低温存储设备的制作方法

1.本实用新型涉及存储设备技术领域，具体提供一种低温存储设备。


背景技术：

2.低温存储设备被广泛应用于生物及医药领域，其所能实现的超低温环境使得一些对温度有着严格要求的生物及医学样本能够得以长期保存，成为该领域不可或缺的研发设备。
3.目前，现有的超低温自动化制冷存储设备均使用液氮作为制冷源，这是因为频繁地开门存取物品会影响设备的密封性，导致使用传统制冷方式的存储设备无法到达超低温(-150℃)的环境；另外，存储设备内的多个存储单元共用一套制冷装置，使得各存储单元内的温度相同，无法满足不同的冻存物同时对多种温度环境的存储需求。
4.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有的低温存储设备内各存储单元的内部温度相同，无法同时满足多种冻存物对不同环境温度的存储需求以及频繁地开门执行存取操作会影响设备的保温效果，使其无法达到超低温的存储环境的技术问题。
6.本实用新型提供一种低温存储设备，所述低温存储设备包括冷库以及安装在所述冷库内部的存取机构和多个存储单元，所述存取机构用于存取和转运冻存物，所述存储单元包括箱体、门体和第一制冷装置，所述箱体用于存放冻存物，所述门体用于隔绝所述箱体内外的热量交换，所述第一制冷装置用于对所述箱体的内部进行制冷。
7.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述冷库包括主库、中转库、第一存取口和第二存取口，所述主库与所述中转库通过所述第一存取口连通，所述中转库通过所述第二存取口与外部连通，所述存取机构和所述存储单元均安装在所述主库内，所述存取机构用于将冻存物在所述第一存取口与所述箱体之间转运。
8.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述低温存储设备还包括安装在所述中转库内的扫码挑管机构，所述扫码挑管机构用于识别并挑取目标冻存物。
9.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述低温存储设备还包括安装在所述中转库内的第一传送机构和第二传送机构，所述第一传送机构用于将冻存物在所述第二存取口与所述扫码挑管机构之间转运，所述第二传送机构用于将冻存物在所述扫码挑管机构与所述第一存取口之间转运。
10.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述存取机构包括第一导轨、第二导轨和机械手，所述第一导轨由所述主库的一端沿所述箱体的排列方向延伸至所述主库的另一端，所述第二导轨与所述第一导轨垂直并且滑动设置在所述第一导轨上，所述机械手滑动设置在所述第二导轨上。
11.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述低温存储设备还包括第二制冷装置
和第三制冷装置，所述第二制冷装置用于对所述主库的内部进行制冷，所述第三制冷装置用于对所述中转库的内部进行制冷。
12.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述第一存取口处设置有隔热门，所述隔热门能够隔绝所述主库与所述中转库之间的热量交换。
13.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述主库还设置有备用制冷装置，所述备用制冷装置用于在所述第二制冷装置失效后对所述主库进行应急制冷。
14.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述备用制冷装置设置为液氮罐，所述液氮罐与所述主库连通。
15.在上述低温存储设备的优选技术方案中，所述箱体内设有用于放置冻存物的冻存架。
16.在采用上述技术方案的情况下，本实用新型的低温存储设备包括冷库以及安装在所述冷库内部的存取机构和多个存储单元，所述存取机构用于存取和转运冻存物，所述存储单元包括箱体、门体和第一制冷装置，所述箱体用于存放冻存物，所述门体用于隔绝所述箱体内外部的热量交换，所述第一制冷装置用于对所述箱体的内部进行制冷。通过这样的设置，即，通过第一制冷装置使得每个存储单元均能够独立地制冷和调温，满足了多种存储物对不同环境温度的存储需求；独立门体的设置使得箱体在开门执行存取操作时不会导致其他箱体内热量的散失；冷库的设置能够使各箱体均处在低温环境中，有效防止了箱体内热量的散失，进一步增强了其保温性能；存取机构能够自动在存储单元内存取冻存物。
17.进一步地，本实用新型的冷库包括主库、中转库、第一存取口和第二存取口，所述主库与所述中转库通过所述第一存取口连通，所述中转库通过所述第二存取口与外部连通，所述存取机构和所述存储单元均安装在所述主库内，所述存取机构用于将冻存物在所述第一存取口与所述箱体之间转运。通过这样的设置，利用主库增强了存储单元的密封性和保温性以实现箱体内的超低温环境；中转库使得冻存物在中间转运的过程中能够始终处在低温环境中，保证了冻存物的活性。
18.又进一步地，本实用新型的低温存储设备还包括安装在所述中转库内的扫码挑管机构，所述扫码挑管机构用于识别并挑取目标冻存物。通过这样的设置，能够在中转库内对冻存物的信息进行自动识别、记录和分类从而实现冻存物的精准存取。
19.又进一步地，本实用新型的低温存储设备还包括安装在所述中转库内的第一传送机构和第二传送机构，所述第一传送机构用于将冻存物在所述第二存取口与所述扫码挑管机构之间转运，所述第二传送机构用于将冻存物在所述扫码挑管机构与所述第一存取口之间转运。通过这样的设置，实现了冻存物在第二存取口、扫码挑管机构以及主库之间的自动流转，提高了冻存物的流转效率和精确度。
20.又进一步地，本实用新型的存取机构包括第一导轨、第二导轨和机械手，所述第一导轨由所述主库的一端沿所述箱体的排列方向延伸至所述主库的另一端，所述第二导轨与所述第一导轨垂直并且滑动设置在所述第一导轨上，所述机械手滑动设置在所述第二导轨上。通过这样的设置，使得机械手既能沿着第一导轨的长度方向运动又能沿着第二导轨的长度方向运动，进而能够到达主库内任意的存储位置。
21.又进一步地，本实用新型的低温存储设备还包括第二制冷装置和第三制冷装置，所述第二制冷装置用于对所述主库的内部进行制冷，所述第三制冷装置用于对所述中转库
的内部进行制冷。通过这样的设置，实现了主库与中转库的独立制冷以及内部温度的独立调节，从而能够根据存储的需要调节各自内部的温度。
22.又进一步地，本实用新型的第一存取口处设置有隔热门，所述隔热门能够隔绝所述主库与所述中转库之间的热量交换。通过这样的设置，能够提高主库的密封性和保温性，有效防止主库内的热量散失，使箱体始终处于低温环境中，进而保证了箱体内的超低温环境。
23.又进一步地，本实用新型的主库还设置有备用制冷装置，所述备用制冷装置用于在所述第二制冷装置失效后对所述主库进行应急制冷。通过这样的设置，能够防止主库的内部温度因第二制冷装置的失效而急剧升高，导致箱体的内部温度随之升高，导致箱体内的冻存物因升温而遭到破坏。
24.又进一步地，本实用新型的备用制冷装置设置为液氮罐，所述液氮罐与所述主库连通。通过这样的设置，能够对主库进行快速制冷，同时液氮装置具有技术成熟、安全性高、制冷效果好等优点。
25.又进一步地，本实用新型的箱体内设有用于放置冻存物的冻存架。通过这样的设置，使得冻存物在箱体内能够分类摆放，便于机械手进行快速存取，同时还提高了箱体的空间利用率。
附图说明
26.下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：
27.图1是本实用新型的低温存储设备的结构示意图一；
28.图2是本实用新型的低温存储设备的结构示意图二；
29.图3是本实用新型的存取机构的结构示意图；
30.图4是本实用新型的存储单元的结构示意图。
31.附图标记列表：
32.1、主库；11、存取机构；111、第一导轨；112、第二导轨；113、机械手、12、存储单元；121、箱体；122、门体；2、中转库；21、第一传送机构；22、第二传送机构；23、扫码挑管机构；3、第一存取口；4、第二存取口。
具体实施方式
33.下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。
34.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“安装”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
一体连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.基于背景技术指出的现有的低温存储设备内各存储单元的内部温度相同，无法满足多种冻存物对不同环境温度的存储需求以及频繁地开门存取物品影响设备的保温效果，无法达到超低温的存储环境的技术问题。本实用新型提供了一种低温存储设备，旨在通过为每个存储单元设置独立的制冷装置和门体，不仅使每个存储单元能够独立制冷和调温，还使得每个存储单元的门体能够单独开启，以减小对其他存储单元内部温度的影响，同时还增加了中转库，通过以上这些设置，一方面，有效提升了低温存储设备的密封性和保温性，使各存储单元能够达到超低温存储环境；另一方面，提高了低温存储设备的使用的灵活性和便利性，同时满足了多种冻存物对不同环境温度的存储需求。
37.具体地，如图1所示，本实用新型的低温存储设备包括冷库以及安装在冷库内部的存取机构11和多个存储单元12，存取机构11用于存取和转运冻存物，存储单元12包括箱体121、门体122和第一制冷装置(图中未示出)，箱体121用于存放冻存物，门体122用于隔绝所述箱体121内外的热量交换，第一制冷装置用于对所述箱体121的内部进行制冷。
38.示例性地，如图1所示，冷库设置为长方体结构，在其外壳内设有保温隔热层，在冷库的底部，多个存储单元12沿着冷库的长度方向排列，存储单元12设置为箱型结构，箱体121的内部用于存放冻存物，箱体121的顶部设置有门体122，门体122内也设有保温隔热层，门体122能够提高箱体121的密封性和保温性，使箱体121内的热量不易散失，每个存储单元12均设置有独立的制冷装置，实现了箱体121内部的独立制冷和调温，此外，在冷库的内部还安装有存取机构11，存取机构11能够根据指令打开目标箱体121的门体122以在目标位置存取冻存物。
39.由于传统的低温存储设备均是采用多个存储单元12共用一套液氮制冷的方案，导致其各个存储单元12内的温度相同，只能存储有相同温度要求的冻存物，由于冻存物通常为对温度要求较为严格的生物样本，这就导致了存储设备内箱体121的利用率较低，而当需要存储多种生物样本时则又需要使用多套低温存储设备，同样造成了设备及能源的浪费。本实用新型中的每个存储单元12均能够通过各自独立的制冷装置进行制冷和调温，满足了多种存储物对不同环境温度的需求，为每一种冻存物匹配与之相对应的温度环境，提高了设备的使用经济性和灵活性。
40.同时，传统的低温存储设备还因为各存储单元12共用一个门体122而导致在存取物品时，门体122需要被频繁地打开和关闭，当门体122打开时，造成了所有的存储单元12内的生物样本都暴露在外，导致其内部热量的散失，从而影响了各存储单元12的保温效果，因此，通过在存储单元12上设置独立的门体122使得箱体121在开关门时不会导致其他箱体121内的热量散失；除此之外，通过冷库使箱体121也处在低温环境中，防止箱体121内的热量散失，进一步增强了箱体121的保温效果，使箱体121能够保持超低温(-150℃)的环境。
41.需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将第一制冷装置分别设置在箱体121内，或者是集中设置在冷库外部，通过管路与各箱体121连通，只要能够实现箱体121的独立制冷即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内，本实施例优选采用将第一制冷装置设置在箱体121内部的方案。
42.还需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将第一制冷装置设置为压缩机或者斯特林制冷机，只要是能够实现较好的制冷效果即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内，本实施例优选采用压缩机制冷的方案。
43.优选地，如图2所示，本实用新型的冷库包括主库1、中转库2、第一存取口3和第二存取口4，主库1与中转库2通过第一存取口3连通，中转库2通过第二存取口4与外部连通，存取机构11和多个存储单元12均安装在主库1内，存取机构11用于将冻存物在第一存取口3与箱体121之间转运。
44.具体地，主库1与中转库2相接，第一存取口3设置在二者相接的侧壁上，第二存取口4设置在中转库2的另外一个侧壁上，并与外部连通，因此，当要存入物品时，物品由第二存取口4先进入中转库2，再由中转库2进入主库1，最终进入箱体121内储存，当需要取出时，则路径相反，此处不再赘述。
45.由于主库1与中转库2内均为低温环境，因此，一方面能够增强箱体121的保温性，最大限度地减少箱体121内热量的散失，以实现箱体121内的超低温环境；另一方面，使得冻存物在存取和转运过程中始终处在低温环境中，保证了冻存物的活性。
46.优选地，如图2所示，本实用新型的低温存储设备还包括安装在中转库2内的扫码挑管机构23，扫码挑管机构23用于识别并挑取目标冻存物。
47.扫码挑管机构23能够对流转到中转库2内的冻存物进行自动识别、分类、记录以及筛选等工作从而实现冻存物的精准存取。示例性地，在实际应用中，冻存物通常为生物样本，生物样本需要放置在试管中，再由多个试管组成一个冻存盒，生物样本就是以冻存盒为载体在低温存储设备中存取和流转。
48.具体地，扫码挑管机构23上安装有扫码仪，冻存盒及每个试管的表面均贴有专属的信息码，当冻存盒及试管流转到扫码挑管机构23上时，扫码仪会对冻存盒及试管上的信息码进行扫描，读取信息码上的信息，并将读取的信息传输至处理器，再由处理器控制相应的机构执行下一步的存取或是挑管任务，信息码可以设置为条形码或者二维码等等。
49.优选地，如图2所示，本实用新型的低温存储设备还包括安装在所述中转库2内的第一传送机构21和第二传送机构22，所述第一传送机构21用于将冻存物在所述第二存取口4与所述扫码挑管机构23之间转运，所述第二传送机构22用于将冻存物在所述扫码挑管机构23与所述第一存取口3之间转运。
50.示例性地，第一传送机构21包括水平设置的第一滑轨和第一移动平台，其中，第一滑轨的一端连接第二存取口4，另一端连接扫码挑管机构23，第一移动平台能够沿着第一滑轨水平移动以将冻存盒在第二存取口4与扫码挑管机构23之间转运。
51.第二传送机构22包括竖直设置的第二滑轨和第二移动平台，其中，第二滑轨的一端连接扫码挑管机构23，另一端连接第一存取口3，第二移动平台能够沿着第二滑轨竖直移动以将冻存盒在扫码挑管机构23与第一存取口3之间转运。第一传送机构21与第二传动机构22的设置使冻存盒流转的效率和精准度均有较大的提高。
52.需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员还可以灵活地将传送机构设置为传送带组件，只要是能够实现冻存盒的转运即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内，本实施例优选采用滑轨组件作为传
送组件。
53.优选地，如图1至图3所示，本实用新型的存取机构11包括第一导轨111、第二导轨112和机械手113，所述第一导轨111由所述主库1的一端沿所述箱体121的排列方向延伸至所述主库1的另一端，所述第二导轨112与所述第一导轨111垂直并且滑动设置在所述第一导轨111上，所述机械手113滑动设置在所述第二导轨112上。
54.其中，第一导轨111的数量为两条，平行设置在主库1的两侧，第二导轨112的两端分别与两条第一导轨111滑动连接并且能够沿着第一导轨111的长度方向滑动，机械手113滑动设置在第二导轨112上并且能够沿着第二导轨112的长度方向滑动。
55.示例性地，第一导轨111与第二导轨112、第二导轨112与机械手113之间的相对滑动是通过齿轮齿条传动机构来实现的，即沿第一导轨111的长度方向上安装有与第一导轨111等长的齿条，在第二导轨112的两端分别安装有与齿条相啮合的齿轮，同时，齿轮与驱动电机连接，在驱动电机的驱动下，齿轮沿着齿条转动并带动第二导轨112和机械手113一起沿着第一导轨111滑动，同理，机械手113也能够沿着第二导轨112滑动。
56.这样一来，使得机械手113既能够沿着第一导轨111的长度方向也就是箱体121的排列方向移动，又能够沿着第二导轨112的长度方向也就是箱体121的长度方向移动，从而使机械手113能够到达任何一个箱体121内的任何位置，从而将冻存盒转运至目标存储位置。
57.需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将第一导轨111与第二导轨112之间、第二导轨112与机械手113之间的滑动连接方式设置为滑轮与滑轨的配合，或者是滑块与滑槽之间的配合，只要是能够实现第一导轨111与第二导轨112、第二导轨112与机械手112之间的滑动连接即可，这种灵活的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内，本实施例优选采用滑轮与滑轨的配合方式。
58.优选地，本实用新型的低温存储设备还包括第二制冷装置(图中未示出)和第三制冷装置(图中未示出)，第二制冷装置用于对主库1的内部进行制冷，第三制冷装置用于对中转库2的内部进行制冷。
59.示例性地，第二制冷装置与第三制冷装置均为独立的制冷机组，能够分别对主库1和中转库2进行制冷和调温，有效保证了箱体121内的超低温环境，同时使冻存盒的转运及扫码挑管过程均处于低温环境中，防止生物样本失去活性。
60.需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将第二制冷装置和第三制冷装置设置为压缩机或者斯特林制冷机等等，只要是能够对主库1和中转库2进行应急制冷即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内，本实施例优选使用压缩机作为第二制冷装置和第三制冷装置。
61.优选地，本实用新型的第一存取口3处设置有隔热门(图中未示出)，隔热门能够隔绝主库1与中转库2之间的热量交换。
62.隔热门能够将主库1与中转库2隔离，这是因为中转库2与外界连通，一方面满足生物样本存取的需要，另一方面是满足人员对设备进行维护的需要，导致中转库2内的温度略高于主库1温度，因此，隔热门需要具有良好的密封性和隔热性，关闭后能够有效减少主库1与中转库2之间的热量交换，进而减少主库1内的热量散失，保证箱体121内始终处于超低温环境。
63.优选地，本实用新型的主库1还设置有备用制冷装置(图中未示出)，备用制冷装置用于在第二制冷装置失效后对主库1进行应急制冷。
64.由于主库1需要为箱体121提供低温环境，承担着隔绝箱体121内热量散失的作用，所以主库1内的温度必须保持恒定，但是，为主库1提供制冷的第二制冷装置存在着因断电或故障而导致失效的风险，为此，专门为主库1安装了备用制冷装置，保障了主库1能够维持恒定的低温环境，从而能够防止主库1内部温度急剧升高，导致的箱体121内的温度升高，避免了箱体121内的生物样本因升温而遭到破坏。
65.需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将备用制冷装置设置为压缩机、斯特林制冷机或者液氮罐等等，只要是能够对主库1进行应急制冷即可，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的范围内。
66.优选地，本实用新型的备用制冷装置设置为液氮罐，所述液氮罐与所述主库1连通。
67.由于液氮装置具有技术成熟、安全性高、制冷效果好等优点，将液氮罐与主库1通过管路进行连通，当第二制冷装置因停电或者故障而失效后，可立即打开液氮罐的阀门对主库1进行应急制冷，液氮罐可以安装在主库1的内部，也可以安装在主库1的外部，安装位置可根据用户的需求进行调整。
68.优选地，本实用新型的箱体121内设有用于放置冻存物的冻存架(图中未示出)。
69.具体地，冻存架的尺寸与箱体121的内部尺寸相适配，能够整体地从箱体121内取出和放入，冻存架根据需要被分成若干层，每一层又分成若干个置物格，存储的冻存盒恰好能够放置在置物格内，具体的存取过程为，机械手先将门体122打开，然后将冻存架整体从箱体121内提出，最后将冻存盒在目标位置进行存放，这样使得冻存物在箱体内能够整齐有序地摆放，便于机械手进行快速存取，同时还提高了箱体的空间利用率。
70.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。