CN106834422A - 面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法和系统，包括第一机械手、安瓿瓶盒、第一软管安装辅助机构、第二机械手、第一蠕动泵、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒、第二蠕动泵、软管限流/热封机构、第三机械手、集菌瓶支架、黄帽塞、红帽塞、第四机械手、软管等废弃物回收区、第五机械手、第二软管安装辅助机构、第六机械手、集菌瓶/软管/帽塞盒、第七机械手、第八机械手、安瓿瓶开启机构、试剂瓶等回收区。本发明对待检的安瓿瓶装水溶液供试品采用多流程串、并行优化方法，实现连续、高效的微生物自动富集，大大提高操作效率，并降低误检风险。

Description

面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法 和系统

技术领域

本发明属于无菌检查系统自动化技术领域，涉及一种面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法和系统。

技术背景

根据2015年版《中国药典》，供试品的无菌检查法包括薄膜过滤法和直接接种法。薄膜过滤法一般应采用封闭式薄膜过滤器。无菌检查用的滤膜孔径应不大于0.45μm，直径约为50mm。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，《中国药典》对供试品的检验数量和检验量也做出了明确的规定。可见，在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。

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，普遍使用手工方式完成相关操作，自动化、智能化程度较低；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。

发明内容

针对无菌检测过程中手工方式完成相关操作存在的问题，本发明提出面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法和系统，其特征在于采用串、并行处理和流程优化方法，包括以下步骤：

步骤（1）夹取导轨上的安瓿瓶盒、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒、集菌瓶/软管/帽塞盒分别放入固定位置。

步骤（2）打开集菌瓶/软管/帽塞盒，将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入第二蠕动泵，同时将盒内的带针头的另一套软管安装入第一蠕动泵。

步骤（3）将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入软管限流/热封机构；同时将集菌瓶放入集菌瓶支架中，集菌瓶/软管/帽塞盒内的黄帽塞、红帽塞放入固定位置。

步骤（4）将安装在第二蠕动泵中的软管上的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒中的润膜液瓶上，倒置润膜液瓶后开启第二蠕动泵，将润膜液泵入集菌瓶中对微孔滤膜进行润湿，当润膜液达到一定容量后关闭第二蠕动泵。

步骤（5）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置润膜液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，使得润膜液完全从集菌瓶排出，当润膜液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置。

步骤（6）在步骤（2）至步骤（5）进行的同时，将安瓿瓶盒内的安瓿瓶送到安瓿瓶开启机构中进行开启，开启结束后送回到安瓿瓶盒中。

步骤（7）在步骤（6）进行的同时，将安装在第一蠕动泵中的软管一端上的针头插入已开启的安瓿瓶中，软管另一端的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒中的缓冲罐上，开启第一蠕动泵将安瓿瓶内的水溶液供试品泵入缓冲罐中；待安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，关闭第一蠕动泵；将针头移除已完毕的安瓿瓶至其他已开启的安瓿瓶中，开启第一蠕动泵将安瓿瓶里的水溶液供试品泵入缓冲罐中。

步骤（8）待所有送入的安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，将润膜液瓶上的针头拔出并插入缓冲罐上，倒置缓冲罐并开启第二蠕动泵，将水溶液供试品泵入集菌瓶中，当水溶液供试品完全转移至集菌瓶中后关闭第二蠕动泵。

步骤（9）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置缓冲罐后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，通过集菌瓶中的微孔滤膜对水溶液供试品过滤和微生物富集，当水溶液供试品完全从集菌瓶排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置。

步骤（10）将缓冲罐上的针头拔出并插入清洗液瓶上，倒置清洗液瓶并开启第二蠕动泵，将清洗液泵入集菌瓶中，当清洗液达到一定容量后关闭第二蠕动泵。

步骤（11）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置清洗液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，清洗液从集菌瓶中排出实现对微孔滤膜的清洗，当清洗液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置。

步骤（12）将黄帽塞移至集菌瓶的底部并压入，进行密封，防止滴漏。

步骤（13）将清洗液瓶上的针头拔出并插入装有某一培养基的培养基瓶上，同时关闭与第二、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第一个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵。

步骤（14）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有相同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第二个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵。

步骤（15）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有不同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第二集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第三个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵。

步骤（16）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，剪断并同时密封与集菌瓶相连接的三根软管。

步骤（17）缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶放回缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒内，同时将第一蠕动泵和第二蠕动泵上带针头的软管取下，把所有的废弃物转移至软管等废弃物回收区。

步骤（18）复位所有装置至初始状态，等待下一批次水溶液供试品的自动集菌操作。

进一步说，安瓿瓶盒内的全部安瓿瓶的开启时间与全部水溶液供试品转移至缓冲罐的时间之和，应小于等于与集菌瓶相连的软管在第二蠕动泵、软管限流/热封机构中的安装时间与集菌瓶内微孔滤膜的润湿、排出时间之和。

进一步说，待检查的水溶液供试品种类对清洗液的清洗量需满足要求，如果清洗量超过单瓶清洗液，需要在步骤十一后增加两个步骤：

步骤（a）将第一清洗液瓶上的针头拔出并插入第二清洗液瓶上，倒置第二清洗液瓶并开启第二蠕动泵将清洗液泵入集菌瓶中，当清洗液达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（b）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置第二清洗液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，清洗液从集菌瓶中排出实现对微孔滤膜的清洗，当清洗液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置。

对于本发明面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作系统，包括第一机械手、安瓿瓶盒、第一软管安装辅助机构、第二机械手、第一蠕动泵、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒、第二蠕动泵、软管限流/热封机构、第三机械手、集菌瓶支架、黄帽塞、红帽塞、第四机械手、软管等废弃物回收区、第五机械手、第二软管安装辅助机构、第六机械手、集菌瓶/软管/帽塞盒、第七机械手、第八机械手、安瓿瓶开启机构、试剂瓶等回收区。

所述第一机械手与安瓿瓶开启机构进行协同操作：第一机械手取安瓿瓶盒内的安瓿瓶，并放置至安瓿瓶开启机构中；与安瓿瓶开启机构联合进行安瓿瓶切割、折断操作，实现安瓿瓶开启；安瓿瓶开启后，第一机械手将安瓿瓶放回安瓿瓶盒内；待安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，第一机械手将安瓿瓶废弃物转移至试剂瓶等回收区。

所述第二机械手与第六机械手进行协同操作：第二机械手夹取缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，并放入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒中；第六机械手夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，并将针头插入或拔出缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，第二机械手对缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶进行翻转；当缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内的溶液转移至集菌瓶后，第二机械手将缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内放置至试剂瓶等回收区。

所述第五机械手、第六机械手与第二软管安装辅助机构进行协同操作：第六机械手夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，第五机械手夹取集菌瓶，同时拉伸和移动软管将其放入第二蠕动泵中，第二软管安装辅助机构将软管固定在第二蠕动泵中。

所述第五机械手、软管限流/热封机构与第三机械手进行协同操作：第五机械手夹取集菌瓶并拉伸与集菌瓶相连的软管，第三机械手将软管压入软管限流/热封机构中；将软管装入软管限流/热封机构后，第五机械手将集菌瓶放入集菌瓶支架；当进行培养基转移至集菌瓶过程中，软管限流/热封机构对软管进行选择性限流，将培养基转移至对应的集菌器中；当培养基转移至集菌瓶后，软管限流/热封机构将切断与集菌瓶相连的软管，并进行加热或夹紧密封；

所述第五机械手、第六机械手、软管限流/热封机构与第三机械手进行协同操作：当软管限流/热封机构切断与集菌瓶相连的软管后，第六机械手夹取切断后的软管的针头，将软管转移至软管等废弃物回收区。

所述第七机械手、第八机械手与第一软管安装辅助机构进行协同操作；第七机械手夹取软管一端的针头，第八机械手夹取软管另一端的针头，同时拉伸和移动软管将其放入第一蠕动泵中，第一软管安装辅助机构将软管固定在第一蠕动泵中。

所述第七机械手、第八机械手与第二机械手进行协同操作：第二机械手夹紧缓冲罐，第七机械手夹取软管一端的针头，移动并插入缓冲罐；第八机械手夹取软管另一端的针头，移动并插入安瓿瓶，将安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中，当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移完毕后，第八机械手拔出针头、移动并插入其他已开启的安瓿瓶中进行水溶液供试品的转移，重复操作至全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中；待全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中后，第七机械手将软管一端的针头拔出，第八机械手将软管另一端的针头拔出，第八机械手将软管废弃物转移至软管等废弃物回收区。

所述第八机械与第一蠕动泵进行协同操作：当第八机械手把软管一端的针头插入安瓿瓶后，开启第一蠕动泵，进行水溶液供试品转移；当当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，关闭第一蠕动泵；第八机械手把软管一端的针头从当前安瓿瓶内拔出并插入其他已开启安瓿瓶，开启第一蠕动泵，进行水溶液供试品的转移；循环操作直至所有安瓿瓶内的水溶液供试品的全部转移至缓冲罐中。

所述第四机械手、第二蠕动泵与第二机械手进行协同操作：第四机械手将从集菌瓶/软管/帽塞盒内取出黄帽塞、红帽塞，并放置至固定位置；当进行润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶时，第二机械手倒置缓冲罐、润膜液瓶或清洗液瓶，开启第二蠕动泵；当完成润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将盖入红帽塞至集菌瓶上；当盖上红帽塞后，第二机械手正置缓冲罐、润膜液瓶、或清洗液瓶或培养基瓶，开启第二蠕动泵；当润膜液、水溶液供试品和清洗液从集菌瓶排出后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将红帽塞从集菌瓶上移除至固定位置；当集菌瓶清洗完成后，第四机械手将黄帽塞的压入集菌瓶底部进行密封，第二机械手倒置培养基瓶，开启第二蠕动泵；当三瓶培养基全部转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将盖入红帽塞至集菌瓶上。

进一步说，所述集菌瓶内装有微孔滤膜，可实现水溶液供试品的过滤和细菌富集。

进一步说，机械手为具有多自由度的机械手臂或带有机械手抓的具有相同功能的移动机构。

与现有手工方式操作相比，本发明提出的全自动化流水线集菌操作方法和系统，采用串、并行处理和流程优化方法，多个机械手协同配合，对安瓿瓶装的水溶液供试品的无菌检查流程进行标准化、模式化，整个流程完全受控，避免以往无菌检查全部依赖人员操作，结果受人为原因影响较大的弊病，大大提高无菌检查的效率和无菌检查结果的准确率和可信度。

附图说明

图1 典型的安瓿瓶装水溶液供试品的手工方式操作流程；

图2 安瓿瓶装水溶液供试品的自动化集菌操作流程示意图；

图3 针对自动化集菌操作流程的模块化及时间优化处理示意图；

图4 自动化集菌操作系统功能布置分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图及最佳实施对本发明进行详尽的描述。

面向安瓿瓶装水溶液供试品的无菌检查分析，典型的手工方式操作流程见图1。从该操作流程可以看出，一般进行三瓶或者数瓶水溶液供试品的无菌检查，而且操作步骤繁多。为了保证较高的检查效率，因此对操作人员的熟练程度要求很高。某些情况下，由于操作人员的疏忽会引起检查结果的错误判断，导致严重的后果。因此本发明提出面向采用全自动化操作面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法和系统，对流程进行多层次分解，采用串、并行处理方式，模块化设计，采用机械手协同配合完成自动化操作。

根据2015年版《中国药典》和2010 年版GMP《药品生产质量管理规范》，对于安瓿瓶装水溶液供试品，通过流程优化，其自动化集菌操作流程示意图见图2。每批次同时对30个安瓿瓶装水溶液供试品进行集菌操作，按照润膜—集菌—清洗—加培养基的总体流程如下：

（1）安装软管及放置各试剂瓶，同时开启安瓿瓶；

（2）安瓿瓶内供试品通过管路2、蠕动泵1泵入缓冲罐；

（3）润膜液通过管道1、蠕动泵2泵入集菌瓶，每个集菌瓶约50ml；

（4）红帽塞压紧集菌瓶，样品瓶内空气通过管道2、蠕动泵2泵入集菌瓶，直至润膜液完全排出；

（5）移除红帽塞，供试品从缓冲罐通过管道2、蠕动泵2泵入集菌瓶，每个集菌瓶约100ml；

（6）红帽塞压紧密封集菌瓶，样品瓶内空气通过管道2、蠕动泵2泵入集菌瓶，直至集菌过滤结束；

（7）移除红帽塞，清洗液通过管道2、蠕动泵2泵入集菌瓶，每个集菌瓶约100ml；

（8）红帽塞压紧密封集菌瓶，清洗液瓶内空气通过管道2、蠕动泵2泵入集菌瓶，直至清洗液完全排出；

（9）移除红帽塞，集菌瓶底部压入黄帽塞，关闭B、C管路，培养基1通过管道3、蠕动泵2泵入集菌瓶1约100ml；

（10）关闭A、C管路，培养基2通过管道3、蠕动泵2泵入集菌瓶2，约100ml；

（11）关闭A、B管路，培养基2通过管道3、蠕动泵2泵入集菌瓶3，约100ml；

（12）红帽塞压紧密封集菌瓶，剪断A、B、C管路，并热封或夹紧集菌瓶A、B、C管路；

（13）取下软管及各试剂瓶，移至回收区。

为了缩短操作时间、提高操作效率，本发明对面向安瓿瓶装水溶液供试品的自动化集菌系统进行分模块处理，见图3。该系统包括：包装开启模块、软管安装模块1、软管安装模块2、试剂瓶及帽塞放置模块、安瓿瓶开启模块、试剂瓶移动及翻转模块、针头插拔模块、帽塞操作模块、培养基加注限流模块、热封及剪切模块和软管拆卸及试剂瓶扔弃模块。

采用多自由度机械手协同配合进行自动化集菌操作，整个自动化操作系统的功能布置分布见图4、其操作步骤为：

（1）夹取导轨上的安瓿瓶盒2、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒6、集菌瓶/软管/帽塞盒18分别放入固定位置。

（2）打开集菌瓶/软管/帽塞盒18，将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入第二蠕动泵7；同时将盒内的带针头的另一套软管安装入第一蠕动泵5。

（3）将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入软管限流/热封机构8；同时将集菌瓶放入集菌瓶支架10中，集菌瓶/软管/帽塞盒18内的黄帽塞11、红帽塞12放入固定位置；

（4）将安装在第二蠕动泵7中的软管上的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒6中的润膜液瓶上，倒置润膜液瓶后开启第二蠕动泵7，将润膜液泵入集菌瓶中对微孔滤膜进行润湿，当润膜液达到一定容量后关闭第二蠕动泵7；

（5）将红帽塞12盖入集菌瓶顶部，正置润膜液瓶后开启第二蠕动泵7，将气体泵入集菌瓶中进行增压，使得润膜液完全从集菌瓶排出，当润膜液完全排出后关闭第二蠕动泵7，移走红帽塞12至固定位置；

（6）在步骤二至步骤五进行的同时，将安瓿瓶盒2内的安瓿瓶送到安瓿瓶开启机构21中进行开启，开启结束后送回到安瓿瓶盒2中；

（7）在步骤六进行的同时，将安装在第一蠕动泵5中的软管一端上的针头插入已开启的安瓿瓶中，软管另一端的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒6中的缓冲罐上，开启第一蠕动泵5将安瓿瓶内的水溶液供试品泵入缓冲罐中；待安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，关闭第一蠕动泵5；将针头移除已完毕的安瓿瓶至其他已开启的安瓿瓶中，开启第一蠕动泵5将安瓿瓶里的水溶液供试品泵入缓冲罐中；

（8）待所有送入的安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，将润膜液瓶上的针头拔出并插入缓冲罐上，倒置缓冲罐并开启第二蠕动泵7，将水溶液供试品泵入集菌瓶中，当水溶液供试品完全转移至集菌瓶中后关闭第二蠕动泵7；

（9）将红帽塞12盖入集菌瓶顶部，正置缓冲罐后开启第二蠕动泵7，将气体泵入集菌瓶中进行增压，通过集菌瓶中的微孔滤膜对水溶液供试品过滤和微生物富集，当水溶液供试品完全从集菌瓶排出后关闭第二蠕动泵7，移走红帽塞12至固定位置；

（10）将缓冲罐上的针头拔出并插入清洗液瓶上，倒置清洗液瓶并开启第二蠕动泵7，将清洗液泵入集菌瓶中，当清洗液达到一定容量后关闭第二蠕动泵7；

（11）将红帽塞12盖入集菌瓶顶部，正置清洗液瓶后开启第二蠕动泵7，将气体泵入集菌瓶中进行增压，清洗液从集菌瓶中排出实现对微孔滤膜的清洗，当清洗液完全排出后关闭第二蠕动泵7，移走红帽塞12至固定位置；

（12）将黄帽塞11移至集菌瓶的底部并压入，进行密封，防止滴漏；

（13）将清洗液瓶上的针头拔出并插入装有某一培养基的培养基瓶上，同时关闭与第二、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵7，将培养基泵入第一个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵7；

（14）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有相同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵7，将培养基泵入第二个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵7；

（15）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有不同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第二集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵7，将培养基泵入第三个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵7；

（16）将红帽塞12盖入集菌瓶顶部，剪断并同时密封与集菌瓶相连接的三根软管。

（17）缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶放回缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒6内，同时将第一蠕动泵5和第二蠕动泵7上带针头的软管取下，把所有的废弃物转移至软管等废弃物回收区14。

（18）复位所有装置至初始状态，等待下一批次水溶液供试品的自动集菌操作。

采用的多自由度机械手协同配合进行操作：

第一机械手1与安瓿瓶开启机构25进行协同操作：第一机械手1夹取安瓿瓶盒2内的安瓿瓶，并放置至安瓿瓶开启机构25中；与安瓿瓶开启机构25联合进行安瓿瓶切割、折断操作，实现安瓿瓶开启；安瓿瓶开启后，第一机械手1将安瓿瓶放回安瓿瓶盒2内；待安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，第一机械手1将安瓿瓶废弃物转移至试剂瓶等回收区22。

第二机械手4与第六机械手17进行协同操作：第二机械手4夹取缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，并放入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒6中；第六机械手17夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，并将针头插入或拔出缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，第二机械手4对缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶进行翻转；当缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内的溶液转移至集菌瓶后，第二机械手4将缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内放置至试剂瓶等回收区22。

第五机械手15、第六机械手17与第二软管安装辅助机构16进行协同操作：第六机械手17夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，第五机械手15夹取集菌瓶，同时拉伸和移动软管将其放入第二蠕动泵7中，第二软管安装辅助机构16将软管固定在第二蠕动泵7中。

第五机械手15、软管限流/热封机构8与第三机械手9进行协同操作：第五机械手15夹取集菌瓶并拉伸与集菌瓶相连的软管，第三机械手9将软管压入软管限流/热封机构8中；将软管装入软管限流/热封机构8后，第五机械手15将集菌瓶放入集菌瓶支架10。当进行培养基转移至集菌瓶过程中，软管限流/热封机构8对软管进行选择性限流，将培养基转移至对应的集菌器中；当培养基转移至集菌瓶后，软管限流/热封机构8将切断与集菌瓶相连的软管，并进行加热或夹紧密封。

第五机械手15、第六机械手17、软管限流/热封机构8与第三机械手9进行协同操作：当软管限流/热封机构8切断与集菌瓶相连的软管后，第六机械手17夹取切断后的软管的针头，将软管转移至软管等废弃物回收区14。

第七机械手19、第八机械手20与第一软管安装辅助机构3进行协同操作；第七机械手19夹取软管一端的针头，第八机械手20夹取软管另一端的针头，同时拉伸和移动软管将其放入第一蠕动泵5中，第一软管安装辅助机构3将软管固定在第一蠕动泵5中。

第七机械手19、第八机械手20与第二机械手4进行协同操作：第二机械手4夹紧缓冲罐，第七机械手19夹取软管一端的针头，移动并插入缓冲罐；第八机械手20夹取软管另一端的针头，移动并插入安瓿瓶，将安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中，当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移完毕后，第八机械手20拔出针头、移动并插入其他已开启的安瓿瓶中进行水溶液供试品的转移，重复操作至全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中；待全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中后，第七机械手19将软管一端的针头拔出，第八机械手20将软管另一端的针头拔出，第八机械手20将软管废弃物转移至软管等废弃物回收区14。

第八机械手20与第一蠕动泵5进行协同操作：当第八机械手20把软管一端的针头插入安瓿瓶后，开启第一蠕动泵5，进行水溶液供试品转移；当当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，关闭第一蠕动泵5；第八机械手20把软管一端的针头从当前安瓿瓶内拔出并插入其他已开启安瓿瓶，开启第一蠕动泵5，进行水溶液供试品的转移；循环操作直至所有安瓿瓶内的水溶液供试品的全部转移至缓冲罐中。

第四机械手13、第二蠕动泵7与第二机械手4进行协同操作：第四机械手13将从集菌瓶/软管/帽塞盒18内取出黄帽塞11、红帽塞12，并放置至固定位置；当进行润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶时，第二机械手4倒置缓冲罐、润膜液瓶或清洗液瓶，开启第二蠕动泵7；当完成润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵7，第四机械手13将盖入红帽塞12至集菌瓶上；当盖上红帽塞12后，第二机械手4正置缓冲罐、润膜液瓶、或清洗液瓶或培养基瓶，开启第二蠕动泵7；当润膜液、水溶液供试品和清洗液从集菌瓶排出后，关闭第二蠕动泵7，第四机械手13将红帽塞12从集菌瓶上移除至固定位置；当集菌瓶清洗完成后，第四机械手13将黄帽塞的压入集菌瓶底部进行密封，第二机械手4倒置培养基瓶，开启第二蠕动泵7；当三瓶培养基全部转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵7，第四机械手13将盖入红帽塞12至集菌瓶上。

因此自动化操作系统中的各机械手自由度需求为：第一机械手1需要三个平移自由度，第二机械手4需要三个平移自由度、一个旋转自由度，第三机械手9需要一个平移自由度，第四机械手13、第五机械手15、第六机械手17、第七机械手19和第八机械手20均需要三个平移自由度。

Claims (6)

1.面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法，其特征在于采用串、并行处理和流程优化方法，包括以下步骤：

步骤（1）夹取导轨上的安瓿瓶盒(2)、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒(6)、集菌瓶/软管/帽塞盒(18)分别放入固定位置；

步骤（2）打开集菌瓶/软管/帽塞盒(18)，将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入第二蠕动泵(7)，同时将盒内的带针头的另一套软管安装入第一蠕动泵（5）；

步骤（3）将与集菌瓶相连的带针头的软管安装入软管限流/热封机构(8)；同时将集菌瓶放入集菌瓶支架(10)中，集菌瓶/软管/帽塞盒(18)内的黄帽塞(11)、红帽塞(12)放入固定位置；

步骤（4）将安装在第二蠕动泵(7)中的软管上的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒(6)中的润膜液瓶上，倒置润膜液瓶后开启第二蠕动泵(7)，将润膜液泵入集菌瓶中对微孔滤膜进行润湿，当润膜液达到一定容量后关闭第二蠕动泵(7)；

步骤（5）将红帽塞(12)盖入集菌瓶顶部，正置润膜液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，使得润膜液完全从集菌瓶排出，当润膜液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置；

步骤（6）在步骤（2）至步骤（5）进行的同时，将安瓿瓶盒内的安瓿瓶送到安瓿瓶开启机构（21）中进行开启，开启结束后送回到安瓿瓶盒中；

步骤（7）在步骤（6）进行的同时，将安装在第一蠕动泵（5）中的软管一端上的针头插入已开启的安瓿瓶中，软管另一端的针头插入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒中的缓冲罐上，开启第一蠕动泵将安瓿瓶内的水溶液供试品泵入缓冲罐中；待安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，关闭第一蠕动泵；将针头移除已完毕的安瓿瓶至其他已开启的安瓿瓶中，开启第一蠕动泵（5）将安瓿瓶里的水溶液供试品泵入缓冲罐中；

步骤（8）待所有送入的安瓿瓶中的水溶液供试品完全泵入缓冲罐后，将润膜液瓶上的针头拔出并插入缓冲罐上，倒置缓冲罐并开启第二蠕动泵，将水溶液供试品泵入集菌瓶中，当水溶液供试品完全转移至集菌瓶中后关闭第二蠕动泵；

步骤（9）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置缓冲罐后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，通过集菌瓶中的微孔滤膜对水溶液供试品过滤和微生物富集，当水溶液供试品完全从集菌瓶排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置；

步骤（10）将缓冲罐上的针头拔出并插入清洗液瓶上，倒置清洗液瓶并开启第二蠕动泵，将清洗液泵入集菌瓶中，当清洗液达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（11）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置清洗液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，清洗液从集菌瓶中排出实现对微孔滤膜的清洗，当清洗液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置；

步骤（12）将黄帽塞（11）移至集菌瓶的底部并压入，进行密封，防止滴漏；

步骤（13）将清洗液瓶上的针头拔出并插入装有某一培养基的培养基瓶上，同时关闭与第二、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第一个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（14）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有相同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第三集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第二个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（15）将培养基瓶上的针头拔出并插入另一装有不同培养基的培养基瓶上，同时关闭与第一、第二集菌瓶相连接的软管后，倒置培养基瓶并开启第二蠕动泵，将培养基泵入第三个集菌瓶中，当培养基达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（16）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，剪断并同时密封与集菌瓶相连接的三根软管；

步骤（17）缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶放回缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒（6）内，同时将第一蠕动泵和第二蠕动泵上带针头的软管取下，把所有的废弃物转移至软管等废弃物回收区（14）；

步骤（18）复位所有装置至初始状态，等待下一批次水溶液供试品的自动集菌操作。

2.根据权利要求1所述的面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法，其特征在于：安瓿瓶盒（2）内的全部安瓿瓶的开启时间与全部水溶液供试品转移至缓冲罐的时间之和，应小于等于与集菌瓶相连的软管在第二蠕动泵、软管限流/热封机构中的安装时间与集菌瓶内微孔滤膜的润湿、排出时间之和。

3.根据权利要求1所述的面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作方法，其特征在于：待检查的水溶液供试品种类对清洗液的清洗量需满足要求，如果清洗量超过单瓶清洗液，需要在步骤（11）后增加两个步骤：

步骤（a）将第一清洗液瓶上的针头拔出并插入第二清洗液瓶上，倒置第二清洗液瓶并开启第二蠕动泵将清洗液泵入集菌瓶中，当清洗液达到一定容量后关闭第二蠕动泵；

步骤（b）将红帽塞盖入集菌瓶顶部，正置第二清洗液瓶后开启第二蠕动泵，将气体泵入集菌瓶中进行增压，清洗液从集菌瓶中排出实现对微孔滤膜的清洗，当清洗液完全排出后关闭第二蠕动泵，移走红帽塞至固定位置。

4.面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作系统，包括第一机械手（1）、安瓿瓶盒（2）、第一软管安装辅助机构（3）、第二机械手（4）、第一蠕动泵（5）、缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒（6）、第二蠕动泵（7）、软管限流/热封机构（8）、第三机械手（9）、集菌瓶支架（10）、黄帽塞（11）、红帽塞（12）、第四机械手（13）、软管等废弃物回收区（14）、第五机械手（15）、第二软管安装辅助机构（16）、第六机械手（17）、集菌瓶/软管/帽塞盒（18）、第七机械手（19）、第八机械手（20）、安瓿瓶开启机构（21）、试剂瓶等回收区（22），其特征在于：

所述第一机械手（1）与安瓿瓶开启机构（21）进行协同操作：第一机械手（1）取安瓿瓶盒（2）内的安瓿瓶，并放置至安瓿瓶开启机构中；与安瓿瓶开启机构联合进行安瓿瓶切割、折断操作，实现安瓿瓶开启；安瓿瓶开启后，第一机械手将安瓿瓶放回安瓿瓶盒内；待安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，第一机械手将安瓿瓶废弃物转移至试剂瓶等回收区（22）；

所述第二机械手（4）与第六机械手（17）进行协同操作：第二机械手夹取缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，并放入缓冲罐/润膜液/清洗液/培养基瓶盒（6）中；第六机械手（17）夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，并将针头插入或拔出缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶，第二机械手对缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶进行翻转；当缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内的溶液转移至集菌瓶后，第二机械手将缓冲罐、润膜液瓶、清洗液瓶或培养基瓶内放置至试剂瓶等回收区；

所述第五机械手（15）、第六机械手（17）与第二软管安装辅助机构（16）进行协同操作：第六机械手夹取与集菌瓶相连的软管一端的针头，第五机械手（15）夹取集菌瓶，同时拉伸和移动软管将其放入第二蠕动泵（7）中，第二软管安装辅助机构将软管固定在第二蠕动泵中；

所述第五机械手、软管限流/热封机构（8）与第三机械手（9）进行协同操作：第五机械手夹取集菌瓶并拉伸与集菌瓶相连的软管，第三机械手将软管压入软管限流/热封机构中；将软管装入软管限流/热封机构后，第五机械手将集菌瓶放入集菌瓶支架（10）；当进行培养基转移至集菌瓶过程中，软管限流/热封机构对软管进行选择性限流，将培养基转移至对应的集菌器中；当培养基转移至集菌瓶后，软管限流/热封机构将切断与集菌瓶相连的软管，并进行加热或夹紧密封；

所述第五机械手、第六机械手、软管限流/热封机构与第三机械手（9）进行协同操作：当软管限流/热封机构切断与集菌瓶相连的软管后，第六机械手夹取切断后的软管的针头，将软管转移至软管等废弃物回收区（14）；

所述第七机械手（19）、第八机械手（20）与第一软管安装辅助机构（3）进行协同操作；第七机械手夹取软管一端的针头，第八机械手夹取软管另一端的针头，同时拉伸和移动软管将其放入第一蠕动泵中，第一软管安装辅助机构将软管固定在第一蠕动泵中；

所述第七机械手、第八机械手与第二机械手进行协同操作：第二机械手夹紧缓冲罐，第七机械手夹取软管一端的针头，移动并插入缓冲罐；第八机械手夹取软管另一端的针头，移动并插入安瓿瓶，将安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中，当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移完毕后，第八机械手拔出针头、移动并插入其他已开启的安瓿瓶中进行水溶液供试品的转移，重复操作至全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中；待全部安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐中后，第七机械手将软管一端的针头拔出，第八机械手将软管另一端的针头拔出，第八机械手将软管废弃物转移至软管等废弃物回收区；

所述第八机械与第一蠕动泵进行协同操作：当第八机械手把软管一端的针头插入安瓿瓶后，开启第一蠕动泵，进行水溶液供试品转移；当前安瓿瓶内的水溶液供试品转移至缓冲罐后，关闭第一蠕动泵；第八机械手把软管一端的针头从当前安瓿瓶内拔出并插入其他已开启安瓿瓶，开启第一蠕动泵，进行水溶液供试品的转移；循环操作直至所有安瓿瓶内的水溶液供试品的全部转移至缓冲罐中；

所述第四机械手、第二蠕动泵与第二机械手进行协同操作：第四机械手将从集菌瓶/软管/帽塞盒内取出黄帽塞、红帽塞，并放置至固定位置；当进行润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶时，第二机械手倒置缓冲罐、润膜液瓶或清洗液瓶，开启第二蠕动泵；当完成润膜液、水溶液供试品和清洗液转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将盖入红帽塞至集菌瓶上；当盖上红帽塞后，第二机械手正置缓冲罐、润膜液瓶、或清洗液瓶或培养基瓶，开启第二蠕动泵；当润膜液、水溶液供试品和清洗液从集菌瓶排出后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将红帽塞从集菌瓶上移除至固定位置；当集菌瓶清洗完成后，第四机械手将黄帽塞的压入集菌瓶底部进行密封，第二机械手倒置培养基瓶，开启第二蠕动泵；当三瓶培养基全部转移至集菌瓶后，关闭第二蠕动泵，第四机械手将盖入红帽塞至集菌瓶上。

5.根据权利要求5所述的面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作系统，其特征在于：集菌瓶内装有微孔滤膜，可实现水溶液供试品的过滤和细菌富集。

6.根据权利要求5所述的面向安瓿瓶装水溶液供试品的全自动化流水线集菌操作系统，其特征在于：机械手为具有多自由度的机械手臂或带有机械手抓的具有相同功能的移动机构。