本实用新型涉及生物医疗技术领域，且特别涉及一种灌流式培养系统。
背景技术：
灌流式培养是把细胞或细胞微球等生物材料和培养液一起加入反应器，在细胞或细胞微球增长和产物形成的过程中，不断地将部分培养液取出，同时又连续不断地灌注新的培养液的一种细胞或细胞微球培养方式。
cn107723236a公开了一种灌流式培养系统，其具有储液部，储液部向培养舱供应培养液并暂存培养液。该灌流式培养系统不具有培养液回收系统和培养液补充系统。
cn106754356a公开了一种灌流式培养系统，其具有三维培养器、培养液回收存储罐、培养液供给罐、杂质过滤系统和培养液自动补给系统，培养液供给罐用于存储培养液并将培养液供给于整个系统。培养液回收存储罐位于杂质过滤系统的下游并用于暂时存储经过滤的培养液。培养液自动补给系统用于向培养液回收存储罐补充新鲜培养液。
培养液回收存储罐、培养液供给罐、杂质过滤系统以及三维培养器设于循环培养回路上。三维培养器内的细胞消耗培养液中的营养物质，经过滤后的培养液回流至培养液回收存储罐，由于ph值发生了变化，培养液自动补给系统自动向培养液回收存储罐补入新鲜培养液。随着循环培养次数的增加，培养液回收存储罐内的液体会越来越多(细胞只消耗营养物质不消耗液体)，最终打破循环回路的动态平衡，出现液体外溢，因而每隔一段固定的时间，就需要人工操作以抽出培养液回收存储罐内的一部分培养液，增加了人工干预，无法实现细胞培养的自动化以及高产值。
该灌流式培养系统采用相互串联的培养液供给罐和具有临时存储功能的培养液回收存储罐，在培养液进入具有供给功能的培养液供给罐之前都预先需要在培养液回收存储罐内进行新鲜营养液的补入，不仅拉长了培养液的循环回路，导致需要更高功率的抽吸动力源对培养液回收存储罐内的培养液进行抽取，而且导致整机结构复杂、繁冗，成本较高，导管线路交错复杂，需要较大的安装空间。
因而，亟待本领域技术人员解决的技术问题是，如何提供一种灌流式培养系统，使其以简单的构造实现培养液的供给、补充和存储。
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结构简单的灌流式培养系统，其能够同时实现培养液的供给、补充和存储。
提供一种灌流式培养系统，其包括：
培养舱，所述培养舱容纳有生物材料；
循环供给回路，所述循环供给回路包括储液罐和第一动力源，所述储液罐储存培养液并与所述培养舱连通，所述第一动力源设于使所述储液罐与所述培养舱连通的管路并驱动所述培养液在所述储液罐和所述培养舱之间循环流动，所述储液罐内的所述培养液受所述第一动力源驱动从而向所述培养舱供给，并且从所述培养舱流出的培养液由所述储液罐接收；
新液补充支路，所述新液补充支路为连接于所述循环供给回路的支路，所述新液补充支路包括新液罐和第二动力源，所述新液罐用于储存新鲜的培养液并与所述储液罐连通，所述第二动力源设于使所述新液罐与所述储液罐连通的管路，所述第二动力源能够将所述新鲜的培养液补充到所述储液罐。
在至少一个实施方式中，所述灌流式培养系统还包括废液回收支路，所述废液回收支路为连接于所述循环供给回路的支路，所述废液回收支路包括废液罐和第三动力源，所述废液罐与所述储液罐连通，所述第三动力源设于使所述废液罐与所述储液罐连通的管路，所述第三动力源能够将所述储液罐内的所述培养液回收到所述废液罐。
在至少一个实施方式中，所述新液补充支路补充的所述新鲜的培养液的体积等于所述废液回收支路回收的所述培养液的体积。
在至少一个实施方式中，所述第一动力源、所述第二动力源和所述第三动力源中的一者或者多者为蠕动泵。
在至少一个实施方式中，所述灌流式培养系统还包括控制模块，所述新液罐与所述储液罐连通的管路和所述废液罐与所述储液罐连通的管路均设有电控阀，所述控制模块控制所述电控阀的开闭，和/或所述电控阀的开度。
在至少一个实施方式中，所述灌流式培养系统还包括检测装置，所述检测装置用于检测所述储液罐内的所述培养液的氧含量、ph值、乳糖含量、葡萄糖含量中的一种或多种。
在至少一个实施方式中，所述灌流式培养系统还包括气体过滤装置，所述气体过滤装置设于所述培养舱与所述储液罐连通的管路，所述气体过滤装置能够向所述培养液通入氧气和二氧化碳。
在至少一个实施方式中，所述灌流式培养系统还包括控制模块，所述气体过滤装置受所述控制模块控制，所述检测装置的检测数据能够传输至所述控制模块，所述控制模块根据所述检测装置检测的数据控制所述气体过滤装置。
在至少一个实施方式中，所述培养舱内容纳有细胞微球，所述培养舱还具有交联剂接口和清洗剂接口，所述交联剂接口用于使交联剂进入和流出所述培养舱，所述清洗剂接口用于使清洗剂进入和流出所述培养舱。
在至少一个实施方式中，所述培养舱具有培养液入口和培养液出口，所述培养液入口、所述培养液出口、所述交联剂接口、所述清洗剂接口均设有过滤网。
上述技术方案至少具有以下技术效果：
该灌流式培养系统具有新液补充支路，从而能够向储液罐补充新鲜的培养液，保证培养液的供应质量和数量。此外，储液罐兼具储存培养液、接收补充培养液和供应培养液的功能，以一个储液罐实现上述多种用途，精简了培养液的循环回路，能够采用较小功率的动力源抽取储液罐内的培养液，简化了灌流式培养系统的管路结构，所需的安装空间较小。
上述技术方案还可以具有以下技术效果：
废液回收支路能够回收储液罐内的培养液，为新鲜的培养液提供容纳空间，与新液补充支路配合实现该灌流式培养系统的培养液更换。
循环供给回路内的培养液形成一个动态平衡系统，当补充液的体积等于回收液的体积时，培养液维持在合适的体积，维持这个体积既不会导致回路内的培养液过满而外溢、不冗余浪费，也不会使培养液过少而影响动态培养。
新液罐的新鲜的培养液补充至储液罐，储液罐的培养液输出至废液罐，避免直接向培养舱补充或者直接从培养舱回收。这能够避免在补充新鲜的培养液和回收培养液时，生物材料受较大的冲击力和扰动，有利于保护生物材料的结构不受破坏。
电控阀的设置提高了灌流式培养系统的自动化程度，并有利于精准控制培养液的输入量和输出量。
检测装置能够实时监测灌流式培养系统内的培养液状态。储液罐储存培养舱内的培养液从而检测装置能够实现对培养液的即时检测。储液罐还独立于培养舱，这利于避免检测时生物材料的干扰，实现有效检测。
附图说明
图1是本公开提供的灌流式培养系统的一个具体实施方式中的培养液循环管路的示意图。
图2是图1中的灌流式培养系统的交联剂和清洁剂的流通管路的示意图。
附图标记说明：
1循环供给回路、11储液罐、12第一动力源、2新液补充支路、21新液罐、22第二动力源、3废液回收支路、31废液罐、32第三动力源、4培养舱、41交联剂罐、42第四动力源、5检测装置、51清洗剂罐、52第五动力源、6气体过滤装置、7a交联剂接口、7b清洗剂接口、7c培养液入口、7d培养液出口、81搅拌叶片、82驱动电机、9过滤网。
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所示，本公开提供一种灌流式培养系统，该灌流式培养系统包括培养舱4、循环供给回路1、新液补充支路2和废液回收支路3。
培养舱4容纳生物材料并用于培养生物材料，比如生物细胞、生物组织、生物器官等。
循环供给回路1包括储液罐11和第一动力源12，储液罐11储存用于培养生物材料的培养液并与培养舱4连通，第一动力源12设于使储液罐11与培养舱4连通的管路。储液罐11内的培养液在第一动力源12的驱动下在储液罐11和培养舱4之间循环流动。储液罐11内的培养液受第一动力源12驱动从而向培养舱4供给，并且从培养舱4流出的培养液由储液罐11接收。
具体地，培养舱4具有培养液入口7c和培养液出口7d，培养液入口7c和培养液出口7d均连接有管路。培养舱4内的培养液经培养液出口7d流出，并经管路流入储液罐11。储液罐11内的培养液经管路流出，并经培养液入口7c流入培养舱4。
新液补充支路2为循环供给回路1的支路，其包括新液罐21和第二动力源22，新液罐21储存新鲜的培养液并与储液罐11连通，第二动力源22设于使新液罐21与储液罐11连通的管路。第二动力源22能够将新鲜的培养液补充到储液罐11。
新液补充支路2能够向储液罐11补充新鲜的培养液，保证培养液的供应质量和数量。此外，储液罐11兼具储存培养液、接收补充培养液和供应培养液的功能，以一个储液罐11实现上述多种用途，精简了培养液的循环回路，能够采用较小功率的动力源抽取储液罐内的培养液，简化了灌流式培养系统的管路结构，所需的安装空间较小。
该灌流式培养系统提供了动态的、可实时监控的培养液，可以实现生物材料，例如三维细胞结构体，在体外的长期培养，提高培养效率，降低培养成本。
废液回收支路3为循环供给回路1的支路，其包括废液罐31和第三动力源32，废液罐31与储液罐11连通，第三动力源32设于废液罐31与储液罐11连通的管路。第三动力源32能够将储液罐11内的培养液回收到废液罐31。
当储液罐11内的培养液质量不达标时，先利用废液回收支路3回收储液罐11内的培养液，然后利用新液补充支路2向储液罐11补充新鲜的培养液。
废液回收支路3能够回收储液罐11内的培养液，为新鲜的培养液提供容纳空间，与新液补充支路2配合实现该灌流式培养系统的培养液更换。
如图1所示，箭头m表示循环供给回路1内的培养液的流向，箭头f表示新液补充支路2内的培养液的流向，箭头f表示废液回收支路3的培养液的流向。
新液罐21的新鲜的培养液被补充至储液罐11，储液罐11的培养液输出至废液罐31，避免直接向培养舱4补充或者直接从培养舱4回收。这能够避免在补充新鲜的培养液和回收培养液时，生物材料受较大的冲击力和扰动，有利于保护生物材料的结构不受破坏。
优选地，该灌流式培养系统还可以包括控制模块，新液罐21和储液罐11连通的管路上，以及废液罐31和储液罐11连通的管路上均可以设置电控阀，电控阀可以受控制模块的控制而开闭，或者具有预定的开度。
这提高了灌流式培养系统的自动化程度，并有利于精准控制培养液的输入量和输出量。
灌流式培养系统还可以包括检测装置5，该检测装置5用于检测储液罐11内的培养液的，比如氧含量、ph值、乳糖含量、葡萄糖含量。该检测装置5可以检测上述指标中的一种或者多种。检测装置5能够实时监测灌流式培养系统内的培养液状态。
检测装置5可以连接于上述控制模块，从而将检测数据传输至控制模块。控制模块可以根据检测装置5的检测数据来控制废液回收支路3、新液补充支路2和循环供给回路1的开关，以及流量大小等。比如，根据葡萄糖含量判断培养液营养物含量从而控制新鲜的培养液的补充，根据乳糖含量判断代谢产物量从而控制已使用的培养液的回收。
应当理解，不仅仅根据上述数据而启动新液补充支路2和废液回收支路3，比如当氧含量、ph值等不符合要求时，也可以启动废液回收支路3和新液补充支路2。
储液罐11储存培养舱4内的培养液从而检测装置5能够实现对培养液的即时检测。储液罐11还独立于培养舱4，这利于避免检测时生物材料的干扰，实现有效检测。
优选地，新液补充支路2补充的培养液的体积与废液回收支路3回收的培养液体积相等，从而灌流式培养系统的培养液的输入和输出平衡。
循环供给回路内的培养液形成一个动态平衡系统，当补充液的体积等于回收液的体积时，培养液维持在合适的体积，维持这个体积既不会导致回路内的培养液过满而外溢、不冗余浪费，也不会使培养液过少而影响动态培养。
具体地，比如，第二动力源22和第三动力源32可以为蠕动泵，预先调整第二动力源22和第三动力源32的流速相同，通过控制模块控制第二动力源22和第三动力源32的工作时间相同。或者，在新液罐21与储液罐11连通的管路上，以及废液罐31与储液罐11连通的管路上不仅设置上述电控阀，而且还设置流量检测单元，控制模块根据流量检测单元反馈的信息实时调整上述两个电控阀。
上述电控阀可以为单向阀、流量阀等，可以为电磁阀。
该灌流式培养系统还可以包括气体过滤装置6，气体过滤装置6设于培养舱4与储液罐11连通的管路，气体过滤装置6能够向培养液通入氧气和二氧化碳，从而控制培养液的氧浓度和调节培养液的co2浓度。
气体过滤装置6可以连接于控制模块，控制模块可以根据检测装置5检测的数据控制气体过滤装置6。例如，当检测装置5传输的数据显示培养液的氧含量不符合标准时，气体过滤装置6补充氧气。当检测装置5传输的数据显示培养液的ph值不符合标准时，气体过滤装置6补充co2。
该气体过滤装置6可以为现有技术中的气体过滤装置，比如cn106754356a中的气体过滤装置。
该灌流式培养系统可以培养细胞微球。
培养舱4的内部可以容纳有细胞微球，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。
在培养舱4的内部可以设有搅拌叶片81(比如三叶轮的叶片)。在培养舱4的外部，比如，在培养舱4的下方可以具有驱动电机82，驱动电机82的驱动轴伸入培养舱4并与搅拌叶片81连接。
搅拌叶片81能够受驱动而在培养舱4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。
该灌流式培养系统对细胞微球进行培养，为细胞的体外培养提供了与体内环境类似的三维环境，并且有利于获得单位密度更大的细胞生长空间，加快细胞生长速度，实现更高效、高特性细胞的培养扩增。
如图2所示，灌流培养装置还可以包括交联剂供应组件和清洗剂供应组件。图中箭头j表示交联剂的流动方向，箭头q表示清洗剂的流动方向。
交联剂供应组件可以包括交联剂罐41和第四动力源42，交联剂罐41储存交联剂(例如为cacl2)，培养舱4设有交联剂接口7a并通过交联剂接口7a与交联剂罐41连通。第四动力源42设于使交联剂罐41与培养舱4连通的管路，用于将交联剂罐41内的交联剂供应至培养舱4和将培养舱4内的交联剂抽出。
可以先开启第四动力源42以向培养舱4通入交联剂，然后再向培养舱4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，再开启第四动力源42以将培养舱4内的交联剂抽回到交联剂罐41。
清洗剂供应组件可以包括清洗剂罐51和第五动力源52，清洗剂罐51储存清洗剂，培养舱4设有清洗剂接口7b并通过清洗剂接口7b与清洗剂罐51连通。第五动力源52设于使清洗剂罐51与培养舱4连通的管路，用于将清洗剂罐51内的清洗剂供应至培养舱4和将培养舱4内的清洗剂抽出。
在第四动力源42抽出交联剂之后，可以先开启第五动力源52以向培养舱4通入清洗剂，当清洗剂在培养舱4内作用预定时间(比如5分钟)之后，再开启第五动力源52以将培养舱4内的清洗剂抽回到清洗剂罐51。
在交联剂接口7a、清洗剂接口7b、培养液入口7c、培养液出口7d处均可以设置过滤网9(例如孔径为100微米)，过滤网9能够限制细胞微球向培养舱4的外部扩散。
上述第一动力源12、第二动力源22、第三动力源32、第四动力源42、第五动力源52均可以为蠕动泵。
下面介绍该灌流式培养系统的可能的工作模式。
当检测装置5检测培养液并且乳糖含量过高和葡萄糖含量过低时，设于废液回收支路3的电控阀打开，第三动力源32抽吸储液罐11内的培养液至废液罐31中，第三动力源32工作达到预设时间或流量检测单元检测到预设流量时，关闭设于废液回收支路3的电控阀。然后设于新液补充支路2的电控阀打开，第二动力源22将新液罐21中的新鲜的培养液泵送至储液罐11中，第二动力源22工作达到预设时间或流量检测单元检测到预设流量时，关闭设于新液补充支路2的电控阀。
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。
1.一种灌流式培养系统，其特征在于，其包括：
培养舱(4)，所述培养舱(4)容纳有生物材料；
循环供给回路(1)，所述循环供给回路(1)包括储液罐(11)和第一动力源(12)，所述储液罐(11)储存培养液并与所述培养舱(4)连通，所述第一动力源(12)设于使所述储液罐(11)与所述培养舱(4)连通的管路并驱动所述培养液在所述储液罐(11)和所述培养舱(4)之间循环流动，所述储液罐(11)内的所述培养液受所述第一动力源(12)驱动从而向所述培养舱(4)供给，并且从所述培养舱(4)流出的培养液由所述储液罐(11)接收；
新液补充支路(2)，所述新液补充支路(2)为连接于所述循环供给回路(1)的支路，所述新液补充支路(2)包括新液罐(21)和第二动力源(22)，所述新液罐(21)用于储存新鲜的培养液并与所述储液罐(11)连通，所述第二动力源(22)设于使所述新液罐(21)与所述储液罐(11)连通的管路，所述第二动力源(22)能够将所述新鲜的培养液补充到所述储液罐(11)。
2.根据权利要求1所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述灌流式培养系统还包括废液回收支路(3)，所述废液回收支路(3)为连接于所述循环供给回路(1)的支路，所述废液回收支路(3)包括废液罐(31)和第三动力源(32)，所述废液罐(31)与所述储液罐(11)连通，所述第三动力源(32)设于使所述废液罐(31)与所述储液罐(11)连通的管路，所述第三动力源(32)能够将所述储液罐(11)内的所述培养液回收到所述废液罐(31)。
3.根据权利要求2所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述新液补充支路(2)补充的所述新鲜的培养液的体积等于所述废液回收支路(3)回收的所述培养液的体积。
4.根据权利要求2所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述第一动力源(12)、所述第二动力源(22)和所述第三动力源(32)中的一者或者多者为蠕动泵。
5.根据权利要求2所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述灌流式培养系统还包括控制模块，所述新液罐(21)与所述储液罐(11)连通的管路和所述废液罐(31)与所述储液罐(11)连通的管路均设有电控阀，所述控制模块控制所述电控阀的开闭，和/或所述电控阀的开度。
6.根据权利要求1所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述灌流式培养系统还包括检测装置(5)，所述检测装置(5)用于检测所述储液罐(11)内的所述培养液的氧含量、ph值、乳糖含量、葡萄糖含量中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述灌流式培养系统还包括气体过滤装置(6)，所述气体过滤装置(6)设于所述培养舱(4)与所述储液罐(11)连通的管路，所述气体过滤装置(6)能够向所述培养液通入氧气和二氧化碳。
8.根据权利要求7所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述灌流式培养系统还包括控制模块，所述气体过滤装置(6)受所述控制模块控制，所述检测装置(5)的检测数据能够传输至所述控制模块，所述控制模块根据所述检测装置(5)检测的数据控制所述气体过滤装置(6)。
9.根据权利要求1所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述培养舱(4)内容纳有细胞微球，所述培养舱(4)还具有交联剂接口(7a)和清洗剂接口(7b)，所述交联剂接口(7a)用于使交联剂进入和流出所述培养舱(4)，所述清洗剂接口(7b)用于使清洗剂进入和流出所述培养舱(4)。
10.根据权利要求9所述的灌流式培养系统，其特征在于，所述培养舱(4)具有培养液入口(7c)和培养液出口(7d)，所述培养液入口(7c)、所述培养液出口(7d)、所述交联剂接口(7a)、所述清洗剂接口(7b)均设有过滤网(9)。
技术总结