本發明屬于無菌檢查系統自動化技術領域，涉及一種面向安瓿瓶裝水溶液供試品的全自動化流水線集菌操作方法和系統。

技術背景

根據2015年版《中國藥典》，供試品的無菌檢查法包括薄膜過濾法和直接接種法。薄膜過濾法一般應采用封閉式薄膜過濾器。無菌檢查用的濾膜孔徑應不大于0.45μm，直徑約為50mm。供試品包括：水溶液供試品、水溶性固體供試品、非水溶性供試品、可溶于十四烷酸異丙酯的裔劑和黏性油劑供試品、無菌氣（噴）霧劑供試品、裝有藥物的注射器供試品、具有導管的醫療器具（輸血、輸液袋等）供試品等。同時，《中國藥典》對供試品的檢驗數量和檢驗量也做出了明確的規定。可見，在無菌檢測過程中面臨著多樣品種類、多規格樣品包裝、多流程過程分析、非連續性操作、低集菌分析效率的問題。

在現有的無菌檢測過程中，面臨著多樣品種類、多規格樣品包裝、多流程過程分析、非連續性操作、低集菌分析效率的問題，普遍使用手工方式完成相關操作，自動化、智能化程度較低；集菌操作、清洗等關鍵過程受人員影響的因素較大，也會因不同人員操作而帶來無菌檢查結果與效率的顯著差異。

技術實現要素：

針對無菌檢測過程中手工方式完成相關操作存在的問題，本發明提出面向安瓿瓶裝水溶液供試品的全自動化流水線集菌操作方法和系統，其特征在于采用串、并行處理和流程優化方法，包括以下步驟：

步驟（1）夾取導軌上的安瓿瓶盒、緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒、集菌瓶/軟管/帽塞盒分別放入固定位置。

步驟（2）打開集菌瓶/軟管/帽塞盒，將與集菌瓶相連的帶針頭的軟管安裝入第二蠕動泵，同時將盒內的帶針頭的另一套軟管安裝入第一蠕動泵。

步驟（3）將與集菌瓶相連的帶針頭的軟管安裝入軟管限流/熱封機構；同時將集菌瓶放入集菌瓶支架中，集菌瓶/軟管/帽塞盒內的黃帽塞、紅帽塞放入固定位置。

步驟（4）將安裝在第二蠕動泵中的軟管上的針頭插入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒中的潤膜液瓶上，倒置潤膜液瓶后開啟第二蠕動泵，將潤膜液泵入集菌瓶中對微孔濾膜進行潤濕，當潤膜液達到一定容量后關閉第二蠕動泵。

步驟（5）將紅帽塞蓋入集菌瓶頂部，正置潤膜液瓶后開啟第二蠕動泵，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，使得潤膜液完全從集菌瓶排出，當潤膜液完全排出后關閉第二蠕動泵，移走紅帽塞至固定位置。

步驟（6）在步驟（2）至步驟（5）進行的同時，將安瓿瓶盒內的安瓿瓶送到安瓿瓶開啟機構中進行開啟，開啟結束后送回到安瓿瓶盒中。

步驟（7）在步驟（6）進行的同時，將安裝在第一蠕動泵中的軟管一端上的針頭插入已開啟的安瓿瓶中，軟管另一端的針頭插入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒中的緩沖罐上，開啟第一蠕動泵將安瓿瓶內的水溶液供試品泵入緩沖罐中；待安瓿瓶中的水溶液供試品完全泵入緩沖罐后，關閉第一蠕動泵；將針頭移除已完畢的安瓿瓶至其他已開啟的安瓿瓶中，開啟第一蠕動泵將安瓿瓶里的水溶液供試品泵入緩沖罐中。

步驟（8）待所有送入的安瓿瓶中的水溶液供試品完全泵入緩沖罐后，將潤膜液瓶上的針頭拔出并插入緩沖罐上，倒置緩沖罐并開啟第二蠕動泵，將水溶液供試品泵入集菌瓶中，當水溶液供試品完全轉移至集菌瓶中后關閉第二蠕動泵。

步驟（9）將紅帽塞蓋入集菌瓶頂部，正置緩沖罐后開啟第二蠕動泵，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，通過集菌瓶中的微孔濾膜對水溶液供試品過濾和微生物富集，當水溶液供試品完全從集菌瓶排出后關閉第二蠕動泵，移走紅帽塞至固定位置。

步驟（10）將緩沖罐上的針頭拔出并插入清洗液瓶上，倒置清洗液瓶并開啟第二蠕動泵，將清洗液泵入集菌瓶中，當清洗液達到一定容量后關閉第二蠕動泵。

步驟（11）將紅帽塞蓋入集菌瓶頂部，正置清洗液瓶后開啟第二蠕動泵，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，清洗液從集菌瓶中排出實現對微孔濾膜的清洗，當清洗液完全排出后關閉第二蠕動泵，移走紅帽塞至固定位置。

步驟（12）將黃帽塞移至集菌瓶的底部并壓入，進行密封，防止滴漏。

步驟（13）將清洗液瓶上的針頭拔出并插入裝有某一培養基的培養基瓶上，同時關閉與第二、第三集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵，將培養基泵入第一個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵。

步驟（14）將培養基瓶上的針頭拔出并插入另一裝有相同培養基的培養基瓶上，同時關閉與第一、第三集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵，將培養基泵入第二個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵。

步驟（15）將培養基瓶上的針頭拔出并插入另一裝有不同培養基的培養基瓶上，同時關閉與第一、第二集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵，將培養基泵入第三個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵。

步驟（16）將紅帽塞蓋入集菌瓶頂部，剪斷并同時密封與集菌瓶相連接的三根軟管。

步驟（17）緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶放回緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒內，同時將第一蠕動泵和第二蠕動泵上帶針頭的軟管取下，把所有的廢棄物轉移至軟管等廢棄物回收區。

步驟（18）復位所有裝置至初始狀態，等待下一批次水溶液供試品的自動集菌操作。

進一步說，安瓿瓶盒內的全部安瓿瓶的開啟時間與全部水溶液供試品轉移至緩沖罐的時間之和，應小于等于與集菌瓶相連的軟管在第二蠕動泵、軟管限流/熱封機構中的安裝時間與集菌瓶內微孔濾膜的潤濕、排出時間之和。

進一步說，待檢查的水溶液供試品種類對清洗液的清洗量需滿足要求，如果清洗量超過單瓶清洗液，需要在步驟十一后增加兩個步驟：

步驟（a）將第一清洗液瓶上的針頭拔出并插入第二清洗液瓶上，倒置第二清洗液瓶并開啟第二蠕動泵將清洗液泵入集菌瓶中，當清洗液達到一定容量后關閉第二蠕動泵；

步驟（b）將紅帽塞蓋入集菌瓶頂部，正置第二清洗液瓶后開啟第二蠕動泵，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，清洗液從集菌瓶中排出實現對微孔濾膜的清洗，當清洗液完全排出后關閉第二蠕動泵，移走紅帽塞至固定位置。

對于本發明面向安瓿瓶裝水溶液供試品的全自動化流水線集菌操作系統，包括第一機械手、安瓿瓶盒、第一軟管安裝輔助機構、第二機械手、第一蠕動泵、緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒、第二蠕動泵、軟管限流/熱封機構、第三機械手、集菌瓶支架、黃帽塞、紅帽塞、第四機械手、軟管等廢棄物回收區、第五機械手、第二軟管安裝輔助機構、第六機械手、集菌瓶/軟管/帽塞盒、第七機械手、第八機械手、安瓿瓶開啟機構、試劑瓶等回收區。

所述第一機械手與安瓿瓶開啟機構進行協同操作：第一機械手取安瓿瓶盒內的安瓿瓶，并放置至安瓿瓶開啟機構中；與安瓿瓶開啟機構聯合進行安瓿瓶切割、折斷操作，實現安瓿瓶開啟；安瓿瓶開啟后，第一機械手將安瓿瓶放回安瓿瓶盒內；待安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐后，第一機械手將安瓿瓶廢棄物轉移至試劑瓶等回收區。

所述第二機械手與第六機械手進行協同操作：第二機械手夾取緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶，并放入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒中；第六機械手夾取與集菌瓶相連的軟管一端的針頭，并將針頭插入或拔出緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶，第二機械手對緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶進行翻轉；當緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶內的溶液轉移至集菌瓶后，第二機械手將緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶內放置至試劑瓶等回收區。

所述第五機械手、第六機械手與第二軟管安裝輔助機構進行協同操作：第六機械手夾取與集菌瓶相連的軟管一端的針頭，第五機械手夾取集菌瓶，同時拉伸和移動軟管將其放入第二蠕動泵中，第二軟管安裝輔助機構將軟管固定在第二蠕動泵中。

所述第五機械手、軟管限流/熱封機構與第三機械手進行協同操作：第五機械手夾取集菌瓶并拉伸與集菌瓶相連的軟管，第三機械手將軟管壓入軟管限流/熱封機構中；將軟管裝入軟管限流/熱封機構后，第五機械手將集菌瓶放入集菌瓶支架；當進行培養基轉移至集菌瓶過程中，軟管限流/熱封機構對軟管進行選擇性限流，將培養基轉移至對應的集菌器中；當培養基轉移至集菌瓶后，軟管限流/熱封機構將切斷與集菌瓶相連的軟管，并進行加熱或夾緊密封；

所述第五機械手、第六機械手、軟管限流/熱封機構與第三機械手進行協同操作：當軟管限流/熱封機構切斷與集菌瓶相連的軟管后，第六機械手夾取切斷后的軟管的針頭，將軟管轉移至軟管等廢棄物回收區。

所述第七機械手、第八機械手與第一軟管安裝輔助機構進行協同操作；第七機械手夾取軟管一端的針頭，第八機械手夾取軟管另一端的針頭，同時拉伸和移動軟管將其放入第一蠕動泵中，第一軟管安裝輔助機構將軟管固定在第一蠕動泵中。

所述第七機械手、第八機械手與第二機械手進行協同操作：第二機械手夾緊緩沖罐，第七機械手夾取軟管一端的針頭，移動并插入緩沖罐；第八機械手夾取軟管另一端的針頭，移動并插入安瓿瓶，將安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中，當前安瓿瓶內的水溶液供試品轉移完畢后，第八機械手拔出針頭、移動并插入其他已開啟的安瓿瓶中進行水溶液供試品的轉移，重復操作至全部安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中；待全部安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中后，第七機械手將軟管一端的針頭拔出，第八機械手將軟管另一端的針頭拔出，第八機械手將軟管廢棄物轉移至軟管等廢棄物回收區。

所述第八機械與第一蠕動泵進行協同操作：當第八機械手把軟管一端的針頭插入安瓿瓶后，開啟第一蠕動泵，進行水溶液供試品轉移；當當前安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐后，關閉第一蠕動泵；第八機械手把軟管一端的針頭從當前安瓿瓶內拔出并插入其他已開啟安瓿瓶，開啟第一蠕動泵，進行水溶液供試品的轉移；循環操作直至所有安瓿瓶內的水溶液供試品的全部轉移至緩沖罐中。

所述第四機械手、第二蠕動泵與第二機械手進行協同操作：第四機械手將從集菌瓶/軟管/帽塞盒內取出黃帽塞、紅帽塞，并放置至固定位置；當進行潤膜液、水溶液供試品和清洗液轉移至集菌瓶時，第二機械手倒置緩沖罐、潤膜液瓶或清洗液瓶，開啟第二蠕動泵；當完成潤膜液、水溶液供試品和清洗液轉移至集菌瓶后，關閉第二蠕動泵，第四機械手將蓋入紅帽塞至集菌瓶上；當蓋上紅帽塞后，第二機械手正置緩沖罐、潤膜液瓶、或清洗液瓶或培養基瓶，開啟第二蠕動泵；當潤膜液、水溶液供試品和清洗液從集菌瓶排出后，關閉第二蠕動泵，第四機械手將紅帽塞從集菌瓶上移除至固定位置；當集菌瓶清洗完成后，第四機械手將黃帽塞的壓入集菌瓶底部進行密封，第二機械手倒置培養基瓶，開啟第二蠕動泵；當三瓶培養基全部轉移至集菌瓶后，關閉第二蠕動泵，第四機械手將蓋入紅帽塞至集菌瓶上。

進一步說，所述集菌瓶內裝有微孔濾膜，可實現水溶液供試品的過濾和細菌富集。

進一步說，機械手為具有多自由度的機械手臂或帶有機械手抓的具有相同功能的移動機構。

與現有手工方式操作相比，本發明提出的全自動化流水線集菌操作方法和系統，采用串、并行處理和流程優化方法，多個機械手協同配合，對安瓿瓶裝的水溶液供試品的無菌檢查流程進行標準化、模式化，整個流程完全受控，避免以往無菌檢查全部依賴人員操作，結果受人為原因影響較大的弊病，大大提高無菌檢查的效率和無菌檢查結果的準確率和可信度。

附圖說明

圖1 典型的安瓿瓶裝水溶液供試品的手工方式操作流程；

圖2 安瓿瓶裝水溶液供試品的自動化集菌操作流程示意圖；

圖3 針對自動化集菌操作流程的模塊化及時間優化處理示意圖；

圖4 自動化集菌操作系統功能布置分布示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及最佳實施對本發明進行詳盡的描述。

面向安瓿瓶裝水溶液供試品的無菌檢查分析，典型的手工方式操作流程見圖1。從該操作流程可以看出，一般進行三瓶或者數瓶水溶液供試品的無菌檢查，而且操作步驟繁多。為了保證較高的檢查效率，因此對操作人員的熟練程度要求很高。某些情況下，由于操作人員的疏忽會引起檢查結果的錯誤判斷，導致嚴重的后果。因此本發明提出面向采用全自動化操作面向安瓿瓶裝水溶液供試品的全自動化流水線集菌操作方法和系統，對流程進行多層次分解，采用串、并行處理方式，模塊化設計，采用機械手協同配合完成自動化操作。

根據2015年版《中國藥典》和2010 年版GMP《藥品生產質量管理規范》，對于安瓿瓶裝水溶液供試品，通過流程優化，其自動化集菌操作流程示意圖見圖2。每批次同時對30個安瓿瓶裝水溶液供試品進行集菌操作，按照潤膜—集菌—清洗—加培養基的總體流程如下：

（1）安裝軟管及放置各試劑瓶，同時開啟安瓿瓶；

（2）安瓿瓶內供試品通過管路2、蠕動泵1泵入緩沖罐；

（3）潤膜液通過管道1、蠕動泵2泵入集菌瓶，每個集菌瓶約50ml；

（4）紅帽塞壓緊集菌瓶，樣品瓶內空氣通過管道2、蠕動泵2泵入集菌瓶，直至潤膜液完全排出；

（5）移除紅帽塞，供試品從緩沖罐通過管道2、蠕動泵2泵入集菌瓶，每個集菌瓶約100ml；

（6）紅帽塞壓緊密封集菌瓶，樣品瓶內空氣通過管道2、蠕動泵2泵入集菌瓶，直至集菌過濾結束；

（7）移除紅帽塞，清洗液通過管道2、蠕動泵2泵入集菌瓶，每個集菌瓶約100ml；

（8）紅帽塞壓緊密封集菌瓶，清洗液瓶內空氣通過管道2、蠕動泵2泵入集菌瓶，直至清洗液完全排出；

（9）移除紅帽塞，集菌瓶底部壓入黃帽塞，關閉B、C管路，培養基1通過管道3、蠕動泵2泵入集菌瓶1約100ml；

（10）關閉A、C管路，培養基2通過管道3、蠕動泵2泵入集菌瓶2，約100ml；

（11）關閉A、B管路，培養基2通過管道3、蠕動泵2泵入集菌瓶3，約100ml；

（12）紅帽塞壓緊密封集菌瓶，剪斷A、B、C管路，并熱封或夾緊集菌瓶A、B、C管路；

（13）取下軟管及各試劑瓶，移至回收區。

為了縮短操作時間、提高操作效率，本發明對面向安瓿瓶裝水溶液供試品的自動化集菌系統進行分模塊處理，見圖3。該系統包括：包裝開啟模塊、軟管安裝模塊1、軟管安裝模塊2、試劑瓶及帽塞放置模塊、安瓿瓶開啟模塊、試劑瓶移動及翻轉模塊、針頭插拔模塊、帽塞操作模塊、培養基加注限流模塊、熱封及剪切模塊和軟管拆卸及試劑瓶扔棄模塊。

采用多自由度機械手協同配合進行自動化集菌操作，整個自動化操作系統的功能布置分布見圖4、其操作步驟為：

（1）夾取導軌上的安瓿瓶盒2、緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒6、集菌瓶/軟管/帽塞盒18分別放入固定位置。

（2）打開集菌瓶/軟管/帽塞盒18，將與集菌瓶相連的帶針頭的軟管安裝入第二蠕動泵7；同時將盒內的帶針頭的另一套軟管安裝入第一蠕動泵5。

（3）將與集菌瓶相連的帶針頭的軟管安裝入軟管限流/熱封機構8；同時將集菌瓶放入集菌瓶支架10中，集菌瓶/軟管/帽塞盒18內的黃帽塞11、紅帽塞12放入固定位置；

（4）將安裝在第二蠕動泵7中的軟管上的針頭插入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒6中的潤膜液瓶上，倒置潤膜液瓶后開啟第二蠕動泵7，將潤膜液泵入集菌瓶中對微孔濾膜進行潤濕，當潤膜液達到一定容量后關閉第二蠕動泵7；

（5）將紅帽塞12蓋入集菌瓶頂部，正置潤膜液瓶后開啟第二蠕動泵7，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，使得潤膜液完全從集菌瓶排出，當潤膜液完全排出后關閉第二蠕動泵7，移走紅帽塞12至固定位置；

（6）在步驟二至步驟五進行的同時，將安瓿瓶盒2內的安瓿瓶送到安瓿瓶開啟機構21中進行開啟，開啟結束后送回到安瓿瓶盒2中；

（7）在步驟六進行的同時，將安裝在第一蠕動泵5中的軟管一端上的針頭插入已開啟的安瓿瓶中，軟管另一端的針頭插入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒6中的緩沖罐上，開啟第一蠕動泵5將安瓿瓶內的水溶液供試品泵入緩沖罐中；待安瓿瓶中的水溶液供試品完全泵入緩沖罐后，關閉第一蠕動泵5；將針頭移除已完畢的安瓿瓶至其他已開啟的安瓿瓶中，開啟第一蠕動泵5將安瓿瓶里的水溶液供試品泵入緩沖罐中；

（8）待所有送入的安瓿瓶中的水溶液供試品完全泵入緩沖罐后，將潤膜液瓶上的針頭拔出并插入緩沖罐上，倒置緩沖罐并開啟第二蠕動泵7，將水溶液供試品泵入集菌瓶中，當水溶液供試品完全轉移至集菌瓶中后關閉第二蠕動泵7；

（9）將紅帽塞12蓋入集菌瓶頂部，正置緩沖罐后開啟第二蠕動泵7，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，通過集菌瓶中的微孔濾膜對水溶液供試品過濾和微生物富集，當水溶液供試品完全從集菌瓶排出后關閉第二蠕動泵7，移走紅帽塞12至固定位置；

（10）將緩沖罐上的針頭拔出并插入清洗液瓶上，倒置清洗液瓶并開啟第二蠕動泵7，將清洗液泵入集菌瓶中，當清洗液達到一定容量后關閉第二蠕動泵7；

（11）將紅帽塞12蓋入集菌瓶頂部，正置清洗液瓶后開啟第二蠕動泵7，將氣體泵入集菌瓶中進行增壓，清洗液從集菌瓶中排出實現對微孔濾膜的清洗，當清洗液完全排出后關閉第二蠕動泵7，移走紅帽塞12至固定位置；

（12）將黃帽塞11移至集菌瓶的底部并壓入，進行密封，防止滴漏；

（13）將清洗液瓶上的針頭拔出并插入裝有某一培養基的培養基瓶上，同時關閉與第二、第三集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵7，將培養基泵入第一個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵7；

（14）將培養基瓶上的針頭拔出并插入另一裝有相同培養基的培養基瓶上，同時關閉與第一、第三集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵7，將培養基泵入第二個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵7；

（15）將培養基瓶上的針頭拔出并插入另一裝有不同培養基的培養基瓶上，同時關閉與第一、第二集菌瓶相連接的軟管后，倒置培養基瓶并開啟第二蠕動泵7，將培養基泵入第三個集菌瓶中，當培養基達到一定容量后關閉第二蠕動泵7；

（16）將紅帽塞12蓋入集菌瓶頂部，剪斷并同時密封與集菌瓶相連接的三根軟管。

（17）緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶放回緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒6內，同時將第一蠕動泵5和第二蠕動泵7上帶針頭的軟管取下，把所有的廢棄物轉移至軟管等廢棄物回收區14。

（18）復位所有裝置至初始狀態，等待下一批次水溶液供試品的自動集菌操作。

采用的多自由度機械手協同配合進行操作：

第一機械手1與安瓿瓶開啟機構25進行協同操作：第一機械手1夾取安瓿瓶盒2內的安瓿瓶，并放置至安瓿瓶開啟機構25中；與安瓿瓶開啟機構25聯合進行安瓿瓶切割、折斷操作，實現安瓿瓶開啟；安瓿瓶開啟后，第一機械手1將安瓿瓶放回安瓿瓶盒2內；待安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐后，第一機械手1將安瓿瓶廢棄物轉移至試劑瓶等回收區22。

第二機械手4與第六機械手17進行協同操作：第二機械手4夾取緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶，并放入緩沖罐/潤膜液/清洗液/培養基瓶盒6中；第六機械手17夾取與集菌瓶相連的軟管一端的針頭，并將針頭插入或拔出緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶，第二機械手4對緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶進行翻轉；當緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶內的溶液轉移至集菌瓶后，第二機械手4將緩沖罐、潤膜液瓶、清洗液瓶或培養基瓶內放置至試劑瓶等回收區22。

第五機械手15、第六機械手17與第二軟管安裝輔助機構16進行協同操作：第六機械手17夾取與集菌瓶相連的軟管一端的針頭，第五機械手15夾取集菌瓶，同時拉伸和移動軟管將其放入第二蠕動泵7中，第二軟管安裝輔助機構16將軟管固定在第二蠕動泵7中。

第五機械手15、軟管限流/熱封機構8與第三機械手9進行協同操作：第五機械手15夾取集菌瓶并拉伸與集菌瓶相連的軟管，第三機械手9將軟管壓入軟管限流/熱封機構8中；將軟管裝入軟管限流/熱封機構8后，第五機械手15將集菌瓶放入集菌瓶支架10。當進行培養基轉移至集菌瓶過程中，軟管限流/熱封機構8對軟管進行選擇性限流，將培養基轉移至對應的集菌器中；當培養基轉移至集菌瓶后，軟管限流/熱封機構8將切斷與集菌瓶相連的軟管，并進行加熱或夾緊密封。

第五機械手15、第六機械手17、軟管限流/熱封機構8與第三機械手9進行協同操作：當軟管限流/熱封機構8切斷與集菌瓶相連的軟管后，第六機械手17夾取切斷后的軟管的針頭，將軟管轉移至軟管等廢棄物回收區14。

第七機械手19、第八機械手20與第一軟管安裝輔助機構3進行協同操作；第七機械手19夾取軟管一端的針頭，第八機械手20夾取軟管另一端的針頭，同時拉伸和移動軟管將其放入第一蠕動泵5中，第一軟管安裝輔助機構3將軟管固定在第一蠕動泵5中。

第七機械手19、第八機械手20與第二機械手4進行協同操作：第二機械手4夾緊緩沖罐，第七機械手19夾取軟管一端的針頭，移動并插入緩沖罐；第八機械手20夾取軟管另一端的針頭，移動并插入安瓿瓶，將安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中，當前安瓿瓶內的水溶液供試品轉移完畢后，第八機械手20拔出針頭、移動并插入其他已開啟的安瓿瓶中進行水溶液供試品的轉移，重復操作至全部安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中；待全部安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐中后，第七機械手19將軟管一端的針頭拔出，第八機械手20將軟管另一端的針頭拔出，第八機械手20將軟管廢棄物轉移至軟管等廢棄物回收區14。

第八機械手20與第一蠕動泵5進行協同操作：當第八機械手20把軟管一端的針頭插入安瓿瓶后，開啟第一蠕動泵5，進行水溶液供試品轉移；當當前安瓿瓶內的水溶液供試品轉移至緩沖罐后，關閉第一蠕動泵5；第八機械手20把軟管一端的針頭從當前安瓿瓶內拔出并插入其他已開啟安瓿瓶，開啟第一蠕動泵5，進行水溶液供試品的轉移；循環操作直至所有安瓿瓶內的水溶液供試品的全部轉移至緩沖罐中。

第四機械手13、第二蠕動泵7與第二機械手4進行協同操作：第四機械手13將從集菌瓶/軟管/帽塞盒18內取出黃帽塞11、紅帽塞12，并放置至固定位置；當進行潤膜液、水溶液供試品和清洗液轉移至集菌瓶時，第二機械手4倒置緩沖罐、潤膜液瓶或清洗液瓶，開啟第二蠕動泵7；當完成潤膜液、水溶液供試品和清洗液轉移至集菌瓶后，關閉第二蠕動泵7，第四機械手13將蓋入紅帽塞12至集菌瓶上；當蓋上紅帽塞12后，第二機械手4正置緩沖罐、潤膜液瓶、或清洗液瓶或培養基瓶，開啟第二蠕動泵7；當潤膜液、水溶液供試品和清洗液從集菌瓶排出后，關閉第二蠕動泵7，第四機械手13將紅帽塞12從集菌瓶上移除至固定位置；當集菌瓶清洗完成后，第四機械手13將黃帽塞的壓入集菌瓶底部進行密封，第二機械手4倒置培養基瓶，開啟第二蠕動泵7；當三瓶培養基全部轉移至集菌瓶后，關閉第二蠕動泵7，第四機械手13將蓋入紅帽塞12至集菌瓶上。

因此自動化操作系統中的各機械手自由度需求為：第一機械手1需要三個平移自由度，第二機械手4需要三個平移自由度、一個旋轉自由度，第三機械手9需要一個平移自由度，第四機械手13、第五機械手15、第六機械手17、第七機械手19和第八機械手20均需要三個平移自由度。