CN115494803A - 一种全流程集成化药品研发工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药品研发技术领域，具体为一种全流程集成化药品研发工作站，包括密封无菌舱室，所述密封无菌舱室的上侧左右对应设置有层流进气通道，所述密封无菌舱室内部左侧设置有扩展操作区域，所述密封无菌舱室的内部右侧设置有综合液体操作区域，通过全流程集成化药品研发工作站全流程自动化、智能化操作，保障操作的连续性、稳定性；相比人工，可一至两个数量级提高处理通量，实现高通量样本全自动化处理；有效放大产生规模化效益，可数量级优化单样本的生产成本；持续保持生产过程中样本及环境高洁净度；全流程拟人化操作，高度匹配不同工艺操作需求；灵活的工艺编辑能力，并在系统软件内保存常见工艺流程，实现研发阶段工艺高速切换。
Description
技术领域
本发明涉及药品研发技术领域，具体为一种全流程集成化药品研发工作站。
背景技术
新型化学药品、小分子药品、生物药品均处在高速发展阶段。在各类型新型药品的研发过程中，均大量使用到液体操作(如(不限于)：高精度移液注入、大容量泵液注入、试剂混匀、样本取样等)、各类型耗材的开盖关盖、各类型耗材的振荡与温度孵育、过滤纯化、过程中检测，研发产物检测。传统的手工研发模式，及半自动化桌面小型设备，难以满足工业化规模化药品研发的新型模式,存在诸多问题与限制(不限于)：
1)多工艺操作环节，每个环节需要大量人工操作，高昂的人工成本，及人员变动时带来的研发样本产物的质量波动。同时带来了各环节衔接时的高复杂性，衔接操作过程中高错误率、长周期；
2)传统的操作模式，当通量需要提高时，只能线性增加人员与设备资源，面临新一代药品超高通量研发与筛选需求时，已超过一般用户可承担的成本上限，同时无法满足数量级增长的通量需求；
3)传统的半自动小设备，只能满足单一工艺需求，通量低成本高。当工艺发生升级变化时，往往造成大量淘汰设备的闲置浪费；
4)整个工艺过程，缺乏一体化的工艺数据收集、存储、分析，造成大量高价值数据资源的浪费；
5)敞开式实验室操作方式，造成了大量样本的污染、交叉污染，进一步影响药品在研发过程中的成本，质量与周期控制；
新型药品的研发过程，急需一种全新的模式，单个研发样本可达到不低于传统人工/半自动操作的样本产品质量，实现不长于传统人工/半自动操作的周期。面向数量级增长的通量需求，实现单个样本更优的综合成本(人员、综合固定资产投入、场地、场地运营、样本质量、交付时间周期等)。多研发任务并行执行，同时对研发全流程实现全面的数据化管理，产生研发过程中数据的高价值，因此需要一种全流程集成化药品研发工作站对上述问题做出改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全流程集成化药品研发工作站，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：
一种全流程集成化药品研发工作站，包括密封无菌舱室，所述密封无菌舱室的上侧左右对应设置有层流进气通道，所述密封无菌舱室内部左侧设置有扩展操作区域，所述密封无菌舱室的内部右侧设置有综合液体操作区域，所述密封无菌舱室的左右两侧面与扩展操作区域、综合液体操作区域对应设置有消毒通道，所述密封无菌舱室上与消毒通道对应设置有消毒通道隔离门体，所述扩展操作区域的中间处横向设置有机器人操作模组，所述扩展操作区域的后侧阵列设置有开盖机，所述扩展操作区域与开盖机对应设置有物料暂存支架，所述扩展操作区域的左后侧阵列设置有第一检测设备，所述扩展操作区域中并且位于检测设备的左前侧设置有金属浴设备，所述扩展操作区域下侧的左前侧设置有离心机，所述离心机的上侧设置有超滤离心管操作位，所述扩展操作区域的右前侧设置有真空抽滤设备，所述扩展操作区域的前侧左右对应设置有第二检测设备，所述扩展操作区域与机器人操作模组的左右侧对应设置有传送带组件；
所述综合液体操作区域中设置有XY轴直线电机龙门组件，所述综合液体操作区域上右后侧设置有物料传送带，所述综合液体操作区域的右前侧设置有泵液模组，所述泵液模组的左侧设置有振荡模块，所述XY轴直线电机龙门组件的左右两侧模组内侧滑座上设置有8通道移液组件，所述XY轴直线电机龙门组件的左前侧滑座上设置有96通道移液组件，所述综合液体操作区域上左侧设置有耗材载架滑台，所述综合液体操作区域上并且位于耗材载架滑台的左前侧设置有废料收集口，所述密封无菌舱室的内部下侧与废料收集口对应设置有废液收集槽，所述密封无菌舱室的右下侧设置有液体储槽，所述XY轴直线电机龙门组件的右后侧滑座上设置有孔板夹爪机器人组件；
所述泵液模组包括底仓泵液软管安装支架，所述底仓泵液软管安装支架上设置有升降电机模组，所述升降电机模组上设置有泵液软管拖链，所述升降电机模组的滑座上设置有泵液针头，所述泵液模组上还设置有称重传感器；
所述振荡模块上设置有凸轮振荡机构，所述振荡模块上设置有原点传感器，所述振荡模块下侧设置有驱动电机，所述凸轮振荡机构的上侧设置有卡紧机构；
所述96通道移液组件包括安装板，所述安装板的后侧设置有Z轴减速电机，所述Z轴减速电机的驱动端设置有Z轴齿轮，所述安装板的右后侧与Z轴齿轮对应设置有相适配的Z轴齿条，所述安装板的前上侧设置有活塞电机，所述活塞电机的驱动端设置有丝杆，所述安装板的正面上侧和正面右下侧设置有液面探测电路板，所述安装板的前下侧设置有活塞座，所述活塞座上设置有多组活塞杆，所述活塞杆上安装有与安装板固定连接的活塞安装板，所述丝杆贯穿活塞安装板与活塞座螺纹连接，所述活塞座的下侧设置有脱枪板，所述脱枪板的下侧设置有装枪头。
作为本发明优选的方案，所述密封无菌舱室的下侧与层流进气通道对应设置有层流排气通道。
作为本发明优选的方案，所述传送带组件设置有带孔板清洗功能，作为此设备与其他设备的物理接口，兼容各类耗材的上下料转运，同时保证输入输出耗材的无菌安全性；
所述开盖机用于离心管、各个规格冻存管/检测管、EP管不同耗材的自动开关盖模块；
所述机器人操作模组用于实现物料在扩展区域和液体操作区域的高效转运，并实现非常规耗材的开盖关盖、一般性短周期振荡混匀、离心过滤管过滤操作；
所述离心机用于满足孔板和离心管等耗材的离心分离、富集、纯化需求；
所述真空抽滤设备用于孔板及离心管的废液抽离，实现固态与液态物质的分离；
所述金属浴设备用于孔板2-8℃冷藏处理，或者31～95℃加热处理；
所述第一检测设备、第二检测设备上用于满足液体操作的部分检测需求，设备种类包含但不限于：PCR、酶标仪、细胞图像仪、蛋白分析设备、生化检测仪、化学分析仪；
所述超滤离心管操作位用于机械手进行超滤离心管的分离加液及搬运操作；
所述物料暂存支架用于各种耗材的存放位置，保障工艺操作连续运行。
作为本发明优选的方案，所述XY轴直线电机龙门组件用于实现96通道移液组件、8通道移液组件，孔板夹爪机器人在不同工位的转运，进行高效能的移液操作；
所述96通道移液组件用于孔板的整板或区域孔位移液，提高移液效率；
所述8通道移液组件用于单孔或多孔，不多于8孔位的液体加注和搬运以及样本液体在不同操作位间的转移，通道间间距基于耗材类型进行在线调节；
所述泵液模组用于向试剂槽内补充培养基、反应试剂等大容量药剂，再通过移液单元分配到各操作耗材孔位、管位中，消除传统人工上液过程带来的试剂污染；底仓中配置泵液面板，进行多类型液体的并行操作；
所述耗材载架滑台手动滑出滑入，便于孔板等耗材手工操作时的加载与移出，滑台在系统进行人工非自动操作时进行使用；
所述振荡模块用于实现液体的充分混匀和反应，便于培养与高通量的移液操作；基于工艺需求，配置加温或低温孵育(2～8C)功能；
所述孔板夹爪机器人组件用于调度不同种类耗材在各个相关工位之间的转运；
所述液体储槽用于规模化存储工艺液体、管路消毒与清洗液体，储液槽中配置大型容器振荡单元，保持关键工艺液体有效的悬浮状态；
所述废料收集口采用自动翻门结构，保障排出通道与舱内环境的有效隔离。
作为本发明优选的方案，所述Z轴减速电机用于调节整个移液组件的高度，满足不同种类耗材的移液需求，同时提供装Tip头所需要的下压力，保证装枪放入气密性；
所述液面探测电路板用于标定枪头装上不同规格的TIP头后TIP头底端到液面的垂直距离，向Z轴减速电机提供高度调整指令，以便于在移液过程中TIP头能够实时跟随液面变化而移动；
所述活塞电机、丝杆之间通过丝杆将电机的旋转转化为活塞安装板的Z轴运动，提供活塞移液所需的运动行程；
所述活塞杆及活塞座中96根活塞杆插在活塞座中，一端用密封圈密封，另一端与装枪头的气孔相连，通过活塞安装板带动活塞杆上下运动，活塞座内部的腔室内的空气受到压缩或拉伸，从而提供移液所需要所需要的气压差，实现精准移液，也可基于实际的工艺需求，安装不同数量的TIP来实现部分数量孔位的移液；
所述装枪头和脱枪板：装枪头通过特殊的凸起结构与TIP紧密安装，保证移液的气密性，同时移液完成后，活塞安装板下移推动脱枪板脱枪板，可以快速的将96个TIP全部脱下。
作为本发明优选的方案，所述泵液针头用于每种液体相互独立，保证无混液的风险，同时针头包含内壁清洗和外壁清洗，保障每次泵液的洁净度；
所述称重传感器用于保障每次泵液的精度；
所述升降电机模组提供针头上下移动的动力，保证泵液时不会有液滴溅出，实现泵液机构的上下运动；
所述泵液软管拖链用于与泵液针头联动，实现泵液的不同高度。
作为本发明优选的方案，所述传送带组件设置有带孔板清洗功能，所述带孔板清洗功能包括升降门：用来实现酒精清洗时的内部空间密闭，防止酒精雾气逸散到舱内引发危险；升降门电机：提供升降门的上下运动所需的动力；齿轮齿条：传递升降门与电机的运动；酒精雾化器：将液态酒精雾化，实现耗材的无死角清洗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中，通过全流程集成化药品研发工作站全流程自动化、智能化操作，保障操作的连续性、稳定性；相比人工，可一至两个数量级提高处理通量，实现高通量样本全自动化处理；有效放大产生规模化效益，可数量级优化单样本的生产成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本与厂务运行成本；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；有效避免规模化生产过程中不同批次样本在培养过程中的交叉污染；持续保持生产过程中样本及环境高洁净度；全流程拟人化操作，高度匹配不同工艺操作需求；灵活的工艺编辑能力，并在系统软件内保存常见工艺流程，实现研发阶段工艺高速切换。
附图说明
图1为本发明的系统总体布局结构示意图；
图2为本发明的系统整体布局轴侧结构示意图；
图3为本发明的系统整体布局俯视结构示意图；
图4为本发明的系统整体布局正视结构示意图；
图5为本发明的液体操作区域轴侧结构示意图；
图6为本发明的液体操作区域俯视结构示意图；
图7为本发明的液体操作区域正视结构示意图；
图8为本发明的96通道移液组件结构示意图；
图9为本发明的96通道移液基本流程结构示意图；
图10为本发明的振荡模块结构示意图；
图11为本发明的泵液模块结构示意图；
图12为本发明的扩展区域轴侧结构示意图；
图13为本发明的扩展区域俯视结构示意图；
图14为本发明的扩展区域正视图结构示意图；
图15为本发明的系统一般操作流程结构示意图；
图16为本发明的孔板清洗-门关闭时结构示意图；
图17为本发明的孔板清洗-门打开时结构示意图；
图18为本发明的清洁单元保障样本操作与转运过程中结构示意图；
图19为本发明的电气系统基本架构示意图。
图中：1、密封无菌舱室；101、层流进气通道；102、消毒通道；103、消毒通道隔离门体；104、层流排气通道；2、扩展操作区域；201、机器人操作模组；202、开盖机；203、物料暂存支架；204、第一检测设备；205、金属浴设备；206、离心机；207、超滤离心管操作位；208、真空抽滤设备；209、第二检测设备；210、传送带组件；3、综合液体操作区域；301、XY轴直线电机龙门组件；302、物料传送带；303、泵液模组；304、振荡模块；305、8通道移液组件；306、96通道移液组件；307、耗材载架滑台；308、废料收集口；309、废液收集槽；310、液体储槽；311、孔板夹爪机器人组件；3031、底仓泵液软管安装支架；3032、升降电机模组；3033、泵液软管拖链；3034、泵液针头；3035、称重传感器；3041、凸轮振荡机构；3042、原点传感器；3043、驱动电机；3044、卡紧机构；3061、安装板；3062、Z轴减速电机；3063、Z轴齿轮；3064、Z轴齿条；3065、活塞电机；3066、丝杆；3067、液面探测电路板；3068、活塞座；3069、活塞杆；30610、活塞安装板；30611、脱枪板；30612、装枪头。
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。
实施例：请参阅图1-19所示的一种全流程集成化药品研发工作站，包括密封无菌舱室1，密封无菌舱室1的上侧左右对应设置有层流进气通道101，密封无菌舱室1内部左侧设置有扩展操作区域2，密封无菌舱室1的内部右侧设置有综合液体操作区域3，密封无菌舱室1的左右两侧面与扩展操作区域2、综合液体操作区域3对应设置有消毒通道102，密封无菌舱室1上与消毒通道102对应设置有消毒通道隔离门体103，扩展操作区域2的中间处横向设置有机器人操作模组201，扩展操作区域2的后侧阵列设置有开盖机202，扩展操作区域2与开盖机202对应设置有物料暂存支架203，扩展操作区域2的左后侧阵列设置有第一检测设备204，扩展操作区域2中并且位于检测设备204的左前侧设置有金属浴设备205，扩展操作区域2下侧的左前侧设置有离心机206，离心机206的上侧设置有超滤离心管操作位207，扩展操作区域2的右前侧设置有真空抽滤设备208，扩展操作区域2的前侧左右对应设置有第二检测设备209，扩展操作区域2与机器人操作模组201的左右侧对应设置有传送带组件210；
综合液体操作区域3中设置有XY轴直线电机龙门组件301，综合液体操作区域3上右后侧设置有物料传送带302，综合液体操作区域3的右前侧设置有泵液模组303，泵液模组303的左侧设置有振荡模块304，XY轴直线电机龙门组件301的左右两侧模组内侧滑座上设置有8通道移液组件305，XY轴直线电机龙门组件301的左前侧滑座上设置有96通道移液组件306，综合液体操作区域3上左侧设置有耗材载架滑台307，综合液体操作区域3上并且位于耗材载架滑台307的左前侧设置有废料收集口308，密封无菌舱室1的内部下侧与废料收集口308对应设置有废液收集槽309，密封无菌舱室1的右下侧设置有液体储槽310，XY轴直线电机龙门组件301的右后侧滑座上设置有孔板夹爪机器人组件311；
泵液模组303包括底仓泵液软管安装支架3031，底仓泵液软管安装支架3031上设置有升降电机模组3032，升降电机模组3032上设置有泵液软管拖链3033，升降电机模组3032的滑座上设置有泵液针头3034，泵液模组303上还设置有称重传感器3035；
振荡模块304上设置有凸轮振荡机构3041，振荡模块304上设置有原点传感器3042，振荡模块304下侧设置有驱动电机3043，凸轮振荡机构3041的上侧设置有卡紧机构3044；
96通道移液组件306包括安装板3061，安装板3061的后侧设置有Z轴减速电机3062，Z轴减速电机3062的驱动端设置有Z轴齿轮3063，安装板3061的右后侧与Z轴齿轮3063对应设置有相适配的Z轴齿条3064，安装板3061的前上侧设置有活塞电机3065，活塞电机3065的驱动端设置有丝杆3066，安装板3061的正面上侧和正面右下侧设置有液面探测电路板3067，安装板3061的前下侧设置有活塞座3068，活塞座3068上设置有多组活塞杆3069，活塞杆3069上安装有与安装板3061固定连接的活塞安装板30610，丝杆3066贯穿活塞安装板30610与活塞座3068螺纹连接，活塞座3068的下侧设置有脱枪板30611，脱枪板30611的下侧设置有装枪头30612；
通过全流程集成化药品研发工作站全流程自动化、智能化操作，保障操作的连续性、稳定性；相比人工，可一至两个数量级提高处理通量，实现高通量样本全自动化处理；有效放大产生规模化效益，可数量级优化单样本的生产成本；数量级降低场地需求，大幅度降低基础建设成本与厂务运行成本；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；有效避免规模化生产过程中不同批次样本在培养过程中的交叉污染；持续保持生产过程中样本及环境高洁净度；全流程拟人化操作，高度匹配不同工艺操作需求；灵活的工艺编辑能力，并在系统软件内保存常见工艺流程，实现研发阶段工艺高速切换；
在该实施例中，密封无菌舱室1的下侧与层流进气通道101对应设置有层流排气通道104，传送带组件210设置有带孔板清洗功能，作为此设备与其他设备的物理接口，兼容各类耗材的上下料转运，同时保证输入输出耗材的无菌安全性；
开盖机202用于离心管、各个规格冻存管/检测管、EP管不同耗材的自动开关盖模块；
机器人操作模组201用于实现物料在扩展区域和液体操作区域的高效转运，并实现非常规耗材的开盖关盖、一般性短周期振荡混匀、离心过滤管过滤操作；
离心机206用于满足孔板和离心管等耗材的离心分离、富集、纯化需求；
真空抽滤设备208用于孔板及离心管的废液抽离，实现固态与液态物质的分离；
金属浴设备205用于孔板2-8℃冷藏处理，或者31～95℃加热处理；
第一检测设备204、第二检测设备209上用于满足液体操作的部分检测需求，设备种类包含但不限于：PCR、酶标仪、细胞图像仪、蛋白分析设备、生化检测仪、化学分析仪；
超滤离心管操作位207用于机械手进行超滤离心管的分离加液及搬运操作；
物料暂存支架203用于各种耗材的存放位置，保障工艺操作连续运行。
其中XY轴直线电机龙门组件301用于实现96通道移液组件306、8通道移液组件305，孔板夹爪机器人在不同工位的转运，进行高效能的移液操作；
96通道移液组件306用于孔板的整板或区域孔位移液，提高移液效率；
8通道移液组件305用于单孔或多孔，不多于8孔位的液体加注和搬运以及样本液体在不同操作位间的转移，通道间间距基于耗材类型进行在线调节；
泵液模组303用于向试剂槽内补充培养基、反应试剂等大容量药剂，再通过移液单元分配到各操作耗材孔位、管位中，消除传统人工上液过程带来的试剂污染；底仓中配置泵液面板，进行多类型液体的并行操作；
耗材载架滑台307手动滑出滑入，便于孔板等耗材手工操作时的加载与移出，滑台在系统进行人工非自动操作时进行使用；
振荡模块304用于实现液体的充分混匀和反应，便于培养与高通量的移液操作；基于工艺需求，配置加温31～90C或低温孵育(2～8C)功能；
孔板夹爪机器人组件311用于调度不同种类耗材在各个相关工位之间的转运；
液体储槽310用于规模化存储工艺液体、管路消毒与清洗液体，储液槽中配置大型容器振荡单元，保持关键工艺液体有效的悬浮状态；
废料收集口308采用自动翻门结构，保障排出通道与舱内环境的有效隔离；
其中Z轴减速电机3062用于调节整个移液组件的高度，满足不同种类耗材的移液需求，同时提供装Tip头所需要的下压力，保证装枪放入气密性；
液面探测电路板3067用于标定枪头装上不同规格的TIP头后TIP头底端到液面的垂直距离，向Z轴减速电机3062提供高度调整指令，以便于在移液过程中TIP头能够实时跟随液面变化而移动；
活塞电机3065、丝杆3066之间通过丝杆3066将电机的旋转转化为活塞安装板30610的Z轴运动，提供活塞移液所需的运动行程；
活塞杆3069及活塞座3068中96根活塞杆插在活塞座3068中，一端用密封圈密封，另一端与装枪头的气孔相连，通过活塞安装板30610带动活塞杆3069上下运动，活塞座3068内部的腔室内的空气受到压缩或拉伸，从而提供移液所需要所需要的气压差，实现精准移液，也可基于实际的工艺需求，安装不同数量的TIP来实现部分数量孔位的移液；
装枪头30612和脱枪板30611：装枪头30612通过特殊的凸起结构与TIP紧密安装，保证移液的气密性，同时移液完成后，活塞安装板30610下移推动脱枪板脱枪板30611，可以快速的将96个TIP全部脱下；
其中泵液针头3034用于每种液体相互独立，保证无混液的风险，同时针头包含内壁清洗和外壁清洗，保障每次泵液的洁净度；
称重传感器3035用于保障每次泵液的精度；
升降电机模组3032提供针头上下移动的动力，保证泵液时不会有液滴溅出，实现泵液机构的上下运动；
泵液软管拖链3033用于与泵液针头3034联动，实现泵液的不同高度。
其中传送带组件210设置有带孔板清洗功能，带孔板清洗功能包括升降门：用来实现酒精清洗时的内部空间密闭，防止酒精雾气逸散到舱内引发危险；升降门电机：提供升降门的上下运动所需的动力；齿轮齿条：传递升降门与电机的运动；酒精雾化器：将液态酒精雾化，实现耗材的无死角清洗。
工作原理：全流程集成化药品研发工作站在使用时：
1)样本送入：样本放置于96孔深孔板内，通过外部机器手将装有样本的96孔深孔板(以下称为样本孔板1)送入传送带组件，再通过传送带组件将样本孔板1送入设备液体操作区域内；
2)样本孔板1的转移：孔板夹爪机器人将样本孔板1转移至耗材载架滑台；
3)新耗材孔板的上料：通过外部机械手将新的96深孔板送入传送带组件，传送带组件自带的孔板清洗功能开启，将新的孔板用酒精消毒清洗好，再经由孔板夹爪机器人将其搬运至耗材载架滑台；
4)整板移液：通过96通道移液组件将样本孔板1中的样本转移至消毒后的新孔板(以下称为样本孔板2)内；
5)孔板离心：拓展区域的机器人搬运模块通过夹爪将样本孔板2夹持并转运至拓展区域内的离心机中进行离心；
6)弃上清液：离心过后的样本孔板2经由机器人搬运模块的夹爪将其搬运至耗材载架滑台，然后96通道移液模块将样本孔板2中的废弃上清液吸取并吐至废液槽中，由底部的废液泵将其抽至设备底部的废液瓶中统一储存；
7)提取试剂的上料：按照步骤1)将所需的提取试剂通过96孔板传送至耗材载架滑台上；
8)加入提取试剂：通过96通道移液模块依次将存放在不同孔板中的提取试剂(例如悬浮液、裂解液、综合液)，按照工艺需求定量移液到样本孔板2中；
9)孔板离心：按照步骤5)将添加完提取试剂的样本孔板2转运至离心机中完成离心操作；
10)弃上清液：按照步骤6)将离心过后的样本孔板2中的废弃上清液吸走；
11)上磁珠液：按照步骤1)和2)将装有磁珠液的96孔板(以下称为磁珠板)转运至传送带组件；
12)磁珠板振荡：使用孔板夹爪机器人将磁珠板转运至振荡模块上，开启振荡模块进行磁珠板的振荡；
13)加磁珠液：振荡完成后，使用孔板夹爪机器人将磁珠板转运至耗材载架滑台，然后通过96通道移液组件将振荡过后的磁珠液添加至样本孔板2中，并静置5min左右(根据工业需求可灵活变动)；
14)上磁珠吸附板：参考步骤3)将磁珠吸附板搬运至耗材载架滑台；
15)磁珠吸附：将添加完磁珠的样本孔板2搬运至磁珠吸附板上，并静置1min(根据工业需求可灵活变动)；
16)弃上清液：静置过后，参考步骤6)使用96通道移液模块将样本孔板2中的废弃上清液吸走；
17)75％乙醇的泵液及转运：安照步骤3)将新的储液槽转运至舱内，然后使用孔板夹爪机器人将储液槽转运至泵液位，之后将75％乙醇从底部储液箱的储液瓶中泵至储液槽内，再使用孔板夹爪机器人将装有75％乙醇的储液槽(以下称为储液槽1)搬运至耗材载架滑台；
18)加75％乙醇清洗：将步骤16)处理完的样本孔板2通过孔板夹爪机器人转运至无磁珠吸附板的耗材载架滑台位置上，再使用96通道移液模块将储液槽1中的75％乙醇定量移液至样本孔板2中
19)磁珠吸附：将添加完75％乙醇的样本孔板2搬运至磁珠吸附板上，并静置1min(根据工业需求可灵活变动)；
20)弃上清液：参考步骤16)吸走样本孔板2中的弃上清液；
21)再使用75％乙醇重复清洗一次：重复步骤18)、19)、20)；
22)晾干：将清洗过后的样本孔板2转运至无磁珠吸附板的耗材载架滑台位置上，静置放置5—10min；
23)无内毒素水的泵液及转运：参考步骤17)完成40℃无内毒素水的泵液，并将装有40℃无内毒素水的储液槽(以下称为储液槽2)搬运至耗材载架滑台；
24)加40℃无内毒素水：使用96通道移液模块将储液槽2中的40℃无内毒素水定量移液至样本孔板2中，再将加水后的样本孔板2搬运至磁珠吸附板上，并静置1min(根据工业需求可灵活变动)；
25)上新的96孔PCR板：按照步骤3)上一个新的96孔PCR板；
26)提取产物：使用96通道移液模块将样本孔板2中的产物(上清)移液至96孔PCR板中(以下称为PCR板)；
27)PCR反应试剂的上料：按照步骤7)将所需的反应试剂(例如上游引物、下游引物、对应的反应酶等)通过不同的96孔板传送至耗材载架滑台上；
28)加PCR反应试剂：参考步骤8)将所需的反应试剂依次定量移液到PCR板中；
29)样本检测：使用机器人搬运模块将反应完成的PCR板送至拓展区域的PCR检测仪器中，进行样本检测；
30)获取检测结果：在电脑中获取最终检测结果；
综合化的软件系统，保障系统整体全自动的运行，并实现运行过程中数据的综合化收集、存储、分析：
1.1.提供流程编辑功能全流程工艺清单编辑与管理；
标准化工艺模板提供；
实时工艺管控与调整。
2设备运行监控与操作
样本液体操作历史数据；
样本振荡操作历史数据；
样本检测状态历史数据；
样本转运操作历史数据；
各工位物料状态管理；
各设备模块运行状态监控；
固体耗材上样管理；
液体物料上样管理；3设备调试工作(手动操作模式)系统内各运动模块校准校正；
系统内各液体单元校准校正；样本移液工艺示教；4数据存储
样本检测数据存储；5日志提示功能
记录操作人员登录信息；
物料上料信息；
记录运行过程中设备故障信息；
记录运行过程中设备警告信息；
记录运行过程中设备操作信息；
6设置
人员权限设置；
系统各模块参数设置；
液体管路类型配置；
液体容量配置；
液体单元操作参数配置；
振荡运动参数配置。
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 (7)
1.一种全流程集成化药品研发工作站，包括密封无菌舱室(1)，其特征在于：所述密封无菌舱室(1)的上侧左右对应设置有层流进气通道(101)，所述密封无菌舱室(1)内部左侧设置有扩展操作区域(2)，所述密封无菌舱室(1)的内部右侧设置有综合液体操作区域(3)，所述密封无菌舱室(1)的左右两侧面与扩展操作区域(2)、综合液体操作区域(3)对应设置有消毒通道(102)，所述密封无菌舱室(1)上与消毒通道(102)对应设置有消毒通道隔离门体(103)，所述扩展操作区域(2)的中间处横向设置有机器人操作模组(201)，所述扩展操作区域(2)的后侧阵列设置有开盖机(202)，所述扩展操作区域(2)与开盖机(202)对应设置有物料暂存支架(203)，所述扩展操作区域(2)的左后侧阵列设置有第一检测设备(204)，所述扩展操作区域(2)中并且位于检测设备(204)的左前侧设置有金属浴设备(205)，所述扩展操作区域(2)下侧的左前侧设置有离心机(206)，所述离心机(206)的上侧设置有超滤离心管操作位(207)，所述扩展操作区域(2)的右前侧设置有真空抽滤设备(208)，所述扩展操作区域(2)的前侧左右对应设置有第二检测设备(209)，所述扩展操作区域(2)与机器人操作模组(201)的左右侧对应设置有传送带组件(210)；
所述综合液体操作区域(3)中设置有XY轴直线电机龙门组件(301)，所述综合液体操作区域(3)上右后侧设置有物料传送带(302)，所述综合液体操作区域(3)的右前侧设置有泵液模组(303)，所述泵液模组(303)的左侧设置有振荡模块(304)，所述XY轴直线电机龙门组件(301)的左右两侧模组内侧滑座上设置有8通道移液组件(305)，所述XY轴直线电机龙门组件(301)的左前侧滑座上设置有96通道移液组件(306)，所述综合液体操作区域(3)上左侧设置有耗材载架滑台(307)，所述综合液体操作区域(3)上并且位于耗材载架滑台(307)的左前侧设置有废料收集口(308)，所述密封无菌舱室(1)的内部下侧与废料收集口(308)对应设置有废液收集槽(309)，所述密封无菌舱室(1)的右下侧设置有液体储槽(310)，所述XY轴直线电机龙门组件(301)的右后侧滑座上设置有孔板夹爪机器人组件(311)；
所述泵液模组(303)包括底仓泵液软管安装支架(3031)，所述底仓泵液软管安装支架(3031)上设置有升降电机模组(3032)，所述升降电机模组(3032)上设置有泵液软管拖链(3033)，所述升降电机模组(3032)的滑座上设置有泵液针头(3034)，所述泵液模组(303)上还设置有称重传感器(3035)；
所述振荡模块(304)上设置有凸轮振荡机构(3041)，所述振荡模块(304)上设置有原点传感器(3042)，所述振荡模块(304)下侧设置有驱动电机(3043)，所述凸轮振荡机构(3041)的上侧设置有卡紧机构(3044)；
所述96通道移液组件(306)包括安装板(3061)，所述安装板(3061)的后侧设置有Z轴减速电机(3062)，所述Z轴减速电机(3062)的驱动端设置有Z轴齿轮(3063)，所述安装板(3061)的右后侧与Z轴齿轮(3063)对应设置有相适配的Z轴齿条(3064)，所述安装板(3061)的前上侧设置有活塞电机(3065)，所述活塞电机(3065)的驱动端设置有丝杆(3066)，所述安装板(3061)的正面上侧和正面右下侧设置有液面探测电路板(3067)，所述安装板(3061)的前下侧设置有活塞座(3068)，所述活塞座(3068)上设置有多组活塞杆(3069)，所述活塞杆(3069)上安装有与安装板(3061)固定连接的活塞安装板(30610)，所述丝杆(3066)贯穿活塞安装板(30610)与活塞座(3068)螺纹连接，所述活塞座(3068)的下侧设置有脱枪板(30611)，所述脱枪板(30611)的下侧设置有装枪头(30612)。
2.根据权利要求1所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述密封无菌舱室(1)的下侧与层流进气通道(101)对应设置有层流排气通道(104)。
3.根据权利要求1所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述传送带组件(210)设置有带孔板清洗功能，作为此设备与其他设备的物理接口，兼容各类耗材的上下料转运，同时保证输入输出耗材的无菌安全性；
所述开盖机(202)用于离心管、各个规格冻存管/检测管、EP管不同耗材的自动开关盖模块；
所述机器人操作模组(201)用于实现物料在扩展区域和液体操作区域的高效转运，并实现非常规耗材的开盖关盖、一般性短周期振荡混匀、离心过滤管过滤操作；
所述离心机(206)用于满足孔板和离心管等耗材的离心分离、富集、纯化需求；
所述真空抽滤设备(208)用于孔板及离心管的废液抽离，实现固态与液态物质的分离；
所述金属浴设备(205)用于孔板2-8℃冷藏处理，或者31～95℃加热处理；
所述第一检测设备(204)、第二检测设备(209)上用于满足液体操作的部分检测需求，设备种类包含但不限于：PCR、酶标仪、细胞图像仪、蛋白分析设备、生化检测仪、化学分析仪；
所述超滤离心管操作位(207)用于机械手进行超滤离心管的分离加液及搬运操作；
所述物料暂存支架(203)用于各种耗材的存放位置，保障工艺操作连续运行。
4.根据权利要求1所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述XY轴直线电机龙门组件(301)用于实现96通道移液组件(306)、8通道移液组件(305)，孔板夹爪机器人在不同工位的转运，进行高效能的移液操作；
所述96通道移液组件(306)用于孔板的整板或区域孔位移液，提高移液效率；
所述8通道移液组件(305)用于单孔或多孔，不多于8孔位的液体加注和搬运以及样本液体在不同操作位间的转移，通道间间距基于耗材类型进行在线调节；
所述泵液模组(303)用于向试剂槽内补充培养基、反应试剂等大容量药剂，再通过移液单元分配到各操作耗材孔位、管位中，消除传统人工上液过程带来的试剂污染；底仓中配置泵液面板，进行多类型液体的并行操作；
所述耗材载架滑台(307)手动滑出滑入，便于孔板等耗材手工操作时的加载与移出，滑台在系统进行人工非自动操作时进行使用；
所述振荡模块(304)用于实现液体的充分混匀和反应，便于培养与高通量的移液操作；基于工艺需求，配置加温(31～90C)或低温孵育(2～8C)功能；
所述孔板夹爪机器人组件(311)用于调度不同种类耗材在各个相关工位之间的转运；
所述液体储槽(310)用于规模化存储工艺液体、管路消毒与清洗液体，储液槽中配置大型容器振荡单元，保持关键工艺液体有效的悬浮状态；
所述废料收集口(308)采用自动翻门结构，保障排出通道与舱内环境的有效隔离。
5.根据权利要求1所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述Z轴减速电机(3062)用于调节整个移液组件的高度，满足不同种类耗材的移液需求，同时提供装Tip头所需要的下压力，保证装枪放入气密性；
所述液面探测电路板(3067)用于标定枪头装上不同规格的TIP头后TIP头底端到液面的垂直距离，向Z轴减速电机(3062)提供高度调整指令，以便于在移液过程中TIP头能够实时跟随液面变化而移动；
所述活塞电机(3065)、丝杆(3066)之间通过丝杆(3066)将电机的旋转转化为活塞安装板(30610)的Z轴运动，提供活塞移液所需的运动行程；
所述活塞杆(3069)及活塞座(3068)中96根活塞杆插在活塞座(3068)中，一端用密封圈密封，另一端与装枪头的气孔相连，通过活塞安装板(30610)带动活塞杆(3069)上下运动，活塞座(3068)内部的腔室内的空气受到压缩或拉伸，从而提供移液所需要所需要的气压差，实现精准移液，也可基于实际的工艺需求，安装不同数量的TIP来实现部分数量孔位的移液；
所述装枪头(30612)和脱枪板(30611)：装枪头(30612)通过特殊的凸起结构与TIP紧密安装，保证移液的气密性，同时移液完成后，活塞安装板(30610)下移推动脱枪板脱枪板(30611)，可以快速的将96个TIP全部脱下。
6.根据权利要求1所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述泵液针头(3034)用于每种液体相互独立，保证无混液的风险，同时针头包含内壁清洗和外壁清洗，保障每次泵液的洁净度；
所述称重传感器(3035)用于保障每次泵液的精度；
所述升降电机模组(3032)提供针头上下移动的动力，保证泵液时不会有液滴溅出，实现泵液机构的上下运动；
所述泵液软管拖链(3033)用于与泵液针头(3034)联动，实现泵液的不同高度。
7.根据权利要求3所述的一种全流程集成化药品研发工作站，其特征在于：所述传送带组件(210)设置有带孔板清洗功能，所述带孔板清洗功能包括升降门：用来实现酒精清洗时的内部空间密闭，防止酒精雾气逸散到舱内引发危险；升降门电机：提供升降门的上下运动所需的动力；齿轮齿条：传递升降门与电机的运动；酒精雾化器：将液态酒精雾化，实现耗材的无死角清洗。
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| CN202211135477.1A Pending CN115494803A (zh) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | 一种全流程集成化药品研发工作站 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115877023A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-03-31 | 南京艾尔普再生医学科技有限公司 | 一种全自动细胞检测专机 |
| CN117025377A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-10 | 瑞阳制药股份有限公司 | 注射剂成品药无菌自动化检验设备及方法 |
-
2022
- 2022-09-19 CN CN202211135477.1A patent/CN115494803A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115877023A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-03-31 | 南京艾尔普再生医学科技有限公司 | 一种全自动细胞检测专机 |
| CN115877023B (zh) * | 2023-02-23 | 2024-02-27 | 南京艾尔普再生医学科技有限公司 | 一种全自动细胞检测专机 |
| CN117025377A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-10 | 瑞阳制药股份有限公司 | 注射剂成品药无菌自动化检验设备及方法 |
| CN117025377B (zh) * | 2023-08-15 | 2024-04-23 | 瑞阳制药股份有限公司 | 注射剂成品药无菌自动化检验设备及方法 |
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