一种样本保冷箱的制作方法

1.本发明涉及医疗工具传输技术领域，具体涉及一种样本保冷箱。


背景技术：

2.在医疗检测行业中，样本留存一直是一个很重要且困难的事情。到现在为止很多医院和考研院所依然手工将样本装在样本架上面，样本一般通过样本管留存，便于观察，故样本架选用大型的比色管架，利于对样本进行观察，然后用保鲜膜将一架样本全部封闭起来，做好记录再送入冷库进行分层冷藏。现有技术中对于样本的储存一般采用冰箱制冷，然后采用龙门抓手直接取样的方式来制作存储冰箱，一个抓手对应冰箱一层，每层单独有对2个内外交换样本交换窗，龙门抓手取样后会将样本管通过交换窗送出或将冰箱外部的样本管送入冰箱内的样本架上。
3.在龙门抓手对样本架上的样本管进行取样时，相邻的样本管会对龙门抓手形成干涉，故现有技术中的样本架上用于放置样本管的放置孔一般设置得比较稀疏，对于样本架上的样本管比较密集的场合，现有的龙门抓手则不能对样本管进行有效的抓取，即现有的保冷箱的样本容量偏低。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是对样本加上比较密集的样本管实现有效的抓取、简化现有保冷箱的结构，目的在于提供一种样本保冷箱。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种样本保冷箱，包括箱体，所述箱体上开有样本交换门，所述箱体内至少具有存储区和交换区，所述存储区内设置有若干用于放置样本架的托架，托架与所述箱体的侧壁连接，所述交换区设置有用于固定所述样本架的托台，所述托台与箱体的侧壁连接，所述样本架被固定于托台上时，样本架的放置孔对空，所述托台下方设置有顶升机构，所述顶升机构配置有第一机械手以使顶升机构能够在平行于样本架的板面的平面内移动，所述顶升机构还具有用于顶升样本管的顶升端，所述交换区还设置有抓手机构，所述抓手机构配置有第二机械手以使抓手机构能够在箱体内部移动，所述抓手机构具有用于抓取所述样本管的抓手，所述交换区内还设置有交换机构，所述交换机构用于将托架上的样本架移载至所述托台上，工作状态下，所述顶升机构通过顶升端与待抓取的样本管底部接触以使所述样本管被顶升，所述抓手机构对待抓取的样本管进行抓取。
7.在抓手对样本管进行抓取时，由于抓手具有一定的体积，抓手需要位移到相邻的样本管之间对样本管进行抓取，正如背景技术中提到，通过将样本架上的放置孔的相互间隔设置的较为稀疏一些可以避免干涉的问题，但这就使得冰箱的内部空间利用率降低，冰箱的容量较小。本领域技术人员采用的最常用的方式是在抓手上寻求突破，提高抓手的定位精度和抓手的体积从而避免抓手与样本管发生干涉的问题，而精度的提高和抓手体积的减小也允许样本架具有较大的容量，然而这需要较高的设计成本，并且随着使用时长的增
加，设备也会累积一定的误差，此时抓手仍然容易与样本管发生干涉，即这样的设计容错率太低，以致于相较于甚至人工取样的方式的优势并不大。
8.发明人在长期试验的过程中发现，干涉情况的发生的主要原因并不在于抓手的体积或是抓手的定位精度，而是样本管放置于样本架上的姿态作为了重要的影响因素。样本管放置于样本架上时，样本管的上端分别齐平，此时抓手若要对样本管进行抓取，则抓手的夹持位置需要掠过样本管的顶端，即抓手的部分结构需要移动到样本管之间，从而在样本管放置比较密集的场合下，抓手就容易与样本管发生干涉。
9.故在本发明中，顶升机构的设置则是为了使待抓取的样本管的顶端能够高于其相邻的样本管顶端，当抓手前端到达与其相邻的样本管顶端位置时，抓手已对待抓取的样本管进行了抓取。顶升机构的设置使得对于抓手的要求大大降低，顶升机构将待抓取的样本管顶升后，待抓取的样本管相当于与相邻的样本管相互独立，相邻的样本管对抓手的抓取毫无影响，如此则允许样本架上的放置孔的间距能够在不考虑抓手的体积的条件下设置的更小，对于样本架来说，实现了其空间利用率的最大化，大大提高了冰箱的样本容量。前文提到，顶升机构的设置使得对于抓手的要求大大降低，直观上的降低了抓手的制造成本、设计成本，进一步的，顶升机构的设置使得抓手的精度要求也有所降低，亦即抓手的容错率得到提高，从而允许抓手的抓取速率大大提高，提高了取样效率。并且在本发明中，样本交换机构将存储区的待处理的样本架移载至托台后，待处理的样本架与其他存储的样本架相互独立，抓手机构不再需要移动至存储区对样本管进行抓取，从而允许存储区的样本架与样本架之间的间隔设置得比较密集，从而扩大保冷箱的样本容量。
10.而在实行样本交换的过程中，样本交换机构首先将存储区中装有样本管的样本架移载至托台上，顶升机构在第一机械手的带动下进行平移是顶升端与待抓取的样本管的底部正对，顶升端工作对样本管进行顶升以使样本管的顶端高于相邻的样本管，当样本管被顶升到预设位置时，抓手机构对样本管进行抓取，抓手机构在第二机械手的带动下对样本管进行提升以使样本管完全脱离样本架，在通过第二机械手带动使样本管被移动至换样门进行样本管放置，抓手机构重新回到托台上方，顶升机构在第一机械手的带动下是顶升端对正下一个待抓取的样本的底端，此时，抓手机构在第二机械手的带动下同时移动以使抓手正对待抓取的样本管的顶端，重复上述动作对样本管进行抓取实现样本交换。
11.样本交换过程还包括将外部样本管存入保冷箱的过程，外来的样本管位于交换门等待被抓取，在此之前，样本架交换机构提前将存储区内的空样本架移载至托台上，抓手机构通过第二机械手的带动移动至换样门并对样本管进行抓取，此时顶升机构通过第一机械手的带动平移使顶升端正对放置孔，顶升端顶升至顶升极限行程处，抓手机构同时在第二机械手的带动下平移至前述的放置孔上方以使样本管正对放置孔，抓手机构带动样本管进入放置孔内，当样本管底端与顶升端接触时，抓手机构对样本管取消夹持，顶升机构同时驱动顶升端向下运动时样本管在自身重力下进入下方的放置孔，至此一个样本管被存储完成，顶升机构在第一机械手的带动下移动到下一个待防止的放置孔，重复上述动作对下一个样本管进行存储。在存储过程中，样本管首先与顶升端接触，顶升端向下运动的过程中，样本管能够平稳的被放置完成，从而能够保证样本管中的样本不受震荡，保证样本的理化性质。
12.优选的，作为第一机械手的一个具体实施例，所述第一机械手包括相互正交的x1
轴和y1轴，所述x1轴与y1轴滑动连接，所述y1轴与所述箱体的侧壁固定连接，所述顶升机构与所述x1轴滑动连接。当在x1轴或y1轴上配置动力源后，动力源便能带动x1轴相对于y1轴滑动，而x1轴带动顶升机构实现一个方向上的平移；顶升机构或x轴配置动力源后，动力源带动顶升机构实现另一个方向上的平移，从而实现顶升机构在一个平面内的平移。由于顶升机构需要对样本加上的若干样本管进行顶升，故顶升机构需要进行多次定位，x1轴的轴线设置和y1的轴线设置使得顶升机构在两个轴上的位移量即可作为定位基准，在控制定位时的精度更高，控制更简单，降低设计成本，本方案中的动力源可以是气缸、传动带机构、电动推杆、齿轮齿条传动机构等。
13.进一步地，作为第一机械手的传动方式的一个具体实施例，所述y1轴上设置有齿条a，所述x1轴配置有齿轮电机a，所述齿轮电机a与齿条a配合以使x1轴能够相对于y1轴产生滑动，所述x1轴上设置有齿条b，所述顶升机构配置有齿轮电机b，所述齿轮电机b与齿条b配合以使顶升机构能够相对于x1轴产生滑动。齿轮电机与齿条配合后，传动结构实际上是齿轮、齿条的配合，精度较高，系统误差较小。
14.进一步地，所述顶升端的形状与所述放置孔适配，所述顶升端与所述放置孔的单边间隙大于所述齿轮电机a的游隙。顶升端由于需要对样本架上的样本管进行顶升，故其体积大小应小于样本架上的放置孔，由于顶升机构由齿轮电机a直接带动，故在顶升机构被驱动的过程中存在固定的位移误差，该误差主要由齿轮电机a中的轴承游隙所造成，故顶升端的形状宜与放置孔的形状适配，从而使得顶升端相对于放置孔在周向上的间隙相等，而该间隙需大于齿轮电机a的游隙，从而使得顶升端在前述固定的位移误差情况下能够对样本管进行有效的顶升。
15.进一步地，作为第二机械手的一个具体实施例，所述第二机械手包括相互正交的x2轴、y2轴和z轴，所述y2轴与所述z轴滑动连接，所述x2轴与所述z轴滑动连接，所述x2轴与所述x1轴平行，所述y2轴与所述y1轴平行，所述抓手机构与所述x2轴滑动连接。当在y2轴或z轴上配置动力源后，动力源便能带动z轴相对于y2轴滑动，而z轴带动x2轴即带动抓手机构实现一个方向上的平移；抓手机构或x2轴配置动力源后，动力源带动抓手机构实现另一个方向上的平移，从而实现抓手机构在一个平面内的平移，该平面平行于顶升机构所能平移的平面，而在高度方向上，当x2轴或z配置动力源后，动力源便能带动x2轴相对于z轴发生滑动，从而实现抓手机构在高度方向上的平移。
16.进一步地，作为第二机械手的传动方式的一个具体实施例，所述y2轴上设置有齿条c，所述z轴配置有齿轮电机c，所述齿轮电机c与齿条c配合以使z轴能够相对于y2轴产生滑动，所述z轴设置有齿条d，所述x2轴配置有齿轮电机d，所述齿轮电机d与齿条d配合以使x2轴能够相对于z轴产生滑动，所述x2轴设置有齿条e，所述抓手机构配置有齿轮电机e，所述齿轮电机e与齿条e配合以使抓手机构能够相对于x2轴产生滑动。
17.进一步地，作为一种优选的实施方式，所述x2轴上还设置有齿条f，所述交换机构配置有齿轮电机f，所述齿轮电机f与所述齿条f配合以使交换机构能够沿x2轴的轴线方向做平移运动。本方案中将交换机构设置在x2轴上，通过第二机械手实现对存储区的样本架的移载，从而节省交换机构的驱动结构，减少制造成本，简化保冷箱的内部结构。
18.优选的，在所述顶升端的顶升极限行程状态下，所述样本管至少与所述样本架的两个放置孔接触。即样本管被提升到做大高度时，样本管的管身仍然能够与两个放置孔配
合，保证样本管在整个被顶升的过程中其姿态出去竖直的姿态，便于抓手机构对其进行抓取。
19.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.1、本发明提供的一种样本保冷箱，通过顶升机构的设置，使得本发明在对样本管进行夹取时不与其相邻的样本管发生干涉。
21.2、本发明提供的一种样本保冷箱，通过顶升机构的设置，使得本发明在能够对样本管进行顺利夹持的条件下，样本管在样本架上的间距可以设置的尽可能的小，提高样本架的空间利用率，当该机构用于保冷箱中时，能够提高保冷箱的样本容量。
22.3、本发明提供的一种样本保冷箱，通过顶升机构的设置，使得本机构对于抓手机构的制造精度要求、控制精度要求降低，不用考虑抓手机构的占用体积，从而减少了抓手机构的设计成本、制造成本。
23.4、本发明提供的一种样本保冷箱，结构简单，制造成本低，提供了维护便利，相比于现有技术中的龙门抓手的设置，减少了结构的重复设置，通过交换机构将样本架移栽至交换区对样本管进行处理，减少了第二机械手的取样总行程，减小了能源的消耗。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
25.图1为本发明提供的一种实施例的结构示意图。
26.图2为常用样本架的结构示意图。
27.附图中标记及对应的零部件名称：
[0028]1‑
箱体，2
‑
顶升机构，3
‑
抓手机构，4
‑
顶升端，5
‑
y2轴，6
‑
z轴，7
‑
x2轴，8
‑
抓手，9
‑
x1轴，10
‑
y1轴，11
‑
托台，12
‑
样本架，13
‑
托架，14
‑
交换门，15
‑
放置孔，16
‑
样本管。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0030]
实施例
[0031]
一种样本保冷箱，如图1、图2所示，包括箱体1，箱体1上开有样本交换门14，箱体1内至少具有存储区和交换区，存储区内设置有若干用于放置样本架12的托架13，托架13与箱体1的侧壁连接，交换区设置有用于固定样本架12的托台11，托台11与箱体1的侧壁连接，样本架12被固定于托台11上时，样本架12的放置孔15对空，托台11下方设置有顶升机构2，顶升机构2配置有第一机械手以使顶升机构2能够在平行于样本架12的板面的平面内移动，顶升机构2还具有用于顶升样本管16的顶升端4，交换区还设置有抓手机构3，抓手机构3配置有第二机械手以使抓手机构3能够在箱体1内部移动，抓手机构3具有用于抓取样本管16的抓手8，交换区内还设置有交换机构，交换机构用于将托架13上的样本架12移载至托台11上，工作状态下，顶升机构2通过顶升端4与待抓取的样本管16底部接触以使样本管16被顶升，抓手机构3对待抓取的样本管16进行抓取，被抓取的样本通过交换门14被交换至保冷箱
外部。
[0032]
本实施例是这样实现对样本管16实现夹持功能：样本交换机构首先将存储区中装有样本管16的样本架12移载至托台11上，顶升机构2在第一机械手的带动下进行平移是顶升端4与待抓取的样本管16的底部正对，顶升端4工作对样本管16进行顶升以使样本管16的顶端高于相邻的样本管16，当样本管16被顶升到预设位置时，抓手机构33对样本管16进行抓取，抓手机构33在第二机械手的带动下对样本管16进行提升以使样本管16完全脱离样本架12，在通过第二机械手带动使样本管16被移动至换样门进行样本管16放置，抓手机构33重新回到托台11上方，顶升机构2在第一机械手的带动下是顶升端4对正下一个待抓取的样本的底端，此时，抓手机构33在第二机械手的带动下同时移动以使抓手8正对待抓取的样本管16的顶端，重复上述动作对样本管16进行抓取实现样本交换。
[0033]
样本交换过程还包括将外部样本管16存入保冷箱的过程，外来的样本管16位于交换门14等待被抓取，在此之前，样本架12交换机构提前将存储区内的空样本架12移载至托台11上，抓手机构33通过第二机械手的带动移动至换样门并对样本管16进行抓取，此时顶升机构2通过第一机械手的带动平移使顶升端4正对放置孔15，顶升端4顶升至顶升极限行程处，抓手机构33同时在第二机械手的带动下平移至前述的放置孔15上方以使样本管16正对放置孔15，抓手机构33带动样本管16进入放置孔15内，当样本管16底端与顶升端4接触时，抓手机构33对样本管16取消夹持，顶升机构2同时驱动顶升端4向下运动时样本管16在自身重力下进入下方的放置孔15，至此一个样本管16被存储完成，顶升机构2在第一机械手的带动下移动到下一个待防止的放置孔15，重复上述动作对下一个样本管16进行存储。
[0034]
本实施例中，样本架12被固定于托台11上时，样本架12的放置孔15对空是指当样本架12被固定于托台11上时，顶升端4能够通过一个竖直方向上的放置孔15，例如，在本示例中，托台11为横截面为l形的杆体，两个杆体间隔设置，间隔为样本架12的宽度或长度，两个杆体的一端分别与箱体1的内侧壁固定连接，从而形成托台11。
[0035]
具体的，箱体1内部的后侧被划分为存储区，前侧被划分为交换区，第一机械手包括相互正交的x1轴9和y1轴10，x1轴9的轴线和y1轴10的轴线分别沿托台11上的样本架12的放置孔15的横向、纵向的排布方向，x1轴9与y1轴10滑动连接，y1轴10与箱体1的侧壁固定连接，顶升机构2与x1轴9滑动连接。如图2所示，样本架12上的放置孔15一般设置为矩形整列排布，当样本架12放置在托台11上时，其中一列放置孔15的排布方向与x1轴9的长轴线平行，而其中一行放置孔15的排布方向则与y1轴10平行。
[0036]
进一步设置为，y1轴10上设置有齿条a，齿条a的长轴线与y1轴10的长轴线平行，x1轴9配置有齿轮电机a，齿轮电机a与x1轴9的一端固定连接，齿轮电机a与齿条a配合以使x1轴9能够相对于y1轴10产生滑动，x1轴9上设置有齿条b，齿条b的长轴线与x1轴9的长轴线平行，顶升机构2配置有齿轮电机b，齿轮电机b与齿条b配合以使顶升机构2能够相对于x1轴9产生滑动。
[0037]
进一步设置为，顶升端4的形状与放置孔15适配，顶升端4与放置孔15的单边间隙大于齿轮电机a的游隙。齿轮电机a的游隙一般都很小，在实际设计中一般不考虑此误差，但在本发明的应用环境中主要是防止顶升端4与放置孔15出现偏心时，顶升端4有可能使样本架12发生位移，在反复的样本管16抓取过程中，该位移会形成累积误差，从而使得顶升机构2与样本架12的相对位置精度逐渐降低，从而影响样本管16的抓取工作。
[0038]
作为第二机械手的具体实施方式，第二机械手包括相互正交的x2轴7、y2轴5和z轴6，y2轴5设置为两根，分别固定连接在箱体1的上、下内壁上，z轴6则安装在该两根y1轴10之间，具体的，y2轴5与z轴6滑动连接，x2轴7与z轴6滑动连接，x2轴7与x1轴9平行，y2轴5与y1轴10平行，抓手机构3与x2轴7滑动连接。
[0039]
进一步设置为，y2轴5上设置有齿条c，齿条c的长轴与y2的长轴平行，z轴6配置有齿轮电机c，齿轮电机c与齿条c配合以使z轴6能够相对于y2轴5产生滑动，z轴6设置有齿条d，齿条d的长轴与z轴6的长轴平行，x2轴7配置有齿轮电机d，齿轮电机d与齿条d配合以使x2轴7能够相对于z轴6产生滑动，x2轴7设置有齿条e，齿条e的长轴与x2轴7的长轴平行，抓手机构3配置有齿轮电机e，齿轮电机e与齿条e配合以使抓手机构3能够相对于x2轴7产生滑动。
[0040]
作为交换机构的具体实施方式，x2轴7上还设置有齿条f，齿条f与抓手机构33分别位于x2轴7的相对两侧，交换机构配置有齿轮电机f，齿轮电机f与齿条f配合以使交换机构能够沿x2轴7的轴线方向做平移运动。交换机构具有一个抬升臂，抬升臂的截面呈长方形，抬升臂的长度与样本架12的长度或宽度相当，当需要对存储区的样本架12进行移载时，交换机构上的齿轮电机f驱动抬升臂伸入存储区内，将抬升臂置于待移载的样本架12之下，使x2轴7沿z轴6向上运动抬升样本架12，同时交换机构的齿轮电机f带动抬升臂回退至交换区，最终通过z轴6及y2轴5的带动使样本架12位于托台11之上。
[0041]
作为一种优选的实施方式，在顶升端4的顶升极限行程状态下，样本管16至少与样本架12的两个放置孔15接触。即通过两个放置孔15与样本管16配合以限定样本管16的姿态，防止样本管16发生歪斜而影响抓手机构33对样本管16的抓取。
[0042]
在本发明所提供的附图中，对于齿条、齿轮电机的配合及安装属于本领域技术人员熟知的传动机构，如常见的三轴机械手便是应用了齿轮电机与齿条的配合，故在本发明的附图中为做详细图示，本领域技术人员可以在不付出创造性劳动的情况下还原本发明实施例中的结构。
[0043]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。