CN216728344U - 一种双扫描预检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双扫描预检装置，其解决了现有人工手动对样本冻存管进行分拣、排序、信息录入工作量大，效率低，成本高，工作人员会长时间暴露在有生物污染风险的危险环境中的技术问题，其包括驱动电机、遮挡板、预检扫描器、录入扫描器、第一扫描器支架和第二扫描器支架，预检扫描器与第一扫描器支架固定连接，录入扫描器与第二扫描器支架固定连接，预检扫描器和录入扫描器之间夹角α大于0°小于180°，遮挡板与驱动电机的输出轴连接；遮挡板位于预检扫描器和录入扫描器的前方。本实用新型广泛用于生物样本冻存管等样品管信息录入、自动分拣技术领域。

Description

一种双扫描预检装置

技术领域

本实用新型涉及生物样本冻存管分拣技术领域，具体而言，涉及一种双扫描预检装置。

背景技术

生物样本库主要是指标准化收集、处理、储存和应用健康和疾病生物体的生物大分子、细胞、组织和器官等样本，包括人体器官组织、全血、血浆、血清、生物体液或经处理过的生物样本，如:DNA、RNA、蛋白等。

对样本的收集、储存过程需要使用冻存管对样品进行分拣、排序、信息录入。冻存管又称菌种保存管、磁珠保存管、磁珠冻存管。目前分拣、排序、信息录入过程主要通过人工手动进行，工作量大，过程复杂容易出错，效率低，成本高，而且工作人员会长时间暴露在有生物污染风险的危险环境中。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有人工手动对样本冻存管进行分拣、排序、信息录入工作量大，效率低，成本高，工作人员会长时间暴露在有生物污染风险的危险环境中的技术问题，提供了一种取代人工，自动进行信息录入，适用于全自动分拣过程的双扫描预检装置。

本实用新型提供一种双扫描预检装置，包括驱动电机、遮挡板、预检扫描器、录入扫描器、第一扫描器支架和第二扫描器支架，预检扫描器与第一扫描器支架固定连接，录入扫描器与第二扫描器支架固定连接，预检扫描器和录入扫描器之间夹角α大于0°小于180°，遮挡板与驱动电机的输出轴连接；遮挡板位于预检扫描器和录入扫描器的前方。

优选地的，20°≤α≤90°。

优选地，双扫描预检装置还包括支撑板，驱动电机与支撑板固定连接，第一扫描器支架、第二扫描器支架分别与支撑板固定连接。

优选地，双扫描预检装置还包括限位柱连接架、第一限位柱和第二限位柱，限位柱连接架固定连接于支撑板上，限位柱连接架设有中心通孔，驱动电机的输出轴穿过限位柱连接架的中心通孔，第一限位柱、第二限位柱分别连接于限位柱连接架的两侧，遮挡板位于限位柱连接架的上方；遮挡板的底部设有阻挡部，阻挡部能够抵靠第二限位柱，阻挡部能够抵靠第一限位柱。

优选地，双扫描预检装置还包括光电传感器和触发杆，光电传感器与支撑板连接，触发杆与遮挡板的底部连接。

本实用新型的有益效果是：自动进行条码信息预检、录入，取代人工手动信息录入，大幅减少工作人员的工作量，提高工作效率，减少出错概率，降低工作成本，也大幅减少了工作人员暴露在有生物危害风险的环境的时间。

先用预检扫描器扫描一遍，将条码无法识别或是条码异常的样本提前剔除，再使用录入扫描器进行信息录入，两次扫描过程冻存管的位置不变，很大程度上提高录入样本信息的准确率和可靠性。

适用于冻存管等样品管全自动分拣过程。

本实用新型可以处理采样管、离心管等样品管。

本实用新型进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是样本冻存管自动分拣设备的轴测图；

图2是样本冻存管自动分拣设备的主视图；

图3是样本冻存管自动分拣设备的俯视图；

图4是样本冻存管自动分拣设备的左视图；

图5是样本冻存管自动分拣设备的右视图；

图6是样本冻存管自动分拣设备另一视角的轴测图；

图7是样本冻存管自动分拣设备另一视角的轴测图；

图8是双扫描预检装置的结构示意图；

图9是双扫描预检装置与机械手的位置关系图；

图10是图8所示双扫描预检装置的俯视图；

图11是双扫描预检装置的遮挡板遮挡预检扫描器的状态示意图；

图12是双扫描预检装置的遮挡板遮挡预检扫描器时，机械手夹取一个冻存管并置于双扫描预检装置前方的状态示意图；

图13是样本冻存管自动分拣设备中机械手与机械手支架连接的结构示意图；

图14是图13所示机械手去掉上光电传感器、固定板后的结构示意图；

图15是图14所示结构去掉第一下光电传感器、第二下光电传感器后的结构示意图；

图16是图15所示结构另一视角的立体图；

图17是图15所示结构的主视图；

图18是图17中A-A方向的剖视图；

图19是图17中B-B方向的剖视图；

图20是图15所示结构去掉夹爪座后的结构示意图；

图21是图15所示结构去掉夹爪座后的结构示意图；

图22是机械手的滑动销与夹爪连接结构示意图；

图23是滑动销的上端与上驱动盘的连接配合结构示意图；

图24是上驱动盘的轴测图；

图25是上驱动盘的轴测图；

图26是下驱动盘与连接轴固定安装在一起的结构示意图；

图27是图26所示结构另一视角的立体图；

图28是图27所示结构的俯视图；

图29是夹爪座的轴测图；

图30是夹爪座的轴测图；

图31是夹爪座底部视角的立体图；

图32是图29所示夹爪座的主视图；

图33是图29所示夹爪座的俯视图。

图中符号说明：

100.基座，200.X方向线性模组，201.第一X轴滑轨组件，202.第二X轴滑轨组件，203.水平支撑板，204.第一电机，205.第一主动同步带轮，206.第二从动同步带轮，207.第一同步带，208.同步带齿板；300.Y方向线性模组，301.矩形支架，302.第二电机，303.第二主动同步带轮，304.第二从动同步带轮，305.第二同步带，306.Y轴滑轨组件，307.垂直支撑板，308.连接架；400.Z方向线性模组，401.第三电机，402.第三主动同步带轮，403.第三从动同步带轮，404.第三同步带，405.Z轴滑轨组件，406.机械手支架；500.机械手，501.转动驱动电机，502.开合驱动电机，503.夹爪座，503-1.下轴承室，503-2.上轴承室，503-3.容纳腔，503-4.夹爪通道，503-5.固定板安装孔，504.固定板，505.连接套，506.上驱动盘，506-1.圆盘部，506-1-1.渐开线形弧形槽，506-2.轴套部，506-2-1.连接孔，507.上触发杆，508.下触发杆，509.上光电传感器，510.第一下光电传感器，511.第二下光电传感器，512.夹爪，512-1.上部，513.上轴承，514.下轴承，515.下驱动盘，515-1.渐开线形弧形槽，516.连接轴，516-1.轴承连接部，517.滑动销；600.托盘，700.制冷装置，800.双扫描预检装置，801.驱动电机，802.遮挡板，803.限位柱连接架，804.第一限位柱，805.第二限位柱，806.预检扫描器，807.录入扫描器，808.第一扫描器支架，809.第二扫描器支架，810.触发杆，811.光电传感器；10.冻存盒，20.冻存管，30.冻存管。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-7所示，样本冻存管自动分拣设备包括基座100、X方向线性模组200、Y方向线性模组300、Z方向线性模组400、机械手500、托盘600、制冷装置700、双扫描预检装置800，X方向线性模组200与基座100连接，Y方向线性模组300与X方向线性模组200连接，Z方向线性模组400与Y方向线性模组300连接，机械手500与Z方向线性模组400连接。X方向线性模组200动作能够带动Y方向线性模组300沿X轴方向运动(参考图3中左侧箭头所指方向)，也就是带动机械手500沿X轴方向运动。Y方向线性模组300动作能够带动Z方向线性模组400沿Y轴方向运动(参考图3中下方箭头所指方向)，也就是带动机械手500沿Y轴方向运动。Z方向线性模组400动作能够带动机械手500沿Z轴方向运动。托盘600与基座100固定连接，制冷装置700与托盘600的底面连接。双扫描预检装置800安装在基座100的后部。

如图8-10所示，双扫描预检装置800包括驱动电机801、遮挡板802、限位柱连接架803、第一限位柱804、第二限位柱805、预检扫描器806、录入扫描器807、第一扫描器支架808、第二扫描器支架809、触发杆810、光电传感器811，驱动电机801固定安装在托盘600上，限位柱连接架803固定安装在托盘600上，限位柱连接架803设有中心通孔，驱动电机801的输出轴穿过限位柱连接架803的中心通孔，第一限位柱804、第二限位柱805分别固定安装在限位柱连接架803的两侧，第一扫描器支架808、第二扫描器支架809分别与托盘600固定连接，预检扫描器806与第一扫描器支架808固定连接，录入扫描器807与第二扫描器支架809固定连接，预检扫描器806和录入扫描器807之间夹角α大于0°小于180°(优选地，20°≤α≤90°)，遮挡板802与驱动电机801的输出轴连接。遮挡板802位于预检扫描器806和录入扫描器807的前方。遮挡板802位于限位柱连接架803的上方。驱动电机801转动一定角度能够带动遮挡板802转动，从而使遮挡板802转动到图8中所示遮挡住录入扫描器807发出的信号的位置，为了防止遮挡板802转动角度过大，设置第二限位柱805以及在遮挡板802的底部设置阻挡部802-1，阻挡部802-1抵靠第二限位柱805。在图10的方位中，遮挡板802逆时针转动一定角度后位于预检扫描器806的窗口前方，能够遮挡住预检扫描器806发出的信号(如图11和12所示)，为了防止遮挡板802转动角度过大，设置第一限位柱804，阻挡部802-1抵靠第一限位柱804(如图11所示)。为了更准确地使遮挡板802在录入扫描器807、预检扫描器806前方切换进行遮挡操作，设置光电传感器811和触发杆810，光电传感器811与托盘600连接，触发杆810与遮挡板802的底部连接，设备初始化时找零位，当触发杆810进入光电传感器811的U型槽中即找到零位；找到零位之后，驱动电机801带动遮挡板802旋转到遮挡录入扫描器807或预检扫描器806的位置，便于更加准确地在录入扫描器807、预检扫描器806前方切换。需要说明的是，对于双扫描预检装置800来说，托盘600相当于支撑板，来支撑定位双扫描预检装置。

如图1、3、9所示，机械手500位于预检扫描器806和录入扫描器807的前方。

冻存盒10放置在托盘600上，冻存盒10是通用的冻存盒产品。制冷装置700可以对冻存盒10中的冻存管进行制冷，保证一定的低温环境，避免冻存管中的样本变质。制冷装置700具体可以采用制冷片，制冷片从市场上直接购买使用，比如购买力度工业智能科技(苏州)有限公司生产的制冷片。

对于X方向线性模组200的具体结构可以是：如图1、3、5、7所示，X方向线性模组200包括第一X轴滑轨组件201、第二X轴滑轨组件202、水平支撑板203、第一电机204、第一主动同步带轮205、第二从动同步带轮206、第一同步带207、同步带齿板208，第一X轴滑轨组件201、第二X轴滑轨组件202分别与基座100连接，水平支撑板203的一端与第一X轴滑轨组件201的滑块连接，水平支撑板203的另一端与第二X轴滑轨组件202的滑块连接，第一电机204固定安装在基座100的后部，第一主动同步带轮205与第一电机204的输出轴连接，第二从动同步带轮206与基座100的前部转动连接，第一同步带207连接于第二从动同步带轮206和第一主动同步带轮205之间，水平支撑板203通过同步带齿板208与第一同步带207连接。启动第一电机204能够带动水平支撑板203沿X轴方向平移。

对于Y方向线性模组300的具体结构是：如图1、2、3、4、6所示，Y方向线性模组300包括矩形支架301、第二电机302、第二主动同步带轮303、第二从动同步带轮304、第二同步带305、Y轴滑轨组件306、垂直支撑板307、连接架308，第二电机302固定安装在矩形支架301上，第二主动同步带轮303与第二电机302的输出轴连接，第二从动同步带轮304与矩形支架301转动连接，第二同步带305连接于第二从动同步带轮304和第二主动同步带轮303之间，Y轴滑轨组件306与矩形支架301的顶部连接，垂直支撑板307通过连接架308与Y轴滑轨组件306的滑块连接，第二同步带305通过同步带齿板与连接架308连接，启动第二电机302，通过同步带传动机构能够使垂直支撑板307沿Y轴方向运动。矩形支架301的底部与水平支撑板203固定连接，当水平支撑板203沿X轴方向平移，就会带动矩形支架301沿X轴方向平移。

对于Z方向线性模组400的具体结构，如图2、5、6所示，Z方向线性模组400包括第三电机401、第三主动同步带轮402、第三从动同步带轮403、第三同步带404、Z轴滑轨组件405、机械手支架406，第三电机401固定安装在垂直支撑板307上，第三主动同步带轮402与第三电机401的输出轴连接，第三从动同步带轮403与垂直支撑板307连接，第三同步带404连接于第三主动同步带轮402和第三从动同步带轮403之间，两个Z轴滑轨组件405与垂直支撑板307连接，机械手支架406与两个Z轴滑轨组件405的滑块连接，第三同步带404通过同步带齿板与机械手支架406连接。当启动第三电机401，通过同步带传动机构驱动机械手支架406沿垂直方向运动，机械手支架406上安装的机械手500随之沿垂直方向运动。

如图13-33所示，机械手500包括转动驱动电机501、开合驱动电机502、夹爪座503、固定板504、连接套505、上驱动盘506、上触发杆507、下触发杆508、上光电传感器509、第一下光电传感器510、第二下光电传感器511、夹爪512、上轴承513、下轴承514、下驱动盘515，连接轴516、滑动销517，连接套505的下部与开合驱动电机502的壳体固定连接，转动驱动电机501的输出轴与连接套505上部的连接孔连接从而使转动驱动电机501的输出轴与开合驱动电机502固定连接；开合驱动电机502的外壳与夹爪座503之间通过固定板504固定连接(通过固定板504支撑定位夹爪座503)。上驱动盘506的上部与开合驱动电机502的输出轴固定连接，上驱动盘506的下部与夹爪座503连接配合。上触发杆507与连接套505的侧面固定连接，转动驱动电机501固定安装在Z方向线性模组400的机械手支架406上，上光电传感器509安装在机械手支架406上，当转动驱动电机501工作带动开合驱动电机502和夹爪座503整体转动一定角度时，上触发杆507随着连接套505转动，上触发杆507进入上光电传感器509的U形槽中时，上光电传感器509发送信号给控制器，控制器指令转动驱动电机501停止工作，从而更加准确地保证开合驱动电机502和夹爪座503整体转动一定角度，需要说明的是，可以不设置上触发杆507和上光电传感器509。如图24-25所示，上驱动盘506设有圆盘部506-1、轴套部506-2，圆盘部506-1设有四个沿圆周方向均布的渐开线形弧形槽506-1-1，轴套部506-2设有连接孔；参考图17、18、21，开合驱动电机502的输出轴从上向下插入轴套部506-2的连接孔506-2-1中通过平键、键槽结构固定连接。如图26-28所示，下驱动盘515设有四个沿圆周方向均布的渐开线形弧形槽515-1，下驱动盘515设有中心孔，连接轴516与下驱动盘515的中心孔固定连接，连接轴516的下端穿过下驱动盘515，连接轴516的下端设有轴承连接部516-1，轴承连接部516-1位于下驱动盘515的下方；参考图17、18、21，连接轴516的上端从下向上插入轴套部506-2的连接孔506-2-1中通过平键、键槽结构固定连接，这样就使下驱动盘515、连接轴516、上驱动盘506三者固定连接在一起；圆盘部506-1和下驱动盘515之间存在一定间距，四个夹爪512的上部位于该间距形成的空间中(如图20、21所示)，四个夹爪512的上部从该间距中向外延伸。如图29-33所示，夹爪座503的内部设有下轴承室503-1、上轴承室503-2、容纳腔503-3，夹爪座503的侧壁设有沿圆周方向均布的四个夹爪通道503-4，夹爪座503的侧面设有用于安装固定板504的固定板安装孔503-5；参考图15、17、18、19、20、21，上轴承513套在上驱动盘506的轴套部506-2上，下轴承514套在连接轴516的轴承连接部516-1上，将下轴承514安装在下轴承室503-1中，下轴承514的外圈与下轴承室503-1配合，将上轴承513安装在上轴承室503-2中，上轴承513的外圈与上轴承室503-2配合，圆盘部506-1和下驱动盘515位于容纳腔503-3中，在上轴承513、下轴承514这两个轴承的支撑下，开合驱动电机502动作能够带动圆盘部506-1和下驱动盘515在容纳腔503-3中转动。如图22所示，滑动销517与夹爪512的上部512-1固定连接，四个滑动销517分别与四个夹爪512的上部固定连接，参考图16、19、20，夹爪512的上部512-1穿过夹爪座503的夹爪通道503-4，上部512-1能够在夹爪通道503-4中滑动。参考图18、19、21、23，滑动销517的上端部位于渐开线形弧形槽506-1-1中，滑动销517的下端部位于下驱动盘515的渐开线形弧形槽515-1中，一个滑动销对应一个渐开线形弧形槽506-1-1和一个渐开线形弧形槽515-1，四个滑动销对应四个渐开线形弧形槽506-1-1和四个渐开线形弧形槽515-1。当圆盘部506-1和下驱动盘515正转时，渐开线形弧形槽作用在滑动销517上从而使夹爪512的上部512-1向外滑动，即四个夹爪512的上部向外滑动，实现四个夹爪512同时向四周散开(松开动作)；当圆盘部506-1和下驱动盘515反转时，夹爪512的上部512-1向内滑动，实现四个夹爪512同时向中心聚拢(四个夹爪闭合可以夹持试管)。参考图18、22，对于夹爪512的整体形状，其下部的末端向内收来适应尺寸较小的冻存管，对于夹爪的下部形状可以根据实际夹持产品的具体情况进行变化。

为了更准确地控制圆盘部506-1和下驱动盘515的转动角度，设置第一下光电传感器510、第二下光电传感器511、下触发杆508，第一下光电传感器510、第二下光电传感器511固定安装在夹爪座503的顶面，下触发杆508与轴套部506-2的侧面固定连接，当圆盘部506-1和下驱动盘515正转至下触发杆508进入第一下光电传感器510的U型槽中时停止，当圆盘部506-1和下驱动盘515反转至下触发杆508进入第二下光电传感器511的U型槽中时停止。

机械手500的体积小，运行稳定、可靠；四个夹爪运动精度高；四个夹爪可兼容多种尺寸的冻存管，调整圆盘部506-1和下驱动盘515的转动角度来适应不同尺寸的冻存管；四个夹爪能够适应狭小空间。四个夹爪运动过程噪音小，可以满足小间隙的静音夹取要求。

需要说明书的是，机械手500还能够夹持其他小体积物体。

冻存盒10上放置的冻存管20之间的间距很小，机械手500设置四个夹爪512便于排布位置，便于夹取间距很小的冻存管20。

需要说明的是，机械手500的夹爪512数量可以设置为三个，相应地，上驱动盘506的圆盘部506-1设有三个沿圆周方向均布的渐开线形弧形槽506-1-1，下驱动盘515设有三个沿圆周方向均布的渐开线形弧形槽515-1，夹爪座503的侧壁设有沿圆周方向均布的三个夹爪通道503-4，三个滑动销分别与三个夹爪的上部固定连接。

下面介绍分拣、排序、信息录入的过程：

如图1所示，在托盘600的左边放置四个冻存盒，每个冻存盒中盛放若干个冻存管20，这四个冻存盒为分拣区。在托盘600的右边放置四个空的冻存盒，该四个冻存盒中没有冻存管，该四个冻存盒是接收区；

X方向线性模组200、Y方向线性模组300、Z方向线性模组400组成的三轴运动装置将机械手500准确运动到分拣区，机械手500的四个夹爪512夹住待检冻存管并将其移动到双扫描预检装置800前，如图2、9所示；

启动双扫描预检装置800，驱动电机801动作使遮挡板802遮挡住录入扫描器807，转动驱动电机501动作带动开合驱动电机502和夹爪座503旋转，被四个夹爪夹持的冻存管30就旋转，同时启动预检扫描器806扫描冻存管30上的粘贴的条码，控制器判断冻存管30上的条码是否正常(条码粘贴好、无破损、可以识别、数据库中未存储该条码等)，如果正常，则采集此信息，控制器可以根据采集到的信息按照实验需要的顺序或是动物个体的不同等进行样本管条码信息的自动排序(该自动排序过程是数据排序，事先准备一张按照某种排布规则设定样本顺序的表格，将该表格事先录入控制器中，再从冰箱中取出装有多个冻存管的冻存盒并放在分拣区，机械手500夹取该冻存盒中的冻存管移动到预检扫描器806前进行扫描，控制器将扫描的条码信息与表格进行比对，从中筛选出当天要测试的冻存管，不是当天要测试的冻存管放回原位)，再使驱动电机801动作将遮挡板802遮挡住预检扫描器806，启动录入扫描器807，同时转动驱动电机501动作使被四个夹爪夹持的冻存管30旋转，录入扫描器807采集冻存管30上条码信息，该条码信息可以录入LIMS系统，然后三轴运动装置动作将机械手500移动到接收区，将被四个夹爪夹持的冻存管30放到接收区的冻存盒中，最后机械手500的四个夹爪松张开，三轴运动装置动作带动机械手500移动到托盘600左边的分拣区。

如果预检扫描器806扫描冻存管30上的条码不正常，比如条码没粘贴好、条码缺损、无法识别、数据库中已存储条码等不正常情况，那么三轴运动装置动作带动机械手500将冻存管放回到原位，即放回到分拣区的冻存盒中。

然后再将X轴、Y轴、Z轴三轴运动装置移动到接收区，放到指定位置(图5)，如果条码缺损、无法识别、或者不是数据库中已存条码则放回原位，等待工作人员处理。

需要说明的是，本实用新型也可以处理采样管、离心管等样品管。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，采用其它形式的零件构型、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种双扫描预检装置，其特征在于，包括驱动电机、遮挡板、预检扫描器、录入扫描器、第一扫描器支架和第二扫描器支架，所述预检扫描器与第一扫描器支架固定连接，所述录入扫描器与第二扫描器支架固定连接，所述预检扫描器和录入扫描器之间夹角α大于0°小于180°，所述遮挡板与驱动电机的输出轴连接；所述遮挡板位于预检扫描器和录入扫描器的前方。

2.根据权利要求1所述的双扫描预检装置，其特征在于：20°≤α≤90°。

3.根据权利要求1或2所述的双扫描预检装置，其特征在于，所述双扫描预检装置还包括支撑板，所述驱动电机与支撑板固定连接，所述第一扫描器支架、第二扫描器支架分别与支撑板固定连接。

4.根据权利要求3所述的双扫描预检装置，其特征在于，所述双扫描预检装置还包括限位柱连接架、第一限位柱和第二限位柱，所述限位柱连接架固定连接于支撑板上，所述限位柱连接架设有中心通孔，所述驱动电机的输出轴穿过限位柱连接架的中心通孔，所述第一限位柱、第二限位柱分别连接于限位柱连接架的两侧，所述遮挡板位于限位柱连接架的上方；所述遮挡板的底部设有阻挡部，所述阻挡部能够抵靠第二限位柱，所述阻挡部能够抵靠第一限位柱。

5.根据权利要求3所述的双扫描预检装置，其特征在于，所述双扫描预检装置还包括光电传感器和触发杆，所述光电传感器与支撑板连接，所述触发杆与遮挡板的底部连接。

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