一种存取管操作机构的制作方法

本发明涉及一种生物冷藏装置，尤其涉及一种存取管操作机构。

背景技术：

在对生物样本进行存储时，生物样本一般是通过冻存管及板架存储于深冷设备中。其中冻存管为顶端具有开口的管状结构，板架为具有多个与冻存管适配的定位孔的冻存管放置支架。深冷设备一般为液氮罐。冻存管及板架在存储于液氮罐内后，操作人员时常需要将特定的冻存管从液氮罐中取出，取出的时候，操作人员需要仔细地挑选板架上需要提取的冻存管，挑选完后还需要通过手工的方式将冻存管从板架上取出，整个过程需要消耗一定时间，其提取的效率较低，且提取的工程中，冻存管由于暴露与外部环境中，容易出现温度过高而失效的现象，此外提取的过程中冻存管也存在人为损坏的风险。

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存取管操作机构，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够自动存取冻存管且存取效率高、生物样本风险小的存取管操作机构。

本发明的存取管操作机构，包括冻存管提取组件，冻存管提取组件包括安装基座、驱动安装基座升降的基座升降装置，设于安装基座上的驱动电机、输入轴与驱动电机输出轴连接的中空减速机、连接于中空减速机输出端的驱动螺母、与驱动螺母螺纹连接的升降丝杆以及与升降丝杠内腔连通的通气接头，升降丝杆的底端设有与其内腔连通的开口。

进一步的，本发明的存取管操作机构，所述安装基座上还设置有液氮杯，升降丝杆的外侧还套有液氮筒，所述液氮筒包括位于外侧的储液筒及位于储液筒内侧的导冷管，储液筒与导冷管之间的空间为储液腔，液氮杯的内腔通过输液管与储液腔连通，导冷管的顶端设于安装基座上。

进一步的，本发明的存取管操作机构，还包括与冻存管提取组件连接的板架卡夹组件，板架卡夹组件包括卡夹装置及驱动卡夹装置升降的卡架升降装置，卡夹装置包括卡夹安装板、设于卡夹安装板前后两侧的夹板及设于卡夹安装板上的夹板驱动装置，所述夹板可转动地连接于卡夹安装板上，夹板的顶部设有连接座、夹板的底端设置有夹块，所述连接座与夹板驱动装置的输出端之间设置有连接板，连接板的一端铰接于连接座上，连接板的另一端铰接于夹板驱动装置的输出端。

进一步的，本发明的存取管操作机构，还包括设于冻存管提取组件及板架卡夹组件上方的二维移动驱动装置，二维移动驱动装置的输出端与冻存管提取组件或板架卡夹组件连接。

进一步的，本发明的存取管操作机构，所述夹块上设置有电磁铁。

进一步的，本发明的存取管操作机构，还包括壳体，所述冻存管提取组件、板架卡夹组件及二维移动驱动装置均设置于壳体内。

进一步的，本发明的存取管操作机构，还包括液氮槽组件，液氮槽组件包括板架转运装置及驱动板架转运装置升降的液氮槽升降装置，板架转运装置包括液氮槽、位于液氮槽顶部的盖板、位于液氮槽内的铲板、位于铲板上方的板架挂钩、设于液氮槽侧壁上并用于驱动铲板移动的铲板驱动装置及驱动板架挂钩移动的挂钩驱动装置；

所述液氮槽升降装置包括液氮槽托板及驱动托板升降的托板升降装置，所述液氮槽设置于液氮槽托板上。

进一步的，本发明的存取管操作机构，还包括升降门组件，升降门组件包括设于壳体上的对接门及位于对接门外侧的防护门，对接门的中部设有对接口，防护门上设有位于对接口外侧的存取口，防护门上还设置有与存取口对应的升降门及驱动升降门升降的升降门升降装置。

进一步的，本发明的存取管操作机构，壳体内还设置有液氮加注组件，液氮加注组件包括导液管、一端与导液管连接且另一端与电机输出轴连接的转动板。

进一步的，本发明的存取管操作机构，所述壳体内还设置有扫码器及中转盖支撑架。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的存取管操作机构，通过冻存管提取组件的设置，实现了对单支冻存管的自动存取操作，提高了冻存管存取的效率，降低了生物样本失效的风险。具体工作时，驱动电机的输出轴驱动中空减速机运转，随着中空减速机的运转，连接于中空减速机输出端的驱动螺母便开始转动并带动与其螺纹连接的升降丝杆下降，直至升降丝杆的底端与冻存管的顶面接触，之后通气接头通过外部的气泵将升降丝杆内腔中的空气抽出，直至冻存管的顶端被吸附于升降丝杆的底端。其中，基座升降装置为具有升降功能的直线位移装置，如气缸、电缸等，其能够驱动安装基座连同驱动电机等部件整体升降，进而实现对升降丝杆的一级升降功能。中空减速机的设置使得丝杆能够穿过其中部的通孔升降，驱动螺母的顶端设置于中空减速机的中心，其在中空减速机的带动下转动。具体实施时，升降丝杆的底端可设置与其内腔连通的气嘴，以更好地吸取冻存管。

综上所述，本发明的存取管操作机构能够自动存取冻存管且存取效率高、生物样本风险小。

能够对板架及冻存管进行自动转运且转运效率高、风险小。

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是本发明存取管操作机构的剖视图；

图2是存取管操作机构的内部结构立体图；

图3是二维移动驱动装置、冻存管提取组件及板架卡夹组件的装配立体图；

图4是升降门组件的立体结构图；

图5是升降门组件的拆解图；

图6是存取管操作结构的另一内部结构立体图；

图7是板架卡夹组件的立体结构图；

图8是液氮槽组件的立体结构图；

图9是液氮槽组件的拆解图；

图10是液氮槽的立体结构图；

图11是液氮槽组件的另一拆解图；

图12是液氮槽组件的局部示意图；

图13是卡夹装置及板架的立体结构图；

图14是卡夹装置的立体图，其中一个夹板未示出；

图15是扫码器的立体结构图；

图16是液氮加注组件的立体结构图；

图17是冻存管提取组件及板架卡夹组件的拆解图；

图18是冻存管提取组件的拆解图；

图19是冻存管提取组件及板架卡夹组件的装配图。

其中，冻存管提取组件1；安装基座101；基座升降装置102；驱动电机103；中空减速机104；驱动螺母105；升降丝杆106；通气接头107；气嘴108；液氮杯109；液氮筒110；储液筒1101；导冷管1102；输液管111；板架卡夹组件2；卡夹装置201；卡架升降装置202；卡夹安装板20101；夹板20102；夹板驱动装置20103；连接座20104；夹块20105；连接板20106；二维移动驱动装置3；x轴驱动机构301；y轴移动驱动机构302；电磁铁20107；壳体4；液氮槽组件5；板架转运装置501；液氮槽升降装置502；液氮槽50101；盖板50102；铲板50103；板架挂钩50104；铲板驱动装置50105；挂钩驱动装置50106；液氮槽托板50201；托板升降装置50202；丝杆50107；齿轮50108；升降门组件6；对接门601；防护门602；对接口603；存取口604；升降门605；升降装置606；液氮加注组件7；导液管701；转动板702；扫码器8；中转盖支撑架9；转运罐10；顶盖11；板架12。

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19，本发明一较佳实施例的一种存取管操作机构，包括冻存管提取组件1，冻存管提取组件包括安装基座101、驱动安装基座升降的基座升降装置102，设于安装基座上的驱动电机103、输入轴与驱动电机输出轴连接的中空减速机104、连接于中空减速机输出端的驱动螺母105、与驱动螺母螺纹连接的升降丝杆106以及与升降丝杠内腔连通的通气接头107，升降丝杆的底端设有与其内腔连通的开口。

本发明的存取管操作机构，通过冻存管提取组件的设置，实现了对单支冻存管的自动存取操作，提高了冻存管存取的效率，降低了生物样本失效的风险。具体工作时，驱动电机的输出轴驱动中空减速机运转，随着中空减速机的运转，连接于中空减速机输出端的驱动螺母便开始转动并带动与其螺纹连接的升降丝杆下降，直至升降丝杆的底端与冻存管的顶面接触，之后通气接头通过外部的气泵将升降丝杆内腔中的空气抽出，直至冻存管的顶端被吸附于升降丝杆的底端。其中，基座升降装置为具有升降功能的直线位移装置，如气缸、电缸等，其能够驱动安装基座连同驱动电机等部件整体升降，进而实现对升降丝杆的一级升降功能。中空减速机的设置使得丝杆能够穿过其中部的通孔升降，驱动螺母的顶端设置于中空减速机的中心，其在中空减速机的带动下转动。具体实施时，升降丝杆的底端可设置与其内腔连通的气嘴108，以更好地吸取冻存管。

作为优选，本发明的存取管操作机构，安装基座上还设置有液氮杯109，升降丝杆的外侧还套有液氮筒110，液氮筒包括位于外侧的储液筒1101及位于储液筒内侧的导冷管1102，储液筒与导冷管之间的空间为储液腔，液氮杯的内腔通过输液管111与储液腔连通，导冷管的顶端设于安装基座上。

液氮筒的设置实现了对冻存管的保冷功能，液氮杯的设置，实现了向液氮筒添加液氮的功能。具体工作时，冻存管在升降丝杆的带动下上升至导冷管内，液氮筒内液氮便通过导冷管对老冷管内的冻存管进行降温，从而实现对冻存管存取过程的全程保冷功能。当液氮筒内液氮较少时，液氮杯可通过输液管向液氮筒内输送液氮。其中，液氮筒与导冷管之间设置有密封环。

作为优选，本发明的存取管操作机构，还包括与冻存管提取组件连接的板架卡夹组件2，板架卡夹组件包括卡夹装置201及驱动卡夹装置升降的卡架升降装置202，卡夹装置包括卡夹安装板20101、设于卡夹安装板前后两侧的夹板20102及设于卡夹安装板上的夹板驱动装置20103，夹板可转动地连接于卡夹安装板上，夹板的顶部设有连接座20104、夹板的底端设置有夹块20105，连接座与夹板驱动装置的输出端之间设置有连接板20106，连接板的一端铰接于连接座上，连接板的另一端铰接于夹板驱动装置的输出端。

板架卡夹组件的设置，实现了对板架的自动夹取，从而进一步提高了存取管操作机构的自动化。具体工作时，卡架升降装置驱动卡夹装置整体下降至板架的上方，此时，卡夹安装板两侧的夹板处于打开状态，接着夹板驱动装置利用杠杆原理驱动夹块向内侧转动，具体的，夹板驱动装置的输出端移动，从而使得与夹板驱动装置输出端连接的连接板转动，直至连接板的另一端将连接座向外侧顶开，位于另一侧的夹块便向内侧转动，直至两侧的夹块将板架夹紧，从而实现对板架的卡夹作业。此后卡架升降装置带动卡夹装置及板架上升至预定位置处。其中，卡架升降装置及夹板驱动装置均为直线位移驱动装置，卡架升降装置可为由两个升降电机级联形成的两级升降驱动机构，以提高其升降范围，卡架升降装置可为气缸、油缸、电缸等，夹板驱动装置可为气缸或框式电磁铁，夹板驱动装置的机体与卡夹安装板连接。

作为优选，本发明的存取管操作机构，还包括设于冻存管提取组件及板架卡夹组件上方的二维移动驱动装置3，二维移动驱动装置的输出端与冻存管提取组件或板架卡夹组件连接。

二维移动驱动装置的设置，结合冻存管提取组件及板架卡夹组件自身的升降功能，使得存取管操作机构具有三维移动功能，进而实现了对板架及冻存管的三维抓取，提高了其自动化处理能力。其中，二维移动驱动装置包括x轴驱动机构301、设于x轴移动驱动机构输出端的y轴移动驱动机构302，冻存管提取组件或板架卡夹组件设置于y轴移动驱动机构的输出端，本实施例中，板架卡夹组件的卡架升降装置的机体固设于y轴移动驱动机构的输出端。

作为优选，本发明的存取管操作机构，夹块上设置有电磁铁20107。

电磁铁的设置，使得卡夹装置能够将转运罐的罐盖打开，以将转运罐罐体内的板架取出。

作为优选，本发明的存取管操作机构，还包括壳体4，冻存管提取组件、板架卡夹组件及二维移动驱动装置均设置于壳体内。

壳体的设置，使得冻存管提取组件及板架卡夹组件对冻存管及板架的存取作业能够与外界环境隔离，进而提高了存取的可靠性。

作为优选，本发明的存取管操作机构，还包括液氮槽组件5，液氮槽组件包括板架转运装置501及驱动板架转运装置升降的液氮槽升降装置502，板架转运装置包括液氮槽50101、位于液氮槽顶部的盖板50102、位于液氮槽内的铲板50103、位于铲板上方的板架挂钩50104、设于液氮槽侧壁上并用于驱动铲板移动的铲板驱动装置50105及驱动板架挂钩移动的挂钩驱动装置50106；

液氮槽升降装置包括液氮槽托板50201及驱动托板升降的托板升降装置50202，液氮槽设置于液氮槽托板上。

液氮槽组件的设置，实现了将板架转运至液氮罐或将其从液氮罐内取出的目的。具体工作时，铲板驱动装置驱动铲板向液氮槽的输出口方向移动，直至铲板从液氮槽的输出口处伸出，接着板架卡夹组件及二维位移驱动装置将从转运罐内取出的板架放置于板架挂钩上，此后挂钩驱动装置驱动板架挂钩向液氮罐方向移动，直至板架穿过壳体及液氮罐的对接口进入到液氮挂内，接着液氮槽升降装置带动液氮槽下降，以使挂钩与板架脱钩，最后各部件恢复原位以待下一次转运。将板架从液氮罐内取出只需按上述相反的程序即可，此处不再赘述。其中，液氮槽的底部装有液氮，用于实现对板架及冻存管的保温，铲板驱动装置可通过丝杆螺母式驱动电机实现，类似的挂钩驱动装置也可通过丝杆螺母式驱动电机实现，只是其包括两根丝杆50107，以满足液氮槽对丝杆长度的要求，两根丝杆之间可通过齿轮50108进行啮合。

作为优选，本发明的存取管操作机构，还包括升降门组件6，升降门组件包括设于壳体上的对接门601及位于对接门外侧的防护门602，对接门的中部设有对接口603，防护门上设有位于对接口外侧的存取口604，防护门上还设置有与存取口对应的升降门605及驱动升降门升降的升降门升降装置606。

升降门组件的设置，实现了对板架的输入输出，进而实现了对板架转运的全程密封操作，减少了其被损坏的风险。具体的，升降门组件位于液氮槽组件的输出端，当需要输出板架时，升降门升降装置带动升降门移动，从而打开存取口，板架便在板架挂钩的带动下通过存取口及对接口进出，从而实现对板架的存取。其中升降门升降装置优选为链条式升降机。

作为优选，本发明的存取管操作机构，壳体内还设置有液氮加注组件7，液氮加注组件包括导液管701、一端与导液管连接且另一端与电机输出轴连接的转动板702。

液氮加注组件的设置，实现了对各部件液氮的加注功能。具体工作时，当某部件内液氮较少时，与转动板连接的电机驱动转动板转动，直至导液管的底端移动至该部件的液氨输入口上方，此时，导液管顶端的喇叭状输入口与壳体顶部的液氮口连接，外部的氮源便通过导液管将液氮注入该设备中。

作为优选，本发明的存取管操作机构，壳体内还设置有扫码器8及中转盖支撑架9。

扫码器的设置，实现了对板架的扫码功能，从而使得存取管操作机构具有板架识别功能，以便于后期对板架的存储及提取。中转盖支撑架用于放置转运罐10的顶盖11，具体工作时，当转运罐从外部输入至壳体内后，二维移动驱动装置驱动冻存管提取组件及板架卡夹组件移动至转运罐的上方，然后卡架升降装置驱动卡夹装置下降至转运罐的上方，接着设于夹块上的电磁铁通电并吸附住转运罐的顶盖，此后二维移动驱动装置带动转运罐移动至中转盖支撑架的上方，接着卡架升降装置驱动顶盖下降至中转盖支撑架并将其释放于中转盖支撑架的表面，此后二维移动驱动装置及板架卡夹组件按照上述类似的方式将板架12移动至扫码器的上方，当扫码器完成对板架的扫码后，二维移动驱动装置及板架卡夹组件将板架输运至液氮槽组件的板架挂钩上，其后液氮槽组件的板架挂钩驱动板架穿过升降门组件的对接口进入到液氮罐内，进而实现对板架的存储，对板架的提取作业与上述方式相反，此处不再赘述。

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。