CN108441407B - 一种细胞自动纯化冻存装置 - Google Patents

Abstract

一种细胞自动纯化冻存装置，本发明属于生物技术领域，它要解决目前在分离样本时手动操作步骤频繁，易导致细胞污染、细胞易被损伤而影响生物学效果等缺陷。该细胞自动纯化冻存装置包括纯化冻存箱、液袋架、截止阀、蠕动泵、混悬分离装置和推注装置，纯化冻存箱的左侧为电控纯化区，纯化冻存箱的右侧为冻存区，电控纯化区的中部箱壁上设置有多个蠕动泵和一个混悬分离装置，电控纯化区的下部设置有推注装置，在液袋架上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连接的输注管经截止阀夹载在蠕动泵内，冻存区的箱体内预混匀平台上放置有冻存袋和热合装置。本发明细胞自动纯化冻存装置实现了多功能自动化，提高操作精确性和减少生物性污染风险。

Description

一种细胞自动纯化冻存装置

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种细胞自动纯化和程序冻存，用于细胞分离、提取以及程序冻存的控制装置。

背景技术

随着生物治疗技术的发展，细胞纯化技术也逐渐优化和发展，从最初的传统离心机通过相应转速的控制，达到细胞分层分离的目的，到目前发展的整套无菌管路通过离心杯高速离心，将细胞成分分离到边缘，从而分离出所需成分，但分离速度慢、噪音大、细胞损失多，人为干预多以及制备稳定性差。

程控降温技术是将需要超低温冻存的样本，采用温控技术和液氮分散技术，安全可靠的控制温变速率进行程序冻存，广泛应用于农、医、基础生物研究等各个领域中，用于淋巴细胞、组织库、干细胞、骨髓细胞、肿瘤细胞、动、植物细胞、心肌细胞等的冻存，然而目前使用中需要提前预冷，细胞冻存预处理和转移等程序，而且由于血浆分层，容易出现检测探头未完全浸入血浆中，导致检测数据异常，进而导致冻存曲线不真实，影响细胞活率，造成人力、物力等的不必要浪费，增加生产成本。

因此，本领域还需要从集成化、智能化方式进行细胞纯化与冻存，包括血浆、红细胞、血小板等选择性富集干细胞或其他细胞，同时实现自动化分离纯化，保持无菌、细胞存活力以及再生和细胞活性的冻存装置。

发明内容

本发明目的在于从液态生物制品中纯化干细胞或其他细胞并自动程序冻存，克服目前在分离样本时手动操作步骤频繁，易导致细胞污染、细胞易被损伤而影响生物学效果等缺陷，而提供一种减少开放式操作避免样本被污染的细胞自动纯化冻存装置，以提高制备效率、减少样本污染和细胞活率。

本发明细胞自动纯化冻存装置包括纯化冻存箱、液袋架、截止阀、蠕动泵、混悬分离装置和推注装置，纯化冻存箱的左侧为电控纯化区，纯化冻存箱的右侧为冻存区，电控纯化区的上部为显示屏，电控纯化区的中部箱壁上设置有多个蠕动泵和一个混悬分离装置，电控纯化区的下部设置有推注装置，电控纯化区的侧箱壁上设置有多个截止阀，电控纯化区与冻存区之间开有连接管通道；

液袋架设置在纯化冻存箱的箱顶表面，在液袋架上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连通有输注管的一端，输注管经截止阀夹载在蠕动泵内，输注管的另一端与混悬分离装置的输入口相连，混悬分离装置底部侧壁的输出口通过第一连接管穿过连接管通道与冻存袋相连通，推注装置的出液口通过第二连接管穿过连接管通道与冻存袋相连通；

在冻存区的前箱壁上设置有开关门，冻存区的箱体内预混匀平台上放置有冻存袋和热合装置，第一连接管和第二连接管穿过热合装置的热合模具，冻存区内通过液氮使冻存袋内的纯化细胞冻存。

本发明涉及一种细胞自动纯化分离、冻存装置，该装置主要包括自动细胞纯化分离部分、细胞获取预混匀部分和(程序)冻存部分，所述自动细胞纯化分离部分位于自动纯化冻存装置左侧，细胞预混匀平台位于程序冻存区内，程序冻存部分的程序控制部分位于自动纯化冻存装置左侧上方，设置有液晶触控显示屏、电路板与各微电机、推注装置及各传感器连接，电路板上的MCU芯片输出信号，控制微电机带动蠕动泵步进正反向偏转，精确控制蠕动泵动作和推注装置的动作，控制输注管路液流定向流动，自动细胞纯化分离部分将细胞液流经过微孔混悬分离装置的分离，输送至预混匀部分，通过程序冻存部分进行程序冻存。

本发明所述的细胞自动纯化冻存装置包含以下有益效果：

1、本发明自动细胞纯化分离部分，液袋架上的液袋，经液晶触控显示屏内部预制程序调节截止阀控制输注管路的通断，再经蠕动泵和推注装置的加压，分别泵给微孔混悬分离装置和预混匀平台上的冻存袋中，实现多功能自动化，极大节省了体力物力，从而增加了细胞过滤效率、提高操作精确性和减少生物性污染风险。

2、本发明细胞获取预混匀部分设置有透视开关门，将与自动细胞纯化分离部分连接的冻存袋置于腔体内部预混匀平台上摇匀，液晶触控显示屏通过称量传感器计量并热合管路分离，MCU控制液氮控制器将液氮输入腔体内，通过超低温传感器的参数响应进行程序冷冻。可以通过不同成套塑料多联袋一起在微孔径混悬分离装置的作用下，实现血液成分纯化混匀，避免了因误操作引起的细胞的损失。

3、本发明程序冻存部分，将含有冻存液等液体通过输注管路输注到腔体内部预混匀平台上的冻存袋中混匀，液氮控制器将液氮由液氮输出口输入腔体内，通过超低温传感器的参数响应进行程序冷冻。在密闭的环境中，通过液氮间接程序控制内腔温度，并快速降温细胞，避免因传递、转移细胞的影响，确保操作者和细胞的保护。

4、本发明与现有技术相比，具有节省了人力、物力，操作精确，具有针对不同细胞特性进行高效滤过的优点。

附图说明

图1为本发明细胞自动纯化冻存装置的结构示意图；

图2为冻存区的结构示意图；

图3为混悬分离装置的结构示意图；

图4为混悬分离装置的俯视示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式细胞自动纯化冻存装置包括纯化冻存箱1、液袋架5、截止阀7、蠕动泵8、混悬分离装置9和推注装置10，纯化冻存箱1的左侧为电控纯化区，纯化冻存箱1的右侧为冻存区，电控纯化区的上部为显示屏6，电控纯化区的中部箱壁上设置有多个蠕动泵8和一个混悬分离装置9，电控纯化区的下部设置有推注装置10，电控纯化区的侧箱壁上设置有多个截止阀7，电控纯化区与冻存区之间开有连接管通道4；

液袋架5设置在纯化冻存箱1的箱顶表面，在液袋架5上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连通有输注管13的一端，输注管13经截止阀7夹载在蠕动泵8内，输注管13的另一端与混悬分离装置9的输入口9-5相连，混悬分离装置9底部侧壁的输出口9-6通过第一连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通，推注装置10的出液口通过第二连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通；

在冻存区的前箱壁上设置有开关门2，冻存区的箱体内预混匀平台3上放置有冻存袋和热合装置12，第一连接管和第二连接管穿过热合装置12的热合模具，冻存区内通过液氮使冻存袋内的纯化细胞冻存。

本实施方式冻存区内设置有液氮输出口，液氮通过该输出口流入冻存区内。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在预混匀平台3上设置有称重传感器。

本实施方式通过称重传感器测量冻存袋内细胞液重量，通过参数给定计量控制热合装置热合输注管路，使管路分离。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在冻存区内设置有温度传感器。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述的推注装置10为微量注射泵。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是多个截止阀7竖直排列。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是推注装置10内装有冻存液。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是混悬分离装置9包括圆柱外壳9-1、驱动轴9-2、十字叶轮9-3、纤维滤膜9-4、输入口9-5、输出口9-6和废弃细胞排出口9-7，纤维滤膜9-4呈圆筒形套设在圆柱外壳9-1内，圆柱外壳9-1的内壁与纤维滤膜9-4之间形成过滤腔9-8，圆柱外壳9-1的壳内顶部设置有十字叶轮9-3，驱动轴9-2与十字叶轮9-3相连接并从圆柱外壳9-1的壳顶穿出，输入口9-5设置在圆柱外壳9-1的壳体侧壁上部并与纤维滤膜9-4围成的内腔相连通，输出口9-6设置在圆柱外壳9-1的壳体侧壁下部，废弃细胞排出口9-7竖直设置在圆柱外壳9-1的底壳上。

本实施方式中的驱动轴由电机驱动旋转，细胞液从输入口进入纤维滤膜围成的内腔中，旋涡旋转使细胞通过纤维滤膜，进入纤维滤膜与透明外壳形成的空腔内并通过浓缩细胞输出口输注至冻存袋中，输出口沿着圆柱外壳的径向，废弃细胞排出口与纤维滤膜内腔相通，废弃细胞无法通过纤维滤膜在旋转力的作用下经废弃细胞排出口回收到废液袋中。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是混悬分离装置9的废弃细胞排出口9-7通过输注管13与废液回收袋相连通。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是混悬分离装置9中的纤维滤膜9-4是由多层纤维素纳米纤维叠加而成。

本实施方式纤维滤膜的孔径可制作为2～10微米之间，以适应红细胞、白细胞及粒细胞等不同细胞滤过的需要。

实施例：本实施例细胞自动纯化冻存装置包括纯化冻存箱1、液袋架5、截止阀7、蠕动泵8、混悬分离装置9和推注装置10，纯化冻存箱1的左侧为电控纯化区，纯化冻存箱1的右侧为冻存区，电控纯化区的上部为液晶触控显示屏6，电控纯化区的中部箱壁上设置有多个蠕动泵8和一个混悬分离装置9，电控纯化区的下部设置有推注装置10，电控纯化区的侧箱壁上设置有多个截止阀7，电控纯化区与冻存区之间开有连接管通道4；

液袋架5设置在纯化冻存箱1的箱顶表面，在液袋架5上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连通有输注管13的一端，输注管13经截止阀7夹载在蠕动泵8内，输注管13的另一端与混悬分离装置9的输入口9-5相连，混悬分离装置9底部侧壁的输出口9-6通过第一连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通，推注装置10的出液口通过第二连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通，在连接管通道4内填充有聚酯纤维棉以隔绝液氮和保温；

在冻存区的前箱壁上设置有开关门2，冻存区的箱体内预混匀平台3上放置有冻存袋和热合装置12，所述的预混匀平台3为震荡或摇动平台，第一连接管和第二连接管穿过热合装置12的热合模具，液氮通过液氮口11进入冻存区内使冻存袋内的纯化细胞冻存。

本实施例中自动纯化过程如下：

一、在液袋架5上挂设有生理盐水袋(右侧)，生理盐水袋的底部连通有输注管，输注管经过截止阀夹载在蠕动泵内，输注管的另一端与混悬分离装置9的输入口9-5相连，混悬分离装置9底部侧壁的输出口9-6通过第三连接管经蠕动泵和截止阀与废液回收袋相连通，清洗液对混悬分离装置9进行清洗、充填。

二、在液袋架5上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连通有输注管13的一端，输注管13经截止阀7夹载在蠕动泵8内，输注管13的另一端与混悬分离装置9的输入口9-5相连，混悬分离装置9底部侧壁的输出口9-6通过第一连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通，推注装置10的出液口通过第二连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通；

三、根据第二步中混悬分离装置9底部侧壁的输出口9-6通过第一连接管穿过连接管通道4与冻存袋相连通，该底部侧壁的输出口9-6并联一路将未完全纯化细胞通过第四连接管经蠕动泵和截止阀回输至细胞存储袋中，再次进入混悬分离装置9纯化分离。

本实施例中自动冻存过程如下：

一、在自动纯化过程开始，MCU控制液氮控制器将液氮输入腔体内，通过超低温传感器的参数响应进行程序冷冻，在纯化过程中至称重传感器测量冻存袋内细胞液重量符合冻存重量前，冻存腔体内保持4℃；

二、当在纯化过程中至称重传感器测量冻存袋内细胞液重量符合冻存重量后，自动纯化过程停止并进行管道冲洗，通过参数给定计量控制热合装置热合输注管路，使管路分离，此时置于腔体内部预混匀平台上冻存袋再保持4℃下10分钟，接着MCU控制液氮控制器将液氮输入腔体内并保持>-20℃下25分钟，最后液氮控制器将液氮输入腔体内以-1～-3℃/分钟的速度由室温降至-80℃以下并保持。

Claims (8)

1.一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于该细胞自动纯化冻存装置包括纯化冻存箱(1)、液袋架(5)、截止阀(7)、蠕动泵(8)、混悬分离装置(9)和推注装置(10)，纯化冻存箱(1)的左侧为电控纯化区，纯化冻存箱(1)的右侧为冻存区，电控纯化区的上部为显示屏(6)，电控纯化区的中部箱壁上设置有多个蠕动泵(8)和一个混悬分离装置(9)，电控纯化区的下部设置有推注装置(10)，电控纯化区的侧箱壁上设置有多个截止阀(7)，电控纯化区与冻存区之间开有连接管通道(4)；

液袋架(5)设置在纯化冻存箱(1)的箱顶表面，在液袋架(5)上挂设有细胞存储袋，细胞存储袋的底部连通有输注管(13)的一端，输注管(13)经截止阀(7)夹载在蠕动泵(8)内，输注管(13)的另一端与混悬分离装置(9)的输入口(9-5)相连，混悬分离装置(9)底部侧壁的输出口(9-6)通过第一连接管穿过连接管通道(4)与冻存袋相连通，推注装置(10)的出液口通过第二连接管穿过连接管通道(4)与冻存袋相连通；

在冻存区的前箱壁上设置有开关门(2)，冻存区的箱体内预混匀平台(3)上放置有冻存袋和热合装置(12)，第一连接管和第二连接管穿过热合装置(12)的热合模具，冻存区内通过液氮使冻存袋内的纯化细胞冻存；

其中混悬分离装置(9)包括圆柱外壳(9-1)、驱动轴(9-2)、十字叶轮(9-3)、纤维滤膜(9-4)、输入口(9-5)、输出口(9-6)和废弃细胞排出口(9-7)，纤维滤膜(9-4)呈圆筒形套设在圆柱外壳(9-1)内，圆柱外壳(9-1)的内壁与纤维滤膜(9-4)之间形成过滤腔(9-8)，圆柱外壳(9-1)的壳内顶部设置有十字叶轮(9-3)，驱动轴(9-2)与十字叶轮(9-3)相连接并从圆柱外壳(9-1)的壳顶穿出，输入口(9-5)设置在圆柱外壳(9-1)的壳体侧壁上部并与纤维滤膜(9-4)围成的内腔相连通，输出口(9-6)设置在圆柱外壳(9-1)的壳体侧壁下部，废弃细胞排出口(9-7)竖直设置在圆柱外壳(9-1)的底壳上。

2.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于在预混匀平台(3)上设置有称重传感器。

3.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于在冻存区内设置有温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于所述的推注装置(10)为微量注射泵。

5.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于多个截止阀(7)竖直排列。

6.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于推注装置(10)内装有冻存液。

7.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于混悬分离装置(9)的废弃细胞排出口(9-7)通过输注管(13)与废液回收袋相连通。

8.根据权利要求1所述的一种细胞自动纯化冻存装置，其特征在于是混悬分离装置(9)中的纤维滤膜(9-4)是由多层纤维素纳米纤维叠加而成。

Images