生物样本冻存装置

技术领域

本发明涉及生物医疗存储技术领域，具体提供一种生物样本冻存装置。

背景技术

在生物医疗行业中，需要用到超低温的自动化冰箱来存放生物样本进行冻存，生物样本在出入库时需要进行信息记录，以便于对冻存的生物样本进行管理。相关技术中存在一种智能化生物样本库，内部设有多台自动化冰箱，多台自动化冰箱分为具有挑管功能的机型以及具有挑盒功能的机型，通过使用携带转运桶的自动化小车来串联多台自动化冰箱，使多台自动化冰箱之间能够实现冻存盒和/或冻存管的传递。但是智能化生物样本库中的挑管结构均是采用独立的挑管位，空间占用较大，动作多，效率低。

因此，本发明需要提供一种新的生物样本冻存装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有智能化生物样本库中的挑管结构均是采用独立的挑管位，空间占用较大，动作多，效率低的问题。

为此目的，本发明提供一种生物样本冻存装置，所述生物样本冻存装置包括箱体，所述箱体内设置有存储区和缓存区，所述存储区用于存放冻存盒，所述缓存区设置有第一输送线和读码平台，所述第一输送线设置为能够将冻存盒在所述缓存区与所述存储区之间进行传递或者设置为能够将冻存盒在所述箱体外部与所述缓存区之间进行传递，所述读码平台位于所述第一输送线的一侧，用于放置冻存盒以读取冻存盒的样本信息，所述读码平台与所述第一输送线的收回位共同形成挑选位用于进行挑选冻存盒或冻存管操作。

在采用上述技术方案的情况下，在挑选位进行挑选冻存管操作时，读码平台和第一输送线的收回位能够组合形成挑管位，读码平台放置样本冻存盒或从存储区取出的目标冻存盒，第一输送线的收回位放置从存储区取出的目标冻存盒或样本冻存盒，这样就可以使样本冻存盒和目标冻存盒内的冻存管相互转移，避免另外设置挑管工位，降低了空间占用，提高了工作效率。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述缓存区还设置有第二输送线，所述第二输送线位于所述读码平台的一侧，所述第二输送线与所述第一输送线这两者中的其中一个设置为能够将冻存盒在所述缓存区与所述存储区之间进行传递，另一个设置为能够将冻存盒在所述箱体外部与所述缓存区之间进行传递。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述缓存区内靠近所述读码平台的部位和靠近所述第一输送线的部分均设置有压盒机构，所述压盒机构用于在挑选冻存管时向对应的冻存盒施力以进行定位，使冻存盒在挑管过程中不发生移动。

在采用上述技术方案的情况下，在挑选冻存管时，利用压盒机构向对应的读码平台上的冻存盒和第一输送线上收回位的冻存盒施加力以将冻存盒进行定位，使冻存盒在挑管时不跟随移动，保证了挑管的成功性，避免挑选冻存管时因结霜使冻存管与冻存盒粘住而使冻存盒跟随移动导致挑管失败的问题。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述压盒机构包括驱动组件、支撑架和第一滑板，所述支撑架固定在所述箱体的缓存区内，所述驱动组件设置在所述支撑架上，所述第一滑板与所述支撑架滑动连接，所述第一滑板的一端固定有夹持器，所述驱动组件驱动所述第一滑板作往复直线运动以带动所述夹持器夹住冻存盒或与冻存盒脱离。

在采用上述技术方案的情况下，利用驱动组件驱动第一滑板带动夹持器移动，在移动过程中夹持器能够将冻存盒夹住，从而达到在挑管时冻存盒不发生移动的目的，而且夹持器夹住的是冻存盒的侧壁，适用于不同高度的冻存盒，使用范围更广。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述读码平台和所述第一输送线上均设置有放置槽用于放置冻存盒，所述第一滑板的一端设有缺口，所述夹持器包括两个弹片，两个所述弹片分别固定在所述缺口内相对的两侧壁上，两个弹片之间形成夹持口，两个弹片在跟随所述第一滑板向冻存盒方向移动过程中受到冻存盒的挤压以产生弹力使夹持口夹住冻存盒。

在采用上述技术方案的情况下，利用两个弹片的弹性夹持冻存盒，整体结构简单，制成成本低。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述缺口和夹持口均为V形。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述弹片为V形，所述弹片的一侧壁固定在第一滑板的侧壁上，所述弹片的另一侧壁位于所述缺口内。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述缓存区还设置有机械臂，所述机械臂位于第一输送线、第二输送线和读码平台的上方，所述机械臂设置为能够夹持冻存盒和/或冻存管在第一输送线、第二输送线和读码平台之间转运。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述机械臂包括挑管夹持器、挑盒夹持器和三方位移动驱动机构，所述三方位移动驱动机构设置为能够驱动所述挑管夹持器和挑盒夹持器分别沿XYZ轴方向移动，所述挑管夹持器用于夹持冻存管，所述挑盒夹持器用于夹持冻存盒。

在采用上述技术方案的情况下，利用一个三方位驱动机构就可以驱动挑管夹持器和挑盒夹持器分别沿XYZ轴方向移动，减少了整体结构的体积，占用空间小。

在上述生物样本冻存装置的具体实施方式中，所述存储区和所述缓存区均为相互独立的封闭腔体，所述存储区上设有能够与所述缓存区连通的传递窗口，所述箱体的侧壁上设置有与其内的缓存区连通的取放窗口。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明提供的生物样本冻存装置的整体结构示意图；

图2是箱体内缓存区的结构示意图；

图3是图2另一个角度的结构示意图；

图4是第一输送线的结构示意图；

图5是图4的另一个角度的结构示意图；

图6是挑盒夹持器的结构示意图；

图7是挑管夹持器的结构示意图；

图8是压盒机构的结构示意图；

图9是图8中A的局部放大图；

图10是第一载荷台的结构示意图。

附图标记列表：

1、箱体；2、第二输送线；3、第一输送线；31、第一支架；32、第二滑板；33、第一载荷台；331、托杆；332、放置槽；34、第一水平移动机构；341、第一电机；342、第一齿条；343、第一滑轨；35、第二水平移动机构；351、链条；352、链轮；4、读码平台；41、第二载荷台；42、第二支架；5、压盒机构；51、第一滑板；52、支撑架；53、夹持器；54、驱动组件；541、第三电机；542、第三齿条；543、第三齿轮；6、三方位移动驱动机构；61、第一方位驱动机构；62、第二方位驱动机构；63、第三方位驱动机构；7、挑盒夹持器；8、挑管夹持器；9、电动门。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示相关装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，序数词“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有智能化生物样本库中的挑管结构均是采用独立的挑管位，空间占用较大，动作多，效率低。

为解决上述技术问题，首先参阅图1和图2，本发明提供一种生物样本冻存装置，该生物样本冻存装置包括箱体1，箱体1内设置有存储区和缓存区，存储区用于存放冻存盒，缓存区设置有第一输送线3和读码平台4，第一输送线3设置为能够将冻存盒在缓存区与存储区之间进行传递或者设置为能够将冻存盒在箱体1外部与缓存区之间进行传递，读码平台4位于第一输送线3的一侧，用于放置冻存盒以读取冻存盒的样本信息，读码平台4与第一输送线3的收回位共同形成挑选位用于进行挑选冻存盒或冻存管操作。

具体地，存储区和缓存区均为相互独立的封闭腔体，存储区和缓存区拥有相互独立的制冷系统，存储区采用碳氢制冷保持在-80℃，缓存区采用碳氢风冷保持在-25℃，制冷温度根据需求可以灵活调整。存储区上设有能够与缓存区连通的传递窗口，箱体1的侧壁上设置有与其内的缓存区连通的取放窗口。传递窗口和取放窗口上均安装电动门9。电动门9的结构对本领域技术人员来说是已知的现有技术，在此不再详细赘述。

存储区设置有双排货架和机械手，双排货架上具有多个存放位，每个存放位均与冻存盒相适配。这样，将冻存盒存放在双排货架的存放位内，便于冻存盒的取放。双排货架的设置能够提高存放量，从而进一步增大该生物样本冻存装置的容量。示例性地，需要冻存的生物样本存放在冻存管内，将多个冻存管集成存放在冻存盒内，然后将冻存盒放置在存放位内进行存放。机械手安装在双排货架的中间部位，用于取放两侧的存放位的冻存盒。这样在进行冻存样本取放时，减小机械手的运动行程。机械手的具体结构对本领域技术人员来说是已知的现有技术，因此在此不在详细赘述。

在一个实施例中，参阅图2，缓存区还设置有第二输送线2，第二输送线2位于读码平台4的一侧，在第一输送线3设置为能够将冻存盒在缓存区与存储区之间进行传递时，第二输送线2设置为能够将冻存盒在箱体1外部与缓存区之间进行传递。

在另一个实施例中，缓存区还设置有第二输送线2，第二输送线2位于读码平台4的一侧，在第一输送线3设置为能够将冻存盒在箱体1外部与缓存区之间进行传递时，第二输送线2设置为能够将冻存盒在缓存区与存储区之间进行传递。

在本申请中，将第一输送线3设置为能够将冻存盒在缓存区与存储区之间进行传递，第二输送线2设置为能够将冻存盒在箱体1外部与缓存区之间进行传递，作为优选实施例。

具体地，参阅图4和图5，第一输送线3包括第一支架31、第二滑板32、第一水平移动机构34、第二水平移动机构35和第一载荷台33，第一支架31固定在箱体1内缓存区的侧壁上，第二滑板32与第一支架31滑动连接，第一水平移动机构34驱动第二滑板32作水平直线运动，第二水平移动机构35设置在第二滑板32上，第一载荷台33滑动连接在第二滑板32上，第二水平移动机构35在第二滑板32移动过程中能够带动第一载荷台33相对第二滑板32移动，加长了第一载荷台33的水平移动距离，使第一载荷台33能够通过第一取放窗口伸进箱体1的外侧，并且缩回后第一输送线3整体体积小，实现了冻存盒的转运的同时占用空间少，降低了空间占用率。第一输送线3和第二输送线2的结构相同，在此不再重复赘述。

第一水平移动机构34包括第一电机341、第一滑轨343、第一齿条342和第一齿轮，第一电机341固定在第一支架31上，第一滑轨343滑动连接在第一支架31上，第二滑板32固定在第一滑轨343上，第一齿条342固定在第二滑板32的侧壁上，第一电机341的输出轴固定与第一齿条342啮合的第一齿轮。通过第一电机341带动第一齿轮旋转，从而使第二滑板32作水平直线运动。

第二水平移动机构35包括链条351和两个链轮352，两个链轮分别转动连接在第二滑板32的两端，链条351套设在链轮352上，且第二滑板32从链条351内侧出穿过，使部分链条351位于第二滑板32的上方，部分链条351位于第二滑板32的下方，下方的链条351上固定连接块，连接块与第一支架31固定连接。第二滑板32在作水平直线移动过程中带动链轮向前移动，链轮与链条351配合的情况下发生旋转，上部分的链条351带动第一载荷台33相对第二滑板32作直线运动，从而实现了加长第一载荷台33运动距离的目的，同时也减少了空间占用和降低了制作成本。

另外，读码平台包括第二支架42、第二载荷台41和读码器(未画出)，第二载荷台41固定在第二支架42上，第二支架42固定在箱体1内，读码器位于第二载荷台41的上方并与第二支架42固定连接。需要说明的是读码器的具体结构对本领域技术人员来说是已知的现有技术，本申请只是利用其功能，因此在此不在详细赘述。

第一载荷台33和第二载荷台41上均设置放置槽332，用于放置冻存盒。具体地，参阅图10，第一载荷台33上的四个角端分别固定有托杆331，托杆331的顶端固定有挡块，四个挡块的内侧形成放置槽332，从而实现将冻存盒放置在放置槽332内，以避免冻存盒从托杆331上掉落下来，但是为了使冻存盒容易放入，挡块与冻存盒之间存在间隙。

另外需要说明的是第二载荷台41与第一载荷台33的结构相同，第一输送线3上的收回位指的是第一载荷台33缩回至缓存区并与第二载荷台41相对应的位置。

本发明在挑选位进行挑选冻存管操作时，读码平台和第一输送线3的收回位能够组合形成挑管位，读码平台放置样本冻存盒或从存储区取出的目标冻存盒，第一输送线3的收回位放置从存储区取出的目标冻存盒或样本冻存盒，这样就可以使样本冻存盒和目标冻存盒内的冻存管相互转移，避免另外设置挑管工位，降低了空间占用，提高了工作效率。

在一个实施例中，缓存区还设置有机械臂，机械臂位于第一输送线3、第二输送线2和读码平台4的上方，机械臂设置为能够夹持冻存盒和/或冻存管在第一输送线3、第二输送线2和读码平台4之间转运。

可选地，参阅图3、图6和图7，机械臂包括挑管夹持器8、挑盒夹持器7和三方位移动驱动机构6，三方位移动驱动机构6设置为能够驱动挑管夹持器8和挑盒夹持器7分别沿XYZ轴方向移动，挑管夹持器8用于夹持冻存管，挑盒夹持器7用于夹持冻存盒。

具体地，三方位移动驱动机构6包括第一方位驱动机构61、第二方位驱动机构62和两个第三方位驱动机构63，第一方位驱动机构61驱动第二方位驱动机构62和两个第三方位驱动机构63共同作X轴方向移动(在图2中指的是横向方向移动)，第二方位驱动机构62驱动第三方位驱动机构63作Y轴方向移动(在图2中指的是纵向方向移动)，两个第三方位驱动机构63分别连接挑盒夹持器7和挑管夹持器8，第三方位驱动机构63带动对应的挑盒夹持器7或挑管夹持器8沿Z轴方向移动(在图2中指的是上下方向移动)。第二方位驱动机构62的个数可以为一个或者两个，当为一个时，第二方位驱动机构62共同驱动两个第三方位驱动机构63移动；当为两个时，两个第二方位驱动机构62分别驱动一个第三方位机构移动。第一方位驱动机构61、第二方位驱动机构62和第三方位驱动机构63可以为电动模组或者齿轮齿条驱动机构，关于具体结构，本申请不作具体限定，在不偏离本申请基本原理的前提下灵活设定。另外电动模组利用丝杠原理的结构对本领域技术人员来说是现有技术，在此不再详细赘述。

示例性地，第一方位驱动机构61为齿轮齿条驱动机构时，具体包括第三支架、第二齿轮、第二齿条、第二电机和第二滑轨，第三支架固定在箱体1的内壁上，第二滑轨和第二齿条均固定在第三支架上，第二滑轨上滑动连接有第一滑块，第二电机固定在第一滑块上，第二电机的输出轴固定第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，利用第二电机带动第二齿轮旋转实现第一滑块沿第二滑轨的滑动。第一滑块上固定有第四支架，第四支架与第三支架垂直，第四支架的两侧壁上分别连接一个第二方位驱动机构62。第二方位驱动机构62与第一方位驱动机构61的结构相同，第三方位驱动机构63采用电动模组，此时第二方位驱动机构62上的第一滑块固定一个电动模组，电动模组上的滑块固定与其对应的挑盒夹持器7或者挑管夹持器8。挑盒夹持器7和挑管夹持器8位于第四支架的两侧。

需要说明的是，挑盒夹持器7和挑管夹持器8的具体结构对本领域技术人员来说是现有技术，在此不在详细赘述。

本发明利用一个三方位驱动机构就可以驱动挑管夹持器8和挑盒夹持器7分别沿XYZ轴方向移动，减少了整体结构的体积，占用空间小。

在一个实施例中，参阅图2，缓存区内靠近读码平台的部位和靠近第一输送线3的部分均设置有压盒机构5，压盒机构5用于在挑选冻存管时向对应的冻存盒施力以进行定位，使冻存盒在挑管过程中不发生移动。

本发明在挑选冻存管时，利用压盒机构5向对应的读码平台上的冻存盒和第一输送线3上收回位的冻存盒施加力以将冻存盒进行定位，使冻存盒在挑管时不跟随移动，保证了挑管的成功性，避免挑选冻存管时因结霜使冻存管与冻存盒粘住而使冻存盒跟随移动导致挑管失败的问题。

在一个实施例中，参阅图8和图9，压盒机构5包括驱动组件54、支撑架52和第一滑板51，支撑架52固定在箱体1的缓存区内，驱动组件54设置在支撑架52上，第一滑板51与支撑架52滑动连接，第一滑板51的一端固定有夹持器53，驱动组件54驱动第一滑板51作往复直线运动以带动夹持器53夹住冻存盒或与冻存盒脱离。

具体地，驱动组件54包括第三电机541、第三齿条542和第三齿轮543，第三电机541固定在支撑架52上，第三齿条542固定在第一滑板51上，第三电机541的输出轴上固定第三齿轮543，第三齿轮543与第三齿条542啮合，第三电机541带动第三齿轮543旋转，从而使第三齿条542带动第一滑板51作往复直线运动。当然，可以理解的是，驱动组件54的具体结构不局限上述所描述的结构，在不偏离本发明基本原理的前提下，根据实际要求灵活设计。

本发明利用驱动组件54驱动第一滑板51带动夹持器53移动，在移动过程中夹持器53能够将冻存盒夹住，从而达到在挑管时冻存盒不发生移动的目的，而且夹持器53夹住的是冻存盒的侧壁，适用于不同高度的冻存盒，使用范围更广。

在一个实施例中，读码平台和第一输送线3上均设置有放置槽332用于放置冻存盒，第一滑板51的一端设有缺口，夹持器53包括两个弹片，两个弹片分别固定在缺口内相对的两侧壁上，两个弹片之间形成夹持口，两个弹片在跟随第一滑板51向冻存盒方向移动过程中受到冻存盒的挤压以产生弹力使夹持口夹住冻存盒。放置槽332能够防止冻存盒掉落下来，放置槽332与冻存盒之间存在间隙，为了更容易放入冻存盒。为了保证挑管的成功性，在挑管时冻存盒不跟随冻存管发生移动，因此在挑管时需要将冻存盒固定住。两个弹片形成夹持口，第一滑板51带动夹持口向冻存盒靠近使冻存盒的部分进入夹持口内，在放置槽332的阻挡作用下，冻存盒挤压弹片，两个弹片产生弹力并作用于冻存盒上，实现了将冻存盒夹住固定的目的，同时夹持器53的制作成本低。

当然，可以理解的是，夹持器53的结构不局限上述描述的结构，在不偏离本发明基本原理的前提下可以选择其他结构，示例性地，夹持器53可以采用吸盘形式将其吸住，但是将上述描述的结构作为本申请的优选实施例，结构简单，制作成本低。

具体地，如图9所示，缺口为和夹持口均为V形，弹片也为V形，冻存盒为矩形，弹片的一侧边固定在第一滑板51上，另一侧边位于缺口内处于自由状态，第一滑板51向冻存盒方向移动过程中，冻存盒的角端插进夹持口内，弹片处于自由状态的侧边受到挤压从而对冻存盒产生夹持力，实现将冻存盒夹住的目的。另外，夹持器53夹住的是冻存盒的相邻两侧壁，对冻存盒的高度没有限制，适用于不同高度的冻存盒，使用范围更广。

可以理解是，关于夹持口、弹片和缺口的形状在本申请中不作具体限定，在不偏离本发明基本原理的前提下，根据实际使用需求灵活设定。

在本申请中，以样本冻存盒经过取放窗口进入箱体1的缓存区进行挑选冻存管后进入存储区存储为例对本申请的操作步骤进行说明。第一输送线3用于缓存区和存储区之间冻存盒的传递，具体为，取放窗口的电动门9打开，第二输送线2上的第一载荷台33伸出至取放窗口的外侧，通过人工或机器人将样本冻存盒放置在第一载荷台33上，再通过第二输送线2将样本冻存盒转运至箱体1内的缓存区，此时取放窗口的电动门9关闭。同时存储区的传递窗口上的电动门9打开，第一输送线3上的第一载荷台33伸进存储区，通过机械手将目标冻存盒从存放位取出，放置在第一载荷台33上，然后第一输送线3将目标盒转运至缓存区并位于第一输送线3的收回位，传递窗口的电动门9关闭。启动机械臂带动挑盒夹持器7移动，挑盒夹持器7将目标冻存盒放置在读码平台进行读码后，重新放置在第一输送线3的第一载荷台33上，然后机械臂带动挑盒夹持器7夹持样本冻存盒放置在读码平台上进行读码，同时启动压盒机构5对冻存盒进行定位，然后机械臂带动挑管夹持器8将样本冻存盒上的冻存管挑入目标冻存盒中。挑管完成后传递传递窗口的电动门9打开，第一输送线3将目标冻存盒送回至存储区内，第一输送线3收回后电动门9关闭，同时机械臂带动挑盒夹持器7移动将空的样本冻存盒放入第二输送线2的第一载荷台33上，取放窗口的电动门9打开，第二输送线2将空的样本冻存盒输送出去，第二输送线2收回后将电动门9关闭，完成挑管操作。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。