体外细胞培养技术以操作相对简便且能保持活细胞长期稳定传代等优点,作为细胞生物学实验研究中一个重要手段被广泛应用于现代医学、生命科学和药物研发等领域。各类体外细胞培养方法及装置的研究也层出不穷,这其中,源于一些非常规的细胞生物学实验研究需求,培养条件的控制和参数检测以及培养系统的小型化一直是关注的重点。在体外细胞培养过程中,研究人员对细胞进行观测的手段一般是采用肉眼观察或使用显微镜观察,也有采用缩时摄影记录活细胞动态变化的方法,但随着细胞生物学研究的发展,对细胞观测手段也有了新的需求,细胞培养过程的实时监测与记录也逐渐被提出,因为在细胞生长过程中可能隐藏着对细胞生理、生化研究具有重要意义的事件。故在便携式细胞培养装置中也需要能够对细胞培养过程进行实时跟踪并记录的功能。本课题针对装置小型化、过程监测实时化的需求,试图通过对细胞培养过程中实时观测手段与在线流体控制技术的研究,提升细胞培养过程中培养液交换的控制与培养状态监控的精度,并实现整体实验装置的便携性,从而为一些专用的细胞生物学实验研究和应用提供技术支撑。研究内容围绕以自制细胞培养器为核心的细胞培养系统、以CCD与物镜镜头组合搭建的在线显微观测系统,以及以注射泵为液体驱动部件的在线流体控制系统这三部分展开,主要包括细胞培养装置设计、部组件选择、显微观测平台搭建、流体输送模式筛选,并自行研制相关的电控系统,最终尝试完成一套便携式的细胞培养系统,系统具有自动化实时观测细胞生长状态以及对细胞培养过程进行目的性控制的功能。本研究使用人脐静脉血管内皮细胞株EA.hy926进行细胞培养实验,以验证装置的设计功能,通过三个功能性实验分别对细胞培养装置的显微观测系统、流体控制系统与装置整体功能进行评估,实验结果证明本装置可以独立完成上述功能,满足设计预期。本研究发展了小型细胞培养系统的在线显微观测与在线流体控制的技术,最终完成了一套整合上述技术的并可进行过程记录的便携式细胞培养装置。该装置可服务于对设备尺寸、便携性、在线观测以及自动操作有特殊要求的细胞生物学研究与应用。