CN106367343B - 一种全自动智能细胞培养装置及其控制方法 - Google Patents

一种全自动智能细胞培养装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及细胞培养技术领域,尤其涉及一种全自动智能细胞培养装置及其控制方法,它包括控制器、第一调节机构、第二调节机构、第三调节机构、培养架、第一控制门、第二控制门、第一移液机构、第二移液机构、废液收集机构、开关瓶机构以及加液机构,且储藏腔内设有至少三个空腔,包括存放腔、过渡腔以及预热腔。采用这种培养装置换液方便、快捷、精确且对细胞生长没有影响,而且预热方便且预热速度较快。

Description

一种全自动智能细胞培养装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域,尤其涉及一种全自动智能细胞培养装置及其控制方法。
背景技术
在细胞生物学研究领域和生命科学研究领域中,细胞培养是最基本的环节。细胞培养是把细胞在人工环境下,利用营养物质等,将其繁育增值,并用于“各种目的”的培养过程。
现有技术细胞培养需要分两个环境,一个是处于低温的培养液存放环境,培养液主要包括培养基、消化液以及缓冲液,一个是处于适宜温度的细胞培养环境,现有技术两者都是分开设置的,当需要进行培养液更换或者消化传代时,需要操作人员手动从其中一个培养环境中取出存放培养液的培养液瓶,从另一个培养环境中取出细胞培养瓶,然后再工人通过工具进行培养液的更换,最后再分别将培养液瓶以及细胞培养瓶放回到各自的培养环境中,这样的操作方式具有以下缺点:1、采用手动操作,难以精确控制培养液的用量;2、手动操作需要将细胞培养瓶从培养环境中取出操作,可能会影响细胞的生长,对实验的准确性产生一定影响;3、采用手动操作,所以培养液更换效率较低,并且容易出错;4、采用手动操作,不能任意选定更换培养液的时间,需要有操作员时才可以进行更换。
并且现有技术的培养液一般都是以空气为媒介进行温度调节的,这样当需要预热培养液时,需要将培养液取出放置到预热环境下,这样不是很方便,而且因为是以空气为媒介,所以预热速度较慢。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是:提供一种换液方便、快捷、精确且对细胞生长没有影响,而且预热方便且预热速度较快的全自动智能细胞培养装置。
本发明所采用的一个技术方案是:一种全自动智能细胞培养装置,它包括控制器、至少设有储藏腔、培养腔、操作腔以及观测腔四个腔室的主体、设置在培养腔内用于调节培养腔环境状态的第一调节机构、设置在操作腔内用于调节操作腔环境状态的第二调节机构、设置在观测腔内用于调节观测腔环境状态的第三调节机构、设置在培养腔内用于放置细胞培养瓶的培养架、设置在培养腔与观测腔之间的第一控制门、设置在观测腔与操作腔之间的第二控制门、设置在培养腔内用于取放细胞培养瓶并且带动细胞培养瓶移动到观测腔进行观察的第一移液机构、设置在操作腔内用于抓取第一移液机构送过来的细胞培养瓶并控制培养瓶进行动作的第二移液机构、设置在操作腔内的用于收集从细胞培养瓶中倒出的废液的废液收集机构、设置在操作腔内用于开关细胞培养瓶瓶盖的开关瓶机构以及设置在操作腔内用于给细胞培养瓶加液的加液机构,所述第一控制门、第二控制门、第一移液机构、第二移液机构、废液收集机构、开关瓶机构、加液机构、第一调节机构、第二调节机构以及第三调节机构均与控制器电连接,所述储藏腔内设有至少三个空腔,包括存放腔、过渡腔以及预热腔,所述存放腔、过渡腔以及预热腔内均设有用于容置液态酒精的容器,存放腔以及预热腔内的容器中设有液态酒精以及用于调节液态酒精温度的温度控制机构,所述存放腔内的容器中设有用于容置培养基的培养基容置瓶,所述存放腔内的容器分别通过导管与预热腔以及过渡腔内的容器连通,且导管上设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述培养基容置瓶与加液机构连通,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接。
所述细胞培养瓶上设有带有二维码的标签,所述培养腔内还设有用于识别细胞培养瓶标签上的二维码的扫码机构,所述扫码机构与控制器电连接。
所述所述第一移液机构包括设置在培养腔内的第一轨道、设置在观测腔内的传送带以及滑动连接在第一轨道上用于抓放细胞培养瓶的第一机械手,所述第一机械手与控制器电连接;所述第二移液机构包括设置在操作腔内的第二轨道以及滑动连接在第二轨道上用于抓放细胞培养瓶且用于带动细胞培养瓶执行动作的第二机械手,所述第二机械手与控制器电连接。
所述第一机械手以及第二机械手上均设有用于定位机械手位置的摄像头,且所述摄像头与控制器电连接。
所述观测腔内设有供细胞培养瓶放置的透明放置台以及设置在透明放置台下用于观测细胞培养瓶内细胞生长情况以及检测细胞培养瓶内细胞数量的观测成像机构,所述观测成像机构与控制器电连接。
所述存放腔包括培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔,且三个存放腔内均设有容器,且容器内均设有液态酒精以及调节液态酒精温度的温度控制机构,且培养基存放腔的容器内设有培养基容置瓶,缓冲液存放腔的容器内设有缓冲液容置瓶,消化液存放腔的容器内设有消化液容置瓶,过渡腔内设有三个容器,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器均通过导管分别与过渡腔的三个容器连通,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器也通过导管与预热腔内的容器连通,且导管上均设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接。
所述操作腔内设有用于将细胞培养瓶内的细胞吹打均匀的吹打机构、用于精确抽放部分吹打均匀的细胞培养液的吸液机构、供细胞培养瓶中途放置的第一放置架、用于储存空的细胞培养瓶的第二放置架、用于供离心管放置的第三放置架、用于放置计数板的第四放置架、用于抓取离心管的离心管抓手、用于给离心管离心的离心机以及用于放置废弃杂物的废弃物放置架,所述吹打机构、吸液机构、离心管抓手以及离心机均与控制器电连接,且所述开关瓶机构上设有多个用于开关细胞培养瓶瓶盖的第一开关瓶模块以及用于开关离心管盖子的第二开关模块。
采用以上结构与现有技术相比,本发明具有以下优点:通过控制器控制机械手完成换液操作,这样就不需要手动操作,能精确控制培养液的用量;而且不需要将细胞培养瓶从培养环境中取出再换液,所以细胞的生长不会受到太大影响,试验准确性较高;而且采用控制器控制进行换液,错误率较低;并且只要设定好并且放置足够的培养基即可实现全自动换液,不需要操作员实时在场,而且设置了观测腔在换液前后进行观测,这样能保证试验的准确性更高;而且将大部分操作均设置在操作腔内,这样不会影响在培养腔内培养的细胞培养瓶,使得试验准确性更好;并且因为采用液态酒精来给存放腔保持温度,而且还设有过渡腔与预热腔,这样可以通过控制泵控制液态酒精的流向来进行预热,这样不需要将培养瓶取出,并且采用液态酒精预热,预热速度较快。
设置一个扫码机构,并且每个细胞培养瓶移进移出均需要扫码,这样用户能更清楚的知道每个细胞培养瓶是否进行过加液或者消化传代,防止因为用户记忆错误而多次操作的情况出现。
并且采用两个机械手以及一个传送带的配合来实现细胞培养瓶从培养腔输送到观测腔再输送到操作腔,这样结构简单,而且实现比较方便。
在每个机械手上设置一个摄像头,这样机械手的定位更加准确,使得机械手动作失误的几率大大降低。
设置一个放置台以及观测成像机构,这样可以观测细胞生长以及消化情况,而且可以测量得到一定量溶液中的细胞数量,这样使得消化传代时分配的更加准确。
将存放腔分成三个,分别存储培养基、缓冲液以及消化液,并且在过渡腔内设置三个容器,这样可以将从不同存放腔中抽出的不同温度的液态酒精分别储存到单独容器内,这样各个存放腔内溶液的预热效果较好。
并且还设置了吹打机构、吸液机构、离心管抓手、各个放置架等,这样使得装置本身具有消化传代功能,并且消化传代功能使用时效果也较好,使得整体功能更加多样化。
本发明所要解决的另一个技术问题是:提供一种换液以及消化传代方便、快捷、精确且对细胞生长没有影响,并且预热方便且预热速度较快的全自动智能细胞培养装置的控制方法。
本发明所采用的另一种技术方案是:一种全自动智能细胞培养装置的控制方法,它包括换液方法以及消化传代方法,所述换液方法包括以下步骤:
(1)、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,然后同时通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到过渡腔容器内,再将预热腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内,接着控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,之后控制第一控制门打开,然后控制第一机械手进入到观测腔内,之后将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
(2)、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,之后控制第一机械手回到培养腔,同时控制第一控制门关闭,传送带将细胞培养瓶输送到第二控制门下方,然后控制第二控制门打开,之后控制第二机械手伸入观测腔抓取细胞培养瓶,然后控制第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门;
(3)、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,接着控制开关瓶机构拧下细胞培养瓶的瓶盖;
(4)、控制器控制第二机械手移动到废液收集机构处,然后控制第二机械手转动进而将细胞培养瓶中的废液倒入废液收集机构;
(5)、控制器控制第二机械手移动到加液机构处,然后控制加液机构给细胞培养瓶内加入已经预热过的培养基,且加入培养基完毕后,通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到预热腔容器内,再将过渡腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内;
(6)、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,然后控制开关瓶机构将瓶盖重新拧回细胞培养瓶上;
(7)、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔,且将细胞培养瓶放置到传送带,第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门,之后控制传送带移动将细胞培养瓶移动,同时打开第一控制门,控制第一机械手伸入观测腔,且抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,并且将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
(8)、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着控制第一机械手伸入培养腔,之后控制第一机械手将细胞培养瓶带到扫码机构处扫码,最后控制第一机械手将细胞培养瓶放置到原先取出的培养架上,同时关闭第一控制门;
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。
所述消化传代方法包括以下步骤:
A、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,同时通过控制泵将培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中的液态酒精分别抽到过渡腔内的三个容器中,之后将预热腔容器内的液态酒精分别抽到培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中,然后第一机械手移动到扫码机构处扫码,接着控制第一控制门打开,第一机械手进入观测腔将细胞培养瓶放置到透明放置台观测细胞培养瓶的生长情况,之后第一机械手将细胞培养瓶放置到传送带上,然后第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭;
B、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,然后第二机械手伸回操作腔,同时控制第二控制门关闭,然后控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,接着移动到废液收集机构处转动倒出废液,然后移动到加液机构加入已经预热过的缓冲液;
C、控制器控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构转动处倒出废液;
D、控制器控制第二机械手移动到加液机构再次加入预热过的缓冲液,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构处转动倒出废液;
E、控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的消化液,之后移动到开关瓶机构处关上瓶盖,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使消化液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,打开第二控制门,控制第二机械手伸入观测腔,同时控制第二机械手将细胞培养瓶放置到传送带,同时控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台上观测消化情况,且当观测成像机构观测到消化结束后跳转到下一步,否则继续观测;
F、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶且将它放置到传送带上,控制传送带工作,同时第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭,第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,之后控制第二机械手伸出观测腔,同时控制第二控制门关闭;
G、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后控制第二机械手移动到吹打机构处对细胞培养瓶内的溶液进行吹打,使瓶底粘着的细胞能与溶液混合均匀;
H、控制离心管抓手抓取放置在第三放置架上的离心管,然后控制离心管抓手移动到开关瓶机构处打开离心管的盖子,之后控制第二机械手将细胞培养瓶内的溶液倒入离心管内,然后控制第二机械手将细胞培养瓶放置到废弃物放置架上,控制离心管抓手移动到开关瓶机构处关上盖子,之后离心管抓手将离心管放入离心机内进行离心;
I、离心结束后控制离心管抓手将离心管取出,移动至开关瓶机构处打开盖子,然后移动到废液收集机构处转动倒出废液,之后将离心管抓手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后再将离心管抓手移动到吹打机构处进行吹打混合;
J、控制离心管抓手移动到吸液机构处,控制吸液机构吸取离心管内X量的溶液,之后控制第二机械手抓取放置在第四放置架上的计数板,然后控制吸液机构将吸取的X量的液体挤出到计数板上;
K、控制器控制第二控制门打开,控制第二机械手伸入观测腔,然后将计数板放置到传送带上,控制传送带移动,之后控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔,然后抓取传送带上的计数板且将计数板放置到透明放置台上利用观测成像机构计算计数板上的细胞数量;
L、第一机械手抓取计数板放置到传送带上,传送带传输,第二机械手抓取传送带传送过来的计数板,然后将这个计数板放入废弃物放置架上;
M、控制器根据步骤K得到的X量溶液中的细胞数量,得到每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,接着控制离心管抓手抓着离心管移动到吸液机构处,之后控制吸液机构吸取离心瓶中的溶液,吸取的量为控制器得到的每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,然后控制第二机械手抓取放置在第二放置架上空的细胞培养瓶,控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开空的细胞培养瓶的瓶盖,然后控制第二机械手移动到加液机构处向空的细胞培养瓶中加入预热过的培养基,之后控制第二机械手移动到吸液机构处,然后控制吸液机构将吸取的溶液挤入到细胞培养瓶内,之后控制第二机械手移动到开关瓶机构处关闭细胞培养瓶的瓶盖;
N、控制第二机械手伸入观测腔,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,控制传送带传动,之后控制第一机械手抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台观测,然后抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶伸入培养腔,控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,然后将细胞培养瓶放置到培养架上;
O、循环步骤M-N,直到离心管中的溶液均已经被分配到了设定数量的空的细胞培养瓶内后,并且新加入溶液的细胞培养瓶均已经被放置到了培养腔内的培养架后,控制第二机械手将已经取完溶液的离心管放置到废弃物放置架,然后结束操作;
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。
采用以上方法与现有技术相比,本发明具有以下优点:通过控制器控制机械手完成换液操作,这样就不需要手动操作,能精确控制培养液的用量;而且不需要将细胞培养瓶从培养环境中取出再换液,所以细胞的生长不会受到太大影响,试验准确性较高;而且采用控制器控制进行换液,错误率较低;并且只要设定好并且放置足够的培养基即可实现全自动换液,不需要操作员实时在场,而且预热不需要取出培养瓶,通过液态酒精预热,预热速度较快,并且细胞培养瓶取出放入之前都需要观测下细胞的生长的情况,这样试验的准确性较高。
还可以通过控制控制机械手完成消化传代操作,这样使得整机的功能多样,并且消化传代时通过各个步骤能将细胞培养瓶内的细胞与培养液均匀分布,通过计算一定量溶液中细胞数量来判断整个细胞培养瓶内细胞的数量,之后再根据需求分配,这样分配比较方便而且准确。
附图说明
图1为本发明一种全自动智能细胞培养装置的结构示意图。
图2为本发明一种全自动智能细胞培养装置另一种视角的结构示意图。
如图所示:1、储藏腔;2、培养腔;3、操作腔;4、观测腔;5、培养架;6、第一控制门;7、第二控制门;8、废液收集机构;9、开关瓶机构;10、加液机构;11、第一轨道;12、传送带;13、第一机械手;14、第二轨道;15、第二机械手;16、透明放置台;17、观测成像机构;18、吹打机构;19、吸液机构;20、离心管抓手;21、离心机。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述,但是本发明不仅限于以下具体实施方式。
一种全自动智能细胞培养装置,它包括控制器、至少设有储藏腔1、培养腔2、操作腔3以及观测腔4四个腔室的主体、设置在培养腔2内用于调节培养腔环境状态的第一调节机构、设置在操作腔3内用于调节操作腔环境状态的第二调节机构、设置在观测腔4内用于调节观测腔环境状态的第三调节机构、设置在培养腔2内用于放置细胞培养瓶的培养架5、设置在培养腔2与观测腔3之间的第一控制门6、设置在观测腔4与操作腔3之间的第二控制门7、设置在培养腔2内用于取放细胞培养瓶并且带动细胞培养瓶移动到观测腔进行观察的第一移液机构、设置在操作腔3内用于抓取第一移液机构送过来的细胞培养瓶并控制培养瓶进行动作的第二移液机构、设置在操作腔3内的用于收集从细胞培养瓶中倒出的废液的废液收集机构8、设置在操作腔3内用于开关细胞培养瓶瓶盖的开关瓶机构9以及设置在操作腔3内用于给细胞培养瓶加液的加液机构10,所述第一控制门6、第二控制门7、第一移液机构、第二移液机构、废液收集机构8、开关瓶机构9、加液机构10、第一调节机构、第二调节机构以及第三调节机构均与控制器电连接,所述储藏腔1内设有至少三个空腔,包括存放腔、过渡腔以及预热腔,所述存放腔、过渡腔以及预热腔内均设有用于容置液态酒精的容器,存放腔以及预热腔内的容器中设有液态酒精以及用于调节液态酒精温度的温度控制机构,所述存放腔内的容器中设有用于容置培养基的培养基容置瓶,所述存放腔内的容器分别通过导管与预热腔以及过渡腔内的容器连通,且导管上设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述培养基容置瓶与加液机构连通,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接。控制泵可以是各种泵体,只要能控制酒精流向即可。
所述第一调节装置包括第一温度调节机构、第一湿度调节机构、二氧化碳浓度调节机构、第一温度传感器、第一湿度传感器以及二氧化碳浓度传感器,所述第二调节机构包括第二温度调节机构、第二湿度调节机构、第二温度传感器以及第二湿度传感器,所述第三调节机构包括第三温度调节机构、第三湿度调节机构、第三温度传感器以及第三湿度传感器,所述第一温度调节机构、第一湿度调节机构、第一温度传感器、第一湿度传感器、第二温度调节机构、第二湿度调节机构、二氧化碳浓度调节机构、第二温度传感器、第二湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、第三温度调节机构、第三湿度调节机构、第三温度传感器以及第三湿度传感器均与控制器电连接。
所述细胞培养瓶上设有带有二维码的标签,所述培养腔内还设有用于识别细胞培养瓶标签上的二维码的扫码机构,所述扫码机构与控制器电连接。在细胞培养瓶上设置标签,并且标签可以被扫码机构扫到,这样当培养瓶放入或者取出培养腔时可以通过扫码机构确认。
所述所述第一移液机构包括设置在培养腔2内的第一轨道11、设置在观测腔4内的传送带12以及滑动连接在第一轨道11上用于抓放细胞培养瓶的第一机械手13,所述第一机械手13与控制器电连接;所述第二移液机构包括设置在操作腔3内的第二轨道14以及滑动连接在第二轨道14上用于抓放细胞培养瓶且用于带动细胞培养瓶执行动作的第二机械手15,所述第二机械手15与控制器电连接。通过两个机械手以及一个传送带之间的配合,实现细胞培养瓶在操作腔、观测腔与培养腔之间的移动。
所述第一机械手13以及第二机械手15上均设有用于定位机械手位置的摄像头,且所述摄像头与控制器电连接。这样当需要机械手需要取出、放置或者进行动作时都会通过摄像头先定位,然后再控制机械手动作。
所述观测腔内设有供细胞培养瓶放置的透明放置台16以及设置在透明放置台下用于观测细胞培养瓶内细胞生长情况以及检测细胞培养瓶内细胞数量的观测成像机构17,所述观测成像机构17与控制器电连接。观测成像机构可以根据图像计算出细胞的数量。
所述存放腔包括培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔,且三个存放腔内均设有容器,且容器内均设有液态酒精以及调节液态酒精温度的温度控制机构,且培养基存放腔的容器内设有培养基容置瓶,缓冲液存放腔的容器内设有缓冲液容置瓶,消化液存放腔的容器内设有消化液容置瓶,过渡腔内设有三个容器,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器均通过导管分别与过渡腔的三个容器连通,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器也通过导管与预热腔内的容器连通,且导管上均设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接。
所述操作腔3内设有用于将细胞培养瓶内的细胞吹打均匀的吹打机构18、用于精确抽放部分吹打均匀的细胞培养液的吸液机构19、供细胞培养瓶中途放置的第一放置架、用于储存空的细胞培养瓶的第二放置架、用于供离心管放置的第三放置架、用于放置计数板的第四放置架、用于抓取离心管的离心管抓手20、用于给离心管离心的离心机21以及用于放置废弃杂物的废弃物放置架,所述吹打机构18、吸液机构19、离心管抓手20以及离心机21均与控制器电连接,且所述开关瓶机构9上设有多个用于开关细胞培养瓶瓶盖的第一开关瓶模块以及用于开关离心管盖子的第二开关模块。吸液机构19是吸取定量的溶液,然后再将吸取的溶液挤出来。离心管抓手20是专门抓取离心管的,他也是有轨道的,可以在轨道上滑动。
一种全自动智能细胞培养装置的控制方法,它包括换液方法以及消化传代方法,所述换液方法包括以下步骤:
1、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,然后同时通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到过渡腔容器内,再将预热腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内,接着控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,之后控制第一控制门打开,然后控制第一机械手进入到观测腔内,之后将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
2、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,之后控制第一机械手回到培养腔,同时控制第一控制门关闭,传送带将细胞培养瓶输送到第二控制门下方,然后控制第二控制门打开,之后控制第二机械手伸入观测腔抓取细胞培养瓶,然后控制第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门;
3、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,接着控制开关瓶机构拧下细胞培养瓶的瓶盖;
4、控制器控制第二机械手移动到废液收集机构处,然后控制第二机械手转动进而将细胞培养瓶中的废液倒入废液收集机构;
5、控制器控制第二机械手移动到加液机构处,然后控制加液机构给细胞培养瓶内加入已经预热过的培养基,且加入培养基完毕后,通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到预热腔容器内,再将过渡腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内;
6、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,然后控制开关瓶机构将瓶盖重新拧回细胞培养瓶上;
7、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔,且将细胞培养瓶放置到传送带,第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门,之后控制传送带移动将细胞培养瓶移动,同时打开第一控制门,控制第一机械手伸入观测腔,且抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,并且将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
8、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着控制第一机械手伸入培养腔,之后控制第一机械手将细胞培养瓶带到扫码机构处扫码,最后控制第一机械手将细胞培养瓶放置到原先取出的培养架上,同时关闭第一控制门;
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。
所述消化传代方法包括以下步骤:
A、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,同时通过控制泵将培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中的液态酒精分别抽到过渡腔内的三个容器中,之后将预热腔容器内的液态酒精分别抽到培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中,然后第一机械手移动到扫码机构处扫码,接着控制第一控制门打开,第一机械手进入观测腔将细胞培养瓶放置到透明放置台观测细胞培养瓶的生长情况,之后第一机械手将细胞培养瓶放置到传送带上,然后第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭;
B、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,然后第二机械手伸回操作腔,同时控制第二控制门关闭,然后控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,接着移动到废液收集机构处转动倒出废液,然后移动到加液机构加入已经预热过的缓冲液;
C、控制器控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构转动处倒出废液;
D、控制器控制第二机械手移动到加液机构再次加入预热过的缓冲液,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构处转动倒出废液;
E、控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的消化液,之后移动到开关瓶机构处关上瓶盖,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使消化液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,打开第二控制门,控制第二机械手伸入观测腔,同时控制第二机械手将细胞培养瓶放置到传送带,同时控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台上观测消化情况,且当观测成像机构观测到消化结束后跳转到下一步,否则继续观测;
F、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶且将它放置到传送带上,控制传送带工作,同时第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭,第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,之后控制第二机械手伸出观测腔,同时控制第二控制门关闭;
G、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后控制第二机械手移动到吹打机构处对细胞培养瓶内的溶液进行吹打,使瓶底粘着的细胞能与溶液混合均匀;
H、控制离心管抓手抓取放置在第三放置架上的离心管,然后控制离心管抓手移动到开关瓶机构处打开离心管的盖子,之后控制第二机械手将细胞培养瓶内的溶液倒入离心管内,然后控制第二机械手将细胞培养瓶放置到废弃物放置架上,控制离心管抓手移动到开关瓶机构处关上盖子,之后离心管抓手将离心管放入离心机内进行离心;
I、离心结束后控制离心管抓手将离心管取出,移动至开关瓶机构处打开盖子,然后移动到废液收集机构处转动倒出废液,之后将离心管抓手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后再将离心管抓手移动到吹打机构处进行吹打混合;
J、控制离心管抓手移动到吸液机构处,控制吸液机构吸取离心管内X量的溶液,之后控制第二机械手抓取放置在第四放置架上的计数板,然后控制吸液机构将吸取的X量的液体挤出到计数板上;
K、控制器控制第二控制门打开,控制第二机械手伸入观测腔,然后将计数板放置到传送带上,控制传送带移动,之后控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔,然后抓取传送带上的计数板且将计数板放置到透明放置台上利用观测成像机构计算计数板上的细胞数量;
L、第一机械手抓取计数板放置到传送带上,传送带传输,第二机械手抓取传送带传送过来的计数板,然后将这个计数板放入废弃物放置架上;
M、控制器根据步骤K得到的X量溶液中的细胞数量,得到每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,接着控制离心管抓手抓着离心管移动到吸液机构处,之后控制吸液机构吸取离心瓶中的溶液,吸取的量为控制器得到的每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,然后控制第二机械手抓取放置在第二放置架上空的细胞培养瓶,控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开空的细胞培养瓶的瓶盖,然后控制第二机械手移动到加液机构处向空的细胞培养瓶中加入预热过的培养基,之后控制第二机械手移动到吸液机构处,然后控制吸液机构将吸取的溶液挤入到细胞培养瓶内,之后控制第二机械手移动到开关瓶机构处关闭细胞培养瓶的瓶盖;
N、控制第二机械手伸入观测腔,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,控制传送带传动,之后控制第一机械手抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台观测,然后抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶伸入培养腔,控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,然后将细胞培养瓶放置到培养架上;
O、循环步骤M-N,直到离心管中的溶液均已经被分配到了设定数量的空的细胞培养瓶内后,并且新加入溶液的细胞培养瓶均已经被放置到了培养腔内的培养架后,控制第二机械手将已经取完溶液的离心管放置到废弃物放置架,然后结束操作;在这之前一般会设好需要需要分到几个空的细胞培养瓶内,且每个空的培养瓶内需要多少细胞,这样根据X量溶液中含有的细胞数量得到需要加入多少量的溶液。一般X取10uL。
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。

Claims (6)

1.一种全自动智能细胞培养装置,其特征在于:它包括控制器、至少设有储藏腔(1)、培养腔(2)、操作腔(3)以及观测腔(4)四个腔室的主体、设置在培养腔(2)内用于调节培养腔环境状态的第一调节机构、设置在操作腔(3)内用于调节操作腔环境状态的第二调节机构、设置在观测腔(4)内用于调节观测腔环境状态的第三调节机构、设置在培养腔(2)内用于放置细胞培养瓶的培养架(5)、设置在培养腔(2)与观测腔(3)之间的第一控制门(6)、设置在观测腔(4)与操作腔(3)之间的第二控制门(7)、设置在培养腔(2)内用于取放细胞培养瓶并且带动细胞培养瓶移动到观测腔进行观察的第一移液机构、设置在操作腔(3)内用于抓取第一移液机构送过来的细胞培养瓶并控制培养瓶进行动作的第二移液机构、设置在操作腔(3)内的用于收集从细胞培养瓶中倒出的废液的废液收集机构(8)、设置在操作腔(3)内用于开关细胞培养瓶瓶盖的开关瓶机构(9)以及设置在操作腔(3)内用于给细胞培养瓶加液的加液机构(10),所述第一控制门(6)、第二控制门(7)、第一移液机构、第二移液机构、废液收集机构(8)、开关瓶机构(9)、加液机构(10)、第一调节机构、第二调节机构以及第三调节机构均与控制器电连接,所述储藏腔(1)内设有至少三个空腔,包括存放腔、过渡腔以及预热腔,所述存放腔、过渡腔以及预热腔内均设有用于容置液态酒精的容器,存放腔以及预热腔内的容器中设有液态酒精以及用于调节液态酒精温度的温度控制机构,所述存放腔内的容器中设有用于容置培养基的培养基容置瓶,所述存放腔内的容器分别通过导管与预热腔以及过渡腔内的容器连通,且导管上设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述培养基容置瓶与加液机构连通,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接;
所述存放腔包括培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔,且三个存放腔内均设有容器,且容器内均设有液态酒精以及调节液态酒精温度的温度控制机构,且培养基存放腔的容器内设有培养基容置瓶,缓冲液存放腔的容器内设有缓冲液容置瓶,消化液存放腔的容器内设有消化液容置瓶,过渡腔内设有三个容器,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器均通过导管分别与过渡腔的三个容器连通,且培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内的容器也通过导管与预热腔内的容器连通,且导管上均设有用于控制导管通断以及控制导管内部液态酒精流向的控制泵,所述温度控制机构以及控制泵均与控制器电连接;
所述操作腔(3)内设有用于将细胞培养瓶内的细胞吹打均匀的吹打机构(18)、用于精确抽放部分吹打均匀的细胞培养液的吸液机构(19)、供细胞培养瓶中途放置的第一放置架、用于储存空的细胞培养瓶的第二放置架、用于供离心管放置的第三放置架、用于放置计数板的第四放置架、用于抓取离心管的离心管抓手(20)、用于给离心管离心的离心机(21)以及用于放置废弃杂物的废弃物放置架,所述吹打机构(18)、吸液机构(19)、离心管抓手(20)以及离心机(21)均与控制器电连接,且所述开关瓶机构(9)上设有多个用于开关细胞培养瓶瓶盖的第一开关瓶模块以及用于开关离心管盖子的第二开关模块;
所述观测腔内设有供细胞培养瓶放置的透明放置台(16)以及设置在透明放置台下用于观测细胞培养瓶内细胞生长情况以及检测细胞培养瓶内细胞数量的观测成像机构(17),所述观测成像机构(17)与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动智能细胞培养装置,其特征在于:所述细胞培养瓶上设有带有二维码的标签,所述培养腔内还设有用于识别细胞培养瓶标签上的二维码的扫码机构,所述扫码机构与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种全自动智能细胞培养装置,其特征在于:所述第一移液机构包括设置在培养腔(2)内的第一轨道(11)、设置在观测腔(4)内的传送带(12)以及滑动连接在第一轨道(11)上用于抓放细胞培养瓶的第一机械手(13),所述第一机械手(13)与控制器电连接;所述第二移液机构包括设置在操作腔(3)内的第二轨道(14)以及滑动连接在第二轨道(14)上用于抓放细胞培养瓶且用于带动细胞培养瓶执行动作的第二机械手(15),所述第二机械手(15)与控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的一种全自动智能细胞培养装置,其特征在于:所述第一机械手(13)以及第二机械手(15)上均设有用于定位机械手位置的摄像头,且所述摄像头与控制器电连接。
5.如前述权利要求1-4所述的一种全自动智能细胞培养装置的控制方法,其特征在于,它包括换液方法以及消化传代方法,所述换液方法包括以下步骤:
(1)、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,然后同时通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到过渡腔容器内,再将预热腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内,接着控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,之后控制第一控制门打开,然后控制第一机械手进入到观测腔内,之后将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
(2)、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,之后控制第一机械手回到培养腔,同时控制第一控制门关闭,传送带将细胞培养瓶输送到第二控制门下方,然后控制第二控制门打开,之后控制第二机械手伸入观测腔抓取细胞培养瓶,然后控制第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门;
(3)、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,接着控制开关瓶机构拧下细胞培养瓶的瓶盖;
(4)、控制器控制第二机械手移动到废液收集机构处,然后控制第二机械手转动进而将细胞培养瓶中的废液倒入废液收集机构;
(5)、控制器控制第二机械手移动到加液机构处,然后控制加液机构给细胞培养瓶内加入已经预热过的培养基,且加入培养基完毕后,通过控制泵将培养基存放腔容器中的液态酒精抽到预热腔容器内,再将过渡腔容器中的液态酒精抽到培养基存放腔容器内;
(6)、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处,然后控制开关瓶机构将瓶盖重新拧回细胞培养瓶上;
(7)、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔,且将细胞培养瓶放置到传送带,第二机械手伸出观测腔,同时关闭第二控制门,之后控制传送带移动将细胞培养瓶移动,同时打开第一控制门,控制第一机械手伸入观测腔,且抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,并且将细胞培养瓶放置到透明放置台上观测;
(8)、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶,接着控制第一机械手伸入培养腔,之后控制第一机械手将细胞培养瓶带到扫码机构处扫码,最后控制第一机械手将细胞培养瓶放置到原先取出的培养架上,同时关闭第一控制门;
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。
6.根据权利要求5所述的一种全自动智能细胞培养装置的控制方法,其特征在于,所述消化传代方法包括以下步骤:
A、控制器控制第一机械手抓取细胞培养瓶,同时通过控制泵将培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中的液态酒精分别抽到过渡腔内的三个容器中,之后将预热腔容器内的液态酒精分别抽到培养基存放腔、缓冲液存放腔以及消化液存放腔内容器中,然后第一机械手移动到扫码机构处扫码,接着控制第一控制门打开,第一机械手进入观测腔将细胞培养瓶放置到透明放置台观测细胞培养瓶的生长情况,之后第一机械手将细胞培养瓶放置到传送带上,然后第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭;
B、控制器控制第二控制门打开,接着控制第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,然后第二机械手伸回操作腔,同时控制第二控制门关闭,然后控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,接着移动到废液收集机构处转动倒出废液,然后移动到加液机构加入已经预热过的缓冲液;
C、控制器控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构转动处倒出废液;
D、控制器控制第二机械手移动到加液机构再次加入预热过的缓冲液,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使缓冲液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,然后控制第二机械手移动到废液收集机构处转动倒出废液;
E、控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的消化液,之后移动到开关瓶机构处关上瓶盖,接着控制第二机械手摇晃细胞培养瓶,使消化液与细胞培养瓶内的细胞充分接触,打开第二控制门,控制第二机械手伸入观测腔,同时控制第二机械手将细胞培养瓶放置到传送带,同时控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台上观测消化情况,且当观测成像机构观测到消化结束后跳转到下一步,否则继续观测;
F、控制器控制第一机械手抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶且将它放置到传送带上,控制传送带工作,同时第一机械手伸回培养腔,同时控制第一控制门关闭,第二机械手伸入观测腔抓取传送带传送过来的细胞培养瓶,之后控制第二机械手伸出观测腔,同时控制第二控制门关闭;
G、控制器控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开瓶盖,控制第二机械手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后控制第二机械手移动到吹打机构处对细胞培养瓶内的溶液进行吹打,使瓶底粘着的细胞能与溶液混合均匀;
H、控制离心管抓手抓取放置在第三放置架上的离心管,然后控制离心管抓手移动到开关瓶机构处打开离心管的盖子,之后控制第二机械手将细胞培养瓶内的溶液倒入离心管内,然后控制第二机械手将细胞培养瓶放置到废弃物放置架上,控制离心管抓手移动到开关瓶机构处关上盖子,之后离心管抓手将离心管放入离心机内进行离心;
I、离心结束后控制离心管抓手将离心管取出,移动至开关瓶机构处打开盖子,然后移动到废液收集机构处转动倒出废液,之后将离心管抓手移动到加液机构处加入预热过的培养基,然后再将离心管抓手移动到吹打机构处进行吹打混合;
J、控制离心管抓手移动到吸液机构处,控制吸液机构吸取离心管内X量的溶液,之后控制第二机械手抓取放置在第四放置架上的计数板,然后控制吸液机构将吸取的X量的液体挤出到计数板上;
K、控制器控制第二控制门打开,控制第二机械手伸入观测腔,然后将计数板放置到传送带上,控制传送带移动,之后控制第一控制门打开,第一机械手伸入观测腔,然后抓取传送带上的计数板且将计数板放置到透明放置台上利用观测成像机构计算计数板上的细胞数量;
L、第一机械手抓取计数板放置到传送带上,传送带传输,第二机械手抓取传送带传送过来的计数板,然后将这个计数板放入废弃物放置架上;
M、控制器根据步骤K得到的X量溶液中的细胞数量,得到每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,接着控制离心管抓手抓着离心管移动到吸液机构处,之后控制吸液机构吸取离心瓶中的溶液,吸取的量为控制器得到的每个空的细胞培养瓶中需要分配的具体溶液的量,然后控制第二机械手抓取放置在第二放置架上空的细胞培养瓶,控制第二机械手移动到开关瓶机构处打开空的细胞培养瓶的瓶盖,然后控制第二机械手移动到加液机构处向空的细胞培养瓶中加入预热过的培养基,之后控制第二机械手移动到吸液机构处,然后控制吸液机构将吸取的溶液挤入到细胞培养瓶内,之后控制第二机械手移动到开关瓶机构处关闭细胞培养瓶的瓶盖;
N、控制第二机械手伸入观测腔,接着将细胞培养瓶放置到传送带上,控制传送带传动,之后控制第一机械手抓取传送带传送过来的细胞培养瓶放置到透明放置台观测,然后抓取放置在透明放置台上的细胞培养瓶伸入培养腔,控制第一机械手移动到扫码机构处扫码,然后将细胞培养瓶放置到培养架上;
O、循环步骤M-N,直到离心管中的溶液均已经被分配到了设定数量的空的细胞培养瓶内后,并且新加入溶液的细胞培养瓶均已经被放置到了培养腔内的培养架后,控制第二机械手将已经取完溶液的离心管放置到废弃物放置架,然后结束操作;
且上述步骤内每次第一机械手或者第二机械手移动时均需要设置在第一机械手或者第二机械手上的摄像头定位。
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