细胞制备系统的制作方法

1.本发明涉及一种微生物学装置，特别是涉及一种细胞制备系统。


背景技术：

2.在现有的细胞培养技术中，通过一个细胞培养装置进行细胞的培养。在培养细胞的过程中随着细胞状态的变化以及细胞数目的增长，需适量添加新的培养基。而为了观察细胞的状态以及计算细胞的数量，需以人工的方式将所述细胞培养装置中的细胞抽取出，以观察细胞的状态及计算细胞的数量，并据以注入适量的培养基。然而在培养细胞的过程中需不断地重复上述的流程，不仅耗时且耗费人力成本，还增加细胞污染的风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种闭循环式自动化细胞培养的细胞制备系统。
4.本发明所述的细胞制备系统，包含至少一个制备装置，及控制单元。所述至少一个制备装置包括培养单元，及检测单元。所述培养单元具有用于容装培养基的培养基存放区、第一泵、加热区，及细胞培养区。所述第一泵用于将所述培养基自所述培养基存放区输送至所述加热区进行加热后，再输送至所述细胞培养区。所述细胞培养区存放含多个细胞的细胞液。所述检测单元具有第二泵，及观测计数模块。所述第二泵用于将所述细胞培养区中的所述细胞液输送至所述观测计数模块，所述观测计数模块对所述细胞液中的所述细胞进行观测及计数而得到检测结果，并输出含有所述检测结果的检测信号。所述控制单元电连接所述培养单元与所述检测单元。所述控制单元接收所述检测信号后对所述检测信号的所述检测结果进行判读，以产生控制参数，并传送含有所述控制参数的控制信号至所述培养单元的所述第一泵，以驱动所述第一泵根据所述控制参数调整自所述培养基存放区输送所述培养基至所述加热区进行加热，再输送至所述细胞培养区的添加量。
5.本发明所述的细胞制备系统，还包含电连接所述控制单元的微量注射单元，其中，所述至少一个制备装置的观测计数模块具有供所述细胞液流通的微流体芯片，及光学组件，所述微流体芯片具有供所述细胞液流通的微流道，所述微量注射单元包括流体连接所述微流道的第一微量注射器，所述第二泵用于将所述细胞培养区中部分的所述细胞液输送至所述微流体芯片，并由所述第一微量注射器将所述细胞液于所述微流道内推送，所述光学组件用于对所述微流道内的所述细胞液进行观测并计算所述细胞液中所述细胞的数量。
6.本发明所述的细胞制备系统，所述微量注射单元还包括流体连接所述微流道的第二微量注射器，及流体连接所述第二微量注射器并容装有染剂的染剂槽，所述第二微量注射器将所述染剂输送至所述微流道内，使所述染剂对所述微流道内的所述细胞液进行染色。
7.本发明所述的细胞制备系统，所述至少一个制备装置的检测单元还具有容装有缓冲液的缓冲液存放区，及检测管阀模块，所述检测管阀模块用于控制流体连接所述缓冲液存放区与所述第二泵，及所述第二泵与所述微流体芯片，所述控制单元控制所述第二泵自
所述缓冲液存放区经由所述检测管阀模块将所述缓冲液输送至所述微流体芯片中，并于所述微流道内推送，以同时清洗所述检测管阀模块与所述微流体芯片的微流道。
8.本发明所述的细胞制备系统，所述至少一个制备装置的所述培养单元还具有电连接所述控制单元的环境控制模块，所述环境控制模块用于侦测并控制所述培养基存放区的环境温度、所述细胞培养区的环境温度、环境co2浓度，及所述细胞液的酸碱值。
9.本发明所述的细胞制备系统，所述至少一个制备装置的所述细胞培养区具有容装所述细胞液的细胞培养容器，及供所述细胞培养容器放置的摇晃机构，所述摇晃机构用于摇晃所述细胞培养容器，使所述细胞培养容器中的所述细胞液的细胞均匀分布。
10.本发明所述的细胞制备系统，所述至少一个制备装置的所述培养基存放区具有容装所述培养基的培养基容器，所述加热区具有用于容装待加热的所述培养基的加热容器。
11.本发明所述的细胞制备系统，所述第一泵与所述第二泵皆为蠕动泵。
12.本发明的有益效果在于：通过所述至少一个制备装置将所述培养单元与所述检测单元进行整合，使得在所述细胞培养区进行培养的所述细胞，经由所述第二泵输送至所述观测计数模块进行观测及计数，以确认细胞的状态及数量，再通过所述控制单元判断并控制所述第一泵自所述培养基存放区输送培养基至所述细胞培养区的添加量，以达成闭循环式自动化的细胞培养，所以能降低人力成本，及减少人为操作时产生的细胞污染风险，以提高细胞培养生产的稳定性与良率。
附图说明
13.图1是本发明细胞制备系统的一个实施例的一个立体图；
14.图2是所述实施例的一个不完整的前视图；
15.图3是所述实施例的一个功能方块图；
16.图4是所述实施例的一个制备装置的一个微流体芯片的管路连接示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
18.参阅图1至图3，本发明细胞制备系统1的一个实施例，包含三个制备装置2、一个微量注射单元3、一个控制单元4，及一个触控式屏幕5。每一个制备装置2用于培养单一种类的细胞，例如nk细胞、t细胞等。
19.每一个制备装置2包括一个培养单元6，及一个检测单元7。所述培养单元6电连接所述控制单元4并具有一个培养基存放区61、一个第一泵62、一个加热区63、一个细胞培养区64，及一个环境控制模块65。所述培养基存放区61具有一个容装一培养基(图未示)的培养基容器611。所述加热区63具有一个流体连接所述培养基容器611并用于容装待加热的所述培养基的加热容器631，及两个分别设置于所述加热容器631上方及下方的加热模块(图未示)。所述细胞培养区64具有一个流体连接所述加热容器631并容装有一细胞液(图未示)的细胞培养容器641，及一个供所述细胞培养容器641放置的摇晃机构642。所述细胞液中含有待培养的多个细胞。
20.所述环境控制模块65具有放置于所述培养基存放区61以侦测所述培养基存放区61的一个环境温度的一个温度传感器(图未示)、一个控制所述培养基存放区61的所述环境
温度的一个温度控制器(图未示)、放置于所述细胞培养区64以侦测所述细胞培养区64的一个环境温度的另一个温度传感器(图未示)、控制所述细胞培养区64的所述环境温度的另一个温度控制器(图未示)、一个放置于所述细胞培养区64以侦测所述细胞培养区64的一个环境co2浓度与其他气体浓度的气体侦测器(图未示)，及一个放置于所述细胞培养容器641内以检测所述细胞液的一个酸碱值的酸碱度计(图未示)。通过所述环境控制模块65控制所述细胞液的所述细胞的培养环境条件，所述细胞的生长曲线能呈指数型的成长。举例来说，所述培养基存放区61的所述环境温度较佳为4℃
±
2℃，所述细胞培养区64的所述环境温度较佳为37℃
±
1℃，所述细胞培养区64的所述环境co2浓度较佳为5％
±
1％，所述细胞液的所述酸碱值较佳为ph7.0-ph7.6。所述环境控制模块65能实时地将所述培养基存放区61的所述环境温度、所述细胞培养区64的所述环境温度、所述细胞培养区64的所述环境co2浓度以及其他气体浓度，及所述细胞液的所述酸碱值等数值信息传送至所述控制单元4，以实时监控所述细胞的培养环境状态。
21.所述第一泵62为蠕动泵，用于将所述培养基容器611中的培养基输送至所述加热容器631，并由所述加热模块对所述加热容器631内的培养基进行加热，再经由所述第一泵62将加热后的培养基自所述加热容器631输送至所述细胞培养区64的所述细胞培养容器641中。通过所述摇晃机构642摇晃所述细胞培养容器641，使新加入的培养基与原有的所述细胞液均匀混合，并使所述细胞于混合后的细胞液中均匀分布。
22.参阅图2至图4，所述检测单元7电连接所述控制单元4并具有一个第二泵71、一个观测计数模块72、一个缓冲液存放区73、一个检测管阀模块74，及一个废液槽75。
23.所述第二泵71为蠕动泵，并用于将所述细胞培养容器641中的细胞液输送至所述观测计数模块72进行取样检测。所述观测计数模块72具有一个微流体芯片76，及一个光学组件77。所述微流体芯片76具有一个流体连接所述第二泵71的第一入口761、流体连接所述微量注射单元3的一个第二入口762与一个第三入口763、一个流体连接所述废液槽75的排放口765，及一个流体连接所述第一入口761、所述第二入口762、所述第三入口763与所述排放口765并供细胞液流通的微流道764。
24.所述光学组件77具有一个显微镜771、一个摄影机772，及一个电连接所述摄影机772的图像处理器773。
25.所述缓冲液存放区73具有一个流体连接所述第二泵71并容装有一缓冲液(图未示)的缓冲液容器731。
26.所述检测管阀模块74用于控制流体连接所述缓冲液容器731与所述第二泵71，及所述第二泵71与所述微流体芯片76。
27.值得说明的是，在本实施例中，每一个制备装置2的所述培养基容器611、所述加热容器631、所述细胞培养容器641与所述缓冲液容器731皆为袋装容器，但也可为盒装容器，所以不以本实施例为限。
28.所述微量注射单元3电连接所述控制单元4，并包括一个流体连接每一个制备装置2的所述微流体芯片76的所述第二入口762的第一微量注射器31、一个流体连接所述第一微量注射器31并容装有一缓冲液(图未示)的缓冲液槽32、一个流体连接每一个制备装置2的所述微流体芯片76的所述第三入口763的第二微量注射器33、一个流体连接所述第二微量注射器33并容装有一染剂(图未示)的染剂槽34，及一个电连接所述控制单元4的驱动马达
35。所述驱动马达35通过螺杆机构来驱动所述第一微量注射器31与所述第二微量注射器33同时作动，以使所述第一微量注射器31与所述第二微量注射器33分别将所述缓冲液槽32的缓冲液与所述染剂槽34的染剂同时输送至所述微流道764内。
29.在每一个制备装置2中，所述控制单元4控制所述第二泵71自所述细胞培养容器641中将部分的细胞液经由所述微流体芯片76的所述第一入口761输送至所述微流道764内后，所述控制单元4控制所述驱动马达35驱动所述第一微量注射器31将所述缓冲液槽32的缓冲液经由所述第二入口762输送至所述微流道764，并于所述微流道764内推送细胞液流动，所述驱动马达35同时驱动所述第二微量注射器33将所述染剂槽34的染剂经由所述第三入口763输送至所述微流道764内，使染剂将细胞液中的所述细胞进行染色，以便于观察所述细胞的状态。
30.所述摄影机772经由所述显微镜771对所述微流道764内的细胞液进行拍摄并产生多个细胞影像信息至所述图像处理器773。所述图像处理器773对所述细胞影像信息进行影像辨识而得到一个检测结果，并将含有所述检测结果的一个检测信号传送至所述控制单元4。其中所述图像处理器773对所述细胞影像信息所做的影像辨识为观察所述微流道764中细胞液的所述细胞的状态及数量，据以计算出含有所述细胞的存活率、细胞密度、活细胞数等信息的所述检测结果。
31.接着，所述控制单元4继续控制所述驱动马达35驱动所述第一微量注射器31与所述第二微量注射器33分别将缓冲液与染剂同时输送至所述微流道764内，以继续推送细胞液于所述微流道764内流动，直至细胞液由所述排放口765流至所述废液槽75。
32.其中，通过调整所述驱动马达35驱动所述第一微量注射器31与所述第二微量注射器33分别输送缓冲液与染剂至所述微流道764内的速度，而得以控制细胞液于所述微流道764内的流动速度，使所述摄影机772便于对所述微流道764内的细胞液进行拍摄。
33.所述控制单元4于接收到其中一个所述制备装置2的所述检测信号后，对所述检测信号的所述检测结果进行判读，并能根据一个应对机制产生一个控制参数，并传送一个含有所述控制参数的控制信号至对应的所述制备装置2的所述第一泵62，以驱动所述第一泵62根据所述控制参数调整自所述培养基容器611输送培养基至所述加热容器631进行加热，再输送至所述细胞培养容器641的添加量。所述应对机制有多种模式可供选择，其中可采用默认的一个数据表来计算要添加至所述细胞培养容器641的培养基的添加量，或由使用者依照需求进行设定。所述数据表可参考下表1，为了方便理解，举例说明如下，若当前所述细胞培养容器641中的细胞液的体积为10ml，而所述细胞的数量未知，所述第二泵71将所述细胞培养容器641中部分的细胞液输送至所述观测计数模块72进行取样检测，计算出所述细胞培养容器641中的细胞液具有2000000个细胞的检测结果时，则所述控制单元4判读所述检测结果以计算出需将所述细胞培养容器641中的细胞液补充至20ml，因此所述细胞培养容器641需另外添加的培养基为10ml，并控制所述第一泵62自所述培养基容器611输送10ml的培养基至所述细胞培养容器641中与当前所述细胞培养容器641中的细胞液混合。
34.表1
35.活细胞数细胞液体积(ml)100000010200000020
40000004080000008010000000100 20000000200 40000000400 80000000800 1000000001000
36.所述控制单元4在接收到其中一个所述制备装置2的所述检测信号后，即控制对应的所述制备装置2的所述第二泵71自所述缓冲液容器731将缓冲液经由所述检测管阀模块74注入所述微流体芯片76的所述第一入口761，使所述缓冲液于所述微流道764内流动，直至经由所述排放口765排放至所述废液槽75。因此，每一个制备装置2通过所述缓冲液容器731中的缓冲液来清洗所述检测管阀模块74与所述微流道764中残余的细胞液，以避免影响下次取样检测时的检测结果。
37.所述控制单元4在接收其中一个所述制备装置2的所述检测信号后，可对所述制备装置2同时进行培养基的自动添加以及所述检测管阀模块74与所述微流道764的清洗作业。
38.于本实施例中，所述细胞制备系统1的三个制备装置2整合在同一个机台中，而所述制备装置2共用同一个培养基存放区61，及同一个细胞培养区64，因此所述制备装置2各自的所述培养基容器611皆放置于所述培养基存放区61，所述制备装置2各自的所述细胞培养容器641皆放置于所述细胞培养区64。
39.所述细胞制备系统1中的三个制备装置2除了可同时培养同一种类的细胞，也可分别独立培养不同种类的细胞，并且能分别进行不同的动作。举例来说，当其中一个制备装置2在进行细胞培养时，另一个制备装置2在进行细胞的取样检测，而再另一个制备装置2在进行培养基的添加以及检测管阀模块74与微流道764的清洗。
40.所述触控式屏幕5电连接所述控制单元4，并能用于显示每一个制备装置2中所述培养基存放区61的所述环境温度、所述细胞培养区64的所述环境温度、所述环境co2浓度及其他气体浓度，以及所述细胞培养容器641中所述细胞液的所述酸碱值等数值信息，并能显示所述摄影机772拍摄所述微流道764中所述细胞液的影像信息，让用户能实时确认所述细胞的生长状况。使用者也能通过所述触控式屏幕5操控所述控制单元4来设定每一个制备装置2的所述应对机制，以及设定所述培养基存放区61的所述环境温度与所述细胞培养区64的所述环境温度等。此外，所述控制单元4还可经由通讯网络远程连接用户的个人装置，如电脑、手机等，让用户能通过个人装置实时监控所述细胞制备系统1、实时接收所述细胞制备系统1运作异常的通知，或是可预测所述细胞制备系统1的状态、细胞的生长曲线，以及可能发生的异常事件，并提前通知。
41.综上所述，本发明细胞制备系统1，通过每一个制备装置2将所述培养单元6与所述检测单元7进行整合，使得细胞能在所述培养单元6的所述细胞培养容器641中进行培养，并由所述检测单元7的所述第二泵71将所述细胞培养容器641中部分的细胞液输送至所述微流体芯片76，通过所述第一微量注射器31与所述第二微量注射器33控制细胞液于所述微流道764内的移动，再由所述摄影机772对细胞液进行拍摄，并由所述图像处理器773计算出含有所述细胞的信息的检测结果，再通过所述控制单元4判读所述检测结果并根据所述应对
机制产生所述控制参数，以控制所述第一泵62根据所述控制参数调整自所述培养基容器611输送培养基至所述细胞培养容器641的添加量，达成闭循环式自动化的细胞培养，因此能降低人力成本，并减少人为操作时产生的细胞污染风险，以提高细胞培养生产的稳定性与良率，所以确实能达成本发明的目的。
42.惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

技术特征：
1.一种细胞制备系统，其特征在于：包含至少一个制备装置，包括培养单元，及检测单元，所述培养单元具有用于容装培养基的培养基存放区、第一泵、加热区，及细胞培养区，所述第一泵用于将所述培养基自所述培养基存放区输送至所述加热区进行加热后，再输送至所述细胞培养区，所述细胞培养区存放含多个细胞的细胞液，所述检测单元具有第二泵，及观测计数模块，所述第二泵用于将所述细胞培养区中的所述细胞液输送至所述观测计数模块，所述观测计数模块对所述细胞液中的所述细胞进行观测及计数而得到检测结果，并输出含有所述检测结果的检测信号；及控制单元，所述控制单元电连接所述培养单元与所述检测单元，所述控制单元接收所述检测信号后对所述检测信号的所述检测结果进行判读，以产生控制参数，并传送含有所述控制参数的控制信号至所述培养单元的所述第一泵，以驱动所述第一泵根据所述控制参数调整自所述培养基存放区输送所述培养基至所述加热区进行加热，再输送至所述细胞培养区的添加量。2.根据权利要求1所述的细胞制备系统，其特征在于：还包含电连接所述控制单元的微量注射单元，其中，所述至少一个制备装置的观测计数模块具有供所述细胞液流通的微流体芯片，及光学组件，所述微流体芯片具有供所述细胞液流通的微流道，所述微量注射单元包括流体连接所述微流道的第一微量注射器，所述第二泵用于将所述细胞培养区中部分的所述细胞液输送至所述微流体芯片，并由所述第一微量注射器将所述细胞液于所述微流道内推送，所述光学组件用于对所述微流道内的所述细胞液进行观测并计算所述细胞液中所述细胞的数量。3.根据权利要求2所述的细胞制备系统，其特征在于：所述微量注射单元还包括流体连接所述微流道的第二微量注射器，及流体连接所述第二微量注射器并容装有染剂的染剂槽，所述第二微量注射器将所述染剂输送至所述微流道内，使所述染剂对所述微流道内的所述细胞液进行染色。4.根据权利要求2所述的细胞制备系统，其特征在于：所述至少一个制备装置的检测单元还具有容装有缓冲液的缓冲液存放区，及检测管阀模块，所述检测管阀模块用于控制流体连接所述缓冲液存放区与所述第二泵，及所述第二泵与所述微流体芯片，所述控制单元控制所述第二泵自所述缓冲液存放区经由所述检测管阀模块将所述缓冲液输送至所述微流体芯片中，并于所述微流道内推送，以同时清洗所述检测管阀模块与所述微流体芯片的微流道。5.根据权利要求1所述的细胞制备系统，其特征在于：所述至少一个制备装置的所述培养单元还具有电连接所述控制单元的环境控制模块，所述环境控制模块用于侦测并控制所述培养基存放区的环境温度、所述细胞培养区的环境温度、环境co2浓度，及所述细胞液的酸碱值。6.根据权利要求1所述的细胞制备系统，其特征在于：所述至少一个制备装置的所述细胞培养区具有容装所述细胞液的细胞培养容器，及供所述细胞培养容器放置的摇晃机构，所述摇晃机构用于摇晃所述细胞培养容器，使所述细胞培养容器中的所述细胞液的细胞均匀分布。
7.根据权利要求1所述的细胞制备系统，其特征在于：所述至少一个制备装置的所述培养基存放区具有容装所述培养基的培养基容器，所述加热区具有用于容装待加热的所述培养基的加热容器。8.根据权利要求1所述的细胞制备系统，其特征在于：所述第一泵与所述第二泵皆为蠕动泵。

技术总结
一种细胞制备系统，包含至少一个制备装置，及控制单元。所述制备装置包括培养单元及检测单元。所述培养单元具有容装培养基的培养基存放区、第一泵、加热区，及容装细胞液的细胞培养区。所述检测单元具有第二泵，及观测计数模块。所述第二泵将所述细胞培养区中的细胞液输送至所述观测计数模块进行观测及计数，并得到检测结果。所述控制单元根据所述检测结果控制所述第一泵调整自所述培养基存放区输送培养基至所述加热区进行加热，再输送至所述细胞培养区的添加量。因此达成闭循环式自动化的细胞培养，减少人为操作产生的细胞污染风险。减少人为操作产生的细胞污染风险。减少人为操作产生的细胞污染风险。


技术研发人员：杨宏智
受保护的技术使用者：扬朋科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/7/12