一种模块式多功能细胞工作站

一种模块式多功能细胞工作站
技术领域

本发明涉及细胞培养装置技术领域，具体是涉及一种模块式多功能细胞工作站。

背景技术

在细胞培养实验过程中，一般的细胞洁净工作层流标准都是通过生物安全柜，超净工作台来进行操作，虽然提供了百级层流或者万级层流，但由于在细胞培养，观察，离心等操作都在需要转移到外部进行操作或者转移出可控环境，因此细胞不能一直处于好的百级层流环境中，这样会对在外的细胞造成感染对整个细胞组织造成不可控的风险。

根据国际国内新的标准对这样的实验提出来更高的要求世界上最严格的EUGMP标准一致，如图4所示的表格；其中，A级净化要求静态和动态的颗粒数维持一致，由于生物安全柜是半开放式的操作系统，只能保证在百级层流环境下，但操作过程中，样品的进出会导致百级层流环境改变。因此，要达到A级洁净度的要求，必须在这样的全密闭工作站中进行。

干细胞研究正在持续升温，且不久的将来，临床转化将成为可能，为干细胞研究及临床转化提供了最高安全级别的设备，细胞在环境中可以快乐的生长，远离污染的困扰！细胞的生产以后将在多功能细胞工作站内进行，而且整个研究和生产过程将是在这样的工作站中完成。

而现有细胞实验室，需要大面积净化环境，需要更多的时间进行装修调试，需要投入成本建设，今后维护成本高等缺点，在原有细胞实验室实验过程中，细胞培养对实验室温湿度有很高的技术要求，在实验转移过程中容易产生感染，造成试剂，人员的不必要浪费。

因此，需要提供一种模块式多功能细胞工作站作为实验舱，可以在实验人员做完培养后，及时进入培养环境，对细胞培养给予有力的保护，简化的工作流程环境来满足使用需求，减少细胞治疗产品的准备和运行成本，同时满足各种监管机构(如FDA，EUP，USP)和行业标准(如GMP，FDA)。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种模块式多功能细胞工作站，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模块式多功能细胞工作站，包括细胞工作站主体，所述细胞工作站主体内分为观察室、A级操作室、缓冲室和A级洁净室，观察室内设置有显微镜，所述A级操作室内设置有培养箱，培养箱为三气培养箱，细胞工作站主体内设置有单向气流的负压操作区，细胞工作站主体上的气流入口安装有初效过滤器和高效过滤器一，细胞工作站主体上的气流出口安装有高效过滤器二。

作为本发明进一步的方案，所述观察室、A级操作室、缓冲室和A级洁净室任意组合使用。

作为本发明进一步的方案，所述显微镜为集成显微镜，细胞工作站主体上还安装有PLC控制屏；PLC控制屏与显微镜相连接，PLC控制屏连接以太网。

作为本发明进一步的方案，所述PLC控制屏的操作控制面板是一个15英寸彩色触摸屏，PLC控制屏的触摸屏前面有一个USB端口。

作为本发明进一步的方案，三气培养箱镶嵌式设置在A级操作室的实验仓内。

作为本发明进一步的方案，所述A级操作室内还安装有废物垃圾桶和离心机，废物垃圾桶的端口为一个快速传输端口，废物垃圾桶位于隔离物下方，并在培养箱和显微镜之间的工作区域内有一个开口，开口处设置为废物垃圾桶连接的端口。

作为本发明进一步的方案，所述观察室、A级操作室和A级洁净室上均安装有操作手套。

作为本发明进一步的方案，所述培养箱内设有CO 2气体浓度检测装置、O 2气体浓度检测以及温度检测装置，CO 2气体浓度检测装置为超声传感器，O 2气体浓度检测装置为电化学氧气传感器，温度检测装置为PT1000铂金薄膜电阻温度传感器。

综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的模块式多功能细胞工作站，采用洁净无污染全封闭式的设计，提供无菌的实验洁净环境，内部洁净级别可达A级，保证了细胞的个体精准化，可有效的防止样品交叉污染，集培养、操作、显微镜观察于一体，极大提高实验的效率和准确率，使得细胞实验室更快捷、更高效，并且在实验室细胞操作完成后，进入培养箱后，摘取培养箱放置培养区培养，然后工作站消毒处理后，装上提前预备好的培养箱进行下一批次实验，这样更能增加实验次数，提高效率，不像原有细胞实验室在等待十几天培养后，才能做下一批次实验，使实验工作安全高效。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为发明模块化智能细胞工作站的立面图。

图2为发明模块化智能细胞工作站的俯视图。

图3为发明模块化智能细胞工作站的过滤器安装示意图。

图4为EUGMP标准的空气洁净度等级标准表。

附图标记：1-培养箱、2-观察室、3-A级操作室、4-缓冲室、5-A级洁净室、6-操作手套、7-显微镜、8-废物垃圾桶、9-离心机、10-PLC控制屏、11-负压操作区、12-初效过滤器、13-高效过滤器一、14-高效过滤器二、15-细胞工作站主体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参见图1～图3，一种模块式多功能细胞工作站，包括细胞工作站主体15，所述细胞工作站主体15内分为观察室2、A级操作室3、缓冲室4和A级洁净室5，在本发明实施例中，观察室2、A级操作室3、缓冲室4和A级洁净室5可以任意组合使用，在细胞制备和细胞剥离培养等一系列过程中达到GMP实验室标准即可，每个部分的细胞工作站主体15底部还可以安装滚动脚轮，轻松实现移动，便于工作站的搬动与迁移。

本发明的细胞工作站主体15组成的细胞工作站主要是为了整合细胞培养、观察、操作(传代或换液)等模块，全部空间可进行氧气、二氧化碳、湿度和温度控制，在室内没有净化的空间里，做细胞实验，在模块化的环境设备里，提供A级的细胞实验效果，给细胞培养剥离提供一组或一套安全可靠的环境设备。

为了方便快速地观察细胞和组织样本，无需离开清洁区域，所述观察室2内设置有显微镜7，显微镜7采用集成显微镜；为了实时观察样品，所述细胞工作站主体15上还安装有PLC控制屏10；所述PLC控制屏10与显微镜7相连接，PLC控制屏10连接以太网，所有图像都保存在网络以供以后访问，通过PLC控制屏10可以查看所有图像。

如图1、图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述PLC控制屏10的操作控制面板是一个15英寸彩色触摸屏，可访问PC进行参数设置(由授权人员)和关键参数监控。显示器上也清楚地显示报警信息。

可视界面旨在以快速可靠的方式向用户提供所有必要的信息，从而实现最佳控制和安全。摆动监视器可以自由旋转，以始终为用户提供最佳的可视性。

所述PLC控制屏10内软件能够对用户定义的程序可视化，以降低错误风险。为了提高效率，程序可以使用两个踏板导航：不需要中断工作。

在本发明的一个实施例中，所述PLC控制屏10的触摸屏前面有一个USB端口，可预先设置条形码连接，以便最终实现材料和产品进出的数据记录。

所述A级操作室3内设置有培养箱1，培养箱1为三气培养箱，三气培养箱镶嵌式设置在A级操作室3的实验仓内；在本发明实施例中，所述培养箱1是一个定制设计的设备，适合于隔离环境，并连接到监控与数据采集系统，以监控所有控制参数；

所述A级操作室3内还安装有废物垃圾桶8和离心机9，在本发明实施例中，所述废物垃圾桶8的端口为一个快速传输端口，仅当端口关闭时才允许断开垃圾桶，并允许重新连接无菌垃圾桶，这样不会失去隔离装置和垃圾桶内部的无菌性；

其中，废物垃圾桶8位于隔离物下方，并在培养箱1和显微镜7之间的工作区域内有一个开口，开口处设置为废物垃圾桶8连接的端口。

所述缓冲室4用于传递物品，所述观察室2、A级操作室3和A级洁净室5上均安装有操作手套6，用于对细胞工作站主体15内的工作区进行样品的操作，在程序期间，不需要将样品传递到A级环境中或从A级环境中运出。

在本发明的一个实施例中，所述细胞工作站主体15内设置有单向气流的负压操作区11，细胞工作站主体15上的气流入口安装有初效过滤器12和高效过滤器一13，外部空气经初效过滤器12和高效过滤器一13过滤后，保证进入负压操作区11的空气为保持无菌，细胞工作站主体15上的气流出口安装有高效过滤器二14，防止任何非无菌空气回流；

所述负压操作区11所形成的主工作区保持在ISO4.8环境(A级)，气动设计为在主工作区和传递区内提供单向流动，传递区的气流为在产品入口的期间增加，以保持内部环境干净，可以快速恢复ISO4.8环境(A级)。

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1内设有CO 2气体浓度检测装置、O 2气体浓度检测装置以及温度检测装置，其中，所述CO 2气体浓度检测装置采用先进的超声传感器，测定声波在不同CO 2浓度气体中的传播速度，计算出CO 2气体浓度。工作时，传感器无机械磨损，响应速度快，可靠性能高，稳定性能好，且使用寿命长；

所述O 2气体浓度检测采用进口长寿命的电化学氧气传感器，具有线性度好，检测准确等特点，寿命长，能充分满足用户需要；

所述温度检测装置全部采用进口PT1000铂金薄膜电阻温度传感器，性能稳定，线性度好。独立的套温和门温控制，由5个面的套温和一个面的门温合成工作室温度，准确度高；

O 2气体浓度小于19.8％时，采用先进N 2气体，到达O 2浓度设定值后，再进CO 2气体的方式，保证CO 2气体浓度和O 2浓度的准确性。

O 2气体浓度大于23％时，采用先进O 2气体，到达O 2浓度设定值后，再进CO 2气体的方式，保证CO 2气体浓度和O 2浓度的准确性。

所述培养箱1内采用微风循环方式，使空气循环接近自然界空气对流，缩短温度、湿度、O 2浓度和CO 2浓度的恢复时间，确保温度、湿度、O 2浓度和CO 2浓度的均衡性；当培养箱1的箱门打开时，培养箱1上的电磁阀自动关闭，微风循环自动停止，减少气体损失，可以节约气源，并减少因外界空气进入箱内而造成的污染；

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1内还采用单独的门温控制系统，使箱内恒温控制极少受到环境温度变化的影响。所述培养箱1内的温度、气体浓度，均采用数字显示，门加热、水加热、进气都有LED显示，直观、清晰、准确；

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1具有套温、门温、室温、数字等多种保护功能，当显示温度超过预置温度时，可自动切断全部加热电源。具有独立的超温继电保护功能，保证温度不超过预置值；所述培养箱1内设置有水盘作为自然蒸发加湿，湿度达到95％，水盘采用304不锈钢材质，圆弧无死角，易清洁；有足够大的水套容积和良好的保温性能。

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1内还设置有灭菌系统，灭菌系统采用紫外灯灭菌，灵活可控，操作时间短。

在本发明实施例中，可选配LED固定式UVC紫外灯，内置HEPA高效过滤灭菌系统，针对电磁阀可选配高精度双极减压阀门，2次压力量程范围0-0.25MPa。

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1的技术参数如下：

1.控温范围室温+3℃～60℃(例：温度设定值为37℃，环境温度应小于34℃)；

2.恒温控制精度±0.2℃；

3.温度均匀性±0.2℃；

4.O 2浓度控制范围1.0％--19.8％和23.0％-50.0％(可达到90％)；

5.O 2浓度控制精度1～5％时为±0.2％，5％～20％时为±0.3％；

6.CO 2浓度控制范围0％--20％；

7.CO 2浓度控制精度0～5％时为±0.2％，5％～20％时为±0.3％；

8.电源220V 50HZ功率小于680W；

9.O 2浓度正常下降至置定值的时间小于30分钟(O 2浓度为1％时)；

10.CO 2浓度正常上升至置定值的时间小于10分钟(只控制CO 2且CO 2浓度为5％时)；

在本发明的一个实施例中，所述培养箱1的型号及尺寸参数如下表：

本发明的模块式多功能细胞工作站，把实验中细胞实验所需的温湿度(是通过在腔内的传感器测试腔内温度湿度变化，通过传感器到控制器分析数据后，控制腔内气温，湿度恒定，保持恒温恒湿)有力把控，把所有的数据控制在可控范围之内。

在本发明实施例中，为了保证无菌环境，用过氧化氢蒸发灭菌。可以对细胞工作站主体15(同时对传递区和工作区)或仅对传递区进行消毒。可以在样品进入工作区前快速消毒，减少试剂消耗，避免工作流程中断。

在本发明的一个实施例中，所述细胞工作站主体15上连接有过氧化氢生成器，过氧化氢生成器带有一个出口和一个入口，PLC控制屏10还可与H 2O 2蒸汽发生器的数据连接，通过主界面控制；

实验室细胞操作完成后，进入培养箱后，摘取培养箱放置培养区培养，然后工作站消毒处理后，装上提前预备好的培养箱进行下一批次实验，这样更能增加实验次数，提高效率，不像原有细胞实验室在等待十几天培养后，才能做下一批次实验。其实是保证了细胞的个体精准化，不易交叉，使得细胞实验室更快捷更高效。

本发明的模块式多功能细胞工作站，多用于细胞、用于HIF研究、干细胞研究、肿瘤细胞研究、呼吸疾病、睡眠障碍、高原反应、基因表达等研究；也适用于再生医学、细胞组织疗法、基因治疗、干细胞治疗等等。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。