CN109593703B - 一种细胞培养方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细胞培养方法及系统，方法包括以下步骤：S10.液体接口拓展步骤，将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口；S20.接种步骤，通过第一液体拓展接口向细胞工厂注入含有接种细胞的第一培养液；S30.第一液体拓展接口闭合步骤，第一培养液注入完成后，第一液体拓展接口闭合且不再打开；S40.培养步骤；S50.消化步骤，识别出未使用过的液体拓展接口，并通过该未使用过的液体拓展接口完成细胞工厂的液体交换。系统包括细胞工厂，细胞工厂具有至少一个液体接口；液体接口拓展装置；换液装置，能够与液体拓展接口对接或分离，完成细胞工厂的液体交换。本发明使得整个细胞培养的换液过程不受外界污染，保证了无菌操作。
Description
技术领域
本发明用于细胞培养领域，特别是涉及一种细胞培养方法及系统。
背景技术
目前基于大数据以数据驱动的知识自动化是自动化领域最前沿的发展方向，它被认为是继机械自动化和电气、电子自动化之后的第三次自动化领域的革命，是“人”嵌在自动化之中的必然要求，也是从物理世界的自动化控制转向人类社会本身的智能化管理的基础。在工业自动化行业，知识自动化可以从生产过程中产生的大数据中获取知识，提升传统装备的智能性，突破传统工业装备对人的依赖、人力成本高、知识和经验的传承受阻等问题。在大数据技术快速发展的环境下，构建智能制造的数据高速采集、可靠传输、存储、分析、决策的大数据环境，将“人”的知识和经验融合提炼形成指导生产的知识，即智能制造知识自动化，将给生产装备的智能化带来了新的契机。
智能化作为第四次工业革命的核心，也是加快传统工业转型升级的关键。当下细胞培养产业以人力培养为主，产品批间差异大，主要体现为：
1)对人的经验依赖性大。细胞培养过程涉及多个不连续的工作，每个过程都要设置响应的工艺参数(时间、培养液、摇晃角度等)。整个过程需要人工进行各种工艺的调整，因此最终产品的质量对操作员的依赖非常大，因此产品的稳定性受到影响。
2)污染风险系数高。在细胞培养过程中，人的参与对操作环境影响大根据经验，人工操作污染几率为3％-5％，导致生产过程的中断。
3)经验可传承性差。每个操作人员之间对于细胞的理解以及操作习惯不用，培训也只能解决从不懂操作到懂操作的问题，不能解决从培养普通操作人员到培养优秀操作人员的问题。
4)生产节奏不统一。每个操作员的工作效率不同导致操作时间无法统一，节奏有快有慢，质量控制不能保持在相同水平；由于细胞工厂装置重量很大，人工操作难度十分大，在操作现场每个人一次只能操作一个细胞工厂，要实现多个细胞工厂的同时操作必须配备多个操作人员，因此细胞质量参差不齐。
5)人力成本高。当前一般操作员的人力成本水平为12万/人年，有经验的资深操作员成本更是在这之上。生产效益与操作员的专业素养成正比，高生产效益要求人力成本的高投入。
6)细胞传代是手工操作过程，无法做到数据化管理。
7)细胞培养生产效率低。
8)细胞工厂结构既定，细胞工厂换液过程中容易受外界污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细胞培养方法及系统，其针对结构既定的细胞工厂，采用全新的设计思路，使得整个细胞培养的换液过程不受外界污染，保证了无菌操作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种细胞培养方法，包括以下步骤：
S10.液体接口拓展步骤，将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口；
S20.接种步骤，通过第一液体拓展接口向细胞工厂注入含有接种细胞的第一培养液；
S30.第一液体拓展接口闭合步骤，第一培养液注入完成后，第一液体拓展接口闭合且不再打开；
S40.培养步骤；
S50.消化步骤，识别出未使用过的液体拓展接口，并通过该未使用过的液体拓展接口完成细胞工厂的液体交换。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括S05.组装步骤，将多个细胞工厂以相同姿态放置到载具上，形成细胞工厂组。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S10中，采用装配在载具上的分口盖将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口，所述分口盖上设有与对应细胞工厂的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，各所述外接口均设有自动闭合装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括S25.接种摇晃步骤。
进一步作为本发明技术方案的改进，S40.消化步骤，识别出未使用过的第二液体拓展接口，S40.消化步骤包括S41.一次液体排空步骤，通过第二液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
进一步作为本发明技术方案的改进，S40.消化步骤包括S42.洗液注入步骤、S43.洗液摇晃步骤和S44.二次液体排空步骤，
其中，S42.洗液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第三液体拓展接口注入洗液；
其中，S44.二次液体排空步骤，通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
进一步作为本发明技术方案的改进，S40.消化步骤包括S45.消化液注入步骤、S46.消化液摇晃步骤和S47.三次液体排空步骤，
其中，S45.消化液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第四液体拓展接口注入消化液；
其中，S47.三次液体排空步骤，通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
进一步作为本发明技术方案的改进，S40.消化步骤包括S48.第二培养液注入步骤、S49.第二培养液摇晃步骤和S410.四次液体排空步骤，
其中，S45.第二培养液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第五液体拓展接口注入第二培养液；
其中，S410.四次液体排空步骤，通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
进一步作为本发明技术方案的改进，细胞工厂组呈直平行六面体状，顶部四角点为ABDC,底部四角点为EFHG，前侧四角点为BDHF,后侧四角点为ACGE,左侧四角点为ABFE，右侧四角点为CDHG，多个细胞工厂的液体接口向上并以相同姿态放置到载具上。
进一步作为本发明技术方案的改进，S25.接种摇晃步骤、S43.洗液摇晃步骤、S46.消化液摇晃步骤、S49.第二培养液摇晃步骤均采用以下操作：细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态。
进一步作为本发明技术方案的改进，S20.接种步骤，换液装置与细胞工厂组配合，换液装置的出液口与第一液体拓展接口对接；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态，换液装置通过第一液体拓展接口向细胞工厂注入含有接种细胞的第一培养液；S30.第一液体拓展接口闭合步骤，换液装置与细胞工厂组分离，第一液体拓展接口闭合且不再打开；S40.消化步骤，换液装置与细胞工厂组配合，识别出未使用过的第二液体拓展接口，换液装置的出液口与第二液体拓展接口对接；S41.一次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过第二液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S42.洗液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入洗液；S44.二次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S45.消化液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入消化液；S47.三次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S45.第二培养液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入第二培养液；S410.四次液体排空步骤，换液装置通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；换液装置与细胞工厂组分离，对应的液体拓展接口闭合且不再打开。
进一步作为本发明技术方案的改进，换液装置包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀，汇流总管与换液装置的出液口连接，换液装置的出液口设有出液口控制阀，注入第一培养液、洗液、消化液或第二培养液时，打开出液口控制阀和对应供液源管道的管道控制阀，液体通过换液装置注入细胞工厂；排空细胞工厂内部液体时，打开出液口控制阀和液体收集系统管道的管道控制阀，液体通过换液装置排出细胞工厂。
进一步作为本发明技术方案的改进，换液装置包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀，还包括换液装置清洁步骤，关闭出液口控制阀和其余管道控制阀，打开清洁液系统管道的管道控制阀，通入清洗液对换液装置进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀，打开废液处理系统管道的管道控制阀，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀。
一种细胞培养系统，包括
细胞工厂，细胞工厂具有至少一个液体接口；
液体接口拓展装置，能够将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口；
换液装置，能够与液体拓展接口对接或分离，完成细胞工厂的液体交换。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括载具，多个细胞工厂能够以相同姿态放置到载具上，形成细胞工厂组。
进一步作为本发明技术方案的改进，液体接口拓展装置包括分口盖，所述分口盖上设有与对应细胞工厂的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，各所述外接口均设有自动闭合装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，换液装置包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀，汇流总管与换液装置的出液口连接，换液装置的出液口设有出液口控制阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，换液装置包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，换液装置上设有识别装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括能够驱动换液装置运动以使换液装置的出液口与对应液体拓展接口的驱动装置。
本发明的有益效果：在采用细胞工厂培养细胞时，细胞工厂在注液过程中有多个液体拓展接口可以选择，并且在液体拓展接口被使用之后将不能再使用，保证每次使用的时候都是未经使用的新液体拓展接口，这样使得整个换液过程中不受外界污染，保证了无菌操作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例细胞工厂结构示意图；
图2是本发明实施例细胞工厂组结构示意图；
图3是本发明实施例细胞工厂组液体接口拓展示意图；
图4是本发明实施例换液装置结构示意图；
图5是本发明实施例细胞培养流程图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图1、图2所示的结构为参考描述，但其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
传统细胞工厂的结构如图1所示，细胞工厂1作为细胞培养的主体结构，细胞工厂1上设有液体接口11和气体接口12，液体接口11用于细胞工厂1细胞培养过程中的液体交换，气体接口12用于细胞工厂1细胞培养过程中的气体交换。
本发明提供了一种细胞培养方法，包括以下步骤：
S10.液体接口拓展步骤，将细胞工厂1的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口；
S20.接种步骤，通过第一液体拓展接口向细胞工厂1注入含有接种细胞的第一培养液；
S30.第一液体拓展接口闭合步骤，第一培养液注入完成后，第一液体拓展接口闭合且不再打开；
S40.培养步骤；
S50.消化步骤，识别出未使用过的液体拓展接口，并通过该未使用过的液体拓展接口完成细胞工厂1的液体交换。
在采用细胞工厂1培养细胞时，细胞工厂1在注液过程中有多个液体拓展接口可以选择，并且在液体拓展接口被使用之后将不能再使用，保证每次使用的时候都是未经使用的新液体拓展接口，这样使得整个换液过程中不受外界污染，保证了无菌操作。
某些实施例中，可以采用一个细胞工厂1或多个细胞工厂1进行细胞培养，当采用多个细胞工厂1进行细胞培养时，还包括S05.组装步骤，将多个细胞工厂1以相同姿态放置到载具2上，形成细胞工厂组。将多个细胞工厂组合成一个工厂组，相当于一次性对多个细胞工厂1进行操作，提高了培养效率与工作效率。
液体接口拓展步骤可采用在细胞工厂1的液体接口处设置三通、多头管道等结构实现，在某些实施例中，步骤S10中，采用装配在载具2上的分口盖3将细胞工厂1的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口，所述分口盖3上设有与对应细胞工厂1的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，分口盖3相当于液体交换系统与细胞工厂组的媒介，分口盖3在实现液体接口拓展功能的同时，通过与载具2配合，实现载具2中各细胞工厂1的限位，而且，让细胞工厂组能够与换液装置4进行匹配。此外，各所述外接口均设有自动闭合装置，自动闭合装置可采用开关、阀门、挡片等，当换液操作完成，换液装置4与细胞工厂组分离过程中自动闭合装置触发，对应的液体拓展接口自动闭合。每次换液操作过程中，系统将自动识别新的液体拓展接口进行连接。
根据需要选择是否对细胞工厂组进行摇晃操作，在某些实施例中，还包括S25.接种摇晃步骤。摇晃操作的主要目的是加速细胞工厂组内第一培养液的扩散，使其分布均匀。
在某些实施例中，S40.消化步骤，识别出未使用过的第二液体拓展接口，即对液体拓展接口进行识别，判断其是否为新的接口，如果是进行精确定位并对接，如果不是将寻找新的接口，S40.消化步骤包括S41.一次液体排空步骤，通过第二液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体。
在某些实施例中，S40.消化步骤包括S42.洗液注入步骤、S43.洗液摇晃步骤和S44.二次液体排空步骤，
其中，S42.洗液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第三液体拓展接口注入洗液；
其中，S44.二次液体排空步骤，通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体。
在某些实施例中，S40.消化步骤包括S45.消化液注入步骤、S46.消化液摇晃步骤和S47.三次液体排空步骤，
其中，S45.消化液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第四液体拓展接口注入消化液；
其中，S47.三次液体排空步骤，通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体。
在某些实施例中，S40.消化步骤包括S48.第二培养液注入步骤、S49.第二培养液摇晃步骤和S410.四次液体排空步骤，
其中，S45.第二培养液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第五液体拓展接口注入第二培养液；
其中，S410.四次液体排空步骤，通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体。
细胞工厂组呈方形、异形等形状，参见图1、图2，在某些实施例中，细胞工厂组呈直平行六面体状，顶部四角点为ABDC,底部四角点为EFHG，前侧四角点为BDHF,后侧四角点为ACGE,左侧四角点为ABFE，右侧四角点为CDHG，细胞工厂1的八个角点分别为abcdefgh，多个细胞工厂1的液体接口向上并以相同姿态放置到载具2上，例如但不限于各细胞工厂1a～h点位对应于细胞工厂组A～H点位放置。
摇晃步骤可采用前后、左右平动摇晃，或者采用翻转运动摇晃，在某些实施例中，S25.接种摇晃步骤、S43.洗液摇晃步骤、S46.消化液摇晃步骤、S49.第二培养液摇晃步骤均采用以下操作：细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态。
在某些实施例中，S20.接种步骤，换液装置4与细胞工厂组配合，换液装置4的出液口与第一液体拓展接口对接；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态，换液装置4通过第一液体拓展接口向细胞工厂1注入含有接种细胞的第一培养液；S30.第一液体拓展接口闭合步骤，换液装置4与细胞工厂组分离，第一液体拓展接口闭合且不再打开；S40.消化步骤，换液装置4与细胞工厂组配合，识别出未使用过的第二液体拓展接口，换液装置4的出液口与第二液体拓展接口对接；S41.一次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置4通过第二液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体；S42.洗液注入步骤，换液装置4通过第二液体拓展接口注入洗液；S44.二次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置4通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体；S45.消化液注入步骤，换液装置4通过第二液体拓展接口注入消化液；S47.三次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置4通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体；S45.第二培养液注入步骤，换液装置4通过第二液体拓展接口注入第二培养液；S410.四次液体排空步骤，换液装置4通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂1内部液体；换液装置4与细胞工厂组分离，对应的液体拓展接口闭合且不再打开。
参见图4，在某些实施例中，换液装置4包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀41，汇流总管与换液装置4的出液口连接，换液装置4的出液口设有出液口控制阀42，注入第一培养液、洗液、消化液或第二培养液时，打开出液口控制阀42和对应供液源管道的管道控制阀41，液体通过换液装置4注入细胞工厂1；排空细胞工厂1内部液体时，打开出液口控制阀42和液体收集系统管道的管道控制阀41，液体通过换液装置4排出细胞工厂1。
在某些实施例中，换液装置4包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀41，还包括换液装置4清洁步骤，关闭出液口控制阀42和其余管道控制阀41，打开清洁液系统管道的管道控制阀41，通入清洗液对换液装置4进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀41，打开废液处理系统管道的管道控制阀41，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀41。
本发明还提供一种细胞培养系统，包括
细胞工厂1，细胞工厂1具有至少一个液体接口；
液体接口拓展装置，能够将细胞工厂1的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口；
换液装置4，能够与液体拓展接口对接或分离，完成细胞工厂1的液体交换。
在采用细胞工厂1培养细胞时，细胞工厂1在注液过程中有多个液体拓展接口可以选择，并且在液体拓展接口被使用之后将不能再使用，保证每次使用的时候都是未经使用的新液体拓展接口，这样使得整个换液过程中不受外界污染，保证了无菌操作。
在某些实施例中，还包括载具2，载具2可采用箱型结构、托盘结构、框架结构等，多个细胞工厂1能够以相同姿态放置到载具2上，形成细胞工厂组。将多个细胞工厂组合成一个工厂组，相当于一次性对多个细胞工厂1进行操作，提高了培养效率与工作效率。
在某些实施例中，液体接口拓展装置包括分口盖3，所述分口盖3上设有与对应细胞工厂1的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，各所述外接口均设有自动闭合装置。
换液装置4包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀41，汇流总管与换液装置4的出液口连接，换液装置4的出液口设有出液口控制阀42。换液装置4包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀41。换液装置4形成一体结构，将各液体源和操作单元连接，减少了前段管道数量及杂乱程度，并将软管接入改为硬管接入，方便自动化操作；此换液装置4可选择设置在线冲洗、在线消毒功能。采用换液装置4与细胞工厂组分离的方式，使得换液盖可以重复利用，节约了资源。
在某些实施例中，换液装置4上设有识别装置。识别装置可采用视像装置、传感器等，其能够对液体拓展接口进行识别，判断其是否为新的接口，如果是进行精确定位并对接，如果不是将寻找新的接口。还包括能够驱动换液装置4运动以使换液装置4的出液口与对应液体拓展接口的驱动装置。换液装置4的空间方位通过多自由度的驱动装置控制，该驱动装置使得换液装置4能够实现各个角度的旋转、移动及定位，并控制着换液装置4与细胞工厂组的嵌合与分离。换液装置4与细胞工厂组通过高精度定位装置实现定位对接，高精度定位装置包括但不仅限于插销。驱动装置完成初步定位，再通过插销装置实现误差修正，实现精确定位，使得细胞工厂组与换液装置4上的接口在连接过程中不会触碰其他部位。连接完成，将细胞工厂组与换液装置4嵌合，使其在接下来的操作过程中不会出现脱离漏液的现象，同时实现换液装置4与细胞工厂组的协同运动。
参见图5，本发明以一种贴壁细胞培养流程为例进行进一步说明：
1.对工作环境及其工作设备(每次使用前后)进行灭菌处理；
2.通过机械装置依次将六个细胞工厂1放置在载具2对应位置，其中细胞工厂1的朝向一致，再为细胞工厂组盖上分口盖3。组装完成之后的细胞工厂组如图2所示，其中Ii1(i＝1，2，……6)、Ii2(i＝1，2，……6)均为液体拓展接口；
3.通过机械装置将细胞工厂组传送至换液工位；
4.换液工位的机械装置将细胞工厂组移动至换液装置4附近；
5.控制工位机械装置与驱动装置，通过定位装置将换液装置4与细胞工厂组进行连接嵌合，换液装置4的出液口与第一液体拓展接口对接；
6.细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态，打开供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第一液体拓展接口Ii1(i＝1，2，……6)向细胞工厂1注入含有接种细胞的第一培养液，注液完成之后关闭供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
7.BDFH面保持水平静置5秒待液体分布均匀；
8.细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态；
9.换液装置4与细胞工厂组分离，第一液体拓展接口Ii1(i＝1，2，……6)闭合且不再打开；
10.通过机械装置臂将细胞工厂组运移至传送装置送到指定地点静置培养；
11.细胞培养完成之后，通过传送装置重新将细胞工厂组运送至换液工位处，控制工位机械装置与驱动装置，通过定位装置将换液装置4与细胞工厂组进行连接嵌合；
12.细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，例如与水平面呈5°倾斜，打开废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)排空细胞工厂1内部液体，关闭废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
13.打开清洁液系统管道的管道控制阀41，通入清洗液对换液装置4进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀41，打开废液处理系统管道的管道控制阀41，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀41；
14.打开供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)向细胞工厂1注入洗液，注液完成之后关闭供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
15.BDFH面保持水平静置5秒待液体分布均匀；
16.细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态；
17.细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，例如与水平面呈5°倾斜，打开废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)排空细胞工厂1内部液体，关闭废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
18.打开清洁液系统管道的管道控制阀41，通入清洗液对换液装置4进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀41，打开废液处理系统管道的管道控制阀41，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀41；
19.打开供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)向细胞工厂1注入消化液，注液完成之后关闭供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
20.BDFH面保持水平静置5秒待液体分布均匀；
21.细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态；
22.细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，例如与水平面呈5°倾斜，打开废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)排空细胞工厂1内部液体，关闭废液处理系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
23.打开清洁液系统管道的管道控制阀41，通入清洗液对换液装置4进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀41，打开废液处理系统管道的管道控制阀41，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀41；
24.打开供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)向细胞工厂1注入第二培养液，注液完成之后关闭供液源管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
25.BDFH面保持水平静置5秒待液体分布均匀；
26.细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态；
27.细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，例如与水平面呈5°倾斜，打开液体收集系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42，换液装置4通过第二液体拓展接口Ii2(i＝1，2，……6)收集液体，关闭液体收集系统管道的管道控制阀41和出液口控制阀42；
28.换液装置4与细胞工厂组分离，第二液体拓展接口Ii1(i＝1，2，……6)闭合且不再打开。
本发明中，整个细胞培养流程能够实现工业自动化，生产节奏可以把控，对产能评估也更加准确，有利于产业规划与拓展；整个流程无需人工参与，实现了细胞培养流水线的工业自动化，这样既可以保持了整个操作流程可以处在无菌环境之中免受污染，又可以提高工作效率，解放劳动力。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (14)
1.一种细胞培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
S05.组装步骤，将多个细胞工厂以相同姿态放置到载具上，通过机械装置依次将多个细胞工厂放置在载具对应位置，形成细胞工厂组；
S10.液体接口拓展步骤，将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口，采用装配在载具上的分口盖将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口，所述分口盖上设有与对应细胞工厂的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，各所述外接口均设有自动闭合装置；
S20.接种步骤，通过机械装置将细胞工厂组传送至换液工位，换液工位的机械装置将细胞工厂组移动至换液装置附近，控制工位机械装置与驱动装置，通过定位装置将换液装置与细胞工厂组进行连接嵌合，换液装置的出液口与第一液体拓展接口对接，通过第一液体拓展接口向细胞工厂注入含有接种细胞的第一培养液；
S30.第一液体拓展接口闭合步骤，第一培养液注入完成后，第一液体拓展接口闭合且不再打开；
S40.培养步骤，通过机械装置臂将细胞工厂组运移至传送装置送到指定地点静置培养；
S50.消化步骤，通过传送装置重新将细胞工厂组运送至换液工位处，控制工位机械装置与驱动装置，通过定位装置将换液装置与细胞工厂组进行连接嵌合，换液装置上设有识别装置，能够对液体拓展接口进行识别，判断其是否为新的接口，如果是进行精确定位并对接，如果不是将寻找新的接口，识别出未使用过的液体拓展接口，并通过该未使用过的液体拓展接口完成细胞工厂的液体交换。
2.根据权利要求1所述的细胞培养方法，其特征在于：还包括S25.接种摇晃步骤。
3.根据权利要求2所述的细胞培养方法，其特征在于：S40.消化步骤，识别出未使用过的第二液体拓展接口，S40.消化步骤包括S41.一次液体排空步骤，通过第二液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
4.根据权利要求3所述的细胞培养方法，其特征在于：S40.消化步骤包括S42.洗液注入步骤、S43.洗液摇晃步骤和S44.二次液体排空步骤，
其中，S42.洗液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第三液体拓展接口注入洗液；
其中，S44.二次液体排空步骤，通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
5.根据权利要求4所述的细胞培养方法，其特征在于：S40.消化步骤包括S45.消化液注入步骤、S46.消化液摇晃步骤和S47.三次液体排空步骤，
其中，S45.消化液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第四液体拓展接口注入消化液；
其中，S47.三次液体排空步骤，通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
6.根据权利要求5所述的细胞培养方法，其特征在于：S40.消化步骤包括S48.第二培养液注入步骤、S49.第二培养液摇晃步骤和S410.四次液体排空步骤，
其中，S45.第二培养液注入步骤，通过第二液体拓展接口或者未使用过的第五液体拓展接口注入第二培养液；
其中，S410.四次液体排空步骤，通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体。
7.根据权利要求6所述的细胞培养方法，其特征在于：细胞工厂组呈直平行六面体状，顶部四角点为ABDC,底部四角点为EFHG，前侧四角点为BDHF,后侧四角点为ACGE,左侧四角点为ABFE，右侧四角点为CDHG，多个细胞工厂的液体接口向上并以相同姿态放置到载具上。
8.根据权利要求7所述的细胞培养方法，其特征在于：S25.接种摇晃步骤、S43.洗液摇晃步骤、S46.消化液摇晃步骤、S49.第二培养液摇晃步骤均采用以下操作：细胞工厂组以DH边为轴，BDHF面翻转至竖直状态，CDHG面翻转至底部水平状态；细胞工厂组以HG边为轴，CDHG面翻转至竖直状态，EFHG面翻转至底部水平状态；保持EFHG面水平状态摇晃细胞工厂组；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态。
9.根据权利要求8所述的细胞培养方法，其特征在于：S20.接种步骤，换液装置与细胞工厂组配合，换液装置的出液口与第一液体拓展接口对接；细胞工厂组以FH边为轴，EFHG面翻转至竖直状态，BDHF面翻转至底部水平状态，换液装置通过第一液体拓展接口向细胞工厂注入含有接种细胞的第一培养液；S30.第一液体拓展接口闭合步骤，换液装置与细胞工厂组分离，第一液体拓展接口闭合且不再打开；S40.消化步骤，换液装置与细胞工厂组配合，识别出未使用过的第二液体拓展接口，换液装置的出液口与第二液体拓展接口对接；S41.一次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过第二液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S42.洗液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入洗液；S44.二次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过注入洗液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S45.消化液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入消化液；S47.三次液体排空步骤，细胞工厂组以BD边为轴，BDHF面翻转至倾斜状态，换液装置通过注入消化液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；S45.第二培养液注入步骤，换液装置通过第二液体拓展接口注入第二培养液；S410.四次液体排空步骤，换液装置通过注入第二培养液的液体拓展接口排空细胞工厂内部液体；换液装置与细胞工厂组分离，对应的液体拓展接口闭合且不再打开。
10.根据权利要求9所述的细胞培养方法，其特征在于：换液装置包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀，汇流总管与换液装置的出液口连接，换液装置的出液口设有出液口控制阀，注入第一培养液、洗液、消化液或第二培养液时，打开出液口控制阀和对应供液源管道的管道控制阀，液体通过换液装置注入细胞工厂；排空细胞工厂内部液体时，打开出液口控制阀和液体收集系统管道的管道控制阀，液体通过换液装置排出细胞工厂。
11.根据权利要求10所述的细胞培养方法，其特征在于：换液装置包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀，还包括换液装置清洁步骤，关闭出液口控制阀和其余管道控制阀，打开清洁液系统管道的管道控制阀，通入清洗液对换液装置进行清洗，清洗完毕后，关闭清洁液系统管道的管道控制阀，打开废液处理系统管道的管道控制阀，排空后关闭废液处理系统管道的管道控制阀。
12.一种细胞培养系统，其特征在于：包括
细胞工厂，细胞工厂具有至少一个液体接口；
载具，多个细胞工厂能够以相同姿态放置到载具上，形成细胞工厂组；
液体接口拓展装置，能够将细胞工厂的一个液体接口拓展为多个液体拓展接口，液体接口拓展装置包括分口盖，所述分口盖上设有与对应细胞工厂的液体接口对接的内接口以及由内接口分出以形成多个液体拓展接口的外接口，各所述外接口均设有自动闭合装置；
换液装置，能够与液体拓展接口对接或分离，完成细胞工厂的液体交换，换液装置上设有识别装置；
驱动装置，驱动换液装置运动以使换液装置的出液口与对应液体拓展接口对接；
机械装置，用于依次将多个细胞工厂放置在载具对应位置，用于将细胞工厂组传送至换液工位，用于将细胞工厂组移动至换液装置附近；
机械装置臂，用于将细胞工厂组运移至传送装置送到指定地点静置培养；
传送装置，用于重新将细胞工厂组运送至换液工位处。
13.根据权利要求12所述的细胞培养系统，其特征在于：换液装置包括供液源管道、液体收集系统管道以及汇流总管，供液源管道、液体收集系统管道均与汇流总管连接，供液源管道、液体收集系统管道上均设有管道控制阀，汇流总管与换液装置的出液口连接，换液装置的出液口设有出液口控制阀。
14.根据权利要求13所述的细胞培养系统，其特征在于：换液装置包括均与汇流总管连接的清洁液系统管道和废液处理系统管道，清洁液系统管道和废液处理系统管道均设有管道控制阀。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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