CN113106022A - 一种全自动多功能细胞处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动多功能细胞处理系统，包括生物安全柜和工作台，所述工作台包含台上部分及台下部分两部分；所述工作台的台上部分包括配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元、吸液装置及第一控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置及第二控制器，所述台下部分包括离心机及供电控制模块，所述生物安全柜设置于所述工作台外部，在所述生物安全柜设置开关窗口。

Description

一种全自动多功能细胞处理系统

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，尤其是涉及一种全自动多功能细胞处理系统。

背景技术

近年来，随着细胞生物学的高速发展,涌现出了一大批以细胞为基础的生物医学实验及精准医疗项目,如CAR-T、TCR-T、DC-CIK等等,而细胞的完整性、活性、纯度和密度等都对生物医学实验产生或多或少的影响。此外,以免疫细胞为基础的医疗应用尤其是生物治疗在精准医疗领域快速发展,极大的影响传统医疗方法,其特有的个性化治疗、针对靶点的精准治疗具有安全性高、特异性好、疗效明确的优点，获得越来越多的重视和应用。目前主要的细胞处理方法包括磁珠法和密度梯度离心法这两种。磁珠法因需要加入的磁珠，可能对人体造成感染、栓塞等风险。密度梯度离心法处理一般可以分为血浆提取灭活、细胞分离、细胞洗涤及浓缩,细胞培养，然而,通过人工手动进行需要耗费很长的时间,影响细胞提取的效率,增大操作失误和污染的风险,且流程过长会影响所提取细胞的活性。还有，操作过程中，样本及人员的手部会多次进出生物安全柜，增加污染样本、污染环境的隐患。更重要的是，不同操作人员之间的技术有差异，无法保证质量的一致性。

发明内容

本发明公开了一种全自动多功能细胞处理系统，包括生物安全柜和工作台，所述工作台包含台上部分及台下部分两部分；所述工作台的台上部分包括配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元、吸液装置及第一控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置及第二控制器，所述台下部分包括离心机及供电控制模块，所述生物安全柜设置于所述工作台外部，在所述生物安全柜设置开关窗口；

所述生物安全柜，柜内包含照明灯及紫外灯；所述开关窗口采用玻璃材质，玻璃窗口采用电动驱动抬升及降下，两侧玻璃面板预留传递窗所述接驳装置，所述生物安全柜设有若干特殊气体接口、气体组分控制装置、气温控制装置及相应的红外/无线接收装置，以及环境及运行状态显示屏，能够根据实验需要引入二氧化碳、氮气气体并调节安全柜内气温以满足不同细胞实验需要、保障细胞活性；所述生物安全柜内设有可发射红外信号的监控系统，能够全程记录实验过程，能够进行远程监控所述生物安全柜内运行状态并调整生物安全柜内环境或回看录像以便溯源。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述配平单元包含载架及砝码，砝码由离心管及一定量水制成，通过离心管盖的二维码进行识别，能够设置5ml、10ml、15ml、20ml、25ml、30ml、35ml、40ml、45ml、50ml规格；

所述加热单元为金属浴装置,可对样品或试剂进行加热及散热；

所述质控单元为放置病毒微生物检测板的装置，能够放置有若干血培养皿进行细菌检测及HIV-HCV-TP-HBsAg四联卡进行病毒检测；

所述接驳单元为预留接口，单机状态下留空或仅放载架备用；

所述样品单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；所述样品单元还包括震荡主机，震荡主机包括驱动件和偏心件，载架设于偏心件上，驱动件驱动偏心件产生偏心运动，进而带动载架震荡，可用于混匀样品；

所述试剂单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；

所述耗材单元为具有电动夹紧装置的载架，且其载架的培养瓶放置部位底面为倾斜设计，以便使培养瓶瓶口处于水平状态以实现旋盖操作；由电机驱动位移件靠近或远离离心管、培养瓶；

所述枪头单元为载架，载架孔位为仿离心管设计，有螺纹口和配套螺纹盖，能够保持内部枪头为密闭不被污染，其内放置一次性使用枪头；

所述废物单元包含废物回收容器及废液回收容器，废物回收容器其下连接医疗废物垃圾袋或医疗废物垃圾箱；废液回收容器连接吸液装置及其控制器；

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动，控制器还用于控制吸液装置吸取液体离开表面后进行二次回吸，防止枪头挂滴后污染工作台和样品单元中的样品等，进一步提高样品提取精度，实现高精度自动化标准化的细胞处理。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器包含电容感应液面检测装置和/或气压感应液面检测装置。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述旋盖装置及第二控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动；旋盖装置包括检测识别装置及旋盖抓取装置；所述检测识别装置包含摄像头组件、距离传感器、补光灯，整体置于旋盖抓取装置内部；

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器和所述旋盖装置及第二控制器均包括移动导轨和执行件，移动导轨可移动地设置于后壁上且带动执行件沿x方向往复移动，并且移动导轨沿y方向延伸，执行件可移动地设置于x方向的移动导轨上，执行件可在其带动下沿x方向移动，且执行件可在y方向上移动，如此执行件可在x方向和y方向上同时移动，实现各个位置的吸液和旋盖抓取操作。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述第一控制器还用于控制吸液装置中的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，执行件移动轨迹可以为斜线或弧线，不会是折线，减少移动的时间；和/或控制器还用于控制旋盖装置的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，如此可选择性地控制吸液装置和旋盖装置中的一者或两者同时沿第一方向和第二方向移动，节省移动的时间。

所述的全自动多功能细胞处理系统，废料区包括枪头废料区和废液区,在操作的过程中,吸液装置装配枪头完成一种样品或者试剂的吸取后,需要更换用过的枪头,将废弃的枪头集中于枪头废料区,并且在处理样品的过程中需要移除废液,能够以将产生的废液通过吸液裝置移动至废液区,将不同的废料进行分类,便于后续处理。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述离心机，具有温度控制装置及控制止位装置；所述供电控制模块用于控制离心机的供电，所述供电控制模块包括：开关管M1-M18，电容C1-C2，电感L1-L2，电阻R1，反向器U1；所述开关管M1-M2的第一非可控端连接电源VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端和开关管M1的第二非可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M4的可控端、开关管M4的第一非可控端和开关管M9的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M5的第一非可控端，开关管M5的可控端连接开关管M6的可控端、开关管M6的第一非可控端、开关管M11的可控端和开关管M12的可控端，开关管M5的第二非可控端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端接地；开关管M2的可控端连接开关管M1的可控端，开关管M2的第二非可控端连接开关管M9的可控端、开关管M10的可控端和开关管M4的第一非可控端，开关管M4的可控端连接开关管M3的可控端，开关管M4的第二非可控端连接开关管M11的可控端、开关管M12的可控端和开关管M6的第一非可控端，开关管M6的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M6的第二非可控端接地；开关管M7-M8的第一非可控端连接电源VDD，开关管M7的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M11的第一非可控端，开关管M11的第二非可控端连接开关管M13的第一非可控端，开关管M13的第二非可控端接地，开关管M13的可控端连接监控系统的第一输出端，开关管M8的可控端连接开关管M7的第二非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M15的可控端，开关管M10的可控端连接开关管M2的第二非可控端，开关管M10的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端，开关管M12的可控端连接开关管M6的第一非可控端，开关管M12的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端和开关管M16的可控端，开关管M14的可控端连接反相器U1的输出端，反向器U1的输入端连接监控系统的第一输出端，开关管M14的第二非可控端接地；开关管M15的第一非可控端连接输入电源Vin，开关管M15的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M16的第一非可控端和电感L1的第一端，开关管M16的第二非可控端接地，电感L1的第二端连接电容C1的第一端和开关管M17的第一非可控端，电容C1的第二端接地，开关管M17的第二非可控端连接电感L2的第一端和开关管M18的第一非可控端，开关管M17的可控端连接开关管M18的可控端和监控系统的第二输出端，开关管M18的第二非可控端接地，电感L2的第二端连接电容C2的第一端、电阻R1的第一端和输出端Vout，电容C2的第二端接地，电阻R1的第二端接地；所述输出端Vout连接所述离心机，所述输入电源Vin用于连接外部输入电源，所述电源VDD用于连接内部供电模块。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述监控系统根据远程控制信号，调整所述供电控制模块以控制所述离心机。

为解决上述技术问题：本发明提出全自动多功能细胞处理系统，针对上述人工手动进行密度梯度离心法处理细胞时间长、效率低、样本与环境互有污染及一致性差的问题,提供一种替代人手工操作的简单高效的全自动多功能细胞处理系统。

1、本发明为一种更加安全可靠便利的模块化的细胞处理系统，包括生物安全柜，工作台，及设于所述工作台上的配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元、吸液装置及控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置及控制器,及设于所述工作台下的离心机，该系统结构精巧、安全性高、功能多样、搭配自由、工作效率高，排除了大部分的生物安全隐患，极大地保障了系统内的生物安全并缩短操作时间降低劳动强度，降低了对操作人员的技术需求，排除了操作人员技术差异带来的影响，为细胞处理提供了一种更加安全的标准化的解决方案。

2、本发明将传统人工处理细胞的流程全部包含，所有步骤均可由人工替代或者替代人工，具有极强的操作灵活性及变通的可能，尤其对于一些诸如停电、设备故障等特情，可以由人员接手完成后续工作；亦可由本发明的系统接手人工操作后续工作。且操作过程由传统的开放性操作变成密闭操作，从根本上杜绝了传统人工模式中各种隐患带来污染的可能，进一步提高了整个系统的安全可靠性，更充分保障使用细胞的临床患者的生命安全，保证了不同来源(人)样本不同时开盖的需求；该系统所有耗材、管路的旋盖设计使得系统安全可靠。

3、本发明所述生物安全柜，柜内包含照明灯及紫外灯。窗口采用玻璃材质，以防其他材质如有机玻璃容易在紫外和酒精喷洒消毒的工况下产生裂纹进而发生安全隐患和影响观察，玻璃窗口采用电动驱动抬升及降下，两侧玻璃面板预留传递窗接驳装置，可以灵活多样的串联设备实现不同功能及扩展实验，可实现脉动式、流水线式运行。生物安全柜设有若干特殊气体接口，及气体组分控制装置及气温控制装置及相应的红外/无线接收装置，以及环境及运行状态显示屏，可以根据实验需要引入二氧化碳、氮气等气体并调节安全柜内气温以满足不同细胞实验需要、保障细胞活性。柜内设有可发射红外信号的监控系统，可以全程记录实验过程，亦可远程监控系统运行状态并调整生物安全柜内环境或回看录像以便溯源。

4、本发明的加热单元对血浆完成加热后进行散热，以降低变性蛋白溶解度，降低细胞被纤维黏连蛋白包裹的可能，提高细胞培养成功率、扩增率及增强细胞活性，并降低回输人体内的诸如血栓、严重免疫反应等不良反应风险，同时增强细胞输注人体对免疫系统、肿瘤疾病的疗效。

5、系统整体处理过程为系统内部密闭进行，患者的血液、样本不与外界直接接触，从根本上杜绝了系统外部(例如：培养基瓶身、操作者手套等)的细菌在灌装过程中进入的可能，极大降低了污染风险；同时，且系统内各耗材采用螺纹口盖子设计，不开放，安全可靠，实现了生物安全柜内同时只开放操作单一来源样本的可能；同时系统内部的污染空气亦不会溢出到系统外污染环境。

6、操作者只需将系统内样本试剂耗材摆放好，系统可以全自动运行，全程无需人工操作，极大降低了劳动强度，操作者可进行其他工作，极大节省了劳动时间；

7、加样时可以由机械设定来控制液体流量，排除了手工操作的个体差异；

8、本发明系统在进行细胞处理过程中均为系统内部闭合性操作，从根本上杜绝了开放操作带来的与环境的互相污染。操作者可不必守在设备面前，通过远程控制系统实时监测和调整运行参数，从而大幅降低了对操作者的暴露风险，保障样品不会在此处理过程中被操作者污染，使系统内外更加安全。

9、本发明系统在实施时可根据使用者不同需要而定制不同的功能模块的组合，实用性强，适用广泛。同时，在实施时可根据使用者不同需要直接于系统管路内预装不同药品，省去了使用者操作中配置药品的步骤，降低污染可能，使系统更加安全，降低使用者的劳动强度，减少其劳动时间，提高工作效率。

本发明通过远程控制离心机的供电控制以及检测控制，能够实现细胞处理的远程控制。

附图说明

图1为本发明工作台示意图。

图2为本发明工作台布局俯视示意图。

图3为本发明供电控制模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，为发明工作台示意图。图2为本发明工作台布局俯视示意图。本发明公开了一种全自动多功能细胞处理系统，包括生物安全柜和工作台，所述工作台包含台上部分1及台下部分2两部分；所述工作台的台上部分包括多个单元功能模块4，所述多个单元功能模块4分别为配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元；吸液装置3及第一控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置5及第二控制器，所述台下部分包括离心机及供电控制模块，所述生物安全柜设置于所述工作台外部，在所述生物安全柜设置开关窗口；

所述生物安全柜，柜内包含照明灯及紫外灯；所述开关窗口采用玻璃材质，玻璃窗口采用电动驱动抬升及降下，两侧玻璃面板预留传递窗所述接驳装置，所述生物安全柜设有若干特殊气体接口、气体组分控制装置、气温控制装置及相应的红外/无线接收装置，以及环境及运行状态显示屏，能够根据实验需要引入二氧化碳、氮气气体并调节安全柜内气温以满足不同细胞实验需要、保障细胞活性；所述生物安全柜内设有可发射红外信号的监控系统，能够全程记录实验过程，能够进行远程监控所述生物安全柜内运行状态并调整生物安全柜内环境或回看录像以便溯源。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述配平单元包含载架及砝码，砝码由离心管及一定量水制成，通过离心管盖的二维码进行识别，能够设置5ml、10ml、15ml、20ml、25ml、30ml、35ml、40ml、45ml、50ml规格；

所述加热单元为金属浴装置,可对样品或试剂进行加热及散热；

所述质控单元为放置病毒微生物检测板的装置，能够放置有若干血培养皿进行细菌检测及HIV-HCV-TP-HBsAg四联卡进行病毒检测；

所述接驳单元为预留接口，单机状态下留空或仅放载架备用；

所述样品单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；所述样品单元还包括震荡主机，震荡主机包括驱动件和偏心件，载架设于偏心件上，驱动件驱动偏心件产生偏心运动，进而带动载架震荡，可用于混匀样品；

所述试剂单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；

所述耗材单元为具有电动夹紧装置的载架，且其载架的培养瓶放置部位底面为倾斜设计，以便使培养瓶瓶口处于水平状态以实现旋盖操作；由电机驱动位移件靠近或远离离心管、培养瓶；

所述枪头单元为载架，载架孔位为仿离心管设计，有螺纹口和配套螺纹盖，能够保持内部枪头为密闭不被污染，其内放置一次性使用枪头；

所述废物单元包含废物回收容器及废液回收容器，废物回收容器其下连接医疗废物垃圾袋或医疗废物垃圾箱；废液回收容器连接吸液装置及其控制器；

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动，控制器还用于控制吸液装置吸取液体离开表面后进行二次回吸，防止枪头挂滴后污染工作台和样品单元中的样品等，进一步提高样品提取精度，实现高精度自动化标准化的细胞处理。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器包含电容感应液面检测装置和/或气压感应液面检测装置。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述旋盖装置及第二控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动；旋盖装置包括检测识别装置及旋盖抓取装置；所述检测识别装置包含摄像头组件、距离传感器、补光灯，整体置于旋盖抓取装置内部；

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述吸液装置及第一控制器和所述旋盖装置及第二控制器均包括移动导轨和执行件，移动导轨可移动地设置于后壁上且带动执行件沿x方向往复移动，并且移动导轨沿y方向延伸，执行件可移动地设置于x方向的移动导轨上，执行件可在其带动下沿x方向移动，且执行件可在y方向上移动，如此执行件可在x方向和y方向上同时移动，实现各个位置的吸液和旋盖抓取操作。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述第一控制器还用于控制吸液装置中的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，执行件移动轨迹可以为斜线或弧线，不会是折线，减少移动的时间；和/或控制器还用于控制旋盖装置的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，如此可选择性地控制吸液装置和旋盖装置中的一者或两者同时沿第一方向和第二方向移动，节省移动的时间。

所述的全自动多功能细胞处理系统，废料区包括枪头废料区和废液区,在操作的过程中,吸液装置装配枪头完成一种样品或者试剂的吸取后,需要更换用过的枪头,将废弃的枪头集中于枪头废料区,并且在处理样品的过程中需要移除废液,能够以将产生的废液通过吸液裝置移动至废液区,将不同的废料进行分类,便于后续处理。

如图3所示，为本发明供电控制模块示意图。所述的全自动多功能细胞处理系统，所述离心机，具有温度控制装置及控制止位装置；所述供电控制模块用于控制离心机的供电，所述供电控制模块包括：开关管M1-M18，电容C1-C2，电感L1-L2，电阻R1，反向器U1；所述开关管M1-M2的第一非可控端连接电源VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端和开关管M1的第二非可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M4的可控端、开关管M4的第一非可控端和开关管M9的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M5的第一非可控端，开关管M5的可控端连接开关管M6的可控端、开关管M6的第一非可控端、开关管M11的可控端和开关管M12的可控端，开关管M5的第二非可控端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端接地；开关管M2的可控端连接开关管M1的可控端，开关管M2的第二非可控端连接开关管M9的可控端、开关管M10的可控端和开关管M4的第一非可控端，开关管M4的可控端连接开关管M3的可控端，开关管M4的第二非可控端连接开关管M11的可控端、开关管M12的可控端和开关管M6的第一非可控端，开关管M6的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M6的第二非可控端接地；开关管M7-M8的第一非可控端连接电源VDD，开关管M7的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M11的第一非可控端，开关管M11的第二非可控端连接开关管M13的第一非可控端，开关管M13的第二非可控端接地，开关管M13的可控端连接监控系统的第一输出端，开关管M8的可控端连接开关管M7的第二非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M15的可控端，开关管M10的可控端连接开关管M2的第二非可控端，开关管M10的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端，开关管M12的可控端连接开关管M6的第一非可控端，开关管M12的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端和开关管M16的可控端，开关管M14的可控端连接反相器U1的输出端，反向器U1的输入端连接监控系统的第一输出端，开关管M14的第二非可控端接地；开关管M15的第一非可控端连接输入电源Vin，开关管M15的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M16的第一非可控端和电感L1的第一端，开关管M16的第二非可控端接地，电感L1的第二端连接电容C1的第一端和开关管M17的第一非可控端，电容C1的第二端接地，开关管M17的第二非可控端连接电感L2的第一端和开关管M18的第一非可控端，开关管M17的可控端连接开关管M18的可控端和监控系统的第二输出端，开关管M18的第二非可控端接地，电感L2的第二端连接电容C2的第一端、电阻R1的第一端和输出端Vout，电容C2的第二端接地，电阻R1的第二端接地；所述输出端Vout连接所述离心机，所述输入电源Vin用于连接外部输入电源，所述电源VDD用于连接内部供电模块。

所述的全自动多功能细胞处理系统，所述监控系统根据远程控制信号，调整所述供电控制模块以控制所述离心机。

本全自动多功能细胞处理系统可以处理不同种类的细胞、血浆、组织等样本进行不同实验。以下例举使用上述全自动多功能细胞处理系统用于从人全血内提取淋巴细胞并分离活化培养的过程。人工将全血及抗凝剂混合样品放置在样品单元，将相关试剂、耗材、枪头分别置于试剂单元、耗材单元、枪头单元后，关闭生物安全柜前玻璃面板，设定好实验所需的温度湿度气体组分等参数。由旋盖装置进行生物安全柜内各单元扫描识别各管盖、瓶盖上的二维码，根据既定实验程序检查是否各单元的物品数量及种类符合实验要求，如无法满足实验程序则报警提示并暂停操作等待人工处理，如满足实验程序则由控制器控制程序运行。

如满足实验程序，则打开离心机与工作台之间的窗口，旋盖装置移动至样品单元上方进行识别后抓取至离心机，如能满足样品自配平，则由控制器操作离心机转子转到指定位置以便旋盖装置对位放置、抓取样品。如不能满足样品自配平，则旋盖装置识别并抓取配平单元相应的配平管放置于离心机内配平。

放置好后离心机窗口关闭，离心机进行离心操作。

离心后，离心机窗口打开，旋盖装置将样品识别并抓取至样品单元，如有配平管则由旋盖装置抓取至配平单元。离心机窗口关闭。样品单元将样品管夹紧、试剂单元将离心管夹紧、耗材单元将耗材管夹紧后，旋盖装置移动到样品单元进行识别及旋盖操作后移动至试剂单元进行识别并旋盖后移动至耗材单元进行识别并旋盖后移动至枪头单元进行识别并旋盖(开盖)后复位，吸液装置移动至枪头单元处装配枪头,然后移动到样品单元处,通过枪头吸取样品上层血浆至耗材单元的离心管内,然后在枪头内剩余一定量血浆移动至质控单元滴入病毒检测卡、血培养皿内。然后将枪头移动至废物回收容器装置上方，丢弃枪头，然后再移动至枪头单元处装配枪头，然后移动至试剂单元吸取试剂如生理盐水或PBS缓冲液移动到样品单元处加入到样品中吹打混匀后再吸取混合后样品至试剂单元处加入到淋巴细胞分离液离心管中，然后移动至废物回收容器上方，丢弃枪头，吸液装置复位。旋盖装置分别移动至样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元进行旋盖(闭盖)操作后，样品单元、试剂单元、耗材单元将离心管放松。旋盖装置将耗材单元的血浆识别并抓取至加热单元，加热单元进行加热操作。离心机窗口打开，旋盖装置将试剂单元内的淋巴细胞分离液管识别并抓取至离心机，如需配平则夹取相应配平管至离心机，离心机窗口关闭并进行离心操作。旋盖装置移动至样品单元内将废弃样品管夹取至废物回收容器上方丢弃后复位。

离心后离心机窗口打开，旋盖装置将淋巴细胞分离液管夹取至试剂单元，离心机窗口关闭，试剂单元、耗材单元夹紧离心管，旋盖装置分别移动到试剂单元和耗材单元和枪头单元进行旋盖(开盖)操作后复位，吸液装置移动至枪头单元处装配枪头，然后移动到试剂单元处，通过枪头吸取淋巴细胞分离后的上层液体至耗材单元的新离心管内，然后枪头移动至废物回收容器装置上方，丢弃枪头。然后再移动至枪头单元处装配枪头，然后移动至试剂单元吸取试剂如生理盐水或PBS缓冲液移动到耗材单元处加入到刚才的离心管中吹打混匀，然后枪头移动至废物回收容器装置上方，丢弃枪头，然后吸液装置复位。旋盖装置分别移动至试剂单元、耗材单元、枪头单元进行旋盖(闭盖)操作后，试剂单元、耗材单元将离心管放松。离心机窗口打开，旋盖装置将耗材单元内的上述离心管识别并抓取至离心机，如需配平则夹取相应配平管至离心机，关闭离心机窗口并进行离心操作。旋盖装置移动至试剂单元内将废弃试剂管夹取至废物回收容器上方丢弃后复位。

加热单元对血浆完成加热后进行散热，以降低变性蛋白溶解度，降低细胞被纤维黏连蛋白包裹的可能，提高细胞培养成功率、扩增率及增强细胞活性，并降低回输人体内的诸如血栓、严重免疫反应等不良反应风险，同时增强细胞输注人体对免疫系统、肿瘤疾病的疗效。

离心后打开离心机窗口，旋盖装置识别并取出离心机内离心管至样品单元，如有配平管则识别并取出放置于配平单元。样品单元、试剂单元将离心管夹紧，旋盖装置分别移动到样品单元和试剂单元和枪头单元进行旋盖(开盖)操作后复位，吸液装置移动至枪头单元处装配枪头，然后移动到样品单元处，通过枪头吸取上层废液，丢弃枪头。然后再移动至枪头单元处装配枪头，然后移动至试剂单元吸取试剂如生理盐水或PBS缓冲液移动到样品单元处加入到刚才的离心管中吹打混匀，枪头移动至废物回收容器装置上方，丢弃枪头，然后吸液装置复位。旋盖装置分别移动至样品单元、试剂单元、枪头单元进行旋盖(闭盖)操作后，样品单元、试剂单元将离心管放松。离心机窗口打开，旋盖装置将样品单元内的上述离心管识别并抓取至离心机，如需配平则夹取相应配平管至离心机，关闭离心机窗口并进行离心操作。旋盖装置移动至样品单元内将废弃试剂管夹取至废物回收容器上方丢弃后复位。

离心后打开离心机窗口，旋盖装置识别并取出离心机内离心管至样品单元，如有配平管则识别并取出放置于配平单元。旋盖装置识别并抓取加热单元内的离心管放置到离心机内，如需配平则夹取相应配平管至离心机，关闭离心机窗口并进行冷冻离心操作。

样品单元、试剂单元将离心管夹紧，旋盖装置分别移动到试剂单元和耗材单元和枪头单元进行旋盖(开盖)操作后复位，吸液装置移动至枪头单元处装配枪头，然后移动到样品单元处，通过枪头吸取上层废液，丢弃枪头。然后再移动至枪头单元处装配枪头，然后移动至试剂单元吸取试剂如细胞培养基移动到样品单元处加入到刚才的离心管中吹打混匀，枪头移动至废物回收容器装置上方，丢弃枪头，然后吸液装置复位。旋盖装置分别移动至试剂单元、耗材单元、枪头单元进行旋盖(闭盖)操作后，试剂单元将离心管放松。样品单元进行震荡操作。

离心后打开离心机窗口，旋盖装置识别并取出离心机内离心管至试剂单元，如有配平管则识别并取出放置于配平单元。样品单元、试剂单元、耗材单元将离心管、培养瓶夹紧，旋盖装置分别移动到样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元进行旋盖(开盖)操作后复位，吸液装置移动至枪头单元处装配枪头，然后移动到试剂单元处，通过枪头吸取离心后去除变性蛋白的血浆，分别加入到耗材单元的新离心管内和样品单元的离心管内并吹打混匀，然后将样品单元内的离心管内的液体吸出转移至耗材单元的培养瓶内，并留存一定量液体转移至质控单元滴入血培养皿进行留样涂板检测，然后吸液装置丢弃枪头复位。旋盖装置分别移动至样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元进行旋盖(闭盖)操作后，样品单元、试剂单元、耗材单元将离心管、培养瓶放松。

操作完毕，各装置复位。

解决了标准化、一致性、人工问题、系统结构精巧、安全性高、功能多样、搭配自由、工作效率高，极大地保障了系统内的生物安全并缩短操作时间降低劳动强度，降低了对操作人员的技术需求，为细胞处理提供了一种更加安全的标准化的解决方案。

本发明取得的优点和积极效果为：

1、本发明为一种更加安全可靠便利的模块化的细胞处理系统，包括生物安全柜，工作台，及设于所述工作台上的配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元、吸液装置及控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置及控制器,及设于所述工作台下的离心机，该系统结构精巧、安全性高、功能多样、搭配自由、工作效率高，排除了大部分的生物安全隐患，极大地保障了系统内的生物安全并缩短操作时间降低劳动强度，降低了对操作人员的技术需求，排除了操作人员技术差异带来的影响，为细胞处理提供了一种更加安全的标准化的解决方案。

2、本发明将传统人工处理细胞的流程全部包含，所有步骤均可由人工替代或者替代人工，具有极强的操作灵活性及变通的可能，尤其对于一些诸如停电、设备故障等特情，可以由人员接手完成后续工作；亦可由本发明的系统接手人工操作后续工作。且操作过程由传统的开放性操作变成密闭操作，从根本上杜绝了传统人工模式中各种隐患带来污染的可能，进一步提高了整个系统的安全可靠性，更充分保障使用细胞的临床患者的生命安全，保证了不同来源(人)样本不同时开盖的需求；该系统所有耗材、管路的旋盖设计使得系统安全可靠。

3、本发明所述生物安全柜，柜内包含照明灯及紫外灯。窗口采用玻璃材质，以防其他材质如有机玻璃容易在紫外和酒精喷洒消毒的工况下产生裂纹进而发生安全隐患和影响观察，玻璃窗口采用电动驱动抬升及降下，两侧玻璃面板预留传递窗接驳装置，可以灵活多样的串联设备实现不同功能及扩展实验，可实现脉动式、流水线式运行。生物安全柜设有若干特殊气体接口，及气体组分控制装置及气温控制装置及相应的红外/无线接收装置，以及环境及运行状态显示屏，可以根据实验需要引入二氧化碳、氮气等气体并调节安全柜内气温以满足不同细胞实验需要、保障细胞活性。柜内设有可发射红外信号的监控系统，可以全程记录实验过程，亦可远程监控系统运行状态并调整生物安全柜内环境或回看录像以便溯源。

4、本发明的加热单元对血浆完成加热后进行散热，以降低变性蛋白溶解度，降低细胞被纤维黏连蛋白包裹的可能，提高细胞培养成功率、扩增率及增强细胞活性，并降低回输人体内的诸如血栓、严重免疫反应等不良反应风险，同时增强细胞输注人体对免疫系统、肿瘤疾病的疗效。

5、系统整体处理过程为系统内部密闭进行，患者的血液、样本不与外界直接接触，从根本上杜绝了系统外部(例如：培养基瓶身、操作者手套等)的细菌在灌装过程中进入的可能，极大降低了污染风险；同时，且系统内各耗材采用螺纹口盖子设计，不开放，安全可靠，实现了生物安全柜内同时只开放操作单一来源样本的可能；同时系统内部的污染空气亦不会溢出到系统外污染环境。

6、操作者只需将系统内样本试剂耗材摆放好，系统可以全自动运行，全程无需人工操作，极大降低了劳动强度，操作者可进行其他工作，极大节省了劳动时间；

7、加样时可以由机械设定来控制液体流量，排除了手工操作的个体差异；

8、本发明系统在进行细胞处理过程中均为系统内部闭合性操作，从根本上杜绝了开放操作带来的与环境的互相污染。操作者可不必守在设备面前，通过远程控制系统实时监测和调整运行参数，从而大幅降低了对操作者的暴露风险，保障样品不会在此处理过程中被操作者污染，使系统内外更加安全。

9、本发明系统在实施时可根据使用者不同需要而定制不同的功能模块的组合，实用性强，适用广泛。同时，在实施时可根据使用者不同需要直接于系统管路内预装不同药品，省去了使用者操作中配置药品的步骤，降低污染可能，使系统更加安全，降低使用者的劳动强度，减少其劳动时间，提高工作效率。

本发明通过远程控制离心机的供电控制以及检测控制，能够实现细胞处理的远程控制。

Claims (10)

1.一种全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，包括生物安全柜和工作台，所述工作台包含台上部分及台下部分两部分；所述工作台的台上部分包括配平单元、加热单元、质控单元、接驳单元、样品单元、试剂单元、耗材单元、枪头单元、废物单元、吸液装置及第一控制器、带有识别及夹取功能的旋盖装置及第二控制器，所述台下部分包括离心机及供电控制模块，所述生物安全柜设置于所述工作台外部，在所述生物安全柜设置开关窗口；

所述生物安全柜，柜内包含照明灯及紫外灯；所述开关窗口采用玻璃材质，玻璃窗口采用电动驱动抬升及降下，两侧玻璃面板预留传递窗所述接驳装置，所述生物安全柜设有若干特殊气体接口、气体组分控制装置、气温控制装置及相应的红外/无线接收装置，以及环境及运行状态显示屏，能够根据实验需要引入二氧化碳、氮气气体并调节安全柜内气温以满足不同细胞实验需要、保障细胞活性；所述生物安全柜内设有可发射红外信号的监控系统，能够全程记录实验过程，能够进行远程监控所述生物安全柜内运行状态并调整生物安全柜内环境或回看录像以便溯源。

2.如权利要求1所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述配平单元包含载架及砝码，砝码由离心管及一定量水制成，通过离心管盖的二维码进行识别，能够设置5ml、10ml、15ml、20ml、25ml、30ml、35ml、40ml、45ml、50ml规格；

所述加热单元为金属浴装置,可对样品或试剂进行加热及散热；

所述质控单元为放置病毒微生物检测板的装置，能够放置有若干血培养皿进行细菌检测及HIV-HCV-TP-HBsAg四联卡进行病毒检测；

所述接驳单元为预留接口，单机状态下留空或仅放载架备用；

所述样品单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；所述样品单元还包括震荡主机，震荡主机包括驱动件和偏心件，载架设于偏心件上，驱动件驱动偏心件产生偏心运动，进而带动载架震荡，可用于混匀样品；

所述试剂单元为具有电动夹紧装置的载架，由电机驱动位移件靠近或远离离心管；

所述耗材单元为具有电动夹紧装置的载架，且其载架的培养瓶放置部位底面为倾斜设计，以便使培养瓶瓶口处于水平状态以实现旋盖操作；由电机驱动位移件靠近或远离离心管、培养瓶；

所述枪头单元为载架，载架孔位为仿离心管设计，有螺纹口和配套螺纹盖，能够保持内部枪头为密闭不被污染，其内放置一次性使用枪头；

所述废物单元包含废物回收容器及废液回收容器，废物回收容器其下连接医疗废物垃圾袋或医疗废物垃圾箱；废液回收容器连接吸液装置及其控制器。

3.如权利要求1所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述吸液装置及第一控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动，控制器还用于控制吸液装置吸取液体离开表面后进行二次回吸，防止枪头挂滴后污染工作台和样品单元中的样品等，进一步提高样品提取精度，实现高精度自动化标准化的细胞处理。

4.如权利要求3所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述吸液装置及第一控制器包含电容感应液面检测装置和/或气压感应液面检测装置。

5.如权利要求3所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述旋盖装置及第二控制器，可沿相互垂直的x、y、z轴移动进行传统意义上的左右、前后、上下移动；旋盖装置包括检测识别装置及旋盖抓取装置；所述检测识别装置包含摄像头组件、距离传感器、补光灯，整体置于旋盖抓取装置内部。

6.如权利要求3所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述吸液装置及第一控制器和所述旋盖装置及第二控制器均包括移动导轨和执行件，移动导轨可移动地设置于后壁上且带动执行件沿x方向往复移动，并且移动导轨沿y方向延伸，执行件可移动地设置于x方向的移动导轨上，执行件可在其带动下沿x方向移动，且执行件可在y方向上移动，如此执行件可在x方向和y方向上同时移动，实现各个位置的吸液和旋盖抓取操作。

7.如权利要求6所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述第一控制器还用于控制吸液装置中的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，执行件移动轨迹可以为斜线或弧线，不会是折线，减少移动的时间；和/或控制器还用于控制旋盖装置的移动导轨和执行件分别沿x、y方向同时移动，如此可选择性地控制吸液装置和旋盖装置中的一者或两者同时沿第一方向和第二方向移动，节省移动的时间。

8.如权利要求7所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，废料区包括枪头废料区和废液区,在操作的过程中,吸液装置装配枪头完成一种样品或者试剂的吸取后,需要更换用过的枪头,将废弃的枪头集中于枪头废料区,并且在处理样品的过程中需要移除废液,能够以将产生的废液通过吸液裝置移动至废液区,将不同的废料进行分类,便于后续处理。

9.如权利要求7所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述离心机，具有温度控制装置及控制止位装置；所述供电控制模块用于控制离心机的供电，所述供电控制模块包括：开关管M1-M18，电容C1-C2，电感L1-L2，电阻R1，反向器U1；所述开关管M1-M2的第一非可控端连接电源VDD，开关管M1的可控端连接开关管M2的可控端和开关管M1的第二非可控端，开关管M1的第二非可控端连接开关管M3的第一非可控端，开关管M3的可控端连接开关管M4的可控端、开关管M4的第一非可控端和开关管M9的可控端，开关管M3的第二非可控端连接开关管M5的第一非可控端，开关管M5的可控端连接开关管M6的可控端、开关管M6的第一非可控端、开关管M11的可控端和开关管M12的可控端，开关管M5的第二非可控端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端接地；开关管M2的可控端连接开关管M1的可控端，开关管M2的第二非可控端连接开关管M9的可控端、开关管M10的可控端和开关管M4的第一非可控端，开关管M4的可控端连接开关管M3的可控端，开关管M4的第二非可控端连接开关管M11的可控端、开关管M12的可控端和开关管M6的第一非可控端，开关管M6的可控端连接开关管M5的可控端，开关管M6的第二非可控端接地；开关管M7-M8的第一非可控端连接电源VDD，开关管M7的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M7的第二非可控端连接开关管M9的第一非可控端，开关管M9的第二非可控端连接开关管M11的第一非可控端，开关管M11的第二非可控端连接开关管M13的第一非可控端，开关管M13的第二非可控端接地，开关管M13的可控端连接监控系统的第一输出端，开关管M8的可控端连接开关管M7的第二非可控端，开关管M8的第二非可控端连接开关管M10的第一非可控端和开关管M15的可控端，开关管M10的可控端连接开关管M2的第二非可控端，开关管M10的第二非可控端连接开关管M12的第一非可控端，开关管M12的可控端连接开关管M6的第一非可控端，开关管M12的第二非可控端连接开关管M14的第一非可控端和开关管M16的可控端，开关管M14的可控端连接反相器U1的输出端，反向器U1的输入端连接监控系统的第一输出端，开关管M14的第二非可控端接地；开关管M15的第一非可控端连接输入电源Vin，开关管M15的可控端连接开关管M8的第二非可控端，开关管M15的第二非可控端连接开关管M16的第一非可控端和电感L1的第一端，开关管M16的第二非可控端接地，电感L1的第二端连接电容C1的第一端和开关管M17的第一非可控端，电容C1的第二端接地，开关管M17的第二非可控端连接电感L2的第一端和开关管M18的第一非可控端，开关管M17的可控端连接开关管M18的可控端和监控系统的第二输出端，开关管M18的第二非可控端接地，电感L2的第二端连接电容C2的第一端、电阻R1的第一端和输出端Vout，电容C2的第二端接地，电阻R1的第二端接地；所述输出端Vout连接所述离心机，所述输入电源Vin用于连接外部输入电源，所述电源VDD用于连接内部供电模块。

10.如权利要求9所述的全自动多功能细胞处理系统，其特征在于，所述监控系统根据远程控制信号，调整所述供电控制模块以控制所述离心机。

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