CN219669095U - 一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物样本深冷冻存技术领域，具体涉及一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，包括箱体，箱体内设置有支撑柱、取放装置、冻存罐和补液罐；支撑柱固定在箱体底部中心位置，支撑柱底部设有十字形的定位块；取放装置包括机械臂、固定板和夹持装置；机械臂一端与支撑柱顶部固连，一端与固定板固连，固定板上安装有夹持装置；冻存罐有4个，为中心顶开式液氮罐，周向阵列布置在支撑柱四周；补液罐放置在箱体内一角落，通过真空绝热软管与冻存罐连接。本实用新型结构简单，自动化程度高，能够安全、高效、精准的取放样本，且具有成本低、适应性强、集成化的特点。

Description

一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置

技术领域

本实用新型涉及生物样本的深冷冻存技术领域，具体涉及一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置。

背景技术

在生物学、医学等领域，对生物样本进行深冷储存是保持其活性的常用方式。随着智能、安全、高效存储需求的不断增加，开发具有自动化操作功能的液氮冻存系统成为了主流的发展方向。

中国专利CN213537075U提出了一种移动式生物样本辅助提取装置，通过吊臂上安装的起重吊机，可实现冻存架的机械提取，避免了人工操作的冻伤风险，但是该装置需要提取整个冻存架，会造成架上其他样本的储存环境发生变化，影响其活性。中国专利CN104528213B提出了一种自动存取液氮冻存罐，该装置在罐体上盖固定安装有提取装置，通过多个电机对机械手的各种运行需求进行控制，以实现对单个冻存盒的自动存取作业，但是这种液氮罐和提取装置一对一安装的形式，不利于充分发挥机械手的作用，而且增加了生物样本库的建设成本。

综上所述，目前在生物样本的深冷冻存技术领域，缺乏一种可实现生物样本自动、精准存取的小型集成化冻存装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于自动化、精准存取的小型集成化生物样本冻存装置，以实现安全、高效、经济的生物样本冻存。

为解决上述问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，包括箱体，箱体内设置有支撑柱、取放装置、冻存罐和补液罐；支撑柱固定在箱体底部中心位置，支撑柱底部四周设有十字形的定位块；取放装置包括机械臂、固定板和夹持装置；机械臂一端与支撑柱顶部固连，一端与固定板固连，固定板上安装有夹持装置；冻存罐有4个，为中心顶开式液氮罐，周向阵列布置在支撑柱四周；补液罐放置在箱体内一角落，通过真空绝热软管与冻存罐连接。

优选地，冻存罐内设置有6个环形阵列布置的样本架，样本架的开口均朝向冻存罐的中心，每个样本架上放置有若干层样本盒；冻存罐的外侧底部设有定位标，定位标与冻存罐内的一个样本架相对应，且定位标与定位块对齐，以实现各冻存罐内的样本架处于最佳操作位置。

优选地，冻存罐的顶部开口处设有塞体，塞体顶部固连有把手；冻存罐顶部偏心位置设有进液接头一；补液罐的顶部中心设有出液接头，出液接头上接有4个出液分管，分管通过真空绝热软管与进液接头一连接，各出液分管上均安装有电磁阀，以实现对冻存罐的补液控制；补液罐顶部设有进液接头二，便于补充液氮。

优选地，箱体正面中上部为透明的观察窗，正面中下部设有样本取放窗口，并在样本取放窗口处设有样本取放台；箱体正面右侧转角处设有活动支架，其上安装有控制器，可实现控制器位置的灵活调节，使其处于最佳的操作位置；箱体内部侧壁上设有暂放台；箱体背面设有一对开门，以便安装和检修；箱体靠近补液罐的侧面设有一单开门，便于补液操作；箱体底面四角设置有带自锁功能的万向轮。

优选地，夹持装置包括电机、固定块、限位块、活动杆、固定杆、夹板和托板；电机和固定块安装在固定板上，固定块和限位块均开设有通孔；固定杆穿过固定块和限位块的通孔，并与二者固连，固定杆底部与托板固连；活动杆顶部与电机连接，然后依次穿过固定块和限位块的通孔，并与二者滑动连接，活动杆底部与夹板固连。

优选地，托板和夹板的宽度小于样本盒与把手的宽度，以确保托板能伸入样本架和穿过把手环空；托板上固连有限位挡板，用于托起塞体时限制塞体的转动和移动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

（1）机械臂和板式夹持装置的设计，可实现塞体和样本盒的精准取放，自动化程度高，且结构简单；

（2）机械臂和周向布置的中心顶开式液氮罐的组合，可充分发挥机械臂的功能，实现生物样本安全、高效的自动取放，同时达到简化装置，节约成本的目的；

（3）4个冻存罐的组合使用，既能实现生物样本的大量储存，也能满足差异化分类储存的需求，提高冻存装置的适应性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是样本架的分布示意图；

图4是夹持装置的结构示意图。

图中，1、冻存罐，2、补液罐，3、机械臂，4、固定板，401、电机安装位，402、挡板，5、夹持装置，501、电机，502、固定块，503、限位块，504、活动杆，505、固定杆，506、夹板，507、托板，508、限位挡板，6、塞体，7、样本架， 8、样本盒，9、把手，10、电磁阀，11、样本取放台，12、暂放台，13、样本取放窗口，14、定位块，15、定位标，16、控制器，17、支撑柱，18、侧门，19、进液接头一，20、进液接头二，21、万向轮，22、活动支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2、3所示，本公开实施例提供一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，包括箱体，箱体内设置有支撑柱17、取放装置、冻存罐1和补液罐2；支撑柱17固定在箱体底部中心位置，支撑柱17的底部四周设有十字形的定位块14；冻存罐1有4个，为中心顶开式液氮罐，周向阵列布置在所述支撑柱17四周，便于充分利用取放装置的工作能力；取放装置包括机械臂3、固定板4和夹持装置5；机械臂3一端与支撑柱17顶部固连，一端与固定板4固连，固定板4上安装夹持装置5；补液罐2放置在箱体内一角落，通过真空绝热软管与冻存罐1连接。

冻存罐1内设置有6个环形阵列布置的样本架7，所述样本架7的开口均朝向所述冻存罐1的中心，所述样本架7上放置有若干层样本盒8；所述冻存罐1的外侧底部设有定位标15，且定位标15与支撑柱底部的定位块14对齐，以实现各冻存罐内的样本架处于最佳操作位置。

冻存罐1的顶部开口处设有塞体6，塞体6顶部固连有把手9，且密闭状态下把手9的环空正对支撑柱17；冻存罐1顶部偏心位置设有进液接头一19；补液罐2顶部中心设有出液接头，出液接头上接有4个出液分管，出液分管通过真空绝热软管与进液接头一19连接，各出液分管上均安装有电磁阀10，以实现对冻存罐的补液控制；补液罐2顶部设有进液接头二20，便于补充液氮。

箱体正面中上部为透明的观察窗，正面中下部设有样本取放窗口13，并在样本取放窗口处设有样本取放台11；箱体正面右侧转角处设有活动支架22，活动支架22上安装有控制器16，可实现控制器位置的灵活调节，使其处于最佳的操作位置；箱体内部侧壁上设有塞体的暂放台12；箱体背面设有一对开门，以便安装和检修；箱体靠近补液罐2的侧面设有一单开门18，便于补液操作；箱体底面四角设置有带自锁功能的万向轮21。

如图4所示，夹持装置5包括电机501、固定块502、限位块503、活动杆504、固定杆505、夹板506和托板507；电机501和固定块502安装在所述固定板4上，固定块502和限位块503均开设有通孔；固定杆505穿过固定块502和限位块503的通孔，并与固定块502和限位块503固连，固定杆505底部与托板507固连；活动杆504顶部与电机501连接，活动杆504依次穿过固定块502和限位块503的通孔，并与固定块502和限位块503滑动连接，活动杆504底部与夹板506固连；托板507和夹板506的宽度小于样本盒8与把手9的宽度，以确保托板能伸入样本架和穿过把手环空；托板507上固连有限位挡板508，以避免夹持装置在托起塞体后的移动过程中因晃动而导致塞体旋转或掉落。

本实用新型的具体使用操作如下：

在进行生物样本存放作业时，操作人员将待存放的样本盒通过样本取放窗口放置在样本取放台上，在控制器上输入样本信息并选择适当的存放位置，确认存放作业后，控制器控制取放装置的机械臂带动夹持装置运动到相应冻存罐，待托板伸入塞体把手的环空，且限位挡板穿出后，将塞体托起、移动、放置在暂放台上；接着，机械臂带动夹持装置移动至样本取放台，待托板插入样本盒底部后，电机驱动夹板向下运动，夹紧样本盒；然后，机械臂带动夹持装置将样本盒移动至存放位，电机驱动夹板向上运动，松开样本盒，夹持装置退出冻存罐；最后，夹持装置移动到暂放台，托起塞体，将其放回冻存罐口，完成存放作业。在进行生物样本取出作业时，操作人员在控制器上搜索待取出的样本信息，确认取出作业后，控制器控制取放装置的机械臂带动夹持装置运动到相应冻存罐，待托板伸入塞体把手的环空，且限位挡板穿出后，将塞体托起、移动、放置在暂放台上；接着，机械臂带动夹持装置伸入冻存罐，移动到相应存放位，待托板插入样本盒底部后，电机驱动夹板向下运动，夹紧样本盒；然后，机械臂带动夹持装置将样本盒移动至样本取放台，电机驱动夹板向上运动，松开样本盒，托板退出，使样本盒放置在样本取放台上；最后，夹持装置移动到暂放台，托起塞体，将其放回冻存罐口，完成取出作业。

在整个取放样本过程中，控制器通过机械臂实现夹持装置在三维方向移动，电机驱动夹板相对于托板上下运动，操作人员可通过透明的观察窗对整个过程进行监控。控制器还可实现冻存罐的温度、液位监控，控制电磁阀的启闭，实现补液操作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有支撑柱（17）、取放装置、冻存罐（1）和补液罐（2）；所述支撑柱（17）固定在所述箱体底部中心位置，所述支撑柱（17）底部四周设有十字形的定位块（14）；所述取放装置包括机械臂（3）、固定板（4）和夹持装置（5）；所述机械臂（3）一端与支撑柱（17）顶部固连，一端与所述固定板（4）固连，所述固定板（4）上安装有夹持装置（5）；所述冻存罐（1）有4个，为中心顶开式液氮罐，周向阵列布置在所述支撑柱（17）四周；所述补液罐（2）放置在箱体内一角落，通过真空绝热软管与所述冻存罐（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，其特征在于：所述冻存罐（1）内设置有6个环形阵列布置的样本架（7），所述样本架（7）的开口均朝向所述冻存罐（1）的中心，所述样本架（7）上放置有若干层样本盒（8）；所述冻存罐（1）外侧底部设有定位标（15），所述定位标（15）与冻存罐（1）内的一样本架（7）相对应，且所述定位标（15）与所述定位块（14）对齐；所述冻存罐（1）的顶部开口处设有塞体（6），所述塞体（6）的顶部固连有把手（9）。

3.根据权利要求1所述的一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，其特征在于：所述冻存罐（1）的顶部偏心位置设有进液接头一（19）；所述补液罐（2）的顶部中心设有出液接头，所述出液接头上接有4个出液分管，所述出液分管通过真空绝热软管与所述进液接头一（19）连接，所述出液分管上均安装有电磁阀（10）；所述补液罐（2）顶部设有进液接头二（20）。

4.根据权利要求1所述的一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，其特征在于：所述箱体正面中上部为透明的观察窗，正面中下部设有样本取放窗口（13），并在所述样本取放窗口处设有样本取放台（11）；所述箱体正面右侧转角处设有活动支架（22），所述活动支架（22）上安装有控制器（16）；所述箱体内部侧壁上设有暂放台（12）；所述箱体背面设有一对开门，所述箱体靠近所述补液罐（2）的侧面设有一单开门（18）；所述箱体底面四角设置有带自锁功能的万向轮（21）。

5.根据权利要求2所述的一种基于自动化存取的生物样本集成冻存装置，其特征在于：所述夹持装置（5）包括电机（501）、固定块（502）、限位块（503）、活动杆（504）、固定杆（505）、夹板（506）和托板（507）；所述电机（501）和固定块（502）安装在所述固定板（4）上，所述固定块（502）和所述限位块（503）均开设有通孔；所述固定杆（505）穿过所述固定块（502）和所述限位块（503）的通孔，并与所述固定块（502）和所述限位块（503）固连，所述固定杆（505）底部与所述托板（507）固连；所述活动杆（504）顶部与所述电机（501）连接，所述活动杆（504）依次穿过所述固定块（502）和所述限位块（503）的通孔，并与所述固定块（502）和所述限位块（503）滑动连接，所述活动杆（504）底部与所述夹板（506）固连；所述托板（507）和所述夹板（506）的宽度小于所述样本盒（8）与所述把手（9）的宽度；所述托板（507）上固连有限位挡板（508）。