一种智能对接样本存储库

技术领域

本发明涉及一种生物样品存储设备，尤其涉及一种智能对接样本存储库。

背景技术

作为一种深冷保藏装置，液氮罐广泛应用于生物样品保藏领域。现有的液氮罐一般包括具有双层真空壁结构的罐体，液氮设置于罐体内腔的底部。液氮罐体内还设置有用于存放板架的架体，架体通过罐体顶部的驱动电动驱动旋转。使用时操作人员将设有生物样品的冻存管置于板架上，再将板架置于架体后将其置于罐体内。现有的液氮罐，其架体的中心轴直接放入液氮里，而架体中心轴与外部驱动机构输出轴之间连接，从而增加了其导冷功能，进而增加了对液氮的消耗。此外，由于液氮分布于液氮罐的底部，这使得罐体内从上至下具有一定的温度梯度，罐体内温度分布不够均匀，罐顶处的生物样品可能长期保存于温度较高的环境中。长期保藏后，生物样品可能存在损坏的风险。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的智能对接样本存储库，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种罐体内温度更均匀、样品不易损坏且液氮消耗较少的智能对接样本存储库。

本发明的智能对接样本存储库，包括液氮罐，液氮罐包括罐体、设于罐体内的架体，所述架体包括外管体及外管体外侧面的架体本体，外管体内设置有用于与架体驱动电机输出轴连接并与外管体固连的连接轴，罐体内还设有竖向设置的内筒体，内筒体的侧壁上或内筒体内设有液氮输入管。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述连接轴包括中间轴及与中间轴固连的顶轴，顶轴的顶端穿过罐体的顶壁，所述中间轴为空心轴。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述外管体的底面具有开口，所述内筒体的底端固设于罐体的底壁上，内筒体的顶端设于外管体内，所述连接轴的底端可转动地设置于内筒体的顶端。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述架体本体上设有多块隔板，多块隔板将架体本体分隔为多个绕外管体分布并用于放置存放架的存放架容纳腔，罐体的顶壁上设有位于存放架容纳腔上方的罐口，罐口处设有罐盖。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，还包括存放架操作机构，存放架操作机构包括壳体及壳体内的罐盖暂存组件、存放架升降组件、板架存取组件及爪手组件；

所述存放架升降组件包括位于所述罐口上方的升降框、设于壳体上并用于驱动升降框升降的升降框升降驱动装置，升降框上设置有用于与存放架顶部第一连接件及罐盖顶部第一连接件连接的第二连接件；

所述罐盖暂存组件包括设于壳体上的暂存安装架、可滑动地设于暂存安装架上的暂存架、驱动暂存架沿暂存安装架上导轨移动的暂存架移动驱动装置，暂存架移动驱动装置能够将所述暂存架移动至罐口的上方；

所述板架存取组件包括存取安装架、可滑动地设于存取安装架上的存取架、驱动存取架沿存取安装架上导轨移动的存取架移动驱动装置，所述存取架移动驱动装置能够驱动存取架移动至罐口处，所述存取架上设置有用于连接板架的板架连接件；

所述爪手组件包括板架爪手以及驱动板架爪手移动的三维移动驱动机构，板架爪手为电动爪手或气动爪手。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述存放架升降框通过滑块可滑动地设置于壳体上的导轨上，所述升降框升降驱动装置包括升降框升降电机、与升降框升降电机输出轴连接的链轮、绕于链轮上的链条，所述升降框与链条固连。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述暂存架包括底框、位于底框上方的限位框及连接底框及限位框的连接柱，所述暂存架移动驱动装置包括设于暂存安装架上的暂存架驱动电机、与暂存架驱动电机输出轴连接并与底框螺纹连接的暂存架驱动丝杆。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述存取安装架包括顶部及一侧壁开口的底盒，底盒的侧壁内设置有液氮管，底盒的底部设有与底盒内腔连通的液氮筒，所述存取架移动驱动装置包括设于底盒上的存取架驱动电机，存取架驱动电机通过皮带转动机构与底盒上的存取架驱动丝杆连接，所述存取架与存取架驱动丝杆螺纹连接。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，所述底盒的底面上设有顶端穿透底盒底壁的顶针以及驱动顶针移动的顶针驱动电缸。

进一步的，本发明的智能对接样本存储库，包括箱式外壳，箱式外壳内设有输运导轨，输运导轨上设有输运小车，输运小车上设有升降台，所述存放架操作机构设置于升降台上，箱式外壳的底面上设有插槽。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的智能对接样本存储库，其架体本体通过外管体及连接轴实现了与架体驱动电机输出轴的固连，由于连接轴与外管体之间具有一定的间隙，这使得罐体内腔不直接通过连接轴对外导冷，从而提高了罐体的保冷效果，降低了液氮的消耗。本实施例中，连接轴为中空，这可进一步提高罐体的保冷效果。此外，沿竖向设置的内筒体，使得罐体内的液氮高度提高，具体实施时，内筒体为圆筒，其也可以为方筒、异形筒等筒状结构，内筒体的底端固连于罐体底壁上，这使其底端封闭，而内筒体的顶端位于罐体内腔的中部，其顶端可封闭也可开口，这使得同样的液氮量可形成更高的液面高度，同时，液氮从内筒体的顶部分布至内筒体的底部，这使得罐体内的液氮能够在竖向上分布更均匀，液氮内的温度梯度更小，从而降低了样本损坏的风险。本实施例中，外管体底端具有开口，内筒体的顶端位于外管体内，这使得罐体内腔在径向上温度分布更均匀。

综上所述，本发明的智能对接样本存储库罐体内温度更均匀、样品不易损坏且液氮消耗较少。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是液氮罐的剖视图；

图2是架体的立体结构图；

图3是智能对接样本存储库的立体结构图

图4是智能对接样本存储库的侧视图，其中箱式外壳未示出；

图5是图4中H-H向的剖视图；

图6是智能对接样本存储库前视图，其中箱式外壳未示出；

图7是图6中B-B向的剖视图；

图8是图6中B-B向的反向剖视图；

图9是存放架升降组件、罐盖暂存组件、存放架及罐盖在壳体内的立体分布图；

图10是罐盖暂存组件立体结构图；

图11是存放架操作机构，其中壳体未示出；

图12是板架爪手的立体结构图；

图13是冻存管提取组件的立体结构图；

图14是板架存取组件的立体结构图；

图15是板架存取组件的拆解图。

其中，液氮罐1，罐体2，架体3，外管体4，架体本体5，架体驱动电机6，连接轴7，内筒体8，液氮输入管9，中间轴10，顶轴11，环状板12，隔板13，存放架容纳腔14，罐口15，罐盖16，环形壁17，环形底板18，托板19，板架存放腔20，吸管21，第一连接件22，存放架操作机构23，壳体24，罐盖暂存组件25，存放架升降组件26，板架存取组件27，爪手组件28，升降框29，第二连接件30，暂存架31，板架32，暂存安装架33，底框34，存取安装架35，存取架36，板架连接件37，板架爪手38，上壳体39，下壳体40，读码器41，升降框升降电机42，链轮43，链条44，限位框45，连接柱46，暂存架驱动电机47，暂存架驱动丝杆48，底盒49，液氮管50，液氮筒51，存取架驱动电机 52，顶针53，顶针驱动电缸54，冻存管提取组件55，箱式外壳56，输运导轨57，输运小车58，升降台59，插槽60，存放架61。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图15，本发明一较佳实施例的智能对接样本存储库，包括氮罐 1，液氮罐包括罐体2、设于罐体内的架体3，架体包括外管体4及外管体外侧面的架体本体5，外管体内设置有用于与架体驱动电机6输出轴连接并与外管体固连的连接轴7，罐体内还设有竖向设置的内筒体8，内筒体的侧壁上或内筒体内设有液氮输入管9。

本发明的智能对接样本存储库，其架体本体通过外管体及连接轴实现了与架体驱动电机输出轴的固连，由于连接轴与外管体之间具有一定的间隙，这使得罐体内腔不直接通过连接轴对外导冷，从而提高了罐体的保冷效果，降低了液氮的消耗。本实施例中，连接轴为中空，这可进一步提高罐体的保冷效果。此外，沿竖向设置的内筒体，使得罐体内的液氮高度提高，具体实施时，内筒体为圆筒，其也可以为方筒、异形筒等筒状结构，内筒体的底端固连于罐体底壁上，这使其底端封闭，而内筒体的顶端位于罐体内腔的中部，其顶端可封闭也可开口，这使得同样的液氮量可形成更高的液面高度，同时，液氮从内筒体的顶部分布至内筒体的底部，这使得罐体内的液氮能够在竖向上分布更均匀，液氮内的温度梯度更小，从而降低了样本损坏的风险。本实施例中，外管体底端具有开口，内筒体的顶端位于外管体内，这使得罐体内腔在径向上温度分布更均匀。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，连接轴包括中间轴10及与中间轴固连的顶轴11，顶轴的顶端穿过罐体的顶壁，中间轴为空心轴。

空心的中间轴进一步提高了罐体的保冷效果。具体实施时，中间轴的两端通过两块环状板12固连于外管体上。顶轴的顶端与设于罐体顶壁上的架体驱动电机输出轴连接。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，外管体的底面具有开口，内筒体的底端固设于罐体的底壁上，内筒体的顶端设于外管体内，连接轴的底端可转动地设置于内筒体的顶端。

该设计使得罐体内径向温度分布更为均匀，同时将连接轴底端设置于内筒体上也增强了设备整体结构的稳定性。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，架体本体上设有多块隔板13，多块隔板将架体本体分隔为多个绕外管体分布并用于放置存放架61的存放架容纳腔14，罐体的顶壁上设有位于存放架容纳腔上方的罐口15，罐口处设有罐盖16。

罐盖用于实现对罐体内腔的密封，存放架容纳腔用于放置存放架，而存放架用于防止多层板架。其中，架体本体包括外管体外侧的环形壁17及环形壁底端的环形底板18，环形底板的表面具有多个穿孔。存放架为外侧具有开口的盒装结构，存放架内从上至下设置有多个托板19，托板将存放架内腔分隔为多个与板架适配的板架存放腔20，存放架的顶壁上还设有用于与存放架升降组件输出端连接的第一连接件22，本实施例中第一连接件为连接扣。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，还包括存放架操作机构23，存放架操作机构包括壳体24及壳体内的罐盖暂存组件25、存放架升降组件26、板架存取组件27及爪手组件28；

存放架升降组件包括位于罐口上方的升降框29、设于壳体上并用于驱动升降框升降的升降框升降驱动装置，升降框上设置有用于与存放架顶部第一连接件及罐盖顶部第一连接件连接的第二连接件30；

存放架升降组件用于打开罐盖并将其置于罐盖暂存组件的暂存架31上，同时其能够将存放架从罐体内的架体上提取出来，以便板架存取组件对板架32进行存取作业。

其中，升降框升降驱动装置能够将升降框上的第二连接件降低至罐盖的上方并使其与罐盖顶部的第一连接件连接，该第二连接件可以是钩状或板状结构，也可以是电磁铁。本实施例中，第二连接件为连接板，第一连接件为连接扣，当第二连接件在升降框升降驱动装置的驱动下下降至第一连接件斜下方后，壳体能够带动其移动至第一连接扣的正下方，此后升降框升降驱动装置带动第二连接件上升，直至其与第一连接件连接。此后罐盖便在升降框驱动装置的驱动下被提起并打开。罐盖被打开后，罐盖暂存组件的暂存架在暂存架移动驱动装置的驱动下移动至罐盖的下方，随后罐盖便在升降框升降驱动装置驱动下下降至暂存架上，此后暂存架在暂存架移动驱动装置的驱动下恢复原位。接着，存放架升降组件便可按上述类似的方式将存放架从罐体内提出。其具体过程不再赘述。

罐盖暂存组件包括设于壳体上的暂存安装架33、可滑动地设于暂存安装架上的暂存架31、驱动暂存架沿暂存安装架上导轨移动的暂存架移动驱动装置，暂存架移动驱动装置能够将暂存架移动至罐口的上方；

如上描述，罐盖暂存组件用于暂时存储罐盖，以便后续存放架升降组件将存放架从罐体内提出。工作时，待罐盖在暂存架升降组件的驱动下上升后，暂存架在暂存架移动驱动装置驱动下移动至罐盖的正下方，待升降框升降驱动装置将罐盖降至暂存架上后，暂存架恢复原位。

板架存取组件包括存取安装架35、可滑动地设于存取安装架上的存取架 36、驱动存取架沿存取安装架上导轨移动的存取架移动驱动装置，存取架移动驱动装置能够驱动存取架移动至罐口处，存取架上设置有用于连接板架的板架连接件37；

板架存取组件用于将板架从存放架上取出，或将板架存入存放架上。

如上描述，待升降框升降驱动装置将存放架从罐体内提出后，存取架在存取架移动驱动装置的驱动下移动至罐口处，直至存取架上的板架连接件与存放架上的板架连接。本实施例中，板架连接件为竖直的板状结构，板架底部具有与其适配的凹槽，待板架连接件移动至板架凹槽的下方后，存放架在升降框升降驱动装置的带动下下降，以使板架连接件插入至板架底面的凹槽内，此后板架在存取架及存取架移动驱动装置的驱动下从存放架的板架存放腔中取出，从而实现对板架的提取。而存储板架的程序与上述提取板架的过程相反，其具体步骤此处不再赘述。

爪手组件包括板架爪手38以及驱动板架爪手移动的三维移动驱动机构，板架爪手为电动爪手或气动爪手。

爪手组件用于抓取板架并将板架输运至预定位置处。

其中板架爪手能够在电机或气缸的驱动下实现自动夹取板架的功能，三维移动驱动机构用于实现对板架爪手的三维移动驱动功能，以将板架在转运仓、板架存取组件等机构之间进行输运。板架爪手及三维移动驱动机构为现有产品，其具体结构此处不再赘述。

壳体的设置实现了对各组件的安装及防护功能。其包括上壳体39及下壳体 40，上述板架存取组件、存放架升降组件、罐盖暂存组件及爪手组件均设置于上壳体内，其安装位置操作人员可根据具体功能需求进行必要的安排布置，此处不再赘述。其中下壳体用于放置转运仓及读码器41，转运仓用于实现对板架的转运功能，读码器用于实现对板架的读码，以实现系统对板架存储或提取过程的记录。此外，上壳体的一端下壳体的侧面并位于罐口上方，以便存放架升降组件、罐盖暂存组件等部件对罐盖及存放架进行作业。下壳体位于罐体的旁侧，其底部可设置于升降台上，升降台整体可设置于输运导轨上的输运小车上，该输运小车可通过电机、气缸、油缸等设备驱动并在输运导轨上自动移动，以便于壳体移动并对多个罐体进行操作。

上述各设备整体可设置于箱式外壳内，箱式外壳的底端设置插孔或插槽，以便叉车对箱式外壳整体进行转运。

其中，存放架操作机构的设置实现了对存放架及板架的自动操作，提高了设备整体的自动化程度。

上述升降框升降驱动装置可以是电缸、气缸等升降装置，或是由电机、链轮、链条构成的吊装式升降装置。暂存架移动驱动装置及存取架移动驱动装置均可为电缸气缸等直线位移装置，此处均为电机丝杆式直线位置装置。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，存放架升降框通过滑块可滑动地设置于壳体上的导轨上，升降框升降驱动装置包括升降框升降电机42、与升降框升降电机输出轴连接的链轮43、绕于链轮上的链条44，升降框与链条固连。

该设计实现了对升降框的升降功能。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，暂存架包括底框44、位于底框上方的限位框45及连接底框及限位框的连接柱46，暂存架移动驱动装置包括设于暂存安装架上的暂存架驱动电机47、与暂存架驱动电机输出轴连接并与底框螺纹连接的暂存架驱动丝杆48。

该设计实现了对暂存架的位移驱动功能。具体的，暂存架驱动电机的输出轴驱动暂存架驱动丝杆转动，从而使得与暂存架驱动丝杆螺纹连接的底框沿着暂存安装架上的导轨移动，从而实现对暂存架的驱动。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，存取安装架包括顶部及一侧壁开口的底盒49，底盒的侧壁内设置有液氮管50，底盒的底部设有与底盒内腔连通的液氮筒51，存取架移动驱动装置包括设于底盒上的存取架驱动电机52，存取架驱动电机通过皮带转动机构与底盒上的存取架驱动丝杆连接，存取架与存取架驱动丝杆螺纹连接。

存取架驱动电机的设置实现了对存取架的移动驱动，其具体工作过程与暂存架移动驱动装置的原理类似，此处不再描述。底盒侧壁内的液氮管实现了板架存取的全程冷链，液氮筒的设置进一步提高了其冷却效果。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，底盒的底面上设有顶端穿透底盒底壁的顶针53以及驱动顶针移动的顶针驱动电缸54。

顶针及顶针驱动电缸的设置实现了对板架上冻存管的顶升功能，这样设于三维移动驱动机构输出端的冻存管提取组件55即可通过吸管21实现对冻存管的提取作业。

作为优选，本发明的智能对接样本存储库，包括箱式外壳56，箱式外壳内设有输运导轨57，输运导轨上设有输运小车58，输运小车上设有升降台59，存放架操作机构设置于升降台上，箱式外壳的底面上设有插槽60。

导轨及输运小车的设置实现了存放架操作机构对多个液氮罐的操作功能。箱式外壳及插槽的设置方便了叉车对设备的整体输运。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员能够以其他的具体形式实现本发明。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，本发明的保护范围由所附权利要求而不是上述说明限定。

此外，以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。同时，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。