CN113073052A - 一种全自动细胞生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域,涉及一种全自动细胞生产线,包括培养区与操作区;所述培养区,所述培养区包括B级平台本体,所述B级平台本体包括培养区域、冷藏区域与配置有运动轨道的机器人;所述机器人的运动轨道为直线布置;所述培养区、所述冷藏区与所述人工传递窗均环绕所述轨道设置,并均位于所述机器人的操作区域内;所述操作区集成有储液台、细胞工厂换液装置以及离心瓶换液装置;所述培养区与所述操作区之间采用传递窗传递物料;所述传递窗具有传递转盘与传递转盘驱动机构,所述传递转盘具有用于培养区的机器人取放物料的零位,以及具有用于所述操作区机器臂取放物料的工作位。主要用于全自动进行细胞批量化生产。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及一种全自动细胞生产线。
背景技术
贴壁细胞培养的时候贴附在培养皿表面,可以持续增殖,直到增殖到细胞铺满整个细胞工厂表面,这时可以从细胞工厂中剥离出来贴壁细胞。经过离心,点震,分离,冻存分装完成细胞的生产过程。
目前的细胞培养过程均为人工操作,把培养液以及细胞灌入细胞工厂后,将细胞工厂放置到培养箱内进行培养。培养一段时间后,需要将细胞工场内细胞代谢的废液去除,然后加入新的培养液。细胞的传代,冻存过程也是人工操作,经过消化收集后的细胞再进行离心,点震,分离,冻存分装同样是人工操作。
整个过程均为人工操作,存在效率低下、操作不稳定,人工连续工作时间长,产量放大难的情况。
因此,有必要开发一种新的解决方案,实现细胞生产的无人化操作,降低污染风险,且提高效率和降低了成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种全自动细胞生产线,用于全自动进行细胞批量化生产。
为达成上述目的,本发明提出如下技术方案:一种全自动细胞生产线,包括培养区与操作区;
所述培养区包括B级平台本体;所述B级平台本体包括培养区域、冷藏区域与配置有运动轨道的机器人;所述机器人的运动轨道布置在所述B级平台本体的底部,为直线布置;所述培养区与所述冷藏区围绕所述轨道设置,并均位于所述机器人的操作区域内;
所述操作区集成有储液台、细胞工厂换液装置、离心瓶换液装置以及机器臂;所述储液台、所述细胞工厂换液装置以及所述离心瓶换液装置均环绕操作区的机器臂布设,并位于所述机器臂操控范围内;
所述培养区与所述操作区之间采用传递窗传递物料;所述传递窗具有传递转盘与传递转盘驱动机构,所述传递转盘具有用于培养区的机器人取放物料的零位,以及具有用于所述操作区机器臂取放物料的工作位;传递转盘在所述传递转盘驱动机构下转动,实现零位与工作位之间的相互切换。
优选地,所述储液台集成废液收集装置与管道切换装置;所述废液收集装置集成有弃液管道与废液收集装置上的灭菌管道;所述管道切换装置包括储液台灭菌管道;所述储液台灭菌管道连通于所述废液收集装置上的灭菌管道;
所述细胞工厂换液装置上集成有细胞工厂加液储存机构、细胞工厂吸液装置、细胞工厂加液装置以及细胞工厂换液装置的灭菌管道;
所述离心瓶换液装置上集成有离心瓶加液储存机构、离心瓶吸液装置、离心瓶加液装置以及离心瓶换液装置的灭菌管道;
其中,当所述细胞工厂加液装置连通于所述细胞工厂加液储存机构,所述细胞工厂加液储存机构中存放缓冲液;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置;所述细胞工厂吸液装置通过所述弃液管道连通于所述废液收集装置的弃液管道,则形成细胞工厂换液装置的润洗回路;
当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置;所述细胞工厂吸液装置连通于所述废液收集装置上的灭菌管道;所述储液台灭菌管道连通于外部灭菌冷凝管道,则形成细胞工厂换液装置的灭菌通路;
当所述离心瓶加液装置连通于所述离心瓶加液储存机构,所述离心瓶加液储存机构中存放缓冲液,所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶加液装置与所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液装置连通于所述废液收集装置的弃液管道,则形成离心瓶换液装置的润洗回路;
当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置,所述细胞工厂吸液装置连通所述废液收集装置上的灭菌管道,所述储液台灭菌管道连通于所述离心瓶加液装置,所述离心瓶加液装置通过所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液装置连通于外部灭菌冷凝管道,则形成综合灭菌回路。
优选地,所述储液台上还布设有灭菌管道锁定结构,灭菌管道锁定结构包括步进电机和摆杆滑块结构;
所述摆杆滑块结构包括:
滑块,具有锁定卡槽,所述锁定卡槽用于锁定所述储液台灭菌管道;
滑道,用于实现所述滑块按设定路线滑动;
二连杆,其一端被所述步进电机驱动,另一端则随步进电机的驱动带动所述滑块沿所述滑道滑动;所述储液台灭菌管道位于所述滑块上锁定卡槽的运动路径上。
优选地,所述润洗回路与所述灭菌回路之间的管路切换是采用管路切换装置实现;
所述管路切换装置包括外支撑架,以及被所述外支撑架支撑的切换装置驱动机构与换向机构;
所述外支撑架上设有一导向凸件;
所述切换装置驱动机构,固定有凸部元件的驱动电机,所述驱动电机的转动输出采用齿轮轴输出;
所述换向机构,具有被驱动轴;所述被驱动轴的起始端通过支架固定有管道切换接头,所述支架在外力作用下能发生相对所述被驱动轴的转动;所述被驱动轴轴身段依次布设有随动盘、齿轮盘以及导向柱;所述随动盘连接于所述驱动电机;所述随动盘位于所述凸部元件的下方;所述齿轮盘与所述齿轮轴齿轮传动;所述导向柱的外表面布设有一供所述导向凸件滑动的螺旋槽;所述螺旋槽的起始端具有一起始水平段,所述螺旋槽的末端具有一末端水平段。
优选地,换液装置集成有拧盖装置;定义所述换液装置为细胞工厂换液装置或离心瓶换液装置;
所述拧盖装置包括拧盖机构与夹爪控制机构;所述拧盖机构包括:
拧盖主轴,能够绕自身轴线转动;
夹爪组,安装于所述拧盖主轴的端头;所述夹爪组包括夹爪限位件与若干个夹爪;所述夹爪限位件,包括若干个弹性项圈;所述夹爪包括,依次设置的夹持部、连接于拧盖主轴的安装支点以及限位结构;所述限位结构对应于拧盖主轴段,并且所述限位结构朝向拧盖主轴的一面具有坡面结构,定义,所述坡面结构为倾斜方向朝向拧盖主轴方向的斜面结构;所述夹爪组中的各夹爪的坡面结构共同构成一个类圆锥台腔体;
其中,所述弹性项圈套设于夹爪组中每个夹爪限位结构的另一面;所述夹爪控制机构包括:夹爪控制轴,与所述拧盖主轴同轴设计,并且能进行自身轴向方向的运动;同时,所述夹爪控制轴的端头设有控制端子;其中,所述控制端子位于所述类圆锥台腔体中,并且所述控制端子相对于所述类圆锥台腔体的位置不同时,所述夹爪的安装支点的转动角度不同,所述夹爪组的开合度亦不同。
优选地,所述储液台还集成有储液袋摇晃装置与储液袋称重装置;所述储液袋称重装置位于所述废液收集装置上方,所述储液袋摇晃装置位于所述储液袋称重装置上方;
所述储液袋摇晃装置包括摇晃驱动机构与被所述摇晃驱动机构驱动的用于储放储液袋的储液袋框;所述摇晃驱动机构与所述储液袋框采用可拆卸式连接驱动。
优选地,所述操作区集成有全自动离心机;所述全自动离心机包括驱动机构与旋转机构;所述驱动机构提供一驱动力;所述旋转机构被所述驱动力驱动,并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动;
所述旋转机构包括,
水平转子,能够绕所述驱动轴所在轴线进行转动;所述水平转子具有若干个以所述轴线为起点向径向方向进行延伸的力臂;所述力臂的端头设有第一分力臂与第二分力臂;一所述力臂端头的第一分力臂与相邻所述力臂端头的第二分力臂形成一夹持部;
吊篮,所述吊篮包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁;其中,所述环形壁的上端安装于所述夹持部;
所述驱动机构包括伺服电机,所述伺服电机配置有零位开关,所述伺服电机的输出轴连接于所述驱动轴。
优选地,所述全自动离心机还包括光纤检测开关,设于吊篮的外围,并与所述吊篮一一对应;
所述光纤检测开关包括,
信号发射单元,以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号;
信号接收单元,用于接收经过反射后的信号;
其中,当所述发射信号对应于吊篮段时,所述吊篮在光纤检测开关的信号通过路径上设有孔,所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或吊篮壁面反射后的信号;
当所述发射信号经过吊篮的下方时,所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或所述驱动轴壁面反射后的信号。
优选地,所述操作区还包括自动冻存管开盖分液装置;所述自动冻存管开盖分液装置包括旋盖主轴、加液装置与加液主轴;所述加液装置与加液主轴在给冻存管加液时通过吸液蠕动泵联通;
所述旋盖主轴包括旋盖升降模组和固定平台;所述旋盖升降模组包括导轨、滑块和电机;所述滑块被所述电机驱动连接,并能发生沿所述导轨的移动;所述固定平台安装于所述滑块上,并能随所述滑块运动;
所述固定平台上安装有瓶盖检测装置、瓶身检测装置、拧盖伺服电机和瓶盖脱离装置;所述瓶盖检测装置为设置在固定平台下端的多个反射式激光传感器,瓶身检测装置为单个反射式激光传感器,拧盖伺服电机为一组多个设置,并分别与瓶盖脱离装置连接;
加液装置包括加液平台、灭菌平台和离心瓶称重平台;所述加液平台与所述灭菌平台平行布置;所述离心瓶称重平台的上端设有离心瓶放置台;加液平台或者灭菌平台上设有吸液双头针头;灭菌平台上设有拨杆锁定装置,拨杆锁定装置是通过轴向运动,与吸液双头针头上端结构的对应卡合实现固定;
加液主轴包括加液升降模组、加液平移模组、基础板和加液针头;所述加液针头固定在基础板上,加液升降模组和加液平移模组均采用电机与丝杆进行驱动;所述加液平移模组上设有滑动板,所述加液升降模组上设有导轨,所述加液平移模组通过所述滑动板与所述导轨的配合能发生在加液升降模组上的移动;基础板布置在加液平移模组上。
优选地,所述瓶盖脱离装置包括弹簧、双面开设L型移动口的导管、滑块移动管和套管安装板;导管的下端内侧设有与冻存管瓶盖吻合设置的螺纹,导管布设在滑块移动管的外圈;所述弹簧卡合套设在导管的外圈,导管表面开设的L型移动口为相对面设置;滑块移动管上设有两个凸起,在驱动力作用下,所述凸起能够在导管表面L型移动口移动;滑块移动管内部设有转动轴,转动轴的一侧与瓶盖连接,另一侧与套管安装板连接,套管安装板与拧盖伺服电机连接,当拧盖伺服电机通过转动轴带动凸起进行正向的L型移动时,导管即带动冻存管瓶盖进行正向旋转与向上的提起运动,实现开盖;当拧盖伺服电机通过转动轴带动凸起进行反向的L型移动时,导管即可带动冻存管瓶盖进行向下及反向旋转运动,实现拧盖。
优选地,所述操作区还集成有点震机,所述点震机包括工厂组点震机与离心瓶点震机;
所述工厂组点震机包括外框架,以及安装于外框架上的驱动机构以及在所述驱动机构作用下点震的点震平台;所述工厂组点震机驱动机构包括伺服电机与连接于所述伺服电机输出端的偏心轴;所述伺服电机上设有回零装置;所述点震平台设于所述偏心轴的顶端;并且所述点震平台的表面设有细胞工厂夹持部;所述工厂组点震机需要点震的细胞工厂采用细胞工厂支架安装于所述细胞工厂夹持部;
所述离心瓶点震机包括点震单元,所述点震单元包括:
离心瓶点震机驱动机构,具有输出转动力矩的输出轴;
点震偏心盘,以偏心方式设于所述输出轴的输出端,并进行以所述输出轴为轴线的转动;定义,所述偏心方式为所述点震偏心盘的轴线与所述输出轴的轴线之间平行设置,并具有设定间距;
离心瓶夹具,以相对于所述点震偏心盘具有轴向方向弹性自由度的方式设置于所述点震偏心盘上;定义,所述轴向为平行于所述输出轴的轴线的方向。
优选地,所述细胞工厂支架具有细胞工厂放置框;
所述细胞工厂放置框具有底板、背板以及两侧板;其中,所述底板部分内陷形成细胞工厂限定槽;
细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件以及细胞工厂锁定元件;所述细胞工厂限位元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽对应区域的背板上;所述细胞工厂锁定元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽对应区域的底板上;
其中,所述细胞工厂限位元件的另一端与所述细胞工厂锁定元件的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件平行于所述底板,所述细胞工厂锁定元件平行于所述背板;
或者细胞工厂放置框,所述细胞工厂放置框具有底板、背板以及两侧板;其中,所述底板部分内陷形成细胞工厂限定槽;
细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件以及细胞工厂锁定元件;所述细胞工厂限位元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于一侧板上;所述细胞工厂锁定元件的一端安装于所述另一侧板上;
其中,所述细胞工厂限位元件的另一端与所述细胞工厂锁定元件的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件平行于所述底板。
优选地,所述点震单元有若干个,若干个点震单元均匀布设;所述点震单元中的所述点震偏心盘通过轴承安装于曲轴上,相邻两点震偏心盘之间弹性连接。
优选地,所述离心瓶夹具具有底座、离心瓶支撑座以及弹性夹持件;所述离心瓶支撑座集成设于所述底座上,并且其上表面部分内陷形成有匹配于所述离心瓶底部的底部定位部;所述弹性夹持件具有若干个立柱以及至少一辅助环;所述若干个立柱的一端固定于所述底座上,所述若干个立柱环绕于所述离心瓶支撑座布设以形成一离心瓶侧面夹紧结构,每个立柱的另一端均反向折弯形成一增强环;所述辅助环环绕于所有立柱,并连接所有立柱的下部。
有益效果:
由以上技术方案可知,本发明的技术方案提供了一种全自动细胞生产线,其将细胞的生产分为培养区和操作区,培养区负责细胞的培养,操作区负责完成细胞的换液、传代和冻存分装等操作。
细胞工厂操作区的操作,实现工厂组自动换液、自动消化收集、自动铺胶等操作;同时实现细胞悬浮液的自动加液,自动分配,自动离心,自动点震,自动过筛,自动取样,自动分装等操作,真正实现细胞培养生产全过程的自动化智能化。
操作区液体管道部分装置配置自动灭菌装置和清洗装置。通过程序切换实现在线SIP和CIP 。
人工通过传递窗和操作台完成细胞生产的自动化无物料的进出,实现细胞生产全过程的无人化 。
综上,对于细胞的实现自动无人化培养,结合智能软件实现自动培养管理,自动根据细胞生产进程请求细胞工厂操作。
附图说明
附图1本申请全自动细胞生产线结构示意图;
图1中:1 培养区,2 操作区。
附图2 为申请培养区的结构示意图;
附图3为机器臂抓手的结构示意图;
图2-3中,1-1 自动传递窗,1-2培养区域,1-3 冷藏区域,1-4 人工传递窗,1-5 轨道,1-6 测距传感器,1-7 监控相机,1-8 快换夹头。
附图4绘示本申请储液台结构示意图;
附图5绘示本申请储液台中储液框的结构示意图;
附图6绘示本申请储液台中管路切换装置的透视结构示意图;
附图7绘示灭菌管道锁定结构示意图;
图4-7中:21-1 储液框,21-2 储液袋摇晃装置,21-3储液袋称重台,21-4 管路切换装置,21-5 废液收集装置,21-6 蠕动泵,21-7 固定盘,21-8 弃液管道, 21-9 齿轮盘,21-10 随动盘,21-11 管道切换接头,21-12 支架,21-13 驱动电机,21-14 齿轮轴,21-15导向柱,21-16 导向凸件,21-17 储液台灭菌管道的一端头,21-18滑道,21-19 外支撑架,21-20 槽型光电,21-21锁定卡槽,21-22 储液台灭菌管道。
附图8 绘示本申请拧盖装置的主视图;
附图9 绘示本申请拧盖装置的部分分解结构示意图;
附图10 绘示本申请控制端子调节夹爪组开合度的作用原理图;
附图11 绘示本申请细胞工厂换液系统总示意图;
附图12 绘示本申请灭菌过程中管道连通图;
附图13 绘示本申请加液储存机构结构示意图;
图8-13中,22-1 拧盖伺服电机,22-2 夹爪开闭电机,22-3 夹爪控制轴,22-4 皮带,22-5 支撑板,22-6 缓冲器件,22-7 弹性项圈,22-8 夹持板,22-9 夹持部, 22-10安装支点,22-11 拧盖主轴,22-12 定位装置,22-13 夹爪安装轴套,22-14 控制端子,22-15 坡面结构,22-16 通道,22-17 凸台,22-18 卡槽,22-19 加液蠕动泵,22-20 灭菌源,22-21吸液针头,22-22 加液针头,22-23 吸液蠕动泵,22-24 储液箱,22-25 斜面,22-26 储液袋固定部,22-27 称重平台; 图中:箭头代表转动方向。
附图14绘示本申请离心机驱动机构与水平转子的安装结构第一视角示意图;
附图15绘示本申请离心机驱动机构与水平转子的安装结构第二视角示意图;
附图16绘示本申请离心机中水平转子的结构示意图;
附图17 绘示离心机的紧急制动机构的工作原理图;
图14-17中, 23-1 伺服电机,23-2 驱动轴,23-3 水平转子,23-3-1 第一分力臂,23-3-2 第二分力臂,23-4 零位开关,23-5 吊篮,23-6 离心容器,23-7光纤检测开关,23-8信号,23-9 支架,23-10 减震板,23-11环状受热体,23-12 环形内罩,23-13 减震元件,23-14 凸缘。
附图18为本自动冻存管开盖分液装置的结构示意图;
附图19为平移模组的结构示意图;
附图20为平移模组底部的结构示意图;
附图21为旋盖主轴的结构示意图;
附图22为旋盖主轴中A部分的结构示意图;
附图23为瓶盖脱离装置的结构示意图;
附图24为导管的结构示意图;
附图25为滑块移动管的结构示意图;
附图26为加液装置的结构示意图;
附图27 为加液装置中吸液双头针头的结构示意图;
附图28 为加液主轴的结构示意图;
附图29为灭菌切换装置的结构示意图;
图18-29中,24-1 支撑平台,24-2 控制电柜,24-3 平移模组,24-31 基板滑道,24-32 托板滑块,24-33 第一料盘托板,24-34 第二料盘托板,24-35 机器人抓手,24-36基板,24-37 冻存管固定轴,24-4 旋盖主轴,24-41 旋盖升降模组,24-401 导轨,24-402滑块,24-403 电机,24-42 瓶盖检测装置,24-43 瓶身检测装置,24-44 拧盖伺服电机,24-45 瓶盖脱离装置,24-451 弹簧,24-452 导管,24-453 滑块移动管,24-454 套管安装板,24-455 凸起,24-5 加液装置,24-51 加液平台,24-512 激光传感器,24-52 灭菌平台,24-53 离心瓶称重平台,24-54 离心瓶放置台,24-55 吸液双头针头,24-56 拨杆锁定装置,24-6 吸液蠕动泵,24-7 加液主轴, 24-71加液升降模组,24-72加液平移模组,24-73 基础板,24-74 加液针头,24-75 电缆接头,24-76 灭菌切换装置, 24-761 对接管,24-762 出口管。
附图30 绘示本申请细胞工厂支架;
附图31绘示本申请细胞工厂点震机的内部结构示意图;
图30-31中,25-1、底板;25-2、背板;25-3、侧板;25-4、细胞工厂限定槽;25-5、细胞工厂限位元件;25-6、细胞工厂锁定元件;25-7、第一锁定元件;25-8、第二锁定元件;25-9、定位元件;25-11、点震平台安装区域;25-12、伺服电机;25-13、偏心轴;25-14、同步偏心轴;25-15、配平盘;25-16、辅助安装板。
附图32 绘示本申请离心瓶点震机的若干个点震单元的布设结构示意图;
图32中,26-1 驱动机构, 26-2 点震基板,26-3 离心瓶夹具,26-31、底座,26-32、离心瓶支撑座,26-33、弹性夹持件,26-34、增强环,26-35、辅助环。
具体实施方式
结合附图1,一种全自动细胞生产线,包括培养区1(为了节省成本,其环境最低设为B级环境)与操作区2(为了生物安全,其环境设为A级环境)。所述培养区1用于细胞培养以及冷藏;所述操作区2用于细胞培养过程中换液、离心与冻存等操作。本申请在培养区1与操作区2分别采用机器臂操控实现细胞培养的全面自动化。
为更好的说明本申请的技术方案,下面将结合具体实施例进行阐述:
附图2-3关于培养区
如图2所示,所述培养区包括B级平台本体,所述B级平台本体包括培养区域1-2、冷藏区域1-3与配置有轨道1-5的无菌的机器人。优选为还包括人工传递窗1-4。
所述培养区域、所述冷藏区域1-3与所述人工传递窗1-4均环绕所述轨道1-5设置,并均位于所述机器人的操作区域内;所述机器人运动的轨道1-5布置在所述B级平台本体的底部,为直线布置;所述机器人轨道1-5的材质设置为不锈钢;所述轨道1-5的位置设计能保证机器人的抓手可达至B级平台本体的任一工作区域。所述培养区域1-2配置若干培养箱,培养箱上设有内门和外门,外门上设有显示屏,并在内门与外门上分别设有把手,通过机器人上的夹头打开与闭合。所述冷藏区域1-3配置有若干个冷藏箱,所述冷藏箱为4℃恒温冰箱设置。培养箱与冷藏箱均是单独供电控制,同时,培养箱配置温度数据监控系统,进行实时数据监控。
结合附图3,所述人工传递窗1-4设置为至少一个窗口,B级平台本体通过人工传递窗1-4与外界进行物料传递。所述操作区通过自动传递窗1-1与培养区进行物料传递。如图2所示,机器人的抓手处设有测距传感器1-6、监控相机1-7及快换夹头1-8,其中,测距传感器1-6和监控相机1-7相互配合,分别实现位置检测、将B级平台本体内的物料及其区域情况传输至监控系统,实时监控。所述快换夹头1-8用于实现机器人的不同操作。
综上,B级平台本体配合自动传递窗1-1的动作,实现细胞培养的全自动无人化操作,细胞培养实现自动监控管理功能,自动根据细胞培养情况请求后期换液等操作。
附图4-32关于操作区
如图4-7,所述操作区集成有储液台、细胞工厂换液装置以及离心瓶换液装置。所述储液台、所述细胞工厂换液装置以及所述离心瓶换液装置均环绕操作区的机器臂布设,并位于所述机器臂操控范围内。还集成有离心瓶点震机、细胞工厂点震机、冻存管旋盖分液装置、全自动离心机等。操作区中集成的储液台、细胞工厂换液装置、离心瓶换液装置、离心瓶点震机、细胞工厂点震机、冻存管旋盖分液装置、全自动离心机,均环绕位于所述操作区的机器臂设置,并且机器臂对各个装置的操作均具有零位,机器臂对各装置进行操作时,均是各装置处于零位时进行,并且各装置自配自动开盖装置与零位检测装置。
所述培养区与所述操作区之间采用传递窗传递物料;所述传递窗具有传递转盘与传递转盘驱动机构,所述传递转盘具有用于培养区的机器人取放物料的零位,以及具有用于所述操作区机器臂取放物料的工作位。传递转盘在所述传递转盘驱动机构下转动,实现零位与工作位之间的相互切换。
关于操作区,具体如下:如图4所示,储液台,包括储液袋摇晃机构、废液收集装置21-5、管路切换装置21-4、灭菌管道台和储液袋称重台21-3。
所述储液袋摇晃机构包括:储液框21-1与储液袋摇晃装置21-2。其中,如图5所示,所述储液框21-1为框体设置,通过机械卡扣结构固定,可将储液框21-1打开或者关闭。储液框21-1内部用于放置储液袋;所述储液框21-1上端设有液体收集管道;储液框21-1前后两端分别设置有固定盘21-7与机器人抓手盘,储液框21-1通过机器人自动放在储液袋摇晃装置21-2上,实现与储液袋摇晃装置21-2的固定。储液框21-1上端的液体收集管道与储液框21-1贯通连接,可实现加液。
所述摇晃驱动机构与所述储液袋框采用可拆卸式连接驱动,在一些实施例中,储液框21-1与储液袋摇晃装置21-2的固定方式,储液框21-1侧端固定盘21-7的包括圆形底盘与凸块;所述储液袋摇晃装置21-2包括固定平台、卡盘、减速机和电机;所述固定平台上开设贯通口;所述卡盘的一侧与减速机连接,另一侧穿过贯通口与固定盘21-7连接固定,具体的,固定盘21-7上的凸块穿过卡盘的中间空心位置处,从而使固定盘21-7上的圆形底盘与卡盘表面贴合设置,从而达到起到紧固效果。储液袋摇晃装置21-2由40w电机和减速比30的减速机驱动,实现操作的均一性,摇晃可以实现储液袋任意角度和频率的摇晃,实现储液袋内液体的混匀功能。固定平台上设有限位激光检测传感器,该限位激光检测传感器是检测储液框21-1有无装置。
废液收集装置21-5设有废液收集框。所述废液收集框上布设有弃液管道21-8,所述弃液管道21-8通过蠕动泵21-6连通于细胞工厂吸液装置或离心瓶吸液装置吸收,以将废液收集至废液收集框内。废液收集框采用抽屉式结构,在废液收集框的侧端设置有机器人把手,抽屉伸缩由机器人完成;抽屉还配置有伸缩限位开关和机械卡位装置,便于检测抽屉开闭是否到位。
由于整个生产线采用自动化控制,故所述润洗回路与所述灭菌回路之间的管路切换需要采用自动化控制,故在废液收集框侧配置有管路切换装置21-4。附图6所示的,所述管路切换装置21-4包括外支撑架21-19,以及被所述外支撑架21-19支撑的切换装置驱动机构与换向机构。所述外支撑架21-19上设有一导向凸件21-16,所述外支撑架21-19的上还有灭菌管道,所述外支撑架21-19上的灭菌管道一端通过管道切换接头21-11连通于细胞工厂换液装置吸液管,另一端能够连通储液台灭菌管道21-22。所述切换装置驱动机构,固定有凸部元件的驱动电机21-13,所述驱动电机21-13的转动输出采用齿轮轴21-14输出。所述换向机构,具有被驱动轴;所述被驱动轴的起始端通过支架21-12固定有所述管道切换接头21-11,所述支架21-12在外力作用下能发生相对所述被驱动轴的转动(所述支架21-12与所述被驱动轴之间的相对转动可采用轴套实现,也可采用现有技术中任何能实现该技术的技术方案,本文仅是对其进行应用),所述管道切换接头21-11在所述支架21-12转动的过程中具有插入所述外支撑架21-19上灭菌管道的工位;所述被驱动轴轴身段依次布设有随动盘21-10、齿轮盘21-9以及导向柱21-15;所述随动盘21-10连接于所述驱动电机21-13;所述随动盘21-10位于所述凸部元件的下方;所述齿轮盘21-9与所述齿轮轴21-14齿轮传动;所述导向柱21-15的外表面布设有一供所述导向凸件21-16滑动的螺旋槽;所述螺旋槽的起始端具有一起始水平段,所述螺旋槽的末端具有一末端水平段。
其工作原理为:驱动电机21-13转动,所述齿轮轴21-14带动所述齿轮盘21-9转动,齿轮盘21-9会带动被驱动轴转动。当所述导向凸件21-16位于所述螺旋槽的起始端时(定义位于临近被驱动轴所固定管道切换接头21-11的一端为起始端,另一端为末端),在驱动电机21-13转动的起始,所述管道切换接头21-11位于零位,此时方便机器臂将细胞工厂换液装置的吸液管与所述管道切换接头21-11进行连接;导向凸件21-16在起始水平段水平绕圆滑动,此时被驱动轴将带动管道切换接头21-11转动,调整到切换后的工位(连接外支撑架21-19上的灭菌管道);同时随动盘21-10仅进行绕轴线转动;到导向凸件21-16经过起始水平段到达螺旋段时,所述管道接头亦到达对应工作;随着驱动电机21-13的转动,导向凸件21-16绕螺纹槽下转,同时随动盘21-10带动驱动电机21-13以及齿轮轴21-14同步下移使得所述齿轮盘21-9与所述齿轮轴21-14始终同步转动,所述管道接头将被对应工位锁定仅发生相对工位向下深入,此时支架21-12将发生相对被驱动轴的转动;当导向凸件21-16旋转至末端水平段时,管道切换接头21-11到达固定工位;导向凸件21-16在水平段转动,末端水平段将在管道切换接头21-11工作时实现工位的固定,避免管道接头工作时发生脱落。
所述灭菌管道台上设有灭菌管道锁定结构。参照附图7,所述灭菌管道锁定结构包括储液台灭菌管道21-22、步进电机和摆杆滑块结构。
所述储液台灭菌管道2的一端头21-17连通于所述管道切换接头21-11,另一端在用于细胞工厂换液装置的灭菌时连通于外部灭菌冷凝管道,用于细胞工厂换液装置与离心瓶换液装置联合灭菌时连通于离心瓶换液装置的加液管。
所述摆杆滑块结构包括:滑块,滑道21-18与二连杆。滑块具有锁定卡槽21-21,所述锁定卡槽21-21用于锁定所述储液台灭菌管道21-22;所述储液台灭菌管道21-22具有储液台灭菌管道21-22的灭菌管道接头,所述灭菌管道接头外表面自上向下具有不同的直径,并且最上面直径最小,即灭菌管道接头的外表面具有阶梯结构;所述锁定卡槽21-21定义为具有匹配阶梯状结构的凹槽,所述凹槽与所述阶梯状结构卡合。所述锁定卡槽21-21可以设定为端部下表面具有一凹槽,所述储液台灭菌管道21-22的接头在设定位置具有一凸部,所述凸部与所述凹槽能够配合实现高温灭菌下对所述储液台灭菌管道21-22的锁定;主要避免高温灭菌时由于高温高压导致的管道震动。滑道21-18,用于实现所述滑块按设定路线滑动;二连杆,其一端被所述步进电机驱动,另一端则随步进电机的驱动带动所述滑块沿所述滑道21-18滑动。此处,灭菌管道切换采用机器人将细胞工厂吸液装置的管路或者离心瓶吸液装置的管路插入灭菌管道接头。优选地,所述灭菌管道锁定结构还配置有拨片和到位两个槽型光电21-20,所述拨片相对于所述到位两个槽型光电21-20具有零位与检测位。其中,所述到位两个槽型光电21-20设于所述滑道21-18一侧,所述拨片设于所述滑块一侧。当滑块位于零位时,所述锁定卡槽21-21远离灭菌管道接头;当滑块位于检测位时,所述锁定卡槽21-21卡合锁定所述灭菌管道接头。其中,两个槽型光电21-20在零位与检测位分别传输有直线光电信号。
所述储液袋称重装置设于所述废液收集装置21-5上方,以节省空间,包括重量传感器,以及被重量传感器所检测的称重平台。储液袋称重台21-3用于称重储液内储液袋及液体的重量,机器人通过储液框21-1前端的机器人抓手盘,可自动将储液框21-1放置到储液袋称重台21-3上,当称重整体重量后再去零后,即可得知储液袋中液体的重量,检验液体分配效果。
如图8- 13绘示的是本申请换液装置结构示意图
细胞工厂换液装置与离心瓶换液装置的大体结构一致,故进行统一描述。其主要思路是采用自动化的拧盖装置、自动化的吸液装置(细胞工厂吸液装置或离心瓶吸液装置)、以及自动化的加液装置(细胞工厂加液储存机构或离心瓶加液储存机构),通过控制系统(外部设置)控制拧盖装置进行拧盖、控制吸液装置吸取细胞存放容器中的液体、以及控制加液装置向细胞存放容器中加入培养液,最后采用拧盖装置控制拧盖密封细胞存放容器,最终实现细胞存放容器的加液或吸液。还包括称重平台,所述称重平台位于所述加液装置与所述吸液装置的下方。其中,用于细胞工厂换液时,则可是所述细胞工厂换液装置上集成有细胞工厂加液储存机构、细胞工厂吸液装置、细胞工厂加液装置以及细胞工厂换液装置的灭菌管道。用于离心瓶换液时,所述离心瓶换液装置上集成有离心瓶加液储存机构、离心瓶吸液装置、离心瓶加液装置以及离心瓶换液装置的灭菌管道。
其中,结合图8-13,所述拧盖装置用于所述细胞存放容器盖的拧开或拧合;所述拧盖装置包括拧盖机构与夹爪控制机构。
所述拧盖机构包括:拧盖主轴22-11,与夹爪组。所述拧盖主轴22-11,被拧盖伺服电机22-1驱动,可采用皮带22-4驱动,绕自身轴线转动。所述夹爪组,被夹爪开闭电机22-2控制,安装于所述拧盖主轴22-11的端头;所述夹爪组包括夹爪限位件与若干个夹爪。所述夹爪限位件,包括若干个弹性项圈22-7;所述夹爪包括,依次设置的夹持部22-9、连接于拧盖主轴22-11的安装支点22-10以及限位结构;所述限位结构对应于拧盖主轴22-11段,并且所述限位结构朝向拧盖主轴22-11的一面具有坡面结构22-15,定义,所述坡面结构22-15为倾斜方向朝向拧盖主轴22-11方向的斜面22-25结构。所述夹爪组中的各夹爪的坡面结构22-15共同构成一个类圆锥台腔体;其中,所述弹性项圈22-7套设于夹爪组中每个夹爪限位结构的另一面。
为了实现夹爪组开合度的调节,本申请在设计夹爪组时有如下特点:
当夹爪组的坡面结构22-15设于拧盖主轴22-11内时,夹爪组中每个夹爪具有一安装支点22-10,每个夹爪均通过该安装支点22-10安装于拧盖主轴22-11上;每个夹爪具有一夹持部22-9,所述夹持部22-9位于拧盖主轴22-11的端头;每个夹爪具有一坡面结构22-15,该坡面结构22-15位于拧盖主轴22-11端头内部,同时,夹爪组中所有坡面结构22-15构成一个类圆锥台型结构;坡面结构22-15的外部设有卡槽22-18,夹爪组外设有弹性项圈22-7,该项圈套装于夹爪组上每个夹爪外的卡槽22-18中。当控制端子22-14沿夹爪控制轴22-3的轴线向上移动时,控制端子22-14克服弹性项圈22-7的力,促使夹爪组的类圆锥台腔体逐渐向圆柱腔体变化,同时每个夹爪借助安装支点22-10的作用,将发生转动,促使夹爪组的夹持尺寸变小。该结构适用于整个拧盖主轴22-11在拧盖过程中会随拧盖的过程中旋转出的距离而随之升高的相同的高度,或者在拧盖过程中会随拧盖的过程中旋转入的距离而随之下降的相同的高度(该种方式适用于拧盖主轴22-11通过螺纹与螺纹孔的方式通过支撑板22-5)。也适用于机械臂夹持细胞工厂随拧盖过程旋转出的距离而随之下降的相同的高度,或者在拧盖过程中会随拧盖的过程中旋转入的距离而随之升高的相同的高度。
优选地,所述换液装置还设置缓冲装置。所述缓冲装置包括在所述拧盖主轴22-11上安装夹爪安装轴套22-13;所述夹爪安装轴套22-13能与所述拧盖主轴22-11同轴旋转,即所述夹爪安装轴套22-13与所述拧盖主轴22-11采用滑槽与滑台连接的方式进行径向方向的相对固定;并且,所述滑槽的长度长于所述滑台的长度。另一种陈述方式为:若夹爪安装轴套22-13内设有滑槽,拧盖主轴22-11上设有滑台,滑槽的长度要长于滑台的长度,以保证夹爪安装轴套22-13能相对于拧盖主轴22-11有一定的轴向运动空间;反之若夹爪安装轴套22-13内设有滑台,拧盖主轴22-11上设有滑槽,则滑槽的长度长于滑台的长度,以保证夹爪安装轴套22-13能相对于拧盖主轴22-11有一定的轴向运动空间。
所述夹爪组以能绕所述夹爪安装轴套22-13径向方向转动的方式安装于所述夹爪安装轴套22-13上。所述夹爪安装轴套22-13的端头设有供所述夹爪组转动的通道22-16。具体为:夹爪组中每个夹爪具有一安装支点22-10,每个夹爪均通过该安装支点22-10安装于夹爪安装轴套22-13的一端;优选地,每个夹爪安装轴套22-13的端头向外凸出有若干个凸台22-17,任意相领两个凸台22-17之间形成一安装支架,所述安装支点22-10通过销轴或者螺钉的方式安装于该安装支架上;并且在夹爪转动过程中,夹爪的限位结构的转动路径经过所述通道22-16。
每个夹爪具有一夹持部22-9,所述夹持部22-9位于夹爪安装轴套22-13外;每个夹爪具有一坡面结构22-15,该坡面结构22-15对应于拧盖主轴22-11段,同时,夹爪组中所有坡面结构22-15构成一个圆锥台型结构;坡面结构22-15的外部设有卡槽22-18,夹爪组外设有弹性项圈22-7,该项圈套装于夹爪组上每个夹爪外的卡槽22-18中。当控制端子22-14沿夹爪控制轴22-3的轴线向上移动时,控制端子22-14克服弹性项圈22-7的力,促使夹爪组的圆锥台结构逐渐向圆柱结构变化,同时每个夹爪借助安装支点22-10的作用,将发生转动,促使夹爪组的夹持尺寸变小。所述夹爪在另一端设有夹持板22-8(即所述安装支点22-10相对于所述坡面结构22-15的另一端),在夹爪转动过程中,所述夹爪组中的夹持板22-8将进行开合运动,再配合拧盖主轴22-11的转动下,夹持板22-8实现带动细胞工厂盖或离心瓶盖转动开启或拧紧。
为了调节拧盖过程中夹爪组高度的变化,夹爪安装轴套22-13的在另一端安装有缓冲器件22-6。所述缓冲器件22-6,设于夹爪安装轴套22-13的端头,用于补偿拧盖主轴22-11转动时所述夹爪安装轴套22-13相对于所述拧盖主轴22-11的距离差。所述缓冲器件22-6选用弹簧,弹簧的一端连接于所述夹爪安装轴套22-13(如采用定位装置22-12,如带有通孔的凸台22-17),另一端固定于一平台;定义所述平台同时用于所述拧盖主轴22-11与所述夹爪控制轴22-3的安装,即前述支撑板22-5;或者该平台为设于夹爪安装轴套22-13上方的任意平面。
所述夹爪控制机构包括:夹爪控制轴22-3,与所述拧盖主轴22-11同轴设计,并且能进行自身轴向方向的运动;同时,所述夹爪控制轴22-3的端头设有控制端子22-14;其中,所述控制端子22-14位于所述类圆锥台腔体中,并且所述控制端子22-14相对于所述类圆锥台腔体的位置不同时,所述夹爪的安装支点22-10的转动角度不同,所述夹爪组的开合度亦不同。
所述吸液装置包括依次连通的吸液针头22-21、吸液管、吸液蠕动泵22-23以及废液储存器,以吸出所述细胞存放容器中的液体;为了方便或者节省空间,这里废液储存器是采用储液台上的废液收集装置。在工作回路或者润洗回路中,吸液管通过吸液蠕动泵22-23连通于所述储液台上的弃液管道将废液排入废液收集装置中。在整体连通时,所述吸液蠕动泵22-23与所述储液台上蠕动泵可集成为一个。
所述加液装置包括依次连通的加液针头22-22、加液管、加液蠕动泵22-19以及加液储存机构,以向所述细胞存放容器中加入培养液。当用于细胞培养时,所述加液储存机构中存放的是培养液,当用于润洗时,所述加液储存机构中存放的是缓冲液。
所述称重平台用于对细胞存放容器进行称重,其结构主要采用现有技术的称重结构,本申请仅对其进行应用,不进行改进,但其并不影响本领域技术人员对本申请技术方案的理解。
为了方便实际应用,所述拧盖装置、所述吸液装置以及所述加液装置的主体采用支架支撑。所述加液蠕动泵22-19、所述加液储存机构、所述吸液蠕动泵22-23以及所述废液储存器放置于平台下的操作柜中。为了方便机器臂操作加液或者吸液,所述操作柜上设有伸缩抽屉,所述废液储存器、所述加液储存机构均放置于所述伸缩抽屉中。
传动机构,所述拧盖主轴22-11与所述夹爪控制轴22-3同轴设置,即所述夹爪控制轴22-3的直径小于所述拧盖主轴22-11的直径,所述夹爪控制轴22-3内置于(贯穿)所述拧盖主轴22-11中。所述拧盖主轴22-11仅发生绕自身轴线的转动;所述夹爪控制轴22-3仅发生沿自身轴向方向的线性运动。为了保证二者各自独立运动中的稳定性(如降低所述夹爪控制轴22-3沿自身轴线方向进行伸缩运动时的晃幅;同时也能增加所述夹爪控制轴22-3生产制作时原料多样性的选择);也为了提高二者的使用寿命(如二者长期使用后由于摩擦磨损所导致的不同轴带来的拧盖偏差)。所述夹爪控制轴22-3与所述拧盖主轴22-11间设有轴套,即轴套有效保证所述夹爪控制轴22-3与所述拧盖主轴22-11之间的同轴度,并保证二者之间的相对自由度。
优选地,本申请还设有灭菌装置。如图12所示,所述灭菌装置包括灭菌管道以及灭菌源22-20;所述灭菌源22-20连通于所述加液蠕动泵22-19的入口;所述灭菌管道的一端连通于所述加液针头22-22,所述灭菌管道的另一端连通于所述吸液针头22-21。为了简化整体结构,也为了便于实现自动化操作,所述灭菌管道被转动支架支撑,所述转动支架转动的第一极限位置能够控制所述灭菌管道与所述加液针头22-22、或所述灭菌管道与所述吸液针头22-21处于平行的位置;所述转动支架转动的第二极限位置,能够保证所述灭菌管道的一端连通于所述加液针头22-22,所述灭菌管道的另一端连通于所述吸液针头22-21。为了保证灭菌时,灭菌通道22-16完全密闭,所述吸液针头22-21或所述加液针头22-22上均设有至少一个环形密封圈。
如图13所示,为了保证加液泵所接入的储液机构中液体能够用尽,所述加液储存机构包括储液箱22-24以及位于所述储液箱22-24中的储液袋;所述储液箱22-24上设有一通孔;所述储液袋底部设有出液接头;所述出液接头通过所述通孔后被连通于所述加液管;所述储液框内具有一斜面22-25,并且所述斜面22-25的顶部设有储液袋固定部22-26。应用时,储液袋的顶部固定于所述储液袋固定部22-26处,储液袋被所述斜面22-25支撑,储液袋的底部悬空。为了降低成本,所述斜面22-25采用网格结构,即由若干横向杆与若干纵向杆交错形成的斜面22-25结构。
优选地,本申请中拧盖装置、加液装置以及吸液装置在非灭菌状态为各自独立工作的状态,故实际应用时可根据需要采用两组或两组及以上,以实现多个细胞存储容器的同时拧盖、加液与吸液。
储液台、细胞工厂换液装置以及离心瓶换液装置的工作方式,有各自独立工作(各模块独立工作),或者彼此连通润洗,或者彼此连通灭菌。
用于细胞工厂灭菌时,需要先润洗再灭菌,其连通方式如下:
当所述细胞工厂加液装置连通于所述细胞工厂加液储存机构,所述细胞工厂加液储存机构中存放缓冲液;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置;所述细胞工厂吸液装置通过所述吸液管连通于所述废液收集装置中的弃液管道,则形成细胞工厂换液装置的润洗回路。当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置,所述细胞工厂吸液装置的吸液管通过管路切换装置连通于储液台灭菌管道,所述储液台灭菌管道连通于外部灭菌冷凝管道,则形成细胞工厂换液装置的灭菌通路。
用于储液台、细胞工厂以及离心瓶换液装置灭菌时,需要先润洗再灭菌,其连通方式如下:
当所述离心瓶加液装置连通于所述离心瓶加液储存机构,所述离心瓶加液储存机构中存放缓冲液,所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶加液装置与所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液装置通过吸液管连通于所述废液收集装置上的弃液管道,则形成离心瓶换液装置的润洗回路。当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源,所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置,所述细胞工厂吸液装置通过管道切换接头连通于所述储液台灭菌管道,所述储液台灭菌管道连通所述离心瓶加液装置,所述离心瓶加液装置通过所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液管连通于外部灭菌冷凝管道,则形成综合灭菌回路。
如图14-17绘示的是本申请离心机结构示意图,在一些实施例中:
所述操作区集成有全自动离心机;所述全自动离心机包括驱动机构与旋转机构;所述驱动机构提供一驱动力;所述旋转机构被所述驱动力驱动,并进行以所述驱动机构的驱动轴23-2为轴线的转动。
如图14所示,所述驱动机构包括配置有零位开关23-4的伺服电机23-1,所述伺服电机23-1的输出轴连接于所述驱动轴23-2。
所述旋转机构包括:水平转子23-3,能够绕所述驱动轴23-2所在轴线进行转动。所述水平转子23-3具有若干个以所述轴线任意一点为起点向径向方向进行延伸的力臂。所述力臂的端头设有第一分力臂23-3-1与第二分力臂23-3-2;一所述力臂端头的第一分力臂23-3-1与相邻所述力臂端头的第二分力臂23-3-2形成一夹持部。所述夹持部的夹角α角度优选为30°、45°或者60°,对应的能够离心的吊篮23-5数量分别为12个、8个或6个。夹角角度设计能使力臂呈偶数个,方便特殊时期采用吊篮23-5在不完全承载情况下的离心,即如只采用两个离心容器23-6进行离心的特殊情况。吊篮23-5,所述吊篮23-5包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁;其中,所述环形壁的上端安装于所述夹持部。其中,环形壁主要用于对离心容器23-6进行限位,所述底壁用于对离心容器23-6进行支撑。
为了方便机器臂识别吊篮23-5中是否有离心瓶,具体如图16所示,离心机上还设有光纤检测开关,设于吊篮23-5的外围,并与所述吊篮23-5一一对应;所述光纤检测开关23-7包括:信号发射单元,以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号23-8;信号接收单元,用于接收经过反射后的信号。其主要原理是利用信号的直线传播,以及信号在反射、折射、散射后接收位点所获取的光信号差实现检测吊篮23-5中是否有离心瓶。所述信号可以穿过离心瓶的中部(此时吊篮23-5上设有对应的供信号穿过的孔);或者所述信号可以穿过离心瓶的底部。
如图15-16所示,为减缓离心机的震动,所述旋转机构被减震板23-10支撑。同时为了检测离心机震动,所述水平转子置于环形内罩23-12中,所述环形内罩23-12安装于所述减震板上,所述环形内罩23-12在所述信号通过的路径设置信号孔,当离心机异常震动时(信号被所述环形内罩反射),光纤检测开关23-7获取的信号将会是异常信号。
为解决离心机过热问题,本实施例在前述离心机的技术方案的基础上还增设紧急制动机构。如图17所示,所述紧急制动机构包括材质为具有双程记忆效应的形状记忆合金的螺旋体与设于伺服电机23-1上的紧急制动按钮;所述螺旋体具有通过螺旋动作所形成的一环状受热体23-11;所述环状受热体23-11具有两个具有凸缘23-14的延伸端;所述螺旋体的第一状态是所述环状受热体与所述驱动轴23-2间隙配合;所述螺旋体的第二状态是所述环状受热体贴附于所述驱动轴23-2的表面;所述延伸端在所述螺旋体处于第二状态时所述凸缘开启所述紧急制动按钮,在所述螺旋体处于第一状态时,所述凸缘23-14与所述紧急制动按钮具有设定距离。所述紧急制动按钮控制连接伺服电机23-1的输入电源,在所述螺旋体处于所述第二状态时,所述凸缘23-14开启所述紧急制动按钮,实现伺服电机23-1的紧急制动。本实施例的设计有效保证离心机故障或持续长时间工作后过热对细胞培养带来的危害,通过理论设计与有限次数的试验验证能够很好得到环状受热体最合理的相变温度。而通过相变温度设计具体的具有双程记忆效应的形状记忆合金材料则是通过现有技术对形状记忆合金的研究能够实现的,本申请不再进行详述。
在一些实施例中:如图18-29所示,操作区还包括自动冻存管开盖分液装置。详述为:包括,安装于支撑平台24-1上的平移模组24-3、旋盖升降模组24-41以及加液升降模组24-71。
其中,平移模组24-3包括基板24-36、滑道24-31、托板滑块24-402、第一料盘托板24-33、第二料盘托板24-34、水平驱动装置和机器人抓手24-35。水平驱动装置设置在基板24-36滑道24-31的下侧,水平驱动装置包括伺服电机24-403和丝杆进行驱动。机器人通过机器人抓手24-35将放置有冻存管的金属浴放置在平移模组24-3上;第二料盘托板24-34上放置有多个冻存管;第一料盘托板24-33用于放置拧开后的瓶盖;控制电柜24-2内部设水平驱动装置,包括400W的伺服电机24-403与丝杆进行驱动。
水平驱动装置(丝杆)一侧与托板滑块24-402连接,从而实现托板滑块24-402在基板24-36滑道24-31上的水平移动。伺服电机24-403下端的电缆接口与电机24-403的驱动器连接,平移模组24-3将放置有冻存管的金属浴移动到机器人取放位,即机器人抓手24-35的位置,机器人自动传出冻存管。优选的,第一料盘托板24-33和第二料盘托板24-34与基板24-36上的若干圆口的设置,其口径大小与冻存管直径大小设置相应,是为了更好的放置冻存管,起到一个固定的作用;进一步改进在于,托板滑块24-402上并对应第二料盘托板24-34的一侧设置的数个冻存管固定轴24-37,结构具体为6个弧形轴面固定,横向轴面均为圆形设置,从下之上形成一个冻存管的底部保护轴,能够进一步起到冻存管的固定防护作用。
冻存管通过平移模组24-3水平移动进入旋盖主轴24-4准备进行旋盖,旋盖方式具体实现方式如下,固定平台包括瓶盖检测装置24-42、瓶身检测装置24-43、拧盖伺服电机24-44和瓶盖脱离装置24-45。瓶盖检测装置24-42为反射式光纤传感器布置,可设置有多个;本方案为了和附图对应,设置为10个,其为设置在固定平台下端的检测瓶盖脱离装置24-45与瓶盖之间距离的10个反射式激光传感器24-512;由激光发射二极管对准瓶盖发射激光脉冲,通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定瓶盖脱离装置24-45与瓶盖之间的距离。瓶身检测装置24-43原理一样,单个反射式光纤传感器设置,当散射光不在一条直线的时候,说明存在冻存管瓶被瓶盖脱离装置24-45带动到上面的位置,即一组瓶身不在一条直线上。
旋盖升降模组24-41包括导轨24-401、滑块24-402和电机24-403和丝杆进行驱动,导轨24-401上铺设电机24-403,电机24-403输出端与所述滑块24-402相连,导轨24-401、滑块24-402及固定平台三者为相互平行连接布置,在电机24-403的驱动下实现固定平台在导轨24-401上的上下移动,可根据实际操作选择将瓶盖脱离装置24-45移动至冻存管的瓶盖位置处。
拧盖伺服电机24-44根据本方案选择,为一组10个设置,并分别与瓶盖脱离装置24-45连接。拧盖伺服电机24-44采用50瓦的伺服电机。瓶盖脱离装置24-45与拧盖伺服电机24-44控制连接;瓶盖脱离装置24-45包括弹簧24-451、双面开设L型移动口的导管24-452、滑块移动管24-453和套管安装板24-454;滑块移动管24-453上设有与两个圆形凸起24-455,导管24-452布置在滑块移动管24-453的外圈位置;滑块移动管24-453内部设有转动轴,转动轴的一侧与瓶盖连接,另一侧与套管安装板24-454连接。在开盖时候,拧盖伺服电机24-44工作,带动套管安装板24-454以及滑块移动管24-453内部转动轴做正向旋转与向上的提起运动,即实现滑块移动管24-453上的凸起24-455在导管24-452表面做L型移动,与开设的L型移动口路径一致,进行正向旋转与向上的提起运动,并且导管24-452的下端内侧设有与瓶盖吻合的螺纹,从而实现开盖的动作。所述弹簧24-451卡合套设在导管24-452的外圈,导管24-452上的卡合位置设置是中空与实心相间设置,不仅实现弹簧24-451与导管24-452卡合结构稳定,而且弹簧24-451本身也是其中一部分接触瓶盖,实现对瓶盖的一个紧固作用。在拧盖时候,路径与之相反,拧盖伺服电机24-44工作,带动套管安装板24-454以及滑块移动管24-453内部转动轴做向下及反向旋转运动,实现滑块移动管24-453上的凸起24-455在导管24-452表面做与之前相反的L型移动,并移动位置也是与开设的L型移动口路径一致,进行向下与反向旋转运动,拧盖完成。
导管24-452、滑块移动管24-453与瓶盖脱离装置24-45整体为可拆卸设置,即导管24-452与滑块移动管24-453为可替换的,可根据冻存管瓶盖的形状结构来具体设置。一般冻存管瓶盖有圆形边外加螺纹设置,或冻存管瓶盖是多边形设置。当冻存管瓶盖为圆形边外加螺纹设置时,瓶盖脱离装置24-45下端设置相匹配的圆形开盖结构(具体即本方案实施例);然当冻存管瓶盖是多边形设置时,瓶盖脱离装置24-45下端即与瓶盖相匹配的设置为多边形滑块移动管24-453,并在多边形滑块移动管24-453外圈布设一圆形的导管24-452压紧装置,多边形滑块移动管24-453对应抓转冻存管瓶盖,导管24-452压紧装置可实现一个向内压紧的力,从而实现旋盖,多边形滑块移动管24-453与冻存管瓶盖形状相吻合设置,可起到抓取固定作用。因此,根据冻存管瓶盖来对应设置的瓶盖脱离装置24-45是必要的,并且活动连接布置,为可拆卸替换,适用范围更广。
在开盖之后,需要对冻存管内进行加液。加液装置24-5包括加液平台24-51、灭菌平台24-52和离心瓶称重平台24-53。离心瓶称重平台24-53的上端设有离心瓶放置台24-54,离心瓶放置台24-54上是用来放置离心瓶,离心瓶称重平台24-53设置最下端,离心瓶称重平台24-53配置称重传感器和FD-3称重模块,离心瓶称重平台24-53是用来称量离心瓶里液体的重量,确定离心瓶去零后液体的重量。本方案设定但不限于设定离心瓶去零后液体的重量为450ml,然后均匀分布在每个冻存管里,吸液双头针头24-55为一个设置,分别放置在加液平台24-51或者灭菌平台24-52上,位置切换采用机器人进行。详见附图31,吸液双头针头24-55的上下两端都是中空的针头设置,通过机器人实现吸液双头针头24-55在加液平台24-51和灭菌平台24-52上的位置切换。灭菌平台24-52上设有拨杆锁定装置24-56,拨杆锁定装置24-56是通过径向运动,即一侧是固定的,另一侧可进行旋转运动,并拨杆锁定装置24-56开设套合口,套合口为圆形设置,具体与吸液双头针头24-55的圆形结构相对应。当套合口转动至吸液双头针头24-55的外圈后,即可实现拨杆锁定的作用,使吸液双头针头24-55处于灭菌平台24-52状态处,与吸液双头针头24-55上端结构的对应卡合实现固定,且吸液双头针头24-55的后侧有一根立柱是固定的,因此当位置切换时候,结构稳固。所述加液平台24-51、灭菌平台24-52均设有激光传感器24-512,用来检测吸液双头针头24-55的针头位置。
加液升降模组24-71和加液平移模组24-72均采用电机24-403与丝杆进行驱动,加液平移模组24-72通过滑动板与加液升降模组24-71连接,通过导轨24-401、滑动板可实现加液平移模组24-72在加液升降模组24-71上的移动,加液针头24-74布置在基础板24-73上,基础板24-73布置在加液平移模组24-72上,基础板24-73上设有移动块,移动块与加液平移模组24-72上的导轨24-401设置对应,加液升降模组24-71上的两根电缆接头24-75与电机24-403的驱动器相连接,在电机24-403的驱动下从而带动基础板24-73上的加液针头24-74进行上下或者前后的移动。加液针头24-74的下侧连接有灭菌切换装置24-76,灭菌切换装置24-76包括两个对接管24-761以及出口管24-762,所述对接管24-761是与加液针头24-74连接,所述出口管24-762可理解为单向阀,上端与对接管24-761贯通,侧端为开口设置。所述吸液蠕动泵24-6上设有多个泵头,泵头上对应设有软管道,通过软管道分别连至加液平台24-51与加液主轴24-7上的吸液双头针头24-55和加液针头24-74。加液针头24-74的外轴上套设密封圈,与管道连接时候,起到密封作用;同样的,与加对接连接时,密封效果好,可防止蒸汽泄露。
加液时,加液平台24-51上的吸液双头针头24-55通过管道连接至吸液蠕动泵24-6,随后从吸液蠕动泵24-6通过管道连接至加液主轴24-7上的加液针头24-74处,加液针头24-74上下两端针头是中空并联通设置,针头的一侧通过管道与吸液蠕动泵24-6相连,另一侧与冻存管相连,吸液蠕动泵24-6将冻存液从离心瓶中泵入冻存管中,完成冻存管的加液。随后冻存管移动到旋盖位置下方,拧入冻存管盖子。
灭菌时,先将吸液双头针头24-55从离心瓶中取出,切换至灭菌平台24-52,蒸汽灭菌是从蒸汽发生器出发,通过管道连接至加液针头24-74,随后到达连灭菌切换装置24-76,从对接管24-761至出口管24-762,形成单向回路。上述仅仅是能够实现上述功能的具体结构,本发明中未提及的其他能实现相同功能的结构是本发明的相同置换。
工作总流程:
机器人将金属浴上的冻存管组放置在平移模组24-3上,平移模组24-3移动到旋盖主轴24-4位置处进行旋盖;机器人将需要分液的细胞液离心瓶放置在加液平台24-51上的离心瓶放置台24-54处,随后将吸液双头针头24-55从灭菌平台24-52内取出放入细胞冻存离心瓶中;旋盖主轴24-4完成一排冻存管的开盖,随后移动到加液主轴24-7位置,随后吸液蠕动泵24-6将离心瓶中的冻存液泵入冻存管中完成一排冻存的分液,采用双头和单头分液复用结构,在前期快速分液时采用双头加液结构,后期采用一个针头加液。兼顾加液的效率同时减少液体残留;随后将冻存管移动到旋盖主轴24-4位置下方,拧入冻存管盖子。重复开盖-分液-拧盖过程完成所有冻存管的操作,平移模组24-3将放置有冻存管的金属浴移动至机器人取放处,机器人自动传出冻存;机器人将吸液双头针头24-55放入灭菌位置待灭菌,灭菌温度为121℃,时间为20分钟以上,随后将离心瓶取出。
在一些实施例中:
所述操作区还集成有点震机,所述点震机包括工厂组点震机与离心瓶点震机。
如图31所示,所述工厂组点震机包括外框架,所述外框架上布设有点震平台安装区域25-11,以及安装于所述点震平台安装区域25-11的驱动机构以及在所述驱动机构作用下点震的点震平台;所述工厂组点震机驱动机构包括伺服电机25-12与连接于所述伺服电机25-12输出端的偏心轴25-13;所述伺服电机25-12上设有回零装置;所述点震平台设于所述偏心轴25-13的顶端;并且所述点震平台的表面设有细胞工厂夹持部;所述工厂组点震机需要点震的细胞工厂采用细胞工厂支架安装于所述细胞工厂夹持部。
为了避免点震过程中驱动轴的震动带来的副震动,所述偏心轴25-13上还设有配平盘25-15。配平盘25-15的方向与点震平台的震动方向相反,以保证细胞工厂自动点震机的整体平衡。同时,为了平稳点震,还包括四个同步偏心轴25-14,所述四个同步偏心轴25-14分别设于点震平台下方的四个角处,并与所述驱动轴同步转动。实现在大面积点震时点震平台不能均衡震动的问题,有效保证细胞工厂批量点震过程中的稳定性,同时保证点震时点震平台的方向不变。
尤其是,包括一辅助安装板25-16,该辅助安装板25-16固定于外框架上,如所述外框架上设有安装孔,所述辅助安装板25-16被所述安装孔边缘支撑;所述辅助安装板25-16上设有供偏心轴25-13安装的通孔。所述伺服电机25-12通过一支架悬挂于所述辅助安装板25-16的下方。四个同步偏心轴25-14的一端通过轴承安装于所述辅助安装板25-16上,另一端连接于点震平台。
综上,本申请的技术方案是伺服电机25-12通过联轴器带动偏心轴25-13旋转,偏心轴25-13带动点震台的水平震荡,同步偏心轴25-14的配置一能提高荷载,二能使得点震台震荡更平稳。
如图30所示,所述细胞工厂支架具有细胞工厂放置框;所述细胞工厂放置框具有底板25-1、背板25-2以及两侧板25-3.其中,所述底板25-1部分内陷形成细胞工厂限定槽25-4, 其中内陷的深度介于细胞工厂深度的介于细胞工厂自身高度的1/100-1/2。细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件25-5以及细胞工厂锁定元件25-6;所述细胞工厂限位元件25-5的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽25-4对应区域的背板25-2上;所述细胞工厂锁定元件25-6的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽25-4对应区域的底板25-1上。其中,所述细胞工厂限位元件25-5的另一端与所述细胞工厂锁定元件25-6的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件25-5平行于所述底板25-1,所述细胞工厂锁定元件25-6平行于所述背板25-2。或者细胞工厂放置框,所述细胞工厂放置框具有底板25-1、背板25-2以及两侧板25-3;其中,所述底板25-1部分内陷形成细胞工厂限定槽25-4;细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件25-5以及细胞工厂锁定元件25-6;所述细胞工厂限位元件25-5的一端以具有一个转动自由度的方式安装于一侧板25-3上;所述细胞工厂锁定元件25-6的一端安装于所述另一侧板25-3上;其中,所述细胞工厂限位元件25-5的另一端与所述细胞工厂锁定元件25-6的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件25-5平行于所述底板25-1。
所述背板的上端的两边分别设有一定位元件25-9;所述底板25-1在对应宽度处设有配合于所述定位元件25-9的定位孔,同时,所述定位孔相对于所述背板25-2与所述底板25-1连接处具有设定距离。实际应用中所述设定距离一般不小于细胞工厂盖相对于细胞工厂边缘的距离。所述定位孔主要实现细胞工厂支架在竖向叠加上,能够具有一定相邻两个细胞工厂具有一个错位,以保证细胞工厂盖能够显露于细胞工厂支架外,方便机器或人工操作。在另一些实施例中,可在一层一体化设置多个细胞工厂放置框。每个细胞工厂放置框上均设置细胞工厂锁定结构。
进一步地,为了实现细胞工厂在竖向方向叠加并保证各细胞工厂支架之间不会有晃动,所述侧板25-3的上方设有突出于所述侧板25-3上表面的第一锁定元件25-7;所述侧板25-3的下方设有用于锁定所述第一锁定元件25-7的第二锁定元件25-8,并且所述第二锁定元件25-8相对于所述第一锁定元件25-7具有设定距离的错位。在细胞工厂支架进行叠加上,首先定位孔与定位元件实现水平方向的限位,所述第一锁定元件与第二锁定元件25-8之间实现水平方向与竖向方向的双重限位。此时,要求所述第二锁定元件25-8相对于所述第一锁定元件具有设定距离的错位,与所述定位孔相对于所述背板25-2与所述底板25-1连接处具有设定距离相匹配。
如图32所示,所述离心瓶点震机包括包括点震单元与点震基板26-2。所述点震单元包括:离心瓶点震机驱动机构26-1,具有输出转动力矩的输出轴。点震偏心盘,以偏心方式设于所述输出轴的输出端,并进行以所述输出轴为轴线的转动;定义,所述偏心方式为所述点震偏心盘的轴线与所述输出轴的轴线之间平行设置,并具有设定间距。离心瓶夹具26-3,以相对于所述点震偏心盘具有轴向方向弹性自由度的方式设置于所述点震偏心盘上;定义,所述轴向为平行于所述输出轴的轴线的方向。
优选地是,所述点震单元有若干个,若干个点震单元均匀布设于点震基板26-2上;所述点震单元中的所述点震偏心盘通过轴承安装于所述曲轴上,相邻两点震偏心盘之间弹性连接。
特别的是:所述离心瓶夹具26-3具有底座26-31、离心瓶支撑座26-32以及弹性夹持件26-33;所述离心瓶支撑座26-32集成设于所述底座26-31上,并且其上表面部分内陷形成有匹配于所述离心瓶底部的底部定位部;所述弹性夹持件26-33具有若干个立柱以及至少一辅助环26-35;所述若干个立柱的一端环绕于所述离心瓶支撑座26-32固定于所述底座26-31上形成一离心瓶侧面夹紧结构,每个立柱的另一端均反向折弯形成一增强环26-34;所述辅助环26-35环绕于所有立柱,并连接所有立柱的下部。
Claims (14)
1.一种全自动细胞生产线,其特征在于,包括培养区与操作区;
所述培养区包括B级平台本体;所述B级平台本体包括培养区域、冷藏区域与配置有运动轨道的机器人;所述机器人的运动轨道布置在所述B级平台本体的底部,为直线布置;所述培养区与所述冷藏区围绕所述轨道设置,并均位于所述机器人的操作区域内;
所述操作区集成有储液台、细胞工厂换液装置、离心瓶换液装置以及机器臂;所述储液台、所述细胞工厂换液装置以及所述离心瓶换液装置均环绕操作区的机器臂布设,并位于所述机器臂操控范围内;
所述培养区与所述操作区之间采用传递窗传递物料;所述传递窗具有传递转盘与传递转盘驱动机构,所述传递转盘具有用于培养区的机器人取放物料的零位,以及具有用于所述操作区机器臂取放物料的工作位;传递转盘在所述传递转盘驱动机构下转动,实现零位与工作位之间的相互切换。
2.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述储液台集成废液收集装置与管道切换装置;所述废液收集装置集成有弃液管道与废液收集装置上的灭菌管道;所述管道切换装置包括储液台灭菌管道;所述储液台灭菌管道连通于所述废液收集装置上的灭菌管道;
所述细胞工厂换液装置上集成有细胞工厂加液储存机构、细胞工厂吸液装置、细胞工厂加液装置以及细胞工厂换液装置的灭菌管道;
所述离心瓶换液装置上集成有离心瓶加液储存机构、离心瓶吸液装置、离心瓶加液装置以及离心瓶换液装置的灭菌管道;
其中,当所述细胞工厂加液装置连通于所述细胞工厂加液储存机构,所述细胞工厂加液储存机构中存放缓冲液;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置;所述细胞工厂吸液装置通过所述弃液管道连通于所述废液收集装置的弃液管道,则形成细胞工厂换液装置的润洗回路;
当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置;所述细胞工厂吸液装置连通于所述废液收集装置上的灭菌管道;所述储液台灭菌管道连通于外部灭菌冷凝管道,则形成细胞工厂换液装置的灭菌通路;
当所述离心瓶加液装置连通于所述离心瓶加液储存机构,所述离心瓶加液储存机构中存放缓冲液,所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶加液装置与所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液装置连通于所述废液收集装置的弃液管道,则形成离心瓶换液装置的润洗回路;
当所述细胞工厂加液装置连通于外部高温灭菌源;所述细胞工厂换液装置的灭菌管道连通所述细胞工厂加液装置与所述细胞工厂吸液装置,所述细胞工厂吸液装置连通所述废液收集装置上的灭菌管道,所述储液台灭菌管道连通于所述离心瓶加液装置,所述离心瓶加液装置通过所述离心瓶换液装置的灭菌管道连通所述离心瓶吸液装置,所述离心瓶吸液装置连通于外部灭菌冷凝管道,则形成综合灭菌回路。
3.根据权利要求2所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述储液台上还布设有灭菌管道锁定结构,灭菌管道锁定结构包括步进电机和摆杆滑块结构;
所述摆杆滑块结构包括:
滑块,具有锁定卡槽,所述锁定卡槽用于锁定所述储液台灭菌管道;
滑道,用于实现所述滑块按设定路线滑动;
二连杆,其一端被所述步进电机驱动,另一端则随步进电机的驱动带动所述滑块沿所述滑道滑动;所述储液台灭菌管道位于所述滑块上锁定卡槽的运动路径上。
4.根据权利要求2所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述润洗回路与所述灭菌回路之间的管路切换是采用管路切换装置实现;
所述管路切换装置包括外支撑架,以及被所述外支撑架支撑的切换装置驱动机构与换向机构;
所述外支撑架上设有一导向凸件;
所述切换装置驱动机构,固定有凸部元件的驱动电机,所述驱动电机的转动输出采用齿轮轴输出;
所述换向机构,具有被驱动轴;所述被驱动轴的起始端通过支架固定有管道切换接头,所述支架在外力作用下能发生相对所述被驱动轴的转动;所述被驱动轴轴身段依次布设有随动盘、齿轮盘以及导向柱;所述随动盘连接于所述驱动电机;所述随动盘位于所述凸部元件的下方;所述齿轮盘与所述齿轮轴齿轮传动;所述导向柱的外表面布设有一供所述导向凸件滑动的螺旋槽;所述螺旋槽的起始端具有一起始水平段,所述螺旋槽的末端具有一末端水平段。
5.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,换液装置集成有拧盖装置;定义所述换液装置为细胞工厂换液装置或离心瓶换液装置;
所述拧盖装置包括拧盖机构与夹爪控制机构;所述拧盖机构包括:
拧盖主轴,能够绕自身轴线转动;
夹爪组,安装于所述拧盖主轴的端头;所述夹爪组包括夹爪限位件与若干个夹爪;所述夹爪限位件,包括若干个弹性项圈;所述夹爪包括,依次设置的夹持部、连接于拧盖主轴的安装支点以及限位结构;所述限位结构对应于拧盖主轴段,并且所述限位结构朝向拧盖主轴的一面具有坡面结构,定义,所述坡面结构为倾斜方向朝向拧盖主轴方向的斜面结构;所述夹爪组中的各夹爪的坡面结构共同构成一个类圆锥台腔体;
其中,所述弹性项圈套设于夹爪组中每个夹爪限位结构的另一面;所述夹爪控制机构包括:夹爪控制轴,与所述拧盖主轴同轴设计,并且能进行自身轴向方向的运动;同时,所述夹爪控制轴的端头设有控制端子;其中,所述控制端子位于所述类圆锥台腔体中,并且所述控制端子相对于所述类圆锥台腔体的位置不同时,所述夹爪的安装支点的转动角度不同,所述夹爪组的开合度亦不同。
6.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述储液台还集成有储液袋摇晃装置与储液袋称重装置;所述储液袋称重装置位于所述废液收集装置上方,所述储液袋摇晃装置位于所述储液袋称重装置上方;
所述储液袋摇晃装置包括摇晃驱动机构与被所述摇晃驱动机构驱动的用于储放储液袋的储液袋框;所述摇晃驱动机构与所述储液袋框采用可拆卸式连接驱动。
7.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述操作区集成有全自动离心机;所述全自动离心机包括驱动机构与旋转机构;所述驱动机构提供一驱动力;所述旋转机构被所述驱动力驱动,并进行以所述驱动机构的驱动轴为轴线的转动;
所述旋转机构包括,
水平转子,能够绕所述驱动轴所在轴线进行转动;所述水平转子具有若干个以所述轴线为起点向径向方向进行延伸的力臂;所述力臂的端头设有第一分力臂与第二分力臂;一所述力臂端头的第一分力臂与相邻所述力臂端头的第二分力臂形成一夹持部;
吊篮,所述吊篮包括环形壁以及以该环形壁的底面圆圈为起点沿所述轴线方向进行倾斜延伸的底壁;其中,所述环形壁的上端安装于所述夹持部;
所述驱动机构包括伺服电机,所述伺服电机配置有零位开关,所述伺服电机的输出轴连接于所述驱动轴。
8.根据权利要求7所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述全自动离心机还包括光纤检测开关,设于吊篮的外围,并与所述吊篮一一对应;
所述光纤检测开关包括,
信号发射单元,以平行于所述旋转机构平面的方向发射一信号;
信号接收单元,用于接收经过反射后的信号;
其中,当所述发射信号对应于吊篮段时,所述吊篮在光纤检测开关的信号通过路径上设有孔,所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或吊篮壁面反射后的信号;
当所述发射信号经过吊篮的下方时,所述信号接收单元用于接收经待离心容器壁面或所述驱动轴壁面反射后的信号。
9.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产线,其特征在于,所述操作区还包括自动冻存管开盖分液装置;所述自动冻存管开盖分液装置包括旋盖主轴、加液装置与加液主轴;所述加液装置与加液主轴在给冻存管加液时通过吸液蠕动泵联通;
所述旋盖主轴包括旋盖升降模组和固定平台;所述旋盖升降模组包括导轨、滑块和电机;所述滑块被所述电机驱动连接,并能发生沿所述导轨的移动;所述固定平台安装于所述滑块上,并能随所述滑块运动;
所述固定平台上安装有瓶盖检测装置、瓶身检测装置、拧盖伺服电机和瓶盖脱离装置;所述瓶盖检测装置为设置在固定平台下端的多个反射式激光传感器,瓶身检测装置为单个反射式激光传感器,拧盖伺服电机为一组多个设置,并分别与瓶盖脱离装置连接;
加液装置包括加液平台、灭菌平台和离心瓶称重平台;所述加液平台与所述灭菌平台平行布置;所述离心瓶称重平台的上端设有离心瓶放置台;加液平台或者灭菌平台上设有吸液双头针头;灭菌平台上设有拨杆锁定装置,拨杆锁定装置是通过轴向运动,与吸液双头针头上端结构的对应卡合实现固定;
加液主轴包括加液升降模组、加液平移模组、基础板和加液针头;所述加液针头固定在基础板上,加液升降模组和加液平移模组均采用电机与丝杆进行驱动;所述加液平移模组上设有滑动板,所述加液升降模组上设有导轨,所述加液平移模组通过所述滑动板与所述导轨的配合能发生在加液升降模组上的移动;基础板布置在加液平移模组上。
10.根据权利要求9所述的一种全自动细胞生产系统,其特征在于,所述瓶盖脱离装置包括弹簧、双面开设L型移动口的导管、滑块移动管和套管安装板;导管的下端内侧设有与冻存管瓶盖吻合设置的螺纹,导管布设在滑块移动管的外圈;所述弹簧卡合套设在导管的外圈,导管表面开设的L型移动口为相对面设置;滑块移动管上设有两个凸起,在驱动力作用下,所述凸起能够在导管表面L型移动口移动;滑块移动管内部设有转动轴,转动轴的一侧与瓶盖连接,另一侧与套管安装板连接,套管安装板与拧盖伺服电机连接,当拧盖伺服电机通过转动轴带动凸起进行正向的L型移动时,导管即带动冻存管瓶盖进行正向旋转与向上的提起运动,实现开盖;当拧盖伺服电机通过转动轴带动凸起进行反向的L型移动时,导管即可带动冻存管瓶盖进行向下及反向旋转运动,实现拧盖。
11.根据权利要求1所述的一种全自动细胞生产系统,其特征在于,所述操作区还集成有点震机,所述点震机包括工厂组点震机与离心瓶点震机;
所述工厂组点震机包括外框架,以及安装于外框架上的驱动机构以及在所述驱动机构作用下点震的点震平台;所述工厂组点震机驱动机构包括伺服电机与连接于所述伺服电机输出端的偏心轴;所述伺服电机上设有回零装置;所述点震平台设于所述偏心轴的顶端;并且所述点震平台的表面设有细胞工厂夹持部;所述工厂组点震机需要点震的细胞工厂采用细胞工厂支架安装于所述细胞工厂夹持部;
所述离心瓶点震机包括点震单元,所述点震单元包括:
离心瓶点震机驱动机构,具有输出转动力矩的输出轴;
点震偏心盘,以偏心方式设于所述输出轴的输出端,并进行以所述输出轴为轴线的转动;定义,所述偏心方式为所述点震偏心盘的轴线与所述输出轴的轴线之间平行设置,并具有设定间距;
离心瓶夹具,以相对于所述点震偏心盘具有轴向方向弹性自由度的方式设置于所述点震偏心盘上;定义,所述轴向为平行于所述输出轴的轴线的方向。
12.根据权利要求11所述的一种全自动细胞生产系统,其特征在于,所述细胞工厂支架具有细胞工厂放置框;
所述细胞工厂放置框具有底板、背板以及两侧板;其中,所述底板部分内陷形成细胞工厂限定槽;
细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件以及细胞工厂锁定元件;所述细胞工厂限位元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽对应区域的背板上;所述细胞工厂锁定元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于所述细胞工厂限定槽对应区域的底板上;
其中,所述细胞工厂限位元件的另一端与所述细胞工厂锁定元件的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件平行于所述底板,所述细胞工厂锁定元件平行于所述背板;
或者细胞工厂放置框,所述细胞工厂放置框具有底板、背板以及两侧板;其中,所述底板部分内陷形成细胞工厂限定槽;
细胞工厂锁定结构,所述细胞工厂锁定结构具有细胞工厂限位元件以及细胞工厂锁定元件;所述细胞工厂限位元件的一端以具有一个转动自由度的方式安装于一侧板上;所述细胞工厂锁定元件的一端安装于所述另一侧板上;
其中,所述细胞工厂限位元件的另一端与所述细胞工厂锁定元件的另一端能相互锁定;同时,在锁定后,所述细胞工厂限位元件平行于所述底板。
13.根据权利要求11所述的一种全自动细胞生产系统,其特征在于,所述点震单元有若干个,若干个点震单元均匀布设;所述点震单元中的所述点震偏心盘通过轴承安装于曲轴上,相邻两点震偏心盘之间弹性连接。
14.根据权利要求11所述的一种全自动细胞生产系统,其特征在于,所述离心瓶夹具具有底座、离心瓶支撑座以及弹性夹持件;所述离心瓶支撑座集成设于所述底座上,并且其上表面部分内陷形成有匹配于所述离心瓶底部的底部定位部;所述弹性夹持件具有若干个立柱以及至少一辅助环;所述若干个立柱的一端固定于所述底座上,所述若干个立柱环绕于所述离心瓶支撑座布设以形成一离心瓶侧面夹紧结构,每个立柱的另一端均反向折弯形成一增强环;所述辅助环环绕于所有立柱,并连接所有立柱的下部。
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