具有自动存取功能的液氮存储装置的制作方法

本实用新型属于液氮存储技术领域，尤其涉及一种具有自动存取功能的液氮存储装置。

背景技术：

目前，液氮罐在医疗器械领域主要用于低温保存血液、干细胞等生物样本，液氮罐通常包括罐体和设置在罐体中的冻存架，冻存架上则放置有若干用于盛放有样本的冻存盒。在实际使用过程中，针对样本的存取操作通常配合周转桶来实现，周转桶中也添加有液氮，样本在液氮罐和周转桶之间进行存取操作过程中，要在外部环境下进行转运处理。而通过夹具将样本从液氮罐或周转桶中取出后，样本将会暴露在室温环境下，导致样本的温度升高而影响样本的活性。如何设计一种全程低温存取以确保样本活性的技术是本实用新型所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有自动存取功能的液氮存储装置，夹具夹取物品转运过程中，物品位于夹具形成的低温存储区域保持低温存储，以减小室温环境温度的影响，实现全程低温存取以提高转运过程中的运输可靠性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本实用新型提供一种具有自动存取功能的液氮存储装置，包括：

液氮罐，其配置有存取口，所述液氮罐的内部盛放有液氮；

自动存取机构，其配置有可移动的夹具，所述夹具用于制冷后形成第一低温存储区域，所述夹具还用于夹取并转运所述液氮罐中取出的物品或要存入到所述液氮罐中的物品，并使得物品在转运过程中位于所述第一低温存储区域中；

其中，所述自动存取机构安装在所述液氮罐上。

进一步的，所述夹具包括：

第一夹爪，其配置有保温壳，两个所述保温壳之间形成所述第一低温存储区域；

第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述第一夹爪移动；

固定座，所述第一驱动机构安装在所述固定座上。

进一步的，所述自动存取机构包括：

安装平台，其配置有操作口，所述安装平台安装在所述液氮罐上，所述存取口位于所述操作口中；

移动模组，其用于带动所述夹具移动，所述移动模组安装在所述安装平台上。

进一步的，所述液氮罐中设置有可转动的存储架，所述存储架上设置有可取出的冻存架，所述冻存架用于存放待存储的物品；

所述自动存取机构还包括：

提升组件，其配置有可上下移动的提升连接部，所述提升连接部用于穿过所述存取口与所述冻存架连接并将所述冻存架提升拉出所述液氮罐；

其中，所述提升组件安装在所述安装平台上。

进一步的，所述提升组件包括：

升降模组，其用于带动所述提升连接部上下移动；

提升通道，其用于制冷后形成第二低温存储区域；

其中，所述提升连接部还用于将拉出所述冻存架送入到所述第二低温存储区域中。

进一步的，所述提升组件还包括：

推动模块，其配置有可往复移动的推动部，所述推动部用于将所述冻存架上的物品推出到所述提升通道的外部，所述推动部还用于将外部的物品推入到所述冻存架中存储；

其中，所述推动模块位于所述提升通道的下部。

进一步的，所述存取口上设置有可开关的罐盖；

所述自动存取机构还包括：

开关盖组件，其配置有可翻转的连接臂，所述连接臂连接所述罐盖；

滑动组件，其具有可横向滑动的滑动部，所述滑动部用于带动所述提升组件横向往复滑动；

所述开关盖组件安装在所述安装平台上并位于所述操作口的一侧，所述安装平台上设置有竖立支架，所述滑动组件安装在所述竖立支架上。

进一步的，所述安装平台上设置有挑选操作空间，所述挑选操作空间用于制冷后形成第三低温存储区域。

进一步的，所述夹具还包括：

第二夹爪；

第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述第二夹爪移动，所述第二驱动机构安装在所述固定座上。

进一步的，所述夹具还包括：

旋转模组，其安装在所述移动模组上，并用于驱动所述固定座旋转。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：通过采用具有制冷功能的夹具来夹取待存取的物品，夹具夹取物品转运过程中，由于物品位于夹具形成的第一低温存储区域，使得物品从液氮罐中取出后依然暂存在低温的环境中存储，而减少受室温环境温度的影响，避免物品转运过程中因升温过高而造成损坏，实现全程低温存取以提高转运过程中的运输可靠性，尤其对采用液氮存储的样本而言，更有利于确保样本保持良好的活性。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型液氮存储装置实施例的结构示意图；

图2本实用新型液氮存储装置实施例中自动存取机构的结构示意图；

图3本实用新型液氮存储装置实施例中夹具的结构示意图；

图4本实用新型液氮存储装置实施例中提升组件的结构示意图；

图5本实用新型液氮存储装置实施例中推动模块的结构示意图；

图6本实用新型液氮存储装置实施例中液氮罐的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的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，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图6所示，本实施例液氮存储装置，包括：

液氮罐1，其配置有存取口11，液氮罐1的内部盛放有液氮；

自动存取机构2，其配置有可移动的夹具21，夹具21用于制冷后形成第一低温存储区域100，夹具21还用于夹取并转运液氮罐1中取出的物品或要存入到液氮罐1中的物品，并使得物品在转运过程中位于第一低温存储区域100中；其中，自动存取机构2安装在液氮罐1上。

具体而言，液氮罐1中添加有液氮以形成低温制冷环境，生物样本（例如血液、干细胞）等需要进行低温存储的物品经过存取口11存入到液氮罐1中。当需要从液氮罐1中取出的物品、或将外部的物品存入到液氮罐1中时，待存取的物品则需要进行转运操作，在此过程中，物品将在室温环境下运输。为了确保转运过程中，物品依然获得良好的低温存储条件，则采用可以制冷的夹具21来夹取物品进行转运。具体的，夹具21在夹取物品前，则先进行制冷处理以形成第一低温存储区域100，夹具21夹取物品转运过程中，物品将位于第一低温存储区域100中，以使得转运过程中的物品依然能够在低温环境下暂存。这样，便可以确保转运过程中，物品不会受室温环境的影响而过度升温。其中，对于夹具21，通常配置有移动模组24，移动模组24能够带动夹具21移动，以满足物品的转运要，而移动模组24的具体表现实体有多种形式。例如：移动模组24可以采用机械臂，夹具21则安装固定在机械臂的安装部位，通过机械臂来带动夹具21移动；或者，移动模组24可以采用三维移动平台，则夹具21安装在三维移动平台的移动部，三维移动平台可以带动夹具21移动以满足物品转运的要求。

进一步的，为了实现在夹具21被制冷处理后，形成第一低温存储区域100。夹具21包括：第一夹爪211、第一驱动机构212和固定座213；第一夹爪211配置有保温壳2111，两个保温壳2111之间形成第一低温存储区域100；第一驱动机构212用于驱动两个相对布置的第一夹爪211相对移动以完成夹取和释放的动作；第一驱动机构212安装在固定座213上。具体的，第一夹爪211能够在第一驱动机构212的驱动作用下相对移动，以实现夹取或释放物品。固定座210则固定安装在移动模组24上，这样，便可以由移动模组24带动夹具21移动。其中，对于第一驱动机构213的具体表现实体有多种形式，例如：电动夹爪、或气动手指等。另外，为了避免第一夹爪211将冷量传递至第一驱动机构213处，第一夹爪211可以通过隔热连接件2112安装到第一驱动机构213上，例如：隔热连接件2112的一端部通过螺钉与第一夹爪211连接，另一端部通过螺钉则固定在第一驱动机构212上。

其中，对于自动存取机构2而言，为了方便的与液氮罐1安装固定，自动存取机构2包括：安装平台20，安装平台20配置有操作口（未标记），安装平台20安装在液氮罐1上，存取口11位于操作口中。具体的，安装平台20位于液氮罐1的上方，并使得存取口11位于操作口中，移动模组24则安装固定在安装平台20上。移动模组24可以驱动夹具21移动至操作口位置并经由存取口11来取出液氮罐1中的物品，或将物品存入到液氮罐1中。

优选的，为了方便存取物品，液氮罐1中设置有可转动的存储架12，存储架12上设置有可取出的冻存架13，冻存架13用于存放待存储的物品。具体的，存储架12配置有转轴121，转轴121可转动的安装在液氮罐1中，并且，为了方便实现自动驱动，转轴121的一端部伸出至液氮罐1的外部，转轴121的位于液氮罐1外部的端部可以通过电机122来提供动力，以实现转轴121带动存储架12在液氮罐1中转动。而存储架12上绕转轴121又设置有多个冻存架13，冻存架13能够上下移动。当冻存架13移动至存取口11的下方时，便可以将冻存架13从液氮罐1中拉出，这样，便可以取出冻存架13中存储的物品，也可以将外部要存入的物品放入到冻存架13上。

进一步的，为了实现自动提取冻存架13，自动存取机构2还包括：提升组件22，提升组件22配置有可上下移动的提升连接部221，提升连接部221用于穿过存取口11与冻存架13连接并将冻存架13提升拉出液氮罐1。具体的，当需要将液氮罐1中的冻存架13取出时，则提升组件22中的提升连接部221向下移动，提升连接部221穿过存取口11进入到液氮罐1内部，提升连接部221最终与冻存架13连接。然后，提升组件22向上拉动提升连接部221，以将冻存架13从液氮罐1中取出。而对于提升连接部221的具体实体，可以采用挂钩、电磁吸附等方式，在此不做限制。

优选的，为了保证提取出的冻存架13上的物品能够获得良好的低温存储环境，提升组件22具体包括：升降模组222和提升通道223；其中，升降模组222用于带动提升连接部221上下移动，而提升通道223则用于制冷后形成第二低温存储区域；提升连接部221还用于将拉出冻存架13送入到第二低温存储区域中。具体的，升降模组222能够带动提升连接部221上下移动，以满足提升连接部221进出液氮罐1来存取冻存架13，升降模组222的具体表现实体有多种形式。例如：升降模组222可以采用链轮配合链条的方式，即提升连接部221连接在链条的一端部，通过驱动链轮转动来通过链条带动提升连接部221上下移动；或者，升降模组222可以采用齿轮配合齿条的方式，即提升连接部221连接在齿条的下端部，通过驱动齿轮转动来通过齿条带动提升连接部221上下移动，在此，不对升降模组222的具体表现实体进行限制。而在将冻存架13从液氮罐1取出前，则先对提升通道223进行制冷处理，以在提升通道223内形成第二低温存储区域。提升连接部221将冻存架13拉出后直接进入到提升通道223中，这样，使得脱离出液氮罐1的冻存架13能够低温存储在提升通道223中，确保冻存架13上的物品获得良好的低温存储环境。

而为了方便夹具21夹取冻存架13上要取出的物品，或将夹具21夹取的物品存放到冻存架13上；提升组件22还包括：推动模块224，推动模块224配置有可往复移动的推动部2241，推动部2241用于将冻存架13上的物品推出到提升通道223的外部，推动部2241还用于将外部的物品推入到冻存架13中存储；其中，推动模块224位于提升通道223的下部。具体的，在冻存架13中的物品取出或将物品存入冻存架13的过程中，则通过推动模块224中的推动部2241来推动物品移动，以实现进出冻存架13。推动模块224在提升通道223的下部，在通过提升连接部221带动冻存架13升降过程中，推动部2241将位于一侧避免对移动中的冻存架13造成影响；而在冻存架13移动到位后，通过推动部2241移动便可以将冻存架13上的物品推出，同样的，也可以将外部的物品推入到冻存架13中存储。对于经推动部2241推出的物品，则可以通过夹具21夹取进行转运处理；而对于要夹具21转运到推动模块224处的物品，则可以通过推动部2241推入到冻存架13中存储。其中，为了实现推动部2241往复移动的方式有多种，例如：可以采用电推杆的方式来驱动推动部2241往复移动；或者，采用齿轮配合齿条的方式，而齿轮则可以由电机2242驱动，推动部2241安装在齿条上，电机2242驱动齿轮转动以驱动齿条滑动，实现推动部2241的往复移动。而推动部2241的表现实体可以为推板或推块等结构形式，在此不做限制。

另外，为了减少液氮罐1中液氮的挥发量，液氮罐1的存取口11上设置有可开关的罐盖14；而自动存取机构2还包括：开关盖组件24，开关盖组件24配置有可翻转的连接臂241，连接臂241连接罐盖14。当需要存取物品时，开关盖组件24中的连接臂241转动，以自动打开罐盖14，升降模组222便可以通过提升连接部221伸入到液氮罐1中将冻存架13取出。在存取操作完毕后，则连接臂241反向转动，使得罐盖14自动关闭存取口11。对于连接臂241的动力来源，可以采用旋转驱动机构242来驱动连接臂241转动，而旋转驱动机构242的表现实体可以采用旋转电机等部件，在此不做限制。

而为了避免提升组件22与开关盖组件23相互干扰，则自动存取机构2还包括滑动组件26，滑动组件26其具有可横向滑动的滑动部（未图示），滑动部用于带动提升组件22横向往复滑动；开关盖组件24安装在安装平台20上并位于操作口的一侧，安装平台20上设置有竖立支架，滑动组件26安装在竖立支架上。具体的，滑动组件26能够通过滑动部带动提升组件22整体横向移动，在开关罐盖14的过程中，则滑动组件26带动提升组件22远离操作口，而在打开罐盖14的需要进行存取物品时，则滑动组件26带动提升组件22移动到操作口的上方。滑动组件26的表现实体可以采用滑动平台或直线电机等部件，以实现横向往复运动，在此不做限制。

更进一步的，冻存架13上存在采用冻存盒来盛放多种物品的情况。这样，冻存盒被夹具21夹取转运过程中，需要针对冻存盒中的物品进行挑选操作，在挑选过程中，为了保证物品处于低温环境下存储，安装平台20上设置有挑选操作空间，挑选操作空间用于制冷后形成第三低温存储区域。具体的，对于从液氮罐1取出或要存入液氮罐1的物品，当需要进行挑选操作时，则夹具21将物品转运到挑选操作空间形成的第三低温存储区域中，物品在挑选操作空间中进行挑选操作，挑选完成后，再通过夹具21继续转运。而物品在挑选过程中，由于处于第三低温存储区域中，使得物品依然能够获得良好的低温环境保存。其中，对于挑选操作空间的具体表现实体有多种形式，例如：可以直接在安装平台20上形成凹槽结构，凹槽结构则构成挑选操作空间，挑选处理前，对凹槽结构内部进行制冷处理以形成第三低温存储区域；或者，可以额外配置挑选桶25，挑选桶25设置在安装平台20上，挑选处理前，对挑选桶25内部进行制冷处理以形成第三低温存储区域，夹具21夹取的物品放入到挑选桶25中进行挑选。

优选的，为了更方便的通过夹具21进行挑选操作，夹具21还包括：第二夹爪214和第二驱动机构215，第二驱动机构215用于驱动两个第二夹爪214相对移动，第二驱动机构215安装在固定座213上。具体的，夹具21通过第一夹爪211将物品放入到挑选操作空间中后，夹具21切换第二夹爪214处于工作工位，第二驱动机构215驱动第二夹爪214移动来夹取挑选操作空间中的物品。举例说明如下：以冻存盒中存放的样本试管作为要存取的物品为例，液氮罐1中冻存架13上的冻存盒中通常存放有多个样本试管。当需要将某一样本试管取出时，则夹具21通过第一夹爪211将冻存盒运送至挑选操作空间中，此时，冻存盒中的多个样本试管均处于第三低温存储区域进行低温存储。挑选时，夹具21则切换第二夹爪214处于工作工位，通过第二夹爪214来挑选出冻存盒中所需的样本试管。上述过程为样本试管取出的过程，而对于样本试管存入冻存盒中的过程，在此不做赘述。

而为了方便切换第一夹爪211和第二夹爪214工作，夹具21还包括：旋转模组216，旋转模组216安装在移动模组24上，并用于驱动固定座213旋转。具体的，在切换第一夹爪211和第二夹爪214工作时，旋转模组216将驱动固定座213旋转，以带动第一夹爪211和第二夹爪214转动，使得第一夹爪211或第二夹爪214朝向设置进入工作姿态。其中，旋转模组216的表现实体可以采用旋转电机或采用旋转气缸。而对移动模组24采用多轴机械臂的情况下，旋转模组216可以集成在多轴机械臂的移动端部。

其中，针对上述通过制冷方式形成的低温存储区域，制冷的方式可以采用多种形式。例如：可以采用压缩机制冷形成低温空气，利用低温空气来形成对应的低温存储区域。优选的，为了方便实际操作并降低使用成本，可以采用添加液氮的方式形成低温存储区域，如下针对各个低温存储区域的形成方式进行说明。对于夹具21形成的第一低温存储区域100，则向保温壳2111的内侧充注液氮，液氮便在两个保温壳2111之间形成第一低温存储区域。对于提升通道223形成的第二低温存储区域，同样的向提升通道223内注入液氮，利用液氮便可以在提升通道223中形成第二低温存储区域。而对于第三低温存储区域，以挑选桶25为例，将液氮加入到挑选桶25中，便可以在挑选桶25内形成第三低温存储区域。其中，注入液氮的方式可以采用输送管来输送液氮进入到低温存储区域。对于夹具21而言，则保温壳2111上设置有液氮补给管，液氮补给管可以与液氮补给罐连接，液氮补给罐中的液氮则流入到液氮补给管中，以在两个保温壳2111之间形成第一低温存储区域。对于提升通道223而言，提升通道223上也设置有液氮补给管，液氮补给管将液氮从提升通道223的顶部进行喷洒，以形成第二低温存储区域。对于挑选桶24而言，挑选桶24上也设置有液氮补给管，液氮补给管将液氮输入到挑选桶24的底部，以形成第三低温存储区域。

基于上述液氮存储装置，采用如下方法实现低温转运，低温转运方法包括：对夹具进行制冷处理以在夹具中形成第一低温存储区域后，再利用夹具夹取待存取的物品进行转运处理，并使得物品在转运过程中位于第一低温存储区域中。具体的，待存取的物品在转运之前，先对夹具进行制冷处理，夹具经过制冷处理后，夹具中形成第一低温存储区域。夹具夹取待存取的物品转运过程中，物品将位于第一低温存储区域中，以确保在转运过程中受低温环境保护，避免受室温环境影响而过度升温。

而在实际使用过程中，针对取出物品和存放物品，低温转运方法对应的包括提取工序和存储工序，如下具体说明。

针对提取工序，则将液氮罐中存储的物品取出并转运至其他存储部件，例如：以将液氮罐中的物品取出转运到周转桶为例进行说明。提取工序包括：对夹具进行制冷处理以形成第一低温存储环境后，利用夹具夹取从液氮罐中取出的物品并进行转运处理，最终，夹具将物品放入到周转桶中完成转运操作。物品从液氮罐中取出后，转运过程中，物品在夹具形成的第一低温存储环境获得低温保护，减少室温环境对转运中的物品产生高温不良的影响。而液氮罐中可以配置若干可取出的存储单元，存储单元配置有若干工位来存储物品。以液氮罐中采用冻存架为例进行说明，冻存架上可以同时存储多个物品。则进行提取工序时，将从液氮罐中一次取出多个物品。为此，提取工序进一步的包括：液氮罐中的物品在取出前，先在液氮罐的存取口外侧进行制冷处理以形成第二低温存储区域，具体的，参考液氮存储装置实施例的内容，液氮罐的存取口上方配置有提升通道，冻存架被取出后进入到提升通道中暂存。在冻存架取出前，则对提升通道内部进行制冷处理以形成第二低温存储区域，这样，冻存架取出后便进入到第二低温存储区域中进行低温存储，有效的对冻存架上存储的多个物品进行低温保护，以使得从液氮罐中取出的物品暂存在第二低温存储区域中。然后，再利用夹具夹取从第二低温存储区域中输出的物品并进行转运处理。而有关第二低温存储区域中输出物品的方式，可以参考液氮存储装置实施例中采用推动模块将冻存架上存储的物品推离出提升通道，这样，夹具便可以夹取被推出的物品。

针对存储工序，则将外部要存放的物品存入到液氮罐中。例如：以将周转桶运送的物品存入到液氮罐为例进行说明。存储工序包括：对夹具进行制冷处理以形成第一低温存储环境后，利用夹具夹取待存放的物品并转运至液氮罐的存取口处，再将物品存入到液氮罐中。具体的，夹具将物品从周转桶中夹取出，最终转运至液氮罐处，并将物品存入到液氮罐中。其中，可以通过夹具直接将物品放入到液氮罐中完成转运操作。而对于液氮罐采用冻存架等类似结构储物的情况下，则夹具无法直接将物品存入到液氮罐中，具体存放过程如下：在将物品存放到液氮罐前，先在液氮罐的存取口外侧进行制冷处理以形成第二低温存储区域，夹具将物品转运至第二低温存储区域中暂存，再将第二低温存储区域中物品放入到液氮罐中。具体的，参考液氮存储装置实施例的内容，在冻存架取出前，则对提升通道内部进行制冷处理以形成第二低温存储区域，然后，冻存架提升进入到形成第二低温存储区域中。夹具将物品转运到提升通道处，并通过推动模块将物品推入到冻存架上存储，最后，将冻存架在存回到液氮罐中。从液氮罐的存取口中提出的冻存架暂存在第二低温存储区域中，可以确保在存储过程中，冻存架上已存放的物品在第二低温存储区域获得良好的低温保护。

另外，针对存取的物品还存在在液氮罐的外部进行挑选的操作，则低温转运方法还包括挑选工序。挑选工序则在物品存入到液氮罐前或从液氮罐中取出后，具体包括：在液氮罐的外部进行制冷处理以形成第三低温存储区域，夹具夹取多个物品转运到第三低温存储区域中，在第三低温存储区域中挑选出所需的物品后，再利用夹具夹取挑选出的物品继续进行转运处理。具体的，在对物品进行挑选过程中，物品将在第三低温存储区域中完成挑选操作，第三低温存储区域能够对进行挑选处理的物品进行低温保护，以避免挑选过程中，物品受室温环境影响而升温过高。以冻存架上放置冻存盒，冻存盒中放置若干样本试管，以取出的物品为冻存盒中的某一样本试管为例进行说明。冻存架被拉出存在提升通道中，通过推动模块将对应的冻存盒从冻存架上推离出并移动到提升通道的外部，夹具则夹取冻存盒并转运放入到挑管桶形成的第三低温存储区域中。然后，通过夹具打开冻存盒的盒盖，并进行冻存盒中对应样本试管的挑选操作。最终，将所需的样本试管挑选出并存入到周转桶中。而对于存放在挑管桶中的冻存盒，则通过夹具转运回原处。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。