本实用新型涉及生物医疗技术领域，且特别涉及一种细胞微球培养系统。
背景技术：
现有技术中，存在一种利用细胞微球进行细胞培养的方式，即将细胞包含于微球之内，使微球成为细胞的载体。
现有的培养系统包括细胞培养舱，细胞培养舱容纳细胞培养液，用于对细胞微球进行收集和培养。细胞微球通过打印头打印而形成，细胞微球离开打印头之后进入细胞培养舱。细胞培养舱与外部环境接触，舱内的培养液容易滋生细菌，导致细胞污染，从而影响细胞的培养与存活。
亟待本领域技术人员解决的技术问题是，如何提供一种细胞微球培养系统，使其能够安全有效地对细胞进行培养。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的状态而做出本实用新型。本实用新型的目的在于提供一种细胞微球培养系统，其能够安全有效地对细胞进行培养。
提供一种细胞微球培养系统，其包括培养舱和打印头，所述打印头用于打印细胞微球，所述培养舱用于容纳并培养所述细胞微球，所述打印头能够伸入所述培养舱从而在所述培养舱的内部打印所述细胞微球以及能够离开所述培养舱，所述细胞微球培养系统还包括动力装置和密封装置，所述动力装置用于移动所述密封装置以密封所述培养舱的供所述打印头伸入的开口以及使所述开口敞开以供所述打印头伸入。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统还包括伸缩机构，所述伸缩机构连接于所述打印头，从而使所述打印头靠近或者远离所述培养舱。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统还包括注射器和供应管，所述注射器用于容纳打印材料，所述供应管连接所述注射器和所述打印头以将所述打印材料传递至所述打印头，所述供应管的至少连接于所述打印头的端部为软管。
在至少一个实施方式中，所述供应管全部为软管。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统包括至少两个所述注射器，所述至少两个注射器均连接于所述供应管。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统还包括密封装置座，当所述打印头打印所述细胞微球时，所述密封装置放置于所述密封装置座。
在至少一个实施方式中，所述密封装置座开设有消毒液槽，所述消毒液槽用于容纳消毒液，所述密封装置的至少一部分能够浸泡在所述消毒液中。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统还包括高压电源，所述高压电源通过电线与所述打印头电连接从而在所述打印头的附近提供高压静电场，离开所述打印头的打印材料在所述高压静电场的作用下形成细胞微球，所述电线与所述打印头连接的一端形成线圈，所述线圈套装于所述打印头并与所述打印头接触。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统包括搅拌叶片，所述搅拌叶片安装于所述培养舱的内部以用于搅拌所述细胞微球。
在至少一个实施方式中，所述细胞微球培养系统包括交联剂供应组件和清洗剂供应组件，所述交联剂供应组件用于向所述培养舱供应交联剂，所述清洗剂供应组件用于向所述培养舱供应清洗剂从而清洗所述交联剂。
上述技术方案至少能够获得以下有益效果：
通过自动化机械操作密封塞从而在打印完毕后及时、自动地密封培养舱，能够降低打印完毕后培养液和细胞受污染的风险，保证细胞的生长和存活质量，这有利于提高细胞微球培养系统的安全性和有效性。
上述技术方案还能够获得以下技术效果：
伸缩机构能够自动地移动打印头从而避免打印头对密封装置的移动造成阻碍。
供应管可以为软管，从而在打印头移动的过程中，供应管具有更好的变形能力以方便地跟随打印头移动。
密封装置在密封培养舱之前经过消毒处理，进一步降低培养舱内的培养液和细胞受污染的风险。
利用静电纺丝/静电喷雾原理，即通过高压静电场形成细胞微球，制备工艺和设备相对简单，能够方便地控制细胞微球的尺寸。
线圈套装于打印头，这样，能够更好地保证电线与打印头的接触。
搅拌叶片能够受驱动而在培养舱的内部搅拌细胞微球，从而利于细胞微球与培养液充分、均匀地接触从而与培养液交换营养，实现细胞的动态培养，还能够加速细胞微球与交联剂的接触从而保证交联固化效果。
交联剂供应组件和清洗剂供应组件有利于细胞微球的成型和清洁。
附图说明
图1为本公开提供的细胞微球培养系统的一个具体实施方式的示意图，示出打印过程中打印头伸入培养舱。
图2为图1中的细胞微球培养系统的示意图，示出打印完毕之后密封塞密封培养舱。
图3为本公开提供的细胞微球培养系统的另一个具体实施方式的示意图，示出细胞微球培养系统具有一个注射单元。
图4为图1中的细胞微球培养系统的密封塞和密封塞座的示意图。
图5为图3中的细胞微球培养系统的a部分的放大图。
附图标记说明：
1注射单元、11注射器、12注射泵、13供应管、2打印头、3培养舱、4机械手、41基部、42臂部、43夹爪、51密封塞、52密封塞座、520消毒液槽、6伸缩机构、71高压直流电源、72电线、720线圈、81搅拌叶片、82驱动电机、83交联剂供应组件、831交联剂罐、832交联剂动力源、84清洗剂供应组件、841清洗剂罐、842清洗剂动力源、851培养液入口、852培养液出口、91机架、92安装架。
具体实施方式
下面参照附图描述本实用新型的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的范围。
如图1至图3所示，本公开提供一种细胞微球培养系统，该细胞微球培养系统以打印和培养细胞微球的方式培养细胞。细胞微球例如可以为三维水凝胶微球，其可以为高压灭菌的水凝胶(例如包含海藻酸钠和明胶)与特定浓度的细胞悬液混合均匀的含细胞水凝胶。
在该实施方式中，细胞微球培养系统包括打印材料供应装置、打印头2、培养舱3和密封装置。打印材料供应装置容纳打印材料并将打印材料供应给打印头2，打印头2打印出细胞微球，培养舱3容纳细胞微球和培养液，密封装置用于在打印完毕之后密封培养舱3。下面详细介绍该细胞微球培养系统。
打印材料供应装置例如可以包括注射单元1和供应管13，注射单元1可以包括注射器11(使用前离线清洗灭菌)和注射泵12，供应管13连接注射器11和打印头2。注射器11内容纳打印材料(上述含细胞水凝胶)，注射泵12驱动注射器11推挤打印材料，从而使打印材料匀速地通过供应管13并从打印头2挤出。
利用注射泵12驱动注射器11有利于提高该细胞微球培养系统的自动化程度，当然，注射单元1还可以不包括注射泵12(如图3所示)，比如通过手动推送的方式驱动注射器11，或者采用其他能够提供恒定推挤速率的驱动装置驱动注射器11。
一个注射器11和一个注射泵12构成一个注射单元1，该细胞微球培养系统可以包括两个上述的注射单元1，两个注射单元1的注射器11均连接于供应管13。可以控制仅仅一个注射单元1工作，也可以控制两个注射单元1一同工作。
在使用过程中，如果其中一个注射单元1损坏，可以方便地利用另一个注射单元1而避免停机维修，不耽误打印进程。
注射泵12可以为医用注射泵。
在其他实施方式中，还可以包括三个及以上的注射单元1。
在图3示出的实施方式中，该细胞微球培养系统包括仅仅一个注射单元1。
打印材料供应装置不限于注射单元1，还可以具有其他的结构，比如包括容器和泵送组件等。
培养舱3可以设有开口，打印头2在培养舱3的外部安装并能够穿过该开口从而在培养舱3的内部打印细胞微球。培养舱3仅通过开口与外部环境连通，能够降低打印时培养液受污染的风险。
该细胞微球培养系统还可以包括伸缩机构6，伸缩机构6包括固定端和伸缩端，固定端用于与安装架92(下文详述)等安装，伸缩端连接于打印头2，从而伸缩端可以带动打印头2靠近培养舱3或者远离培养舱3。
伸缩机构6可以为伸缩压缸、电机等。
密封装置可以为密封塞51(可以为橡胶塞)、密封膜、密封罩等。
细胞微球培养系统还可以包括动力装置，动力装置用于移动密封装置。动力装置可以包括机械手4，机械手4可以具有六自由度。机械手4用于抓取密封装置，从而提高操作的自动化程度。例如，机械手4可以包括基部41、臂部42和夹爪43，臂部42的两端分别连接基部41和夹爪43，夹爪43用于抓取密封塞51，基部41用于安装于例如安装架92(下文详述)等。
机械手4还可以具有更少的自由度，比如仅能够在高度方向上移动，或者仅能够在高度方向上和水平方向上移动。
在其他实施方式中，动力装置还可以包括吸取部件，吸取部件通过吸取的方式移动密封装置，比如，采用吸盘替换上述夹爪43。
在其他实施方式中，动力装置还可以包括六轴机器人等。
如图1所示，打印开始之前，机械手4(夹爪43)将密封塞51从培养舱3移开，伸缩机构伸出从而打印头2穿过开口并进入培养舱3。如图2所示，打印完毕之后，伸缩机构缩回从而打印头2撤出培养舱3，机械手4(夹爪43)将密封塞51塞入开口。
通过自动化机械(机械手4)操作密封塞51从而在打印完毕之后及时、自动地密封培养舱3，降低打印完毕后培养液和细胞受污染的风险，保证细胞的生长和存活质量，提高该细胞微球培养系统的安全性和有效性。
当然，还可以通过该机械手4操作密封塞51在打印开始之前及时、自动地打开培养舱3。
伸缩机构6能够自动地移动打印头2从而避免打印头2对密封塞51的移动造成阻碍。
供应管13可以全部为软管，从而在打印头2移动的过程中，供应管13具有更好的变形能力以方便地跟随打印头2移动，避免供应管13打结。
在其他实施方式中，供应管13还可以为硬管和软管的组合，其中，软管位于供应管13连接打印头2的端部，而其他部分为硬管。这样，在打印头2移动的过程中，软管部分移动而硬管部分保持位置不变。
供应管13可以具有多个间隔开的定位位置，每个定位位置可以与锁扣连接，锁扣用于连接于例如安装架92(下文详述)等从而限制供应管13的位移。供应管13能够沿由多个定位位置(锁扣)形成的路径移动。这样，在移动打印头2的过程中，适当地限定供应管13的移动路径，有利于使细胞微球培养系统整体更加整洁。
上述锁扣例如可以为电线卡等。
细胞微球培养系统还可以包括密封装置座，比如密封塞座52(如图4所示)、密封膜座、密封罩座等，密封装置座用于放置密封装置。
如图4所示，密封塞座52用于放置密封塞51，密封塞座52还可以开设消毒液槽520，消毒液槽520用于容纳消毒液，密封塞51放置于密封塞座52时可以浸泡在消毒液槽520内。
密封塞51的至少一部分(用于密封的部分)可以浸泡于消毒液。
这样，密封塞51在密封培养舱3之前经过消毒处理，进一步降低培养舱3内的培养液和细胞受污染的风险。
应当理解，上述设置消毒液槽520的技术方案也适用于其他样式的密封装置和密封装置座。
细胞微球培养系统还可以包括高压直流电源71，高压直流电源71通过电线72与打印头2电连接从而在打印头2的附近提供高压静电场，打印材料在高压静电场的作用下形成细胞微球。
打印材料利用现有技术中的静电纺丝/静电喷雾原理形成细胞微球，利用高压静电拉力使打印材料(含细胞水凝胶)产生连续的液态微球，通过控制电压和打印材料的流速即可形成满足要求的细胞微球。
利用静电纺丝/静电喷雾原理，即通过高压静电场形成细胞微球，制备工艺和设备相对简单，能够方便地控制细胞微球的尺寸。
在其他实施方式中，还可以通过其他方式形成细胞微球，比如通过振动法、脉冲法等。
如图5所示，电线72的一端连接于高压直流电源71(正极或者负极)，电线72的另一端连接于打印头的金属部分2。电线72的另一端可以形成线圈720，线圈720套装于打印头2，这样，能够更好地保证电线72与打印头2的接触。
在其他实施方式中，还可以利用高压交流电源，本文所述的高压是指4kv至30kv的电压。
如图1和图2所示，细胞微球培养系统还可以包括机架91，机架91大致围成安装上述各装置的空间。在机架91形成的空间内还可以包括安装架92，培养舱3和注射单元1安装于安装架92。同时，安装架92还可以安装上述密封塞座52、机械手4和伸缩机构6，伸缩机构6可以位于密封塞座52和机械手4之间。
打印头2可以位于培养舱3的上方，注射单元1可以位于打印头2和培养舱3大致在水平方向上的一侧。在安装架92的顶部可以具有通孔，供应管13可以穿过该通孔从而连接注射单元1和打印头2。
培养舱3的底部可以安装于安装架92，培养舱3的内部可以具有搅拌叶片81。在培养舱3的外部、在培养舱3的下方可以具有驱动电机82，驱动电机82的驱动轴依次穿过安装架92和培养舱3并与搅拌叶片81连接。
细胞微球培养系统还可以包括交联剂供应组件83、清洗剂供应组件84和培养液供应组件。交联剂供应组件83向培养舱3供应交联剂，从而帮助细胞微球保持形态。清洗剂供应组件84向培养舱3供应清洗剂从而清洗交联剂。培养液供应组件通过培养液入口851和培养液出口852循环地向培养舱3供应培养液。
交联剂供应组件83可以包括交联剂罐831和交联剂动力源832，交联剂罐831储存交联剂(例如为cacl2)，培养舱3设有交联剂接口并通过交联剂接口与交联剂罐831连通。交联剂动力源832设于使交联剂罐831与培养舱3连通的管路，用于将交联剂罐831内的交联剂供应至培养舱3和将培养舱3内的交联剂抽出。
可以先开启交联剂动力源832以向培养舱3通入交联剂，然后再向培养舱3投入细胞微球，细胞微球内的细胞能够在交联剂的作用下交联，从而保持细胞微球的形态。在交联完毕之后，再开启交联剂动力源832以将培养舱3内的交联剂抽回到交联剂罐831。
清洗剂供应组件84可以包括清洗剂罐841和清洗剂动力源842，清洗剂罐841储存清洗剂，培养舱3设有清洗剂接口并通过清洗剂接口与清洗剂罐841连通。清洗剂动力源842设于使清洗剂罐841与培养舱3连通的管路，用于将清洗剂罐841内的清洗剂供应至培养舱3和将培养舱3内的清洗剂抽出。
在交联剂动力源832抽出交联剂之后，可以先开启清洗剂动力源842以向培养舱3通入清洗剂，当清洗剂在培养舱3内作用预定时间(比如5分钟)之后，再开启清洗剂动力源842以将培养舱3内的清洗剂抽回到清洗剂罐841。
在交联剂接口、清洗剂接口、培养液入口851、培养液出口852处均可以设置过滤网(例如孔径为100微米)，过滤网能够限制细胞微球向培养舱3的外部扩散。
培养液供应组件为细胞微球提供动态的培养液，有利于实现细胞的动态培养。
搅拌叶片81能够受驱动而在培养舱3的内部搅拌细胞微球，从而利于细胞微球与培养液充分、均匀地接触从而与培养液交换营养，实现细胞的动态培养，还能够加速细胞微球与交联剂的接触从而保证交联固化效果。
培养舱3可以为圆筒形、方形、圆锥形等。
下面详细介绍该细胞微球培养系统的自动化控制过程。
应当理解，该细胞微球培养系统还包括常规的信号检测元件，只是上文省略了对这些信号检测元器件的介绍。
当检测到培养舱3的开口由密封塞51密封时，控制机械手4以使机械手4移除密封塞51，比如移除到密封塞座52上。当机械手4回到初始位置(与打印头2不存在运动干涉的任一位置)时，控制伸缩机构6将打印头2下降到预定位置(伸入培养舱3内一定深度)。然后，设置注射泵12的参数并挤压注射器11内的打印材料，打印材料经供应管13从打印头2中挤出，并经高压静电拉力形成细胞微球。细胞微球进入培养舱3。
当注射器11的液位下降一定位置或注射泵12启动一段时间或移动一段行程时，控制注射泵12停止，并控制伸缩机构6将打印头2上升。采用传感器，例如距离传感器或位置传感器来监测打印头2的位置，当打印头2位于初始位置时，控制机械手4以重新将密封塞座52上的密封塞51塞入培养舱3的开口来密封培养舱3。
应当理解，本文所称的密封塞51密封培养舱3是指，密封塞53塞入密封培养舱3的供打印头2伸入的开口从而隔绝密封舱3在此处与外部环境的接触，而并不限制密封舱3通过管路连接至培养液供应组件、交联剂供应组件83、清洗剂供应组件84等。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本实用新型。本领域技术人员可以在本实用新型的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本实用新型的范围。
1.一种细胞微球培养系统，其包括培养舱(3)和打印头(2)，所述打印头(2)用于打印细胞微球，所述培养舱(3)用于容纳并培养所述细胞微球，其特征在于，所述打印头(2)能够伸入所述培养舱(3)从而在所述培养舱(3)的内部打印所述细胞微球以及能够离开所述培养舱(3)，所述细胞微球培养系统还包括动力装置和密封装置，所述动力装置用于移动所述密封装置以密封所述培养舱(3)的供所述打印头(2)伸入的开口以及使所述开口敞开以供所述打印头(2)伸入。
2.根据权利要求1所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统还包括伸缩机构(6)，所述伸缩机构(6)连接于所述打印头(2)，从而使所述打印头(2)靠近或者远离所述培养舱(3)。
3.根据权利要求2所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统还包括注射器(11)和供应管(13)，所述注射器(11)用于容纳打印材料，所述供应管(13)连接所述注射器(11)和所述打印头(2)以将所述打印材料传递至所述打印头(2)，所述供应管(13)的至少连接于所述打印头(2)的端部为软管。
4.根据权利要求3所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述供应管(13)全部为软管。
5.根据权利要求3所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统包括至少两个所述注射器(11)，所述至少两个注射器(11)均连接于所述供应管(13)。
6.根据权利要求1所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统还包括密封装置座，当所述打印头(2)打印所述细胞微球时，所述密封装置放置于所述密封装置座。
7.根据权利要求6所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述密封装置座开设有消毒液槽(520)，所述消毒液槽(520)用于容纳消毒液，所述密封装置的至少一部分能够浸泡在所述消毒液中。
8.根据权利要求1所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统还包括高压电源，所述高压电源通过电线(72)与所述打印头(2)电连接从而在所述打印头(2)的附近提供高压静电场，离开所述打印头(2)的打印材料在所述高压静电场的作用下形成细胞微球，所述电线(72)与所述打印头(2)连接的一端形成线圈(720)，所述线圈(720)套装于所述打印头(2)并与所述打印头(2)接触。
9.根据权利要求1所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统包括搅拌叶片(81)，所述搅拌叶片(81)安装于所述培养舱(3)的内部以用于搅拌所述细胞微球。
10.根据权利要求1所述的细胞微球培养系统，其特征在于，所述细胞微球培养系统包括交联剂供应组件(83)和清洗剂供应组件(84)，所述交联剂供应组件(83)用于向所述培养舱(3)供应交联剂，所述清洗剂供应组件(84)用于向所述培养舱(3)供应清洗剂从而清洗所述交联剂。
技术总结