CN218967858U - 一种用于生物样本的低温转运作业机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于生物样本的低温转运作业机构，包括：所述出入库机构用于对接外部周转装置和密集存储机构，并在低温环境下存取样本，从而实现样本的出入库。通过上述方式，本实用新型一种用于生物样本的低温转运作业机构，不仅可以实现样本转运的自动化处理，而且还可以通过提供稳定的低温环境来保证样本的活性，提高了转运操作的精准性、稳定性以及工作效率。

Description

一种用于生物样本的低温转运作业机构

技术领域

本实用新型涉及用于存储生物样本的自动化系统技术领域，特别是涉及一种用于生物样本的低温转运作业机构。

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，且对样本进行上料转运时，目前一般采用人工方式进行样本试管或者料盒的上料操作，这样不仅会大大影响上下料的工作效率，降低产能，而且上下料时精准性差，不方便使用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于生物样本的低温转运作业机构，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在存储生物样本的自动化系统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，本实用新型采用的一个技术方案是：

提供一种用于生物样本的低温转运作业机构，包括：壳体、设置于壳体内的出入库机构，所述出入库机构用于对接外部周转装置和密集存储机构，并在低温环境下存取样本，从而实现样本的出入库，

所述出入库机构包括用于对样本试管和/或试管架进行上料的取料机构、用于对样本试管和/或试管架进行取放转移的试管架抓取机构、转接口、用于开闭转接口的保温分隔门以及对外操作口，所述取料机构和所述试管架抓取机构设置于壳体内的平台上，所述转接口和所述对外操作口分别设置于所述壳体的两侧。

在本实用新型一个较佳实施例中，双工位转换输送机构设置于所述取料机构和所述试管架抓取机构之间。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述保温分隔门包括互相独立的多个密封板、调节凸块、拨杆、第一调节驱动装置以及第二调节驱动装置，所述密封板从上往下依次滑动设置于所述转接口上，所述调节凸块设置于所述密封板上，第一调节驱动装置带动所述拨杆与所述调节凸块活动连接，第二调节驱动装置带动第一调节驱动装置和拨杆升降运动，使得拨杆与调节凸块配合抬起或放下密封板，从而打开或关闭转接口。

在本实用新型一个较佳实施例中，转接口上方设置有用于限制密封板升降高度的限位块。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述第二调节驱动装置包括调节丝杠以及驱动调节丝杠运动的调节驱动电机，所述调节丝杠竖直设置于转接口的侧面，调节驱动电机与调节丝杠相连接，调节丝杠中的螺母通过调节连接架与第一调节驱动装置相连接，以带动第一调节驱动装置和拨杆升降。

在本实用新型一个较佳实施例中，保温分隔门外侧的所述转接口上转动连接有用于放置冻存架的缓存架。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述试管架抓取机构包括试管架抓手、机械手、水平直线模组、垂直直线模组，水平直线模组带动垂直直线模组水平运动，所述垂直直线模组带动机械手进行升降运动，机械手与试管架抓手相连接，以带动试管架抓手进行旋转、伸缩和开合。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述对外操作口内设置有试管架取放位，且对外操作口的内外侧上分别设置有密封保温门，用以在对外操作口形成便于存放试剂架的密封环境。

在本实用新型一个较佳实施例中，对外操作口内侧的密封保温门采用保温分隔门结构。

在本实用新型一个较佳实施例中，对外操作口外侧的密封保温门包括保温门体、开合电机、开合摆臂、滚轮，所述开合电机设置于壳体内的电机支架上，所述开合摆臂的一端与开合电机相连接，另一端上转动设置有所述滚轮，所述保温门体上设置有与所述滚轮活动连接的槽体，使得开合电机带动开合摆臂转动，并通过开合摆臂上的滚轮和槽体带动保温门体在转接口的外侧平移运动，以打开或关闭转接口。

本实用新型的有益效果是：不仅可以实现样本转运的自动化处理，而且还可以通过提供稳定的低温环境来保证样本的活性，提高了转运操作的精准性、稳定性以及工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的一种用于生物样本的低温转运作业机构一较佳实施例的局部透视结构示意图；

图2是本实用新型的一种用于生物样本的低温转运作业机构一较佳实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的一种用于生物样本的低温转运作业机构一较佳实施例中对外操作口的结构示意图；

图4是本实用新型的一种用于生物样本的低温转运作业机构一较佳实施例中转接口的结构示意图；

图5是本实用新型的一种用于生物样本的低温转运作业机构一较佳实施例中密封开盖装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型实施例包括：

一种用于生物样本的低温转运作业机构，其主要分为以下几个部分：壳体1、出入库机构，所述出入库机构设置于所述壳体的样本转运作业区内。

（1）壳体

所述壳体主要由保温层板构成，使得样本转运作业区内部保持在-20℃至-40℃，有效保障在作业阶段时样本的安全性。

进一步优选的，样本转运作业区内采用独立双系统制冷，即包括冷气制冷系统和液氮制冷系统，当设备停电时，由外置的备用液氮制冷系统进行工作，以提供低温环境，从而全方面的保护生物样本安全。

进一步优选的，所述样本转运作业区上设置有通向维修区的维修门。

（2）出入库机构

所述出入库机构包括周转升降机构、取料机构22、双工位转换输送机构23、试管架抓取机构24、转接口25以及用于开闭转接口的保温分隔门26，所述周转升降机构设置于所述取料机构的下方，所述双工位转换输送机构设置于所述取料机构和所述试管架抓取机构之间。

进一步优选的，所述出入库机构还包括二维码拍照机构、RFID自动识别装置以及用于安装取料机构、双工位转换输送机构和试管架抓取机构的平台。

进一步优选的，所述转接口的大小与冻存架匹配（略大于冻存架），能容许冻存架出入即可。

进一步优选的，所述样本转运作业区的侧壁上设置有用于进行自动上下料的对接门27，所述对接门位于周转升降机构的前方。

进一步优选的，所述样本转运作业区的侧壁上设置有用于人工/自动化进出料的对外操作口28。对外操作口主要用于人工操作试管架的出入库作业，该工位设置有人工的试管架取放位，且对外操作口的内外侧上分别设置有自动化的密封保温门29，用以在对外操作口形成便于存放试剂架的密封环境。

进一步优选的，对外操作口内和/或外侧的密封保温门采用现有的保温门体结构。

或者，对外操作口的内侧的密封保温门也可以采用保温分隔门结构；外侧的密封保温门29也可以包括保温门体291、开合电机292、开合摆臂293、滚轮294，所述开合电机设置于壳体（或位于壳体内的电机支架295）上，所述开合摆臂的一端与开合电机相连接，另一端上转动设置有所述滚轮，所述保温门体上设置有与所述滚轮活动连接的槽体296。

当开合电机带动开合摆臂转动时，开合摆臂上的滚轮和槽体配合带动保温门体在对外操作口的外侧平移运动，以打开或关闭对外操作口。即由于开合摆臂上的滚轮是可以旋转的（不会卡死在槽体内），且所述滚轮位于所述槽体内，所以当开合电机带动开合摆臂向下转动时，滚轮的一侧会贴在槽体的外侧壁上，使得所述开合摆臂可以拉动保温门体向外平移运动，以打开对外操作口；当开合电机带动开合摆臂向上转动时，滚轮的另一侧会贴在槽体的内侧壁上，使得所述开合摆臂可以推动保温门体向内平移运动，以关闭对外操作口。

另外，所述对外操作口外侧的顶部和底部还可以设置有便于保温门体运动的导轨或者导槽。

进一步优选的，所述对外操作口内设置有用于提供低温环境的冷却装置以及用于去除试管或试管架上结霜或水珠的除湿去霜机构。其中，冷却装置可以使用本系统中的冷气制冷系统或液氮制冷系统，只需要将冷气引入即可，也可以增设独立的冷气制冷系统或液氮制冷系统；除湿去霜机构包括除湿装置以及去霜装置，除湿装置可以采用现有的抽风装置、吹氮气装置、排气过滤除湿装置等，去霜装置可以采用现有的除霜剂喷射装置、除霜毛刷等。

当进行人工/自动入库作业时，打开密封保温门，使用者将试管架放入到试管架取放位的定位位置；密封保温门关闭后向对外操作口内吹入冷气，同时进行除湿去霜作业；之后内侧密封保温门自动打开，试管架抓取机构将试管架抓取到相应的工作区域。当执行出库任务时，试管架抓取机构抓取试管架到内侧密封保温门口等待；密封保温门打开后将试管架放入相应位置，然后关闭内侧密封保温门；等待下发取件任务指令后打开外侧密封保温门，及时取出试管架，密封保温门自动关闭。

进一步优选的，所述样本转运作业区的侧壁上设置有可视窗口，以便观察转运作业的情况；所述存储区的侧壁上设置有与维修区相连通的抓手维修出口。

（2.1）周转升降机构：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210送至目标取料位。

所述周转升降机构包括用于承接放置周转装置的对接台211、对接驱动装置，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212，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对接驱动气缸、伸缩台、对接传送带，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，所述对接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。

（2.2）取料机构

取料机构用于转移周转装置中的料盒，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220、密封开盖装置223、挑管抓手221、用于抓取密封开盖装置和周转装置中料盒的取盒抓手222以及带动挑管抓手和取盒抓手进行三轴运动的取料驱动机构，容许周转装置伸入的所述周转上料口设置于平台上，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224。

其中，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。

进一步优选的，所述密封开盖装置包括开盖盖板225、复位弹簧226、扣紧槽227、夹持块228，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，简化设备往复动作，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。

进一步优选的，挑管工位上设置有共两组用于放置试管架的挑管座229，这样可以用于试管与试管架的调换，挑管座的底部设置有夹持或定位机构（定位卡槽、定位卡块、定位孔、定位销等），不仅有利于试管架的定位精度，更好的配合挑管作业，同时让试管取放时保证试管架的稳定，不会随着试管的取放移动位置。

进一步优选的，取料机构还包括除霜装置，所述除霜装置可以采用现有的除霜剂喷射装置、除霜毛刷等，通过清洁试管及试管架底部，让后续的拍照读码更加精准高效，保证二维码识别的高效性。其中，除霜装置可以设置于挑管座上，也可以设置在挑管座、挑管抓手或取盒抓手等的四周，能去除试管或者试管架上的结霜即可。

进一步优选的，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。

进一步优选的，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。

（2.3）双工位转换输送机构

双工位转换输送机构主要用于实现取料机构和试管架抓取机构间的转接功能，其可以采用传送带等输送装置来承载和输送试管架。

另外，双工位转换输送机构可以设置有相互平行的两组，以执行不同的输送任务，也可用作缓存位。

（2.4）试管架抓取机构

所述试管架抓取机构包括试管架抓手（夹爪）240、2轴机械手241、水平直线模组242、垂直直线模组243，水平直线模组设置于平台上，并带动垂直直线模组水平运动，所述垂直直线模组带动2轴机械手进行升降运动，2轴机械手与试管架抓手相连接，以带动试管架抓手进行旋转和伸缩。

其中，2轴机械手可以现有的机械手结构，主要结构包括抓手伸缩模组、抓手旋转模组、抓手连接座，所述抓手旋转模组带动抓手连接座转动，所述抓手伸缩模组设置于所述抓手连接座上，并带动试管架抓手前后伸缩运动，以抓取试管架。

所述试管架抓取机构主要负责以下任务：

（a）存储区出入作业：将试管架送入密集存储机构中，或将密集存储机构中的试管架取出并转运到其他工位；

（b）对外操作口取放作业：抓取对外操作口内的试管架并转运至其他工位，或将将其他工位上的试管架送入对外操作口内；

（c）挑管工位的试管架转运任务：抓取双工位转换输送机构上的试管架并转运至其他工位，或将其他工位上的试管架送回双工位转换输送机构。

（2.5）保温分隔门

保温分隔门活动设置于所述转接口上，以密封或者打开转接口，并将存储区和样本转运作业区隔开，防止不同温区互相导冷，从而保证整体温度的均衡和稳定。

所述保温分隔门包括相应尺寸的N个密封板260、调节凸块261、调节滑块、调节滑轨262、拨杆263、带动拨杆旋转/伸缩的第一调节驱动装置264以及带动拨杆升降运动的第二调节驱动装置，所述调节滑轨设置于转接口一侧或两侧的壳体上，每个密封板通过所述调节滑块与所述调节滑轨滑动连接，所述调节凸块设置于每个密封板的一侧或两侧上，第一调节驱动装置带动所述拨杆与所述调节凸块活动连接，第二调节驱动装置带动第一调节驱动装置和拨杆升降运动，使得拨杆抬起或放下调节凸块，从而实现每个密封板的独立升降运动。其中，密封板的升降高度只需满足目标冻存架或试管架的取放即可。

此种结构的所述保温分隔门可以有效防止冷量损失或破坏温区温度，而且升降范围小、速度快、效率高，同时还可以减小保温分隔门的空间尺寸要求。

进一步优选的，每个密封板上均设置有密封条，以在保温分隔门闭合时能起到密封作用。

进一步优选的，转接口上方设置有用于限制密封板升降高度的限位块265。

进一步优选的，第一调节驱动装置可以采用旋转电机直接或通过转动组件与拨杆相连接的方式来带动拨杆转动；或者第一调节驱动装置包括调节安装座、伸缩齿轮、伸缩电机264以及伸缩齿条，伸缩电机设置于所述调节安装座上，并带动调节安装座内的伸缩齿轮旋转，所述伸缩齿条活动设置于调节安装座内，并与所述伸缩齿轮啮合，所述拨杆设置于所述伸缩齿条上，伸缩电机带动伸缩齿轮旋转，使得伸缩齿条带动拨杆伸出或缩回调节安装座。

进一步优选的，所述第二调节驱动装置包括调节丝杠266以及驱动调节丝杠运动的调节驱动电机267，所述调节丝杠竖直设置于转接口的侧面，调节驱动电机与调节丝杠相连接，调节丝杠中的螺母通过调节连接架与第一调节驱动装置相连接，以带动第一调节驱动装置和拨杆升降。

当需要打开转接口执行任务时，调节丝杠升降运转以带动拨杆运动到对应的密封板位置处，第一调节驱动装置将拨杆伸出并顶到调节凸块，调节丝杠再次带动拨杆向上运动，以带动该密封板及其上方的密封板上升至一定的高度（该密封板下方的密封板保持不动），以打开部分或者全部的转接口。

本实用新型一种用于生物样本的低温转运作业机构的有益效果是：不仅可以实现样本转运的自动化处理，而且还可以通过提供稳定的低温环境来保证样本的活性，提高了转运操作的精准性、稳定性以及工作效率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于生物样本的低温转运作业机构，包括壳体，其特征在于，包括：设置于壳体内的出入库机构，所述出入库机构用于对接外部周转装置和密集存储机构，并在低温环境下存取样本，从而实现样本的出入库，

所述出入库机构包括用于对样本试管和/或试管架进行上料的取料机构、用于对样本试管和/或试管架进行取放转移的试管架抓取机构、转接口、用于开闭转接口的保温分隔门以及对外操作口，所述取料机构和所述试管架抓取机构设置于壳体内的平台上，所述转接口和所述对外操作口分别设置于所述壳体的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，双工位转换输送机构设置于所述取料机构和所述试管架抓取机构之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，所述保温分隔门包括互相独立的多个密封板、调节凸块、拨杆、第一调节驱动装置以及第二调节驱动装置，所述密封板从上往下依次滑动设置于所述转接口上，所述调节凸块设置于所述密封板上，第一调节驱动装置带动所述拨杆与所述调节凸块活动连接，第二调节驱动装置带动第一调节驱动装置和拨杆升降运动，使得拨杆与调节凸块配合抬起或放下密封板，从而打开或关闭转接口。

4.根据权利要求3所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，转接口上方设置有用于限制密封板升降高度的限位块。

5.根据权利要求3所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，所述第二调节驱动装置包括调节丝杠以及驱动调节丝杠运动的调节驱动电机，所述调节丝杠竖直设置于转接口的侧面，调节驱动电机与调节丝杠相连接，调节丝杠中的螺母通过调节连接架与第一调节驱动装置相连接，以带动第一调节驱动装置和拨杆升降。

6.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，保温分隔门外侧的所述转接口上转动连接有用于放置冻存架的缓存架。

7.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，所述试管架抓取机构包括试管架抓手、机械手、水平直线模组、垂直直线模组，水平直线模组带动垂直直线模组水平运动，所述垂直直线模组带动机械手进行升降运动，机械手与试管架抓手相连接，以带动试管架抓手进行旋转、伸缩和开合。

8.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，所述对外操作口内设置有试管架取放位，且对外操作口的内外侧上分别设置有密封保温门，用以在对外操作口形成便于存放试剂架的密封环境。

9.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，对外操作口内侧的密封保温门采用保温分隔门结构。

10.根据权利要求1所述的一种用于生物样本的低温转运作业机构，其特征在于，对外操作口外侧的密封保温门包括保温门体、开合电机、开合摆臂、滚轮，所述开合电机设置于壳体内的电机支架上，所述开合摆臂的一端与开合电机相连接，另一端上转动设置有所述滚轮，所述保温门体上设置有与所述滚轮活动连接的槽体，使得开合电机带动开合摆臂转动，并通过开合摆臂上的滚轮和槽体带动保温门体在转接口的外侧平移运动，以打开或关闭转接口。

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