CN111637675B - 一种样本低温自动储存设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种样本低温自动储存设备及方法，设备包括：样本收集模块、低温储存模块、样本架以及控制系统；样本收集模块用于收集自动化检验流水线上需要进入低温储存模块内的样本，以及，将低温储存模块内的样本加载至自动化检验流水线上；低温储存模块设置在样本收集模块的一端，低温存储模块用于为样本提供低温稳定的储存环境，并根据控制系统的指令调运样本架；样本架用于储存及运送样本；控制系统分别电性连接于样本收集模块、低温储存模块以及样本架；达到自动化的样本收集、转运，并将样本进行低温存储，以及样本的自动丢弃以及人工大批量丢弃的目的。

Description

一种样本低温自动储存设备及方法

技术领域

本发明涉及一种医院检验科自动化设备，更具体地说，它涉及一种样本低温自动储存设备及方法。

背景技术

所谓“样本”即医院从患者处收集的用于进行医学测试检验的生物材料，一般对样本进行相关医学检测后，检测结果需要医生评估确认或者仪器测试时间较长，此时的样本需要在低温设备中进行储存，以防止样本的腐败失效。

样本低温自动存储系统是用于医院检验科自动化检测流水线的后处理中，完成相关医学测试的样本自动进入低温自动储存系统内，进行储存，当达到设定储存时间后，低温存储设备可以自动丢弃过期样本。

现有低温储存设备可分为两种类型：一为人工取放的样本低温存储设备，人工取放样本储存样本存在效率低，并且在样本复测时，易发生识别样本错误，导致样本测试时效性降低，因此出现了自动低温储存设备。

二为自动检测流水线上应用的自动低温储存装置，此类自动低温存储装置中通常分为两种结构形式，一是装置中设计有多个用于取放样本的机械手，或者多自由度的机械臂，此种结构的结构复杂，但空间利用率高储存样本数量较大，另一种结构就是储存装置内未设计取放机械手，但内部样本存储位置为联动状态，当要取某一个样本时，低温存储设备内的样本均需要跟随移动，增加样本损坏及定位错误的风险，当机构出现故障时，维修维护复杂，增加维护时间。

因此，现有技术还有待改进与发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种样本低温自动储存设备及方法，通过连接检验室自动化检验流水线，实现自动化的样本收集、转运，并将样本进行低温存储，并实现样本的自动丢弃以及人工大批量丢弃。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种样本低温自动储存设备，其中，包括样本收集模块、低温储存模块、样本架以及控制系统；

所述样本收集模块用于收集自动化检验流水线上需要进入所述低温储存模块内的样本，以及，将所述低温储存模块内的样本加载至自动化检验流水线上；

所述低温储存模块设置在所述样本收集模块的一端，所述低温存储模块用于为样本提供低温稳定的储存环境，并根据所述控制系统的指令调运所述样本架；

所述样本架用于储存及运送样本；

所述控制系统分别电性连接于所述样本收集模块、所述低温储存模块以及所述样本架。

所述的样本低温自动储存设备，其中，还包括样本识别组件；

所述样本识别组件设置在所述样本架的一侧，所述样本识别组件包括条码扫描支架以及设置在所述条码扫描支架上的条码扫描器；

所述样本识别组件用于在所述样本收集模块与所述低温储存模块进行交互时识别并确认所述样本架的身份信息，并将所述样本架的身份信息上传至所述控制系统。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述样本收集模块包括样本加载机械手单元、样本输送单元、样本收集暂存单元以及漏斗；

所述样本收集暂存单元设置在靠近所述低温存储模块的一侧，所述样本架设置在所述样本收集暂存单元上，所述样本加载机械手单元位于所述样本收集模块的顶部，所述样本输送单元设置在所述样本加载机械手单元的下方；

所述样本加载机械手单元用于将所述样本输送单元上运转的样本加载至所述样本收集暂存单元内的所述样本架上，以及，将所述低温储存模块内调运至样本收集暂存单元上的所述样本架加载至所述样本输送单元上进行复测，并自动丢弃样本管。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述漏斗设置在所述样本收集暂存单元的下方，所述样本加载机械手单元将废弃的样本加载至所述漏斗的上方进行丢弃，并通过所述漏斗的导向将废弃的样本收集在容器内。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述低温储存模块包括低温空调、保温库体、架体输出单元、储存架体单元、堆垛机械手单元以及架体传送接口单元；

所述低温空调用于所述低温储存模块的制冷源，根据所述控制系统的控制指令对所述保温库体进行温度控制；

所述储存架体单元设置在所述保温库体内，所述储存架体单元用于储存所述样本架，以使所述样本架位置准确；所述架体传送接口单元设置在所述保温库体朝向所述样本收集模块一侧设置，所述样本架通过所述架体传送接口单元进入或移出所述保温库体。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述架体输出单元设置在所述保温库体的侧面，所述堆垛机械手单元设置在所述保温库体底部，所述堆垛机械手单元根据所述控制系统的指令将所述样本架输送至所述架体输出单元上，所述样本架通过所述架体输出单元送出所述保温库体。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述架体输出单元包括装载板，所述装载板上设置有用于容纳所述样本架的架体承载件、连接板、前面板、架体导向件、线性滑轨以及磁性密封条；

所述连接板设置在所述装载板上且与所述前面板连接固定，所述前面板盖合于所述保温库体的外壁上，所述连接板的两侧分别设置有所述架体导向件，所述架体导向件用于支撑所述样本架，并限制所述样本架的横向位移；

所述装载板的两侧分别设置有所述线性滑轨，通过拉动所述前面板带动所述装载板沿所述线性滑轨滑移，并通过所述装载板带动所述样本架移动；

所述磁性密封条设置在所述前面板的内侧，所述磁性密封条用于密封所述前面板与所述保温库体的连接部，且所述磁性密封条与所述保温库体通过磁吸连接。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述架体输出单元还包括用于锁止所述样本架的锁止结构以及用于检测所述样本架位置的检测结构，所述检测机构包括架体到位光耦以及锁止到位光耦，所述锁止结构包括第一锁止机构以及第二锁止机构；

所述架体承载件推入所述保温库体时，所述锁止结构锁止所述装载板，并同时解锁所述样本架；

所述架体承载件抽出所述保温库体时，所述锁止结构解锁所述装载板，并同时锁止所述样本架。

所述的样本低温自动储存设备，其中，所述堆垛机械手单元包括Z轴传动组件、X轴传动组件以及旋转取送架体组件；

所述Z轴传动组件设置在所述X轴传动组件上，所述X轴传动组件通过X轴伺服电机驱动所述Z轴传动组件沿X轴做水平位移运动；

所述旋转取送架体组件设置在所述Z轴传动组件上，所述Z轴传动组件通过Z轴伺服电机驱动所述旋转取送架体组件沿Z轴做竖直位移运动；

所述旋转取送架体组件包括旋转驱动组件以及架体取送组件，所述旋转驱动组件用于带动所述架体取送组件旋转，所述架体取送组件用于将所述样本架取出或放回所述储存架体单元。

一种基于如上任一项所述的样本低温自动储存方法，其中，包括步骤：

所述控制系统接收操作指令，将所述样本架存放至所述低温储存模块中，或将所述样本架从所述低温储存模块中取出；

当将所述样本架存放至所述低温储存模块中时，判断所述低温储存模块当前状态，若所述低温储存模块已满，则提示无法存储信息；

若所述低温储存模块未满时，堆垛机械手单元将所述样本架从储存架体单元上取出并送至样本收集模块中，样本识别组件识别所述样本架的身份信息并判断所述样本架是否需要存储；

若所述样本架无需存储时，则将所述样本架通过样本输送单元带入至流水线，若所述样本架需要存储时，则将所述样本架存放至所述低温储存模块中。

所述的样本低温自动储存方法，其中，所述控制系统接收操作指令，将所述样本架存放至所述低温储存模块中，或将所述样本架从所述低温储存模块中取出步骤之后还包括：

当将所述样本架从所述低温储存模块中取出时，判断取出方式；

所述取出方式包括单个或多个样本取出、批量取出以及过期作废取出。

所述的样本低温自动储存方法，其中，所述取出方式包括单个或多个样本取出、批量取出以及过期作废取出步骤之后还包括：

当判断的所述取出方式为批量取出时，接收用户在人机接口触摸屏幕上发出的批量取出样本指令；

堆垛机械手单元将对应的样本架转运到样本输送单元上，样本输送单元打开前面板，将样本架输出；

样本输送单元接收空的样本架，用户将架体承载件上的样本架取出，并将空的样本架放回架体承载件上，然后关闭前面板；

堆垛机械手单元将空的样本架送回至架体组件上孔的储存位置上。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明通过样本收集模块收集自动化检验流水线上的样本，并通过低温储存模块对样本进行收集和低温储存，样本收集模块还能够将低温储存模块内的样本加载至自动化检验流水线上进行复测，通过合理的结构设置，实现样本的收集和输出，取放结构简单，并且满足人工大批量样本输出的需求。

附图说明

图1为本发明涉及的样本低温自动储存设备的整体结构示意图；

图2为本发明涉及的低温存储模块的结构示意图；

图3为本发明涉及的样本低温自动储存设备的内部结构示意图；

图4为本发明涉及的样本收集模块及低温储存模块接口的部分结构示意图；

图5为本发明涉及的低温储存模块内储存架体单元的部分结构示意图；

图6为本发明涉及的堆垛机械手单元的结构示意图；

图7为本发明涉及的堆垛机械手单元回转组件的结构示意图；

图8为本发明涉及的堆垛机械手单元回转组件主视图；

图9为本发明涉及的堆垛机械手单元回转组件俯视图；

图10为本发明涉及的堆垛机械手单元回转组件左视图；

图11为本发明涉及的堆垛机械手单元电磁铁安装组件的剖视图；

图12为本发明涉及的架体输出单元主视图；

图13为本发明涉及的架体输出单元左视图；

图14为本发明涉及的架体传送接口单元主视图；

图15为本发明涉及的样本低温自动储存方法的流程图；

图16为本发明涉及的样本储存至低温制冷模块的流程图；

图17为本发明涉及的样本取出方式为单个或多个样本取出时的流程图；

图18为本发明涉及的样本取出方式为批量取出时的流程图；

图19为本发明涉及的样本取出方式为过期作废取出时的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：一种样本低温自动储存设备，如图1至图4所示，包括样本收集模块1、低温储存模块2、样本架4以及控制系统。

所述样本收集模块1用于收集自动化检验流水线上需要进入所述低温储存模块2内的样本，以及，将所述低温储存模块2内的样本加载至自动化检验流水线上。其中，所述样本收集模块1在本发明中主要提供样本进出接口功能。

所述低温储存模块2设置在所述样本收集模块1的一端，所述低温存储模块2用于为样本提供低温稳定的储存环境，并根据所述控制系统的指令调运所述样本架4。

所述样本架4设置在所述样本收集模块1与所述低温储存模块2之间，所述样本架4用于储存及运送样本。

所述控制系统分别电性连接于所述样本收集模块1、所述低温储存模块2以及所述样本架4。所述控制系统为样本低温储存设备提供准确的样本身份信息、位置信息，对储存样本进行数据管理以及储存温度自动化控制，并对储存超期样本进行丢弃，需要复测的样本将控制样本进行输出复测。

所述的样本低温自动储存设备还包括样本识别组件3。所述样本识别组件3设置在所述样本架4的一侧，所述样本识别组件3包括设置在所述样本收集模块1与所述低温储存模块2之间的条码扫描支架以及设置在所述条码扫描支架上的条码扫描器。

所述样本识别组件3用于在所述样本收集模块1与所述低温储存模块2进行交互时识别并确认所述样本架4的身份信息，当确认样本架4的身份信息无误后，将所述样本架4的身份信息上传至所述控制系统，等待下一步工作，从而样本架4进出低温储存模块2时都能扫描到样本架4上方的条形码，进行身份信息确认。

如图1与图4所示，所述样本收集模块1包括样本加载机械手单元11、样本输送单元12、样本收集暂存单元13以及漏斗14。

所述样本收集暂存单元13设置在靠近所述低温存储模块2的一侧，所述样本架4设置在所述样本收集暂存单元13上，所述样本加载机械手单元11位于所述样本收集模块1的顶部，所述样本输送单元12设置在所述样本加载机械手单元11的下方；

所述样本加载机械手单元11用于将所述样本输送单元12上运转的样本加载至所述样本收集暂存单元13内的所述样本架4上，以及，将所述低温储存模块2内调运至样本收集暂存单元13上的所述样本架4加载至所述样本输送单元12上进行复测；

所述漏斗14设置在所述样本收集暂存单元13的下方，所述样本加载机械手单元11将废弃的样本加载至所述漏斗14的上方进行丢弃，并通过所述漏斗14的导向将废弃的样本收集在容器内。

样本收集模块1内的样本输送单元12连接在实验室自动化检测流水线，在样本需要低温存储时，样本输送单元12会在识别身份后将该样本输送至样本加载机械手单元11工作的加载位，样本加载机械手单元11会在该样本身份确认后将其加载至样本收集暂存单元13上的样本架4内，样本收集暂存单元13将装满样本的样本架4旋转至低温存储模块2转运位置，等待低温储存模块2取走样本架4。

如图1至图3所示，所述低温储存模块2包括低温空调21、保温库体22、架体输出单元23、储存架体单元24、堆垛机械手单元25以及架体传送接口单元29。

所述低温空调21设置在所述保温库体22的外侧，所述低温空调21用于所述低温储存模块2的制冷源，根据所述控制系统的控制指令对所述保温库体22进行温度控制。

所述储存架体单元24设置在所述保温库体22内，所述储存架体单元24用于储存所述样本架4，以使所述样本架4位置准确。

所述架体输出单元23设置在所述保温库体22的侧面，所述堆垛机械手单元25设置在所述保温库体22底部，所述堆垛机械手单元25根据所述控制系统的指令将所述样本架4输送至所述架体输出单元23上，所述样本架4通过所述架体输出单元23送出所述保温库体22。

所述架体传送接口单元29设置在所述保温库体22朝向所述样本收集模块1一侧设置，所述样本架4通过所述架体传送接口单元29进入或移出所述保温库体22。

如图2与图14所示，架体传送接口单元29包括传送接口单元驱动电机2901、接口驱动电机主动轮2902、接口同步带2903、第一从动轮2904、第二从动轮2905、开到位光耦2906、传送带2907、门2908、配重块2909、关到位光耦2910、从动轮支座2911、门驱动从动轮2912、门主传动轴2913、导轨2914以及夹片2915。

具体的，架体传送接口单元29主要功能为当样本架4需要进出低温储存模块2时，传送接口单元驱动电机2901将会通过接口驱动电机主动轮2902、接口同步带2903、第一从动轮2904、第二从动轮2905将门2908沿导轨2914打开，到达开到位光耦2906时开门停止，当完成取送时传送接口单元驱动电机2901将会通过接口驱动电机主动轮2902、接口同步带2903、第一从动轮2904和第二从动轮2905将门2908沿导轨2914关闭，关到位光耦2910将被遮挡，此时停止动作。

如图1与图2所示，所述低温储存模块2还包括设置在所述保温库体22上的人机接口触摸屏幕26、系统异常报警灯27、维修维护门221以及低温储存模块外护板28。

所述低温储存模块外护板28罩设在所述保温库体22的外侧，所述系统异常报警灯27设置在所述保温库体22的上端，所述维修维护门221设置在所述储存架体单元24的前端。

所述人机接口触摸屏幕26设置在所述保温库体22上，所述人机接口触摸屏幕26用于接收用户的操作指令。当用户在人机接口触摸屏幕26上输入需要输出的样本日期范围后，堆垛机械手单元25将按照控制系统指令将符合时间要求的样本架4送至架体输出单元23上，装满后进行提示，可实现人工快速大批量的进行过期样本处理。

进一步地，所述保温库体22由阻燃的发泡聚氨酯材料制成，所述保温库体22设置在所述储存架体单元24的外侧，为内部储存样本提供低温环境保温，降低能量损耗，维修维护门221设置在储存架体单元24前端，主要功能为在内部设备需要维修维护时，维修人员可以进入设备内部进行维护。

当样本架收集暂存单元13上的样本架4装满样本后需要进入低温存储模块2内时，架体传送接口单元29将自动打开，堆垛机械手单元25通过电磁铁吸附样本架4，将样本架4拉到堆垛机械手单元25，并转运至低温储存模块4内部，并根据控制系统指令将样本架4放置在系统制定的位置，并将位置信息上传会控制系统进行储存。

当样本架4内的样本达到储存时间需要大批量输出处理时，控制系统将需处理的样本架4位置信息下达至堆垛机械手单元25，堆垛机械手单元25可将指定位置样本架4取出，在取出样本架4后转运至样本输出单元12，放置在样本输出单元12前堆垛机械手单元25用样本架判断传感器对架体输出单元上进行扫描，没有样本架4时方可放入，避免因存在样本架而发生意外，样本输出单元满载后，锁止结构会解锁并提示人工进行转移处理。

如图12与图13所示，所述架体输出单元23包括装载板2323，所述装载板2323上设置有用于容纳所述样本架4的架体承载件2305、连接板2304、前面板2301、架体导向件2310、线性滑轨2309以及磁性密封条2303。

所述连接板2304设置在所述装载板2323上且与所述前面板2301连接固定，所述前面板2301盖合于所述保温库体22的外壁上，所述连接板2304的两侧分别设置有所述架体导向件2310，所述架体导向件2310用于支撑所述样本架4，并限制所述样本架4的横向位移。

所述装载板2323的两侧分别设置有所述线性滑轨2309，通过拉动所述前面板2301带动所述装载板2323沿所述线性滑轨2309滑移，并通过所述装载板2323带动所述样本架4移动。

所述磁性密封条2303设置在所述前面板2301的内侧，所述磁性密封条2303用于密封所述前面板2301与所述保温库体22的连接部，且所述磁性密封条2303与所述保温库体22通过磁吸连接。

具体的，架体输出单元23结构形式为抽屉形式，装载板2323上装有架体承载件2305以及架体导向件2310，架体导向件2310主要是给样本架4提供支撑及左右限位，连接板2304安装在装载板2323上，并与接板2302、前面板2301连接固定，装载板2323下方左右各装有线性滑轨2309，可以拉动前面板2301带动装载板2323及上面样本架4进行移动，实现抽屉形式的抽出与推入，架体承载件2305推入后磁性密封条2303内设置有柔性磁条与保温库体22吸接触时可产生吸力，起到密封的作用。

所述架体输出单元23还包括用于锁止所述样本架4的锁止结构以及用于检测所述样本架4位置的检测结构，所述检测机构包括架体到位光耦2307以及锁止到位光耦2313，所述锁止结构包括第一锁止机构以及第二锁止机构。

当需要将所述架体承载件2305抽出所述保温库体22内时，所述锁止结构先解锁所述装载板2323，并同时锁止所述样本架4，以防止在抽拉时样本架4产生位置移动。

当需要将所述架体承载件2305推入所述保温库体22内时，所述锁止结构先锁止所述装载板2323，并同时解锁所述样本架4，以便于堆垛机械手单元25推拉所述样本架4。所述第一锁止机构包括设置在所述装载板2323上的锁止孔、架体锁止销2321以及压缩架体锁止弹簧2320，所述架体锁止销2321设置在所述锁止孔内，所述样本架4的下端设置有与所述架体锁止销2321对应的定位孔，所述压缩架体锁止弹簧2320用于将所述架体锁止销2321顶入所述定位孔内，从而所述固定所述样本架4。

所述第二锁止机构包括设置在所述装载板2323上的锁止电机2306、传动块2318以及连杆2322，所述锁止电机2306带动所述传动块2318转动，所述传动块2318带动所述连杆2322推动所述架体锁止销2321缩回所述锁止孔内。

所述第一锁止机构与所述第二锁止机构为联动结构，当其中一锁止机构进行锁止时，另一锁止机构进行解锁。

具体工作时，架体承载件2305推入到位后架体到位检测挡片2308在遮挡架体到位光耦2307，此时锁止电机2306在带动锁止杠杆2314逆时针转动，锁止杠杆2314上的凸轮2315将分别沿着传动块2318及驱动锁止销2316转动，驱动锁止销2316会在导向销2317导向下上升并压缩锁止销弹簧2312，锁止到位光耦2313被锁止杠杆2314遮挡后，锁止电机2306停止转动6，另一端会将传动块2318向下运动，传动块2318会在连杆2322的作用下，将架体锁止销2321压缩架体锁止销弹簧2320，沿端盖2319向下运动，此时架体锁止销2321会缩回。

此时，堆垛机械手单元25即可将样本架4推入至架体承载件2305、架体导向件2310上。

当架体输出单元23装满样本架时，锁止电机2306在带动锁止杠杆2314顺时针转动，驱动锁止销2316在压缩锁止销弹簧2312的作用下脱离锁止孔，架体锁止销2321在压缩架体锁止销弹簧2320反作用里下会向上升起，并将架体锁止销2321完全插入样本架4底座的定位孔内，达到锁止样本架的作用，此时提示人工打开架体输出单元时，样本架4不会因惯性原因产生位移。

如图3与图5所示，所述储存架体单元24包括LED照明灯241、摄像机组件242、检修门开关检测组件243、风扇组件244以及架体组件245。

所述架体组件245包括拼接组合的长梁2451、横梁2452、短梁2454以及竖梁2458，所述架体组件上设置有承托板2455，所述承托板2455上设置有样本架支架2453、温度传感器2457以及拉筋2456，架体组件245共有117个样本架4的储存位置。

所述储存架体单元24用于为样本架4储存时提供储存位置，保证样本架4位置准确；其中LED照明灯241为内部提供照明，有利于摄像机组件242对内部监控，并且在维修维护时可提供照明。

所述摄像机组件242包括摄像机2421、摄像机安装支架2422，摄像机2421安装在摄像机安装支架2422上，摄像机组件242安装在储存架体上方如图3所示。

检修门开关组件243包括门状态检测传感器2431以及传感器安装支架2432，门状态检测传感器2431安装在传感器安装支架2432上，检修门开关组件243安装在储存架体的下侧，用于监控维修维护门221的开关状态，当维修维护门221打开时，内部所有执行机构将停止动作，防止发生意外。

所述风扇组件244包括风扇安装架2441及风扇2442，风扇2442安装在风扇安装架2441上，风扇组件244安装在架体传送接口单元29上方的架体组件245上，风扇组件244将低温空调21吹出的冷空气经风扇组件244送至下部，从而使得整个低温储存模块2内的温度均匀性更高，并且在架体传送接口单元29打开时可以行程风幕隔绝外界高温，提高保温效率。

所述堆垛机械手单元25包括Z轴传动组件251、X轴传动组件252以及旋转取送架体组件253，结合图3所示。

如图6至图11所示，所述Z轴传动组件251设置在所述X轴传动组件252上，所述X轴传动组件252通过X轴伺服电机2524驱动所述Z轴传动组件251沿X轴做水平位移运动；所述旋转取送架体组件253设置在所述Z轴传动组件251上，所述Z轴传动组件251通过Z轴伺服电机2513驱动所述旋转取送架体组件253沿Z轴做竖直位移运动；所述旋转取送架体组件253包括旋转驱动组件253A以及架体取送组件253B，所述旋转驱动组件253A用于带动所述架体取送组件253B旋转，所述架体取送组件253B用于将所述样本架4取出或放回所述储存架体单元24。

具体的，所述Z轴传动组件251包括Z轴丝杠模组2511、Z轴拖链2512以及Z轴驱动伺服电机2513，Z轴丝杠模组2511安装在Z轴丝杠模组上，旋转取送架体组件253装配在Z轴丝杠模组2511的传动件上，通过Z轴驱动伺服电机2513带动使得旋转取送架体组件253沿Z轴做上下垂直位移，最终将旋转取送架体组件253内的样本架4放置在不同层的储存位置上，Z轴拖链2512一端安装在Z轴丝杠模组2511上，另一段安装在旋转取送架体组件253上，当旋转取送架体组件253上下移动时，Z轴拖链2512随之运动，可以防护驱动电缆及通讯线缆不受损坏。

所述X轴传动组件252包括X轴丝杠模组2521、零点光耦2522、X轴拖链2523以及X轴驱动伺服电机2524。其中，X轴丝杠模组2521在X轴驱动伺服电机2524带动下可以让装配在上方的Z轴传动组件251随之沿X轴左右平移，通过与Z轴传动组件251位置配合，即可实现样本架4的精确放置及取出，零点光耦2522安装在X轴丝杠模组2521的一端，主要是在取送任务后，控制系统会将堆垛机械手单元25移动到零点光耦2522处，防止其在内部阻碍冷风流动，破坏制冷效果。

如图7至图9所示，旋转取送架体组件253包括旋转驱动组件253A以及架体取送组件253B，其中旋转驱动组件253A主要功能是可以带动架体取送组件253B旋转，架体取送组件253B可以将内部的样本架送入架体组件245，或将架体组件245上某一位置的样本架4取至架体取送组件253B内。

所述旋转驱动组件253A包括连接板253A1、安装板253A2、支板253A3、旋转驱动电机253A4、旋转同步带253A5、同步带轮253A6、回转轴承253A7、旋转定位光耦253A8、旋转光耦盘253A9以及旋转定位光耦安装架235A10组成。

具体的，连接板253A1主要用于与X轴丝杠模组2521上驱动块连接，而获得提升力，安装板253A2安装载连接板253A1上，在安装载连接板253A1上方装有回转轴承253A7，下方与回转轴承253A7相连装有同步带轮253A6、旋转光耦盘253A9，另一侧装有旋转驱动电机253A4，同步带轮253A6与旋转驱动电机253A4之间装有旋转同步带253A5，旋转定位光耦253A8安装在旋转定位光耦安装架235A10上，旋转定位光耦安装架235A10装在安装板253A2上，若将架体取送组件253B旋转至某个样本架4放置位置时，旋转驱动电机253A4旋转并通过旋转同步带253A5带动同步带轮253A6从而让回转轴承253A7上方的架体取送组件253B旋转，在旋转的同时旋转光耦盘253A9与架体取送组件253B同步旋转，通过旋转定位光耦253A8检测旋转光耦盘253A9上的缺口信息获得准确的旋转位置。

所述架体取送组件253B包括传送架253B1、样本架检测光耦支架253B2、样本架检测光耦253B3、样本架传送电机同步带轮253B4、样本架传送电机同步带253B5、样本架传送电机253B6、样本架传送零点光耦253B7、样本架传送直线导轨253B8、样本架传送滑道253B9、导轨驱动架253B10、电磁铁安装架253B11触碰光耦253B12、电磁铁253B13、触碰导向块253B14、触碰杆253B15、样本架探测光耦253B16、传送从动轮253B17、从动轮安装架253B18、弹簧253B19以及支撑架253B20。

具体的，所述传送架253B1装配回转轴承253A7上面，可随回收轴承253A7转动；2个样本架检测光耦支架253B2安装在传送架253B1前端和后端，并且每个样本架检测光耦支架253B2上装有一个样本架检测光耦小253B3，样本架传送直线导轨253B8安装在支撑架253B20上，导轨驱动架253B10、电磁铁安装架253B11安装在样本架传送直线导轨235B8上，触碰光耦253B12、电磁铁253B13、触碰导向块253B14安装在电磁铁安装架253B11上，2个样本架传送滑道253B9传送架253B1两侧，并且在底部装有样本架传送零点光耦253B及样本架探测光耦253B16，从动轮安装架253B18安装在从动轮安装架253B18上，且从动轮安装架253B18上装有传送从动轮253B17，传送从动轮253B17与样本架传送电机同步带轮253B4之间装有样本架传送电机同步带253B5，导轨驱动架253B10连接在样本架传送电机同步带253B5上，当样本架传送电机253B6逆时针转动时，样本架传送电机同步带253B5将会带动导轨驱动架253B10上的电磁铁安装架253B11及电磁铁253B13向前运动，此时样本架4在电磁铁253B13的推动下脱离后端的样本架检测光耦253B3，当样本架4脱离第一个样本架检测光耦253B3时，此时样本架4已经完全推出传送架253B1，到位后样本架传送电机253B6顺时针旋转，将导轨驱动架253B10拉回，并遮挡样本架传送零点光耦253B7后停止。

工作原理：

当控制系统需要在架体组件245上取送样本架4时，Z轴传动组件251上下移动到位、X轴传动组件252平行移动到位，旋转驱动组件253A旋转到位，样本架传送电机253B6通过样本架传送电机同步带253B5带动导轨驱动架253B10上的电磁铁253B13向前运动，当触碰导向块253B14内的触碰杆253B15碰到样本架4时会在推力的作用下，压缩弹簧253B19，最终触碰杆253B15遮挡触碰光耦253B12，此时电磁铁253B13会通电与样本架4上的铁片吸在一起，当样本架传送电机同步带253B5反向运动时，样本架4会遮挡第一个样本架检测光耦253B3，检测到光耦信号后，认为此样本架4已经进入传送架253B1，继续运动，当样本架4脱离第一个样本架检测光耦时并且遮挡最后端的样本架检测光耦时，确认样本架已经进入至架体取送组件253B，完成取样本架4动作。

由上，本申请的样本低温自动储存设备布局紧凑，电磁铁取送样本架方式结构简单，可靠性高；收集与储存模块独立工作，提高工作效率；低温储存模块适合多种应该场景，可以自动及人工储存随意切换；并且与自动流水线共用样本架，不需单独设计，通用型强，成本低。

本发明还提供一种基于如上所述的样本低温自动储存方法，其中，如图15所示，包括步骤：

S100、所述控制系统接收操作指令，将所述样本架存放至所述低温储存模块中，或将所述样本架从所述低温储存模块中取出；

S110、当将所述样本架存放至所述低温储存模块中时，判断所述低温储存模块当前状态，若所述低温储存模块已满，则提示无法存储信息；

S120、若所述低温储存模块未满时，堆垛机械手单元将所述样本架从储存架体单元上取出并送至样本收集模块中，样本识别组件识别所述样本架的身份信息并判断所述样本架是否需要存储；

S130、若所述样本架无需存储时，则将所述样本架通过样本输送单元带入至流水线，若所述样本架需要存储时，则将所述样本架存放至所述低温储存模块中。

如图16所示，所述步骤S130具体包括：

S131、样本加载机械手单元将样本架从自动化检验流水线上的装载区输送到样本收集暂存单元上；

S132、样本收集暂存单元将装完样本的样本架通过样本托盘旋转至堆垛机械手单元上；

S133、堆垛机械手单元将样本架从样本收集暂存单元中取出，并通过样本识别组件对样本架上的条码进行扫描，得到样本架的身份信息，并上传至控制系统；

S134、堆垛机械手单元将扫码完成后的样本架送至储存架体单元中的空位置处，记录样本架储存的堆栈区编号以及样本信息，并将堆栈区编号以及样本信息上传至控制系统。

进一步的，所述步骤S100之后还包括：

S120、当将所述样本架从所述低温储存模块中取出时，判断取出方式；所述取出方式包括单个或多个样本取出、批量取出以及过期作废取出。

如图17所示，当判断的所述取出方式为单个或多个样本取出时：

S1211、从控制系统中查询样本架存储的堆栈区编号；

S1212、堆垛机械手单元根据堆栈区编号搜索样本架，并将样本架转运到样本收集暂存单元，然后进行条码扫描；

S1213、样本收集暂存单元将样本架转运至样本加载机械手单元，样本加载机械手单元将样本架加载至样本输送单元的样本座上，并进行条码扫描，判断是否需要丢弃样本；

S1214、若判断需要丢弃样本，则样本加载机械手单元将样板架移至漏斗处进行卸载，通过废料口丢弃；

S1215、若判断不需要丢弃样本，样本输送单元放行，将样本架加载至样本收集暂存单元，样本收集暂存单元将样本架旋转至堆垛机械手单元工位；

S1216、堆垛机械手单元将样本架送至架体组件上，记录位置并将位置信息上传至控制系统。

如图18所示，当判断的所述取出方式为批量取出时：

S1221、堆垛机械手单元接收控制系统发出的批量取出样本指令，或接收用户在人机接口触摸屏幕上发出的批量取出样本指令；

S1222、堆垛机械手单元将对应的样本架转运到样本输送单元上，样本输送单元打开前面板，将样本架输出；

S1223、样本输送单元接收空的样本架，并关闭前面板；

具体的，用户将架体承载件上的样本架取出，并将空的样本架放回架体承载件上，然后关闭前面板。

S1224、堆垛机械手单元将空的样本架送回至架体组件上孔的储存位置上。

如图19所示，当判断的所述取出方式为过期作废取出时：

S1231、堆垛机械手单元接收控制系统发出的过期作废取出样本指令，或接收用户在人机接口触摸屏幕上发出的过期作废取出样本指令；

S1232、堆垛机械手单元将对应的样本架转运到样本收集暂存单元工位，进行条码扫描后将样本架放置到样本收集暂存单元上；

S1233、样本收集暂存单元将样本架旋转至样本加载机械手单元工位，样本加载机械手单元加载样本架，并将样本架移至漏斗位置处进行卸载，通过废料口丢弃；

S1234、样本加载机械手单元将空的样本架送回低温储存模块内。

综上，本发明通过机械手完成样本的收集及输出，机械结构简单，且低温存储内的机械手在取放样本架时利用电磁铁结构形式，取放结构简单；低温储存模块内还设有架体输出单元，可以满足人工大批量样本输出。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种样本低温自动储存设备，其特征是：包括样本收集模块、低温储存模块、样本架以及控制系统；

所述样本收集模块用于收集自动化检验流水线上需要进入所述低温储存模块内的样本，以及将所述低温储存模块内的样本加载至自动化检验流水线上；

所述低温储存模块设置在所述样本收集模块的一端，所述低温存储模块用于为样本提供低温稳定的储存环境，并根据所述控制系统的指令调运所述样本架；

所述样本架用于储存及运送样本；

所述控制系统分别电性连接于所述样本收集模块、所述低温储存模块以及所述样本架；

所述低温储存模块包括低温空调、保温库体、架体输出单元、储存架体单元、堆垛机械手单元以及架体传送接口单元；

所述储存架体单元设置在所述保温库体内，所述储存架体单元用于储存所述样本架，以使所述样本架位置准确；所述架体传送接口单元设置在所述保温库体朝向所述样本收集模块一侧设置，所述样本架通过所述架体传送接口单元进入或移出所述保温库体；

所述架体输出单元设置在所述保温库体的侧面，所述堆垛机械手单元设置在所述保温库体底部，所述堆垛机械手单元根据所述控制系统的指令将所述样本架输送至所述架体输出单元上，所述样本架通过所述架体输出单元送出所述保温库体；

所述架体输出单元包括装载板，所述装载板上设置有用于容纳所述样本架的架体承载件、连接板、前面板、架体导向件、线性滑轨以及磁性密封条；

所述连接板设置在所述装载板上且与所述前面板连接固定，所述前面板盖合于所述保温库体的外壁上，所述连接板的两侧分别设置有所述架体导向件，所述架体导向件用于支撑所述样本架，并限制所述样本架的横向位移；

所述装载板的两侧分别设置有所述线性滑轨，通过拉动所述前面板带动所述装载板沿所述线性滑轨滑移，并通过所述装载板带动所述样本架移动；

所述磁性密封条设置在所述前面板的内侧，所述磁性密封条用于密封所述前面板与所述保温库体的连接部，且所述磁性密封条与所述保温库体通过磁吸连接。

2.根据权利要求1所述的样本低温自动储存设备，其特征是：还包括样本识别组件；

所述样本识别组件设置在所述样本架的一侧，所述样本识别组件包括条码扫描支架以及设置在所述条码扫描支架上的条码扫描器；

所述样本识别组件用于在所述样本收集模块与所述低温储存模块进行交互时识别并确认所述样本架的身份信息，并将所述样本架的身份信息上传至所述控制系统。

3.根据权利要求2所述的样本低温自动储存设备，其特征是：所述样本收集模块包括样本加载机械手单元、样本输送单元、样本收集暂存单元以及漏斗；

所述样本收集暂存单元设置在靠近所述低温存储模块的一侧，所述样本架设置在所述样本收集暂存单元上，所述样本加载机械手单元位于所述样本收集模块的顶部，所述样本输送单元设置在所述样本加载机械手单元的下方；

所述样本加载机械手单元用于将所述样本输送单元上运转的样本加载至所述样本收集暂存单元内的所述样本架上，以及，将所述低温储存模块内调运至样本收集暂存单元上的所述样本架加载至所述样本输送单元上进行复测，并自动丢弃样本管。

4.根据权利要求3所述的样本低温自动储存设备，其特征是：所述漏斗设置在所述样本收集暂存单元的下方，所述样本加载机械手单元将废弃的样本加载至所述漏斗的上方进行丢弃，并通过所述漏斗的导向将废弃的样本收集在容器内。

5.根据权利要求3所述的样本低温自动储存设备，其特征是：

所述低温空调用于所述低温储存模块的制冷源，根据所述控制系统的控制指令对所述保温库体进行温度控制。

6.根据权利要求1所述的样本低温自动储存设备，其特征是：所述架体输出单元还包括用于锁止所述样本架的锁止结构以及用于检测所述样本架位置的检测结构，所述检测机构包括架体到位光耦以及锁止到位光耦，所述锁止结构包括第一锁止机构以及第二锁止机构；

所述架体承载件推入所述保温库体时，所述锁止结构锁止所述装载板，并同时解锁所述样本架；

所述架体承载件抽出所述保温库体时，所述锁止结构解锁所述装载板，并同时锁止所述样本架。

7.根据权利要求1所述的样本低温自动储存设备，其特征是：所述堆垛机械手单元包括Z轴传动组件、X轴传动组件以及旋转取送架体组件；

所述Z轴传动组件设置在所述X轴传动组件上，所述X轴传动组件通过X轴伺服电机驱动所述Z轴传动组件沿X轴做水平位移运动；

所述旋转取送架体组件设置在所述Z轴传动组件上，所述Z轴传动组件通过Z轴伺服电机驱动所述旋转取送架体组件沿Z轴做竖直位移运动；

所述旋转取送架体组件包括旋转驱动组件以及架体取送组件，所述旋转驱动组件用于带动所述架体取送组件旋转，所述架体取送组件用于将所述样本架取出或放回所述储存架体单元。

8.一种基于权利要求3-7任一项所述的样本低温自动储存设备的方法，其特征是，包括步骤：

所述控制系统接收操作指令，将所述样本架存放至所述低温储存模块中，或将所述样本架从所述低温储存模块中取出；

当将所述样本架存放至所述低温储存模块中时，判断所述低温储存模块当前状态，若所述低温储存模块已满，则提示无法存储信息；

若所述低温储存模块未满时，堆垛机械手单元将所述样本架从储存架体单元上取出并送至样本收集模块中，样本识别组件识别所述样本架的身份信息并判断所述样本架是否需要存储；

若所述样本架无需存储时，则将所述样本架通过样本输送单元带入至流水线，若所述样本架需要存储时，则将所述样本架存放至所述低温储存模块中。

9.根据权利要求8所述的样本低温自动储存设备的方法，其特征是，所述控制系统接收操作指令，将所述样本架存放至所述低温储存模块中，或将所述样本架从所述低温储存模块中取出步骤之后还包括：

当将所述样本架从所述低温储存模块中取出时，判断取出方式；

所述取出方式包括单个或多个样本取出、批量取出以及过期作废取出。

10.根据权利要求9所述的样本低温自动储存设备的方法，其特征是，

所述取出方式包括单个或多个样本取出、批量取出以及过期作废取出步骤之后还包括：

当判断的所述取出方式为批量取出时，接收用户在人机接口触摸屏幕上发出的批量取出样本指令；

堆垛机械手单元将对应的样本架转运到样本输送单元上，样本输送单元打开前面板，将样本架输出；

所述架体输出单元包括架体承载件、前面板；

样本输送单元接收空的样本架，用户将架体承载件上的样本架取出，并将空的样本架放回架体承载件上，然后关闭前面板；

堆垛机械手单元包括旋转取送架体组件；

堆垛机械手单元将空的样本架送回至架体组件上孔的储存位置上。

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