一种样本智能储存机构的制作方法

本发明涉及一种生物样品存储装置，尤其涉及一种样本智能储存机构。

背景技术：

在生物保藏领域一般通过深冷液氮罐对生物样品进行存储。存储时，操作人员将样品存储于冻存管内，再将其放置于板架上，最后将载有生物样品的板架存储于液氮罐内。板架一般通过转运罐进行转运，待其转运至目的地后操作人员通过手工操作的方式将其放入深低温环境下的液氮罐中进行存储。取板架时操作人员按照上述相反的程序即可。这种板架的存取方式不能实现对整板式板架的自动化存取，其存取效率较低，同时转运的过程中生物易暴露在常温下，这样就增大了生物样本损坏的风险，降低了工作效率。

综上所述，以上普通的板架存储方法，降低了存取效率，不能实现对板架的智能操作，易将存储的生物样本暴露于常温下，降低生物样本的活性，为使用者带来不便。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的样本智能储存机构，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够对板架自动化存取、生物样本不易损坏且操作便捷的样本智能储存机构。

本发明的样本智能储存机构，包括板架存取机构，板架存取结构包括操作舱、位于操作舱内的板架爪手组件、板架输运组件、板架存取组件、提篮提升组件及罐盖操作组件；

所述操作舱的底壁上设有转运罐操作口及液氮罐操作口；

所述板架爪手组件包括设于操作舱上且输入端位于转运罐操作口上方的横向移动驱动模组及设于横向移动驱动模组输出端的板架提取装置，板架提取装置包括板架爪手及驱动板架爪手升降的板架升降装置，所述横向移动驱动模组用于驱动板架提取装置沿横向移动至板架输运组件的输入端；

所述板架输运组件包括输运板及驱动输运板沿纵向移动的输运板驱动装置，输运板驱动装置用于驱动输运板沿纵向移动至所述液氮罐操作口处；

所述板架存取组件包括沿横向分布于液氮罐操作口一侧的第一推板机构及液氮罐操作口另一侧的第二推板机构，第一推板机构及第二推板机构均包括推板及驱动推板沿横向移动的推板驱动装置，所述第一推板机构位于所述板架输运组件的输出端，并且第一推板机构的推板位于所述输运板的上方；

所述提篮提升组件包括位于液氮罐操作口上方的提取框及驱动提取框升降的提取框升降装置，提取框上设有与提篮上第一连接件连接的第二连接件；

所述罐盖操作组件包括暂存架及驱动暂存架移动的暂存架驱动装置，暂存架驱动装置能够驱动暂存架移动至液氮操作口的上方。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述操作舱的下方设置有与操作舱连接的转运仓，转运仓的内腔与所述转运罐操作口连通。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述操作舱内还设置有取盖机械手，取盖机械手包括开盖驱动组件及开盖联动组件，所述开盖驱动组件包括固设于操作舱底壁上的升降固定座及机体固设于升降固定座上的升降机，升降机的输出端设置有升降台，所述开盖联动组件包括固设于操作舱底壁上的机械手固定座、一端铰接于机械手固定座上的联动板及铰接于所述升降台上的机械臂，机械臂的一端可滑动连接于联动板上，机械臂的另一端连接有取盖连接件。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，还包括位于操作舱下方的液氮罐，所述操作舱固设于液氮罐上，并且液氮罐的罐盖位于所述液氮罐操作口的正下方，所述转运舱位于液氮罐的侧方。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述转运仓内还设有位于输运板下方的读码器。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述操作舱内还设有位于输运板上方的冻存管提取组件，冻存管提取组件包括冻存管提取装置及驱动冻存管提取装置横向移动的冻存管横向驱动组件。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述操作舱内设有位于输运板一侧的滚刷。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述操作舱的底壁上设有保冷舱，保冷舱内设有第一盘管，保冷舱的前后两端分别设有供输运板进出的开口。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，操作舱内设有位于转运罐操作口上方的提升舱，所述提篮提升组件设置于提升舱内。

进一步的，本发明的样本智能储存机构，所述液氮罐的上方设置有第二盘管，第二盘管设置于储水池内，第二盘管的输出端设置于操作舱内，所述第一盘管的一端连接有导冷管，导冷管设置于提升舱内。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的样本智能储存机构，其操作舱内设置有板架爪手组件、板架输运组件、板架存取组件、提篮提升组件及罐盖操作组件，其中板架爪手组件的设置实现了从转运罐操作口处抓住板架并将其输运至板架输运组件输入端的目的，板架输运组件的设置实现了将板架从转运罐操作口一端输运至液氮罐操作口一端的目的，板架存取组件实现了将板架从板架输运组件输出端推动至提篮60上或将提篮上板架推动至板架输运组件输运板上的目的，提篮提升组件的设置实现了对液氮罐罐盖及液氮罐内提篮提升的作用，而罐盖操作组件的设置实现了对液氮罐罐盖的暂存作用。本发明的样本智能储存机构能够实现将样本从转运罐自动输运至液氮罐内或将液氮罐内的板架从液氮罐内自动转运至转运罐内的目的，整个过程都在操作舱内完成，各部件布置合理，整体结构紧凑。

综上所述，本发明的样本智能储存机构能够对板架自动化存取、生物样本不易损坏且操作便捷。

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

图1是样本智能储存机构的立体结构图，其中操作舱、转运仓的部分壳体未示出；

图2是样本智能储存机构侧视图；

图3是操作舱及转运仓的立体结构图，其外部壳体未示出；

图4是操作舱内部结构及其与提篮的配合图；

图5是操作舱的内部结构图，其中提升舱及部分壳体未示出；

图6是仓座舱底壁、第二盘管、板架输运组件、板架存取组件等部件的配合示意图；

图7是提篮提升组件将罐盖提起时的示意图；

图8是提篮提升组件将提篮提起时的示意图；

图9是操作舱另一内部结构图，其中提升舱及部分壳体未示出；

图10是图9操作舱内部结构的爆炸图；

图11是示出保冷舱的操作舱内部结构图；

图12是板架爪手组件的立体结构图；

图13是冻存管提取组件的立体结构图；

图14是取盖机械手的立体结构图；

图15是取盖机械手的侧视图。

其中，板架存取机构1，操作舱2，板架爪手组件3，板架输运组件4，板架存取组件5，提篮提升组件6，罐盖操作组件7，转运罐操作口8，液氮罐操作口9，横向移动驱动模组10，板架爪手11，板架升降装置12，输运板13，输运板驱动装置14，第一推板机构15，第二推板机构16，推板17，推板驱动装置18，提取框19，提取框升降装置20，第一连接件21，第二连接件22，暂存架23，暂存架驱动装置24，板架25，液氮罐罐盖26，横板27，竖板28，横向29，纵向30，转运仓31，取盖机械手32，升降固定座33，升降机34，升降台35，机械手固定座36，联动板37，机械臂38，取盖连接件39，条形孔40，滑块41，定位盘42，定位杆43，位置传感器44，定位板45，液氮罐46，读码器47，冻存管提取组件48，冻存管提取装置49，冻存管横向驱动组件50，吸管51，吸管升降机52，滚刷53，保冷舱54，第一盘管55，提升舱56，第二盘管57，储水池58，导冷管59；提篮60。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图15，本发明一较佳实施例的样本智能储存机构，包括板架存取机构1，板架存取结构包括操作舱2、位于操作舱内的板架爪手组件3、板架输运组件4、板架存取组件5、提篮提升组件6及罐盖操作组件7；

操作舱的底壁上设有转运罐操作口8及液氮罐操作口9；

板架爪手组件包括设于操作舱上且输入端位于转运罐操作口上方的横向移动驱动模组10及设于横向移动驱动模组输出端的板架提取装置，板架提取装置包括板架爪手11及驱动板架爪手升降的板架升降装置12，横向移动驱动模组用于驱动板架提取装置沿横向移动至板架输运组件的输入端；

板架输运组件包括输运板13及驱动输运板沿纵向移动的输运板驱动装置14，输运板驱动装置用于驱动输运板沿纵向移动至液氮罐操作口处；

板架存取组件包括沿横向分布于液氮罐操作口一侧的第一推板机构15及液氮罐操作口另一侧的第二推板机构16，第一推板机构及第二推板机构均包括推板17及驱动推板沿横向移动的推板驱动装置18，第一推板机构位于板架输运组件的输出端，并且第一推板机构的推板位于输运板的上方；

提篮提升组件包括位于液氮罐操作口上方的提取框19及驱动提取框升降的提取框升降装置20，提取框上设有与提篮上第一连接件21连接的第二连接件22；

罐盖操作组件包括暂存架23及驱动暂存架移动的暂存架驱动装置24，暂存架驱动装置能够驱动暂存架移动至液氮操作口的上方。

本发明的样本智能储存机构，其操作舱内设置有板架爪手组件、板架输运组件、板架存取组件、提篮提升组件及罐盖操作组件，其中板架爪手组件的设置实现了从转运罐操作口处抓住板架并将其输运至板架输运组件输入端的目的，板架输运组件的设置实现了将板架25从转运罐操作口一端输运至液氮罐操作口一端的目的，板架存取组件实现了将板架从板架输运组件输出端推动至提篮60上或将提篮上板架推动至板架输运组件输运板上的目的，提篮提升组件的设置实现了对液氮罐罐盖及液氮罐内提篮提升的作用，而罐盖操作组件的设置实现了对液氮罐罐盖26的暂存作用。其具体的工作过程如下描述：

横向移动驱动模组首先驱动板架提取装置移动至转运罐操作口的上方，随后板架提取装置的板架升降装置驱动板架爪手下降至转运罐操作口下方的转运罐内。待板架爪手进入转运罐内后，板架爪手通过电动或气动的方式将板架夹紧，随后板架在板架升降装置驱动下恢复原高度并在横向移动模组的驱动下沿横向移动至板架输运组件的输运板上方。待板架升降装置及板架爪手将板架降落至输运板的表面后，输运板驱动装置驱动输运板沿纵向移动至液氮罐操作口处，此时，板架输运组件输出端的第一推板机构的推板，在其推板驱动装置的驱动下推动板架沿横向移动至液氮罐操作口处的提篮内，随后提篮升降组件的提取框在提取框升降装置的驱动下带动提篮向下移动至液氮罐内。待提篮与提取框分离后，提取框在提取框升降装置的驱动下恢复原高度。此后，暂存于暂存架上的罐盖在暂存架及暂存架驱动装置的驱动下移动至液氮罐操作口及提取框之间，当提取框上的第二连接件与罐盖表面的第一连接件连接后，提取框升降装置带动提取框及罐盖上升，以使罐盖从暂存架上分离，待暂存架在暂存架驱动装置驱动下恢复原位后，罐盖在提取框及提取框升降装置的驱动下下降至液氮罐的罐口内，从而完成密封。此后各部件恢复原位，从而完成整个板架的存储过程。而板架的提取过程与上述过程类似，只是提取框需要首先按上述关闭罐盖相反的方式将罐盖打开，并将提篮从液氮罐内提取出来，随后位于液氮罐操作口另一侧的第二推板机构以类似于第一推板机构的工作方式将提篮上的板架从提篮推至液氮罐操作口另一侧的输运板上。输运板便按上述相反的过程将板架输运至板架爪手的下方，最后板架爪手按上述相反的过程将板架输运至转运罐操作口下方的转运罐内。

通过以上的描述可以看出，本发明的样本智能储存机构能够实现将样本从转运罐自动输运至液氮罐内或将液氮罐内的板架从液氮罐内自动转运至转运罐内的目的，整个过程都在操作舱内完成，各部件布置合理，整体结构紧凑。

其中，横向移动驱动模组、板架升降装置、输运板驱动装置、推板驱动装置、暂存架驱动装置均为电机丝杆式位移装置。提篮升降装置为包括电机、链轮、链条在内的升降装置，此外，板架爪手为电动爪手或气动爪手。上述各装置均为本领域常规技术，此处不再赘述。其中，第一推板机构设置于l型安装架上，l型安装架的横板27与输运板的上方，l型安装架的竖板28固设于操作舱的底壁上，l型安装架的设置实现了对输运板的避让功能，具体的，第一推板机构的推板驱动装置为驱动电机，其机体固设于l型安装架的横板上，其输出端通过丝杆与连接推板的滑块连接，存储时，推板驱动装置通过丝杆驱动滑块及与其连接的推板移动至远离液氮罐操作口的一端，当输运板在输运板驱动装置驱动下移动至液氮罐操作口时，输运板上板架正好位于第一推板机构的推板及液氮罐操作口之间，此后推板便在推板驱动机构的推动下带动板架动至液氮操作口处的提篮内，从而实现对板架的存储。

上述横向29和纵向30为操作舱底面上相互垂直的两个方向，横向与横向移动模组的输运方向一致，纵向与输运板的移动方向一致，而推板的移动方向与横向移动模组的输运方向平行，提篮的移动方向与上述横向及纵向均垂直。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱的下方设置有与操作舱连接的转运仓31，转运仓的内腔与转运罐操作口连通。

转运仓的设置实现了对转运罐的存储，具体实施时，转运仓的前侧面设有转运口，操作人员通过该转运口将转运罐放入转运仓内，此时转运罐正好位于转运罐操作口的下方。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱内还设置有取盖机械手32，取盖机械手包括开盖驱动组件及开盖联动组件，开盖驱动组件包括固设于操作舱底壁上的升降固定座33及机体固设于升降固定座上的升降机34，升降机的输出端设置有升降台35，开盖联动组件包括固设于操作舱底壁上的机械手固定座36、一端铰接于机械手固定座上的联动板37及铰接于升降台上的机械臂38，机械臂的一端可滑动连接于联动板上，机械臂的另一端连接有取盖连接件39。

取盖机械手通过开盖驱动组件实现了对机械臂的驱动，从而使得机械臂端部的取盖连接件能够绕机械臂的中轴转动，进而带动与取盖连接件连接的罐盖打开或关闭，相较于通过手工打开罐盖的方式，其操作更为便捷，也不易产生生物样品受污染的风险。相较于三坐标上机械手取盖的的方式，其结构更为简单、紧凑，造价较低，从而降低了成本。同时罐盖被打开后不影响其上方板架爪手对转运罐内板架的操作。

其中升降机用于驱动升降台及交接与升降台上的连接臂升降，本实施中，其为电机丝杆式升降装置。具体的，升降机的机体上设置电机，电机与升降机机体内的丝杆连接，升降台可滑动地设置于机体的侧面上并与机体内的丝杆螺纹连接。工作时，电机驱动丝杆转动，进而使得与丝杆螺纹连接的升降台升降。联动板用于实现与连接臂的联动，从而使其另一端做曲线移动，进而打开罐盖。本实施例中，其底端铰接于机械手固定座上，顶端设置有条形孔40，而机械臂中部偏向联动板的一侧铰接于升降台上，其端部设置有位于该条形孔内的滑块41，该滑块优选为圆形滑块，滑块及条形孔的实现了联动板顶端与机械臂端部的滑动连接，此外，也可在机械臂的端部设置条形孔并将圆形滑块设置于联动板顶端的方式实现联动板与机械臂的连接，同时该条形孔也可为条形槽。机械臂另一端的取盖连接件用于实现与罐盖的连接，根据具体罐盖形状、材质等特性的不同，该罐盖连接件可以是电磁铁、吸盘、具有粘性的连接块等部件。本实施例中，其为电磁铁，外部控制器可通过电磁铁的通断，实现与铁磁性罐盖的连接与分离。

该取盖机械手的取盖过程，如下描述：

初始状态时，机械臂处于倾斜状态，此时罐盖连接件位于转运罐的斜上方。当需要打开罐盖时，升降机驱动升降台下降，随着升降台的下降，机械臂具有罐盖连接件的一端在重力作用下下降，同时另一端逐渐上升。由于机械臂铰接于升降台上，机械臂一端在绕其铰接轴转动的同时相对联动板滑动。本实施时中，机械臂端部的滑块在联动板的条形孔内滑动。待机械臂另一端的罐盖连接件下降至罐盖正上方后，罐盖了连接件与罐盖连接。本实施中，罐盖连接件为电磁铁，其通电后与罐盖连接。当罐盖与罐盖连接件连接后，升降机驱动升降台上升，随着升降台的上升，机械臂便按照上述相反的方式带动罐盖连接件及罐盖绕着连接臂的中轴转动并上升，直至其上升至转运罐罐体的斜上方，此时罐盖处于打开状态。罐盖的关闭与上述打开罐盖的过程类似，此处不再赘述。

其中，机械臂包括与升降台铰接的机械臂横部及固设于机械臂横部一端的机械臂竖部，机械臂竖部的底端设置有定位盘42，罐盖连接件设置于定位盘上。定位盘上设置有定位杆43。定位杆的设置实现了对罐盖的辅助定位。优选的，罐盖连接件为电磁铁。升降固定座上设置有位置传感器44，升降台上设置有与位置传感器对应的定位板45，联动板的顶端设置有条形孔，机械臂的端部设置有位于条形孔内的圆形滑块。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，还包括位于操作舱下方的液氮罐46，操作舱固设于液氮罐上，并且液氮罐的罐盖位于液氮罐操作口的正下方，转运舱位于液氮罐的侧方。

将操作舱直接设置于液氮罐上进一步提高了其使用的便捷性，同时其整体结构更为紧凑，占地面积小，而且能够保证样本存取的全称冷链，防止其在存取过程中损坏。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，转运仓内还设有位于输运板下方的读码器47。

读码器的设置实现了对板架的扫码功能，从而实现了对板架存取的记录。具体的的，输运板上设有穿孔，操作舱的底壁及转运舱的底壁上设也设有穿孔，读码器通过安装架安装于穿孔的下方，优选的，安装架上可设置有照明灯，以提高了读码器的识别率。工作时，当载有板架的输运板经过读码器上方时读码器对其底面上的条形码或二维码进行读取，以识别该板架。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱内还设有位于输运板上方的冻存管提取组件48，冻存管提取组件包括冻存管提取装置49及驱动冻存管提取装置横向移动的冻存管横向驱动组件50。

冻存管提取组件的设置实现了对单支冻存管的操作。其中冻存管提取组件包括吸管51及驱动升降的吸管升降机52，吸管升降机的机体设置于冻存管横向驱动组件的滑台上，以实现对冻存管的横向移动驱动，其结构与上述横向移动驱动模组类似，吸管的外侧设有储液筒，以实现对冻存管的保冷。具体工作时，当输运板移动至吸管的正上方时，吸管在冻存管横向驱动组件动下移动至对应冻存管的上方，随后吸管在吸光升降装置的驱动下下降至冻存管正上方，待吸管将冻存管吸附住后，冻存管在吸管升降装置及冻存管横向移动驱动组件的驱动下输运至预定位置处。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱内设有位于输运板一侧的滚刷53。

滚刷的设置实现了对板架的滚刷，从而方便了读码器对板架的读取。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱的底壁上设有保冷舱54，保冷舱内设有第一盘管55，保冷舱的前后两端分别设有供输运板进出的开口。

保冷舱的设置使得板架在输运板输运过程中能够始终处于保冷功能，以防其损坏。使用时第一盘管内通过液氮。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，操作舱内设有位于转运罐操作口上方的提升舱56，提篮提升组件设置于提升舱内。

提升舱的设置实现了提篮提篮提升组件的安装，通知也实现了液氮罐、提篮及板架与操作舱之间的隔离。具体的，提取框可滑动地设置于提升舱舱壁上的轨道上，提取框升降装置为电机，其机体固设于提升舱舱壁上，其输出端与链条连接，链条挂在提升舱上的链轮上，链条的另一端与提取框固连，从而实现对了提取框的升降功能。

作为优选，本发明的样本智能储存机构，液氮罐的上方设置有第二盘管57，第二盘管设置于储水池58内，第二盘管的输出端设置于操作舱内，第一盘管的一端连接有导冷管59，导冷管设置于提升舱内。

第一盘管的设置实现了对操作舱的保冷、干燥功能。提升舱内设置的导冷管进一步实现了对提升舱的保冷功能。具体实施时，其沿竖向设置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的保护范围由所附权利要求而不是上述说明限定。

此外，以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。同时，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。