CN217837545U - 一种生物样本的低温智能存取机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物样本的低温智能存取机构，包括：用于抓取搬运样本试管和样本试管盒的取料机构、用于承托载盘并维持载盘低温环境的托料机构以及用于抓取并搬运载盘的载盘存取机构，所述取料机构、所述托料机构和所述载盘存取机构设置于搬运保温仓内。通过上述方式，本发明一种生物样本的低温智能存取机构，可以在提供的低温环境下，进行全自动的生物样本转运对接、存取等操作，有效提高工作效率和产能，还可以保证样本在转运存取时的活性。

Description

一种生物样本的低温智能存取机构

技术领域

本发明涉及低温存储技术领域，特别是涉及一种生物样本的低温智能存取机构。

背景技术

在存储生物样本时，需要通过液氮等方式提供可以让样本保持活性的低温环境。

目前，一般采用人工手动方式进行样本的上下料、转运等操作，虽然也有一些自动化调整以实现简单的存储功能，但是当前技术仍然存在很多问题，例如样本存储设备中温度不均，样本存储效果较差，转运调用时金转型差且工作效率低等。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物样本的低温智能存取机构，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在低温智能存取的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种生物样本的低温智能存取机构，其包括：用于抓取搬运样本试管和样本试管盒的取料机构、用于承托载盘并维持载盘低温环境的托料机构以及用于抓取并搬运载盘的载盘存取机构，所述取料机构、所述托料机构和所述载盘存取机构设置于搬运保温仓内。

在本发明一个较佳实施例中，所述取料机构包括挑管抓手、取盒抓手以及带动挑管抓手和取盒抓手运动的取料驱动机构。

在本发明一个较佳实施例中，所述托料机构包括用于存放液氮以维持低温环境的液氮槽以及与载盘活动连接的托料架，所述托料架和/或所述液氮槽可升降设置于平台上，以使得托料架和液氮槽配合带动载盘靠近或远离液氮槽。

在本发明一个较佳实施例中，所述液氮槽内设置有用于放置载盘的载盘槽体以及用于放置待出入库试管料盒的料盒槽体，所述载盘槽体与所述料盒槽体相连通。

在本发明一个较佳实施例中，所述载盘存取机构包括存取连接架、用于抓取载盘的载盘抓手、用于承托载盘的载盘托举机构以及存取驱动机构，所述载盘抓手设置于所述存取连接架上，所述载盘托举机构可伸缩设置于载盘抓手的下方，存取驱动机构通过所述存取连接架带动载盘抓手和载盘托举机构进行平移和/或旋转运动。

在本发明一个较佳实施例中，搬运保温仓上设置有容许载盘抓手进出以搬运载盘的开口。

在本发明一个较佳实施例中，搬运保温仓的周转上料口上连接有用于将装有生物样本的周转装置送至目标取料位的对接机构。

在本发明一个较佳实施例中，所述对接机构包括用于承接周转装置的对接台以及带动对接台升降和/或平移至周转上料口的对接驱动装置。

在本发明一个较佳实施例中，搬运保温仓的周转上料口上活动连接有密封开盖装置，以密封或打开周转上料口，且取盒抓手与密封开盖装置活动连接，以通过密封开盖装置同步开闭周转上料口和装有生物样本的周转装置的盖子。

在本发明一个较佳实施例中，所述密封开盖装置包括开盖盖板、扣紧槽、夹持块，容许取盒抓手穿过的所述扣紧槽设置于所述开盖盖板上，与周转装置的盖子活动连接的所述夹持块弹性设置于所述开盖盖板的下部，所述取盒抓手带动所述夹持块平移以同步夹紧或松开开盖盖板和周转装置的盖子。

本发明的有益效果是：可以在提供的低温环境下，进行全自动的生物样本转运对接、存取等操作，有效提高工作效率和产能，还可以保证样本在转运存取时的活性。

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是本发明的一种生物样本的低温智能存取机构一较佳实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的一种生物样本的低温智能存取机构一较佳实施例的组合结构示意图；

图3是本发明的一种生物样本的低温智能存取机构一较佳实施例中开闭机构的局部结构示意图；

图4是本发明的一种生物样本的低温智能存取机构一较佳实施例中密封开盖装置的结构示意图；

图5是本发明的一种生物样本的低温智能存取机构一较佳实施例中液氮槽的结构示意图。

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1-5，本发明实施例包括：

一种生物样本的低温智能存取机构，实现样本存储的完全自动化、信息化、动态智能化管理，其结构包括：搬运保温仓、对接机构、取料机构、液氮槽14、托料机构以及载盘存取机构，所述对接机构设置于所述搬运保温仓的下方，所述液氮槽设置于搬运保温仓内，所述托料机构设置于所述液氮槽的两侧，所述载盘存取机构设置于所述液氮槽的上方，所述取料机构设置于所述托料机构的上方。

其中，所述搬运保温仓包括平台11以及罩设于平台上的外罩。所述托料机构和/或液氮槽可升降设置于平台上，以配合将载盘放入液氮槽液氮中。

（1）对接机构：用于将装有生物样本料盒（或者样本试管周转盒）的外接周转装置17送至目标取料位。

所述对接机构包括用于承接放置周转装置的对接台121、对接驱动装置122，所述对接驱动装置设置于所述平台的底部，并带动对接台向上运动至取料位。

其中，对接驱动装置可以采用气缸、电机丝杠等驱动装置。

另外，还可以在所述对接台上设置一对接平移装置，以带动周转装置在对接台上水平横移，从而调节其水平位置。为了进一步提高对接的精准性，伸缩台上的侧面可以通过升降滑轨滑动设置于所述平台底部的对接板上。

所述对接平移装置包括驱动气缸、伸缩台123、对接传送带124，所述伸缩台通过滑块与对接台上的滑轨相连接，所述对接传送带设置于所述伸缩台上，所述驱动气缸带动伸缩台在对接台上前后运动，以带动对接传送带向外伸出接收周转装置或带动周转装置向内缩回至上料位。另外，所述对接平移装置也可以直接采用传送带、气缸等驱动装置。

（2）取料机构：用于将周转装置中的料盒转移至液氮槽中，并将料盒中的生物样本试管取出拍照识别样本参数后转移至试管载盘中。

所述取料机构包括周转上料口、密封开盖装置、挑管抓手131、用于抓取密封开盖装置和周转装置中料盒的取盒抓手132以及带动挑管抓手和取盒抓手进行XYZ三轴运动的取料驱动机构133，容许转运装置伸入的所述周转上料口设置于所述平台上，所述密封开盖装置与所述周转上料口活动连接，以密封或打开周转上料口，并与取盒抓手配合同时提起密封开盖装置和周转桶盖。

挑管抓手负责挑管，从载盘夹取试管到待出入库料盒或将料盒中的试管夹取到载盘中，抓手采用一套高柔性的设计，能够抓取试管直径从φ2mm-φ20mm；取盒抓手能兼容试管的抓取和周转桶孔洞盖的抓取。

所述取料驱动机构可以分别独立带动挑管抓手和取盒抓手进行运动，也可以利用一组取料驱动机构同步带动挑管抓手和取盒抓手进行运动。其中，所述取料驱动机构包括X轴直线模组、Y轴直线模组和Z轴升降模组，为了进一步提高运动的精准性，Y轴直线模组可以与轨道框架上的滑轨滑动连接。

另外，还可以设置多处视觉拍照系统，用于对抓取试管的位置补偿，让抓取工作更加安全有效。

所述密封开盖装置包括开盖盖板134、复位弹簧135、扣紧槽136、夹持块137，容许取盒抓手穿过的所述扣紧槽设置于所述开盖盖板上，所述夹持块相对设置于所述开盖盖板的下方，并通过复位弹簧与所述开盖盖板的底部相连接，所述取盒抓手和所述夹持块配合夹紧或松开开盖盖板以及周转桶盖。

当周转装置到达取料位时，取盒抓手先下降并穿过扣紧槽，然后取盒抓手夹紧扣紧槽以固定开盖盖板，同时取盒抓手的下部带动夹持块向内运动，使得夹持块的底部夹紧/扣紧周转桶盖，然后取盒抓手向上升起，以同步带动开盖盖板和周转桶盖向上脱离并运动至指定的存放位置，以实现一个抓手的同时开两个盖的功能，简化设备机械结构，同时大大节省揭盖的节拍，优化设备的使用效率；当取盒抓手松开开盖盖板时，夹持块也在复位弹簧的作用下向外运动复位，使得夹持块与周转桶盖脱离。

其中，所述复位弹簧的轴向横向设置，其内端与所述开盖盖板相连接，外端与夹持块相连接。为了便于夹持块的运动，所述夹持块的顶部可以通过滑轨滑块或者滑槽等与开盖盖板底部滑动连接。

（3）液氮槽：用于作业载盘以及生物样本试管周转盒，作用于样本转移过程中提供低温环境。

所述液氮槽包括载盘槽体141、一个或多个用于放置待出入库试管料盒的料盒槽体142，所述载盘槽体与所述料盒槽体相连通，以随时补充液氮，从而维持搬运保温仓中的低温环境的稳定，其中，液氮可以通过单独的通道进行补充，也可以与液氮罐共用补液通道。

另外，可以通过电机轴驱动摇臂151旋转，可转动设置于摇臂上的凸轮152与载盘支撑块15上的导槽153活动连接，以带动整个液氮槽沿着升降滑轨进行升降运动。

当载盘运动到液氮槽的上方时，液氮槽向上抬起，使得液氮液面接触到样本试管，以保证样本出库之后的低温环境，确保样本活性，同时可以使得样本试管底部不结霜，从而能进行正常出入库的二维码扫描，提高工作效率。

（4）载盘存取机构：用于将载盘18抓取并搬运至样本单元搬运循环系统或托料机构中。

所述载盘存取机构包括存取连接架161、用于抓取载盘的载盘抓手162、用于承托载盘的载盘托举机构以及存取驱动机构163，所述载盘抓手设置于所述存取连接架上，所述载盘托举机构可伸缩设置于载盘抓手的下方，存取驱动机构与所述存取连接架相连接，以带动载盘抓手和载盘托举机构进行平移和旋转运动，实现小空间内载盘位置及角度的转换，方便抓取冻存架上的载盘。

所述存取驱动机构可以采用3轴旋转机械手，即可以进行XYR轴方向的平移以及旋转运动。

所述载盘托举机构包括载盘托举板164、托举驱动电机、托举驱动齿轮、托举驱动齿条，所述托举驱动电机与存取驱动机构相连接，其输出轴与所述托举驱动齿轮相连接，所述载盘托举板上设置有与托举驱动齿轮相啮合的托举驱动齿条，托举驱动电机通过托举驱动齿轮和托举驱动齿条带动载盘托举板在载盘抓手的下方前后伸缩运动，以承托或松开载盘。

另外，为了进一步保证载盘托举板运动的精准性，所述载盘托举板与存取连接架上的滑槽滑动连接。

（5）托料机构：用于带动载盘靠近或远离液氮槽。

在液氮槽的侧边设置所述托料机构，所述托料机构包括位于液氮槽上方的托料架155。其中，可以利用托料驱动机构带动托料架上下运动，所述托料驱动机构可以采用电机丝杠、气缸等装置进行升降驱动。

当载盘通过载盘存取机构取出后，落位在托料架上，且载盘抓手松开、载盘托举机构后退，托料驱动机构带动托料架的载盘下降至液氮槽中。

（6）所述载盘的结构包括上下两块限位支撑板，支撑板之间设置有支撑块以形成支撑框架，所述支撑框架的前端的两侧设置有便于载盘抓手抓取的抓取定位块，更能节省高度空间，使得有限高度空间内的存储最大化（接近两倍于同行的存储量）；所述支撑框架的后端设置有存储定位块，具有一定弹性的所述存储定位块上设置有与样本单元搬运循环系统中的冻存架活动连接的卡槽，上限位支撑板上设置有容许样本试管穿过放置的试管孔，能根据试管大小和载盘空隙紧密排布试管样本（间隙仅为1mm），试管定位稳定且排布高效整齐，节省空间。

另外，所述载盘为扇形结构，以充分利用圆形的液氮桶的内部空间。支撑块采用铝合金材料，上限位支撑板采用不锈钢材料，整体即达到强度要求又能满足轻量化的需求。

（7）搬运保温仓上还设置有与用于低温储存生物样本的容器（例如液氮罐）21的载盘出料口23相连通的开口，载盘出料口和开口可以通过开闭机构进行打开和关闭。开闭装置可以安装在储存容器上，也可以安装在搬运保温仓上。

开闭机构包括封口盖290以及带动封口盖升降和前后运动的开闭驱动机构，以使得封口盖打开或密封载盘出料口和开口。

所述开闭驱动机构包括开闭驱动固定架291、开闭驱动电机292、开闭同步轮293、开闭同步带294、传动连接架295、传动连杆、传动导向轮（或传动导向销）297、升降传动导槽298、伸缩传动导槽299。

所述开闭驱动固定架设置于载盘出料口和/或开口的两侧，所述开闭驱动固定架的一侧或两侧上设置有一对通过开闭同步带转动连接的开闭同步轮，所述开闭驱动固定架的一侧或两侧上都设置有一组所述升降传动导槽和所述伸缩传动导槽，且所述伸缩传动导槽设置于所述升降传动导槽的内侧，所述传动连杆分别与开闭同步带和封口盖相连接，且所述传动连杆通过传动导向轮分别与所述升降传动导槽和伸缩传动导槽相连接，以进行升降和伸缩导向，从而带动封口盖下降并向内运动以密封载盘出料口，或上升并向外运动以打开载盘出料口，即只用一个结构就可以完成让封口盖实现先平滑再盖盖子的连续动作。

其中，所述升降传动导槽可以采用沿竖直方向设置的直线型结构，所述伸缩传动导槽可以采用下端向靠近载盘出料口方向延伸的弧形或L型结构。

所述传动连杆包括升降传动部2961以及伸缩传动部2962，所述传动连接架的一端与所述第二同步带相连接，另一端与传动连杆中的升降传动部相连接，伸缩传动部的一端与升降传动部转动连接，另一端与封口盖转动连接，所述升降传动部或与升降传动部相连接的所述伸缩传动部的端部通过传动导向轮与升降传动导槽滑动连接，以进行升降导向，使得封口盖上下运动，与封口盖相连接的所述伸缩传动部的端部通过传动导向轮与伸缩传动导槽滑动连接，以进行伸缩导向，使得封口盖靠近或远离载盘出料口。

所述封口盖的两侧可以各连接有一组第二驱动电机，也可以通过同步轴2910连接两组传动装置，以实现双边同步，即同步轴的两端在通过一组同步轮同步带与第二同步轮相连接，使得只用一个第二驱动电机就可以同步带动两组传动装置，简化结构、降低成本。

本发明一种生物样本的低温智能存取机构的有益效果是：

1. 载盘存取机构通过水平移动及旋转实现在小空间内完成载盘的移位，同时载盘抓手既能满足抓手抓取载盘底部，载盘托举板又能满足载盘取出后的姿态稳定性及整体安全性。

2.托举机构可以保证样本出库之后的低温环境，保证样本不被破坏，同时保证样本底部不结霜，从而能正常进行出入库的二维码扫描。

3.升降液氮槽不仅保证了试管在第三空间的低温环境，防止样本在存取作业过程中的反复冻融，同时避免相机扫描底部二维码时因结霜造成的无法识别，从而大大降低设备的故障报警。

4. 整机系统高度智能，可以实现全自动的生物样本转运对接、存取等操作，高安全性、高柔性、高效率。

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)

1.一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，包括：用于抓取搬运样本试管和样本试管盒的取料机构、用于承托载盘并维持载盘低温环境的托料机构以及用于抓取并搬运载盘的载盘存取机构，所述取料机构、所述托料机构和所述载盘存取机构设置于搬运保温仓内。

2.根据权利要求1所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，所述取料机构包括挑管抓手、取盒抓手以及带动挑管抓手和取盒抓手运动的取料驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于， 所述托料机构包括用于存放液氮以维持低温环境的液氮槽以及与载盘活动连接的托料架，所述托料架和/或所述液氮槽可升降设置于平台上，以使得托料架和液氮槽配合带动载盘靠近或远离液氮槽。

4.根据权利要求3所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，所述液氮槽内设置有用于放置载盘的载盘槽体以及用于放置待出入库试管料盒的料盒槽体，所述载盘槽体与所述料盒槽体相连通。

5.根据权利要求1所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于， 所述载盘存取机构包括存取连接架、用于抓取载盘的载盘抓手、用于承托载盘的载盘托举机构以及存取驱动机构，所述载盘抓手设置于所述存取连接架上，所述载盘托举机构可伸缩设置于载盘抓手的下方，存取驱动机构通过所述存取连接架带动载盘抓手和载盘托举机构进行平移和/或旋转运动。

6.根据权利要求5所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，搬运保温仓上设置有容许载盘抓手进出以搬运载盘的开口。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，搬运保温仓的周转上料口上连接有用于将装有生物样本的周转装置送至目标取料位的对接机构。

8.根据权利要求7所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，所述对接机构包括用于承接周转装置的对接台以及带动对接台升降和/或平移至周转上料口的对接驱动装置。

9.根据权利要求1-6任一所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，搬运保温仓的周转上料口上活动连接有密封开盖装置，以密封或打开周转上料口，且取盒抓手与密封开盖装置活动连接，以通过密封开盖装置同步开闭周转上料口和装有生物样本的周转装置的盖子。

10.根据权利要求9所述的一种生物样本的低温智能存取机构，其特征在于，所述密封开盖装置包括开盖盖板、扣紧槽、夹持块，容许取盒抓手穿过的所述扣紧槽设置于所述开盖盖板上，与周转装置的盖子活动连接的所述夹持块弹性设置于所述开盖盖板的下部，所述取盒抓手带动所述夹持块平移以同步夹紧或松开开盖盖板和周转装置的盖子。

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