液氮罐、凍存管存取裝置以及液氮罐存取系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液氮罐、凍存管存取裝置以及液氮存取系統(tǒng)。其中液氮罐包括罐體，罐體設(shè)有密封的開口，液氮罐還包括：托盤設(shè)于罐體內(nèi)，托盤用于承載凍存籃；中心軸與托盤垂直設(shè)置并與托盤固定連接；驅(qū)動組件與中心軸電連接；驅(qū)動組件用于驅(qū)動中心軸旋轉(zhuǎn)，中心軸用于通過托盤帶動所凍存籃旋轉(zhuǎn)并將凍存籃送至開口處。本發(fā)明的液氮罐減少了人工挑取凍存管的出錯率，同時避免了人工旋轉(zhuǎn)托盤過程中對操作人員的安全隱患。本發(fā)明的凍存管存取裝置實現(xiàn)了對生物樣本進行單支目標(biāo)凍存管挑選的過程，且整個挑選過程中凍存管均處于液氮環(huán)境中，避免了非目標(biāo)凍存管暴露在環(huán)境溫度中。本發(fā)明的液氮罐存取系統(tǒng)適合大型的生物樣本庫的挑管工作。
【專利說明】
液氮罐、凍存管存取裝置以及液氮罐存取系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種液氮罐、凍存管存取裝置以及液氮罐存取系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]深低溫生物樣本庫是目前醫(yī)藥領(lǐng)域和生物領(lǐng)域研究工作重要的基礎(chǔ)設(shè)備，通過液氮的低溫保存可以讓血液、干細胞和免疫細胞等生物組織長期保持活性。
[0003]目前，液氮儲存罐為手動結(jié)構(gòu)，操作人員挑選凍存管時需打開罐蓋，伸手進罐體挑選出目標(biāo)凍存管，由于一個液氮罐內(nèi)往往存放有較多凍存管，人工挑管則需花費較多時間，且現(xiàn)有技術(shù)的液氮罐的開口必須足夠大，才能方便人工挑管。這樣使得挑管過程中，將液氮罐中全部的凍存管長時間暴露在空氣溫度中，對生物樣本有極大的危害，多次操作甚至破壞生物樣本的活性。另外，人工挑管操作效率很低，錯誤率也較高。而且，因為液氮罐和凍存管溫度極低，人工挑管對操作人員有很大的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中從液氮罐取出凍存管，需工作人員手動挑選并取出的缺陷，提供一種液氮罐、凍存管存取裝置以及液氮罐存取系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0006]一種液氮罐，其特點在于，所述液氮罐包括罐體，所述罐體設(shè)有密封的開口，所述液氮罐還包括:
[0007]托盤，設(shè)于所述罐體內(nèi)，所述托盤用于承載凍存籃；
[0008]中心軸，與所述托盤垂直設(shè)置并與所述托盤固定連接；
[0009]驅(qū)動組件，與所述中心軸電連接；
[0010]所述驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述中心軸旋轉(zhuǎn)，所述中心軸用于通過所述托盤帶動所述凍存籃旋轉(zhuǎn)并將所述凍存籃送至所述開口處。
[0011 ] 較佳地，所述驅(qū)動組件包括主動齒輪、從動齒輪和第一驅(qū)動電機；
[0012]所述罐體底部設(shè)有軸套，所述中心軸一端設(shè)于所述軸套內(nèi)，另一端延伸至所述罐體外且與所述從動齒輪連接；
[0013]所述第一驅(qū)動電機用于驅(qū)動所述主動齒輪旋轉(zhuǎn)，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合連接。
[0014]較佳地，所述開口設(shè)有頂蓋；
[0015]所述液氮罐還包括第二驅(qū)動電機，與所述頂蓋電連接，所述第二驅(qū)動電機用于驅(qū)動所述頂蓋打開或關(guān)閉所述開口。
[0016]本方案中，平常開口是關(guān)閉的，僅在需取出凍存管時，頂蓋才打開。
[0017]較佳地，所述開口設(shè)有導(dǎo)向框。導(dǎo)向框的上下兩端均有坡口可以雙向?qū)颍谥行妮S和托盤停止位置稍有偏差的情況下，提取和放入凍存籃的過程都能夠起到一定的糾正能力，保證凍存籃能夠輕松存入或提取。
[0018]較佳地，所述液氮罐還包括保持架，位于所述托盤上方，所述保持架與所述中心軸固定連接，且所述保持架上設(shè)有夾持部，所述凍存籃設(shè)于所述夾持部內(nèi)。
[0019]較佳地，所述夾持部與所述托盤平行設(shè)置，且所述夾持部設(shè)有若干通孔，所述凍存籃貫穿所述通孔并承載于所述托盤上。
[0020]較佳地，所述液氮罐還包括溫度傳感器和/或液位傳感器，所述中心軸為空心結(jié)構(gòu)，所述溫度傳感器和/或所述液位傳感器設(shè)于所述中心軸內(nèi)。
[0021]本發(fā)明還包括一種凍存管存取裝置，其特點在于，所述凍存管存取裝置包括外殼、凍存管存取組件和一能與如上所述的液氮罐的開口對接的對接口，所述開口與所述對接口密封對接；
[0022]所述凍存管存取組件設(shè)于所述外殼內(nèi)，且所述凍存管存取組件用于將凍存管從所述液氮罐中存入或提取。
[0023]本方案中，凍存管存取裝置可實現(xiàn)將凍存管從液氮罐中取出，減少了人工挑管對操作人員的安全隱患。
[0024]較佳地，所述凍存管存取組件包括:
[0025]第一框架，固定于所述外殼內(nèi)；
[0026]第一機械手，設(shè)置于所述第一框架上，且所述第一機械手用于將凍存籃從所述液氮罐中存入或提取。
[0027]較佳地，所述第一機械手包括第一單軸機械手和第二單軸機械手；
[0028]所述第一單軸機械手沿水平方向滑設(shè)于所述第一框架上，所述第二單軸機械手沿豎直方向滑設(shè)于所述第一單軸機械手上。
[0029]較佳地，所述第二單軸機械手的滑臺上設(shè)有第一連接塊，一連接桿的一端通過直線軸承連接于所述第一連接塊，所述連接桿的另一端設(shè)有電磁鐵，所述電磁鐵用于將所述凍存籃從所述液氮罐中存入或提取。
[0030]較佳地，所述凍存管存取組件還包括:
[0031]第二框架，固定于所述外殼內(nèi)；
[0032]第二機械手，設(shè)置于所述第二框架上，且所述第二機械手用于將凍存管從被所述第一機械手提取的凍存籃中存入或取出。
[0033]較佳地，所述第二機械手包括第三單軸機械手、第四單軸機械手、第五單軸機械手;
[0034]所述第三單軸機械手沿水平方向滑設(shè)于所述第二框架上，所述第四單軸機械手和所述第五單軸機械手通過第二連接塊連接于所述第三單軸機械手，所述第三單軸機械手用于帶動所述第四單軸機械手、所述第五單軸機械手沿水平方向上運動；
[0035]所述第四單軸機械手用于將凍存盤從被所述第一機械手提取的凍存籃中存入或取出；
[0036]所述第五單軸機械手用于將凍存管從被所述第四單軸機械手取出的凍存盤中存入或取出。
[0037]較佳地，所述第四單軸機械手的滑臺上設(shè)有鏟板，所述鏟板包括兩個工位，每一工位用于承載一凍存盤，兩所述工位間設(shè)有掃碼器。
[0038]所述第五單軸機械手的滑臺上設(shè)有若干真空吸頭，每一真空吸頭通過氣管連接于一真空栗;所述真空吸頭用于吸取凍存管并將所述工位上的凍存盤中的凍存管交換位置。
[0039]較佳地，所述第二機械手還包括第六單軸機械手，所述第六單軸機械手通過所述第二連接塊連接于所述第三單軸機械手，所述第六單軸機械手用于將一工位上的凍存盤送出至出入口，或，所述第六單軸機械手用于將所述出入口處的凍存盤送入至另一工位上。
[0040]較佳地，所述凍存管存取裝置還包括電動門，設(shè)于所述出入口處，所述電動門用于打開或關(guān)閉所述出入口。
[0041 ]較佳地，所述凍存管存取裝置還包括液氮噴射器，設(shè)于所述外殼內(nèi)。
[0042]較佳地，所述凍存管存取裝置還包括溫度傳感器，設(shè)于所述外殼內(nèi)，所述溫度傳感器與所述液氮噴射器電連接。
[0043]較佳地，所述凍存管存取裝置還包括光纖傳感器，所述光纖傳感器與所述第一單軸機械手，和/或第二單軸機械手，和/或第三單軸機械手，和/或第四單軸機械手，和/或第五單軸機械手，和/或第六單軸機械手電連接。
[0044]本發(fā)明還包括一種液氮罐存儲系統(tǒng)，其特點在于，所述液氮罐存儲系統(tǒng)包括若干如上所述的液氮罐、如上所述的凍存管存取裝置、兩移動操作臺、控制器和軌道；
[0045]所述液氮罐位于所述軌道上；
[0046]兩所述移動操作臺與所述控制器電連接，且兩所述移動操作臺的一端分別設(shè)于一液氮罐的兩側(cè)，另一端設(shè)于所述軌道上，所述移動操作臺用于所述凍存管存取裝置與所述液氮罐對接或脫離。
[0047]本方案中，移動操作臺和凍存管存取裝置安裝在一起，可以由移動操作臺移動帶動凍存管存取裝置的移動，凍存管存取裝置與液氮罐采用快接連接，可以快速接插脫離，實現(xiàn)一個凍存管存取裝置管理多個液氮罐的目的。
[0048]較佳地，每一移動操作臺包括電動平移車、液壓升降模塊和橫向支架;所述電動平移車滑設(shè)于所述軌道上，且所述電動平移車通過所述液壓升降模塊與所述橫向支架連接，所述橫向支架可拆卸地連接于所述液氮罐。
[0049]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明的液氮罐通過驅(qū)動組件實現(xiàn)托盤的旋轉(zhuǎn)，減少了工作量，減少了人工挑取凍存管的出錯率，同時避免了人工旋轉(zhuǎn)托盤過程中對操作人員的安全隱患。
[0050]本發(fā)明的凍存管存取裝置實現(xiàn)了對生物樣本進行單支目標(biāo)凍存管挑選的過程，且整個挑選過程中凍存管均處于液氮環(huán)境中，避免了非目標(biāo)凍存管暴露在環(huán)境溫度中，從而保證了生物樣本的活性。本發(fā)明通過各機械運動部件的組合和各傳感器的監(jiān)測，實現(xiàn)整個挑管過程的溫度環(huán)境的嚴格控制，讓生物樣本庫的挑管過程更加高效、可靠。
[0051]本發(fā)明的液氮罐存取系統(tǒng)，可以由移動操作臺帶動凍存管存取裝置的移動，并實現(xiàn)凍存管存取裝置與液氮罐快接連接、脫離，從而實現(xiàn)一個凍存管存取裝置管理多個液氮罐的目的。本發(fā)明特別適合大型的生物樣本庫的挑管工作。
【附圖說明】
[0052]圖1為本發(fā)明實施例1的液氮罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖2為本發(fā)明實施例1的液氮罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖3為本發(fā)明實施例1的液氮罐中凍存籃的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖4為本發(fā)明實施例2的凍存管存取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]圖5為本發(fā)明實施例2的凍存管存取裝置與液氮罐對接后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]圖6為圖4中的第一機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058]圖7為圖4中的第二機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0059]圖8為本發(fā)明實施例3的液氮罐存取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0060]下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。
[0061 ] 實施例1
[0062]圖1-2示出了一種液氮罐，包括罐體1、托盤2、中心軸3和驅(qū)動組件4。液氮罐內(nèi)部溫度最低能達到-196°C，與環(huán)境溫度溫差非常大，所以罐體I 一般為雙層真空結(jié)構(gòu)，為了滿足材料應(yīng)力的需求，本實施例將罐體I設(shè)計成上下弧形的圓柱體雙層真空結(jié)構(gòu)，罐體I內(nèi)部底層為液氮層，液氮層上面為托盤2 ο凍存籃8豎立于托盤2上，如圖3所示，凍存管802陣列排布于凍存盤801上面，而凍存盤801則成列排布放置在凍存籃8內(nèi)。中心軸3與托盤2垂直設(shè)置并與托盤2固定連接。驅(qū)動組件4與中心軸3電連接。需要提取凍存管，則驅(qū)動組件4驅(qū)動中心軸3旋轉(zhuǎn)，中心軸3帶動托盤2旋轉(zhuǎn)，托盤2則帶動凍存籃8旋轉(zhuǎn)并將目標(biāo)凍存籃送至開口 101處。該開口 101設(shè)于液氮罐的頂部非中心位置，開口 101的直徑一般為液氮罐內(nèi)徑的40 %左右。為了保證液氮罐的隔熱性能，在開口 101處設(shè)有頂蓋102，頂蓋102為具有一定厚度的隔熱材質(zhì)，在不需要存取凍存管時，頂蓋102是關(guān)閉的。開口 101—側(cè)設(shè)有第二驅(qū)動電機5，與頂蓋102電連接，第二驅(qū)動電機5用于驅(qū)動頂蓋102打開或關(guān)閉開口 101，也即在需要存取凍存管時，頂蓋102才打開，此時可以將凍存籃提出，進行挑取凍存管的工作。為了保證凍存籃能夠輕松存入或提取，以及提取的可靠性，可在開口 101處設(shè)置導(dǎo)向框6，導(dǎo)向框6的上下兩端均有坡口可以雙向?qū)颉?br>[0063]具體的，驅(qū)動組件4包括第一驅(qū)動電機401、主動齒輪402和從動齒輪403。罐體I底部設(shè)有軸套103，中心軸3貫穿托盤2，且托盤2固接于中心軸3靠下部分，中心軸3—端設(shè)于軸套103內(nèi)，另一端延伸至罐體I外且與從動齒輪403連接;第一驅(qū)動電機401用于驅(qū)動主動齒輪402旋轉(zhuǎn)，主動齒輪402與從動齒輪403嚙合連接，從而通過主動齒輪402與從動齒輪403的傳動來驅(qū)動中心軸3旋轉(zhuǎn)。其中該托盤2是一個比罐體I內(nèi)徑略小的圓盤，上面有若干小圓孔，方便液氮蒸汽透過。
[0064]本實施例中，如圖2所示，液氮罐還包括保持架，位于托盤2上方，保持架7與中心軸3固定連接，且保持架7上設(shè)有夾持部，凍存籃8設(shè)于夾持部內(nèi)。具體的，夾持部可以是一個比罐體I內(nèi)徑略小的圓盤，并與托盤2平行設(shè)置，夾持部設(shè)有若干通孔，通孔的尺寸與凍存籃8的尺寸相匹配，凍存籃8貫穿該通孔并承載于托盤2上，保持架7可以保持凍存籃8旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，也即將凍存籃8限制在托盤2上確定的位置，也就是說保證旋轉(zhuǎn)過程中凍存籃8與托盤2的相對位置固定即可，以便可以將目標(biāo)凍存籃輕松、準(zhǔn)確的取出。保持架7的數(shù)量、夾持部上的通孔數(shù)量、通孔位置排序方式可以根據(jù)實際需求自行設(shè)置，本實施例中在中心軸3的靠上部焊接了兩個保持架7。當(dāng)然，保持架7上的夾持部不限于本實施例中的圓盤上設(shè)通孔的形式，也可以是卡扣等形式，
[0065]本實施例中，液氮罐還包括溫度傳感器(圖中未示出)和/或液位傳感器(圖中未示出)，為了節(jié)約空間，可將中心軸3設(shè)為空心結(jié)構(gòu)，并將溫度傳感器和/或液位傳感器設(shè)于中心軸3內(nèi)，溫度傳感器可以實時檢測液氮罐中的溫度情況，液位傳感器可以實時檢測液氮罐中的液氮的液位情況。一旦檢測到溫度異?；蛘咭旱何贿^低，可及時對液氮罐補充液氮。如果補充液氮后溫度仍然異常，則液氮罐發(fā)出報警信號，以保證內(nèi)部存儲的生物樣本的安全性。
[0066]本實施例中，每一凍存管上貼有信息標(biāo)簽，當(dāng)需要取液氮罐內(nèi)的某個凍存管時，驅(qū)動組件先獲得需提取的凍存管上的標(biāo)簽信息，以確定凍存管所在的凍存籃位置，再根據(jù)凍存盤所在位置確定所要提取的目標(biāo)凍存籃的位置，信息確定之后，第二驅(qū)動電機5驅(qū)動頂蓋102開啟，同時，第一驅(qū)動電機401則通過主動齒輪402和從動齒輪403的嚙合驅(qū)動中心軸3、托盤2和保持架7轉(zhuǎn)動，將存儲有目標(biāo)凍存管的凍存籃轉(zhuǎn)動到開口的中軸線上，當(dāng)中心軸和托盤停止位置稍有偏差的情況下，導(dǎo)向框6對凍存籃能夠起到一定的糾正能力，此時第一驅(qū)動電機401停止轉(zhuǎn)動，操作人員則可將旋轉(zhuǎn)至開口 101處的目標(biāo)凍存籃取出，進行下一步的凍存管挑取工作。當(dāng)需要將凍存籃放回到液氮罐時，其過程與取出凍存籃的過程類似，此處不在贅述。
[0067]因此，本實施例無需人工手動旋轉(zhuǎn)托盤，減少了工作量，減少了人工挑取凍存管的出錯率，同時避免了人工旋轉(zhuǎn)托盤過程中對操作人員的安全隱患。
[0068]實施例2
[0069]圖4-7示出了一種凍存管存取裝置，包括外殼9、凍存管存取組件和能與液氮罐的開口對接的對接口 901。本實施例中，液氮罐可以是現(xiàn)有技術(shù)的液氮罐，此時需手動旋轉(zhuǎn)托盤，使目標(biāo)凍存籃位于液氮罐的開口處;液氮罐也可以是實施例1中的液氮罐，此時無需人工手動旋轉(zhuǎn)托盤，下面所述的液氮罐均以實施例1中的液氮罐為例進行說明。凍存管存取裝置的外殼9為保溫外殼，且為了保證凍存管在提取的過程中不暴露在外界環(huán)境中，如圖5所示，使液氮罐的開口 101與對接口901密封對接。凍存管存取組件設(shè)于外殼9內(nèi)，外殼9下部設(shè)有一個凍存盤出入口 902，凍存管存取組件通過該出入口 902實現(xiàn)存有待挑選或挑選好的凍存管的凍存盤的存入或提取。為了讓凍存盤出入口 902處保持足夠的保溫性能，凍存管存取裝置還包括電動門(圖中未示出)，設(shè)于出入口902處。常態(tài)下，電動門關(guān)閉出入口，需要存入或取出凍存盤時，電動門才打開出入口，從而電動門保證了在沒有凍存盤進出時沒有冷氣泄漏。
[0070]具體的，凍存管存取組件包括第一框架10和第一機械手。第一框架10固定于外殼9內(nèi)；第一機械手設(shè)置于第一框架10上，且第一機械手可將凍存籃從液氮罐中存入或提取。如圖6所示，第一機械手包括第一單軸機械手11和第二單軸機械手12。第一單軸機械手11沿水平方向滑設(shè)于第一框架10上，第二單軸機械手12沿豎直方向滑設(shè)于第一單軸機械手11上。其中，第二單軸機械手12的滑臺上設(shè)有第一連接塊121，連接桿122的一端通過直線軸承124連接于第一連接塊121，連接桿122的另一端設(shè)有電磁鐵123，電磁鐵123在需要吸取凍存籃時才通電，在不需要時保持斷電。直線軸承124和連接桿122形成一個可以伸縮的組件，以防止電磁鐵123提取凍存籃(凍存籃的材質(zhì)為鐵磁性物質(zhì))時產(chǎn)生應(yīng)力壓迫，形成一定的容錯性。本實施例中，為了保證第二單軸機械手12取/放凍存籃的平穩(wěn)性，設(shè)置了兩個平行設(shè)置的第一單軸機械手11，且兩個第一單軸機械手11保持同步運動并同時調(diào)整第二單軸機械手12的水平位置，使第二單軸機械手12位于液氮罐開口上方。當(dāng)?shù)诙屋S機械手12對準(zhǔn)位置，則沿豎直方向運動，此時給電磁鐵123通電，將液氮罐開口處的凍存籃提取出，可進行凍存管挑取。若凍存管挑取完畢，電磁鐵123斷電，凍存籃回到液氮罐中。
[0071]取凍存管前，如圖5所示，需先將凍存管存取裝置的對接口901和液氮罐的開口 101對接。當(dāng)凍存管存取裝置與液氮罐對接后，液氮罐內(nèi)部的目標(biāo)凍存籃轉(zhuǎn)動到開口的中心軸位置，兩個第一單軸機械手11的滑臺會在水平方向上運動，帶動第二單軸機械手12去對準(zhǔn)目標(biāo)凍存籃。對準(zhǔn)后第一單軸機械手11的滑臺停止運動，第二單軸機械手12的滑臺運動，帶動第一連接塊121、直線軸承123、連接桿122和電磁鐵123沿豎直方向向下運動，同時電磁鐵123通電。當(dāng)電磁鐵123接觸到目標(biāo)凍存籃后，兩者因為磁力會吸合在一起。然后第二單軸機械手12帶動電磁鐵123向上運動，這樣就能夠?qū)⒛繕?biāo)凍存籃8從液氮罐中吊起到凍存管存取裝置內(nèi)進行下一步挑管工作。同理，將目標(biāo)凍存籃從凍存管存取裝置中送回到液氮罐中的過程與上述過程為逆向操作。當(dāng)完成挑管并將目標(biāo)凍存籃送回到液氮罐內(nèi)部以后，凍存管存取裝置才與液氮罐脫離，然后液氮罐的頂蓋102關(guān)閉。
[0072]本實施例中，凍存管存取組件還包括第二框架13、第二機械手。第二框架13固定于外殼9內(nèi)，與第一框架10相對;第二機械手設(shè)置于第二框架13上，且第二機械手用于將凍存管從被第一機械手提取的凍存籃8中存入或取出。具體的，如圖7所示，第二機械手包括第三單軸機械手14、第四單軸機械手15、第五單軸機械手16。第三單軸機械手14沿水平方向滑設(shè)于第二框架13上，第四單軸機械手15和第五單軸機械手16通過第二連接塊18連接于第三單軸機械手14，第三單軸機械手14可帶動第四單軸機械手15、第五單軸機械手16沿水平方向上運動。第四單軸機械手15用于將凍存盤從被第一機械手提取的凍存籃中存入或取出。第五單軸機械手16用于將凍存管從被第四單軸機械手15取出的凍存盤中存入或取出。
[0073]具體的，第四單軸機械手15的滑臺上設(shè)有伊^板，伊^板包括兩個工位，其中一個工位上放置的是第四單軸機械手15從凍存籃中取出的凍存盤，另一個工位上放置的是從出入口902放入的凍存盤。其中，第二機械手還包括第六單軸機械手17，第六單軸機械手17通過第二連接塊18連接于第三單軸機械手14，第六單軸機械手17實現(xiàn)將其中一個工位上的凍存盤送出至出入口 902，或?qū)⒊鋈肟?902處的凍存盤送入至工位上。
[0074]具體的，第五單軸機械手16的滑臺上設(shè)有若干真空吸頭161，真空吸頭161均勻排布，且數(shù)量根據(jù)實際需求自行設(shè)置。每個真空吸頭161通過氣管162連接于真空栗163，真空吸頭161也可先連接到集氣筒164，并最終連接至真空栗163。每根氣管162的中間都可安裝一個電磁閥(圖中未示出)，以控制真空吸頭161是否吸取凍存管。真空吸頭161可吸取一個工位上的凍存盤中的凍存管并將凍存管移動到另一個工位上的凍存盤中。其中，真空吸頭121為硅膠材質(zhì)，內(nèi)部為圓筒結(jié)構(gòu)，下端為帶導(dǎo)向的開口，上端連接氣管162，氣管162的內(nèi)徑小于凍存管的外徑，真空吸頭161的內(nèi)徑稍大于凍存管的外徑、高度稍大于凍存管的長度。凍存管被真空吸頭吸起并轉(zhuǎn)移的過程中，凍存管只在真空吸頭161的空腔內(nèi)，而不會被吸入到氣管中，一旦凍存管移動到目標(biāo)凍存盤上方，電磁閥關(guān)閉，真空吸頭161吸力消失，凍存管則會在重力的作用下掉出真空吸頭161。電磁閥控制對應(yīng)的真空吸頭161是否產(chǎn)生吸力，既可以同時吸取一排凍存管，也可以吸取一排內(nèi)的若干凍存管，相對于單個的卡夾抓頭，真空吸頭在挑管的過程中效率可以提高幾倍。
[0075]本實施例中，凍存管存取裝置還包括光纖傳感器(圖中未示出)，光纖傳感器與第一單軸機械手11，和/或第二單軸機械手12，和/或第三單軸機械手14，和/或第四單軸機械手15，和/或第五單軸機械手16，和/或第六單軸機械手17電連接。光纖傳感器可以精確各個單軸機械手的移動位置，以提高凍存管提取的準(zhǔn)確性和效率。
[0076]當(dāng)需要對凍存籃內(nèi)某一層的凍存盤進行挑管時，此時第二單軸機械手12在光纖傳感器的監(jiān)測下停留在一定的位置;第三單軸機械手14的滑臺帶動整個第二機械手在水平方向上運動，直到鏟板對準(zhǔn)凍存籃，第四單軸機械手15帶動鏟板朝凍存籃方向移動，鏟板的前端插入凍存籃內(nèi)目標(biāo)凍存盤的底部，到達確定位置后第四單軸機械手15停止;之后第二單軸機械手12向下運動一定的距離，讓目標(biāo)凍存盤完全承載在鏟板上后停止運動;此時第四單軸機械手15反向運動則帶動鏟板將目標(biāo)凍存盤鏟出；第四單軸機械手15繼續(xù)移動直到鏟板另一端的工位對準(zhǔn)出入口 902，同時第三單軸機械手14帶動整個第二機械手朝著出入口902靠近，之后凍存盤出入口 902的電動門打開，操作人員從凍存盤出入口 902處放入另一個凍存盤(空盤)；此時，第六單軸機械手17的滑臺帶動通電的電磁鐵向出入口 902處的凍存盤(凍存盤的材質(zhì)為鐵磁性物質(zhì))移動，直到電磁鐵吸到凍存盤，接著電磁鐵反向移動并將該凍存盤拖到鏟板空余的工位上，之后凍存盤出入口902的電動門關(guān)閉。以上工作完成之后則可以通過第五單軸機械手16完成兩個凍存盤之間轉(zhuǎn)移凍存管，即將目標(biāo)凍存管從被第四單軸機械手選出的凍存盤中挑選出并存入從出入口 902放入的凍存盤中。
[0077]此時，第四單軸機械手15帶動鏟板朝向真空吸頭161的方向移動直到真空吸頭161位于目標(biāo)凍存管上方且對準(zhǔn)目標(biāo)凍存管;之后第五單軸機械手16帶動真空吸頭161向下移動，直到真空吸頭161與目標(biāo)凍存管完全貼合;然后真空栗163啟動，開啟對應(yīng)目標(biāo)凍存管的氣管上的電磁閥，將目標(biāo)凍存管吸入真空吸頭161中，第五單軸機械手16帶動真空吸頭161向上移動;之后第四單軸機械手15帶動鏟板在水平方向移動直到真空吸頭161對準(zhǔn)另一個凍存盤上的目標(biāo)孔位，關(guān)閉所有的電磁閥，目標(biāo)凍存管則會從真空吸頭161中掉下，落入目標(biāo)孔位中。此時就完成了兩個凍存盤之間轉(zhuǎn)移凍存管的過程。
[0078]為了保證兩個凍存盤之間凍存管轉(zhuǎn)移過程的正確性，在鏟板上兩個凍存盤工位之間設(shè)有掃碼器19，能夠獲取貼在凍存管上的信息標(biāo)簽，掃碼器19既能一次掃描一排凍存管，也能一次掃描一排里面的若干支。在凍存管從一個凍存盤向另一個凍存盤轉(zhuǎn)移的過程中，第四單軸機械手15會控制掃碼器19在試管貼有信息標(biāo)簽處停留幾秒鐘，掃描確認與系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)凍存管無誤后才繼續(xù)進行轉(zhuǎn)移。如果掃碼器19檢測到第五單軸機械手16挑選的凍存管的標(biāo)簽信息不對，則會發(fā)射報警信號。
[0079]為了保證凍存管存取裝置內(nèi)部保持低溫環(huán)境，凍存管存取裝置的外殼9為保溫外殼，以防止熱傳導(dǎo)損失冷量。同時，可在外殼9內(nèi)部設(shè)置液氮噴射器20，液氮噴射器20為多噴嘴結(jié)構(gòu)，與外部的液氮補給罐連接。在凍存管存取裝置需要存取凍存管之前，液氮噴射器20需要向外殼9的內(nèi)部噴射一定量的液氮，以保證內(nèi)部溫度滿足凍存管內(nèi)生物樣本的安全性。也可在外殼內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器(圖中未示出)，一旦監(jiān)測到溫度過高時，溫度傳感器發(fā)送信號至液氮噴射器20，則液氮噴射器20自動向外殼9內(nèi)部噴射液氮，保證挑管過程中生物樣本始終在合適的溫度范圍內(nèi)進行，從而保證生物樣本的安全。
[0080]本實施例中，通過各機械運動部件的組合和各傳感器的監(jiān)測，實現(xiàn)了對生物樣本進行單支試管挑選的過程，并對整個過程的溫度環(huán)境有嚴格的控制，讓生物樣本庫的挑管過程更加高效、可靠。且在挑選過程中，避免了其他凍存管暴露在外界環(huán)境中，保證了生物樣本的活性。[0081 ] 實施例3
[0082]圖8示出了一種液氮罐存儲系統(tǒng)，液氮罐存儲系統(tǒng)包括實施例1中的液氮罐、實施例2中的凍存管存取裝置、兩移動操作臺21、控制器(圖中未示出)和軌道22。液氮罐呈直線排列成一列且位于軌道22上，兩臺移動操作臺21與控制器電連接，且兩臺移動操作臺21的一端分別設(shè)于一個液氮罐的兩側(cè)，另一端設(shè)于軌道22上，移動操作臺21用于凍存管存取裝置與液氮罐對接或脫離。軌道22上針對每個液氮罐的位置處設(shè)有光電開關(guān)(圖中未示出)，光電開關(guān)用來監(jiān)測移動操作臺21的移動位置。
[0083]本實施例中，可以由移動操作臺21移動帶動凍存管存取裝置的移動，凍存管存取裝置與液氮罐采用快接連接，可以快速接插、脫離，從而實現(xiàn)一個凍存管存取裝置管理多個液氮罐的目的。液氮罐、凍存管存取裝置、移動操作臺21均由各自的控制器控制，各個控制器最后連接到主控制器，集成自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個裝置以及整體液氮罐自動化存取系統(tǒng)的自動控制。
[0084]具體的，每臺移動操作臺21包括電動平移車213、液壓升降模塊212和橫向支架211;電動平移車213滑設(shè)于軌道22上，且電動平移車213通過液壓升降模塊212與橫向支架211連接，橫向支架211可拆卸地連接于液氮罐。
[0085]當(dāng)凍存管存取裝置需要從一個液氮罐移開去對接另一個液氮罐時，移動操作臺21上的液壓升降模塊212啟動驅(qū)動整個凍存管存取裝置向上運動，直到對接口與液氮罐的開口完全脫離為止，然后啟動平移軌道22上的電動平移車213;同時，前一個液氮罐的頂蓋102關(guān)閉，后一個液氮罐的頂蓋102打開，當(dāng)凍存管存取裝置與后一個液氮罐對準(zhǔn)后，電動平移車213停止，液壓升降模塊212啟動驅(qū)動整個凍存管存取裝置向下運動，直到與液氮罐的對接口完全對接為止。
[0086]本實施例中的控制器包括主控制器、第一控制器、第二控制器和第三控制器。該液氮罐存儲系統(tǒng)的三個主要部件液氮罐、凍存管存取裝置、移動操作臺分別由第一控制器、第二控制器和第三控制器控制實現(xiàn)相應(yīng)的操作運動，三個控制器與主控制器電連接。具體的，第一控制器與第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、溫度傳感器和液位傳感器電連接;第二控制器與第一單軸機械手、第二單軸機械手、第三單軸機械手、第四單軸機械手、第五單軸機械手、第六單軸機械手以及電磁鐵、液氮噴射器、真空栗、電磁閥、掃碼器、溫度傳感器、光纖傳感器電連接;第三控制器與電動平移車、液壓升降模塊和光電開關(guān)電連接。以上所有元件和控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)和軟件的相互協(xié)同工作實現(xiàn)了本發(fā)明液氮罐存儲系統(tǒng)的整個操作流程。
[0087]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種液氮罐，其特征在于，所述液氮罐包括罐體，所述罐體設(shè)有密封的開口，所述液氮罐還包括: 托盤，設(shè)于所述罐體內(nèi)，所述托盤用于承載凍存籃； 中心軸，與所述托盤垂直設(shè)置并與所述托盤固定連接； 驅(qū)動組件，與所述中心軸電連接； 所述驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述中心軸旋轉(zhuǎn)，所述中心軸用于通過所述托盤帶動所述凍存籃旋轉(zhuǎn)并將所述凍存籃送至所述開口處。2.如權(quán)利要求1所述的液氮罐，其特征在于，所述驅(qū)動組件包括主動齒輪、從動齒輪和第一驅(qū)動電機； 所述罐體底部設(shè)有軸套，所述中心軸一端設(shè)于所述軸套內(nèi)，另一端延伸至所述罐體外且與所述從動齒輪連接； 所述第一驅(qū)動電機用于驅(qū)動所述主動齒輪旋轉(zhuǎn)，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合連接。3.如權(quán)利要求1所述的液氮罐，其特征在于，所述開口設(shè)有頂蓋； 所述液氮罐還包括第二驅(qū)動電機，與所述頂蓋電連接，所述第二驅(qū)動電機用于驅(qū)動所述頂蓋打開或關(guān)閉所述開口。4.如權(quán)利要求3所述的液氮罐，其特征在于，所述開口設(shè)有導(dǎo)向框。5.如權(quán)利要求1所述的液氮罐，其特征在于，所述液氮罐還包括保持架，位于所述托盤上方，所述保持架與所述中心軸固定連接，且所述保持架上設(shè)有夾持部，所述凍存籃設(shè)于所述夾持部內(nèi)。6.如權(quán)利要求5所述的液氮罐，其特征在于，所述夾持部與所述托盤平行設(shè)置，且所述夾持部設(shè)有若干通孔，所述凍存籃貫穿所述通孔并承載于所述托盤上。7.如權(quán)利要求1所述的液氮罐，其特征在于，所述液氮罐還包括溫度傳感器和/或液位傳感器，所述中心軸為空心結(jié)構(gòu)，所述溫度傳感器和/或所述液位傳感器設(shè)于所述中心軸內(nèi)。8.一種凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取裝置包括外殼、凍存管存取組件和一能與如權(quán)利要求1 -7中任意一項所述的液氮罐的開口對接的對接口，所述開口與所述對接口密封對接； 所述凍存管存取組件設(shè)于所述外殼內(nèi)，且所述凍存管存取組件用于將凍存管從所述液氮罐中存入或提取。9.如權(quán)利要求8所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取組件包括: 第一框架，固定于所述外殼內(nèi)； 第一機械手，設(shè)置于所述第一框架上，且所述第一機械手用于將凍存籃從所述液氮罐中存入或提取。10.如權(quán)利要求9所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述第一機械手包括第一單軸機械手和第二單軸機械手； 所述第一單軸機械手沿水平方向滑設(shè)于所述第一框架上，所述第二單軸機械手沿豎直方向滑設(shè)于所述第一單軸機械手上。11.如權(quán)利要求10所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述第二單軸機械手的滑臺上設(shè)有第一連接塊，一連接桿的一端通過直線軸承連接于所述第一連接塊，所述連接桿的另一端設(shè)有電磁鐵，所述電磁鐵用于將所述凍存籃從所述液氮罐中存入或提取。12.如權(quán)利要求10所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取組件還包括: 第二框架，固定于所述外殼內(nèi)； 第二機械手，設(shè)置于所述第二框架上，且所述第二機械手用于將凍存管從被所述第一機械手提取的凍存籃中存入或取出。13.如權(quán)利要求12所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述第二機械手包括第三單軸機械手、第四單軸機械手、第五單軸機械手； 所述第三單軸機械手沿水平方向滑設(shè)于所述第二框架上，所述第四單軸機械手和所述第五單軸機械手通過第二連接塊連接于所述第三單軸機械手，所述第三單軸機械手用于帶動所述第四單軸機械手、所述第五單軸機械手沿水平方向上運動； 所述第四單軸機械手用于將凍存盤從被所述第一機械手提取的凍存籃中存入或取出； 所述第五單軸機械手用于將凍存管從被所述第四單軸機械手取出的凍存盤中存入或取出。14.如權(quán)利要求13所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述第四單軸機械手的滑臺上設(shè)有鏟板，所述鏟板包括兩個工位，每一工位用于承載一凍存盤，兩所述工位間設(shè)有掃碼器； 所述第五單軸機械手的滑臺上設(shè)有若干真空吸頭，每一真空吸頭通過氣管連接于一真空栗;所述真空吸頭用于吸取凍存管并將所述工位上的凍存盤中的凍存管交換位置。15.如權(quán)利要求14所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述第二機械手還包括第六單軸機械手，所述第六單軸機械手通過所述第二連接塊連接于所述第三單軸機械手，所述第六單軸機械手用于將一工位上的凍存盤送出至出入口，或，所述第六單軸機械手用于將所述出入口處的凍存盤送入至另一工位上。16.如權(quán)利要求15所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取裝置還包括電動門，設(shè)于所述出入口處，所述電動門用于打開或關(guān)閉所述出入口。17.如權(quán)利要求8-16中任意一項所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取裝置還包括液氮噴射器，設(shè)于所述外殼內(nèi)。18.如權(quán)利要求17中任意一項所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取裝置還包括溫度傳感器，設(shè)于所述外殼內(nèi)，所述溫度傳感器與所述液氮噴射器電連接。19.如權(quán)利要求15中任意一項所述的凍存管存取裝置，其特征在于，所述凍存管存取裝置還包括光纖傳感器，所述光纖傳感器與所述第一單軸機械手，和/或第二單軸機械手，和/或第三單軸機械手，和/或第四單軸機械手，和/或第五單軸機械手，和/或第六單軸機械手電連接。20.—種液氮罐存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述液氮罐存儲系統(tǒng)包括若干如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的液氮罐、如權(quán)利要求8-19中任意一項所述的凍存管存取裝置、兩移動操作臺、控制器和軌道； 所述液氮罐位于所述軌道上； 兩所述移動操作臺與所述控制器電連接，且兩所述移動操作臺的一端分別設(shè)于一液氮罐的兩側(cè)，另一端設(shè)于所述軌道上，所述移動操作臺用于所述凍存管存取裝置與所述液氮罐對接或脫離。21.如權(quán)利要求20所述的液氮罐存儲系統(tǒng)，其特征在于，每一移動操作臺包括電動平移車、液壓升降模塊和橫向支架;所述電動平移車滑設(shè)于所述軌道上，且所述電動平移車通過所述液壓升降模塊與所述橫向支架連接，所述橫向支架可拆卸地連接于所述液氮罐。
【文檔編號】B65G47/91GK105857937SQ201610273926
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】瞿建國, 羅沉
【申請人】上海原能健康管理有限公司, 上海原能細胞醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司, 原能細胞科技集團有限公司