CN110579436A - 流式细胞处理工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及细胞处理设备领域，特别是涉及一种流式细胞处理工作站。包括支撑架，所述支撑架上安装有能够沿Y轴移动的工作台，所述工作台上设有用于放置细胞处理液盛具的工作位，所述支撑架上安装有能够沿Z轴和X轴移动的移动装置，所述移动装置上安装有移液器，所述移液器位于所述工作位的上方。本发明的有益效果是：减少人工干预，使得移液器能够根据预设路径运行实现待测样本的前期处理，操作稳定，降低错误率。
Description
技术领域
本发明涉及细胞处理设备领域，特别是涉及一种流式细胞处理工作站。
背景技术
流式细胞术(Flow Cytometry，FCM)是一种细胞检测技术，该技术集计算机技术、激光技术、流体力学、细胞化学、细胞免疫学于一体，可以快速、准确、客观的检测如细胞、染色体、微生物及人工合成微球等单个生物颗粒的物理及生物学特征、并加以定量，同时又可以对特定群体加以分选。该技术广泛应用于生物及医学基础研究与临床检测中，在分子生物学、免疫学、遗传学、血液学、肿瘤学等领域中发挥着重要的作用。鉴于流式细胞技术的重要作用，人们开发、设计了各种类型的流式细胞仪，如贝克曼库尔特全新推出的临床型流式细胞仪DxFLEX、铂金埃尔默研发的Invitrogen iSort自动细胞分选系统、BD公司研发的FACSCALIBUR流式细胞仪等。这些仪器的出现极大的推动了该技术在生物医学领域的应用，然而，在使用这些设备进行流式细胞检测分选前，需对待检测的样本进行前处理，以适应流式细胞仪的检测需求。一般的，由于样本前处理过程复杂，需移液、离心、孵育等步骤，多采用人工的方式进行处理，但人工操作耗时耗力，特别是对多个样本长时间处理时，不可避免的会引入人为误差，导致检测结果稳定性差、错误率高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种流式细胞处理工作站，用于解决现有技术中细胞处理人工干预多、稳定性差、错误率高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种流式细胞处理工作站，包括支撑架，所述支撑架上安装有能够沿Y轴移动的工作台，所述工作台上设有用于放置细胞处理液盛具的工作位，所述支撑架上安装有能够沿Z轴和X轴移动的移动装置，所述移动装置上安装有移液器，所述移液器位于所述工作位的上方。
本发明的有益效果是：减少人工干预，使得移液器能够根据预设路径运行实现待测样本的前期处理，操作稳定，降低错误率。
可选地，所述移动装置包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构和所述第二移动机构平行设置，且沿工作台移动方向前后分布。
可选地，所述第一移动机构包括第一X轴滑台、第一Z轴滑台以及第一滑座，所述第一滑座安装在第一Z轴滑台上，并能够沿着第一Z轴滑台移动，所述第一Z轴滑台安装在第一X轴滑台上，并能够沿第一X轴滑台移动；所述第二移动机构包括第二X轴滑台、第二Z轴滑台以及第二滑座，所述第二滑座安装在第二Z轴滑台上，并能够沿着第二Z轴滑台移动，所述第二Z轴滑台安装在第二X轴滑台上，并能够沿第二X轴滑台移动。
可选地，所述移液器包括第一移液器和第二移液器，所述第一移液器和第二移液器分别安装在第一移动机构和第二移动机构上，所述第一移动机构和/或第二移动机构上还安装有微流换液装置。
可选地，所述支撑架上设有Y轴滑台，所述工作台与Y轴滑台连接，并能沿Y轴滑台移动，所述Y轴滑台的两侧的支撑架上还设有与工作台两端滑动配合的导轨。
采用上述可选地的方案的有益效果是：结构布局紧凑合理，各个方位运行互不干扰，便于根据需求各自独立运行，提高待测样本前期处理的准确性和效率。
可选地，所述工作位包括沿X轴依次排布的第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位和第六工作位，所述第二工作位、第三工作位和第四工作位均设有两个用于放置细胞处理液盛具的安装位，且同一工作位的两个安装位沿Y轴前后分布。
可选地，所述第一工作位上安装有流式检测管，所述第二工作位的两个安装位上分别安装有微流换液板和染色预混板，所述第三工作位上的两个安装位上均安装有吸头盒，所述第四工作位的两个安装位上分别安装有吸头盒和深孔板，所述第五工作位上安装有样本管，所述第六工作位上安装有试剂管，且所述第二工作位、第五工作位和第六工作位上均设有调节温度的温控装置。
采用上述可选地方案的有益效果是：各个工作位布局紧凑合理，减少占用空间，并且使得待测样本前期处理连贯，不易出错，大大提高了处理效率。
可选地，所述微流换液板包括至少设有一个换液单元的板体，所述换液单元设置在板体的换液区，所述板体上设有冷却槽，所述冷却槽围设在换液区外围，所述换液单元包括样本槽，所述样本槽的两端连接有洗液槽，所述洗液槽和样本槽的下部通过向上凸设的分隔凸起隔开，所述样本槽的上部和洗液槽连通，使得静置、换液连贯，无需离心洗涤，并且样本细胞沉淀充分，不易在换液清洗过程中流动丢失。
可选地，所述支撑架上安装有与第二工作位对应的暗盒，所述暗盒位于第二工作位上方，所述工作台沿Y轴移动带动第二工作位上的任意一个安装位进入暗盒形成避光空间。
可选地，所述暗盒为倒L型结构，所述第二工作位靠近支撑架的背板的安装位上设有挡板，所述挡板、暗盒以及支撑架的背板围成避光空间。
采用上述可选地方案的有益效果是：降低对位精度的要求，使得需要避光工位能够顺利进入暗盒，工作站运行更加灵活顺畅。
可选地，所述支撑架上安装有收集盒，所述收集盒位于工作台下方，便于集中处理废弃物，保证工作环境的整洁。
附图说明
图1显示为本发明的流式细胞处理工作站的结构示意图；
图2显示为本发明的流式细胞处理工作站拆下顶盖的俯视图；
图3显示为本发明的流式细胞处理工作站的第一移动机构的结构示意图；
图4显示为本发明的流式细胞处理工作站的第二移动机构的结构示意图；
图5显示为本发明的流式细胞处理工作站的工作台的结构示意图；
图6显示为本发明的流式细胞处理工作站的工作台的各工作位的分布示意图；
图7显示为图6中局部A的放大示意图；
图8显示为本发明的流式细胞处理工作站的工作台与支撑架的底板的连接示意图；
图9显示为本发明的流式细胞处理工作站的暗盒与支撑架的背板的连接示意图；
图10显示为本发明的流式细胞处理工作站的微流换液板的结构示意图；
图11显示为图10中B-B的剖视图。
零件标号说明
1 支撑架；
11 底板；
12 背板；
13 暗盒；
2 工作台；
20 挡板；
21 流式检测管；
22 微流换液板；
221 板体；
222 冷却槽；
223 换液区；
224 样本槽；
225 洗液槽；
226 喉口；
227 分隔凸起；
23 染色预混板；
24、25、26 吸头盒；
27 深孔板；
28 样本管；
29 试剂管；
3 第一移动机构；
31 第一X轴滑台；
32 第一Z轴滑台；
33 第一滑座；
4 第二移动机构；
41 第二X轴滑台；
42 第二Z轴滑台；
43 第二滑座；
5 收集盒；
61 第一移液器；
62 第二移液器；
63 微流换液装置；
7 温控装置；
81 Y轴滑台；
82、83 导轨；
84 定位感应装置。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于细胞检测技术中，特别是应用于流式细胞检测分选前的样本处理。本发明是解决传统样本处理易受人工干预、稳定性差、误差大、处理效率低等问题。
如图1至图9所示，本发明的流式细胞处理工作站，包括支撑架1，支撑架1可以为长方体型的箱体，支撑架1包括水平设置的底板11和竖直设置背板12，背板12安装在底板11上，底板11上还设有能够开闭的箱门，箱门与背板12正对设置，箱门可以采用透明材料制成，背板12可以采用避光材料制成。支撑架1上安装有能够沿Y轴移动的工作台2，支撑架1的底板12上设有Y轴滑台81和定位感应装置84，工作台2与Y轴滑台81连接，并能沿Y轴滑台移动，底板12上还设有与工作台两端滑动配合的导轨，导轨82和导轨83分布在Y轴滑台81的两侧，通过导轨和Y轴滑台配合使得工作台2平稳移动，不易偏摆，提高运行的稳定性和准确性，外部设备驱动工作台2沿Y轴滑动，并通过定位感应装置84检测工作台2是否移动到位，操作简单方便。
如图1、图2、图5至图7所示，工作台2上设有用于放置如流式检测管、微流换液板、染色预混板、吸头盒(又名tip头盒或枪头盒)、深孔板、样本管、试剂管等细胞处理液盛具的工作位。工作位包括沿X轴依次排布的第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位和第六工作位，第二工作位、第三工作位和第四工作位均设有两个用于放置细胞处理液盛具的安装位，且同一工作位的两个安装位沿Y轴方向一前一后分布，各个工作位上的细胞处理液盛具可以根据需求选择放置。例如，在本实施中，第一工作位上安装有流式检测管21，第二工作位的两个安装位上分别安装有微流换液板22和染色预混板23，微流换液板22放置在靠近背板12的安装位上，便于简化结构为后期遮光做好准备，第三工作位上的两个安装位上分别安装有吸头盒24和吸头盒25，第四工作位的两个安装位上分别安装有吸头盒26和深孔板27，第五工作位上安装有样本管28，第六工作位上安装有用于盛装抗体的试剂管29，其中，流式检测管、微流换液板、染色预混板、吸头盒、深孔板、样本管、试剂管等细胞处理液盛具可以根据需求选择适应型号。第二工作位、第五工作位和第六工作位上均设有调节温度的温控装置7，温控装置7可以采用半导体制冷制热，使得第二工作位、第五工作位和第六工作位的温度位于2℃～8℃。温控装置7通过一个各侧设有透气孔的箱体安装在工作台2上，通过温控装置7使得第二工作位、第五工作位和第六工作位的环境温度处于预设范围内，保证了样本的处理效果。
如图10和图11所示，微流换液板22包括至少设有一个换液单元的板体221，换液单元设置在板体221的换液区223，板体221上设有冷却槽222，冷却槽222围设在换液区223外围，冷却槽222内可以注入冷却介质，例如注入冷却水。换液单元的数量可以根据需求排布设置，换液单元包括样本槽224，样本槽224的两端连接有洗液槽225，洗液槽225和样本槽224的下部通过向上凸设的分隔凸起227隔断，样本槽224的上部和洗液槽225通过喉口226连通形成供清洗液流动的通道。其中，洗液槽的底面可以高于样本槽的底面，采用该结构设计，有利于减少洗液槽底部的积液，便于吸取洗液槽内的清洗液，吸取更加干净；或者洗液槽的底面可以低于样本槽的底面，采用该结构设计，有利于避免换液器在注入或吸取清洗液时触碰洗液槽的槽底；或者洗液槽22的底面还可以与样本槽21的底面齐平。各个洗液槽225可以采用直径相同的圆形槽，样本槽224可以采用长条状的条形槽，便于多个换液单元紧凑布局，节省空间。样本槽224的上部和洗液槽225之间通过喉口226连通，喉口226的宽度小于样本槽224和洗液槽225的宽度，有利于平稳换液，避免对样本槽224中沉淀的细胞造成影响。设置分隔凸起227，避免样本槽内沉淀的细胞在换液过程中流入洗液槽，有利于样本细胞充分沉淀，采用该结构的微流换液板使得细胞静置沉淀、换液连贯，无需离心洗涤，避免损坏样本细胞。细胞换液板工作时，先将细胞悬液注入样本槽内，待细胞悬液在样本槽内液静置沉淀后，再向两个洗液槽内注入清洗液，使得清洗液整体没过分隔凸起227，然后其中一个洗液槽继续注入清洗液，另一个洗液槽排出清洗液，清洗液微微流动，实现微流洗涤，并且能够通过调节清洗液的注入和排出速度实现换液洗涤速度的调节，操作简单方便，适用范围广。
如图10和图11所示，在本实施例中，当换液单元的个数大于或等于两个时，在纵向方向上，每相邻两个换液单元平行且交错排列，即可以将洗液槽错开排布，结构布局紧凑，节省空间；在横向方向上，每个换液单元在同一水平线上。样本槽的深度可以为5mm～20mm，例如样本槽的深度可以为5mm、9.5mm、20mm中的任意一个数值；洗液槽的深度可以为5mm～20mm，例如洗液槽的深度可以为5mm、835mm、20mm中的任意一个数值；分隔凸起23高出样本槽21底面的高度可以为1mm～5mm，例如高出的高度可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm中的任意一个数值。样本槽、洗液槽、分隔凸起采用合适的参数有利于使得样本细胞充分沉淀、换液洗涤以及减少流动清洗液对沉淀细胞的干扰，避免细胞流失。
如图1至图4所示，支撑架1上安装有能够沿Z轴和X轴移动的移动装置，移动装置上安装有移液器，移液器位于工作位的上方。移动装置包括第一移动机构3和第二移动机构4，第一移动机构3和第二移动机构4平行设置，且沿工作台2移动方向一前一后分布，即第一移动机构3和第二移动机构4沿Y轴一前一后分布。移液器包括第一移液器61和第二移液器62，第一移液器61安装在第一移动机构3上，第二移液器62安装在第二移动机构4上，第一移动机构3或第二移动机构4上安装有微流换液装置63，或者第一移动机构3和第二移动机构4上均有微流换液装置63，可以根据需求选择安装微流换液装置63或其它设备。第一移动机构3包括第一X轴滑台31、第一Z轴滑台32以及第一滑座33，第一滑座33安装在第一Z轴滑台32上，并能够沿着第一Z轴滑台32移动；第一Z轴滑台32安装在第一X轴滑台31上，并能够沿第一X轴滑台32移动。第二移动机构4包括第二X轴滑台41、第二Z轴滑台42以及第二滑座43，第二滑座43安装在第二Z轴滑台42上，并能够沿着第二Z轴滑台42移动，第二Z轴滑台42安装在第二X轴滑台41上，并能够沿第二X轴滑台41移动。在本实施例中，第一移液器61可以安装在第一滑座33上，第二移液器62和微流换液装置63均可以安装在第二滑座43上，使得第一滑座33和第二滑座43上的设备能够各自独立沿X轴方向以及Y轴方向进行滑动调节位置，互不干扰，运行稳定，提高效率。
如图1、图2、图5至图9所示，支撑架1上安装有与第二工作位对应的暗盒13，暗盒13位于第二工作位上方，工作台2沿Y轴移动带动第二工作位上的任意一个安装位进入暗盒形成避光空间，保证了样本的避光孵育。在本实施例中，暗盒13安装在背板12上，使得第二工作位中靠近背板的安装位与暗盒13形成避光空间，该安装位上安装有微流换液板22，暗盒13为倒L型结构，第二工作位靠近支撑架1的背板13的安装位上设有挡板20，其中一个挡板与背板相对设置，另一个挡板与暗盒的其中一侧板正对设置，当工作台2滑动使得第二工位靠近背板的安装位进入暗盒时，挡板、暗盒以及背板配合围成避光空间，采用该结构设计，减少了空间占用，结构布局紧凑合理，并且各个工作位可以根据需求独立进行相关操作，提高处理效率。
如图1和图8所示，支撑架1的底板11上安装有收集盒5，收集盒5位于工作台2的下方，收集盒5可以采用沿Y轴方向设置的长条状结构，采用该结构一方面可以避免对底板上的导轨、Y轴滑台安装造成干涉，工作台滑动灵活稳定；另一方面便于第一移动机构和第二移动机构将第一移液器、第二移液器、微流换液装置处理过程中产生的废弃物顺利放入收集盒5中，保证了工作环境的整洁。
下面以48个样本中10种抗体染色处理过程为例对工作站的工作过程进行进一步说明。
其工作过程为：1)样本、试剂、耗材准备，通过外部控制台控制温控装置使得第二工作位、第五工作位和第六工作位的温度设置为4℃；将准备好的承装48个样本溶液的1.5ml EP管(样本管中的一种)放置到第五工作位上的样本管适配器中，每个EP管中样本溶液体积大于250ul，取一个空1.5ml EP管放置在第五工位上的样本管适配器中，作为抗体预混管，将装有1.5ml超纯水的EP管也放置在第五工位上的样本管适配器中；将10个装有抗体(抗体是试剂中的一种)的抗体管放置在第六工作位上的试剂管适配器中；将装有洗液的2.2ml 96孔深孔板27放置在第四工作位上，每孔装有2ml洗液；将200ul Tip盒(含Tip头)24、200ul Tip盒(含Tip头)25分别放置在第三工作位上的两个安装位上，将1盒30ul Tip盒(含Tip头)26放置在第四工作位上；将微流换液板22放置在第二工作位的一个安装位上，将96孔染色预混板23放置在第二工作位的另一个安装位上，将48个流式检测管21放置在第一工作位的流式检测管适配器中。2)抗体预混，首先使用10ul的第一移液器61在每个抗体管中吸取4.8ul抗体，移液至第五工作位的抗体预混管中，使用200ul的第二移液器62移取432ul超纯水到抗体预混管中，吸打混匀。3)细胞预染色，使用200ul第二移液器62分别将48个样本移液至染色预混板23的48个孔中，每种样本90ul；然后用200ul第二移液器62为染色预混板23中的各个样本加入步骤2)中预混的抗体10ul，吸打混匀。4)染色孵育，用200ul第二移液器62将48个预染色的细胞液体全部分别移液至微流换液板22中的48个长条孔中。Y轴滑台81向后移动，使得第二工作位的微流换液板22进入暗盒13，微流换液板22处于遮光状态，静止孵育30分钟后移出。5)细胞洗涤，使用微流换液装置63移取深孔板27中的洗液，按照特定操作对微流换液板22中的细胞样本进行洗涤。6)移至流式检测管，用200ul第二移液器62将48个洗涤后的细胞样本转移到第一工作位的48个流式检测管21中，用于流式细胞仪检测，完成流式样本准备。
本发明的流式细胞处理工作站完全排除样本准备过程中的人工干预，通过外部控制台使得工作站运行便能实现了样本准备的全自动化；并且在细胞洗涤过程中，通过微流换液装置采用微流换液方法完全替代了离心洗涤，这使得工作站内无高频振动，减少了振动对整个自动化系统的稳定性的影响；另外设置暗盒，保证了细胞孵育所需的黑暗环境，使得孵育步骤可以在自动化系统内实现，并且暗盒结构布局使得各个步骤运行连贯流畅，占用空间小；设置两个移动机构，便于安装多个工具，保证了流式细胞准备中的多工具需求，而且各个移动机构和工作台配合实现了X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的多方位移动调整，方便了各个工具在工作位上的各个位置进行对应操作，操作简单灵活方便，提高了效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种流式细胞处理工作站，其特征在于：包括支撑架，所述支撑架上安装有能够沿Y轴移动的工作台，所述工作台上设有用于放置细胞处理液盛具的工作位，所述支撑架上安装有能够沿Z轴和X轴移动的移动装置，所述移动装置上安装有移液器，所述移液器位于所述工作位的上方。
2.根据权利要求1所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述移动装置包括第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构和所述第二移动机构平行设置，且沿工作台移动方向前后分布。
3.根据权利要求2所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述第一移动机构包括第一X轴滑台、第一Z轴滑台以及第一滑座，所述第一滑座安装在第一Z轴滑台上，并能够沿着第一Z轴滑台移动，所述第一Z轴滑台安装在第一X轴滑台上，并能够沿第一X轴滑台移动；所述第二移动机构包括第二X轴滑台、第二Z轴滑台以及第二滑座，所述第二滑座安装在第二Z轴滑台上，并能够沿着第二Z轴滑台移动，所述第二Z轴滑台安装在第二X轴滑台上，并能够沿第二X轴滑台移动。
4.根据权利要求2所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述移液器包括第一移液器和第二移液器，所述第一移液器和第二移液器分别安装在第一移动机构和第二移动机构上，所述第一移动机构和/或第二移动机构上还安装有微流换液装置。
5.根据权利要求1所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述支撑架上设有Y轴滑台，所述工作台与Y轴滑台连接，并能沿Y轴滑台移动，所述Y轴滑台的两侧的支撑架上还设有与工作台两端滑动配合的导轨。
6.根据权利要求1所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述工作位包括沿X轴依次排布的第一工作位、第二工作位、第三工作位、第四工作位、第五工作位和第六工作位，所述第二工作位、第三工作位和第四工作位均设有两个用于放置细胞处理液盛具的安装位，且同一工作位的两个安装位沿Y轴前后分布。
7.根据权利要求6所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述第一工作位上安装有流式检测管，所述第二工作位的两个安装位上分别安装有微流换液板和染色预混板，所述第三工作位上的两个安装位上均安装有吸头盒，所述第四工作位的两个安装位上分别安装有吸头盒和深孔板，所述第五工作位上安装有样本管，所述第六工作位上安装有试剂管，且所述第二工作位、第五工作位和第六工作位上均设有调节温度的温控装置。
8.根据权利要求7所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述微流换液板包括至少设有一个换液单元的板体，所述换液单元设置在板体的换液区，所述板体上设有冷却槽，所述冷却槽围设在换液区外围，所述换液单元包括样本槽，所述样本槽的两端连接有洗液槽，所述洗液槽和样本槽的下部通过向上凸设的分隔凸起隔开，所述样本槽的上部和洗液槽连通。
9.根据权利要求6所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述支撑架上安装有与第二工作位对应的暗盒，所述暗盒位于第二工作位上方，所述工作台沿Y轴移动带动第二工作位上的任意一个安装位进入暗盒形成避光空间。
10.根据权利要求1至9任一项所述的流式细胞处理工作站，其特征在于：所述支撑架上安装有收集盒，所述收集盒位于工作台下方。
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