CN115790036A - 一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱，包括：保温箱壳体、两组的转筒存储架、转筒驱动机构、抓手、抓手升降驱动机构、抓手搬运驱动机构及设置于保温箱壳体正面的安全保温门，安全保温门上设置有试管架出入口，转筒存储架包括同心设置的内转筒存储架和外转筒存储架，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及驱动外转筒存储架正转或反转的外转筒驱动组件，抓手搬运驱动机构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。本发明一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱，可以实现单个试管架的自动化存取，有效提高工作效率。

Description

一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱

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深低温冰箱。

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深低温冰箱，实现样本存储的自动化作业的精准度以及高效性，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深低温冰箱，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、用于取放试管架的抓手、抓手升降驱动机构、设置于抓手升降驱动机构上的抓手搬运驱动机构以及设置于保温箱壳体正面的安全保温门，所述安全保温门上设置有试管架出入口，所述转筒存储架包括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，所述抓手搬运驱动机构用于驱动所述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。

在本发明一个较佳实施例中，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，所述抓手升降驱动机构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。

在本发明一个较佳实施例中，所述抓手搬运驱动机构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。

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一级转台板下方的转轴相连接。

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。

在本发明一个较佳实施例中，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，所述手动转筒驱动组件包括平行轴固定架及转动设置于平行轴固定架上的平行轴，所述平行轴的一端与所述第一蜗杆的一端通过链条B传动连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述试管架出入口包括设置于安全保温门正面的外侧密封门以及设置于安全保温门背面的内侧密封移门，所述安全保温门上还设置有自动加持工位、除霜工位、除湿吸风工位、图像获取工位以及触摸屏等功能构成的门体结构，安全保温门内部填充保温材料，安全保温门与保温箱壳体之间设有密封条确保密封。

本发明的有益效果是：本发明具有两组转筒存储架，每组转筒存储架分为内圈和外圈两套独立运动的内、外转筒存储架，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内、外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，可根据实际运输空间，依次伸出二级伸缩板和三级伸缩板，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深低温冰箱的结构示意图；

图2是图1中划圈处的放大图；

图3是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中抓手升降驱动机构和抓手搬运驱动机构的结构示意图；

图4是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中抓手搬运驱动机构伸出状态时示意图；

图5是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中抓手搬运驱动机构伸出状态时部分结构示意图；

图6是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中抓手搬运驱动机构运动过程中的示意图；

图7是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中抓手搬运驱动机构缩回状态时示意图；

图8是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中安全保温门的结构示意图；

图9是本发明的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱中转筒存储架的结构示意图。

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深低温冰箱，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、用于取放试管架的抓手4、抓手升降驱动机构5、设置于抓手升降驱动机构上的抓手搬运驱动机构6以及设置于保温箱壳体正面的安全保温门7，其中，保温箱壳体为环保发泡保温材质，保温箱壳体顶板上设置有保温层8，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。

如图8所示，安全保温门表面为钢化玻璃板，所述安全保温门上设置有试管架出入口，确保在样本出入过程中不会对设备内部的样本造成影响，可以根据生产需求，试管架出入口包括设置于安全保温门正面的外侧密封门81以及设置于安全保温门背面的内侧密封移门82，安全保温门上还设置有自动加持工位83、除霜工位84、除湿吸风工位85、图像获取工位86以及触摸屏87，自动加持工位采用两侧安装两个夹爪做一个加持动作，图像获取工位采用二维码相机进行拍照，用于抓取试管架的位置补偿，让抓取工作更加安全有效，对于入库样本试管由于可能接触外部湿度环境而造成结霜，还可以设计有专门的除霜功能，除霜工位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，除湿吸风工位采用抽气或吹氮的方式完成除湿功能。

如图9所示，转筒存储架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，所述抓手搬运驱动机构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。

如图3所示，所述抓手升降驱动机构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，所述抓手搬运驱动机构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。

如图4-7所示，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深低温冰箱的有益效果是：

1. 两组转筒存储架的设置，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，每组转筒存储架分为内圈和外圈两套独立运动的内、外转筒存储架，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内、外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，样本出入库运动部件少，效率高，所占空间较小，可根据实际运输空间，依次伸出二级伸缩板和三级伸缩板，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；

3.试管架出入口自动化功能区集成于一块实际能打开的隐形密封安全保温门，本区域集成有内外侧交互的两道密封门，内侧门对应内部抓手取放任务时自动开合，外侧门对应外部操作人员或者其他自动化设备，当收到任务指令时，自动开合密封门，两侧密封门保证不同时打开，确保在样本出入过程中不会对设备内部的样本低温环境造成影响，优化样本存储环境，保证样本安全，保温门还设置有自动加持工位，当出入库试管架放置于该工位，两侧定位块会有微小的加持作为试管架的二次定位，确保取试管架的准确，加持工位底部有隐藏式的喷嘴，当外部入库的试管架由底部拍照识别出现无法识别时，隐藏的喷嘴自动滑移到试管底部进行喷射除霜，同时顶部抽风启动抽取内部气体，确保样本出入库的高效性。

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深低温冰箱，其特征在于，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、用于取放试管架的抓手、抓手升降驱动机构、设置于抓手升降驱动机构上的抓手搬运驱动机构以及设置于保温箱壳体正面的安全保温门，所述安全保温门上设置有试管架出入口，所述转筒存储架包括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，所述抓手搬运驱动机构用于驱动所述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。

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深低温冰箱，其特征在于，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。

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深低温冰箱，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。

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深低温冰箱，其特征在于，所述抓手升降驱动机构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。

5.根据权利要求4所述的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱，其特征在于，所述抓手搬运驱动机构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深低温冰箱，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深低温冰箱，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深低温冰箱，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。

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深低温冰箱，其特征在于，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，所述手动转筒驱动组件包括平行轴固定架及转动设置于平行轴固定架上的平行轴，所述平行轴的一端与所述第一蜗杆的一端通过链条B传动连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于存储生物样本的智能化深低温冰箱，其特征在于，所述试管架出入口包括设置于安全保温门正面的外侧密封门以及设置于安全保温门背面的内侧密封移门，所述安全保温门上还设置有自动加持工位、除霜工位、除湿吸风工位、图像获取工位以及触摸屏，所述安全保温门与保温箱壳体之间设有密封条确保密封。

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