CN106628786A - 低温样本存取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温样本存取装置，其包括：外壳体，外壳体所包围的内部空间包括第一空间、第二空间，第一空间位于第二空间的下方；隔离部件，隔离部件可以打开或者关闭以使得第一空间与第二空间连通或者隔离；转运部件，转运部件用于转移物体，隔离部件关闭时转运部件位于第二空间内，隔离部件打开时转运部件可进出第一空间。本发明公开的低温样本存取装置，第一空间、第二空间采取隔离部件分隔开来，第一空间作为低温空间仍然可以用于样本的存储，而转运部件仅在操作时进入低温的第一空间，在非操作状态下则位于非低温的第二空间，增强低温样本存取装置的稳定性、可靠性以及安全性。

Description

低温样本存取装置

技术领域

本发明涉及一种低温样本存取装置。

背景技术

生命科学研究的发展以及临床医疗领域疾病分析检测和治疗保健技术的进步，促进了对生物样本越来越广泛的需求，也对生物样本的存储技术和设备提出了更高的要求，包括对存储样本的安全性、可靠性和稳定性，以及样本存取过程和程序的准确性、高效性和科学性的要求。生物样品储存的对象往往涵盖生物大分子、细胞、组织和器官等样本，如人体器官组织、全血、血浆、血清、生物体液或经处理过的生物样本(包括DNA、RNA、蛋白等)，等等。而生物样本的长期储存，通常需使用尽可能低的温度来降低样本内的生化反应，提高样本内各种成分的稳定性。生物大分子、细胞、组织和器官等生物样本，其常用的储存温度常有-80℃(超低温冰箱)、-140℃(液氮气相或深冷冰箱)以及-196℃(液氮液相)等，而且，温度越低样本的稳定保存时间越长。

为了实现大批量生物样本的长期、稳定、可靠存储和取样，自动化的低温或超低温生物样本存取设备的研制和使用是必然的一个发展方向。然而，机电机构往往适宜在常温环境中运作；而在低温环境下，机电机构中的电气、电子元件以及润滑方式等均将受到影响，从而降低其长时间工作的稳定性、可靠性以及安全性；但是用于生物样本存取的机电转运部件必然长时间处于样本存储环境(即低温或超低温环境)中，因而现有技术中生物样本存取装置稳定性、可靠性以及安全性都较低。

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生物样本存取装置稳定性、可靠性以及安全性都较低的缺陷，提供一种低温样本存取装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种低温样本存取装置，其特点在于，其包括：

外壳体，所述外壳体所包围的内部空间包括第一空间、第二空间，所述第一空间位于所述第二空间的下方；

隔离部件，所述隔离部件可以打开或者关闭以使得所述第一空间与所述第二空间连通或者隔离；

转运部件，所述转运部件用于转移物体，所述隔离部件关闭时所述转运部件位于所述第二空间内，所述隔离部件打开时所述转运部件可进出所述第一空间。

较佳地，所述隔离部件为折叠板，所述折叠板可以折叠或者展开以使得所述第一空间与所述第二空间连通或者隔离。

较佳地，所述折叠板包括第一板体、第二板体，所述外壳体设有轨道，所述第一板体的一端铰接于所述外壳体的内壁，所述第一板体的另一端与所述第二板体的一端铰接，所述第二板体的另一端在所述轨道上运动。

采用上述设置，结构简单易操作。

较佳地，所述第二板体的另一端设有凸起部，所述轨道为凹槽，所述凸起部与所述凹槽相匹配。

较佳地，所述折叠板包括对称设置的两个第一板体，以及对称设置的两个第二板体。

采用上述设置，使得布局更加紧凑、合理。

较佳地，所述第一板体由第一动力部件驱动旋转。

较佳地，所述第一动力部件为电缸，所述第一动力部件的一端设于所述外壳体的内壁且位于所述第一板体的上方，所述第一动力部件的另一端设于所述第一板体。

采用上述设置，第一动力部件位于第二空间内，安全可靠性高。

较佳地，所述转运部件包括机械手。

采用上述设置，机械手操作速度快、效率高，从而样本存取的效率高。

较佳地，所述机械手的关节处设有加热片。

采用上述设置，当机械手位于低温的第一空间内时，可以启用加热片对其关节进行加热，进一步保证机械手的可靠性。

较佳地，所述转运部件还包括设于所述机械手的末端的真空吸附头。

采用上述设置，真空吸附头可以便捷的完成生物样本以及其他部件的吸取、存放动作。

本技术方案的机械手在采用一定的保护措施后，可以长期、可靠地适应自动化的低温样本转运过程。

较佳地，所述低温样本存取装置还包括位于所述第一空间内的样本存储容器，所述样本存储容器具有箱体和用于盖合所述箱体的箱盖，所述箱盖上设有若干盖孔，所述样本存储容器还包括用于盖合若干所述盖孔的若干孔盖。

较佳地，所述盖孔为圆孔，若干所述盖孔绕所述箱盖的中心轴线旋转所形成的若干区域相切或交叉重叠。

采用上述设置，盖孔旋转后可覆盖箱体的整个开口，而操作时仅需要打开待存取空间处的孔盖，即可完成存取操作，对位于其他位置处的生物样本的影响降到最小。

较佳地，若干所述盖孔为两个圆孔，两个所述圆孔的圆心与所述箱盖的圆心共线。

采用上述设置，结构简单易加工。

较佳地，所述外壳体所包围的内部空间还包括第三空间，所述第三空间位于所述第二空间的顶部，所述第三空间与所述第二空间通过内壳体相隔离。

采用上述设置，第三空间可为常温空间，用于放置电气部件，进一步增加本样本存取装置的可靠性。

较佳地，所述低温样本存取装置还包括可旋转的第一盘体，所述第一盘体安装于所述内壳体且位于所述第二空间内，所述机械手的首端设于所述第一盘体。

采用上述设置，机械手可在第一盘体的带动下进行旋转运动，第一盘体可扩大机械手的运动轨迹，覆盖整个样本存取面，因此可选择较小运动半径的机械手，节省空间、节省成本。

较佳地，所述低温样本存取装置还包括与所述第一盘体啮合的第二盘体，所述第一盘体为第一齿盘，所述第二盘体为第二齿轮，所述第一齿盘安装于所述内壳体上的环形导轨，所述第二齿轮由第二动力部件驱动旋转。

较佳地，所述第二动力部件为电机，且第二动力部件位于所述第三空间内。

较佳地，所述低温样本存取装置还包括提升组件和旋转组件，所述提升组件用于提升所述箱盖，所述旋转组件用于旋转所述箱盖。

较佳地，所述提升组件包括提升轴以及第三动力部件，所述提升轴与所述箱盖固定连接，所述第三动力部件用于驱动所述提升轴进行直线运动。

较佳地，所述旋转组件包括旋转轴以及第四动力部件，所述旋转轴套设于所述提升轴且相对于所述提升轴径向定位，所述第四动力部件用于驱动所述旋转轴进行旋转运动。

较佳地，所述旋转轴通过径向定位部件相对于所述提升轴径向定位，所述径向定位部件与所述旋转轴固定连接，所述提升组件还包括与所述提升轴平行设置的提升短轴，所述提升短轴与所述提升轴固定连接，所述提升短轴穿设于所述径向定位部件。

较佳地，所述第三动力部件、第四动力部件均为电机，且所述第三动力部件、第四动力部件均位于所述第三空间内。

较佳地，所述旋转组件还包括旋转传动副，所述第四动力部件通过所述旋转传动副驱动所述旋转轴进行旋转运动。

较佳地，所述旋转传动副为同步带轮传动副，且所述旋转传动副位于所述第三空间内。

较佳地，所述旋转组件还包括固定轴，所述固定轴固设于所述内壳体且套设于所述旋转轴，所述固定轴与所述旋转轴之间设有轴承。

采用上述设置，使得旋转轴可以更加可靠地工作。

较佳地，包围所述第一空间的外壳体处设有第一出入口、第二出入口，所述第一出入口用于制冷循环，所述第二出入口用于进出样本中转容器；所述外壳体嵌设有或者包覆有保温材料。

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：

本发明公开的低温样本存取装置，第一空间、第二空间采取隔离部件分隔开来，第一空间作为低温空间仍然可以用于样本的存储，而转运部件仅在操作时进入低温的第一空间，在非操作状态下则位于非低温的第二空间，增强低温样本存取装置的稳定性、可靠性以及安全性。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的隔离部件关闭时，低温样本存取装置内部结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的隔离部件打开时，低温样本存取装置内部结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的隔离部件关闭时的俯视示意图。

图4为本发明较佳实施例的并列放置的样本存储容器以及样本中转容器的俯视示意图。

图5为图2中A部分的局部放大示意图。

图6为本发明较佳实施例的互相啮合的第一盘体、第二盘体的仰视示意图。

图7为本发明较佳实施例的提升组件和旋转组件的立体结构示意图。

图8为图7下部结构的剖面示意图。

附图标记说明：

100：低温样本存取装置

200：外壳体

210：第一空间

220：第二空间

230：第三空间

240：内壳体

251：第一出入口

252：第二出入口

300：隔离部件

310：第一板体

311：第一动力部件

320：第二板体

321：凸起部

400：转运部件

410：机械手

420：真空吸附头

500：样本存储容器

510：箱体

520：箱盖

521：盖孔

530：孔盖

610：第一盘体

620：第二盘体

630：环形导轨

640：第二动力部件

700：提升组件

710：提升轴

720：第三动力部件

730：提升短轴

750：径向定位部件

800：旋转组件

810：旋转轴

820：第四动力部件

830：旋转传动副

840：固定轴

900：样本中转容器

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-2所示，一种低温样本存取装置100，包括：外壳体200、隔离部件300、转运部件400。其中，外壳体200所包围的内部空间包括第一空间210、第二空间220，第一空间210位于第二空间220的下方。隔离部件300可以打开或者关闭以使得第一空间210与第二空间220连通或者隔离。转运部件400用于转移物体，隔离部件300关闭时转运部件400位于第二空间220内，隔离部件300打开时转运部件400可进出第一空间210。

低温样本存取装置100还包括位于第一空间210内的样本存储容器500。包围第一空间210的外壳体200处设有第一出入口251、第二出入口252，第一出入口251用于制冷循环，第二出入口252用于进出样本中转容器900。同时，外壳体200嵌设有或者包覆有保温材料。

其中，隔离部件300为折叠板，折叠板可以折叠或者展开以使得第一空间210与第二空间220连通或者隔离。结合图3所示，折叠板包括第一板体310、第二板体320，外壳体200设有轨道(未示出)，第一板体310的一端铰接于外壳体200的内壁，第一板体310的另一端与第二板体320的一端铰接，第二板体320的另一端在轨道上运动。第二板体320的另一端设有凸起部321，轨道为凹槽，凸起部321与凹槽相匹配。本实施例中，折叠板由两块板体组成；其他实施例中，折叠板也可由更多块板体组成，以进一步节省空间。本实施例中，折叠板包括对称设置的两个第一板体310，以及对称设置的两个第二板体320。因此，布局更加紧凑、合理。

第一板体310由第一动力部件311驱动旋转。本实施例中，第一动力部件311为电缸，第一动力部件311的一端设于外壳体200的内壁且位于第一板体310的上方，第一动力部件311的另一端设于第一板体310。电缸具有操作、布局方便的优点。其他实施例中，第一动力部件也可为气缸，同样具备驱动第一板体的功能。

转运部件400包括机械手410。操作速度快、效率高，从而样本存取的效率高。机械手410的关节处设有加热片。本实施例中，加热片为PTC加热片。转运部件400还包括设于机械手410的末端的真空吸附头420。

结合图4所示，样本存储容器500具有箱体510和用于盖合箱体510的箱盖520，箱盖520上设有若干盖孔521，样本存储容器500还包括用于盖合若干盖孔521的若干孔盖530。本实施例中，盖孔521为圆孔，若干盖孔521绕箱盖520的中心轴线旋转所形成的若干区域相切或交叉重叠。具体地，本实施例的若干盖孔521为两个圆孔，两个圆孔的圆心与箱盖520的圆心共线。

此外，如图1-2所示，外壳体200所包围的内部空间还包括第三空间230，第三空间230位于第二空间220的顶部，第三空间230与第二空间220通过内壳体240相隔离。内壳体240同样嵌设有或者包覆有保温材料，减少第三空间230与其他空间之间的热传递。

结合图5-6所示，低温样本存取装置100还包括可旋转的第一盘体610，第一盘体610安装于内壳体240且位于第二空间220内，机械手410的首端设于第一盘体610。第一盘体610的使用可扩大机械手410的运动轨迹，覆盖整个样本存取面，因此可选择较小运动半径的机械手410，节省空间、节省成本。

低温样本存取装置100还包括与第一盘体610啮合的第二盘体620。本实施例中，第一盘体610为第一齿盘，第二盘体620为第二齿轮，第一齿盘安装于内壳体240上的环形导轨630，第二齿轮由第二动力部件640驱动旋转。本实施例中，第一盘体610、第二盘体620均采用304不锈钢制成，其在低温下的机械性能十分稳定。

结合图7-8所示，低温样本存取装置100还包括提升组件700和旋转组件800，提升组件700用于提升箱盖520，旋转组件800用于旋转箱盖520。提升组件700包括提升轴710以及第三动力部件720，提升轴710与箱盖520固定连接，第三动力部件720用于驱动提升轴710进行直线运动。

旋转组件800包括旋转轴810以及第四动力部件820，旋转轴810套设于提升轴710且相对于提升轴710径向定位，第四动力部件820用于驱动旋转轴810进行旋转运动。具体而言，旋转轴810通过径向定位部件750相对于提升轴710径向定位。径向定位部件750与旋转轴810固定连接，方式可以为焊接、紧固件连接等。

提升组件700还包括与提升轴710平行设置的提升短轴730，提升短轴730与提升轴710固定连接，提升短轴730穿设于径向定位部件750。以具体实现提升轴710与径向定位部件750的径向定位，这样提升轴710相对于旋转轴810仅能做轴向运动。

旋转组件800还包括旋转传动副830，第四动力部件820通过旋转传动副830驱动旋转轴810进行旋转运动。本实施例中，旋转传动副830为同步带轮传动副。

此外，旋转组件800还包括固定轴840，固定轴840固设于内壳体240且套设于旋转轴810，固定轴840与旋转轴810之间设有轴承。固定轴840固定不动，旋转轴810受固定轴840和轴承的支撑，使得其旋转运动更加稳定、可靠。

第二动力部件640为电机，且第二动力部件640位于第三空间230内。第三动力部件720、第四动力部件820均为电机，且第三动力部件720、第四动力部件820均位于第三空间230内。旋转传动副830位于第三空间230内。第三空间230为常温空间，上述电机、旋转运动副位于常温空间内，性能不受低温影响。

本低温样本存取装置100的使用方法如下：

1、当不需要存取操作时，可参见图1，第一空间210保持低温状态，转运部件400收缩至第二空间220内，两侧的折叠板关闭(即展开)以隔离第一空间210、第二空间220，使所有电气部件(电机、电缸、机械手等)与低温的第一空间210隔离，避免电气部件长时间处于低温下损伤的可能性。

2、当进行存取操作时，可参见图2，步骤如下：

S1：将样本中转容器900放入第一空间210内并进行定位；

S2：由第一动力部件311(即折叠板电缸)带动第一板体310旋转从而将折叠板折叠起来，同时放下机械手410，打开PTC加热片对机械手410进行保护；

S3：由第三动力部件720(即提升组件700的电机)提升箱盖520，然后由第四动力部件820(即旋转组件800的电机)带动箱盖520进行旋转，使孔盖530转动到需要目标样本区域，放下箱盖520；

S4：由第二动力部件640驱动第一盘体610旋转，使得机械手410转至目标样本区域，由真空吸附头420吸附孔盖530并将其放至一边；

S5：转运部件400开始样本的转运工作；

S6：转运完成后利用真空吸附头420吸附孔盖530并将其放回相应的盖孔521处，转运部件400收缩回上层区域，关闭折叠板；

S7：从第一空间210内取出样本中转容器900，并关闭第二出入口252。

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 (26)

1.一种低温样本存取装置，其特征在于，其包括：

外壳体，所述外壳体所包围的内部空间包括第一空间、第二空间，所述第一空间位于所述第二空间的下方；

隔离部件，所述隔离部件可以打开或者关闭以使得所述第一空间与所述第二空间连通或者隔离；

转运部件，所述转运部件用于转移物体，所述隔离部件关闭时所述转运部件位于所述第二空间内，所述隔离部件打开时所述转运部件可进出所述第一空间。

2.如权利要求1所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述隔离部件为折叠板，所述折叠板可以折叠或者展开以使得所述第一空间与所述第二空间连通或者隔离。

3.如权利要求2所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述折叠板包括第一板体、第二板体，所述外壳体设有轨道，所述第一板体的一端铰接于所述外壳体的内壁，所述第一板体的另一端与所述第二板体的一端铰接，所述第二板体的另一端在所述轨道上运动。

4.如权利要求3所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述第二板体的另一端设有凸起部，所述轨道为凹槽，所述凸起部与所述凹槽相匹配。

5.如权利要求3所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述折叠板包括对称设置的两个第一板体，以及对称设置的两个第二板体。

6.如权利要求3所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述第一板体由第一动力部件驱动旋转。

7.如权利要求6所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述第一动力部件为电缸，所述第一动力部件的一端设于所述外壳体的内壁且位于所述第一板体的上方，所述第一动力部件的另一端设于所述第一板体。

8.如权利要求1所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述转运部件包括机械手。

9.如权利要求8所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述机械手的关节处设有加热片。

10.如权利要求8所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述转运部件还包括设于所述机械手的末端的真空吸附头。

11.如权利要求1所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述低温样本存取装置还包括位于所述第一空间内的样本存储容器，所述样本存储容器具有箱体和用于盖合所述箱体的箱盖，所述箱盖上设有若干盖孔，所述样本存储容器还包括用于盖合若干所述盖孔的若干孔盖。

12.如权利要求11所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述盖孔为圆孔，若干所述盖孔绕所述箱盖的中心轴线旋转所形成的若干区域相切或交叉重叠。

13.如权利要求12所述的低温样本存取装置，其特征在于，若干所述盖孔为两个圆孔，两个所述圆孔的圆心与所述箱盖的圆心共线。

14.如权利要求11所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述外壳体所包围的内部空间还包括第三空间，所述第三空间位于所述第二空间的顶部，所述第三空间与所述第二空间通过内壳体相隔离。

15.如权利要求14所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述低温样本存取装置还包括可旋转的第一盘体，所述第一盘体安装于所述内壳体且位于所述第二空间内，所述机械手的首端设于所述第一盘体。

16.如权利要求15所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述低温样本存取装置还包括与所述第一盘体啮合的第二盘体，所述第一盘体为第一齿盘，所述第二盘体为第二齿轮，所述第一齿盘安装于所述内壳体上的环形导轨，所述第二齿轮由第二动力部件驱动旋转。

17.如权利要求16所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述第二动力部件为电机，且第二动力部件位于所述第三空间内。

18.如权利要求14所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述低温样本存取装置还包括提升组件和旋转组件，所述提升组件用于提升所述箱盖，所述旋转组件用于旋转所述箱盖。

19.如权利要求18所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述提升组件包括提升轴以及第三动力部件，所述提升轴与所述箱盖固定连接，所述第三动力部件用于驱动所述提升轴进行直线运动。

20.如权利要求19所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述旋转组件包括旋转轴以及第四动力部件，所述旋转轴套设于所述提升轴且相对于所述提升轴径向定位，所述第四动力部件用于驱动所述旋转轴进行旋转运动。

21.如权利要求20所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述旋转轴通过径向定位部件相对于所述提升轴径向定位，所述径向定位部件与所述旋转轴固定连接，所述提升组件还包括与所述提升轴平行设置的提升短轴，所述提升短轴与所述提升轴固定连接，所述提升短轴穿设于所述径向定位部件。

22.如权利要求20所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述第三动力部件、第四动力部件均为电机，且所述第三动力部件、第四动力部件均位于所述第三空间内。

23.如权利要求20所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述旋转组件还包括旋转传动副，所述第四动力部件通过所述旋转传动副驱动所述旋转轴进行旋转运动。

24.如权利要求23所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述旋转传动副为同步带轮传动副，且所述旋转传动副位于所述第三空间内。

25.如权利要求20所述的低温样本存取装置，其特征在于，所述旋转组件还包括固定轴，所述固定轴固设于所述内壳体且套设于所述旋转轴，所述固定轴与所述旋转轴之间设有轴承。

26.如权利要求1-25任一项所述的低温样本存取装置，其特征在于，包围所述第一空间的外壳体处设有第一出入口、第二出入口，所述第一出入口用于制冷循环，所述第二出入口用于进出样本中转容器；所述外壳体嵌设有或者包覆有保温材料。