專利名稱：持續(xù)灌注式自動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)裝置。更具體地說，這是人體干細(xì)胞或/和人體造血干細(xì)胞成長的培養(yǎng)裝置。其特征是，在生物反應(yīng)器中各種不同類型的細(xì)胞被同步培養(yǎng)，使?fàn)I養(yǎng)液和生長因子持續(xù)保持在適當(dāng)?shù)乃剑瑫r(shí)除去不需要的代謝產(chǎn)物，這種成功同步培養(yǎng)多種類型細(xì)胞的裝置和方法，可以在體外重建人體造血組織。這種裝置可以廣泛應(yīng)用于各種臨床生物治療、骨髓移植和造血干細(xì)胞移植中。
背景技術(shù)：
造血干細(xì)胞體外擴(kuò)增是在體外通過可控制的培養(yǎng)系統(tǒng)來大量擴(kuò)增各階段或某一特定階段的造血細(xì)胞供臨床應(yīng)用，體外造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞的擴(kuò)增將有可能大大改進(jìn)目前的造血干細(xì)胞的移植方式。從最基本的層次講，在體外對移植物進(jìn)行有效的擴(kuò)增可減少移植所需采集的骨髓或外周血造血干細(xì)胞的數(shù)量，這一方面可以減少患者或供者的痛苦，另一方面對于自體移植來說，還可減少腫瘤細(xì)胞的污染。對于部份因造血功能儲(chǔ)備不足、動(dòng)員效果差而采集不到足夠外周血造血干細(xì)胞的患者，通過體外擴(kuò)增有可能產(chǎn)生足夠的造血細(xì)胞進(jìn)行移植，而通過擴(kuò)增一份常規(guī)移植的骨髓或外周血造血干細(xì)胞來獲取大量的造血細(xì)胞供臨床反復(fù)應(yīng)用，特別是進(jìn)行持續(xù)多次移植或支持多療程的大劑量化療，將會(huì)是造血干細(xì)胞擴(kuò)增在自體移植或大劑量化療中的另一重要用途。
盡管造血干細(xì)胞體外擴(kuò)增有如此廣泛而重要的作用，但是，臨床醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行體外造血干細(xì)胞擴(kuò)增時(shí)仍然采用普通實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，并采用手工操作方式，極易造成培養(yǎng)物的污染，而且手工控制操作不精確、效率低、工作量大，明顯影響造血干細(xì)胞體外擴(kuò)增方式的應(yīng)用。
為了克服現(xiàn)行技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出一種全自動(dòng)控制、密封式、自動(dòng)更換營養(yǎng)液、自動(dòng)收獲培養(yǎng)細(xì)胞的裝置，幫助臨床醫(yī)生更好地開展體外造血干細(xì)胞擴(kuò)增的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案，其特征是，一種應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)裝置，更具體地說，這是人體干細(xì)胞或/和人體造血干細(xì)胞成長的培養(yǎng)裝置。在生物反應(yīng)器中各種不同類型的細(xì)胞被同步培養(yǎng)，保持營養(yǎng)液和生長因子持續(xù)保持在適當(dāng)?shù)乃?，同時(shí)除去不需要的代謝產(chǎn)物，這種成功同步培養(yǎng)多種類型細(xì)胞的裝置和方法，可以在體外重建人體造血組織。這種裝置可以廣泛應(yīng)用于各種臨床生物治療、骨髓移植、造血干細(xì)胞移植中。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，采用本發(fā)明方法和裝置培養(yǎng)所需要的血細(xì)胞數(shù)量約100～1000億細(xì)胞/每位病人，應(yīng)限制的密度范圍為10億細(xì)胞/每升培養(yǎng)液，扁平狀生物反應(yīng)器透氣防水半透膜與細(xì)胞床保持較短距離，系統(tǒng)允許不同的灌注率，從幾乎停滯到高速灌注，富含氧氣的培養(yǎng)營養(yǎng)媒介保持恒定和不斷交換，采用無菌導(dǎo)管連接技術(shù)可以大大減少培養(yǎng)物污染的機(jī)會(huì)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，生物細(xì)胞接種、培養(yǎng)、生長在一個(gè)封閉的可移動(dòng)裝置中，該裝置與外周環(huán)境隔絕，處于無菌狀態(tài)。
可移動(dòng)裝置包括■細(xì)胞成長腔室-細(xì)胞保存和成長■媒介容器-攜帶一定數(shù)量的合適培養(yǎng)媒介■棄液容器-從培養(yǎng)腔室中抽出的已耗盡的培養(yǎng)液上述裝置連接成封閉的循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)還包括一個(gè)細(xì)胞收獲腔室，可以專門用來收獲來自細(xì)胞培養(yǎng)腔室的細(xì)胞和培養(yǎng)媒介。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，采用儀器控制，通過持續(xù)灌注、培養(yǎng)箱、細(xì)胞收獲程序進(jìn)行自動(dòng)控制和管理，以微處理器為控制裝置，微處理器提供一種支持，當(dāng)操作平臺(tái)從可移動(dòng)裝置上移走時(shí)，存在一個(gè)可移除的控制系統(tǒng)?？梢苿?dòng)裝置的媒介流體通道上安裝一個(gè)流體驅(qū)動(dòng)裝置，控制器控制流體灌注至細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在預(yù)先探測好的數(shù)據(jù)情況下，即使移除控制裝置，流體驅(qū)動(dòng)裝置依然會(huì)按照預(yù)定的速度灌注，控制裝置還包括一個(gè)流體傳感器，這樣可以測定流量的速度并可以反射性調(diào)節(jié)流量和流速。
控制裝置分為兩個(gè)部份一個(gè)部份裝在可移動(dòng)裝置上，僅起支持作用，有插口和主控制裝置連接，在主控制裝置調(diào)試設(shè)置參數(shù)后，可以執(zhí)行上述指示。這個(gè)部份簡單，僅為一個(gè)普通DSP，能執(zhí)行操作指令并記錄部份數(shù)據(jù)。另一部份主控制裝置為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，為一個(gè)操作平臺(tái)，管理所有的裝置，可以是電腦或者大容器DSP，有插頭與可移動(dòng)裝置、培養(yǎng)箱或細(xì)胞收獲裝置相連接，并設(shè)置多種參數(shù)，有較大空間可以記錄全部過程及參數(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，可移動(dòng)裝置包括一個(gè)細(xì)胞接種口，通過這個(gè)接種口，一定數(shù)量的生物細(xì)胞可以接種到細(xì)胞培養(yǎng)腔。
控制裝置控制流體驅(qū)動(dòng)裝置，在接種細(xì)胞到培養(yǎng)腔室后，輸入培養(yǎng)液到培養(yǎng)腔，在結(jié)束這個(gè)程序后，培養(yǎng)腔內(nèi)會(huì)殘留一些氣泡，在預(yù)先設(shè)置的程序，控制裝置會(huì)自動(dòng)去除這些氣泡，并混勻生物細(xì)胞，使之穩(wěn)固地分布在細(xì)胞培養(yǎng)腔室，在混合過程被完成，控制單元發(fā)出指令操控液體驅(qū)動(dòng)裝置，灌注培養(yǎng)液至培養(yǎng)腔室，從而去除這些泡沫。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明創(chuàng)新的裝置包括兩個(gè)可以分開的盒子■第一個(gè)盒子為細(xì)胞培養(yǎng)腔室
■第二個(gè)盒子為培養(yǎng)液容器■培養(yǎng)箱裝置包括可容納第一個(gè)盒子和第二個(gè)盒子容積和位置的單元或者部件。
■第一個(gè)盒子和第二個(gè)盒子有不同的溫度調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)不同的溫度。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，可移動(dòng)裝置包括一個(gè)媒體通道-塑料管和相關(guān)的連接，用流體控制裝置控制。
可控制裝置可以在細(xì)胞培養(yǎng)腔內(nèi)作為細(xì)胞收獲的場所連接細(xì)胞接收袋和培養(yǎng)腔室，然后控制流體驅(qū)動(dòng)裝置，調(diào)整不同的流速，將培養(yǎng)媒介和生物細(xì)胞通過細(xì)胞收獲口，從細(xì)胞培養(yǎng)腔室中抽出至收集袋。控制裝置連續(xù)灌注試劑到細(xì)胞培養(yǎng)腔室，通過細(xì)胞收獲口驅(qū)趕另外附著于細(xì)胞床上的細(xì)胞至收獲容器。
可移動(dòng)裝置攜帶一個(gè)記憶裝置，以貯存可移動(dòng)裝置的信息和歷史資料。
本發(fā)明的有益效果是克服了現(xiàn)行技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出一種全自動(dòng)控制、密封式、自動(dòng)更換營養(yǎng)液、自動(dòng)收獲培養(yǎng)細(xì)胞的裝置，幫助臨床醫(yī)生更好地開展體外造血干細(xì)胞擴(kuò)增的任務(wù)。


圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意2是細(xì)胞培養(yǎng)室結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明裝置連接4是內(nèi)部結(jié)構(gòu)5是可移動(dòng)裝置示意6是電磁擠壓閥剖面7是處理裝置示意8是平臺(tái)結(jié)構(gòu)9～圖11是培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1中顯示一種一次性使用的盒子(100)，有一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)腔室用來生長和擴(kuò)增細(xì)胞。
處理設(shè)備(300)首先用來接種細(xì)胞到可移動(dòng)盒，最后用于從盒中收獲細(xì)胞。培養(yǎng)箱裝置(400)在細(xì)胞生長和擴(kuò)增成長時(shí)用來控制可移動(dòng)盒生物和物理環(huán)境。管理系統(tǒng)(500)-＞提供運(yùn)行界面，用于監(jiān)測分離的各個(gè)可移動(dòng)盒內(nèi)細(xì)胞生長情況。
圖1顯示了三個(gè)分開的可移動(dòng)盒，左圖顯示的第一個(gè)可移動(dòng)盒(100A)顯示自身的形狀。中間圖顯示的第二個(gè)可移動(dòng)盒(100B)顯示被處理設(shè)備(300)接受的形態(tài)。右圖顯示的第三個(gè)可移動(dòng)盒(100C)，顯示被處理設(shè)備(400)接受的形態(tài)。兩個(gè)分開的培養(yǎng)裝置一個(gè)堆積在另一個(gè)上方。上方的培養(yǎng)箱(400A)顯示它的前門關(guān)閉狀態(tài)，下方的培養(yǎng)箱(400B)顯示它的前門被移除狀態(tài)，以此顯示已接受可移動(dòng)盒的狀態(tài)。正像在圖2、3所顯示的，可移動(dòng)盒(100)包括細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)、生長媒介容器(104)、棄液容器(106)、收獲袋(108)。所有這些連接形成一個(gè)系統(tǒng)，與外周環(huán)境相隔絕。
媒介容器首先被注入細(xì)胞生長所必需的生長媒介，可以包括特殊的細(xì)胞生長因子或氨基酸，這個(gè)系統(tǒng)可以被消毒，如在組裝完畢后進(jìn)行放射性照射。
在圖(1)中處理裝置(300)和培養(yǎng)裝置(400)均被顯示與可移動(dòng)盒分離的狀態(tài)。
在(圖2)可移動(dòng)盒(100)包括主要的盒子部份(110)，它是細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)的屋子，棄液盒(106)和收獲袋(108)，補(bǔ)充盒(112)是培養(yǎng)媒介容器(104)的屋子。在(圖3)中細(xì)胞生長腔室(102)是一個(gè)淺的園柱形，被定義為一個(gè)平面的、碟形狀的、塑料細(xì)胞床(114)和一個(gè)鄰近的、封閉空間，透氣/防水半透膜(116)。在使用時(shí)，生物細(xì)胞被連續(xù)一致地接種在細(xì)胞床上方，被成長媒介養(yǎng)育，成長媒介被輪輻狀地通過培養(yǎng)腔室在一個(gè)選定的流速下泵到外側(cè)。為了穩(wěn)定PH值，氧氣和其他規(guī)定的氣體從一個(gè)位于細(xì)胞成長腔室對側(cè)的淺園柱形氣體腔室(118)，通過半透膜(116)被供應(yīng)到細(xì)胞。
在圖2和圖3中成長媒介從媒介容器(104)途經(jīng)媒介供應(yīng)管(120)和供應(yīng)口(122)(位于培養(yǎng)腔室中央細(xì)胞床(114))到達(dá)細(xì)胞成長腔室(102)。棄液通過培養(yǎng)腔室(102)的途經(jīng)多個(gè)出口(123)，(圖4)，圍繞著細(xì)胞床(114)周圍相同距離；一個(gè)淺園柱形棄液貯液池(124)，位于細(xì)胞生長腔室的下方和細(xì)胞床的另一側(cè)；一個(gè)棄液口(126)，位于棄液貯液池(124)的靠近中心的位置；一個(gè)棄液管(128)。收獲的生物細(xì)胞，從細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)，途經(jīng)細(xì)胞收獲口(130)，(位于細(xì)胞床鄰近細(xì)胞培養(yǎng)腔周圍)和細(xì)胞收獲管(132)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞收集袋(108)。
成長媒介供應(yīng)管(120)和棄液管(128)，分別通過電磁擠壓閥(134)和(136)，各自獨(dú)立地放置在主要盒子(110)的前板(138)。細(xì)胞收獲管(132)通過一個(gè)類似的電磁擠壓閥(140)放置在主要盒子(110)的底板(142)，這些電磁擠壓閥被處理裝置(300)和培養(yǎng)裝置(400)控制。
棄液管(128)的一部份，被作為一個(gè)滴液腔室(144)，被用來測量成長媒介從管中移除時(shí)的流速，同時(shí)也是穿過培養(yǎng)腔室的流速，滴液腔室包括一個(gè)滴液管口(146)，它輸送不同培養(yǎng)媒介的小滴，這個(gè)腔室位于主要盒子(110)的前面板(138)的開口(148)。滴液探測儀(Drip detectors)(302)和(402)分別位于處理設(shè)備(300)和培養(yǎng)設(shè)備400的相關(guān)位置。
圖(6)顯示一個(gè)電磁擠壓閥的剖面圖。
在圖(2)，圖(3)，圖(5)中氧氣和其他氣體通過氣體連接口(172)(位于主要盒子(110)前面板(138))，運(yùn)送到可移動(dòng)的盒子(100)，然后從氣體連接口(172)通過氣體管道(174)和氣體管道(176)運(yùn)送至氣體腔室(118)。廢氣被排出，從氣體腔室通過氣體出口(178)和氣體排出管道(180)到達(dá)氣體出口(182)(位于同樣面板)。這些氣體進(jìn)出口被裝置在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，(在培養(yǎng)裝置(400))氣體進(jìn)口連接處包括一個(gè)消毒隔離裝置，空氣過濾器(183)，以保證空氣消毒，氣體腔室最好能形成同中心循環(huán)的形式，氣體進(jìn)入在一側(cè)，而氣體出口按排在另一側(cè)。
細(xì)胞生長培養(yǎng)腔室(102)。包括一個(gè)擴(kuò)大的中心腔室(186)，延伸至其中央部位上方。它擁有一系列重要功能，其中一個(gè)重要功能就是提供培養(yǎng)腔室足夠的空間，以允許通過隔膜(188)用一個(gè)注射器(190)在培養(yǎng)腔室內(nèi)接種生物細(xì)胞。一個(gè)通氣口或中央腔，管道(192)通過這個(gè)腔延伸，穿過一個(gè)電磁閥(194)到達(dá)消毒口(196)，這個(gè)電磁閥位于主要盒子(110)前面板(138)，媒介供應(yīng)閥(134)具有同樣結(jié)構(gòu)。
媒介供應(yīng)管道(120)運(yùn)送培養(yǎng)媒介從媒介容器至細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)，培養(yǎng)媒介容器是堅(jiān)硬體，培養(yǎng)媒介含有加壓的空氣，來自空氣供應(yīng)管(200)，被連接到供應(yīng)口(202)，位于主要盒子(110)前面板(138)?？諝膺^濾器(203)消毒空氣，空氣供應(yīng)口(202)被自動(dòng)控制，被微處理器300分別在初始、接種、細(xì)胞成長期間。當(dāng)主要媒介供應(yīng)閥門(134)開放時(shí)，壓力化的成長媒介提供所需要的壓力轉(zhuǎn)移媒介通過細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)。
連線(204)內(nèi)部連接，補(bǔ)給盒(112)和主要盒子(110)。這根線短于媒介供應(yīng)管(120)，空氣供應(yīng)管(200)長度，以起到保護(hù)作用。
后面板(138)上裝有微處理器(206)，接口(206)，固定在凹槽(208)內(nèi)。
微處理器芯片可以記錄多種參數(shù)，包括媒介流速、氣體混合和流速、培養(yǎng)溫度等，同樣也可以預(yù)置操作程序。這個(gè)微處理器芯片還可以記錄突然的停機(jī)或中斷發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間，并且具有自動(dòng)記憶功能，可以從一臺(tái)機(jī)器轉(zhuǎn)換到另一臺(tái)控制機(jī)器，而不會(huì)發(fā)生中斷或故障，有極好的相容性。
一種適合的記憶裝置(206)，可以從TXN購買，它只有硬幣大小，它可以被回憶和短暫更新，被任何物理接觸裝置，任何部位帶有讀和寫裝置，無任何電子連接，讀/寫部位可能是細(xì)棒(502)。
圖7中處理裝置(300)，連接和形成界面與可移動(dòng)裝置(100)在起初細(xì)胞接種和介入過程，和最后細(xì)胞收獲階段。
處理裝置(300)，包括一個(gè)可以移開、長方形的平臺(tái)(304)，它主要是接收和支持主要盒子(110)，還包括一個(gè)頂架(306)，用來接收和支持補(bǔ)給盒(112)，包括電磁閥驅(qū)動(dòng)器308，310，312，314，用來控制電磁閥134，136，140，194，來自可移動(dòng)盒100，當(dāng)可移動(dòng)盒的主要盒子(110)被妥善連接平臺(tái)(304)后。處理裝置(300)的頂架(306)用來支撐可移動(dòng)盒上的兩個(gè)試劑袋(214)和(216)(沖洗培養(yǎng)腔，收獲細(xì)胞)，試劑袋(214)和(216)被連接到管道(218)和(220)，以及一個(gè)普通管道(222)至細(xì)胞培養(yǎng)腔室擴(kuò)大的腔(186)，管道(218)和(220)通過第一和第二試劑閥(224)和(226)，位于主要盒子(110)后面板(138)。電磁閥驅(qū)動(dòng)裝置(316)和(317)控制兩個(gè)試劑閥(224)和(226)。
圖8中平臺(tái)(304)，被一個(gè)主要支持桿(318)支撐，位于平臺(tái)中央，兩個(gè)輔助支撐桿(320a)和(320b)，位于平臺(tái)后拐角，接合裝置(322)連接主支撐桿頂端和平臺(tái)底端。球形接合裝置(324a)和(324b)連接(320a)和(320b)到平臺(tái)，接合裝置允許平臺(tái)限制性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主支撐桿底部被固定在處理裝置(300)的基部(326)，輔助支撐桿(320a)和(320b)被固定在輪子(328a)和(328b)外周，輪子在基部作園周運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)馬達(dá)(330a)和(330b)驅(qū)動(dòng)輪子(328a)和(328b)做180°回返運(yùn)動(dòng)。因此平臺(tái)(304)以及可移動(dòng)裝置的主要盒子被帶動(dòng)回返運(yùn)動(dòng)。主要用于細(xì)胞接種時(shí)，均勻分布接種細(xì)胞至細(xì)胞床。平臺(tái)調(diào)零位置，是平臺(tái)處于水平位置。在起初接種細(xì)胞和分布細(xì)胞到細(xì)胞培養(yǎng)腔室過程中，電磁閥驅(qū)動(dòng)裝置(308)、(310)、(312)和(314)分別控制(134)、(136)、(140)、(194)電磁閥。
與此同時(shí)，可移動(dòng)的平臺(tái)(304)按照預(yù)置的程序有次序地控制傾斜位置。
系統(tǒng)運(yùn)行程序包括首先選擇運(yùn)送培養(yǎng)媒介從媒介容器(104)輸送到培養(yǎng)腔室(102)。然后接種細(xì)胞到培養(yǎng)腔室。然后均勻分布接種細(xì)胞至細(xì)胞床(114)。最后完成灌注媒介劑到培養(yǎng)腔室圖9——圖11中培養(yǎng)裝置(400)包括兩個(gè)分離的接受部份。第一個(gè)接受部份(404)-＞用來放置可移動(dòng)裝置(100)的主要盒子(110)，其中包含細(xì)胞培養(yǎng)腔室(102)，在規(guī)定的37℃溫度培養(yǎng)，還包括合適的界面控制可移動(dòng)裝置的生長媒介供應(yīng)閥門(134)，以此，在規(guī)定的灌注速率下灌注生長培養(yǎng)媒介。以及提供氧氣和其他氣體到可移動(dòng)裝置的氣體腔室(118)。第二個(gè)接受部位(406)-＞用來放置可移動(dòng)裝置(110)的補(bǔ)給盒(112)，包含成長媒介容器(104)，被規(guī)定在4℃溫度下保存。兩個(gè)接受部位被按排相鄰側(cè)面。隔開的前門(408)，用來隔離外面環(huán)境。微開關(guān)(409)，標(biāo)測盒子是否安放妥當(dāng)。第一個(gè)接受部位(404)，包括一個(gè)傳統(tǒng)電熱加熱裝置(410)和輔助風(fēng)扇(412)，熱電偶和反饋性控制設(shè)備，保持在恒定溫度。第二個(gè)接受部位包括熱電制冷裝置(414)和輔助風(fēng)扇(416)，恒溫器和反饋控制裝置保持4℃恒溫?？刂泼姘?418)在第一個(gè)接受裝置(404)后壁，帶有磁電驅(qū)動(dòng)裝置(420)，控制媒介電磁閥(134)，同時(shí)還帶有滴液探測儀(dripdetector)(402)，它放置在滴液腔(144)，它持續(xù)監(jiān)測、保持適當(dāng)?shù)牧魉?，不致于過速，控制流體速度的電磁驅(qū)動(dòng)裝置(420)，控制媒介流動(dòng)速度，因?yàn)樵诩?xì)胞成長過程中，成長媒介沒有作為產(chǎn)生氧的來源，媒介的流速可以控制在非常慢的速度，它會(huì)更適合于很多細(xì)胞的培養(yǎng)。一個(gè)空氣供應(yīng)連接口(422)自動(dòng)連接可移動(dòng)盒的空氣供應(yīng)口(202)。壓縮的空氣由適合的泵產(chǎn)生，通過這個(gè)口而抵達(dá)媒介容器(104)，在細(xì)胞培養(yǎng)過程中。此外，氣體供應(yīng)連接口(424)和氣體排出連接口(426)被自動(dòng)連接至可移動(dòng)盒的氣體入口(172)和氣體出口(182)，在培養(yǎng)過程中提供所需要的混合空氣至氣體腔室(118)。在第一個(gè)可接受裝置(404)后面板(418)，安裝可讀/寫裝置(428)，它不但可以更新以前的信息和貯存現(xiàn)在的信息到記憶裝置(206)(位于主要盒子(110)后面板(138))。當(dāng)主要盒子(110)放置妥當(dāng)在第一個(gè)可接受部位，可讀/寫裝置更新貯存在貯存裝置內(nèi)的信息，并探測規(guī)定的溫度和時(shí)間參數(shù)給培養(yǎng)箱，以適合不同細(xì)胞生長。在培養(yǎng)過程中，熱和冷裝置可以自動(dòng)設(shè)置，自動(dòng)報(bào)警。在培養(yǎng)時(shí)間(預(yù)先設(shè)定)到達(dá)時(shí)，也會(huì)自動(dòng)報(bào)警。可讀/寫裝置(428)貯存下列信息于貯存裝置(206)。培養(yǎng)箱開始及結(jié)束的時(shí)間。在培養(yǎng)過程中發(fā)生的任何突發(fā)事件，如仃電、警報(bào)等。定量的培養(yǎng)媒介使用量。培養(yǎng)箱培養(yǎng)結(jié)束時(shí)間。
在收獲細(xì)胞程序(細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)束)中可移動(dòng)盒(100)從培養(yǎng)裝置(400)移開，回到處理裝置(300)從細(xì)胞培養(yǎng)腔(102)收獲細(xì)胞，通過控制電磁驅(qū)動(dòng)裝置(312)、(314)、(316)、(317)控制性釋放收獲閥門(140)，中央腔閥門(194)，第一試劑閥門(224)和第二試劑閥門(226)，通過控制性傾斜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(304)。上述程序序列為從培養(yǎng)腔室(102)排出細(xì)胞及媒介到收獲袋(108)。然后從試劑袋(214)和(216)導(dǎo)引出過量的試劑到培養(yǎng)腔室，以保證所有在細(xì)胞培養(yǎng)腔的細(xì)胞回到收獲袋。
收獲細(xì)胞時(shí)的洗液有Hank’s buffered saline solution about 140ml.主Trypsin(胰旦白酶)about 70ml。
管理系統(tǒng)(500)連接處理裝置(300)，包括下列功能■設(shè)備狀態(tài)及操作步驟■設(shè)置并控制可移動(dòng)盒(100)的所有電磁閥■閱讀裝置上的所有傳感器■閱讀貯存裝置(206)內(nèi)的所有信息■各種報(bào)警狀態(tài)■各種操作程序的實(shí)施序列連接培養(yǎng)裝置(400)，包括下列功能■裝置的狀態(tài)及其控制設(shè)定■閱讀裝置上各種傳感器■閱讀貯存裝置(206)內(nèi)的所有信息
■監(jiān)測各種狀態(tài)并設(shè)置報(bào)警■設(shè)定操作程序序列打印機(jī)可以打印所有操作程序。
管理系統(tǒng)(500)的其他功能■在細(xì)胞培養(yǎng)過程開始前，可以裝載病人資料至可移動(dòng)盒記憶貯存裝置(206)■生長培養(yǎng)哪些病人的細(xì)胞■培養(yǎng)生長哪些類型細(xì)胞■使用的是什么類型和號(hào)碼的可移動(dòng)盒■使用的是什么培養(yǎng)液，使用的是什么沖洗液■準(zhǔn)確的時(shí)間和日期■規(guī)定的程序(培養(yǎng)溫度和期限)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種生物技術(shù)裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)裝置，更具體地說，這是人體干細(xì)胞或/和人體造血干細(xì)胞成長的培養(yǎng)裝置，在生物反應(yīng)器中各種不同類型的細(xì)胞被同步培養(yǎng)，使?fàn)I養(yǎng)液和生長因子持續(xù)保持在適當(dāng)?shù)乃?，同時(shí)除去不需要的代謝產(chǎn)物，這種成功同步培養(yǎng)多種類型細(xì)胞的裝置和方法，可以在體外重建人體造血組織，這種裝置可以廣泛應(yīng)用于各種臨床生物治療、骨髓移植和造血干細(xì)胞移植中。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，采用本發(fā)明方法和裝置培養(yǎng)所需要的血細(xì)胞數(shù)量約100～1000億細(xì)胞/每位病人，應(yīng)限制的密度范圍為10億細(xì)胞/每升培養(yǎng)液，扁平狀生物反應(yīng)器透氣防水半透膜與細(xì)胞床保持較短距離，系統(tǒng)允許不同的灌注率，從幾乎停滯到高速灌注，富含氧氣的培養(yǎng)營養(yǎng)媒介保持恒定和不斷交換，采用無菌導(dǎo)管連接技術(shù)可以大大減少培養(yǎng)物污染的機(jī)會(huì)。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，生物細(xì)胞接種、培養(yǎng)、生長在一個(gè)封閉的可移動(dòng)裝置中，該裝置與外周環(huán)境隔絕，處于無菌狀態(tài)，可移動(dòng)裝置包括(1)細(xì)胞成長腔室—細(xì)胞保存和成長；(2)媒介容器—攜帶一定數(shù)量的合適培養(yǎng)媒介；(3)棄液容器—從培養(yǎng)腔室中抽出的已耗盡的培養(yǎng)液，上述裝置連接成封閉的循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)還包括一個(gè)細(xì)胞收獲腔室，可以專門用來收獲來自細(xì)胞培養(yǎng)腔室的細(xì)胞和培養(yǎng)媒介。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，采用儀器控制，通過持續(xù)灌注、培養(yǎng)箱、細(xì)胞收獲程序進(jìn)行自動(dòng)控制和管理，以微處理器為控制裝置，微處理器提供一種支持，當(dāng)操作平臺(tái)從可移動(dòng)裝置上移走時(shí)，存在一個(gè)可移除的控制系統(tǒng)，可移動(dòng)裝置的媒介流體通道上安裝一個(gè)流體驅(qū)動(dòng)裝置，控制器控制流體灌注至細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在預(yù)先探測好的數(shù)據(jù)情況下，即使移除控制裝置，流體驅(qū)動(dòng)裝置依然會(huì)按照預(yù)定的速度灌注，控制裝置還包括一個(gè)流體傳感器，這樣可以測定流量的速度并可以反射性調(diào)節(jié)流量和流速，控制裝置分為兩個(gè)部份一個(gè)部份裝在可移動(dòng)裝置上，僅起支持作用，有插口和主控制裝置連接，在主控制裝置調(diào)試設(shè)置參數(shù)后，可以執(zhí)行上述指示，這個(gè)部份簡單，僅為一個(gè)普通DSP，能執(zhí)行操作指令并記錄部份數(shù)據(jù)，另一部份主控制裝置為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，為一個(gè)操作平臺(tái)，管理所有的裝置，可以是電腦或者大容器DSP，有插頭與可移動(dòng)裝置、培養(yǎng)箱或細(xì)胞收獲裝置相連接，并設(shè)置多種參數(shù)，有較大空間可以記錄全部過程及參數(shù)。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，可移動(dòng)裝置包括一個(gè)細(xì)胞接種口，通過這個(gè)接種口，一定數(shù)量的生物細(xì)胞可以接種到細(xì)胞培養(yǎng)腔，控制裝置控制流體驅(qū)動(dòng)裝置，在接種細(xì)胞到培養(yǎng)腔室后，輸入培養(yǎng)液到培養(yǎng)腔，在結(jié)束這個(gè)程序后，培養(yǎng)腔內(nèi)會(huì)殘留一些氣泡，在預(yù)先設(shè)置的程序，控制裝置會(huì)自動(dòng)去除這些氣泡，并混勻生物細(xì)胞，使之穩(wěn)固地分布在細(xì)胞培養(yǎng)腔室，在混合過程被完成，控制單元發(fā)出指令操控液體驅(qū)動(dòng)裝置，灌注培養(yǎng)液至培養(yǎng)腔室，從而去除這些泡沫。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明創(chuàng)新的裝置包括兩個(gè)可以分開的盒子，第一個(gè)盒子為細(xì)胞培養(yǎng)腔室，第二個(gè)盒子為培養(yǎng)液容器，培養(yǎng)箱裝置包括可容納第一個(gè)盒子和第二個(gè)盒子容積和位置的單元或者部件，第一個(gè)盒子和第二個(gè)盒子有不同的溫度調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)不同的溫度。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明的技術(shù)特征是，可移動(dòng)裝置包括一個(gè)媒體通道—塑料管和相關(guān)的連接，用流體控制裝置控制，可控制裝置可以在細(xì)胞培養(yǎng)腔內(nèi)作為細(xì)胞收獲的場所連接細(xì)胞接收袋和培養(yǎng)腔室，然后控制流體驅(qū)動(dòng)裝置，調(diào)整不同的流速，將培養(yǎng)媒介和生物細(xì)胞通過細(xì)胞收獲口，從細(xì)胞培養(yǎng)腔室中抽出至收集袋，控制裝置連續(xù)灌注試劑到細(xì)胞培養(yǎng)腔室，通過細(xì)胞收獲口驅(qū)趕另外附著于細(xì)胞床上的細(xì)胞至收獲容器，可移動(dòng)裝置攜帶一個(gè)記憶裝置，以貯存可移動(dòng)裝置的信息和歷史資料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物技術(shù)裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物醫(yī)學(xué)裝置。更具體地說，這是人體干細(xì)胞或/和人體造血干細(xì)胞成長的培養(yǎng)裝置，在生物反應(yīng)器中各種不同類型的細(xì)胞被同步培養(yǎng)，使?fàn)I養(yǎng)液和生長因子持續(xù)保持在適當(dāng)?shù)乃?，同時(shí)除去不需要的代謝產(chǎn)物，這種成功同步培養(yǎng)多種類型細(xì)胞的裝置和方法，可以在體外重建人體造血組織。這種裝置可以廣泛應(yīng)用于各種臨床生物治療、骨髓移植和造血干細(xì)胞移植中。
文檔編號(hào)C12M3/00GK1740314SQ20051002802
公開日2006年3月1日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者高春平 申請人:高春平