CN107354093B - 细胞制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细胞制备设备，包括：机架，机架具有至少两个工位；细胞分离培养装置，用于分离、培养细胞；其中，细胞分离培养装置设置于机架上。上述细胞制备设备通过设置至少两个工位，且细胞分离培养装置与工位一一对应，则能够同时制备至少两份细胞，有效提高了细胞制备效率；同时，制备至少两份相同的细胞，有效避免了因不同设备而导致两份细胞之间存在的偏差；制备至少两份不同的细胞，无需采购额外的设备，减少了所需的设备数目。

Description

细胞制备设备

技术领域

本发明涉及细胞制备技术领域，更具体地说，涉及一种细胞制备设备。

背景技术

目前，细胞制备所需时间较长，一般需要一到两周或更长时间，现有的细胞制备设备在制备时间内一次只能制备一份细胞，导致细胞制备效率较低；多个样品细胞同时制备必须采购相应数量的细胞制备设备，导致不同设备制备出来的细胞之间存在偏差。

另外，现有的细胞制备设备普遍存在智能化、自动化程度不能满足标准化细胞制备要求的现状，以德国美天旎公司生产的细胞制备体系Prodigy为例，在细胞培养过程中进行质量检测时，必须将细胞制备样品通过设备的动力系统从培养罐沿管道移至质量检测袋中，然后由质量检测人员从设备上取下来，然后拿到设备外的质量检测实验室或交付第三方检测机构进行检测，这样大量的人工干预很大程度上降低了自动化设备的自动智能化和工作效率。

另外，细胞制备过程和终产品的质量控制要求严格，目前无论是人工制备细胞还是使用自动化细胞设备(如德国美天旎公司的Prodigy)来制备细胞，一般是由质量检测人员采集样品，交由第三方检测机构来检测并出具检测报告，虽然从某种角度上来说这种方式增加了细胞制备样品的安全可靠性，但是会受到样本的均一性、样本运输途中污染风险、检测人员的技术经验、检测结果假阳性以及检测结果反馈时间、质量检测体系缺乏监管手段等因素的影响，很难及时反映细胞制备过程和终产品的真实质量情况，这样针对细胞制备下一步操作的调整会产生很大的时间差，严重降低了质量控制的可信度和必要性。

另外，细胞制备终产品的数量、细胞活性、细胞纯度和质量会受到操作人员、细胞制备设备、操作时间、工艺流程复杂度、细胞培养时间、细胞传代过程中的机械剪切力、细胞接触到的原材料等各类因素影响。现有的细胞制备设备，只是简单的按照不同细胞制备类型而编辑的技术工艺流程，这些技术工艺流程中很多数据都是直接具体的，完全按照此流程操作虽然也可以制备出符合标准的细胞终制品，但是终产品的数量、活性和纯度等要素都只能满足小批量的细胞制备要求，难以实现大批量高标准的自动化细胞制备操作。

综上所述，如何提供一种细胞制备设备，以提高细胞制备效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种细胞制备设备，以提高细胞制备效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种细胞制备设备，包括：

机架，所述机架具有至少两个工位；

细胞分离培养装置，用于分离、培养细胞；

其中，所述细胞分离培养装置设置于所述机架上且与所述工位一一对应。

优选地，上述细胞制备设备还包括：

细胞质量检测装置，用于检测所述工位的细胞质量；

气体混合供应装置，用于向所述细胞分离培养装置提供混合气体；

其中，所述细胞质量检测装置和所述气体混合供应装置均设置于所述机架上。

优选地，任意一个所述工位均采用同一个所述细胞质量检测装置检测细胞质量，任意一个所述细胞分离培养装置均采用同一个所述气体混合供应装置提供混合气体。

优选地，所述细胞质量检测装置为计数池显微拍照检测装置，所述计数池显微拍照检测装置包括：

计数池，用于与所述工位一一对应；

显微镜，用于对所述计数池内的待检测细胞样品进行拍照并输出细胞显微照片；

拍照驱动机构，用于驱动所述显微镜运动至任意一个所述计数池的下方；

数据处理器，用于对所述显微镜发送拍照指令以及控制所述显微镜对所述计数池内的待检测细胞样品进行拍照，以及用于接收所述细胞显微照片并进行图像处理，且用于输出所述待检测细胞样品的细胞质量检测信息。

优选地，所述计数池显微拍照检测装置还包括：

网络连接装置，用于将所述细胞质量检测信息上传至互联网且获得经由大数据分析之后运用数据库和/或专家系统实时输出的检测报告，以及用于将所述检测报告发送到所述数据处理器；

存储装置，用于存储所述细胞质量检测信息以及所述检测报告。

优选地，所述拍照驱动机构包括：机械臂，驱动部件，和移动机构；其中，所述驱动部件驱动所述机械臂沿所述工位的分布方向运动，所述移动机构安装于所述机械臂上，且所述移动机构驱动所述显微镜靠近和远离所述机械臂的自由端。

优选地，所述工位沿曲线依次分布。

优选地，所述工位沿直线依次分布。

优选地，所述细胞分离培养装置包括：用于放置原料袋的原料架，用于放置目标袋的目标盒，多个管压阀，输送泵，分离培养罐，用于检测自所述分离培养罐抽取出的组份的颜色传感器，用于连接所述原料袋、所述目标袋、所述管压阀、所述输送泵、所述分离培养罐、所述颜色传感器和所述细胞质量检测装置以形成制备管路的管路组件；

其中，所述管压阀的通断能够改变所述制备管路的导通路径以完成所述细胞的分离和培养。

优选地，所述细胞分离培养装置还包括：

用于检测所述制备管路内气泡的气泡传感器；

用于检测所述输送泵出口端的管段内液体压力的压力传感器。

优选地，所述细胞分离培养装置还包括用于对细胞进行磁分选的磁分选装置，所述制备管路还用于与所述磁分选装置连通。

优选地，上述细胞制备设备还包括：自动控制系统，用于控制所述细胞分离培养装置分离培养细胞、所述气体混合供应装置提供混合气体、所述细胞质量检测装置检测细胞质量。

优选地，所述自动控制系统包括：控制分系统，用于控制所述细胞分离装置分离和培养细胞、所述气体混合供应装置提供混合气体以及用于发出细胞质量检测请求；中央数据处理器，用于控制所述细胞质量检测装置检测细胞质量；

其中，所述控制分系统与所述工位一一对应。

优选地，所述控制分系统通过所述细胞质量检测装置的检测数据控制培养液注入所述分离培养罐内的注入量。

优选地，所述控制分系统用于控制所述细胞分离装置培养细胞，具体为，所述控制分系统用于控制所述分离培养罐采用灌流式细胞培养方式培养细胞。

优选地，所述控制分系统发出细胞质量检测请求时还用于控制细胞被抽至所述细胞质量检测装置的计数池所在的管段；

所述中央数据处理器用于控制所述细胞质量检测装置检测细胞质量，具体为：

接收到所述检测请求时，所述中央数据处理器用于控制所述细胞质量检测装置的显微镜移至所述计数池的下方且用于控制所述显微镜拍照并根据所述显微镜拍出的照片获得细胞质量。

优选地，所述中央数据处理器还包括：

存储模块，用于存储细胞制备工艺流程；

显示模块，用于显示细胞制备工艺流程；

记录存档模块，用于记录和存档所述工位的细胞制备过程；

其中，所述细胞制备工艺流程至少为两种，所述显示模块和所述记录存档模块均与所述工位一一对应。

本发明提供的细胞制备设备，通过设置至少两个工位，且细胞分离培养装置与工位一一对应，则能够同时制备至少两份细胞，较现有技术一次只能制备一份细胞相比，有效提高了细胞制备效率。

同时，本发明提供的细胞制备设备，能够同时制备至少两份细胞，两份细胞可相同，也可不同，对于制备至少两份相同的细胞，有效避免了因不同设备而导致两份细胞之间存在的偏差；对于制备至少两份不同的细胞，无需采购额外的设备，减少了所需的设备数目。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的细胞制备设备的主视图；

图2为本发明实施例提供的细胞制备设备的俯视图；

图3为本发明实施例提供的细胞制备设备中细胞质量检测装置的部分结构示意图；

图4为图1中细胞制备设备的细胞分离培养装置的一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的细胞制备设备中细胞分离培养装置的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的细胞制备设备中自动控制系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明实施例提供的细胞制备设备包括机架41和细胞分离培养装置。

上述机架41具有至少两个工位；细胞分离培养装置用于分离、培养细胞且与工位一一对应，且细胞分离培养装置设置于机架41上

上述细胞分离培养装置是整个细胞制备设备的核心部件，用于分离、培养细胞，提供细胞生长增殖必须的环境条件。

对于工位的具体数值，可根据实际需要进行设计，例如工位为两个、三个、四个、五个、六个或者七个以上，本发明实施例对工位的具体数值不做限定。

本发明实施例提供的细胞制备设备，通过设置至少两个工位，且细胞分离培养装置与工位一一对应，则能够同时制备至少两份细胞，较现有技术一次只能制备一份细胞相比，有效提高了细胞制备效率，能够实现高通量制备。

同时，本发明实施例提供的细胞制备设备，能够同时制备至少两份细胞，两份细胞可相同，也可不同，对于制备至少两份相同的细胞，有效避免了因不同设备而导致两份细胞之间存在的偏差；对于制备至少两份不同的细胞，无需采购额外的设备，减少了所需的设备数目。

优选地，上述细胞制备设备还包括细胞质量检测装置和气体混合供应装置，其中，细胞质量检测装置用于检测工位的细胞质量，气体混合供应装置用于向细胞分离培养装置提供混合气体，细胞质量检测装置和气体混合供应装置均设置于机架41上。

上述气体混合供应装置，用于细胞培养所需的不同比例混合气体供应。

上述细胞制备设备，自身具有细胞质量检测装置，则避免了由第三方检验所导致的污染风险；利用细胞质量检测装置进行检测，降低甚至避免了因检测人员所造成的检测偏差，提高了质量控制的可信度和必要性。

上述细胞质量检测装置可与工位一一对应，也可不与工位一一对应；上述气体混合供应装置可与工位一一对应，也可不与工位一一对应。为了降低设备成本，减小设备体积，以及降低制备偏差，优先选择任意一个工位均采用同一个细胞质量检测装置检测细胞质量，任意一个细胞分离培养装置均采用同一个气体混合供应装置提供混合气体。

可以理解的是，上述细胞制备设备中，细胞质量检测装置和气体混合供应装置均为一个，所有的工位共用一个细胞质量检测装置和一个气体混合供应装置。

上述细胞制备设备中，细胞质量检测装置的具体结构，可根据实际需要进行设计，为了便于检测效率，优先选择细胞质量检测装置为计数池显微拍照检测装置，该计数池显微拍照检测装置包括：显微镜，计数池121，拍照驱动机构和数据处理器。

上述计数池121与工位一一对应，显微镜用于对所述计数池内的待检测细胞样品进行拍照并输出细胞显微照片，拍照驱动机构用于驱动显微镜运动至任意一个计数池121的下方；数据处理器用于对显微镜发送拍照指令以及控制显微镜对计数池121内的待检测细胞样品进行拍照，以及用于接收细胞显微照片并进行图像处理，且用于输出待检测细胞样品的细胞质量检测信息。

可以理解的是，此时，所有的工位共用一个细胞质量检测装置的显微镜和拍照驱动机构。计数池121安装在制备管路的管段上。

优选地，上述计数池显微拍照检测装置还包括：网络连接装置和存储装置。

上述网络连接装置用于将细胞质量检测信息上传至互联网且获得经由大数据分析之后运用数据库和/或专家系统实时输出的检测报告，以及用于将检测报告发送到数据处理器；上述存储装置用于存储细胞质量检测信息以及检测报告。

上述计数池显微拍照检测装置，通过对细胞质量检测信息进行大数据分析，输出检测报告，即可获得当前的工艺流程中的工艺参数是否正确，是否需要更改或优化，提高了细胞培养制备的质量，同时也为互联网中的大数据系统提供给数据支持；还提高细胞检测质量的可靠性，对获得的细胞检测信息进行更加精确的分析。上述存储装置的设置，方便了后续的工艺流程的参考，以及对当前的工艺流程的考量和反思分析。

上述计数池显微拍照检测装置，用于对细胞进行计数、拍照获取图像进行分析。通过在封闭式管路上加装计数池121的方式，实现细胞形态学的光学显微图像分析，实现细胞制备质量实时监控，及时针对细胞培养状况进行智能自动化调整，联机共享相关质量检测技术标准，完善细胞制备质量检测的标准化操作。而且，制备细胞的同时采用支路计数池方案来进行细胞质量实时监测和分析，既不影响细胞制备过程，又能够得到更加准确的细胞数量和细胞形态学分析数据，也为后续取样进行细胞表型分析、染色和荧光分析提供最佳解决方案。

优选地，如图3所示，拍照驱动机构包括：机械臂32，驱动部件31，和移动机构33；其中，该驱动部件31驱动机械臂32沿工位的分布方向运动，移动机构33安装于机械臂32上，且移动机构33驱动显微镜靠近和远离机械臂32的自由端。

可以理解的是，机械臂32的自由端，是指机械臂32远离驱动部件31的一端。移动机构33能够驱动显微镜靠近机械臂32的自由端，也能够驱动显微镜远离机械臂32的自由端。

上述细胞制备设备中，工位在机架41上可沿曲线分布，也可沿直线或者其他图案分布，本发明实施例对此不做限定。为了合理布局，优先选择工位沿环形依次分布。此时，驱动部件31驱动机械臂32旋转。优选地，机械臂32的旋转轴线与环形的轴线重合，这样便于显微镜34运动至任意一个计数池121的下方，方便了检测。

对于驱动部件31，可根据实际需要进行选择，例如驱动部件31为电机或者旋转气缸等。对于驱动部件31和机械臂32之间的连接关系，亦根据实际需要进行设计，例如，当驱动部件31为电机时，也可选择电机通过齿轮传动机构与机械臂32连接。

对于移动机构33，也根据实际需要进行选择，例如，移动机构33为齿轮齿条传动机构、丝杠机构或者皮带传动机构等。为了提高显微镜34的移动精度，优先选择移动机构为丝杠机构。

具体地，该丝杠机构包括：丝杠，与丝杠螺纹配合的螺母，驱动丝杠旋转的丝杠驱动部件；其中，螺母周向限位于丝杠，即螺母不能绕丝杠转动，显微镜34固定于螺母。这样，随着丝杠驱动部件驱动丝杠转动，螺母沿丝杠的轴向移动，从而实现显微镜34的移动。可以理解的是，丝杠沿机械臂32的长度方向设置。

上述细胞制备设备中，细胞分离培养装置存在多种结构。为了降低外界对细胞培养的影响，优先选择上述细胞分离培养装置包括：用于放置原料袋的原料架46，用于放置目标袋的目标盒49，多个管压阀，输送泵43，分离培养罐113，用于检测自分离培养罐113抽取出的组份的颜色传感器122，用于连接原料袋、目标袋、管压阀、输送泵43、分离培养罐113、颜色传感器122和细胞质量检测装置以形成制备管路的管路组件；其中，管压阀的通断能够改变制备管路的导通路径以完成细胞的分离和培养。

上述原料架46与工位一一对应，上述目标盒49与工位一一对应。

由于细胞的制备需要多种原料，例如，清洗液、细胞样品、分离液、培养液、血浆等，一个原料袋只能盛放一种原料，例如，血浆袋16用于盛放血浆。因此，上述原料架46具有多个用于放置原料袋的第一放置位，一个第一放置位放置有一个原料袋。

细胞制备过程中，需要用到多个目标袋，例如，中间袋，用于暂时存放液体；目标细胞袋，用于盛放终产品的目标细胞袋；废液袋，用于存放废液；非目标细胞袋，用于存放非目标细胞。因此，目标盒49具有多个用于放置目标袋的第二放置位，一个第二放置位放置有一个目标袋。

上述细胞制备设备中，灵活应用外设管压阀、管路组件、输送泵43，让液体在管道中的任一条支路上流动，有效避免接触外界空气带来的污染，通过使用热合封管技术避免生物医疗废弃物带来的二次污染风险。

上述细胞制备设备中，制备管路上具有细胞质量检测装置，则能够实现过程检验，即细胞制备的全自动实时检测，彻底解决细胞制备过程的质量控制问题，完善细胞制备质量检测的标准化操作。

对于输送泵43的类型，也可根据实际需要进行设计，为了提高输送精度，以及实现双向输送，优先选择输送泵43为蠕动泵。当然，也可选择输送泵43为其他类型，并不局限于此。

优选地，上述细胞分离培养装置还包括：气泡传感器和压力传感器；其中，气泡传感器用于检测制备管路内气泡；压力传感器用于检测输送泵43出口端的管段内的液体压力。

上述细胞分离培养装置中，通过气泡传感器检测制备管路内的气泡，当检测到气泡时，表明制备管路内有气体；当没有检测到气泡时，表明制备管路内无气体，方便了获知制备管路内流体的情况，便于进行细胞的制备；通过压力传感器检测输送泵43的出口端的管段内的液体压力，可获知输送泵43的输送压力以及液体压力，方便了细胞的制备。

对于上述气泡传感器的数目和分布，可根据实际需要进行设计，只要保证能够检测到整个制备管路内有无气泡即可。如图4所示，气泡传感器为四个，分别为第一气泡传感器19、第二气泡传感器110、第三气泡传感器115、第四气泡传感器112。

输送泵43的出口端是指用于输出的一端。当输送泵43为单向输送时，压力传感器为一个；当输送泵43为双向泵时，输送泵43的两个端口的管段上均设有压力传感器，即压力传感器为两个。

上述细胞制备设备中，原料架46可为一层，也可至少为两层。由于原料种类较多，为了减少占用面积，可适当地增高原料架46，即优选选择原料架46至少为两层。进一步地，原料架46为三层。

上述细胞制备设备中，仅靠分离液来分离细胞，可能存在不能满足要求的情况，此时可选择磁分选来进一步分离细胞，获得纯度较高的细胞。具体地，上述细胞分离培养装置还包括用于对细胞进行磁分选的磁分选装置44，制备管路还用于与磁分选装置44连通。

需要说明的是，磁分选装置44用于采用免疫磁珠方法分选出特定的细胞。

上述细胞制备设备中，原料架46、目标盒49、管压阀、输送泵43、分离培养罐113，颜色传感器122，磁分选装置44、细胞质量检测装置的计数池121、气泡传感器、压力传感器等部件均安装在机架41上，管路组件并未安装。在实际使用过程中，先根据需要制备的细胞确定需要的原料袋和目标袋以及制备工艺流程，并将原料袋放入物料架、将目标袋放入目标盒内，根据制备工艺流程，将管路组件安装在需要的部件上，形成所需的制备管路。

为了实现自动制备细胞，上述细胞制备设备还包括：自动控制系统，用于控制细胞分离培养装置分离培养细胞、气体混合供应装置提供混合气体、细胞质量检测装置检测细胞质量。这样，上述细胞制备设备为全自动细胞制备设备。

如图1和图6所示，优先选择上述自动控制系统包括：控制分系统和中央数据处理器45；其中，控制分系统用于控制细胞分离装置分离和培养细胞、气体混合供应装置提供混合气体以及用于发出细胞质量检测请求；中央数据处理器45用于控制细胞质量检测装置检测细胞质量；控制分系统与工位一一对应。

中央数据处理器用于控制整个设备的运行和监测，包括工艺流程的选择、故障问题提示报警、细胞制备培养状况观察监测、显微拍照中空旋转平台的操作、细胞制备过程的记录与存档。例如，工位为六个，控制分系统为六个，分别为第一控制分系统、第二控制分系统、第三控制分系统、第四控制分系统、第五控制分系统和第六控制分系统，为了简化附图，图6中省略了第二控制分系统、第三控制分系统、第四控制分系统和第五控制分系统。上述控制分系统通过控制电路控制细胞分离装置分离和培养细胞。

中央数据处理器通过CAN总线信号连接各个控制分系统及图像采集系统；多个控制分系统共用一套图像采集系统，即细胞质量检测装置。

中央数据处理器为一具有显示、控制为一体的监控器，外观看为一触摸屏，它负责控制、协调所有工位的工作。在系统上电初始化后，各个控制分系统分别处于待命状态。当需要制备细胞时，用户通过运行中央控制分系统上的细胞制备程序，输入相关指令后，中央控制分系统便将运行参数通过CAN总线下发到对应的控制分系统中。

细胞制备控制系统设置多个独立的控制分系统实现了独立控制，它们并行工作，达到提高工作效率的目的。当需要进行图像采集和识别时，控制分系统便通过CAN总线发送一条指令到中央数据处理器，以申请图像采集系统的资源，同时暂停自己的工作，等待中央数据处理器回复图像采集及识别的结果。当多个工位需要图像采集系统为自己工作时，中央数据处理器便根据申请的先后顺序，依次将旋转进给平台转至到相应的工位，完成各个工位的图像采集及识别。这样便完成了各工位的协同工作及图像采集系统的分时复用。达到一个图像采集系统服务多个工位、节约设备成本的目的。

本发明实施例采用独立的控制分系统，保证每个工作能正常，不受其它工位状态影响而独立的工作，提高工作效率。一个图像处理系统通过时分复用的方式服务六个工位，既能保证每个工位的细胞计数工作能正常进行，又能大大的降低系统成本。改良的管压阀驱动电路在控制系统出现紊乱或系统受到强干扰时保证不损坏系统其它部件。

为了便于控制培养液的注入量，提高培养质量，上述控制分系统通过细胞质量检测装置的检测数据控制培养液注入分离培养罐内的注入量。

具体地，细胞质量检测装置检测分离培养罐内细胞的细胞质量，当细胞质量满足第三预设要求时，培养液的注入量即满足要求。

优选地，上述控制分系统用于控制所述细胞分离装置培养细胞，具体为，上述控制分系统用于控制分离培养罐采用灌流式细胞培养方式培养细胞。

采用灌流式细胞培养方式，能够及时排出有害的代谢废物，缩短细胞体外培养时间，降低细胞传代过程中的机械剪切力，细胞接触面也均是采用均一材质的生物医学要求的高端原材料，极大程度提升细胞数量、细胞密度、细胞纯度和细胞活性，满足标准化大批量细胞制备要求，称得上是移动的“智能细胞工厂”。

需要说明的是，灌流式细胞培养是指将细胞和培养基一起加入反应器后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地将部分培养基取出，同时又连续不断地灌注新的培养基的细胞培养方式。这样培养的细胞处于比较稳定的营养环境中，有害的代谢废物浓度积累较低，细胞密度更高，细胞状态更健康，细胞培养周期较长以及对细胞生长环境能够更好地控制，还可以用于生产获得大量的细胞分泌型蛋白质药物或抗体。

当然，也可选择控制分系统用于控制分离培养罐113采用其他的方式培养细胞，并不局限于上述实施例。

优选地，上述控制分系统发出细胞质量检测请求时还用于控制细胞被抽至细胞质量检测装置的计数池121所在的管段；

上述中央数据处理器45用于控制细胞质量检测装置检测细胞质量，具体为：

接收到检测请求时，中央数据处理器45用于控制细胞质量检测装置的显微镜移至计数池121的下方且用于控制显微镜拍照并根据显微镜拍出的照片获得细胞质量。可以理解的是，细胞质量包括细胞形态和/或细胞密度。

由于计数池121上两片玻璃之间的缝隙只允许一层细胞通过，因此，通过读取计数池121视野中的细胞个数，便可计算分离培养罐113中的细胞总量，从而指导细胞制备的下一步动作调整。计数池121是缝隙较小的玻璃装置，显微拍照视野是固定的，可以计算出视野面积，计数池121的缝隙也是固定的，从而可以得到此拍照视野的总体积，此体积内的细胞数通过拍照分析获得，计算出目前细胞密度乘以目前细胞培养液体积，就可以获得细胞总数。细胞都有其最适合生长的密度，细胞总数除以最适生长密度就可以知晓需要添加多少体积的细胞培养液。

为了更加具体的阐述本发明，上述控制分系统包括：第一控制器，第二控制器，第三控制器，第四控制器，第五控制器，第六控制器，第七控制器，第八控制器，第九控制器，第十控制器，第十一控制器，第十二控制器，第十三控制器，第十四控制器，第十五控制器，和第十六控制器。

下面结合附图4对上述控制分系统进行说明。

上述第一控制器用于控制清洗液将制备管路中的空气排出以及控制制备管路中的清洗液被排至废液袋。这样，保证了细胞的环境，避免了制备管路内的空气影响细胞的制备。需要说明的是，清洗液为原料，清洗液由清洗袋盛放，清洗袋为原料袋的一种；废液袋为目标袋的一种。

控制清洗液将制备管路中的空气排出以及控制制备管路中的清洗液被排至废液袋，具体实现方法为：控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵启动即可实现。如图4所示，管压阀18为21个，控制与生理盐水袋11连通的管段上的管压阀A1、管压阀A8、管压阀A9、管压阀A10、管压阀A11、管压阀A12、管压阀A13、管压阀A14、管压阀A15、管压阀A21打开，控制管压阀A2、管压阀A3、管压阀A4、管压阀A5、管压阀A6、管压阀A7、管压阀A20、管压阀A16、管压阀A17、管压阀A18、管压阀A19、管压阀A16关闭，控制输送泵111启动，待生理盐水充满后，控制管压阀A16打开，使得生理盐水流入废液袋117内。

上述清洗液可为生理盐水，也可为其他液体，并不局限于此。为了排净空气，可多次注入清洗液，进行多次清洗。制备管路中的空气是否排出，可通过气泡传感器的检测结果进行判断，也根据清洗液的注入量进行判断，也可根据清洗时间进行判断，本发明实施例对此不做限定。

待制备管路中的空气和清洗液被排出后，上述第二控制器用于控制细胞样品被注入分离培养罐113，且细胞样品的注入量为第一预设量。

需要说明的是，细胞样品由细胞样品袋盛放，细胞样品属于原料，细胞样品袋属于原料袋的一种。对于第一预设量的具体数值，可根据实际需要进行选择，本发明实施例对此不做限定。

控制细胞样品被注入分离培养罐113，且细胞样品的注入量为第一预设量，具体为控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动即可实现。如图4所示，控制与细胞样品袋12连通的管段上的管压阀A2、管压阀A15、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，使得细胞样品注入分离培养罐113内。细胞样品的注入量可根据输送泵111的输送量获得。

上述压力传感器123检测管路内的压力，输送泵111根据管路内液体压力的变化确定各个管压阀的开启是否正确。

待细胞样品注入结束后，上述第三控制器用于控制分离液被注入分离培养罐113，且分离液的注入量为第二预设量。具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵启动即可实现。如图4所示，控制与分离液袋13连通的管段上的管压阀A3、管压阀A15、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，使得分离液注入分离培养罐113内。分离液的注入量可根据输送泵111的输送量获得。

待分离液注入结束后，上述第四控制器用于控制分离培养罐113转动，即控制分离培养罐113的离心电机运转。可以理解的是，分离液注入结束即表明分离液的注入量为第二预设量，且控制管压阀A3和输送泵111关闭。

随着分离培养罐113的转动，由于各细胞的密度不一，在离心力的作用下，加入了分离液的细胞样品开始分层，密度大的总在外层，即分离培养罐113中的细胞沿径向分层。由于分离培养罐113的顶端设计为锥形，分离培养罐113内的液体向外排出时，在培养罐113顶端锥形面的作用下，内层液体开始从出口涌入输液管，并输送到指定的容器中，先排内层液体再排外层液体。抽取过程中，通过读取颜色传感器122的检测结果判断当前是什么细胞，根据不同的细胞，开通和关闭不同的管压阀，让细胞抽取到不同的容器中，这样便完成了细胞分离。

具体地，待分离培养罐113内的液体分层后(待分离培养罐113内的液体分层到预设程度后)，上述第五控制器用于控制分离培养罐113内的液体被抽出；当自分离培养罐113内抽出的液体为预设颜色时，第六控制器用于控制预设颜色的液体被抽至中间袋；当自分离培养罐113内抽出的液体为非预设颜色时，第六控制器用于控制非预设颜色的液体被抽至废液袋和/或非目标细胞袋。

上述控制方式，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A15、管压阀A14、管压阀A9、管压阀A12打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动。与分离培养罐113连通的管段上的颜色传感器122检测被抽出的液体的颜色，当自分离培养罐113内抽出的液体为预设颜色时，控制与中间袋116连通的管段上的管压阀A18打开，使得预设颜色的液体被抽至中间袋116；当自分离培养罐113内抽出的液体为非预设颜色时，控制管压阀A18且打开与废液袋117连通的管段上的管压阀A16关闭以使非预设颜色的液体被抽至废液袋117，或者控制管压阀A18关闭且控制与非目标细胞袋118连通的管段上的管压阀A19打开，非预设颜色的液体被抽至非目标细胞袋118，或者控制管压阀A18关闭且控制管压阀A19和管压阀A16打开以使非预设颜色的液体被抽至废液袋117和非目标细胞袋118。

上述分离液的注入量、细胞样品的注入量可根据输送泵111的输送量获得，本发明实施例对此不做限定。上述分离液属于原料，分离液袋13属于原料袋的一种。

待分离培养罐113内的液体被抽完后且不需要磁分选时，上述第七控制器用于控制中间袋116内的细胞被抽回至分离培养罐113。具体地，打开相应的管压阀，关闭其他的管压阀，启动输送泵即可实现。如图4所示，控制管压阀A16、管压阀A12、管压阀A9、管压阀A14、管压阀A15打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，以使中间袋116内的细胞被抽回至分离培养罐113内。

待分离培养罐113内的液体被抽完后且需要磁分选时，上述第八控制器用于控制中间袋116内的细胞被抽至磁分选装置中且用于控制磁分选装置对其内的细胞进行分选；待分选结束后，上述第九控制器用于控制分选出的细胞被抽回至细胞分离培养罐113内。

具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A18、管压阀A13、管压阀A15、管压阀A9、管压阀A10、管压阀A7打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，以使中间袋116内的细胞被抽至磁分选装置的中转袋17内(只有少量的细胞进入磁分选器120内)，中转袋17内带磁珠的抗体和细胞混合，待中间袋116内的细胞被抽完后，关闭所有的管压阀，使带磁珠的抗体和细胞的混合液在中转袋孵育一段时间，待抗体识别并结合目的细胞上的抗原，控制管压阀A7和管压阀A20打开，然后混合液在自身重力作用下流经带有不同磁选柱的管道的磁分选器120，通过给磁分选器120加注预设好的磁场，当培养液与细胞的混合液流经磁选柱时，目的细胞就吸附在磁选柱中，非目的细胞则因为没有被磁珠上的抗体识别和结合，直接通过磁选柱进入废液袋119中，磁分选完成，为了提高培养效果，再在管道中加入新的培养液，即管压阀A4、管压阀A5、管压阀A11、管压阀A10打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，使得培养液进入管道内，然后控制磁场撤去，将分选获得的较纯的目的细胞抽回到分离培养罐113中进行培养，即控制管压阀A10、管压阀A9、管压阀A15、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动。

分离培养罐113内的液体被抽完，可根据颜色传感器122进行判断，也可根据输送的输送时间进行判断，本发明实施例对此不做限定。对于是否需要磁分选，根据需要制备的细胞进行判断，即确定好制备工艺流程，即可获知是否需要磁分选。

待细胞被抽回至分离培养罐113后，上述第十控制器用于控制清洗液清洗分离培养罐113内的细胞。具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A1、管压阀A15、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，生理盐水袋11内的生理盐水被抽至分离培养罐113内。

细胞被抽回至分离培养罐113，可根据颜色传感器122进行判断，也可根据输送泵111的输送时间进行判断，本发明实施例对此不做限定。

待分离培养罐113内的细胞被清洗后，上述第十一控制器用于控制培养液被注入分离培养罐113内。具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A4、管压阀A5、管压阀A14、管压阀A15打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，诱导培养液袋14内的培养液和扩增培养液袋15内的培养液被抽至分离培养罐113内。

上述培养液属于原料，培养液袋属于原料袋的一种，即诱导培养液袋14属于原料袋的一种，扩增培养液袋15属于原料袋的一种。需要制备的细胞不同，所需的培养液就可能不同，培养液的种类可根据实际需要进行选择，并不局限于上述两种，也可仅需要诱导培养液或扩增培养液。

待分离培养罐113内的细胞被清洗后，可根据清洗液的注入量或注入时间进行判断，本发明实施例对此不做限定。

待培养液被注入第三预设量后，上述第十二控制器用于控制气体混合供应装置向分离培养罐113内注入预设气体且用于控制分离培养罐113培养其内的细胞。

上述培养液的注入量可根据输送泵111的输送量确定，也可通过细胞质量检测装置检测细胞质量来确定，为了提高培养质量，优先选择后者，具体地，还包括检测控制器，培养液注入过程中用于控制细胞质量检测装置检测分离培养罐113内细胞的细胞质量，当细胞质量满足第三预设要求时，培养液的注入量为第三预设量。

控制气体混合供应装置向分离培养罐113内注入预设气体，具体为：控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A17打开，控制其他的管压阀关闭，控制气体混合供应装置114向分离培养罐113内注入预设气体。

控制分离培养罐113培养其内的细胞，具体为：控制所有的管压阀关闭，控制分离培养罐113以培养模式运行。通过控制分离培养罐113壁上的恒温系统，模拟细胞体内生长环境，控制分离培养罐113内的温度在细胞最适宜生长温度，并持续提供细胞培养所需的固定百分比参数的二氧化碳气体或者其他不同比例混合好的气体。每经过一段时间的培养，通过细胞质量检测装置对细胞制备状况进行实时监测，并及时反馈通过对细胞密度的精确计算，开启分离培养罐113进行离心去除带有细胞代谢废弃物的培养液至废液袋，然后开启输送泵111和对应的管压阀加入新鲜的培养液，完成灌流式细胞培养，保证细胞质量和数量处于最佳状态。

在细胞培养过程中，控制细胞质量检测装置定时检测细胞质量，当细胞质量检测装置检测到的细胞质量达到第一预设要求时，上述第十三控制器用于控制分离培养罐113转动。

随着分离培养罐113的转动，分离培养罐113内的液体逐渐分层。待分离培养罐113内的液体分层后，上述第十四控制器用于控制分离培养罐113内的培养液被抽出。

需要说明的是，分离培养罐113内的液体分层是指沿分离培养罐113的径向分层，所需制备的细胞位于最内层，在抽取过程中先抽取最外层的液体，即可以先将培养液抽出。

当培养液被抽完后，上述第十五控制器用于控制清洗液清洗分离培养罐113内的细胞。

上述培养液被抽完，可根据颜色传感器进行判断，本发明实施例对此不做限定。控制清洗液清洗分离培养罐113内的细胞，具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A1、管压阀A15、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，生理盐水袋11内的生理盐水被抽至分离培养罐113内。

待分离培养罐113内的细胞被清洗后，且当细胞质量检测装置检测到的细胞质量达到第二预设要求时，上述第十六控制器用于控制分离培养罐113内的细胞被注入目标细胞袋内，获得细胞终制品。

将细胞终制品注入目标袋，使用热合封管装置将管路封装，贴好细胞终制品标签，打印细胞制备整体过程和质量检测报告并保存电子档案。

分离培养罐113内的细胞被清洗后，可根据清洗液的注入量或者注入时间进行判断，本发明实施例对此不做限定。清洗过程中，控制细胞质量检测装置定时的检测细胞质量。控制分离培养罐113内的细胞被注入目标细胞袋内，具体地，控制相应的管压阀打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动即可实现。如图4所示，控制管压阀A8、管压阀A11、管压阀A12、管压阀A21、管压阀A20打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，分离培养罐113内的细胞被注入目标细胞袋119内。

如图4所示，控制细胞质量检测装置检测细胞质量，具体为：控制管压阀A8、管压阀A14打开，控制其他的管压阀关闭，控制输送泵111启动，分离培养罐113内的细胞被注入计数池121内，控制显微镜移至计数池121的下方进行拍照检测。待检测结束后，控制所有的阀门关闭，控制输送泵111停止输送。

上述中间袋116、废液袋117、非目标细胞袋118和目标细胞袋119均为目标袋，清洗液、分离液、培养液和细胞样品均为原料，清洗液放置于清洗液袋内，分离液放置于分离液袋内，培养液放置于培养液袋内，细胞样品放置于细胞样品袋内。

优选地，上述中央数据处理器还包括：存储模块，显示模块和记录存档模块；其中，存储模块用于存储细胞制备工艺流程；显示模块用于显示细胞制备工艺流程；记录存档模块用于记录和存档工位的细胞制备过程；细胞制备工艺流程至少为两种，显示模块和记录存档模块均与工位一一对应。

上述细胞制备设备中，开启设备后，按照制备的细胞类型输入中央数据处理器，按照中央数据处理器设备提示选择细胞制备工艺流程，然后依照细胞制备工艺流程所对应的制备管路安装管路组件。

上述细胞制备设备中，制备管路并不局限于图4所示的结构，管路组件还可形成其他的制备管路，例如，如图5所示。图5中，原料袋21为八个，管压阀22为21个，分别为管压阀B1、管压阀B2、管压阀B3、管压阀B4、管压阀B5、管压阀B6、管压阀B7、管压阀B8、管压阀B9、管压阀B10、管压阀B11、管压阀B12、管压阀B13、管压阀B14、管压阀B15、管压阀B16、管压阀B17、管压阀B18、管压阀B19、管压阀B20和管压阀B21，目标袋为三个，分别为中间袋28、目标细胞袋27和废液袋26，分离培养罐29紧邻中间袋28设置，图5中并未显示气体混合供应装置，与分离培养罐29的端口连通的管道上设有颜色传感器210，气泡传感器23、输送泵25、计数池211和磁分选装置24设置在相应的位置，通过管路组件形成制备管路，如图5所示。

上述细胞制备设备中，管压阀的数目和分布情况，需要根据实际需要进行选择；管路组件亦根据实际所需的制备工艺流程进行设计，本发明实施例对此不做限定。

上述细胞制备设备，采用至少两个工位进行细胞制备培养，相当于普通至少两台自动化细胞制备设备同时运行，而且上述细胞制备设备的所有操作全部由电脑控制，并共享细胞质量检测装置、气体混合供应装置等，确保每一批细胞都是在同等标准条件下制备，相对于现有的细胞制备自动化设备而言，提升了细胞制备效率，进一步降低了人力成本和设备成本，也大大节约了操作设备所需的时间和设备占用的空间。

上述细胞制备设备，采用至少两个工位进行细胞制备培养，集合细胞分离，细胞分选，细胞诱导激活，细胞培养扩增，细胞质量检测，细胞洗涤收集包装等多功能于一体，所有操作全部由中央数据处理器精确控制，六个控制分系统协助完成，提升了细胞制备的自动智能化，降低了人工干预操作，实现细胞制备过程的自动标准化操作。其中，细胞分离、细胞分选、细胞诱导激活、细胞收集过程中均可进行细胞质量检测。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种细胞制备设备，其特征在于，包括：

机架，所述机架具有至少两个工位；

细胞分离培养装置，用于分离、培养细胞；

其中，所述细胞分离培养装置设置于所述机架上且与所述工位一一对应；

还包括：

细胞质量检测装置，用于检测所述工位的细胞质量；

气体混合供应装置，用于向所述细胞分离培养装置提供混合气体；

其中，所述细胞质量检测装置和所述气体混合供应装置均设置于所述机架上；

任意一个所述工位均采用同一个所述细胞质量检测装置检测细胞质量，任意一个所述细胞分离培养装置均采用同一个所述气体混合供应装置提供混合气体；

所述细胞质量检测装置为计数池显微拍照检测装置，所述计数池显微拍照检测装置包括：

用于注入所述细胞分离培养装置内的细胞的计数池，用于与所述工位一一对应，所述计数池安装在所述细胞分离培养装置制备管路的管段上；

显微镜，用于对所述计数池内的待检测细胞样品进行拍照并输出细胞显微照片；

拍照驱动机构，用于驱动所述显微镜运动至任意一个所述计数池的下方；

数据处理器，用于对所述显微镜发送拍照指令以及控制所述显微镜对所述计数池内的待检测细胞样品进行拍照，以及用于接收所述细胞显微照片并进行图像处理，且用于输出所述待检测细胞样品的细胞质量检测信息；

所述细胞制备设备在细胞分离、细胞分选、细胞诱导激活、细胞收集过程中均可进行细胞质量检测。

2.根据权利要求1所述的细胞制备设备，其特征在于，所述计数池显微拍照检测装置还包括：

网络连接装置，用于将所述细胞质量检测信息上传至互联网且获得经由大数据分析之后运用数据库和/或专家系统实时输出的检测报告，以及用于将所述检测报告发送到所述数据处理器；

存储装置，用于存储所述细胞质量检测信息以及所述检测报告。

3.根据权利要求1所述的细胞制备设备，其特征在于，所述拍照驱动机构包括：机械臂，驱动部件，和移动机构；其中，所述驱动部件驱动所述机械臂沿所述工位的分布方向运动，所述移动机构安装于所述机械臂上，且所述移动机构驱动所述显微镜靠近和远离所述机械臂的自由端。

4.根据权利要求3所述的细胞制备设备，其特征在于，所述工位沿曲线依次分布。

5.根据权利要求3所述的细胞制备设备，其特征在于，所述工位沿直线依次分布。

6.根据权利要求1所述的细胞制备设备，其特征在于，所述细胞分离培养装置包括：用于放置原料袋的原料架，用于放置目标袋的目标盒，多个管压阀，输送泵，分离培养罐，用于检测自所述分离培养罐抽取出的组份的颜色传感器，用于连接所述原料袋、所述目标袋、所述管压阀、所述输送泵、所述分离培养罐、所述颜色传感器和所述细胞质量检测装置以形成制备管路的管路组件；

其中，所述管压阀的通断能够改变所述制备管路的导通路径以完成所述细胞的分离和培养。

7.根据权利要求6所述的细胞制备设备，其特征在于，所述细胞分离培养装置还包括：

用于检测所述制备管路内气泡的气泡传感器；

用于检测所述输送泵出口端的管段内液体压力的压力传感器。

8.根据权利要求6所述的细胞制备设备，其特征在于，所述细胞分离培养装置还包括用于对细胞进行磁分选的磁分选装置，所述制备管路还用于与所述磁分选装置连通。

9.根据权利要求6所述的细胞制备设备，其特征在于，还包括：

自动控制系统，用于控制所述细胞分离培养装置分离培养细胞、所述气体混合供应装置提供混合气体、所述细胞质量检测装置检测细胞质量。

10.根据权利要求9所述的细胞制备设备，其特征在于，

所述自动控制系统包括：控制分系统，用于控制所述细胞分离装置分离和培养细胞、所述气体混合供应装置提供混合气体以及用于发出细胞质量检测请求；中央数据处理器，用于控制所述细胞质量检测装置检测细胞质量；

其中，所述控制分系统与所述工位一一对应。

11.根据权利要求10所述的细胞制备设备，其特征在于，所述控制分系统通过所述细胞质量检测装置的检测数据控制培养液注入所述分离培养罐内的注入量。

12.根据权利要求10所述的细胞制备设备，其特征在于，所述控制分系统用于控制所述细胞分离装置培养细胞，具体为，所述控制分系统用于控制所述分离培养罐采用灌流式细胞培养方式培养细胞。

13.根据权利要求10所述的细胞制备设备，其特征在于，所述控制分系统发出细胞质量检测请求时还用于控制细胞被抽至所述细胞质量检测装置的计数池所在的管段；

所述中央数据处理器用于控制所述细胞质量检测装置检测细胞质量，具体为：

接收到所述检测请求时，所述中央数据处理器用于控制所述细胞质量检测装置的显微镜移至所述计数池的下方且用于控制所述显微镜拍照并根据所述显微镜拍出的照片获得细胞质量。

14.根据权利要求10所述的细胞制备设备，其特征在于，所述中央数据处理器还包括：

存储模块，用于存储细胞制备工艺流程；

显示模块，用于显示细胞制备工艺流程；

记录存档模块，用于记录和存档所述工位的细胞制备过程；

其中，所述细胞制备工艺流程至少为两种，所述显示模块和所述记录存档模块均与所述工位一一对应。

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