(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211098887.3 (22)申请日 2022.09.09 (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上 大路99号 申请人 上海道简机电科技有限公司 　 上海大学温州研究院 (72)发明人 冯春明　冯永慧　李磊　黄标通　 (74)专利代理 机构 郑州翊博专利代理事务所 (普通合伙) 41155 专利代理师 付红莉 (51)Int.Cl. C12M 1/34(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/22(2006.01) C12M 1/40(2006.01)C12M 1/00(2006.01) C12N 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种全自动细胞培 养系统及其方法 (57)摘要 本发明涉及一种全自动细胞培养系统及其 方法， 该系统包括输入单元、 换液单元、 水浴离心 单元、 六自由度柔性机械臂、 检测单元、 培养单 元、 冻存单元、 转运单元、 输出单元和电控单元。 所述全自动细胞培养系统通过六自由度柔性机 械臂联系起各个单元， 实现了细胞培养过程中细 胞复苏、 细胞换液、 细胞传 代、 细胞采收冻存等自 动化操作， 满足了细胞培养全流程自动化的需 求， 提高了细胞培养过程的质量和 效率， 保证了 培养细胞的合格率。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115261208 A 2022.11.01 CN 115261208 A 1.一种全自动细胞培 养系统， 其特 征在于， 包括： 输入单元， 用于将物料输入至换 液单元； 换液单元， 用于放置换 液或传代过程所需的物料； 六自由度柔 性机械臂， 用于细胞培 养过程中物料的夹持转移和移液、 换 液操作； 水浴离心单 元， 用于对细胞冻存管进行 水浴加热和离心； 检测单元， 用于对细胞的数据采集和分析； 培养单元， 用于细胞培 养； 冻存单元， 用于将细胞进行冻存； 转运单元， 用于细胞培养皿在培养单元、 检测单元、 冻存单元和六自由度柔性机械臂之 间的转运。 2.根据权利要求1所述的一种 全自动细胞培养系统， 其特征在于， 所述换液单元包括电 动多道移液器工作头、 移液器吸头箱和试剂箱， 所述电动多道移液器工作头、 移液器吸头箱 和试剂箱有固定位置 。 3.根据权利要求2所述的一种 全自动细胞培养系统， 其特征在于， 所述六自由度柔性机 械臂的末端连接有可拆卸式夹爪工作头， 移液和换液时六自由度柔性机械臂与所述电动多 道移液器工作头连接 。 4.根据权利要求3所述的一种 全自动细胞培养系统， 其特征在于， 所述转运单元包括旋 转转运托盘， 所述旋转 转运托盘有固定的旋转轨道和方向。 5.根据权利要求4所述的一种 全自动细胞培养系统， 其特征在于， 所述输入单元包括快 速灭菌传递舱和无菌试剂传递管道， 所述快速灭菌传递舱和无菌试剂传递管道用于物料的 输入及灭菌 。 6.根据权利要求1 ‑5任一所述的一种全自动细胞培养系统， 其特征在于， 所述全自动细 胞培养系统还包括输出单元， 所述输出单元用于用于将封装好的细胞冻存 管转移出所述全 自动细胞培 养系统以及收集培 养过程中产生的废料。 7.一种利用权利要求1 ‑6任一所述的系统进行全自动细胞培养的方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： （N1） 细胞复苏： 六自由度柔性机械臂将输入单元输入的细胞冻存管转移至水浴离心单 元进行解冻 、 离心， 再将离心后的细胞转移至 培养单元进行培 养； （N2） 细胞换液和传代： 转运单元将细胞培养皿转运至检测单元进行细胞生长状态和细 胞密度的观测， 检测后转运单元再将细胞培养皿转运至六自由度柔性机械臂位置， 根据观 测结果， 六自由度柔性机械臂进 行换液或传代操作， 完成换液或传代操作后， 转运单元将细 胞培养皿转移至培养单元继续培 养； （N3） 细胞采收和冻存： 转运单元和六自由度柔性机械臂相互配合， 将培养后的细胞进 行采收并转 运至冻存单 元进行冻存。 8.根据权利要求7 所述的培 养方法， 其特 征在于， 步骤N1的具体操作包括： （N1.1） 输入单元将物料传递至换液单元， 所述物料包括细胞冻存管、 细胞培养基、 胰 酶、 PBS缓冲液、 细胞冻存液、 细胞培 养皿、 移液器吸头； （N1.2） 六自由度柔性机械臂将存放待培养细胞的细胞冻存管转移至水浴离心单元的 水浴装置中进行 水浴解冻；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115261208 A 2（N1.3） 六自由度柔性机械臂将解冻后的细胞冻存管转移至水浴离心单元的离心机中 进行离心， 离心结束后弃去上清液， 并补加细胞培 养基； （N1.4） 六自由度柔性机械臂将离心后的细胞转移至培养单元的细胞培养皿中， 再将细 胞培养皿夹持至 培养单元的CO2恒温培养箱中进行培 养。 9.根据权利要求7 所述的培 养方法， 其特 征在于， 步骤N2的具体操作为： （N2.1） 六自 由度柔性机械臂取出在CO2恒温培养箱中的细胞培养皿， 转运单元将细胞培 养皿转运至检测单 元下， 观测细胞生长状态及 细胞密度； （N2.2） 当检测单元观测到细胞密度低于80%时， 转运单元将细胞培养皿转运至六自由 度柔性机械臂位置， 六自由度柔性机械臂进行弃废液、 PBS缓冲液清洗、 加入细胞培养基的 操作， 转运单元再将细胞培 养皿转运至培养单元继续培 养； （N2.3） 当检测单元观测到细胞密度达到80% ‑90%时， 转运单元将细胞培养皿转移至六 自由度柔性机械臂位置， 六自由度柔性机械臂进行弃废液、 PBS缓冲液清洗、 加入胰酶的操 作， 转运单元将细胞培 养皿转移至检测单 元， 观测细胞 形态； （N2.4） 当检测单元观测到细胞收缩变圆时， 转运单元将细胞培养皿转移至六自由度柔 性机械臂位置， 六自由度柔性机械臂进行移出胰酶、 加入细胞培养基、 吹打细胞的操作， 制 备细胞悬液， 并按照设置的传代比例将细胞 悬液分配到新的细胞培 养皿； （N2.5） 六自由度柔性机械臂将所有细胞培养皿中均添加细胞培养基后， 转运单元将细 胞培养皿转移至培养单元中继续培 养。 10.根据权利要求7 ‑9任一所述的培 养方法， 其特 征在于， 步骤N3的具体操作包括： （N3.1） 六自 由度柔性机械臂将CO2恒温培养箱中的细胞培养皿取出， 转运单元将细胞培 养皿转移至检测单 元， 观测细胞生长情况和细胞密度； （N3.2） 检测单元检测到数值合格后， 转运单元转移至六自由度柔性机械臂位置， 六自 由度柔性机械臂进行弃废液、 PBS缓冲液清洗、 胰酶消化和细胞培养基吹打的操作， 制成细 胞悬液； （N3.3） 六自由度柔性机械臂夹持培养单元的冻存管放置柜中的冻存管置于离心机中， 并将细胞 悬液转移至细胞冻存管， 进行离心、 弃废液、 加入冻存液、 封装的操作； （N3.4） 六自由度 柔性机械臂将封装好的冻存管依次移动 至4℃冰箱中保存20分钟， ‑20 ℃冰箱中保存3 0分钟，‑80℃冰箱中保存12小时。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115261208 A 3