全封闭式自动化样本存储系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种样本存储系统，尤其涉及一种全封闭式自动化样本存储系统。


背景技术：

2.样本存储在医疗、化工、生物、核工业等技术领域应用非常普遍，常常需要将各种样本进行集中存储管理。一般情况下，如果对于样本的保存环境要求不高，可以通过常规的存储室或存储柜实现对样本的保存，存取方式可以为人工手动存取，也可以为机械手自动存取。
3.实际应用中，很多样本对保存环境有更高的要求，比如对于温度、洁净度、真空度等有特定需求，则不能通过常规简单的存储室或存储柜实现对样本的保存，而需要对存储空设备紧定特定结构设计才能满足应用需求。
4.传统样本存储系统中对于低温保存的应用需求较多，一般通过设置独立的低温保存容器，并配合机械手等其它关联部件，实现高效率的样本自动化存取功能，这类系统在存取操作过程中不需要保持密封，而是直接将对存储空间开启，短时间的升温对于存储空间的低温环境不会造成不利影响，完成存取操作后即关闭存储空间使其与外界密封隔离，确保低温保存。比如，申请号为“202010128976.2”、名称为“一种样本存储库及样本存储方法”的实用新型专利申请，包括整理库和存储库，整理库内设有暂存架、扫描装置、试管加盖装置、试管回收装置，第二机械手、第三机械手，存储库内设有存储架和第四机械手，存储库与整理库连通。该申请的有益效果是：样本的入库、出库、加盖及回收过程无需人工干预，实现样本的全自动存储，提高了试管存储效率。该申请的存储库就是低温库，需要与外界隔离，但在将样本存入或取出过程中，直接将存储库开启以便于操作。
5.但是，上述具有低温保存的传统样本存储系统无法满足对于保存环境的洁净度和真空度要求，因为在其存取过程中没有密封保护结构，会导致外界灰尘进入存储空间内污染内部环境，或者导致外部空气进入存储空间内使气压上升。
6.所以，目前还没有能够在存取样本过程中全程保持内部空间密封且能够保存较多样本的自动化样本存储系统，无法满足对于保存环境具有洁净度和真空度要求的应用需求。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种在存取样本过程中全程保持内部空间密封、能够满足保存环境的洁净度和真空度要求的全封闭式自动化样本存储系统。
8.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
9.一种全封闭式自动化样本存储系统，包括全密封的样本存储室和设于所述样本存储室内的样本存储柜、用于取放样本或样本盒的机械手，还包括操作台、外密封门、外门驱
动器、中转腔体、内密封门、内门驱动器、样本运输板、样本运输轨道、样本运输电机、真空泵和控制器，所述操作台设于所述样本存储室的一侧且以该侧为所述样本存储室的前侧，所述操作台的一部分置于所述样本存储室内、另一部分置于所述样本存储室外且其除了上面以外的其它侧面均与所述样本存储室的前侧壁之间密封连接，所述操作台的上面中位于所述样本存储室外的位置设有样本取放区域，由所述外门驱动器驱动的所述外密封门安装于所述样本存储室的前侧壁外侧并位于所述操作台的上方，所述中转腔体设于所述样本存储室的前侧壁内侧并位于所述操作台的上方，所述外密封门位于所述中转腔体的前侧腔壁上并能够将所述样本取放区域完全密封于与所述中转腔体相通的空间内，由所述内门驱动器驱动的所述内密封门安装于所述中转腔体的后侧腔壁上，所述样本运输轨道的前部与所述操作台的后部连接，所述样本运输轨道的后部靠近所述样本存储柜，所述样本运输板的前部置于所述操作台的上面并位于所述样本取放区域内，所述样本运输板的后部位于所述样本运输轨道的前部的上方，所述样本运输板的后部穿过所述中转腔体内的底部且其后端位于所述内密封门的下方并能够被所述内密封门的下端密封，所述真空泵安装于所述样本存储室内并通过气管与所述中转腔体相通连接，所述样本运输板的左右两侧与所述中转腔体的对应内壁之间密封接触，所述样本运输电机的转轴通过传动机构与所述样本运输轨道和所述样本运输板连接并能够带动所述样本运输板前后移动，所述机械手的控制输入端、所述外门驱动器的控制输入端、所述内门驱动器的控制输入端、所述样本运输电机的控制输入端和所述真空泵的控制输入端分别与所述控制器的控制输出端对应连接。
10.作为优选，为了便于利用外密封门对样本取放区域进行密封且留出临时放置样本的空间，所述外密封门为下端开口的罩形密封门，所述外密封门的开口端设有外门密封条，所述外密封门的后侧通过旋转轴安装在所述中转腔体的前侧腔壁上且该旋转轴与所述外门驱动器连接，所述中转腔体的前侧腔壁上位于所述旋转轴下方的位置设有前通孔且所述样本运输板穿过该前通孔的下部，所述外门驱动器为外门驱动电机。
11.作为优选，为了便于实现内密封门的启闭功能和密封功能，所述内密封门为平板门，所述中转腔体的后侧腔壁的下部设有后通孔且所述样本运输板的后端穿过该后通孔的下部，所述中转腔体的后侧内壁上靠近所述后通孔的左右两侧的位置分别设有竖向贯通的滑槽且所述内密封门的左右两侧边缘置于该两个滑槽内，所述内密封门的左右两侧和下侧边缘均设有内门密封条，所述内门驱动器为电动或气动活塞缸且该活塞缸的推杆与所述内密封门可旋转连接。
12.作为优选，为了便于实现样本运输板与中转腔体内壁之间的密封功能并便于精确放置样本盒，所述样本运输板的左右两侧分别设有密封台阶，所述样本运输板的前部设有向上凸起的样本盒安装部，所述样本盒安装部上设有样本盒安装槽。
13.作为优选，为了便于检测样本盒是否置于样本取放区域内以实现更加精确的自动化控制功能，所述操作台的上面位于所述样本取放区域边缘的位置安装有接近传感器，所述接近传感器的信号输出端与所述控制器的样本检测信号输入端对应连接。
14.作为优选，为了便于对样本信息进行实时扫描记录以实现更加精确的自动化管理，所述样本存储室内靠近所述样本运输轨道后部的位置安装有扫描仪，所述扫描仪的信号输出端与所述控制器的样本信息信号输入端对应连接。
15.作为优选，为了便于安装样本运输轨道及其它相关部件，所述样本存储室内靠近
所述样本运输轨道后部的位置设有安装台，水平方向的所述样本运输轨道的后端、所述样本运输电机、所述扫描仪和所述机械手均安装于所述安装台上。
16.作为优选，为了实现对样本运输板前后运动的精确控制以完成样本的精确运输控制，所述传动机构包括运输板安装支架、导轨、传动螺杆和传动螺母，所述运输板安装支架的上端左右两侧分别与所述样本运输板的底面左右两侧连接，两条前后方向的所述导轨设于所述样本运输轨道的中下部，所述运输板安装支架上设有两条前后方向且下方开口的导向槽，两条所述导轨分别穿过两条所述导向槽，所述传动螺母设于所述运输板安装支架上并位于两条所述导向槽之间，所述传动螺杆通过轴承安装于所述样本运输轨道的中下部并位于两条所述导轨之间，所述传动螺母套装在所述传动螺杆上，所述传动螺杆的后端与所述样本运输电机的转轴连接。
17.作为优选，为了存储更多样本，所述样本存储柜为两个并分别位于所述机械手的左右两侧。
18.作为优选，为了便于整体加工和移动并便于管理人员在必要时进出，所述样本存储室为长方体形状的箱体且其侧壁上设有密封安装的通道门，所述样本存储柜、所述机械手、所述样本运输轨道和所述真空泵均安装于所述样本存储室的底板上。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.本实用新型通过设计全密封的样本存储室，在样本存储室的前侧设置操作台，在样本存储室的前侧壁内侧位于操作台上方的位置设置中转腔体，在中转腔体的前侧腔壁和后侧腔壁上分别安装外密封门和内密封门，并在外密封门和内密封门下方安装样本运输板，样本运输板能够在样本运输电机的驱动下前后移动，在存入样本的过程中，先开启外密封门，放入样本或样本盒，此时内密封门关闭，外界气体无法进入内部密闭空间，然后关闭外密封门，开启真空泵对中转腔体进行抽真空，然后再开启内密封门，然后再控制样板运输板向后移动到位，通过机械手将样本或样本盒存入样本存储柜内，完成样本存储，反之，在取出样本时，只要在将样本运输板移动到前部初始位置后将内密封门关闭，即可自由开启外密封门而不影响内部密闭空间的密封性能，如此实现在存取样本过程中全程保持内部空间密封的目的，满足了保存环境的洁净度和真空度要求。
附图说明
21.图1是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统的立体图；
22.图2是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统去除样本存储室的顶板和侧板后的立体图之一，图中的外密封门关闭且内密封门开启，图中未示出中转腔体的顶板；
23.图3是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统去除样本存储室的顶板和侧板后的立体图之二，图中的外密封门开启且内密封门关闭，图中未示出中转腔体的顶板；
24.图4是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统去除样本存储室的顶板和侧板后的立体图之二，图中的外密封门和内密封门均关闭，图中未示出中转腔体的顶板；
25.图5是图4中a的放大图，图中未示出中转腔体的顶板；
26.图6是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统的机械手的两用夹爪的立体图；
27.图7是本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统的样本运输板的立体图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
29.如图1-图7所示，本实用新型所述全封闭式自动化样本存储系统包括全密封的样本存储室1、设于样本存储室1内的样本存储柜11、用于取放样本或样本盒(参考图2-图4中的样本盒16)的机械手12、操作台3、外密封门5、外门驱动器9、中转腔体7、内密封门10、内门驱动器8、样本运输板18、样本运输轨道15、样本运输电机20、真空泵24和控制器(图中未示出)，操作台3设于样本存储室1的一侧且以该侧为样本存储室1的前侧，操作台3的一部分置于样本存储室1内、另一部分置于样本存储室1外且其除了上面以外的其它侧面均与样本存储室1的前侧壁之间密封连接，操作台3的上面中位于样本存储室1外的位置设有样本取放区域(图中未标记，与样本运输板18上的样本盒安装部19对应且尺寸大于样本盒安装部19)，由外门驱动器9驱动的外密封门5 安装于样本存储室1的前侧壁外侧并位于操作台3的上方，中转腔体7设于样本存储室1的前侧壁内侧并位于操作台3的上方，中转腔体7的前侧腔壁是样本存储室1的前侧壁的一部分，外密封门5位于中转腔体7的前侧腔壁上并能够将所述样本取放区域完全密封于与中转腔体7相通的空间内，由内门驱动器8 驱动的内密封门10安装于中转腔体7的后侧腔壁上，样本运输轨道15的前部与操作台3的后部连接，样本运输轨道15的后部靠近样本存储柜11，样本运输板18的前部置于操作台3的上面并位于所述样本取放区域内，样本运输板18 的后部位于样本运输轨道15的前部的上方，样本运输板18的后部穿过中转腔体7内的底部且其后端位于内密封门10的下方并能够被内密封门10的下端密封，真空泵24安装于样本存储室1内并通过气管23与中转腔体7相通连接，真空泵24的进气口与气管23连接、出气口置于样本存储室1外，样本运输板 18的左右两侧与中转腔体7的对应内壁之间密封接触，样本运输电机20的转轴通过传动机构与样本运输轨道15和样本运输板18连接并能够带动样本运输板 18前后移动，机械手12的控制输入端、外门驱动器9的控制输入端、内门驱动器8的控制输入端、样本运输电机20的控制输入端和真空泵24的控制输入端分别与所述控制器的控制输出端对应连接。
30.如图1-图7所示，本实用新型还公开了以下多种更加优化的具体结构，根据实际情况可以将上述结构与下述一种或多种结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。
31.为了便于利用外密封门5对样本取放区域进行密封且留出临时放置样本的空间，外密封门5为下端开口的罩形密封门，外密封门5的开口端设有外门密封条4，外密封门5的后侧通过旋转轴安装在中转腔体7的前侧腔壁上且该旋转轴与外门驱动器9连接，中转腔体7的前侧腔壁上位于所述旋转轴下方的位置设有前通孔且样本运输板18穿过该前通孔的下部，外门驱动器9为外门驱动电机。
32.为了便于实现内密封门10的启闭功能和密封功能，内密封门10为平板门，中转腔体7的后侧腔壁的下部设有后通孔且样本运输板18的后端穿过该后通孔的下部，中转腔体7的后侧内壁上靠近所述后通孔的左右两侧的位置分别设有竖向贯通的滑槽且内密封门10的左右两侧边缘分别置于该两个滑槽内，内密封门10的左右两侧和下侧边缘均设有内门密封条28，内门驱动器8为电动或气动活塞缸且该活塞缸的推杆与内密封门10可旋转连接。
33.为了便于实现样本运输板18与中转腔体7的内壁之间的密封功能并便于精确放置样本盒16，样本运输板18的左右两侧分别设有密封台阶21，样本运输板18的前部设有向上凸起的样本盒安装部19，样本盒安装部19上设有样本盒安装槽32。
34.为了便于检测样本盒16是否置于样本取放区域内以实现更加精确的自动化控制功能，操作台3的上面位于所述样本取放区域边缘的位置安装有接近传感器27，接近传感器27的信号输出端与所述控制器的样本检测信号输入端对应连接。
35.为了便于对样本信息进行实时扫描记录以实现更加精确的自动化管理，样本存储室1内靠近样本运输轨道15后部的位置安装有扫描仪22，扫描仪22的信号输出端与所述控制器的样本信息信号输入端对应连接。
36.为了便于安装样本运输轨道15及其它相关部件，样本存储室1内靠近样本运输轨道15后部的位置设有安装台25，水平方向的样本运输轨道15的后端、样本运输电机20、扫描仪22和机械手12均安装于安装台25上。
37.为了实现对样本运输板18前后运动的精确控制以完成样本的精确运输控制，所述传动机构包括运输板安装支架29、导轨30、传动螺杆(图中不可视) 和传动螺母(图中不可视)，运输板安装支架29的上端左右两侧分别与样本运输板18的底面左右两侧连接，两条前后方向的导轨30设于样本运输轨道15的中下部，运输板安装支架29上设有两条前后方向且下方开口的导向槽，两条导轨30分别穿过两条所述导向槽，所述传动螺母设于运输板安装支架29上并位于两条所述导向槽之间，所述传动螺杆通过轴承安装于样本运输轨道15的中下部并位于两条导轨30之间，所述传动螺母套装在所述传动螺杆上，所述传动螺杆的后端与样本运输电机20的转轴连接。
38.为了存储更多样本，样本存储柜11为两个并分别位于机械手12的左右两侧。
39.为了便于整体加工和移动并便于管理人员在必要时进出，样本存储室1为长方体形状的箱体且其侧壁上设有密封安装的通道门6，样本存储柜11、机械手12、安装台25、样本运输轨道15和真空泵24均安装于样本存储室1的底板 26上。
40.图1中还示出了设于样本存储室1的前侧外壁上且与控制器对应连接的触摸屏2，便于操作和显示；图2-图4和图6还示出了设于机械手12末端的两用夹爪13，两用夹爪13上设有两个能够相互靠近和远离的夹爪臂14，能够夹持样本盒16，两用夹爪13上还设有一个真空吸盘31，能够吸住样本试剂管17；图7中的样本运输板18后部的多个通孔用于与运输板安装支架29连接；这些结构为常规适应性结构。
41.如图1-图7所示，样本存储室1内的环境洁净度和真空度都预先按要求处理好；需要存储样本时，这里的样本以多个样本试剂管17置于样本盒16内为例，首先通过触摸屏2选择保存选项，控制器控制外密封门5开启且内密封门 10关闭，然后将样本盒16置于样本运输板18的样本盒安装部19的样本盒安装槽32内，放好后接近传感器27发出信号，控制器控制外密封门5关闭，此时中转腔体7内和样本取放区域所在空间均充满外部空气；然后控制真空泵24开启，将中转腔体7内和样本取放区域所在空间的气体抽出至样本存储室1外，待其达到所需真空度后，停止真空泵24运行，然后开启内密封门10，再开启样本运输电机20，在传动螺杆和传动螺母的传动作用下，样本运输板18向后移动直到靠近安装台25，然后关闭样本运输电机20，启动扫描仪22采集样本信息并保存，再启动机械手12，将样本盒16夹持住并放置在样本存储柜11的对应隔腔内，然后开启样本运输电机20使样本运输板18向前移动直到回到初始位置，再关闭内密封门10，如此实现整个设备的复位，完成一次样本的存储过程。
42.需要取出样本时，首先通过触摸屏2选择取出选项，控制器控制内密封门 10开启，
然后开启样本运输电机20，将样本运输板18向后移动直到靠近安装台25，然后关闭样本运输电机20，再启动机械手12，将样本盒16从样本存储柜11的对应隔腔内夹持住并放置在样本运输板18的样本盒安装部19的样本盒安装槽32内，然后启动扫描仪22采集样本信息并保存，然后开启样本运输电机20使样本运输板18向前移动直到回到初始位置，然后关闭内密封门10，再开启外密封门5，待用户取走样本盒16后，接近传感器27发出信号，控制器控制外密封门5关闭，然后控制真空泵24开启，将中转腔体7内和样本取放区域所在空间的气体抽出至样本存储室1外，待其达到所需真空度后，停止真空泵24运行，实现整个设备的复位，完成一次样本的取出过程。
43.上述对样本盒16的存储和取出，也适用于对样本盒16内的样本试剂管17 的存取操作，只是在机械手12夹持时选用真空吸盘31，其它过程相同。同时，在更换样本过程中，参考上述存储过程，只是在存入后利用机械手12将要取出的样本盒16放入样本运输板18的样本盒安装部19的样本盒安装槽32内即可。更换样本试剂管17的方法也类似。
44.上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。