CN115388597A - 一种用于存储生物样本的智能化冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于存储生物样本的智能化冰箱，包括：保温箱壳体、转筒存储架、转筒驱动机构、抓手搬运机构及样本试管出入口，保温箱壳体内设置有试管架出入自动搬运机构，试管架出入自动搬运机构包括试管架出入箱体、上层预处理区域以及下层试管挑选区域，上层预处理区域包括试管托架驱动模组、第一试管托架、除霜机构、视觉拍照机构及第一密封门，下层试管挑选区域包括X轴直线驱动模组、Z轴直线驱动模组、Y轴夹爪直线驱动模组及第二密封门,两组X轴直线驱动模组上均设置有第二试管托架，Y轴直线驱动模组上设置有试管夹爪。本发明实现对样本出入库的预处理的全功能流程，实现样本的整存整取和零存零取的灵活应用。

Description

一种用于存储生物样本的智能化冰箱

技术领域

本发明涉及低温存储技术领域，特别是涉及一种用于存储生物样本的智能化冰箱。

背景技术

目前-80℃低温储存冰箱主要用于样本量体量较小或者投资较低的应用场景，目前主要是人工方式进行样本的低温冰箱存储作业及管理，传统存储方式需要打开冰箱门对冰箱内部的温度及湿度环境影响，从而导致生物样本存储安全受影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于存储生物样本的智能化冰箱，实现对样本出入库的预处理的全功能流程，实现样本的整存整取和零存零取的灵活应用，相对于人工作业操作冰箱管理样本具有绝对的优势。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种用于存储生物样本的智能化冰箱，包括：保温箱壳体、设置于保温箱壳体内的两组用于存储试管架的转筒存储架、转筒驱动机构、用于取放转筒内试管架的抓手搬运机构以及设置于保温箱壳体侧面上的样本试管出入口，所述保温箱壳体内设置有与样本试管出入口对接的试管架出入自动搬运机构，所述试管架出入自动搬运机构包括试管架出入箱体、上层预处理区域以及下层试管挑选区域，所述上层预处理区域包括设置于试管架出入箱体侧壁上的试管托架驱动模组、设置于试管托架驱动模组上且可水平运动的第一试管托架、除霜机构、视觉拍照机构以及第一密封门，所述下层试管挑选区域包括两组X轴直线驱动模组、Z轴直线驱动模组、设置于Z轴直线驱动模组上的Y轴夹爪直线驱动模组以及第二密封门,两组X轴直线驱动模组上均设置有第二试管托架，所述Y轴直线驱动模组上设置有试管夹爪。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一试管托架和第二试管托架的底部为镂空结构，所述第一试管托架和第二试管托架上设置有二次定位机构。

在本发明一个较佳实施例中，所述二次定位机构为呈对角设置于第一试管托架或第二试管托架上的电磁线圈推杆，所述电磁线圈推杆对第一试管托架和第二试管托架内的试管架起压紧定位作用。

在本发明一个较佳实施例中，所述视觉拍照机构设置于第一试管托架的下方，所述视觉拍照机构采用CCD相机，用于获取第一试管托架上每个试管的二维码信息。

在本发明一个较佳实施例中，所述抓手搬运机构包括升降驱动组件和搬运驱动组件，所述升降驱动组件包括设置于保温箱壳体内的升降立柱、设置于升降立柱上的滚珠丝杠模组以及设置于升降立柱侧边的导向滑轨以及与滑轨上的滑块连接的固定板，所述滚珠丝杠模组与固定板相连接且可驱动所述固定板做升降运动；所述搬运驱动组件包括与所述固定板连接的底板、旋转驱动机构以及多级伸缩取料机构，所述抓手设置于多级伸缩取料机构上，所述旋转驱动机构设置于多级伸缩取料机构下方且可驱动所述多级伸缩取料机构旋转以方便所述抓手抓取不同方向的试管架，所述旋转驱动机构包括设置于底板上的转台驱动电机，所述转台驱动电机的输出端通过皮带与设置于多级伸缩取料机构下方的转轴相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述多级伸缩取料机构包括一级转台板、二级伸缩板、三级伸缩板以及摆臂驱动组件，所述二级伸缩板与一级转台板之间通过第一滑轨实现滑动连接，所述三级伸缩板与二级转台板之间通过第二滑轨实现滑动连接，所述二级伸缩板的两侧分别设置有链轮链条组件，所述摆臂驱动组件包括设置于一级转台板的摆臂驱动电机以及摆臂，所述摆臂的一端与摆臂驱动电机相连接，另一端设置于所述二级伸缩板下方的滑槽内，所述摆臂驱动电机可驱动所述二级伸缩板及三级伸缩板的伸出和缩进运动。

在本发明一个较佳实施例中，所述链轮链条组件包括呈对角设置于二级伸缩板两侧边的链轮以及绕设于链轮上的链条A，所述链条A的一端与一级转台板相连接，所述链条A的另一端与三级伸缩板相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述转筒存储架包括一组同心设置的内转筒存储架和外转筒存储架，所述转筒驱动机构设置于保温箱壳体顶板的上方，包括驱动内转筒存储架正转或反转的内转筒驱动组件以及驱动外转筒存储架正转或反转的外转筒驱动组件，所述内转筒存储架和外转筒存储架的结构相同，包括转筒、围绕转筒圆周方向分层绕设于转筒内的冻存架以及设置于若干冻存架内的试管架，所述冻存架两边的侧板与转筒上下板固定连接，所述冻存架为钣金件，所述冻存架内上下相邻两层试管架的间隙接近8MM。

在本发明一个较佳实施例中，所述外转筒存储架内呈环状分布的若干冻存架空出一组空间形成取料工位，以方便所述抓手抓取内转筒存储架上冻存架内的试管架。

在本发明一个较佳实施例中，所述内转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第一蜗杆驱动电机以及与第一蜗杆驱动电机相连接的第一蜗杆，所述第一蜗杆与内转筒存储架的转轴顶部的第一齿轮相啮合；所述外转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第二蜗杆驱动电机以及与第二蜗杆驱动电机相连接的第二蜗杆，所述第二蜗杆与外转筒存储架的转轴顶部的第二齿轮相啮合。

本发明的有益效果是：本发明通过试管架出入自动搬运机构，在冰箱壳体内即可实现试管的分选操作，实现对样本出入库的预处理的全功能流程，实现样本的整存整取和零存零取的灵活应用；抓手通过升降及旋转功能与转筒存储架的旋转交互，实现抓取到左右侧的转筒存储架内冻存架上的任意一组试管架，抓手配合多级伸缩取料机构能够双深抓取试管架，所占空间较小，使用方便，可以实现全自动的生物样本低温存取操作，有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的一种用于存储生物样本的智能化冰箱的结构示意图；

图2是本发明中试管架出入自动搬运机构的结构示意图；

图3是本发明中试管架出入自动搬运机构另一视角的结构示意图

图4是本发明中转筒驱动机构的结构示意图；

图5是本发明的一种用于存储生物样本的智能化冰箱中升降驱动组件和搬运驱动组件的结构示意图；

图6是本发明的一种用于存储生物样本的智能化冰箱中搬运驱动组件伸出状态时示意图；

图7是本发明的一种用于存储生物样本的智能化冰箱中搬运驱动组件伸出状态时部分结构示意图；

图8是本发明的一种用于存储生物样本的智能化冰箱中转筒存储架的截面图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例：一种用于存储生物样本的智能化冰箱，包括：保温箱壳体1、设置于保温箱壳体内的两组用于存储试管架的转筒存储架2、转筒驱动机构3、用于取放转筒内试管架的抓手搬运机构以及设置于保温箱壳体侧面上的样本试管出入口4，其中，抓手搬运机构包括升降驱动组件5和搬运驱动组件6，保温箱壳体顶板上设置有保温层7，保温箱壳体内具有-80℃的存储区，设备顶部由隔温层分隔开，保证设备发热与存储区冷量相互抵消，从而优化样本存储环境，保证样本安全。

保温箱壳体内设置有与样本试管出入口对接的试管架出入自动搬运机构8，所述试管架出入自动搬运机构包括试管架出入箱体801、上层预处理区域以及下层试管挑选区域，在试管架出入箱体外侧可设置泡棉的保温层与内部低温区实现温度隔离，所述上层预处理区域包括设置于试管架出入箱体侧壁上的试管托架驱动模组802、设置于试管托架驱动模组上且可水平运动的第一试管托架803、除霜机构804、视觉拍照机构805以及第一密封门806，第一密封门采用旋转式密封门，简单结构实现功能保证内部空间的利用，试管托架驱动模组通过丝杠带动第一试管托架水平方向移动，切换到除霜、拍照以及与内部的抓手对接位置，第一密封门打开后内部抓手可由抓手搬运机构驱动以抓取试管架，其中，视觉拍照机构设置于第一试管托架的下方，采用CCD相机，用于获取第一试管托架上每个试管的二维码信息，除霜机构采用现有技术中的酒精喷涂装置，以完成试管架清洁功能，通过清洁试管及试管架底部，从而让后续的拍照读码更加精准高效。

所述下层试管挑选区域包括两组X轴直线驱动模组807、Z轴直线驱动模组808以及设置于Z轴直线驱动模组上的Y轴夹爪直线驱动模组809,两组X轴直线驱动模组上均设置有第二试管托架810，所述Y轴直线驱动模组上设置有试管夹爪811，X轴直线驱动模组包括两组丝杠滑轨带动一组第二试管架托架实现水平X向移动，用于切换挑管工作与抓手对接功能，垂直方向的Z轴直线驱动模组有两套直线滑轨与丝杠，水平Y轴直线驱动模组由移动端的一组丝杠与直线导轨实现，通过XYZ的联动实现上下两组试管架样本的挑选试管作业，两组第二试管架托架中有一组可作为备用试管托架，当后台控制系统根据需求控制试管夹爪挑选所需的试管后放置到备用试管托架中，X轴直线驱动模组带动取选所需试管后的备用试管托架移动至第二密封门812位置，第二密封门也采用旋转式密封门，第二密封门打开后内部抓手可由抓手搬运机构驱动以将备用试管托架上升至第一密封门处，再由试管托架驱动模组将挑选后的备用试管托架中的多个试管同时运送至样本试管出入口出，以实现与外部AGV的自动对接，需要说明的是，所有直线驱动模组均可选用但不仅限于现有技术中的丝杠和滑轨配合的直线模组。

具体的，所述第一试管托架和第二试管托架的底部为镂空结构，以方便相机拍照，所述第一试管托架和第二试管托架上设置有二次定位机构，二次定位机构为呈对角设置于第一试管托架或第二试管托架上的电磁线圈推杆813，通过对角处电磁线圈推杆压紧作用让试管架落位后有二次定位功能，提高定位精度，以提高设备运行安全性。

如图4-8所示，转筒存储架有两组，其中一组为双筒存储架，其包括同心设置的内转筒存储架21和外转筒存储架22，转筒驱动机构设置于保温箱壳体顶板的上方，包括驱动内转筒存储架正转或反转的内转筒驱动组件31以及驱动外转筒存储架正转或反转的外转筒驱动组件32，所述搬运驱动组件用于驱动抓手的旋转及伸缩以抓取内转筒存储架和外转筒存储架内的试管架，抓手的运动轨迹在内、外转筒机构、试管架出入口所形成的内切圆范围内，内切圆圆心为抓手旋转中心，内转筒存储架和外转筒存储架的结构相同，包括转筒211、围绕转筒圆周方向分层绕设于转筒内的冻存架212以及设置于若干冻存架内的试管架，冻存架两边的侧板与转筒上下板固定连接，所述冻存架为钣金件，所述冻存架内试管架的间隙为接近8MM，内圈与外圈的内转筒存储架的旋转轴为圆管，通过轴承连接实现内外侧可不同角度的旋转，外转筒存储架内呈环状分布的若干冻存架空出一组空间形成取料工位15，以方便所述抓手抓取内转筒存储架上冻存架内的试管架，抓手可实现双深抓取，内、外圈两层转筒存储架的设置可以存储更多的生物样本，相较于以往只有单层的冻存架形式，双层的存量具有很大优势，更加节省体积。

具体的，内转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第一蜗杆驱动电机311以及与第一蜗杆驱动电机相连接的第一蜗杆312，所述第一蜗杆与内转筒存储架的转轴顶部的第一齿轮313相啮合；外转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第二蜗杆驱动电机321以及与第二蜗杆驱动电机相连接的第二蜗杆322，第二蜗杆与外转筒存储架的转轴顶部的第二齿轮相啮合323，所述内转筒驱动组件和外转筒驱动组件均连接有手动转筒驱动组件，手动转筒驱动组件包括平行轴固定架9及转动设置于平行轴固定架上的平行轴10，所述平行轴的一端与第一蜗杆的一端通过链条B 11传动连接，可用于人工对内部的转筒存储架进行旋转，用于当停电情况下用于人工旋转相转筒存架的操作。

所述升降驱动组件5包括设置于保温箱壳体内的升降立柱51、设置于升降立柱上的滚珠丝杠模组52以及设置于升降立柱侧边的导向滑轨53以及与滑轨上的滑块连接的固定板54，滚珠丝杠模组与固定板相连接且可驱动固定板做升降运动，所述搬运驱动组件6包括与固定板连接的底板601、旋转驱动机构以及多级伸缩取料机构，抓手设置于多级伸缩取料机构上，旋转驱动机构设置于多级伸缩取料机构下方且可驱动多级伸缩取料机构旋转以方便抓手抓取不同方向的试管架，旋转驱动机构包括设置于底板上的转台驱动电机602，转台驱动电机的输出端通过皮带603与设置于一级转台板下方的转轴613相连接，通过升降及旋转功能与转筒存储架的旋转的交互，实现抓取到左右侧的内外圈的冻存架上的任意一组试管架。

所述多级伸缩取料机构包括一级转台板604、二级伸缩板605、三级伸缩板606以及摆臂驱动组件，所述二级伸缩板与一级转台板之间通过第一滑轨607实现滑动连接，三级伸缩板与二级转台板之间通过第二滑轨608实现滑动连接，二级伸缩板的两侧分别设置有链轮链条组件，摆臂驱动组件包括设置于一级转台板的摆臂驱动电机609以及摆臂600，所述摆臂的一端与摆臂驱动电机相连接，另一端设置于所述二级伸缩板下方的滑槽610内，所述摆臂驱动电机可驱动摆臂的来回摆动以带动二级伸缩板及三级伸缩板的伸出和缩进运动。

具体的，所述链轮链条组件包括呈对角设置于二级伸缩板两侧边的链轮611以及绕设于链轮上的链条A 612，所述链条A的一端与一级转台板相连接，链条A的另一端与三级伸缩板相连接，抓手12安装于三级伸缩板的前端，抓手两侧还设置有试管架导向板13，驱动电机驱动摆臂的朝转筒存储架方向摆动，带动二级伸缩板向转筒存储架方向运动，通过链轮、链条的配合，可带动三级伸缩板向转筒存储架方向运动以托取冻存架内的试管架14，多级伸缩取料机构的设置可以使二级伸缩板和三级伸缩板同时滑动伸缩，便于对试管架的托取和运输，当外转筒存储架内的试管架取放完毕后，可以进一步向内伸缩至内转筒冻存架中取料，能够实现双深抓取试管架。

本发明一种用于存储生物样本的智能化冰箱的有益效果是：

1. 本发明通过试管架出入自动搬运机构，在冰箱壳体内即可实现试管的分选操作，实现对样本出入库的预处理的全功能流程，实现样本的整存整取和零存零取的灵活应用；抓手通过升降及旋转功能与转筒存储架的旋转交互，实现抓取到左右侧的转筒存储架内冻存架上的任意一组试管架，抓手配合多级伸缩取料机构能够双深抓取试管架，所占空间较小，使用方便，可以实现全自动的生物样本低温存取操作，有效提高工作效率；

2.涡轮蜗杆的转筒驱动机构同时还连接一组外接的手动转筒驱动组件，可用于人工对内部的存储架进行旋转，用于当停电情况下用于人工旋转储存架的操作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于存储生物样本的智能化冰箱，包括：保温箱壳体、设置于保温箱壳体内的两组用于存储试管架的转筒存储架、转筒驱动机构、用于取放转筒内试管架的抓手搬运机构以及设置于保温箱壳体侧面上的样本试管出入口，其特征在于，所述保温箱壳体内设置有与样本试管出入口对接的试管架出入自动搬运机构，所述试管架出入自动搬运机构包括试管架出入箱体、上层预处理区域以及下层试管挑选区域，所述上层预处理区域包括设置于试管架出入箱体侧壁上的试管托架驱动模组、设置于试管托架驱动模组上且可水平运动的第一试管托架、除霜机构、视觉拍照机构以及第一密封门，所述下层试管挑选区域包括两组X轴直线驱动模组、Z轴直线驱动模组、设置于Z轴直线驱动模组上的Y轴夹爪直线驱动模组以及第二密封门,两组X轴直线驱动模组上均设置有第二试管托架，所述Y轴直线驱动模组上设置有试管夹爪。

2.根据权利要求1所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述第一试管托架和第二试管托架的底部为镂空结构，所述第一试管托架和第二试管托架上设置有二次定位机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述二次定位机构为呈对角设置于第一试管托架或第二试管托架上的电磁线圈推杆，所述电磁线圈推杆对第一试管托架和第二试管托架内的试管架起压紧定位作用。

4.根据权利要求1所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述视觉拍照机构设置于第一试管托架的下方，所述视觉拍照机构采用CCD相机，用于获取第一试管托架上每个试管的二维码信息。

5.根据权利要求1所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述抓手搬运机构包括升降驱动组件和搬运驱动组件，所述升降驱动组件包括设置于保温箱壳体内的升降立柱、设置于升降立柱上的滚珠丝杠模组以及设置于升降立柱侧边的导向滑轨以及与滑轨上的滑块连接的固定板，所述滚珠丝杠模组与固定板相连接且可驱动所述固定板做升降运动；所述搬运驱动组件包括与所述固定板连接的底板、旋转驱动机构以及多级伸缩取料机构，所述抓手设置于多级伸缩取料机构上，所述旋转驱动机构设置于多级伸缩取料机构下方且可驱动所述多级伸缩取料机构旋转以方便所述抓手抓取不同方向的试管架，所述旋转驱动机构包括设置于底板上的转台驱动电机，所述转台驱动电机的输出端通过皮带与设置于多级伸缩取料机构下方的转轴相连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述多级伸缩取料机构包括一级转台板、二级伸缩板、三级伸缩板以及摆臂驱动组件，所述二级伸缩板与一级转台板之间通过第一滑轨实现滑动连接，所述三级伸缩板与二级转台板之间通过第二滑轨实现滑动连接，所述二级伸缩板的两侧分别设置有链轮链条组件，所述摆臂驱动组件包括设置于一级转台板的摆臂驱动电机以及摆臂，所述摆臂的一端与摆臂驱动电机相连接，另一端设置于所述二级伸缩板下方的滑槽内，所述摆臂驱动电机可驱动所述二级伸缩板及三级伸缩板的伸出和缩进运动。

7.根据权利要求6所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述链轮链条组件包括呈对角设置于二级伸缩板两侧边的链轮以及绕设于链轮上的链条A，所述链条A的一端与一级转台板相连接，所述链条A的另一端与三级伸缩板相连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述转筒存储架包括一组同心设置的内转筒存储架和外转筒存储架，所述转筒驱动机构设置于保温箱壳体顶板的上方，包括驱动内转筒存储架正转或反转的内转筒驱动组件以及驱动外转筒存储架正转或反转的外转筒驱动组件，所述内转筒存储架和外转筒存储架的结构相同，包括转筒、围绕转筒圆周方向分层绕设于转筒内的冻存架以及设置于若干冻存架内的试管架，所述冻存架两边的侧板与转筒上下板固定连接，所述冻存架为钣金件，所述冻存架内上下相邻两层试管架的间隙接近8MM。

9.根据权利要求8所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述外转筒存储架内呈环状分布的若干冻存架空出一组空间形成取料工位，以方便所述抓手抓取内转筒存储架上冻存架内的试管架。

10.根据权利要求8所述的一种用于存储生物样本的智能化冰箱，其特征在于，所述内转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第一蜗杆驱动电机以及与第一蜗杆驱动电机相连接的第一蜗杆，所述第一蜗杆与内转筒存储架的转轴顶部的第一齿轮相啮合；所述外转筒驱动组件包括设置于保温箱壳体顶板上方的第二蜗杆驱动电机以及与第二蜗杆驱动电机相连接的第二蜗杆，所述第二蜗杆与外转筒存储架的转轴顶部的第二齿轮相啮合。

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