CN105857932B - 冻存管存取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液氮罐及冻存管存取装置，液氮罐包括罐体，罐体设有开口，液氮罐还包括：转盘，转盘设置于罐体内；冻存架，冻存架承载于转盘上，冻存架包括多层放置面，每层放置面与转盘的夹角的范围均为40度～60度；中心轴，中心轴与转盘垂直设置并与转盘固定连接；驱动组件，驱动组件与中心轴电连接；驱动组件用于驱动中心轴旋转，中心轴用于通过转盘带动冻存架旋转并将冻存架送至开口处。本发明减少了操作人员的工作量，减少了人工挑出冻存管时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患。本发明特别适合大容量的生物样本库的挑管工作，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种液氮罐及冻存管存取装置。
背景技术
深低温生物样本库是目前医药领域和生物领域研究工作重要的基础设备，通过液氮的低温保存可以让血液、干细胞和免疫细胞等生物组织长期保持活性。
目前，液氮储存罐为手动结构，操作人员挑选冻存管时需打开罐盖，伸手进罐体并将整个冻存盘取出后再挑出单支冻存管，且在存入冻存管过程中，也需要将整个冻存盘取出后再存入单支冻存管，这样的存取方式，使得整个冻存盘都暴露在-196℃温度以上的环境中，影响其余冻存管存储细胞的生物性能，破坏细胞活性度，从而不能达到细胞存储的技术需求。另外，人工挑选冻存管时操作效率很低，错误率也较高。而且，因为液氮罐和冻存管温度极低，人工挑管对操作人员有很大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中从液氮罐中人工挑出冻存管时，影响其余冻存管存储细胞的生物性能，且操作效率低、错误率高的缺陷，提供一种液氮罐及冻存管存取装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种液氮罐，其特点在于，所述液氮罐包括罐体，所述罐体设有开口，所述液氮罐还包括：
转盘，所述转盘设置于所述罐体内；
冻存架，所述冻存架承载于所述转盘上，所述冻存架包括多层放置面，每层放置面与所述转盘之间的夹角范围均为40度～60度；
中心轴，所述中心轴与所述转盘垂直设置并与所述转盘固定连接；
驱动组件，所述驱动组件与所述中心轴电连接；
所述驱动组件用于驱动所述中心轴旋转，所述中心轴用于通过所述转盘带动所述冻存架旋转并将所述冻存架送至所述开口处。
较佳地，每层放置面与所述转盘之间的夹角均为45度。
在本方案中，每层放置面具有斜度，层与层呈锯齿型分布，从而方便存取冻存管，简化了存取的操作环节。
较佳地，所述驱动组件包括联轴器、平面轴承及驱动电机，所述联轴器分别与所述平面轴承及所述驱动电机连接；
所述罐体的底部设有轴套，所述中心轴的一端设置于所述轴套内，所述中心轴的另一端延伸至所述罐体外且与所述平面轴承连接；
所述驱动电机用于驱动所述联轴器旋转。
在本方案中，所述驱动电机自带编码器进行角度位置反馈，从而监测旋转角度。
较佳地，所述开口处设有导向架；和/或，所述开口处设有光纤传感器，所述光纤传感器与所述驱动组件电连接。
在本方案中，所述导向架用于消除冻存架上升或下降过程中带有的位置度误差，保证冻存架能够轻松存入或提取，以及保证提取的可靠性。
在本方案中，通过所述光纤传感器可设定所述转盘的零位，从而消除所述驱动组件长期运转后产生的累积误差。
较佳地，所述液氮罐还包括一个或多个限位板，所述限位板位于所述转盘的上方，且与所述中心轴固定连接，每一个限位板上分别设有夹持部，所述冻存架设置于所述夹持部内。
较佳地，所述夹持部与所述转盘平行设置，且所述夹持部设有若干个通孔，所述冻存架贯穿所述通孔并承载于所述转盘上。
在本方案中，限位板可以保持冻存架在旋转过程中的稳定性，将冻存架限制在所述转盘上确定的位置，保证旋转过程中冻存架与所述转盘的相对位置固定，以便可以将目标冻存架轻松、准确地取出。
较佳地，所述限位板的数量为2个；和/或，所述通孔的数量为81个。
较佳地，所述冻存架的一端上设有铁块。
较佳地，每层放置面上均设有10个放置槽，所述放置槽用于放置冻存管。
较佳地，所述罐体的外层为真空保温层。
在本方案中，所述真空保温层保证了所述罐体内的低温环境。
一种冻存管存取装置，其特点在于，所述冻存管存取装置包括如上述的液氮罐，所述冻存管存取装置还包括外壳、冻存管存取组件及与所述液氮罐的开口对接的对接口，所述开口与所述对接口密封对接；
所述冻存管存取组件设置于所述外壳内，且所述冻存管存取组件用于将冻存管从所述液氮罐中提取或存入。
较佳地，所述冻存管存取组件包括冻存架控制子组件及冻存管控制子组件；
所述冻存架控制子组件设置于所述对接口处，所述冻存管控制子组件设置于所述冻存架控制子组件上；
所述冻存架控制子组件用于将冻存架从所述液氮罐提取或存入，所述冻存管控制子组件用于将所述冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架中提取或存入。
较佳地，所述冻存架控制子组件包括：
第一框架，所述第一框架固定设置于所述外壳内；
机械臂控制机构，所述机械臂控制机构设置于所述第一框架上；
机械臂，所述机械臂设置于所述机械臂控制机构上，且所述机械臂用于将所述冻存架从所述液氮罐中提取或存入。
较佳地，所述机械臂控制机构包括至少一个第一单轴控制机构及一个第二单轴控制机构；
所述第一单轴控制机构设置于所述第一框架上，所述第二单轴控制机构可滑动地设置于所述第一单轴控制机构上，所述机械臂可滑动地设置于所述第二单轴控制机构上；
所述第一单轴控制机构用于使所述第二单轴控制机构沿着水平方向滑动，所述第二单轴控制机构用于使所述机械臂沿着竖直方向滑动。
较佳地，所述机械臂控制机构还包括垫板支架，所述第一单轴控制机构与所述第二单轴控制机构通过所述垫板支架垂直连接。
较佳地，所述机械臂的一端上设有连接件，所述连接件用于将所述冻存架连接至所述机械臂上。
较佳地，所述连接件包括电磁铁，当所述冻存架的一端上设有铁块时，所述电磁铁用于与所述铁块连接。
较佳地，所述冻存架控制子组件还包括第一液氮喷射器，所述第一液氮喷射器设置于所述第一框架上。
在本方案中，所述第一液氮喷射器向所述外壳内部喷射一定量的液氮，以保证内部温度满足冻存管内生物样本的安全性。
较佳地，所述冻存架控制子组件还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一框架上，所述第一温度传感器与所述第一液氮喷射器电连接。
在本方案中，所述第一温度传感器一旦监测到温度过高时，发送信号至所述第一液氮喷射器，则所述第一液氮喷射器自动向所述外壳内部喷射液氮，保证提升或存入冻存架的过程中生物样本始终在合适的温度范围内进行，从而保证生物样本的安全。
较佳地，所述冻存管控制子组件包括：
第二框架，所述第二框架固定设置于所述外壳内；
冻存管排吸机构，所述冻存管排吸机构设置于所述第二框架上，所述冻存管排吸机构用于将所述冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架中提取或存入；
冻存管挑选机构，所述冻存管挑选机构设置于所述冻存管排吸机构上，所述冻存管挑选机构用于挑选需提取或存入的冻存管。
较佳地，所述冻存管排吸机构包括：
直线电缸，所述直线电缸沿着水平方向设置于所述第二框架上；
排吸组件，所述排吸组件与所述液氮罐的转盘之间的夹角范围为40度～60度，所述排吸组件包括若干个排吸头，每一个排吸头分别与所述冻存管挑选机构通过通气管连接；
固定架，所述固定架固定设置于所述直线电缸上，所述排吸组件设置于所述固定架上。
较佳地，所述排吸组件与所述转盘之间的夹角为45度。
较佳地，所述外壳外分别设有进管接头及出管接头，所述冻存管挑选机构包括：
中转存管盘，所述中转存管盘设置于所述第二框架上，所述中转存管盘为环状盘，且沿着所述中转存管盘的径向分别开设有至少三个存取通孔，所述中转存管盘在每一个存取通孔处的一端上分别设有一个存取接头，两个存取接头分别与所述进管接头及所述出管接头通过通气管连接，其余每一个存取接头分别与一个排吸头通过通气管连接；
旋转挑管件，所述旋转挑管件设置于所述中转存管盘的环内部位置处，所述旋转挑管件的开口部分别对应于所述中转存管盘在每一个存取通孔处的另一端，所述旋转挑管件内设有容置腔，所述容置腔用于容置冻存管，所述旋转挑管件用于吸取或排出所述冻存管；
旋转电缸，所述旋转电缸固定设置于所述第二框架上，所述旋转挑管件设置于所述旋转电缸上，所述旋转电缸用于带动旋转挑管件进行旋转。
较佳地，所述旋转挑管件上开设有气源口，且所述气源口与所述容置腔相连通，所述气源口处设有气源接头，所述气源接头通过通气管与气源连接，所述气源用于通过所述气源口进行进气或吸气。
较佳地，排吸头的数量为10个，存取接头的数量为12个。
较佳地，所述旋转挑管件的开口部与所述中转存管盘之间通过密封材料密封。
较佳地，所述冻存管控制子组件还包括第二液氮喷射器，所述第二液氮喷射器设置于所述第二框架上。
在本方案中，所述第二液氮喷射器向所述冻存管挑选机构处喷射一定量的液氮，以保证内部温度满足冻存管内生物样本的安全性。
较佳地，所述冻存管控制子组件还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述第二框架上，所述第二温度传感器与所述第二液氮喷射器电连接。
在本方案中，所述第二温度传感器一旦监测到温度过高时，发送信号至所述第二液氮喷射器，则所述第二液氮喷射器自动向所述冻存管挑选机构处喷射液氮，保证挑选目标冻存管的过程中生物样本始终在合适的温度范围内进行，从而保证生物样本的安全。
较佳地，所述冻存管存取装置还包括电控系统，所述电控系统与所述冻存管存取组件电连接。
在本方案中，通过所述电控系统实现冻存管存取过程的自动化，从而减少了工作量，提高了效率。
较佳地，所述外壳为保温绝热壳。
在本方案中，所述保温绝热壳可保证冻存管在提取或存入过程中不暴露在外界环境中，同时可保证所述冻存管存取装置内的低温，以防止热传导损失冷量。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供的液氮罐通过驱动组件实现转盘的旋转，可方便地挑出目标冻存管，从而保证了其余细胞管存储细胞的生物性能，且减少了操作人员的工作量，减少了人工挑出冻存管时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患。
本发明提供的冻存管存取装置可方便地将目标冻存管存入液氮罐，或从液氮罐中取出目标冻存管，实现了单支存取样本的全自动化存储过程，避免了非目标冻存管暴露在-196℃温度以上的环境中，从而保证了生物样本的活性，且简化了操作环节。本发明通过各机械运动部件的组合和各传感器的监测，实现整个挑管过程的温度环境的严格控制，让生物样本库的挑管过程更加高效、可靠。
本发明特别适合大容量的生物样本库的挑管工作，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的液氮罐的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的液氮罐中限位板处的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的液氮罐中冻存架的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的冻存管存取装置中冻存架控制子组件处的结构示意图。
图5为本发明较佳实施例的冻存管存取装置中冻存管控制子组件处的结构示意图。
图6为本发明较佳实施例的冻存管存取装置中冻存管挑选机构的结构示意图。
图7为本发明较佳实施例的冻存管存取装置的结构示意图。
附图标记说明：
液氮罐 1
罐体 101
转盘 102
中心轴 103
冻存架 104
放置面 105
放置槽 106
驱动电机 107
联轴器 108
平面轴承 109
导向架 110
开口 111
限位板 112
通孔 113
铁块 114
真空保温层 115
冻存管存取装置 2
外壳 201
对接口 202
第一框架 203
第一单轴控制结构 204
第二单轴控制结构 206
垫板支架 207
机械臂 208
连接件 209
电磁铁 210
第一液氮喷射器 211
第二框架 212
排吸头 213
通气管 214
直线电缸 215
固定架 216
中转存管盘 217
存取接头 218
存取通孔 219
进管接头 220
旋转挑管件 221
旋转电缸 222
气源接头 223
液氮接头 224
第二液氮喷射器 225
保温绝热壳 226
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
如图1至图3所示，本实施例提供的液氮罐1包括罐体101、转盘102、中心轴103、冻存架104、2个限位板112及驱动组件，罐体101的内部温度最低能达到-196℃，与外部的环境温度温差非常大，因此罐体101的外层设为双层真空保温层，为了满足材料应力的需求，本实施例将罐体101设计成上下弧形的圆柱体双层真空结构。
其中，罐体101内部的底层为液氮层，存有液氮，所述液氮层的上面为转盘102，转盘102设置于罐体101内。冻存架104竖立于转盘102上，转盘102用于承载冻存架104，如图3所示，冻存架104包括多层放置面105，每层放置面105开设有10个放置槽106，一个冻存管对应放置于一个放置槽 106中，本实施例中未示出冻存架104的具体数量及放置面105的具体层数，可根据实际情况设定，放置槽106的数量也可根据实际情况进行相应的调整。在每一个冻存架104中，每层放置面105与转盘102之间的夹角均设置为45 度，以使得每层放置面105具有斜度，层与层呈锯齿型分布，从而方便存取冻存管，简化了存取的操作环节。冻存架104的顶端上设有铁块114，铁块 114用于与磁铁连接，从而方便提取或存入整个冻存架104。
中心轴103与转盘102垂直设置并与转盘102固定连接，所述驱动组件设置于罐体101的顶部，且与中心轴103电连接，需要提取冻存架104时，所述驱动组件用于驱动中心轴103旋转并将目标冻存架送至开口111处，其中开口111设置于罐体101的顶部非中心位置，开口111的尺寸可容纳3列冻存架104的存入或提取。为了保证冻存架104能够轻松存入或提取，以及保证提取的可靠性，如图1所示，在开口111处设有导向架110，导向架110 的端口处带有45度斜面，对应于放置面105，使得方便提取或存入冻存架 104，导向架110用于消除冻存架104上升或下降过程中带有的位置度误差，具有导向功能。开口111处还设有光纤传感器(图中未示出)，所述光纤传感器与所述驱动组件电连接，通过所述光纤传感器设定转盘102的零位，从而消除所述驱动组件长期运转后产生的累积误差。
具体的，所述驱动组件包括驱动电机107、联轴器108及平面轴承109，罐体101的底部设有轴套(图中未示出)，中心轴103贯穿转盘102，且转盘 102固接于中心轴103的靠下部分，中心轴103的一端设置于所述轴套内，且另一端延伸至罐体101外且与平面轴承109连接，驱动电机107通过联轴器108与平面轴承109连接，驱动电机107用于驱动平面轴承109旋转，从而驱动中心轴103旋转，中心轴103驱动转盘102旋转，驱动电机107自带编码器进行角度位置反馈，从而监测旋转角度。其中转盘102是一个比罐体 101内径略小的圆盘，且上面可设置若干个小圆孔(图中未示出)，从而方便液氮蒸汽透过。
2个限位板112分别位于转盘102的上方，且与中心轴103固定连接，因此可随着中心轴103旋转，每一个限位板112上分别设有夹持部，冻存架 104设置于所述夹持部内。具体的，如图2所示，限位板112可以是一个比罐体101内径略小的圆盘，且与转盘102平行设置，每一个限位板112的夹持部分别设有81个通孔113，通孔113的尺寸与冻存架104的尺寸相匹配，冻存架104贯穿通孔113并承载于转盘102上，限位板112可以保持冻存架 104在旋转过程中的稳定性，将冻存架104限制在转盘102上确定的位置，保证旋转过程中冻存架104与转盘102的相对位置固定，以便可以将目标冻存架轻松、准确地取出。虽然在本实施例中具体示出限位板112及通孔113 的数量，但并不仅限于此数量，可根据实际情况进行相应的调整。当然，限位板112上的夹持部不限于本实施例中的圆盘上设通孔的形式，也可以是卡扣等形式。
本实施例中，每一个冻存管上贴有信息标签，当需要取液氮罐内的某一个冻存管时，所述驱动组件先获得需提取的冻存管上的标签信息，以确定冻存管所在的冻存架位置，信息确定之后，驱动电机107使转盘102转动，将存储有目标冻存管的冻存架转动到开口的位置上，操作人员则可将旋转至开口处的目标冻存架通过磁铁等部件取出，进行下一步的冻存管挑取工作。当需要将冻存架放回到液氮罐时，其过程与取出冻存架的过程类似，此处不再赘述。
本实施例提供的液氮罐可方便地挑出目标冻存管，从而保证了其余细胞管存储细胞的生物性能，且减少了操作人员的工作量，减少了人工挑出冻存管时的出错率，同时避免了对操作人员的安全隐患。
如图4至图7所示，本实施例还提供的冻存管存取装置2包括上述的液氮罐1、外壳201、与液氮罐1的开口111对接的对接口202及冻存管存取组件，所述冻存管存取组件包括冻存架控制子组件及冻存管控制子组件，所述冻存架控制子组件设置于对接口202处，所述冻存管控制子组件设置于所述冻存架控制子组件上。
其中，外壳201为保温绝热壳226，且可保证冻存管在提取或存入过程中不暴露在外界环境中，同时可保证冻存管存取装置2内的低温，以防止热传导损失冷量，开口111与对接口202密封对接，所述冻存架控制子组件用于通过对接口202将冻存架104从液氮罐1提取或存入，所述冻存管控制子组件用于将目标冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架104中提取或存入。
如图4所示，所述冻存架控制子组件包括第一框架203、机械臂控制机构及机械臂208，所述机械臂控制机构包括两个第一单轴控制机构204、第二单轴控制机构206及垫板支架207，所述机械臂控制机构用于控制机械臂 208的位置，机械臂208的一端上设有连接件209，连接件209包括电磁铁 210，电磁铁210用于与冻存架104的铁块114连接。
具体的，第一框架203固定设置于外壳201内，两个第一单轴控制机构 204分别设置于第一框架203上，第二单轴控制机构206分别可滑动地设置于两个第一单轴控制机构204上，且通过垫板支架207与第一单轴控制机构 204垂直连接，机械臂208可滑动地设置于第二单轴控制机构206上，第一单轴控制机构204用于控制第二单轴控制机构206及机械臂208沿着水平方向滑动，第二单轴控制机构206用于控制机械臂208沿着竖直方向滑动。
从液氮罐1中提取冻存架104时，结合图1及图4所示，先将对接口202 和开口111进行对接，对接后将目标冻存架转动到开口111处，第一单轴控制机构204控制机械臂208沿着转盘102的径向滑动，并停止在开口111处的3列冻存架中目标冻存架对应的水平位置上，调整机械臂208的水平位置后，第二单轴控制机构206控制机械臂208沿着竖直向下运动，直至电磁铁 210接触到目标冻存架的铁块114，此时，机械臂208的电控模块给电磁铁 210通电，电磁铁210与铁块114通过磁力吸合在一起，吸合后控制机械臂 208沿着竖直向上运动，从而提取出目标冻存架，等待进行下一步挑管工作。同理，将目标冻存架送回到液氮罐1中的过程与上述过程为逆向操作，故不再赘述。
在本实施例中，为了保证第二单轴控制机构206控制机械臂208存取冻存架的平稳性，设置了两个平行设置的第一单轴控制机构204，其中一个第一单轴控制机构204主要起辅助作用，且两个第一单轴控制机构204保持同步运行，从而提高控制过程中的稳定性。
所述冻存架控制子组件还包括第一液氮喷射器211及第一温度传感器 (图中未示出)，第一液氮喷射器211为多喷嘴结构，第一液氮喷射器211 设置于第一框架203上，且安装高度在第二单轴控制机构206的电控模块及机械臂208的电控模块的下方，从而避免第一液氮喷射器211喷射的液氮影响到电控模块的运行，在需要存取目标冻存架之前，第一液氮喷射器211向外壳201内部喷射一定量的液氮，以保证内部温度满足冻存管内生物样本的安全性，所述第一温度传感器设置于所述第一框架上，所述第一温度传感器与所述第一液氮喷射器电连接，一旦监测到温度过高时，所述第一温度传感器发送信号至第一液氮喷射器211，则第一液氮喷射器211自动向外壳201 内部喷射液氮，保证提升或存入目标冻存架的过程中生物样本始终在合适的温度范围内进行，从而保证生物样本的安全。
如图5所示，所述冻存管控制子组件包括第二框架212、冻存管排吸机构及冻存管挑选机构，第二框架212固定设置于外壳201内，所述冻存管排吸机构设置于第二框架212上，所述冻存管挑选机构设置于所述冻存管排吸机构上，所述冻存管排吸机构用于将冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架中提取或存入，所述冻存管挑选机构用于挑选需提取或存入的冻存管。
具体的，所述冻存管排吸机构包括直线电缸215、固定架216及排吸组件，直线电缸215沿着水平方向设置于第二框架212上，固定架216固定设置于直线电缸215上，所述排吸组件设置于固定架216上，所述排吸组件包括10个排吸头213，排吸头213用于从放置槽中吸取或排放冻存管，排吸头 213的数量可根据一层放置面105上的放置槽的数量进行相应的调整，每一个排吸头213分别与所述冻存管挑选机构通过通气管214连接，且每一个排吸头213与液氮罐的转盘之间的夹角为45度，以使得排吸头213与放置面 105具有相同的斜度，从而方便吸取或排放冻存管至放置槽。
结合图5及图6所示，所述冻存管挑选机构包括中转存管盘217、旋转挑管件221及旋转电缸222。外壳201外分别设有进管接头220、出管接头 (在附图的视角中出管接头与进管接头220重叠，因此图中未示出)及液氮接头224，液氮接头224连接外部的液氮供应源，并通过液氮接头224向冻存管存取装置2补充液氮。中转存管盘217设置于第二框架212上，中转存管盘217为环状盘，且沿着中转存管盘217的径向分别开设有12个存取通孔219，中转存管盘217在每一个存取通孔219处的一端上分别设有一个存取接头218，其中两个存取接头218分别与进管接头220及所述出管接头通过通气管214连接，其余10个存取接头218分别与对应的一个排吸头213 通过通气管214连接(图中仅示意性的画出两个通气管214)，每一个存取接头218的结构均相同，因此存取接头218与哪一个接头连接不受具体限定，存取接头218的数量也可根据排吸头213的数量进行相应的调整。旋转挑管件221设置于中转存管盘217的环内部位置处，旋转挑管件221的开口部分别对应于中转存管盘217在每一个存取通孔219处的另一端，且旋转挑管件 221的开口部与中转存管盘217之间通过密封材料密封，旋转挑管件221内设有容置腔(图中未示出)，所述容置腔用于容置冻存管，旋转挑管件221用于吸取或排出所述冻存管，旋转挑管件221上开设有气源口，且所述气源口与所述容置腔相连通，所述气源口处设有气源接头223，气源接头223通过通气管与气源连接，所述气源用于通过所述气源口进行进气或吸气。旋转电缸222固定设置于第二框架212上，旋转挑管件221设置于旋转电缸222 上，旋转电缸222自带编码器可控制旋转角度，旋转电缸222用于带动旋转挑管件221进行旋转。
从被提取的目标冻存架中提取目标冻存管时，机械臂208提升冻存架并将目标放置面对准至所述排吸组件处，直线电缸215控制所述排吸组件并将每一个排吸头213对准至对应的一个放置槽的位置处，根据目标冻存管的位置，旋转电缸222驱动旋转挑管件221并将旋转挑管件221的开口部对准至目标存取通孔处，目标存取通孔连通至吸取目标冻存管的排吸头，此时，所述气源通过所述气源口进行吸气，目标冻存管通过相应的通气管吸取至所述容置腔内，目标冻存管容置在所述容置腔后，旋转挑管件221再次旋转并将旋转挑管件221的开口部对准至所述出管接头对应的存取通孔处，此时，所述气源通过所述气源口进行放气，目标冻存管通过相应的通气管运送至所述出管接头处，操作人员从所述出管接头提取目标冻存管。同理，将目标冻存管存入至冻存架的过程与上述过程为逆向操作，操作人员可通过进管接头 220存入目标冻存管，故不再赘述。
所述冻存管控制子组件还包括第二液氮喷射器225及第二温度传感器 (图中为示出)，第二液氮喷射器225及所述第二温度传感器分别设置于第二框架212上，且所述第二温度传感器与第二液氮喷射器225电连接，在需要存取目标冻存管之前，第二液氮喷射器225向所述冻存管挑选机构处喷射一定量的液氮，以保证内部温度满足冻存管内生物样本的安全性，第二液氮喷射器225的结构与第一液氮喷射器211，所述第二温度传感器的功能与所述第一温度传感器的功能类似，故不再赘述。
在本实施例中，冻存管存取装置2还包括电控系统(图中未示出)，所述电控系统与所述冻存管存取组件电连接，通过所述电控系统实现冻存管存取过程的自动化，从而减少了工作量，提高了效率。
本实施例提供的冻存管存取装置可方便地将目标冻存管存入液氮罐，或从液氮罐中取出目标冻存管，实现了单支存取样本的全自动化存储过程，避免了非目标冻存管暴露在-196℃温度以上的环境中，从而保证了生物样本的活性，且简化了操作环节。本实施例通过各机械运动部件的组合和各传感器的监测，实现整个挑管过程的温度环境的严格控制，让生物样本库的挑管过程更加高效、可靠。
本实施例提供的冻存管提取装置特别适合大容量的生物样本库的挑管工作，满足了大容量的生物样本库存储的技术需求。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (26)
1.一种冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存管存取装置包括液氮罐，所述液氮罐包括罐体，所述罐体设有开口，所述液氮罐还包括：
转盘，所述转盘设置于所述罐体内；
冻存架，所述冻存架承载于所述转盘上，所述冻存架包括多层放置面，每层放置面与所述转盘之间的夹角范围均为40度～60度；
中心轴，所述中心轴与所述转盘垂直设置并与所述转盘固定连接；
驱动组件，所述驱动组件与所述中心轴电连接；
所述驱动组件用于驱动所述中心轴旋转，所述中心轴用于通过所述转盘带动所述冻存架旋转并将所述冻存架送至所述开口处；
所述冻存管存取装置还包括外壳、冻存管存取组件及与所述液氮罐的开口对接的对接口，所述开口与所述对接口密封对接；
所述冻存管存取组件设置于所述外壳内，且所述冻存管存取组件用于将冻存管从所述液氮罐中提取或存入；
所述冻存管存取组件包括冻存架控制子组件及冻存管控制子组件；
所述冻存架控制子组件设置于所述对接口处，所述冻存管控制子组件设置于所述冻存架控制子组件上；
所述冻存架控制子组件用于将冻存架从所述液氮罐提取或存入，所述冻存管控制子组件用于将所述冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架中提取或存入；
所述冻存管控制子组件包括：
第二框架，所述第二框架固定设置于所述外壳内；
冻存管排吸机构，所述冻存管排吸机构设置于所述第二框架上，所述冻存管排吸机构用于将所述冻存管从被所述冻存架控制子组件提取出的冻存架中提取或存入；
冻存管挑选机构，所述冻存管挑选机构设置于所述冻存管排吸机构上，所述冻存管挑选机构用于挑选需提取或存入的冻存管；
所述冻存架控制子组件包括：
第一框架，所述第一框架固定设置于所述外壳内；
机械臂控制机构，所述机械臂控制机构设置于所述第一框架上；
机械臂，所述机械臂设置于所述机械臂控制机构上，且所述机械臂用于将所述冻存架从所述液氮罐中提取或存入。
2.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述机械臂控制机构包括至少一个第一单轴控制机构及一个第二单轴控制机构；
所述第一单轴控制机构设置于所述第一框架上，所述第二单轴控制机构可滑动地设置于所述第一单轴控制机构上，所述机械臂可滑动地设置于所述第二单轴控制机构上；
所述第一单轴控制机构用于使所述第二单轴控制机构沿着水平方向滑动，所述第二单轴控制机构用于使所述机械臂沿着竖直方向滑动。
3.如权利要求2所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述机械臂控制机构还包括垫板支架，所述第一单轴控制机构与所述第二单轴控制机构通过所述垫板支架垂直连接。
4.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述机械臂的一端上设有连接件，所述连接件用于将所述冻存架连接至所述机械臂上。
5.如权利要求4所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述连接件包括电磁铁，当所述冻存架的一端上设有铁块时，所述电磁铁用于与所述铁块连接。
6.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存架控制子组件还包括第一液氮喷射器，所述第一液氮喷射器设置于所述第一框架上。
7.如权利要求6所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存架控制子组件还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一框架上，所述第一温度传感器与所述第一液氮喷射器电连接。
8.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存管排吸机构包括：
直线电缸，所述直线电缸沿着水平方向设置于所述第二框架上；
排吸组件，所述排吸组件与所述液氮罐的转盘之间的夹角范围为40度～60度，所述排吸组件包括若干个排吸头，每一个排吸头分别与所述冻存管挑选机构通过通气管连接；
固定架，所述固定架固定设置于所述直线电缸上，所述排吸组件设置于所述固定架上。
9.如权利要求8所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述排吸组件与所述转盘之间的夹角为45度。
10.如权利要求8所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述外壳外分别设有进管接头及出管接头，所述冻存管挑选机构包括：
中转存管盘，所述中转存管盘设置于所述第二框架上，所述中转存管盘为环状盘，且沿着所述中转存管盘的径向分别开设有至少三个存取通孔，所述中转存管盘在每一个存取通孔处的一端上分别设有一个存取接头，两个存取接头分别与所述进管接头及所述出管接头通过通气管连接，其余每一个存取接头分别与一个排吸头通过通气管连接；
旋转挑管件，所述旋转挑管件设置于所述中转存管盘的环内部位置处，所述旋转挑管件的开口部分别对应于所述中转存管盘在每一个存取通孔处的另一端，所述旋转挑管件内设有容置腔，所述容置腔用于容置冻存管，所述旋转挑管件用于吸取或排出所述冻存管；
旋转电缸，所述旋转电缸固定设置于所述第二框架上，所述旋转挑管件设置于所述旋转电缸上，所述旋转电缸用于带动旋转挑管件进行旋转。
11.如权利要求10所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述旋转挑管件上开设有气源口，且所述气源口与所述容置腔相连通，所述气源口处设有气源接头，所述气源接头通过通气管与气源连接，所述气源用于通过所述气源口进行进气或吸气。
12.如权利要求10所述的冻存管存取装置，其特征在于，排吸头的数量为10个，存取接头的数量为12个。
13.如权利要求10所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述旋转挑管件的开口部与所述中转存管盘之间通过密封材料密封。
14.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存管控制子组件还包括第二液氮喷射器，所述第二液氮喷射器设置于所述第二框架上。
15.如权利要求14所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存管控制子组件还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述第二框架上，所述第二温度传感器与所述第二液氮喷射器电连接。
16.如权利要求1～15中任意一项所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存管存取装置还包括电控系统，所述电控系统与所述冻存管存取组件电连接。
17.如权利要求1～15中任意一项所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述外壳为保温绝热壳。
18.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，每层放置面与所述转盘之间的夹角均为45度。
19.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述驱动组件包括联轴器、平面轴承及驱动电机，所述联轴器分别与所述平面轴承及所述驱动电机连接；
所述罐体的底部设有轴套，所述中心轴的一端设置于所述轴套内，所述中心轴的另一端延伸至所述罐体外且与所述平面轴承连接；
所述驱动电机用于驱动所述联轴器旋转。
20.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述开口处设有导向架；和/或，所述开口处设有光纤传感器，所述光纤传感器与所述驱动组件电连接。
21.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述液氮罐还包括一个或多个限位板，所述限位板位于所述转盘的上方，且与所述中心轴固定连接，每一个限位板上分别设有夹持部，所述冻存架设置于所述夹持部内。
22.如权利要求21所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述夹持部与所述转盘平行设置，且所述夹持部设有若干个通孔，所述冻存架贯穿所述通孔并承载于所述转盘上。
23.如权利要求22所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述限位板的数量为2个；和/或，所述通孔的数量为81个。
24.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述冻存架的一端上设有铁块。
25.如权利要求1所述的冻存管存取装置，其特征在于，每层放置面上均设有10个放置槽，所述放置槽用于放置冻存管。
26.如权利要求18～25中任意一项所述的冻存管存取装置，其特征在于，所述罐体的外层为真空保温层。
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