[发明专利]一种全自主细胞培养与分析载荷

说明书

本发明涉及细胞体外培养技术领域，特别涉及一种适用于空间生物实验的自动化细胞培养装置。一种全自主细胞培养与分析载荷，其技术方案是：包括控制单元、细胞培养及分析单元以及观测单元位于承载机构内部；电控单元用于向控制单元、细胞培养及分析单元以及观测单元提供直流电；细胞培养及分析单元用于对细胞灌溉培养、对培养液中的蛋白类因子的富集以及在线分析；控制单元集成1553B总线遥测接口，用于对细胞培养及分析单元内各组件进行监测和控制。本发明实现了自主式的细胞灌流培养和对相关蛋白类因子的培养及分析，装置的结构设计和电路设计符合空间搭载环境的热、力学性能和电磁兼容性能的相关要求。

技术领域

本发明涉及细胞体外培养技术领域，特别涉及一种适用于空间生物实验的自动化细胞培养装置。

背景技术

细胞体外培养技术是细胞生物学研究的基础，在生物技术研究领域占有十分重要的位置。常规的细胞培养使用细胞培养瓶、二氧化碳培养箱等装置来培养细胞，不能精确重现体内的微环境，且不适用于细胞长时间的在线观测。九十年代以年来微流控技术的发展为细胞培养提供了新的思路和方法。微流控芯片的通道尺寸一般在几十至几百微米，和细胞的尺寸大致相当，能够从空间和时间上对流体进行精确地控制，节省大量的试剂和细胞，具有传统细胞培养技术无可比拟的优势。微流控芯片上的细胞培养技术已经在细胞迁移、药物筛选、细胞分化等领域得到广泛应用。

针对芯片上的细胞培养，长时间和高通量是两个基本的要求，此外还有可控性、可观察性等多方面的要求。在培养过程中进行实时的形态观察，生化检测、微环境调控等操作时往往都会有污染的风险，同时也不利于保证实验的重复性和平行性，为实验带来了难度和风险。自动化的培养能够大大降低这些风险和难度，国内外一些基于微芯片的自动化细胞培养装置大多体积庞大、功耗高、价格昂贵，并受加工要求高等条件限制，很难满足空间搭载等实验环境对小型化、自动化、低功耗、高可靠性等要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够在空间及同等恶劣环境下自主控制细胞培养、蛋白类因子分析过程及在线观测的结构装置。

本发明的技术方案是：提供一种所述的全自主细胞培养与分析载荷，包括：电控单元、承载机构和位于所述承载机构内部的控制单元以及细胞培养及分析单元；

所述电控单元用于向所述控制单元和所述细胞培养及分析单元提供直流电；

所述细胞培养及分析单元用于进行细胞灌溉培养、对培养液中的蛋白类因子的富集以及在线分析；包括：注射泵、两个细胞培养模块、两个富集模块、两个分析模块以及废液收集模块；

所述注射泵用于将培养液注入至所述细胞培养模块内，其注射速度由所述控制单元控制；所述注射泵包含两组注射器，对外提供四路出液口，分别连接至两个细胞培养模块中的培养液入口，两组注射器各由一个直线电机独立驱动；

所述细胞培养模块用于培养细胞，通过设置在所述细胞培养模块中的温控组件对所述细胞培养模块进行温度控制，所述温控组件受控于所述控制单元；

所述富集模块用于对从所述细胞培养模块流入的培养液中所需检测的细胞因子进行持续富集；

所述分析模块用于对经所述富集模块富集后的培养液中的蛋白质因子进行检测，完成检测后，将培养液排放至所述废液收集模块；

所述富集模块利用磁片产生的磁场固定其中的超顺磁纳米颗粒-抗体偶联物，通过该偶联物对培养液中所需检测的细胞因子进行持续富集；

所述磁片在直线电机带动下靠近或远离富集模块，以产生或撤掉富集模块周围的磁场；所述直线电机受控于所述控制单元；

所述电控单元包括：锂电池和电源转换电路板；所述电源转换电路板采用DC-DC电平转换芯片和单刀双掷型继电器实现飞行器平台供电与备用锂电池供电之间的自主切换。