CN111023660A - 一种高效菌种保藏智能冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效菌种保藏智能冰箱，涉及制冷技术领域领域，包括小格式存储结构和中央控制系统。本发明只需输入信息，所述智能冰箱就可以自动搜索出所需样品的位置并送出，为实验员省去了记位置、找编号的麻烦，也防止了样品被人移动而难以寻找的情况出现。实验员不必把手直接伸入冰箱，减少电能损耗，减小了生物实验室冻伤事故发生的风险。所述智能冰箱根据实验员输入的样品保质期数据对冰箱内的样品进行自动管理，如果样品放置时间过长，超过了保质期，将通过物联网技术由智能冰箱向电脑或手机发送信息提醒实验员，避免在样品时间管理方面出现问题而造成实验失败。这对于生物实验室的效率提高有很大裨益。

Description

一种高效菌种保藏智能冰箱

技术领域

本发明属于制冷技术领域，涉及生物、电子信息及机械动力技术在制冷领域的应用，采用了高新的物联网与人工智能技术，尤其是涉及一种高效菌种保藏智能冰箱。

背景技术

在目前生物实验室的超低温冰箱使用方面，存在以下问题：一是冰箱内样品多，摆放不够整齐统一，且样品位置可能会在其他实验员摆放时被移动，造成取用样品时的不便利；二是超低温冰箱在开门时为维持温度需要耗费更多的电能，在取用时若冰箱门长时间开启，会造成巨大的电能损耗；三是实验员若操作不当，易被冰箱低温冻伤；四是传统冰箱对久置样品的管理效率低，在浪费存储空间的同时，使用久置样品也会加大实验失败的风险(例如：假设一瓶培养基规定的保质期是一年，在冰箱里有一瓶放了七年的培养基。实验员在取用时，错误的拿出了七年的培养基使用，可能会导致上面涂布的菌落无法正常生长，造成实验失败)。

已有一些专利针对这些问题进行了冰箱的改进，但仍存在缺陷。

已有广州国盛医学科技有限公司发明专利CN206540357U，该防冻伤自动取物超低温冰箱做到了避免箱门大面积打开，节约电能，且可以在冰箱外用电机沿轨道控制取物，防止冻伤。但没有让冰箱自动管理存储与搜索取出样品的功能，未实现实验室样品管理及取用效率的提高。

已有华北理工大学发明专利CN108709360A，基于大数据的可自动取物的智能电冰箱可以实现对信息的存储(通过二维码)，自动取物，有效节能，防止冻伤，且提高了效率。然而并不具备自动储物功能。

已有青岛海尔股份有限公司发明专利CN102645076A，其中的冰箱自动取物装置可以实现不开冰箱自动取物，节约能源，防止冻伤。但此专利不可储存信息，不具备下达指令让冰箱自动管理存储与搜索取出样品的功能，冰箱内的产品必须按特定顺序排列好才可按所需顺序取出,不利于实验室样品管理及取用效率的提高。

因此本发明希望通过智能技术革新与创新型改造，规避上述传统超低温冰箱使用中存在的问题，在提高生物实验室的效率的同时降低实验室的安全风险。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明加入物联网系统，使得冰箱控制系统可以实时管理记录冰箱内生物样品的保藏情况，并与电脑连接，在方便实验员录入样本的相关信息资料的同时，与对应样品精准关联，避免发生混淆。在实现物联网技术智能管理的基础上，引入小方格式存放空间与导轨滚轮传输系统，使冰箱可以自动存放、管理和送出样品。采用小方格式存储空间的划分方法既确保了冰箱内部空间得到最大化利用，同时也使得不同大小尺寸的实验仪器都可以被存放进冰箱。而且，根据实验需要，实验员还可将需要同时使用的几种样本放在同一小格中，更加方便了实验时的取用。

为实现上述目的，本发明提供了一种高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，包括小格式存储结构和中央控制系统。

进一步地，所述小格式存储结构包括了冰箱内部的存储小格，滑轨滚轮，入口和出口。

进一步地，每个所述存储小格的规格为10cm*10cm*10cm，可放置的器皿包括1.5ml的离心管7-8个，培养皿2-3个。

进一步地，所述的中央控制系统包括存储小格控制系统，滑轨滚轮控制系统，照明系统，温度控制系统，信息出入与反馈系统，外端口连接系统和管理员系统。

进一步地，所述存储小格控制系统包含用于侦测小方格的存储状态的小方格重量感应器。

进一步地，所述外端口连接系统的连接方式包括有线连接与无线连接两种，所述无线连接包括蓝牙和wifi。

进一步地，所述温度控制系统包括制冷剂，温度传感器，智能温度反馈系统，智能温度调节系统和手动温度调节系统。

进一步地，所述管理员系统在冰箱出现故障时自动开启，在冰箱未出现故障时可手动开启；所述管理员系统开启时冰箱门可自由打开，所述存储小格控制系统、所述滑轨滚轮的控制系统、所述信息出入与反馈系统、所述外端连接系统停用，用户需要手动存放、取用样品。

进一步地，所述照明系统包括自动照明调控系统和LED灯，所述LED灯包括出入口处LED灯和冰箱内LED灯，所述自动照明系统在所述出口、所述入口打开时打开出所述入口处LED灯，所述照明系统在冰箱门开启时打开所述冰箱内LED灯。

进一步地，所述信息出入与反馈系统包括输入系统、存储系统、查找系统、输出系统、信息反馈系统和备份系统，所述输入系统包括触摸式手写输入区，所述存储系统用于接收用户存放样品时输入的信息，所述查找系统用于用户取用样品，所述输出系统用于将指令传递给所述存储小格控制系统和所述滑轨滚轮控制系统，所述信息反馈系统用于向外接设备反馈冰箱温度及样品情况，所述备份系统用于将信息备份到外接设备或统筹编写到移动电子设备中的相关app中。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

1、只需输入信息，本发明中的智能冰箱就可以自动搜索出所需样品的位置并送出，为实验员省去了记位置、找编号的麻烦，也防止了样品被人移动而难以寻找的情况出现。这对于生物实验室的效率提高有很大裨益。

2、超低温冰箱在正常工作时不需要通过开关冰箱门来取用样品，减少电能损耗。

3、实验员不必把手直接伸入冰箱，故不管实验员手上是否沾水，都不会发生低温冻伤，减小了生物实验室冻伤事故发生的风险。

4、智能冰箱根据实验员输入的样品保质期数据对冰箱里的样品进行自动管理。如果样品放置时间过长，超过了保质期，将通过物联网技术由智能冰箱向电脑或手机发送信息提醒实验员，避免在样品时间管理方面出现问题而造成实验失败。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。提供这些说明的目的仅在于帮助解释本发明，不应当用来限制本发明的权利要求的范围。

附图说明

图1是是本发明整体外观及主要部件(除导轨滚轮、小方格外)设计示意图；

图2是本发明内部部分导轨的设计示意图(注：非入口、出口处用虚线表示每层小方格下边位置，图中仅画出了最外层的，未画出小格之间的)；

图3是本发明小方格及导轨俯视剖面图；

图4是本发明具体使用的流程图。

其中，1-触摸式手写输入区，2-冰箱门把手，3-中央控制系统，4-外接端口，5-入口，61-出入口处LED灯，62-冰箱内LED灯，7-出口，8-导轨，9-小方格，10-无格子处，11-入口处按钮，12-出口处按钮。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何形式限制发明的范围。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明提供一种高效菌种保藏智能冰箱，主要是在实验室常见超低温冰箱的基础上就两方面进行了改进。一是加入物联网系统，使得冰箱控制系统可以实时管理记录冰箱内生物样品的保藏情况，并与电脑连接，在方便实验员录入样本的相关信息资料的同时，与对应样品精准关联，避免发生混淆。二是在实现物联网技术智能管理的基础上，引入小方格式存放空间与导轨滚轮传输系统，使冰箱可以自动存放、管理和送出样品。采用小方格式存储空间的划分方法既确保了冰箱内部空间得到最大化利用，同时也使得不同大小尺寸的实验仪器都可以被存进冰箱。而且，根据实验需要，实验员还可将需要同时使用的几种样本放在同一小格中，更加方便实验时取用。

如图4所示的流程，当实验员需要存放样品时，按下入口处按钮，入口处小门打开，小方格弹出，将样品放入；当小方格被关闭，智能系统自动感应有样品需摆放，触摸式手写输入区被激活，此时，实验员输入与该样品相关的实验信息(在冰箱上手写输入区或外接移动端设备输入信息均可)；在冰箱手写输入区(或外接移动端界面) 中点击确认按钮，保存信息；再点击一次冰箱入口上方按钮，在中央控制系统的控制下，小方格通过导轨滚轮被移动到合适的位置存放。取用样品时，点击出口处按钮，实验员在冰箱手写输入区中输入与样品相关的简要信息(如名称、编号等)；点击确认，冰箱中央控制系统据此搜索样品，并通过导轨滚轮将装有所需样品的小方格送到出口处；出口处小门打开，小方格弹出，实验员取走所需样品后，向内推入小方格；出口处小门关闭，冰箱退出取物模式。

为防止冰箱发生故障造成实验数据的损失与混乱，中央控制系统将设置管理员模式。实验室管理员可获得智能冰箱中存储的信息及数据备份，在智能信息系统发生故障时仍可手动打开冰箱门(同传统超低温冰箱)，搜寻样品，进行实验，不会影响实验进程。

实施例一

在取用样品时。使用普通冰箱，实验员需打开冰箱门，寻找并取用样品花费时间约一分钟。超低温冰箱工作时功率约3000W，待机时功率约为零。设每天开关冰箱20 次。这20分钟外界与冰箱内部连通，冰箱为维持温度恒定需持续工作，消耗1度电。而使用本发明高效菌种保藏智能冰箱时，由于冰箱门没有被大幅度打开，冰箱内温度几乎不变，这20分钟，冰箱处于待机状态，几乎不耗电(冰箱内中央控制系统耗电远小于冰箱压缩机工作时耗电，可忽略)。故可知使用本发明，每天至少可节约一度电，则一年至少可节约365度电，每年可为实验室节约大约183元电费。

实施例二

假设有一瓶编号002的酵母需要存放。如图4所示的流程所示，实验员首先按下入口处按钮，中央控制系统中的滑轨滚轮控制系统接到指令将一个空的小方格通过导轨滚轮运送到入口处。入口处小门打开，小方格弹出。实验员放入装有酵母的小瓶，将小方格推入冰箱。入口处小门自动关闭。冰箱门左上角处的触摸式手写输入区被激活，实验员输入信息(可在手写输入区输入，也可在相连接电脑上输入)(酵母；编号 002；1.5ml离心管装；一瓶；2019年7月26日配置；酵母是一种单细胞真菌，并非系统演化分类的单元。一种肉眼看不见的微小单细胞微生物，能将糖发酵成酒精和二氧化碳，分布于整个自然界，是一种典型的异养兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下都能够存活，是一种天然发酵剂。目前已知有1000多种酵母，根据酵母菌产生孢子 (子囊孢子和担孢子)的能力，可将酵母分成三类:形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌，不形成孢子但主要通过出芽生殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫"假酵母"(类酵母)。酵母菌在自然界分布广泛，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境)，为便于管理，输入信息统一化，必备信息包括名称、编号、数量、配置时间，关于该样品的其他具体介绍可在其他一项内酌情输入。如果在一个小格中存放多瓶样品，输入信息时点击“添加”按钮，按照统一格式逐项输入。输入完毕后，实验员在触摸式手写输入区中点击确认，信息被存储在了冰箱的信息出入与反馈系统中，并可以备份到与冰箱相连接的电脑或其他电子设备上(包括移动电子设备)。然后，实验员再一次点击冰箱入口处按钮。滑轨滚轮的控制系统开始运作，装有编号002酵母小瓶的小方格通过滑轨滚轮被运送到冰箱内相应的位置存放。第二天，实验员需要取用编号002酵母。他首先点击出口处按钮，冰箱手写输入区被激活，实验员输入“002，酵母”(可输入任意相关信息，然后查找给出的列表及相关完整信息，再选择)，点击确认。冰箱信息出入与反馈系统开始查找，将查找结果反馈给滑轨滚轮控制系统。滑轨滚轮控制系统控制滑轨滚轮将装有编号002酵母小瓶运送到出口处，出口处小门打开，装有编号002酵母小瓶的小方格弹出。实验员取出小瓶，推入空的小方格，出口处小门自动关闭，冰箱中央控制系统中的存储小格控制系统获知存放002号酵母小瓶小方格为空，自动传递给信息出入与反馈系统，记录002号酵母小瓶已被取出。冰箱恢复一般状态(无指令状态)，手写输入区呈锁定待机状态。

实施例三

当编号002的酵母小瓶被取出后，在数据库中该小方格中样品数据被转存到已取出一栏。当实验员再次存入该瓶酵母时，他在触摸式手写输入区(或外接电脑中)输入信息“编号002酵母”，信息出入与反馈系统匹配出相应已取出栏中的对应项，在输入区中跳出，可点此选项直接添加，并可再增加输入其他信息，如“已于7月27日取过第一次样本”。

实施例四

当一个小方格内所有样品全部被取出，冰箱中央控制系统中的存储小格控制系统感应到小方格内储物的重量归零，自动传递给信息出入与反馈系统，记录该方格内所有样品已取出。若小方格内样品未完全取出，只取了部分，则存储小格控制系统感应到小方格内储物的重量变轻，则冰箱手写输入区被激活，用户自行输入取出样品简要信息(如编号、名称等，与实施例二中所述的取用样品时的输入方法相同)，点击确认后均存入已取出栏。

实施例五

滑轨滚轮的具体运作说明：如图3所示，每一层由若干圈小方格构成。每层留出一个小方格的空间。每圈小方格由导轨滚轮相互连接(未在图示中画出)，可沿该圈滑轨滑动且在每层下导轨(图2中双线画出)中心节点处与竖直导轨相连接(未画出)。

假设最外圈某一小方格要被送出，则把该小方格移动至任一最近的节点上方，里面几圈在此与中心点相连的导轨上方都转到无小方格处。则外圈该小格先沿竖直轨道移动到下方格下方导轨节点处，再沿与中心点相连导轨移动到中心点处，再沿着中心点处竖直导轨移动到冰箱底部，再沿着冰箱底部斜导轨移动到出口处。出口处小门感应到该小方格，自动弹开。小方格弹出，实验员可从中取物。

实施例六

要将信息输入冰箱，有两种方式。分别是从冰箱触摸式手写输入区输入和从外接设备上输入。前一种输入方式已在实施例二中写明，此例中不做详述。外接设备包括电脑、手机，ipad等电子设备。使用这些设备输入前首先要在电子设备上安装相关输入存储使用的app，并且通过数据线或蓝牙将设备与冰箱相连接，便可在电子设备上远程输入样品信息，更为便捷。同时，在外接电子设备上输入信息或虽然通过冰箱触摸式手写输入区输入但外接有电子设备，则在外接电子设备的app中可选择将输入冰箱的信息备份到该电子设备上。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，包括小格式存储结构和中央控制系统。

2.如权利要求1所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述小格式存储结构包括了冰箱内部的存储小格，滑轨滚轮，入口和出口。

3.如权利要求2所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，每个所述存储小格的规格为10cm*10cm*10cm，可放置的器皿包括1.5ml的离心管7-8个，培养皿2-3个。

4.如权利要求1所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述的中央控制系统包括存储小格控制系统，滑轨滚轮控制系统，照明系统，温度控制系统，信息出入与反馈系统，外端口连接系统和管理员系统。

5.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述存储小格控制系统包含用于侦测小方格的存储状态的小方格重量感应器。

6.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述外端口连接系统的连接方式包括有线连接与无线连接两种，所述无线连接包括蓝牙和wifi。

7.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述温度控制系统包括制冷剂，温度传感器，智能温度反馈系统，智能温度调节系统和手动温度调节系统。

8.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述管理员系统在冰箱出现故障时自动开启，在冰箱未出现故障时可手动开启；所述管理员系统开启时冰箱门可自由打开，所述存储小格控制系统、所述滑轨滚轮的控制系统、所述信息出入与反馈系统、所述外端连接系统停用，用户需要手动存放、取用样品。

9.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述照明系统包括自动照明调控系统和LED灯，所述LED灯包括出入口处LED灯和冰箱内LED灯，所述自动照明系统在所述出口、所述入口打开时打开出所述入口处LED灯，所述照明系统在冰箱门开启时打开所述冰箱内LED灯。

10.如权利要求4所述的高效菌种保藏智能冰箱，其特征在于，所述信息出入与反馈系统包括输入系统、存储系统、查找系统、输出系统、信息反馈系统和备份系统，所述输入系统包括触摸式手写输入区，所述存储系统用于接收用户存放样品时输入的信息，所述查找系统用于用户取用样品，所述输出系统用于将指令传递给所述存储小格控制系统和所述滑轨滚轮控制系统，所述信息反馈系统用于向外接设备反馈冰箱温度及样品情况，所述备份系统用于将信息备份到外接设备或统筹编写到移动电子设备中的相关app中。

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