一种生物液吸取和排出系统的制作方法

1.本实用新型涉及生物培养领域，具体涉及一种生物液吸取和挤出系统。


背景技术：

2.目前，在用于生物培养的细胞处理设备上，需要将一些辅助生物液，如洗涤液、制剂液、培养液输入到细胞分离杯中，与细胞液混合后，再做后续处理工艺；
3.为了输入辅助生物液，现有技术中通常使用注射器、普通蠕动泵或者称量等方式进行。使用注射器通常一次只能转移较小体积的液体，如果需要转移较大体积的液体，则需要多次吸取，再手动排出，误差较大；对于使用普通蠕动泵方式进行的液体输入，因为只能通过控制蠕动泵的转速、泵管的尺寸以及运转的时间，间接控制液体输入的体积，很难精确控制输入液体的量；而采用称量方式进行的输入液体控制，虽然可以精确控制液体的体积，但是不能满足连续输入的要求，而且对于粘度较大的液体容易挂在称量容器上，造成更大的误差。


技术实现要素：

4.为了至少解决上述技术问题之一，本实用新型的目的在于提供一种生物液吸取和排出系统，能够同时满足液体量的精确控制和连续输送要求。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.提供一种生物液吸取和排出系统，包括分离杯，连续位置传感器，弹性蠕动泵和管路；所述分离杯内部设置有活塞，所述连续位置传感器监测所述活塞的实时位置；所述弹性蠕动泵通过所述管路与所述分离杯连接，所述弹性蠕动泵致动所述活塞。
7.进一步地，所述分离杯包括杯体；所述连续位置传感器包括磁环和感应组件；所述磁环设置在所述活塞上，所述感应组件设置在所述杯体的外壁上。
8.进一步地，所述感应组件包括保护外壳、波导丝、脉冲激励电路和检测电路；所述波导丝、脉冲激励电路和检测电路设置在所述保护外壳内；所述保护外壳为不导磁的不锈钢材料制成，并设置在所述杯体上。
9.进一步地，所述脉冲激励电路发出脉冲激励；所述检测电路包括小磁铁和转换器。
10.进一步地，所述磁环包括第一磁环和第二磁环，所述第一磁环和第二磁环设置在所述活塞的中部外壁上，所述第一磁环和第二磁环之间设置有隔离环。
11.进一步地，所述杯体的一端设置有导柱，所述导柱上旋转支撑设置有固定座，所述固定座上设置有静止头，所述静止头与生物液容器连接。
12.进一步地，所述杯体的另一端设置有分离杯盖；所述分离杯盖一侧设置有过滤器；另一侧设置有转接头，所述转接头通过所述管路与所述弹性蠕动泵连接。
13.进一步地，弹性蠕动泵包括弹性泵头、泵壳和伺服电机；所述伺服电机固定在所述泵壳上，所述弹性泵头固定在所述伺服电机的电机轴上，并在所述伺服电机的驱动下绕几何中心旋转。
14.进一步地，所述弹性泵头包括固定座、转动座、转动轴和弹簧；所述转动座通过转动轴旋转设置在所述固定座上，所述固定座和所述转动座通过螺钉连接，并将所述弹簧压缩设置在所述固定座和所述转动座之间；所述转动座上设置有滚轮和导轮。
15.进一步地，所述管路穿过所述弹性蠕动泵，并设置在所述弹性泵头和泵壳之间；所述管路支撑在所述滚轮和导轮的外侧；通过调节所述螺钉调整所述滚轮到所述泵壳的距离。
16.本实用新型提供的生物液吸取和排出系统与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型的生物液吸取和排出系统，通过在分离杯上设置包括磁环和感应组件的连续位置传感器，可实时精确控制分离杯中的活塞位置，可以实现细胞液的精确吸取和排出。
17.本实用新型的生物液吸取和排出系统，通过弹性蠕动泵对分离杯中活塞的精确致动，可实现生物液的连续输入，使得细胞洗涤、分离、浓缩或分装的一致性和可控性更佳，更有利于批量化的生物制品的生产。
18.本实用新型的生物液吸取和排出系统的分离杯及管路均为一次性无菌耗材，使得整个细胞洗涤、分离、浓缩和分装过程均在封闭体系内进行，对外界环境要求不高，可以实现非洁净环境的生物制品的洗涤、分离、浓缩或分装，相比开放式培养方式，大大降低生物制品洗涤、分离、浓缩或分装过程对环境的要求，同时避免了二次污染的风险。
附图说明
19.图1是本实用新型生物液吸取和排出系统的整体结构示意图；
20.图2是本实用新型分离杯的结构示意图；
21.图3是本实用新型连续位置传感器的结构示意图；
22.图4是本实用新型弹性蠕动泵的结构示意图；
23.图5是本实用新型弹性泵头的爆炸示意图；
24.图6是本实用新型固定座的结构示意图；
25.图7是本实用新型转动座的爆炸示意图；
26.图8是本实用新型转动座的结构示意图；
27.图9是本实用新型弹性泵头的结构示意图；
28.图10是本实用新型弹性蠕动泵的工作原理及局部放大示意图。
29.其中，附图标记说明如下：
30.1分离杯，1a静止头，1b密封圈卡扣，1c旋转密封圈，1d固定座，1e深沟球轴承，1f密封o型圈，1g杯体，1h活塞，1i硅胶圈，1j隔离环，1k第一磁环，1l第二磁环，1m过滤器，1n转接头，1o密封用o型圈，1p o型圈，1q分离杯盖；
31.2连续位置传感器，2b保护外壳，2c波导丝，2d小磁铁，2e转换器；
32.3管路；
33.4弹性蠕动泵，4a弹性泵头，4a1固定座，4a1.1轴孔，4a1.2第一端孔，4a1.3第二端孔，4a1.4第一斜阶梯孔，4a1.5第二斜阶梯孔，4a1.6第一螺纹孔，4a1.7第二螺纹孔，4a2转动座，4a2.1转动块，4a2.1.1中间端孔，4a2.1.2长边端孔，4a2.1.3短边端孔，4a2.1.4阶梯孔，4a2.2导轮轴，4a2.3导轮，4a2.4滚轮轴，4a2.5轴承，4a2.6滚轮，4a3转动轴，4a4弹簧，4b泵壳，4c伺服电机，4c1电机轴。
具体实施方式
34.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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；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。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。
37.以下，将通过具体实施例对本实用新型的生物液吸取和排出系统作详细说明：
38.在本实施中，如图1所示，本实用新型所述的生物液吸取和排出系统，包括分离杯1，连续位置传感器2，弹性蠕动泵3以及管路4等零部件。
39.如图2所示，分离杯1主要由静止头1a，固定座1d，杯体1g，活塞1h，过滤器1m，转接头1n和分离杯盖1q等零部件组成，其中固定座1d，杯体1g，活塞1h，过滤器1m，转接头1n和分离杯盖1q可以绕静止头1a旋转。
40.杯体1g的上端设置有导柱，导柱上通过深沟球轴承1e同轴安装有环状固定座1d，深沟球轴承1e将固定座1d旋转支撑在杯体1g的导柱上。固定座1d中的导柱上还套装有旋转密封圈1c，旋转密封圈1c通过密封圈卡扣1b压紧，从而保证旋转密封圈1c与导柱紧密连接，保证密封性。固定座1d的上端安装有静止头1a，静止头1a通过卡扣锁紧在固定座1d上。固定座1d与静止头1a之间还设有密封o型圈1f，静止头1a通过管路与需要吸取和/或挤出液体的容器连接，通过静止头1a进行液体的吸取和挤出。
41.杯体1g内部滑动设置有活塞1h，活塞1h的中部外壁上安装有第一磁环1k和第二磁环1l，两个磁环之间通过隔离环1j隔离布置。活塞1h的上下两端分别设有硅胶圈1i，硅胶圈1i与杯体1g的内壁紧密贴合。
42.杯体1g的下端热焊接有分离杯盖1q，分离杯盖1q与杯体1g之前设有密封用o型圈1p。分离杯盖1q上安装有过滤器1m，过滤器1m通过卡扣连接锁紧在分离杯盖1q上，过滤器1m与分离杯盖1q之间设有密封用o型圈1o。分离杯盖1q的下端安装有转接头1n，转接头1n通过管路4与弹性蠕动泵3连接。
43.如图3所示，本实用新型的连续位置传感器2包括磁环和感应组件两部分，其中磁环为分离杯1中的第一磁环1k和第二磁环1l。感应组件包括保护外壳2b，波导丝2c，小磁铁2d和转换器2e等零部件。保护外壳2b由不导磁特性的不锈钢材料制成，设置在分离杯1的外壁上。波导丝2c、小磁铁2d和转换器2e安装于保护外壳2b内部。第一磁环1k和第二磁环1l发出永磁场；感应组件内部的首端产生脉冲激励，脉冲激励产生的电磁场沿波导丝2c向尾端运动。当脉冲激励产生的电磁场与磁环的永磁场相交时，会在相交点的波导丝2c处产生一
个机械应变脉冲，机械应变脉冲此时就会从波导丝出发，回传至首端，机械应变脉冲可被小磁铁2d和转换器2e组成的检测电路检测到并放大；机械应变脉冲检测的时间可以作为计算磁场相交点精确位置的变量，从而输出磁环的精确位置。
44.如图4-9所示，本实用新型的弹性蠕动泵包括弹性泵头4a、泵壳4b和伺服电机4c等零部件。伺服电机固定在泵壳上，弹性泵头固定在伺服电机4c的电机轴4c1上，在伺服电机4c的驱动下，弹性泵头可绕其几何中心旋转。
45.弹性泵头包括中间的固定座4a1、两侧的两个转动座4a2、转动轴4a3和弹簧4a4等零部件。固定座4a1中间设置有与电机轴配合的轴孔4a1.1，两端分别设置有与转动轴配合的第一端孔4a1.2和第二端孔4a1.3；固定座的两侧还分别设置有第一斜阶梯孔4a1.4和第二斜阶梯孔4a1.5，两个斜阶梯孔的小孔分别对应为第一螺纹孔4a1.6和第二螺纹孔4a1.7。
46.转动座4a2包括转动块4a2.1、导轮轴4a2.2、导轮4a2.3、滚轮轴4a2.4、带防尘盖的轴承4a2.5和滚轮4a2.6等零部件。转动块为l形，转动块的3个端部设置有3组通孔，分别为长边端孔4a2.1.2、中间端孔4a2.1.1和短边端孔4a2.1.3。滚轮通过轴承设置在滚轮轴上，滚轮轴安装在长边端孔4a2.1.2之间；导轮通过导轮轴安装到中间端孔4a2.1.1之间；其中，导轮轴、滚轮轴与转动块过盈配合，滚轮、导轮可以相对于转动块灵活转动。转动块的长边侧还设置有一个阶梯孔4a2.1.4。
47.转动轴4a3通过转动座4a2的短边端孔4a2.1.3和固定座4a1的第一端孔4a1.2和第二端孔4a1.3，分别将两个转动座4a2旋转安装在固定座4a1上。两个螺钉4a5分别穿过转动座的的侧向阶梯孔4a2.1.4，与固定座的第一螺纹孔4a1.6和第二螺纹孔4a1.7螺纹连接，并将两个弹簧4a4分别压缩在转动座的侧向阶梯孔4a2.1.4与固定座的第一斜阶梯孔4a1.4和第二斜阶梯孔4a1.5之间。在弹簧弹力的作用下，两侧的转动座分别与螺钉4a5的头部贴紧接触。两个转动座4a2可分别绕第一端孔4a1.2和第二端孔4a1.3的中心轴线相对固定座4a1，压缩弹簧转动。
48.如图10所示，弹性泵头内部穿过软管，软管中设置有气体或液体，本实施例优选为气体。软管设置在滚轮和导轮的外侧，滚轮和导轮可相对软管旋转。通过分别调节两个螺钉4a5与第一螺纹孔4a1.6和第二螺纹孔4a1.7的螺纹配合长度，可以将安装在弹性泵头上的滚轮到泵壳的距离设定为a，a小于软管被压紧后形成压点的厚度t。由于螺钉的限制，弹性泵头的转动座只能以转动轴4a3为轴线，向弹簧压缩方向转动。
49.本实用新型的生物液吸取和排出系统的工作原理介绍如下：
50.弹性蠕动泵的a处的管路与分离杯的转接头1n连接，其中分离杯和管路均为一次性无菌耗材。
51.在伺服电机的带动下，弹性泵头逆时针转动时，弹性蠕动泵可将软管中的气体从b处输送到a处，活塞下端腔体内产生正压，致动活塞向静止头移动，从而排出分离杯中的生物液；当活塞运动到最上端时，弹性泵头停止转动，由于“压点”的存在，弹性蠕动泵两边的气体保持不流通状态，活塞静止不动。连续位置传感器记录活塞此时的位置s1。
52.然后，弹性泵头顺时针旋转时，弹性蠕动泵可将软管中的气体从a处输送到b处，随着气体的不断排出，活塞的下端腔体内产生负压，致动活塞远离静止头移动，从而将生物液吸取到分离杯中；当活塞向下运动时，通过连续位置传感器可实时获取活塞的位置信息s2，通过计算两个位置s2和s1的位置差s，乘以杯体的横截面积即可得到生物液的精确吸入量。
当吸入量达到期望值时，弹性泵头停止转动，活塞静止不动，完成生物液的精确吸取。
53.然后在配套的离心设备的驱动下，分离杯高速旋转，完成细胞液的洗涤、浓缩、分离或者分装后，再以与吸液过程相反的方式，完成生物液的排出。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组件合。