CN211972362U - 一种全自动细胞制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全自动细胞制备系统，包括管路系统、控制器以及蠕动泵、离心模块和培育模块，管路系统通过分支连接多个介质袋，离心模块用于将待离心的介质进行高速密度梯度离心后自动分离提取和转存到介质袋中，再选取所需组份输送至培育模块；培育模块内置体积可调的细胞培养容器，用于对离心模块离心后获得的目标细胞进行培养。本实用新型将离心工站和培养工站分开，由离心模块完成细胞的离心，由培育模块完成细胞的培养，独立作业可以兼顾分离和培养各自对体积的要求；培育模块内置体积可调的细胞培养容器，从而可根据实际需要调整体积或选择合适体积的细胞培养袋，不受离心模块的限制，从而大大提高了细胞的制备效率。

Description

一种全自动细胞制备系统

技术领域

本实用新型涉及细胞制备技术领域，具体是一种全自动细胞制备系统。

背景技术

细胞制备是指科研技术人员运用相对成熟的细胞培养方案制作出高纯度的目的细胞终制品，通过功能和质量检测后可直接应用于科研和临床领域的过程。在细胞制备和细胞培养过程中，必须对制备或培养的细胞进行包括各类外源因子的检测、细胞形态学的检查、细胞数量、细胞活性、细胞表型的分析等代表细胞制备或培养质量的各项检测，确保细胞在制备培养过程中和最终收集利用时是无污染、高纯度、高活性的有效细胞。

传统的细胞制备方式为在洁净实验室内通过科研人员采用培养瓶或培养皿进行手工培养，为了培养大量的细胞，需要有高水平操作的技术人员，花费大量的时间，还需要大量的培养瓶和培养空间，培养效率低，无法实现大规模生产。市场上虽然也有一些自动化细胞制备设备，但是这些设备中普遍存在一个较大的缺陷：分离和培养均在分离培养罐中进行，无法兼顾分离和培养对体积的要求，导致培养体积受到极大的限制，如德国美天旎系列的细胞制备系统最大的培养体积只有250ml，大大降低了细胞的制备效率。因此，有必要设计一种新型的全自动细胞制备系统。

实用新型内容

本实用新型针对所要解决的技术问题，提供一种全自动细胞制备系统，通过将分离与培养工站分开进行，实现培养体积的灵活调整，大大提高了细胞制备的效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种全自动细胞制备系统，包括管路系统、控制器以及通过所述管路系统分别连接的蠕动泵、离心模块和培育模块，其中，

所述管路系统通过多条分支管路分别连接多个介质袋，每条所述分支管路上均连接有夹管阀，所述蠕动泵、夹管阀、离心模块及培育模块均电连接到所述控制器，所述蠕动泵在所述控制器作用下动作为所述管路系统中的介质提供驱动力；

所述离心模块用于将由介质袋转入的待离心的介质进行高速密度梯度离心后自动分离提取和转存到所述介质袋中，再选取所需组份输送至培育模块；所述培育模块内置体积可调的细胞培养容器，用于对所述离心模块离心后获得的目标细胞进行培养。

进一步的，所述细胞制备系统还包括通过管路系统分别与所述离心模块连通的磁分选模块和计数模块，所述磁分选模块用于对目标细胞进行分选，所述计数模块用于对细胞计数以及形态观测，所述离心模块和计数模块分别连接到控制器。

进一步的，所述夹管阀为电磁阀，每个所述电磁阀自动控制一个管路的通断。

进一步的，所述细胞制备系统还包括设置在管路系统中的流量传感器，用以监测各个管路中的流量并将信号传输至所述控制器。

进一步的，所述离心模块包括相互配合的离心驱动组件和离心舱组件，所述离心驱动组件用于将待离心的介质进行高速密度梯度离心分离出所需组份，所述离心舱组件用于为所述离心驱动组件的离心作业提供封闭的隔离场所。

进一步的，所述离心驱动组件包括与所述离心舱组件固定连接的圆盘底板，所述圆盘底板上固定安装有离心电机，所述离心电机的动力输出轴固定连接内置于所述离心舱组件中的样品罐。

进一步的，所述离心舱组件包括相互配合的离心舱和离心翻盖。

进一步的，所述细胞制备系统还包括机架、安装在所述机架一侧的扫码枪以及安装在所述机架竖板上的人机界面和报警器，所述扫码枪、人机界面和报警器分别连接到所述控制器。

进一步的，所述圆盘底板与机架连接处设置有减震垫。

进一步的，所述培育模块包括相互配合的培育舱和培育翻盖。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处是：

一、本实用新型提供的全自动细胞制备系统通过管路系统将介质袋、离心模块、培育模块、计数模块、磁分选模块进行有序连通，并配合控制器、蠕动泵、夹管阀和流量传感器等器件的使用实现各类介质的输送、回收和精确控制，实现高度集成化和全自动化。全自动化生产可确保每一批细胞都是在同等标准条件下制备，保证细胞质量的稳定性、均一性、实验结果的可重复性，并具备实现大规模生产的条件。

二、本实用新型将离心工站和培养工站分开，由离心模块完成细胞的离心，由培育模块完成细胞的培养，独立作业可以兼顾分离和培养各自对体积的要求；培育模块内置体积可调的细胞培养容器，从而可根据实际需要调整体积或选择合适体积的细胞培养袋，不受离心模块的限制，从而大大提高了细胞的制备效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型所述全自动细胞制备系统的结构示意图；

图2是离心模块的结构示意图；

图3是图2的全剖视图；

图4是离心舱组件的结构示意图；

图5是离心驱动组件的结构示意图；

图6是培育模块的结构示意图；

1、介质袋；2、管路系统；3、夹管阀；4、流量传感器；5、人机界面；6、报警器；7、磁分选模块；8、培育模块；9、扫码枪；10、蠕动泵；11、计数模块；12、离心模块；13、机架；14、离心驱动组件；15、离心舱组件；16、离心舱；17、离心翻盖；18、圆盘底板；19、离心电机；20、减震垫；21、样品罐；22、培育舱；23、培育翻盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1所示的一种全自动细胞制备系统，包括机架13以及分别安装在所述机架13上的多个介质袋1、管路系统2、多个夹管阀3、多个流量传感器4、人机界面5、报警器6、磁分选模块7、培育模块8、扫码枪9、蠕动泵10、计数模块11、离心模块12和控制器，其中，所述管路系统2通过多条分支管路分别连通介质袋1、磁分选模块7、培育模块8、蠕动泵10、计数模块11和离心模块12，实现各类组份的输送、回收和精确控制；多个所述夹管阀3、多个所述流量传感器4、人机界面5、报警器6、磁分选模块7、培育模块8、扫码枪9、蠕动泵10、计数模块11、离心模块12分别连接到控制器，实现各组成单元的交互和控制。

在本实施例中，所述控制器采用PLC控制器，PLC控制器内设有根据细胞全自动培养过程所预先设计的各个模块的逻辑指令输出程序，实现整个细胞制备系统的自动运行。

所述介质袋1用于存储血液或组织液、分离液、生理盐水等，也可以用于存储或中转工艺工程中输出的各类液体；所述管路系统2可以根据需要进行设计；所述蠕动泵10在所述控制器作用下动作为所述管路系统2中的介质提供驱动力；所述离心模块12用于将由介质袋1转入的待离心的介质进行高速密度梯度离心后自动分离提取和转存到所述介质袋1中，再选取所需组份输送至培育模块8；所述培育模块8内置体积可调的细胞培养容器，用于对离心后获得的目标细胞进行培养；所述磁分选模块7用于对目标细胞进行分选，分选出非目标细胞；所述计数模块11用于对细胞计数以及形态观测；所述流量传感器4用以监测各个管路中的流量并将信号传输至所述控制器。

如图6所示，所述培育模块8包括相互配合的培育舱22和培育翻盖23，培育翻盖23可相对于培育舱22转动0～180°，为了方便调节培育容器的体积，在所述培育模块8内置体积可调的细胞培养容器，当需要改变培育容器的体积时，在本实施例中，可手动或通过控制器控制丝杆或气缸带动隔板自动调节细胞培养容器的体积大小。

作为优选，所述夹管阀3为电磁阀并能接收控制器的指令动作，每个所述电磁阀自动控制一个管路的通断，实现自动化控制，夹管阀3的具体连接方式以及位置根据实际需要进行调整和设计，满足为管路系统2中的各个管路中的介质流动提供动力即可。

如图2至图3所示，所述离心模块12包括相互配合的离心驱动组件14和离心舱组件15，所述离心驱动组件14用于将待离心的介质进行高速密度梯度离心分离出所需组份，所述离心舱组件15用于为所述离心驱动组件14的离心作业提供封闭的隔离场所并提供各类用于监测的光学器件和传感器。

更具体的，如图5所示，所述离心驱动组件14包括与所述离心舱组件15固定连接的圆盘底板18，所述圆盘底板18上固定安装有离心电机19，所述离心电机19的动力输出轴固定连接内置于所述离心舱组件15中的样品罐21，待离心介质在样品罐21中进行高速密度梯度离心。

更具体的，如图4所示，所述离心舱组件15包括相互配合的离心舱16和离心翻盖17，离心翻盖17可相对于离心舱16转动0～180°。

作为优选，所述圆盘底板18与机架13连接处设置有减震垫20，可以有效降低细胞制备过程中因离心电机19驱动引起的震动，从而提高离心效果。

本实用新型所述全自动细胞制备系统的具体使用过程是：启动电源，通过自动或手动调节培育舱22中细胞培养容器的体积大小，通过人机界面5操作启动自动程序，手持扫码枪9对包装在介质袋1中的各类物料进行识别并通过人机界面5进行确认，与内置程序进行交互。介质袋1将血液或组织液按照定时、定量、定速等既定程序控制参数进入到离心模块12的样品罐21中进行高速密度梯度离心，并通过设定的程序和图像算法，进行自动分离提取和转存到介质袋1中，排出样品罐21中的废液后，再转回至离心模块12的样品罐21中进行磁珠孵育，孵育完成后经介质袋1转送至培育模块8的培育舱22中，更具体为培育舱22中体积可调的细胞培养容器完成培养，并通过计数模块11实现自动计数和持续监控，而后经介质袋1转送至离心模块12完成浓缩，并转送至磁分选模块7进行分选，最终获取目标细胞，整个过程的液体转移由蠕动泵10提供动力，至此，完成细胞制备。

实施例二

如附图1至图6所示的另一种全自动细胞制备系统，包括机架13以及分别安装在所述机架13上的多个介质袋1、管路系统2、多个夹管阀3、多个流量传感器4、人机界面5、报警器6、磁分选模块7、培育模块8、扫码枪9、蠕动泵10、计数模块11、离心模块12和控制器，其中，所述管路系统2通过多条分支管路分别连通介质袋1、磁分选模块7、培育模块8、蠕动泵10、计数模块11和离心模块12，实现各类组份的输送、回收和精确控制；多个所述夹管阀3、多个所述流量传感器4、人机界面5、报警器6、磁分选模块7、培育模块8、扫码枪9、蠕动泵10、计数模块11、离心模块12分别连接到控制器，实现各组成单元的交互和控制。

所述介质袋1用于存储血液或组织液、分离液、生理盐水等，也可以用于存储或中转工艺工程中输出的各类液体；所述管路系统2可以根据需要进行设计；所述蠕动泵10在所述控制器作用下动作为所述管路系统2中的介质提供驱动力；所述离心模块12用于将待离心的介质进行高速密度梯度离心后自动分离提取和转存到所述介质袋1中，再选取所需组份输送至培育模块8；所述培育模块8内置体积可调的细胞培养容器，用于对离心后获得的目标细胞进行培养；所述磁分选模块7用于对目标细胞进行分选，分选出非目标细胞；所述计数模块11用于对细胞计数以及形态观测；所述流量传感器4用以监测各个管路中的流量并将信号传输至所述控制器。

与实施例一的区别是：本实施例是通过更换不同体积的细胞培养袋来实现细胞培养容器的体积可调，省去了清洗和调节培养容器体积的环节，其他使用过程和原理与实施例一相同。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种全自动细胞制备系统，其特征在于：包括管路系统(2)、控制器以及通过所述管路系统(2)分别连接的蠕动泵(10)、离心模块(12)和培育模块(8)，其中，

所述管路系统(2)通过多条分支管路分别连接多个介质袋(1)，每条所述分支管路上均连接有夹管阀(3)，所述蠕动泵(10)、夹管阀(3)、离心模块(12)及培育模块(8)均电连接到所述控制器，所述蠕动泵(10)在所述控制器作用下动作为所述管路系统(2)中的介质提供驱动力；

所述离心模块(12)用于将由介质袋(1)转入的待离心的介质进行高速密度梯度离心后自动分离提取和转存到所述介质袋(1)中；所述培育模块(8)内置体积可调的细胞培养容器，用于对所述离心模块(12)离心后获得的目标细胞进行培养。

2.根据权利要求1所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述细胞制备系统还包括通过管路系统(2)分别与所述离心模块(12)连通的磁分选模块(7)和计数模块(11)，所述磁分选模块(7)用于对目标细胞进行分选，所述计数模块(11)用于对细胞计数以及形态观测；所述离心模块(12)和计数模块(11)分别连接到控制器。

3.根据权利要求2所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述夹管阀(3)为电磁阀，每个所述电磁阀自动控制一个管路的通断。

4.根据权利要求3所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述细胞制备系统还包括设置在管路系统(2)中的流量传感器(4)，用以监测各个管路中的流量并将信号传输至所述控制器。

5.根据权利要求1所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述离心模块(12)包括相互配合的离心驱动组件(14)和离心舱组件(15)，所述离心驱动组件(14)用于将待离心的介质进行高速密度梯度离心分离出所需组份，所述离心舱组件(15)用于为所述离心驱动组件(14)的离心作业提供封闭的隔离场所。

6.根据权利要求5所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述离心驱动组件(14)包括与所述离心舱组件(15)固定连接的圆盘底板(18)，所述圆盘底板(18)上固定安装有离心电机(19)，所述离心电机(19)的动力输出轴固定连接内置于所述离心舱组件(15)中的样品罐(21)。

7.根据权利要求5所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述离心舱组件(15)包括相互配合的离心舱(16)和离心翻盖(17)。

8.根据权利要求6所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述细胞制备系统还包括机架(13)、安装在所述机架(13)一侧的扫码枪(9)以及安装在所述机架(13)竖板上的人机界面(5)和报警器(6)，所述扫码枪(9)、人机界面(5)和报警器(6)分别连接到所述控制器。

9.根据权利要求8所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述圆盘底板(18)与机架(13)连接处设置有减震垫(20)。

10.根据权利要求8或9所述的一种全自动细胞制备系统，其特征在于：所述培育模块(8)包括相互配合的培育舱(22)和培育翻盖(23)。

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