(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210866624.6 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 中国科学院生态 环境研究中心 地址 100085 北京市海淀区双清路18号 (72)发明人 胡立刚　田皓中　袁郭龙　王丁一　 江桂斌　 (74)专利代理 机构 北京清诚知识产权代理有限 公司 11691 专利代理师 何怀燕 (51)Int.Cl. C12M 1/04(2006.01) C12M 1/02(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/00(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (54)发明名称 活细胞培 养观测装置、 制造方法和使用方法 (57)摘要 一种活细胞培养观测装置、 制造方法和使用 方法。 所述活细胞培养观测装置包括孵育底片、 主体腔室和顶盖， 其中孵育底片用于承载活细胞 生长及观测， 主体腔室侧壁设有气体出入口和液 体出入口， 用于为细胞的正常生长提供气体氛围 和营养物质； 顶盖可透过各类光源以保证细胞生 长及观测。 本发明的装置和方法操作简便， 能根 据实际需求对不同种类的细胞进行连续培养、 观 测和暴露实验， 可适配于多种观测及成像装置， 兼容性强。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115386460 A 2022.11.25 CN 115386460 A 1.一种活细胞培 养观测装置， 包括主体腔室、 孵 育底片和顶盖， 其特 征在于： 所述主体腔室为内部中空的结构， 上下表面贯通， 分别与孵育底片和顶盖密封固定连 接； 所述主体腔室内部中空结构与所述孵育底片及顶盖 围成一空间， 其内放置培养观测的 活细胞及其培养基质； 所述主体腔室的侧 壁上设置有液体出入口和气体出入口， 用于给所 述活细胞 供给营养物质和提供适宜的气氛； 所述孵育底片需要满足显微镜成像要求， 用于承载 所述活细胞及其培 养基质； 所述顶盖采用透明设计， 用于提供观察窗口和显微镜成像的光路通道。 2.根据权利要求1所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 所述孵育底片采用透明材料制造， 优选采用表面经过亲水性处理的硼硅酸盐玻璃制 造； 所述顶盖采用透光 性材料制造， 优选采用玻璃制造； 所述主体腔室采用透光 性材料制造， 优选采用树脂制造； 所述孵育底片厚度范围在0.0 5‑0.50mm， 优选0.17mm。 3.根据权利要求1所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 所述主体腔室为圆柱体形状； 所述主体腔室的上下表面分别形成有环状的上下凹槽， 所述主体腔室的上凹槽深度和 面积对应大于所述顶盖的厚度和面积， 所述主体腔室的下 凹槽深度和面积对应大于所述孵 育底片的厚度和面积； 所述主体腔室的上下凹槽 内分别形成与主体腔室内部贯通的上下圆孔， 所述主体腔室 的上下圆孔的面积对应小于所述顶盖和孵 育底片的面积； 所述顶盖和孵 育底片通过粘结剂与所述主体腔室的上 下凹槽分别固定连接 。 4.根据权利要求1所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 所述主体腔室的侧壁上开设有液体入口、 液体出口、 气体入口、 气体出口， 其中液体入 口用于输入液体培养基质， 液体出 口用于输出液体培养基质和排出废物， 气体入口和气体 出口用于调节气氛的气体的输入输出； 所述液体入口、 液体出口、 气体入口、 气体出口均与所述主体腔室内部连通， 作为优选， 所述主体腔室的侧壁内设有内径6 ‑10mm的贯穿管道， 用于外界气体和液体通过气体出入口 和液体出入口与腔室内部连通； 所述液体入口、 液体出口、 气体入口、 气体出口均采用标准接口， 便于与其它管道或器 件连接。 5.根据权利要求 4所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 在所述主体腔室侧壁内部， 对应液体入口的开口位置， 即液体管道入口端位置， 高于对 应液体出 口的开口位置， 即液体管道出 口端位置； 所述液体管道入口端与所述液体管道出 口端的高度差范围在2 ‑5mm， 防止主体腔室内部的液体倒吸； 所述主体腔室侧壁内部的液体管道入口端和液体管道出口端的结构均为缝隙结构， 优 选为圆弧形的缝隙结构； 所述主体腔室侧壁内部的液体管道入口端和液体管道出口端的缝隙结构中， 缝隙长度 与缝隙空腔内径的长度比为1/2 ‑2/3， 缝隙宽度范围在1 ‑3mm， 便于液体快速均匀分布； 所述主体腔室侧壁内部的液体管道与液体管道出口端缝隙结构的连接处为渐变结构，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115386460 A 2渐变段长度范围在2 ‑5mm， 收缩角介于15 ‑30°间。 6.根据权利要求1所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 所述主体腔室侧壁内部设置有条形通道， 用于容纳加热元件给所述主体腔室内部的容 纳活细胞的空间加热； 所述加热元件优选为微型电加热元件， 进一步优选为电加热膜、 电加 热带和/或电加热棒； 所述条形通道设置在所述主体腔室侧壁上的气体出入口和液体出入口之间， 宽度 范围 在2‑10mm， 优选4m m； 所述主体腔室侧壁内的条形通道与主体腔室内壁的距离范围在0.2 ‑1.0mm， 优选 0.5mm； 所述主体腔室侧壁内的条 形通道与主体腔室外壁的距离为5 ‑10mm， 优选6.5mm； 作为优选， 所述主体腔室侧壁内的条形通道在垂直于气体出入口和液体出入口处相对 设置有长方 形开口， 以便条 形电加热 带嵌入。 7.根据权利要求1所述的活细胞培 养观测装置， 其特 征在于， 所述主体腔室的侧壁上设置有温度检测装置和/或 温度调节装置； 作为优选， 所述主体腔室的底部设置有测温元件， 所述测温元件进一步优选为温度传 感器探头或热敏电阻元件； 作为优选， 所述活细胞培养观测装置能够与体 式显微镜、 倒置显微镜、 激光共聚焦显微 镜、 高清照相机配套工作； 作为优选， 所述活细胞培养观测装置适用于活细胞及活细胞组成的微生物的连续培养 及观测， 尤其适用于动物细胞、 组织、 厌氧微生物、 好氧微生物和兼性微生物类别的活细胞 及活细胞组成的微 生物的连续培 养及观测。 8.一种如权利要求1 ‑7任一项所述的活细胞培养观测装置的制造方法， 其特征在于， 包 括如下步骤： 单独制造所述主体腔室， 尤其优选采用3D打印方式制造所述主体腔室； 将预先制造和/或购买的孵育底片和顶盖装配到所述主体腔室上， 密封固定， 由此得到 所述活细胞培养观测装置； 其中， 所述密封固定步骤优选采用胶 粘剂粘结， 或者密封材料压 紧封装来实现。 9.一种如权利要求1 ‑7任一项所述的活细胞培养观测装置的使用方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 将所述活细胞培 养观测装置转移到超净台或厌氧手套箱中； 将所述活细胞培养观测装置的液体入口和液体出口与对应连接管道连接， 其中液体出 口与废液收集装置固定连接； 将活细胞和新鲜的培 养基质从液体入口注入到 孵育底片上； 将所述活细胞培养观测装置的气体入口和气体出口与对应连接管道连接， 在外部调节 好所需的气体氛围后通过气体入口将其 导入所述主体腔室； 将所述活细胞培养观测装置从超净台或厌氧手套箱中取出， 安装加热元件和测温元 件； 完成所述活细胞培养观测装置各部分的机械连接和电连接后， 将所述活细胞培养观测 装置转移到观测或 成像装置的对应平台上， 进行 连续的培 养及观测。 10.根据权利要求9所述的使用方法， 其特 征在于， 所述液体入口通过接入带微型蠕动泵的输液 管道来控制液体供 给；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115386460 A 3