CN102799912A - 基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法，该系统包括：生物培养皿，内置有射频标签；存储架，包括阵列设置的存储槽，存储槽存放所述生物培养皿；读取操作平台，包括操作台和射频读写器，射频读写器用于对生物培养皿进行信息的读取和输入；夹取机械手包括底座、位于底座上的旋转电机、与底座相连的气缸以及与气缸相连的夹取手；总控制计算机，与射频读写器和夹取机械手相连。本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法操作方便、成本低、且安全性高，可以很好的完成对大量生物样本的统一管理。

Description

基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法

技术领域

本发明涉及生物医学和射频技术领域，特别是涉及一种基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法。 

背景技术

现代生物医学研究中，通常将细菌或细胞置于培养皿中，对其进行相应的处理、储存等操作。在此过程中，通过在每一个培养皿上贴上纸质标签来记录操作的相关信息，或者利用颜色不同纸带来对培养皿进行分类管理。这种通过在标签上记录相关信息以及靠简单的颜色区分的方法只能人工操作完成。然而，随着科学的不断发展，生物样本的种类和数量越来越多，对其的操作手段也各不相同，靠人工记录的方法的不足逐渐体现：工作量大，操作过程复杂，样本存取困难，数据易丢失且易发生错误。所以，单靠人工的操作很难对大量样本进行安全有效的管理。 

RFID射频技术（radio frequency identification）凭借其操作方便，成本低，安全性高，在很多领域得到了广泛的应用。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象读取相关数据，并且可以储存相关信息，识别工作无须人工干预，并且经过研究，高频段的射频信号对生物单元无影响，故可以在生物操作领域得到应用。 

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法，以克服上述缺陷。 

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法，适用于对大批量生物样本的生物培养皿的综合管理。 

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下： 

一种基于射频技术的生物培养皿管理系统，所述系统包括： 

生物培养皿，所述生物培养皿内置有射频标签； 

存储架，所述存储架包括阵列设置的用于存放所述生物培养皿的存储槽； 

读取操作平台，所述读取操作平台包括操作台和射频读写器，所述射频读写器用于对生物培养皿进行信息的读取和输入； 

夹取机械手，所述夹取机械手包括底座、位于底座上的旋转电机、与底座相连的气缸以及与气缸相连的夹取手； 

总控制计算机，与所述射频读写器和夹取机械手相连，所述总控制计算机根据不同的生物样本建立有相应的数据库，所述数据库中包括生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号。 

作为本发明的进一步改进，所述存储槽为方孔或圆孔。 

作为本发明的进一步改进，所述存储架为分层结构。 

作为本发明的进一步改进，所述射频标签位于生物培养皿的底面中央部位。 

作为本发明的进一步改进，所述射频读写器位于操作平台上表面的中央部位。 

作为本发明的进一步改进，所述气缸包括： 

垂直于底座上的第一气缸，所述第一气缸能沿第一气缸方向自由运动； 

固定于第一气缸上的第二气缸，所述第二气缸与第一气缸相垂直且与底座平行设置，所述第二气缸能沿第二气缸方向自由运动； 

固定于第二气缸上的第三气缸，所述第三气缸与第二气缸相垂直且与第一气缸相平行，所述第三气缸能沿第三气缸方向自由运动。 

作为本发明的进一步改进，所述夹取手与第三气缸相连且与第三气缸位于同一条直线上。 

作为本发明的进一步改进，所述数据库中还包括生物培养皿的操作信息。 

相应地，一种基于射频技术的生物培养皿管理方法，所述方法包括以下步骤： 

S1、存储生物培养皿，利用夹取机械手将内置有射频标签的生物培养皿存放于存储架上的存储槽中，将生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号对应的输入到总控制计算机中； 

S2、取用生物培养皿，在总控制计算机内输入所需的生物培养皿的序列号，总控制计算机可自动找出其在存储架上存储槽的位置，控制夹取机械手定位，夹取生物培养皿，并送到输出口位置； 

S3、生物培养皿信息读取，生物培养皿放到读取操作平台的操作台上，射频读写器读取生物培养皿上射频标签内部的信息，并在总控制计算机上显示； 

S4、生物培养皿操作信息记录，将操作信息输入总控制计算机中，通过射频读写器将操作信息写到生物培养皿上的射频标签内。 

由以上技术方案可以见，本发明提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法操作方便、成本低、且安全性高，可以很好的完成对大量生物样本的统一管理。 

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统架构图； 

图2为本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统中存储 架的结构示意图； 

图3为本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统中读取操作平台的结构示意图； 

图4为本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统中夹取机械手的结构示意图； 

图5为本发明实施例提供的基于射频技术的生物培养皿管理方法的流程图。 

其中：10、生物培养皿；11、射频标签；20、存储架；21、存储槽；30、读取操作平台；31、操作台；32、射频读写器；40、夹取机械手；41、底座；42、旋转电机；43、气缸；431、第一气缸；432、第二气缸；433、第三气缸；44、夹取手；50、总控制计算机。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 

参图1所示为本发明的一种基于射频技术的生物培养皿管理系统，结合图2至图4所示，该系统包括： 

生物培养皿10，生物培养皿10内置有射频标签11； 

存储架20，存储架20包括阵列设置的存储槽21，存储槽21存放生物培养皿10； 

读取操作平台30，读取操作平台30包括操作台31和射频读写器32，射 频读写器32用于对生物培养皿10进行信息的读取和输入； 

夹取机械手40，夹取机械手40包括底座41、位于底座41上的旋转电机42、与底座41相连的气缸43以及与气缸43相连的夹取手44； 

总控制计算机50，与射频读写器32和夹取机械手40相连，总控制计算机50根据不同的生物样本建立有相应的数据库，数据库中包括生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号。 

在本实施方式中，优选地生物培养皿10为圆柱形，射频标签11位于生物培养皿10的底面中央部位。射频标签11可以很方便的读取生物培养皿10内生物细胞的信息，并且将具体的操作过程记录在生物培养皿10的射频标签11上，操作方便、成本低、且安全性高。 

参图2所示为本发明基于射频技术的生物培养皿管理系统中存储架20的结构示意图，存储架20采用分层结构，每层由阵列排列的方孔或圆孔组成，可以给每一个放入其中的生物培养皿一个唯一的位置坐标编号，以便容易且准确的确定生物培养皿的位置。 

存储架20根据生物培养皿10的大小，设计了阵列的存储槽，一方面方便了生物培养皿的放置，另一方面也可以很精确的确实每个生物培养皿在存储架内的具体位置，以便自动化夹取。 

参图3所示为本发明基于射频技术的生物培养皿管理系统中读取操作平台30的结构示意图，读取操作平台30包括操作台31和射频读写器32，射频读写器32用于对生物培养皿10进行信息的读取和输入。在本实施方式中，射频读写器32位于操作平台31上表面的中央部位，射频读写器32的大小和生物培养皿10对应设置，以便生物培养皿10放置于射频读写器32上，进行信息的读取和输入。操作平台31的上表面设置为矩形，矩形的四个角向下设置有支撑脚。 

参图4所示为本发明基于射频技术的生物培养皿管理系统中夹取机械手 40的结构示意图，夹取机械手40包括底座41、位于底座41上的旋转电机42、与底座41相连的气缸43以及与气缸43相连的夹取手44。 

优选地，本实施方式中夹取机械手40由一个旋转自由度和两个升降直线自由度构成，具体表现为气缸43包括： 

垂直于底座上的第一气缸431，第一气缸431能沿第一气缸431方向自由运动； 

固定于第一气缸431上的第二气缸431，第二气缸432与第一气缸431相垂直且与底座41平行设置，第二气缸432能沿第二气缸432方向自由运动； 

固定于第二气缸432上的第三气缸433，第三气缸433与第二气缸432相垂直且与第一气缸431相平行，第三气缸433能沿第三气缸433方向自由运动。 

进一步地，本实施方式中夹取手44与第三气缸433相连且与第三气缸433位于同一条直线上，可以控制夹取机械手40在存储架20不同层间变换以及在每一层内准确地夹取到指定位置的生物培养皿。 

总控制计算机50，与射频读写器32和夹取机械手40相连，总控制计算机50根据不同的生物样本建立有相应的数据库，数据库中包括生物培养皿的位置坐标编号以及射频标签的序列号，进一步地上述数据库中还包括生物培养皿的操作信息。 

相应地，参图5所示为本发明一种基于射频技术的生物培养皿管理方法的流程图，包括以下步骤： 

S1、存储生物培养皿，利用夹取机械手将内置有射频标签的生物培养皿存放于存储架上的存储槽中，将生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号对应的输入到总控制计算机中。本发明提出的生物培养皿的存储架采用分层结构，每层由阵列排列的方孔或圆孔组成，可以给每一个放入其中的生物培养皿一个唯一的位置坐标编号，以便容易且准确的确 定培养皿的位置。存储时，将位置坐标编号以及每个生物培养皿上射频标签的序列号对应地输入到总控制计算机中，这样只要知道生物培养皿上射频标签的序列号，就可以准确的知道生物培养皿在存储架中的位置； 

S2、取用生物培养皿，在总控制计算机内输入所需的生物培养皿的序列号，总控制计算机可自动找出其在存储架上存储槽的位置，控制夹取机械手定位，夹取生物培养皿，并送到输出口位置。本发明提出的生物培养皿的取用主要由三自由度夹取机械手构成，操作人员只要在总控制计算机内输入所需的生物培养皿上射频标签的序列号，总控制计算机可自动找出其在存储架内的位置，控制夹取机械手定位、夹取生物培养皿，并将其送到输出口位置； 

S3、生物培养皿信息读取，生物培养皿放到读取操作平台的操作台上，射频读写器读取生物培养皿上射频标签内部的信息，并在总控制计算机上显示。本发明提出的生物培养皿信息读取由读取操作平台和总控制计算机完成，读取操作平台主要包括操作台和射频读写器，射频读写器安放在操作台内部，通过接口连接到总控制计算机上。当生物培养皿放到操作台上时，射频读写器就可以读取到生物培养皿上的射频标签内部的信息，并在总控制计算机上显示； 

S4、生物培养皿操作信息记录，将操作信息输入总控制计算机中，通过射频读写器将操作信息写到生物培养皿上的射频标签内。信息读取完成后，操作人员对生物培养皿进行操作，并将操作信息输入到总控制计算机中，然后再通过射频读写器将操作信息写到生物培养皿上的射频标签内，这样既方便地记录操作信息又确保了信息的完整性和准确性。 

优选地，在所有操作完成后，操作人员可以通过夹取机械手将生物培养皿送回到存储架的指定位置。 

本发明总控制计算机中的软件系统属于二次开发系统，该系统可以根据不同的生物样本建立相应的数据库，方便对生物培养皿的综合管理。 

与现有技术相比，本发明提供的基于射频技术的生物培养皿管理系统及方法操作方便、成本低、且安全性高，可以很好的完成对大量生物样本的统一管理。 

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。 

Claims (9)

1.一种基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述系统包括：

生物培养皿，所述生物培养皿内置有射频标签；

存储架，所述存储架包括阵列设置的用于存放所述生物培养皿的存储槽；

读取操作平台，所述读取操作平台包括操作台和射频读写器，所述射频读写器用于对生物培养皿进行信息的读取和输入；

夹取机械手，所述夹取机械手包括底座、位于底座上的旋转电机、与底座相连的气缸以及与气缸相连的夹取手；

总控制计算机，与所述射频读写器和夹取机械手相连，所述总控制计算机根据不同的生物样本建立有相应的数据库，所述数据库中包括生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号。

2.根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述存储槽为方孔或圆孔。

3.根据权利要求1或2所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述存储架为分层结构。

4.根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述射频标签位于生物培养皿的底面中央部位。

5.根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述射频读写器位于操作平台上表面的中央部位。

6.根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述气缸包括：

垂直于底座上的第一气缸，所述第一气缸能沿第一气缸方向自由运动；

固定于第一气缸上的第二气缸，所述第二气缸与第一气缸相垂直且与底座平行设置，所述第二气缸能沿第二气缸方向自由运动；

固定于第二气缸上的第三气缸，所述第三气缸与第二气缸相垂直且与第一气缸相平行，所述第三气缸能沿第三气缸方向自由运动。

7.根据权利要求6所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述夹取手与第三气缸相连且与第三气缸位于同一条直线上。

8.根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理系统，其特征在于，所述数据库中还包括生物培养皿的操作信息。

9.一种根据权利要求1所述的基于射频技术的生物培养皿管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、存储生物培养皿，利用夹取机械手将内置有射频标签的生物培养皿存放于存储架上的存储槽中，将生物培养皿在存储架中的位置坐标编号以及射频标签的序列号对应的输入到总控制计算机中；

S2、取用生物培养皿，在总控制计算机内输入所需的生物培养皿的序列号，总控制计算机可自动找出其在存储架上存储槽的位置，控制夹取机械手定位，夹取生物培养皿，并送到输出口位置；

S3、生物培养皿信息读取，生物培养皿放到读取操作平台的操作台上，射频读写器读取生物培养皿上射频标签内部的信息，并在总控制计算机上显示；

S4、生物培养皿操作信息记录，将操作信息输入总控制计算机中，通过射频读写器将操作信息写到生物培养皿上的射频标签内。

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