專利名稱：全密封式無菌操作系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及細(xì)胞培養(yǎng)及其它生物學(xué)和醫(yī)學(xué)無菌管道系統(tǒng)的一種無菌操作裝置，以防止外界微生物的污染。
現(xiàn)在流行的常規(guī)無菌操作主要是在無菌室，層流室或超凈工作臺(tái)中利用消毒凈化的空間進(jìn)行作業(yè)。即依靠環(huán)境凈化設(shè)備、采用常規(guī)容器、管件進(jìn)行操作，先對(duì)需連接組裝的容器腔體，管件等器材部件進(jìn)行高壓蒸汽或其它方式消毒，然后將它們置于無菌室或凈化環(huán)境中進(jìn)行各種操作作業(yè)。由于操作者的身體或手部必須暴露在凈化空間之中，消毒凈化的空間范圍較大而難以徹底，消毒服和手套等隔離功能不完全，難以保證無菌，因此普遍存在著外源微生物污染及各種細(xì)胞系之間的交叉污染問題，往往造成重大損失。其關(guān)鍵矛盾是密封的容器和管件在操作過程中使用了常規(guī)的開放式或半開放式器件、設(shè)備等，其密封性和無菌狀態(tài)受到破壞、導(dǎo)致污染。另外，無菌室、超凈工作臺(tái)等設(shè)備本身的技術(shù)要求高，設(shè)備配套復(fù)雜，造價(jià)昂貴，從購置到使用均受到諸多因素限制。
現(xiàn)有的細(xì)胞培養(yǎng)容器，包括生物反應(yīng)器和發(fā)酵罐等，只能做到細(xì)胞培養(yǎng)階段密封，但在無菌操作的其他階段或環(huán)節(jié)中，如細(xì)胞的分離、洗滌、凍存與復(fù)蘇等皆沿用常規(guī)無菌操作設(shè)備與方法，仍未解決破壞密封性而導(dǎo)致污染的問題。國外已見用于醫(yī)學(xué)和生物工程管道系統(tǒng)的密封式無菌連接技術(shù)的報(bào)導(dǎo)，主要采用電感應(yīng)加熱、高壓蒸汽、高熱水以及塑料管道的熱熔焊接等接口消毒與密封的方法，但是也只能做到階段性密封式無菌操作，以完成取樣、更液或防止培養(yǎng)物泄漏等具體任務(wù)，也未解決在無菌操作過程中其他環(huán)節(jié)上破壞密封性的問題，因此也難以避免污染發(fā)生。
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種既避免污染發(fā)生、適于普通非凈化空間使用，又構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，能完成從細(xì)胞培養(yǎng)-凍存-再培養(yǎng)-再凍存的全密封式無菌操作組件構(gòu)成的循環(huán)操作系統(tǒng)。
可采取以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)目的。除常規(guī)容器、管件、腔體之類外，還應(yīng)有火焰消毒無菌連接器及防污染的隔離操作器件-細(xì)胞洗滌濾器、隔離式操作吸管、密封式注射器，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接，構(gòu)成各種無菌操作裝置。
結(jié)合附圖、實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)方案的內(nèi)容作進(jìn)一步詳述。


圖1是火焰消毒無菌連接器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是細(xì)胞洗滌濾器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是隔離式操作吸管的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是密封式注射器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5、6分別是基片、扣片的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7、8是接口密封帽的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是密封式細(xì)胞處理裝置示意圖。
圖10是密封式檢測(cè)菌預(yù)培養(yǎng)裝置示意圖。
圖11是密封式細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)裝置示意圖。
圖12是密封式加防凍液及細(xì)胞凍存裝置示意圖。
圖13是密封式取樣裝置示意圖。
全密封式無菌操作系統(tǒng)中的火焰消毒無菌連接器(10)可采用附圖1所示的結(jié)構(gòu)。它主要由可拆卸的金屬雙閥門(5、6)、不銹鋼插針(7)及硅橡膠插座(8)三大部分構(gòu)成，在閥門的各接口處裝有耐火柔性或膨脹石墨墊圈(9)，可在閥門孔道中進(jìn)退的空心插針(7)通過膠膜皺折套(10)密封安裝在一閥門體的尾部，插座(8)密封安裝在另一閥門體的尾部。這種火焰消毒無菌連接器結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，拆卸、連接十分方便，使用效果最佳。它也可采用其它的結(jié)構(gòu)型式，但必須保證①可用火焰進(jìn)行滅菌進(jìn)行滅菌消毒;②呈可拆卸連接;③各連接處密封安裝。附圖實(shí)施例中，閥門(5)與(6)以可拆卸的螺紋接口相連接;采用膨脹石墨或柔性石墨墊圈(9)具有良好的自潤(rùn)滑性、柔韌性和回彈性，復(fù)原率可達(dá)35%以上，其溫度耐受范圍為+1600℃～-200℃，足以滿足火焰消毒及液氮冷凍時(shí)維持密封性能的要求;空心插針(7)及插座(8)的尾部均為可與管件或容器的開口形成密封連接的結(jié)構(gòu);膠膜皺折套(10)一端與閥門體尾部密封連接，另一端與插針的密封連接，這樣插針在密封空間便可進(jìn)退活動(dòng)自如。雙閥門可從接口處拆卸斷開，斷開前要按程序?qū)⒉遽樛顺鲭p閥，關(guān)閉兩個(gè)旋塞閥以阻止外界帶菌空氣進(jìn)入管道系統(tǒng)。火焰消毒無菌連接器帶插針、插座的閥門斷開后可按需要分別與不同的管件、容器、器件等連接成相應(yīng)的組件，將組件按常規(guī)用高壓蒸汽(121℃)或其它方式消毒，排除組件內(nèi)的菌體及其它污染物。組合好的組件便可在普通環(huán)境中利用火焰消毒連接器的接口、進(jìn)行無菌連接操作。斷開的閥門只要型號(hào)相同就可互換交叉配合，即按需要重新連接組合，構(gòu)成相應(yīng)的無菌操作系統(tǒng)。連接時(shí)，將兩個(gè)相配的閥門接口在酒精燈或打火機(jī)火焰上燒烤約1分鐘，同時(shí)在火焰中進(jìn)行對(duì)接，在雙閥門接口之間重新形成消毒的密封空間。待冷卻后，再開啟兩個(gè)旋塞閥的孔道，并進(jìn)一步連接內(nèi)層插接管道-插針與插座。這時(shí)管道內(nèi)無菌空間貫道，培養(yǎng)液以及無菌氣體以插針為橋梁，被引導(dǎo)進(jìn)入插座孔道，完成密封式無菌連接，為確保安全，火焰消毒無菌連接器在使用前皆要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)，保證氣密性合格，無泄漏。
為保證插針、插座的銜接，防止松脫、避免操作失誤，火焰消毒無菌連接器的兩閥上還裝有限位及其它結(jié)構(gòu)附件。它們包括在閥門的旋塞蓋與石墨墊圈間安有金屬墊片(11)，用以緩沖旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的扭力，增加石墨墊圈與旋塞蓋之間的滑動(dòng)性與彈性，使旋塞蓋保持穩(wěn)定，避免旋塞蓋松動(dòng)。有插針的閥門尾部裝有帶盲孔(12)的退針插座(13)，它為硅橡膠制品，其結(jié)構(gòu)類似于穿孔膠塞，只是穿孔邊有一盲孔，作為退針時(shí)安放插針針端定位之用，以防止退針不到位時(shí)旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓損壞針端。由鉤頭螺釘(14)與基片(15)、金屬鍵(16)、扣片(17)依次連接成的限位結(jié)構(gòu)，鉤頭螺釘既用于鎖定扣片、還使無菌連接器具有鉤掛附著功能，其上的螺母有助于鉤頭變換方向以及緊固;扣片上的小孔為掛鏈之用。另一端孔可作為調(diào)節(jié)鏈長(zhǎng)的備用孔以及作中部扣片時(shí)掛鏈之用，長(zhǎng)形孔供鉤頭螺釘穿過時(shí)緊固鏈條用;中部扣片用于雙閥連接后緊固鏈與插針限位，端部扣片用于雙閥斷開后緊固鏈與插針限位。還配有接口密封帽(18、19)，雙閥斷開而獨(dú)立存放時(shí)，用以加強(qiáng)接口密封，陰螺紋接口密封帽(18)用于陽螺紋接口，陽螺紋接口密封帽(19)用于陰螺紋接口，帽口裝有柔性石墨墊圈，便于火焰消毒密封。
全密封式無菌操作系統(tǒng)中的細(xì)胞洗滌濾器(2)可采用附圖2所示的結(jié)構(gòu)。它主要由可拆卸連接的上下漏斗狀殼體(20、21)及其間的密封圈(22)構(gòu)成，殼體內(nèi)濾板上裝有大孔徑親水性濾膜(23)，上殼體的側(cè)支管(24)中裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)彎頭玻璃管(25)，側(cè)支管與玻璃管間以硅橡膠套管(26)密封。上殼體頂部呈錐狀或球面結(jié)構(gòu)，以便有足夠的空間用于洗滌細(xì)胞，倒置時(shí)可由頂端管道收集細(xì)胞，通過管道、火焰消毒無菌連接器向外輸出。側(cè)支管(24)中的彎頭玻璃管(25)，管尖呈90°彎曲、彎頭長(zhǎng)度以達(dá)濾器內(nèi)腔側(cè)壁為宜。玻璃管(25)的另一端可接三通等各種管件通過火焰消毒無菌連接器與各種容器連接。硅橡膠套管(26)的上端與玻璃管密封連接，下端密封套接在濾器側(cè)支管上。由于套管有柔韌性，這樣可采用隔離操作使管(25)作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便沖洗細(xì)胞。
全密封式無菌操作系統(tǒng)中的隔離式操作吸管(3)可采用附圖3所示的結(jié)構(gòu)，它主要由上下各有一膨大處(27)的管、密封膠塞(28)、帶有接管的硅橡膠吸球(29)、可耐高壓蒸汽消毒的薄膜皺折管(30)及用以固定吸管位置的支架構(gòu)成，吸球安裝在管的上端處，皺折管以上口密封安裝在管的上膨大處上方，管與膠塞中心孔呈氣密性動(dòng)配合連接。吸球通過其上端的接管可與其它管件、火焰消毒無菌連接器等連接，管件上可安裝夾子;隔離式操作吸管視需要利用薄膜皺折管可密封安裝在接種瓶或其它容器的相應(yīng)位置處，吸管可在容器中活動(dòng)自如，利用吸球可使容器中的物質(zhì)沖打均勻。支架通過其滑塊及緊固螺釘可將吸管固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，便于操作?br> 全密封式無菌操作系統(tǒng)中的密封式注射器(4)可采用附圖4所示的結(jié)構(gòu)。它主要由相配合的筒體(31)、活塞(32)及薄膜皺折袋(33)構(gòu)成，皺折袋套裝在相配合筒體的后部和活塞的尾部，袋口與筒體密封連接，筒體頭部接口處設(shè)有與管件密封結(jié)構(gòu)。密封式注射器類似于常用的玻璃注射器，筒體前部有刻度、筒體后部可較長(zhǎng)便于皺折袋伸縮運(yùn)動(dòng);活塞尾端手柄處制出環(huán)狀溝槽以便薄膜皺拆袋的相應(yīng)部分嵌入套牢;薄膜皺折袋的袋口處管壁加厚以保證與筒體密封連接、它既是密封式注射器，也是密封式吸引器。注射器頭部的接口可與管件或火焰消毒無菌連接器形成密封連接。
上述的防污染隔離操作器件-細(xì)胞洗滌濾器(2)、隔離式操作吸管(3)、密封式注射器(4)也可采用其它的結(jié)構(gòu)型式，只要能保證相應(yīng)的功能作用即可。附圖所示實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)使用效果均較佳。
利用這些基本器件與常規(guī)的各種容器、器件或?qū)⑺鼈兩宰鞲倪M(jìn)，再通過管件即可連接成各種無菌操作裝置，細(xì)胞或其它非細(xì)胞物質(zhì)一旦進(jìn)入這種循環(huán)無菌操作系統(tǒng)，便可與外界完全隔離，在規(guī)范的操作程序與條件下，可保證不發(fā)生外源微生物的污染，也可保證內(nèi)部培養(yǎng)物不會(huì)泄漏。
如由火焰消毒無菌連接器(1)、細(xì)胞洗滌濾器(2)、裝有隔離式操作吸管(3)的接種瓶與標(biāo)本袋(34)、供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)、夾子(38)、冷凍袋(39)、濾器(40)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式細(xì)胞處理裝置。附圖9是該裝置較為典型的一種無菌操作系統(tǒng)示意圖。利用火焰消毒無菌連接器的斷開、接通還可作多種變換操作，滿足各種需要。
為了取得所需的細(xì)胞，一種方式可采用常規(guī)無菌操作設(shè)備進(jìn)行處理，其中包括使用超凈工作臺(tái)，接種罩以及各種無菌操作袋等，取得所需細(xì)胞后，可直接接種進(jìn)入附圖10所示的密封式檢菌預(yù)培養(yǎng)裝置，由此過渡到隔離狀態(tài)。另一種方式便是采用密封式細(xì)胞處理裝置，它特別適用于某些已建立的細(xì)胞系和工程細(xì)胞等。開始時(shí)按常規(guī)操作，將未處理的細(xì)胞標(biāo)本注入密封式標(biāo)本袋。由此進(jìn)入隔離狀態(tài)，并且便于運(yùn)送轉(zhuǎn)移。
密封式標(biāo)本袋的結(jié)構(gòu)如附圖9中的(34)所示，它由聚四氟乙烯等無毒而耐高壓蒸汽消毒的塑料薄膜制成，側(cè)邊有二條支管，一條用于安裝火焰消毒無菌連接器;另一條管口安裝公知的翻口乳膠塞，用于無菌穿刺，注入細(xì)胞懸液。
由火焰消毒無菌連接器(1)、裝有隔離式操作吸管(3)的二通培養(yǎng)瓶、密封式取樣裝置(45)與供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)、夾子(38)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式檢菌預(yù)培養(yǎng)裝置。如附圖10所示。
由火焰消毒無菌連接器(1)、裝有隔離式操作吸管(3)的攪拌瓶(41)、密封式注射器(4)與標(biāo)本袋(34)、供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)裝置。如附圖11所示。
由火焰消毒無菌連接器(1)、密封式注射器(4)與供液瓶(35)、冷凍袋(39)、金屬保護(hù)盒(42)、接口密封帽(19)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式加防凍液及細(xì)胞凍存裝置。如附圖12所示。
由火焰消毒無菌連接器(1)與取樣導(dǎo)管(43)、吸球(44)或密封式注射器(4)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式取樣裝置(45)。接口密封帽(18、19)可用于取樣前后保護(hù)火焰消毒無菌連接器的接口。如附圖13所示。
本操作系統(tǒng)的器件及裝置也可用于非細(xì)胞培養(yǎng)的其它無菌容器與管道系統(tǒng)。
本操作系統(tǒng)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、在普通非凈化空間使用，是一種完全脫離無菌室與超凈工作臺(tái)的無菌操作系統(tǒng)，便于推廣應(yīng)用，它不受設(shè)備條件的限制，可普遍用于城鄉(xiāng)各地及野外作業(yè);
2、構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能可靠、造價(jià)及使用費(fèi)均很低廉;
3、可保證無菌體系的操作過程中無污染，可實(shí)現(xiàn)高水平的無菌操作;利用本技術(shù)可保持該體系在長(zhǎng)期操作過程中處于絕對(duì)無菌狀態(tài)，這是目前公知的無菌操作技術(shù)難以達(dá)到的，這是一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)-凍存-再培養(yǎng)-再凍存全密封式無菌操作的循環(huán)操作系統(tǒng)。
4、這種全密封式管道化系統(tǒng)有助于全面實(shí)現(xiàn)無菌操作自動(dòng)化。
權(quán)利要求
1.一種全密封式無菌操作系統(tǒng)，它由容器、管件構(gòu)成，其特征在于還有火焰消毒無菌連接器(1)及防污染的隔離操作器件--細(xì)胞洗滌濾器(2)、隔離式操作吸管(3)、密封式注射器(4)；它是以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接，它是以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接，所構(gòu)成的各種無菌操作裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于火焰消毒無菌連接器(1)主要由可拆卸的金屬雙閥門(5、6)、不銹鋼插針(7)及硅橡膠插座(8)三大部分構(gòu)成，在閥門的各接口處裝有耐火柔性或膨脹石墨墊圈(9)，可在閥門孔道中進(jìn)退的空心插針(7)通過膠膜皺折套(10)密封安裝在一閥門體的尾部，插座(8)密封安裝在另一閥門體的尾部。
3.如權(quán)利要求2所述的火焰消毒無菌連接器，其特征在于兩閥上還裝有限位及其它結(jié)構(gòu)附件，它們包括有閥門的旋塞蓋與石墨墊圈間安有金屬墊片(11)，有插針的閥門尾部裝有帶盲孔(12)的退針插座(13)，由鉤頭螺釘(14)與基片(15)、金屬鏈(16)、扣片(17)依次連接成的限位結(jié)構(gòu)，還配有接口密封帽(18、19)。
4.如權(quán)利要求1所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于細(xì)胞洗滌濾器(2)由可拆卸連接的上、下漏斗狀殼體(20、21)及其間的密封圈(22)構(gòu)成，殼體內(nèi)濾板上裝有大孔徑親水性濾膜(23)，上殼體的側(cè)支管(24)中裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)彎頭玻璃管(25)，側(cè)支管與玻璃管間以硅橡膠套管(26)密封。
5.如權(quán)利要求1所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于隔離式操作吸管(3)主要由上下各有一膨大處(27)的管、密封膠塞(28)、帶有接管的硅橡膠吸球(29)、可耐高壓蒸汽消毒的薄膜皺折管(30)及用以固定吸管位置的支架構(gòu)成，吸球安裝在管的上端處，皺折管以上口密封安裝在管的上膨大處，管與膠塞中心孔呈氣密性動(dòng)配合連接。
6.如權(quán)利要求1所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于密封式注射器(4)主要由相配合的筒體(31)、活塞(32)及薄膜皺折袋(33)構(gòu)成，皺折袋套裝在相配合筒體的后部和活塞的尾部、袋口與筒體密封連接，筒體頭部的接口處設(shè)有與管件密接結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于它是由火焰消毒無菌連接器(1)、細(xì)胞洗滌濾器(2)、裝有隔離式操作吸管(3)的接種瓶與標(biāo)本袋(34)、供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)、夾子(38)、冷凍袋(39)、濾器(40)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式細(xì)胞處理裝置。
8.如權(quán)利要求1、2、3、5、6所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于它是由火焰消毒無菌連接器(1)裝有隔離式操作吸管(3)的二通培養(yǎng)瓶、密封式取樣裝置(45)與供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)、夾子(38)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式檢菌預(yù)培養(yǎng)裝置。
9.如權(quán)利要求1、2、3、5、6所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于它是由火焰消毒無菌連接器(1)，裝有隔離式操作吸管(3)的攪拌瓶(41)、密封式注射器(4)與標(biāo)本袋(34)、供液瓶(35)、廢液瓶(36)、蠕動(dòng)泵(37)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)裝置。
10.如權(quán)利要求1、2、3、6所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于它是由火焰消毒無菌連接器(1)、密封式注射器(4)與供液瓶(35)、冷凍袋(39)，金屬保護(hù)合(42)、接口密封帽(18)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式加防凍液及細(xì)胞凍存裝置。
11.如權(quán)利要求1、2、3、6所述的全密封式無菌操作系統(tǒng)，其特征在于它是由火焰消毒無菌連接器(1)與取樣導(dǎo)管(43)、吸球(44)或密封式注射器(4)，以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接構(gòu)成的密封式取樣裝置(45)。
全文摘要
本發(fā)明是涉及細(xì)胞培養(yǎng)及其它生物學(xué)和醫(yī)學(xué)無菌管道系統(tǒng)的一種無菌操作裝置，以防止外界微生物的污染。除常規(guī)容器、管件、腔體之類外，主要有火焰消毒無菌連接器及細(xì)胞洗滌濾器、隔離式操作吸管、密封式注射器、以火焰消毒無菌連接器在容器、器件間的管件上進(jìn)行連接，構(gòu)成各種無菌操作裝置。這種裝置可以在沒有無菌室與超凈工作臺(tái)的條件下，在普通非凈化空間使用；可保證無菌體系在操作過程中無污染；它構(gòu)造簡(jiǎn)單，而且造價(jià)、使用費(fèi)低廉。
文檔編號(hào)A61J1/00GK1108921SQ9510184
公開日1995年9月27日 申請(qǐng)日期1995年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者張君奎 申請(qǐng)人:中國科學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所