CN218290934U - 一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物制药技术领域，尤其为一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，包括操作台和控制计算机，所述操作台的顶部设置有X‑Y直线电机龙门架，所述X‑Y直线电机龙门架的左侧设置有96通道挑头组件，所述操作台的顶部且在96通道挑头组件的下方设置有挑头灭菌清洗组件，本实用新型旨在提供一种单克隆挑选的自动化智能设备，实现高通量操作的目标，为高通量的提供基本条件，在实现全自动化大规模操作有效替代大规模人员重复劳动的同时，实现海量数据的在线收集，有效提高研发过程中的数据收集、整理、分析、挖掘的综合效能。

Description

一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体为一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备。

背景技术

生物药品、合成生物等应用处在快速发展期，单克隆挑选作为研发与生产的一个重要环节，其应用也越来越广泛，载体细胞、细菌经过培养后，需进行单克隆挑选适合后续工艺持续放大的细胞、细菌，为挑选到合适的目标细菌、细胞，每日需要万级的挑选量，然而人工操作单人每日只能达到百级的挑选量，难以满足高速规模化研发生产的需求，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，因此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，会带来工艺不稳定和复杂化等相关问题，难以形成统一稳定的操作标准。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，包括操作台和控制计算机，所述操作台的顶部设置有X-Y直线电机龙门架，所述X-Y直线电机龙门架的左侧设置有96通道挑头组件，所述操作台的顶部且在 96通道挑头组件的下方设置有挑头灭菌清洗组件，所述X-Y直线电机龙门架的右侧设置有通道移液组件，所述操作台的顶部且通道移液组件的下方设置有摇匀涂布组件，在所述操作台的顶部且在挑头灭菌清洗组件的正面设置有LED孔板拍照器，所述操作台的顶部中心处安装有耗材载架滑台矩阵，所述操作台的顶部且在耗材载架滑台矩阵的两侧均设置有传送带，所述操作台的顶部且在摇匀涂布组件的上方设置有泵液舱，所述操作台的顶部设置有层流进气静压箱，所述操作台的底部安装有排气集气盒体，所述排气集气盒体的底部安装有层流排气静压箱，所述操作台的底部且在层流排气静压箱的左侧设置有液体储存槽，所述操作台的底部且在层流排气静压箱的右侧设置有固态废料收集槽，所述X-Y直线电机龙门架的外壁且在通道移液组件的左侧设置有孔板夹爪机器人；

所述96通道挑头组件包括安装在X-Y直线电机龙门架上的Z轴电机，所述Z轴电机的制成安装有支架，所述支架的内部安装有集装气路开关阀组，所述支架的内部且在集装气路开关阀组的下方设置有气动伸缩组件，所述气动伸缩组件通过挑头连接件与挑头相连接，所述支架的正面从左到右依次安装有距离传感器和摄像头，所述支架的外壁且在集装气路开关阀组的上方设置有分配阀块，所述支架的外壁且在集装气路开关阀组的正面安装有气源控制阀。

作为本实用新型优选的方案，所述挑头灭菌清洗组件包括设置在操作台顶部的挑头烘干槽，所述挑头烘干槽的内壁设置有加热阵列，所述挑头烘干槽的内壁且在靠近加热阵列的位置处安装有冷却风扇，所述挑头烘干槽内壁的底部开设有排风口，所述操作台的顶部且在挑头烘干槽的正面从左至右依次设置第一酒精清洗槽、第二酒精清洗槽以及过氧化氢超声波清洗槽。

作为本实用新型优选的方案，所述摇匀涂布组件包括安装在操作台顶部的驱动电机，所述驱动电机输出轴的顶端安装有凸轮震荡机构，所述凸轮震荡机构的顶部安装有卡紧机构，所述凸轮震荡机构的外壁安装有原位传感器。

作为本实用新型优选的方案，所述排风口通过管道与排气集气盒体相连接，所述加热阵列由多组红外加热管制成，所述加热阵列设置有两组，且两组加热阵列对称设置在挑头烘干槽内壁。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过比人工，可两个数量级以上提高处理通量，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，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，全流程数据收集与存储分析，避免大量手工文案工作。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型基本结构俯视示意图；

图3为本实用新型96通道挑头组件轴侧立体结构示意图；

图4为本实用新型单挑头通道与96通道模组立体结构示意图；

图5为本实用新型单克隆挑选基本流程图；

图6为本实用新型振荡涂布单元立体结构图；

图7为本实用新型振荡涂布工艺流程图；

图8为本实用新型单克隆挑选单元挑头清洗阵列俯视图；

图9为本实用新型单克隆挑选单元挑头清洗烘干槽构成立体结构示意图；

图10为本实用新型挑头清洗基本流程图；

图11为本实用新型设备层流基本原理图；

图12为本实用新型电气系统基本架构图。

图中：1、操作台；2、X、Y直线电机龙门架；3、96通道挑头组件；4、挑头灭菌清洗组件；5、通道移液组件；6、摇匀涂布组件；7、 LED孔板拍照器；8、耗材载架滑台矩阵；9、传送带；10、泵液舱； 11、控制计算机；13、孔板夹爪机器人；101、层流进气静压箱；102、排气集气盒体；103、层流排气静压箱；104、液体储存槽；105、固态废料收集槽；301、Z轴电机；302、支架；303、集装气路开关阀组；304、气动伸缩组件；305、挑头连接件；306、挑头；307、距离传感器；308、摄像头；309、分配阀块；310、气源控制阀；401、挑头烘干槽；402、加热阵列；403、冷却风扇；404、排风口；405、第一酒精清洗槽；406、第二酒精清洗槽；407、过氧化氢超声波清洗槽； 601、驱动电机；602、凸轮震荡机构；603、卡紧机构；604、原位传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述，给出了本实用新型的若干实施例，但是，本实用新型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实用新型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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型，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1-12，本实用新型提供一种技术方案：

一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，包括操作台1和控制计算机11，操作台1的顶部设置有X-Y直线电机龙门架2，X-Y直线电机龙门架2的左侧设置有96通道挑头组件3，操作台1的顶部且在96通道挑头组件3的下方设置有挑头灭菌清洗组件4，X-Y直线电机龙门架2的右侧设置有通道移液组件5，操作台1的顶部且通道移液组件5的下方设置有摇匀涂布组件6，在操作台1的顶部且在挑头灭菌清洗组件4的正面设置有LED孔板拍照器7，操作台1的顶部中心处安装有耗材载架滑台矩阵8，操作台1的顶部且在耗材载架滑台矩阵8的两侧均设置有传送带9，操作台1的顶部且在摇匀涂布组件 6的上方设置有泵液舱10，操作台1的顶部设置有层流进气静压箱 101，操作台1的底部安装有排气集气盒体102，排气集气盒体102 的底部安装有层流排气静压箱103，操作台1的底部且在层流排气静压箱103的左侧设置有液体储存槽104，操作台1的底部且在层流排气静压箱103的右侧设置有固态废料收集槽105，X-Y直线电机龙门架2的外壁且在通道移液组件5的左侧设置有孔板夹爪机器人13；

96通道挑头组件3包括安装在X-Y直线电机龙门架2上的Z轴电机301，Z轴电机301的制成安装有支架302，支架302的内部安装有集装气路开关阀组303，支架302的内部且在集装气路开关阀组 303的下方设置有气动伸缩组件304，气动伸缩组件304通过挑头连接件305与挑头306相连接，支架302的正面从左到右依次安装有距离传感器307和摄像头308，支架302的外壁且在集装气路开关阀组 303的上方设置有分配阀块309，支架302的外壁且在集装气路开关阀组303的正面安装有气源控制阀310。

进一步的，挑头灭菌清洗组件4包括设置在操作台1顶部的挑头烘干槽401，挑头烘干槽401的内壁设置有加热阵列402，挑头烘干槽401的内壁且在靠近加热阵列402的位置处安装有冷却风扇403，挑头烘干槽401内壁的底部开设有排风口404，操作台1的顶部且在挑头烘干槽401的正面从左至右依次设置第一酒精清洗槽405、第二酒精清洗槽406以及过氧化氢超声波清洗槽407。

进一步的，摇匀涂布组件6包括安装在操作台1顶部的驱动电机 601，驱动电机601输出轴的顶端安装有凸轮震荡机构602，凸轮震荡机构602的顶部安装有卡紧机构603，凸轮震荡机构602的外壁安装有原位传感器604。

进一步的，排风口404通过管道与排气集气盒体102相连接，加热阵列402由多组红外加热管制成，加热阵列402设置有两组，且两组加热阵列402对称设置在挑头烘干槽401内壁。

本实用新型工作流程：首先X-Y直线电机龙门架2将96通道挑头组件3转运至目标孔板位，完成初步瞄准，X-Y直线电机龙门架2 继续带动96通道挑头组件3移动，距离传感器307完成挑选板的平面度扫描并标定高度距离，同时摄像头308进行实时图片拍摄，完成目标细菌或细胞实时位置计算，控制计算机11完成挑选顺序排程，接着选择目标细菌或细胞位置，X-Y直线电机龙门架2运动到精确瞄准位，摄像头308快速确认位置，Z轴电机301微动调节，匹配挑选位局部高度，集装气路开关阀组303中的单通道气阀运动，完成单通道挑头306上下运动，实现挑选操作，选择下一个单克隆挑选目标，重复上一个步骤地操作，直到96孔板完成整板单克隆挑选产物洗脱；

涂布用琼脂板转运到摇匀涂布组件6内，96通道挑头组件3将工艺液体加注到琼脂板各个孔位中，驱动电机601基于设定转速，通过凸轮震荡机构602带动琼脂板发生震荡，实现工艺液体在琼脂板表面的均匀涂布，96通道挑头组件3将细菌或细胞溶液加注到琼脂板表面，驱动电机601基于设定转速，通过凸轮震荡机构602带动琼脂板发生震荡，实现细菌或细胞溶液在琼脂板表面的均匀涂布；

挑头306依次送入过氧化氢超声波清洗槽407、第二酒精清洗槽 406以及第一酒精清洗槽405中进行循环清洗，循环清洗结束后，将挑头306送入挑头烘干槽401进行热源照射烘干，冷却风扇403对挑头306进行冷却。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，包括操作台(1)和控制计算机(11)，其特征在于：所述操作台(1)的顶部设置有X-Y直线电机龙门架(2)，所述X-Y直线电机龙门架(2)的左侧设置有96通道挑头组件(3)，所述操作台(1)的顶部且在96通道挑头组件(3)的下方设置有挑头灭菌清洗组件(4)，所述X-Y直线电机龙门架(2)的右侧设置有通道移液组件(5)，所述操作台(1)的顶部且通道移液组件(5)的下方设置有摇匀涂布组件(6)，在所述操作台(1)的顶部且在挑头灭菌清洗组件(4)的正面设置有LED孔板拍照器(7)，所述操作台(1)的顶部中心处安装有耗材载架滑台矩阵(8)，所述操作台(1)的顶部且在耗材载架滑台矩阵(8)的两侧均设置有传送带(9)，所述操作台(1)的顶部且在摇匀涂布组件(6)的上方设置有泵液舱(10)，所述操作台(1)的顶部设置有层流进气静压箱(101)，所述操作台(1)的底部安装有排气集气盒体(102)，所述排气集气盒体(102)的底部安装有层流排气静压箱(103)，所述操作台(1)的底部且在层流排气静压箱(103)的左侧设置有液体储存槽(104)，所述操作台(1)的底部且在层流排气静压箱(103)的右侧设置有固态废料收集槽(105)，所述X-Y直线电机龙门架(2)的外壁且在通道移液组件(5)的左侧设置有孔板夹爪机器人(13)；

所述96通道挑头组件(3)包括安装在X-Y直线电机龙门架(2)上的Z轴电机(301)，所述Z轴电机(301)的制成安装有支架(302)，所述支架(302)的内部安装有集装气路开关阀组(303)，所述支架(302)的内部且在集装气路开关阀组(303)的下方设置有气动伸缩组件(304)，所述气动伸缩组件(304)通过挑头连接件(305)与挑头(306)相连接，所述支架(302)的正面从左到右依次安装有距离传感器(307)和摄像头(308)，所述支架(302)的外壁且在集装气路开关阀组(303)的上方设置有分配阀块(309)，所述支架(302)的外壁且在集装气路开关阀组(303)的正面安装有气源控制阀(310)。

2.根据权利要求1所述的一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，其特征在于：所述挑头灭菌清洗组件(4)包括设置在操作台(1)顶部的挑头烘干槽(401)，所述挑头烘干槽(401)的内壁设置有加热阵列(402)，所述挑头烘干槽(401)的内壁且在靠近加热阵列(402)的位置处安装有冷却风扇(403)，所述挑头烘干槽(401)内壁的底部开设有排风口(404)，所述操作台(1)的顶部且在挑头烘干槽(401)的正面从左至右依次设置第一酒精清洗槽(405)、第二酒精清洗槽(406)以及过氧化氢超声波清洗槽(407)。

3.根据权利要求1所述的一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，其特征在于：所述摇匀涂布组件(6)包括安装在操作台(1)顶部的驱动电机(601)，所述驱动电机(601)输出轴的顶端安装有凸轮震荡机构(602)，所述凸轮震荡机构(602)的顶部安装有卡紧机构(603)，所述凸轮震荡机构(602)的外壁安装有原位传感器(604)。

4.根据权利要求2所述的一种高通量用于单克隆挑选的自动化设备，其特征在于：所述排风口(404)通过管道与排气集气盒体(102)相连接，所述加热阵列(402)由多组红外加热管制成，所述加热阵列(402)设置有两组，且两组加热阵列(402)对称设置在挑头烘干槽(401)内壁。

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