一种自动化细胞培养装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动化细胞培养装置，所述装置包括亚克力液压板、外框、实验平台、微流控芯片、加热片、温控模块、底板和电动升降台。本发明专利技术通过自动液体更换和温度控制，实现了对细胞培养过程的自动化；与显微镜配合使用，可通过显微镜采集细胞培养过程中的时序图像，结合图像处理软件，可实现细胞培养情况的实时监测。本发明专利技术装置可以实现对细胞培养环境的精细调节和控制，以促进细胞生长和实验结果的准确性。本发明专利技术在细胞培养、细胞冻融和其他相关生命科学领域具有广泛的应用前景。命科学领域具有广泛的应用前景。命科学领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化细胞培养装置


[0001]本专利技术涉及自动化细胞培养
，尤其涉及一种自动化细胞培养装置，旨在提高细胞培养的自动化水平和培养效率。

技术介绍

[0002]细胞培养技术是生命科学研究的基础，其应用范围十分广泛，包括但不限于疾病治疗、药物研发、基因编辑和组织工程等方面。细胞培养箱作为细胞培养技术中的重要装置，在维持细胞生长和发育过程中扮演着至关重要的角色。现有的细胞培养箱在模拟生物体内特定环境方面已经取得了很大的进展，可以精确地控制和维持细胞所需的环境条件，如适宜的温度、湿度、氧气、二氧化碳等。同时，细胞培养箱还可以通过自动化控制系统来监测和调整这些环境因素，以确保细胞的生长和发育在一个稳定的环境中进行。
[0003]然而，细胞在培养箱外部的操作和细胞培养液的更换仍然是一个问题。在这个过程中，细胞需要被取出并暴露在外部环境中，这可能会导致细胞环境的不稳定，从而影响细胞的生长和发育。为了解决这个问题，一些研究人员尝试将成像系统与细胞培养箱集成，以避免频繁开启培养箱和取出细胞的问题。这种集成延时成像系统可以通过对细胞状态的实时监测来提供更加精准的分析结果，并且无需将细胞取出培养箱，有效减少了对细胞环境的影响。然而，细胞培养液的更换仍然需要将细胞取出培养箱，这仍然是一个待解决的问题。因此，进一步改进细胞培养箱技术，使其能够在不影响细胞环境的情况下完成细胞培养液的更换，是当前细胞培养
中的一个重要研究方向。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种自动化细胞培养装置。该装置涉及多个领域，如微流控技术、机械设计、生物医学工程和计算机科学等。本专利技术通过综合应用这些技术，能够实现更加智能化和精准化的细胞培养和监测，为生物医学研究提供技术支持。本专利技术的装置不仅能够对细胞进行装载、培养环境控制，还具有细胞冻融液更换等多种功能，可以为科研人员提供更加便捷、高效的细胞培养操作平台。因此，本专利技术具有广泛的应用前景和商业价值。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]一种自动化细胞培养装置，包括底板、设于底板上的电动升降台，以及设于电动升降台上的实验平台；所述实验平台上部设有外框，所述外框固定于底板上，所述外框顶部设有亚克力液压板；所述实验平台上还设有若干凹槽，所述凹槽用于放置微流控芯片，所述的微流控芯片作为培养皿；所述亚克力液压板上设有若干通孔，所述通孔正对微流控芯片的出入口；所述亚克力液压板连接有液体管路，所述液体管路上配有注射泵，用于控制培养液的供给和排出；所述电动升降台用于带动实验平台上升直至所述微流控芯片与亚克力液压板接触并压紧之后，微流体芯片与液体管路完成连通。
[0007]上述技术方案中，进一步地，所述培养装置还包括温控模块，所述实验平台上设置
有加热片，所述温控模块通过传感器实时监测培养皿内的温度，并根据预设的温度范围自动调节加热片的发热功率，从而保持培养环境的恒定温度。为了提高温度控制的精度和稳定性，温控模块还可以采用PID控制算法对加热片的发热功率进行更加精细和快速的调节，从而使温度控制更加准确和稳定。
[0008]进一步地，所述实验平台上的凹槽内还设有LED照明灯，所述LED照明灯可以为显微镜提供足够的亮度和均匀的光线，通过控制LED照明灯的亮度和颜色温度还可满足不同细胞类型和实验需求的光照条件。LED照明灯作为一种冷光源，与传统的白炽灯相比，具有更低的温度和更长的寿命。冷光光源也有利于保持细胞的健康状态，避免了使用传统热光源可能产生的细胞损伤和影响。此外，LED照明灯也具有更加均匀的光线分布和更高的能效，可以显著降低实验操作的成本。同时，由于LED照明灯的低热量输出，可以减少对细胞的热应激影响，从而更好地保护细胞的生长和发育。
[0009]进一步地，所述注射泵用于控制培养液的供给和排出，具体方法为：注射泵推进时，培养液进入微流控芯片，注射泵回退时，培养液被抽出微流控芯片，培养液流入与流出的速度取决于注射泵推进与回退的速度。
[0010]进一步地，将所述自动化细胞培养装置与显微镜配合使用，实时获取细胞图像，从而对细胞生长状态进行观测和记录。显微镜系统集成了高灵敏度CCD相机，能够获取高质量的细胞图像。
[0011]更进一步地，本专利技术的自动化细胞培养装置通过与计算机通讯的图像传输接口，将采集的图像传输至计算机进行图像处理和分析。同时，显微镜具备自动对焦和自动曝光等功能，能够快速、精准地捕捉细胞图像，为细胞培养和实验提供了重要的技术支持。
[0012]计算机可基于装置实时反馈的图像信息进行图像处理和分析，如细胞数量、大小、形态等参数的自动化提取和分析，从而实现对细胞培养过程的实时监测和控制。
[0013]一种基于图像反馈的细胞培养环境控制及细胞培状态监测方法，包括以下步骤：
[0014]将所述自动化细胞培养装置连接到外置注射泵和计算机上，计算机获取细胞成像后，基于图像分析结果控制注射泵，自动实现细胞培养液的更新，以实现细胞培养环境的控制。同时，计算机根据预先设定的时间间隔，等间隔获取细胞图像，以保存细胞发育信息，以便对细胞状态进行监测和分析。该方法的优点在于通过图像分析和反馈机制，实现了对细胞培养环境的快速响应和准确控制，并且可以提供全面的细胞发育信息，便于实验人员对细胞状态进行监测和调整。
[0015]所述自动化细胞培养装置还可以用于细胞的冷冻和解冻。本专利技术装置可实现对细胞冷冻和解冻过程的自动化控制，具有高效、方便的特点。
[0016]在本专利技术中，针对细胞培养的不同目标，采用一种新型的定制培养皿—微流控芯片。采用微流控芯片培养皿代替传统圆形培养皿，以实现更加精准的细胞培养环境控制。由于微流控芯片具有微型化、高精度和可重复性等优点，因此可以在细胞培养和实验中发挥重要作用。为了实现不同的目标，可以采用不同结构的微流控芯片。
[0017]为了确保微流控芯片的性能和质量，提出以下设计约束：
[0018]微流控芯片的出入口总数不能超过6个。这是为了确保微流控芯片的设计简单和易于制造。其次，微流控芯片的出入口位置和尺寸需要固定，以确保稳定的操作和可重复性。微流控芯片的制作材质可选择PDMS等具备弹性的材料。统一微流控芯片与注射泵之间
的连接接口，采用按压操作完成微流控芯片的安装，方便装置的使用和操作。
[0019]实验平台上的凹槽尺寸比微流控芯片的尺寸略大(<0.5mm)，使得微流控芯片恰好能够放入凹槽，且不会发生偏移。微流控芯片放入凹槽后由电动升降台带动上升，直至微流控芯片与亚克力液压板接触并压紧，此时，微流控芯片的出入口与亚克力液压板下方的通孔正对，且接触面气密性得到保证，实现了一种方便、快捷的插拔式微流控芯片安装方式。
[0020]亚克力液压板上方设置有多个螺纹孔，螺纹孔与亚克力液压板下方的通孔相通，这些螺纹孔用于连接液体管路的一端，液体管路的另一端连接注射泵，从而实现注射泵与微流控芯片的连通，并可通过控制注射泵的推进与回退本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化细胞培养装置，其特征在于，包括底板、设于底板上的电动升降台，以及设于电动升降台上的实验平台；所述实验平台上部设有外框，所述外框固定于底板上，所述外框顶部设有亚克力液压板；所述实验平台上还设有若干凹槽，所述凹槽用于放置微流控芯片，所述的微流控芯片作为培养皿；所述亚克力液压板上设有若干通孔，所述通孔正对微流控芯片的出入口；所述亚克力液压板连接有液体管路，所述液体管路上配有注射泵，用于控制培养液的供给和排出；所述电动升降台用于带动实验平台上升至所述微流控芯片与亚克力液压板接触并压紧之后，微流体芯片与液体管路完成连通。2.根据权利要求1所述的一种自动化细胞培养装置，其特征在于，所述培养装置还包括温控模块，所述实验平台上设置有加热片，所述温控模块通过传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧泉，史振兴，张永兴，马志鹏，李江涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：