自动细胞接种仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种自动细胞接种仪。能够将采血管中的外周血样品自动接种到培养基管中，实现样品接种过程的自动化和信息化。本实用新型适用于细胞遗传学分析中外周血淋巴细胞样品的接种过程，极大的提高了细胞接种过程的效率和信息的准确性，有效保护了操作人员的健康和环境的生物安全。


背景技术：

2.外周血淋巴细胞的染色体核型分析的主要流程包括：外周血淋巴细胞的接种和培养、细胞收获、染色体制片、显带和核型分析等多个过程。其中细胞收获、染色体制片、显带和核型分析流程全部实现了自动化，已有多家公司提供相应的商业化产品，如上海乐辰生物科技有限公司的细胞遗传学相关自动化产品。但外周血淋巴细胞的接种过程仍需要手动进行接种操作，没有相应的商业化自动化产品。
3.手动进行外周血淋巴细胞的接种，常规操作时需要采用一次性注射器将采血管的外周血样品吸取并加入取相应的培养基管或瓶中，并对其进行培养，用于后续的进一步处理和分析。手动进行接种操作，存在多个方面的问题需要解决：
4.一是样品量大，手动接种费时费力，需要专人花费较长时间进行操作；
5.二是使用注射器进行大样品量的接种操作，临床上经常会发生针刺伤的风险，操作人员存在乙肝等病毒感染的风险；
6.三是样品接种需要核对采血管样品和培养基的信息，做到一一对应，临床大样品接种时，没有条码的比对功能，存在样品信息发生差错的风险。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种自动细胞接种仪，结构简单、使用方便、自动化和信息化程度高、生物安全性高和样品处理通量高的自动细胞接种仪，实现外周血淋巴细胞样品接种的自动化和信息化，保证了样品接种过程的信息准确，生产成本低、安装和维护方便。
8.为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案：
9.一种自动细胞接种仪，包括采血管自动开盖模块、自动移液模块、细胞培养模块、hepa过滤模块、紫外消毒模块和控制系统；在工作平台上设置采血管样品架、细胞培养管支架以及运动模块；控制系统控制运动模块，利用运动模块驱动采血管自动开盖模块、自动移液模块分别对采血管样品架上的采血管、细胞培养管支架上的细胞培养管和移液枪头进行xyz三维空间移动和位置体调整；运动模块包括x轴电机、y轴电机和z轴电机。
10.作为本实用新型优选的技术方案，采血管自动开盖模块由第一xyz三维运动模组、平行电动夹爪、旋转电动夹爪和采血管自动条码录入模块组成；所述旋转电动夹爪用于从采血管的上部夹持采血管，用于抓取采血管和进行旋转运动，第一xyz三维运动模组用于移动旋转电动夹爪，实现样品采血管的三维运动，将采血管从采血管样品架上转移到平行电
动夹爪上，通过平行电动夹爪和旋转电动夹爪这两个电动夹爪的协同工作，实现采血管盖子的开盖运动和采血管的旋转运动；在采血管的旋转运动过程中，采血管自动条码录入模块自动录入对应的采血管样品的条码。
11.作为本实用新型优选的技术方案，自动移液模块由电动移液泵和第二xyz三维运动模组；所述电动移液泵在第二xyz三维运动模组的带动下进行三维运动，自动取脱移液枪头，混匀采血管中的样品，将采血管中的样品转移到含有培养基的细胞培养管中；所述电动移液泵由电机、柱塞泵和传感器组成；所述传感器为压力传感器或电容传感器，实现样品的液面探测功能；第二xyz三维运动模组由电机和同步带或电机和丝杆组成，三轴联动，实现电动移液泵的三维运动。
12.进一步优选压力传感器，实现液位检测的同时，具有外周血样品的凝血检测模块。在电动移液泵吸取外周血样品时，如果存在凝血块堵住移液枪头，压力传感器可检测到枪头中压力的异常波动，实现凝血样品的自动检测功能。
13.作为本实用新型优选的技术方案，细胞培养模块包括细胞培养管支架、支架底座、支架传感器、条码模块；细胞培养管支架用于放置进行接种的管式培养基管即细胞培养管，支架底座用于安置多个细胞培养管支架；条码模块由条码阅读器和运动机构组成，条码阅读器采用细胞培养管条码录入模块，细胞培养管条码录入模块用于自动录入样品架上培养基管的条码，条码阅读器在运动机构的带动下，实现的培养基管条码的连续自动录入；细胞培养基管支架上样时，支架传感器用于检测支架的运动空间位置参数，支架传感器检测到支架的运动信息。
14.作为本实用新型优选的技术方案，hepa过滤模块由hepa过滤网和风机组成，用于过滤操作空间的空气，再进行收集或排放。
15.作为本实用新型优选的技术方案，紫外消毒模块由多管紫外灯组成，用于对操作空间区域进行消毒，作为消杀装置，紫外灯的开关通过控制系统进行自动控制。
16.作为本实用新型优选的技术方案，控制系统由程序控制器和人机界面两部分组成；所述程序控制器用于对整个机器的控制和监控；所述的人机界面由触摸控制屏、计算机或其它人机对话的装置和条码录入装置组成；人机界面与网络建立信号连接，通过网络信号的连接，监控自动细胞接种仪运行的状态，利用无线后有线通信，将仪器的运行状态信息和处理样品的信息发送到信息管理系统，进行记录和分析；所述人机界面具有条码录入模块，用于录入处理样品的条码信息和运行过程中使用的试剂批号的相关信息。
17.本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：
18.1.本实用新型自动细胞接种仪，在控制系统的控制下，完成外周血淋巴细胞样品的自动化接种；本发明生自动细胞接种仪实现了外周血淋巴细胞接种的完全自动化、标准化和信息化，高效便捷；
19.2.本实用新型装置采用新的废气过滤外排模块设计，在传统吸附废气的基础上增加了外排装置，有效和完全的清除样品处理过程中产生的有害废气；
20.3.本实用新型装置采用紫外消毒的模块设计，有效保护了操作人员的健康和环境的生物安全；
21.4.本实用新型装置采用最新的云技术，实现了自动细胞接种仪的远程控制；
22.5.本实用新型装置结构简单，使用方便，维护简单。
附图说明
23.图1是本实用新型优选实施例自动细胞接种仪结构示意图。
24.图2是本实用新型优选实施例采血管开盖模块结构示意图。
25.图3是本实用新型优选实施例自动移液模块示意图。
26.图4是本实用新型优选实施例自动细胞培养管条码录入模块。
具体实施方式
27.本实用新型的优选实施例详述如下：
28.实施例一：
29.在本实施例中，参见图1，一直自动细胞接种仪，包括采血管自动开盖模块1、自动移液模块2、细胞培养模块、hepa过滤模块5、紫外消毒模块4和控制系统9；在工作平台6上设置采血管样品架14、细胞培养管支架32以及运动模块；控制系统9控制运动模块，利用运动模块驱动采血管自动开盖模块1、自动移液模块2分别对采血管样品架14上的采血管13、细胞培养管支架32上的细胞培养管31和移液枪头7进行xyz三维空间移动和位置体调整；运动模块包括x轴电机、y轴电机和z轴电机。
30.本事实力自动细胞接种仪结构简单、使用方便、自动化和信息化程度高、生物安全性高和样品处理通量高的自动细胞接种仪，实现外周血淋巴细胞样品接种的自动化和信息化，保证了样品接种过程的信息准确，生产成本低、安装和维护方便。
31.实施例二
32.本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
33.在本实施例中，如图1和图2所示，采血管自动开盖模块1由第一xyz三维运动模组、平行电动夹爪12、旋转电动夹爪17和采血管自动条码录入模块11组成；所述旋转电动夹爪17用于从采血管13的上部夹持采血管13，用于抓取采血管13和进行旋转运动，第一xyz三维运动模组用于移动旋转电动夹爪17，实现样品采血管13的三维运动，将采血管13从采血管样品架14上转移到平行电动夹爪12上，通过平行电动夹爪12和旋转电动夹爪17这两个电动夹爪19的协同工作，实现采血管13盖子的开盖运动和采血管13的旋转运动；在采血管13的旋转运动过程中，采血管自动条码录入模块11自动录入对应的采血管13样品的条码。
34.在本实施例中，xy两轴实现采血管样品的水平运动，z轴实现采血管样品的垂直运动。xyz模组的三轴联动将采血管13从样品架上转移到条码模块的前方，旋转电动夹爪17带动采血管13实现旋转运动，在采血管13的旋转运动过程中，条码模块自动录入采血管壁上的采血管样品条码，实现采血管样品条码的自动录入。xyz模组将采血管样品移动到平行电动夹爪12位置，平行电动夹爪12夹持采血管13的管部，将采血管13进行固定，旋转电动夹爪17进行旋转运动，在z轴向上和向下运动的配合下，实现采血管13的自动开盖和合盖过程。
35.在本实施例中，参见图2，所述采血管开盖模块1包括第一z轴机构16、旋转电动夹爪17和位置传感器18组成。第一z轴机构16包括步进直线电机，旋转电动夹爪17固定于电机的螺母和滑块上，在电机的带动下进行上下方面的垂直运动。位置传感器18用于检测旋转电动夹爪17的运动位置。旋转电动夹爪17前端固定有一对夹爪19，用于夹持和旋转采血管13，实现采血管的三维运动和开关盖操作。
36.实施例三
37.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
38.在本实施例中，参见图1和图3，自动移液模块2由电动移液泵23和第二xyz三维运动模组；所述电动移液泵23在第二xyz三维运动模组的带动下进行三维运动，自动取脱移液枪头7，混匀采血管13中的样品，将采血管13中的样品转移到含有培养基的细胞培养管31中；所述电动移液泵23由电机22、柱塞泵和传感器24组成；所述传感器24为压力传感器或电容传感器，实现样品的液面探测功能；第二xyz三维运动模组由电机和同步带或电机和丝杆组成，三轴联动，实现电动移液泵23的三维运动。
39.在本实施例中，参见图3，所述自动移液模块2由第二z轴机构22、移液泵23、压力传感器24和移液枪头7的连接器组成。第二z轴机构22包括步进直线电机，移液枪头7的连接器固定在第二z轴机构22的电机的丝杆上，在电机的带动下进行上下垂直运动，实现移液枪头7的取和脱操作，采血管13中样品的自动移取。通过控制系统9调控移液泵23，实现采血管样品的移液和混样两个操作。在移液泵23和移液枪头7之间安装有压力传感器24，移液过程中，通过检测管路中压力的变化，进行液面探测和凝血样品的检测。本实施例装置实现了自动移液，增加了检测效率。
40.实施例四
41.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
42.在本实施例中，自动移液模块2利用压力传感器实现液位检测的同时，具有外周血样品的凝血检测功能。在电动移液泵吸取外周血样品时，如果存在凝血块堵住移液枪头，压力传感器可以检测到枪头中压力的异常波动，实现凝血样品的自动检测功能。
43.实施例五
44.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
45.在本实施例中，参见图1和图4，细胞培养模块包括细胞培养管支架32、支架底座、支架传感器、条码模块；细胞培养管支架32用于放置进行接种的管式培养基管即细胞培养管31，支架底座用于安置多个细胞培养管支架；条码模块由条码阅读器和运动机构34组成，条码阅读器采用细胞培养管条码录入模块33，细胞培养管条码录入模块33用于自动录入样品架上培养基管的条码，条码阅读器在运动机构34的带动下，实现的培养基管条码的连续自动录入；细胞培养基管支架32上样时，支架传感器用于检测支架的运动空间位置参数，支架传感器检测到支架的运动信息。
46.在本实施例中，参见图4，所述细胞培养模块包括运动模块34、细胞培养管条码录入模块33、细胞培养管31和细胞培养管支架32组成。细胞培养管条码录入模块33固定于运动模块34的电机丝杆上，细胞培养管31条码的录入过程，通过细胞培养管条码录入模块33的前后运动，实现培养管条码的批量和自动目录。
47.本实施例采用支架底座用于安置多个细胞培养管支架，多支架和底座的配合设计，实现样品接种的高通量。条码模组由条码模块和一维运动机构组成，条码模块在运动机械的带动下，可以连续录入多个培养基管样品条码，实现样品条码的自动和连续录入。
48.实施例六
49.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
50.在本实施例中，参见图1-图4，采血管自动开盖模块1由第一xyz三维运动模组、平行电动夹爪12、旋转电动夹爪17和采血管自动条码录入模块11组成；所述旋转电动夹爪17
用于从采血管13的上部夹持采血管13，用于抓取采血管13和进行旋转运动，第一xyz三维运动模组用于移动旋转电动夹爪17，实现样品采血管13的三维运动，将采血管13从采血管样品架14上转移到平行电动夹爪12上，通过平行电动夹爪12和旋转电动夹爪17这两个电动夹爪19的协同工作，实现采血管13盖子的开盖运动和采血管13的旋转运动；在采血管13的旋转运动过程中，采血管自动条码录入模块11自动录入对应的采血管13样品的条码。
51.自动移液模块2由电动移液泵23和第二xyz三维运动模组；所述电动移液泵23在第二xyz三维运动模组的带动下进行三维运动，自动取脱移液枪头7，混匀采血管13中的样品，将采血管13中的样品转移到含有培养基的细胞培养管31中；所述电动移液泵23由电机22、柱塞泵和传感器24组成；所述传感器24为压力传感器或电容传感器，实现样品的液面探测功能；第二xyz三维运动模组由电机和同步带或电机和丝杆组成，三轴联动，实现电动移液泵23的三维运动。
52.细胞培养模块包括细胞培养管支架32、支架底座、支架传感器、条码模块；细胞培养管支架32用于放置进行接种的管式培养基管即细胞培养管31，支架底座用于安置多个细胞培养管支架；条码模块由条码阅读器和运动机构34组成，条码阅读器采用细胞培养管条码录入模块33，细胞培养管条码录入模块33用于自动录入样品架上培养基管的条码，条码阅读器在运动机构34的带动下，实现的培养基管条码的连续自动录入；细胞培养基管支架32上样时，支架传感器用于检测支架的运动空间位置参数，支架传感器检测到支架的运动信息。
53.本事实力自动细胞接种仪，包括采血管自动开盖模块1、自动移液模块2、移液枪头7、细胞培养管定位和条码录入模块3、平行电动夹爪12、采血管自动条码录入模块11、hepa过滤模块5、紫外消毒模块4、控制系统9和人机界面8等组成。
54.采血管自动开盖模块1将采血管13移取到平行电动夹爪12的位置的上方，采血管自动条码录入模块11自动录入采血管条码，控制系统9自动查询细胞培养管31的条码信息，比对出采血管样品对应的细胞培养管31位置信息。平行电动夹爪12夹住采血管13，旋转电动夹爪17通过旋转运动开启采血管盖子，完成采血管的开盖。自动移液模块2在x轴、y轴21和z轴22三轴联动下移取移液枪头7从采血管13中移液细胞样品，根据控制系统9比对出的细胞培养管31的位置信息，自动添加到对应的细胞培养管31中，移液结束后，脱去移液枪头7，完成移液过程。采血管自动开盖模块1通过旋转电动夹爪17盖上采血管的盖子，再移放到采血管样品架子14中，完成细胞样品的自动接种过程。
55.旋转电动夹爪17固定在采血管自动开盖模块的z轴电机16上，在x轴机构10和第一y轴机构15和第一z轴机构16有三维运动之下，在采血管样品架14和平行电动夹爪12之间转运采血管13，实现采血管的三维运动。
56.实施例七
57.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
58.在本实施例中，参见图1，hepa过滤模块5由hepa过滤网和风机组成，用于过滤操作空间的空气，再进行收集或排放。风机在控制系统的控制下进行高效旋转，将仪器操作区域内的空气经由过滤网过滤后，排放到环境中，将可能存在潜在生物危害的空气净化后排放，对环境的生物安全和操作人员的健康进行有效保护。
59.自动细胞接种仪的运行过程中，hepa过滤模块5对自动细胞接种仪内部空间的气
体进行高效过滤后财排放到实验室的空间，保证环境的生物安全性。
60.实施例八
61.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
62.在本实施例中，参见图1，紫外消毒模块4由多管紫外灯组成，用于对操作空间区域进行消毒，作为消杀装置，紫外灯的开关通过控制系统9进行自动控制。自动细胞接种仪器主要用于处理临床相关的生物样品的自动接种过程。所述自动细胞接种仪在操作区域内部设计有紫外消毒模块，用于仪器内部的操作环境进行消毒处理，防止可能产生的生物污染，对操作人员的健康提供更好的保护，也避免对环境的生物污染。紫外灯的开关通过控制系统进行自动控制。
63.紫外消毒模块4由1～2只紫外灯组成，在控制系统的调控下，对自动细胞接种仪的内部空间进行紫外消毒，保证操作空间的生物安全性。
64.实施例九
65.本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
66.在本实施例中，参见图1，控制系统9由程序控制器和人机界面8两部分组成；所述程序控制器用于对整个机器的控制和监控；所述的人机界面由触摸控制屏、计算机或其它人机对话的装置和条码录入装置组成；人机界面与网络建立信号连接，通过网络信号的连接，监控自动细胞接种仪运行的状态，利用无线后有线通信，将仪器的运行状态信息和处理样品的信息发送到信息管理系统，进行记录和分析；所述人机界面具有条码录入模块，用于录入处理样品的条码信息和运行过程中使用的试剂批号的相关信息。
67.控制器一般为计算机、单片机或程序控制器等，用于对整个机器运行的控制和监控。人机界面用于输入仪器运行的参数、记录仪器运行的状态和样品处理的详细过程记录；人机界面具有与网络连接的功能，通过网络连接，实时监控仪器运行的状态，将仪器的运行状态信息和处理样品的信息发送到信息管理系统，进行记录和分析。条码录入装置用于录入处理样品的条码信息和运行过程中使用的试剂批号等相关信息。上述各模块组成一个完整的自动细胞接种仪，在控制系统的控制下，完成外周血淋巴细胞样品的自动化接种。
68.综上所述，上述实施例自动细胞接种仪，包括采血管自动开盖模块、自动移液模块、采血管自动条码录入模块、平行电动夹爪、细胞培养管定位和条码录入模块、hepa过滤模块、紫外消毒模块、控制系统和人机界面，自动开和盖采血管盖子，将采血管中的样品自动接种到培养基管中，实现细胞接种的自动化和信息化。本实用新型上述实施例适用于细胞遗传学分析中外周血淋巴细胞样品的接种流程，实现外周血淋巴细胞样品接种的自动化和信息化，极大的提高了细胞接种过程的效率和信息的准确性。
69.上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的发明目的，只要不背离本实用新型的技术原理和发明构思，都属于本实用新型的保护范围。