CN105925475B - 一种全自动浓缩处理仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动浓缩处理仪。包括机体、处理机构等；处理机构包括滤器、管路、主泵、置换泵、超滤泵、称重机构、置换液袋和废液容器。待处理的细胞悬浮液袋放置在称重机构上，通过管路与滤器连通形成细胞悬浮液循环回路，并由主泵驱动；置换液通过管路与细胞悬浮液回路相连，并由置换泵驱动；滤器另一侧同时通过管路与超滤泵相连，超滤液经管路流入废衣容器；通过主机内的控制电路与所述泵、阀、称重系统和传感器连接，构成操作控制系统。本发明结构简单，操作方便，通过膜分离的方法浓缩并洗涤细胞悬浮液，且可较精确地控制细胞悬浮液的体积，有效克服现有的离心处理方法存在的致使细胞损伤、污染以及耗时长、效率低下等问题。

Description

一种全自动浓缩处理仪

技术领域

本发明属于一种医疗仪器，特别涉及一种通过膜分离作用去除细胞悬浮液内多余水分或其他溶液成分的全自动浓缩处理仪‏。

背景技术

细胞培养作为一种常规生物医学手段，在科研和临床中都有非常广泛的应用。细胞在培养过程中通常以很低的浓度悬浮于培养基溶液，为了获取培养基中的细胞，一般需要将悬浮液浓缩数百甚至数千倍。另外，为了避免培养基内其他成分对后续应用的不良影响，浓缩过程通常还伴随着细胞内外溶液成分的置换。目前细胞培养中常用的浓缩和置换处理主要为基于离心的方法，这种方法存在很大的弊端，主要包括：

首先，离心分离过程容易导致严重的细胞损伤。离心过程中细胞悬浮液高速旋转，产生的离心力可达数百甚至数千倍重力，悬浮液中的细胞因此将承受极大的机械应力，很容易导致细胞溶解或功能损伤。

其次，基于离心原理的处理方法操作繁琐，效率低下。以CIK（Cytokine InducedKiller）自体细胞免疫治疗为例，自体细胞在体外培养后最终的扩增体积可达2至4升。目前采用离心分离法进行浓缩处理，细胞培养液需分批次倒入一次性离心管中进行离心，然后去除上清液，再加入生理盐水稀释、离心，多次重复离心与稀释操作后完成，总耗时达3～4个小时。这一过程中工作人员需进行密集繁重的操作，每个环节的失误都有可能造成严重的后果。

再次，现有基于离心分离的处理方法有非封闭性操作的特点，容易导致细菌污染风险。现有方法中需要大量的转移、稀释和去上清的过程，而且由于方法和设备的限制，这些操作都在开放的环境中进行，即便是在很高洁净等级的环境中操作，细胞仍将面临很大的细菌污染的风险。

发明内容

为了有效克服现有相关处理方法在致使细胞损伤、可能导致细胞污染以及耗时长、效率低下等方面的不足，实现快速平稳无污染地浓缩和洗涤细胞悬浮液，且可较精确地控制细胞悬浮液的最终体积，本发明提供一种全自动浓缩处理仪‏。

一种全自动浓缩处理仪包括机体8、处理机构、传感器、操作控制和显示面板9；所述处理机构包括滤器6、管路、主泵11、置换泵12、超滤泵13、称重机构3、置换液袋72和废液容器73。

所述管路包括第一管路51、第二管路52、第三管路53和第四管路54；

所述滤器6的膜内侧入口连通着第一管路51的一端口，所述第一管路51上串联着主泵11，滤器6的膜内侧出口连通着第二管路52的一端口，形成细胞悬浮液循环回路；

所述第二管路52上串联着气液分离壶521，气液分离壶521的外端口连通着第三管路53的一端口，所述第三管路53上串联着置换泵12，第三管路53的另一端口连通着置换液袋72；

所述滤器6的膜外侧端口连通着第四管路54的一端口，所述第四管路54上依次串联着截止阀2和超滤泵13，第四管路54的另一端口连通着废液容器73，形成滤液管路；

当预冲洗管路时，暂不连接细胞悬浮液袋71，将第一管路51的另一端口和经过气液分离壶521的第二管路52的另一端口对接，置换液袋72内的置换液逐渐进入管路，将管路内的气泡排空。

当超滤浓缩时，细胞悬浮液袋71放置在称重机构3上，细胞悬浮液袋71的两个端口分别连接第一管路51的另一端口和经过气液分离壶521的第二管路52的另一端口；主泵11和超滤泵13同时运行，截止阀2打开，置换泵12关闭；细胞悬浮液在主泵11的驱动下循环流动，在通过滤器时，一部分胞外溶液在超滤泵13驱动下形成滤液流入废液容器73，另一部分经第二管路52返回。称重机构3持续监测细胞悬浮液的重量变化，当达到设定值时超滤浓缩结束。

当置换洗涤时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵11、置换泵12和超滤泵13同时运行，截止阀2打开；细胞悬浮液在主泵11的驱动下循环流动，在通过滤器6时，一部分胞外溶液在超滤泵13驱动下进入废液容器73，另一部分经第二管路52返回细胞悬浮液袋71；置换液袋72内的置换液同时在置换泵12的驱动下由第三管路53经气液分离壶521进入第二管路52，在气液分离壶521内置换液和细胞悬浮液混合，细胞悬浮液内的代谢产物被稀释，然后再下一个循环中被部分超滤。

细胞回收时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵11反向运行，置换泵12同时运行，超滤泵11关停，截止阀2关闭，第一管路51、第二管路52及滤器6中的细胞悬浮液在置换泵12的推动下返回到细胞悬浮液袋71中。

进一步限定的技术方案如下：

所述气液分离壶521上设有第一压力传感器41，所述第四管路54上设有第二压力传感器42，第一压力传感器41和第二压力传感器42分别监测第二管路52内和第四管路54内的压力，判断滤器6内的跨膜压，实现对跨膜流动过程的安全监控。

所述主泵11为蠕动泵。

所述置换泵12为蠕动泵。

当所述第四管路54为可更换管路时，所述超滤泵13为蠕动泵。

当所述第四管路54固定内置于机体8内时，所述超滤泵13为齿轮泵。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

（1）本发明‏通过膜分离作用对细胞悬浮液进行连续的浓缩处理，可以高效去除细胞悬浮液中的多余水分和其他物质，且能避免离心过程致使的细胞损伤。

（2）本发明通过压力监测和称重系统反馈控制保证系统安全地自动运行，能显著地提高处理效率，减少人工劳动，且可较精确地控制细胞悬浮液的体积。

（2）本发明中细胞悬浮液处于封闭的循环回路中，主机的所有功能部件均不与细胞悬浮液直接接触，能有效避免细菌污染。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为预冲洗管路时的使用状态图；

图3为超滤浓缩处理时的使用状态图；

图4为置换洗涤时的使用状态图；

图5为细胞回收时的使用状态图；

上图中序号：主泵11、置换泵12、超滤泵13、截止阀2、称重系统3、第一压力传感器41、第二压力传感器42、第一管路51、第二管路52、气液分离壶521、第三管路53、第四管路54、滤器6、细胞悬浮液袋71、置换液袋72、废液容器73、机体8、操作控制和显示面板9。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

参见图1，一种全自动浓缩处理仪包括机体8、处理机构、传感器、操作控制和显示面板9。

处理机构包括滤器6、管路、主泵11、置换泵12、超滤泵13、称重机构3、置换液袋72和废液容器73。其中管路包括第一管路51、第二管路52、第三管路53和第四管路54；主泵11和置换泵12均为蠕动泵；超滤泵13为齿轮泵。

滤器6的膜内侧入口连通着第一管路51的一端口，所述第一管路51上串联着主泵11，滤器6的膜内侧出口连通着第二管路52的一端口，形成细胞悬浮液循环回路；

第二管路52上串联着气液分离壶521，气液分离壶521的外端口连通着第三管路53的一端口，第三管路53上串联着置换泵12，第三管路53的另一端口连通着置换液袋72；

滤器6的膜外侧端口连通着第四管路54的一端口，第四管路54上依次串联着截止阀2和超滤泵13，第四管路54的另一端口连通着废液容器73，形成滤液管路。第四管路54固定内置于机体8内。

气液分离壶521上安装有第一压力传感器41，第四管路54上安装有第二压力传感器42；

主机内的控制电路与所述主泵11、置换泵12、超滤泵13、截止阀2、称重机构3、第一压力传感器41和第二压力传感器42的连接，构成操作控制系统。

下面结合附图，对本发明的工作原理作进一步地详细说明：

参见图2，当预冲洗管路时，暂不连接细胞悬浮液袋71，将第一管路51的另一端口和经过气液分离壶521的第二管路52的另一端口对接，将管路内的气泡排空；置换液袋72内的置换液逐渐进入管路，持续运行一段时间，将管路内的气泡排空。

参见图3，当超滤浓缩时，细胞悬浮液袋71放置在称重机构3上，细胞悬浮液袋71的两个端口分别连接第一管路51的另一端口和经过气液分离壶521的第二管路52的另一端口；主泵11和超滤泵13同时运行，截止阀2打开，置换泵12关闭。细胞悬浮液在主泵11的驱动下循环流动，在通过滤器时，一部分胞外溶液在超滤泵13驱动下形成滤液流入废液容器73，另一部分经第二管路52返回。第一压力传感器41和第二压力传感器42持续分别监测第二管路52内和第四管路54内的压力，并计算滤器6内的跨膜压，当出现压力异常时通过操作控制系统提出报警信息或中止仪器运行。称重机构3持续监测细胞悬浮液的重量变化，当达到设定值时超滤浓缩结束。

参见图4，当置换洗涤时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵11、置换泵12和超滤泵13同时运行，截止阀2打开；细胞悬浮液在主泵11的驱动下循环流动，在通过滤器6时，一部分胞外溶液在超滤泵13驱动下形成滤液进入废液容器73，另一部分经第二管路52返回细胞悬浮液袋71；置换液袋72内的置换液同时在置换泵12的驱动下由第三管路53经气液分离壶521进入第二管路52，在气液分离壶521内置换液和细胞悬浮液混合，细胞悬浮液内的代谢产物被稀释，然后再下一个循环中被部分超滤。通过这种持续的灌注稀释和超滤分离的综合作用，细胞悬浮液内的代谢产物等成分浓度逐渐降低，实现细胞悬浮液的洗涤。

参见图5，细胞回收时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵11反向运行，置换泵12同时运行，超滤泵13关停，截止阀2关闭，第一管路51、第二管路52及滤器6中的细胞悬浮液在置换泵12的推动下返回到细胞悬浮液袋71中。

实施例2

主泵11、置换泵12和超滤泵13均为蠕动泵；第四管路54为可更换管路。其它结构同实施例1。

工作原理同实施例1。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全自动浓缩处理仪，包括机体（8）、处理机构、传感器、操作控制和显示面板（9），其特征在于：所述处理机构包括滤器（6）、管路、主泵（11）、置换泵（12）、超滤泵（13）、称重机构（3）、置换液袋（72）、废液容器（73）；

所述管路包括第一管路（51）、第二管路（52）、第三管路（53）和第四管路（54）；

所述滤器（6）的膜内侧入口连通着第一管路（51）的一端口，所述第一管路（51）上串联着主泵（11），滤器（6）的膜内侧出口连通着第二管路（52）的一端口，形成细胞悬浮液循环回路；

所述第二管路（52）上串联着气液分离壶（521），气液分离壶（521）的外端口连通着第三管路（53）的一端口，所述第三管路（53）上串联着置换泵（12），第三管路（53）的另一端口连通着置换液袋（72）；

所述气液分离壶（521）上设有第一压力传感器（41），所述第四管路（54）上设有第二压力传感器（42），第一压力传感器（41）和第二压力传感器（42）分别监测第二管路（52）内和第四管路（54）内的压力，判断滤器（6）内的跨膜压，实现对跨膜流动过程的安全监控；

所述滤器（6）的膜外侧端口连通着第四管路（54）的一端口，所述第四管路（54）上依次串联着截止阀（2）和超滤泵（13），第四管路（54）的另一端口连通着废液容器（73），形成滤液管路；

当预冲洗管路时，暂不连接细胞悬浮液袋（71），将第一管路（51）的另一端口和经过气液分离壶（521）的第二管路（52）的另一端口对接，置换液袋（72）内的置换液逐渐进入管路，将管路内的气泡排空；

当超滤浓缩时，将细胞悬浮液袋（71）放置在称重机构（3）上，细胞悬浮液袋（71）的两个端口分别连接第一管路（51）的另一端口和经过气液分离壶（521）的第二管路（52）的另一端口；主泵（11）和超滤泵（13）同时运行，截止阀（2）打开，置换泵（12）关闭；细胞悬浮液在主泵（11）的驱动下循环流动，在通过滤器时，一部分胞外溶液在超滤泵（13）驱动下形成滤液流入废液容器（73），另一部分经第二管路（52）返回；称重机构（3）持续监测细胞悬浮液的重量变化，当达到设定值时超滤浓缩结束；

当置换洗涤时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵（11）、置换泵（12）和超滤泵（13）同时运行，截止阀（2）打开；细胞悬浮液在主泵（11）的驱动下循环流动，在通过滤器（6）时，一部分胞外溶液在超滤泵（13）驱动下进入废液容器（73），另一部分经第二管路（52）返回细胞悬浮液袋（71）；置换液袋（72）内的置换液同时在置换泵（12）的驱动下由第三管路（53）经气液分离壶（521）进入第二管路（52），在气液分离壶（521）内置换液和细胞悬浮液混合，细胞悬浮液内的代谢产物被稀释，然后再下一个循环中被部分超滤；

细胞回收时，管路连接与超滤浓缩相同，主泵（11）反向运行，置换泵（12）同时运行，超滤泵（13）关停，截止阀（2）关闭，第一管路（51）、第二管路（52）及滤器（6）中的细胞悬浮液在置换泵（12）的推动下返回到细胞悬浮液袋（71）中。

2.根据权利要求1所述的一种全自动浓缩处理仪，其特征在于：所述主泵（11）为蠕动泵。

3.根据权利要求1所述的一种全自动浓缩处理仪，其特征在于：所述置换泵（12）为蠕动泵。

4.根据权利要求1所述的一种全自动浓缩处理仪，其特征在于：当所述第四管路（54）为可更换管路时，所述超滤泵（13）为蠕动泵。

5.根据权利要求1所述的一种全自动浓缩处理仪，其特征在于：当所述第四管路（54）固定内置于机体（8）内时，所述超滤泵（13）为齿轮泵。