CN107726704B - 一种回转式存取冷藏箱及其存取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转式存取冷藏箱及其存取方法，包括箱体、门体及制冷系统，还包括用于存放冷藏物品的回转货架、用于驱动所述回转货架回转的驱动装置及用于控制所述驱动装置运动的计算机控制系统，所述门体位于所述箱体的上部，所述回转货架上设置有不同的冷藏分区，所述冷藏分区可以随所述回转货架回转至所述门体的下方，所述回转货架通过传动装置与所述驱动装置连接。本发明在进行生物样本等物品存取时，能够保证操作人员的生命安全、降低生物样本污染及交叉感染的风险、实现存取精确快捷。

Description

一种回转式存取冷藏箱及其存取方法

技术领域

本发明涉及低温冷藏领域，具体的说，涉及一种回转式存取冷藏箱及其存取方法，主要应用于生物样本、医药、化工及食品等领域的低温冷藏。

背景技术

目前生物样本主要有深低温和常温两大类保存方式，其中深低温冻存是一种广为接受的生物样本长期保存方式。但是，因为实现深低温冻存的冷库的温度极低，而且因为生物样本的特殊性，其存取过程相对困难。

首先，深低温冷库温度极低，工作人员即使穿着防护服也不能完全抵御低温对于人体的损害，而且一旦防护服出现破损，后果将不堪设想；其次，即使存在安全的防护服使得操作人员可以进入冷库内进行存取，操作人员呼吸产生的和防护服所携带的细菌、病毒等都可能会污染生物样本，若操作不当可能会损毁生物样本；再次，操作人员进出冷库之后可能携带例如病毒的部分生物样本离开冷库，在不知情的情况下将会产生严重后果；最后，一座深低温冷库内的生物样本量巨大，操作人员进行存取的过程中不仅需要寻找，而且存在出错的可能，增大了生物样本被污染或被携带错误的可能。

同样的，在医药、化工及食品等领域涉及到低温冷藏的环境时，大多数都存在着冷藏物品之间、冷藏物品与外界环境之间的交叉感染问题，并且存取耗时费力。

设计一种应用于生物样本、医药、化工及食品等领域的存取冷藏箱，解决上述这些问题，是很有必要的。

发明内容

本发明提供一种回转式存取冷藏箱及其存取方法，使得在进行冷藏物品的存储时，降低冷藏物品污染及交叉感染的风险、实现存取精确快捷。

本发明提供的技术方案是，一种回转式存取冷藏箱，包括箱体、门体及制冷系统，其特征在于，还包括用于存放冷藏物品的回转货架、用于驱动所述回转货架回转的驱动装置及用于控制所述驱动装置运动的计算机控制系统，所述门体位于所述箱体的上部，所述回转货架上设置有不同的冷藏分区，所述冷藏分区可以随所述回转货架回转至所述门体的下方，所述回转货架通过传动装置与所述驱动装置连接。

进一步的，所述回转货架为转盘式，所述回转货架的中心设置有主轴，所述回转货架在垂直于所述主轴的方向上设置有至少两个回转货架主隔板，所述回转货架主隔板沿着所述主轴的方向均匀设置，每两个所述回转货架主隔板之间设置有用于区分不同所述冷藏分区的回转货架分隔板，所述回转货架分隔板围绕所述主轴呈圆形均匀分布，形成所述冷藏分区。

进一步的，所述回转货架分隔板上设置有用于存放冷藏物品的冷藏盒。

进一步的，所述驱动装置的输出端与所述传动装置连接，所述传动装置为减速机，所述减速机的输出端与所述回转货架连接。

进一步的，位于所述回转货架的一端的分隔主隔板上设置有一圈齿圈，所述减速机的输出端设置有齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合。

进一步的，所述回转式存取冷藏箱还包括设置在所述回转货架的两端的回转货架底座，所述回转货架通过所述主轴与所述回转货架底座连接。

进一步的，其特征在于，所述回转式存取冷藏箱为冷库。

进一步的，所述冷库的保温层由绝热库板和VIP保温材料组成，所述制冷系统为复叠式制冷系统或液氮制冷系统。

进一步的，所述计算机控制系统包括显示操作系统、上位机系统、运动控制器、PLC控制器及驱动装置控制器，所述上位机系统用于记录所述冷藏分区与冷藏物品的对应关系，所述上位机系统将所述冷藏分区与冷藏物品的对应关系传递给所述运动控制器，所述运动控制器通过所述PLC控制器将信号传递给所述驱动装置控制器，所述驱动装置控制器驱动所述驱动装置运动。

本发明还提出一种回转式存取冷藏箱的存取方法，其特征在于，其利用如上所述的回转式存取冷藏箱，所述回转式存取冷藏箱的存取方法包括以下步骤：

S1、定义冷藏物品与冷藏分区Z_i,j的对应关系，其中1≤i≤所述回转货架主隔板的数量-1，1≤j≤每两个所述回转货架主隔板之间的所述回转货架分隔板的数量；

S2、当需要存取某冷藏物品时，操作人员在所述显示操作系统中，通过所述上位机系统选择冷藏物品；

S3、所述上位机系统确定与所选择的冷藏物品对应的所述冷藏分区Z_i,j的位置，并将信号传递至所述运动控制器；

S4、所述运动控制器通过所述PLC控制器将信号传递至所述驱动装置控制器；

S5、所述驱动装置控制器将信号传递至所述驱动装置，所述驱动装置将收到的信号转换成角位移或角速度输出；

S6、通过所述传动装置匹配合适的速度使所述回转货架旋转，将所选择的冷藏物品相对应的所述冷藏分区Z_i,j旋转至所述门体位置；

S7、操作人员打开所述门体，进行冷藏物品的存取。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

(1)在进行生物样本的存取过程中，操作人员无需进入深低温的冷库内即可完成存取工作，保证了操作人员的生命安全；

(2)由于操作人员无需进入冷库内，避免了操作人员将外界细菌或病毒带入冷库内，降低了生物样本的污染和交叉感染，同时也避免了操作人员将冷库内的携带例如病毒的生物样本带出冷库，杜绝了可能发生的严重后果；

(3)通过计算机控制系统的控制，每种生物样本与冷库内的回转货架上不同的冷藏分区相对应，存取生物样本时只需操作人员在操作系统中选择要存取的生物样本，回转货架即将相对应的冷藏分区旋转至冷库门处，整个过程快捷准确，提高了存取效率；

(4)在每次进行存取生物样本时，回转货架会根据操作人员的指令将需要存取的生物样本的冷藏分区旋转至冷库门处，避免了操作人员接触其他不必要的生物样本，降低了生物样本的污染和交叉感染；

(5)本发明的运动部件比其他形式自动化存取冷库少,结构更加简洁,可靠性高；

(6)本发明采用回转式结构,运动力臂分布均匀,起动转距小,能耗小；

(7)本发明的冷库门开在冷库体的上部,比开在侧面的冷库冷量损耗小的多。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的主视图；

图3为本发明实施例的右视图；

图4为本发明实施例的俯视剖面图；

图5为本发明实施例的设置有冷藏盒的回转货架的结构示意图。

其中，1-冷库体，2-制冷系统，3-冷库门，4-回转货架，5-回转货架底座，6-主轴，7-齿圈，8-减速机，9-伺服电机，10-计算机操作系统,11-回转货架主隔板，12-回转货架分隔板,13-冷藏盒

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所公开的回转式存取冷藏箱可以应用于生物样本、医药、化工及食品等领域涉及低温冷藏的环境，下文将以生物样本的冻存为例，对本发明进行详细阐述。

如图1-4所示，由于生物样本的冻存属于深低温冷藏技术，所以在本实施例中，回转式存取冷藏箱为回转式存取冷库，包括冷库体1、冷库门3及制冷系统2，其中冷库门3位于冷库体1的上部。还包括用于存放生物样本的回转货架4、用于驱动回转货架4运动的驱动装置及用于控制驱动装置运动的计算机控制系统。

回转货架4的两端设置有回转货架底座5，回转货架4的中心设置有主轴6，回转货架4通过主轴6与回转货架底座5连接。回转货架4在垂直于主轴6的方向上设置有至少两个回转货架主隔板11，回转货架主隔板11沿着主轴6的方向均匀设置，每两个回转货架主隔板11之间设置有用于区分不同冷藏分区的回转货架分隔板12，回转货架分隔板12围绕回转货架4的中心线呈圆形均匀分布，形成扇形冷藏分区。回转货架分隔板12上设置有用于存放生物样本的冷藏盒13。回转货架主隔板11的数量和回转货架分隔板12的数量可以根据实际情况按需设置。冷藏盒13可以通过磁铁或者卡扣的方式设置在回转货架分隔板12上，以方便操作人员的存取。设置有冷藏盒13的回转货架4的结构示意图如图5所示。

回转货架的形式除了本实施例阐述的转盘式外，也可以为转轮式、辊子式或滚筒式等的类似结构，不再赘述。

进一步的，在本实施例中，驱动装置为伺服电机9，传动装置为减速机8，伺服电机9的输入端与计算机控制系10统连接，伺服电机9的输出端与减速机8的输入端连接，减速机8的输出端与回转货架4连接。具体的，减速机8的输出端可以通过齿轮或皮带等多种方式与回转货架4连接，在本实施中，在回转货架4的一端分隔主隔板12上设置有一圈齿圈7，减速机8的齿轮与齿圈7啮合。除了伺服电机外，驱动装置也可以为步进电机，相应的驱动装置控制器则为步进电机控制器。

进一步的，在本实施中，冷库门3倾斜的设置在冷库体1的侧壁上，并且冷库门1的高度正好适合操作人员在站立状态下进行生物样本的存取。为了避免多种生物样本同时暴露，可以根据实际情况将冷库门1设置为一扇或多扇，在本实施例中，冷库门1为2扇。

进一步的，为了使冷库具有良好的保温效果，冷库体1的保温层由绝热库板和VIP保温材料组成。制冷系统2为复叠式制冷系统或液氮制冷系统，可根据不同地区的不同需求进行选择，可以满足-40℃，-60℃，-80℃或更低温度的要求。

计算机控制系统10包括显示操作系统、上位机系统、运动控制器、PLC控制器及伺服控制器(未图示)，上位机系统用于记录冷藏分区与生物样本的对应关系，上位机系统将冷藏分区与生物样本的对应关系传递给运动控制器，运动控制器通过PLC控制器将信号传递给伺服控制器，伺服控制器进而驱动伺服电机9运动。

在进行生物样本存取前，先要在上位机系统中定义生物样板与回转货架4上的不同冷藏分区的对应关系，即生物样本与冷藏盒13的对应关系。将每个冷藏分区定义为Z_i,j，其中1≤i≤回转货架主隔板11的数量-1，1≤j≤每两个回转货架主隔板11之间的回转货架分隔板12的数量。如冷藏分区Z_2,5，即表示从货4架的一端开始数，第二片回转货架主隔板11和第三片回转货架主隔板11之间的第五片回转货架分隔板12与第六片回转货架分隔板12之间的冷藏分区。在此基础上，再定义不同的生物样本与不同的冷藏分区的对应关系。比如，将生物样本水稻的种子与冷藏分区Z_2,5相对应，即表示生物样本水稻的种子存放在冷藏分区Z_2,5内的冷藏盒13内。

在进行生物样本水稻的种子的存/取时，操作人员在显示操作系统中，通过上位机系统选择生物样本；上位机系统确定与所选择的生物样本对应的冷藏分区Z_2,5的位置，并将信号传递至所述运动控制器；运动控制器通过PLC控制器将信号传递至伺服控制器；伺服控制器将信号传递至伺服电机9，伺服电机9将收到的信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出；通过减速机8匹配合适的速度使回转货架4旋转，将所选择的生物样本相对应的冷藏分区Z_2,5旋转至冷库门3的位置；因为冷藏分区Z_2,5比较靠近左侧的冷冻门，所以操作人员打开左侧的冷库门3，将生物样本水稻的种子存放在冷藏分区Z_2,5内的冷藏盒13内或者从冷藏盒13中取出。

本发明还提出一种回转式存取冷藏箱的存取方法，其利用本实施例公开的回转式存取冷藏箱，下文仍以生物样本在回转式自动化存取冷库中的存取为例，具体的存取方法包括以下步骤：

S1、定义生物样本与冷藏分区Z_i,j的对应关系，其中1≤i≤所述回转货架主隔板11的数量-1，1≤j≤每两个所述回转货架主隔板11之间的所述回转货架分隔板12的数量；

S2、当需要存取某生物样本时，操作人员在所述显示操作系统中，通过所述上位机系统选择生物样本；

S3、上位机系统确定与所选择的生物样本对应的冷藏分区Z_i,j的位置，并将信号传递至所述运动控制器；

S4、运动控制器通过PLC控制器将信号传递至伺服控制器；

S5、伺服控制器将信号传递至伺服电机9，伺服电机9将收到的信号转换成角位移或角速度输出；

S6、通过减速机8匹配合适的速度使回转货架4旋转，将所选择的生物样本相对应的冷藏分区Z_i,j旋转至冷库门3的位置；

S7、操作人员打开冷库门3，进行生物样本的存取。

举例说明，如对生物样本水稻的种子进行的存取，具体存取方法包括以下步骤：

S1、定义生物样本水稻的种子与冷藏分区Z_2,5相对应；

S2、当需要存取生物样本水稻的种子时，操作人员在显示操作系统中，通过上位机系统选择生物样本；

S3、上位机系统确定与所选择的生物样本对应的冷藏分区Z_2,5的位置，并将信号传递至运动控制器；

S4、运动控制器通过PLC控制器将信号传递至伺服控制器；

S5、伺服控制器将信号传递至伺服电机9，伺服电机9将收到的信号转换成角位移或角速度输出；

S6、通过减速机8匹配合适的速度使回转货架4旋转，将所选择的生物样本水稻的种子相对应的冷藏分区Z_2,5旋转至冷库门3的位置；

S7、操作人员打开冷库门3，将生物样本水稻的种子存放在冷藏分区Z_2,5内的冷藏盒13内或者从冷藏盒13中取出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种回转式存取冷藏箱，包括箱体、门体及制冷系统，其特征在于，还包括用于存放冷藏物品的回转货架、用于驱动所述回转货架回转的驱动装置及用于控制所述驱动装置运动的计算机控制系统，所述门体位于所述箱体的上部，所述回转货架上设置有不同的冷藏分区，所述冷藏分区可以随所述回转货架回转至所述门体的下方，所述回转货架通过传动装置与所述驱动装置连接；所述回转货架为转盘式，所述回转货架的中心设置有主轴，所述主轴横向设置，所述回转货架在垂直于所述主轴的方向上设置有至少两个回转货架主隔板，所述回转货架主隔板沿着所述主轴的方向均匀设置，每两个所述回转货架主隔板之间设置有用于区分不同所述冷藏分区的回转货架分隔板，所述回转货架分隔板围绕所述主轴呈圆形均匀分布，形成所述冷藏分区；所述回转货架分隔板上设置有用于存放冷藏物品的冷藏盒；所述驱动装置的输出端与所述传动装置连接，所述传动装置为减速机，所述减速机的输出端与所述回转货架连接；位于所述回转货架的一端的分隔主隔板上设置有一圈齿圈，所述减速机的输出端设置有齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合。

2.根据权利要求1所述的回转式存取冷藏箱，其特征在于，所述回转式存取冷藏箱还包括设置在所述回转货架的两端的回转货架底座，所述回转货架通过所述主轴与所述回转货架底座连接。

3.根据权利要求1或2所述的回转式存取冷藏箱，其特征在于，所述回转式存取冷藏箱为回转式存取冷库。

4.根据权利要求3所述的回转式存取冷藏箱，其特征在于，所述回转式存取冷库的保温层由绝缘纸库板和VIP保温材料组成，所述制冷系统为复叠式制冷系统或液氮制冷系统。

5.根据权利要求1所述的回转式存取冷藏箱，其特征在于，所述计算机控制系统包括显示操作系统、上位机系统、运动控制器、PLC控制器及驱动装置控制器，所述上位机系统用于记录所述冷藏分区与冷藏物品的对应关系，所述上位机系统将所述冷藏分区与冷藏物品的对应关系传递给所述运动控制器，所述运动控制器通过所述PLC控制器将信号传递给所述驱动装置控制器，所述驱动装置控制器驱动所述驱动装置运动。

6.一种回转式存取冷藏箱的存取方法，其特征在于，其利用如权利要求5所述的回转式存取冷藏箱，所述回转式存取冷藏箱的存取方法包括以下步骤：

S1、定义冷藏物品与冷藏分区Z_i，j的对应关系，其中1≤i≤所述回转货架主隔板的数量-1，1≤j≤每两个所述回转货架主隔板之间的所述回转货架分隔板的数量；

S2、当需要存取某冷藏物品时，操作人员在所述显示操作系统中，通过所述上位机系统选择冷藏物品；

S3、所述上位机系统确定与所选择的冷藏物品对应的所述冷藏分区Z_i，j的位置，并将信号传递至所述运动控制器；

S4、所述运动控制器通过所述PLC控制器将信号传递至所述驱动装置控制器；

S5、所述驱动装置控制器将信号传递至所述驱动装置，所述驱动装置将收到的信号转换成角位移或角速度输出；

S6、通过所述传动装置匹配合适的速度使所述回转货架旋转，将所选择的冷藏物品相对应的所述冷藏分区Z_i，j旋转至所述门体位置；

S7、操作人员打开所述门体，进行冷藏物品的存取。