專利名稱：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)儀器的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著慢性與退行性疾病的大量增加，用傳統(tǒng)藥物、手術(shù)治療已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)的醫(yī)療需求。基于干細(xì)胞技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)興起，有望帶來(lái)第三次醫(yī)療革命，為人類的健康需求提供新型的解決方案。干細(xì)胞與相關(guān)重編程技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了干細(xì)胞科技的發(fā)展。新型體細(xì)胞重編程技術(shù)對(duì)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展具有重要意義，并且已成為干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域熱點(diǎn)。重編程技術(shù)的優(yōu)化以及重編程細(xì)胞的定向分化技術(shù)上的突破將進(jìn)一步推動(dòng)干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。通過(guò)特定的基因組合與轉(zhuǎn)染可以將已分化的體細(xì)胞誘導(dǎo)重編程為多潛能干細(xì)胞( iPS),是近年來(lái)干細(xì)胞研究領(lǐng)域最令人矚目的一項(xiàng)新的干細(xì)胞制造技術(shù)。與胚胎干細(xì)胞 (ES)不同，iPS細(xì)胞的制造不需要?dú)p胚胎，因而不會(huì)涉及更多的倫理學(xué)問(wèn)題。iPS的出現(xiàn)不僅為體細(xì)胞重編程去分化機(jī)制的研究注入了新的活力，而且為疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)機(jī)制研究與特異的細(xì)胞治療，特別是再生醫(yī)學(xué)帶來(lái)新的曙光。iPS細(xì)胞在形態(tài)學(xué)、表觀遺傳學(xué)、全基因表達(dá)譜以及細(xì)胞類型特異的分化潛能方面與ES細(xì)胞極其相似，并且個(gè)體特異來(lái)源的iPS細(xì)胞尚不涉及免疫排斥問(wèn)題，所以iPS具備成為細(xì)胞治療以及組織器官再生最有前景的種子細(xì)胞。研究表明，一些遺傳缺陷性疾病患者的體細(xì)胞也可通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法重編程為iPS細(xì)胞，這將對(duì)通過(guò)體外細(xì)胞培養(yǎng)研究某些遺傳疾病的發(fā)病機(jī)制提供了希望。國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)iPS研究的廣泛關(guān)注，源于iPS及其相關(guān)技術(shù)能夠通過(guò)產(chǎn)生功能性細(xì)胞為移植提供種子細(xì)胞，從而治療一些傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)手段無(wú)法根治的疾病，如部分血液系統(tǒng)疾病，糖尿病及某些神經(jīng)性疾病等。由iPS技術(shù)和相關(guān)技術(shù)體系獲得的具有治療作用的功能性細(xì)胞將在臨床應(yīng)用、工業(yè)化抗體與蛋白生產(chǎn)中發(fā)揮作用，對(duì)于科學(xué)研究和國(guó)家新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用將具有無(wú)可替代的作用。功能性細(xì)胞的研究也將涉及到生物、醫(yī)學(xué)、材料等各個(gè)科研領(lǐng)域，它的發(fā)展將帶動(dòng)以上科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)展。功能性細(xì)胞的產(chǎn)業(yè)化，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，也是未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。所以，功能性細(xì)胞獲得的核心技術(shù)體系的建立具有其國(guó)家利益與需求的必要性。如何簡(jiǎn)單、高效的制造iPS將是制約iPS技術(shù)向前沿發(fā)展的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)，避免人為操作的誤差和繁瑣及由此引發(fā)的污染和效率低下等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，包括相互連接的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)、操作室以及與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)、操作室分別連接的控制系統(tǒng)，
所述的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)箱以及與培養(yǎng)箱相連的培養(yǎng)箱控制室，培養(yǎng)箱內(nèi)包括設(shè)置有至少一個(gè)用于固定培養(yǎng)容器的培養(yǎng)容器固定塊的培養(yǎng)裝置、培養(yǎng)容器蓋自動(dòng)啟合系統(tǒng)、培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)、數(shù)字溫控系統(tǒng)和至少一個(gè)傳感器； 培養(yǎng)箱控制室包括氣流凈化與引入系統(tǒng)和培養(yǎng)箱數(shù)字動(dòng)力系統(tǒng)； 操作室內(nèi)包括條碼自動(dòng)錄入系統(tǒng)、自動(dòng)換液系統(tǒng)和細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)； 所述培養(yǎng)箱和操作室之間設(shè)有隔離板，隔離板上設(shè)有獨(dú)立自動(dòng)門(mén)控系統(tǒng)，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)通過(guò)培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)控制培養(yǎng)容器沿X軸方向通過(guò)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)在培養(yǎng)裝置和操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。作為一種優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)容器為培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。作為一種優(yōu)選方案，自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)為相互連接的上下兩層，上層為培養(yǎng)箱，下層為培養(yǎng)裝置控制室。作為一種優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)裝置為環(huán)形旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)裝置。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)裝置包括至少一層的培養(yǎng)板，每層培養(yǎng)板上設(shè)有至少一個(gè)固定有一個(gè)或多個(gè)培養(yǎng)容器的培養(yǎng)容器固定塊，每層培養(yǎng)板對(duì)應(yīng)一個(gè)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)通過(guò)培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)控制培養(yǎng)板沿X軸方向通過(guò)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)在培養(yǎng)箱與操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)裝置包括8 20層的培養(yǎng)板。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)裝置設(shè)有轉(zhuǎn)軸，培養(yǎng)板與轉(zhuǎn)軸連接，在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下整體旋轉(zhuǎn)或者單層旋轉(zhuǎn)。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述培養(yǎng)箱數(shù)字動(dòng)力系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制為培養(yǎng)裝置提供動(dòng)力的電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括與電機(jī)連接的帶有螺紋的驅(qū)動(dòng)桿、與驅(qū)動(dòng)桿螺紋咬合的齒輪，所述齒輪的軸心與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)；或者
所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括與電機(jī)連接的齒輪組，齒輪組的主齒輪的軸心與電機(jī)連接，齒輪組的另一齒輪的軸心與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)；或者
所述的驅(qū)動(dòng)裝置為培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸一端直接與電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)。作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字溫控系統(tǒng)包括可控制溫度的均勻加熱裝置和溫控傳感器，溫控傳感器及均勻加熱裝置設(shè)置在培養(yǎng)箱內(nèi)，控制系統(tǒng)分別與溫控傳感器及均勻加熱裝置連接，根據(jù)溫控傳感器的的數(shù)據(jù)來(lái)控制均勻加熱裝置所提供的溫度。作為一種優(yōu)選方案，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)為二氧化碳培養(yǎng)系統(tǒng)，通過(guò)氣流凈化與弓I入系統(tǒng)向培養(yǎng)箱通入混合了空氣的二氧化碳。作為一種優(yōu)選方案，所述的氣流凈化與引入系統(tǒng)包括空氣凈化裝置、二氧化碳?xì)馄俊怏w加溫加濕與混合裝置、氣體均勻輸送裝置和氣體加壓裝置，空氣凈化裝置與二氧化碳?xì)馄颗c氣體加溫加濕與混合裝置連接，氣體加溫加濕與混合裝置還與氣體均勻輸送裝置和氣體加壓裝置連接，氣體均勻輸送裝置與培養(yǎng)箱連接，在空氣凈化裝置中經(jīng)過(guò)凈化的空氣與由二氧化碳?xì)馄刻峁┑亩趸荚跉怏w加溫加濕與混合裝置中加溫加濕及混合得到混合氣體，混合氣體通過(guò)氣體加壓裝置經(jīng)氣體均勻輸送裝置輸送到培養(yǎng)箱。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的培養(yǎng)箱后壁和/或側(cè)壁分布有至少一個(gè)小孔，所述氣體均勻輸送裝置與至少一個(gè)小孔連接，氣體均勻輸送裝置將混合氣體從小孔輸入培養(yǎng)箱。作為一種優(yōu)選方案，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室還包括滅菌系統(tǒng)，包括光滅菌裝置和/或氣體滅菌裝置，所述光滅菌裝置包括與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室連接的滅菌光源發(fā)生器，所述氣體滅菌裝置包括與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室連接的滅菌氣體輸送管。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的滅菌光源發(fā)生器為紫外光發(fā)生器，所述的滅菌氣體為環(huán)氧乙烷或臭氧。作為一種優(yōu)選方案，所述的培養(yǎng)容器蓋自動(dòng)啟合系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制的電機(jī)、與電機(jī)連接可沿Z軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂桿以及用于吸附培養(yǎng)容器蓋的吸引裝置，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂桿以及吸引裝置設(shè)置在培養(yǎng)容器的上方。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述吸引裝置包括通過(guò)電磁引力吸引經(jīng)過(guò)磁化處理的培養(yǎng)容器蓋的電磁引力吸引裝置；或者
所述吸引裝置包括通過(guò)負(fù)壓吸引住培養(yǎng)容器蓋的負(fù)壓吸引裝置。作為一種優(yōu)選方案所述的培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制的電機(jī)以及由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并控制培養(yǎng)板沿X軸方向在自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的培養(yǎng)板驅(qū)動(dòng)裝置。作為一種優(yōu)選方案所述的條碼錄入系統(tǒng)，包括有控制系統(tǒng)控制的沿Z軸及X軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂、與條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂連接的條碼掃描頭，所述條碼掃描頭在條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂的控制下沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，可到達(dá)培養(yǎng)板伸入操作室后在X軸的位移范圍。作為一種優(yōu)選方案所述的換液系統(tǒng)包括設(shè)有廢液吸液模塊的廢液自動(dòng)清除系統(tǒng)和設(shè)有培養(yǎng)基加液模塊的培養(yǎng)基自動(dòng)添加系統(tǒng)，以及由控制系統(tǒng)控制可沿Z軸及Y軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂，廢液吸液模塊與培養(yǎng)液加液模塊分別設(shè)置在換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂的下方，可上吸和下推一定體積的液體，廢液吸液模塊與培養(yǎng)液加液模塊在X軸上的位置，在培養(yǎng)板伸入操作室后在X軸的位移范圍內(nèi)。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的培養(yǎng)基自動(dòng)添加系統(tǒng)還包括培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)基供應(yīng)管路、培養(yǎng)因子供應(yīng)管路以及混合器，培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的培養(yǎng)基供應(yīng)管路與混合器輸入端連接，培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的培養(yǎng)因子供應(yīng)管路與混合器輸入端連接，混合器輸出端通過(guò)定量液體驅(qū)動(dòng)裝置與培養(yǎng)液加液模塊連接；
所述的廢液自動(dòng)清除系統(tǒng)還包括通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的代謝廢物排放管與廢液吸液模塊連接的廢液池；
所述液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述培養(yǎng)液加液模塊與廢液吸液模塊可拆卸更換。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案培養(yǎng)液加液模塊與廢液吸液模塊還設(shè)有液面?zhèn)鞲衅饕约案鶕?jù)液面?zhèn)鞲衅鞯膫鞲行畔⑸衔拖峦埔后w的獨(dú)立的微量泵。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述混合器為具有三條通路的三通裝置，上面兩通分別連接培養(yǎng)基管路和培養(yǎng)因子管路，混合器內(nèi)置有可控制攪拌速度的攪拌器，所述攪拌器為由電磁發(fā)生器提供動(dòng)能的磁力攪拌器，或者是由電機(jī)控制的機(jī)械攪拌器，混合的液體向混合器的下面通路由定量液體驅(qū)動(dòng)裝置將液體定量輸送到培養(yǎng)液加液模塊，定量液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。作為一種優(yōu)選方案所述誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)還包括與自動(dòng)換液系統(tǒng)連接的清洗系統(tǒng)，所述清洗系統(tǒng)包括清洗槽、加液管、清洗噴頭、排污管道和動(dòng)力裝置。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的清洗槽為置于換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂下方的容器，清洗槽包括吸液頭清洗槽和添加頭清洗槽，廢液吸液模塊做向下的Z軸運(yùn)動(dòng)，可與吸液頭清洗槽完全成蓋合結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)基加液模塊做向下的Z軸運(yùn)動(dòng)，可與添加頭清洗槽完全成蓋合結(jié)構(gòu)，吸液頭清洗槽內(nèi)還設(shè)有沿X軸或Y軸的可伸縮第一噴頭和儲(chǔ)水裝置，添加頭清洗槽內(nèi)設(shè)有沿X軸或Y的可伸縮第二噴頭，第一噴頭、第二噴頭以及儲(chǔ)水裝置通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的管道與清洗液存儲(chǔ)裝置連接，吸液頭清洗槽與添加頭清洗槽的底部均設(shè)有排液口，所述排液口通過(guò)管道與廢液池連接，所述液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。作為一種優(yōu)選方案所述細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)包括沿Z軸和Y軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂、物鏡與自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、熒光激發(fā)光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、濾光轉(zhuǎn)輪和圖像采集系統(tǒng)，觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂由控制系統(tǒng)控制，實(shí)時(shí)在線對(duì)培養(yǎng)容器中細(xì)胞進(jìn)行觀測(cè)。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂上固定有“C”型臂，“C”型臂上端是普光照明系統(tǒng)，下端安裝有物鏡與自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)、熒光激發(fā)光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、濾光轉(zhuǎn)輪和圖像采集系統(tǒng)。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述“ C，，型臂下方還設(shè)置有滑槽，所述滑槽具有一個(gè)垂直的主槽以及與主槽相連的水平設(shè)置的多個(gè)副槽，主槽上端與“ C，，型臂連接，副槽一端與主槽連接，另外一端緊靠隔離板。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述成像系統(tǒng)為CCD成像系統(tǒng)或CMOS成像系統(tǒng)，或者是 PMT成像系統(tǒng)。作為一種優(yōu)選方案所述的培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元存放在0 8°C保存。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元存放在4°C 保存。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的操作室還包括與控制系統(tǒng)連接用于提供0 8°C 存儲(chǔ)環(huán)境的制冷設(shè)備。作為一種優(yōu)選方案所述的控制系統(tǒng)，包括人機(jī)對(duì)話操作面板、控制面板、傳感器系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、控制電路系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的人機(jī)對(duì)話操作面板，可以進(jìn)行自檢、報(bào)警、信息錄入、運(yùn)行程序設(shè)置、預(yù)覽和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案所述的傳感器系統(tǒng)與設(shè)置在自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的傳感器連接，所述傳感器包括二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、粉塵傳感器、PH傳感器、細(xì)菌檢測(cè)傳感器、培養(yǎng)容器占位傳感器和/或故障傳感器。本發(fā)明專利能高效、全自動(dòng)化、無(wú)人值守的將體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPS，本發(fā)明集自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)、代謝產(chǎn)物自動(dòng)清理、新培養(yǎng)基自動(dòng)添加、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、圖像分析、壞皿標(biāo)注、數(shù)據(jù)歸類整理等功能于一體，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)，避免人為操作的誤差和繁瑣及由此引發(fā)的污染和效率低下等問(wèn)題，而發(fā)明的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)制造系統(tǒng)。


圖1 儀器的正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 儀器的冠狀面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3 培養(yǎng)箱底面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4:換液系統(tǒng)示意圖； 圖5 =CCD型細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)示意圖； 圖6 液體傳輸系統(tǒng)示意圖； 圖7人機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行程序。
權(quán)利要求
1.一種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，包括相互連接的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)、操作室以及與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)、操作室分別連接的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)箱以及與培養(yǎng)箱相連的培養(yǎng)箱控制室，培養(yǎng)箱內(nèi)包括設(shè)置有至少一個(gè)用于固定培養(yǎng)容器的培養(yǎng)容器固定塊的培養(yǎng)裝置、培養(yǎng)容器蓋自動(dòng)啟合系統(tǒng)、培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)、數(shù)字溫控系統(tǒng)和至少一個(gè)傳感器；培養(yǎng)箱控制室包括氣流凈化與引入系統(tǒng)和培養(yǎng)箱數(shù)字動(dòng)力系統(tǒng)； 操作室內(nèi)包括條碼自動(dòng)錄入系統(tǒng)、自動(dòng)換液系統(tǒng)和細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)；所述培養(yǎng)箱和操作室之間設(shè)有隔離板，隔離板上設(shè)有獨(dú)立自動(dòng)門(mén)控系統(tǒng)，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)通過(guò)培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)控制培養(yǎng)容器沿X軸方向通過(guò)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)在培養(yǎng)箱和操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)容器為培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)為相互連接的上下兩層，上層為培養(yǎng)箱，下層為培養(yǎng)裝置控制室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)裝置為環(huán)形旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)裝置包括至少一層的培養(yǎng)板，每層培養(yǎng)板上設(shè)有至少一個(gè)固定培養(yǎng)容器的培養(yǎng)容器固定塊，每層培養(yǎng)板對(duì)應(yīng)一個(gè)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)通過(guò)培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)控制培養(yǎng)板沿X軸方向通過(guò)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)在培養(yǎng)箱與操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)裝置包括8 20層的培養(yǎng)板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)裝置設(shè)有轉(zhuǎn)軸，培養(yǎng)板與轉(zhuǎn)軸連接，在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下整體旋轉(zhuǎn)或者單層旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)箱數(shù)字動(dòng)力系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制為培養(yǎng)裝置提供動(dòng)力的電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括與電機(jī)連接的帶有螺紋的驅(qū)動(dòng)桿、與驅(qū)動(dòng)桿螺紋咬合的齒輪，所述齒輪的軸心與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)；或者所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括與電機(jī)連接的齒輪組，齒輪組的主齒輪的軸心與電機(jī)連接，齒輪組的另一齒輪的軸心與培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)；或者所述的驅(qū)動(dòng)裝置為培養(yǎng)裝置的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸一端直接與電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)裝置旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字溫控系統(tǒng)包括可控制溫度的均勻加熱裝置和溫控傳感器，溫控傳感器及均勻加熱裝置設(shè)置在培養(yǎng)箱內(nèi)，控制系統(tǒng)分別與溫控傳感器及均勻加熱裝置連接，根據(jù)溫控傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)控制均勻加熱裝置所提供的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)為二氧化碳培養(yǎng)系統(tǒng)，通過(guò)氣流凈化與引入系統(tǒng)向培養(yǎng)箱通入混合了空氣的二氧化碳。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的氣流凈化與引入系統(tǒng)包括空氣凈化裝置、二氧化碳?xì)馄?、氣體加溫加濕與混合裝置、 氣體均勻輸送裝置和氣體加壓裝置，空氣凈化裝置與二氧化碳?xì)馄颗c氣體加溫加濕與混合裝置連接，氣體加溫加濕與混合裝置還與氣體均勻輸送裝置和氣體加壓裝置連接，氣體均勻輸送裝置與培養(yǎng)箱連接，在空氣凈化裝置中經(jīng)過(guò)凈化的空氣與由二氧化碳?xì)馄刻峁┑亩趸荚跉怏w加溫加濕與混合裝置中加溫加濕及混合得到混合氣體，混合氣體通過(guò)氣體加壓裝置經(jīng)氣體均勻輸送裝置輸送到培養(yǎng)箱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的培養(yǎng)箱后壁和/或側(cè)壁分布有至少一個(gè)小孔，所述氣體均勻輸送裝置與至少一個(gè)小孔連接，氣體均勻輸送裝置將混合氣體從小孔輸入培養(yǎng)箱。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室還包括滅菌系統(tǒng)，包括光滅菌裝置和/或氣體滅菌裝置，所述光滅菌裝置包括與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室連接的滅菌光源發(fā)生器，所述氣體滅菌裝置包括與自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和/或操作室連接的滅菌氣體輸送管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的滅菌光源發(fā)生器為紫外光發(fā)生器，所述的滅菌氣體為環(huán)氧乙烷或臭氧。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的培養(yǎng)容器蓋自動(dòng)啟合系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制的電機(jī)、與電機(jī)連接可沿Z軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂桿以及用于吸附培養(yǎng)容器蓋的吸引裝置，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂桿以及吸引裝置設(shè)置在培養(yǎng)容器的上方。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述吸引裝置包括通過(guò)電磁引力吸引經(jīng)過(guò)磁化處理的培養(yǎng)容器蓋的電磁引力吸引裝置；或者所述吸引裝置包括通過(guò)負(fù)壓吸引住培養(yǎng)容器蓋的負(fù)壓吸引裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)包括由控制系統(tǒng)控制的電機(jī)以及由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并控制培養(yǎng)板沿X軸方向在自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)和操作室之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的培養(yǎng)板驅(qū)動(dòng)裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的條碼錄入系統(tǒng)，包括有控制系統(tǒng)控制的沿Z軸及X軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂、與條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂連接的條碼掃描頭，所述條碼掃描頭在條碼錄入運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂的控制下沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，可到達(dá)培養(yǎng)板伸入操作室后在X軸的位移范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的換液系統(tǒng)包括設(shè)有廢液吸液模塊的廢液自動(dòng)清除系統(tǒng)和設(shè)有培養(yǎng)基加液模塊的培養(yǎng)基自動(dòng)添加系統(tǒng)，以及由控制系統(tǒng)控制可沿Z軸及Y軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂，廢液吸液模塊與培養(yǎng)液加液模塊分別設(shè)置在換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂的下方，可上吸和下推一定體積的液體，廢液吸液模塊與培養(yǎng)液加液模塊在X軸上的位置，在培養(yǎng)板伸入操作室后在X軸的位移范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)基自動(dòng)添加系統(tǒng)還包括培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)基供應(yīng)管路、培養(yǎng)因子供應(yīng)管路以及混合器，培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的培養(yǎng)基供應(yīng)管路與混合器輸入端連接，培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的培養(yǎng)因子供應(yīng)管路與混合器輸入端連接，混合器輸出端通過(guò)定量液體驅(qū)動(dòng)裝置與培養(yǎng)液加液模塊連接；所述的廢液自動(dòng)清除系統(tǒng)還包括通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的代謝廢物排放管與廢液吸液模塊連接的廢液池；所述液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述培養(yǎng)液加液模塊與廢液吸液模塊可拆卸更換。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于培養(yǎng)液加液模塊與廢液吸液模塊還設(shè)有液面?zhèn)鞲衅饕约案鶕?jù)液面?zhèn)鞲衅鞯膫鞲行畔⑸衔拖峦埔后w的獨(dú)立的微量泵。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述混合器為具有三條通路的三通裝置，上面兩通分別連接培養(yǎng)基管路和培養(yǎng)因子管路，混合器內(nèi)置有可控制攪拌速度的攪拌器，所述攪拌器為由電磁發(fā)生器提供動(dòng)能的磁力攪拌器，或者是由電機(jī)控制的機(jī)械攪拌器，混合的液體向混合器的下面通路由定量液體驅(qū)動(dòng)裝置將液體定量輸送到培養(yǎng)液加液模塊，定量液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)還包括與自動(dòng)換液系統(tǒng)連接的清洗系統(tǒng)，所述清洗系統(tǒng)包括清洗槽、加液管、清洗噴頭、排污管道和動(dòng)力裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的清洗槽為置于換液運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂下方的容器，清洗槽包括吸液頭清洗槽和添加頭清洗槽，廢液吸液模塊做向下的Z軸運(yùn)動(dòng)，可與吸液頭清洗槽完全成蓋合結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)基加液模塊做向下的Z軸運(yùn)動(dòng)，可與添加頭清洗槽完全成蓋合結(jié)構(gòu)，吸液頭清洗槽內(nèi)還設(shè)有沿X軸或Y 軸的可伸縮第一噴頭和儲(chǔ)水裝置，添加頭清洗槽內(nèi)設(shè)有沿X軸或Y的可伸縮第二噴頭，第一噴頭、第二噴頭以及儲(chǔ)水裝置通過(guò)設(shè)有液體驅(qū)動(dòng)裝置的管道與清洗液存儲(chǔ)裝置連接，吸液頭清洗槽與添加頭清洗槽的底部均設(shè)有排液口，所述排液口通過(guò)管道與廢液池連接，所述液體驅(qū)動(dòng)裝置由控制系統(tǒng)控制。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)包括沿Z軸和Y軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂、物鏡與自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、熒光激發(fā)光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、濾光轉(zhuǎn)輪和圖像采集系統(tǒng)，觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂由控制系統(tǒng)控制，實(shí)時(shí)在線對(duì)培養(yǎng)容器中細(xì)胞進(jìn)行觀測(cè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于觀測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械臂上固定有“C”型臂，“C”型臂上端是普光照明系統(tǒng)，下端安裝有物鏡與自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)、熒光激發(fā)光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、濾光轉(zhuǎn)輪和圖像采集系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述“C”型臂下方還設(shè)置有滑槽，所述滑槽具有一個(gè)垂直的主槽以及與主槽相連的水平設(shè)置的多個(gè)副槽，主槽上端與“C”型臂連接，副槽一端與主槽連接，另外一端緊靠隔離板。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述成像系統(tǒng)為CCD成像系統(tǒng)或CMOS成像系統(tǒng)，或者是PMT成像系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元存放在O 8°C保存。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的培養(yǎng)基存儲(chǔ)單元、培養(yǎng)因子存儲(chǔ)單元存放在4°C保存。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的操作室還包括與控制系統(tǒng)連接用于提供0 8°C存儲(chǔ)環(huán)境的制冷設(shè)備。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)，包括人機(jī)對(duì)話操作面板、控制面板、傳感器系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、控制電路系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的人機(jī)對(duì)話操作面板，可以進(jìn)行自檢、報(bào)警、信息錄入、運(yùn)行程序設(shè)置、預(yù)覽和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器系統(tǒng)與設(shè)置在自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的傳感器連接，所述傳感器包括二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、粉塵傳感器、PH傳感器、 細(xì)菌檢測(cè)傳感器、培養(yǎng)容器占位傳感器和/或故障傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)儀器的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動(dòng)化擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)，包括相互連接的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)、操作室以及控制系統(tǒng)，所述的自動(dòng)化細(xì)胞擴(kuò)增與培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)箱以及與培養(yǎng)箱相連的培養(yǎng)箱控制室，培養(yǎng)箱內(nèi)包括設(shè)置有至少一個(gè)用于固定培養(yǎng)容器的培養(yǎng)容器固定塊的培養(yǎng)裝置、培養(yǎng)容器蓋自動(dòng)啟合系統(tǒng)、培養(yǎng)容器自動(dòng)彈出與閉合系統(tǒng)、數(shù)字溫控系統(tǒng)和至少一個(gè)傳感器；培養(yǎng)箱控制室包括氣流凈化與引入系統(tǒng)和培養(yǎng)箱數(shù)字動(dòng)力系統(tǒng)；操作室內(nèi)包括條碼自動(dòng)錄入系統(tǒng)、自動(dòng)換液系統(tǒng)和細(xì)胞在線觀測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明可以自動(dòng)將體細(xì)胞誘導(dǎo)為多能干細(xì)胞，可用于干細(xì)胞研究以及臨床干細(xì)胞治療。
文檔編號(hào)C12M3/00GK102174395SQ20111003286
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者列浦昌, 方志遠(yuǎn), 曾令文, 熊業(yè)華, 裴端卿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院