CN113514652A - 一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物药品技术领域，具体为一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，包括智能培养箱和自动控制系统，所述智能培养箱的右上侧设置有培养物料转运平台，所述全自动核心液体操作系统的右侧设置有检测样本中转平台，所述检测样本中转平台的右侧设置有全自动检测平台，通过设置1～3个数量级提高表达纯化与检测筛选的通量；1～2个数量级减少过程中人员数量，大幅度降低人员成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本；标准化操作，大大提高工艺流程的均一性、稳定性与可复现性；标准化操作后，便于多地点、多场景部署；保障流程操作过程中人员、样本、安装环境的生物安全性；高效能实现全流程的数据收集、存储与综合化应用,有效保障研发过程中的数据可追溯性。

Description

一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统
技术领域
本发明涉及生物药品技术领域，具体为一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统。
背景技术
生物药品研发与评估评价过程中，需要对大量不同构型的蛋白样本进行纯化与多指标的综合检测，在不同构型的蛋白样本中挑选出满足应用需求的产物。在整个流程中覆盖培养、综合液体操作(表达培养补料、日常检测取样、样本检测纯化、样本混合等)、检测筛选(蛋白多组学检测)等多工艺步骤，传统手工操作过程或需要数十人完成全流程操作以达到相对规模化的通量。传统的人工操作方式需要庞大的人员团队及大型的场地，一线需要经过专门培训的高技能人员，研究机构或企业需要负担较高的人力资源成本。同时不同人员的操作，带来工艺稳定性与复现性等相关问题。伴随新型蛋白药物的高速发展，及对新研发药物新靶点的快速发掘、药物快速迭代的需求，传统手工实验室的通量还需要数量级的提升,需要千级(或更大)每日样本通量的筛选能力，以满足市场化新药物筛选的实际需求。传统手工方式，研发工作在开放实验室内完成，较易发生样本污染事故，事故发生后带来高昂的物料与时间成本。同时开放环境手工操作，过程中的样本及挥发物对操作人员带来生物安全性相关风险。传统操作过程中，大量的数据需要采集分析，以进行样本分析与筛选的工作。传统的手工方式易发生数据记录不完整、数据丢失、数据冲突、长时间保存等相关问题。
类似于蛋白药物的筛选，新型的免疫细胞治疗所使用的载体病毒(慢病毒、腺相关病毒)、基因治疗所使用的效能病毒(腺病毒、腺相关病毒)，同样需要高通量的表达与检测筛选手段，从庞大的合成样本库中筛选出使用于目标应用的目标病毒。
在新型药品研发与评估评价过程中，无论是蛋白类产物、病毒类产物、核酸类产物，都需要新的手段以达到：1)通量数量级提高的样本表达培养、检测准备、检测筛选的一体化全流程操作；2)操作流程中的工艺稳定性与可复现性；3)操作过程中样本、操作环境、操作人员的生物安全性的严格保障；4)全流程数据标准化收集、存储与基础分析；因此提出一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，包括智能培养箱和自动控制系统，所述智能培养箱的右上侧设置有培养物料转运平台，所述培养物料转运平台的右侧设置有全自动核心液体操作系统，所述全自动核心液体操作系统的右侧设置有检测样本中转平台，所述检测样本中转平台的右侧设置有全自动检测平台。
作为本发明优选的方案，所述智能培养箱的内部上侧设置有设备照明/净化/消毒单元，所述智能培养箱的内部下侧设置有摇床机构驱动单元，所述智能培养箱的内部且位于摇床机构驱动单元的上侧设置有设备框架单元，所述设备框架单元的内部下侧设置有自动滑台单元，所述自动滑台单元的上侧设置有摇瓶装载组件，所述智能培养箱的右上侧设置有设备操作与显示区域，所述智能培养箱的右侧内部设置有智能化综合控制系统单元，所述智能培养箱的右侧设置有自动密封门单元。
作为本发明优选的方案，所述全自动核心液体操作系统包括存储舱、中心操作舱和全自动液体操作舱，所述存储舱的后侧设置有中心操作舱，所述中心操作舱的左右两侧设置有全自动液体操作舱，所述存储舱、中心操作舱和全自动液体操作舱的上侧均设置有层流单元，所述存储舱、中心操作舱和全自动液体操作舱的下侧设置有层流回风单元，所述存储舱的内部后侧设置有冷藏孵育存储滚筒，所述存储舱的内部前侧设置有机器人转运单元，所述存储舱的内部且位于机器人转运单元的内部设置有连续上料单元，所述存储舱的右侧与连续上料单元对应设置有耗材上料通道，所述中心操作舱内部右侧设置有暂存台架，所述中心操作舱的内部左后侧设置有机器人模组，所述中心操作舱的内部且位于机器人模组的前侧设置有真空抽滤单元和金属浴单元，所述中心操作舱的内部右前侧设置有层流回风网孔板，所述中心操作舱的内部右后侧设置有耗材存储支架，所述中心操作舱的内部右侧且位于暂存台架的左上侧设置有离心机自动翻门，所述中心操作舱的内部右上侧设置有耗材开盖/关盖单元，所述全自动液体操作舱的内部右侧设置有直线电机龙门主框架结构，所述直线电机龙门主框架结构的端部左右两侧设置有移液工作单元，所述全自动液体操作舱的左前侧设置有泵组，所述全自动液体操作舱的左侧设置有泵液补液单元，所述全自动液体操作舱的内部且位于直线电机龙门主框架结构的下侧设置有耗材载台滑台，所述全自动液体操作舱的内部下侧设置有底舱液体存储单元，所述全自动液体操作舱的内部左侧与直线电机龙门主框架结构对应设置有振荡单元，所述直线电机龙门主框架结构的端部前侧设置有耗材载架，所述直线电机龙门主框架结构的上侧设置有操作载台。
作为本发明优选的方案，所述直线电机龙门主框架结构采用双侧直线电机或单电机与导轨结构，实现各单元X轴运行；所述移液工作单元安装1个或2个或4个移液工作头，Y轴直线上安装对应数量动子，每个移液工作头可独立实现Y轴、Z轴运动；所述泵组：阵列安装多路蠕动泵或者其他类型泵体，实现底舱存储液体向台面管路的泵送；所述泵液补液单元向系统内移液槽全自动泵入大容量工艺液体，并由孔板机器人转运动移液单元，泵液操作后，管路进行全自动清洗与封闭操作；所述耗材载台滑台全自动滑出滑入，便于孔板、摇管、摇瓶等耗材加载；所述底舱液体存储单元用于存储培养基、裂解液等工艺液体，并进行温度控制；所述振荡单元工艺过程中实现孔板、摇管、摇瓶等耗材的混匀操作；所述耗材载架基于实际工艺需求，安装孔板、摇管、摇瓶等不同类型耗材载架；所述操作载台用于工艺过程中物料的姿态调整与暂存。
作为本发明优选的方案，所述检测样本中转平台包括中转台、电机、拖链和旋转平台，所述中转台的内部设置有电机，所述中转台的右侧设置有拖链，所述中转台的端部设置有旋转平台，所述旋转平台上开设有设备安装定位孔。
作为本发明优选的方案，所述全自动检测平台的端部左后侧设置有HPLC，所述全自动检测平台的端部且与HPLC的右侧设置有凝胶电泳单元，所述全自动检测平台的端部右后侧设置有酶标仪，所述全自动检测平台的端部前侧左右对称设置有质谱仪，所述全自动检测平台的端部的端部中间处设置有直线模组，所述直线模组上设置有人机协作机器人。
作为本发明优选的方案，所述全自动检测平台的台面预留足够空间，用于设备扩展，如：计数仪、图像仪、QPCR、BRA等。
作为本发明优选的方案，所述自动控制系统包括温度传感器、重量传感器、压差传感器、光电传感器、摄像头、读码器、I/O采集模块、工控机、驱动模块、电热膜、机器人、泵、电磁阀、离心机、滑台电缸、驱动电机、离心风机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中，通过智能培养箱实现全自动控温控湿培养25～38℃的温度控制，70～95％湿度控制；实现全自动的低温样本沉降富集2～8℃温度控制，实现样本沉降；实现样本全自动的滑入滑出操作，与全自动机器人转运系统对接；实现培养箱门体全自动开关，与全自动机器人转运系统对接；智能网络单元，实现厂务软件对培养阵列的远端控制。
2.本发明中，通过全自动核心液体操作系统整体布置在层流环境控制中，系统环境与实验室安装环境有效隔离，连续进行系统内气体循环过滤，保障操作过程人员、样本、环境的安全，存储舱安排耗材与样本两个上料通道，以实现：并行上料的高通量；独立的样本上料通道，操作人员可在独立区域进行较复杂操作；独立的样本上料通道，避免样本上料过程中对一次性耗材的污染风险；连续上料单元保持连续运动，操作员放置的耗材，连续传动转运到对应的滚筒位置前方，机器人将耗材转运到系统指定的滚筒位置，实现：操作员可连续进行上料操作，避免单一上料通道的拥塞；机器人可保持满负荷工作状态，大幅度提高转运效率与通量；实现存储位向中心操作舱的连续物料转运，大幅度提高效率与通量；中心操作舱中部预留空间，用于液体操作舱耗材滑台的滑出，方便滑台上耗材的加载、移出，保障自动化操作过程中，转运的高效率；全自动液体操作舱耗材载架滑台滑出进入中心操作舱内区域，保障中心操作舱机器人进行高效的加载、移出；移液工作单元通过实时资源优化，提高系统利用效率：24孔板、6孔板、8孔板、摇瓶等耗材操作时，两个移液单元并行在左右独立区域操作，等效于两个移液单元并行工作，可倍数级提高操作效率；96孔板操作时，两个移液单元集成为8通道移液单元；运动龙门结构X轴与Y轴横梁，安装工作单元，无机械连接，在功能增加时可方便地从龙门结构上部装入新的模组，连接电气线缆即可使用，在更换或维修工作单元时，在断开电气连接后，可非常方便地将工作单元从龙门上部移出，工作时X轴导轨与Y轴横梁间保持毫米级气体间隙，消除机械摩擦及带来的粉尘污染，同时消除传统伺服结构油脂润滑需求，消除油脂挥发污染。
3.本发明中，通过设置1～3个数量级提高表达纯化与检测筛选的通量；1～2个数量级减少过程中人员数量，大幅度降低人员成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本；标准化操作，大大提高工艺流程的均一性、稳定性与可复现性；标准化操作后，便于多地点、多场景部署；保障流程操作过程中人员、样本、安装环境的生物安全性；高效能实现全流程的数据收集、存储与综合化应用。
附图说明
图1为本发明的智能化系统总体布局正视图；
图2为本发明的智能化系统总体布局轴侧视图；
图3为本发明的整体系统运行流程图；
图4为本发明的全自动培养箱单元图；
图5为本发明的全自动核心液体操作系统轴侧视图；
图6为本发明的全自动核心液体操作系统侧视图；
图7为本发明的存储舱轴侧视图；
图8为本发明的存储舱俯视图；
图9为本发明的存储舱正视图；
图10为本发明的连续上料转台正视；
图11为本发明的耗材物料存储舱转运流程图；
图12为本发明的样本存储舱转运流程图；
图13为本发明的中心操作舱正视图；
图14为本发明的中心操作舱轴侧视图；
图15为本发明的中心操作舱轴侧视图；
图16为本发明的液体操作舱耗材载架滑台滑出状态图；
图17为本发明的液体操作舱总体布局轴视图；
图18为本发明的液体操作舱总体布局俯视图；
图19为本发明的移液单元资源的实时配置图；
图20为本发明的龙门安装结构图；
图21为本发明的液体操作舱工作流程示例图；
图22为本发明的全自动检测平台图；
图23为本发明的全自动检测平台操作流程图；
图24为本发明的检测设备安装转台结构示意图；
图25为本发明的自动控制系统架构图；
图26为本发明的信息系统架构图。
图中：1、智能培养箱；101、设备照明/净化/消毒单元；102、摇床机构驱动单元；103、设备框架单元；104、自动滑台单元；105、摇瓶装载组件；106、设备操作与显示区域；107、智能化综合控制系统单元；108、自动密封门单元；2、培养物料转运平台；3、全自动核心液体操作系统；301、存储舱；302、中心操作舱；303、全自动液体操作舱；304、层流单元；305、层流回风单元；306、冷藏孵育存储滚筒；307、机器人转运单元；308、连续上料单元；309、耗材上料通道；310、暂存台架；311、机器人模组；312、真空抽滤单元；313、层流回风网孔板；314、耗材存储支架；315、离心机自动翻门；316、耗材开盖/关盖单元；317、直线电机龙门主框架结构；318、移液工作单元；319、泵组；320、泵液补液单元；321、耗材载台滑台；322、底舱液体存储单元；323、振荡单元；324、耗材载架；325、操作载台；326、金属浴单元；4、检测样本中转平台；401、中转台；402、电机；403、拖链；404、旋转平台；405、设备安装定位孔；5、全自动检测平台；501、HPLC；502、凝胶电泳单元；503、酶标仪；504、质谱仪；505、直线模组；506、人机协作机器人；6、自动控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述,附图中给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-26本发明提供一种技术方案：
一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，包括智能培养箱1和自动控制系统6，智能培养箱1的右上侧设置有培养物料转运平台2，培养物料转运平台2的右侧设置有全自动核心液体操作系统3，全自动核心液体操作系统3的右侧设置有检测样本中转平台4，检测样本中转平台4的右侧设置有全自动检测平台5。
实施例，请参照图1-4，智能培养箱1的内部上侧设置有设备照明/净化/消毒单元101，智能培养箱1的内部下侧设置有摇床机构驱动单元102，智能培养箱1的内部且位于摇床机构驱动单元102的上侧设置有设备框架单元103，设备框架单元103的内部下侧设置有自动滑台单元104，自动滑台单元104的上侧设置有摇瓶装载组件105，智能培养箱1的右上侧设置有设备操作与显示区域106，智能培养箱1的右侧内部设置有智能化综合控制系统单元107，智能培养箱1的右侧设置有自动密封门单元108，通过智能培养箱1实现全自动控温控湿培养25～38℃的温度控制，70～95％湿度控制；实现全自动的低温样本沉降富集2～8℃温度控制，实现样本沉降；实现样本全自动的滑入滑出操作，与全自动机器人转运系统对接；实现培养箱门体全自动开关，与全自动机器人转运系统对接；智能网络单元，实现厂务软件对培养阵列的远端控制。
实施例，请参照图1-21，全自动核心液体操作系统3包括存储舱301、中心操作舱302和全自动液体操作舱303，存储舱301的后侧设置有中心操作舱302，中心操作舱302的左右两侧设置有全自动液体操作舱303，存储舱301、中心操作舱302和全自动液体操作舱303的上侧均设置有层流单元304，存储舱301、中心操作舱302和全自动液体操作舱303的下侧设置有层流回风单元305，存储舱301的内部后侧设置有冷藏孵育存储滚筒306，存储舱301的内部前侧设置有机器人转运单元307，存储舱301的内部且位于机器人转运单元307的内部设置有连续上料单元308，存储舱301的右侧与连续上料单元308对应设置有耗材上料通道309，中心操作舱302内部右侧设置有暂存台架310，中心操作舱302的内部左后侧设置有机器人模组311，中心操作舱302的内部且位于机器人模组311的前侧设置有真空抽滤单元312和金属浴单元326，中心操作舱302的内部右前侧设置有层流回风网孔板313，中心操作舱302的内部右后侧设置有耗材存储支架314，中心操作舱302的内部右侧且位于暂存台架310的左上侧设置有离心机自动翻门315，中心操作舱302的内部右上侧设置有耗材开盖/关盖单元316，全自动液体操作舱303的内部右侧设置有直线电机龙门主框架结构317，直线电机龙门主框架结构317的端部左右两侧设置有移液工作单元318，全自动液体操作舱303的左前侧设置有泵组319，全自动液体操作舱303的左侧设置有泵液补液单元320，全自动液体操作舱303的内部且位于直线电机龙门主框架结构317的下侧设置有耗材载台滑台321，全自动液体操作舱303的内部下侧设置有底舱液体存储单元322，全自动液体操作舱303的内部左侧与直线电机龙门主框架结构317对应设置有振荡单元323，直线电机龙门主框架结构317的端部前侧设置有耗材载架324，直线电机龙门主框架结构317的上侧设置有操作载台325，，直线电机龙门主框架结构317采用双侧直线电机或单电机与导轨结构，实现各单元X轴运行；移液工作单元318安装1个或2个或4个移液工作头，Y轴直线上安装对应数量动子，每个移液工作头可独立实现Y轴、Z轴运动；泵组319：阵列安装多路蠕动泵或者其他类型泵体，实现底舱存储液体向台面管路的泵送；泵液补液单元320向系统内移液槽全自动泵入大容量工艺液体，并由孔板机器人转运动移液单元，泵液操作后，管路进行全自动清洗与封闭操作；耗材载台滑台321全自动滑出滑入，便于孔板、摇管、摇瓶等耗材加载；底舱液体存储单元322用于存储培养基、裂解液等工艺液体，并进行温度控制；振荡单元323工艺过程中实现孔板、摇管、摇瓶等耗材的混匀操作；耗材载架324基于实际工艺需求，安装孔板、摇管、摇瓶等不同类型耗材载架324；操作载台325用于工艺过程中物料的姿态调整与暂存，通过全自动核心液体操作系统3整体布置在层流环境控制中，系统环境与实验室安装环境有效隔离，连续进行系统内气体循环过滤，保障操作过程人员、样本、环境的安全，存储舱301安排耗材与样本两个上料通道，以实现：并行上料的高通量；独立的样本上料通道，操作人员可在独立区域进行较复杂操作；独立的样本上料通道，避免样本上料过程中对一次性耗材的污染风险；连续上料单元308保持连续运动，操作员放置的耗材，连续传动转运到对应的滚筒位置前方，机器人将耗材转运到系统指定的滚筒位置，实现：操作员可连续进行上料操作，避免单一上料通道的拥塞；机器人可保持满负荷工作状态，大幅度提高转运效率与通量；实现存储位向中心操作舱的连续物料转运，大幅度提高效率与通量；中心操作舱302中部预留空间，用于液体操作舱耗材滑台的滑出，方便滑台上耗材的加载、移出，保障自动化操作过程中，转运的高效率；全自动液体操作舱303耗材载架滑台滑出进入中心操作舱内区域，保障中心操作舱机器人进行高效的加载、移出；移液工作单元318通过实时资源优化，提高系统利用效率：24孔板、6孔板、8孔板、摇瓶等耗材操作时，两个移液单元并行在左右独立区域操作，等效于两个移液单元并行工作，可倍数级提高操作效率；96孔板操作时，两个移液单元集成为8通道移液单元；运动龙门结构X轴与Y轴横梁，安装工作单元，无机械连接，在功能增加时可方便地从龙门结构上部装入新的模组，连接电气线缆即可使用，在更换或维修工作单元时，在断开电气连接后，可非常方便地将工作单元从龙门上部移出，工作时X轴导轨与Y轴横梁间保持毫米级气体间隙，消除机械摩擦及带来的粉尘污染，同时消除传统伺服结构油脂润滑需求，消除油脂挥发污染。
实施例，请参照图22-25，检测样本中转平台4包括中转台401、电机402、拖链403和旋转平台404，中转台401的内部设置有电机402，中转台401的右侧设置有拖链403，中转台401的端部设置有旋转平台404，旋转平台404上开设有设备安装定位孔405，全自动检测平台5的端部左后侧设置有HPLC501，全自动检测平台5的端部且与HPLC501的右侧设置有凝胶电泳单元502，全自动检测平台5的端部右后侧设置有酶标仪503，全自动检测平台5的端部前侧左右对称设置有质谱仪504，全自动检测平台5的端部的端部中间处设置有直线模组505，直线模组505上设置有人机协作机器人506，全自动检测平台5的台面预留足够空间，用于设备扩展，如：计数仪、图像仪、QPCR、BRA等，自动控制系统6包括温度传感器、重量传感器、压差传感器、光电传感器、摄像头、读码器、I/O采集模块、工控机、驱动模块、电热膜、机器人、泵、电磁阀、离心机、滑台电缸、驱动电机、离心风机，通过设置1～3个数量级提高表达纯化与检测筛选的通量；1～2个数量级减少过程中人员数量，大幅度降低人员成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本；标准化操作，大大提高工艺流程的均一性、稳定性与可复现性；标准化操作后，便于多地点、多场景部署；保障流程操作过程中人员、样本、安装环境的生物安全性；高效能实现全流程的数据收集、存储与综合化应用。
工作原理：使用时，智能培养箱1中培养箱自动密封门单元108自动打开，自动滑台单元104滑出，机器人转运单元307将样本转移到培养物料转运平台2上；培养物料转运平台2将样本批量转运到全自动核心液体操作系统3，完成到全自动核心液体操作系统3内部的上料；全自动核心液体操作系统3进行样本操作，并完成过程中的数据采集与分析；培养样本从全自动核心液体操作系统3转运到平台；智能培养箱1箱门自动打开，滑台滑出，机器人上料到培养箱恢复培养；员工通过信息系统创建工艺批次，存储舱301人工或自动扫码上料，存储舱301机械臂扫码确认物料，存储舱301机械臂传物料到中心操作舱302中转位，中心舱机械臂转移物料到移液舱，移液舱根据工艺进行液体操作，传出中间产物及待检测样品，中心舱机械臂操作待处理样品到离心机、真空抽滤或金属浴，中心舱机械臂转运物料到检测中转位，检测平台机器人转运待检测样品到相应检测仪器，转移中间产物到存储舱301，通知员工取出或自动化转运机器人取出，收获，转运细胞产品到全自动化摇床给养箱，细胞培养，培养时间到人工或自动转运到存储舱301，存储舱301内，基于工艺需求布置冷藏孵育存储滚筒306阵列,进行多类型号耗材的并行存储:耗材经操作员放置到耗材上料309通道，系统自动规划滚筒编号、滚筒内层号与列号，存储舱301中机器人转运单元307将耗材转运至对应的存放位置；中心操作舱302需要物料补充时，系统自动指定存储位，存储舱301中机器人转运单元307将耗材转运至中心操作舱302转运位；操作人员将样本耗材放置到样本冷藏孵育存储滚筒306，系统排程需要进行液体操作时，存储舱301中机器人转运单元307将样本转运到中心操作舱302中转位；液体操作结束样本，存储舱301中机器人转运单元307将样本转运到指定上料滚筒位置；通过智能培养箱1实现全自动控温控湿培养25～38℃的温度控制，70～95％湿度控制；实现全自动的低温样本沉降富集2～8℃温度控制，实现样本沉降；实现样本全自动的滑入滑出操作，与全自动机器人转运系统对接；实现培养箱门体全自动开关，与全自动机器人转运系统对接；智能网络单元，实现厂务软件对培养阵列的远端控制，通过全自动核心液体操作系统3整体布置在层流环境控制中，系统环境与实验室安装环境有效隔离，连续进行系统内气体循环过滤，保障操作过程人员、样本、环境的安全，存储舱301安排耗材与样本两个上料通道，以实现：并行上料的高通量；独立的样本上料通道，操作人员可在独立区域进行较复杂操作；独立的样本上料通道，避免样本上料过程中对一次性耗材的污染风险；连续上料单元308保持连续运动，操作员放置的耗材，连续传动转运到对应的滚筒位置前方，机器人将耗材转运到系统指定的滚筒位置，实现：操作员可连续进行上料操作，避免单一上料通道的拥塞；机器人可保持满负荷工作状态，大幅度提高转运效率与通量；实现存储位向中心操作舱的连续物料转运，大幅度提高效率与通量；中心操作舱302中部预留空间，用于液体操作舱耗材滑台的滑出，方便滑台上耗材的加载、移出，保障自动化操作过程中，转运的高效率；全自动液体操作舱303耗材载架滑台滑出进入中心操作舱内区域，保障中心操作舱机器人进行高效的加载、移出；移液工作单元318通过实时资源优化，提高系统利用效率：24孔板、6孔板、8孔板、摇瓶等耗材操作时，两个移液单元并行在左右独立区域操作，等效于两个移液单元并行工作，可倍数级提高操作效率；96孔板操作时，两个移液单元集成为8通道移液单元；运动龙门结构X轴与Y轴横梁，安装工作单元，无机械连接，在功能增加时可方便地从龙门结构上部装入新的模组，连接电气线缆即可使用，在更换或维修工作单元时，在断开电气连接后，可非常方便地将工作单元从龙门上部移出，工作时X轴导轨与Y轴横梁间保持毫米级气体间隙，消除机械摩擦及带来的粉尘污染，同时消除传统伺服结构油脂润滑需求，消除油脂挥发污染，通过设置1～3个数量级提高表达纯化与检测筛选的通量；1～2个数量级减少过程中人员数量，大幅度降低人员成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本；标准化操作，大大提高工艺流程的均一性、稳定性与可复现性；标准化操作后，便于多地点、多场景部署；保障流程操作过程中人员、样本、安装环境的生物安全性；高效能实现全流程的数据收集、存储与综合化应用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，包括智能培养箱(1)和自动控制系统(6)，其特征在于：所述智能培养箱(1)的右上侧设置有培养物料转运平台(2)，所述培养物料转运平台(2)的右侧设置有全自动核心液体操作系统(3)，所述全自动核心液体操作系统(3)的右侧设置有检测样本中转平台(4)，所述检测样本中转平台(4)的右侧设置有全自动检测平台(5)。
2.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述智能培养箱(1)的内部上侧设置有设备照明/净化/消毒单元(101)，所述智能培养箱(1)的内部下侧设置有摇床机构驱动单元(102)，所述智能培养箱(1)的内部且位于摇床机构驱动单元(102)的上侧设置有设备框架单元(103)，所述设备框架单元(103)的内部下侧设置有自动滑台单元(104)，所述自动滑台单元(104)的上侧设置有摇瓶装载组件(105)，所述智能培养箱(1)的右上侧设置有设备操作与显示区域(106)，所述智能培养箱(1)的右侧内部设置有智能化综合控制系统单元(107)，所述智能培养箱(1)的右侧设置有自动密封门单元(108)。
3.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述全自动核心液体操作系统(3)包括存储舱(301)、中心操作舱(302)和全自动液体操作舱(303)，所述存储舱(301)的后侧设置有中心操作舱(302)，所述中心操作舱(302)的左右两侧设置有全自动液体操作舱(303)，所述存储舱(301)、中心操作舱(302)和全自动液体操作舱(303)的上侧均设置有层流单元(304)，所述存储舱(301)、中心操作舱(302)和全自动液体操作舱(303)的下侧设置有层流回风单元(305)，所述存储舱(301)的内部后侧设置有冷藏孵育存储滚筒(306)，所述存储舱(301)的内部前侧设置有机器人转运单元(307)，所述存储舱(301)的内部且位于机器人转运单元(307)的内部设置有连续上料单元(308)，所述存储舱(301)的右侧与连续上料单元(308)对应设置有耗材上料通道(309)，所述中心操作舱(302)内部右侧设置有暂存台架(310)，所述中心操作舱(302)的内部左后侧设置有机器人模组(311)，所述中心操作舱(302)的内部且位于机器人模组(311)的前侧设置有真空抽滤单元(312)和金属浴单元(326)，所述中心操作舱(302)的内部右前侧设置有层流回风网孔板(313)，所述中心操作舱(302)的内部右后侧设置有耗材存储支架(314)，所述中心操作舱(302)的内部右侧且位于暂存台架(310)的左上侧设置有离心机自动翻门(315)，所述中心操作舱(302)的内部右上侧设置有耗材开盖/关盖单元(316)，所述全自动液体操作舱(303)的内部右侧设置有直线电机龙门主框架结构(317)，所述直线电机龙门主框架结构(317)的端部左右两侧设置有移液工作单元(318)，所述全自动液体操作舱(303)的左前侧设置有泵组(319)，所述全自动液体操作舱(303)的左侧设置有泵液补液单元(320)，所述全自动液体操作舱(303)的内部且位于直线电机龙门主框架结构(317)的下侧设置有耗材载台滑台(321)，所述全自动液体操作舱(303)的内部下侧设置有底舱液体存储单元(322)，所述全自动液体操作舱(303)的内部左侧与直线电机龙门主框架结构(317)对应设置有振荡单元(323)，所述直线电机龙门主框架结构(317)的端部前侧设置有耗材载架(324)，所述直线电机龙门主框架结构(317)的上侧设置有操作载台(325)。
4.根据权利要求3所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述直线电机龙门主框架结构(317)采用双侧直线电机或单电机与导轨结构，实现各单元X轴运行；所述移液工作单元(318)安装1个或2个或4个移液工作头，Y轴直线上安装对应数量动子，每个移液工作头可独立实现Y轴、Z轴运动；所述泵组(319)：阵列安装多路蠕动泵或者其他类型泵体，实现底舱存储液体向台面管路的泵送；所述泵液补液单元(320)向系统内移液槽全自动泵入大容量工艺液体，并由孔板机器人转运动移液单元，泵液操作后，管路进行全自动清洗与封闭操作；所述耗材载台滑台(321)全自动滑出滑入，便于孔板、摇管、摇瓶等耗材加载；所述底舱液体存储单元(322)用于存储培养基、裂解液等工艺液体，并进行温度控制；所述振荡单元(323)工艺过程中实现孔板、摇管、摇瓶等耗材的混匀操作；所述耗材载架(324)基于实际工艺需求，安装孔板、摇管、摇瓶等不同类型耗材载架(324)；所述操作载台(325)用于工艺过程中物料的姿态调整与暂存。
5.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述检测样本中转平台(4)包括中转台(401)、电机(402)、拖链(403)和旋转平台(404)，所述中转台(401)的内部设置有电机(402)，所述中转台(401)的右侧设置有拖链(403)，所述中转台(401)的端部设置有旋转平台(404)，所述旋转平台(404)上开设有设备安装定位孔(405)。
6.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述全自动检测平台(5)的端部左后侧设置有HPLC(501)，所述全自动检测平台(5)的端部且与HPLC(501)的右侧设置有凝胶电泳单元(502)，所述全自动检测平台(5)的端部右后侧设置有酶标仪(503)，所述全自动检测平台(5)的端部前侧左右对称设置有质谱仪(504)，所述全自动检测平台(5)的端部的端部中间处设置有直线模组(505)，所述直线模组(505)上设置有人机协作机器人(506)。
7.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述全自动检测平台(5)的台面预留足够空间，用于设备扩展，如：计数仪、图像仪、QPCR、BRA等。
8.根据权利要求1所述的一种生物药品表达纯化与检测筛选的智能化系统，其特征在于：所述自动控制系统(6)包括温度传感器、重量传感器、压差传感器、光电传感器、摄像头、读码器、I/O采集模块、工控机、驱动模块、电热膜、机器人、泵、电磁阀、离心机、滑台电缸、驱动电机、离心风机。
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