一种样本自动低温存储装置的制作方法

1.本发明涉及一种样本自动低温存储装置，属于医疗器械实验室自动化设备技术领域。


背景技术：

2.随着医疗设备自动化技术的大力发展，医学实验室自动化程度也在飞速的发展，越来越多的人工操作、半自动化设备逐步被实验室自动化系统替代，实验室工作人员有繁重而重复的体力劳动转变为精准、高效的脑力劳动。
3.对样本进行人工取放时，人工取放样本储存样本存在效率低，并且在样本复测时，易发生识别样本错误，导致样本测试时效性降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能够实现样本自动低温存储的装置。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种样本自动低温存储装置，包括：
6.架体，具有运输样本的流水线；
7.样本收集模块，包括条码阅读组件，所述样本收集模块设置在所述架体上且与所述流水线对接，用于收集流水线上需要低温存储的样本，和/或将低温存储的样本运输到流水线；
8.低温存储模块，设置在所述样本收集模块一侧，所述低温存储模块用于为样本提供稳定的储存环境并储存样本，所述低温存储模块包括存储仓、角度传感器、竖直设置在所述存储仓的旋转杆、及设置在所述旋转杆上的多层样本存储室，所述存储仓具有沿高度方向上延伸的开口，每层所述样本存储室设置有多个存储位，所述存储位周向分布在所述样本存储室内，所述旋转杆带动所述样本存储室在所述存储仓内转动，所述角度传感器检测所述旋转杆的转动角度；
9.样本运输模块，包括用以检测高度方向上的位移量的位移传感器，所述样本运输模块用于将样本从所述样本收集模块运输到所述低温存储模块，和/或将试管从所述低温存储模块运输到所述样本收集模块；
10.其中，所述低温存储模块内放置有带有识别码的试管载体；所述样本自动低温存储装置采用如下控制方法：
11.s11、获取所述角度传感器的位移量以得到角度数据；
12.s12、控制所述样本运输模块于高度方向上移动，获取所述位移传感器于高度方向上的位移量以得到高度数据；
13.s13、控制所述样本运输模块将靠近所述开口的试管载体运输至所述样本收集模块上，被移动的所述试管载体在所述存储仓内的存储位被记录并形成点位信息，所述点位信息包括所述s11中的角度数据和所述s12的高度数据；
14.s14、控制所述条码阅读组件读取所述s13中的试管载体上的识别码，将所述识别
与所述s13中得到的所述点位信息配对并记录。
15.进一步地，当需将样本收集模块上的所述试管载体运输到存储仓内时，所述控制方法还包括：
16.s21、控制所述条码阅读组件读取待运输的所述试管载体上的识别码；
17.s22、获取所述识别码并根据所述识别码调取出在所述s14中其与配对的点位信息；
18.s23、控制所述样本运输模块抓取所述试管载体；
19.s24、根据配对得到的所述点位信息中的所述角度数据驱动旋转杆转动以使相应的存储位转动至开口的一侧，根据配对得到的所述点位信息中的所述高度数据控制所述样本运输模块将所述试管载体移动至相应的高度，然后将所述试管载体放置到相应的存储位上。
20.进一步地，多层所述样本存储室等间距设置在所述旋转杆上，所述存储位于周向上等间距布置。
21.进一步地，所述低温存储模块还包括制冷机、保温层和移动门；所述保温层设置在所述存储仓顶部，用以保持所述存储仓温度；所述制冷机设置在所述储存仓一侧，用以调节所述储存仓温度；所述移动门封闭或打开所述开口。进一步地，所述样本收集模块包括轨道运输系统、设置在所述轨道运输系统上方的机械臂及样本缓存系统，所述机械臂将位于所述轨道运输系统上的样本移动至所述样本缓存系统中，和/或将所述样本缓存系统中的样本移动至所述轨道运输系统。
22.进一步地，所述轨道传输系统包括至少两条运输轨道、试管载体、条码阅读组件及变轨组件；
23.所述试管载体用于承载样本；
24.所述条码阅读组件设置于所述运输轨道一侧，用于阅读样本信息；
25.所述变轨组件设置于所述运输轨道上，用于将所述试管载体从所述至少两条运输轨道中的一个运输轨道运输到另一个运输轨道上。
26.进一步地，所述样本缓存系统包括安装板和设置在所述安装板上存储托盘，所述存储托盘用于放置样本且用于承载样本进入所述低温存储模块。
27.进一步地，所述样本运输模块包括抬升机构和运送机构，所述抬升机构包括第一安装板和设置在第一安装板上的直线导轨，所述直线导轨垂直于地面设置，所述运送机构可在所述直线导轨上相对移动。
28.进一步地，所述运送机构包括第二安装板、安装在第二安装板上的运输导轨、夹爪气缸及安装在夹爪气缸的夹爪；所述运输导轨垂直于所述直线导轨设置，所述夹爪气缸可在所述运输导轨上相对移动，所述夹爪用于夹取样本。
29.进一步地，所述样本自动低温存储装置还包括控制模块，所述控制模块搭载有所述控制方法的程序。。
30.本发明的有益效果在于：本技术中的样本自动低温存储装置中的样本收集模块可收集自动化检验流水线上的样本，并通过低温存储模块对样本进行收集和低温储存，样本收集模块还能够将低温存储模块的样本加载至自动化检验流水线上进行复测，通过合理的结构设置，实现样本的收集和输出，取放结构简单，并且满足人工大批量样本输出的需求，
并且，通过结合控制方法实现了试管载体的自动拿取，节省了人力成本，又在拿取的过程中获取对应的点位信息，以方便后续试管载体的归位。
31.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
32.图1是本发明的一种样本自动低温存储装置的总体示意图；
33.图2是本发明的一种样本自动低温存储装置的另一总体示意图；
34.图3是本发明的一种样本自动低温存储装置样本运输模块示意图；
35.图4是本发明的一种样本自动低温存储装置低温存储模块示意图；
36.图5是本发明的机械臂的总图；
37.图6是本发明的轨道传输系统单个轨道轴侧视图；
38.图7是本发明的轨道传输系统条码皮带张紧截面图；
39.图8是本发明的轨道传输系统电机组件轴侧图；
40.图9是本发明的轨道传输系统轨道型材截面图；
41.图10是本发明的本发明的轨道传输系统的总图；
42.图11是本发明的轨道传输系统操作位置总图；
43.图12是本发明的轨道传输系统运输方向总图；
44.图13是本发明的轨道传输系统变轨组件轴侧图；
45.图14是本发明的轨道传输系统条码阅读组件轴侧图。
具体实施方式
46.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
50.本发明一实施例涉及一种样本自动存储装置，其包括架体、样本收集模块、低温存储模块和样本运输模块，见图1至图5。
51.样本收集模块安装在架体上。样本收集模块用于收集流水线上需要低温存储的样本，对应储存的上一道工序和储存的下一道工序，也就是说，样本收集模块将样本运输至存储或者存储后待使用的样本想运输至其他工作位点。其中，样本通过试管载体运输。试管载体带有识别码，其放置在低温存储模块内。本实施例中，该识别码为条形码，当然，在其他实施例中也可以为其他，如二维码，数字编码等。
52.样本收集模块包括轨道运输系统、设置在轨道运输系统上方的机械臂及样本缓存系统。其中，机械臂将位于所述轨道运输系统上的样本移动至样本缓存系统中，或将样本缓存系统中的样本移动至所述轨道运输系统。
53.请参见图5，机械臂5包括机械臂底板51、安装在机械臂底板51上的x轴移动机构52、安装在x轴移动机构52上的y轴移动机构53、安装在y轴移动机构53上的z轴移动机构54、安装在z轴移动机构54上的机械臂5夹抓机构55。其中，x轴移动机构52为皮带传动双驱结构形式，y轴移动机构53为皮带传动单驱结构形式，z轴移动机构54为二阶行程结构。z轴移动机构54包括括z轴二阶升降装(未标号)置和z轴一阶升降装置(未标号)，z轴二阶升降装置和z轴一阶升降装置均采用气动元件实现，结构简单成本低。机械臂夹抓机构55用于夹抓样本10，从而实现上述涉及的运输。
54.轨道传输系统包括至少两条运输轨道、条码阅读组件及变轨组件。
55.轨道传输系统2包括至少两条运输轨道20、条码阅读组件21及变轨组件22，试管载体8用于承载样本10，将样本10从存储的上一道工序运输至存储并运输至存储的下一道工序；条码阅读组件设置于运输轨道20一侧，用于读取试管载体8上的条码；变轨组件22设置于运输轨道20一侧，用于将试管载体8从运输轨道20运输到另一运输轨道20上。
56.如图6所示，轨道传输系统2的运输轨道20主要由型材主体201、运输皮带202、从动轮203、电机组件204所组成，整个轨道的运输皮带202的张紧如图7所示，两个从动轮203，耐磨底板205支撑运输皮带202，两个张紧轮(即第一张紧轮2048和第二张紧轮2049)，主动轮2046带动运输皮带202转动，驱动电机204。
57.如图8所示，轨道传输系统2的电机组件204主要由电机安装板2041，驱动电机2042、主动带轮2043、同步带2044、从动带轮2045、主动轮2046、从动轮安装件2047、第一张紧轮2048和第二张紧轮2049所组成。
58.如图9所示，轨道传输系统2轨道型材截面，型材主体201的型材截面主体特征类似h形状，凸台特征2011、型材安装槽2012、连接件2013、两端法兰2014以及止口槽2015。
59.在本实施例中，轨道传输系统2参见图10至图12。轨道传输系统2包括平行设置的第一运输轨道231、第二运输轨道232、第三运输轨道233和第四运输轨道234，第一输送轨道231和第二输送轨道232的两侧通过第一u型轨道241和第二u型轨道242连接形成通路，第五运输轨道235、第六运输轨道236、第七运输轨道237及第八运输轨道238至少部分轨道平行设置，第五运输轨道235的轴线与第二运输轨道232的轴线垂直设置，即第五运输轨道235、第六运输轨道236、第七运输轨道237。第八运输轨道238的轴线都与第二运输轨道232、第三运输轨道233、第四运输轨道234的轴线垂直。其中，第五运输轨道235连接第一运输轨道231和第二运输轨道232；第六运输轨道236连接第一u型轨道241和第三运输轨道233及第四运输轨道234；第七运输轨237道连接第二运输轨道232和第三运输轨道233；第八运输轨道238连接第四运输轨道234和第二运输轨道232。
60.请参见图13，变轨组件22包括第一安装板221、设置在第一安装板221上的导向板222和驱动件223，驱动件223用于驱动导向板222弹出和收回；导向板222经驱动件223驱动弹出引导试管载体8从运输轨道20向另一运输轨道20移动，或导向板222收回使试管载体8在运输轨道20上继续移动。
61.在本实施例中，样本自动存储装置包括第一变轨组件(未标号)和第二变轨组件(未标号)。第一变轨组件设置在第一运输轨道靠近第五运输轨道235交界处的一侧，第一变轨位置设置于第一运输轨道231和第五运输轨道235连接处，第一变轨组件可将导向板222弹出引导第一运输轨道231上的样本10变轨至第五运输轨道235，样本10变轨后，导向板222收回；如导向板222不弹出，则第一输送轨道231上的样本10继续运输至第一u型轨道241。第二变轨组件设置在第六运输轨道236靠近第三运输轨道233交界处的一侧，第二变轨位置设置于第六运输轨道236和第三运输轨道233的交点处，第二变轨组件可将导向板222弹出引导第六运输轨道236上的样本10变轨至第三运输轨道233，样本10变轨后，导向板222收回；如导向板222不弹出，则第六输送轨道236上的样本10继续运输在第六运输轨道236上移动。
62.请参见图14，条码阅读组件21包括靠近条码阅读组件设置的读码位置和设置在架体1上的条码阅读组件底板211，连接在条码阅读组件底板211上的驱动电机212、摩擦轮213和条码阅读器214，驱动电机212转动带动摩擦轮213转动，带动位于读码位置的试管载体8转动，条码阅读器214读取试管载体8上的条码。在本实施例中，条码阅读组件21设置在第二运输轨道232的一侧，读码位置位于第二轨道上靠近条码阅读器214设置，驱动电机212为摆动气缸。当试管载体8运动到读码位置时，驱动电机212旋转，通过摩擦带动摩擦轮213转动，由于试管载体8受到皮带摩擦和摩擦轮213的摩擦，此时会产生一个切向力，会带动试管载体8旋转，此时条码阅读器214，会读取到试管载体8上的条码。
63.样本缓存系统包括安装板和设置在安装板上存储托盘，存储托盘用于放置样本，并承载样本进入低温存储模块。安装板安装在架体上，位于机械臂下方，机械臂可将样本抓取至存储托盘上。在本实施例中，共设置有六个存储托盘，存储托盘为长发体结构，上面设置有多个安装位，安装位用于放置样本，长方体结构放置方便，且实际使用时，浪费空间小。在其他实施例中，存储托盘的个数可以设置为三个，也可以设置为五个存储托盘还可以为其他形状，可根据实际情况相对设置。
64.低温存储模块包括存储仓、角度传感器、制冷机、保温层、内部风机、移动门和驱动电机组成。低温存储模块用于保存样本。
65.存储仓靠近样本运输模块设置，存储仓整体为圆柱形结构，存储仓的中心位置竖直设置有旋转杆，旋转杆外侧套设有多层的样本存储室，多层样本存储室均匀套设在旋转杆上。旋转杆带动样本存储室在存储仓内转动，角度传感器检测所述旋转杆的转动角度。在本实施例中，共设置有十层样本存储室，每层样本存储室均设置有多个存储位，存储位周向分布在样本存储室上。需要说明的是，本实施例中，存储位可收容存储托盘，且每个存储位内只可收容一个存储托盘，需要存储时，存储托盘通过样本运输模块运输至存储位。
66.存储仓具有沿高度方向上延伸的开口，开口设置在存储仓靠近样本运输模块一侧，移动门封闭或打开开口。当存储托盘需要进入存储位时，移动门打开。保温层设置在存储仓顶部，用以保持存储仓温度；制冷机设置在储存仓一侧，用以调节储存仓温度。
67.样本运输模块，连接样本收集模块和低温存储模块，用于将试管从样本收集模块
运输到低温存储模块、或将试管从低温存储模块运输到样本收集模块；
68.样本运输模块包括抬升机构、运送机构及用以检测高度方向上的位移量的位移传感器。样本运输模块设置在低温存储模块和样本收集模块中间。其中，抬升机构包括第一安装板和设置在第一安装板上的直线导轨，直线导轨垂直于地面设置，运送机构可在所述直线导轨上相对移动，即运送机构可在竖直方向上整体移动。
69.运送机构包括第二安装板、运输导轨、夹爪气缸、夹爪，还包括其他的驱动机构。在本实施例中，驱动电机和运输导轨设置在第二安装板上，运输导轨垂直于直线导轨设置，夹爪气缸可在运输导轨上相对移动，夹爪用于夹取样本，即夹爪气缸带动夹爪在水平方向上移动。其中，还设置有运输皮带，运输导轨与运输皮带平行设置，即运输皮带水平设置，需要说明的是，运输皮带在夹爪可移动的范围内，也可以说，运输皮带在夹爪的正下方。运输皮带与样本收集模块连接，用以运输样本。样本运输模块还设置有与运输导轨连接的运输小车，运输小车与运输皮带对接将存储托盘转移至运输皮带上，夹爪气缸驱动夹爪在运输导轨上移动，直至抓取位于运输皮带上的存储托盘，后通过直线导轨移动，移动门打开，将存储托盘运输至存储位中后关闭移动门。
70.上述样本自动低温存储装置采用如下控制方法：
71.s11、获取角度传感器的位移量以得到角度数据；
72.s12、控制样本运输模块于高度方向上移动，获取位移传感器于高度方向上的位移量以得到高度数据；
73.s13、控制样本运输模块将靠近开口的试管载体运输至样本收集模块上，被移动的试管载体在存储仓内的存储位被记录并形成点位信息，点位信息包括s11中的角度数据和s12的高度数据；
74.s14、控制条码阅读组件读取s13中的试管载体上的识别码，将识别与s13中得到的点位信息配对并记录；
75.当需将样本收集模块上的试管载体运输到存储仓内时，控制方法还包括：
76.s21、控制条码阅读组件读取待运输的试管载体上的识别码；
77.s22、获取识别码并根据识别码调取出在s14中其与配对的点位信息；
78.s23、控制样本运输模块抓取试管载体；
79.s24、根据配对得到的点位信息中的角度数据驱动旋转杆转动以使相应的存储位转动至开口的一侧，根据配对得到的点位信息中的高度数据控制样本运输模块将试管载体移动至相应的高度，然后将试管载体放置到相应的存储位上。
80.需要说明的是，本实施例中，s11所得到的角度数据为角度传感器所获得的位移量为前次转动时的位移量加上本次转动后的位移量的总和，其可以根据坐标轴定位的方式获得相应的角度数据。由于样本运输模块每次搬运工作完成后，均会归位，所以，其高度方向上的位移量为样本运输模块归位后的位置到本次移动后的所在位置，高度数据也可以通过坐标轴定位的方式获得。
81.在本实施例中，旋转杆转动时带动其上的所有样本存储室同时转动，当然在其他实施例中，旋转杆也可以设置每次转动仅带动部分样本存储室转动，此种设置时，则需要设置多个对应的角度传感器，且在s11获取对应的角度传感器的数据即可。
82.样本自动低温存储装置还包括控制模块，控制模块连接样本收集模块、低温存储
模块和样本运输模块。控制模块控制存储托盘需放置的存储位，并控制机械臂和第二机械臂的移动。本实施例中，该控制模块搭载有所述控制方法的程序。
83.综上，本技术中的样本自动低温存储装置中的样本收集模块可收集自动化检验流水线上的样本，并通过低温存储模块对样本进行收集和低温储存，样本收集模块还能够将低温存储模块的样本加载至自动化检验流水线上进行复测，通过合理的结构设置，实现样本的收集和输出，取放结构简单，并且满足人工大批量样本输出的需求，并且，通过结合控制方法实现了试管载体的自动拿取，节省了人力成本，又在拿取的过程中获取对应的点位信息，以方便后续试管载体的归位。
84.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
85.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围以所附权利要求为准。