CN100580350C - 用于在控制温度下保藏样品的自动系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在控制温度下保藏样品的自动系统(100)，包括至少一个控制温度的绝热保藏腔室(1)，该保藏腔室(1)带有温度控制装置(3)并且包含用于储存样品(19)的一组盘(9)，装配有拾取装置(18)的直角坐标机器人系统(4)包含在通过一个绝热搁板(6)与腔室(1)分开的上部腔室(2)中，在该腔室(2)中，所述直角坐标系统(4)穿过控制入口(7)在I/O抽屉(20)和上述的一组盘(9)之间移动样品(19)。机器人装置(4)和所述一组盘中的每个单个盘的组合和同步移动能够到达每个储存位置。自动系统(100)装置的管理由一个N/C系统控制，该N/C系统由专用的管理SW驱动。

Description

用于在控制温度下保藏样品的自动系统
技术领域
本发明在保藏装置的领域的范围内，特别是涉及一种用于在控制温度下保藏样品，通常且特别是生物样品的自动系统。
背景技术
恒温装置公知用于以较低温度保藏生物材料样品，其由带有上开口的称作卧式冷藏箱和带有前开口的称作立式冷藏箱组成。
在所述的已知的装置中，样品被保藏在容器中，容器通常具有较小的尺寸，用手安放在篮中或者用手移动的支撑件中。
现今所使用的这些方案仅是手动控制的，而且具有下面的严重的局限性：
·操作中的人为误差；
·识别样品中的人为误差；
·使操作者承受生物污染的风险，并且极其可能偶然接触到低温部件；
·难以忍受人工操作的缓慢以及由此所导致的高的管理成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于样品，特别是生物类型样品的控制温度保藏的系统，其能够自动地将所述样品移进和移出，消除了上面提到的局限性。
根据本发明，提供一种用于样品的储存的自动系统，包括下部腔室和一个上部腔室，所述下部腔室是一个控制温度的绝热腔室，在所述下部腔室中，设置有一组各自能够绕一个垂直轴转动的盘，所述盘设置有用于储存样品的位置，所述上部腔室位于所述下部腔室的上方并且通过一个绝热搁板与所述下部腔室隔开，绝热搁板配备有一个控制入口，其特征在于，所述盘设置有径向槽，并且所述自动系统还包括在所述上部腔室中设置的一个直角坐标机器人系统，该直角坐标机器人系统包括一个水平轴以及一个能够沿所述水平轴移动的垂直轴，一个拾取装置能够沿所述垂直轴顺次经过位于绝热搁板上的控制入口和在含有用于存储样品的位置的盘上方的盘的所有径向槽而到达一个先前转动的盘上的任意位置，以便装载或者卸载样品，其中当拾取装置从所述下部腔室(1)移进移出以便装载或卸载样品时，在一个含有用于存储样品的位置(17)的盘上方的盘的径向槽与所述控制入口垂直对准，该垂直对准使得所述直角坐标机器人系统能够带着所述拾取装置一起穿过整组盘，其中，每个单独的盘，并且一次仅有一个盘能够由接合在每个盘的相应的周缘上的一个装置转动。
作为优选，该自动系统包括一个能够沿所述水平轴移动的滑块，其用于拾取装置的水平运动。
作为优选，在该自动系统中，一组盘中的每个盘由三个支撑件的组支承，所述的三个支撑件在每个单独的盘的周缘处设置成120°。
作为优选，所述接合在每个盘的相应的周缘上的一个装置由齿轮构成，所述齿轮的总体一直与相应的盘的周缘的齿接触，并且一个接合装置与一个机动轴结合在一起，所述机动轴适当地指令仅使一个齿轮转动，从而使一组盘中的相应的盘转动。
作为优选，所有的盘均由“0”装置保持闭锁，同时各径向槽垂直对准，除了用于储存样品的位置转动到所述槽下方的盘以外。
作为优选，所述“0”装置装备有一个能够监控所述“0”装置位置的传感器，同时每个盘的“0”位置保持闭锁。
作为优选，所述由所述接合在每个盘的相应的周缘上的装置转动的每个单独的盘在其角位置上通过安装在机动轴上的一个编码器来监控。
作为优选，上部腔室包含一个用于识别从系统中输入和输出的样品的装置。
作为优选，从所述自动系统插入和提取样品的操作通过一个使外界和上部腔室连接的I/O抽屉实现，上部腔室除其它物体之外包含所述直角坐标机器人系统。
作为优选，仅通过直角坐标机器人系统能够实现接近样品，即不能通过手动参与来实现。
作为优选，在绝热搁板上的控制入口配备有使所述控制入口保持闭合的物体，以便该使所述控制入口保持闭合的物体仅在样品拾取装置经过的时候打开所述控制入口。
作为优选，样品的拾取装置装备一个用于监控所述拾取装置相对于样品的位置正确定位的光学传感器。
作为优选，用于驱动和进入所述下部腔室的每个机械装置都包含在上部腔室中，允许对所述每个机械装置进行维修工作而不影响所述下部腔室。
作为优选，直角坐标机器人系统由一个软件模块控制，该软件模块记录由操作者发出并由系统执行的每一操作。
通过具体参考所附的附图页使本发明的特征更加地明。
附图说明
图1示出本发明的装置的侧面示意图，其中部分地或者全部地除去一些部件，以便使其余部件更加清楚；
图2示出将图1中的系统用一个水平面截取的一个截面；
图3示出与图2相同的截面，盘面转过一定角度。
具体实施方式
系统100主要由两个腔室1和2的组装件构成，这两个腔室通过一个绝热搁板6被水平隔开并且功能上彼此连接，其有这样的目的，第一腔室1放置在下方，以便在控制温度下保藏样品，第二腔室2放置在第一腔室1的上方，以便在环境温度下包含用于在两个腔室之间从上部腔室朝向外部移动样品的装置，反之亦然。
腔室1安装有控制该腔室温度的装置3，作为一个非限定性的实例，该装置3安置在该腔室的侧面上。
以同样的方式，上部腔室2装备有用于控制样品的自动移动系统的装置5，作为一个非限定性实例，该装置5安置在该腔室的侧面上。
腔室1含有一组盘9，这些盘全部沿轴8中心对准，在这些盘上样品19的位置17被设定。
这些盘各自由一组三个的周缘支撑件22支撑，这三个周缘支撑件22安置在三个相应的立柱23上，这些立柱23成120°彼此用机械连接在一起，这样各个盘的重量由各自的支撑件22承担，所有的盘都是这样。
每个盘的特征在于，其具有零度槽口的径向槽14，因此槽口自身对准，确保了盘的槽在垂直方向上对准。“0”位置上的盘9具有与将腔室1和腔室2分开的搁板6上制成的控制入口7相同垂直方向上的径向槽14。所述的垂直对准使得直角坐标系统(Cartesian system)4带着拾取装置18一起穿过整组盘。
对于上述的拾取装置18，其可以到达一个先前转动的盘上的任意位置，顺次经过位于绝热搁板6上的入口7和在含有有关位置的盘上方的盘的所有径向槽14。因此，样品19可以被拾取或存放在所述位置上。
除了包含涉及样品19的装载和卸载操作位置的盘以外的所有盘的各个单个的盘用“0”装置12被固定在位置“0”；所述盘绕轴8转动，直到它位于控制入口7的垂直方向上的位置17上。
每一个单独的“0”装置都装备的位置传感器13确保了使盘19停止的装置的位置被监控，从而仅有包含有涉及装载或卸载位置的盘从“0”位置开始转动。
同时，一组盘9中的一个含有装载或卸载位置的盘被释放，相应的装置21致动，该盘开始转动，直到它位于包含在直角坐标机器人系统4的拾取装置18的垂直位置上。
作为一个非限制性的实例，用于转动每个盘的装置21可以由齿轮制成，该齿轮由指令，通过机动轴25上的装置24齿轮传动。所述机动轴25的角位置由一个适当的解决方案的编码器来监控。所述的齿轮21永久地与一组盘9中的对应的盘的周缘上的齿位置接合。
通过绝热搁板6与腔室1分开的上部腔室2除了上面已经提到的机器人系统4之外，还包含用于识别样品11的系统、光学传感器10、用于样品19输入/输出的I/O抽屉。
由绝热搁板6进行隔离的主要目的是将包含在腔室2中的所有装置保持在周围环境温度下，以便它们能够被养护而不受控制温度的腔室1的影响。
作为一个非限制性的实例，具有至少两个数控轴线的机器人系统4由用于水平运动的滑块组成，该滑块反过来传送一个安装有拾取装置18和光学传感器10的端部的垂直轴，以便获得抓爪18相对于位置17的位置的一个精确值的反馈信号。
作为一个非限制性的实例，所述的光学传感器10可以通过光纤装置或通过显微镜照相机来制造。
盘的运动和机器人系统的组合电子控制使得样品的位置实现自动管理。
这种用于样品的控制温度保藏的自动管理系统100的基本特征通过使用通过由在腔室2内部的装置11来识别样品的程序来实现在储存位置17和样品19之间的明确的联系，从而可以确认正在移进和移出的样品的身份。
作为一个非限制性实例，识别系统11可以是读码器(barcodereader)、标签读取器(tag reader)或者优选地是一个直接在样品表面标注的二维代码的识别装置。
样品的输入和输出通过使用一个按照指令沟通外界和上部腔室2的I/O抽屉20来进行。抽屉20的特征在于，它形成腔室2和外界的密封，这样在打开位置和关闭位置，潮湿的外部空气进入腔室2的可能被最大的限度地限制。
装载操作通过指令抽屉打开而发生，可以通过这种方式装载一个或多个样品。随着抽屉的关闭，样品被送进腔室2的内部，在腔室2中，机器人系统4用拾取装置18拾取每个样品，并且在用装置11执行完识别过程之后，将它存放到要求的位置上。
样品卸载操作通过执行上述的反顺序操作而发生。
作为一个非限定性的实例，抽屉20的运动可以通过气动活塞获得，并且由专门的传感器监视“打开”和“关闭”位置。
用于样品的控制温度保藏的自动管理系统100利用由软件和硬件模块组成的控制系统，软件和硬件模块的主要组件如下：
硬件模块组件：
·用于引导轴的电子系统、传感器和ID传感器，
·用于系统的轴的移动的机电装置，
软件模块组件：
·与操作者的图形界面，
·位置和样品的管理数据库，
·用于轴的控制的驱动器，
·机器人程序，
·内部装置之间、各自和朝向外界之间的通信协议，
·系统诊断，
·远程控制装置。
上面描述的本发明意图作为非限制性实例，因此在本发明的如上所述和如权利要求所述的技术方案的保护体系内可以做任意的结构性变化。

Claims (14)

1.一种用于样品(19)的储存的自动系统(100)，包括下部腔室(1)和一个上部腔室(2)，所述下部腔室(1)是一个控制温度的绝热腔室，在所述下部腔室(1)中，设置有一组各自能够绕一个垂直轴(8)转动的盘(9)，所述盘设置有用于储存样品(19)的位置(17)，所述上部腔室(2)位于所述下部腔室(1)的上方并且通过一个绝热搁板(6)与所述下部腔室(1)隔开，绝热搁板(6)配备有一个控制入口(7)，其特征在于，所述盘设置有径向槽(14)，并且所述自动系统(100)还包括在所述上部腔室(2)中设置的一个直角坐标机器人系统(4)，该直角坐标机器人系统(4)包括一个水平轴以及一个能够沿所述水平轴移动的垂直轴，一个拾取装置(18)能够沿所述垂直轴顺次经过位于绝热搁板(6)上的控制入口(7)和在含有待装载或者卸载样品所在位置的盘上方的盘的所有径向槽(14)而到达一个先前转动的盘(9)上的任意位置，以便装载或者卸载样品(19)，其中当拾取装置(18)从所述下部腔室(1)移进移出以便装载或卸载样品(19)时，在一个含有待装载或者卸载样品所在位置的盘上方的盘(9)的径向槽(14)与所述控制入口(7)垂直对准，该垂直对准使得所述直角坐标机器人系统(4)能够带着所述拾取装置(18)一起穿过整组盘，其中，每个单独的盘(9)，并且一次仅有一个盘能够由接合在每个盘(9)的相应的周缘上的一个装置(21)转动。
2.如权利要求1所述的系统(100)，包括一个能够沿所述水平轴移动的滑块，其用于拾取装置(18)的水平运动。
3.如权利要求1所述的系统(100)，其中，一组盘(9)中的每个盘由三个支撑件(23)的组支承，所述的三个支撑件(23)在每个单独的盘的周缘处设置成120°。
4.如权利要求1所述的系统(100)，其中，所述接合在每个盘(9)的相应的周缘上的一个装置(21)由齿轮构成，所述齿轮的总体一直与相应的盘(9)的周缘的齿接触，并且一个接合装置(24)与一个机动轴(25)结合在一起，所述机动轴(25)适当地指令仅使一个齿轮(21)转动，从而使一组盘(9)中的相应的盘转动。
5.如权利要求1或4所述的系统(100)，其中，所有的盘(9)均由“0”装置(12)保持闭锁，同时各径向槽(14)垂直对准，除了用于储存样品(19)的位置(17)转动到所述槽下方的盘以外。
6.如权利要求5所述的系统(100)，其中，所述“0”装置(12)装备有一个能够监控所述“0”装置位置的传感器(13)，同时每个盘的“0”位置保持闭锁。
7.如权利要求1所述的系统(100)，其中，所述由所述接合在每个盘(9)的相应的周缘上的装置(21)转动的每个单独的盘在其角位置上通过安装在机动轴(25)上的一个编码器来监控。
8.如权利要求1所述的系统(100)，其中，上部腔室(2)包含一个用于识别从所述自动系统(100)中输入和输出的样品的装置(11)。
9.如权利要求1所述的系统(100)，其中，从所述自动系统插入和提取样品的操作通过一个使外界和上部腔室(2)连接的I/O抽屉(20)实现，上部腔室(2)容纳所述直角坐标机器人系统(4)。
10.如权利要求1所述的系统(100)，其中，仅通过直角坐标机器人系统(4)能够实现接近样品，即不能通过手动参与来实现。
11.如权利要求1所述的系统(100)，其中，在绝热搁板(6)上的控制入口(7)配备有使所述控制入口保持闭合的物体，以便该使所述控制入口保持闭合的物体仅在样品拾取装置经过的时候打开所述控制入口。
12.如权利要求1所述的系统(100)，其中，样品(19)的拾取装置(18)装备一个用于监控所述拾取装置相对于样品的位置正确定位的光学传感器(10)。
13.如权利要求1所述的系统(100)，其中，用于驱动和进入所述下部腔室(1)的每个机械装置都包含在上部腔室(2)中，允许对所述每个机械装置进行维修工作而不影响所述下部腔室(1)。
14.如权利要求1所述的系统(100)，其中，直角坐标机器人系统由一个软件模块控制，该软件模块记录由操作者发出并由所述自动系统(100)执行的每一操作。
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