[发明专利]一种基于微载体的微流控细胞培养系统及其操控方法

权利要求书

1.一种基于微载体的微流控细胞培养系统，具有一个微流控芯片（2），其特征是：在微流控芯片（2）上构造出两个相同的三角形的培养仓（6、7），两个培养仓（6、7）的一个顶点相接且在相接处设有一个微阀（5），两个培养仓（6、7）相对于微阀（5）对称，吸附细胞的磁性微载体（22）位于两个培养仓（6、7）内；每个培养仓（6、7）均通过一个进液管连接一个注射泵（18、19），每个培养仓（6、7）均通过一个出液管连接一个真空泵（10、11），在每个进液管上设有一个进液管开关阀门（14、15），在每个出液管上设有一个出液管开关阀门（3、4）；在每个培养仓（6、7）的周围设置一个用以探测磁性微载体（22）位置的巨磁阻传感器（21、20）；在每个培养仓（6、7）旁侧设置一个控制磁性微载体（22）运动轨迹的磁场控制模块（1、12）；一个微阀（5）、两个所述进液管开关阀门（14、15）、两个所述出液管开关阀门（3、4）、两个所述磁场控制模块（1、12）、两个所述巨磁阻传感器（21、20）、两个所述真空泵（10、11）以及两个所述注射泵（18、19）分别连接于控制器（30）。

2.根据权利要求1所述基于微载体的微流控细胞培养系统，其特征是：在微流控芯片（2）的下部固定设有包括加热装置和温度传感器的温度控制单元总成（13），温度控制单元总成（13）连接控制器（30）。

3.根据权利要求1所述基于微载体的微流控细胞培养系统，其特征是：在三角形的培养仓（6、7）的第二个顶点处各设进液口（25）、第三个顶点处设出液口（23），进液管连接进液口（25），出液管连接出液口（23）。

4. 根据权利要求1所述基于微载体的微流控细胞培养系统，其特征是：磁场控制模块（1、12）由若干不同角度的线圈绕组构成，控制器（30）给不同角度的线圈绕组通电以产生不同角度的磁场，驱动磁性微载体（22）在培养仓（6、7）沿圆周轨迹运动以及在两个培养仓（6、7）之间转移。

5.根据权利要求1所述基于微载体的微流控细胞培养系统，其特征是：微流控芯片（2）水平放置，微流控芯片（2）是透明芯片。

6.一种如权利要求1所述基于微载体的微流控细胞培养系统的操控方法，其特征是依序按以下步骤：

1）将磁性微载体（22）和37摄氏度的培养液混合后加入注射泵（18、19）中，控制器（30）控制打开相应的进液管开关阀门（14、15），由注射泵（18、19）将混合液注入到培养仓（6、7）中，使培养仓（6、7）中充满混合液；完成后关闭相应的进液管开关阀门（14、15）和注射泵（18、19）；当培养仓（6、7）旁的巨磁阻传感器（21、20）感应到磁性微载体（22）的存在向控制器（30）反馈高电平时，完成对培养仓（6、7）的进样；

2）控制器30启动磁场控制模块（1、12），由磁场控制模块（1、12）控制磁性微载体（22）在培养仓（6、7）内作匀速圆周运动；

3）当培养仓（6、7）中的培养液需要更换时，控制器（30）开启微阀（5），两培养仓（6、7）连通，由相应的磁场控制模块（1）控制需要更换营养液的第一个培养仓（6）内的磁性微载体（22）运动，从第一个培养仓（6）内通过微阀5进入第二个培养仓（7）内；当第一个培养仓（6）旁的巨磁阻感应器（21）感应不到磁性微载体（22）的信号，输出由高电平跳变到低电平，同时第二个培养仓（7）旁的巨磁阻感应器（20）感应到磁性微载体（22）的信号，输出由低电平跳变到高电平时，磁性微载体（22）完成从第一个培养仓（6）到第二个培养仓（7）的转移；

4）控制器（30）打开连接第一个培养仓（6）的出液管上的第一个出液管开关阀门（3），启动相应的第一个真空泵（10），将第一个培养仓（6）中的培养液泵出，之后关闭第一个出液管开关阀门（3）和第一个真空泵（10）并打开连接第一个培养仓（6）的进液管上的第一个进液管开关阀门（14），启动相应的第一个注射泵（18），将新鲜的培养液注入到第一个培养仓（6）中，完成后关闭第一个进液管开关阀门（14）和第一个注射泵（18）。

7.根据权利要求6所述的操控方法，其特征是：步骤2）中，控制器（30）启动在微流控芯片（2）下部的温度控制单元总成（13），温度传感器将培养仓（6、7）的温度信息反馈给控制器（30），当温度低于37摄氏度时，控制器（30）控制加热装置工作，使培养仓（6、7）内的温度保持在细胞培养的最佳温度37摄氏度。