CN106342789A - 一种细胞玻璃化冷冻处理设备及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细胞玻璃化冷冻处理设备，包括麦管装置、预冷冻装置、冷冻单元、驱动装置、控制单元、以及用于承载细胞载体的承载台，所述麦管装置与所述驱动装置驱动连接，所述驱动装置与所述控制单元信号连接，所述麦管装置包括用于获取所述细胞载体中的细胞的麦管，所述控制单元用于控制所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞并将所述细胞转移至所述冷冻单元，所述预冷冻装置在所述麦管装置将获取的细胞转移至所述冷冻单元的过程中对所述麦管进行预冷冻。本发明的处理设备实现了全自动化操作，减小了现有技术中的人为操作误差，便于批量化操作，同时无需操作人员近距离接触液氮，提高了安全性。

Description

一种细胞玻璃化冷冻处理设备及其处理方法

技术领域

本发明涉及细胞玻璃化冷冻处理技术领域，具体地，涉及一种细胞玻璃化冷冻处理设备及其处理方法。

背景技术

随着生物技术的发展以及生物医学、人类辅助生殖和畜牧业保种育种等方面的需求。细胞玻璃化冷冻处理技术经过60多年的发展，已经成一项确实可行的细胞及生物组织保存方法。其中人类卵细胞的冷冻保存最受关注，且应用前景最广。中国的不孕不育率由1992年的3％提高到现在的约20％，而解决不孕不育的主要医学途径是试管婴儿。我国2009年共有138家是试管婴儿机构，截止2012年全国共有356家批准开展人类辅助生殖技术机构，17家精子库。虽然短短3年，机构数量增加1倍，但一线城市试管婴儿手术平均需排队半年以上，处于严重供不应求状态。造成这种状态其中的一个主要原因是目前细胞玻璃化冷冻处理技术效率低。目前细胞玻璃化处理技术流程由人工操作，操作人员技术的熟练程度和日常操作工作的稳定性直接影响细胞冷冻后的复苏率。由于此操作精细化程度非常高，所以培训一名合格操作人员的工作耗时极长，消耗的物料成本非常高，所以人工操作不但费时费力，而且效率低。另外，由于细胞玻璃化冷冻主要是靠液氮来冷冻，而长期进行跟液氮有关的人工操作也具有一定危险性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够自动化操作且处理效率高的细胞玻璃化冷冻处理设备。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种细胞玻璃化冷冻处理设备，所述处理设备包括麦管装置、预冷冻装置、冷冻单元、驱动装置、控制单元、以及用于承载细胞载体的承载台，所述麦管装置与所述驱动装置驱动连接，所述驱动装置与所述控制单元信号连接，所述麦管装置包括用于获取所述细胞载体中的细胞的麦管，所述控制单元用于控制所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞并将所述细胞转移至所述冷冻单元，所述预冷冻装置在所述麦管装置将获取的细胞转移至所述冷冻单元的过程中向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。

进一步地，所述驱动装置包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部沿第一方向往复运动，所述第二驱动部沿第二方向往复运动，所述第一方向和第二方向相互垂直，所述承载台以及所述冷冻单元均与所述第一驱动部固定连接，所述麦管装置与所述第二驱动部固定连接。

进一步地，所述驱动装置还包括第三驱动部，所述第三驱动部沿第三方向往复运动，所述第三驱动部与所述第一驱动部或第二驱动部滑动连接，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向。

进一步地，所述麦管装置包括用于吸取细胞的麦管以及用于固定所述麦管的麦管夹具。

进一步地，所述麦管夹具包括导向套、顶杆以及用于吸取细胞的麦管，所述麦管位于所述导向套内且可沿着所述导向套的轴向运动，所述顶杆位于所述导向套内且可沿着所述导向套的轴向运动；所述顶杆位于所述麦管的上方，以便所述顶杆在预定条件下将所述麦管顶出所述导向套。

进一步地，所述处理设备还包括用于检测所述麦管位置的位置检测装置，所述位置检测装置与所述控制单元信号连接，用于将所述麦管的位置信息传递至所述控制单元。

进一步地，所述麦管夹具还包括安装部，所述安装部与所述导向套固定连接，所述安装部与所述第二驱动部固定连接，所述麦管装置通过所述安装部与所述第二驱动部固定连接。

进一步地，所述麦管装置还包括驱动所述顶杆做往复运动的驱动部，所述驱动部与所述顶杆固定连接，且所述驱动部与所述控制单元信号连接。

进一步地，所述麦管的数量为多个，所述顶杆的数量为多个，所述麦管的数量与所述顶杆的数量相同，所述驱动部呈平板状，所述驱动部与多个所述顶杆的顶端固定连接。

进一步地，所述麦管夹具还包括安装部，所述安装部与所述导向套固定连接，所述安装部与所述第二驱动部固定连接，所述麦管装置通过所述安装部与所述第二驱动部固定连接。

进一步地，所述处理设备还包括安装支架，所述安装支架包括导向杆，所述固定部设置有与所述导向杆配合的滑道，所述固定部与所述导向杆滑动连接，所述第二驱动部驱动所述固定部沿所述导向杆上下运动。

进一步地，所述预冷冻装置包括液氮存储单元、液氮气化单元、泵送单元、喷嘴以及管路，所述液氮气化单元包括气化腔室，所述泵送单元与所述液氮存储单元连接以将所述液氮存储单元中的液氮经所述管路泵送至所述气化腔室，所述喷嘴与所述气化腔室连通；所述控制单元与所述泵送单元信号连接，用于控制所述泵送单元的启动和停止，所述麦管装置包括用于吸取所述细胞载体的麦管，经所述液氮气化单元气化后的液氮通过所述喷嘴喷向所述麦管装置的麦管。

进一步地，所述预冷冻装置还包括设置于所述泵送单元与所述气化腔室之间的管路上的开关阀，所述控制单元与所述开关阀与信号连接，用于控制所述开关阀的开启和关闭。

进一步地，所述液氮气化单元还包括固定部，所述固定部的内部中空形成所述气化腔室，所述固定部包括进液口和出气口，所述气化腔室通过进液口与所述管路连通，所述喷嘴固定连接于所述固定部的出气口，且通过所述出气口与所述气化腔室连通,所述固定部与所述第二驱动部固定连接。

进一步地，所述预冷冻装置还包括加热部，所述加热部环绕于所述喷嘴外壁，所述加热器与所述控制单元信号连接。

进一步地，所述预冷冻装置包括用于盛装冷冻介质的冷冻容器，所述冷冻容器与所述第一驱动部固定连接。

进一步地，所述冷冻单元包括冷冻槽以及用于容纳所述麦管的套管，所述套管设置于所述冷冻槽内，所述冷冻槽内盛装冷冻介质，所述冷冻槽与所述第一驱动部固定连接。

所述套管的数量为多个，多个所述套管构成套管阵列，且多个所述套管通过支架固定于所述冷冻槽内。

进一步地，所述冷冻单元还包括用于遮盖所述冷冻槽的滑盖，所述滑盖设置于所述冷冻槽顶部，且所述滑盖可沿所述冷冻槽的顶部滑动。

本发明的处理设备可通过控制单元控制所述驱动装置驱动所述麦管装置自动获取细胞以及自动将获取的细胞转移至所述冷冻单元中进行冷冻，在转移的过程中，还通过控制所述预冷冻装置对所述麦管自动喷射冷冻介质进行预冷冻，实现了全自动化操作，减小了现有技术中的人为操作误差，便于批量化操作，处理效率得到了很大的提升，同时无需操作人员近距离接触冷冻介质，提高了安全性。

本发明还提供一种应用于上述任一种的细胞玻璃化冷冻处理设备的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：

所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞载体中的细胞；

所述预冷冻装置对所述麦管喷射冷冻介质进行预冷冻；

所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述细胞转移至所述冷冻单元进行冷冻。

进一步地，在所述麦管装置获取细胞后的第一预设时间内,控制所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。

进一步地，所述预冷冻装置包括喷嘴，所述冷冻介质为液氮，所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻的步骤为：在所述预冷冻装置向所述麦管喷射液氮进行预冷冻。

进一步地，在所述预冷冻装置向所述麦管喷射冷冻介质进行预冷冻过程中，对所述喷嘴进行加热。

进一步地，所述预冷冻装置包括用于盛装冷冻介质的冷冻容器，所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻的步骤为：所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述麦管的下端部浸入所述冷冻容器中。

进一步地，所述处理方法还包括：实时获取所述麦管的位置信息，并根据所述位置信息控制所述驱动装置的运动进而控制所述麦管的运行位置。

进一步地，所述冷冻单元包括冷冻槽以及用于容纳所述麦管的套管，所述套管设置于所述冷冻槽内；所述麦管装置包括麦管，所述控制所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述细胞转移至所述冷冻单元的步骤还包括如下步骤：

所述驱动装置驱动所述麦管装置将麦管插入所述套管；

所述麦管装置释放所述麦管并将所述麦管滞留在所述套管内。

进一步地，所述处理方法还包括，在所述麦管滞留在所述套管内的第二预设时间后取出所述套管进行封装。

进一步地，所述处理方法还包括如下步骤：将封装后的套管放入冷冻源内进行冷冻保存。

本发明实施例的处理方法可实现自动化操作，能保证细胞玻璃化冷冻处理的各个操作步骤均在规定时间内完成，细胞冻存和复苏工作的稳定性和成功率将不会受到人为因素(操作人员的技术水平、生理状况、情绪状况等)的影响而得到有效保障。

附图说明

图1为本发明一实施例的细胞玻璃化冷冻处理设备的框架示意图；

图2为本发明一实施例的细胞玻璃化冷冻处理设备的结构示意图；

图3为本发明一实施例的麦管装置结构示意图；

图4为本发明一实施例的预冷冻装置结构示意图；

图5为沿图2中的A-A方向的截面图；

图6为本发明一实施例中的细胞吸取过程的示意图；

图7本发明一实施例中的细胞预冷冻过程的示意图；

图8本发明一实施例中的细胞转移和套管过程的示意图；

图9为本发明另一实施例的细胞玻璃化冷冻处理设备的结构示意图；其中，对所述麦管装置的结构进行了简化。

主要元件符号说明：

12、第一驱动部 14、第二驱动部 22、麦管 24、顶杆

26、导向套 28、安装部 31、喷嘴 35、管路

32、液氮存储单元 33、液氮气化单元 332、气化腔室 334、固定部

36、开关阀 37、加热部 40、控制单元 52、承载台

54、安装支架 542、导向杆 56、支撑台 62、冷冻槽

64、套管 66、滑盖 70、细胞载体 23、驱动部

30、冷冻容器

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种细胞玻璃化冷冻处理设备，请参阅图1和图2，所述处理设备包括麦管装置、预冷冻装置、冷冻单元、驱动装置、控制单元40、以及用于承载细胞载体70的承载台52，所述麦管装置与所述驱动装置驱动连接，所述驱动装置与所述控制单元40信号连接，所述麦管装置包括用于获取所述细胞载体70中的细胞的麦管22，所述控制单元40用于控制所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞并将所述细胞转移至所述冷冻单元，所述预冷冻装置在所述麦管装置将获取的细胞转移至所述冷冻单元的过程中向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。本发明的处理设备可通过控制单元40控制所述驱动装置驱动所述麦管装置自动获取细胞以及自动将获取的细胞转移至所述冷冻单元中进行冷冻，在转移的过程中，所述预冷冻装置对所述麦管自动提供冷冻介质进行预冷冻，实现了全自动化操作，减小了现有技术中的人为操作误差，便于批量化操作，使得玻璃化冷冻处理效率得到了很大的提升，同时无需操作人员近距离接触冷冻介质，提高了安全性。

所述细胞载体70可以是但不限于载玻片，将含有细胞的液滴滴在载波片上，在所述处理设备使用之前，将载玻片方在所述承载台52上即可。

所述麦管装置包括麦管22以及麦管夹具，所述麦管22用于吸取细胞，所述麦管夹具用于固定所述麦管22。所述麦管夹具固定所述麦管22的方式可以是夹持、静电吸附、用气压差吸住、用磁场或电磁场作用固定等。在所述麦管22需要被固定时(如吸取细胞和转移细胞时)，所述麦管夹具固定所述麦管22；当所述麦管22需要被释放时(如细胞进入所述处理设备的套管后)，所述麦管夹具释放所述麦管22。

进一步地，请参阅图3，本发明的第一实施例中，所述麦管夹具包括导向套26和顶杆24，所述导向套26用于对所述麦管22进行定位且对所述麦管22的运动起导向作用，具体地，所述麦管22位于所述导向套26内且可沿着所述导向套26的轴向(即导向套26的长度方向)运动，所述顶杆24位于所述导向套26内且可沿着所述导向套26的轴向运动；所述顶杆24位于所述麦管22的上方，以便所述顶杆24在预定条件下将所述麦管22顶出所述导向套26。例如，当需要所述麦管22放入所述冷冻单元进行冷冻时(此即所述预定条件)所述顶杆24向下运动，将所述麦管22顶出所述导向套26。所述麦管22与所述导向套26间隙配合，由此依靠所述麦管22与所述导向套26内壁之间的适当的摩擦力，使得所述麦管22在不需要其他固定装置的情况下即可保持在所需位置。所述麦管22可以是软管，这样可便于将所述软管卡入所述导向套26内，且不会对所述导向套26造成损伤，当然，所述麦管22也可是硬管。进一步地，所述麦管夹具还包括安装部28，所述安装部28与所述导向套26固定连接，所述安装部28同时还与所述驱动装置固定连接，所述麦管装置通过所述安装部28与所述驱动装置固定连接，具体地，所述安装部28具有安装孔，所述导向套26固定嵌设于所述安装孔内。所述安装部28的形状不限，例如，请参阅图2，所述安装部28可以是但不限于呈平板状。

所述麦管22数量不限，可以是一个，也可以是多个，多个所述麦管22构成麦管阵列，可同时获取多个细胞载体70内的细胞，进一步提高处理设备的处理效率。

所述麦管22吸取细胞的方式不限，例如可以是但不限于依靠毛细管力或用气压差方式吸取。

为了便于驱动所述顶杆24，所述麦管装置还包括驱动部23，所述驱动部23与所述顶杆24固定连接，且所述驱动部23与所述控制单元信号连接，用于驱动所述顶杆24沿所述导向套26的轴向往复运动，需要说明的是，所述驱动部23可以是以通过油缸、气缸或者其他电气元件为驱动源，图2未示出驱动源。所述麦管22与所述顶杆24以及导向套26为一一对应的关系，为了进一步提升所述麦管装置的处理效率，所述麦管22的数量为多个，所述顶杆24和所述导向套26的数量均为多个，且与所述麦管22的数量一一对应，多个麦管22形成麦管阵列，可使麦管装置一次性吸取多种细胞或大量细胞，大大地提升处理效率。进一步，所述驱动部23呈平板状，且所述驱动部23与多个顶杆24的顶端固定连接，通过所述驱动部23的升降运动可带动多个顶杆24同步升降运动。

请继续参阅图2，所述驱动装置包括第一驱动部12和第二驱动部14，所述第一驱动部12沿第一方向往复运动(图2的左右方向)，本实施例中，所述第一方向为水平方向，所述第二驱动部14沿第二方向往复运动(图2的上下方向)，本实施例中，所述第二方向为竖直方向，且所述第一方向和第二方向相互垂直，所述承载台52以及所述冷冻单元均与所述第一驱动部12固定连接，所述承载台52与所述冷冻单元在所述第一驱动部12的带动下与所述第一驱动部12同步水平运动，所述麦管装置通过所述安装部28与所述第二驱动部14固定连接，所述麦管装置在所述第二驱动部14的带动下跟随所述第二驱动部14同步竖直运动。

需要说明的是，所述第一驱动部12泛指能驱动所述承载台52和冷冻单元在第一方向上往复运动的驱动部件，因此，所述第一驱动部12并不是特指单独的一个驱动部件，也可以是多个驱动部件的总称。例如在第一方向上，可以是所述承载台52与一个驱动部件连接，所述冷冻单元与另一个驱动部件连接，此时，驱动所述承载台52的驱动部件与驱动所述冷冻单元的驱动部件均称为第一驱动部12。

请参阅图2，所述冷冻单元包括冷冻槽62以及用于容纳所述麦管22的套管64，所述套管64设置于所述冷冻槽62内。所述套管64可通过支架固定于所述冷冻槽62内，需注意的是，此处的“固定”的意思是所述套管不能相对于所述冷冻槽运动，所述套管64在需要的时候可以将其从所述冷冻槽62内取出来。所述冷冻槽62内存放有冷冻介质，所述冷冻介质类型不限，只要其能提供超低温环境(等于或小于-196摄氏度)即可。本实施例中，所述冷冻介质为液氮。所述套管64的数量可以根据实际需要而设置，例如可以设置多个套管64呈套管阵列排布，如此可进一步提高设备的处理量，进而提升处理效率。进一步，所述冷冻单元还包括滑盖66，所述滑盖66设置于所述冷冻槽62顶部，且所述滑盖66可沿所述冷冻槽62的顶部滑动。

本实施例的处理设备操作时，首先将细胞载体70放置于所述承载台52上，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向第二方向(图2的下方)运动至细胞载体70的上方的预设位置，该预设位置可以使得所述麦管22刚好将细胞载体70内的细胞吸走，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向上运动至一定高度，在所述麦管22吸走细胞后的第一预定时间内，所述预冷冻装置向所述麦管22提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻，然后所述第一驱动部12沿第一方向(图2的左方)运动以驱动所述冷冻单元运动至所述麦管装置的正下方，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向下运动至冷冻单元处，所述驱动部23驱动所述顶杆24将所述麦管22顶出所述导向套26，并将所述麦管22顶入所述冷冻单元的套管64中。待所述套管64在所述冷冻槽62中留存第二预定时间后将所述套管64取出进行封装，之后将封装的套管64放入如液氮罐等冷冻源内进行长期冷冻保存。

为了便于对所述麦管装置的上下运行位置进行准确定位，所述处理设备还包括位置检测装置(图未示)，所述位置检测装置与所述控制单元40信号连接，以将所述麦管装置的位置信息传递至所述控制单元40。所述位置检测装置的安装位置不限，只要其能顺利检测到所述麦管装置的位置即可。所述位置检测装置的类型不限，例如，可以但不限于光电开关。当所述光电开关的精度至少在0.05mm时，可满足定位精度要求。

为了便于对所述麦管装置的运动进行导向，所述处理设备还包括安装支架54，所述安装支架54包括导向杆542，所述安装部28上设置有与所述导向杆542配合的滑道。所述安装部28与所述导向杆542滑动连接，所述第二驱动部14驱动所述安装部28沿所述导向杆542上下运动。本实施例中，所述滑道为设置于所述安装部28的贯穿孔，所述导向杆542穿设于所述贯穿孔中。进一步地，所述导向杆为多个，多个所述导向杆分布在所述安装部28的边缘，如此可获得更好的导向效果。

当然，所述处理设备还包括支撑台56，所述第一驱动部12以及第二驱动部14即滑动地安装于所述支撑台56上，所述安装支架54固定安装于所述支撑台56上。

进一步地，所述驱动装置还包括第三驱动部(图未示)，所述第三驱动部沿第三方向(图2中垂直于纸面的方向)往复运动，所述第三驱动部与所述第一驱动部12或第二驱动部14滑动连接，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向。所述第一驱动部12、第二驱动部14以及第三驱动部的配合运动，可满足所述麦管装置与所述细胞载体70、所述麦管装置与所述冷冻单元之间的位置对准需求。

需要说明的是，所述第一驱动部12、第二驱动部14以及第三驱动部可以是电控驱动，也可以液压驱动或者是气控驱动。

请参阅图4和图5，本发明的第一实施例中，所述预冷冻装置包括液氮存储单元32、液氮气化单元33、泵送单元、喷嘴31、管路35，所述液氮气化单元33包括气化腔室332，所述泵送单元与所述液氮存储单元32连接以将所述液氮存储单元32中的液氮经所述管路35泵送至所述气化腔室332，所述喷嘴31与所述气化腔室332连通，所述控制单元与所述泵送单元信号连接，用于控制所述泵送单元的启动和停止；所述麦管装置包括用于吸取细胞载体的麦管，经所述液氮气化单元气化后的液氮通过所述喷嘴喷向所述麦管。所述控制单元40与所述预冷冻装置还包括设置于所述泵送单元与所述气化腔室332之间的管路35上的开关阀36，所述控制单元40与所述开关阀36与信号连接，用于控制所述开关阀36的开闭。当所述控制单元40检测到所述泵送单元泵出液氮至一定压力后，控制所述开关阀36打开，使得液氮在所述气化腔室332内因为升温而气化，并通过喷嘴31喷出，对细胞进行预冷冻。

所述开关阀36的类型不限，但由于液氮的温度很低，所述开关阀36需能承受低温，且在低温下能正常工作，例如，所述开关阀36可以是但不限于低温电磁阀，所述低温电磁阀与所述控制单元40电连接，当所述管路35内的液氮压力达到一预设值时，所述控制单元40控制所述低温电磁阀得电后打开，所述管路35内的液氮经低温电磁阀、部分管路35后进入所述气化腔室332。当然，也可以是，所述控制单元40控制所述泵送单元泵送预定时间后，控制所述低温电磁阀开启，即所述低温电磁阀滞后所述泵送单元预定时间开启。本发明可以通过调控泵送单元的压力以及低温电磁阀开合时间进而来控制液氮的喷出的速度、温度和时间。

所述泵送单元为结构和类型不限，只要能将液氮泵出即可，例如，本实施例中，所述泵送单元为增压器。

所述液氮气化单元33还包括固定部334，所述固定部334用于形成所述气化腔室332，具体地，请参见图4，所述固定部334的内部中空以形成所述气化腔室332，所述固定部334上设置有第一贯穿孔作为进液口以及设置有第二贯穿孔作为出气口，所述气化腔室332与所述进液口连通，并通过所述进液口与所述管路35连通，所述气化腔室332同时还与所述出气口连通，所述喷嘴31与所述固定部334固定连接，且与所述出气口连通；所述气化腔室332通过所述出气口与所述喷嘴31连通，以将所述气化腔室332内的气化氮气喷射出去。进一步地，所述固定部334与所述第二驱动部14固定连接，如此，在所述第二驱动部14驱动所述麦管装置竖直运动时可同步驱动所述固定部334和喷嘴31跟随其同步运动，既此保证所述喷嘴31与所述麦管装置的同步运动，使得喷嘴31与所述麦管22之间的相对位置不变，以保证喷射方位的准确性，提高设备的处理精度和效率。根据实际使用场合，所述出气口位于所述固定部334的顶部，所述出气口位于所述固定部334的底部，以便于对细胞预冷冻的操作。

为了防止所述喷嘴31的温度极低使得成环境中的水分凝结造成所述喷嘴31堵塞，所述喷射装置还包括加热部37，所述加热部37环绕于所述喷嘴31外壁，所述加热器与所述控制单元40电连接，以便通过所述控制单元40控制所述加热器适时的给所述喷嘴31加热以防堵塞。

为了兼顾预冷冻效果以及设备的结构合理，所述预冷冻装置的数量为两个，所述麦管装置的相对两侧边分别连接一个所述预冷冻装置，所述两侧边可以是前后两侧或者是左右两侧，本实施例中，为麦管装置的左右两侧，所述预冷冻装置的喷嘴对准所述麦管的下端部，所述固定部与所述安装部可以是为一体式结构，或两者是分体结构通过固定连接在一起，如此，可使得所述喷嘴与所述麦管之间的相对位置不变，因此只需要将安装部或者固定部与所述第二驱动部固定连接，即可将所述麦管装置和所述预冷冻装置与所述第二驱动部固定连接，所述第二驱动部可驱动所述麦管装置和所述预冷冻装置同步运动。

本发明第一实施例的处理设备的工作流程如下:

将载有细胞的细胞载体70(如芯片)放置于所述承载台52上，当然，为了规范工作流程，所述承载台52上具有液细胞载体70阵列的固定卡位，将细胞载体70固定于固定卡位上，手工装好麦管22和套管64后，设备开始工作，操作流程如下：

1.细胞吸取过程，请参阅图6(图6所示情况下，所述麦管22将要吸取细胞)：所述控制单元40控制所述第一驱动部12驱动所述承载台52至第一预定位置，该第一预定位置由所述控制单元40预先设定，所述控制单元40控制第二驱动部14驱动所述麦管装置向下运动至第二预定位置，该第二预定位置由所述控制单元40预先设定，且通过位置检测装置实时反馈，使得所述麦管22正好可以将液滴(含细胞)吸起；

2.细胞预冷冻过程，请参阅图7(图7所示情况下，所述预冷冻装置已对所述麦管22喷射液氮气体)：所述控制单元40控制所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向上运动，当液滴被吸起第一预定之间内(如10秒内)，所述控制单元40控制所述预冷冻喷射装对麦管22的下端喷射液氮气体数秒；所述第一预定时间由所述控制单元40预先设定。

3.细胞转移和套管过程，请参阅图8(图8所示情况下，所述套管22已经放入所述套管64中)：所述控制单元40控制所述第一驱动部12驱动所述冷冻单元向左运动至第三预定位置，所述冷冻槽62的滑盖66打开，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置下降，使得所述麦管22对准所述套管64，所述驱动部23驱动所述所述顶杆24将所述麦管22顶出所述导向套26并顶入所述套管64中，所述麦管装置(除麦管22以外)往上运动。

4.所述第一驱动部12向右运动，在所述麦管22进入所述套管64预定时间后(比如60秒)后取出套管64组进行封装(此过程为套管保存封装)，再放入液氮罐或其他冷冻源中长期冷冻保存。

请参阅图9，本发明的第二实施例的所述预冷冻装置包括用于盛装冷冻介质的冷冻容器30，所述冷冻容器30与所述第二驱动部固定连接。当所述麦管装置吸取细胞以后，所述第一驱动部12驱动所述冷冻容器30运动至所述麦管22的下方，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向下运动以将所述麦管22中装有细胞的端部浸入到所述冷冻容器30内的冷冻介质中对细胞进行预冷冻，预冷冻预设时间后，所述第二驱动部14驱动所述麦管装置向上运动以将所述麦管22从所述冷冻容器30内取出来。当然，为了进一步简化结构，所述冷冻容器30与所述冷冻槽可以为同一个，共用同样的冷冻介质，比如液氮。

本发明的处理设备实现了全自动化操作，可代替人工实现玻璃化冷冻过程中细胞吸取、细胞转移、细胞预冷冻处理和套管保存封闭的高效率、自动化、高通量处理。同时也有助于建立标准化的处理流程，提高和稳定细胞冷冻复苏成活率，满足日益增长的巨大产业需求。

本发明的另一实施例还提供一种应用于上述任一种处理设备的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：

所述驱动装置驱动所述麦管单元获取细胞载体70中的细胞，此过程为细胞吸取过程；

所述预冷冻装置对向述麦管22提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻，此过程为细胞预冷冻过程；

所述驱动装置驱动所述麦管单元将所述细胞运送至所述套管冷冻单元进行冷冻，此过程为细胞转移过程。

当然，在本实施例处理方法开始之前，需要将细胞载体70放置于所述承载台52上，之后再开始自动化处理过程。

根据现有技术中的玻璃化冷冻处理要求，将细胞吸取后，需要迅速冷却，且要在规定时间内放入套管中冷冻，但现有技术中，各个操作步骤均由人工完成，很难保证上述时间要求，操作人员技术的熟练程度和日常操作工作的稳定性直接影响细胞冷冻后的复苏率。本发明实施例的处理方法可实现自动化操作，能保证细胞玻璃化冷冻处理的各个操作步骤均在规定时间内完成，细胞冻存和复苏工作的稳定性和成功率将不会受到人为因素(操作人员的技术水平、生理状况、情绪状况等)的影响而得到有效保障。

进一步地，在所述麦管单元获取细胞后的第一预设时间内，所述预冷冻装置向所述麦管22提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。所述第一预设时间为细胞被吸取后需要被预冷冻的极限时间，比如，细胞被吸取后需要在10秒内进行预冷冻，则该第一预设时间为10秒。所述第一预设时间可以是预设于所述控制单元40内，所述控制单元40自动控制操作时间，如此可保证操作一致性，也能保证时间一致性。

细胞玻璃化冷冻要求冷冻温度极低，且要求急速冷冻。所述冷冻介质不限，只要其能达到急速冷冻即可，例如，本实施例中，所述冷冻介质为液氮。

所述预冷冻装置包括喷嘴，所述冷冻介质为液氮，所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻的步骤为：在所述预冷冻装置向所述麦管喷射液氮以对所述细胞进行预冷冻。为了防止液氮造成所述喷嘴31的温度极低使得环境中的水分凝结而造成所述喷嘴堵塞，在所述预冷冻装置向所述麦管22喷射冷冻介质进行预冷冻过程中，对所述喷嘴31进行加热。

所述麦管22的下端部用于吸取细胞，为了便于对所述麦管装置的运行位置进行准确定位，所述控制单元40实时获取所述麦管22的位置信息，所述控制单元40根据所述位置信息控制所述驱动装置的运动进而控制所述麦管22的运行位置。所述位置检测装置的安装位置不限，只要其能顺利检测到所述麦管装置的位置即可。所述位置检测装置的类型不限，例如，可以但不限于光电开关。当所述光电开关的精度至少在0.05mm时，可满足定位精度要求。

进一步地，所述控制单元40控制所述驱动装置驱动所述麦管单元将所述细胞运送至所述冷冻单元冷冻包括如下步骤：

所述控制单元40控制所述驱动装置驱动所述麦管单元将麦管22插入所述套管64；

所述控制单元40控制所述麦管装置释放所述麦管22并将所述麦管22滞留在所述套管64内。

所述麦管22用于所述吸取细胞载体70，细胞载体70可以是液滴，所述套管64用于封装所述麦管22，将所述麦管22放入所述套管64的过程也需要急速冷冻，急速冷冻之后还需要在规定时间内将所述套管64进行封装，因此，所述处理方法还包括，在所述麦管22滞留在所述套管64内的第二预设时间后取出所述套管64进行封装。所述第二预设时间为所述麦管22在套管64内急速冷冻的最少时间，例如要求麦管22在套管内至少60秒以后才能取出套管64，则所述第二预设时间为60秒。

所述套管冷冻单元并不是对细胞的长期冷冻，还需要将内装有细胞的套管64转移至冷冻源内进行长期冷冻保存，因此，所述处理方法还包括将封装后的套管64放入冷冻源内进行长期冷冻。封装后的所述套管置于冷冻源(如液氮管)内可保存几十年。

本发明实施例的处理方法可以实现细胞吸取、预冷冻处理、细胞转移和套管保存的高效率、自动化、高通量处理，同时也有助于建立标准化的处理流程，提高和稳定细胞冷冻复苏成活率，满足日益增长的巨大产业需求。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (27)

1.一种细胞玻璃化冷冻处理设备，其特征在于，所述处理设备包括麦管装置、预冷冻装置、冷冻单元、驱动装置、控制单元、以及用于承载细胞载体的承载台，所述麦管装置与所述驱动装置驱动连接，所述驱动装置与所述控制单元信号连接，所述麦管装置包括用于获取所述细胞载体中的细胞的麦管，所述控制单元用于控制所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞并将所述细胞转移至所述冷冻单元，所述预冷冻装置在所述麦管装置将获取的细胞转移至所述冷冻单元的过程中向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。

2.如权利要求1所述的处理设备，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部沿第一方向往复运动，所述第二驱动部沿第二方向往复运动，所述第一方向和第二方向相互垂直，所述承载台以及所述冷冻单元均与所述第一驱动部固定连接，所述麦管装置与所述第二驱动部固定连接。

3.如权利要求2所述的处理设备，其特征在于，所述驱动装置还包括第三驱动部，所述第三驱动部沿第三方向往复运动，所述第三驱动部与所述第一驱动部或第二驱动部滑动连接，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向。

4.如权利要求2所述的处理设备，其特征在于，所述麦管装置包括用于吸取细胞的麦管以及用于固定所述麦管的麦管夹具。

5.如权利要求4所述的处理设备，其特征在于，所述麦管夹具包括导向套和顶杆，所述麦管位于所述导向套内且可沿着所述导向套的轴向运动，所述顶杆位于所述导向套内且可沿着所述导向套的轴向运动；所述顶杆位于所述麦管的上方，以便所述顶杆在预定条件下将所述麦管顶出所述导向套。

6.如权利要求4所述的处理设备，其特征在于，所述处理设备还包括用于检测所述麦管位置的位置检测装置，所述位置检测装置与所述控制单元信号连接，用于将所述麦管的位置信息传递至所述控制单元。

7.如权利要求5所述的处理设备，其特征在于，所述麦管装置还包括驱动所述顶杆做往复运动的驱动部，所述驱动部与所述顶杆固定连接，且所述驱动部与所述控制单元信号连接。

8.如权利要求7所述的处理设备，其特征在于，所述麦管的数量为多个，所述顶杆的数量为多个，所述麦管的数量与所述顶杆的数量相同，所述驱动部呈平板状，所述驱动部与多个所述顶杆的顶端固定连接。

9.如权利要求5所述的处理设备，其特征在于，所述麦管夹具还包括安装部，所述安装部与所述导向套固定连接，所述安装部与所述第二驱动部固定连接，所述麦管装置通过所述安装部与所述第二驱动部固定连接。

10.如权利要求9所述的处理设备，其特征在于，所述处理设备还包括安装支架，所述安装支架包括导向杆，所述固定部设置有与所述导向杆配合的滑道，所述固定部与所述导向杆滑动连接，所述第二驱动部驱动所述固定部沿所述导向杆上下运动。

11.如权利要求1所述的处理设备，其特征在于，所述预冷冻装置包括液氮存储单元、液氮气化单元、泵送单元、喷嘴以及管路，所述液氮气化单元包括气化腔室，所述泵送单元与所述液氮存储单元连接以将所述液氮存储单元中的液氮经所述管路泵送至所述气化腔室，所述喷嘴与所述气化腔室连通；所述控制单元与所述泵送单元信号连接，用于控制所述泵送单元的启动和停止；所述麦管装置包括用于吸取细胞载体的麦管，经所述液氮气化单元气化后的液氮通过所述喷嘴喷向所述麦管。

12.如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述预冷冻装置还包括设置于所述泵送单元与所述气化腔室之间的管路上的开关阀，所述控制单元与所述开关阀与信号连接，用于控制所述开关阀的开启和关闭。

13.如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述液氮气化单元还包括固定部，所述固定部的内部中空形成所述气化腔室，所述固定部包括进液口和出气口，所述气化腔室通过进液口与所述管路连通，所述喷嘴固定连接于所述固定部的出气口，且通过所述出气口与所述气化腔室连通，所述固定部与所述第二驱动部固定连接。

14.如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述预冷冻装置还包括加热部，所述加热部环绕于所述喷嘴外壁，所述加热器与所述控制单元信号连接。

15.如权利要求2所述的处理设备，其特征在于，所述预冷冻装置包括用于盛装冷冻介质的冷冻容器，所述冷冻容器与所述第一驱动部固定连接。

16.如权利要求2所述的处理设备，其特征在于，所述冷冻单元包括冷冻槽以及用于容纳所述麦管的套管，所述套管设置于所述冷冻槽内，所述冷冻槽内盛装冷冻介质，所述冷冻槽与所述第一驱动部固定连接。

17.如权利要求16所述的处理设备，其特征在于，所述套管的数量为多个，多个所述套管构成套管阵列，且多个所述套管通过支架固定于所述冷冻槽内。

18.如权利要求16所述的处理设备，其特征在于，所述冷冻单元还包括用于遮盖所述冷冻槽的滑盖，所述滑盖设置于所述冷冻槽顶部，且所述滑盖可沿所述冷冻槽的顶部滑动。

19.一种应用于权利要求1-18中任一项所述细胞玻璃化冷冻处理设备的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：

所述驱动装置驱动所述麦管装置获取细胞载体中的细胞；

所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻；

所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述细胞转移至所述冷冻单元进行冷冻。

20.如权利要求19所述的处理方法，其特征在于，在所述麦管装置获取细胞后的第一预设时间内,所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻。

21.如权利要求20所述的处理方法，其特征在于，所述预冷冻装置包括喷嘴，所述冷冻介质为液氮，所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻的步骤为：在所述预冷冻装置向所述麦管喷射液氮进行预冷冻。

22.如权利要求21所述的处理方法，其特征在于，在所述预冷冻装置向所述麦管喷射冷冻介质进行预冷冻过程中，对所述喷嘴进行加热。

23.如权利要求20所述的处理方法，其特征在于，所述预冷冻装置包括用于盛装冷冻介质的冷冻容器，所述预冷冻装置向所述麦管提供冷冻介质以对所述细胞进行预冷冻的步骤为：所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述麦管的下端部浸入所述冷冻容器中。

24.如权利要求19所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：实时获取所述麦管的位置信息，并根据所述位置信息控制所述驱动装置的运动进而控制所述麦管的运行位置。

25.如权利要求19所述的处理方法，其特征在于，所述冷冻单元包括冷冻槽以及用于容纳所述麦管的套管，所述套管设置于所述冷冻槽内；所述麦管装置包括麦管，所述控制所述驱动装置驱动所述麦管装置将所述细胞转移至所述冷冻单元的步骤还包括如下步骤：

所述驱动装置驱动所述麦管装置将麦管插入所述套管；

所述麦管装置释放所述麦管并将所述麦管滞留在所述套管内。

26.如权利要求25所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括，在所述麦管滞留在所述套管内的第二预设时间后取出所述套管进行封装。

27.如权利要求26所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括如下步骤：将封装后的套管放入冷冻源内进行冷冻保存。