專利名稱：一種生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生物醫(yī)藥樣本在冷藏環(huán)境下儲存時(shí)自動存入于取出的系統(tǒng)， 屬于樣本存儲技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物醫(yī)藥領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室中的樣本數(shù)量多、批次多，大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)沒有專門的樣本管理系統(tǒng)，樣本的管理和使用長期實(shí)行書面管理，造成樣本利用率低、信息滯后、無法實(shí)時(shí)跟蹤研究成果等問題。加上人員流動大，研究成果不能共享，實(shí)驗(yàn)工作交接程序繁瑣，對試劑和化合物等樣本交接沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，給樣本的保存、使用和管理工作帶來了較大難度。隨著國內(nèi)研究條件的改善，生物實(shí)驗(yàn)室樣品量逐漸增多，以前的簡單無序的樣品管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的工作需要，實(shí)驗(yàn)室的管理有待進(jìn)一步提高，如何更加高效、便捷地管理實(shí)驗(yàn)室樣品是目前急需解決的一個(gè)重大課題，尤其是實(shí)驗(yàn)室中生物制品和化學(xué)藥品的科學(xué)管理對于整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的快速發(fā)展和有序運(yùn)行就顯得格外重要。目前迫切需要一種高效、便捷的樣品存取系統(tǒng)來滿足實(shí)驗(yàn)室發(fā)展過程中對樣品精確管理的需要。目前，制約我國生物醫(yī)藥研究的瓶頸在于儀器設(shè)備，相關(guān)高端儀器設(shè)備大多是進(jìn)口的，并且還不能充分發(fā)揮它們的功能，更重要的是買不到最先進(jìn)的儀器設(shè)備。國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)沒有專門的樣本管理系統(tǒng)，樣本的管理和使用長期實(shí)行書面管理，造成樣本利用率低、信息滯后、無法實(shí)時(shí)跟蹤研究成果等問題。國內(nèi)外的樣本庫，從保存容器上看，主要采用的傳統(tǒng)的冰箱(柜)保存，部分采用了液氮罐保存，也有很小部分試點(diǎn)了機(jī)械臂自動樣本庫。從數(shù)據(jù)管理上看，大部分還停留在簡單數(shù)據(jù)庫時(shí)代，只有部分樣本庫開發(fā)了專用數(shù)據(jù)庫，并與大型數(shù)據(jù)庫做了接口。生物醫(yī)藥樣本需要在冷凍或冷藏環(huán)境下儲存，同時(shí)也會從冷凍或冷藏環(huán)境取出， 不論是那種情況，都會需要開啟冷藏環(huán)境(如冰箱、冰柜)的室門，有時(shí)開啟是頻繁的，這就造成內(nèi)外空氣的對流，這樣勢必造成冷藏環(huán)境(溫度、濕度等)發(fā)生變化，影響儲存環(huán)境的穩(wěn)定。研究表明，藥物制劑、藥品性能、生物樣本(血漿、血清、全血、淋巴、唾液、各種組織、 毛發(fā)、尿液、膽汁、淚液、脊髓液、汗液、乳汁、羊水等)、疫苗儲存以及蔬菜肉品的儲存環(huán)境 (溫度、濕度等)對其性能、品質(zhì)都有很大影響。現(xiàn)有的冷藏設(shè)備(如冰箱、冰柜)都是通過設(shè)置一個(gè)比較大的室門存放或取出物品。物品在儲存和取出時(shí)，都會需要開啟冷藏環(huán)境(如冰箱、冰柜)的室門，有時(shí)開啟是頻繁的，這就造成內(nèi)外空氣的對流，這樣勢必造成冷藏環(huán)境(溫度、濕度等)發(fā)生變化，影響儲存環(huán)境的穩(wěn)定，特別是對儲存環(huán)境要求苛刻的物品，微小的儲存環(huán)境變化都會影響其品質(zhì)， 同時(shí)也會使冷凍或冷藏設(shè)備頻繁啟動，增大電能消耗，提高儲存成本。樣本的數(shù)量不斷增多，需要記錄的信息量也在增多，面對如此多的信息，傳統(tǒng)的管理方式顯得捉襟見肘。目前，市場上沒有能夠滿足這個(gè)需求的產(chǎn)品，而這種產(chǎn)品對樣本的儲存、管理和使用又特別重要，為了提高樣本的儲存質(zhì)量和把研究人員從繁瑣的樣本管理中解脫出來，必須研發(fā)一種能在冷藏環(huán)境下根據(jù)研究工藝需求完成樣品的自動取樣、計(jì)量，又能對樣品使用情況進(jìn)行登記管理的新型樣本自動存取及智能管理系統(tǒng)。不論國內(nèi)還是國外，研究數(shù)據(jù)庫的單位比較多，提供冷凍設(shè)備的企業(yè)也很知名，但是，把樣本冷藏技術(shù)、樣本自動存取技術(shù)與樣本數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合起來的成功案例還沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有生物醫(yī)藥樣本儲存技術(shù)存在的不足，提供一種存儲容量大、能夠?qū)崿F(xiàn)高效、安全、自動存取和管理的生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)。本發(fā)明的生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)采用以下技術(shù)解決方案該生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，包括冷藏室、自動存取間口、樣本庫、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)、條碼掃描器、可編程控制器(PLC)和上位機(jī)；冷藏室是一個(gè)密閉體，自動存取間口設(shè)置在冷藏室側(cè)壁上，樣本庫與樣本自動輸送機(jī)構(gòu)均設(shè)置在冷藏室內(nèi)；條碼掃描器安裝在樣本輸送經(jīng)過的路徑上；自動存取間口、樣本庫以及樣本自動輸送機(jī)構(gòu)中的傳感器和執(zhí)行部件均與可編程控制器連接；條碼掃描器和可編程控制器均與上位機(jī)連接；自動存取閘口，是冷藏室與外部空間聯(lián)系的用來存取樣本的過渡通道，該過渡通道與外部環(huán)境之間設(shè)有外閘門，與冷藏環(huán)境之間設(shè)有內(nèi)自動門，外閘門和內(nèi)自動門之間設(shè)有一個(gè)過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置有與冷藏室外部連通的氣體入口和排氣口、與冷藏室內(nèi)部連通的低溫氣體入口以及保護(hù)性氣體入口，這些口上均安裝有閥門；過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫濕度傳感器；在內(nèi)自動門處于冷藏室的內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)移動的樣本托盤，樣本托盤的內(nèi)側(cè)設(shè)有一個(gè)推送機(jī)構(gòu)；樣本庫，包括中心軸、樣本儲存圓盤和圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)；中心軸底端安裝在一個(gè)基座上，各個(gè)樣本儲存圓盤平行安裝在中心軸上，相鄰樣本儲存圓盤之間設(shè)有密封墊，樣本儲存圓盤上分布有樣本巢和樣本傳輸通道，對應(yīng)于所有樣本儲存圓盤至少設(shè)置一套圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)，圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)固定于基座的支架上，樣本巢采用多圓環(huán)形式布置在樣本儲存圓盤上，樣本巢呈圓環(huán)狀分布，圓環(huán)數(shù)量至少為兩環(huán)，所有圓環(huán)為同心，每一圓環(huán)上至少設(shè)置一個(gè)樣本傳輸通道；樣本自動輸送機(jī)構(gòu)，包括托舉裝置和吸附輸送裝置，托舉裝置設(shè)置在最底層樣本儲存圓盤的下方，包括托舉噴氣管和噴氣控制閥，對應(yīng)于最底層樣本儲存圓盤上的每一個(gè)樣本傳輸通道設(shè)置一個(gè)托舉噴氣管，托舉噴氣管上連接有噴氣控制閥，托舉噴氣管與氣源連接；吸附輸送裝置設(shè)置在最頂層樣本儲存圓盤的上方，包括組合吸氣座、吸氣管、吸氣控制閥、輸送管、輸送控制閥和真空倉，對應(yīng)于最頂層樣本儲存圓盤上的每一個(gè)樣本傳輸通道設(shè)置一個(gè)吸氣管，吸氣管上連接有吸氣控制閥，各個(gè)吸氣管均與真空倉連接，輸送管一端與真空倉連接，一端連接到樣本托盤，輸送管上連接有輸送控制閥。所述圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端連接，傳動機(jī)構(gòu)的輸出端連接在旋轉(zhuǎn)圓盤上。傳動機(jī)構(gòu)可以采用帶傳動、同步帶傳動、齒輪傳動、齒輪齒條傳動等各種能夠使圓盤轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)冷藏環(huán)境的啟閉方式，可實(shí)現(xiàn)樣本的自動存取，具有結(jié)構(gòu)簡單、 樣本存放容量大的特點(diǎn)；具有溫度、濕度耦合控制功能，具有惰性氣體保護(hù)裝置，盡量減少冷藏環(huán)境的波動，避免了冷藏環(huán)境的變化，保證了冷藏環(huán)境的穩(wěn)定，保障了樣本品質(zhì)和安全；可以把樣本的儲存與樣本數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)起來，讓研究人員從繁瑣的樣本管理中解脫出來。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明中自動存取閘口的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中樣本庫和樣本自動輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4是本發(fā)明中樣本庫和樣本自動輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖5是樣本瓶存入流程圖。其中1.冷藏室，2.自動存取閘口，3.樣本庫，4.樣本自動輸送機(jī)構(gòu)，5.條碼掃描器，6.可編程控制器，7.上位機(jī)；201.外閘門，202.內(nèi)自動門，203.過渡區(qū)，204.樣本托盤， 205.冷藏室內(nèi)部，206.冷藏室外部，2031.外部氣體入口，2032.保護(hù)性氣體入口，2033.低溫氣體入口，2034.排氣口，2035.溫濕度控制器，2036.壓力控制器；301.樣本儲存圓盤， 302.樣本巢，303.樣本傳輸通道，304.密封墊，305.樣本瓶，306.基座，307.中心軸；401. 組合吸氣座，402.吸氣控制閥，403.吸氣管，404.真空泵，405.真空控制閥，406.真空倉， 407.托舉噴氣管，408.噴氣控制閥，409.空氣壓縮機(jī)，410.輸送管，411.輸送控制閥。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，包括冷藏室1、自動存取間口 2、樣本庫3、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4、條碼掃描器5和可編程控制器6和上位機(jī)7。冷藏室1是一個(gè)密閉體，與現(xiàn)有冰柜的結(jié)構(gòu)基本一樣，只是四周都是密封的，只在側(cè)壁設(shè)置有一個(gè)自動存取閘口 2。，并在此設(shè)置自動存取閘口 2。樣本庫3與樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4均設(shè)置在冷藏室1內(nèi)。以下對自動存取閘口 2、樣本庫3和樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)說明。自動存取閘口 2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，是一個(gè)設(shè)置在冷藏室1側(cè)壁上的過渡通道，處于外部環(huán)境與冷藏室環(huán)境之間。該過渡通道與冷藏室外部206之間設(shè)有外間門201，與冷藏室內(nèi)部205之間設(shè)有內(nèi)自動門202，外閘門201和內(nèi)自動門202之間設(shè)有一個(gè)過渡區(qū)203。 內(nèi)自動門202可以采用光控自動門或其它方式控制的自動門。外閘門201可以采用手動門， 也可以采用自動門。在過渡區(qū)203的一側(cè)設(shè)置與冷藏室內(nèi)部205連通低溫氣體入口 2033 以及與冷藏室外部206連通的排氣口 2034，另一側(cè)設(shè)置與冷藏室外部206連通的外部氣體入口 2031以及與外部保護(hù)性氣體源連通的保護(hù)性氣體入口 2032，這些口上均安裝有閥門， 以便打開或關(guān)閉。外部氣體入口 2031與外部環(huán)境連通，低溫氣體入口 2033與冷藏環(huán)境連通，保護(hù)性氣體入口 2032與外部保護(hù)性氣體源連通，保護(hù)性氣體為各類適用于物品保護(hù)的氣體，如各種惰性氣體。在過渡區(qū)203內(nèi)安裝溫濕度控制器2035和壓力控制器2036，以便于調(diào)控過渡區(qū)203環(huán)境。內(nèi)自動門202內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)可以移動的樣本托盤204，樣本托盤 204的內(nèi)側(cè)設(shè)有一個(gè)推送機(jī)構(gòu)(圖2中未畫出)，該推送機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)氣缸、液壓缸、電動推桿或機(jī)械臂，也可以是能夠使樣本托盤204上的樣本瓶推入過渡區(qū)203或拿出過渡區(qū)203 的其它機(jī)構(gòu)。樣本托盤從冷藏環(huán)境室進(jìn)入過渡區(qū)是通過推送機(jī)構(gòu)推進(jìn)，推送機(jī)構(gòu)動作與內(nèi)自動門動作同步進(jìn)行，通過PLC控制，從外環(huán)境進(jìn)入過渡區(qū)，通過手動推進(jìn)。
自動存取閘口 2的工作過程如下一.從冷藏室內(nèi)部205取出樣本1.先根據(jù)所要取出樣本的保存特點(diǎn)，在過渡區(qū)203營造一個(gè)過渡環(huán)境，通過外部氣體入口 203 1通入外部氣體以提高過渡區(qū)203內(nèi)的溫度或濕度，通過保護(hù)性氣體入口 2032通入保護(hù)性氣體。通過溫濕度控制器2035檢測和控制過渡區(qū)203內(nèi)的溫濕度，根據(jù)樣本對溫濕度變化要求，來確定外部氣體入口 2031的開啟或關(guān)閉。對一些具有特殊要求的樣本還要根據(jù)其要求，通過壓力控制器2036檢測過渡區(qū)203內(nèi)的壓力，控制保護(hù)性氣體通入量。2.樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4把存入樣本庫3內(nèi)的樣本瓶305(參見圖4)自動放置到內(nèi)自動門202內(nèi)側(cè)的樣本托盤204上。3.當(dāng)需要把樣本托盤204由冷藏室經(jīng)內(nèi)自動門202輸送到過渡區(qū)203時(shí)，內(nèi)自動門202根據(jù)PLC指令自動打開，通過冷藏環(huán)境區(qū)域內(nèi)的推送機(jī)構(gòu)將樣本托盤204上的樣本瓶405送到過渡區(qū)203，推送機(jī)構(gòu)退回。4.樣本在過渡區(qū)203停留一段時(shí)間，并逐漸適應(yīng)外部環(huán)境，以避免由于環(huán)境的急劇變化對樣本造成影響，當(dāng)樣本瓶305在過渡區(qū)203的溫濕度、壓力、以及保持時(shí)間符合樣本轉(zhuǎn)移要求時(shí)，打開外閘門201將樣本瓶305取走。二.由冷藏室外部206儲存樣本1.與從冷藏室內(nèi)部205取出樣本的第1步是一樣的。2.打開外閘門201將樣本托盤204放入過渡區(qū)3，樣本在過渡區(qū)203停留一段時(shí)間，使樣本先逐漸冷卻，逐漸適應(yīng)冷藏環(huán)境，以避免由于環(huán)境的急劇變化對樣本造成影響， 然后內(nèi)自動門202根據(jù)PLC指令打開(打開外閘門201的同時(shí)開始計(jì)時(shí))，推送機(jī)構(gòu)伸出將樣本托盤204帶入，再通過樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4把樣本瓶305存入樣本庫3內(nèi)。樣本庫3的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，包括中心軸307、樣本儲存圓盤301和圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)，中心軸307底端安裝在基座306上。中心軸307上安裝有兩個(gè)以上的樣本儲存圓盤 301，樣本儲存圓盤301通過軸承上下平行地安裝在中心軸307上，相鄰樣本儲存圓盤301 之間設(shè)有密封墊304。樣本儲存圓盤301上分布有樣本巢302和樣本傳輸通道303 (參見圖1)。樣本儲存圓盤301上的樣本巢302，樣本巢302采用多環(huán)形式布置在樣本儲存圓盤 301上，樣本巢302呈圓環(huán)狀分布，圓環(huán)數(shù)量至少為兩環(huán)，所有圓環(huán)為同心，每一圓環(huán)上至少設(shè)置一個(gè)樣本傳輸通道303?？梢栽诿恳粋€(gè)圓環(huán)上對稱設(shè)置兩個(gè)樣本傳輸通道(即兩個(gè)樣本傳輸通道的夾角等于180度)，所有圓環(huán)上的樣本傳輸通道的中心處于一條直徑上，這樣在存取樣本時(shí)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)只需要讓圓盤旋轉(zhuǎn)< 90度就可以找到合適樣本傳輸通道。對應(yīng)于所有樣本儲存圓盤至少設(shè)置一套圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖中未畫出圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu))，可以是每一個(gè)圓盤設(shè)置一套驅(qū)動機(jī)構(gòu)，也可以是幾個(gè)圓盤或所有圓盤共用一套驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如果幾個(gè)圓盤或所有圓盤共用一套驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以通過絲杠螺母副等升降機(jī)構(gòu)上下滑動， 需要轉(zhuǎn)動某一個(gè)圓盤時(shí)就將該驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動到該圓盤處，與該圓盤連接，當(dāng)然該驅(qū)動機(jī)構(gòu)必須是能夠移動的傳動機(jī)構(gòu)，如齒輪傳動。各套圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)均安裝在一個(gè)支架上，該支架固定于基座306上。圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)安裝在所述的支架上，傳動機(jī)構(gòu)可以采用帶傳動(主動輪安裝在伺服電機(jī)上，樣本儲存圓盤301做成從動輪)、 齒輪傳動(主動齒輪安裝在伺服電機(jī)上，樣本儲存圓盤301做成從動齒輪)、齒輪齒條傳動
6(伺服電機(jī)上安裝偏心輪帶動齒條往復(fù)移動，樣本儲存圓盤301做成從動齒輪)等各種能夠使樣本儲存圓盤301轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。樣本傳輸通道303是一個(gè)通孔，其孔徑略大于樣本巢302的外徑，這有利于樣本瓶從樣本巢順利進(jìn)入樣本傳輸通道303，同時(shí)，還可以在樣本瓶外側(cè)形成環(huán)狀氣流，樣本瓶就在氣流包圍和簇?fù)硐麓┰綐颖緜鬏斖ǖ溃瑥亩鴾p少與側(cè)壁的摩擦阻力；樣本巢的孔徑大于樣本瓶外徑，樣本巢底部開有小于樣本瓶外徑的小孔，這樣可以將樣本瓶放置在樣本巢中， 且不會從樣本巢中落下，同時(shí)它還是托舉力實(shí)施氣體通道。樣本自動輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，包括托舉裝置和吸附輸送裝置。托舉裝置設(shè)置在最底層樣本儲存圓盤的下方，包括托舉噴氣管407和噴氣控制閥408，對應(yīng)于樣本儲存圓盤301上的每一個(gè)樣本傳輸通道303設(shè)置一個(gè)托舉噴氣管407 (圖2中只畫出一個(gè))，托舉噴氣管407上連接有噴氣控制閥408，噴氣控制閥408采用自動控制閥(電磁閥等)，托舉噴氣管407與氣源連接，氣源采用空氣壓縮機(jī)409。托舉噴氣管407可以固定在安裝圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)的支架上。通過打開噴氣控制閥408，使壓縮氣體由托舉噴氣管407進(jìn)入樣本傳輸通道303以及樣本巢302，將樣本巢302中的樣本瓶305向上托舉。吸附輸送裝置設(shè)置在最上層一個(gè)樣本儲存圓盤的上方，包括吸氣管403、吸氣控制閥402、輸送管410、 輸送管控制閥411和真空倉406，對應(yīng)于樣本儲存圓盤301上的每一個(gè)樣本傳輸通道303設(shè)置一個(gè)吸氣管403，吸氣管403上連接有吸氣控制閥402。為了把便于安裝和操作，也可以將各個(gè)吸氣管403連接到一個(gè)組合吸氣座401上，組合吸氣座401上設(shè)有與每個(gè)樣本傳輸通道303對應(yīng)的吸氣口。各個(gè)吸氣管403或組合吸氣座401可以固定在安裝圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)的支架上。各個(gè)吸氣管403均與真空倉406連接。輸送管410—端與真空倉406連接，輸送管410上連接有輸送管控制閥411，一端連接到樣本托盤204。吸氣控制閥402和輸送管控制閥411采用自動控制閥(電磁閥等)。真空倉406與真空泵404連接，連接管路上設(shè)有真空控制閥405，可在真空倉406上安裝真空表，通過真空泵404使真空倉406內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，打開吸氣控制閥402，吸氣管403對樣本傳輸通道303以及樣本巢302抽吸，將樣本巢 302中的樣本瓶305吸出。在托舉噴氣管407的托舉和吸氣管403的抽吸作用下，樣本瓶 305被取出樣本儲存圓盤301，經(jīng)輸送管410輸送到自動存取閘口 2中的樣本托盤204上。 若將樣本瓶305放入樣本儲存圓盤301的樣本巢，也采取相應(yīng)的步驟，讓樣本巢與樣本傳輸通道對齊，通過輸送管410將放置在自動存取間口 2中樣本托盤204上的樣本瓶305吸入吸氣管403，經(jīng)吸氣管403落入到指定的樣本巢內(nèi)。為保證樣本瓶平穩(wěn)落入樣本巢，防止樣本瓶自由落體，可通過托舉噴氣管407托舉樣本瓶，讓樣本瓶減速，托舉力大小與樣本瓶重量和位置三者要相耦合，既要保證樣本瓶快速入巢，又要平穩(wěn)“著陸”，這就需要控制托舉力隨樣本瓶所處位置交替變化。通過可編程控制器6控制吸氣控制閥402和噴氣控制閥408 的開口度，以此控制抽吸力和托舉力。上述樣本庫3通過垂直的中心軸，把樣本儲存圓盤301層層裝配起來，圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)始終使圓盤的初始狀態(tài)保持在樣本傳輸通道上下貫通狀態(tài)，當(dāng)需要儲存某個(gè)樣本到指定樣本巢時(shí)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動圓盤旋轉(zhuǎn)，讓該樣本巢尋找最近樣本傳輸通道。這樣在同一圓盤上的其它樣本就不需要“暴露”在儲存環(huán)境以外的環(huán)境中，很好地保持了樣本儲存環(huán)境的溫度。層與層之間留有恰當(dāng)?shù)拈g隙，做到密封而不干涉。這種結(jié)構(gòu)很好地解決了在有限的空間內(nèi)儲存盡量多的樣本問題并且樣本儲存靈活方便。
若取第三層(從下向上排列，層數(shù)大于3層)、第2環(huán)(從內(nèi)向外排列)上的某個(gè)樣本瓶11，則第三層樣本儲存圓盤在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動對應(yīng)到第2環(huán)的樣本傳輸通道 (從第四層到最底層是暢通的，第一、二層也是暢通的，因?yàn)槭敲繉拥臉颖緜鬏斖ǖ涝谠紶顟B(tài)都是對齊的)，通過托舉噴氣管407的托舉和吸氣管403的抽吸，樣本瓶305被取出的樣本儲存圓盤301，經(jīng)輸送管310輸送到樣本托盤204。然后該樣本儲存圓盤在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下重新回到初始狀態(tài)，即該層的樣本傳輸通道與其它層的樣本傳輸通道對齊。條碼掃描器5安裝在樣本輸送經(jīng)過的路徑上，如自動存取閘口 2內(nèi)、樣本托盤204 處、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)中的輸送管兩端口等位置。用于樣本身份識別和尋找對應(yīng)樣本巢 302，并與上位機(jī)7相連。上述自動存取閘口 2、樣本庫3、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4中的傳感器(溫濕度傳感器、 壓力傳感器)、電動執(zhí)行部件(伺服電機(jī)、控制閥等)均與可編程控制器6連接，根據(jù)可編程控制器6內(nèi)編制的程序按照條件和順序運(yùn)行。條碼掃描器5和可編程控制器6均與上位機(jī)7連接，上位機(jī)7主要完成人機(jī)交互、 控制指令輸入輸出、樣本信息采集、樣本信息記錄、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、與可編程控制器6通訊等功能。可編程控制器6接受上位機(jī)7發(fā)出的控制指令，自動按一定的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號，輸出至各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖5給出了樣本瓶305的存入流程圖，樣本瓶305上預(yù)先貼有帶條碼的標(biāo)簽，一種條碼信息表示一種樣本，每一個(gè)樣本巢302也對應(yīng)一個(gè)條碼信息，這樣就形成一一對應(yīng)關(guān)系。樣本瓶305存入過程是先將樣本瓶305經(jīng)過自動存取閘口 2，進(jìn)入冷藏室，條碼掃描器5進(jìn)行條碼識別， 并將掃描的條碼信息傳到上位機(jī)7，上位機(jī)7根據(jù)記錄儲存并給出該樣本瓶305在樣本庫 3的存入位置(樣本儲存圓盤的層數(shù)及樣本巢位置的極坐標(biāo)半徑和極坐標(biāo)角度)；樣本庫 3和樣本自動輸送機(jī)構(gòu)啟動，樣本庫3中的相應(yīng)樣本儲存圓盤轉(zhuǎn)動，使樣本瓶所要存入的樣本巢上方和下方的樣本傳輸通道均對齊；同時(shí)樣本瓶經(jīng)輸送管410輸送至吸氣管403，由吸氣管403進(jìn)入樣本傳輸通道?？删幊炭刂破?控制噴氣控制閥408的開口度，調(diào)節(jié)托舉力的大小，使樣本瓶平穩(wěn)快速的到達(dá)指定樣本巢。樣本瓶305取出的過程是可編程控制器6讀取上位機(jī)7記錄的樣本瓶位置信息(所在樣本儲存圓盤的層數(shù)，以及在該層樣本儲存圓盤上的樣本巢位置)，將位置信息轉(zhuǎn)換為定位數(shù)據(jù)(樣本儲存圓盤的層定位、樣本巢的極坐標(biāo)半徑定位和極坐標(biāo)角度定位)；樣本儲存圓盤根據(jù)指令，旋轉(zhuǎn)到指定位置，啟動樣本自動輸送機(jī)構(gòu)4，打開所取樣本瓶所在樣本巢對應(yīng)的托舉噴氣管407 和吸氣管403上的噴氣控制閥408和吸氣控制閥402，再通過輸送管410使樣本瓶輸送至自動存取閘口 2，條碼掃描器5進(jìn)行條碼掃描，與上位機(jī)7記錄的條碼核對，核對無誤后，由自動存取閘口 2取出。若所取樣本不符合要求，則原路徑返回，重新選取。
權(quán)利要求
1.一種生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，包括冷藏室、自動存取間口、樣本庫、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)、條碼掃描器、可編程控制器和上位機(jī)；其特征是冷藏室是一個(gè)密閉體， 自動存取間口設(shè)置在冷藏室側(cè)壁上，樣本庫與樣本自動輸送機(jī)構(gòu)均設(shè)置在冷藏室內(nèi)；條碼掃描器安裝在樣本輸送經(jīng)過的路徑上；自動存取閘口、樣本庫以及樣本自動輸送機(jī)構(gòu)中的傳感器和執(zhí)行部件均與可編程控制器連接；條碼掃描器和可編程控制器均與上位機(jī)連接；自動存取閘口，是冷藏室與外部空間聯(lián)系的用來存取樣本的過渡通道，該過渡通道與外部環(huán)境之間設(shè)有外閘門，與冷藏環(huán)境之間設(shè)有內(nèi)自動門，外閘門和內(nèi)自動門之間設(shè)有一個(gè)過渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置有與冷藏室外部連通的氣體入口和排氣口、與冷藏室內(nèi)部連通的低溫氣體入口以及保護(hù)性氣體入口，這些口上均安裝有閥門；過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫濕度傳感器；在內(nèi)自動門處于冷藏室的內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)移動的樣本托盤，樣本托盤的內(nèi)側(cè)設(shè)有一個(gè)推送機(jī)構(gòu)；樣本庫，包括中心軸、樣本儲存圓盤和圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)；中心軸底端安裝在一個(gè)基座上， 各個(gè)樣本儲存圓盤平行安裝在中心軸上，相鄰樣本儲存圓盤之間設(shè)有密封墊，樣本儲存圓盤上分布有樣本巢和樣本傳輸通道，對應(yīng)于所有樣本儲存圓盤至少設(shè)置一套圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)，圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)固定于基座的支架上，樣本巢采用多圓環(huán)形式布置在樣本儲存圓盤上，樣本巢呈圓環(huán)狀分布，圓環(huán)數(shù)量至少為兩環(huán)，所有圓環(huán)為同心，每一圓環(huán)上至少設(shè)置一個(gè)樣本傳輸通道；樣本自動輸送機(jī)構(gòu)，包括托舉裝置和吸附輸送裝置，托舉裝置設(shè)置在最底層樣本儲存圓盤的下方，包括托舉噴氣管和噴氣控制閥，對應(yīng)于最底層樣本儲存圓盤上的每一個(gè)樣本傳輸通道設(shè)置一個(gè)托舉噴氣管，托舉噴氣管上連接有噴氣控制閥，托舉噴氣管與氣源連接； 吸附輸送裝置設(shè)置在最頂層樣本儲存圓盤的上方，包括組合吸氣座、吸氣管、吸氣控制閥、 輸送管、輸送控制閥和真空倉，對應(yīng)于最頂層樣本儲存圓盤上的每一個(gè)樣本傳輸通道設(shè)置一個(gè)吸氣管，吸氣管上連接有吸氣控制閥，各個(gè)吸氣管均與真空倉連接，輸送管一端與真空倉連接，一端連接到樣本托盤，輸送管上連接有輸送控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，其特征是所述樣本托盤上設(shè)有稱重傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，其特征是所述圓盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)的輸入端連接，傳動機(jī)構(gòu)的輸出端連接在旋轉(zhuǎn)圓盤上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物醫(yī)藥樣本冷藏存取自動控制系統(tǒng)，包括冷藏室、自動存取閘口、樣本庫、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)、條碼掃描器和可編程控制器和上位機(jī)；冷藏室是一個(gè)密閉體，在外部環(huán)境與冷藏室環(huán)境之間設(shè)置自動存取閘口裝置，樣本庫與樣本自動輸送機(jī)構(gòu)均設(shè)置在冷藏室內(nèi)；條碼掃描器安裝在樣本輸送路徑上；自動存取閘口、樣本庫、樣本自動輸送機(jī)構(gòu)中的傳感器和電動部件均與可編程控制器連接；條碼掃描器和可編程控制器均與上位機(jī)連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)樣本的自動存取和數(shù)據(jù)智能管理，具有結(jié)構(gòu)簡單、樣本存放容量大的特點(diǎn)，通過設(shè)置兩道閘門，有效隔絕了內(nèi)外環(huán)境，防止了因開門造成冷藏環(huán)境的波動，保證了冷藏環(huán)境的穩(wěn)定、樣本品質(zhì)和安全，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
文檔編號G01N1/42GK102269667SQ20111016702
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者婁紅祥, 張樹生 申請人:山東大學(xué)