CN115248329A - 自动化无菌实验室及实验方法 - Google Patents

自动化无菌实验室及实验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115248329A
CN115248329A CN202110468453.7A CN202110468453A CN115248329A CN 115248329 A CN115248329 A CN 115248329A CN 202110468453 A CN202110468453 A CN 202110468453A CN 115248329 A CN115248329 A CN 115248329A
Authority
CN
China
Prior art keywords
clamping
robot
consumable
reagent
experiment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110468453.7A
Other languages
English (en)
Inventor
赵伟伟
朱浩
赵楠
许朝栋
陈显东
徐思秋
李松涛
杨海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Intelligent Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Nanjing Intelligent Technology Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Intelligent Technology Research Institute Co ltd filed Critical Nanjing Intelligent Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202110468453.7A priority Critical patent/CN115248329A/zh
Publication of CN115248329A publication Critical patent/CN115248329A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0099Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor comprising robots or similar manipulators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/0092Scheduling

Landscapes

  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了自动化无菌实验室及实验方法,属于无菌实验的技术领域。包括:耗材存放单元,被设置为将若干类型的耗材、试剂载体标准化管理,并提供预定工作所需的耗材量和试剂量;实验操作单元,被设置为根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器;物料调度单元,设于耗材存放单元与实验操作单元之间;所述物料调度单元被设置为根据实验需求对耗材进行有效转移。本发明在密封的实验室内配置了至少两个智能机器人,和与机器人相适配的所有的实验所需的装置、仪器和其他辅助机构,实现了全程智能化完全脱离人工操作,增加了环境的隔离效果,极大程度的降低了污染的可能性,同时相对于现有的人机一体或者人工实验,实验效率增加。

Description

自动化无菌实验室及实验方法
技术领域
本发明属于无菌实验的技术领域,特别是涉及自动化无菌实验室及实验方法。
背景技术
随着医学生物学、兽医生物学等的发展,无菌实验因其经过少量的实验便可得到可靠而准确的实验结果而得到越来越多的关注,无菌实验的需求量和使用量也逐渐增加。
然而,目前的无菌实验采用的在一个密封的环境内,工作人员对其内部进行彻底的消毒处理,然后实验人员穿着隔离服在密封的环境内进行操作,但是实验人员会根据工作需要进进出出,每次进出都需要消毒处理,不仅仅出入麻烦,同时也增加了消毒的次数对应的降低了隔离的效果。从而导致实验过程中,无菌实验用品的质量降低,进而降低了实验结果的准确性和实验效率。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题,提供一种全程自动化的无菌实验室及实验方法。
本发明采用以下技术方案:自动化无菌实验室,包括:密封室,所述密封室内设有:
耗材存放单元,被设置为将多种类型的耗材、试剂载体标准化管理,并提供预定工作所需的耗材量和试剂量;
实验操作单元,被设置为根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器;
物料调度单元,设于耗材存放单元与实验操作单元之间;所述物料调度单元被设置为根据实验需求对耗材进行有效转移;
其中,所述实验操作单元包括:双臂机器人,所述双臂机器人被设置为样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器;
所述物料调度单元包括:第一机器人,所述第一机器人被设置为夹取耗材、试剂载体存放单元中的耗材,并转移至指定的环境内或交接给双臂机器人。
在进一步的实施例中,所述耗材存放单元包括:
所述耗材存放单元包括:
转动机构,传动连接于所述转动机构的底座;
存放机构,固定于所述底座上;所述存放机构包括:拼接在所述底座上的多组框架,以及多组可沿所述框架上下调节的支撑单元;所述框架沿所述底座的周向均匀分布于所述底座的顶面边缘;
托盘本体,与所述支撑单元相适配;所述托盘其上形成有至少一个用于放置试剂载体的收容部,以及底部设有至少一个与双臂机器人和第一机器人相适配的夹持结构。
所述托盘本体的一面向其相对的面形成有至少一个横向贯穿所述托盘本体的夹持空间,所述托盘本体相对于所述夹持空间的侧面形成有相对设置的第一夹持面和第二夹持面;当需要夹持托盘时,移动夹持机构至所述夹持空间,并使所述夹持机构分别对第一夹持面和第二夹持面施加横向挤压力对所述托盘本体进行夹持。
其中,所述支撑单元包括:对称设置的支撑件,所述支撑件包括支撑部和固定部;所述固定部通过连接件可拆卸连接于框架,所述连接件为螺栓。
在进一步的实施例中,所述双臂机器人包括:机身,所述机身上对称设有两组机械臂,每组机械臂的末端处均设有转动组件;
机器人手指,传动连接于所述转动组件;两组所述机器人手指在必要时相互配合同时实现至少两组动作。在向试管内加液时,其中一个机器人手指将试管放置在试管架上后,夹持打液针对准试管,另一个机器人手指则按压打液针进行打液。
在进一步的实施例中,所述机器人手指包括:连接件,所述连接件上固定有驱动机构;
至少一组第一夹手,所述第一夹手连接于所述驱动机构的驱动端,所述第一夹手被设置为至少在第一方向和第二方向上分别设置有夹持结构;
所述驱动机构被设置为驱动所述第一夹手相对耗材、试剂载体运动,以实现对不同耗材、试剂载体的内夹或者外夹。
其中,每组所述第一夹手夹手包括:每组所述夹手包括:
第一夹持部,及与所述第一夹持部相对设置的第二夹持部;所述第一夹持部与第二夹持部之间形成夹持空间,所述夹持空间同时满足内夹和/或两个方向上的夹持状态;所述第一夹持部与第二夹持部的两侧面用于实现外夹。当耗材、试剂载体需要沿夹手的厚度方向放置时,或者耗材、试剂载体在转移的过程中是从下至上拿起或者从上至上放置,则处于第一状态;当耗材、试剂载体需要沿夹手的延伸方向放置时,或者耗材、试剂载体在转移的过程中是通过在水平面上的移动来实现拿起或放下,则处于第二状态。
所述第一夹持部与第二夹持部的内侧面为对称设置的相同单元,相同单元包括:至少第一卡槽和第二卡槽,所述第一卡槽和第二卡槽均被设置为对耗材、试剂载体实现沿夹持部的厚度方向放置。相同单元还包括:第三卡槽,所述第三卡槽同时贯穿于第一卡槽和第二卡槽,并延伸至夹持部的末端;所述第三卡槽被设置为对耗材、试剂载体实现夹手的延伸方向放置。第一卡槽和第二卡槽用于夹取不同大小的耗材、试剂载体,在尺寸上满足不同的需求。第三卡槽用于卡接玻璃片、试管架等移动时不能竖向放置的耗材、试剂载体,或者是第一卡槽和第二卡槽无法夹取的耗材、试剂载体。
所述第一夹持部和第二夹持部上均设置有至少两组定位销,所述定位销被设置为夹取盘状器皿。增加手指的使用范围,适用于带有边框的盘状器皿,好比培养皿等。
在进一步的实施例中,所述第一机器人包括:基座,所述基座上设有机械臂,所述机械臂的末端处设有转动组件;
夹持装置,传动连接于所述转动组件;所述夹持装置包括:连接件,所述连接件上固定有驱动机构;
对称设置的两组第二夹手,所述驱动机构与所述夹手连接以输送动力驱动所述两个夹手相向或背离运动进行夹持;至少一个所述夹手的部分夹持面上形成有用于勾持把手的勾部。所述勾部沿垂直于所述夹持面,并从夹持面的外端开槽并延伸,在夹持面上开槽形成勾部,该勾部可以用于勾持把手;同时,避免因夹持面不平整,导致夹持力不足的情况。所述勾部设置为L形结构,通过勾部勾持把手完成开门和关门的动作,反向移动夹手将完成勾部与把手的脱离,在脱离过程中,L形勾部能够避免与把手再次勾持。
定义第二夹手分别为第三夹持部和第四夹持部;所述第三夹持部和第四夹持部的内侧面分别开槽形成两个第一勾部;所述第三夹持部和第四夹持部的外侧面分别开槽形成两个第二勾部。当第一夹手和第二夹手的内侧面作为夹持面对物体进行夹持时,第二勾部可以用于开门和关门;而当第一夹手和第二夹手的外侧面作为夹持面对物体进行夹持时,第一勾部可以用于开门和关门。
所述第三夹持部或第四夹持部上至少设有一个定位件,定位件对被夹手夹持的物体进行定位。
在进一步的实施例中,所述实验操作单元还包括:
并列设于所述双臂机器人周边处的至少一组工作台、多组离心机、多组控制柜和超净台。
在进一步的实施例中,所述实验操作单元还包括:
第二机器人,设于双臂机器人与第一机器人之间;所述第二机器人被设置为将第一机器人夹持的耗材、试剂载体转移给第二机器人,同时操作实验操作单元中的实验仪器。所述第二机器人包括:机身,所述机身上设有至少一组机械臂,机械臂的末端处均设有转动组件;机器人手指,传动连接于所述转动组件;所述机器人手指与双臂机器人的手指结构相同。
在进一步的实施例中,所述超净台的内部配置有多组托盘放置架、多组集液调整架,及多组液枪搁置架。
在进一步的实施例中,所述物料调度单元还包括:设置在所述第一机器人周边处的多组培养箱、多组冷藏装置;
其中所述培养箱与冷藏装置的门体上设置有于所述勾部相适配的把手。
使用如上所述的自动化无菌实验室的操作方法,具体包括以下步骤:
在实验开始前,计算至少一周实验所需的耗材量和试剂量,按照计算结果配置在耗材存放单元内配置相应的量;
对实验室进行无菌处理后密封;
第一机器人在耗材存放单元上夹取实验所需的耗材或者试剂载体,如果试剂需要进行前期处理,则第一机器人将夹取的试剂载体转移至对应的培养箱或冷藏装置中;
待前期处理完毕或者不需要处理时,第二机器人将第一机器人夹持的耗材或者试剂载体夹取过来;
第二机器人将夹持的耗材或者试剂载体转移给双臂机器人或者直接转移工作台、离心机或超净台中,进行实验;
双臂机械人根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器。
本发明的有益效果:本发明在密封的实验室内配置了至少两个智能机器人,同时配置了与机器人相适配的所有的实验所需的装置、仪器和其他辅助机构,实现了全程智能化完全脱离人工操作,增加了环境的隔离效果,极大程度的降低了污染的可能性,同时相对于现有的人机一体或者人工实验,实验效率增加。
附图说明
图1为自动化无菌实验室的整体分布图。
图2为耗材存放单元的结构示意图。
图3为框架的局部放大图。
图4为托盘的结构示意图一。
图5为托盘的结构示意图二。
图6为夹持装置的结构示意图。
图7为夹持装置和托盘的组合结构示意图。
图8为双臂机器人的手指结构示意图一。
图9为双臂机器人的手指结构示意图二。
图10为双臂机器人的手指结构示意图三。
图1至图10中的各标注为:耗材存放单元1、实验操作单元2、物料调度单元3、双臂机器人4、第一机器人5、第二机器人6、工作台7、离心机8、控制柜9、超净台10、培养箱11、冷藏装置12、托盘本体13、电容笔头14、转动机构101、底座102、框架103、支撑件104、夹持空间105、第一夹持面106、第二夹持面107、防滑凹部108、贯穿部109、收容部110、定位件111、夹持主体501、引导部502、第二夹手503、防滑凸部504、勾部505、连接件401、摄像机402、电动夹爪403、第一夹手404、第一卡槽405、第二卡槽406、第三卡槽407、定位销408、EP管409、培养皿410。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了解决背景技术中存在的技术问题,提供了实验流程处于完成无菌管理,且高效率的自动化无菌实验室。
图1所示,在密封室内依次设置有耗材存放单元1、物料调度单元3和实验操作单元2。其中,耗材存放单元1被设置为将若干类型的耗材、试剂载体标准化管理,并提供预设工作所需的耗材量和试剂量;在本实施例中,耗材及试剂载体为EP管409、培养皿410、玻片等。现有技术中,基于存放试剂的容器以及实验仪器结构尺寸不同,以及不同的实验对实验耗材的要求数量不同等原因,造成耗材存放装置的结构难以标准化。因此在耗材存放单元1中需要解决上述问题,该问题被命名为本实施例中的第一问题。
物料调度单元3是设于耗材存放单元1与实验操作单元2之间的,用于根据实验需求对耗材进行有效转移。具体表现为:物料调度单元3包括第一机器人5和设于第一机器人5周边处的多组培养箱11、多组冷藏装置12等其他实验所配置的装置。第一机器人5则用于将夹取耗材、试剂载体存放单元中的耗材,并转移至指定的环境内(培养箱11、冷藏装置12等)或进行有效转移。在上述过程中,首先第一机器人5需要能够平稳的将耗材存放单元1中的耗材及试剂载体夹取出来,并且在必要时能够将培养箱11与冷藏装置12的门体打开,基于第一问题,该问题记为本实施例中的第二问题。
实验操作单元2被设置为根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器。实验操作单元2包括:双臂机器人4和设于双臂机器人4周边处的至少一组工作台7、多组离心机8、多组控制柜9和超净台10。双臂机器人4主要负责的工作就是在工作台7、离心机8、控制柜9和超净台10等仪器之间进行样品检测,而样品检测时需要能够同时满足对不同型号、不同种类的耗材、试剂载体的夹取,甚至还需要能够做简单的动作,好比晃动、在同一时间点上的两个动作,因此上述问题记作本实施例中的第三问题。
在进一步的实施例中,申请人针对第一问题做了以下改进:如图2所示,耗材存放单元1包括:转动机构101,转动机构101上传动连接有底座102,底座102上固定有存放机构,在本实施例中,所述转动机构101为电机传动,故不做赘述。所述存放机构包括:多组框架103,多组框架103呈环形拼接固定在底座102的边缘处,底座102边缘位置距离其中心距离较远,故周向距离较长,进而可以设置较多数量的框架103,以提高存放机构的存放容量。且每组框架103上设置有上下可调节的支撑单元。同时,各框架103沿底座102的周向均匀分布的可以便于为每个框架103设定坐标,以便于机器人快速到底指定位置,准确地夹取所需耗材。
具体的,框架103采用在竖直方向具有较长尺寸的矩形框架103。并且,框架103与底座102连接。支撑单元包括对称设置的支撑件104以及用于将所述支撑件104可拆卸连接于所述框架103的连接件401。其中,支撑件104包括支撑部以及固定部。支撑部与固定部一体成型;并且,支撑部的支撑面与固定部的固定面相互垂直,从而使支撑件104的横截面形成L形结构。支撑部水平设置以提供竖直方向的支撑力来支撑放置的耗材。固定部沿水平方向开设有制有内螺纹的沉头孔,框架103上也开横向开设有若干螺纹孔。连接件401采用螺纹紧固件,例如螺钉。将螺钉依次旋入沉头孔和螺纹孔以使支撑件104固定于框架103。由于采用螺纹连接,因此支撑件104和框架103可拆卸,进而便于调节支撑件104在竖直方向上的高度。当需要存放较大(较长)尺寸的耗材时,只需调整上下相邻的一组支撑单元之间距离即可,而不需要根据耗材种类定制单独的耗材存放装置。同时,支撑单元可以上下调节能够使得同一个框架103可以布置多个支撑单元,以增加存放容量的问题。优选地,为了实现支撑单元上下调节距离的可控,框架103上的螺纹孔沿竖直方向均匀开设于所述框架103。与现有技术相比,本申请提供的底座102、框架103以及支撑单元可以标准化制作,并根据使用需求进行合理的装配以实现不同存放容量以及存放空间的定制化需求,从而满足不同实验的耗材存放需求,从而有效降低设备投入成本。
为了确保放置于支撑单元上的物体摆放到位,从而便于夹取装置夹取。在进一步的实施例中,支撑单元上还设有定位件111。本实施例中,定位件111为设置于支撑单元中一个支撑件104的支撑部顶面的凸起,通过该定位件111与被存放的物体上的凹陷配合实现精准定位,以确保该物体摆放到位。优选地,该定位件111到支撑部两端的距离不相等,通过此设置能够避免放置于支撑件104上的物体前后顺序放反,进而避免在后续实验中出错。
为了与支撑单元相适配,在本实施例中,本实施例中的托盘本体13上形成有至少一个用于放置试剂载体的收容部110。其中,收容部110可以为若干孔型和/或槽型结构。该孔型和/或槽型结构通过预设形状自托盘本体13的顶部向下开设预设距离形成。例如,可以形成圆形的孔型结构,或者多边形的槽型结构。其中,孔型结构的收容部110可以用于放置EP管409、注射器等EP管409状类试剂载体。而槽型结构的收容部110则适用于玻片、培养皿410等片状类或者整体厚度较薄的试剂载体。本实施例中,孔型和/或槽型结构的收容部110向下开设10-20mm。通过在托盘本体13上设有的孔型和/或槽型结构的收容部110,可以满足不同试剂载体放置的需求。
由于试剂载体与收容部110之间通常会有一定的间隙,因此试剂载体还是会存在轻微的晃动。因此,可以在收容部110的侧面内壁上贴附厚度较薄的弹性件,以填充试剂载体与收容部110侧壁的空间,以从侧向对试剂载体进行限制,从而避免试剂载体晃动,提升试剂载体的稳定性。
对于较长的试剂载体,以EP管409为例,有的EP管409较长,有的EP管409较短。而为了提升托盘的通用性,托盘上的用于放置EP管409的插孔的深度通常不会太深。因为如果插孔太深,较短的EP管409将难以取出。但是对于长度较长的EP管409,由于插孔较浅,会导致EP管409靠近中上部的侧壁没有横向限位,容易产生晃动。故在托盘本体13上可拆卸安装有定位件111,如图5所示,定位件111与托盘本体13可拆卸连接。定位件111设置有与收容部110适配的若干贯穿部109。本实施例中,贯穿部109自上而下贯穿定位件111。并且,贯穿部109的数量与收容部110的数量相等。当需要承载较短的试剂载体时,可以单独使用托盘本体13,通过将试剂载体直接放入托盘本体13的收容部110内即可。因此,通用性较强。当需要承载较长的试剂载体时,先将托盘本体13与托盘本体13进行连接安装,使贯穿部109与收容部110上下相对,然后再将试剂载体从贯穿部109插入至收容部110即可。此时试剂载体的底端和靠近中上部的位置都有横向支撑,因此稳定性较强,不易晃动侧翻。
在进一步的实施例中,为了解决第二问题:第一机器人5需要能够平稳的将耗材存放单元1中的耗材及试剂载体夹取出来,并且在必要时能够将培养箱11与冷藏装置12的门体打开。故申请人对第一机器人5和托盘本体13的底部都做了进一步的改进:
首先,如图4所示,托盘本体13的底部形成有至少一个夹持空间105,该夹持空间105从托盘本体13的一面向其相对的面横向贯穿托盘本体13,并使得托盘本体13相对于该夹持空间105的侧面形成有第一夹持面106和第二夹持面107。第一夹持面106和第二夹持面107相对设置。当需要夹持托盘时,移动夹持装置至夹持空间105,并使夹持装置分别对第一夹持面106和第二夹持面107施加横向挤压力对所述托盘本体13进行夹持。
本实施例中,夹持空间105的数量为两个。并且,第一夹持面106和第二夹持面107位于两个夹持空间105之间,从而使得托盘本体13的横截面形成T形的实体结构。进而使得托盘本体13形成具有一个横部以及与该横部的底面一体连接的竖部。在通过夹持装置夹持托盘本体13时,夹持机构的夹爪从这两个夹持空间105伸入,并夹持托盘本体13的竖部,以对第一夹持面106和第二夹持面107施加横向挤压力对所述托盘本体13进行夹持。一方面,夹持机构的夹爪张开的距离值只需大于第一夹持面106和第二夹持面107之间的距离,而不是大于托盘本体13的横部的宽度,可以有效的避免对托盘本体13两侧空间的占用,从而使得设计的托盘本体13减少对存储装置的空间占用;另外,夹爪张开的距离也减小,可以有效降低夹爪的运动行程,从而提升夹持效率。另一方面,本实施例中的托盘本体13的横截面形成T形的实体结构,从而使得夹持机构能够在竖直方向对托盘本体13的横部提供支撑力,从而避免因夹持力不足导致托盘本体13脱落的情况。
为了与托盘本体13相适配,如图6和7所示,夹持装置包括夹持主体501和夹持部件。其中,夹持主体501上沿水平方向设有引导部502。具体的,引导部502可以为导轨即驱动机构,夹持部件包括两个第二夹手503,这两个第二夹手503相对设置,并与引导部502配合,从而使这两个第二夹手503可沿引导部502相互靠近或远离。具体的,第二夹手503的尾端可以设置与导轨适配的滑槽。当需要夹持托盘本时,夹持装置的两个第二夹手503伸入夹持空间105。两个第二夹手503相互靠近并分别与第一夹持面106以及第二夹持面107抵接,从而夹紧托盘本体13。或者,两个第二夹手503相互远离并分别与第一夹持面106以及第二夹持面107抵接,从而夹紧托盘本体13。通过夹持装置夹紧托盘,以便后续移送托盘。
由于夹持装置第二夹手503可以从夹持空间105伸入托盘本体13,而不需要占用托盘本体13两侧的空间,从而减少对存储装置的空间占用,提高空间利用率。同时,夹持装置在对托盘本体13进行夹持时,能够在竖直方向对托盘本体13提供支撑力,降低托盘脱落的风险。另外,夹持空间105限于托盘本体13两侧的宽度之间,因此能够减小第二夹手503的行程,进而有利于提高夹持效率。
在进一步的实施例中,为了防止托盘沿第二夹手503的长度方向从第二夹手503上滑落,第二夹手503上还设有用于防止托盘滑落的防滑凸部504。而为了与之配合,托盘本体13的第一夹持面106和/或第二夹持面107上设有与所述防滑凸部504适配的防滑凹部108。具体的,防滑凹部108可以设计为V形结构。当第二夹手503夹持托盘时,防滑凸部504移动至防滑凹部108内,防滑凹部108对防滑凸部504进行限位阻挡,从而使托盘本体13在移送过程中避免与第二夹手503相对滑动,以进一步降低托盘脱落的风险。
为了使夹持装置能够从夹持空间105的任意一端伸入夹持空间105对托盘进行夹持,在进一步的实施例中,防滑凹部108的数量设置为两个。这两个防滑凹部108分别设于第一夹持面106和第二夹持面107;并且这两个防滑凹部108沿夹持空间105贯穿托盘本体13方向到托盘本体13同一端的距离之和等于托盘本体13沿夹持空间105贯穿托盘本体13方向的长度。即这两个防滑凹部108到夹持空间105同一端的距离之后等于夹持空间105的长度。从而使得夹持装置的第二夹手503至少可以从两个方向伸入至夹持空间105,并能有效夹持托盘本体13,从而提升托盘本体13的使用的方便性。
在进一步的实施例中,定义第二夹手503用于夹持物体的面为夹持面,沿垂直于夹持面的方向在夹持面的外端开槽并延伸预定距离以形成勾部505。而开槽的距离根据所需要勾持的把手的尺寸予以设定,一般情况下,开槽的距离应当大于把手直径的1/2。而在形成勾部505的同时,又能确保夹持面可以用于夹持物体,开设的凹槽的长度应当小于夹持面的长度;同时开设的凹槽的宽度应当大于或者等于夹持面的宽度。夹持面的长度被定义为沿第二夹手503的长度方向。通过形成的勾部505,可以用于勾持冷藏装置12、反应装置的把手,实现开门和关门的操作。同时,机械领域一个常识就是,如果一个平面的尺寸过大,则需要实现该平面的较高的平整度的加工难度越大。由于夹持面在沿第二夹手503的长度方向具有较长的尺寸,因此极易存在因加工误差导致的夹持面不够平整的情况,这会导致第二夹手503的夹持力不足。而通过在夹持面上开槽则可以完美的解决该问题。因此,通过在夹持面上开槽,不仅可以使第二夹手503具有开关门的功能,还能提高第二夹手503的夹持力。
通过勾部505勾持把手完成开门和关门的动作,反向移动第二夹手503将完成勾部505与把手的脱离。为了使勾部505在脱离把手过程中,顺利地与把手脱离而不至于再次勾持把手,将勾部505设计成L形结构。
在进一步的实施例中,为了解决第三问题:如图8所示,机器人手指包括:连接件401,所述连接件401上设置有驱动机构,所述驱动机构在本实施例中使用电动夹爪403,所述电动夹爪403上设置有至少一组夹手,在本实施例中所述夹手的个数为一组。其中,所述夹手连接于所述电动夹爪403的驱动端,所述夹手被设置为至少在第一方向和第二方向上分别设置有夹持结构;
首先定义夹手相对运动的方向为X轴向,夹手的延伸方向为Y轴向;则同时垂直于X轴向和Y轴向的定义为Z轴向。在本实施例中,第一方向为Z轴方向,第二方向为Y轴方向,进一步描述为,夹持结构能够实现在Z轴方向上的第一状态和Y轴方向的第二状态。
在所述第一状态下,耗材、试剂载体通过内夹或者外夹沿Z轴向放置(也是本实施例中的沿夹手的厚度方向);在第二状态下,耗材、试剂载体通过内夹沿Y轴向放置(也是本实施例中的沿夹手的延伸方向)。
在进一步的实施例中,包括:相对设置的第一夹手404。所述第一夹手404之间形成夹持空间105,所述夹持空间105同时满足内夹和/或两个方向上的夹持状态;进一步为,第一夹手404相向运动时,第一夹手404的内侧面实现对耗材、试剂载体(EP管409、打液枪、玻璃片等)的内夹,同时还能满足耗材、试剂载体是沿Z轴向放置或者是沿Y轴向放置。当第一夹手404背向运动时,第一夹手404的外侧面相互配合实现对耗材、试剂载体(托盘、固定圈等)的外夹。
在进一步的实施例中,为了能够实现上述功能,第一夹手404的内侧面为对称设置的相同单元,相同单元在本实施例中包括:第一卡槽405和第二卡槽406。其中所述第一卡槽405和第二卡槽406为并列开设于所述第一夹手404的内侧面上,为了能够实现第一卡槽405和第二卡槽406分别对不同型号或者大小不一的对耗材、试剂载体实现沿Z轴向放置。
所述第一卡槽405包括:第一连接面和两组第三夹持面;其中所述第三夹持面包括的连接端和夹持端;所述两组第三夹持面的连接端分别固定于所述第一连接面的两端,所述两组第三夹持面之间的距离由连接端至夹持端逐渐增大,形成外扩型卡槽,被设置为夹取外径为5~40mm的耗材、试剂载体或者容纳耗材、试剂载体的帽/端盖,如图9所示。
所述第二卡槽406包括:第二连接面、两组垂直面和两组第四夹持面;其中,所述垂直面的一端分别与第二连接面的两端垂直连接;两组第四夹持面,所述第四夹持面包括的连接端和夹持端;所述两组第四夹持面的连接端分别固定于所述垂直面的另一端,所述两组第四夹持面之间的距离由连接端至夹持端逐渐增大,被设置为夹取外径为40~70mm的耗材、试剂载体或容纳耗材、试剂载体的帽/端盖。
所述第四夹持面的扩张度大于第三夹持面的扩张度,其目的是为了增加第二卡槽406所能卡紧的外径,满足对不同大小耗材、试剂载体的夹紧度。即当耗材、试剂载体需要沿Z轴向放置时,当耗材、试剂载体的外径处于5~40mm之间时,选用第一卡槽405进行夹取;当耗材、试剂载体的外径处于40~70mm则选用第二卡槽406进行夹取。
第二卡槽406的垂直面与第二连接面构成的夹持结构是为了容纳外径较大的密封盖或者EP管409盖等。
在进一步的实施例中,相同单元还包括:第三卡槽407。所述第三卡槽407同时贯穿于第一第三卡槽407和第二卡槽406,并延伸至夹手的末端;用于实现当耗材、试剂载体需要沿Y轴向放置时的夹取。当耗材、试剂载体需要Y轴向放置时,则通过径向设置的第三卡槽407夹取,而当该耗材、试剂载体为带有密封盖的EP管409或者带有翻盖的EP管409时,第一夹手404的两侧面用于与耗材、试剂载体发生面接触实现内夹,而此时的第一卡槽405或第二卡槽406则转化为容纳腔,用于容纳耗材、试剂载体的密封盖或者翻盖、帽等向外凸起的端部,实现空间上的错位,增加夹持的稳定性和牢固性。
为了降低对容器的损坏和减少对容器的挤压,第一卡槽405或/和第二卡槽406的内壁处设置有弹性垫片,在本实施例中,所述弹性垫片为硅胶。
而在上述结构中,两个第一夹手404之间的行程是有限的,实际使用到的耗材、试剂载体的种类多且包含尺寸更大的耗材、试剂载体,好比放置盘、器皿等,而此类的耗材、试剂载体又无法通过第一夹手404的外侧面的实现外夹持。因此需要进一步的增加能够夹持的尺寸,因此在所述第一夹手404上分别两两对称的设置有四个定位销408,所述定位销408则在电动夹爪403作用下相向运动,实现对较大容器的夹持,如图10所示。
在进一步的实施例中,所述外夹是通过所述第一夹手404的外侧面均为光滑的平面实现的,增加了与待夹持物的接触面积,同时还增加手指的使用范围和夹持外径,适用于托盘,框架103等夹取。所述第二夹手503的外侧面设有沿X轴向向外延伸的防滑凸部504。用于在必要时起到定位卡紧的作用。
所述第一夹手404或者第二夹手503的末端处设置有电容笔头14,实现对触摸屏的点触作。
双臂机器人4在使用时,除了能够单独的对耗材、试剂载体进行夹持,或者单独的操控实验设备之外,相互之间还有协调作用。具体表现为:在向EP管409内加液时,其中一个机器人手指将EP管409放置在EP管409架上后,夹持打液针对准EP管409,另一个机器人手指则按压打液针进行打液。
在上述结构中,为了能够让超净台10同样适用于不同实验的耗材存放需求,故超净台10的内部固定有若干组支撑单元,支撑单元包括:对称设置的支撑件104以及用于将所述支撑件104可拆卸连接于所述框架103的连接件401。其中,支撑件104包括支撑部以及固定部。支撑部与固定部一体成型;并且,支撑部的支撑面与固定部的固定面相互垂直,从而使支撑件104的横截面形成L形结构。该支撑单元与上述实施例中的托盘相互匹配。
在实际运用过程中,因需要使用到多种仪器,且仪器在摆放时为并列放置主要是为了便于双臂机器人4操作,所以在满足各种仪器并列摆放的同时却很难实现第一机器人5与双臂机器人4之间的交接,因此在第一机器人5与双臂机器人4之间放置了第二机器人6,所述第二机器人6的机械臂的末端处的夹手与本实施例中的双臂机器人4的手指结构相同。即第二机器人6不仅仅用于实现将耗材、试剂载体从第一机器人5转接至双臂机器人4手中,同时还能辅助双臂机器人4进行预设范围内的仪器操作。为了全面的实现无菌操作,提高智能化处理,所述电动夹爪上安装有摄像机402,所述摄像机402用于识别待夹持件的种类、大小,还用于区分不同的实验流程和满足各种实现需求。
基于上述描述,自动化无菌实验室的实验方法,具体包括以下步骤:
步骤一、在实验开始前,计算预设实验所需的耗材量和试剂量,按照计算结果配置在耗材存放单元内配置相应的量;对实验室进行无菌处理后密封;
步骤二、第一机器人的夹持装置中的第二夹手从夹持空间伸入托盘本体,两个第二夹手相互远离并分别与托盘底部处的第一夹持面以及第二夹持面抵接,夹紧托盘本体,第一机器人的机械臂向上移动然后将夹持在夹持装置内的托盘本体抽离框架;
步骤三、夹持装置利用第二夹手上的勾部勾持培养箱或者冷藏装置上的把手完成开门的动作,将托盘本体及本体上的试剂放置在培养箱或者冷藏装置进行预处理,随后,勾部推动门体完成关门的动作;
步骤四、第一机器人将预处理过耗材、试剂载体水平夹持转移到与第二机器人相近的位置处,第二机器人的两个第一夹手从夹持空间伸入托盘本体,两个第一夹手相背运动并分别与托盘底部处的第一夹持面以及第二夹持面抵接,然后第一机器人的第一夹手相向运动,与第一夹持面以及第二夹持面脱离最后水平从夹持空间抽出;
步骤五、第二机器人将夹持的耗材、试剂载体放置到指定的工作台、离心机或者超净台上;
步骤六、双臂机械人单独操作或者配合使用根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.自动化无菌实验室,包括:密封室,其特征在于,所述密封室内设有:
耗材存放单元,被设置为将若干类型的耗材、试剂载体标准化管理,并提供预定工作所需的耗材量和试剂量;
实验操作单元,被设置为根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器;
物料调度单元,设于耗材存放单元与实验操作单元之间;所述物料调度单元被设置为根据实验需求对耗材进行有效转移;
其中,所述实验操作单元包括:双臂机器人,所述双臂机器人被设置为样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器;
所述物料调度单元包括:第一机器人,所述第一机器人被设置为夹取耗材、试剂载体存放单元中的耗材,并转移至指定的环境内或交接给双臂机器人。
2.根据权利要求1所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述耗材存放单元包括:
转动机构,传动连接于所述转动机构的底座;
存放机构,固定于所述底座上;所述存放机构包括:拼接在所述底座上的多组框架,以及多组可沿所述框架上下调节的支撑单元;所述框架沿所述底座的周向均匀分布于所述底座的顶面边缘;
托盘本体,与所述支撑单元相适配;所述托盘其上形成有至少一个用于放置试剂载体的收容部,以及底部设有至少一个与双臂机器人和第一机器人相适配的夹持结构。
3.根据权利要求1所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述双臂机器人包括:机身,所述机身上对称设有两组机械臂,每组机械臂的末端处均设有转动组件;
机器人手指,传动连接于所述转动组件;两组所述机器人手指在必要时相互配合同时实现至少两组动作。
4.根据权利要求3所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述机器人手指包括:连接件,所述连接件上固定有驱动机构;
至少一组第一夹手,所述第一夹手连接于所述驱动机构的驱动端,所述第一夹手被设置为至少在第一方向和第二方向上分别设置有夹持结构;
所述驱动机构被设置为驱动所述第一夹手相对耗材、试剂载体运动,以实现对不同耗材、试剂载体的内夹或者外夹。
5.根据权利要求1所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述第一机器人包括:基座,所述基座上设有机械臂,所述机械臂的末端处设有转动组件;
夹持装置,传动连接于所述转动组件;所述夹持装置包括:连接件,所述连接件上固定有驱动机构;
对称设置的两组第二夹手,所述驱动机构与所述第二夹手连接以输送动力驱动所述两个第二夹手相向或背离运动进行夹持;至少一个所述第二夹手的部分夹持面上形成有用于勾持把手的勾部。
6.根据权利要求1所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述实验操作单元还包括:
并列设于所述双臂机器人周边处的至少一组工作台、多组离心机、多组控制柜和超净台。
7.根据权利要求1所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述实验操作单元还包括:
第二机器人,设于双臂机器人与第一机器人之间;所述第二机器人被设置为将第一机器人夹持的耗材、试剂载体转移给第二机器人,同时操作实验操作单元中的实验仪器。
8.根据权利要求6所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述超净台的内部配置有多组托盘放置架、多组集液调整架,及多组液枪搁置架。
9.根据权利要求5所述的自动化无菌实验室,其特征在于,
所述物料调度单元还包括:设置在所述第一机器人周边处的多组培养箱、多组冷藏装置;
其中所述培养箱与冷藏装置的门体上设置有于所述勾部相适配的把手。
10.使用如权利要求1至9中任意一项所述的自动化无菌实验室的实验方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
在实验开始前,计算预设实验所需的耗材量和试剂量,按照计算结果配置在耗材存放单元内配置相应的量;
对实验室进行无菌处理后密封;
第一机器人在耗材存放单元上夹取实验所需的耗材或者试剂载体,如果试剂需要进行前期处理,则第一机器人将夹取的试剂载体转移至对应的培养箱或冷藏装置中;
待前期处理完毕或者不需要处理时,第二机器人将第一机器人夹持的耗材或者试剂载体夹取过来;
第二机器人将夹持的耗材或者试剂载体转移给双臂机器人或者直接转移工作台、离心机或超净台中,进行实验;
双臂机械人根据需求进行样品检测和存放、实验数据的输出以及操控实验仪器。
CN202110468453.7A 2021-04-28 2021-04-28 自动化无菌实验室及实验方法 Pending CN115248329A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110468453.7A CN115248329A (zh) 2021-04-28 2021-04-28 自动化无菌实验室及实验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110468453.7A CN115248329A (zh) 2021-04-28 2021-04-28 自动化无菌实验室及实验方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115248329A true CN115248329A (zh) 2022-10-28

Family

ID=83696506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110468453.7A Pending CN115248329A (zh) 2021-04-28 2021-04-28 自动化无菌实验室及实验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115248329A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116859788A (zh) * 2023-08-04 2023-10-10 北京三维天地科技股份有限公司 一种多设备任务调度中控管理平台

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116859788A (zh) * 2023-08-04 2023-10-10 北京三维天地科技股份有限公司 一种多设备任务调度中控管理平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109073664B (zh) 自动诊断分析仪及其操作方法
US7622079B2 (en) Dual nest microplate spotter
CN108802413B (zh) 体外定量检测仪器
JP7270734B2 (ja) 複数の均一設計保管モジュールを有する、生物学材料の処理用システム
JP2022518101A (ja) 自動化生物学システム用プロセスモジュール
EP3881082B1 (en) Module for an automated biology laboratory system with an interface to transfer microplates or lab-ware
CN115246132A (zh) 一种机器人手指及机器人
JP7303300B2 (ja) ラボウェア及び細胞培養プロセスにおけるラボウェアのハンドリングシステム
CN115248329A (zh) 自动化无菌实验室及实验方法
JP2019078744A (ja) ラック位置決めシステム
US20220065885A1 (en) Automated laboratory system for automatically handling laboratory samples
CN216082592U (zh) 微生物质谱检测的前处理装置
CN215789826U (zh) 用于移液仪的机械手运动装置
CN210752747U (zh) 一种移液机
CN212340389U (zh) 润滑油称重系统
CN208594279U (zh) 一种生物安全柜内置物架
US20230256619A1 (en) Robotic sample handling system
CN219179422U (zh) 用于全自动分杯处理系统的防污染装置
CN220143196U (zh) 一种质粒混合设备
CN215312488U (zh) 一种托盘
CN217060252U (zh) 样本分拣、转移及存储装置和样本流水线分析系统
CN218842177U (zh) 一种半自动核酸检测设备
CN221359946U (zh) 一种分液设备
CN217112092U (zh) 全自动均相化学发光即时检测分析仪
CN108300648B (zh) 一种细胞培养瓶的放置支架

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination