专利名称：冻存管自动存取及识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃化冷冻技术领域，尤其涉及一种玻璃化冷冻方法中的冻存管自动存取及识别装置。
背景技术：
随着人们对生物组织研究的深入，组织的存储环境及方式也越来越重要。玻璃化冷冻技术是一种快速冻存细胞的方法，该方法中细胞存放在麦管的端部，数个麦管存放在一个冻存管中，冻存管排放在支架上，然后再将支架全部浸没在液氮中存储。为了区分不同的存储对象，研究人员在麦管上涂上不同的颜色，并在冻存管上做些简易标记。当要取出某个细胞时，研究人员根据记录的细胞存储信息，去找出液氮中对应的冻存管及麦管。由于液氮的温度在_196°C左右，所以在液氮的表面会形成浓浓的水雾，遮挡了人的视线，无法看清和判断冻存管上的标记及麦管的颜色，使得研究人员取出的细胞常常出错，只得放回重取，再重新校对是否正确。当存储量比较大时，这种人工存取细胞的操作出错率非常高。每次取细胞之前，要先检索出存储细胞的冻存管标记和麦管颜色记录，再去液氮中寻找，操作麻烦，且人工所做标记或颜色时间久了易脱落，变得模糊，增加了出错率。而且，在存储细胞时，要将支架搬出，待冻存管放上去之后，再重新浸入液氮中，效率较低。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的玻璃化冷冻方法中的冻存管自动存取及识别装置，以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冻存管自动存取及识别装置，该冻存管自动存取及识别装置可以大大提高细胞存取的效率，并且在计算机正常运行情况下，极大降低了细胞存取的出错率。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案—种冻存管自动存取及识别装置，其包括冻存管组件，所述冻存管组件包括冻存管、冻存管存储架、设于冻存管内的细胞以及用以存储细胞的麦管，所述冻存管自动存取及识别装置还包括存取组件及识别组件，所述存取组件包括三自由度操作手、设于三自由度操作手末端的电磁铁、底座、设于底座上的一对齿轮副、直接控制齿轮副运动而间接带动三自由度操作手旋转的电机、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液压缸、用以控制三自由度操作手在回转半径R方向伸缩的R方向液压缸，所述冻存管组件还包括设于冻存管内的电子标签，所述识别组件包括读取电子标签内信息的电子标签读写设备。优选的，在上述冻存管自动存取及识别装置中，所述电磁铁的末端设有用以缓冲吸取或放置冻存管的瞬间产生的振动力的弹簧缓冲结构。优选的，在上述冻存管自动存取及识别装置中，所述冻存管存储架包括至少两层，每层固定放置一个液氮槽，所述液氮槽上设有若干个带有凹槽的用以固定冻存管的支架。优选的，在上述冻存管自动存取及识别装置中，所述电子标签贴于麦管上。
优选的，在上述冻存管自动存取及识别装置中，所述冻存管包括收容麦管的收容部以及与收容部相连便于存取冻存管的延伸部，所述延伸部上设有便于电磁铁吸附的永磁体。从上述技术方案可以看出，本发明实施例的冻存管自动存取及识别装置通过计算机指令，控制三自由度操作手末端的电磁铁存取冻存管，并在麦管外壁上贴上存有细胞相关信息的电子标签，可通过芯片读写设备来确认取出的细胞或修改芯片中的细胞信息，可以大大提高细胞存取的效率，极大降低了细胞存取的出错率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明冻存管自动存取及识别装置的简易示意图；图2是本发明冻存管自动存取及识别装置中冻存管存储架及液氮槽的简易示意图；图3是本发明冻存管自动存取及识别装置中冻存管组件的简易示意图；图4是本发明冻存管自动存取及识别装置中存取组件的运动简图；图5是本发明冻存管自动存取及识别装置中存储冻存管时坐标变换的示意图；图6是本发明冻存管自动存取及识别装置放置冻存管的示意图；图7是本发明冻存管自动存取及识别装置取出冻存管时坐标变换的示意图；图8是本发明冻存管自动存取及识别装置吸取冻存管的示意图。其中11、冻存管存储架；12、冻存管；121、收容部；122、延伸部；123、永磁体；13、麦管；14、电子标签；15、液氮槽；21、三自由度操作手；22、电磁铁；23、底座；24、齿轮副；25、电机；26、Z方向液压缸；27、R方向液压缸。
具体实施例方式本发明公开了一种冻存管自动存取及识别装置，该冻存管自动存取及识别装置通过计算机指令，控制三自由度操作手末端的电磁铁存取冻存管，并在麦管外壁上贴上存有细胞相关信息的电子标签，可通过芯片读写设备来确认取出的细胞或修改芯片中的细胞信息，该自动化系统可以大大提高细胞存取的效率，并且在计算机正常运行情况下，极大降低了细胞存取的出错率。该冻存管自动存取及识别装置包括冻存管组件，所述冻存管组件包括冻存管、冻存管存储架、设于冻存管内的细胞以及用以存储细胞的麦管，所述冻存管自动存取及识别装置还包括存取组件及识别组件，所述存取组件包括三自由度操作手、设于三自由度操作手末端的电磁铁、底座、设于底座上的一对齿轮副、直接控制齿轮副运动而间接带动三自由度操作手旋转的电机、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液压缸、用以控制三自由度操作手在回转半径R方向伸缩的R方向液压缸，所述冻存管组件还包括设于冻存管内的电子标签，所述识别组件包括读取电子标签内信息的电子标签读写设备。
进一步的，所述电磁铁的末端设有用以缓冲吸取或放置冻存管的瞬间产生的振动力的弹簧缓冲结构。进一步的，所述冻存管存储架包括至少两层，每层固定放置一个液氮槽，所述液氮槽上设有若干个带有凹槽的用以固定冻存管的支架。进一步的，所述电子标签贴于麦管上。进一步的，所述冻存管包括收容麦管的收容部以及与收容部相连便于存取冻存管的延伸部，所述延伸部上设有便于电磁铁吸附的永磁体。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅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的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。如图1至图4所示，本发明公开的冻存管自动存取及识别装置，其包括冻存管组件、存取组件及识别组件。冻存管组件包括冻存管存储架11、冻存管12、设于冻存管12内的细胞、用以存储细胞的麦管13、设于冻存管12内且贴于麦管13上的电子标签14。在本发明实施例中，电子标签14为RFID (Radio FrequencyIdentif ication,射频识别)电子标签。存取组件包括三自由度操作手21、设于三自由度操作手21末端的电磁铁22、底座23、设于底座23上的一对齿轮副24、直接控制齿轮副24运动而间接带动三自由度操作手21旋转的电机25、用以控制三自由度操作手21在Z方向升降的Z方向液压缸26、用以控制三自由度操作手21在回转半径R方向伸缩的R方向液压缸27。识别组件包括读取电子标签14内信息的电子标签读写设备。在细胞被存储时，细胞的相关信息被写入RFID电子标签14内。当取出冻存管12之后，可以通过电子标签读写设备31来读取麦管13上的RFID电子标签14内的信息，进一步确认与所要的细胞是否相符。本系统中冻存管12的自动化存取过程主要靠三自由度操作手21完成。本发明的冻存管自动存取及识别装置可以大大提高细胞存取的效率，并且在计算机正常运行情况下，极大降低了细胞存取的出错率。如图2所示，在设计冻存管存储方式时，考虑到以往液氮罐存储杂乱无章，且储存量较少，所以，本发明将冻存管存储架11设置为至少两层，每层固定放置一个液氮槽15，液氮槽15上设有若干个带有凹槽的用以固定冻存管12的支架。这种设计可以减少占地面积，增加存储量，且操作方便。如图1及图4所示，本发明三自由度操作手21共有三个自由度绕Z轴的旋转、沿Z轴的升降和沿回转半径的伸缩。根据三自由度操作手21自由度的特征，本发明可以建立一个以三自由度操作手21回转中心为Z轴，底座23平面为XY平面的圆柱坐标系，并以此坐标系为基础，计算出初始状态时电磁铁22末端的坐标信息，存入计算机中。由于三自由度操作手21与冻存管存储架11安装位置相对固定，则冻存管存储架11各层液氮槽15及其中凹槽的位置信息都可以用圆柱坐标来表示，将这些坐标信息存入计算机中。电磁铁22包括铁芯、线圈以及弹簧。如图3所示，冻存管12包括用以收容麦管13的收容部121以及与收容部121相连便于存取冻存管12的延伸部122，延伸部122上设有便于电磁铁吸附的永磁体123。本发明通过电机25带动底座23上的一对齿轮副24运动，从而驱动三自由度操作手21旋转，再分别通过Z方向液压缸26及R方向液压缸27来控制三自由度操作手21在Z方向升降和在回转半径R方向伸缩，使得三自由度操作手21末端的电磁铁22到达冻存管存储架11上指定坐标位置的冻存管12处，通过电磁铁22吸取装有永磁体的冻存管12。电磁铁22的作用是具体执行存取的动作，电磁铁22吸取冻存管过程中，若使电磁铁22端面下降至与冻存管12中嵌入的永磁体123相距微小距离时，通电吸取冻存管12，瞬间会产生一定的振动，可能使麦管13上的细胞脱落；若电磁铁22直接下降至与永磁体123硬性接触，则可能使电磁铁22或液氮槽15产生损坏。并且，考虑到电磁铁22通断电时，即吸取或放置冻存管12的瞬间会产生振动，可能引起细胞从麦管13中脱落。因此，本发明在电磁铁22尾部设计了一个弹簧缓冲机构，弹簧可以缓冲两者接触时产生的力，不会有硬性接触，然后电磁铁22通电吸取冻存管12，也不会产生振动，操作过程平稳。如图5、图6及图8所示，本发明冻存管自动存取及识别装置的工作原理是细胞经处理后，存入麦管13中，同时将细胞的相关信息写入RFID电子标签14，并把RFID电子标签14贴在对应麦管13上，然后将数个麦管13放入冻存管12中。这些工作完成之后，开启电磁铁22，在铁芯端部产生磁场，将顶部装有永磁体123的冻存管12吸持住。通过计算机界面查看并选择一个未被占用的液氮槽15，计算机自动计算出三自由度操作手21当前位置与目标位置的坐标关系，然后发出指令，驱动三自由度操作手21转过角度0 1，上升或下降距离Z1，伸长或缩短R1，到达指定坐标的液氮槽15上方，下降一个冻存管12的距离，电磁铁22去电，放下冻存管12，再退回原位，然后将冻存管12中数个RFID电子标签14信息及其中的细胞信息与对应的存储坐标一起记入计算机中，以便取出细胞时快速查找。如图7所示，当要取出某一个细胞样品时，在计算机中输入细胞编号或细胞相关信息，可以检索出对应的存储该细胞的冻存管12及其所处的位置坐标，计算机自动计算出三自由度操作手21当前位置与目标位置的坐标关系，然后发出指令，驱动三自由度操作手21转过角度0 2，上升或下降距离Z2，伸长或缩短R2，到达指定坐标的液氮槽15上方，下降至电磁铁22端面接触到冻存管12上的永磁体123，电磁铁22通电，吸取冻存管12，退回原位。当需要识别冻存管12内的细胞信息时，将电磁铁22上的冻存管12取下，取出里面的麦管13 JfRFID电子标签14接触电子标签读写设备，读出里面细胞信息，即可确认是否正确。本发明实施例的冻存管自动存取及识别装置通过计算机指令，控制三自由度操作手末端的电磁铁存取冻存管，并在麦管外壁上贴上存有细胞相关信息的电子标签，可通过芯片读写设备来确认取出的细胞或修改芯片中的细胞信息，可以大大提高细胞存取的效率，极大降低了细胞存取的出错率。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，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，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，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。
权利要求
1.一种冻存管自动存取及识别装置，其包括冻存管组件，所述冻存管组件包括冻存管、冻存管存储架、设于冻存管内的细胞以及用以存储细胞的麦管，其特征在于所述冻存管自动存取及识别装置还包括存取组件及识别组件，所述存取组件包括三自由度操作手、设于三自由度操作手末端的电磁铁、底座、设于底座上的一对齿轮副、直接控制齿轮副运动而间接带动三自由度操作手旋转的电机、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液压缸、用以控制三自由度操作手在回转半径R方向伸缩的R方向液压缸，所述冻存管组件还包括设于冻存管内的电子标签，所述识别组件包括读取电子标签内信息的电子标签读写设备。
2.根据权利要求1所述冻存管自动存取及识别装置，其特征在于所述电磁铁的末端设有用以缓冲吸取或放置冻存管的瞬间产生的振动力的弹簧缓冲结构。
3.根据权利要求1所述冻存管自动存取及识别装置，其特征在于所述冻存管存储架包括至少两层，每层固定放置一个液氮槽，所述液氮槽上设有若干个带有凹槽的用以固定冻存管的支架。
4.根据权利要求1所述冻存管自动存取及识别装置，其特征在于所述电子标签贴于麦管上。
5.根据权利要求1所述冻存管自动存取及识别装置，其特征在于所述冻存管包括收容麦管的收容部以及与收容部相连便于存取冻存管的延伸部，所述延伸部上设有便于电磁铁吸附的永磁体。
全文摘要
一种冻存管自动存取及识别装置，其包括冻存管组件、存取组件及识别组件，冻存管组件包括冻存管、冻存管存储架、麦管以及电子标签，存取组件包括三自由度操作手、电磁铁、底座、一对齿轮副、电机、Z方向液压缸以及R方向液压缸，识别组件包括读取电子标签内信息的电子标签读写设备。本发明通过计算机指令，控制三自由度操作手末端的电磁铁存取冻存管，并在麦管外壁上贴上存有细胞相关信息的电子标签，可通过芯片读写设备来确认取出的细胞或修改芯片中的细胞信息，该自动化系统可以大大提高细胞存取的效率，并且在计算机正常运行情况下，极大降低了细胞存取的出错率。
文档编号B01L9/06GK103008036SQ20121048504
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者汝长海, 朱玉龙, 王勇 申请人:苏州大学