CN106628783A - 全自动超低温蜂巢型生物样本库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动超低温蜂巢型生物样本库，其包括：保温冷库系统；蜂巢型液氮罐，用于存放生物样本并设置于保温冷库系统内；中转冷罐系统，用于临时存放蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本或临时存放待存放至蜂巢型液氮罐内的生物样本，且中转冷罐系统设置于保温冷库系统内；自动化存取管集成系统，用于将中转冷罐系统内临时存放的生物样本存放至蜂巢型液氮罐内以及将蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本存放至中转冷罐系统内；集成控制器，与所述自动化存取管集成系统电连接。本发明实现了单支存取样本的全自动化存储过程，同时避免了对操作人员的安全隐患，且存取过程为全冷链运输，保证了样本内细胞活性。

Description

全自动超低温蜂巢型生物样本库

技术领域

本发明涉及一种全自动超低温蜂巢型生物样本库。

背景技术

现有自动化生物样本库的自动化存取一般采用整盘取出后再进行单支挑管的模式，为了存取单支样本，使得整盘样本都暴露在-130℃温度以上的环境中，影响其余样本存储的生物性能，破坏细胞活性度，从而不能达到细胞存储的技术需求。另外，人工挑选样本时操作效率很低，错误率也较高。而且，因为液氮罐和样本温度极低，人工存取对操作人员有很大的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种全自动超低温蜂巢型生物样本库。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特点在于，其包括：

保温冷库系统；

蜂巢型液氮罐，所述蜂巢型液氮罐用于存放生物样本并设置于所述保温冷库系统内；

中转冷罐系统，所述中转冷罐系统用于临时存放所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐内的生物样本，且所述中转冷罐系统设置于所述保温冷库系统内；

自动化存取管集成系统，所述自动化存取管集成系统用于将所述中转冷罐系统内临时存放的生物样本存放至所述蜂巢型液氮罐内以及将所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本存放至所述中转冷罐系统内；

集成控制器，所述集成控制器与所述自动化存取管集成系统电连接。

在本方案中，采用上述结构形式，能够实现若干支样本的自动化存储或取出，减少了操作人员的工作量，减少了人工存取样本时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患，应用了低温自动化控制技术，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求，且存取过程为全冷链运输，保证了样本内细胞活性；同时，采用模块化设计，可以模拟集装箱运输，便于快捷安装或成为移动式样本库；另外，自动化存取管集成系统安装在蜂巢型液氮罐外部，避免了超低温影响，提高了自动化存取管集成系统的可靠性、稳定性。

较佳地，所述蜂巢型液氮罐包括：

罐体；

罐盖，所述罐盖盖合于所述罐体的顶部的开口，以密封所述罐体，所述罐盖中开设有存取口，所述存取口与所述罐体的内部相连通，以通过所述存取口能够向所述罐体内存放或取出生物样本；

罐小盖，所述罐小盖盖合于所述罐盖的所述存取口；

样本架，所述样本架用于存放生物样本并设置于所述罐体内。

较佳地，所述罐盖中开设有两个所述存取口，两个所述存取口在所述罐盖的半径方向上呈交错分布；

和/或，所述样本架包括：

上保持架板；

下保持架板，所述下保持架板与所述上保持架板沿所述罐体的高度方向间隔平行设置；

若干存放管，若干所述存放管呈蜂巢状分布在所述罐体内并用于存放盛有生物样本的冻存管，且每一所述存放管依次贯穿于所述上保持架板和所述下保持架板。

在本方案中，两个存取口在所述罐盖的半径方向上呈交错分布，使得能够非常方便地从样本架中取出生物样本。

较佳地，所述中转冷罐系统包括：

中转冷罐，所述中转冷罐用于临时存放所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐内的生物样本；

中转冷罐定位部件，所述中转冷罐定位部件安装于所述保温冷库系统中靠近所述蜂巢型液氮罐的位置处，并用于定位所述中转冷罐。

在本方案中，采用上述结构形式的中转冷罐系统，能够使得待存放或待取出生物样本能够临时存放至中转冷罐内，从而保证待存放或待取出生物样本在存取过程中处于超低温环境，进而保证了生物样本内的细胞活性。

较佳地，所述自动化存取管集成系统包括：

框架；

相互间隔设置的第一平移导轨和第二平移导轨，所述第一平移导轨和第二平移导轨均设置于所述框架的顶部并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方；

吸取模块，所述吸取模块用于将所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本运送至所述中转冷罐系统内以及将所述中转冷罐系统内临时存放的待存放生物样本运送至所述蜂巢型液氮罐内，且所述吸取模块滑设于所述第一平移导轨并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方，所述吸取模块与所述集成控制器电连接；

提盖旋盖运送模块，所述提盖旋盖运送模块用于旋转所述罐盖、提升所述罐小盖以及运输所述中转冷罐，所述提盖旋盖运送模块滑设于所述第二平移导轨并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方，所述提盖旋盖运送模块与所述集成控制器电连接。

在本方案中，吸取模块和提盖旋盖运送模块安装在蜂巢型液氮罐上方区域，不受超低温影响，运行安全可靠，且吸取模块和提盖旋盖运送模块同时运行，大大提高存取生物样本的效率。

较佳地，所述吸取模块包括：

吸取平移小车，所述吸取平移小车滑设于所述第一平移导轨并与所述集成控制器电连接；

吸取机械臂，所述吸取机械臂的一端设置于所述吸取平移小车，所述吸取机械臂采用六轴式多关节机械手并与所述集成控制器电连接；

可变容量保温型吸取装置，所述变容量保温型吸取装置设置于所述吸取机械臂的另一端并用于吸取所述蜂巢型液氮罐内或所述中转冷罐内的生物样本。

在本方案中，可变容量保温型吸取装置的设置，其内部可更改容量来控制所存取样本的数量，从而可同时单支或多支存取冻存管，其管壁内具有保温设计，保温设计可在存取过程中保证生物样本全冷链运输。

较佳地，所述可变容量保温型吸取装置包括吸管、与所述吸管的一端连通的吸头、与所述吸管的另一端连接的直线电机，所述直线电机的定子插入至所述吸管中，所述定子在所述直线电机的驱动下沿所述吸管的轴向移动，所述吸管还与所述真空管接头相连通；吸管的外部套有保温层。

在本方案中，该吸取装置，通过定子在吸管内的长度调节，调节冻存管的吸取数量，能适应各种不同的存取需求。保温层可减缓吸管内的温度变化速度，降低对生物样本造成的损伤。

较佳地，所述提盖旋盖运送模块包括：

运送平移小车，所述运送平移小车滑设于所述第二平移导轨并与所述集成控制器电连接；

运送机械臂，所述运送机械臂的一端设置于所述运送平移小车，所述运送机械臂采用六轴式多关节机械手并与所述集成控制器电连接；

多功能抓取头，所述多功能抓取头设置于所述运送机械臂的另一端并用于旋转所述罐盖、提升所述罐小盖以及抓取所述中转冷罐。

较佳地，所述多功能抓取头包括：

安装板，所述安装板设置于所述运送机械臂的另一端；

旋转电机，所述旋转电机设置于所述安装板并与所述集成控制器电连接；

旋转架，所述旋转架与所述旋转电机的输出轴传动连接；

电动夹爪，所述电动夹爪连接于所述旋转架，且所述电动夹爪的夹爪端安装有专用夹具，以带动所述专用夹具对所述罐盖、罐小盖及中转冷罐进行抓取。

较佳地，所述保温冷库系统包括：

冷库；

安全门，所述安全门设置于所述冷库的一侧；

存取样本密封窗口，所述存取样本密封窗口镶嵌于所述安全门上；

液氮罐保温模块，所述液氮罐保温模块固定于所述冷库内并包裹在所述蜂巢型液氮罐的外表面；

备用液氮冷却系统，所述备用液氮冷却系统固定于所述冷库的顶部；

空调冷却系统，所述空调冷却系统固定于所述冷库的另一侧并通过进气管、出气管与所述冷库连接。

在本方案中，液氮罐保温模块固定于冷库内，包裹在蜂巢型液氮罐周围，能够减少蜂巢型液氮罐内的液氮消耗。在冷库顶部设有一套备用液氮冷却系统能够用于冷库断电时的紧急制冷，保护生物样本安全，其使用液氮制冷方式；空调冷却系统能够用于-40℃保温冷库系统的制冷。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明能够将样本单支存入-196℃超低温蜂窝型液氮罐，或从超低温蜂窝型液氮罐中取出样本，实现了单支存取样本的全自动化存储过程，减少了操作人员的工作量，减少了人工存取样本时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患，应用了低温自动化控制技术，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求，且存取过程为全冷链运输，保证了样本内细胞活性。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库的立体结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中蜂巢型液氮罐的内部结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中自动化存取管集成系统的结构示意图；

图4为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中吸取模块的结构示意图；

图5为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中提盖旋盖运送模块的结构示意图；

图6为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中保温冷库系统的结构示意图；

图7为本发明较佳实施例的全自动超低温蜂巢型生物样本库中中转冷罐系统的结构示意图。

图8为本发明较佳实施例的吸取模块中可变容量保温型吸取装置的结构示意图。

图9为图8所示的可变容量保温型吸取装置的局部放大图。

图10为图8所示的可变容量保温型吸取装置的下滑套的结构示意图。

图11为图8所示的可变容量保温型吸取装置的吸头与吸管的局部剖视图。

图12为图11所示的可变容量保温型吸取装置的局部放大图。

图13为图11所示的可变容量保温型吸取装置的吸头的吸嘴的结构示意图。

图14为图11所示的可变容量保温型吸取装置的吸头的外壳的结构示意图。

附图标记说明：

蜂巢型液氮罐：10

罐体：101 罐盖：102 罐小盖：103

上保持架板：104 下保持架板：105 存放管：106

存取口：107

自动化存取管集成系统：11

框架：111 第一平移导轨：112 第二平移导轨：113

吸取模块：114

吸取平移小车：1141 吸取机械臂：1142

可变容量保温型吸取装置：1143

提盖旋盖运送模块：115

运送平移小车：1151 运送机械臂：1152

安装板：1153 旋转电机：1154 联轴器：1155

旋转架：1156 电动夹爪：1157 专用夹具：1158

保温冷库系统：12

冷库：121 安全门：122 存取样本密封窗口：123

液氮罐保温模块：124 备用液氮冷却系统：125

空调冷却系统：126

中转冷罐系统：13

中转冷罐：131 中转冷罐定位部件：132

集成控制器：14

吸管：1

吸头：2

吸嘴：21

吸嘴限位凸起：211 吸嘴通气孔：212 顶柱安装孔：213

弹簧内限位面：214 倒角：215

吸嘴连接座：22

弹簧上限位面：221 上梯形槽：222

外壳：23

外壳限位凸起：231 锥形导向面：232 外壳通气孔：233

环形容纳槽：234 下梯形槽：235

复位弹簧：24

顶柱：25

弹簧外限位面：251

上密封圈：26

下密封圈：27

压缩弹簧：28

直线电机：3

定子：31 控制器：32 动子：33

真空管接头：4

电机固定座：5

吸管连接座：6

上滑套：7

下滑套：8

滑套通气孔：81 导向孔：82

保温层：9

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。

如图1-7所示，全自动超低温蜂巢型生物样本库包括保温冷库系统12、蜂巢型液氮罐10、中转冷罐系统13、自动化存取管集成系统11和集成控制器14。蜂巢型液氮罐10用于存放生物样本并设置于保温冷库系统12内。中转冷罐系统13用于临时存放蜂巢型液氮罐10内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐10内的生物样本，且中转冷罐系统13设置于保温冷库系统12内。自动化存取管集成系统11用于将中转冷罐系统13内临时存放的生物样本存放至蜂巢型液氮罐10内以及将蜂巢型液氮罐10内的待取出生物样本存放至中转冷罐系统13内。集成控制器14与所述自动化存取管集成系统11电连接。

中转冷罐系统13、自动化存取管集成系统11和集成控制器14的设置结构形式，能够实现若干支样本的自动化存储或取出，减少了操作人员的工作量，减少了人工存取样本时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患，应用了低温自动化控制技术，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求，且存取过程为全冷链运输，保证了样本内细胞活性；同时，采用模块化设计，可以模拟集装箱运输，便于快捷安装或成为移动式样本库；另外，自动化存取管集成系统11安装在蜂巢型液氮罐10外部，避免了超低温影响，提高了自动化存取管集成系统11的可靠性、稳定性。

如图2所示，所述蜂巢型液氮罐10包括罐体101、罐盖102、罐小盖103和样本架，所述样本架用于存放生物样本并设置于所述罐体101内。所述样本架包括：上保持架板104、下保持架板105和若干存放管106。所述下保持架板105与所述上保持架板104沿所述罐体101的高度方向间隔平行设置。若干所述存放管106呈蜂巢状分布在所述罐体101内并用于存放盛有生物样本的冻存管，且每一所述存放管依次贯穿于所述上保持架板104和所述下保持架板105。在本实施例中，存放管106优选为铝管，且铝管的数量优选为25。

其中，罐盖102盖合于罐体101的顶部的开口，以密封所述罐体101。所述罐盖102中开设有存取口107，所述存取口107与罐体101的内部相连通，以通过所述存取口107能够向所述罐体101内存放或取出生物样本；所述罐小盖103盖合于所述罐盖102的所述存取口107。

作为一种优选的方案，所述罐盖102中开设有两个所述存取口，两个所述存取口在所述罐盖102的半径方向上呈交错分布。且两个存取口的口径覆盖了罐体101的半径，从而能从存取口中取到所有存放管内的冻存管。

如图7所示，所述中转冷罐系统13包括：中转冷罐131和中转冷罐定位部件132。所述中转冷罐131用于临时存放所述蜂巢型液氮罐10内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐10内的生物样本；所述中转冷罐定位部件132安装于所述保温冷库系统12中靠近所述蜂巢型液氮罐10的位置处，并用于定位所述中转冷罐131。这样能够使得待存放或待取出生物样本能够临时存放至中转冷罐内，从而保证待存放或待取出生物样本在存取过程中处于超低温环境，进而保证了生物样本内的细胞活性。

在本实施例中，所述中转冷罐包括中转罐体、中转罐盖、中转罐小盖和中转样本架，所述中转样本架用于存放盛有生物样本的冻存管并设置于所述中转罐体内。其中，中转罐盖盖合于中转罐体的顶部的开口，以密封所述中转罐体。所述中转罐盖中开设有中转存取口，所述中转存取口与中转罐体的内部相连通，以通过所述中转存取口能够向所述中转罐体内存放或取出冻存管；所述中转罐小盖盖合于所述中转罐盖的所述中转存取口。当然，在本发明中，所述中转冷罐的结构并不仅限于此，也可以采用现有技术中已知的液氮罐。

如图3所示，所述自动化存取管集成系统11包括：框架111、相互间隔设置的第一平移导轨112和第二平移导轨113、吸取模块114、提盖旋盖运送模块115。所述第一平移导轨112和第二平移导轨113均设置于所述框架111的顶部并位于所述蜂巢型液氮罐10和所述中转冷罐系统13的上方。

其中，所述吸取模块114用于将蜂巢型液氮罐10内的待取出生物样本运送至中转冷罐系统13内以及将中转冷罐系统13内临时存放的待存放生物样本运送至蜂巢型液氮罐10内。且吸取模块滑设于第一平移导轨并位于蜂巢型液氮罐10和中转冷罐系统13的上方，吸取模块与集成控制器14电连接。

同时，提盖旋盖运送模块用于旋转罐盖、提升罐小盖以及运输中转冷罐，提盖旋盖运送模块115滑设于第二平移导轨并位于蜂巢型液氮罐10和中转冷罐系统13的上方。提盖旋盖运送模块115与所述集成控制器14电连接。

吸取模块和提盖旋盖运送模块115安装在蜂巢型液氮罐10上方区域，不受超低温影响，运行安全可靠，且吸取模块和提盖旋盖运送模块115同时运行，大大提高存取生物样本的效率。

如图4所示，所述吸取模块包括：吸取平移小车1141、吸取机械臂1142和可变容量保温型吸取装置1143。吸取平移小车1141滑设于第一平移导轨并与集成控制器14电连接；所述吸取机械臂1142的一端设置于吸取平移小车1141，吸取机械臂1142采用六轴式多关节机械手并与集成控制器14电连接。所述变容量保温型吸取装置设置于所述吸取机械臂1142的另一端并用于吸取蜂巢型液氮罐10内或所述中转冷罐内的生物样本。吸取平移小车1141沿第一平移导轨的长度方向做平移运动。

可变容量保温型吸取装置1143内部可更改容量来控制所存取样本的数量，从而可同时单支或多支存取冻存管，其管壁内具有保温设计，保温设计可在存取过程中保证生物样本全冷链运输。

如图8至图14所示，可变容量保温型吸取装置1143包括吸管1、与吸管1的一端连通的吸头2、与吸管1的另一端连接的直线电机3，直线电机3的定子31插入至吸管1中，定子31在直线电机3的驱动下沿吸管1的轴向移动，吸管1还与真空管接头4相连通。

该吸取装置，将吸头2与冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)的存取口相连通，真空管接头4与真空抽气管相连通后，通过抽气使吸管1内产生负压，使冻存管被逐一吸入吸管1内。冻存管的吸取数量，可通过定子31在吸管1内的长度调节。当最先吸入的冻存管抵在定子31的端部时，冻存管停止吸入。该吸取装置，可调节冻存管的吸取数量，能适应各种不同的存取需求。

如图9所示，直线电机3固定在电机固定座5上，吸管1固定在吸管连接座6上，电机固定座5与吸管连接座6相固定，定子31穿过吸管连接座6插入至吸管1中。其中，电机固定座5套在吸管连接座6外部并与吸管连接座6螺纹连接，吸管1的上端部插入吸管连接座6中并与吸管连接座6螺纹连接。

吸管连接座6与定子31之间还设有上滑套7。定子31能在上滑套7内滑动，上滑套7起到为定子31导向的作用，限制定子31径向晃动，同时，上滑套7与定子31配合形成良好的密封。上滑套7过盈装配于吸管连接座6内。

真空管接头4固定在吸管连接座6上。真空管接头4插入吸管连接座6内并与吸管连接座6螺纹连接。

吸管1与定子31之间设有下滑套8。下滑套8安装在吸管1的上端部，下滑套8也起到为定子31导向的作用。当真空管接头4位于下滑套8的上方时，下滑套8设有连通下滑套8的两端的空间的滑套通气孔81，使真空管接头4通过滑套通气孔81与吸管1相连通。如图10所示，下滑套8为花键滑套，下滑套8的中间设有与定子31配合的导向孔82，沿导向孔82的周向分布有多个滑套通气孔81。该结构既可限制定子31的径向晃动，又可保证气路的畅通。

如图8所示，直线电机3还包括控制器32和动子33，动子33固定在电机固定座5，使动子33与吸管1相对固定，动子33在控制器32的控制下驱动定子31移动。定子31有多个停止位，停止位由程序控制，程序存储在控制器32中，并由控制器32执行，定子31伸入吸管1内的长度决定了一次取管数量的上限。定子31最好为光滑的金属杆，使定子31与上滑套7、下滑套8能良好地密封和配合。

如图8所示，吸管1的外部套有保温层9。保温层9采用的保温材料为聚氨酯发泡材料、真空绝热板材料、XPS挤塑板材料或聚丙烯泡沫塑料中的一种。保温层9可减缓吸管1内的温度变化速度，降低对生物样本造成的损伤。

如图11至图14所示，吸头2包括吸嘴21、将吸嘴21与吸管1连接的吸嘴连接座22和套在吸嘴21外部的外壳23，吸嘴21与吸管1相连通，外壳23能沿吸嘴21的轴向上下移动。外壳23在不受外力的状态下突出，将吸嘴21陷入外壳23内，对吸嘴21起到保护作用。当将吸头2压在冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)的存取口上时，外壳23被压在存取口的端面上，吸嘴21伸出与存取口相接触，吸嘴21的内部通道与存取口相连通，即可开始吸取工作。

上述外壳23与吸嘴21之间的相对移动，可通过多种方式实现，如电控制、机械控制等。其中一种具体实施方式如图11所示，吸嘴21上套有复位弹簧24，复位弹簧24的两端顶在吸嘴连接座22、外壳23上，吸嘴21设有向外凸出的吸嘴限位凸起211，外壳23设有向内凸出的外壳限位凸起231，外壳限位凸起231位于吸嘴限位凸起211的上方。当外壳23不受外力时，复位弹簧24对外壳23有向下的作用力，外壳限位凸起231抵在吸嘴限位凸起211上，外壳23与吸嘴21的位置相对固定，吸嘴21陷入外壳23内。当将吸头2压在冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)的存取口上时，外壳23被压在存取口的端面上，存取口对外壳23有一个向上的作用力，使复位弹簧24被压缩，外壳23相对于吸嘴21向上移动，吸嘴21伸出与存取口相接触，吸嘴21的内部通道与存取口相连通，即可开始吸取工作。吸取工作完成后，将吸头2提起后，外壳23在复位弹簧24的作用下又回复至原位。

如图11所示，吸嘴连接座22面向外壳23的一面设有沿径向延伸的弹簧上限位面221，外壳23的内周面设有沿周向设置的环形容纳槽234，环形容纳槽234延伸至外壳23的上端面，复位弹簧24位于环形容纳槽234内，复位弹簧24的两端分别抵在弹簧上限位面221和环形容纳槽234的下端面上。环形容纳槽234起到容纳和保护复位弹簧24的作用，防止复位弹簧24受到其他外力而变形损坏。

如图13所示，吸嘴限位凸起211上设有沿吸嘴21的轴向延伸的至少一个吸嘴通气孔212，吸嘴通气孔212将吸嘴21与外壳23之间的空间与外部空间相连通。吸嘴通气孔212，有助于吸头2与存取口分离时快速地卸掉真空。

如图11所示，吸嘴21面向存取口的端面设有倒角215，倒角215可辅助冻存管进入吸嘴21内，起到为冻存管导向的作用。

吸头2还设有吸取管限位结构，当吸取装置完成吸取动作后，吸取管限位结构将吸管1内的冻存管限制在吸管1内，在移送冻存管的过程中冻存管始终位于吸管1内，不会掉落。吸取管限位结构的一种具体实施方式如图11至图12所示，位于吸嘴21的周面上设有顶柱安装孔213，顶柱安装孔213内安装有顶柱25，顶柱25能伸入至吸嘴21的内部通道内，顶柱25在外壳23向上移动时退至吸嘴21的内部通道外。在非工作状态时，外壳23不受力，顶柱25伸入至吸嘴21的内部通道内，在吸取状态时，外壳23向上移动，顶柱25退至吸嘴21的内部通道外，使冻存管可以顺利地吸入吸管1内。当吸取结束后，顶柱25又重新伸入至吸嘴21的内部通道内，将位于顶柱25上方的冻存管限制在吸管1内，而位于顶柱25下方的冻存管自然回落到冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)内。

为实现上述顶柱25跟随外壳23相对移动的功能，顶柱安装孔213内设有弹簧内限位面214，顶柱25上设有弹簧外限位面251，弹簧内限位面214相对于弹簧外限位面251更靠近吸嘴21的内部通道，顶柱25上套有压缩弹簧28，压缩弹簧28的两端分别顶在弹簧内限位面214、弹簧外限位面251上；外壳23的内周面上设有锥形导向面232，锥形导向面232的直径从上至下递增，顶柱25伸出至吸嘴21外部的一端抵在锥形导向面232上并沿锥形导向面232上下移动。

在外壳23不受力的情况下，顶柱25在压缩弹簧28的作用下抵在锥形导向面232较上方的位置，此时，顶柱25伸入至吸嘴21的内部通道内；当外壳23被压在存取口的端面上，外壳23相对于吸嘴21向上移动，顶柱25的端部沿锥形导向面232向下移动，在压缩弹簧28的作用下顶柱25退至吸嘴21的内部通道外。

如图14所示，锥形导向面232上设有沿外壳23的轴向延伸的至少一个外壳通气孔233，外壳通气孔233将吸嘴21与外壳23之间的空间与外部空间相连通。外壳通气孔233，有助于吸头2与存取口分离时快速地卸掉真空。

为保证吸取冻存管时，吸嘴连接座22与外壳23之间保持密封，吸嘴连接座22与外壳23接触的表面设有上密封圈26。如图11所示，吸嘴连接座22的弹簧上限位面221上设有上密封圈26。为保证上密封圈26的安装，可在弹簧上限位面221上开设沿周向延伸的上梯形槽222，上密封圈26安装在该上梯形槽222内。其中，上密封圈26可以为O型圈。

为保证吸取冻存管时，外壳23与存取口之间保持密封，外壳23的下端面设有下密封圈27。为保证下密封圈27的安装，可在外壳23的下端面上开设沿周向延伸的下梯形槽235，下密封圈27安装在该下梯形槽235内。其中，下密封圈27可以为O型圈。

当需要吸取冻存管时，根据本次需要吸取的冻存管的数量，在直线电机3的控制下驱动定子31移动，调整定子31伸入吸管1内的长度，限定吸管1吸取的冻存管的数量。正式吸取时，将吸头2压在冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)的存取口上，外壳23向上缩回，顶柱25退至吸嘴21的内部通道外，吸嘴21压在存取口上，吸嘴21的内部通道与存取口相连通。真空管接头4与真空抽气管相连通后，通过抽气使吸管1内产生负压，使冻存管被逐一吸入吸管1内，当最先吸入的冻存管抵在定子31的端部时，冻存管停止吸入。

冻存管吸取完成后，将吸头2与存取口分离，外壳23向下回复至原位，顶柱25又重新伸入至吸嘴21的内部通道内，将位于顶柱25上方的冻存管限制在吸管1内，而位于顶柱25下方的冻存管自然回落到冻存管存储容器(在本实施例中，该冻存管存储容器为蜂巢型液氮罐或中转冷罐)内。

如图5所示，所述提盖旋盖运送模块115包括：运送平移小车1151、运送机械臂1152和多功能抓取头。运送平移小车1151滑设于第二平移导轨并与所述集成控制器14电连接；运送机械臂1152的一端设置于运送平移小车1151，运送机械臂1152采用六轴式多关节机械手并与集成控制器14电连接。多功能抓取头设置于运送机械臂1152的另一端并用于旋转所述罐盖、提升所述罐小盖以及抓取所述中转冷罐。运送平移小车1151沿第二平移导轨的长度方向做平移运动。

运送机械臂1152带着多功能抓取头可对罐盖进行旋转，罐小盖进行提盖，并能抓取中转冷罐进行运送。当存取样本时，运送机械臂1152带着多功能抓取头抓取中转冷罐平移至蜂巢式液氮罐旁的中转冷罐定位机构处松开，由多功能抓取头抓取罐盖进行旋转，使存取口旋转至需要存取的存放管区域处松开，再由多功能抓取头抓取打开罐小盖进行存取操作，当存取完毕后再由多功能抓取头抓取中转冷罐运送至存取样本密封窗口。

其中，所述多功能抓取头包括：安装板1153、旋转电机1154、旋转架1156、电动夹爪1157。所述安装板1153设置于所述运送机械臂1152的另一端。所述旋转电机1154设置于所述安装板1153并与所述集成控制器14电连接；所述旋转架1156与所述旋转电机1154的输出轴传动连接；所述电动夹爪1157连接于所述旋转架1156，且所述电动夹爪1157的夹爪端安装有专用夹具1158，以带动所述专用夹具1158对所述罐盖、罐小盖及中转冷罐进行抓取。

旋转电机1154通过联轴器1155带动旋转架1156进行旋转，旋转架1156下连接有电动夹爪1157可做夹紧或松开动作，在电动夹爪1157夹爪端装有专用夹具1158。电动夹爪1157带动专用夹具1158可对罐盖、罐小盖及中转冷罐实现抓取动作，旋转电机1154带动整个抓取头可实现对罐盖的旋转功能。

如图6所示，所述保温冷库系统12包括：冷库121、安全门122、存取样本密封窗口123、液氮罐保温模块124、备用液氮冷却系统125和空调冷却系统126。安全门122设置于所述冷库121的一侧，用于内部机械机构的维护和维修通道；存取样本密封窗口123镶嵌于安全门122上，用于存取样本和外部连接的存取通道。

液氮罐保温模块124固定于冷库121内并包裹在蜂巢型液氮罐10的外表面，能够减少蜂巢型液氮罐10内的液氮消耗。

备用液氮冷却系统125固定于所述冷库121的顶部，能够用于冷库121断电时的紧急制冷，保护生物样本安全，其使用液氮制冷方式。所述空调冷却系统固定于所述冷库121的另一侧并通过进气管、出气管与所述冷库121连接，能够用于-40℃保温冷库系统12的制冷。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，其包括：

保温冷库系统；

蜂巢型液氮罐，所述蜂巢型液氮罐用于存放生物样本并设置于所述保温冷库系统内；

中转冷罐系统，所述中转冷罐系统用于临时存放所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐内的生物样本，且所述中转冷罐系统设置于所述保温冷库系统内；

自动化存取管集成系统，所述自动化存取管集成系统用于将所述中转冷罐系统内临时存放的生物样本存放至所述蜂巢型液氮罐内以及将所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本存放至所述中转冷罐系统内；

集成控制器，所述集成控制器与所述自动化存取管集成系统电连接。

2.如权利要求1所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述蜂巢型液氮罐包括：

罐体；

罐盖，所述罐盖盖合于所述罐体的顶部的开口，以密封所述罐体，所述罐盖中开设有存取口，所述存取口与所述罐体的内部相连通，以通过所述存取口能够向所述罐体内存放或取出生物样本；

罐小盖，所述罐小盖盖合于所述罐盖的所述存取口；

样本架，所述样本架用于存放生物样本并设置于所述罐体内。

3.如权利要求2所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述罐盖中开设有两个所述存取口，两个所述存取口在所述罐盖的半径方向上呈交错分布；

和/或，所述样本架包括：

上保持架板；

下保持架板，所述下保持架板与所述上保持架板沿所述罐体的高度方向间隔平行设置；

若干存放管，若干所述存放管呈蜂巢状分布在所述罐体内并用于存放盛有生物样本的冻存管，且每一所述存放管依次贯穿于所述上保持架板和所述下保持架板。

4.如权利要求2所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述中转冷罐系统包括：

中转冷罐，所述中转冷罐用于临时存放所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本或临时存放待存放至所述蜂巢型液氮罐内的生物样本；

中转冷罐定位部件，所述中转冷罐定位部件安装于所述保温冷库系统中靠近所述蜂巢型液氮罐的位置处，并用于定位所述中转冷罐。

5.如权利要求4所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述自动化存取管集成系统包括：

框架；

相互间隔设置的第一平移导轨和第二平移导轨，所述第一平移导轨和第二平移导轨均设置于所述框架的顶部并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方；

吸取模块，所述吸取模块用于将所述蜂巢型液氮罐内的待取出生物样本运送至所述中转冷罐系统内以及将所述中转冷罐系统内临时存放的待存放生物样本运送至所述蜂巢型液氮罐内，且所述吸取模块滑设于所述第一平移导轨并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方，所述吸取模块与所述集成控制器电连接；

提盖旋盖运送模块，所述提盖旋盖运送模块用于旋转所述罐盖、提升所述罐小盖以及运输所述中转冷罐，所述提盖旋盖运送模块滑设于所述第二平移导轨并位于所述蜂巢型液氮罐和所述中转冷罐系统的上方，所述提盖旋盖运送模块与所述集成控制器电连接。

6.如权利要求5所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述吸取模块包括：

吸取平移小车，所述吸取平移小车滑设于所述第一平移导轨并与所述集成控制器电连接；

吸取机械臂，所述吸取机械臂的一端设置于所述吸取平移小车，所述吸取机械臂采用六轴式多关节机械手并与所述集成控制器电连接；

可变容量保温型吸取装置，所述变容量保温型吸取装置设置于所述吸取机械臂的另一端并用于吸取所述蜂巢型液氮罐内或所述中转冷罐内的生物样本。

7.如权利要求6所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述可变容量保温型吸取装置包括吸管、与所述吸管的一端连通的吸头、与所述吸管的另一端连接的直线电机，所述直线电机的定子插入至所述吸管中，所述定子在所述直线电机的驱动下沿所述吸管的轴向移动，所述吸管还与所述真空管接头相连通；吸管的外部套有保温层。

8.如权利要求5所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述提盖旋盖运送模块包括：

运送平移小车，所述运送平移小车滑设于所述第二平移导轨并与所述集成控制器电连接；

运送机械臂，所述运送机械臂的一端设置于所述运送平移小车，所述运送机械臂采用六轴式多关节机械手并与所述集成控制器电连接；

多功能抓取头，所述多功能抓取头设置于所述运送机械臂的另一端并用于旋转所述罐盖、提升所述罐小盖以及抓取所述中转冷罐。

9.如权利要求8所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述多功能抓取头包括：

安装板，所述安装板设置于所述运送机械臂的另一端；

旋转电机，所述旋转电机设置于所述安装板并与所述集成控制器电连接；

旋转架，所述旋转架与所述旋转电机的输出轴传动连接；

电动夹爪，所述电动夹爪连接于所述旋转架，且所述电动夹爪的夹爪端安装有专用夹具，以带动所述专用夹具对所述罐盖、罐小盖及中转冷罐进行抓取。

10.如权利要求1-9中任一项所述的全自动超低温蜂巢型生物样本库，其特征在于，所述保温冷库系统包括：

冷库；

安全门，所述安全门设置于所述冷库的一侧；

存取样本密封窗口，所述存取样本密封窗口镶嵌于所述安全门上；

液氮罐保温模块，所述液氮罐保温模块固定于所述冷库内并包裹在所述蜂巢型液氮罐的外表面；

备用液氮冷却系统，所述备用液氮冷却系统固定于所述冷库的顶部；

空调冷却系统，所述空调冷却系统固定于所述冷库的另一侧并通过进气管、出气管与所述冷库连接。