本发明属于医学实验器材技术领域，具体涉及一种试管存取仪。
背景技术：
在医用血液标本管理领域，常常涉及到大量献血者及病人血液试管的存放、查找。通常采用普通试管架将献血者及病人血液试管分区存放，在各自分区中，病人试管再按照送样科室存放；献血者试管按照时间先后顺序存放。
由于每天新增试管数成百上千。对于病人或献血者试管存放的具体位置无法跟踪定位。同时，存放一定时间需要对过期试管进行清除。对于过期试管的具体存放位置也无法快速定位。
这样带来大量的试管分类管理工作，业务工序复杂，管理困难。与此同时，在常规的检验工作中，常常需要快速查找及取出目标试管，目前只能通过人工查找方式在对应分区处查找，然而每个分区中普通试管架上试管形状长度均一致，人工直接观察根本无法快速分辨出哪些试管是待取的，需要人为逐个查找，效率低、且容易出现找错情况，这样为医用血液标本管理工作带来极大的不便和隐患。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明一种试管存取仪，旨在解决医用血液标本管理中存在的血液试管存取定位困难、查找周期长、效率低且易出错等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种试管存取仪，其特征在于，包括阵列式试管存放单元、试管顶出单元、中控单元和架体：
所述阵列式试管存放单元安装于所述架体的上部，包括n个试管存放模块，n个所述试管存放模块组成m排、n列的阵列，其中n、m、n均为不小于1的整数；所述试管存放模块包括支撑座和试管套，所述支撑座与所述架体连接，所述支撑座上开有在竖直方向贯通的安装腔，该安装腔呈管状，所述安装腔的上段的内径大于下段，以使所述安装腔呈阶梯状管形；所述试管套套设在所述的安装腔内，且能够沿所述安装腔在竖直方向上移动；所述试管套呈管形，其上段的外径大于下段，以使所述试管套呈阶梯状管形并与所述安装腔的形状相适应；所述试管套的最下端穿出或与安装腔的最底部齐平，以供所述试管顶出单元向上推动所述试管套，所述试管套的上段的内径与试管的外径相适应，用于插入试管。
所述试管顶出单元安装在所述架体的下部，所述试管顶出单元设置有顶出装置，所述顶出装置为竖直设置的往复运动机构，其上端用于与所述试管套的最下端接触将所述试管套向上推出。
所述中控单元安装于所述试管存放单元下部，包括信息录入器、微动开关检测模块、数据存储器、中央控制器和试管顶出单元驱动模块。
进一步，在所述安装腔的内壁上沿竖直方向开设有若干凹槽，在所述试管套的外壁的对应设置有凸筋，所述凹槽与凸筋的尺寸相适应，以限制所述试管套在水平方向上的移动。
进一步，在所述支撑座的侧壁上开有至少一个水平方向的螺纹通孔，所述螺纹通孔内安装有锁紧机构，包括锁紧螺钉、压簧和钢珠，所述锁紧螺钉、压簧和钢珠从外向内依次连接，用于在顶出试管时自动锁紧所述试管套。
进一步，所述信息录入器用于采集试管电子编码信息，试管电子编码信息包括一维码或二维码数据。所述微动开关检测模块包括压块和微动开关，所述压块设置在所述安装腔底部并与所述试管套的最下端连接，所述微动开关设置在所述压块的下方并与该压块接触，所述微动开关用于检测试管位置信息；所述试管顶出单元驱动模块用于驱动所述试管顶出单元顶出所述试管套；所述数据存储器用于存储并匹配所述试管的电子编码信息和位置信息；
所述信息录入器、微动开关和数据存储器分别与所述中央控制器连接，所述中央控制器将所述信息录入器传来的试管电子编码信息和微动开关传来的试管位置信息匹配并存入数据存储器；所述中央处理器与所述试管顶出单元驱动模块连接，用于将顶出位置信息传递给所述试管顶出单元驱动模块；所述试管顶出单元驱动模块与所述试管顶出单元连接，用于在接收到顶出位置信息时将相应的试管顶出；所述的中控单元与外部设备之间采用rs485、can、wifi或usb通信方式。
更进一步，所述试管顶出单元包括x向运动机构、y向运动机构和z向运动机构；所述x向运动机构包括x向导轨和x向驱动装置；所述x向导轨为至少两根水平设置的导轨；所述y向运动机构架设在所述x向导轨上，所述x向驱动装置连接所述架体和所述y向运动机构，用于驱动所述y向运动机构沿所述x向导轨移动；所述y向运动机构包括承载体、y向导轨和y向驱动装置；所述承载体架设在所述x向导轨上并与所述x向驱动装置连接；所述y向导轨安装在所述承载体的上表面，该y向导轨为至少两根水平设置的导轨，所述y向导轨在水平面上的投影与所述x向导轨垂直；所述z向运动机构架设在所述y向导轨上，y向驱动装置连接所述承载体和所述z向运动机构，用于驱动所述z向运动机构沿所述y向导轨移动；所述z向运动机构包括连接块和所述往复运动机构；所述连接块架设在所述y向导轨上并与所述z向驱动装置连接，所述往复运动机构上设置有顶出头，用于顶出所述试管套；所述试管顶出单元驱动模块包括运动分解器、x向指令器、y向指令器和z向指令器；所述中央控制器与所述运动分解器连接，所述运动分解器分别与所述x向指令器、y向指令器和z向指令器连接，所述x向指令器、y向指令器和z向指令器分别与所述x向驱动装置、y向驱动装置和往复运动机构连接；所述运动分解器用于将顶出位置信息分解为x向运动指令、y向运动指令和z向运动指令；所述x向指令器、y向指令器和z向指令器分别用于接收x向运动指令、y向运动指令和z向运动指令并分别传递给所述x向驱动装置、y向驱动装置和往复运动机构。
再进一步，所述x向驱动装置和y向驱动装置为电机、带轮驱动装置或步进丝杠电机。
更进一步，所述往复运动机构为步进丝杠电机或气缸。
更进一步，所述x向导轨与所述试管存放模块组成的阵列的行或列平行。
进一步，每行所述的试管存放模块的支撑座依次连接在一起，位于两端的两个支撑座的外侧设置有安装凸块；在所述架体与所述矩形凸块相对应的位置开有安装凹槽。
再进一步，每个所述的试管存放模块上均设置有指示灯，所述与指示灯与所述微动开关连接，用于指示微动开关的工作状态。
本发明可以提高血液标本查找效率，降低标本找错概率，安全可靠、高效便捷，有广泛的应用前景，对医院、血站临床检验过程中标本快速存取影响深远、意义重大。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、定位准确。本发明的试管存取仪通过设计阵列式试管存放单元和控制单元，可以快速检测并记录下待存试管存放位置，并建立起试管数据编码与存放位置关联数据。
2、查找快速。在需要查找已存试管时，只需指定试管数据编码，控制电路单元通过试管顶出单元逻辑控制，即可快速将待取试管从试管存取仪上顶出，这样更加直观从中找出待取试管，提高了医院检测环节标本查找的效率。
3、由于本发明的存放、查找过程都有系控制单元进行智能化控制，极大降低了标本找错的概率，智能化程度高，具有广泛的推广意义和实用价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的阵列式试管存放单元结构示意图；
图3为本发明的试管顶出单元结构示意图；
图4为本发明的中控单元结构示意图；
图5为本发明的控制逻辑图。
附图中：1—保护壳；2—试管存放单元；21—试管套；22—压簧；23—锁紧螺钉；24—钢珠；25—压块；26—微动开关；27—支撑座；3—试管顶出单元；31—架体；32—x向运动机构；33—y向运动机构；34—z向运动机构；4—中控单元；5—试管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，一种试管存取仪，包括阵列式试管存放单元2、试管顶出单元3、中控单元4和架体31：
所述阵列式试管存放单元2安装于所述架体31的上部，包括n个试管存放模块，n个所述试管存放模块组成m排、n列的阵列，其中n、m、n均为不小于1的整数；所述试管存放模块包括支撑座27和试管套21，所述支撑座27与所述架体31连接，所述支撑座27上开有在竖直方向贯通的安装腔，该安装腔呈管状，所述安装腔的上段的内径大于下段，以使所述安装腔呈阶梯状管形；所述试管套21套设在所述的安装腔内，且能够沿所述安装腔在竖直方向上移动；所述试管套21呈管形，其上段的外径大于下段，以使所述试管套21呈阶梯状管形并与所述安装腔的形状相适应；所述试管套21的最下端穿出或与安装腔的最底部齐平，以供所述试管顶出单元3向上推动所述试管套21，所述试管套21的上段的内径与试管5的外径相适应，用于插入试管5。
阵列式试管存放单元2为矩阵结构，可实现不少于1支试管5存储，每排的试管存放模块数量可以相同，也可以不同。综合考虑节省空间和管理最大样本量，可以设计成16×6的矩阵。
为了加工方便，支撑座27的外形可以加工成圆柱形。为了便于查找和管理，本发明所存储的试管5需要长度需一致，不同长度规格的试管5不能混存。
所述试管顶出单元3安装在所述架体31的下部，所述试管顶出单元3设置有顶出装置，所述顶出装置为竖直设置的往复运动机构，其上端用于与所述试管套21的最下端接触将所述试管套21向上推出。
所述试管顶出单元3设置有顶出装置即可实现精确顶出功能，该单元可以采用不同的设计形式，比如在每个试管套21的下方设置一个气缸或步进丝杠电机，也可以采用三向运动机构。
进一步，在所述安装腔的内壁上沿竖直方向开设有若干凹槽，在所述试管套21的外壁的对应设置有凸筋，所述凹槽与凸筋的尺寸相适应，以限制所述试管套21在水平方向上的移动。试管套21套入支撑座27内部，凸筋正好与支撑座27的凹槽配合，使得试管套21可以在支撑座27上下移动不发生旋转。当然，也可以将凸筋设置在安装腔的内壁上，将凹槽设置在试管套21上。
进一步，在所述支撑座27的侧壁上开有至少一个水平方向的螺纹通孔，所述螺纹通孔内安装有锁紧机构，包括锁紧螺钉23、压簧22和钢珠24，所述锁紧螺钉23、压簧22和钢珠24从外向内依次连接，用于在插入试管5时锁紧所述试管套21。在使用时，调节锁紧螺钉23位置使压簧22推动钢珠24实现试管套21的锁定。
进一步，如图4所示，还包括中控单元4，所述中控单元4包括信息录入器、微动开关检测模块、数据存储器、中央控制器和试管顶出单元驱动模块；所述信息录入器用于采集试管5电子编码信息；所述微动开关检测模块包括压块25和微动开关26，所述压块25设置在所述安装腔底部并与所述试管套21的最下端连接，所述微动开关26设置在所述压块25的下方并与该压块25接触，所述微动开关26用于检测试管5位置信息；所述试管顶出单元驱动模块用于驱动所述试管顶出单元3顶出所述试管套21；所述数据存储器用于存储并匹配所述试管5的电子编码信息和位置信息；所述信息录入器、微动开关26和数据存储器分别与所述中央控制器连接，所述中央控制器将所述信息录入器传来的试管5电子编码信息和微动开关26传来的试管5位置信息匹配并存入数据存储器；所述中央处理器与所述试管顶出单元驱动模块连接，用于将顶出位置信息传递给所述试管顶出单元驱动模块；所述试管顶出单元驱动模块与所述试管顶出单元3连接，用于在接收到顶出位置信息时将相应的试管5顶出。
试管套21下端面连接压块25，压块25上下移动触发下部微动开关26通断，试管5存储时，人为将试管5插入试管套21中，试管套21带动压块25向下运动触发微动开关26接通。试管5取出时，试管套21带动压块25向上运动使得微动开关26断开，试管套21中试管5凸起高于其他未被取出试管5。
更进一步，所述试管顶出单元3的最优设计为三向运动机构，因为三向动向机构可以将取管的过程精确地分解成在x、y、z方向上的直线运动，先进行x或y向上的运动，再向z向运动即可精确实现顶出操作。它包括x向运动机构32、y向运动机构33和z向运动机构34；所述x向运动机构32包括x向导轨和x向驱动装置；所述x向导轨为至少两根水平设置的导轨；所述y向运动机构33架设在所述x向导轨上，所述x向驱动装置连接所述架体31和所述y向运动机构33，用于驱动所述y向运动机构33沿所述x向导轨移动；所述y向运动机构33包括承载体、y向导轨和y向驱动装置；所述承载体架设在所述x向导轨上并与所述x向驱动装置连接；所述y向导轨安装在所述承载体的上表面，该y向导轨为至少两根水平设置的导轨，所述y向导轨在水平面上的投影与所述x向导轨垂直；所述z向运动机构34架设在所述y向导轨上，y向驱动装置连接所述承载体和所述z向运动机构34，用于驱动所述z向运动机构34沿所述y向导轨移动；所述z向运动机构34包括连接块和所述往复运动机构；所述连接块架设在所述y向导轨上并与所述y向驱动装置连接，所述往复运动机构上设置有顶出头，用于顶出所述试管套21；
相对应的，所述试管顶出单元驱动模块包括运动分解器、x向指令器、y向指令器和z向指令器；所述中央控制器与所述运动分解器连接，所述运动分解器分别与所述x向指令器、y向指令器和z向指令器连接，所述x向指令器、y向指令器和z向指令器分别与所述x向驱动装置、y向驱动装置和往复运动机构连接；所述运动分解器用于将顶出位置信息分解为x向运动指令、y向运动指令和z向运动指令；所述x向指令器、y向指令器和z向指令器分别用于接收x向运动指令、y向运动指令和z向运动指令并分别传递给所述x向驱动装置、y向驱动装置和往复运动机构。
上述中央控制器、x向指令器、y向指令器和z向指令器可以采用市售各型号的mcu，如dvp-es2系列、dvp-ex2系列、dvp-es2-c系列等控制器，此外，为了强化控制的效果，中央控制器还可以采用工控机。
信息录入器可以采用常见的信息录入设备，如手写板、键盘、扫码器、工业摄像头等。
中控单元4与外部设备之间通信方式可以是有线的，也可以是无线的，包括但不限于rs485、can、wifi、usb等连接方式。
更进一步，所述x向驱动装置和y向驱动装置为电机、带轮驱动装置或步进丝杠电机。
进一步，所述往复运动机构为步进丝杠电机或气缸。
更进一步，所述x向导轨与所述试管存放模块组成的阵列的行或列平行。
进一步，每行所述的试管存放模块的支撑座27依次连接在一起，位于两端的两个支撑座27的外侧设置有安装凸块；在所述架体31与所述矩形凸块相对应的位置开有矩形的安装凹槽。这样可以使阵列式试管存放单元2与试管顶出单元3通过架体31两端安装槽配合，起到限位及固定作用。当然，矩形凸块和安装凹槽的设置位置也可以对调。
再进一步，每个所述的试管存放模块上均设置有指示灯，所述与指示灯与所述微动开关26连接，用于指示微动开关26的工作状态。具体地，可以有两种工作方式：一是微动开关26被压下时，指示灯亮起，弹起时熄灭；二是微动开关26弹起时，指示灯亮起，被压下时熄灭。由于指示灯与试管存放模块一一对应，可以辅助定位被顶出的试管5。
为了延长使用寿命，保护各部件，还可以在外部设置保护壳1，使保护壳1与架体31密封连接，保护壳1的上部敞口或在试管存放模块处开有通孔，以便于取、放试管5。
以优选地的各部件为例来本发明的控制逻辑(如图5所示)：当试管5通过扫码器将电子编码数据读入并存储到数据存储区域，然后随意插入一支试管5到试管套21中位置，将电子编码数据与存储位置信息建立对应连接，完成存储逻辑。
当通过通信接口指定待取试管5数据编码，工控机读取待取试管5存储位置信息，驱动x向运动模块32和y向运动模块33到存储位置，再控制z向运动模块34顶出待取试管5，同时在存储区域中删除数据编码与存储孔位位置信息，完成取出逻辑。
在实际应用中，标本电子编码数据可以是病人或献血者id一维或二维码，也可以是病人或献血者标本申请码。电源转换电路主要完成从220ac分别转换成3.3vdc和12vdc两路，分别供工控机及试管顶出单元3的电机工作，工控机通过控制试管顶出单元3的电机的脉冲数量及方向，完成对待取试管5存储位置的运动定位及顶出。微动开关26检测电路通过4线-16线译码器完成对96个微动开关26的扫描检测。待存试管电子编码数据通过扫码器解析到工控机中，然后存入待存试管到任意试管套21中，微动开关26将检测到具体存入的位置，工控机将待存试管电子编码数据于孔位位置建立对应连接并存储到指定存储区域，等待后续取出操作。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。