CN109699635B - 生物样本低温存储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明属于低温存储系统，具体涉及一种生物样本低温存储罐，包括：罐体、位移机构、存储单元、存取装置、提升机构；所述罐体为圆形腔体，罐体上端开设有三个圆形通孔，该圆形通孔上端设置有密封盖，该位移机构由伺服电机、传动轴及托盘构成，存储单元设置有多个，分别放置在罐体内的托盘上，存取装置设置有三个，分别对应罐体上端开设的三个圆形通孔设置，提升机构为三轴悬臂式机械手，设置在罐体上端面，靠近存取装置设置；该生物样本低温存储罐及存取装置，在避免对其他生物样本造成影响的情况下，完成单个生物样本或少量生物样本的自动化存取。

Description

生物样本低温存储罐
技术领域
本发明属于低温存储系统，具体涉及一种生物样本低温存储罐。
背景技术
现有的低温生物样本存储设备一般是在液氮罐中设置多个存储架，每个存储架上放置多个冻存盒，冻存盒内存储装有生物样本的冻存管，并通过手动或自动化机构将冻存管放入和取出，在冻存管存取过程中，如液氮罐上端完全打开进行冻存管存取，会致使氮气溢出，造成浪费，如在液氮罐上端开设出口进行存储架存取，来避免氮气溢出，就需要在液氮罐内设置用于移动存储架的机械部件，但在低温环境中，很难保证机械部件的性能不受影响，实现难度大，成本高，更重要的是，在需要存取单个样本或少量样本时，存储在同一个存储架上的其他样本被一起取出，温度的快速变化会影响其他样本的细胞活力。
发明内容
因此，本发明正是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种生物样本低温存储罐，该生物样本低温存储罐，可低温存储大量生物样本，并与存取装置相互配合，在尽量避免对其他生物样本造成影响的情况下，完成单个生物样本或少量生物样本的自动化存取。
为实现所述目的的一种生物样本低温存储罐，包括：罐体、位移机构、存储单元、存取装置、提升机构；所述罐体为圆形腔体，该圆形腔体上端开设有三个用于生物样本存取的圆形通孔，该圆形通孔上端设置有密封盖，该位移机构由伺服电机、传动轴及托盘构成，该伺服电机设置在罐体上端面轴心一侧，传动轴与罐体同轴设置，其上端通过齿轮与伺服电机连接，下端穿过罐体上端壁向下垂直延伸悬置于罐体内，托盘与传动轴同轴设置在传动轴下端，存储单元设置有多个，分别放置在罐体内的托盘上，存取装置设置有三个，分别对应罐体上端开设的三个圆形通孔设置，提升机构为三轴悬臂式机械手，设置在罐体上端面，靠近存取装置设置；
所述罐体上端开设的三个圆形通孔呈间隔排列设置在罐体上端的一条半径线上，该三个圆形通孔为不同直径的圆形通孔，其靠近罐体外周侧的圆形通孔直径最大，靠近罐体轴心的圆形通孔直径最小，位于中间的圆形通孔直径小于靠近罐体外周侧的圆形通孔直径，大于靠近罐体轴心的圆形通孔直径；
所述位移机构传动轴上设置的托盘有三个，该三个托盘按直径大小不同分层设置在传动轴上，其下层的托盘直径最大，上层托盘直径最小，中间托盘直径居中，该三个托盘沿上端面至下端面均开设有多个通孔；
所述多个存储单元以罐体轴心为基点分内外三层呈环形阵列设置在罐体内，其靠近罐体内壁的一层直径最大，设置在位移机构直径最大的托盘上，靠近罐体轴心的一层直径最小，设置在位移机构直径最小的托盘上，中间一层直径居中，设置在位移机构直径居中的托盘上，该存储单元包括：外壳、内壳、存储架；该外壳和内壳均设置为圆筒状，内壳嵌套在外壳内，内壳外周侧与下端面与外壳内壁均呈抵接状态，该内壳上端设置有环形凸台，该环形凸台内侧壁沿上端向下开设有环形卡槽，该存储架为设置有上盖的圆管，并通过上盖卡在内壳上端环形凸台内侧壁开设的环形卡槽内，悬置于内壳的空腔内，该存储架上设置有多个存储部，该存储部一端设置在存储架外周侧，另一端朝向存储架轴心延伸设置，所述外壳沿外周侧向内开设有多个长条形通孔一，该多个长条形通孔一等距间隔轴向开设在外壳侧壁上，外壳沿下端面向上开设有多个三角形通孔一，该多个三角形通孔一以外壳轴心为基点呈圆形阵列设置，所述内壳对应外壳，沿外周侧向内开设有多个长条形通孔二，该多个长条形通孔二等距间隔轴向开设在内壳侧壁上，沿下端面向上开设有多个三角形通孔二，该多个三角形通孔二以内壳轴心为基点呈圆形阵列设置；
所述存取装置包括：支撑环、伸缩管，该支撑环对应罐体上端面开设的圆形通孔设置有三个，分别设置在三个圆形通孔上端口，其内壁设置有多条螺旋状凹槽，伸缩管嵌套在支撑环内，其外周侧对应支撑环内壁上设置的多条螺旋状凹槽，设置有多条螺旋状凸起，该多条螺旋状凸起与多条螺旋状凹槽呈相互咬合状态设置。
进一步地，所述位移机构上设置的三个托盘上端面，对应多个存储单元均开设有多个圆形凹槽，该圆形凹槽直径均略大于对应的存储单元下端直径。
进一步地，所述外壳与内壳在初始阶段，对应的长条形通孔一和长条形通孔二呈连通状态，对应的三角形通孔一和三角形通孔二呈连通状态，此时，内壳的空腔与外部空间为连通状态，在内壳旋转后，对应的长条形通孔一和长条形通孔二呈错位状态，对应的三角形通孔一和三角形通孔二呈错位状态，此时，内壳的空腔与外部空间隔离，形成一个独立的空腔。
进一步地，所述存储架同轴设置有多个圆形隔板，该多个圆形隔板分多层等距间隔设置，该圆形隔板直径略小于环形凸台内腔直径设置。
进一步地，所述存储架直径大小对应存储单元直径设置，相对直径大的存储架设置在相对直径大的存储单元内，存储部直径大小对应存储架直径设置，相对直径大的存储部设置在相对直径大的存储架内，该多个存储部通过多个圆形隔板隔离，分层设置在存储架上。
进一步地，所述存储部为一端设置有活动门的圆形空腔，以存储架轴心为基点呈圆形阵列设置在存储架上。
进一步地，所述环形凸台上部沿外周侧向内开设有多个弧形凹槽。
进一步地，所述伸缩管下端口对应内壳上端的环形凸台设置有环形槽口，该环形槽口侧壁上对应凸台上部外周侧开设的多个三角形凹槽设置有多个凸起，该凸起一端设置有弹簧埋设在环形槽口侧壁内，另一端凸出于环形槽口侧壁设置。
进一步地，所述伸缩管呈顺时针旋转时，沿罐体上端开设的圆形通孔进入罐体内，与移动至圆形通孔正下方的存储单元的内壳上端环形凸台相接触，伸缩管下端口的环形槽口与内壳上端环形凸台相咬合，同时，环形槽口侧壁上的多个凸起卡在环形凸台上部外周侧设置的多个三角形凹槽内。
有益效果
1、在本技术方案中，样本，并与存取装置相互配合，在尽量避免对其他生物样本造成影响的情况下，完成单个生物样本或少量生物样本的自动化存取。
2、在本技术方案中，所述位移机构的动力单元及提升机构均设置在罐体上端，来完成生物样本的移动，机械部件无需设置在罐体内，避免了机械部件因低温受损。
3、在本技术方案中，所述位移机构上设置的三个托盘上端面，对应多个存储单元均开设有多个圆形凹槽，该圆形凹槽直径均略大于对应的存储单元下端直径；该多个存储单元分别设置在对应的圆形凹槽内，实现定位，同时增加存储单元移动时的稳定性。
4、在本技术方案中，所述内壳嵌套在外壳内，以及内壳与外壳相互对应开设的多个长条形通孔一、多个长条形通孔二、多个三角形通孔一和多个三角形通孔二，实现了存储单元在存储生物样本时，存储单元内腔与罐体内腔保持连通，在存取生物样本时，存储单元内腔与罐体内腔呈隔离状态。
5、在本技术方案中，所述存储架向上提升进行生物样本的存取时，该圆形隔板会卡在内壳上端口，对存储单元内腔与外部空间形成隔离，避免其他生物样本受到影响。
6、在本技术方案中，多个存储部通过多个圆形隔板隔离，分层设置在存储架上；直径大的存储部放置个体大的生物样本，直径小的存储部放置个体小的生物样本，实现罐体空间利用的最大化。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明中，罐体一侧切除后的结构示意图。
图3为本发明中，位移机构结构示意图。
图4为本发明中，罐体上端移开后的结构示意图。
图5为本发明中，存储单元整体结构示意图。
图6为本发明中，存储单元分解图。
图7为本发明中，存储单元的外壳和内壳分解图。
图8为本发明中，存储单元的内壳结构示意图。
图9为本发明中，存储单元的存储架结构示意图。
图10为本发明中，存取装置结构示意图。
图11为本发明中，罐体上端局部细节及一个存储单元结构示意图。
图12为本发明中，存取装置与存储单元常态示意图。
图13为本发明中，存取装置运行时的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作出类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，本发明提供的一种生物样本低温存储罐，包括：罐体1、位移机构2、存储单元3、存取装置4、提升机构5；所述罐体1为圆形腔体，该圆形腔体上端开设有三个用于生物样本存取的圆形通孔11，该圆形通孔11上端设置有密封盖12，该位移机构2由伺服电机21、传动轴22及托盘23构成，该伺服电机21设置在罐体1上端面轴心一侧，传动轴22与罐体1同轴设置，其上端通过齿轮与伺服电机21连接，下端穿过罐体1上端壁向下垂直延伸悬置于罐体1内，托盘23与传动轴22同轴设置在传动轴22下端，存储单元3设置有多个，分别放置在罐体1内的托盘23上，存取装置4设置有三个，分别对应罐体1上端开设的三个圆形通孔11设置，提升机构5为三轴悬臂式机械手，设置在罐体1上端面，靠近存取装置4设置；该位移机构2的伺服电机21及提升机构5均设置在罐体1上端，来完成生物样本的移动，机械部件无需设置在罐体1内，避免了机械部件因低温受损；
如图1、图2所示，所述罐体1上端开设的三个圆形通孔11呈间隔排列设置在罐体1上端的一条半径线上，该三个圆形通孔11为不同直径的圆形通孔，其靠近罐体1外周侧的圆形通孔11直径最大，靠近罐体1轴心的圆形通孔11直径最小，位于中间的圆形通孔11直径小于靠近罐体1外周侧的圆形通孔11直径，大于靠近罐体1轴心的圆形通孔11直径；
如图3所示，所述位移机构2传动轴22上设置的托盘23有三个，该三个托盘23按直径大小不同分层设置在传动轴22上，其下层的托盘23直径最大，上层托盘23直径最小，中间托盘23直径居中，该三个托盘23沿上端面至下端面均开设有多个通孔；
如图4、图5、图6、图8所示，所述多个存储单元3以罐体1轴心为基点分内外三层呈环形阵列设置在罐体1内，其靠近罐体1内壁的一层直径最大，设置在位移机构2直径最大的托盘23上，靠近罐体1轴心的一层直径最小，设置在位移机构2直径最小的托盘23上，中间一层直径居中，设置在位移机构2直径居中的托盘23上，该存储单元3包括：外壳31、内壳32、存储架33；该外壳31和内壳32均设置为圆筒状，内壳32嵌套在外壳31内，内壳32外周侧与下端面与外壳31内壁呈抵接状态，该内壳32上端设置有环形凸台321，该环形凸台321内侧壁沿上端向下开设有环形卡槽322，该存储架33为设置有上盖的圆管，并通过上盖卡在内壳32上端环形凸台321内侧壁开设的环形卡槽322内，悬置于内壳32的空腔内，该存储架33上设置有多个存储部331，该存储部331一端设置在存储架33外周侧，另一端朝向存储架33轴心延伸设置，所述外壳31沿外周侧向内开设有多个长条形通孔一311，该多个长条形通孔一311等距间隔轴向开设在外壳31侧壁上，外壳31沿下端面向上开设有多个三角形通孔一312，该多个三角形通孔一312以外壳31轴心为基点呈圆形阵列设置，所述内壳32对应外壳31，沿外周侧向内开设有多个长条形通孔二323，该多个长条形通孔二323等距间隔轴向开设在内壳32侧壁上，沿下端面向上开设有多个三角形通孔二324，该多个三角形通孔二324以内壳32轴心为基点呈圆形阵列设置；
如图2、图10所示，所述存取装置4包括：支撑环41、伸缩管42，该支撑环41对应罐体1上端面开设的圆形通孔11设置有三个，分别设置在三个圆形通孔11上端口，其内壁设置有多条螺旋状凹槽411，伸缩管42嵌套在支撑环41内，其外周侧对应支撑环41内壁上设置的多条螺旋状凹槽411，设置有多条螺旋状凸起421，该多条螺旋状凸起421与多条螺旋状凹槽411呈相互咬合状态设置。
进一步地，为了便于存储单元3定位，以及增加存储单元3在罐1体内移动时的稳定性，如图3所示，所述位移机构2上设置的三个托盘23上端面，对应多个存储单元3均开设有多个圆形凹槽231，该圆形凹槽231直径均略大于对应的存储单元3下端直径；该多个存储单元3分别设置在对应的圆形凹槽231内，实现定位，同时增加存储单元3移动时的稳定性。
进一步地，为了实现存储单元3在存储生物样本时，其内腔与罐体1内腔保持连通，在存取生物样本时，其内腔与罐体1内腔呈隔离状态，如图7所示，所述外壳31与内壳32在初始阶段，对应的长条形通孔一311和长条形通孔二323呈连通状态，对应的三角形通孔一312和三角形通孔二324呈连通状态，此时，内壳32的空腔与罐体1内腔为连通状态，在内壳32旋转后，对应的长条形通孔一311和长条形通孔二323呈错位状态，对应的三角形通孔一312和三角形通孔二324呈错位状态，此时，内壳32的空腔与罐体1内腔隔离，形成一个独立的空腔。
进一步地，为了避免单个或少量生物样本存取时，不对其他生物样本产生影响，如图5、图9所示，所述存储架33同轴设置有多个圆形隔板332，该多个圆形隔板332分多层等距间隔设置，该圆形隔板332直径略小于环形凸台321内腔直径设置；在存储架33向上提升进行生物样本的存取时，该圆形隔板332会卡在环形凸台321上端口，对存储单元3内腔与外部空间形成隔离，避免其他生物样本受到影响。
进一步地，为了存储不同个体的生物样本，所述存储架33直径大小对应存储单元3直径设置，相对直径大的存储架33设置在相对直径大的存储单元3内，存储部331直径大小对应存储架33直径设置，相对直径大的存储部331设置在相对直径大的存储架33内，该多个存储部331通过多个圆形隔板332隔离，分层设置在存储架33上；直径大的存储部331放置个体大的生物样本，直径小的存储部331放置个体小的生物样本，实现罐体1空间利用的最大化。
进一步地，为了便于生物样本的存取，以及尽可能的降低对其他样本的影响，如图9所示，所述存储部331为一端设置有活动门3311的圆形空腔，以存储架33轴心为基点呈圆形阵列设置在存储架33上。
进一步地，为了实现内壳32的旋转移动，如图8所示，所述环形凸台321上部沿外周侧向内开设有多个弧形凹槽3211。
进一步地，为了提升伸缩管42与内壳32接触时的密封性，并在接触时带动内壳32实现旋转，如图8、图10、图11所示，所述伸缩管42下端口对应内壳32上端的环形凸台321设置有环形槽口422，该环形槽口422侧壁上对应环形凸台321上部外周侧开设的多个弧形凹槽3211设置有多个凸起4221，该凸起4221一端设置有弹簧埋设在环形槽口422侧壁内，另一端凸出于环形槽口422侧壁设置；在伸缩管42与内壳32接触时，该伸缩管42下端口的环形槽口422会与内壳32上端的环形凸台321相咬合，实现伸缩管42与内壳32的连接和密封，该环形槽口422侧壁上设置的多个凸起4221会卡在环形凸台321上部外周侧开设的多个弧形凹槽3211内，带动内壳32实现旋转。
进一步地，如图12、图13所示，所述伸缩管42呈顺时针旋转时，沿罐体1上端开设的圆形通孔11进入罐体1内，与移动至圆形通孔11正下方的存储单元3的内壳32上端环形凸台321相接触，伸缩管42下端口的环形槽口422与内壳32上端环形凸台321相咬合，同时，环形槽口422侧壁上的多个凸起4221卡在环形凸台321上部外周侧设置的多个弧形凹槽3211内，带动内壳32实现旋转，该伸缩管42呈逆时针旋转时，带动内壳32旋转复位，同时，伸缩管42回缩，环形槽口422侧壁上的多个凸起4221与环形凸台321上部外周侧设置的多个弧形凹槽3211脱离。
本发明工作原理：
大量不同个体的生物样本分别存储在不同直径的存储部331，并通过存储架33放置在对应的内壳32内，在进行生物样本存取时，通过位移机构2把对应的存储单元3移动至罐体1上端开设的圆形通孔11下方，伸缩管42呈顺时针旋转，沿罐体1上端开设的圆形通孔11进入罐体1内，与移动至圆形通孔11正下方的内壳32上端环形凸台321相接触，伸缩管42下端口的环形槽口422与内壳32上端环形凸台321相咬合，同时，环形槽口422侧壁上的多个凸起4221卡在环形凸台321上部外周侧设置的多个弧形凹槽3211内，带动内壳32实现旋转，旋转后的内壳32空腔与罐体1内腔隔离，形成一个独立的空腔，密封盖12打开，提升机构5抓取存储架33向上提升至所需位置，打开活动门存取生物样本，生物样本存取后，提升机构5向下运行，放开存储架33，密封盖12关闭，伸缩管42呈逆时针方向旋转，带动内壳32旋转复位，同时伸缩管42回缩，与内壳32脱离，完成生物样本的存取。

Claims (9)

1.一种生物样本低温存储罐，包括：罐体、位移机构、存储单元、存取装置、提升机构；所述罐体为圆形腔体，该圆形腔体上端开设有三个用于生物样本存取的圆形通孔，该圆形通孔上端设置有密封盖，该位移机构由伺服电机、传动轴及托盘构成，该伺服电机设置在罐体上端面轴心一侧，传动轴与罐体同轴设置，其上端与伺服电机连接，下端穿过罐体上端壁向下垂直延伸悬置于罐体内，托盘与传动轴同轴设置在传动轴下端，存储单元设置有多个，分别放置在罐体内的托盘上，存取装置设置有三个，分别对应罐体上端开设的三个圆形通孔设置，提升机构为三轴悬臂式机械手，设置在罐体上端面，靠近存取装置设置；
其特征在于：所述罐体上端开设的三个圆形通孔呈间隔排列设置在罐体上端的一条半径线上，该三个圆形通孔为不同直径的圆形通孔，其靠近罐体外周侧的圆形通孔直径最大，靠近罐体轴心的圆形通孔直径最小，位于中间的圆形通孔直径小于靠近罐体外周侧的圆形通孔直径，大于靠近罐体轴心的圆形通孔直径；
所述位移机构传动轴上设置的托盘有三个，该三个托盘按直径大小不同分层设置在传动轴上，其下层的托盘直径最大，上层托盘直径最小，中间托盘直径居中，该三个托盘沿上端面至下端面均开设有多个通孔；
所述多个存储单元以罐体轴心为基点分内外三层呈环形阵列设置在罐体内，其靠近罐体内壁的一层直径最大，设置在位移机构直径最大的托盘上，靠近罐体轴心的一层直径最小，设置在位移机构直径最小的托盘上，中间一层直径居中，设置在位移机构直径居中的托盘上，该存储单元包括：外壳、内壳、存储架；该外壳和内壳均设置为圆筒状，内壳嵌套在外壳内，内壳外周侧与下端面与外壳内壁均呈抵接状态，该内壳上端设置有环形凸台，该环形凸台内侧壁沿上端向下开设有环形卡槽，该存储架为设置有上盖的圆管，并通过上盖卡在内壳上端环形凸台内侧壁开设的环形卡槽内，悬置于内壳的空腔内，该存储架上设置有多个存储部，该存储部一端设置在存储架外周侧，另一端朝向存储架轴心延伸设置，所述外壳沿外周侧向内开设有多个长条形通孔一，该多个长条形通孔一等距间隔轴向开设在外壳侧壁上，外壳沿下端面向上开设有多个三角形通孔一，该多个三角形通孔一以外壳轴心为基点呈圆形阵列设置，所述内壳对应外壳，沿外周侧向内开设有多个长条形通孔二，该多个长条形通孔二等距间隔轴向开设在内壳侧壁上，沿下端面向上开设有多个三角形通孔二，该多个三角形通孔二以内壳轴心为基点呈圆形阵列设置；
所述存取装置包括：支撑环、伸缩管，该支撑环对应罐体上端面开设的圆形通孔设置有三个，分别设置在三个圆形通孔上端口，其内壁设置有多条螺旋状凹槽，伸缩管嵌套在支撑环内，其外周侧对应支撑环内壁上设置的多条螺旋状凹槽，设置有多条螺旋状凸起，该多条螺旋状凸起与多条螺旋状凹槽呈相互咬合状态设置。
2.根据权利要求1所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述位移机构上设置的三个托盘上端面，对应多个存储单元均开设有多个圆形凹槽，该圆形凹槽直径均略大于对应的存储单元下端直径。
3.根据权利要求2所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述外壳与内壳在初始阶段，对应的长条形通孔一和长条形通孔二呈连通状态，对应的三角形通孔一和三角形通孔二呈连通状态，此时，内壳的空腔与外部空间为连通状态，在内壳旋转后，对应的长条形通孔一和长条形通孔二呈错位状态，对应的三角形通孔一和三角形通孔二呈错位状态，此时，内壳的空腔与外部空间隔离，形成一个独立的空腔。
4.根据权利要求3所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述存储架同轴设置有多个圆形隔板，该多个圆形隔板分多层等距间隔设置，该圆形隔板直径略小于环形凸台内腔直径设置。
5.根据权利要求4所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述存储架直径大小对应存储单元直径设置，相对直径大的存储架设置在相对直径大的存储单元内，存储部直径大小对应存储架直径设置，相对直径大的存储部设置在相对直径大的存储架内，该多个存储部通过多个圆形隔板隔离，分层设置在存储架上。
6.根据权利要求5所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述存储部为一端设置有活动门的圆形空腔，以存储架轴心为基点呈圆形阵列设置在存储架上。
7.根据权利要求6所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述环形凸台上部沿外周侧向内开设有多个弧形凹槽。
8.根据权利要求7所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述伸缩管下端口对应内壳上端的环形凸台设置有环形槽口，该环形槽口侧壁上对应凸台上部外周侧开设的多个三角形凹槽设置有多个凸起，该凸起一端设置有弹簧埋设在环形槽口侧壁内，另一端凸出于环形槽口侧壁设置。
9.根据权利要求8所述的一种生物样本低温存储罐，其特征在于：所述伸缩管呈顺时针旋转时，沿罐体上端开设的圆形通孔进入罐体内，与移动至圆形通孔正下方的存储单元的内壳上端环形凸台相接触，伸缩管下端口的环形槽口与内壳上端环形凸台相咬合，同时，环形槽口侧壁上的多个凸起卡在环形凸台上部外周侧设置的多个三角形凹槽内。
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