CN211522192U - 一种全自动细胞复苏转移工作站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动细胞复苏转移工作站，其包括：物料舱、工作舱以及多功能托盘；物料舱与工作舱连接成密闭的空间，构成封闭的进料、处理、出料环境；相邻的舱体间具有电动启闭的舱门，轨道叉车可以将托盘及物料在两个舱体内转运；集成了消毒器和空气过滤装置，可以杜绝环境中可能存在的细菌或病毒对被处理细胞的污染；集成直角坐标机器人、机械爪、移液器、旋盖装置、干式温育器、嵌入式离心机，并由嵌入式计算机统一控制的设计，可以实现对细胞复苏和移液的自动化操作；集成RFID读数器，可以读取每个物料上预先粘贴的电子标签，实现跟踪记录细胞复苏和移液的全过程，该信息可以统一上传到上一级电子信息系统进行管理。

Description

一种全自动细胞复苏转移工作站

技术领域

本发明涉及再生医学细胞治疗领域，尤其涉及一种细胞复苏和转移的设备。

背景技术

细胞治疗是指利用某些具有特定功能的细胞的特性，采用生物工程方法获取和/或通过体外扩增、特殊培养等处理后，使这些细胞具有增强免疫、杀死病原体和肿瘤细胞、促进组织器官再生和机体康复等治疗功效，从而达到治疗疾病的目的。实际应用中，细胞在使用之前，必须要经过从低温冻存固态复苏到常温状态或适合后续扩增或培养的液态。细胞复苏以及复苏后液态转移是整个细胞治疗制剂制备中的关键环节，直接影响细胞的活性和数量。

现有操作手段是人工在洁净度符合规范的生物安全柜中进行，手工在温育器中完成存放细胞的冻存管从低温固态解冻；手工通过移液器完成解冻后细胞的清洗；并将清洗后的细胞转移到生物容器或其它生物容器中。整个过程存在如下问题：1.人工操作无法有效控制细胞制剂的批间差异；2.无法避免环境中及人为携带的污染物对细胞污染的风险；3.缺乏操作过程的跟踪管理，无法满足细胞制剂生产全流程信息化管理的要求。

全自动细胞复苏转移工作站就是完全替代人工操作，实现细胞从低温冻存状态到液态的自动复苏以及自动化清洗和转移。在封闭无菌的环境下，通过RFID技术和直角坐标机器人技术，完成细胞的跟踪及复苏转移，完全解决人工操作带来的问题。使得在细胞治疗过程中细胞制剂产品更安全，生产更高效。

发明内容

本发明就是提供一种全自动细胞复苏转移工作站，可以在洁净度满足规范要求的工作舱内自动化完成冻存细胞的复苏、清洗、并转移到生物容器中，还能实现对工作站内工作舱以及物料的自动化消毒，完成细胞复苏过程记录及细胞转移前后的电子信息化跟踪。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种全自动细胞复苏转移工作站，其包括：

物料舱，其中集成了消毒器、自动启闭舱门、轨道叉车，对细胞复苏及转移工作中用到的全部物料进行消毒并转运到工作舱；

工作舱，其中集成了消毒器、风扇、空气过滤装置、直角坐标机器人、机械爪、移液器、旋盖装置、干式温育器、嵌入式离心机、RFID读数器；自动化完成细胞的复苏与转移工作。

托盘，承载细胞冻存管、离心管、吸头、生物容器、培养液瓶、废液瓶等物料；

上述两个舱体依次密封连接成密闭的空间，以构成封闭的进料、处理、出料环境；相邻的舱体间具有电动启闭的舱门，轨道叉车可以将托盘及物料在两个舱体内转运。各工作模块都由嵌入式计算机统一控制；

本发明的有益效果是：

所述自带消毒器的两个舱体结构设计，以及工作舱中的空气过滤装置，可以杜绝环境中可能存在的细菌或病毒对被处理细胞的污染；所述工作舱中集成直角坐标机器人、机械爪、移液器、旋盖装置、干式温育器、嵌入式离心机，并由嵌入式计算机统一控制的设计，可以实现对细胞复苏和移液的自动化操作，可以通过修改软件程序，满足对不同种类细胞的不同工艺处理要求；所述工作舱中集成RFID读数器，可以读取每个物料上预先粘贴的电子标签，实现跟踪记录细胞复苏和移液的全过程，该信息可以统一上传到上一级电子信息系统进行管理。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述消毒器是一种紫外线灯以及臭氧消毒器和过氧化氢消毒器组合装置；

采用上述进一步方案的有益效果是： 多种手段消毒杀菌，确保细胞在复苏和移液过程中不被污染。

进一步，所述干式温育器是一种金属浴，与细胞冻存管接触部分的金属表面粘贴一层导热硅胶材料；

采用上述进一步方案的有益效果是：增加热交换效率，使得固态细胞可以在更短的时间内复苏到液态，有利于提高复苏细胞的活性。

进一步，所述嵌入式离心机采用伺服电机驱动；

采用上述进一步方案的有益效果是：能够精确控制离心机转子的启停位置，从而控制和跟踪细胞被转移的位置，将细胞冻存管、离心管、生物容器三者精确匹配。

进一步，所述托盘在细胞冻存管放置位置设计有干冰槽，预埋有干冰；

采用上述进一步方案的有益效果是：多个细胞冻存管可以直接从氮罐或低温冰箱中取出并直接放置在托盘上，确保细胞在被放置到干式温育器复苏之前依旧在低温状态下保存，从而降低细胞的死亡率。

附图说明

图1为本发明结构主视图；

图2为本发明物料舱结构示意图；

图3为本发明工作舱结构示意图；

图4为本发明托盘结构示意图；

在图1中，1、物料舱，2、工作舱，3、托盘，4、嵌入式计算机。

在图2中，11、物料舱舱门，12、消毒器，13、自动启闭舱门，14、轨道叉车。

在图3中，21、消毒器，22、风扇，23、空气过滤装置，241、直角坐标机器人X轴，242、直角坐标机器人Y轴，243、直角坐标机器人Z轴A，244、直角坐标机器人Z轴B，25、机械爪，26、移液器，27、旋盖装置，28、干式温育器，29、嵌入式离心机，30、RFID读数器。

在图4中，31、细胞冻存管，32、离心管，33、吸头，34、生物容器，35、培养液瓶，36、废液瓶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图所示，一种全自动细胞复苏转移工作站，其包括：物料舱1，工作舱2，托盘3，嵌入式计算机4。

所述物料舱1包括方便操作人员开启关闭的所述物料舱舱门11，所述物料舱舱门11周边安装有密封条，关闭时可以隔绝舱体内外空气流通；中间开有玻璃窗，作为实验观察窗口；所述物料舱1内部上方安装有所述消毒器12，是一种紫外线灯以及臭氧消毒器和过氧化氢消毒器组合装置，可以对所述物料舱1内部进行整体消毒；所述物料舱1与所述工作舱2之间安装有所述自动启闭舱门13，所述自动启闭舱门13周边安装有密封条，关闭时可以隔绝所述物料舱1与所述工作舱2之间的空气流通；所述物料舱1底部安装有所述轨道叉车14，由步进电机、驱动轮、齿条、导轨、滑块组成的传动系统驱动，实现在所述物料舱1内部往复直线运动；

所述工作舱2上层安装有所述空气过滤装置23、所述风扇22、所述消毒器21；所述消毒器21是一种紫外线灯以及臭氧消毒器和过氧化氢消毒器组合装置，可以对所述工作舱2内部进行整体消毒；

所述工作舱2中层安装有所述直角坐标机器人X轴241；所述直角坐标机器人Y轴242安装在所述直角坐标机器人X轴241上；所述直角坐标机器人Z轴A243和所述直角坐标机器人Z轴B244分别安装在所述直角坐标机器人Y轴242的两侧，直角坐标机器人各轴都由步进电机、驱动轮、齿条、导轨、滑块组成的传动系统驱动；所述机械爪25安装在所述直角坐标机器人Z轴B244下端；所述移液器26安装在所述直角坐标机器人Z轴A243下端；

所述工作舱2工作台面上安装有所述旋盖装置27， 由步进电机、驱动轮、齿条、花键轴、导轨、滑块组成的传动系统驱动，实现对容器的夹持、开盖和闭盖操作；工作台上还安装有所述RFID读数器30。

所述工作舱2下层安装有所述干式温育器28和所述嵌入式离心机29；具体的，所述干式温育器28是一种金属浴，与细胞冻存管接触部分的金属表面粘贴一层导热硅胶材料；具体的，所述嵌入式离心机29由伺服电机驱动。

所述托盘3上放置有细胞冻存管31、离心管32、吸头33、生物容器34、培养液瓶35、废液瓶36、干冰37；具体的，所述细胞冻存管31位置处设计有干冰槽，预埋干冰后可以防止细胞冻存管快速解冻。

本发明具体操作过程如下：

1，操作人员将生物容器34、培养液瓶35、废液瓶36、吸头33、离心管32依次放置在托盘3上。

2，将干冰37放置到托盘3上的干冰槽中并封口。

3，将细胞冻存管31放置到托盘3上。

4，打开物料舱舱门11，将放置了全部物料的托盘3放置在轨道叉车14上，并关闭物料舱舱门11。

5，通过嵌入式计算机4中安装的控制软件，选择处理相应细胞的流程，确认后启动工作站工作。

6，物料舱1内集成的消毒器12对物料舱1内部进行消毒。

7，消毒后，自动启闭舱门13开启，轨道叉车14将托盘3及物料运输到工作舱2中，轨道叉车14退回物料舱1，自动启闭舱门13关闭。

8，工作舱2中的风扇22开始工作，向工作舱2不断输入通过空气过滤装置23后被净化的空气，并保持工作舱2内处于正压状态。

9，RFID读数器30读取全部物料信息，并保存到嵌入式计算机4中。

10，工作舱2中的机械爪25在直角坐标机器人的驱动下，抓取培养液瓶35，并移动到旋盖装置27位置。

11，旋盖装置27打开培养液瓶35的盖子。

12，机械爪25抓取离心管32，并移动到旋盖装置27位置。

13，旋盖装置27打开离心管32的盖子。

14，移液器26在直角坐标机器人的驱动下，从吸头盒中安装一次性吸头33，从培养液瓶35中吸取适量培养液并加入到离心管32中，并将使用过的吸头33丢弃回吸头盒。

15，机械爪25抓取细胞冻存管31并放置到干式温育器28中。

16，细胞快速解冻后，机械爪25将细胞冻存管31转移到旋盖装置27位置。

17，旋盖装置27打开细胞冻存管31的盖子。

18，移液器26从吸头盒中安装一次性吸头33，从细胞冻存管31中吸取全部液体加入到离心管32中，并将使用过的吸头33丢弃。

19，旋盖装置27旋紧闭合离心管32盖。

20，机械爪25抓取离心管32并放置到嵌入式离心机29中。

21，嵌入式离心机29低速旋转设定的时间。

22，嵌入式离心机29工作同时，机械爪25抓取生物容器34并移动到旋盖装置27的位置。

23，旋盖装置27打开生物容器34的盖子。

24，移液器26从吸头盒中安装一次性吸头33，从培养液瓶35中吸取适量培养液加入到生物容器34中，并将使用过的吸头33丢弃。

25，嵌入式离心机29停止后，机械爪25从嵌入式离心机29抓取离心管32并移动到旋盖装置27位置。

26，旋盖装置27打开离心管32的盖子。

27，移液器26从吸头盒中安装一次性吸头33，从离心管32中吸取上清液并移液到废液瓶36中，并将使用过的吸头33丢弃。

28，移液器26从吸头盒中安装一次性吸头33，从离心管32中吸取剩余的全部液体并移液到生物容器34中，并将使用过的吸头33丢弃。

29，旋盖装置27旋紧生物容器34的盖子。

30，机械爪25将生物容器34移动回原来在托盘3上的位置。

31，将培养液瓶35、离心管32、细胞冻存管31依次盖盖后移动回原来在托盘3上的位置。

32，如果有多个细胞冻存管31需要处理，重复以上操作过程。

33，完成所有处理工作后，自动启闭舱门13开启，轨道叉车14将托盘3运输到物料舱1，自动启闭舱门13关闭。

34，嵌入式计算机4报警提示完成工作，操作人员打开物料舱门11，将托盘3及所有物料取出，并关闭物料舱门11。

35，工作舱2中的消毒器21对工作舱2内部进行消毒处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全自动细胞复苏转移工作站，其特征在于：由物料舱、工作舱和多功能托盘组成；物料舱中集成了消毒器、自动启闭舱门、轨道叉车，对细胞复苏及转移工作中用到的全部物料进行消毒并转运到工作舱；工作舱中集成了消毒器、风扇、空气过滤装置、直角坐标机器人、机械爪、移液器、旋盖装置、干式温育器、嵌入式离心机、RFID读数器，自动化完成细胞的复苏与转移工作；托盘用来承载细胞冻存管、离心管、吸头、生物容器、培养液瓶、废液瓶；上述物料舱与工作舱连接成密闭的空间，以构成封闭的进料、处理、出料环境；相邻的舱体间具有电动启闭的舱门，轨道叉车可以将托盘及物料在两个舱体内转运；各工作模块都由嵌入式计算机统一控制。

2.根据权利要求1所述的一种全自动细胞复苏转移工作站，其特征在于：所述消毒器是一种紫外线灯以及臭氧消毒器和过氧化氢消毒器组合装置。

3.根据权利要求1所述的一种全自动细胞复苏转移工作站，其特征在于：所述干式温育器是一种金属浴，与细胞冻存管接触部分的金属表面粘贴一层导热硅胶材料。

4.根据权利要求1所述的一种全自动细胞复苏转移工作站，其特征在于：所述嵌入式离心机采用伺服电机驱动。

5.根据权利要求1所述的一种全自动细胞复苏转移工作站，其特征在于：所述托盘在细胞冻存管放置位置设计有干冰槽，预埋有干冰。

Images