样本管夹持组件及挑管机构的制作方法

1.本实用新型涉及一种样本管夹持组件及挑管机构，属于医疗器械技术领域。


背景技术：

2.公知的，生物样本一般需要低温存储以长期保持活性，大部分组织、血液、dna、生物体液等生物样本，与蛋白质样本一样存储环境为-80℃。而传统的用于实现-80℃存储环境的存储容器一般是超低温手动冰箱，这类存储容器存入或者取出生物样本都是由人工操作，而人工操作过程中有很大的概率出错，且有低温冻伤的危险，同时，由于每次都要开冰箱门才能存取生物样本，这个过程会带入大量水蒸气，造成样本表面严重结霜，影响样本的识别。
3.随着生物样本存储越来越受到重视，也针对上述现有技术中生物样本是通过人工存放至液氮罐内，存在样本挑管的过程中不够稳定，易造成样本损伤的问题，自动化存储类设备应运而生。例如，已知的公开号为cn113501247a的转笼式超低温生物样本自动化存取系统，其挑管机构的核心构造及原理是：旋转轴上端以旋转气管接头连接气管，气管连接真空泵。真空泵通过缓冲罐、气管、旋转气管接头、旋转轴在挑管头内产生真空，当挑管头紧贴冻存管时，既可以将冻存管吸起至挑管头内部。
4.还已知的公开号cn110589332a的一种自动化生物样本库，其挑管组件包括设置于机械手末端的取管装置，取管装置可以采用机械式夹爪机构或真空吸取机构，用于自动化存取冻存管。取管装置从铲盘中提取目标冻存管或从中转容器中提取目标冻存管。
5.由上述可知，现有技术中的自动化样本存储设备中的挑管装置，多采用基于真空吸取原理的结构；又或者利用顶针顶起+顶部三爪夹取原理实现挑管操作；但都无法做到直接从样本板架上直接抓取，造成了设备繁重，成本高，工作效率低等问题。


技术实现要素：

6.本实用新型目的是提供一种样本管夹持组件及挑管机构，可解决现有挑管结构无法做到直接从样本板架上直接抓取及造成设备繁重、成本高、工作效率低的问题。
7.本实用新型解决技术问题采用如下一种技术方案：
8.一种样本管夹持组件，包括：
9.夹持杆，用于周向抓取冻存管；
10.十字运动台，四个所述夹持杆分别固定在十字运动台的四个下端部；
11.固定式外罩，所述十字运动台的周部贯穿设置在固定式外罩内部且滑动连接，固定式外罩的内壁对夹持杆施加作用力，以使四个夹持杆随着十字运动台的竖向位移向彼此靠近或远离的方向移动；
12.固定背板，所述固定式外罩连接在固定背板上。
13.可选的，所述十字运动台的周部设有四个导滑块，固定式外罩的内部设有四个导滑槽，导滑块配合连接在导滑槽内，导滑槽和导滑块的配合滑动方向可分解成夹持杆的移
动方向与十字运动台的位移方向。
14.可选的，所述固定式外罩的内壁连接设有四个固定块，四个导滑槽分别开设在四个固定块上。
15.可选的，所述导滑槽上设有第一导向块，所述导滑块上设有第一导向槽，在第一导向槽和第一导向块的延伸方向上，第一导向槽相对于第一导向块滑动；
16.或者，所述导滑槽上设有第二导向槽，所述导滑块上设有第二导向块，在第二导向槽和第二导向块的延伸方向上，第二导向块滑设于第二导向槽内；
17.其中，所述第一导向槽和第一导向块或者第二导向槽和第二导向块的延伸方向均与所述导滑槽和导滑块的配合滑动方向一致。
18.可选的，所述样本管夹持组件还包括驱动构件，所述驱动构件包括固定在固定背板上的驱动电缸，所述十字运动台的中心连接于驱动电缸的输出端。
19.可选的，所述十字运动台的顶部中心依次连接有连接柱和连接凸块；
20.驱动电缸的输出端连接至少一个运动杆的上端，每个运动杆的下端贯穿连接在固定背板上的限位板后连接一个固定板，固定板内开设有与连接凸块卡扣配合的卡槽，连接凸块限位在所有固定板的卡槽内。
21.可选的，所述连接凸块为圆形凸块，所述运动杆包括两个平行设置第一运动杆和第二运动杆，第一运动杆和第二运动杆的下端分别设有第一固定板和第二固定板，圆形凸块同时位于第一固定板和第二固定板上的第一卡槽和第二卡槽内。
22.可选的，所述驱动构件还包括缓冲构件；
23.所述缓冲构件包括固定在驱动电缸的输出端上的伸缩杆和连接在限位板上端同时套设在连接柱上的弹簧，伸缩杆的下端和安装有弹簧的连接柱上端通过连接板衔接在一起。
24.可选的，所述限位板上设有两个供第一运动杆和第二运动杆穿过的贯通孔，所述连接板上开设两个固定第一运动杆和第二运动杆的安装孔，同时连接板的上部还是设有可保持伸缩杆移动方向的导向孔。
25.本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：
26.利用十字运动台和固定式外罩的配合运动，直接通过四个夹持杆，可以从冻存管四周的四个缝隙里抓取冻存管，实现了直接从样本板架里抓取冻存管，且大幅降低了抓管机构的尺寸，减少了成本，提升了效率。
27.本实用新型解决技术问题还采用如下另一种技术方案：
28.一种挑管机构，其包括所述的样本管夹持组件，所述挑管机构还包括横向移动模组和纵向移动模组，所述横向移动模组连接于纵向移动模组，样本管夹持组件连接于横向移动模组，所述样本管夹持组件可沿着横向移动模组的横向方向复移动，同时横向移动模组可沿着纵向移动模组纵向方向往复移动。
29.可选的，所述横向移动模组包括固定台，所述固定台上固定有第一驱动电机，第一驱动电机与丝杆同轴连接，样本管夹持组件的固定背板啮合连接在丝杠上。
30.可选的，所述固定台上还设有平行于丝杠的导向杆，固定背板可滑动的设置在导向杆上。
31.可选的，所述固定台上还安装有用于监测样本管夹持组件横向移动位置的位置传
感器。
32.可选的，所述纵向移动模组包括竖向行程台和设置在竖向行程台周侧的导向框，所述竖向行程台的一侧设有竖向轨道，另一侧设有竖向齿条；
33.所述导向框固定在固定台上，导向框朝向竖向轨道的一侧设有滑动块，滑动块配合连接在竖向轨道上；导向框朝向竖向齿轮的一侧设有传动齿轮，传动齿轮啮合连接在竖向齿条上，传动齿轮与固定在导向框上的第二驱动电机同轴连接。
34.本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：
35.基于所设置的样本管夹持组件，能够完成智能化的单支样本挑管，进而大大提高了实验人员的存取样本的工作效率；
36.同时，配合横向移动模组和纵向移动模组，实现了样本管夹持组件的横向运动及上下运动，完成了多方位挑取冻存管。
附图说明
37.图1为本实用新型样本管夹持组件的部分结构立体图，其中包括夹持杆、十字运动台和固定块；
38.图2为本实用新型样本管夹持组件的半剖视图；
39.图3为本实用新型挑管机构的部分结构立体图，其中包括样本管夹持组件和横向移动模组；
40.图4和图5为本实用新型挑管机构在两个不同角度下的立体图。
41.图中标记示意为：
42.1-样本管夹持组件；11-夹持杆；12-十字运动台；121-导滑块；1211-第一导向槽；122-连接柱；123-连接凸块；124-运动杆；125-限位板；1251-贯通孔；126-固定板；1261-卡槽；13-固定式外罩；131-固定块；1311-导滑槽；1311-1-第一导向块；14-固定背板；15-驱动构件；151-驱动电缸；152-缓冲构件；1521-伸缩杆；1522-弹簧；1523-连接板；1523-1-安装孔；1523-2-导向孔；
43.2-挑管机构；21-横向移动模组；211-固定台；212-第一驱动电机；213-丝杆；214-导向杆；215-位置传感器；22-纵向移动模组；221-竖向行程台；2211-竖向轨道；2212-竖向齿条；222-导向框；223-滑动块；224-传动齿轮；225-第二驱动电机。
具体实施方式
44.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。
45.本实施例提供了一种样本管夹持组件1，包括：
46.夹持杆11，用于周向抓取冻存管；
47.十字运动台12，四个所述夹持杆11分别固定在十字运动台12的四个下端部；
48.固定式外罩13，所述十字运动台12的周部贯穿设置在固定式外罩13内部且滑动连接，固定式外罩13的内壁对夹持杆11施加作用力，以使四个夹持杆11随着十字运动台12的竖向位移向彼此靠近或远离的方向移动；
49.固定背板14，所述固定式外罩13连接在固定背板14上。
50.四个夹持杆11随着十字运动台12的竖向位移向彼此靠近或远离的方向移动，实现
了从四周对样本管的抓取动作，并随着十字运动台12与固定式外罩13的配合对样本管进行固定，四个夹持杆11相当于组成了一个样本管爪手或夹持头，能够从样本管四周的四个缝隙内插入同步并拢，完成直接从样本板架里抓管。这里的样本管可以是冻存管，或者其他可以用来存储生物样本的容器。这种结构的样本管夹持组件1，不仅结构简化紧凑，而且抓取的自动化水平、准确度及效率都更高。
51.本实用新型进一步的实施方式，所述十字运动台12的周部设有四个导滑块121，固定式外罩13的内部设有四个导滑槽1311，导滑块121配合连接在导滑槽1311内，导滑槽1311和导滑块121的配合滑动方向可分解成夹持杆11的移动方向与十字运动台12的位移方向。
52.作为四个夹持杆11随着十字运动台12的竖向位移向彼此靠近或远离的方向移动的具体实现原理，可以是根据力的分解，具体通过将导滑槽1311和导滑块121的配合滑动方向分解成夹持杆11的移动方向与十字运动台12的位移方向即可。由于已知十字运动台12是上下垂直位移，夹持杆11彼此靠近远离呈水平方向移动，因此导滑槽1311和导滑块121的配合面为倾斜的合力方向，也就是说当导滑槽1311和导滑块121都具体倾斜的配合滑动面就满足使用需要，在本实施例中，更具体的，导滑槽1311和导滑块121的配合滑动方向可以呈30度倾斜。
53.本实用新型进一步的实施方式，所述固定式外罩13的内壁连接设有四个固定块131，四个导滑槽1311分别开设在四个固定块131上。固定块131直接与十字运动台12形成滑动配合，用于驱动夹持杆11的抓取动作。而固定式外罩13起到防护和承载作用，这样的设计，当个别固定块131出现磨损后，可以有针对性地拆卸更换，便于维护。
54.本实用新型进一步的实施方式，所述导滑槽1311上设有第一导向块1311-1，所述导滑块121上设有第一导向槽1211，在第一导向槽1211和第一导向块1311-1的延伸方向上，第一导向槽1211相对于第一导向块1311-1滑动；
55.或者，所述导滑槽1311上设有第二导向槽，所述导滑块121上设有第二导向块，在第二导向槽和第二导向块的延伸方向上，第二导向块滑设于第二导向槽内；
56.其中，所述第一导向槽1211和第一导向块1311-1或者第二导向槽和第二导向块的延伸方向均与所述导滑槽1311和导滑块121的配合滑动方向一致。
57.通过以上两个可以相互替代的导向滑动方案，都是为了使其夹持杆11的夹取更加稳定、可靠。
58.本实用新型进一步的实施方式，所述样本管夹持组件1还包括驱动构件15，所述驱动构件15包括固定在固定背板14上的驱动电缸151，所述十字运动台12的中心连接于驱动电缸151的输出端。
59.利用驱动电缸151对十字运动台12产生驱动力，使其能够自动纵向移动。
60.本实用新型进一步的实施方式，所述十字运动台12的顶部中心依次连接有连接柱122和连接凸块123；
61.驱动电缸151的输出端连接至少一个运动杆124的上端，每个运动杆124的下端贯穿连接在固定背板14上的限位板125后连接一个固定板126，固定板126内开设有与连接凸块123卡扣配合的卡槽1261，连接凸块123限位在所有固定板126的卡槽1261内。
62.十字运动台12借助连接柱122和连接凸块123与不同数量的运动杆关联驱动电缸151，通过可拆卸的方式传递驱动力，拆装便捷，利于获得均匀受力。
63.本实用新型进一步的实施方式，所述连接凸块123为圆形凸块，所述运动杆124包括两个平行设置第一运动杆和第二运动杆，第一运动杆和第二运动杆的下端分别设有第一固定板和第二固定板，圆形凸块同时位于第一固定板和第二固定板上的第一卡槽和第二卡槽内。
64.圆形凸块的设置，能够全方位承接来自不同数量运动杆124的作用力，然后汇集后传递给十字运动台12。
65.本实用新型进一步的实施方式，所述驱动构件15还包括缓冲构件152；
66.所述缓冲构件152包括固定在驱动电缸151的输出端上的伸缩杆1521和连接在限位板125上端同时套设在连接柱122上的弹簧1522，伸缩杆1521的下端和安装有弹簧1522的连接柱122上端通过连接板1523衔接在一起。
67.限位板125约束了运动杆124的活动范围，伸缩杆1521和弹簧1522的使用都能够对行程的起始柔性化，使得传递到夹持杆11的夹持动作变得柔和，利于保护样本管，避免在夹取过程受损。
68.本实用新型进一步的实施方式，所述限位板125上设有两个供第一运动杆和第二运动杆穿过的贯通孔1251，所述连接板1523上开设两个固定第一运动杆和第二运动杆的安装孔1523-1，同时连接板1523的上部还是设有可保持伸缩杆1521移动方向的导向孔1523-2。
69.导向孔1523-2是伸缩杆1521平稳运行的保障，两个运动杆124的设置，也是优化十字运动台12纵向移动的可靠性。
70.本实施例还提供了一种挑管机构2，其包括所述的样本管夹持组件1，所述挑管机构2还包括横向移动模组21和纵向移动模组22，所述横向移动模组21连接于纵向移动模组22，样本管夹持组件1连接于横向移动模组21，所述样本管夹持组件1可沿着横向移动模组21的横向方向复移动，同时横向移动模组21可沿着纵向移动模组22纵向方向往复移动。
71.采用样本管夹持组件1，挑管机构2可以把样本管有效地夹取住，进而利用横向移动模组21和纵向移动模组22实现横向运动及上下运动，达到多方位挑取样本管的目的，整个挑管过程的稳定性也更好。
72.本实用新型进一步的实施方式，所述横向移动模组21包括固定台211，所述固定台211上固定有第一驱动电机212，第一驱动电机212与丝杆213同轴连接，样本管夹持组件1的固定背板14啮合连接在丝杠上。
73.第一驱动电机212带动丝杆213正反旋转，固定背板14随之直线往复运动，实现了样本管夹持组件1的横向运动。
74.本实用新型进一步的实施方式，所述固定台211上还设有平行于丝杠的导向杆214，固定背板14可滑动的设置在导向杆214上。导向杆214用于辅助横向移动的直线度和稳定性。
75.本实用新型进一步的实施方式，所述固定台211上还安装有用于监测样本管夹持组件1横向移动位置的位置传感器215。位置传感器215可以感测样本管夹持组件1在水平方向的位置，以关联挑管机构2其他部件的运行或启停状态，实现更加智能化的作业水平。
76.本实用新型进一步的实施方式，所述纵向移动模组22包括竖向行程台221和设置在竖向行程台221周侧的导向框222，所述竖向行程台221的一侧设有竖向轨道2211，另一侧
设有竖向齿条2212；
77.所述导向框222固定在固定台211上，导向框222朝向竖向轨道2211的一侧设有滑动块223，滑动块223配合连接在竖向轨道2211上；导向框222朝向竖向齿轮的一侧设有传动齿轮224，传动齿轮224啮合连接在竖向齿条2212上，传动齿轮224与固定在导向框222上的第二驱动电机225同轴连接。
78.第二驱动电机225带动传动齿轮224旋转，产生相对竖向齿条2212做升降运动的驱动力，通过滑动块223与竖向轨道2211的滑动配合，横向移动模组21的固定台211随与滑动块223固连的导向框222一起完成上下运动。
79.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。