CN112080423A - 一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，培养箱包括外箱和内箱，对接时，通过第三充气密封圈使内法兰圈与外法兰圈密封连接，启动灭菌介质发生模块对连接处的灭菌空间进行灭菌，然后断开内箱门与内箱对接出口、外法兰门与外法兰圈之间的连接，即可开启外法兰门和内箱门以传输培养皿；关闭内箱门和外法兰门，第一充气密封圈使内箱门与对接出口恢复连接，第三充气密封圈使内法兰圈与外法兰圈之间断开连接，培养箱与隔离器分开，恢复启动外箱内的电加热元件，使内箱继续均匀加热。本发明可确保培养箱内温度均匀，有效地杜绝在内箱门内侧形成冷凝。

Description

一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法

技术领域

本发明涉及无菌传输技术领域，具体涉及一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法。

背景技术

以基因治疗，干细胞、免疫细胞治疗以及组织工程等相关的细胞药物的研发和生产已经成为生物医药未来发展的一个重要方向。细胞产品的生产中，如何实现工艺过程的无菌性是质量保证的关键。由于细胞产品的无菌性通过最终的无菌检验来验证存在时效长、检出率低等不足，因此，通常需要通过过程的无菌操作来确保细胞产品的无菌性。在细胞产品等无菌药品生产过程中，经常需要将原始细胞放在一个培养箱内进行培养，培养箱需要保持恒定的培养温度（37℃）、95%的相对湿度、5%的二氧化碳含量、以及ph7.2-7.4的酸碱度。而上述细胞首先放置在一个较大的无菌隔离器内，然后是培养箱与隔离器实现无菌快速对接，接着将隔离器内接种细胞的培养皿放进培养箱内，再使培养箱密闭并和隔离器分离，即可开始细胞在培养箱内的无菌培养。

现有技术中，培养箱和隔离器通常是采用如公告号 US20170022468A1、名称为Modular Incubator（模块化培养箱）的专利所公开的结构实现无菌对接并传输培养皿的。一种模组化的培养箱，包括一个培养站和若干个RTP对接式培养箱模块，RTP对接式培养箱模块外箱与内箱相互连通，模块外箱安装有β-RTP主阀，与安装在隔离器上的α-RTP副阀对接，从而实现培养箱和隔离器的无菌对接。所述RTP对接式培养箱模块之间互不连通，从而保证了每个单个的培养箱模块是在无菌的条件下培养，彼此之间不会相互交叉污染。

然而此类培养箱仍然存在如下缺陷：首先，受到结构的限制，培养箱的β-RTP门（即内箱门）无法设置电加热元件，因此培养箱的β-RTP门始终是难以达到设定的培养温度37℃，通常会低于37℃，从而导致培养箱内温度的均匀性差。由于培养箱内的相对湿度较高（密闭环境一般＞95%），因此，当β-RTP门内侧的温度低于露点温度时，会在β-RTP门的内侧形成冷凝，容易发生污染；其次，培养箱的对接出口为圆形结构，空间利用率低，不能满足大容量/大体积培养器皿的培养；再者，由于RTP依靠手动旋转对接，旋动阻力大，机械结构复杂，制造难度大，成本高；还有，在培养箱和隔离器对接时，通常是通过密封条实现密封，以避免受到外界空气的污染，密封条处无法灭菌，存在污染风险，且密封条存在老化泄露的风险。

发明内容

本发明的第一个目的是为了解决现有的RTP二氧化碳培养箱所存在的箱内温度均匀性差的问题，提供一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，可确保培养箱内温度均匀，有效地杜绝在内箱门内侧形成冷凝。

本发明的第二个目的是为了解决现有的RTP二氧化碳培养箱所存在的与隔离器的连接可靠性差的问题，提供一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，可确保内箱门和外法兰门之间的可靠连接和密封，并且结构简单方便操作。

本发明的第三个目的是为了解决现有的RTP二氧化碳培养箱所存在的受圆形对接出口的限制，空间利用率低，提供一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，可最大限度地提升培养箱内部空间的利用率，满足大容量/大体积培养器皿的培养。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，所述隔离器上设有将隔离器内外密封隔开的手套口，所述培养箱包括可移动地设置在移动车上的外箱和位于外箱内的内箱，所述外箱在移动方向的一侧设有可转动的外箱门，所述外箱门内设有辅助电加热元件，所述内箱在对应外箱门一侧设有对接出口，在对接出口边缘设有向外凸起的内法兰圈，内法兰圈内设有内箱门，在内法兰圈与内箱门之间设有第一充气密封圈，在隔离器的一侧设有传输出口，在传输出口的边缘设有向外凸起的外法兰圈，在外法兰圈内设有外法兰门，在外法兰圈与外法兰门之间设有第二充气密封圈，在外法兰圈内位于外法兰门外侧设有第三充气密封圈，培养箱和隔离器的对接包括如下步骤：

a. 开启外箱门大于180度，使内法兰圈、内箱门外露，然后将移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处；

b. 向着外法兰门一侧移动培养箱，从而使内法兰圈进入到外法兰圈内，对第三充气密封圈充气以使内法兰圈与外法兰圈密封连接，从而在外法兰圈、内法兰圈、外法兰门、内箱门之间形成灭菌空间；

c. 启动灭菌介质发生模块，从而向灭菌空间内充入氧化性杀菌剂，以对灭菌空间进行灭菌，然后启用灭菌介质分解模块，从而分解杀菌剂，通过高效空气过滤器维持空间的无菌环境；

d. 使第一充气密封圈泄气，从而断开内箱门与内法兰圈之间的连接，使第二充气密封圈泄气，从而断开外法兰门与外法兰圈之间的连接，通过手套口将手伸进隔离器内，开启外法兰门和内箱门；

e. 将隔离器内的培养皿放置到内箱中，并关闭内箱门和外法兰门，对第一充气密封圈充气，以使内箱门与内法兰圈密封连接，对第二充气密封圈充气，以使外法兰门与外法兰圈密封连接；

f. 使第三充气密封圈泄气，从而断开内法兰圈与外法兰圈之间的密封连接，向后移动培养箱，使培养箱与隔离器分开，然后关闭外箱门；

g，恢复开启外箱门内的辅助电加热元件，从而对内箱门处继续进行加热，使内箱门维持在内箱所需的培养温度，内箱的电加热元件在培养箱和隔离器对接过程中一直保持运行。

首先，本发明的培养箱是可移动地设置在移动车上的，因而便于培养箱的快速移动并与隔离器对接。特别是，培养箱包括外箱和位于外箱内的内箱，也就是说，培养箱为双层结构，并且在外箱门内设置辅助电加热元件，从而使内箱门可受到辅助电加热元件的加热而维持与内箱基本相同的温度。也就是说，此时内箱内部的培养皿以及内箱门均可保持相同的培养温度，从而有效地避免因内箱门处温度较低而产生冷凝现象，杜绝培养皿中的细胞因冷凝而被污染。此外，双层结构的培养箱也有利于提升内箱的无菌效果。

可以知道的是，充气密封圈在充气膨胀时可实现二个构件之间有效的密封连接，克服因形状尺寸等制造误差对密封造成的不利影响，同时可方便地实现二个构件之间的连接和定位。当我们使充气密封圈泄气时，则可方便地解除二个构件之间的连接关系。

需要说明的是，本发明的灭菌介质发生模块向灭菌空间内充入的杀菌剂优选地可采用气态过氧化氢，由于过氧化氢具有强氧化性，因而可对灭菌空间进行有效的灭菌。当灭菌结束后，启用灭菌介质分解模块，从而分解残留的过氧化氢，通过高效空气过滤器维持空间的无菌环境，避免对操作人员造成伤害。

另外，内箱门设置在内法兰圈内上，当操作人员通过隔离器上的手套口将手伸进隔离器内并打开外法兰门时，由于此时灭菌空间处于无菌状态，因此，可打开内箱门，并确保内箱与隔离器的无菌对接、以及培养皿的无菌传输。

作为优选，还包括可锁止培养箱的第一电磁锁以及可锁止移动车的第二电磁锁，隔离器外侧设有可感测移动车位置的位置传感器，当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，位置传感器向控制系统发出位置信号，控制系统启动锁止移动车的电磁锁而锁止移动车，并相应地开启锁止培养箱的电磁锁，以便移动培养箱。

锁止培养箱的第一电磁锁使培养箱可靠地定位在移动车上。当我们将移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，设置在隔离器外侧的位置传感器可感测移动车的位置，从而向控制系统发出位置信号，控制系统即可启动锁止移动车的第二电磁锁而锁止移动车，使移动车保持位置固定，然后，控制系统开启锁止培养箱的第一电磁锁，以便移动培养箱与隔离器进行对接。

特别是，通过第一、第二电磁锁的启闭，在实现移动车、培养箱的可靠定位的同时，便于控制系统精确记录培养箱与隔离器对接时的时间、次数等参数，便于后期的追溯和培养时间等的自动控制。

作为优选，所述隔离器侧壁设有导向槽，导向槽内设有所述第二电磁锁，所述移动车在对应导向槽位置设有导向柱，当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，所述导向柱进入导向槽内，第二电磁锁锁止导向柱。

当我们将移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，移动车上的导向柱即可插接到隔离器侧壁的导向槽内，从而使移动车以及移动车上的培养箱与隔离器准确对位，而设置在导向槽内的第二电磁锁则可方便地锁止导向柱，进而实现移动车的可靠定位。也就是说，导向柱和导向槽的配合，既可实现移动车相对隔离器的准确快速定位，又可方便移动车的锁止。

作为优选，所述对接出口呈矩形，所述内箱内设有若干层用于放置培养皿的搁架。

本发明将对接出口设置成矩形，以便在内箱中设置多层用于放置培养皿的搁架，并方便培养皿的传输。

作为优选，在外法兰门的外表面设有连接凹槽，在连接凹槽内设有第四充气密封圈，在步骤b中，当内法兰圈进入到外法兰圈内时，内箱门进入到连接凹槽内；在步骤d中，对第四充气密封圈充气以使内箱门与外法兰门的连接凹槽密封连接，向内开启外法兰门时，密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门相对内箱体向外打开；在步骤e中，当关闭外法兰门时，密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门同步关闭复位；步骤f增加步骤如下：使第四充气密封圈泄气，从而断开内箱门与外法兰门连接凹槽之间的密封连接。

在本方案中，当培养箱和隔离器对接时，内箱门是密封连接在外法兰门的连接凹槽内的，因此，当操作人员通过手套口将手伸进隔离器内并向内开启外法兰门时，即可同时打开内箱门，从而可简化操作。

作为优选，在内箱靠近内箱门的内侧底壁设有接水盘，在接水盘的底壁连接有位于外箱和内箱之间的散热器，所述散热器通过散热管道与外界空气连通，在内箱与外箱之间设有自动灭菌系统，所述自动灭菌系统包括汽化过氧化氢发生模块、汽化过氧化氢分解模块，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输出端分别通过电控阀与输出管路的一端相连接，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输入端分别通过电控阀与输入管路的一端相连接，所述输入管路的另一端与内箱底壁相连通，所述输出管路的另一端与内箱顶壁相连通，在输入管路上设有循环风机和过滤器，在输出管路上设有过滤器，在内箱中设有过氧化氢浓度传感器。

由于接水盘的底壁连接有散热器，而散热器通过散热管道与外界空气连通，因此在内箱的内部，接水盘会成为温度最低处，此时，内箱空气中的水汽会优先地在接水盘内冷凝形成冷凝水。也就是说，当遇到环境温度较低、内箱的温度不足以使接水盘的温度保持在露点温度以上时，内箱只会在接水盘处冷凝形成冷凝水，从而可彻底避免在内箱其它部位因冷凝而形成污染。

本发明在内箱与外箱之间设有自动灭菌系统，因此，当我们关闭与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀时，启动汽化过氧化氢发生模块和循环风机，循环风机可将汽化过氧化氢发生模块生成的汽化过氧化氢通过输出管路送入内箱中进行消毒灭菌，而输出管路与输入管路上的过滤器则有效净化内箱空气到A级环境，维持箱内的无菌性。当过氧化氢浓度传感器检测到的内箱中过氧化氢浓度达到设定值时，汽化过氧化氢发生模块继续维持工作一段时间，此时内箱维持过氧化氢灭菌浓度。当灭菌结束时，关闭与汽化过氧化氢发生模块的输入端、输出端连接的电控阀，同时汽化过氧化氢发生模块停止工作，开启与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀，从而关闭灭菌回路，开启分解回路，进而对内箱进行过氧化氢分解。当过氧化氢浓度传感器检测到的内箱中过氧化氢浓度为零时，则关闭与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀，从而完成对内箱的自动灭菌消毒。

作为优选，在隔离器内侧设有用于传送培养皿的传输轨道，所述传输轨道包括位于传输出口两侧的直线段，直线段的一端与隔离器内侧相连接，两个直线段的另一端通过半圆形的连接段相连接，所述培养皿滑动连接在传输轨道上，在步骤e中，操作人员通过手套口将手伸进隔离器内，并将传输轨道上的培养皿依次放置到内箱中。

本发明在隔离器内侧设置用于传送培养皿的传输轨道，并且传输轨道被设置成U形，这样，一方面方便培养皿在隔离器内的放置，另一方面，操作人员可使培养皿在传输轨道上方便地移动。当操作人员将靠近培养箱一侧的培养皿向外输出时，可方便地使后续的培养皿移动至传输轨道与隔离器内侧连接一端，从而方便培养皿的向外输出。

作为优选，所述培养皿的前端设有开口朝上的连接挂孔，所述培养皿的后端设有勾挂在连接挂孔内的连接挂钩，在步骤e中，操作人员先将传输轨道上靠近隔离器内侧的培养皿向上提起，使培养皿的后端的连接挂钩与相邻的后一个培养皿前端的连接挂孔相分离，再可将培养皿放置到内箱中。

本发明使传输轨道上相邻的二个培养皿通过连接挂钩和连接挂孔相连接，这样，当我们推移或拉动其中一个培养皿时，即可带动传输轨道上的所有培养皿一起移动。特别是，前一个培养皿后端的连接挂钩是从上往下地勾挂在后一个培养皿前端的连接挂孔内的。因此，当我们需要向外传输培养皿时，只需依次向上提起传输轨道上靠近隔离器内侧的最前一个培养皿即可，从而方便其操作。

作为优选，在内箱门外表面设有条形槽，条形槽一端底面设有滑动孔，条形槽内设有锁止件，锁止件包括插接在滑动孔内的滑动杆、垂直连接在滑动杆外端具有磁性的锁止杆，从而使锁止件呈L形，所述锁止杆位于所述条形槽内，滑动杆与滑动孔之间设有限位结构，所述外法兰门的连接凹槽底面设有导入槽，在导入槽的底部设有横向延伸的扇形锁止槽，在外法兰门的内侧对应锁止槽位置可转动地设有具有磁性的控制手柄，在步骤b中，当内箱门进入到连接凹槽内时，有磁性的控制手柄对有磁性的锁止杆形成磁吸力，从而使锁止件向外伸出，锁止杆进入条形槽内；在步骤c和步骤d之间增加步骤c1：转动控制手柄，从而通过与锁止杆之间的磁吸力使锁止件转动，此时的锁止杆进入锁止槽内，从而勾住外法兰门。

当内箱门进入到连接凹槽内时，设置在外法兰门内侧的控制手柄对内箱门外的锁止杆形成磁吸力，从而将整个锁止件向外吸出，此时锁止件的锁止杆进入外法兰门的条形槽内；接着，操作人员可通过手套口将手伸进隔离器内，然后转动控制手柄，借助于和锁止杆之间的磁吸力，使锁止件产生转动，此时的锁止杆进入锁止槽内，从而勾住外法兰门，实现内箱门与外法兰门之间的可靠连接。也就是说，此时的第四充气密封圈仅仅只是起到密封作用，第四充气密封圈无需承受内箱门的重力作用，既有利于提高内箱门与外法兰门之间连接的可靠性，又有利于提高内箱门与外法兰门之间的密封效果。

作为优选，所述锁止槽靠近导入槽开口一侧为倾斜的锁止面，从而使锁止槽的深度自连接导入槽一侧在周向上逐渐减小，在步骤c1中，锁止杆进入锁止槽内并抵靠锁止面。

由于锁止槽靠近导入槽开口一侧为倾斜的锁止面，并且锁止槽的深度自连接导入槽一侧在周向上逐渐减小。因此，当操作人员转动控制手柄从而带动锁止件转动时，锁止件的锁止杆刚开始与锁止槽不接触，从而极大地方便锁止件的转动，直至锁止杆抵靠倾斜的锁止面，即可使内箱门与外法兰门可靠连接。当我们需要使内箱门与外法兰门解除锁止时，可反向转动控制手柄，由于锁止杆与锁止面之间为线接触，因此，锁止杆可方便地与锁止面脱离而转动，进而使内箱门与外法兰门轻松脱开。

因此，本发明具有如下有益效果：培养箱外箱门的加热使得内箱门处的温度达到培养箱内的温度，从而可确保培养箱内温度均匀，有效地杜绝在内箱门内侧形成冷凝，防止发生污染。在培养箱与隔离器连接时，可确保培养箱的内箱门和隔离器的外法兰门之间的可靠连接和密封。培养箱的对接出口为矩形结构，可放置多层培养皿搁架，空间利用率高。此外，还可对培养箱体泄漏率与密封性进行在线检测，保证培养箱的完整性与无菌性。培养箱开门具备自动检测和电子记录，方便追溯。培养箱与隔离器的整个对接过程采用电子互锁结构，保证整个操作过程的无菌性以及可靠性。

附图说明

图1是本发明培养箱和移动车的一种结构示意图。

图2是培养箱的一种结构示意图。

图3是培养箱的一种侧向剖视图。

图4是隔离器的一种局部结构示意图。

图5是培养箱和隔离器的一种对接结构示意图。

图6是培养箱和隔离器的另一种对接结构示意图。

图7是导向柱和导向槽的连接结构示意图。

图8是本发明培养箱和移动车的另一种结构示意图。

图9是传输轨道的一种结构示意图。

图10是相邻的培养皿在传输轨道上的连接结构示意图。

图11是内箱门和外法兰门连接结构的一种分解示意图。

图12是外法兰门上导入槽和锁止槽的一种结构示意图。

图13是锁止件的限位结构的一种结构示意图。

图中：1、培养箱 11、外箱 111、外箱门 12、内箱 121、对接出口 122、内法兰圈123、内箱门 124、搁架 125、紊流风机 126、条形槽 127、滑动孔 128、限位销 13、第一充气密封圈 14、第二充气密封圈 15、第三充气密封圈 16、第四充气密封圈 17、第一电磁锁18、第二电磁锁 181、锁止头 2、移动车 21、导向柱 211、锁止孔 3、隔离器 31、传输出口32、外法兰圈 33、外法兰门 331、连接凹槽 332、导入槽 333、锁止槽 334、锁止面 34、导向槽 35、传输轨道 351、直线段 352、连接段 36、控制手柄 4、培养皿 41、连接挂孔 42、连接挂钩 5、锁止件 51、滑动杆 52、锁止杆 53、限位槽 531、定位段 532、限位段 6、灭菌介质发生模块 7、灭菌介质分解模块 8、接水盘 81、散热器 91、汽化过氧化氢发生模块 92、汽化过氧化氢分解模块 93、电控阀 94、输出管路 95、输入管路 96、循环风机 97、过滤器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2、图3所示，一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其中的隔离器上设有将隔离器内外密封隔开的手套口，而培养箱1包括可移动地设置在移动车2上的外箱11和位于外箱内的内箱12，从而使培养箱形成双层结构。为便于描述，本实施例中将培养箱在移动车上移动时靠近隔离器的一侧称为前侧，远离隔离器一侧称为后侧。外箱在移动方向的前侧设置可向外侧转动并打开的外箱门111，内箱内设置使内箱保持培养温度的电加热元件，而外箱门内设置辅助电加热元件（图中未示出）。内箱在对应外箱门的前侧设置对接出口121，在对接出口边缘设置向外凸起的内法兰圈122，内法兰圈内设置内箱门123，在内法兰圈与内箱门之间设置第一充气密封圈13，以实现内箱门与内法兰圈之间的密封连接。此外，如图4所示，在隔离器3的一侧设置传输出口31，在传输出口的边缘设置向外凸起的外法兰圈32，在外法兰圈内设置外法兰门33，在外法兰圈与外法兰门之间设置第二充气密封圈14，以实现外法兰圈与外法兰门之间的密封连接。另外，在外法兰圈内位于外法兰门外侧设置第三充气密封圈15。当然，我们需要设置相应的控制系统，以控制各装置和部件的动作。具体地，培养箱和隔离器的对接包括如下步骤：

a. 开启外箱门大于180度，其优选值为270度，以便使内法兰圈和内箱门外露，然后将移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处，并使移动车定位。当然，此时的第一、第二充气密封圈应处于充气状态，以便使内箱门与内法兰圈密封连接，外法兰门密封连接在外法兰圈内；

b. 如图5所示，向着外法兰门一侧移动培养箱，从而使内法兰圈进入到外法兰圈内，此时，通过控制系统对第三充气密封圈充气以使内法兰圈与外法兰圈密封连接，从而在外法兰圈、内法兰圈、外法兰门、内箱门之间形成封闭的灭菌空间；

c. 启动连接在外法兰圈上的灭菌介质发生模块6，从而向灭菌空间内充入过氧化氢之类的氧化性杀菌剂，以对灭菌空间进行灭菌，然后启用连接在外法兰圈上的灭菌介质分解模块7，从而分解残留的过氧化氢杀菌剂，通过高效空气过滤器维持空间的无菌环境，以有效地避免残留的杀菌剂对操作人员造成不利的影响；

d. 使第一充气密封圈泄气，从而断开内箱门与内法兰圈之间的连接，使第二充气密封圈泄气，从而断开外法兰门与外法兰圈之间的连接，操作人员通过手套口将手伸进隔离器内，向内开启外法兰门，此时内箱门外露，然后开启内箱门。也就是说，外法兰门的一侧优选地转动连接在隔离器内侧，以方便外法兰门向内侧打开；

e. 将隔离器内准备好的培养皿穿过传输接口和对接出口放置到内箱的搁架124上，并关闭内箱门和外法兰门，对第一充气密封圈充气，以使内箱门与内法兰圈密封连接，对第二充气密封圈充气，以使外法兰门与外法兰圈密封连接；

f. 使第三充气密封圈泄气，从而断开内法兰圈与外法兰圈之间的密封连接，向后移动培养箱，使培养箱与隔离器分开，然后关闭外箱门；

g，恢复开启外箱门内的辅助电加热元件，从而对内箱门继续均匀加热，使内箱门与内箱内部维持在基本相同的培养温度，内箱的电加热元件在培养箱和隔离器对接过程中一直保持运行。

由于培养箱包括外箱和位于外箱内的内箱，因此，可使内箱门受到辅助电加热元件的加热而维持较高的温度，从而有效地避免因内箱门处温度较低而产生冷凝现象，杜绝培养皿中的细胞因冷凝而被污染。

需要说明的是，由于灭菌介质发生模块输送气态过氧化氢进行杀菌，灭菌介质分解模块使过氧化氢分解属于现有技术，在此不做详细的描述。此外，为了便于操作，隔离器上会设置一个操作口，隔离器内设置柔软的隔离手套，隔离手套的开口处密封连接在隔离器的操作口处，从而形成手套口，隔离手套使隔离器的内外两侧密封隔离。当操作人员需要对隔离器内进行操作时，可将手伸进隔离手套内，然后在隔离器内进行操作，同时确保隔离器内部免受污染。由于隔离器的结构不在本申请的范围之内，故而再次不做详细的描述。

此外，我们可使内箱门可转动连接在内法兰圈上，当我们向内打开外法兰门时，即可相对内箱向外打开内箱门，反之，我们可先关闭内箱门，然后再关闭外法兰门。

当然，如图6所示，我们也可使内箱门凸出设置在内箱的对接出口处，在外法兰门的外表面设置与内箱门适配的连接凹槽331，在连接凹槽内设置第四充气密封圈16，在步骤b中，当内法兰圈进入到外法兰圈内时，内箱门的凸出部分进入到连接凹槽内，此时对第四充气密封圈充气以使内箱门与外法兰门的连接凹槽密封连接；在步骤d中，当操作人员向内开启外法兰门时，密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门同步地相对内箱体向外打开；在步骤e中，只需关闭外法兰门，则密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门同步关闭复位；而步骤f则增加步骤如下：使第四充气密封圈泄气，从而断开内箱门与外法兰门连接凹槽之间的密封连接。也就是说，在本方案中，培养箱和隔离器对接时，内箱门是密封连接在外法兰门上的，因而可最大限度地减少外露面，有利于提升灭菌空间的灭菌效果。

优选地，内箱内设置紊流风机125，以使内箱中的空气形成紊流，从而有利于内箱内温度均匀。

作为一种优选方案，本发明还包括设置在隔离器上用以锁止移动车的第二电磁锁18、设置在移动车上可锁止培养箱的第一电磁锁17，隔离器外侧设置可感测移动车位置的第一位置传感器。第一电磁锁将培养箱可靠地锁止在移动车上。

当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，第一位置传感器向控制系统发出位置信号，控制系统启动第二电磁锁而锁止移动车，使移动车保持位置固定，并相应地开启培养箱的第一电磁锁，以便于移动培养箱并与隔离器相对接。

通过第一、第二电磁锁的启闭，在实现移动车、培养箱的可靠定位的同时，便于控制系统精确记录培养箱与隔离器的对接时的时间、次数等参数，便于后期的追溯和培养时间等的自动控制。

需要说明的是，我们可根据实际的需要，设置与自动控制相应的传感器等，以便于实现本发明的自动控制。

为方便培养箱与隔离器的准确对接，我们可在隔离器外侧壁设置导向槽34，导向槽内设置所述第二电磁锁，所述移动车在对应导向槽位置设置导向柱21。当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，所述导向柱进入导向槽内，电磁锁锁止导向柱。

优选地，如图7所示，第二电磁锁可采用具有复位弹簧、可自动复位的推拉式电磁铁，电磁铁的铁芯径向地设置在导向槽的侧壁上，在铁芯的端部设置圆柱形的锁止头181，在导向柱外侧设置口大里小的圆锥形的锁止孔211。当导向柱进入导向槽内时，控制系统使第二电磁锁得电动作，铁芯向前伸出，其端部的锁止头进入导向柱的锁止孔内，从而实现对导向柱以及移动车的锁止。

可以理解的是，圆柱形的锁止头与圆锥形的锁止孔形成线接触，既有利于两者之间形成可靠的锁止，又方便锁止头与锁止孔之间的快速分离。

进一步地，我们可将外箱、内箱设置成长方体状，在内箱内设置若干层用于放置培养皿的搁架，相应地，对接出口设置成矩形，以便放置在内箱中每一层搁架上的培养皿通过对接出口传输。

为了有效地防止在内箱内部因水汽的冷凝而造成污染，作为另一种优选方案，如图8所示，我们还可在内箱靠近内箱门的内侧底壁设置一个接水盘8，并在接水盘的底壁连接散热器81，当然，此时的散热器位于外箱和内箱之间，并且散热器通过散热管道与外界空气连通。也就是说，散热器与环境空气的温度基本一致，相应地，接水盘的温度则接近散热器的温度。我们知道，当培养箱工作时，内箱中的温度通常会高于环境温度，因此在内箱的内部，接水盘会成为温度最低处，此时，内箱空气中的水汽会优先地在接水盘内冷凝形成冷凝水。也就是说，当遇到环境温度较低、内箱的温度不足以使接水盘的温度保持在露点温度以上时，内箱只会在接水盘处冷凝形成冷凝水，从而可彻底避免在内箱其它部位因冷凝而形成污染。

另外，我们还可在内箱与外箱之间设置自动灭菌系统，自动灭菌系统包括汽化过氧化氢发生模块91、汽化过氧化氢分解模块92，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输出端分别通过电控阀93与输出管路94的一端并联连接，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输入端分别通过电控阀与输入管路95的一端并联连接，输入管路的另一端与内箱底壁相连通，输出管路的另一端与内箱顶壁相连通，在输入管路上设置循环风机96和过滤器97，在输出管路上设置过滤器，在内箱中设有过氧化氢浓度传感器。

这样，汽化过氧化氢发生模块、输出管路、输入管路通过内箱形成灭菌回路，汽化过氧化氢分解模块、输出管路、输入管路通过内箱形成分解回路。

当我们关闭与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀时，启动汽化过氧化氢发生模块和循环风机，循环风机可将汽化过氧化氢发生模块生成的汽化过氧化氢通过输出管路送入内箱中进行消毒灭菌，而输出管路与输入管路上的过滤器则有效净化内箱空气到A级环境，维持箱内的无菌性。当过氧化氢浓度传感器检测到的内箱中过氧化氢浓度达到设定值时，汽化过氧化氢发生模块继续维持工作一段时间，此时内箱维持过氧化氢灭菌浓度，从而对内箱进行有效的灭菌消毒。当灭菌结束时，关闭与汽化过氧化氢发生模块的输入端、输出端连接的电控阀，同时汽化过氧化氢发生模块停止工作，开启与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀，从而关闭灭菌回路，开启分解回路，进而对内箱进行过氧化氢分解。当过氧化氢浓度传感器检测到的内箱中过氧化氢浓度为零时，则关闭与汽化过氧化氢分解模块的输入端、输出端连接的电控阀，从而完成对内箱的自动灭菌消毒。

作为另一种优选方案，如图9所示，我们还可在隔离器内侧设置一条用于传送培养皿的传输轨道35，传输轨道包括位于传输出口两侧且与隔离器内侧垂直的直线段351，直线段的一端与隔离器内侧相连接，两个直线段的另一端通过半圆形的连接段352相连接，从而使传输轨道呈U形，而培养皿4滑动连接在传输轨道上。

这样，在步骤e中，操作人员可通过手套口将手伸进隔离器内，方便地将将传输轨道上的培养皿依次放置到内箱中，同时方便对外法兰门等的操控。可以理解的是，当向外输出一个培养皿时，操作人员只需轻拉或轻推后续的培养皿，即可使培养皿在传输轨道上移动。

进一步地，如图10所示，我们还可在培养皿的前端设置开口朝上的连接挂孔41，在培养皿的后端设置朝下的连接挂钩42，连接挂钩勾挂后续相邻培养皿的连接挂孔内，从而使传输轨道上的培养皿连接成一串。这样，在步骤e中，当操作人员需要向外传输培养皿时，只需向上提起左侧的第一个培养皿，此时，该培养皿后端的连接挂钩即与后续第二个培养皿前端的连接挂孔相分离，从而方便地将第一个培养皿放置到内箱中。并且牵拉第二个培养皿，即可使整串培养皿在传输轨道上移动，直至第二个培养皿移动至操作人员左侧的位置。

需要说明的是，我们可在传输轨道上设置若干排滚轮，以便于培养皿与传输轨道实现滚动摩擦。

为了确保内箱门与外法兰门的可靠连接，如图11、图12所示，我们可在内箱门外表面设置条形槽126，条形槽一端底面设置滑动孔127，条形槽内设置锁止件5，锁止件包括插接在滑动孔内的滑动杆51、垂直连接在滑动杆外端具有磁性的锁止杆52，从而使锁止件呈L形，锁止杆位于条形槽内。此外，滑动杆与滑动孔之间需设置限位结构，从而可限定滑动杆在滑动孔内的轴向移动行程。另外，外法兰门的连接凹槽底面设置长条形的导入槽332，在导入槽的底部设置横向延伸的锁止槽333，锁止槽是以导入槽的一端为转动中心、以导入槽为起始边转动45度-60度形成的扇形。相应地，在外法兰门的内侧对应锁止槽位置设置具有磁性的长条形控制手柄36，该控制手柄对应锁止槽转动中心的一端转动连接在外法兰门上。

这样，在步骤b中，当内箱门进入到连接凹槽内时，锁止杆刚好与控制手柄正对，此时，有磁性的控制手柄对有磁性的锁止杆形成磁吸力，从而使锁止件向外伸出，锁止杆进入条形槽内，而限位结构则限制锁止件的伸出行程，使锁止杆悬空定位在导入槽与锁止槽的相交处，此时的锁止杆与控制手柄之间保持隔空的磁吸状态；然后在步骤c和步骤d之间增加步骤c1：操作人员通过手套口将手伸进隔离器内，然后转动控制手柄，从而通过与锁止杆之间的磁吸力使锁止件转动，此时的锁止杆进入锁止槽内，进而勾住外法兰门，实现内箱门与外法兰门之间的可靠连接。

需要说明的是，如图13所示，所述限位结构可包括设置在滑动杆表面的限位槽53，所述限位槽包括延轴向延伸的定位段531、在定位段远离锁止杆一端沿周向延伸的限位段532，从而使所述限位槽呈L形。此外，在滑动孔内设有限位销128，所述限位销的端部位于限位槽内。

当培养箱和隔离器处于分离状态时，所述锁止杆位于条形槽内，此时限位销位于限位槽定位段靠近锁止杆的一端，从而可有效地避免锁止件产生转动。当培养箱与隔离器对接时，锁止件被控制手柄吸附而向外移动并进入条形槽内，此时限位销位于限位槽定位段远离锁止杆的一端。当我们转动控制手柄、使锁止件转动时，限位销在限位段内移动，从而精确限定锁止件的轴向位置。

此外，控制手柄的二端靠近外法兰门的外表面可分别嵌设磁铁，并且二端磁铁朝外一侧的极性相反；锁止杆的二端同样分别嵌设磁铁，并且二端的磁铁朝外一侧的极性相反。特别是，控制手柄每一端的磁铁朝外一侧的极性与锁止杆对应一端磁铁朝外一侧的极性相反。这样，当内箱门进入到连接凹槽内、锁止杆与控制手柄隔空相对时，控制手柄转动一端的磁铁与锁止杆转动一端的磁铁因极性相反而相互吸引，控制手柄另一端的磁铁与锁止杆另一端的磁铁因极性相反而相互吸引另一端，即可有效地提升二者之间的吸附力，又可确保控制手柄可带动锁止杆转动。

优选地，扇形的锁止槽靠近导入槽开口一侧为锁止面334，该锁止面自锁止槽的起始边至终止边逐渐向内倾斜，从而使锁止槽的深度自连接导入槽的起始一侧至终止一侧在周向上逐渐减小。这样，在步骤c1中，锁止杆进入锁止槽内时抵靠在锁止面上而形成线接触。

需要说明的是，所谓锁止槽的深度是指锁止面的某一点与锁止槽底面之间的距离。

Claims (10)

1.一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，所述隔离器上设有将隔离器内外密封隔开的手套口，所述培养箱包括可移动地设置在移动车上的外箱和位于外箱内的内箱，所述外箱在移动方向的一侧设有可转动的外箱门，所述外箱门内设有辅助电加热元件，所述内箱在对应外箱门一侧设有对接出口，在对接出口边缘设有向外凸起的内法兰圈，内法兰圈内设有内箱门，在内法兰圈与内箱门之间设有第一充气密封圈，在隔离器的一侧设有传输出口，在传输出口的边缘设有向外凸起的外法兰圈，在外法兰圈内设有外法兰门，在外法兰圈与外法兰门之间设有第二充气密封圈，在外法兰圈内位于外法兰门外侧设有第三充气密封圈，其特征是，培养箱和隔离器的对接包括如下步骤：

a. 开启外箱门大于180度，使内法兰圈、内箱门外露，然后将移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处；

b. 向着外法兰门一侧移动培养箱，从而使内法兰圈进入到外法兰圈内，对第三充气密封圈充气以使内法兰圈与外法兰圈密封连接，从而在外法兰圈、内法兰圈、外法兰门、内箱门之间形成灭菌空间；

c. 启动灭菌介质发生模块，从而向灭菌空间内充入氧化性杀菌剂，以对灭菌空间进行灭菌，然后启用灭菌介质分解模块，从而分解杀菌剂，通过高效空气过滤器维持空间的无菌环境；

d. 使第一充气密封圈泄气，从而断开内箱门与内法兰圈之间的连接，使第二充气密封圈泄气，从而断开外法兰门与外法兰圈之间的连接，通过手套口将手伸进隔离器内，开启外法兰门和内箱门；

e. 将隔离器内的培养皿放置到内箱中，并关闭内箱门和外法兰门，对第一充气密封圈充气，以使内箱门与内法兰圈密封连接，对第二充气密封圈充气，以使外法兰门与外法兰圈密封连接；

f. 使第三充气密封圈泄气，从而断开内法兰圈与外法兰圈之间的密封连接，向后移动培养箱，使培养箱与隔离器分开，然后关闭外箱门；

g，恢复开启外箱门内的辅助电加热元件，从而对内箱门处继续进行加热，使内箱门维持在内箱所需的培养温度，内箱的电加热元件在培养箱和隔离器对接过程中一直保持运行。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，还包括可锁止培养箱的第一电磁锁以及可锁止移动车的第二电磁锁，隔离器外侧设有可感测移动车位置的位置传感器，当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，位置传感器向控制系统发出位置信号，控制系统启动锁止移动车的电磁锁而锁止移动车，并相应地开启锁止培养箱的电磁锁，以便移动培养箱。

3.根据权利要求3所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，所述隔离器侧壁设有导向槽，导向槽内设有所述第二电磁锁，所述移动车在对应导向槽位置设有导向柱，当移动车移动至靠近隔离器的外法兰门处时，所述导向柱进入导向槽内，第二电磁锁锁止导向柱。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，所述对接出口呈矩形，所述内箱内设有若干层用于放置培养皿的搁架。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，在外法兰门的外表面设有连接凹槽，在连接凹槽内设有第四充气密封圈，在步骤b中，当内法兰圈进入到外法兰圈内时，内箱门进入到连接凹槽内；在步骤d中，对第四充气密封圈充气以使内箱门与外法兰门的连接凹槽密封连接，向内开启外法兰门时，密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门相对内箱体向外打开；在步骤e中，当关闭外法兰门时，密封连接在外法兰门连接凹槽内的内箱门同步关闭复位；步骤f增加步骤如下：使第四充气密封圈泄气，从而断开内箱门与外法兰门连接凹槽之间的密封连接。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，在内箱靠近内箱门的内侧底壁设有接水盘，在接水盘的底壁连接有位于外箱和内箱之间的散热器，所述散热器通过散热管道与外界空气连通，在内箱与外箱之间设有自动灭菌系统，所述自动灭菌系统包括汽化过氧化氢发生模块、汽化过氧化氢分解模块，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输出端分别通过电控阀与输出管路的一端相连接，汽化过氧化氢发生模块和汽化过氧化氢分解模块的输入端分别通过电控阀与输入管路的一端相连接，所述输入管路的另一端与内箱底壁相连通，所述输出管路的另一端与内箱顶壁相连通，在输入管路上设有循环风机和过滤器，在输出管路上设有过滤器，在内箱中设有过氧化氢浓度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，在隔离器内侧设有用于传送培养皿的传输轨道，所述传输轨道包括位于传输出口两侧的直线段，直线段的一端与隔离器内侧相连接，两个直线段的另一端通过半圆形的连接段相连接，所述培养皿滑动连接在传输轨道上，在步骤e中，操作人员通过手套口将手伸进隔离器内，并将传输轨道上的培养皿依次放置到内箱中。

8.根据权利要求7所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，所述培养皿的前端设有开口朝上的连接挂孔，所述培养皿的后端设有勾挂在连接挂孔内的连接挂钩，在步骤e中，操作人员先将传输轨道上靠近隔离器内侧的培养皿向上提起，使培养皿的后端的连接挂钩与相邻的后一个培养皿前端的连接挂孔相分离，再可将培养皿放置到内箱中。

9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，在内箱门外表面设有条形槽，条形槽一端底面设有滑动孔，条形槽内设有锁止件，锁止件包括插接在滑动孔内的滑动杆、垂直连接在滑动杆外端具有磁性的锁止杆，从而使锁止件呈L形，所述锁止杆位于所述条形槽内，滑动杆与滑动孔之间设有限位结构，所述外法兰门的连接凹槽底面设有导入槽，在导入槽的底部设有横向延伸的扇形锁止槽，在外法兰门的内侧对应锁止槽位置可转动地设有具有磁性的控制手柄，在步骤b中，当内箱门进入到连接凹槽内时，有磁性的控制手柄对有磁性的锁止杆形成磁吸力，从而使锁止件向外伸出，锁止杆进入条形槽内；在步骤c和步骤d之间增加步骤c1：转动控制手柄，从而通过与锁止杆之间的磁吸力使锁止件转动，此时的锁止杆进入锁止槽内，从而勾住外法兰门。

10.根据权利要求9所述的一种二氧化碳培养箱以及和隔离器的对接方法，其特征是，所述锁止槽靠近导入槽开口一侧为倾斜的锁止面，从而使锁止槽的深度自连接导入槽一侧在周向上逐渐减小，在步骤c1中，锁止杆进入锁止槽内并抵靠锁止面。

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