具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-21，本发明实施例提供了一种生物组织生产系统，包括：功能模块组，所述功能模块组包括相互连接并连通设置的至少一个培养操作模块100、至少一个培养模块200、至少一个程序降温模块300以及至少一个耗材管理模块400。

所述培养操作模块100为功能模块组的主要动作部分，模拟人工进行各类操作，所述培养模块200为细胞生长分化的场所，所述程序降温模块300将温度按预设速率降至预设温度并维持一段时间，耗材管理模块400是固体消耗品进入所述功能模块组的唯一窗口，是功能模块组固体耗材的仓库，功能模块组具有较完整的自动化操作条件及能力，能够根据细胞输出的状态进行冷冻或培养，且能持续供应耗材，使得功能模块组能较好的封闭独立作业，生产效率高，降低细胞培养过程中人员的参与度，减少生产中对人员操作水平和经验的依赖，功能模块组的数量可设为多个，在各功能模块组中各模块的数量可以根据需要设置，并根据应用需求自由组合各模块，有极强的灵活性和扩展性，满足复杂的细胞生产需求。

各模块均设有壳体500，各壳体500的侧面设有固定接口910以及控制接口900，各模块通过固定接口910相互机械连接，所述控制接口900随着所述固定接口910结合或分离，所述的控制接口900用于电性连接各个模块的控制线路，所述固定接口910可采用螺钉锁合、销钉和销孔锁合、电磁锁的锁合、气锁锁合等方式。

所述培养操作模块100，包括用于接种细胞株的培养存储机构、对冻存的所述培养存储机构进行解冻和开盖的解冻开盖装置120，安设有离心管110的耗材存储装置150，用于夹持所述离心管110和/或所述培养存储机构的夹移装置，以及用于试剂处理并转移的液体处理装置160。所述培养存储机构可为冻存组件、培养瓶、离心管或冻存样本等。

需要说明的是，所述夹移装置可用于夹持离心管110、培养存储机构等，所述培养存储机构可以在生产过程中由外部传送至壳体500内部，也可以生产前设置于壳体500内部，所述培养存储机构待扩增的细胞株可以为接种至培养瓶30的贴壁细胞，也可以为冻存管22内处于冷冻状态的细胞，新的培养存储机构为空的培养瓶30，且由夹移装置从耗材存储装置150上获取，培养存储机构进出所述生物组织生产系统可由夹移装置完成，当然也可以设置其他传送机构。

可以理解的是，如图4-11所示，安装所述培养操作模块100的壳体500上还具有机械臂41，机械臂41与所述夹持机构50共同作用，能够较好的代替人工进行多种操作，提高作业效率，并利用载物架410存储需用的离心管110等耗材，避免发生因耗材匮乏终止操作进行的问题，并能够减少细胞培养过程中人员的参与度，提高生产自动化。

其中，所述夹移装置包括用于夹持所述离心管110和/或所述培养存储机构的夹持机构50，所述夹持机构50包括第一驱动件51，以及固定于所述第一驱动件51上的多个夹持组52，各所述夹持组52夹设于所述离心管110或所述培养存储机构的外表面上，各所述夹持组52包括沿所述第一驱动件51侧面呈环绕设置的多个夹持部53，可以理解的，培养操作模块100与其他模块间进行物品转移时可通过夹持机构50，如图5-6所示，所述第一驱动件51驱动所述夹持组52，使得各夹持组52中的夹持部53相向或相背运动，实现夹持组52的张开或闭合，所述夹持组52的数量、尺寸及形状等可根据需要进行调整，每个所述夹持组52可以夹持离心管110或培养瓶30或冻存管22等。

在其中一实施例中，当待扩增的细胞株为冷冻管内处于冷冻状态的细胞时，为了实现对进入功能模块组的冻存管22进行夹持转移，所述培养存储机构包括冻存组件20，所述冻存组件20包括冻存壳21以及安装于所述冻存壳21内的冻存管22，所述夹移装置还包括批量抓取机构60，所述批量抓取机构60包括基壳61，铰接于所述基壳61上的抓件62，以及安装于所述基壳61底面的抓管件63。可以理解的是，冻存壳21内可以存放一个或多个所述冻存管22，如图7-8所示，由于抓件62与所述基壳61铰接，抓件62可相对基壳61转动，不仅实现将所述冻存壳21夹持或松开，还能够适配夹持不同大小的冻存壳21，所述抓件62可通过夹紧旋转所述冻存壳21中的上盖，将所述冻存壳21打开，需要转移冻存壳21内的冻存管22时，在机械臂41的作用下，抓管件63与冻存管22过盈配合的方式实现固定，将固定于所述抓管件63上冻存管22转移至目标位置，抓管件63的数量、位置与所述冻存管22的数量、位置相对应。

其中，为了将固定于抓管件63上的冻存管22取下，所述批量抓取机构60还包括设置于所述基壳61远离所述抓管件63一侧的气缸64，与所述气缸64输出端固接且安装于所述基壳61内的移动件，以及固定于所述移动件远离所述气缸64一侧且穿设于所述抓管件63内的推件，所述气缸64用于驱动所述移动件相对基壳61进行上下运动。

为了对冻存组件20中的冷冻管进行解冻，所述培养操作模块100包括解冻开盖装置120为了安设离心管110等耗材，如图9-10所示，所述耗材存储装置150还包括载架151，所述载架151上且用于转移液体的移液枪头111，所述夹移装置还包括移液机构70，所述移液机构70与所述移液枪头111配合，可用于转移培养瓶30、冻存管22、离心管110内的细胞液等细胞培养过程中的液体转移。需要说明的是，在移液机构70以及移液枪头111共同作用下，经过反复吹打离心管110可以使经过离心后的细胞液成为细胞悬液，或反复吹打培养瓶30中的经过消化酶消化后的贴壁细胞成为细胞悬液；当然，还可以通过夹持机构50与机械臂41的共同作用，将离心管110以及培养瓶30中的细胞摇晃为细胞悬液。

在其中一实施例中，所述培养存储机构还包括接种有细胞的培养瓶30，所述培养操作模块100还包括将试剂转移至所述培养瓶30或所述离心管110内的液体处理装置160，如图11所示，所述液体处理装置160包括移液管路161，均安装于所述移液管路161上的加热组件162和泵体163，以及与所述移液管路161一端连通设置的加样件164，所述移液管路161另一端与所述培养瓶30或所述离心管110连通设置。所述加样件164为待转移液体的储存载体，可以是任意容积和形状的瓶子，移液管路161用于将液体从加样件164转移至培养瓶30或所述离心管110内的通道，在泵体163的作用下，加样件164中的液体通过移液管路161转移至加热组件162内，经加热组件162加热后转移至培养瓶30或所述离心管110内。

需要说明的是，所述液体处理装置160用于对冰箱170中保存的生物试剂或其它位置的生物试剂进入离心管110或培养存储机构之前的加热，加热组件162用于将液体恢复至常温，加热组件162加热的方式包括但不限于水浴加热、油浴加热、金属浴加热、热气流加热等。

在其他实施例中，所述培养操作模块100还可以设置用于实时观测细胞培养情况的显微镜171，用于细胞悬液中颗粒物分离的离心机172，用于实验试剂低温保存的冰箱170，用于存放夹移装置的夹移安装库，处理液体和固体废弃物的装置。

所述培养模块200，包括培养盒体、传感器组件201、导气管一202与导气管二203，所述培养盒体形成有培养空腔204以及与所述培养空腔204间隔设置的容纳腔一205，所述传感器组件201设置于所述容纳腔一205内，所述导气管一202穿设于所述培养盒体的侧壁内，所述导气管一202的一端连通于所述培养空腔204，另一端连通于所述容纳腔一205，所述导气管二203的一端连通于所述容纳腔一205，另一端连通于所述培养空腔204。

可以理解的是，如图12-13所示，当需要将分装好的细胞液进行培养时，将培养存储机构转移至培养模块200内，所述培养空腔204内的气体可经由导气管一202流动至容纳腔一205内，传感器组件201检测位于容纳腔一205内的气体以实时获得相应的温度、湿度、二氧化碳浓度等信息，之后流入容纳腔一205内的气体经由导气管二203回流至设有培养存储机构的培养空腔204内，如此设置，由于传感器组件201外置在导气管道内，从而在对培养空腔204内部进行高温灭菌的过程，可有效保护传感器组件201，避免传感器组件201因长期承受高温而出现损坏，使得细胞培养作业更好的进行。作为优选，所述传感器组件201可以为：温度传感器、湿度传感器及二氧化碳传感器，分别用于检测培养空腔204内气体的温度、湿度及二氧化碳浓度。

在其他实施例中，为了实现安设有培养模块200的壳体500内部的培养瓶30的移入与取出操作，所述培养盒体上设有用于启闭的自动门220，以及设置于所述壳体500内的机械手230，所述机械手230与培养盒体间隔设置，如此设置，机械手230将培养存储机构移入至培养空腔204内或者由培养空腔204内取出，且机械手230还能用于将培养瓶30从培养模块200内转入或转出，有利于各模块间物品的转移，同时自动门220组件起到隔离培养空腔204与机械手230的作用，能够在对培养空腔204内部进行高温灭菌的过程中有效保护机械手230。

在其中一实施例中，所述程序降温模块300，包括程序降温机构310，所述程序降温机构310包括至少两个温度不同的恒温冷冻块311、至少两个导温块312以及固定各所述导温块312的循环机构330，各所述恒温冷冻块311同一侧形成有制冷面，各所述导温块312形成有用于容置所述培养存储机构的降温井313，任一所述导温块312与任一所述制冷面相贴合并能够相对移动。

可以理解的是，如图14-16所示，当需要将分装好的细胞液进行降温时，将培养存储机构转至所述程序降温模块300内，任一导温块312能够由其中一个恒温冷冻块311的制冷面移动至另一恒温冷冻块311的制冷面上，使得导温块312能够从制冷面获取能量来达到降温效果，各个导温块312均固定连接在循环机构330上，循环机构330能够相对于恒温冷冻块311进行转动，当循环机构330被驱动时，导温块312与循环机构330同步进行循环运动，一个导温块312可由其中一个恒温冷冻块311的制冷面移动至相邻的恒温冷冻块311的制冷面上，如此设置，可以实现阶梯降温至-80℃，同时也便于添加具有细胞悬液的培养存储机构。

在其中一实施例中，上述程序降温模块300除了可通过程序降温机构310实现阶梯式降温之外，还可通过超低温存储机构320实现对冻存管22内的细胞悬液进行-196℃下的超低温保存，所述程序降温模块300还包括用于对所述程序降温机构310中的细胞液进行长期保存的超低温存储机构320，所述超低温存储机构320包括：存储架321，连接于存储架321上的抬升机构322，与所述抬升机构322连接设置的冷冻仓323，以及固定装设于所述冷冻仓323外表面上的制冷件324。

可以理解的是，如图17所示，存储架321用于存储冻存管22，抬升机构322能够带动存储架321进行移动，抬升机构322上升或下降的过程中能够将存储架321移入或移出冷冻仓323内，制冷件324能够起到对冷冻仓323进行制冷的效果，使其冷冻仓323的内部温度始终维持在-196℃，进而能够将-80℃的冻存管22降温至-196℃。需要说明的，抬升机构322可以为气压缸、液压缸、电推杆、传送导轨441等任意可用于位置转移的运动部件，制冷件324的工作原理包括但不限于半导体制冷片降温、液氮缓慢蒸发吸热降温、热机的热交换制冷等。

在其他实施例中，为了使物料在程序降温模块300内部转运或转运至其他模块，在设有程序降温模块300的壳体500内还可安设转运机构340，该转运机构340可横向或纵向移动。

所述耗材管理模块400，包括用于设置耗材的载物架410，用于转移所述耗材的夹持组件420，以及识别机构，所述识别机构包括朝向所述载物架410设置的用于检测所述载物架410上设置所述耗材的位置的第一传感器431，设置于所述夹持组件420上用于识别所述耗材类型的识别件。

需要说明的是，所述载物架410可根据需要设置多个，载物架410可设为旋转或静止等，旋转时，可由电机驱动；所述耗材包括离心管110、移液枪头111及一次性计数板等培养过程中待用物品；所述识别件可以为扫码头，用于扫描耗材上的二维码或一维码；所述夹持组件420可将耗材由载物架410转出耗材管理模块400，将耗材调配至耗材存储装置150上，也可以由除耗材管理模块400外的其他模块转至载物架410上。

可以理解的是，将需用的所述耗材安设于所述耗材管理模块400内，由所述耗材管理模块400将所述耗材调配至所述耗材存储装置150上，如图18-19所示，通过载物架410存储耗材，能持续为耗材存储装置150供应，由所述夹持组件420及识别机构实现耗材的自动化分配转移，还具有辅助耗材识别管理的功能，当需要调配一类型的耗材时，由第一传感器431及识别件将需用的耗材从载物架410上识别出，并由夹持件将对应耗材转移至目标位置，由于载物架410上设有耗材，无需在需要时临时配制，较好的避免出现耗材不足的情况，能够有效保证细胞培养的正常进行，同时第一传感器431、识别件以及夹持组件420的共同作用，提高了耗材配制的正确率，减少因人员配制出现差错而增加的操作时间，大大节省了耗材配制的时间。

在其中一实施例中，所述生物组织生产系统包括环境控制机构600以及多个壳体500，所述功能模块组设有多个，各所述壳体500内一一对应安设各模块，所述环境控制机构600包括安装于所述壳体500顶部的调控盒601，安装于所述调控盒601内且与外部连通设置的第一初效过滤器602，安装于所述调控盒601内的第一离心风机603，与所述壳体500内部连通设置的第一高效过滤器604，以及安装于所述调控盒601上的第一传感器组605。可以理解的是，如图20所示，能够实时调控各壳体500内部的工作环境，外部的空气经第一初效过滤器602初步过滤之后进入到调控盒601内，第一离心风机603运行时能够形成风流以带动空气流动，为空气循环提供驱动力，调控盒601内部的气体能够在第一离心风机603的带动下经第一高效过滤器604进行二次过滤之后流动至壳体500内部；第一高效过滤器604的设置能够有效提高进入至所述壳体500内部的空气的洁净度，另一方面也能够在第一离心风机603的作用下使得空气形成自上而下的平行气流。

为了便于对调控盒601内的气体进行恒温恒湿调控，该调控盒601内部装设有第一温湿度控制器606，为了对壳体500的内部环境进行消毒灭菌处理，该调控盒601内部装设有第一灭菌执行器607，外部的空气可经第一初效过滤器602初次过滤之后进入至调控盒601内部，第一温湿度控制器606对过滤后的空气进行恒温恒湿处理，第一灭菌执行器607能够快速产生臭氧气体或氧化氢蒸汽，以在需要对所述壳体500内部进行消毒灭菌时随恒温恒湿处理后的空气相混合并经第一高效过滤器604二次过滤之后流动至壳体500内部。

第一传感器组605能够实时监测壳体500内部的环境状态，第一传感器组605至少部分伸入至壳体500内部，以便于实时测定壳体500内部环境状态的同时反馈至第一温湿度控制器606处，以保证对壳体500内部环境控制的准确性。作为优选，该第一传感器组605可选之风速传感器、湿度传感器、温度传感器、臭氧浓度传感器、过氧化氢浓度传感器中的一种或多种。

在其中一实施例中，所述生物组织生产系统还包括与所述功能模块组电性连接的操控模块700，所述操控模块700包括定位柱701，固定于所述固定柱上的电控柜702，转动设置于所述定位柱701上的扭力轴704，以及与扭力轴704固接的操控面板703，可以理解的，如图21所示，所述操控模块700可通过设置于定位柱701上的固定接口910与所述功能模块组机械连接，所述操控模块700可通过所述控制接口900与所述功能模块组电性连接，电控柜702用于控制所述生物组织生产系统的运行，所述的操控面板703是用户交互的界面，所述的操控面板703具有触控屏705、报警器706、信号灯707、急停开关708，可参阅现有技术，所述扭力轴704使操控面板703相对于定位柱701自由旋转，调整使用角度。

需要说明的是，所述培养操作模块100以及所述培养模块200由各自内部的控制器控制运行，所述培养操作模块100或所述培养模块200内的控制器还可以控制其他模块，也可以由所述操控模块700统一管理运行。

在其中一实施例中，所述生物组织生产系统还包括外置环境控制模块800，如图1所示，所述外置环境控制模块800包括风壳801、分隔板802、第二初效过滤器803、第二离心风机804、第二温湿度控制器805、第二灭菌执行器806、第二传感器组807、送风管道808以及第二高效过滤器809，所述分隔板802将风壳801分隔为上方的风压仓和下方的进气仓；所述第二初效过滤器803垂直安装在风壳801的侧面，所述的第二传感器组807位于压力腔通向送风管道808的位置，用于测定设备内部的环境，并实时反馈给外置环境控制模块800，保证对生物组织生产系统内部环境控制的准确性，所述的送风管道808连接压力腔和各个模块，并通过送风管道808将经过外置环境控制模块800处理过的洁净高压气流输送到各个模块，所述的第二高效过滤器809位于送风管道808到达各个模块的末端和顶部，即由送风管道808输送到各个模块的洁净高压气流最后经过第二高效过滤器809的过滤，形成符合洁净度要求的垂直向下的平行气流。

需要说明的是，第二离心风机804、所述第二初效过滤器803、第二温湿度控制器805以及第二灭菌执行器806的工作原理可参阅上述环境控制机构600；所述外置环境控制模块800为所述生物组织生产系统额外设置的，能与所述培养操作模块100、所述培养模块200、程序降温模块300以及耗材管理模块400配合使用，能够实现各模块内置的环境控制的全部功能。

综上所述，本发明实施例，根据细胞的培养条件将至少一个培养操作模块100、至少一个培养模块200、至少一个程序降温模块300以及至少一个耗材管理模块400，通过固定接口910以及控制接口900相互连接，另外，可根据实际需要加装外置环境控制模块800，配合各模块中的环境控制机构600，对对应各模块内进行消毒灭菌，消毒完成后，由环境控制机构600对对应各模块内进行温湿度调控；或可由外置环境控制模块800进行灭菌及温湿度调控作业，根据所需培养的细胞类型和预计的产出细胞量在操控模块700中设定好运行逻辑和运行程序，在生物组织生产系统运行过程中由耗材管理模块400供应所需的各种耗材。

本发明还提供了一种生物组织生产系统的生产方法，用于所述的生物组织生产系统，该生物组织生产系统请继续参阅图1-21，该生物组织生产系统的生产方法包括以下步骤：

判断待扩增细胞为培养瓶30中的贴壁细胞还是冻存管22内冷冻状态下的细胞，若为贴壁细胞，则由显微镜171判断培养瓶30中贴壁细胞的生长状态是否符合传代需求，若符合，则进行传代操作，夹持机构50将培养瓶30中废弃的培养基倾倒至液体废弃物的装置内，夹持机构50再将培养瓶30转移至液体处理装置160处，将冰箱170内经液体处理装置160恢复至常温的消化酶加注至所述培养瓶30中，将加注有消化酶的培养瓶30通过所述夹持机构50及所述机械手230共同作用转移至所述培养模块200内孵育预设时间，然后移出培养箱，再由夹持机构50将培养瓶30转移至液体处理装置160处，将冰箱170内经液体处理装置160恢复至常温的培养基加注至所述培养瓶30中，用于终止消化酶的作用，通过移液机构70与耗材存储装置150上获取的移液枪头111的吸吐作用，或夹持机构50的摇晃，使得培养瓶30中经过消化酶消化后的细胞脱离壁面，形成细胞悬液，培养操作过程中使用过的耗材倾倒至固体废弃物的装置内。

或将培养存储机构中的细胞液转移至离心管110内，夹持机构50将离心管110转移至离心机172上进行离心处理，得到离心细胞液；将所述离心细胞液的上清液倾倒至液体废弃物的装置内，所述夹持机构50再将离心管110移至液体处理装置160上，将冰箱170内经液体处理装置160恢复至常温的培养基加注至离心管110中，通过移液机构70与移液枪头111的吸吐作用，或夹持机构50的摇晃，使离心管110内得到细胞悬液，检测得出所述细胞悬液的密度值，检测密度值可通过移液枪头111从离心管110中移取预设量的细胞悬液至计数器(可参阅现有技术)中，由计数器检测并记录细胞悬液的密度值，培养操作过程中使用过的耗材倾倒至固体废弃物的装置内。

判断细胞需输出的预设状态，若需输出贴壁细胞，根据所述密度值将离心管110内的细胞悬液接种至多个新的培养瓶30中，并由液体处理装置160在所述培养瓶30中加注培养基，通过夹持机构50及机械手230将所述培养瓶30转移至所述培养模块200内培养，每经过一个预设时间后，由培养操作模块100中显微镜171判断培养瓶30中细胞的生长状态是否符合传代需求，若符合传代要求，则将所述贴壁细胞经培养操作模块100转至所述生物组织生产系统外；若需输出的预设状态为冷冻状态下的细胞，则在上述步骤倾倒离心细胞液上清液后，经液体处理装置160在离心管110内加注冻存液，通过移液机构70与移液枪头111的吸吐作用，使离心管110内形成细胞悬液，检测得出细胞悬液的密度值，可参阅上述检测操作，根据所述密度值将离心管110内的细胞悬液接种至多个新的冻存管22内，通过批量抓取机构60及转运机构340共同作用将所述冻存管22转至程序降温模块300中进行降温，经过预设时间后，将所述冻存管22经培养操作模块100转至所述生物组织生产系统外，冻存管22转至生物组织生产系统外可由批量抓取机构60转移，或保存在超低温存储机构320的冷冻仓323。

若待扩增细胞为冻存管22内冷冻状态下的细胞，由批量抓取机构60将冻存管22转移至解冻开盖装置120，对冻存管22进行解冻并开盖，夹持机构50从耗材存储装置150中取出离心管110，可通过移液机构70及移液枪头111将冻存管22中的细胞株转移至所述离心管110内，经过离心机172离心处理，得到离心细胞液；得到离心管110的细胞悬液，及检测并记录细胞悬液的密度值，可参阅上述待扩增为贴壁细胞的操作过程，判断细胞需输出的预设状态，输出冷冻状态下的细胞，或贴壁细胞可参阅上述步骤。

需要说明的是，若待扩增贴壁细胞不符合传代需求，则直接将接种有待扩增细胞株的培养瓶30送入培养模块200内继续培养，培养瓶30在培养过程中，每经过一个预设时间后，由显微镜171判断培养瓶30中细胞是否符合传代需求的同时也显示培养基是否需要更换，若需要更换，则夹持机构50将培养瓶30中废弃的培养基倾倒至液体废弃物的装置内，再将培养瓶30转移至液体处理装置160处，将冰箱170内经液体处理装置160恢复至常温的培养基加注至所述培养瓶30中，培养操作过程中使用过的耗材倾倒至固体废弃物的装置内。

其中，所述生物组织生产系统的生产方法还包括得到所述离心细胞液之前将各所述功能模块组进行组合，并将待使用的耗材安设于所述耗材管理模块400内，由所述耗材管理模块400将所述耗材调配至所述耗材存储装置150上，所述耗材管理模块400可持续为生物组织生产系统供应耗材。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。