一种智能化集菌系统

文档序号:149340 发布日期:2021-10-26 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种智能化集菌系统 (Intelligent bacteria collecting system ) 是由 黄雪峰 李盛姬 龚友平 徐江荣 于 2021-06-29 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种智能化集菌系统。本发明开瓶模块和蠕动泵模块相对设置,在开瓶模块和蠕动泵模块中间设置有导轨,托盘模块放置在导轨上;机械手模块、蠕动泵模块固定在输液操作平台上。控制输液模块放置在托盘模块上,能够通过机械手模块移动至输液操作平台上并固定。本发明代替了传统的人工集菌过程,使集菌过程更加快速,同时降低了因人工检测操作过程中的可能存在的二次污染,提高了集菌检测的准确性,提高了工作效率。自动化程度高,在集菌过程中,无需人工操作,完成整个集菌的过程。适应性程度高,能够实现多种试液瓶样品的集菌检测。(The invention relates to an intelligent bacterium collecting system. The bottle opening module and the peristaltic pump module are arranged oppositely, a guide rail is arranged between the bottle opening module and the peristaltic pump module, and the tray module is placed on the guide rail; the manipulator module and the peristaltic pump module are fixed on the infusion operation platform. The control infusion module is placed on the tray module, and can be moved to the infusion operation platform through the manipulator module and fixed. The invention replaces the traditional manual bacteria collection process, so that the bacteria collection process is faster, the possible secondary pollution in the manual detection operation process is reduced, the bacteria collection detection accuracy is improved, and the working efficiency is improved. The automation degree is high, and the whole bacteria collecting process is completed without manual operation in the bacteria collecting process. The adaptability degree is high, and the bacteria collection detection of various test solution bottle samples can be realized.)

一种智能化集菌系统

技术领域

本发明属于无菌检查系统智能化技术领域,涉及一种面向不同供试品种类、不同包装规格供试品的智能化集菌系统。

背景技术

无菌检查作为食品药品质量控制的关键,是企业和监管机构对合格产品检验的重要项目,在最新的2011年版的《药品生产质量管理规范(2010年修订)》(GMP)、2015年版《中华人民共和国药典》(简称《中国药典》)以及美国药典USP31-NF26无菌检查法《71》中都提出了明确的要求。供试品的无菌检查可以使用薄膜过滤法和直接接种法。通常,供试品的无菌检查使用膜过滤法来检测,如果膜过滤技术不适合时,则使用培养基直接接种法。薄膜过滤法一般应采用封闭式的含微孔滤膜的过滤器,无菌检查用的滤膜孔径应不大于0.45μm,推荐直径约为50mm。在使用薄膜过滤法时可根据情况进行稀释和冲洗,最后使用培养基进行培养观察14天来判断供试品是否受污染。由于供试品的差异,其稀释量、冲洗量以及加入的培养基种类均不同,因此无菌检查装置需适应供试品差异的变化。典型的供试品包括:水溶液供试品、水溶性固体供试品、非水溶性供试品、可溶于十四烷酸异丙酯的裔剂和黏性油剂供试品、无菌气(喷)雾剂供试品、装有药物的注射器供试品、具有导管的医疗器具(输血、输液袋等)供试品等。同时,对供试品的检验数量和检验量也做出了明确的规定。

当前,无菌检查所涉及的集菌操作均依赖于手工操作,自动化、集成化和智能化水平低,无菌检查效率低;集菌操作、清洗等关键过程受人员影响的因素较大,也会因不同人员操作而带来无菌检查结果与效率的显著差异。在现有的无菌检测过程中,面临着多样品种类、多规格样品包装、多流程过程分析、非连续性操作、低集菌分析效率的问题,因此需要发明智能化的集菌操作系统和方法来解决。

发明内容

本发明的目的就是提供一种智能化集菌系统。

本发明包括导轨、托盘模块、机械手模块、蠕动泵模块、翻转机构模块和控制输液模块;所述的托盘模块放置在导轨上,在托盘模块的一侧设置有蠕动泵模块,托盘模块的另一侧设置有托盘定位装置;机械手模块、蠕动泵模块固定在输液操作平台上;输液操作平台上设置有出液装置;控制输液模块放置在托盘模块上,通过机械手模块移动至输液操作平台上并固定;

所述的托盘模块包括托盘、润膜清洗液瓶、培养基瓶、供试品、容器适配转换件和放置在托盘上的控制输液模块;托盘用于放置其余物品,润膜清洗液瓶用于控制输液模块内清洗培养瓶;容器适配转换件用于放置培养基瓶,便于翻转机构抓取;控制输液模块用于培养瓶的输液与集菌;

所述的控制输液模块包括第一软管安装组件、第一针头、固定托板、固定压管座、水平式夹钳、培养器工装、夹管卡、动刃刀和培养瓶;固定托板对所有部件起到固定和支撑作用;第一软管安装组件包括软管卡和单根/多根输液管,单根/多根输液管固定在软管卡上,每根输液管的一端通过管路与第一针头连接,输液管的另一端依次通过一个水平式夹钳、一个夹管卡、一个动刃刀接一个培养瓶进液口;培养瓶放置在培养器工装内,培养器工装顶部设置有帽塞固定组件、夹管卡和动刃刀,培养器工装底部固定托板上设置瓶下管道截止组件;动刃刀的一侧连接拉力弹簧;培养瓶顶部开有输液管安装孔、上帽塞,培养瓶底部设置有瓶下管道,培养瓶内部设置有滤网;培养瓶中的液体通过瓶下管道排出至出液装置;帽塞固定组件与上帽塞相对设置,帽塞固定组件能带动上帽塞相对培养器工装垂直运动;瓶下管道与瓶下管道截止组件内下帽塞相对设置,瓶下管道截止组件能带动下帽塞垂直运动;

所述的蠕动泵模块包括第一蠕动泵和第二蠕动泵,每个蠕动泵上均设置有软管安装组件安装槽;翻转机构模块包括第一翻转机构和第二翻转机构;第一翻转机构设置第一蠕动泵的一侧,第二翻转机构设置第二蠕动泵的一侧;第一翻转机构和第一蠕动泵、第二翻转机构和第二蠕动泵分别设置在机械手模块的两侧;

所述的容器适配转换件上设置有第一仿瓶头,第一软管安装组件上设置有第二仿瓶头,第一针头上设置有第三仿瓶头,固定压管座设置有第四仿瓶头,帽塞固定组件上设置有第五仿瓶头,瓶下管道截止组件上设置有第六仿瓶头.

本发明还包括与蠕动泵模块相对设置的开瓶模块;所述的托盘模块还包括过渡瓶、多联针针头工装、落料槽、第二针头和第二软管安装组件,第二软管安装组件包括软管卡和单根/多根输液管,单根/多根输液管固定在软管卡上,每根输液管的一端通过管路与第二针头连接,输液管的另一端与多联针针头工装出液口连接;输液管数量与多联针针头工装出液口个数相同,多联针针头工装上设置第七仿瓶头;开瓶模块内设置有针头安装板,落料槽用于放置开瓶模块开瓶后产生的瓶头废料。

所述的过渡瓶内可以装有溶解液。

所述的开瓶模块包括直线模组、开瓶升降气缸、抽液升降气缸、瓶头嵌套板、折断板、顶盖板、顶盖气缸、开瓶折断气缸、针头安装板、顶销气缸;开瓶升降气缸、抽液升降气缸与直线模组连接,在直线模组的带动下水平移动;开瓶升降气缸与瓶头嵌套板连接,带动瓶头嵌套板垂直运动;瓶头嵌套板上方设置有顶盖板,顶盖板与顶盖气缸连接,在顶盖气缸的带动下水平运动;顶盖板、顶盖气缸均设置在开瓶升降气缸上,随瓶头嵌套板一起运动;瓶头嵌套板通过折断板与开瓶折断气缸连接,在开瓶折断气缸带动下水平移动;抽液升降气缸与针头安装板连接,带动针头安装板垂直运动;针头安装板上设置有顶销气缸和卡槽,与多联针针头工装的安装孔配合,完成多联针针头工装的固定;瓶头嵌套板上开有瓶头嵌套孔,瓶头嵌套孔内部设置有橡胶圈。

所述的开瓶模块还可以包括机体、直线模组、开瓶装置、倒料装置和抽液装置,直线模组、开瓶装置、倒料装置和抽液装置均设置在机体上;直线模组设置在机体顶部,通过模组转接板与开瓶装置、倒料装置、抽液装置连接;模组转接板与直线模组上的连接板相连接;模组转接板的一侧设置有开瓶装置、倒料装置,模组转接板的另一侧设置有抽液装置;开瓶装置包括第一推杆电机、斜面压断板、弹簧推杆,第一推杆电机固定在模组转接板一侧,第一推杆电机输出轴固定设置有斜面压断板;斜面压断板在第一推杆电机的带动下垂直移动;开瓶时,开瓶装置出料侧与倒料装置进料侧相对设置;抽液装置包括第二推杆电机、中间连板、抽吸针头转接件和针头安装板,第二推杆电机设置在模组转接板另一侧;第二推杆电机输出轴固定设置中间连板,中间连板与抽吸针头转接件相连接,针头安装板与抽吸针头转接件相连接;针头安装板用于固定多联针针头工装。

所述的托盘四角设置托盘支撑杆用于多个托盘的叠加。

所述的水平式夹钳、培养器工装、夹管卡、动刃刀和培养瓶数量相同,一一对应;其数量与第一软管安装组件内输液管数量一致。

所述的培养器工装包括第一培养器工装、第二培养器工装、第三培养器工装、第四培养器工装,培养器工装顶部设置有帽塞固定组件、夹管卡和动刃刀;第一培养器工装和第二培养器工装固定在固定托板上,固定培养瓶的左右两侧并对帽塞固定组件起到限位作用;第三培养器工装设置在第一培养器工装、第二培养器工装的中上部,固定培养瓶的顶部;同时也起到对夹管卡,动刃刀的限位固定作用;第四培养器工装设置在第一培养器工装、第二培养器工装的中部,固定培养瓶的中部;培养器工装底部固定托板上设置瓶下管道截止组件。

所述的帽塞固定组件包括上帽塞夹板和上帽塞固定板,上帽塞夹板和上帽塞固定板之间设置相互配合的孔。

所述的瓶下管道截止组件选用杠杆结构。

所述的出液装置包括出液导流槽、进给气缸、废液回收槽;出液导流槽顶部开孔,内部中空,出液导流槽底部设置排液口,排液口设置废液回收槽;进给气缸与出液导流槽连接,带动出液导流槽的前后运动,使得出液导流槽顶部开孔与培养瓶的瓶下管道出液口对接。

所述的托盘定位装置包括气缸和定位销,通过气缸带动定位销与托盘侧壁开孔配合,实现定位。

所述的机械手模块包括机械臂与机械夹爪,机械夹爪包括轴承连接件、滑动气缸和瓶头抱紧件;通过轴承连接件与机械臂连接,滑动气缸的运动带动瓶头抱紧件的开合,从而抱紧瓶头/仿瓶头。

每个所述的翻转机构均包括滑台、滑台气缸、翻转底座,滑台设置在翻转底座上,滑台与滑台气缸连接,在滑台气缸的带动滑台的开合。

本发明代替了传统的人工集菌过程,使集菌过程更加快速,同时降低了因人工检测操作过程中的可能存在的二次污染,提高了集菌检测的准确性,提高了工作效率。自动化程度高,在集菌过程中,无需人工操作,通过如可编程逻辑控制器(PLC)等控制集菌装置的运行,从而完成整个集菌的过程。适应性程度高,能够检测安瓿瓶、西林瓶、大容量瓶等多种试液瓶样品的集菌检测。可靠性程度高:整个装置是在无菌条件下进行的,避免了外界的间接污染,检测精度高。

附图说明

图1为实施例1整体结构示意图;

图2为实施例1工作时整体结构示意图;

图3为实施例1中托盘模块结构示意;

图4为机械臂模块结构示意图;

图5为图4中机械夹爪的放大示意图;

图6为蠕动泵模块与翻转模块相对位置结构示意图;

图7为翻转模块结构放大示意图;

图8为控制输液模块的右视结构示意图;

图9为图8中培养瓶的结构示意图;

图10为本发明的后视结构示意图;

图11为图8中帽塞固定组件的结构示意图;

图12为图8中瓶下管道截止组件的机构示意图;

图13为控制输液模块的左视结构示意图;

图14为图13中动刃刀模块的结构示意图;

图15为实施例2整体结构示意图;

图16为实施例2工作时整体结构示意图;

图17为实施例2托盘模块结构示意图;

图18为图17中三头针头工装结构示意图;

图19为实施例2中一种开瓶模块整体结构示意图;

图20为图19的一个局部放大结构示意图;

图21为图19的另一个局部放大结构示意图;

图22为实施例2中另一种开瓶模块正向整体结构示意图;

图23为图21中斜面压断板结构示意图;

图24为图21中倒料装置结构示意图;

图25为图23中A处的结构放大图;

图26为实施例2中另一种开瓶模块反向整体结构示意图;

图27为实施例3整体结构示意图;

图28为实施例3工作时整体结构示意图;

图29为实施例3中托盘模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明,整个装置在无菌条件下进行各项操作。

针对10ml的安瓿瓶装水溶液供试品、10ml的西林瓶装水溶性固体供试品、多层大容量瓶装250ml和100ml的水溶液供试品进行实施。实施例中每个气缸上均装有磁性开关传感器,用于反馈气缸的运动状态。

实施例1:多层大容量瓶装250ml和100ml的水溶液供试品。

如图1~2所示,本实施例中智能化集菌系统包括导轨(图中未示出)、第一托盘模块100、机械手模块400、蠕动泵模块500、翻转机构模块600和控制输液模块700。托盘模块100放置在导轨上,在托盘模块100的一侧设置有蠕动泵模块500,第一托盘模块100的另一侧设置有托盘定位装置333;机械手模块400、蠕动泵模块500固定在输液操作平台344上。控制输液模块700放置在托盘模块100上,能够通过机械手模块400移动至输液操作平台344上,并通过气缸和定位销固定在输液操作平台344。

输液操作平台344上设置有出液装置,出液装置包括出液导流槽196、进给气缸197、废液回收槽198。出液导流槽196顶部设置三个孔用于分别对接三个培养瓶的瓶下管道出液口,中间中空,汇聚的液体从出液导流槽196的底部的一个出口流出,该出口正下方放置有废液回收槽,用于回收废液;进给气缸197与出液导流槽相连接,用于控制出液导流槽196的前后运动。出液导流槽196和进给气缸197都放置在设定高度的支架上,支架与控制输液平台344通过螺栓连接而固定在指定位置。出液时,下帽塞打开,进给气缸197控制出液导流槽196向前运动至培养瓶的瓶下管道出液口正对位置,使废液能通过出液导流槽196流入废液回收槽198。

如图3所示,第一托盘模块100包括托盘、润膜清洗液瓶111、培养基瓶104、大容量瓶装水溶液供试品121、容器适配转换件608和放置在托盘上的控制输液模块700。容器适配转换件608用于放置小试剂瓶,便于翻转机构夹紧;容器适配转换件608上设置有第一仿瓶头607,控制输液模块700上设置有多个仿瓶头。机械手模块400夹取工装模块700上的仿瓶头,将第一托盘模块100上的控制输液模块700移动放置于输液操作平台344上,并通过气缸和定位销固定在输液操作平台344。托盘上开有孔,与托盘定位装置333配合,实现第一托盘模块100的定位。本实施例中托盘定位装置333包括气缸和定位销,通过气缸带动定位销实现定位。

如图4和5所示,机械手模块400包括机械臂与机械夹爪401,本实施例中机械手模块400所使用的机械臂为四轴机械臂(例如型号为LS6SCARA的四轴机械臂)。机械臂夹爪401与瓶头/仿瓶头配套使用,用于抓取各个模块的瓶头/仿瓶头,从而将对应模块/结构运到指定位置。机械夹爪401包括轴承连接件402、滑动气缸403和瓶头抱紧件404。通过轴承连接件402与机械臂连接,滑动气缸403的运动带动瓶头抱紧件404的开合,从而抱紧瓶头/仿瓶头。

如图6所示,蠕动泵模块500包括两个蠕动泵(本实施例中仅使用一个):第一蠕动泵501和第二蠕动泵502(本实施例使用),每个蠕动泵上均设置有软管安装组件安装槽503;翻转机构模块600包括两个翻转机构(本实施例中仅使用一个):第一翻转机构601和第二翻转机构602(本实施例使用);第一翻转机构601设置第一蠕动泵501的一侧,第二翻转机构602设置第二蠕动泵502的一侧;使用时第一翻转机构601和第一蠕动泵501配合,第二翻转机构602(本实施例使用)和第二蠕动泵502配合。

为便于使用,第一翻转机构601和第一蠕动泵501、第二翻转机构602和第二蠕动泵502分别设置在机械手模块的两侧。

如图7所示,每个翻转机构均包括滑台605、滑台气缸604、翻转底座609。滑台气缸604的运动带动滑台605夹紧试液瓶。滑台605设置在翻转底座609上,滑台605与滑台气缸604连接,在滑台气缸604的带动滑台605的开合。

如图8所示,控制输液模块700包括第一软管安装组件106、第一针头118、固定托板777、固定压管座701、水平式夹钳、培养器工装、夹管卡、动刃刀和培养瓶;固定托板777对所有部件起到固定和支撑作用,保证控制输液及收集装置整体的稳定。水平式夹钳、培养器工装、夹管卡、动刃刀和培养瓶数量相同,一一对应;其数量与第一软管安装组件106内输液管数量一致。

第一软管安装组件106包括软管卡和单根/多根输液管,单根/多根输液管固定在软管卡上,每根输液管的一端通过管路与第一针头118连接,输液管的另一端依次通过一个水平式夹钳、一个夹管卡、一个动刃刀接一个培养瓶进液口;在第一软管安装组件106上设置有第二仿瓶头,第一针头118上设置有第三仿瓶头,便于机械手模块抓取。

固定压管座701用于安装水平式夹钳,固定第一软管安装组件106内的输液管,确保管内输送的液体准确流畅的输入到培养瓶。水平式夹钳对输液管起到开关作用:当输液管输送液体时,水平式夹钳打开,液体通过输液管输送到培养瓶中。当培养瓶液体收集满后,水平式夹钳关闭,停止对培养瓶输送液体。在固定压管座设置第四仿瓶头721,便于机械臂抓取。

培养器工装包括第一培养器工装714、第二培养器工装715、第三培养器工装716、第四培养器工装717,培养器工装顶部设置有帽塞固定组件。第一培养器工装714和第二培养器工装715固定在固定托板777上,固定培养瓶的左右两侧并对帽塞固定组件起到限位作用;第三培养器工装716设置在第一培养器工装714、第二培养器工装715的中上部,固定培养瓶的顶部;同时也起到对夹管卡,动刃刀的限位固定作用,方便后期对输液管的切割。第四培养器工装717设置在第一培养器工装714、第二培养器工装715的中部,固定培养瓶的中部。

动刃刀用于割输液管与培养瓶之间连接的管路。动刃刀的右侧连接拉力弹簧,通过机械臂推动动刃刀,可将输液管切断,当切断输液管后,机械臂归位,动刃刀通过拉力弹簧的拉力,返回值初始位置。

如图9所示,培养瓶顶部开有输液管安装孔、上帽塞,培养瓶底部设置有瓶下管道,培养瓶内部设置有滤网,培养瓶用于收集输入液体样品中存在的菌群;培养瓶放置在培养器工装内,培养器工装对培养瓶起到固定作用;培养瓶中的液体通过瓶下管道排出至出液装置的废液回收槽198中后,培养瓶中收集通过输液管输送到培养瓶的液体样品中的菌群。

如图10和11所示,帽塞固定组件上设置第五仿瓶头702,帽塞固定组件包括上帽塞夹板703和上帽塞固定板704,上帽塞夹板703和上帽塞固定板704之间设置相互配合的孔,用于固定培养瓶的上帽塞,通过固定在上帽塞固定板704的紧度调节螺丝,从而调节上塞帽的松紧程度。当第五仿瓶头702向上提起时,上帽塞打开。当第五仿瓶头702向下压紧时,上帽塞关闭。

如图12所示,第六仿瓶头713起对培养瓶瓶下管道截止组件的控制作用,瓶下管道截止组件选用杠杆结构:当第六仿瓶头713向上提起时,瓶下管道截止组件打开;当第六仿瓶头713向下压紧时,瓶下管道截止组件关闭。

第六仿瓶头713固定设置在瓶下管道截止组件上,瓶下管道截止组件包括下帽塞705、光轴706、直线轴承707、杠杆708、连接片709、支架710、前夹板711、后夹板712。下帽塞705通过前夹板711、后夹板712夹紧固定;瓶下管道出液口与下帽塞705相对设置;前后夹板上装有直线轴承707,直线轴承707与光轴706连接,使得夹板通过光轴上下移动。第六仿瓶头713与杠杆708连接,前后夹板下方有连接片709,通过连接片实现左侧夹板组件与右侧第六仿瓶头713相连接,按压或提拉第六仿瓶头713实现左侧夹板组件的上下移动带动下帽塞705上下移动,从而实现通过下帽塞705控制培养瓶液体的流出。

夹管卡是输液管与培养瓶之间的开关:当完成集菌过程后,机械手模块400向下按动夹管卡,关闭输液管,阻止空气中的杂菌进入培养瓶。

如图13所示,本实施例中控制输液模块700中设置有三个水平式夹钳、三个夹管卡和三个培养瓶,相对应的第一软管安装组件106内设置有三根输液管,分别与控制输液模块700的第一压管输液管722、第二压管输液管723、第三压管输液管724连接;固定压管座701用于安装第一水平式夹钳718、第二水平式夹钳719、第三水平式夹钳720,固定第一压管输液管722、第二压管输液管723、第三压管输液管724,确保管内输送的液体,能够准确流畅的输入到第一培养瓶731、第二培养瓶732、第三培养瓶733。第一输液管722、第二输液管723、第三输液管724确保管内输送的液体(在蠕动泵作用下),能够流畅的输入到培养瓶中。

第一培养瓶731、第二培养瓶732、第三培养瓶733均放置在培养器工装内。第一培养瓶731用于保存由第一输液管722输送过来的液体,第一培养瓶731中的液体通过瓶下管道排出后,第一培养瓶731中收集了通过第一输液管722输送到第一培养瓶731的液体中的菌群。第二培养瓶732中收集了通过第二输液管723输送到第二培养瓶732的液体中的菌群。第三培养瓶733中收集了通过第三输液管724输送到第三培养瓶733的液体中的菌群。

第五仿瓶头702起对第一培养瓶731、第二培养瓶732、第三培养瓶733的上帽塞的开关作用。第六仿瓶头713起对第一培养瓶731瓶下管道、第二培养瓶732瓶下管道、第三培养瓶733瓶下管道的开关作用。

如图14所示,第一夹管卡741是第一压管输液管722与第一培养瓶731之间的开关。第二夹管卡742是第二压管输液管723与第二培养瓶732之间的开关。第三夹管卡743是第三压管输液管724与第三培养瓶733之间的开关。

第一动刃刀751用于割断第一压管输液管722与第一培养瓶731之间连接的输液管。第二动刃刀752用于割断第二压管输液管723与第二培养瓶732之间连接的输液管。第三动刃刀753用于割断第三压管输液管724与第三培养瓶733之间连接的输液管。

本实施例操作过程如下:

控制输液模块700的初始状态:上帽塞堵住培养瓶上端孔,下帽塞705堵住培养瓶下端液体流出口,三个水平式夹钳处于打开状态。

步骤一、润洗培养瓶:

机械夹爪401夹取第四仿瓶头721从而将托盘上的控制输液模块700移动至控制输液操作平台344,并通过气缸和定位销将控制输液模块700固定在输液操作平台344上,此时出液装置位于控制输液模块700中培养瓶下端液体流出口一侧;

然后,机械臂夹爪401夹取、移动托盘上的润膜清洗液瓶111,将其放置于第二翻转机构602中,第二翻转机构602抱紧瓶身定位;

然后,机械夹爪401夹取、移动第一软管安装组件106至第二蠕动泵502的软管安装组件安装槽503内;

然后,机械夹爪401将第五仿瓶头702向上提拉,打开培养瓶上端液体进口;

然后,机械夹爪401夹取、移动第一针头118,将第一针头118插入润膜清洗液瓶111中。第二翻转机构602翻转倒置润膜清洗液瓶111,同时打开第二蠕动泵502,将润膜清洗液转移至控制输液模块700的培养瓶中,对培养瓶中的微孔滤膜进行润湿,当润膜清洗液达到设定注入量后完成后关闭第二蠕动泵502。

然后,机械手模块400将第五仿瓶头702向下推进,关闭培养瓶上端液体进口;机械手模块400将第六仿瓶头713向上提拉,打开培养瓶下端液体流出口;进给气缸197开启,带动出液导流槽196水平移动,使得出液导流槽196顶部三个孔与三个培养瓶下端液体流出口(瓶下管道出液口)对接;翻转机构602翻转正置润膜清洗液瓶,开启第二蠕动泵502,将气体泵入培养瓶中进行增压,使得润膜清洗液完全从三个培养瓶瓶下管道排出至出液装置的废液回收槽198中,当润膜清洗液完全排出后关闭蠕动泵502;

机械手模块400将第五仿瓶头702向上提拉,打开培养瓶上端液体进口;机械手模块400将第六仿瓶头713向下推进,关闭培养瓶下端液体流出口;

然后,机械手模块400拔出润膜清洗液瓶中的第一针头118,将其放回至控制输液模块700。机械手模块400夹取、移动润膜清洗液瓶111至托盘上,完成培养瓶的润洗。

步骤二、大容量瓶装水溶液供试品的转移和过滤:

机械手模块400夹取、移动托盘中的装水溶液供试品的大容量瓶121,将大容量瓶121放入第二翻转机构602中,以下大容量瓶的水溶液的转移过程与将润膜清洗液转移至培养瓶的过程相同,不同的是将润膜液瓶换成了大容量瓶。

步骤三、将培养基瓶104中的培养基转移至培养瓶中:

机械手模块400夹取、移动托盘中的容器适配转换件608至翻转机构602中,然后夹取、移动托盘中一瓶装有培养基的培养基瓶放入翻转机构602中,并抱紧定位;

然后,机械手模块400夹取、移动工装模块700中的第一针头118,将第一针头118插入装有培养基瓶中,机械手模块400按压第二水平式夹钳719和第三水平式夹钳720,堵住第二压管输液管723与第三压管输液管724,防止装有培养瓶内培养基流入;翻转机构模块600翻转倒置培养基瓶并开启蠕动泵502,将培养基泵入第一培养瓶731中,当培养基达到设定注入量后关闭蠕动泵502;翻转机构模块600翻转正置培养基瓶,机械手模块400拔出培养基瓶中的第一针头并放回至原位置;机械手模块400夹取、移动培养基瓶至托盘。

然后,机械手模块400夹取、移动托盘中的另一瓶装有培养基的培养基瓶放入翻转机构602中,并抱紧定位;机械手模块400夹取、移动第一针头118,将针头插入培养基瓶中;机械手模块400按压第一水平式夹钳719、提拉第二水平式夹钳719,打开第二压管输液管723,重复与第一培养瓶731相同的培养基泵入过程;机械手模块400夹取、移动托盘中的还有一瓶装有培养基的培养基瓶放入翻转机构602中,并抱紧定位;机械手模块400夹取、移动第一针头118,将针头插入培养基瓶中;机械手模块400按压第二水平式夹钳719、提拉第三水平式夹钳720,打开第三压管输液管724,重复相同的培养基泵入过程,当第三培养瓶内达到设定注入量的培养基后,机械臂按压第三水平式夹钳720,使其处于闭合状态;机械手模块400夹取、移动容器适配转换件608并放回至托盘;

此时三个水平式夹钳均处于压紧三个压管输液管的闭合状态;

步骤四、集菌完成:

机械手模块400夹取、移动第一软管安装组件106至控制输液模块700;机械手模块400将第五仿瓶头702向下推进,关闭培养瓶上端液体进口;机械手模块400将控制输液模块700中第一夹管卡741、第二夹管卡742、第三夹管卡743夹紧片压入固定槽中夹紧与培养瓶相连的输液管,然后机械手模块400按压第一动刃751、第二动刃刀752、第三动刃刀切断三根输液管。解锁放置于输液操作平台344上的控制输液模块700,机械手模块400夹取、移动控制输液模块700放回至托盘。

导轨将第一托盘模块100运出集菌操作区域,下一托盘模块进入集菌操作区域进行下一次集菌。

实施例2∶10ml的安瓿瓶装水溶液供试品。

如图15和16所示,本实施例中智能化集菌系统,包括第二托盘模块130、开瓶模块300、机械手模块400、蠕动泵模块500、翻转机构模块600和控制输液模块700。

开瓶模块300和蠕动泵模块500相对设置,在开瓶模块300和蠕动泵模块500中间设置有导轨,第二托盘模块130放置在导轨上;开瓶模块300通过开瓶模块固定板固定;机械手模块400、蠕动泵模块500固定在输液操作平台344上。控制输液模块700放置在托盘模块100上,能够通过机械手模块400移动至输液操作平台344上,并通过气缸和定位销固定输液操作平台344。

本实施例与实施例1区别点在于:托盘模块组成不同,且本实施例还包括开瓶模块300。

图17所示,第二托盘模块130包括托盘、安瓿瓶组件(安瓿瓶312、安瓿瓶固定板313)、落料槽310、控制输液模块700、润膜清洗液瓶111、过渡瓶119、三联针针头工装319、托盘支撑杆120、第二针头103、第二软管安装组件102、培养基瓶104。

本实施例中过渡瓶119为空瓶,只起到一个将安瓿瓶药液过渡至集菌瓶中的作用。

安瓿瓶组件和落料槽310放置于靠近开瓶模块300侧,便于开瓶模块300开瓶与瓶头落料。在托盘四角设置托盘支撑杆120用于多个托盘的叠加,方便运输。

第二软管安装组件102与第一软管安装组件106结构相同,包括软管卡和单根/多根输液管,单根/多根输液管固定在软管卡上,每根输液管的一端通过管路与第二针头103连接,输液管的另一端与三联针针头工装319出液口连接,用于将供试品吸取到过渡瓶中。

如图18所示,三联针针头工装319包括第一针头夹爪324、第二针头夹爪325、三个针头323、第七仿瓶头322。第一针头夹爪324和第二针头夹爪325将三个针头323夹住,构成吸液的装置。第一针头夹爪324上设置第七仿瓶头322,便于机械手模块400夹取。

如图19和22所示,本实施例开瓶模块300有两种类型。

如图19-21所示,本开瓶模块包括直线模组301(本实例中选用上银KK86-740A1滚珠丝杆直线滑台)、开瓶升降气缸210、抽液升降气缸203、瓶头嵌套板211、折断板213、顶盖板212、顶盖气缸208、开瓶折断气缸206、针头安装板318、顶销气缸204。

开瓶升降气缸210、抽液升降气缸203与直线模组301连接,在直线模组301的带动下水平移动;开瓶升降气缸210与瓶头嵌套板211连接,带动瓶头嵌套板211垂直运动;瓶头嵌套板211上方设置有顶盖板212,顶盖板212与顶盖气缸208连接,在顶盖气缸208的带动下水平运动;顶盖板212、顶盖气缸208均设置在开瓶升降气缸210上,随瓶头嵌套板211一起运动;瓶头嵌套板211通过折断板213与开瓶折断气缸206连接,在开瓶折断气缸206带动下水平移动;抽液升降气缸203与针头安装板318连接,带动针头安装板318垂直运动。针头安装板318上设置有顶销气缸204和卡槽,与三联针针头工装319的安装孔配合,完成三联针针头工装319的固定。瓶头嵌套板211上开有瓶头嵌套孔,瓶头嵌套孔内部设置有橡胶圈。

工作时,机械手模块400夹取三联针针头工装319至针头安装板318,顶销气缸204与卡槽配合固定三联针针头工装319;直线模组301带动整个开瓶机构移动,使得瓶头嵌套板211到达第一排安瓿瓶上方,开瓶升降气缸210下降,瓶头嵌套板211嵌套第一排安瓿瓶;开瓶折断气缸206运动带动瓶头嵌套板211运动将安瓿瓶折断,瓶头在瓶头嵌套板211内部橡胶圈的作用下卡住;直线模组301运动使三联针针头位于开启的安瓿瓶的上方,抽液升降气缸203下降,三联针针头工装319上的针头进入安瓿瓶抽取出供试品。直线模组301运动将带有安瓿瓶瓶头的瓶头嵌套板211送至落料槽310上方,顶盖气缸208运动带动顶盖板212向下运动,从而将瓶头压落到落料槽310中,然后直线模组301带动整个开瓶机构至下一排安瓿瓶上方重复开瓶和抽液过程。

如图22~24所示,另一种开瓶模块包括机体、直线模组301、开瓶装置、倒料装置和抽液装置,直线模组301、开瓶装置、倒料装置和抽液装置均设置在机体上。直线模组301设置在机体顶部,通过模组转接板302与开瓶装置、倒料装置、抽液装置连接;模组转接板302通过螺栓与直线模组301上的连接板相连接;模组转接板302的一侧设置有开瓶装置、倒料装置,模组转接板302的另一侧设置有抽液装置;工作时,开瓶装置出料侧与倒料装置进料侧相对设置。

本实施例中直线模组301选用上银KK86-740A1滚珠丝杆直线滑台,带动开瓶装置、倒料装置与抽液装置沿轨道水平移动;

开瓶装置包括第一推杆电机303、斜面压断板306、弹簧推杆321,第一推杆电机303固定在模组转接板302一侧,第一推杆电机303输出轴固定设置有斜面压断板306;斜面压断板306在第一推杆电机303的带动下垂直移动,压断安瓿瓶312瓶头。

在斜面压断板306的中间及两侧设置板面防止被压断的安瓿瓶瓶头在断开之后左右倾倒,斜面压断板下方装有弹簧推杆321,弹簧推杆内装有弹簧320,弹簧推杆321在安瓿瓶瓶头被压断的瞬间将安瓿瓶瓶头推入到前方的倒料下板307中。

如图24所示,倒料装置包括安瓿瓶转接板311、倒料下板307、后挡板308、短连杆326、长连杆309、滑块304、滑块连接杆317(见图25)和旋转电机305,安瓿瓶转接板311设置在模组转接板302底部,本实施例中的安瓿瓶转接板311通过螺栓与模组转接板302的边缘板面相连接,且安瓿瓶转接板311与安瓿瓶固定板313上端面相切,可以在直线模组301的带动下水平移动,从而达到分别压断每排安瓿瓶的目的。如图25所示,倒料下板307前端面有一个斜向下的斜面顶角327,用于顶住安瓿瓶的瓶颈,从而配合斜面压断板压断安瓿瓶瓶头。

倒料下板307固定设置在安瓿瓶转接板311上,后挡板308通过设置在倒料下板307两侧的短连杆326和长连杆309设置在倒料下板307出料侧,后挡板308能沿安装点旋转;长连杆309一端与安瓿瓶转接板311固定,长连杆309另一端设置有滑块304,滑块304通过滑块连杆317与旋转电机305输出轴连接;旋转电机305固定在与模组转接板302连接的侧向延伸板328上。

如图26所示,抽液装置包括第二推杆电机314、中间连板315、抽吸针头转接件316和针头安装板318,本实施例中从上至下它们依次的连接顺序为:第二推杆电机314设置模组转接板302另一侧;第二推杆电机314输出轴固定设置中间连板315,中间连板315与抽吸针头转接件316相连接,针头安装板318与抽吸针头转接件316相连接。

工作时,机械手模块抓住三联针针头工装319的仿瓶头322,将其送至针头安装板318上方后再后移将其移至针头安装板318的卡槽内,同时三联针针头工装319两侧的紧定螺钉将三联针针头工装319卡紧。直线模组301带动整个开瓶机构移动,使得斜面压断板306到达第一排安瓿瓶上方,第一推杆电机303的推杆下降,带动斜面压断板306下降,倒料下板307端面的前端顶角顶在第一排安瓿瓶瓶颈最薄弱的位置,通过与斜面压断板306的相互作用,从而压断第一排待集菌安瓿瓶瓶头。安瓿瓶瓶头在被弹簧推杆321推入倒料下板307之后,直线模组301运动到落料槽310的上方。旋转电机305转动带动滑块转接板317转动,滑块转接板317上连接有滑块,滑块304与长连杆309连接,滑块304的作用使得长连杆309能够沿安装点摆动。所述长连杆309分别与安瓿瓶转接板311及后挡板308相连接,其连接点分别通过圆柱销钉连接。所述长连杆309、倒料下板307、后挡板308以及安瓿瓶固定板311之间组成一个翻转机构,圆柱销顶与安瓿瓶固定板311组成一个固定铰链点,长连杆309在旋转电机305的带动下绕着该固定铰链点左右转动,从而使得长连杆309作为翻斗机构的主动杆旋转。长连杆与后挡板通过圆柱销顶相连接,长连杆309的转动带动后挡板308的前移,后挡板308与倒料下板307通过圆柱销相连接,倒料下板307又与安瓿瓶固定板311相连接所以后挡板308带着倒料下板307绕着与安瓿瓶固定板311相连接的圆柱销钉翻转,从而将安瓿瓶瓶头倒入落料槽310中。直线模组301带动整个开瓶机构移动,使得三联针针头位于开启的安瓿瓶的上方;第二推杆电机314向下推动推杆,从而带动三联针针头工装319吸管至被压断安瓿瓶内吸取供试品。重复上述操作过程,依次完成下一排安瓿瓶的开启与抽液。

本实施例操作过程如下:

控制输液模块700的初始状态:上帽塞堵住培养瓶上端孔,下帽塞705堵住培养瓶下端液体流出口,三个水平式夹钳处于打开状态。

步骤一、润洗培养瓶:润洗培养瓶的过程同实施例1的润洗过程相同。

步骤二、将安瓿瓶内供试品抽取至过渡瓶:

开瓶模块300开启所有装有水溶液供试品的安瓿瓶,并将废弃瓶头丟至落料槽310中;

机械手模块400夹取、移动托盘上的空的过渡瓶119,放置于翻转机构601中,并抱紧定位;机械手模块400夹取、移动第二软管安装组件102放置于第一蠕动泵501中的软管安装组件安装槽中;机械臂夹取、移动模块中的三联针针头工装319将其与针头安装板318固定。机械臂夹取、移动托盘中的第二针头103并将针头插入过渡瓶119中。第二推杆电机314带动推杆向下运动将第二针头103插入一组装有水溶液供试品的安瓿瓶中,同时打开蠕动泵501,转移本排安瓿瓶中水溶液供试品至过渡瓶119中;第二推杆电机314带动推杆向上运动拔出第二针头103,直线模组301的运动带动三联针针头工装319至下一组装有水溶液供试品的安瓿瓶上方,然后将针头插入安瓿瓶中,转移安瓿瓶中的水溶液供试品至过渡瓶中;重复操作直至将所有安瓿瓶中水溶液供试品转移至过渡瓶中,关闭第一蠕动泵501;

然后,机械手模块400依次夹取、移动三联针针头工装319、第二针头103、过渡瓶119至托盘上原位。

步骤三、将过渡瓶119中供试品转移至控制输液模块700的培养瓶中:与将润膜清洗液转移至培养瓶的过程相同,不同的是将润膜液瓶换成了过渡瓶。

步骤四、将培养基瓶104中的培养基转移至培养瓶中:本过程与实施例1中将培养基转移至培养瓶中的过程相同。

步骤五、集菌完成:本过程与实施例1相同。

实施例3:10ml的西林瓶装水溶性固体供试品。

如图27和28所示,本实施例包括开瓶模块300(仅用到抽液功能,不涉及开瓶)、机械手模块400、蠕动泵模块500、翻转模块600、控制输液模块700、第三托盘模块160。

本实施例与实施例2区别点在于:第三托盘模块160上供试品的不同,且过渡瓶119中装有溶解液,能起到溶解西林瓶内粉末的作用。

如图29所示,第三托盘模块160包括托盘、西林瓶组件161(西林瓶、西林瓶固定板)、落料槽310、控制输液模块700、润膜清洗液瓶111、过渡瓶119、三联针工装319、第二针头103、第二软管安装组件102、培养基瓶104、容器适配转换件608。

本实施例操作过程如下:

控制输液模块700的初始状态:上帽塞堵住培养瓶上端孔,下帽塞705堵住培养瓶下端液体流出口,三个水平式夹钳处于打开状态。

步骤一、润洗培养瓶:润洗培养瓶的过程同实施例1的润洗过程相同。

步骤二、溶解西林瓶粉末:

机械手模块400夹取、移动托盘上装有溶解液的过渡瓶119,放置于翻转机构601中,并抱紧定位;机械手模块400夹取、移动第二软管安装组件102放置于第一蠕动泵501中的软管安装组件安装槽中;机械手模块400夹取、移动托盘中的三联针针头工装319,将其与针头安装板318固定;机械手模块400夹取、移动托盘中的第二针头103,将针头插入过渡瓶中。第二推杆电机314带动推杆向下运动将三联针针头工装319的针头插入一组装有水溶性固体供试品的西林瓶中;翻转机构模块600翻转倒置过渡瓶119,并打开第一蠕动泵501让其反转,转移溶解液至西林瓶中,当溶解液达到设定容量后关闭第一蠕动泵501;第二推杆电机314带动推杆向下运动将插入西林瓶的针头拉至瓶口处但未拔出,翻转机构模块600翻转正置过渡瓶119,开启第一蠕动泵501让其正转,使得残留在软管中的溶解液回到过渡瓶119中,然后关闭第一蠕动泵501;第二推杆电机314带动推杆向下运动将插入西林瓶的针头拔出,并移动至下一组装有水溶性固体供试品的西林瓶中;重复该步骤,使得所有西林瓶中均装有溶解液。

步骤三、将溶解的西林瓶粉末转移至过渡瓶119:本过程与实施例2中将安瓿瓶内供试品抽取至过渡瓶相同。

步骤四、将过渡瓶119中的试液转移至培养瓶:与将润膜清洗液转移至培养瓶的过程相同,不同的是将润膜液瓶换成了过渡瓶。

步骤五、将培养基瓶104中的培养基转移至培养瓶中:本过程与实施例1/2中将培养基转移至培养瓶中的过程相同。

步骤六、集菌完成:本过程与实施例1/2相同。

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