TWI858845B - 細胞自動凍存和解凍設備 - Google Patents
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Abstract
本創作係細胞自動凍存和解凍設備及其凍存倉匣，其中凍存倉匣包含一架體及複數凍存盤。架體包含複數架設壁，任兩架設壁之間形成有複數盤架部。凍存盤分別能分離地設於盤架部上，各凍存盤具有用以存放凍管的複數凍管插孔。藉由將凍存倉匣設計成包含架體以及可分離的凍存盤，便能夠在移倉匣機構將凍存倉匣先移出凍存桶後以凍盤取爪先將其中任一凍存盤由架體上取出，再以機械手臂執行凍管的放入或取出作業，藉此可以避免機械手臂直接於超低溫的環境下作動，更可以有效率的取放凍管於凍存倉匣內。
Description
本創作係涉及一種生化實驗設備，尤指一種細胞自動凍存和解凍設備。
細胞備製的程序中，大量培養後的細胞經處理後，會先被分注至凍管內，接著需要冷凍保存，而通常會將凍管放置於凍存桶(液或氣態氮桶)內進行細胞的長期冷凍保存。具體來說，凍存細胞的程序如下，裝有細胞的凍管會先放入一漸凍裝置內，待其溫度慢慢降至-80℃後，再將溫度已降至-80℃且裝有細胞的凍管移至凍管架上，接著將裝有凍管的凍管架整個放入凍存桶內長期凍存。一旦細胞需要解凍使用，具體來說，解凍細胞的程序如下，先將裝有要解凍之細胞的凍管的凍管架從凍存桶取出，再將裝有要解凍之細胞的凍管從凍管架取出並放入一回溫的裝置，待凍管內細胞液慢慢回融後，將其從凍管移液至裝有培養液的培養容器進行培養，完成解凍細胞的程序。
然而，不論執行細胞凍存或解凍，都需先將整個凍管架從凍存桶取出，現有技術中的凍管架是一體成形的多層架體，以至於機械手臂難以直接抓取中間層或靠近內側的凍管，故只能由人工執行，因此在放入或者取出特定位置的凍管時步驟繁瑣耗時長，導致在單獨取出或放入特定凍管時，其他凍管隨著凍管架離開凍存桶的時間拉長，可能造成不必要的升溫，進而影響其他凍管的凍存品質。
有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種細胞自動凍存和解凍設備及其凍存倉匣，其凍存倉匣具有可分離的架體與凍存盤，因此可以先透過取爪將任一特定凍存盤由架體中取出再以機械手臂抓取凍存盤上的任一特定凍管，藉此凍管的放入或取出皆更加方便由機械手臂執行，藉此達成細胞凍存和解凍自動化的目的。
為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種細胞自動凍存和解凍設備，其中包含：一出入部，其能供一凍管或一細胞培養容器進出；一機械手臂；一漸凍機，該機械手臂能將該出入部中的該凍管移動至該漸凍機中，該漸凍機能降低該凍管的溫度；一凍存倉匣，其包含一架體，其包含複數架設壁，任兩該架設壁之間形成有複數盤架部；複數凍存盤，其分別能分離地設於該等盤架部上；各該凍存盤具有複數凍管插孔，各該凍管插孔用以暫置該凍管；該機械手臂能將該凍管移動至該凍管插孔存放；一凍存桶，其內部具有一凍存空間；一移匣機構，其能將該凍存倉匣移出或移入該凍存桶的該凍存空間；一凍盤取爪，在該移匣機構將該凍存倉匣移出該凍存空間後，該凍盤取爪能將其中一該凍存盤取出或置入其中一該盤架部；一乾浴器，該機械手臂能將該凍盤取爪上的該凍存盤中的其中一該凍管移動至該乾浴器中，該乾浴器能提升該其中一凍管的溫度；
一細胞培養容器暫存架，該機械手臂能將該出入部中的該細胞培養容器移動至該細胞培養容器暫存架中，該細胞培養容器暫存架用以存放該細胞培養容器；一開合蓋機，該機械手臂能將該乾浴器中的該凍管移動至該開合蓋機，且該機械手臂能將該細胞培養容器暫存架中的該細胞培養容器移動至該開合蓋機；該開合蓋機能開啟及關上該凍管的蓋體，且該開合蓋機能開啟及關上該細胞培養容器的蓋體。
本創作的優點在於，藉由將凍存倉匣設計成包含架體以及可分離的凍存盤，便能夠在移匣機構將凍存倉匣移出凍存桶後以凍盤取爪先將其中一凍存盤由架體上取出，再以機械手臂執行凍管的放入或取出作業，藉此可以便於機械手臂放入或取出中間層或靠近內側的凍管，且過程中凍存倉匣也能夠先被移入凍存桶內，以防止暴露在凍存桶外過長時間。
進一步而言，所述之細胞自動凍存和解凍設備，其中，該細胞自動凍存和解凍設備包含一冷藏室，該冷藏室內的溫度較該冷藏室外的溫度低；該凍存倉匣、該凍存桶及該移匣機構位於該冷藏室內；該凍盤取爪位於該冷藏室外，且能延伸至該冷藏室內而將該其中一凍存盤取出或置入該其中一盤架部。
進一步而言，所述之細胞自動凍存和解凍設備，其中，該細胞自動凍存和解凍設備包含一冷藏隧道，其連通於該冷藏室；該冷藏隧道的壁面上形成有一手臂開口；一保溫蓋，其設於該手臂開口上，且選擇性地開啟該手臂開口；該凍盤取爪位於該冷藏隧道內；該機械手臂能於該保溫蓋開啟該手臂開口後通過該手臂開口以接觸並取出該凍盤取爪上的該凍存盤中的該其中一凍管，或置入任一凍管於該凍盤取爪上的該凍存盤的凍管插孔。
A:凍管
B:凍管托盤
C:細胞培養容器
1:出入部
2:機械手臂
21:第一夾爪
22:第二夾爪
23:RFID讀取裝置23
3:漸凍機
4:凍存倉匣
41:架體
411:架設壁
412:盤架部
413:凸肋
414:卡固凸部
415:中心軸
42:凍存盤
421:凍管插孔
422:卡固凹部
5:凍存桶
6:移匣機構
7:凍盤取爪
71:滑軌
72:夾爪件
8:乾浴器
9:細胞培養容器暫存架
10:開合蓋機
11:冷藏室
12:冷藏隧道
121:手臂開口
13:保溫蓋
14:拋棄桶
圖1係本創作的立體外觀圖。
圖2係本創作的冷藏室一側的內部示意圖。
圖3係本創作的冷藏隧道一側的內部示意圖。
圖4A係本創作的上視剖面圖，其中出入部內為凍管托盤。
圖4B係本創作的另一上視剖面圖，其中出入部內為細胞培養容器。圖5係本創作的凍存倉匣與凍盤取爪的位置關係圖。
圖6係本創作的凍存盤與架體的分解圖。
圖7係本創作的凍盤取爪的立體外觀圖。
圖8係本創作的機械手臂的立體外觀圖。
圖9係本創作的機械手臂的局部放大圖。
圖10係本創作的細胞凍存流程的路徑示意圖。
圖11係本創作的細胞解凍流程的路徑示意圖。
以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。
請參考圖1、圖4A、圖4B及圖10，本創作之細胞自動凍存設備包含一出入部1、一機械手臂2、一漸凍機3、一凍存倉匣4、一凍存桶5、一移匣機構6、一凍盤取爪7、一乾浴器8、一細胞培養容器暫存架9、一開合蓋機10、一冷藏室11、一冷藏隧道12及一保溫蓋13。
請參考圖3、圖4A及圖4B，出入部1能供一凍管托盤B或一細胞培養容器C進出。
請參考圖10及圖11，機械手臂2能將出入部1中的一凍管A移動至漸凍機3中，漸凍機3能逐步降低凍管A的溫度。具體來說，請參考圖8及圖9，機械手臂2具有一第一夾爪21及一第二夾爪22分別用以夾取出入部1中的凍管A與細胞培養容器C。
請參考圖5及圖6，凍存倉匣4包含一架體41及複數凍存盤42。架體41包含複數架設壁411。任兩架設壁411之間形成有複數盤架部412。凍存盤42分別能分離地設於該等盤架部412上。各凍存盤42具有複數凍管插孔421，各凍管插孔421用以存放凍管A，且機械手臂2能將凍管A移動至凍管插孔421存放。
具體來說，在本實施例中，各架設壁411上設有複數架設凸肋413，任一架設壁411上的該等架設凸肋413分別與另一架設壁411上的該等架設凸肋413形成該等盤架部412，而各凍存盤42分別能分離地設於任兩架設壁411的架設凸肋413上。此外，各架設凸肋413形成有一卡固凸部414，且各凍存盤42形成有兩卡固凹部422，兩卡固凹部422能與兩架設凸肋413的卡固凸部414相互卡合，以防止凍存盤42任意相對於架設凸肋413移凍而脫離架體41。再者，在本實施例中，架體41包含一中心軸415。該等架設壁411環繞間隔設置於中心軸415上，且沿著中心軸415的徑向延伸。各凍存盤42為一扇形盤體。但架體41與凍存盤42的具體結構不以上述為限，只要凍存盤42能與架體41分離即可。
凍存桶5內部具有一凍存空間。
移匣機構6能將凍存倉匣4移出或移入凍存桶5的凍存空間。
凍盤取爪7能在移匣機構6將凍存倉匣4移出凍存空間後，將其中一凍存盤42取出或置入其中一盤架部412。具體來說，請參考圖5及圖7，凍盤取爪7具有一滑軌71及一夾爪件72，夾爪件72能沿著滑軌71朝向被移匣機構6移出凍存空間後的凍存倉匣4，並在夾取其中一凍存盤42後沿著滑軌71退回原本
位置，藉此將凍存盤42取出或置入盤架部412。但凍盤取爪7的具體結構不以此為限。
乾浴器8能逐步提升其中一凍管A的溫度，而機械手臂2能將凍盤取爪7上的凍存盤42中的其中一凍管A移動至乾浴器8中。
細胞培養容器暫存架9用以存放細胞培養容器C，而機械手臂2能將出入部1中的細胞培養容器C移動至細胞培養容器暫存架9中。
開合蓋機10能開啟及關上凍管A的蓋體，且開合蓋機10能開啟及關上細胞培養容器C的蓋體。機械手臂2能將乾浴器8中的凍管A移動至開合蓋機10，且機械手臂2能將細胞培養容器暫存架9中的細胞培養容器C移動至開合蓋機10。
請參考圖1、圖2、圖3、圖4A及圖4B，具體來說，在本實施例中，細胞自動凍存和解凍設備設有冷藏室11、冷藏隧道12及保溫蓋13。冷藏室11內的溫度較冷藏室11外的溫度低，較佳來說，冷藏室11內為大致攝氏4度的冷藏空間。冷藏隧道12連通於冷藏室11，藉此可延伸攝氏4度的冷藏空間的冷藏效果。冷藏隧道12的壁面上形成有一手臂開口121。保溫蓋13設於手臂開口121上，且選擇性地開啟手臂開口121。
凍存倉匣4、凍存桶5及移匣機構6位於冷藏室11內。凍盤取爪7位於冷藏室11外，並位於冷藏隧道12內，且能通過冷藏隧道12與冷藏室11之間的連通口延伸至冷藏室11內而將其中一凍存盤42取出或置入其中一盤架部412。機械手臂2能於保溫蓋13開啟手臂開口121後通過手臂開口121以接觸並取出凍盤取爪7上的凍存盤42中的其中一凍管A，或者將任一凍管A置入於該凍盤取爪7上的該凍存盤42的凍管插孔421。
藉由冷藏室11、冷藏隧道12及保溫蓋13，可以使凍存倉匣4及其上的凍存盤42與凍管A在被從凍存桶5取出後維持一較低的冷藏溫度，而非直接暴露於室溫當中。
本創作之細胞自動凍存和解凍設備能自動化地執行下列流程動作：
第一，細胞凍存流程，請參考圖4A、圖6及圖10。
首先，凍管A被寫入無線射頻辨識碼(Radio Frequency Identification,RFID)後被置入凍管托盤B上並被放入出入部1中。如圖9及圖10所示，隨後機械手臂2以其RFID讀取裝置23讀取無線射頻辨識碼(Radio Frequency Identification，RFID)並將特定凍管A取下，並將其移動至漸凍機3中進行第一次降溫，而凍管A取畢後凍管托盤B由出入部1排出。待凍管A第一次降溫結束後，凍存桶5的蓋體開啟，移匣機構6將凍存倉匣4上升移出凍存桶5，並且凍盤取爪7隨後將凍存倉匣4的其中一凍存盤42由架體41上取下準備使用。接著，機械手臂2將已完成第一次降溫的凍管A移動至凍盤取爪7上準備使用的凍存盤42中。接著，凍盤取爪7將載有凍管A的凍存盤42重新置入架體41的盤架部412上，而後移匣機構6再次將凍存倉匣4下降移入凍存桶5的凍存空間中，完成細胞凍存流程。
第二，細胞解凍流程，請參考圖4B及圖11。
在進行此流程的前置，會將一空的細胞培養容器C編入RFID並以分注機填充細胞培養液(此機構不在本發明之內)，再由出入部1中被機械手臂2移動至細胞培養容器暫存架9中存放備用。如圖11所示，執行細胞解凍流程時，首先機械手臂2由細胞培養容器暫存架9中取出備用的細胞培養容器C至開合蓋機10準備開蓋。同一時間，凍存桶5的蓋體開啟，移匣機構6將凍存倉匣4上升移出凍存桶5，並且凍盤取爪7隨後將凍存倉匣4上存放有凍管A的凍存盤42
由架體41上取下。接著，機械手臂2讀取RFID並將取出的凍管A移動至乾浴器8中使凍管A解凍升溫。凍管A被移動至乾浴器8後，凍盤取爪7隨即將凍存盤42重新放入架體41上，且移匣機構6隨即將凍存倉匣4重新放入凍存桶5中關蓋。待凍管A內的細胞液回融後，機械手臂2將已回融的凍管A移動至開合蓋機10上準備開蓋。待細胞培養容器C與凍管A皆完成開蓋後，將凍管A回融內後的細胞液倒入細胞培養容器C中，再以開合蓋機10關蓋。最後以機械手臂2將已盛裝細胞液之細胞培養容器C送至出入部1讀取RFID後送出，而凍管A則關蓋後拋棄至拋棄桶14。被送出的已盛裝細胞液之細胞培養容器C經由一主輸送機輸送至培養機構(此機構不在本發明之內)中存放培養，完成細胞解凍培養流程。
藉由將凍存倉匣4設計成包含架體41以及可分離的凍存盤42，便能夠在移匣機構6將凍存倉匣4移出凍存桶5後以凍盤取爪7先將其中一凍存盤42由架體41上取出，再以機械手臂2執行凍管A的放入或取出作業，藉此可以便於機械手臂2放入或取出中間層或靠近內側的凍管A，且過程中凍存倉匣4也能夠先被移入凍存桶5內，以防止暴露在凍存桶5外過長時間。
以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
B:凍管托盤
C:細胞培養容器
1:出入部
2:機械手臂
3:漸凍機
4:凍存倉匣
5:凍存桶
6:移匣機構
8:乾浴器
9:細胞培養容器暫存架
10:開合蓋機
11:冷藏室
12:冷藏隧道
121:手臂開口
13:保溫蓋
14:拋棄桶
Claims (3)
- 一種細胞自動凍存和解凍設備，其中包含 一出入部，其能供一凍管或一細胞培養容器進出； 一機械手臂； 一漸凍機，該機械手臂能將該出入部中的該凍管移動至該漸凍機中，該漸凍機能降低該凍管的溫度； 一凍存倉匣，其包含 一架體，其包含 複數架設壁，任兩該架設壁之間形成有複數盤架部； 複數凍存盤，其分別能分離地設於該等盤架部上；各該凍存盤具有複數凍管插孔，各該凍管插孔用以存放該凍管；該機械手臂能將該凍管移動至該凍管插孔存放； 一凍存桶，其內部具有一凍存空間； 一移匣機構，其能將該凍存倉匣移出或移入該凍存桶的該凍存空間； 一凍盤取爪，在該移匣機構將該凍存倉匣移出該凍存空間後，該凍盤取爪能將其中一該凍存盤取出或置入其中一該盤架部； 一乾浴器，該機械手臂能將該凍盤取爪上的該凍存盤中的其中一該凍管移動至該乾浴器中，該乾浴器能提升該其中一凍管的溫度； 一細胞培養容器暫存架，該機械手臂能將該出入部中的該細胞培養容器移動至該細胞培養容器暫存架中，該細胞培養容器暫存架用以存放該細胞培養容器； 一開合蓋機，該機械手臂能將該乾浴器中的該凍管移動至該開合蓋機，且該機械手臂能將該細胞培養容器暫存架中的該細胞培養容器移動至該開合蓋機；該開合蓋機能開啟及關上該凍管的蓋體，且該開合蓋機能開啟及關上該細胞培養容器的蓋體。
- 如請求項1所述之細胞自動凍存和解凍設備，其中， 該細胞自動凍存和解凍設備包含一冷藏室，該冷藏室內的溫度較該冷藏室外的溫度低； 該凍存倉匣、該凍存桶及該移匣機構位於該冷藏室內； 該凍盤取爪位於該冷藏室外，且能延伸至該冷藏室內而將該其中一凍存盤取出或置入該其中一盤架部。
- 如請求項2所述之細胞自動凍存和解凍設備，其中， 該細胞自動凍存和解凍設備包含 一冷藏隧道，其連通於該冷藏室；該冷藏隧道的壁面上形成有一手臂開口； 一保溫蓋，其設於該手臂開口上，且選擇性地開啟該手臂開口； 該凍盤取爪位於該冷藏隧道內； 該機械手臂能於該保溫蓋開啟該手臂開口後通過該手臂開口以接觸該凍盤取爪上的該凍存盤中的該其中一凍管。
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