CN115176795A - 一种液氮自动添加装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液氮自动添加装置及其实现方法，方法包括：通过监测装置获取液氮的高度信号；根据液氮的高度信号，通过信号处理系统触发控制信号控制显示器的显示内容，显示内容包括液氮实时高度和液氮高度阈值；液氮高度阈值为液氮罐实载容量高度；通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；当液氮实时高度小于液氮高度阈值，启动抽水泵进行液氮添加，直至液氮实时高度达到液氮高度阈值，停止抽水泵进行液氮添加。本发明的监测装置方便快捷且准确度高，基于液氮高度通过信号处理系统控制抽水泵的启停，进而控制液氮的添加，实用且自动化程度高，通过显示器协助提醒操作者及时完成液氮添加工作，实用性高，可广泛应用于医疗器械技术领域。

Description

一种液氮自动添加装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种液氮自动添加装置及其实现方法。

背景技术

细胞冻存是将细胞放在低温环境，减少细胞代谢，以便长期储存的一种技术。细胞冻存是细胞保存的主要方法之一。目前常用的方法是将存放有细胞的冻存盒通过提篮分层悬挂在液氮罐中，液氮罐内的液氮浸没提篮内的冻存盒。由于液氮罐中存储的液氮会自然消耗，需要定期向液氮罐中添加液氮，添加液氮的过程中，部分液氮吸收周围温度气化，产生大量云雾，干扰操者视线，从而使操作者不能确定添加的液氮在液氮罐中的液面高度，添加过多，盖塞不能放入液氮罐不能内；添加过少，导致液氮量不足，影响样本冻存。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种高效实用的自动化的，一种液氮自动添加装置及其实现方法。

一方面，本发明实施例提供了一种液氮自动添加装置，包括：

监测装置，用于获取液氮的高度信号；

信号处理系统，用于根据液氮的高度信号，触发控制信号控制显示器的显示内容；以及抽水泵的液氮添加过程；

显示器，用于根据信号处理系统的控制信号进行内容展示；

抽水泵，用于根据信号处理系统的控制信息而启停，进而控制液氮的添加容量；

电池，用于为监测装置、信号处理系统、抽水泵和显示器提供工作电源。

进一步，所述监测装置包括第一感应器、第二感应器和第三感应器；所述监测装置获取的所述高度信号包括第一高度信号、第二高度信号和第三高度信号；

所述第一感应器，用于获取所述监测装置的标尺的第一高度信号；所述标尺设有浮标，所述标尺漂浮于液氮上方；

所述第二感应器，用于确定所述监测装置的标杆是否位于起始位置，或获取所述标杆的第二高度信号；

所述第三感应器，用于获取所述监测装置嵌入液氮罐的第三高度信号。

进一步，所述监测装置嵌入固定于支撑板；

所述显示器设于所述支撑板上方；所述抽水泵设于所述支撑板下方；所述电池和信号处理系统设于所述支撑板内；

所述第一感应器、所述第二感应器和所述第三感应器的输出端均连接信号处理系统的输入端，所述信号处理系统的输出端连接所述抽水泵和所述显示器的输入端；

所述电池分别连接监测装置、信号处理系统、显示器和抽水泵。

进一步，所述显示器，还用于接收液氮的预设高度信号；所述显示器的输出端连接所述信号处理系统的输入端；

进而所述信号处理系统，用于根据所述高度信号和所述预设高度信号，触发第二控制信号控制显示器的显示内容；以及抽水泵的液氮添加过程。

进一步，所述监测装置还包括动力轮；

所述动力轮的输入端连接所述信号处理系统的输出端；

所述动力轮，用于根据所述信号处理系统的第二控制信号调整所述监测装置的感应高度，进而控制液氮预设高度设置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种液氮自动添加装置的实现方法，包括以下步骤：

通过监测装置获取液氮的高度信号；

根据液氮的高度信号，通过信号处理系统触发控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮高度阈值；所述液氮高度阈值为液氮罐实载容量高度；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮高度阈值，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮高度阈值，停止所述抽水泵进行液氮添加。

进一步，所述通过监测装置获取液氮的高度信号，包括：

通过所述监测装置的第一感应器获取所述监测装置的标尺的第一高度信号；所述标尺设有浮标，所述标尺漂浮于液氮上方；

和，通过所述监测装置的第二感应器确定所述监测装置的标杆是否位于起始位置，或，通过所述监测装置的第二感应器获取所述标杆的第二高度信号；

和，通过所述监测装置的第三感应器获取所述监测装置嵌入液氮罐的第三高度信号。

进一步，还包括通过信号处理系统根据所述高度信号计算液氮实时高度的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过信号处理系统获取所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号；

根据所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号，结合所述监测装置的固定高度参数计算液氮实时高度；

其中，所述固定高度参数包括浮标浸没在液氮的深度、监测装置的外壳长度和固定所述监测装置的支撑板的厚度。

进一步，还包括根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过显示器接收液氮的预设高度信号；所述显示器为触屏显示器；

根据液氮的所述高度信号和所述预设高度信号，通过所述信号处理系统触发第二控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮预设高度；所述液氮预设高度小于或等于所述液氮高度阈值；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮预设高度，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮预设高度，停止所述抽水泵进行液氮添加。

进一步，所述根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，还包括以下步骤：

通过所述监测装置的动力轮，根据所述信号处理系统的第二控制信号调整所述监测装置的感应高度，进而控制液氮预设高度设置。

上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本发明的实施例先通过监测装置测量获取液氮罐内各高度参数的高度信号；进而通过信号处理系统准确确定出液氮高度，方便快捷且准确度高；另外，本发明基于液氮高度通过信号处理系统控制抽水泵的启停，进而控制液氮的添加，实用且自动化程度高；本发明还可以通过显示器来显示液氮高度，协助操作者及时完成液氮添加工作，实用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明的一种液氮自动添加装置的整体结构框图；

图2为本发明的一种液氮自动添加装置的实现方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

本实施例首先描述本发明的液氮自动添加装置的具体结构如下：

参照图1，本发明提供了一种液氮自动添加装置，包括：支撑板1、监测装置2、抽水泵3、信号处理系统4、显示器5和电池6组成，所述监测装置2呈圆柱体，所述监测装置2由外壳7、动力轮8、固定轮9、感应器、标杆10和浮标11组成，所述监测装置2用于监测液氮罐内液氮的液面高度。所述的信号处理系统4位于支撑板1内，所述信号处理系统4根据感应器信号控制抽水泵3开始工作或停止工作和动力轮8的转动。所述电池6位于支撑板1内，所述电池6用于抽水泵3、信号处理系统4、显示器5、动力轮8和感应器提供电源。

进一步作为优选地实施方式，所述支撑板1位于抽水管12上方，所述支撑板1与抽水管12之间设有隔热层，所述隔热层可以是聚氨酯泡沫或双层真空有机玻璃，当抽水管12内充满液氮时，隔热层可以避免超低温的液氮对电源6、信号处理系统4及显示器5正常运转的影响。所述支撑板1上方设有把手13，所述支撑板1一端设有支架14，所述支撑板1另外一端有圆形的孔洞，孔洞的内侧壁设螺纹结构，监测装置2通过孔洞穿过安装在支撑板1，并可以在支撑板1上下移动，监测装置2放入细胞冻存罐37中。

进一步作为优选地实施方式，所述抽水泵3位于支撑板1下方，所述抽水泵3与抽水管12相连，所述抽水泵3通过抽水管12将液氮抽进液氮罐内，所述抽水泵3的输入端连接信号处理系统4的输出端，所述抽水泵3开始工作或停止工作由信号处理系统4控制。

进一步作为优选地实施方式，所述抽水管12为两端开口的圆柱形，所述抽水管12由耐低温材质组成(如不锈钢、铝合金等)，抽水管12的进水口15一端低于出水口16一端，位于出水口16一端的一部分抽水管12在支撑板1内，所述出水口16的开口位于监测装置2一侧，所述出水口16内设有弹簧17，所述出水口16设有活塞18，所述活塞18的一端与弹簧17连接。当抽水泵3工作时，出水口16的压力大于弹簧17的弹力，抽水管12出水口16内的弹簧17伸长，出水口16打开，液氮从出水口16流出；当抽水泵3停止工作时，出水口16的压力小于弹簧17的弹力，出水口16内的弹簧17缩短，活塞18堵塞出水口16，液氮被堵塞在抽水管12内。避免抽水管12内的液氮流入液氮罐中。

进一步作为优选地实施方式，所述监测装置2为圆柱体，所述监测装置2由外壳7、动力轮8、感应器、标杆10和浮标11组成。

进一步作为优选地实施方式，所述外壳7为圆柱体，所述外壳7壁上有若干个孔洞，也可将外壳7壁设置为网状结构，使用时，液氮可以通过孔洞进入或流出外壳7内，所述外壳7外侧壁有外壳螺纹结构19，所述外壳螺纹结构19与支撑板圆孔内侧壁的螺纹结构一一对应。

所述外壳7上方设有外壳把手20，所述外壳把手20为中空的板状。操作者通过外壳把手20可以旋转监测装置2，所述外壳7内设置有第一隔板21、标杆10和浮标11。所述第一隔板21上有若干个孔洞。第一隔板21将外壳7内分为第一腔隙22和第二腔隙23。所述外壳7底部有凹口部25。所述外壳7底部下方设有第二隔板24。

进一步作为优选地实施方式，所述第二隔板24位于外壳7外侧壁，所述第二隔板24的下方与外壳7内侧壁的底部在同个水平面，当第二隔板24放置液氮罐内最上层的篮筐时，外壳内侧的底部与最上层的篮筐在同于水平面，所述第二隔板24中间有C字型的缺口。所述第二隔板24中央开口的宽度大于提篮栏杆35的直径。所述第二隔板24上有凸出部26，所述第二隔板24可转动地安装在外壳7的底部，具体地，外壳7的底部设置有凹口部25，第二隔板24的上设置有凸出部26，凹口部25和凸出部26相互卡合且可相对转动。

需要说明的是，C字型的缺口主要为了使提篮栏杆穿过，可以是其他形状，甚至可以是两块第二隔板组成，两块第二隔板中间的间隔的距离大于篮杆的直径。

进一步作为优选地实施方式，所述浮标11位于外壳7内的第一腔隙22，所述浮标11能漂浮在液氮上方，所述浮标11用于显示液氮罐内液氮与最上层的篮筐之间的距离。所述浮标11由浮筒27和标尺28组成。

进一步作为优选地实施方式，所述浮筒27为密闭的中空圆柱形，所述浮筒27直径小于第一腔隙22性的内径，浮筒27可以在第一腔隙22内上下移动。当液氮进去第一腔隙22内，浮筒27可漂浮在液氮上。

进一步作为优选地实施方式，所述标尺28一端与浮筒27连接，所述标尺28另外一端突出于外壳7顶部。所述标尺28上设有数值，也可以在标尺28上设置用若干个不同的颜色来表示标尺28的高度，方便操作者观察。

进一步作为优选地实施方式，所述标杆10位于外壳7内的第二腔隙23，所述标杆10呈“7”字型，所述标杆10由横杆29和纵杆30组成。

进一步作为优选地实施方式，所述纵杆30的一端突出于外壳7顶部。所述纵杆30位于动力轮8和固定轮9之间。所述纵杆30的侧壁上有齿轮结构31，侧壁上的齿轮结构31与动力轮8和固定轮9上的齿轮一一对应，通过动力轮8转动，使外壳7内的纵杆30上升或下降。

需要说明的是，固定轮也可以转动，只是内部没用动力装置，主要目的是固定轮主要是配合动力轮。也可以将固定轮换为动力轮。只需要两个动力轮同步转动。确保纵杆上升或下降。

进一步作为优选地实施方式，所述横杆29位于纵杆30上方，所述横杆29的一端与纵杆30相连，所述横杆29垂直于纵杆30，所述横杆29位于标尺28正上方，当纵杆30接触到外壳7底部时，横杆29可以压住标尺28，使标尺28处于外壳7内，保护标尺28，避免标尺28意外折断。

进一步作为优选地实施方式，所述感应器由第一感应器32、第二感应器33和第三感应器34组成，所述感应器的输出端连接信号处理系统4的输入端。

进一步作为优选地实施方式，所述第一感应器32位于横杆29下方，所述第一感应器32位于标尺28的正上方，所述第一感应器32用个感应标尺28是否接触到横杆29，所述第一感应器32可以是光电接近开关、电感接近开关、电容接近开关、霍尔接近开关、激光测距传感器等。

进一步作为优选地实施方式，所述第二感应器33位于外壳7上方的内侧壁。所述第二感应器33为距离感应器，所述第二感应器33与外壳7底部距离等于纵杆30接触到外壳7底部时，横杆29与外壳7底部距离。所述第二感应器33用于判断纵杆30是否接触到外壳7底部。当纵杆30接触到外壳7底部时，所述第二感应器33读取的数值为第二感应器33与另外一侧外壳7壁之间的距离，当纵杆30上升，所述第二感应器33读取的数值为第二感应器33与纵杆30之间的距离。因此，通过第二感应器33读取的数值变化可以判断纵杆30是否接触到外壳7底部。

在另一些实施例中，第二感应器33放置在横杆29下方，第二感应器33位于第一腔隙22的正上方，第二感应器33为距离感应器，第二感应器33用于感应横杆29与第一腔隙22顶部之间的距离。

进一步作为优选地实施方式，所述第三感应器34位于支撑板1上，所述第三感应器34位于外壳把手20正下方，所述第三感应器34用于感应支撑板1与外壳把手20之间的间距。

进一步作为优选地实施方式，所述动力轮8位于外壳7内侧壁，所述动力轮8位于外壳7上方，所述动力轮8上设有卡齿，所述动力轮8内有动力装置(比如电动机)。所述的动力轮8可以在信号处理系统4的控制信号顺时针或逆时针转动。所述动力轮8的输入端连接信号处理系统4输出端，动力轮8的转动可以使标杆10在第二腔隙23内上下移动。

进一步作为优选地实施方式，所述固定轮9位于第一隔板21内，所述固定轮9位于第一隔板21上方，所述固定轮9与动力轮8在同一水平面，所述固定轮9上设有卡齿，当动力轮8的转动，标杆10通过纵杆30的侧壁上有齿轮结构31在第二腔隙23内上下移动。当动力轮8停止转动时，固定轮9与动力轮8将标杆10固定在预设的高度，避免标杆10上下移动。

进一步作为优选地实施方式，所述电池6位于把支撑板1，所述电池6用于感应器、显示器5、抽水泵3和信号处理系统4提供电源。电池6可采用现有的电池等来实现。

进一步作为优选地实施方式，所述显示器5位于支撑板1上方。用于根据信号处理系统4的控制信号，进行内容展示，包括预设的液氮高度、装置工作状态及添加液氮信息等内容。显示器5可采用现有的触摸显示器5来实现，其通过通用I/O接口连接至信号处理系统4。另外，本发明还通过触摸显示器5获取用户的输入信号，并将输入信号发送至信号处理系统4。

进一步作为优选地实施方式，所述信号处理系统4位于支撑板1内，所述信号处理系统4用于根据感应器发送的信号，触发相应的控制信号，并将控制信号发送至显示器5、动力轮8和抽水泵3。本发明的信号处理系统4并不涉及数据处理流程上的改进，其信号触发过程均可采用现有MCU来实现，在此不再赘述。

进一步作为优选地实施方式，所述支架14位于支撑板1下方，所述支架14位于进水口15，所述支架14下方有缺口，使用时，支架14可以通过缺口放在做为液氮源的液氮罐36的罐口边缘。

下面详细描述本发明的液氮自动添加装置的实现方法的具体实施步骤如图2所示：

通过监测装置获取液氮的高度信号；

根据液氮的高度信号，通过信号处理系统触发控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮高度阈值；所述液氮高度阈值为液氮罐实载容量高度；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮高度阈值，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮高度阈值，停止所述抽水泵进行液氮添加。

进一步作为优选地实施方式，所述通过监测装置获取液氮的高度信号，包括：

通过所述监测装置的第一感应器获取所述监测装置的标尺的第一高度信号；所述标尺设有浮标，所述标尺漂浮于液氮上方；

和，通过所述监测装置的第二感应器确定所述监测装置的标杆是否位于起始位置，或，通过所述监测装置的第二感应器获取所述标杆的第二高度信号；

和，通过所述监测装置的第三感应器获取所述监测装置嵌入液氮罐的第三高度信号。

进一步作为优选地实施方式，还包括通过信号处理系统根据所述高度信号计算液氮实时高度的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过信号处理系统获取所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号；

根据所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号，结合所述监测装置的固定高度参数计算液氮实时高度；

其中，所述固定高度参数包括浮标浸没在液氮的深度、监测装置的外壳长度和固定所述监测装置的支撑板的厚度。

进一步作为优选地实施方式，还包括根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过显示器接收液氮的预设高度信号；所述显示器为触屏显示器；

根据液氮的所述高度信号和所述预设高度信号，通过所述信号处理系统触发第二控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮预设高度；所述液氮预设高度小于或等于所述液氮高度阈值；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮预设高度，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮预设高度，停止所述抽水泵进行液氮添加。

进一步作为优选地实施方式，所述根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，还包括以下步骤：

通过所述监测装置的动力轮，根据所述信号处理系统的第二控制信号调整所述监测装置的感应高度，进而控制液氮预设高度设置。

下面结合具体实施例详细说明本发明的工作流程及液氮高度判断方法：

一、第二感应器位于外壳内侧壁时，第二感应器可以是距离感应器，第二感应器也可以是接触感应器(第二感应器的高度与标杆处于起始位置时，横杆的高度相同，可以在横杆上设置接触点，当标杆处于起始位置时，横杆上接触点接触到第二感应器)，第二感应器主要用于判断标杆是否处于起始位置(纵杆是否接触到外壳底部)。

1、安放好装置

操作者将监测装置在第二隔板的缺口处穿入需要补充液氮的液氮罐中提篮栏杆，支撑板放置在补充液氮的液氮罐的罐口处，再将抽水管的进水口放入做为液氮源的液氮罐中，通过支架下方的缺口固定在液氮源的液氮罐的罐口边缘；旋转外壳把手使监测装置缓慢下降直到不能下降为止，此时第二隔板下方位于最上方篮筐，由于第二隔板的下方与外壳内侧壁的底部在同个水平面，所以外壳内侧的底部与最上层的篮筐在同于水平面。

2、操作者通过触屏显示器输入预计添加液氮距离最上方篮筐之间的高度H_液和盖塞的长度L_塞。

3、同一个装置中，使用的监测装置的外壳长度L_壳是固定的，第三感应器固定在支撑板，第三感应器与支撑板下方的间距d固定的。

安放好装置后，支撑板下方放置在补充液氮的液氮罐的罐口上方，旋转外壳把手使监测装置缓慢下降直到不能下降为止，第二隔板下方位于最上方篮筐；此时，第三感应器测量第三感应器与外壳把手之间的距离L₁

3.1计算监测装置的外壳进入液氮罐内的高度H₁

L_壳-(L₁+d)＝H₁

3.2判断添加预设的液氮高度H_液后液氮罐能否放入长度为L_塞的盖塞

当H_液+L_塞≥H₁，添加液氮后不能放入盖塞；H_液+L_塞＜H₁添加液氮后能放入盖塞。

4、调整标杆的高度

4.1第二感应器用于判断标杆是否处于起始位置(纵杆是否接触到外壳底部)

由于第二感应器固定在外壳内侧壁。因此第二感应器与另外一侧外壳壁之间的距离d₁同一装置中是固定的。

当第二感应器读取的L₂＝d₁,纵杆接触到外壳底部,标杆处于起始位。

当第二感应器读取的L₂<d₁,纵杆未接触到外壳底部,标杆不是处于起始位。

当标杆未处于起始位，需要转动动力轮让纵杆下降，使标杆处于起始位。

4.2调整标杆上升的高度H_标

当标杆处于起始位，由于动力轮的直径是固定的，动力轮转动一圈使标杆上升或下降的距离L_轮是固定。

当浮标漂浮在液氮上，在浮标重力的作用下，浮筒下方的一部分将浸没在液氮，在同一个装置中浮标的重量和浮筒的大小是固定的，并且液氮的密度相同，因此，浸没在液氮中深度H_深是固定的。

因此，标杆需要上升的高度H_标

H_标＝H_液-H_深

动力轮需要转动的圈数n，

n＝H_标/L_轮

动力轮转动n圈后，标杆上升至H_标的高度

4.3启动抽水泵

当第一感应器感应到浮标上的标尺，表示目前液氮罐内的液面高度达到H_液的高度，不用添加液氮。

当第一感应器未感应到浮标上的标尺，表示目前液氮罐内的液面高度未达到H_液的高度，需要添加液氮。启动抽水泵，直到第一感应器感应到浮标上的标尺。

二、将第二感应器放置在横杆上，第二感应器位于第一腔隙的正上方，第二感应器为距离感应器，第二感应器用于感应横杆与第一腔隙顶部之间的距离。

1、安放好装置

操作者将监测装置在第二隔板的缺口处穿入需要补充液氮的液氮罐中提篮栏杆，支撑板放置在补充液氮的液氮罐的罐口处，再将抽水管的进水口放入做为液氮源的液氮罐中，通过支架下方的缺口固定在液氮源的液氮罐的罐口边缘；旋转外壳把手使监测装置缓慢下降直到不能下降为止，此时第二隔板下方位于最上方篮筐，由于第二隔板的下方与外壳内侧壁的底部在同个水平面，所以外壳内侧的底部与最上层的篮筐在同于水平面。

2、操作者通过触屏显示器输入预计添加液氮距离最上方篮筐之间的高度H_液和盖塞的长度L_塞。

3、同一个装置中，使用的监测装置的外壳长度L壳是固定的，第三感应器固定在支撑板，第三感应器与支撑板下方的间距d固定的。

安放好装置后，支撑板下方放置在补充液氮的液氮罐的罐口上方，旋转外壳把手使监测装置缓慢下降直到不能下降为止，第二隔板下方位于最上方篮筐；此时，第三感应器测量第三感应器与外壳把手之间的距离L₁。

3.1计算监测装置的外壳进入液氮罐内的高度H₁

L_壳-(L₁+d)＝H₁

3.2判断添加预设的液氮高度H_液后液氮罐能否放入长度为L_塞的盖塞

当H_液+L_塞≥H₁，添加液氮后不能放入盖塞；H_液+L_塞＜H₁添加液氮后能放入盖塞。

4、调整标杆的高度

4.1第二感应器固定在横杆，当纵杆接触到外壳底部时，第二感应器感应到的距离d是横杆与第一腔隙顶部之间距离，同一装置，该距离d是固定的。

4.2当浮标漂浮在液氮上，在浮标重力的作用下，浮筒下方的一部分将浸没在液氮，在同一个装置中浮标的重量和浮筒的大小是固定的，并且液氮的密度相同，因此，浸没在液氮中深度H_深是固定的。

因此，标杆实际需要上升的高度H_标

H_标＝(d+H_液)-H_深

当操作者通过触屏显示器设置H_液后，第二感应器测量不断测量横杆与第一腔隙顶部之间距离L₃，

当L₃>H_标时，动力轮转动，使纵杆下降，直到L₃＝H_标，

当L₃<H_标时，动力轮转动，使纵杆上升，直到L₃＝H_标，

当直到L₃＝H_标，第二感应器感应

4.3启动抽水泵

当第一感应器感应到浮标上的标尺，表示目前液氮罐内的液面高度达到H_液的高度，不用添加液氮。

当第一感应器未感应到浮标上的标尺，表示目前液氮罐内的液面高度未达到H_液的高度，需要添加液氮。启动抽水泵，直到第一感应器感应到浮标上的标尺。

综上所述，本发明先通过监测装置测量获取液氮罐内各高度参数的高度信号；进而通过信号处理系统准确确定出液氮高度，方便快捷且准确度高；另外，本发明基于液氮高度通过信号处理系统控制抽水泵的启停，进而控制液氮的添加，实用且自动化程度高；本发明还可以通过显示器来显示液氮高度，协助操作者及时完成液氮添加工作，实用性高。使用时，操作者将监测装置在第二隔板的缺口处穿入需要补充液氮的液氮罐中提篮栏杆，再将抽水管的进水口放入做为液氮源的液氮罐中，通过支架下方的缺口固定在液氮源的液氮罐的罐口边缘；旋转外壳把手使监测装置缓慢下降直到不能下降为止，通过显示器设置需要浸没液氮罐最上方篮筐的高度，装置自动开启抽水泵，直到液氮罐内的液氮量达到设置的液氮高度，液氮罐最上方篮筐内储存的样本也能安全有效的浸润在液氮中，确保生物样本的储存质量。添加结束后，当装置自动停止，出水口的活塞在弹簧的作用下堵塞出水口，避免添加过量的液氮，盖塞不能放入液氮罐不能内；添加结束后，操作者通过把手将整个装置从液氮罐中取出即可。操作简单，适用性广，用户体验好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种液氮自动添加装置，其特征在于：包括：

监测装置，用于获取液氮的高度信号；

信号处理系统，用于根据液氮的高度信号，触发控制信号控制显示器的显示内容；以及抽水泵的液氮添加过程；

显示器，用于根据信号处理系统的控制信号进行内容展示；

抽水泵，用于根据信号处理系统的控制信息而启停，进而控制液氮的添加容量；

电池，用于为监测装置、信号处理系统、抽水泵和显示器提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种液氮自动添加装置，其特征在于：所述监测装置包括第一感应器、第二感应器和第三感应器；所述监测装置获取的所述高度信号包括第一高度信号、第二高度信号和第三高度信号；

所述第一感应器，用于获取所述监测装置的标尺的第一高度信号；所述标尺设有浮标，所述标尺漂浮于液氮上方；

所述第二感应器，用于确定所述监测装置的标杆是否位于起始位置，或获取所述标杆的第二高度信号；

所述第三感应器，用于获取所述监测装置嵌入液氮罐的第三高度信号。

3.根据权利要求2所述的一种液氮自动添加装置，其特征在于：

所述监测装置嵌入固定于支撑板；

所述显示器设于所述支撑板上方；所述抽水泵设于所述支撑板下方；所述电池和信号处理系统设于所述支撑板内；

所述第一感应器、所述第二感应器和所述第三感应器的输出端均连接信号处理系统的输入端，所述信号处理系统的输出端连接所述抽水泵和所述显示器的输入端；

所述电池分别连接监测装置、信号处理系统、显示器和抽水泵。

4.根据权利要求1所述的一种液氮自动添加装置，其特征在于：

所述显示器，还用于接收液氮的预设高度信号；所述显示器的输出端连接所述信号处理系统的输入端；

进而所述信号处理系统，用于根据所述高度信号和所述预设高度信号，触发第二控制信号控制显示器的显示内容；以及抽水泵的液氮添加过程。

5.根据权利要求4所述的一种液氮自动添加装置，其特征在于：所述监测装置还包括动力轮；

所述动力轮的输入端连接所述信号处理系统的输出端；

所述动力轮，用于根据所述信号处理系统的第二控制信号调整所述监测装置的感应高度，进而控制液氮预设高度设置。

6.一种液氮自动添加装置的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过监测装置获取液氮的高度信号；

根据液氮的高度信号，通过信号处理系统触发控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮高度阈值；所述液氮高度阈值为液氮罐实载容量高度；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮高度阈值，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮高度阈值，停止所述抽水泵进行液氮添加。

7.根据权利要求6所述的一种液氮自动添加装置的实现方法，其特征在于，所述通过监测装置获取液氮的高度信号，包括：

通过所述监测装置的第一感应器获取所述监测装置的标尺的第一高度信号；所述标尺设有浮标，所述标尺漂浮于液氮上方；

和，通过所述监测装置的第二感应器确定所述监测装置的标杆是否位于起始位置，或，通过所述监测装置的第二感应器获取所述标杆的第二高度信号；

和，通过所述监测装置的第三感应器获取所述监测装置嵌入液氮罐的第三高度信号。

8.根据权利要求7所述的一种液氮自动添加装置的实现方法，其特征在于：还包括通过信号处理系统根据所述高度信号计算液氮实时高度的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过信号处理系统获取所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号；

根据所述第一高度信号、所述第三高度信号和/或所述第二高度信号，结合所述监测装置的固定高度参数计算液氮实时高度；

其中，所述固定高度参数包括浮标浸没在液氮的深度、监测装置的外壳长度和固定所述监测装置的支撑板的厚度。

9.根据权利要求6所述的一种液氮自动添加装置的实现方法，其特征在于：还包括根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，该步骤包括以下步骤：

通过显示器接收液氮的预设高度信号；所述显示器为触屏显示器；

根据液氮的所述高度信号和所述预设高度信号，通过所述信号处理系统触发第二控制信号控制显示器的显示内容，所述显示内容包括液氮实时高度和液氮预设高度；所述液氮预设高度小于或等于所述液氮高度阈值；

通过信号处理系统控制抽水泵的液氮添加过程；

当所述液氮实时高度小于所述液氮预设高度，启动所述抽水泵进行液氮添加，直至所述液氮实时高度达到所述液氮预设高度，停止所述抽水泵进行液氮添加。

10.根据权利要求9所述的一种液氮自动添加装置的实现方法，其特征在于：所述根据液氮的预设高度信号进行液氮自动添加的步骤，还包括以下步骤：

通过所述监测装置的动力轮，根据所述信号处理系统的第二控制信号调整所述监测装置的感应高度，进而控制液氮预设高度设置。

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