一种肿瘤组织细胞仿生培养系统及方法
阅读说明：本技术 一种肿瘤组织细胞仿生培养系统及方法 (Tumor tissue cell bionic culture system and method ) 是由 马一杰 于 2021-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于细胞生物学或组织工程技术领域,公开了一种肿瘤组织细胞仿生培养系统,包括输料模块,输料模块通过输液管连通有培养箱,培养箱通过输气管和输液管连通有输气系统和废液罐,所述输料模块包括培养液箱,培养液箱通过输液管依次连通氧合器和蠕动泵后与培养箱连通；输气系统包括缓冲罐,缓冲罐进气端通过输气管连通有氮气瓶和二氧化碳瓶,本发明通过在输料模块中加装氧合器模拟人体血液携带氧气进入组织内部的输气模式,通过输气系统提供人体内部压力的环境和模拟气体环境,在输料模块和输气系统中安装消毒装置避免微生物污染,通过三维支架为细胞逼真的组织环境,有利于对肿瘤细胞在组织内生长的研究。(The invention belongs to the technical field of cell biology or tissue engineering, and discloses a bionic tumor tissue cell culture system which comprises a material conveying module, wherein the material conveying module is communicated with an incubator through a liquid conveying pipe, the incubator is communicated with a gas conveying system and a waste liquid tank through a gas conveying pipe and a liquid conveying pipe, the material conveying module comprises a culture liquid box, and the culture liquid box is communicated with an oxygenator and a peristaltic pump in sequence through the liquid conveying pipe and then is communicated with the incubator; the gas transmission system comprises a buffer tank, wherein the gas inlet end of the buffer tank is communicated with a nitrogen bottle and a carbon dioxide bottle through a gas transmission pipe.)
技术领域
本发明属于细胞生物学或组织工程技术领域，具体涉及一种肿瘤组织细胞仿生培养系统及方法。
背景技术
组织细胞培养是研究正常、病变和恶性细胞的一个重要方法；利用组织和细胞培养技术可在体外的特定条件下观察、设定或改变不同类型的细胞的激活、增生、分化、移行、成熟、衰老、脱落乃至细胞死亡的整个过程和其调控机制；在过去的50多年中组织细胞培养对基础医学科学研究的发展和临床治疗的改进起了重要的推动作用；研究表明，不同类型的肿瘤具有不同的生物学特性；同种类型的肿瘤，不同的个体其生物学特性也不相同；为了研究每一个体的肿瘤组织细胞的生物学特性，如肿瘤组织细胞对放、化疗的敏感性，为肿瘤病人的诊治提供依据，必需进行原代肿瘤活组织细胞的培养；模拟体内的微环境，首先，离开人体的肿瘤细胞由于改变了营养的吸取方式及生存的微环境，常发生失巢凋亡，因此，体外肿瘤组织细胞培养时，首先考虑必须模拟体内的微环境，这是体外培养肿瘤组织细胞生存的关键。
传统的组织细胞培养方法是在平面，也就是二维空间状态下培养细胞，这是一种简便易行的方法，便于观察所要研究的被培养的细胞，并可获得一定程度的细胞的增生。但细胞在这种状态下生长很容易发生拥挤现象，导致细胞之间的接触抑制、同时暴露于培养液的细胞表面积减少，细胞黏附面积有限；由于缺乏细胞和细胞之间，以及细胞和细胞基质的交互作用这一体内的细胞和组织生长所特有的必要的条件，细胞的增生受到一定的限制，细胞的功能低下，不能达到类似于活体状态下的组织构架的形成和细胞功能的充分表达；尽管人们作了一些改进，例如将细胞培养在与基底膜成分有关的自然物质上，但仍不能获得细胞的长期生长和终末期分化，以及细胞功能的充分表达，因此二维空间的单层细胞培养并不能产生三维的组织和器官，而只是细胞的伸展，细胞常常变为欠分化的细胞并缺乏正常细胞所应有的功能。
三维组织细胞的培养是将细胞培养在事先准备好的三维细胞培养材料或支架上，或是生物可降解的三维空间结构中，然后再进行培养；三维空间的结构和环境可为细胞黏附提供更大的表面积，可以减少或者避免单层二维空间培养时的细胞接触抑制；同时三维空间为细胞的生长提供了类似于体内的生长环境，充分保障了细胞之间和细胞与细胞外基质之间的交互作用，有利于细胞的移行和运动，维持了分化细胞的表型；总之，组织细胞培养的三维空间结构和环境促进了细胞的黏附和增生，形态上的成熟，以及细胞功能的完善。
目前所采用的各种不同三维空间的培养系统虽然比二维空间培养方法有了明显的改善，但仍有一些不足之处；以胶原为支架的技术有一大限制，即由于位于支架深部的细胞缺乏营养，细胞倾向于生长在胶原支架的表面，因此，迫切需要建立一个较为完善的三维组织细胞空间培养系统，所述系统应有利于细胞的增生和成熟，并且有利于对细胞的观察以及有利于将细胞从培养系统中分离，在培养过程中避免微生物污染，传统的三维培养系统自动化程度较低，不能实时对培养环境进行观察和调整。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种通过在输料模块中加装氧合器模拟人体血液携带氧气进入组织内部的输气模式，通过输气系统提供人体内部压力的环境和模拟气体环境，在输料模块和输气系统中安装消毒装置避免微生物污染，通过三维支架为细胞逼真的组织环境，有利于对肿瘤细胞在组织内生长的研究的肿瘤组织细胞仿生培养系统及方法。
基于上述目的，本发明采用如下技术方案：一种肿瘤组织细胞仿生培养系统，包括输料模块，输料模块通过输液管连通有培养箱，培养箱通过输气管和输液管连通有输气系统和废液罐，所述输料模块包括培养液箱，培养液箱通过输液管依次连通氧合器和蠕动泵后与培养箱连通；输气系统包括缓冲罐，缓冲罐进气端通过输气管连通有氮气瓶和二氧化碳瓶，缓冲罐出气端通过输气管与输液管连通；废液罐与培养箱之间的输液管上设有回收泵。
优选的，所述培养箱包括培养箱外壳，培养箱内设有与培养箱外壳相连接的保温结构，保温结构呈圆柱状，保温结构外侧面与培养箱外壳一夹角之间的区域设有控制器，保温结构外侧面与培养箱外壳一夹角之间的区域且与控制器相对应处设有电动机，电动机与保温结构相配合；保温结构内设有培养室，保温结构与培养室滑动配合。
优选的，所述保温结构下端设有与培养箱外壳固接的保温箱支架，保温箱支架上设有与电动机相配合的传动皮带通孔，保温结构下端中部设有通过传动皮带与电动机相连接的转动轴；保温结构内部下端面设有加热机构，加热机构上方设有与保温结构连接的培养室网架，培养室网架为镂空结构；在保温结构的培养室网架上方的内侧面设有与培养室滑动配合的培养室卡环，保温结构上端设有与培养室紧密贴合的密封环，密封环的宽度与培养室卡环的宽度相同，密封环上设有进水口和排水口，密封环内为空气层；保温结构内还设有通过输液管与排水口连通的微型水泵；保温机构的侧壁内为与密封环相连通的空气层。
优选的，所述加热机构包括与保温机构下端面相连接的螺旋桨支架，螺旋桨支架中部设有与转动轴相连接的螺旋桨结构，在螺旋桨支架上端面的四个边角处设有连接件，连接件上端设有呈镂空结构的加热板，加热板上设有呈板状的散热片，加热板与散热片相垂直，加热板一端设有与散热板相平行的加热架，加热架与在最外侧的散热板紧密贴合并与加热板相连接，加热板上端设有用于有绝缘的防水罩。
优选的，所述培养室包括外壳，外壳内设有培养基和培养基密封壳，培养基密封壳上端面设有提手，在培养基密封壳上设有与培养基相连通的培养室营养液消毒机构、废液口和细胞注入管道，培养室营养液消毒机构包括沿输液管外侧面一周的紫外灯，紫外灯上下两端设有与输液管过盈配合的保护罩；在培养基密封壳上设有与培养基相配合的密封螺母；所述培养基从下到上依次为废液层、培养基层、传感器层和保护壳层，废液层的直径小于培养基层的直径，废液层设有向内凹陷的废液腔，废液腔外侧面设有输液管，输液管在外壳的侧壁内，输液管与回收泵相连通，在废液腔的腔壁上端连接有培养基层，废液腔的腔壁上端面与培养基层下端面黏合在一起，培养基层向内凹陷为培养腔，培养腔内设有培养模块，多个培养模块可进行网状组合，培养基层的培养腔壁上端面与传感器层的下端面黏合，传感器层上设有与培养基层相配合的培养单元温度传感器、培养单元压力传感器、培养单元氧含量传感器和培养单元二氧化碳浓度传感器；传感器层与保护壳层通过黏合固定，保护壳层上端设有与密封螺母相配合的密封螺栓。
优选的，所述培养模块呈环形，培养模块一侧设有通过输液管与输料模块相连通的培养基进液口，与培养基进液口夹角为180度的一侧设有与废液腔相连通的废液出口，与培养基进液口夹角为90度的一侧设有细胞入口，培养模块包括呈环形的围挡，围挡通过连接通道与培养基进液口、废液出口和细胞入口连通，培养基进液口出口处设有营养液主通道，营养液主通道展开为两个一级子通道后与围挡相连通，围挡内设有渗透膜，一级子通道与围挡相连通后在围挡和渗透膜之间展开为多个相互连通二级子通道，渗透膜内设有八边形的框架，在渗透膜内沿框架的边设有至少一个微柱，微柱之间有微柱通道，微柱框架之间的空隙为三级子通道；细胞入口出口处设有细胞主通道，细胞主通道展开为两个一级子通道后与围挡相连通，一级子通道与围挡相连通后在围挡和渗透膜之间展开为不连通的二级子通道，通过细胞的二级子通道与渗透膜连通；渗透膜内设有培养单元，培养单元包括至少一个呈镂空结构的三维支架，三维支架呈圆筒状，多个不同直径的圆筒状三维支架紧密贴合，三维支架上设有沿轴心呈环形排列的通孔。
优选的，所述输料模块包括培养液箱，培养液箱通过输气管与空气泵连通，培养液箱和空气泵之间的输气管上设有空气消毒机构，培养液箱上端设有进液口，在培养液箱上端还设有压力表，压力表与控制器相连接，培养液箱呈桶状，在桶壁内设有至少一个紫外线灯管，在培养液箱的底部设有称重机构；培养液箱出口通过输液管与氧合器连通，氧合器通过输液管与蠕动泵连通，蠕动泵通过输液管与培养室连通。
优选的，所述输气系统包括气源，气源包括二氧化碳瓶和氮气瓶，二氧化碳瓶和氮气瓶的结构相同，氮气瓶沿瓶身内部螺旋布设有探测线，探测线与设在氮气瓶瓶口的监控机构相连接，在氮气瓶瓶口上设有控制阀；还包括与气源通过输气管相连接的缓冲罐，气源和缓冲罐之间的输气管上设有流速器24，缓冲罐上设有与控制器相连接的传感器模块，传感器模块包括二氧化碳浓度传感器、氮气浓度传感器和缓冲罐压力传感器，缓冲罐内部上端设有紫外灯组，缓冲罐通过输气管与蠕动泵和培养室连通的输液管连通，输气管上设有电磁阀。
优选的，所述缓冲罐通过输气管与培养液箱和氧合器连通的输液管连通，输气管上设有电磁阀，
一种肿瘤组织细胞仿生培养系统的使用方法，包括以下步骤：
（1）将培养室通过提手从培养箱中取出，然后将培养室各个部分置入消毒机构中进行杀菌消毒，将输料模块、输气系统和废液罐的各个接口通过75%酒精棉进行擦拭消毒，然后通过输液管和输气管依次将输料模块的蠕动泵、氧合器、培养液箱、空气泵和空气消毒机构相连通，输气系统的氮气瓶二氧化碳瓶和缓冲罐连通，然后与培养室相连通；
（2）通电为培养箱、输料模块、输气系统和废液罐的回收泵供电，通过培养箱的控制器对输料模块、输气系统、保温结构和培养室进行数据自检，然后通过控制器的通信模块将数据发送到客户端；
（3）通过客户端对输料模块、输气系统、保温结构和培养室的运行参数进行修改，然后输料模块、输气系统、保温结构和培养室根据设定的参数进行工作调整相应的指标；
（4）输料模块、输气系统、保温结构和培养室的运行参数调整到位之后通过客户端控制输料模块、输气系统、保温结构和培养室的工作流程，将培养细胞通过细胞入口进入培养基层中，然后根据培养基层反馈的数据实施对营养液流速、气体流速、氧含量和二氧化碳含量进行调整，以满足肿瘤细胞生长的需要；
（5）培养过程中每隔一段时间通过显微镜对细胞的生长情况进行观察和记录。
本发明对于现有技术，具有以下有益效果：本发明通过保温结构能够实时对保温数据进行监控，通过推力式螺旋桨结构在对蒸馏水加热过程中加快水的对流速度，加快水的升温效率，本发明的三维支架采用多孔纤维结构，采用透明植物纤维，便于细胞黏附和增生，通过培养模块的串并耦合在培养模块内形成一个稳定均匀的流动微环境，通过培养模块的形状、大小、微柱数量和微柱通道大小，微柱通道形状和大小等因素对培养模块内培养液流速的影响，以及对氧含量大小的影响，使用模拟软件运用控制变量法对各个因素进行模拟并结合实测数据，确定培养模块内框架的变数范围为6-10，框架大小的直径范围为800-1200um，间隙数量为20-40个，微柱通道尺寸为4-8um，营养液流速为5000-7000um/s；本发明在输料模块和输气系统上安装紫外消毒装置能够对营养液和气体进行消毒，防止营养液和气体携带微生物污染培养基，本发明通过输料模块能够模拟人体输送血液向组织供氧和提供养料，流动性的培养液能实时为细胞提供养料，实现了无人值守，不需要每隔一段时间对细胞进行提取和观察后进行更换培养液的操作；
在本发明中，细胞包括但不限于：神经细胞、肌肉细胞、胰岛细胞、肝脏细胞、肠细胞、肾细胞、脑细胞、心细胞、肌肉细胞、骨细胞、肝细胞、胃细胞、皮肤细胞、泌尿生殖系统细胞、神经系统细胞、免疫系统细胞、脾细胞、骨髓细胞、淋巴结细胞；
肿瘤细胞为各种良性或恶性肿瘤细胞，如各种肝癌细胞、乳腺癌细胞、胃癌细胞、前列腺癌、肺癌细胞、脑肿瘤细胞、卵巢癌细胞、骨肿瘤细胞、结肠癌细胞、甲状腺肿瘤细胞、纵隔肿瘤细胞、小肠肿瘤细胞、肾肿瘤细胞、肾上腺肿瘤细胞、膀胱肿瘤细胞、睾丸肿瘤细胞、恶性淋巴瘤细胞、多发性骨髓瘤细胞、神经系统肿瘤细胞；
肿瘤细胞仿生培养系统用于观察各种肿瘤细胞的生长、增殖、分化、成熟、运动、或迁移；肿瘤的浸润和转移是恶性肿瘤的生物学特征之一，是肿瘤细胞粘连、酶降解、移动、基质内增殖等一系列过程的表现，是肿瘤细胞和细胞外基质在宿主多种因素调节下相互作用的结果，肿瘤侵袭和转移是肿瘤发生和演进过程中最危险阶段；从肿瘤侵袭到转移是一个复杂的肿瘤发病学问题，癌细胞侵袭和转移是多阶段、多步骤、多因素、多基因等综合作用和发展过程，其涉及的面很广，包括正常细胞经致癌因素启动，促癌因子作用，生长失去控制、恶性变、侵袭到转移；转移灶形成后又可再侵袭和再转移直至宿主死亡；
肿瘤转移包含脱离、转运和生长3个主要环节，然而这是一个复杂的过程，其步骤至少有：在各种条件具备的情况下，肿瘤细胞的移动和阿米巴运动有助于其本身突破基底膜，进入周围组织间隙，肿瘤细胞脱离原发瘤群体后，粘连侵袭基底膜并在周围间质中浸润生长；肿瘤细胞进入间质以后，需要依靠间质中给予的信息、营养和其他支持，同时也不断向间质分泌排放各种代谢物质，构成肿瘤细胞和周围间质的密切的关系，使肿瘤继续增生发展；
恶性瘤细胞能在继发部位存活和生长，依赖于瘤细胞的特性和宿主体内多种因素的作用，这些特性和因素为转移形成提供合适的基质和细胞存活、增长的环境，自癌细胞从瘤母体脱离到转移灶形成要经过各种细胞与细胞及细胞与基质相互作用、逃逸机体免疫机制、适应新的环境等复杂过程和机制，方能形成转移，因而最终仅有少数具有高转移能力的瘤细胞形成转移灶；
目前研究最多的是瘤细胞的粘附性、运动性和降解酶分泌等，以往在人体上很难观察到浸润和转移的全过程，因此在研究肿瘤浸润和转移的发生机理时，本发明的肿瘤细胞仿生培养系统可在体外系统研究肿瘤细胞的原位运动和异位运动，肿瘤细胞的分离与细胞接触抑制的丧失，间质对肿瘤浸润的作用以及肿瘤细胞产物及其他有关成分的作用。
附图说明
图1是本发明的肿瘤组织细胞仿生培养系统示意图；
图2是本发明的培养箱示意图；
图3是本发明的保温结构截面图；
图4是本发明的加热结构示意图；
图5是本发明的散热架示意图；
图6是本发明的培养室网架示意图；
图7是本发明的输气系统示意图；
图8是本发明的氮气瓶示意图；
图9是本发明的缓冲罐示意图；
图10是本发明的培养液箱示意图；
图11是本发明的培养室示意图；
图12是本发明的培养室营养液消毒机构示意图；
图13是本发明的培养基示意图；
图14是本发明的废液层示意图；
图15是本发明的培养基层示意图；
图16是本发明的培养模块组合示意图；
图17是本发明的培养模块示意图；
图18是本发明的培养单元示意图；
图19是本发明的培养单元俯视图；
图20是本发明的传感器层示意图；
图21是本发明的实施例二的肿瘤组织细胞仿生培养系统示意图。
图中：培养箱1、培养箱外壳2、控制器3、进水口4、培养室5、提手501、培养室营养液消毒机构502、保护罩503、紫外灯504、培养基505、废液层506、培养基层507、传感器层508、保护壳层509、培养室密封壳510、废液腔511、培养基进液口512、培养模块513、细胞入口514、废液出口515、营养液主通道516、一级子通道517、微柱通道518、微柱519、细胞主通道520、培养单元521、渗透膜522、三维支架523、通孔524、培养单元温度传感器525、培养单元压力传感器526、培养单元氧含量传感器527、培养单元二氧化碳浓度传感器528、温度传感器6、保温箱支架7、加热机构8、螺旋桨支架801、连接件802、螺旋桨结构803、加热架804、散热片805、防水罩806、加热板807、转动轴808、微型水泵9、电动机保护壳10、电动机11、排水口12、培养室支架13、保温结构14、空气层1401、培养室网架1402、培养室卡环1403、蠕动泵15、氧合器16、培养液箱17、进液口1701、紫外线灯管1702、压力表1703、称重机构1704、空气泵18、空气消毒机构19、氮气瓶20、探测线2001、控制阀2002、二氧化碳瓶21、监控机构22、输气管23、流速器24、缓冲罐25、紫外灯组2501、传感器模块26、二氧化碳浓度传感器2601、氮气浓度传感器2602、缓冲罐压力传感器2603、电磁阀27、废液罐28、回收泵29、输液管30。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1-20所示：一种肿瘤组织细胞仿生培养系统，包括输料模块，输料模块通过输液管30连通有培养箱1，培养箱1通过输气管23和输液管30连通有输气系统和废液罐28，输料模块包括培养液箱17，培养液箱17通过输液管30依次连通氧合器16和蠕动泵15后与培养箱1连通；输气系统包括缓冲罐25，缓冲罐25进气端通过输气管23连通有氮气瓶20和二氧化碳瓶21，缓冲罐25出气端通过输气管23与输液管30连通；废液罐28与培养箱1之间的输液管30上设有回收泵29。
培养箱1包括培养箱外壳2，培养箱1内设有与培养箱外壳2相连接的保温结构14，保温结构14呈圆柱状，保温结构14外侧面与培养箱外壳2一夹角之间的区域设有控制器3，保温结构14外侧面与培养箱外壳2一夹角之间的区域且与控制器3相对应处设有电动机11，电动机11与保温结构14相配合；保温结构14内设有培养室5，保温结构14与培养室5滑动配合。
保温结构14下端设有与培养箱外壳2固接的保温箱支架7，保温箱支架7上设有与电动机11相配合的传动皮带通孔，保温结构14下端中部设有通过传动皮带与电动机11相连接的转动轴808；保温结构14内部下端面设有加热机构8，加热机构8上方设有与保温结构14连接的培养室网架1402，培养室网架1402为镂空结构；在保温结构14的培养室网架1402上方的内侧面设有与培养室5滑动配合的培养室卡环1403，保温结构14上端设有与培养室5紧密贴合的密封环，密封环的宽度与培养室卡环1403的宽度相同，密封环上设有进水口4和排水口12，密封环内为空气层1401；保温结构14内还设有通过输液管30与排水口12连通的微型水泵9；保温机构14的侧壁内为与密封环相连通的空气层1401。
加热机构8包括与保温机构14下端面相连接的螺旋桨支架801，螺旋桨支架801中部设有与转动轴808相连接的螺旋桨结构803，在螺旋桨支架801上端面的四个边角处设有连接件802，连接件802上端设有呈镂空结构的加热板807，加热板807上设有呈板状的散热片805，加热板807与散热片805相垂直，加热板807一端设有与散热板805相平行的加热架804，加热架804与在最外侧的散热板805紧密贴合并与加热板807相连接，加热板804上端设有用于有绝缘的防水罩806。
培养室5包括外壳，外壳内设有培养基505和培养基密封壳510，培养基密封壳510上端面设有提手501，在培养基密封壳510上设有与培养基505相连通的培养室营养液消毒机构502、废液口和细胞注入管道，培养室营养液消毒机构502包括沿输液管30外侧面一周的紫外灯504，紫外灯504上下两端设有与输液管30过盈配合的保护罩503；在培养基密封壳510上设有与培养基505相配合的密封螺母；培养基505从下到上依次为废液层506、培养基层507、传感器层508和保护壳层509，废液层506的直径小于培养基层507的直径，废液层506设有向内凹陷的废液腔511，废液腔511外侧面设有输液管30，输液管30在外壳的侧壁内，输液管30与回收泵29相连通，在废液腔511的腔壁上端连接有培养基层507，废液腔511的腔壁上端面与培养基层507下端面黏合在一起，培养基层507向内凹陷为培养腔，培养腔内设有培养模块513，多个培养模块513可进行网状组合，培养基层507的培养腔壁上端面与传感器层508的下端面黏合，传感器层508上设有与培养基层507相配合的培养单元温度传感器525、培养单元压力传感器526、培养单元氧含量传感器527和培养单元二氧化碳浓度传感器528；传感器层508与保护壳层509通过黏合固定，保护壳层509上端设有与密封螺母相配合的密封螺栓。
培养模块513呈环形，培养模块513一侧设有通过输液管30与输料模块相连通的培养基进液口512，与培养基进液口512夹角为180度的一侧设有与废液腔506相连通的废液出口515，与培养基进液口512夹角为90度的一侧设有细胞入口514，培养模块513包括呈环形的围挡，围挡通过连接通道与培养基进液口512、废液出口515和细胞入口514连通，培养基进液口512出口处设有营养液主通道516，营养液主通道516展开为两个一级子通道517后与围挡相连通，围挡内设有渗透膜522，一级子通道517与围挡相连通后在围挡和渗透膜522之间展开为多个相互连通二级子通道，渗透膜522内设有八边形的框架，在渗透膜522内沿框架的边设有至少一个微柱519，微柱519之间有微柱通道518，微柱519框架之间的空隙为三级子通道；细胞入口514出口处设有细胞主通道520，细胞主通道520展开为两个一级子通道517后与围挡相连通，一级子通道517与围挡相连通后在围挡和渗透膜522之间展开为不连通的二级子通道，通过细胞的二级子通道与渗透膜522连通；渗透膜522内设有培养单元521，培养单元521包括至少一个呈镂空结构的三维支架523，三维支架523呈圆筒状，多个不同直径的圆筒状三维支架523紧密贴合，三维支架523上设有沿轴心呈环形排列的通孔524。
输料模块包括培养液箱17，培养液箱17通过输气管23与空气泵18连通，培养液箱17和空气泵18之间的输气管23上设有空气消毒机构19，培养液箱17上端设有进液口1701，在培养液箱17上端还设有压力表1703，压力表1703与控制器3相连接，培养液箱17呈桶状，在桶壁内设有至少一个紫外线灯管1703，在培养液箱17的底部设有称重机构1704；培养液箱17出口通过输液管30与氧合器16连通，氧合器16通过输液管30与蠕动泵15连通，蠕动泵15通过输液管30与培养室5连通。
输气系统包括气源，气源包括二氧化碳瓶21和氮气瓶20，二氧化碳瓶21和氮气瓶20的结构相同，氮气瓶20沿瓶身内部螺旋布设有探测线2001，探测线2001与设在氮气瓶20瓶口的监控机构22相连接，在氮气瓶20瓶口上设有控制阀2002；还包括与气源通过输气管23相连接的缓冲罐25，气源和缓冲罐25之间的输气管23上设有流速器24，缓冲罐25上设有与控制器3相连接的传感器模块26，传感器模块26包括二氧化碳浓度传感器2601、氮气浓度传感器2602和缓冲罐压力传感器2603，缓冲罐25内部上端设有紫外灯组2501，缓冲罐25通过输气管23与蠕动泵15和培养室5连通的输液管30连通，输气管23上设有电磁阀27。
工作原理为：通过空气泵18抽取环境中的空气，对空气进行压缩，压缩之后的空气经过空气消毒机构19消毒，经过消毒后的空气进入培养液箱17中，用于维持培养液箱17的压强大小在设定的数值之间小范围的浮动，在培养液箱17中安装液位传感器，液位传感器将培养液高度进行检测并发送到控制器3处，同时培养液箱17的紫外线灯管1703工作对培养液进行消杀灭菌作业，当培养液箱17中液位高度低于设定的报警数值时液位传感器向控制器3发出信号，控制器3控制报警设备发出报警并通过通信模块向客户端发送报警信息；
培养液箱17中的培养液进入氧合器16中进行氧合作业，然后通过蠕动泵15按照设定的频率向培养室5输送培养液，同时二氧化碳瓶21和氮气瓶20通过输气管23进入缓冲罐25中，缓冲罐25将二氧化碳和氮气进行混合缓冲防止压力剧烈的波动，同时在缓冲罐25中紫外灯组2501的作用下对缓冲气体进行消杀灭菌作业，灭菌之后的气体通过输气管23进入输液管30中一同进入培养室5中；
同时向保温结构14中通过进水口进入蒸馏水，保温结构14的加热机构8工作，加热架804通电发热，热量经过散热片805增大了与蒸馏水接触面积，加快热量的传播速度，同时电动机11工作，电动机11带动转动轴808工作继而带动螺旋桨结构803转动，螺旋桨结构803带动蒸馏水上层与下层之间的流动，进一步加快热量的传播速度，提高热传高效率，使得蒸馏水的温度快速的上升到设定的温度值，培养室5置入蒸馏水中进行水浴，对培养室5进行加热和保温作业；
培养液经过培养室营养液消毒机构502时经过紫外灯504的照射再次进行消杀灭菌作业，然后在输液管30的作用下进入培养基进液口512，然后经过营养液主通道516进入一级子通道517之后进入围挡内的二级子通道和三级子通道中，培养液进入培养模块513的培养单元521中，培养液在培养单元521内形成一个稳定均一的流动微环境，然后通过吸管将细胞或肿瘤细胞通过细胞入口514送入培养基层507中，细胞经过细胞入口514后经过细胞主通道520进入一级子通道517之后进入围挡内的二级子通道然后通过渗透膜522进入养模块513的培养单元521中，然后附着在培养单元521的三维支架523上，模拟细胞或肿瘤细胞在人体内的生长环境，然后经过细胞或肿瘤细胞吸收后的营养液经过渗透膜522后再次通过三级子通道和二级子通道后汇入一级子通道517 然后在汇入营养液主通道516后最后汇入废液出口515中流入到培养基层507下方的废液层506，汇入的废液在回收泵29的作用下进入废液罐28中。
实施例二
一种肿瘤组织细胞仿生培养系统，如图21所示，与实施例一相比，培养室网架1402下端设有用于固定支撑培养室网架1402的培养室支架13，电动机11外端设有用于防水的电动机保护壳10，缓冲罐25通过输气管23与培养液箱17和氧合器16连通的输液管30连通，输气管23上设有电磁阀27，培养室密封壳510上设有泄压阀，提手501与培养室密封壳510铰接，在培养室密封壳510上设有与细胞入口514相连通的细胞通道，细胞通道在培养密封壳510上安装阀门，同时在培养室密封壳510内安装有电子显微镜模组，在培养基层507下端设有与电子显微镜模组相对应的照明装置。
与实施例一经过相同的作业对细胞或肿瘤细胞进行一段时间的培养后通过电子显微镜模组对培养单元中肿瘤细胞的生长、增殖、分化、成熟、运动、或迁移情况进行观察。
实施例三
一种肿瘤组织细胞仿生培养系统方法，包括以下步骤：
（1）将培养室5通过提手从培养箱1中取出，然后将培养室5各个部分置入消毒机构中进行杀菌消毒，将输料模块、输气系统和废液罐28的各个接口通过75%酒精棉进行擦拭消毒，然后通过输液管23和输气管30依次将输料模块的蠕动泵15、氧合器16、培养液箱17、空气泵18和空气消毒机构19相连通，输气系统的氮气瓶20、二氧化碳21和缓冲罐25连通，然后与培养室5相连通；
（2）通电为培养箱1、输料模块、输气系统和废液罐28的回收泵29供电，通过培养箱1的控制器3对输料模块、输气系统、保温结构14和培养室5进行数据自检，然后通过控制器3的通信模块将数据发送到客户端；
（3）通过客户端对输料模块、输气系统、保温结构14和培养室5的运行参数进行修改，然后输料模块、输气系统、保温结构14和培养室5根据设定的参数进行工作调整相应的指标；
（4）输料模块、输气系统、保温结构14和培养室5的运行参数调整到位之后通过客户端控制输料模块、输气系统、保温结构14和培养室5的工作流程，将培养细胞通过细胞入口进入培养基层507中，然后根据培养基层507反馈的数据实施对营养液流速、气体流速、氧含量和二氧化碳含量进行调整，以满足肿瘤细胞生长的需要；
（5）培养过程中每隔一段时间通过显微镜对细胞的生长情况进行观察和记录。
通过提手501将培养室5从培养箱1中取出，然后通过螺栓将培养室密封壳510和培养基505进行分离，然后将培养室密封壳510和培养基505放入消毒机构中通过高温、紫外线或高能离子对培养室5进行消毒作业，然后通过75%酒精对进水口4、排水口12、蠕动泵15、氧合器16、培养液箱17、空气泵18、空气消毒机构19、氮气瓶20、二氧化碳瓶21、废液罐28和回收泵29的进口和出口进行擦拭消毒，对进水口4、排水口12、蠕动泵15、氧合器16、培养液箱17、空气泵18、空气消毒机构19、氮气瓶20、二氧化碳瓶21、废液罐28和回收泵29消毒完成之后通过输液管30和输气管23进行彼此相连接，然后与培养室5连通，组装完成之后；
将培养箱1、输料模块和输气系统进行通电，输料模块的蠕动泵15、氧合器16、培养液箱17、空气泵18和空气消毒机构19及培养液箱17内多种传感器与控制器3相连接，输气系统的氮气瓶20、二氧化碳瓶21和缓冲罐25以及氮气瓶20和二氧化碳瓶21的监控机构22、输气管23上的流速器24和电磁阀27、缓冲罐25内的紫外灯组2501和传感器模块26与控制器3相连接，回收泵29和控制器3相连接，培养箱1的温度传感器6、培养室营养液消毒机构502、传感器层508的培养单元温度传感器525、培养单元压力传感器526、培养单元氧含量传感器527和培养单元二氧化碳浓度传感器528与控制器3相连接，控制器3通过通信模块与客户端的智能移动设备和PC设备相连接，通过客户端对将培养箱1、输料模块和输气系统的各个部件和传感器收集的数据进行汇总并通过客户端对将培养箱1、输料模块和输气系统的各个部件进行控制和调节；
通过客户端对培养箱1、输料模块和输气系统中各个器件的运行参数进行设定使得培养单元521内的压强、氧含量、营养液流速为5000-7000um/s和气体速度维持在20-50ul/s，然后将细胞通道的阀门打开通过吸管将细胞或肿瘤细胞送入细胞入口514送入培养基层507中的培养单元521中，然后经过设定时间的培养之后电子显微镜模组工作对培养单元521内的三维支架523进行拍照然后将照片通过控制器3发送到客户端或通过手动调节电子显微镜模组对培养单元521内的肿瘤细胞进行观察和记录。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，只为说明本发明的方案及效果，不能被认为用于限定本发明的实施范围，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。