CN103555575B - 细胞培养液添加和细胞回收转移装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：包括密闭工作舱和移液组件；移液组件包括供液容器固定支架、受液容器固定支架、定量蠕动泵、移液管路和驱动与控制系统；供液容器固定支架和所述受液容器固定支架分别位于定量蠕动泵的两侧；所述移液管路包括一根导流软管，导流软管的两端分别连接有供液引流针管支架和受液引流针管支架，供液引流针管支架和受液引流支架上分别固定有引流针，导流软管与定量蠕动泵适配安装；驱动与控制系统用于驱动所述供液引流针管支架相对供液容器固定支架移动、驱动所述受液引流针管支架相对受液容器固定支架移动和驱动所述定量蠕动泵。本发明具有降低污染和操作复杂度的优点。

Description

细胞培养液添加和细胞回收转移装置

技术领域

本发明涉及细胞医疗设备，尤其是涉及一种细胞培养液添加和细胞回收转移装置。

背景技术

细胞治疗作为一种新型治疗手段，得到日益广泛的应用。细胞治疗是修复和重建患者组织器官损伤，提高患者造血和免疫功能的有效方法。细胞培养是细胞治疗的关键过程，这一过程不同于药物生产，活体细胞无法灭菌处理，因此要求更高的无菌操作环境和无菌操作技术。如何消除在细胞培养操作过程中的污染和交叉污染是细胞治疗的新挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种细胞培养液添加和细胞回收转移装置以减少人工操作并降低污染。

本发明的技术问题通过下述技术方案予以解决：

一种细胞培养液添加和细胞回收转移装置，包括密闭工作舱和移液组件；

所述移液组件包括供液容器固定支架、受液容器固定支架、定量蠕动泵、移液管路和驱动与控制系统；

所述供液容器固定支架、受液容器固定支架、定量蠕动泵和移液管路均位于所述密闭工作舱内，所述供液容器固定支架和所述受液容器固定支架分别位于所述定量蠕动泵的两侧；

所述移液管路包括一根导流软管，导流软管的一端连接有供液引流针管支架、另一端连接有受液引流针管支架，供液引流针管支架上固定有供液引流针，受液引流支架上固定有受液引流针，所述导流软管与所述蠕动泵适配安装；

所述驱动与控制系统用于驱动所述供液引流针管支架相对供液容器固定支架移动、驱动所述受液引流针管支架相对受液容器固定支架移动和驱动所述定量蠕动泵。

与现有技术相比，本发明的细胞培养液添加和细胞回收转移装置的引流操作、定量移液操作等整个过程均可通过驱动与控制系统自动完成，移液过程完全不需要人工操作和打开密闭工作舱，在绝对的人机操作分离下仍然可实现连续或间歇移液操作，因此，不但简化了移液操作，实现自动化，而且能够最大限度的减少微生物污染风险。

优选地：所述供液容器固定支架上固定有与供液容器的瓶口匹配的第一配套瓶盖；所述受液容器固定支架上固定有与受液容器的瓶口匹配的第二配套瓶盖。本优选方案可便于供、受液容器的安装和固定。

优选地：还包括红外消毒装置，该红外消毒装置包括与供液容器的瓶口位置相对的第一金属套管和与受液容器的瓶口位置相对的第二金属套管，所述第一金属套管和第二金属套管上分别包绕有电热丝，所述第一金属套管与所述供液容器的瓶口相距1-4mm，所述第二金属套管与所述供液容器的瓶口相距1-4mm。

进一步地：红外消毒装置包括第一座架、第一支架、第一电热丝、第二座架、第二支架和第二电热丝；所述第一座架固定在所述供液容器固定支架上，所述第一支架为固定在第一座架上且与第一座架绝缘的导电金属片，第一支架的一端设有小孔，该小孔内固定有与供液容器的瓶口位置相对第一金属套管，第一金属套管的管壁凸出于所述第一支架的表面形成第一电热丝包绕部，所述第一电热丝包绕于所述第一电热丝包绕部；所述第二座架固定在所述受液容器固定支架上，所述第二支架为固定在第二座架上且与第二座架绝缘的导电金属片，第二支架的一端设有小孔，该小孔内固定有与受液容器的瓶口位置相对的第二金属套管，第二金属套管的管壁凸出于所述第二支架的表面形成第二电热丝包绕部，所述第二电热丝包绕于所述第二电热丝包绕部。

更进一步地，所述第一电热丝的里端与第一金属套管紧密镶嵌而通过第一金属套管与第一支架电连接，第一支架与第一电热丝的外端分别与直流电源连接；

所述第二电热丝的里端与第二金属套管紧密镶嵌而通过第二金属套管与第二支架电连接，第二支架与第二电热丝的外端分别与直流电源连接。

上述优选方案利用电热丝形成微发热装置，可在引流之前对引流针及容器瓶口进行红外线消毒，消毒过程不会破坏细胞培养液或细胞组织。

优选地，所述驱动与控制系统包括：控制器，与控制器连接的电机驱动器，与电机驱动器传动的第一直线电机、第二直线电机和蠕动泵电机；所述第一直线驱动电机的电机轴与所述供液引流针管支架传动连接，所述第二直线电机的电机轴与所述受液引流针管支架传动连接，所述蠕动泵电机用于驱动所述定量蠕动泵。消毒完成后，两个直线电机分别可准确地推送引流针穿透容器瓶口硅胶密封垫并进入相应的容器内进行引流，然后由蠕动泵进行准确移液，无需人工操作。

优选地：包括用于过滤从外部吸入密闭工作舱的空气及维持密闭工作舱内空气正压的风压空气净化系统。

进一步地：所述风压空气净化系统包括风机组、进风通道和设置在所述进风通道内的至少两级空气过滤器。

更优选地：所述进风通道自进风口至出风口依次设有预过滤器、风机组、高效过滤器和扰流板，所述风机组与所述高效过滤器之间设有增压空气区，所述高效过滤器与所述扰流板之间设有洁净空气缓冲区。

上述优选方案中，利用风压空气净化系统可保证工作舱内的工作气压及空气洁净。更优选地，空气经增压空气区形成高压空气，可保证工作舱内的正压，尤其是再开启舱门的时候，可利用空气正压最大限度地避免外部空气直接从舱门进入工作舱。

优选地，还包括设置在所述密闭工作舱内的紫外线消毒装置。紫外消毒装置能够对整个密闭工作舱进行消毒。

附图说明

图1是本发明具体实施例的细胞培养液添加和细胞回收装置的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的细胞培养液添加和细胞回收装置的移液组件结构示意图；

图3是本发明具体实施例的风压空气净化系统的结构示意图；

图4是本发明具体实施例的红外线消毒系统的结构示意图；

图5是本发明具体实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例的细胞培养液添加和细胞回收转移装置包括密闭工作舱100、风压空气净化系统200、紫外线消毒装置400、红外线消毒装置300、移液组件500和驱动与控制系统600。

如图2所示，密闭工作舱100包括舱门101，其用于形成密闭的工作空间并为其他组成部分提供支持与安装空间。

本实施例的风压空气净化系统200用于过滤从外部吸入密闭工作舱的空气及维持密闭工作舱内空气正压，其包括连通密闭工作舱100内部的进风通道201，进风通道201中设有预过滤器202和高效过滤器203两级空气过滤器，预过滤器202设在进风通道201的进风口处，预过滤器202与高效过滤器之间设有风机组204，从而进风通道201被分割成介于预过滤器202与风机组204之间的低压空气区2011、介于风机组204与高效过滤器203之间的增压空气区2012，本实施例的进风通道201的出风口处还设有扰流板205，扰流板205与高效过滤器203之间形成有洁净空气缓冲区2013，扰流板205配合洁净空气缓冲区2013能够起到辅助稳压的作用。

如图1所示，紫外线消毒装置300优选安装在密闭工作舱100的后顶部，用于对整个密闭工作舱100的内部空间进行消毒。

如图3所示，移液组件500包括供液容器固定支架501、受液容器固定支架502、定量蠕动泵503和移液管路；定量蠕动泵503安装在密闭工作舱100中部，供液容器固定支架501和受液容器固定支架502分别设在定量蠕动泵的左右两侧，优选供液容器固定支架501位于定量蠕动泵的左上侧，受液容器固定支架502位于定量蠕动泵的右下侧，形成供夜容器高于受液容器的高低差；移液管路包括一根导流软管5041，导流软管5041的一端连接有供液引流针管支架5042、另一端连接有受液引流针管支架5043，供液引流针管支架5042上固定有供液引流针5044，受液引流针管支架5043上固定有受液引流针5045，所述导流软管5041与所述定量蠕动泵503适配安装，从而在导流软管5041的内径一定的情况下，通过控制定量蠕动泵503的转速即能够进行定量加液或回收细胞液。驱动与控制系统600包括：控制器601、与控制器连接的电机驱动器602、与电机驱动器传动的第一直线电机603、第二直线电机604和蠕动泵电机605；第一直线驱动电机603的电机轴与供液引流针管支架501传动连接，第二直线电机604的电机轴与受液引流针管支架5043传动连接，蠕动泵电机605用于驱动所述定量蠕动泵503。

本实施例的供液容器固定支架501上固定有与供液容器001的瓶口匹配的第一配套瓶盖5011，该第一配套瓶盖5011与供液容器001的匹配口朝上，从而使得供液容器可倒置安装在供液容器固定支架501上；受液容器固定支架502上固定有与受液容器002的瓶口匹配的第二配套瓶盖5021，该第二配套瓶盖5021与供液容器002的匹配口朝下。采用配套瓶盖的方式可便于供液、受液容器的固定，但该方式仅仅是一种优选实施方案，本发明包含但不限于采用配套瓶盖的方式，在能够实现供液、受液容器固定的前提下，现有其他的固定方式也可适用于本发明。

红外消毒装置300包括与供液容器001的瓶口位置相对的第一金属套管和与受液容器002的瓶口位置相对的第二金属套管，所述第一金属套管和第二金属套管上分别包绕有电热丝，所述第一金属套管与所述供液容器的瓶口相距1-4mm，所述第二金属套管与所述供液容器的瓶口相距1-4mm。

作为一种优选实施例，如图4所示，红外消毒装置300包括第一座架311、第一支架312、第一电热丝313、第二座架、第二支架和第二电热丝；第一座架311固定在供液容器固定支架501上，第一支架312为固定在第一座架311上且与第一座架311绝缘的导电金属片，该金属片的一端设有小孔，该小孔内固定有与供液容器001的瓶口位置相对第一金属套管314，第一金属套管314的管壁凸出于第一支架312的表面形成第一电热丝包绕部，第一电热丝313包绕于该第一电热丝包绕部；第二座架固定在受液容器固定支架502上，第二支架为固定在第二座架上且与第二座架绝缘的导电金属片，第二支架的一端设有小孔，该小孔内固定有与受液容器002的瓶口位置相对的第二金属套管，第二金属套管的管壁凸出于第二支架的表面形成第二电热丝包绕部，第二电热丝包绕于所述第二电热丝包绕部。所述第一电热丝的里端与第一金属套管紧密镶嵌而通过第一金属套管与第一支架电连接，第一支架与第一电热丝的外端分别与直流电源连接；所述第二电热丝的里端与第二金属套管紧密镶嵌而通过第二金属套管与第二支架电连接，第二支架与第二电热丝的外端分别与直流电源连接。前述的导电金属片可采用大约1mm后的长条形钢片，金属套管则可采用高3mm左右的钢质套管，通过焊接将两者焊接为一体，电热丝的绕制厚度优选大于5mm，钢制套管的顶部与供、受液容器的瓶口相距约2mm。

实践中，驱动与控制系统600的控制器601还用于控制风机组及紫外线消毒系统。本领域技术人员可以预见，其对风机组以及各个电机的控制可采用人工手动操作的方式实现，例如通过手动开关先启动直线电机移动一定距离将引流针推送至对应的金属套管内红外消毒预定时间（例如2S），然后自然冷却预定时间（例如5S）后再次启动以推动引流针穿破容器瓶的硅胶套，最后启动蠕动泵电机进行移液。同理，对风机组的控制也可采用上述方式，优选在开启密闭工作舱舱门期间，控制风机组吹强风直至舱门关闭，风力降低至预定的值，为便于实现前述控制，风机组可包括多个小型风机，通过控制风机数量和转速实现风速调节，从而实现密闭舱的气压调节。

当然，作为更优的方式，本发明的各个组件的工作可由控制器自动控制，采用在密闭舱外壁上设置与控制器连接的显示及输入设备用于接受预先输入的操作时间，包括各个电机的启停时间、电热丝的加热时间，风机的功率切换时间等，然后通过控制器自动控制其他组件工作。

如图5所示，以下是本发明的细胞培养液添加和细胞回收装置的一种典型工作过程：

1）密闭工作舱灭菌及消毒：外部空气经本发明装置内置双级过滤器向工作舱内吹强风30秒，关闭工作舱舱门后过滤空气风力减半，同时，点亮消毒紫外30分钟。

2）安装固定供液容器、受液容器及移液管路：相关配件均设计成集成模块式并预先进行了消毒处理，符合医用要求，安装过程简单方便，不需借助其它工具，凭手动可在20秒内完成安装工作。

3）启动直线电机和红外线消毒装置：两台直线电机首先分别推送两套钢制引流针至相应容器口附件，微型发热装置发出红外光热，对钢制引流针和相应容器瓶盖的硅胶密封垫进行红外线消毒2秒，自然冷却5秒后，两台直线电机再次分别推送两套钢制引流针穿透硅胶密封垫并进入相应容器腔内。

4）培养液添加或细胞溶液回收转移：开启定量蠕动泵，根据对蠕动泵预先设定的转速和转数，培养液自动和定量地从供液容器转移或添加至受液容器。

5）收取受液容器：启动直线电机，退出钢制引流针，取出受液容器备用。

本具体实施方式中，可以实现在细胞培养过程中所需各种培养药液的添加和转移，同时，将上述的整个操作过程中所需的部件集成在一个机体内并实现自动化，尽可能隔离人体接触，减少操作污染的机会，最大程度保障细胞培养过程和细胞分选过程的清洁，以获得高品质的医用药液。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：包括密闭工作舱和移液组件；

所述移液组件包括供液容器固定支架、受液容器固定支架、定量蠕动泵、移液管路、红外消毒装置和驱动与控制系统；

所述供液容器固定支架、受液容器固定支架、定量蠕动泵和移液管路均位于所述密闭工作舱内，所述供液容器固定支架和所述受液容器固定支架分别位于所述定量蠕动泵的两侧；

所述移液管路包括一根导流软管，导流软管的一端连接有供液引流针管支架、另一端连接有受液引流针管支架，供液引流针管支架上固定有供液引流针，受液引流支架上固定有受液引流针，所述导流软管与所述定量蠕动泵适配安装；

所述红外消毒装置用于在距离供液容器和受液容器瓶口1-4mm处形成微型发热装置；

所述驱动与控制系统用于驱动所述供液引流针管支架相对供液容器固定支架移动、驱动所述受液引流针管支架相对受液容器固定支架移动、驱动所述定量蠕动泵、和控制所述红外消毒装置在引流之前对所述供液容器的瓶口、所述受液容器的瓶口、所述供液引流针、所述受液引流针进行红外消毒。

2.根据权利要求1所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述供液容器固定支架上固定有与供液容器的瓶口匹配的第一配套瓶盖；所述受液容器固定支架上固定有与受液容器的瓶口匹配的第二配套瓶盖。

3.根据权利要求1或2所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述红外消毒装置包括与供液容器的瓶口位置相对的第一金属套管和与受液容器的瓶口位置相对的第二金属套管，所述第一金属套管和第二金属套管上分别包绕有电热丝，所述第一金属套管与所述供液容器的瓶口相距1-4mm，所述第二金属套管与所述受液容器的瓶口相距1-4mm。

4.根据权利要求1或2所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述红外消毒装置包括第一座架、第一支架、第一电热丝、第二座架、第二支架和第二电热丝；

所述第一座架固定在所述供液容器固定支架上，所述第一支架为固定在第一座架上且与第一座架绝缘的导电金属片，第一支架的一端设有小孔，该小孔内固定有与供液容器的瓶口位置相对第一金属套管，第一金属套管的管壁凸出于所述第一支架的表面形成第一电热丝包绕部，所述第一电热丝包绕于所述第一电热丝包绕部；

所述第二座架固定在所述受液容器固定支架上，所述第二支架为固定在第二座架上且与第二座架绝缘的导电金属片，第二支架的一端设有小孔，该小孔内固定有与受液容器的瓶口位置相对的第二金属套管，第二金属套管的管壁凸出于所述第二支架的表面形成第二电热丝包绕部，所述第二电热丝包绕于所述第二电热丝包绕部。

5.根据权利要求4所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述第一电热丝的里端与第一金属套管紧密镶嵌而通过第一金属套管与第一支架电连接，第一支架与第一电热丝的外端分别与直流电源连接；

所述第二电热丝的里端与第二金属套管紧密镶嵌而通过第二金属套管与第二支架电连接，第二支架与第二电热丝的外端分别与直流电源连接。

6.根据权利要求1所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述驱动与控制系统包括：

控制器，

与控制器连接的电机驱动器，

与电机驱动器传动的第一直线电机、第二直线电机和蠕动泵电机；

所述第一直线驱动电机的电机轴与所述供液引流针管支架传动连接，所述第二直线电机的电机轴与所述受液引流针管支架传动连接，所述蠕动泵电机用于驱动所述定量蠕动泵。

7.根据权利要求1所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：还包括用于过滤从外部吸入密闭工作舱的空气及维持密闭工作舱内空气正压的风压空气净化系统。

8.根据权利要求7所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述风压空气净化系统包括风机组、进风通道和设置在所述进风通道内的至少两级空气过滤器。

9.根据权利要求8所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：所述进风通道自进风口至出风口依次设有预过滤器、风机组、高效过滤器和扰流板，所述风机组与所述高效过滤器之间设有增压空气区，所述高效过滤器与所述扰流板之间设有洁净空气缓冲区。

10.根据权利要求1所述的细胞培养液添加和细胞回收转移装置，其特征在于：还包括设置在所述密闭工作舱内的紫外线消毒装置。