一种生物样本存取自动化设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种生物样本存取自动化设备，属于生物样本存储技术领域。


背景技术：

2.目前，现有能够进行自动化生物样本存取的设备中，针对非超大型类存储设备，多采用将存取操作机构与液氮低温存储机构集中布置的组合结构，例如已知的一种生物样本低温存储设备(cn113115765a)以及一种生物样本降温存储一体装置(cn209023566u)。
3.但是，现有技术中的非超大型类存储设备，存在存取操作机构的结构不够紧凑，冻存管存储量有限，多个存储设备间对接自动化程度和效率低等问题。同时，由于现有非超大型类存储设备上盖比较笨重，且为手动开启，特别是在深低温的存储环境下，上盖会冻结在罐体上，导致上盖开盖不便，而且上盖作为存取操作机构的安装平台需要一定的平整度，现有的上盖与罐体不方便安装调平。此外，设有存取操作机构的操作舱/上舱室的泄压功能不是很完善，需要加装一个泄压阀，增加了成本。


技术实现要素：

4.本实用新型目的是提供一种生物样本存取自动化设备，能够实现上舱室泄压功能，合理布局存取操作用的各种机构，提高冻存管存储量，实现多台样本存储设备间的高效传输，同时上盖更加便于开启与调平。
5.本实用新型解决技术问题采用如下一种技术方案：
6.一种生物样本存取自动化设备，包括上舱室和液氮存储罐；所述上舱室与液氮存储罐之间通过存取通道相连通；所述上舱室内具有设置板架抓取机构、板架扫码机构、冻存管吸取机构以及冻存管扫码机构的操作区域，用于通过存取通道在上舱室内对液氮存储罐的样本进行提取和存储操作；所述上舱室设置有泄压构件，可自动排出上舱室的压力。
7.可选的，所述泄压构件包括软体泄压管，所述软体泄压管的一端连通至操作区域，另一端通过调节块收口并由调节栓组调整收口大小。
8.可选的，所述上舱室包括舱室底板及设置在舱室底板上部的舱室外罩；所述舱室外罩包括设置在存取通道上方的操作室外壳，泄压构件安装在操作室外壳上。
9.可选的，所述舱室外罩还包括电控箱外壳，与操作室外壳并排设置在舱室底板上且在底部连通。
10.可选的，所述板架抓取机构、板架扫码机构、冻存管吸取机构以及冻存管扫码机构通过基准板设置在操作区域内，所述基准板安装在舱室底板上并一致开设与存取通道对应的存取操作口；
11.板架抓取机构通过y轴移动机构设置在存取操作口的一侧，另一侧布置冻存管吸取机构，板架扫码机构及冻存管扫码机构同时布置在存取操作口远离电控箱外壳的端部。
12.可选的，所述板架抓取机构包括抓取夹、驱动电缸、升降滑块及纵向滑轨，抓取夹通过连接板安装在升降滑块上，升降滑块可滑动的安装在纵向滑轨上并与驱动电缸传动连
接；
13.所述y轴移动机构包括y轴轨道和滑动连接在其上的移动滑架，y轴轨道固定在基准板上，纵向滑轨连接在移动滑架上。
14.可选的，所述冻存管吸取机构包括驱动电机、竖向杆、滑块、旋转臂以及吸管机构；
15.所述吸管机构通过旋转臂安装在滑块上，滑块滑动设置在竖向杆的滑轨上并与驱动电机传动连接。
16.可选的，所述吸管机构包括吸头、底座、基座、气杆、磁感线圈和磁杆，基座连接在旋转臂上，底座通过固定板连接在基座上，气杆的上端连接在底座上，其下端安装吸头并穿过基座上的第一贯通孔伸向旋转臂的下方；磁杆的上端连接在底座上，其下端穿过磁感线圈伸入基座的第二贯通孔内；
17.所述气杆的外部套设有上下连通、内置液氮的储液筒和导冷管。
18.可选的，所述板架扫码机构包括安装在基准板上的板扫固定框，板扫固定框的上端口安装有板扫上盖板，板扫上盖板上设有光源件及扫码窗口，板扫固定框的内部设有智能扫码器并正对扫码窗口。
19.可选的，所述冻存管扫码机构包括安装在基准板上的扫码电机，扫码电机驱动连接旋转柱，旋转柱的侧部固定连接有转动臂，转动臂上安装有智能读码器。
20.可选的，所述液氮存储罐包括罐体与上盖，所述上盖包括一体化的上支撑部和下连接部，分别用于安装上舱室和密封连接在罐体上端口处；存取通道开设在上盖上且贯通上支撑部和下连接部。
21.可选的，所述罐体的底部安装在支撑座上，其四周通过支架固定；所述上盖的上支撑部超出其下连接部的外周下方，通过设置在支架顶部的调平对位柱支撑。
22.可选的，所述罐体包括内外套设的内筒和外筒，所述内筒中设有蜂巢式转盘组件，冻存管通过铝管存放在蜂巢式转盘组件上；
23.所述蜂巢式转盘组件的上方连接有固定板，所述固定板上设置有挑管暂存板，挑管暂存板可随蜂巢式转盘组件旋转至存取通道处；所述挑管暂存板包括暂存板及开设在其上的板架存放孔和冻存管暂存孔。
24.可选的，所述液氮存储罐的外部还配设有导轨式转运罐样本传输机构；所述舱室底板及基准板共同具有超出上盖的延伸部，该延伸部上设有通道口且位于导轨式转运罐样本传输机构的上方，在通道口侧方的基准板上设有开盖机构。
25.可选的，所述开盖机构包括内置磁吸块的开盖板，开盖板连接在第二活动连杆的上端，第二活动连杆的下端通过活动块可滑动设置在第一活动连杆一端的活动框内，第一活动连杆的另一端铰接在支座上，支座固定在基准板上；
26.第二活动连杆还通过转轴连接在升降驱动块上，升降驱动块上设有约束第二活动连杆活动角度的限位块，升降驱动块还通过滑块安装在支座的座身轨道上，滑块由开盖电机驱动做升降运动。
27.可选的，所述导轨式转运罐样本传输机构包括转运罐传输机构及顶升机构，转运罐传输机构通过转运导轨设置在顶升机构的顶部；
28.转运罐通过顶升机构进入通道口或放置到转运罐传输机构上，并由转运罐传输机构沿导轨对接到串联的其他生物样本存取自动化设备上。
29.可选的，所述转运罐传输机构包括上下连接的运输外壳和车型底座，运输外壳上设有放置转运罐的支撑盘，车型底座安装在转运导轨；
30.所述顶升机构包括连接在液氮存储罐侧部的支撑构件和驱动构件；支撑构件从底部固定转运导轨，并可在驱动构件的控制下带动转运罐做上下运动。
31.本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：
32.通过在上舱室内设置具有设置板架抓取机构、板架扫码机构、冻存管吸取机构以及冻存管扫码机构的操作区域，实现了通过存取通道在上舱室内对液氮存储罐的样本进行提取和存储操作，结构更为紧凑；还通过在上舱室设置有泄压构件，使其具备了泄压功能，成本降低，可自动排出上舱室的压。
附图说明
33.图1为本实用新型一种生物样本存取自动化设备的立体图；
34.图2为本实用新型一种生物样本存取自动化设备的分解图；
35.图3为本实用新型一种生物样本存取自动化设备的剖视图；
36.图4为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中液氮存储罐的立体图；
37.图5为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中液氮存储罐在打开状态下的立体图；
38.图6为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中液氮存储罐的内部结构分解图；
39.图7为图6中部分结构的进一步分解图；
40.图8为图7中a处的放大图；
41.图9为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中上舱室的部分分解图；
42.图10为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中上舱室的内部结构图；
43.图11为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中板架抓取机构的立体图；
44.图12为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中冻存管吸取机构的立体图；
45.图13为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中冻存管吸取机构的分解图；
46.图14为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中开盖机构的立体图；
47.图15为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中板架扫码机构的立体图；
48.图16为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中冻存管扫码机构的立体图；
49.图17为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中导轨式转运罐样本传输机构的立体图；
50.图18为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中导轨式转运罐样本传输机构的分解图；
51.图19为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中转运罐传输机构的运输外壳的立体图；
52.图20和图21分别为本实用新型一种生物样本存取自动化设备中转运罐传输机构的车型底座在上下视角下的立体图；
53.图中标记示意为：
54.10-板架；20-铝管；30-转运罐；
55.1-上舱室；11-舱室底板；12-舱室外罩；121-操作室外壳；122-电控箱外壳；13-存取通道；14-泄压构件；141-软体泄压管；142-调节块；143-调节栓组；15-基准板；151-存取操作口；152-通道口；
56.2-液氮存储罐；21-罐体；211-内筒；212-蜂巢式转盘组件；2121-上蜂巢板；2122-下蜂巢板；2123-转动轴；2124-保冷内筒；2125-传动齿圈；2126-旋转电机；2127-驱动齿轮；213-固定板；214-挑管暂存板；2141-暂存板；2142-板架存放孔；2143-冻存管暂存孔；215-外筒；22-上盖；221-上支撑部；222-下连接部；23-支撑座；24-支架；241-调平对位柱；25-连接构件；
57.3-板架抓取机构；31-抓取夹；32-驱动电缸；33-升降滑块；34-纵向滑轨；
58.4-板架扫码机构；41-板扫固定框；42-板扫上盖板；43-光源件；44-智能扫码器；45-扫码窗口；
59.5-冻存管吸取机构；51-驱动电机；52-竖向杆；53-滑块；54-旋转臂；55-吸管机构；551-吸头；552-底座；553-基座；5531-第一贯通孔；5532-第二贯通孔；554-气杆；555-磁杆；5551-磁感线圈；5552-减振环；556-侧固定板；557-储液筒；558-导冷管；559-传感器；
60.6-冻存管扫码机构；61-扫码电机；62-旋转柱；63-转动臂；64-智能读码器；
61.7-y轴移动机构；71-y轴轨道；72-移动滑架；
62.8-开盖机构；81-开盖板；82-第二活动连杆；83-第一活动连杆；84-支座；85-升降驱动块；851-限位块；86-滑动块；87-开盖电机；
63.9-导轨式转运罐样本传输机构；91-转运罐传输机构；911-运输外壳；9111-支撑盘；912-车型底座；92-顶升机构；921-支撑构件；922-驱动构件；93-转运导轨。
具体实施方式
64.下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
65.一种生物样本存取自动化设备，包括上舱室1和液氮存储罐2；所述上舱室1与液氮存储罐2之间通过存取通道13相连通；所述上舱室1内具有设置板架抓取机构3、板架扫码机构4、冻存管吸取机构5以及冻存管扫码机构6的操作区域，用于通过存取通道13在上舱室1内对液氮存储罐2的样本进行提取和存储操作；所述上舱室1设置有泄压构件14，可自动排出上舱室1的压力。
66.作为本实用新型进一步的实施方式，所述泄压构件14包括软体泄压管141，如橡胶管，所述软体泄压管141的一端连通至操作区域，另一端通过调节块142收口并由调节栓组143调整收口大小。
67.软体泄压管141的泄压方式，降低成本的同时，实现自动排出上舱室1的压力。具体是，通过人工调节调节块142的高度，可预设泄压量或进行泄压量的增减，由于调节块142不完全挤压住软体泄压管141，一旦上舱室1内的压力过大时，可通过软体泄压管141自动排出室外。
68.作为本实用新型进一步的实施方式，所述上舱室1包括舱室底板11及设置在舱室底板11上部的舱室外罩12；所述舱室外罩12包括设置在存取通道13上方的操作室外壳121，泄压构件14安装在操作室外壳121上。
69.在具体实施中，软体泄压管141可以设置在一对调节块142之间，该一对调节块142
包括固定调节块和活动调节块，固定调节块连接在操作室外壳121上，活动调节块142利用连接在二者之间的调节栓组143调整间距，达到对软体泄压管141的不同挤压效果。具体的，所述调节栓组143包括调节栓和复位栓，调节栓由栓杆和栓帽组成，调节块142安装在栓杆上并扭动栓帽调节间距，复位栓由栓杆和套设在其上的弹簧组成，调节块142也安装在复位栓的栓杆上，栓杆上的弹簧在外侧约束调节块142在弹性力下靠近彼此或靠近安装位置，实现复位效果，以适应变动中的泄压需求。作为另一种可选结构方案，还可以是将软体泄压管141设置在一个调节块142下方，调节块142通过调节栓组143连接在操作室外壳121上，操作调节栓组143就可以改变调节块142的高度，从而实现不同的挤压效果及泄压量。
70.舱室外罩12与舱室底板11所围的空间构成了上述的操作区域，用来实现在低温环境下的板架10或冻存管存取操作。
71.作为本实用新型进一步的实施方式，所述舱室外罩12还包括电控箱外壳122，与操作室外壳121并排设置在舱室底板11上且在底部连通。
72.电控箱外壳122内配备操作室外壳121中板架抓取机构3、板架扫码机构4、冻存管吸取机构5以及冻存管扫码机构6等各种结构功能所需要的电气件。
73.为了进一步提高样本存取的智能化水平，本实施例还可以配备控制器、阀门组件，可以安装在上舱室1和液氮存储罐2上，通过与其他已有机构或结构的关联，达到自动化控制的目的。
74.作为本实用新型进一步的实施方式，所述板架抓取机构3、板架扫码机构4、冻存管吸取机构5以及冻存管扫码机构6通过基准板15设置在操作区域内，所述基准板15安装在舱室底板11上并一致开设与存取通道13对应的存取操作口151；
75.板架抓取机构3通过y轴移动机构7设置在存取操作口151的一侧，另一侧布置冻存管吸取机构5，板架扫码机构4及冻存管扫码机构6同时布置在存取操作口151远离电控箱外壳122的端部。
76.通过板架抓取机构3将存放有冻存管的板架10，先在上舱室1内通过板架扫码机构4，扫码录入信息，然后将板架10移入液氮存储罐2内的板架存放孔2142上，以在全程冷链下挑管；然后通过冻存管吸取机构5将板架10内的冻存管提取出，然后暂放在冻存管暂存孔上，再提升到操作区域中通过冻存管扫码机构6录入信息，之后存入蜂巢式转盘组件212的铝管20内。
77.基准板15为各种功能机构的安装提供了良好的平台，同时上述以存取操作口151为中心的整体布局，结构紧凑合理，更符合非超大型存储设备的要求。
78.作为本实用新型进一步的实施方式，所述板架抓取机构3包括抓取夹31、驱动电缸32、升降滑块33及纵向滑轨34，抓取夹31通过连接板安装在升降滑块33上，升降滑块33可滑动的安装在纵向滑轨34上并与驱动电缸32传动连接；
79.所述y轴移动机构7包括y轴轨道71和滑动连接在其上的移动滑架72，y轴轨道71固定在基准板15上，纵向滑轨34连接在移动滑架72上。
80.作为本实用新型进一步的实施方式，所述冻存管吸取机构5包括驱动电机51、竖向杆52、滑块53、旋转臂54以及吸管机构55；
81.所述吸管机构55通过旋转臂54安装在滑块53上，滑块53滑动设置在竖向杆52的滑轨上并与驱动电机51传动连接。
82.作为本实用新型进一步的实施方式，所述吸管机构55包括吸头551、底座552、基座553、气杆554、磁感线圈5551和磁杆555，基座553连接在旋转臂54上，底座552通过侧固定板556连接在基座553上，气杆554的上端连接在底座552上，其设置吸头551的下端并穿过基座553上的第一贯通孔5531伸向旋转臂54的下方；磁杆555的上端连接在底座552上，并与气杆连通(图上未示出)，其下端先穿过磁感线圈5551再伸入基座553的第二贯通孔5532内，其中磁感线圈5551下端插入安装到第二贯通孔5532上；所述吸头551的外部套设有导冷管558，导冷管558的外围套设内置液氮的储液筒557，以使吸头551在吸取冻存管的过程中保冷。
83.更进一步的，所述吸管机构55还可以包括用于检测转动位置的传感器559以及安装在磁杆555上的减振环5552，减振环5552套设在磁杆555上，并随着磁杆555一起穿过磁感线圈5551一直延伸穿到第二贯通孔5532内。其中转动位置是指所述吸管机构55所在x轴相对旋转臂54所在y轴的转动位置。
84.上磁杆555与磁感线圈5551配合将电能转化成磁力，并提供给气杆554产生吸附力，最终通过吸头551对冻存管吸附。作为另一种替代的实施方式，还可以不设置磁杆555及相关部件，二是在气杆554的上端连通一个吸泵吸取管道，同样能够使吸头551进行吸取操作。
85.作为本实用新型进一步的实施方式，所述板架扫码机构4包括安装在基准板15上的板扫固定框41，板扫固定框41的上端口安装有板扫上盖板42，板扫上盖板42上设有光源件43及扫码窗口45，板扫固定框41的内部设有智能扫码器44并正对扫码窗口45。扫码窗口45处可以安装透明玻璃，光源件43起到补光功能。
86.作为本实用新型进一步的实施方式，所述冻存管扫码机构6包括安装在基准板15上的扫码电机61，扫码电机61驱动连接旋转柱62，旋转柱62的侧部固定连接有转动臂63，转动臂63上安装有智能读码器64。
87.作为本实用新型进一步的实施方式，所述液氮存储罐2包括罐体21与上盖22，所述上盖22包括一体化的上支撑部221和下连接部222，分别用于安装上舱室1和密封连接在罐体21上端口处；存取通道13开设在上盖22上且贯通上支撑部221和下连接部222。
88.具体的，罐体21与上盖22可以通过设置在二者一侧外部的连接构件25实现相对转动方式的开合，这里连接构件25可以包括转动杆，转动杆的两端分别通过连接块铰接在上盖22及罐体21上，转动杆可以设为自动或手动结构，例如选用现有的电动杆或液压杆等，可实现人工或自动开盖，便于安装或维修内筒211。
89.作为本实用新型进一步的实施方式，所述罐体21的底部安装在支撑座23上，其四周通过支架24固定；所述上盖22的上支撑部221超出其下连接部222的外周下方，通过设置在支架24顶部的调平对位柱241支撑。
90.调平对位柱241的设计，匹配具有上支撑部221和下连接部222的上盖22，机保证了良好的密封保冷效果，又实现了安装调平。
91.作为本实用新型进一步的实施方式，所述罐体21包括内外套设的内筒211和外筒215，所述内筒211中设有蜂巢式转盘组件212，冻存管通过铝管20存放在蜂巢式转盘组件212上；
92.所述蜂巢式转盘组件212的上方连接有固定板213，所述固定板213上设置有挑管暂存板214，挑管暂存板214可随蜂巢式转盘组件212旋转至存取通道13处；所述挑管暂存板
214包括暂存板2141及开设在其上的板架存放孔2142和冻存管暂存孔2143。其中的挑管暂存板214可以安装在固定板213上开设的通孔处。
93.上述蜂巢式转盘组件212可以具体包括平行排布的下蜂巢板2122和上蜂巢板2121，下蜂巢板2122和上蜂巢板2121的周圈之间通过具有导冷和支撑功能的连接柱组合在一起，下蜂巢板2122和上蜂巢板2121上均设有蜂巢孔，铝管20存放于的蜂巢孔上用于存放冻存管。下蜂巢板2122、上蜂巢板2121及固定板213的中心设有转动轴2123，转动轴2123的下方可以进一步设置保冷内筒2124，上蜂巢板2121的上方固定设有传动齿圈2125，传动齿圈2125与固定板213固定连接，传动齿圈2125的内侧啮合连接有驱动齿轮2127，驱动齿轮2127由旋转电机2126带动，实现了蜂巢式转盘组件212的转动。采用这种蜂巢式存储结构存储冻存管，可大大增大样本存储量。
94.固定板213及挑管暂存板214的设置，使得板架10和冻存管的存取在一个构件上，结构紧凑，更符合这种非超大型存储设备的要求，更符合蜂巢的提取；利用挑管暂存板214的板架存放孔2142和冻存管暂存孔2143，还可在低温环境的液氮存储罐2内进行提取冻存管及挑管操作，保证样本在存取过程中的全程冷链。
95.作为本实用新型进一步的实施方式，所述液氮存储罐2的外部还配设有导轨式转运罐样本传输机构9；所述舱室底板11及基准板15共同具有超出上盖22的延伸部，该延伸部上设有通道口152且位于导轨式转运罐样本传输机构9的上方，在通道口152侧方的基准板15上设有开盖机构8。
96.转运样本的存储过程：转运罐30通过导轨式转运罐样本传输机构9，由前一个转出的生物样本存取自动化设备运至这一个预转入的生物样本存取自动化设备的待提取位置(通道口152下方)，然后通过顶升机构92将转运罐30升至通道口152，开盖机构8打开转运罐30的盖体，然后板架抓取机构3沿着y轴移动机构7移动至通道口152，将转运罐30内的板架10提取出，先通过板架扫码机构4，扫码录入信息，然后将板架10移入液氮存储罐2内的板架存放孔2142上，便于保证在全程冷链下挑管，然后冻存管吸取机构5将板架10内的冻存管提取出，然后暂放在冻存管暂存孔2143上，可以通过冻存管扫码机构6录入信息，然后再存入蜂巢式转盘组件212的铝管20内，即可实现冻存管存储；转运样本的提取过程与上述存储过程相反即可。
97.利用导轨式转运罐样本传输机构9与生物样本存取自动化设备的上舱室1和液氮存储罐2做配合，实现了多台生物样本存取自动化设备的串联对接功能，能够提高转运罐30的运输效率，提高多台存取自动化设备之间的样本传输效率。
98.作为本实用新型进一步的实施方式，所述开盖机构8包括内置磁吸块的开盖板81，开盖板81连接在第二活动连杆82的上端，第二活动连杆82的下端通过活动块可滑动设置在第一活动连杆83一端的活动框内，第一活动连杆83的另一端铰接在支座84上，支座84固定在基准板15上；
99.第二活动连杆82还通过转轴连接在升降驱动块85上，升降驱动块85上设有约束第二活动连杆82活动角度的限位块851，升降驱动块85还通过滑动块86安装在支座84的座身轨道上，滑动块86由开盖电机87驱动做升降运动。
100.作为本实用新型进一步的实施方式，所述导轨式转运罐样本传输机构9包括转运罐传输机构91及顶升机构92，转运罐传输机构91通过转运导轨93设置在顶升机构92的顶
部；
101.转运罐30通过顶升机构92进入通道口152或放置到转运罐传输机构91上，并由转运罐传输机构91沿导轨对接到串联的其他生物样本存取自动化设备上。
102.作为本实用新型进一步的实施方式，所述转运罐传输机构91包括上下连接的运输外壳911和车型底座912，运输外壳911上设有放置转运罐30的支撑盘9111，车型底座912安装在转运导轨93；
103.所述顶升机构92包括连接在液氮存储罐2侧部的支撑构件921和驱动构件922；支撑构件921从底部固定转运导轨93，并可在驱动构件922的控制下带动转运罐30做上下运动。进一步的，顶升机构92的外部也可以设置外壳结构，与液氮存储罐2的外部连接成整体。
104.具体实施中，支撑盘9111的四周设有限位杆，用于精准定位转运罐30的存放位置，避免滑落，车型底座912还可以配备有电池组、驱动总成、用于倾斜检测的检测盘、用于导向的侧滑轮组以及通过弹簧连接在底部的自动对正滑块。
105.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。