13-3-2、第一隔膜泵, 13-3-3、第二隔膜泵，13-3-4、液位感應(yīng)器, 13-3-5、接液瓶, 13-3-6、廢液瓶；

13-4-1、機械臂，13-4-2、針夾, 13-4-3、注射針；

14-1、LED燈；14-2、LED燈蓋板；14-3、顏色傳感器；14-4、顏色傳感器蓋板；14-5、支撐架；14-6、管路滴注室；14-3-1、紅色濾光片；14-3-2、綠色濾光片；14-3-3、藍色濾光片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

實施例

如圖1至12所示，一種基于血液透析器的生物培養(yǎng)裝置，包括血液透析器12、循環(huán)泵、搖擺稱重裝置、樣品采集存儲裝置13、給藥裝置5、培養(yǎng)袋8-10，所述的培養(yǎng)袋包括主培養(yǎng)袋6和次培養(yǎng)袋7，所述的主培養(yǎng)袋6和血液透析器12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7和血液透析器12主體的外部兩端相連形成次循環(huán)回路2，所述的循環(huán)泵包括主循環(huán)泵3和次循環(huán)泵4，所述的主循環(huán)泵3設(shè)于主培養(yǎng)袋6和血液透析器12之間的管道上，所述的次循環(huán)泵4設(shè)于次培養(yǎng)袋7和血液透析器12之間的管道上，所述的搖擺稱重裝置包括主搖擺稱重裝置8和次搖擺稱重裝置9，所述的主搖擺稱重裝置8設(shè)于主培養(yǎng)袋6的下方，所述的次搖擺稱重裝置9設(shè)于次培養(yǎng)袋7的下方，所述的樣品采集存儲裝置13、給藥裝置5均與主培養(yǎng)袋6和血液透析器12之間的管道相連。

所述的血液透析器12由毛細(xì)纖維管和外殼構(gòu)成，所述的血液透析器12主體的內(nèi)部是指毛細(xì)纖維管的內(nèi)部，所述的血液透析器12的外部是指外殼與毛細(xì)纖維管之間的空間。

所述的給藥裝置5包括藥物袋1-1和注射泵即藥液注射泵1-3，所述的藥物袋通過藥物注射泵1-3與主培養(yǎng)袋6和血液透析器12之間的管道相連。

所述的循環(huán)泵是是蠕動泵。

所述的搖擺稱重裝置包括搖擺機支架8-9、電機8-3、搖擺平衡盤8-8、托盤8-1、稱重傳感器8-4，所述的電機8-3設(shè)于搖擺機支架8-9上，所述的搖擺平衡盤8包括滾軸5和平衡盤，所述的滾軸5與平衡盤相連接；所述的電機8-3通過電機連接軸8-7與滾軸8-5相連接；所述的平衡盤與托盤8-1之間設(shè)有傳感器支架8-4，所述的傳感器支架8-4內(nèi)設(shè)有稱重傳感器8-2，所述的稱重傳感器8-2與托盤8-1相連接。

所述的搖擺機支架8-9上還設(shè)有固定柱8-6，所述的固定柱8-6與滾軸8-5相連接。

所述的傳感器支架8-4與平衡盤可拆卸連接。所述的平衡盤為三角平衡盤。所述的滾軸8-5為三個，其中一個與電機連接軸8-7相連。所述的三個滾軸8-5呈等腰三角形放置，高度一致與搖擺機支架8-9平行。所述的托盤8-1為傾斜放置，所述的傾斜角度范圍為5°-30°。

所述的托盤8-1上還設(shè)有培養(yǎng)袋8-10，所述的培養(yǎng)袋8-10的培養(yǎng)袋進管管口8-12和培養(yǎng)袋出管管口8-13設(shè)于傾斜放置的培養(yǎng)袋8-10的底部。培養(yǎng)袋8-10上面設(shè)有培養(yǎng)袋掛孔8-14，所述的培養(yǎng)袋掛孔8-14與機器上的培養(yǎng)袋掛孔固定柱8-11相配合。

所述的樣品采集存儲裝置包括樣品采集裝置13-1，樣品儲存裝置13-2，清洗裝置13-3，機械注射裝置13-4和中控裝置15；樣品采集裝置13-1與機械注射裝置13-4相連，并將管路中抽取的樣品液注入至機械注射裝置13-4中；清洗裝置13-3對機械注射裝置13-4中的注射針13-4-3進行消毒清洗；機械注射裝置13-4將樣品液注入樣品儲存裝置13-2中；所述的中控裝置15與采集裝置13-1，樣品儲存裝置13-2，清洗裝置13-3，機械注射裝置13-4相連。

所述的機械注射裝置13-4包括機械臂13-4-1、針夾13-4-2和注射針13-4-3；所述的機械臂13-4-1通過針夾13-4-2與注射針13-4-3相連，所述的機械臂13-4-1控制注射針13-4-3在空間內(nèi)的運動，所述的機械臂13-4-1與中控裝置15相連。機械臂13-4-1能夠?qū)崿F(xiàn)注射針13-4-1、隔瓶擋板13-2-6、樣品管孔的對準(zhǔn)；注射針13-4-3向下運動時，對準(zhǔn)插入樣品管孔徑；在注射針13-4-3注入樣品管13-2-8之后，將注射針13-4-3移動到清洗杯13-3-1中清洗。

所述的樣品采集裝置13-1包括注射器13-1-1、采樣針13-1-2、固定板13-1-3、推拉滑塊13-1-4、V型塊13-1-5、壓桿組合件13-1-6、直線導(dǎo)軌13-1-7、絲桿電機13-1-8、絲桿螺母連接板13-1-9、光耦擋片13-1-10、光耦13-1-11、三通管13-1-12；所述的注射器13-1-1的活塞手柄通過推拉滑塊13-1-4固定在直線導(dǎo)軌13-1-7上，直線導(dǎo)軌13-1-7固定在固定板13-1-3的上部；所述的光耦擋片13-1-10安裝在絲桿螺母連接板13-1-9上，光耦13-1-11安裝在固定板13-1-3的中部；中控裝置15通過判斷光耦信號控制電機的復(fù)位，避免注射器13-1-1的活塞壓到底部。

所述的注射器13-1-1的桶體通過壓桿組合件13-1-6、V型塊13-1-5固定在固定板13-1-3的下部；所述的絲桿電機13-1-8通過絲桿螺母連接板13-1-9與推拉滑塊13-1-4連接；推拉滑塊13-1-4可以在絲桿電機13-1-8的帶動下在滑軌上下移動，進而帶動注射器13-1-1的上拉與下壓操作。所述的絲桿電機13-1-8與中控裝置15連接。所述的注射器13-1-1通過三通管13-1-12與采樣針13-1-2、機械注射裝置13-4的注射針13-4-3連接。

所述樣品存儲裝置13-2包括減速電機13-2-1、軸承座13-2-2、轉(zhuǎn)動盤13-2-3、樣品盒13-2-4、樣品盒支架13-2-5、隔瓶擋板13-2-6；所述的樣品盒13-2-4設(shè)于轉(zhuǎn)動盤13-2-3上；所述的減速電機13-2-1與樣品盒支架13-2-5連接；所述的軸承座13-2-2固定在樣品盒支架13-2-5上，所述的轉(zhuǎn)動盤13-2-3與減速電機13-2-1的絲桿連接，所述的隔瓶擋板13-2-6固定在樣品盒支架13-2-5上，位于樣品盒13-2-4中心的正上方，所述的減速電機13-2-1與中控裝置15相連接。當(dāng)注射針13-4-3從隔瓶擋板13-2-6向下注液到樣品管13-2-8時，可避免樣品管管帽隨注射針的上升而脫落。所述的樣品盒13-2-4上設(shè)有樣品管孔，用于放置樣品管13-2-8。樣品管13-2-8放在樣品管孔上，等待注射針13-4-3的注射。

所述清洗裝置13-3包括清洗杯13-3-1、隔膜泵、液位感應(yīng)器13-3-4、接液瓶13-3-5、廢液瓶13-3-6；所述的隔膜泵包括第一隔膜泵13-3-2和第二隔膜泵13-3-3，所述的第一隔膜泵13-3-2抽取接液瓶13-3-5中的清洗液，所述的第二隔膜泵13-3-3抽取清洗杯13-3-1中的廢液至廢液瓶13-3-6中。所述的液位感應(yīng)器13-3-4設(shè)于接液瓶13-3-5一側(cè)，用于監(jiān)測接液瓶中的清洗液余量，所述的第一隔膜泵13-3-2和第二隔膜泵13-3-3均與中控裝置15相連。當(dāng)注射針13-4-3移入清洗杯13-3-1的同時，第一隔膜泵13-3-2工作，使得清洗液沖洗注射針13-4-3。同時，第二隔膜泵13-3-3工作，抽取清洗杯13-3-1中的廢液進入廢液瓶13-3-6中。當(dāng)接液瓶13-3-5中的清洗液不足時，液位感應(yīng)器13-3-4能夠監(jiān)測清洗液剩余的清洗液量并上傳至中控裝置5發(fā)出報警操作。所述的清洗杯13-3-1表面鍍銀離子層。

所述的三通管13-1-12為Y型三通管，所述的三通管與采樣針13-1-2、機械注射裝置13-4的注射針13-4-3連接的管路上設(shè)有夾管閥13-1-13；夾管閥有兩個，分別為常開夾管閥和常關(guān)夾管閥。當(dāng)注射器上拉時，常開夾管閥開，常閉夾管閥關(guān)，完成樣品液的抽?。划?dāng)注射器下壓時，常開夾管閥關(guān)，常閉夾管閥開，完成樣品液注入到樣品存儲裝置。所述的三通管13-1-12通過夾管閥13-1-13固定，夾管閥13-1-13固定在管卡上。

所述的樣品存儲裝置13-2中還包括霍爾傳感器13-2-7，所述的霍爾傳感器13-2-7設(shè)于樣品盒13-2-4的底部，固定在樣品盒支架13-2-5中部偏下的位置，并且樣品盒13-2-4的底部固定有小塊磁鐵，當(dāng)樣品采集裝置13-1上電復(fù)位時，中控裝置15通過霍爾傳感器13-2-7判斷磁鐵的位置，完成樣品盒13-2-4起始位置的復(fù)位。

所述的在線樣品采集裝置13-1還包括紫外殺菌裝置13-5，所述的紫外殺菌裝置設(shè)于注射針13-4-3的一側(cè)。

所述的生物培養(yǎng)裝置還包括PH檢測裝置14，所述的PH檢測裝置14設(shè)于主培養(yǎng)袋6和血液透析器12之間的管道；

所述的PH檢測裝置14包括LED燈14-1、LED燈蓋板14-2、顏色傳感器14-3、顏色傳感器蓋板14-4、支撐架14-5，所述的LED燈14-1安裝在LED燈蓋板14-2上，所述的顏色傳感器14-3安裝在顏色傳感器蓋板14-4上，所述的LED燈蓋板14-2和顏色傳感器蓋板14-4相對設(shè)置并安裝在支撐架14-5上，所述的顏色傳感器14-3由三個光電傳感器組成，三個光電傳感器上分別設(shè)有紅色濾光片14-3-1、綠色濾光片14-3-2和藍色濾光片14-3-3。

所述的LED燈14-1和顏色傳感器14-3位于同一水平線上；所述的支撐架14-5上設(shè)有軌道，所述的LED燈蓋板14-2和顏色傳感器蓋板14-4通過滑塊安裝在支撐架14-5的軌道上；所述的支撐架14-5上的軌道設(shè)有卡槽。

還包括貯存培養(yǎng)袋10和廢液培養(yǎng)袋11，所述的貯存培養(yǎng)袋10通過注射泵即進液注射泵1-4與主培養(yǎng)袋6相連，所述的廢液培養(yǎng)袋11通過注射泵即抽液注射泵1-2與次培養(yǎng)袋7相連。所述的生物培養(yǎng)裝置還包括中控裝置15；所述的中控裝置15是生物培養(yǎng)裝置的控制模塊，中控裝置15用于控制生物培養(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，搖擺稱重裝置的控制，收集培養(yǎng)基數(shù)據(jù)，樣品采集存儲裝置13開始采樣、停止采樣、貯存等操作。

環(huán)境建立包括雙溫控制系統(tǒng)、CO2濃度控制系統(tǒng)和紫外燈消毒滅菌裝置16，所述的雙溫控制系統(tǒng)為裝置提供兩套恒溫系統(tǒng)，利用制冷和制熱設(shè)備，將樣品采集存儲區(qū)域的溫度控制在0-4攝氏度，其他裝置所在區(qū)域的溫度控制在25-37攝氏度。紫外燈消毒滅菌裝置即紫外殺菌裝置13-5為整套裝置提供殺毒滅菌功能。

所述的生物培養(yǎng)裝置還包括液路壓力檢測裝置，所述的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。

所述的主培養(yǎng)袋6和次培養(yǎng)袋7采用封閉式培養(yǎng)，主培養(yǎng)袋6和次培養(yǎng)袋7的材質(zhì)為透氣材料，所述的透氣材料為EVA材料或者PE材料。

所述的血液透析器12在運行中呈現(xiàn)豎直或者傾斜狀態(tài)。

所述的一種基于血液透析器的生物培養(yǎng)裝置可設(shè)置于培養(yǎng)箱箱體中。