一种生物样品低温旋转挑选系统的制作方法

1.本技术涉及智能高端设备技术领域，具体而言，涉及一种生物样品低温旋转挑选系统和生物样品自动化存储和传输设备。


背景技术：

2.生物医疗领域的生物样品挑选工作，需要由人工以手工或半自动方式(使用类似工业生产中用到的航车)将存储有生物样品的盒子或架子，整体从传统的低温冰箱或液氮罐中取出，放置在常温或大于零下20度的环境中，再使用人工或其他机械设备挑选出，需要用于实验或其他科学研究使用的生物样品。
3.在上述过程中，难以避免的让其他不需要用于实验或科学研究的标本经历一次不必要的热循环(指生物样品从低温环境到高温环境(大于-60度环境)致使生物样品出现冻融后，再次回到低温环境中的过程叫热循环)。这样的热循环过程，让珍贵的生物样品非常容易出现品质的变化，而失去存储的价值。同时，在这样的人工挑选过程中，出现样品管结冰后卡堵、复苏过程过长等等让科研人员头疼问题，以及让实验室人员暴露在生物样品的危害中，尤其是高致命性或高致病性的生物样品，更是极其危险。
4.因此，现有技术中，各生物医疗科研机构的检验或检测实验室，均采用上述人工或半自动化的方式运作。这样不仅效率低下、差错率高，也让实验室人员暴露在生物样品的危害中，尤其是高致命性或高致病性的生物样品，更是极其危险。生物样品挑选不能够做到智能化的设计和低温流转控制，无法适应生物样品的流转和存储要求，整个过程无法做到低温、严密的高效挑选和对接，降低生物样品的挑选效率。同时，人工操作带来的实验室管理规范上的困难，也与日俱增。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种生物样品低温旋转挑选系统和生物样品自动化存储和传输设备，以解决目前的问题。
6.为了实现上述目的，本技术提供了如下技术：
7.本技术第一方面提供一种生物样品低温旋转挑选系统，包括：
8.控制电路板，内嵌系统控制软件，且与pc控制端通信连接；
9.驱动机构，在所述控制电路板的控制下，提供多模式的驱动工作状态；
10.样品旋转挑选机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至目标通道，并在负压吸头组件的作用下，对吸入至所述目标通道中的样品管进行存储；
11.负压吸头组件，设于所述样品旋转挑选机构上，用于产生负压，将所述样品管经过样品对接组件吸入所述目标通道中；
12.托盘机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至与所述目标通道相对应的发射通道；
13.样品对接组件，配装于所述托盘机构上，用于在负压吸附下，将保存在样品管低温
存储系统的所述样品管通过所述发射通道发送至所述目标通道；
14.位置及状态检测组件，用于检测样品旋转挑选机构、负压吸头组件、托盘机构和样品对接组件的工作状态及位置信息，并发送至寄存器单元进行存储；
15.寄存器单元，用于存储所述工作状态及位置信息。
16.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述驱动机构，包括：
17.电机；
18.旋转齿轮t，安装于所述样品旋转挑选机构的转盘c上，且与所述电机的输出端相捏合；
19.主转动轴j，通过轴承安装于所述转盘c上，作为所述转盘c的中心轴，并通过另一电机驱动；
20.失电制动器a，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述样品旋转挑选机构相对应的所述主转动轴j；
21.失电制动器b，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述托盘机构相对应的所述主转动轴j；
22.角位置传感器i，设于所述主转动轴j顶部，用于检测所述主转动轴j的角位置信息；
23.若干组导电滑环h，配合安装于所述主转动轴j上，用于为电机、角位置传感器i、失电制动器a和失电制动器b提供电源；
24.所述导电滑环h、角位置传感器i和电机，分别与所述控制电路板电连接。
25.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述驱动机构包括如下驱动工作状态：
26.所述失电制动器a供电状态，同时所述失电制动器b处于失电状态，此时为主轴状态；
27.所述失电制动器a处于失电状态，同时所述失电制动器b处于供电状态，此时为转盘状态；
28.所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于供电状态，此时为调试状态；
29.所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于失电状态，此时为非工作状态；
30.所述失电制动器a和所述失电制动器b的供电状态和失电状态，分别由所述控制电路板控制的继电器单元进行控制。
31.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品旋转挑选机构，包括：
32.转盘c，通过轴承安装于所述驱动机构的主转动轴j上，所述旋转齿轮t配合安装于所述转盘c的外侧面上；
33.若干样品管舱d，中心对称设于所述转盘c上，用于在所述转盘c的驱动下旋转至目标通道，用于存储吸入至所述目标通道中的样品管；
34.可调式光电检测模块，位于所述所述转盘c内，用于检测样品管是否吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中，是则向所述控制电路板发送对应的电平信号。
35.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品旋转挑选机构，还包括：
36.负压吸嘴支架r，通过轴承配合安装在位于所述转盘c上方的主转动轴j上，且所述可调式光电检测模块设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上且位于所述转盘c内；
37.主悬挂板g，通过轴承配合安装在位于所述负压吸嘴支架r上方的主转动轴j上，且
所述失电制动器a固定安装在所述主悬挂板g的下侧面上；
38.传感器f，包括第一定位片和第一传感器本体，所述第一传感器本体设于所述主悬挂板g的下侧面上，所述第一定位片设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上，通过所述第一定位片和第一传感器本体的配合，用于检测所述样品管舱d是否达到第一预设位置。
39.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述负压吸头组件，包括：
40.密封吸嘴p，设于所述负压吸嘴支架r上，且与所述主转动轴j平行；
41.负压吸嘴m，密封连接在所述密封吸嘴p的上端且连接气源系统，用于产生负压；
42.当所述样品管舱d到达第一预设位置之时，所述样品管舱d的顶部与所述密封吸嘴p的下端密封对接，通过负压将样品管从所述样品对接组件的所述发射通道吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中。
43.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述可调式光电检测模块，包括：
44.调节旋钮，设于所述负压吸嘴支架r上；
45.调节支架k，通过滑块配合安装于所述负压吸嘴支架r上；
46.螺杆，配合于所述调节支架k上，且与所述调节旋钮进行关联；
47.样品管到达指示传感器l，设于所述调节支架k上，且与所述控制电路板电连接；
48.通过所述调节旋钮，带动所述螺杆驱动所述调节支架k进行升降，实现所述样品管到达指示传感器l的位置调节，以适应样品管的高度。
49.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述托盘机构，包括：
50.失电制动器b；
51.托盘s，通过所述失电制动器b配合安装于所述主转动轴j上；
52.传感器e，包括第二定位片和第二传感器本体，所述第二传感器本体设于所述托盘s的上侧面上，所述第二定位片设于所述转盘c的下侧面上，通过所述第二定位片和第二传感器本体的配合，用于检测所述样品对接组件的发射通道是否达到第二预设位置；
53.弹性对接器q，设于所述托盘s上，用于对接安装所述样品对接组件，将所述样品对接组件的发射通道和所述样品管舱d的目标通道密封连接。
54.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品对接组件，包括：
55.活动对接器o，与所述弹性对接器q密封连接；
56.活动对接气缸n；
57.所述活动对接器o设于所述活动对接气缸n上，由所述活动对接气缸n带并与低温区域的管道相互连接，在负压吸附下，将保存在样品管低温存储系统的所述样品管通过所述发射通道吸入至所述目标通道。
58.本技术第二方面提供一种生物样品自动化存储和传输设备，包括：
59.第一方面所述的生物样品低温旋转挑选系统；
60.通过所述生物样品低温旋转挑选系统的样品路由，在生物实验室终端和样品管低温存储系统之间实现样品管的自动化传输和存储。
61.与现有技术相比较，本技术能够带来如下技术效果：
62.样品管的挑选过程处于低温挑选环境，能够选通进行样品管路由，整个过程由计算机和控制软件进行智能控制。能够通过控制失电制动器的动作方式不同，让电机拖动的被传动部件不同，从而控制各个部件的转动。同时各个部件在转动过程中，由不同的传感器
判定是否需要转动或转动的起始位置，并在转动到达设定位置后，由微处理器单元控制相应的通道和负压组件等进行工作，让样品管实现取出或者放入的工作过程。解决了人工操作带来的效率低下、差错率高；避免了操作人员的生物暴露危害；以及低温环境对工作人员伤害等等问题。
63.运用有该旋转挑选系统的生物样品自动化存储和传输设备，能够快速、准确的将需要用于实验操作的生物样品管从箱体中找出来，并快速的单独转运到指定工作区域，以让实验室操作人员开展各类实验工作。同时，避免了其他生物样品的热循环风险。
附图说明
64.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
65.图1是本发明生物样品低温旋转挑选系统的应用系统示意图；
66.图2是本发明图3中a-a的剖视结构示意图；
67.图3是本发明的正视结构示意图；
68.图4是本发明可调式光电检测模块的安装示意图；
69.图5是本发明样品对接组件的剖视示意图；
70.图6是本发明样品对接组件的三维结构示意图；
71.图7是本发明控制电路板的电路示意图；
72.图中：1、失电制动器a，2、失电制动器b，3、转盘c，4、样品管舱d(d0～d31共32个)，5、转盘起始工作点传感器e，6、负压吸嘴起始工作点f，7、主悬挂板g，8、导电滑环(h1～h3)，9、角位置传感器i，10、主转动轴j，11、调节支架k，12、样品管到达指示传感器l，13、负压吸嘴m，14、活动对接气缸n，15、活动对接器o，16、负压弹性密封吸嘴p，17、弹性对接器q，18、负压吸嘴支架r，19、托盘s，20、旋转齿轮t，21、调节旋钮，22、螺杆，23、滑块，24、伸缩气管，25、样品管。
具体实施方式
73.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
74.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
75.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
76.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
77.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
78.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
79.实施例1
80.本实施例，各个零部件在本实施例中的代号，与附图中的标号一致，比如说明书附图中1代表失电制动器a，因此本实施例仅仅描述失电制动器a，不再描述失电制动器1，除了标号21-25。
81.本技术通过控制失电制动器的动作方式不同，让电机拖动的被传动部件不同，从而控制各个部件的转动。同时各个部件在转动过程中，由不同的传感器判定是否需要转动或转动的起始位置，并在转动到达设定位置后，由微处理器单元控制相应的通道和负压组件等进行工作，让样品管实现取出或者放入的工作过程。解决了人工操作带来的效率低下、差错率高；避免了操作人员的生物暴露危害；以及低温环境对工作人员伤害等等问题。
82.如图1所示，一种生物样品低温旋转挑选系统，包括：
83.控制电路板，内嵌系统控制软件，且与pc控制端通信连接；控制电路板主要是由mcu组成的电路板，该电路板上存在多个插口，能够对电机、传感器以及气缸等零部件进行逻辑控制，包括对各个传感器采集的位置信息以及各个零部件工作状态数据进行处理，并通过rg45通信总线上报至pc端，由pc端进行数据读取和存储；控制电路板主要是根据实验室终端机(pc控制端)所建立的工作任务来进行工作控制参数的生成，并下发配置至mcu，由mcu来进行指令的分析和逻辑运算，再向各个执行部件下发对应的工作参数；
84.驱动机构，在所述控制电路板的控制下，提供多模式的驱动工作状态；驱动机构主要是为本方案的的转盘以及主动轴以及托盘提供驱动，驱动力电机由mcu进行控制；驱动机构最主要包含一根主转动轴j，在其上配置有失电制动器，在控制器的控制下，通过控制失电制动器的通电以及失电状态来达到不同的工作状态；
85.样品旋转挑选机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至目标通道，并在负压吸头组件的作用下，对吸入至所述目标通道中的样品管进行存储；样品旋转挑选机构主要为一个由驱动机动机构带动的转盘构成，该转盘上中心对称设置有若干个样品通道，可以至少容纳保存32个样品管，在传感器的位置指示下可以转到目标通道位置处，并与下方活动对接器进行对接，将样品管从低温存储系统的低温管中吸入并保存到目标通道中；
86.负压吸头组件，设于所述样品旋转挑选机构上，用于产生负压，将所述样品管经过样品对接组件吸入所述目标通道中；当传感器检测到目标通道以及发射通道处于预设的位置时，控制负压吸头组件进行启动产生负压，将样品管儿从低温保存系统中的气管经样品对接器吸入到样品通通道中；
87.托盘机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至与所述目标通道相对应的发射通道；转盘下方的托盘机构用于安装样品对接组件，托盘机构可以在失电制动器器的控制下来进行旋转，以此带动其上安装的样品对接组件的旋转，其上同步设置有位置检测的传感器来进行发射通道的位置检测；
88.样品对接组件，配装于所述托盘机构上，用于在负压吸附下，将保存在样品管低温存储系统的所述样品管通过所述发射通道发送至所述目标通道；主要是对接比如样品管低温存储箱的气管出口，通过对接的发射通道，将转盘上的目标通道和低温存储箱的气管出口密封对接起来，在负压下，将样品管吸入至目标通道；需要下放样品管时，关闭气源，负压解除，样品管自由下落，经过发射通道进入对应的低温存储箱的气管入口；
89.位置及状态检测组件，用于检测样品旋转挑选机构、负压吸头组件、托盘机构和样品对接组件的工作状态及位置信息，并发送至寄存器单元进行存储。位置及状态检测组件主要是由转盘，或者是托盘上的位置检测传感器以及样品管位置传感器组成，具体有下面各个传感器的工作原理详细描述。寄存器单元可以为pc的存储器。
90.采用本方案的生物样品低温旋转挑选系统，可以在各个实验室终端以及低温保存系统之间实现样品管的自由路由和输送，具体通过各个实验室的pc控制端来进行输送挑选任务的建立，再向控制电路板下发对应的控制指令。整个软件逻辑控制程序由计算机生成对应的程序参数并下发mcu执行。
91.各个实验室中可以部署一台pc控制端，同时还可以部署一台低温保存系统。各个实验室之间可以采用本方案的挑选系统进行样品管的路由和挑选输送，也可以将采用本挑选系统将样品管，从一个实验室发送至另一个实验室，或者是发送至低温保存系统中进行保存。
92.下面将对本方案的功能结构和原理进行具体描述。
93.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述驱动机构，包括：
94.电机；电机(未画出)安装在转盘c一侧，其输出端与旋转齿轮t啮合；
95.旋转齿轮t，安装于所述样品旋转挑选机构的转盘c上，且与所述电机的输出端相捏合；
96.主转动轴j，通过轴承安装于所述转盘c上，作为所述转盘c的中心轴，并通过另一电机驱动；主转动轴j顶部通过另一电机驱动，主转动轴j通过两个失电制动器进行制动，配合转盘转动达到不同的工作状态；
97.失电制动器a，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述样品旋转挑选机构相对应的所述主转动轴j；
98.失电制动器b，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述托盘机构相对应的所述主转动轴j；
99.角位置传感器i，设于所述主转动轴j顶部，用于检测所述主转动轴j的角位置信息；主转动轴j顶部最上方的导电滑环所在的基板上面还安装有一个角位置传感器i，可以用于检测主转动轴j的角转动信息，以此来进行主转动轴轴j的调试和角度控制；
100.若干组导电滑环h，配合安装于所述主转动轴j上，用于为电机、角位置传感器i、失电制动器a和失电制动器b提供电源；
101.所述导电滑环h、角位置传感器i和电机，分别与所述控制电路板电连接。
102.如图2所示，本方案的旋转挑选系统主要由一根竖直布置的主转动轴j进行驱动。如主转动轴j从上到下主要部署有如下几个工作机构：
103.主转动轴j的中部位置通过轴承安装有一个转盘c，该转盘c通过一侧的电机进行驱动，转盘c上主要携带由若干个中心对称部署的样品管舱d(d0～d31共32个，根据情况可以增设或者减少)；转盘c上方主要为一个主悬挂板所构成的机构，该机构内部安装有失电制动器a以及位置传感器f以及对应的负压机构；转盘c下方主要是托盘s携带的样品对接组件，该托盘s内部安装有一个配合在主转动轴j上的失电制动器b。
104.主转动轴j的顶部和底部皆配合安装有导电滑环h(顶部设有两对h1和h2，底部设有一对h3，相当于供电电池)，通过该导电滑环供电，其安装结构可以参见现有导电滑环的安装说明。
105.转盘c外侧面固定安装有一个旋转齿轮t，通过电机驱动带动转盘c进行旋转，以此让转盘c内部的若干个样品管舱d进行旋转，在传感器位置传感器的位置指示下到达对应的目标位置，该目标位置的样品管舱d即为目标通道。同理，下面的托盘s，通过失电制动器b以及失电制动器a的通电和失电的控制，由主转动轴j进行驱动，以此进行旋转，带动活动对接器的发射通道到达目标位置。
106.失电制动器在失电状态下可以将主转动轴j进行抱死，在通电状态下，失电制动器打开，因此主转动轴j可以转动。在失电制动器a和失电制动器b的控制下，可以控制转盘c以及托盘s的相对转动，使得本系统处于不同的工作状态。其控制具体由控制电路板进行控制，失电制动器具体由控制软件控制对应的继电器单元进行工作。
107.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述驱动机构包括如下驱动工作状态：
108.所述失电制动器a供电状态，同时所述失电制动器b处于失电状态，此时为主轴状态；
109.所述失电制动器a处于失电状态，同时所述失电制动器b处于供电状态，此时为转盘状态；
110.所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于供电状态，此时为调试状态；
111.所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于失电状态，此时为非工作状态；
112.所述失电制动器a和所述失电制动器b的供电状态和失电状态，分别由所述控制电路板控制的继电器单元进行控制。
113.控制软件控制继电器单元工作，使失电制动器a和b处于不同的状态。如a供电状态，同时b处于失电状态，此时命名为主轴状态；如a处于失电状态，同时b处于供电状态，此时命名为转盘状态；如a与b同时处于供电状态，此时命名为调试状态；如a与b同时处于失电状态，此时命名为空状态(非工作状态)。
114.转盘状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动旋转齿轮t转动，致使转盘c旋转；主轴状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动旋转齿轮t转动，致使部件c、r、s(j由顶部安装的另一电机带动)同时旋转。在初始化系统的过程中，依次让系统处于主轴状态和转盘状态下，旋转相应部件。转盘状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动部件t转动，致使转盘c旋转到样品管舱d0通道并停止下来。
115.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品旋转挑选机构，包括：
116.转盘c3，通过轴承安装于所述驱动机构的主转动轴j上，所述旋转齿轮t配合安装
于所述转盘c的外侧面上；
117.若干样品管舱d4，中心对称设于所述转盘c上，用于在所述转盘c的驱动下旋转至目标通道，用于存储吸入至所述目标通道中的样品管25；
118.可调式光电检测模块，位于所述所述转盘c内，用于检测样品管是否吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中，是则向所述控制电路板发送对应的电平信号。
119.如图2所示，转盘c通过轴承配合安装在主转动轴j上，转盘c通过外侧面的旋转齿轮t由电机驱动进行旋转。转盘c内部中心对称设置有32个样品管舱dd，在位置传感器e的位置指示下可以驱动到达对应的目标位置，该目标位置所在的样品管舱d0即为目标通道，下方活动对接器同样旋转到达目标通道，将活动对接器的发射通道与目标通道进行对接。转盘c顶部的负压吸嘴支架下侧面安装有一个可调式光电检测模块，其光电检测探头水平设置对准样品管舱d，该样品管舱d为透明状态。当样品管通过负压吸入至目标通道所在的样品管舱d之后，可以由该光电检测模块来检测样品管是否进入目标通道以及是否到位，可调式光电检测模块可以采用红外检测，也可以采用其他可见光或者不可见光进行代替。当检测到位后，样品管到达指示传感器l(需出厂调试并调节支架k，以适应不同类型的样品管)检测到样品管的到达，并报告微处理器一个电平信号。
120.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品旋转挑选机构，还包括：
121.负压吸嘴支架r，通过轴承配合安装在位于所述转盘c上方的主转动轴j上，且所述可调式光电检测模块设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上且位于所述转盘c内；
122.主悬挂板g，通过轴承配合安装在位于所述负压吸嘴支架r上方的主转动轴j上，且所述失电制动器a固定安装在所述主悬挂板g的下侧面上；
123.传感器f，包括第一定位片和第一传感器本体，所述第一传感器本体设于所述主悬挂板g的下侧面上，所述第一定位片设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上，通过所述第一定位片和第一传感器本体的配合，用于检测所述样品管舱d是否达到第一预设位置。
124.失电制动器安装在一个主悬挂板g上，该主悬挂板g通过轴承安装在主转动轴j上，失电自动机a通电，则放开主转动轴j，使得主悬挂板g旋转。与该主悬挂板g相平行且位于失电自动机a的下方，通过轴承安装有一个配合在主转动轴j上的负压吸嘴支架r，该负压吸嘴支架r，通过轴承套装在主转动轴j上且外侧通过机架支撑安装，其不会转动，是用于支撑安装负压吸嘴组件以及可调试光电检测模块。负压吸嘴支架r，位于转盘c的上方，因此可调试光电检测模块固定安装在支架r的下侧面上。让光电检测模块的检测探头位于转盘c内，且对准样品管舱d。在旋转过程当中，可以对目标通道所在的样品管舱d0中的样品管进行位置检测。
125.还设置有一个传感器f用于目标通道的位置检测，该传感器f采用腰型光电传感器，腰型光电传感器主要由两部分组成，一部分是定位片(固定设置在负压吸嘴支架r上侧面上)，另一部分是传感器感应本体(固定设置在主悬挂板g下侧面且与定位片上下对应)，两者之间保持相对运动，当定位片经过传感器本体时，由此记录下该处位置，也可以用于初始化定位，样品管舱d与传感器感应本体保持一致之时，进行初始位置定位。因为目标通道需要与负压吸嘴进行对接，当检测到目标通道与负压吸嘴对接时，可以记下当前的位置信息。
126.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述负压吸头组件，包括：
127.密封吸嘴p，设于所述负压吸嘴支架r上，且与所述主转动轴j平行；
128.负压吸嘴m，密封连接在所述密封吸嘴p的上端且连接气源系统，用于产生负压；
129.当所述样品管舱d到达第一预设位置之时，所述样品管舱d的顶部与所述密封吸嘴p的下端密封对接，通过负压将样品管从所述样品对接组件的所述发射通道吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中。
130.如图2所示，样品管舱d上方为负压组件，负压吸嘴支架r上安装有一个密封吸嘴，用于将负压吸嘴m与目标通道所在的样品管舱d0进行密封对接，使得负压吸嘴、密封吸嘴、目标通道所在的样品管舱d以及下面的活动对接器(发射通道)连通，负压吸管m连接气源系统的气管出气口，在到达预设位置之时之后启动负压吸转m进行吸气，产生负压。
131.如图3和4所示，作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述可调式光电检测模块，包括：
132.调节旋钮21，设于所述负压吸嘴支架r上；
133.调节支架k，通过滑块23配合安装于所述负压吸嘴支架r上；
134.螺杆22，配合于所述调节支架k上，且与所述调节旋钮进行关联；
135.样品管到达指示传感器l，设于所述调节支架k上，且与所述控制电路板电连接；
136.通过所述调节旋钮，带动所述螺杆驱动所述调节支架k进行升降，实现所述样品管到达指示传感器l的位置调节，以适应样品管的高度。
137.可调式光电检测模块主要包含一个样品管到达指示传感器l以及对应的升降调节机构，主要包含有一个调节旋钮，该调节旋钮通过固定安装在负压吸水支架r上的一个支架进行配合安装，末端设有调节器(能够将调节旋钮的水平运动转换为螺杆的垂直运动，具体可以结合机械螺杆的传动方式选择)。该负压吸嘴支架r上设置有滑块，通过该滑块配合设置有一个调节支架k，调节支架k可以沿滑块上下滑动。该调节支架k上有螺纹，并配合有一个螺杆，该螺杆与调节旋钮进行关联对接，下端配合在调节支架k上、上端设于调节器内。
138.调节旋钮可以改用自动或者手动，优选手动调节方式，通过将调节旋钮的水平运动方向改为螺杆的升降方向。通过调节，可以适应不同高度要求的样品管位置检测需求。
139.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述托盘机构，包括：
140.失电制动器b；
141.托盘s，通过所述失电制动器b配合安装于所述主转动轴j上；
142.传感器e，包括第二定位片和第二传感器本体，所述第二传感器本体设于所述托盘s的上侧面上，所述第二定位片设于所述转盘c的下侧面上，通过所述第二定位片和第二传感器本体的配合，用于检测所述样品对接组件的发射通道是否达到第二预设位置；
143.弹性对接器q，设于所述托盘s上，用于对接安装所述样品对接组件，将所述样品对接组件的发射通道和所述样品管舱d的目标通道密封连接。
144.如图2所示，托盘s通过轴承配合安装在主转动轴j上，失电制动器b外侧面固定配合在托盘s内部，在失电制动器b通电下，放开主转动轴j，托盘s不转。当失电制动机b断电，则可以将主转动轴j抱住，并在失电制动机a通电的情况下，可以由主转动轴j带动托盘s进行转动。托盘s上端面采用的传感器e，参见传感器f的设置，主要对托盘s上携带的样品对接组件的发射通道进行定位和位置检测。
145.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述样品对接组件，包括：
146.活动对接器o，与所述弹性对接器q密封连接；
147.活动对接气缸n，为伸缩气缸；
148.所述活动对接器o设于所述活动对接气缸n上，由所述活动对接气缸n带并与低温区域的管道相互连接，在负压吸附下，将保存在样品管低温存储系统的所述样品管通过所述发射通道吸入至所述目标通道。
149.如图5和6所示，样品对接组件主要是将低温保存箱的气管出口与目标通道的下端进行密封对接。密封对接之后，在负压作用下将低温保存箱中的样品管经过样品对接组件吸入至目标通道所在的样品管舱d中。样品对接组件主要由动对接气缸n以及活动对接器o组成，活动对接器位于一个可伸缩的密封气管当中，活动对接器位于伸缩气管内部，可以将伸缩位置进行密封，避免伸缩气管在伸缩时漏气。活动对接气缸n在工作时可以带动伸缩气管的下部进行上下伸缩。到达位置预定位置时，向下伸缩与低温保存箱的气管出口进行密封对接。气样品管儿挑选完毕，再进行回缩。
150.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，所述控制电路板，包括：
151.mcu，通过rj45网线与pc控制端进行通信；
152.若干与所述mcu电连接的插座，为位置及状态检测组件负压吸头组件以及样品对接组件提供插接口；
153.can接口，驱动机构的电机通过can接口所述mcu电连接；
154.24vdc，通过导电滑环为驱动机构供电。
155.如图7所示，为系统的控制电路板，其中传感器依次插入电路板上部相应插座内，负压吸嘴m和活动对接气缸n的电磁阀控制的接线依次插入电路板下部的相应插座内。电路板通过网络rj45连接pc控制端。传动电机通过can总线与电路板相互连接。
156.本方案提供的生物样品低温旋转挑选系统总体工作过程如下：
157.1、电路板内的微处理器芯片mcu，内嵌入系统控制软件。
158.2、控制软件控制继电器单元工作，使失电制动器a和b处于不同的状态。如a供电状态，同时b处于失电状态，此时命名为主轴状态；如a处于失电状态，同时b处于供电状态，此时命名为转盘状态；如a与b同时处于供电状态，此时命名为调试状态；如a与b同时处于失电状态，此时命名为空状态(非工作状态)。
159.3、转盘状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动旋转齿轮t转动，致使转盘c旋转；主轴状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动旋转齿轮t转动，致使部件c、r、s(j由顶部安装的另一电机带动)同时旋转。在初始化系统的过程中，依次让系统处于主轴状态和转盘状态下，旋转相应部件，让传感器e和f分别触发，致使微处理器获知相应部件(样品管到达指示位置、样品管舱与吸头模块之间的相对位置、负压吸嘴m归零位置)的工作状态(位置信息)并存储在软件中的寄存器单元。
160.4、转盘状态下，控制软件通过can总线控制电机旋转并带动部件t转动，致使转盘c旋转到样品管舱d0通道并停止下来。
161.5、活动对接气缸n带动活动对接器o与低温区域的管道相互连接(样品管低温存储系统)。
162.6、样品对接组件。微处理器软件开启负压吸嘴m(由气源系统负责)产生吸力。在吸力作用下，样品管将经由活动对接器o、弹性对接器q到达样品管舱d0通道中。
163.7、样品管到达指示传感器l(需出厂调试并调节支架k，以适应不同类型的样品管)检测到样品管的到达，并报告微处理器一个电平信号；
164.8、微处理器在获知样品管到达的电平信号后，将在转盘状态下，继续转动电机让转盘旋转到d1通道(样品管舱d1所对应的目标通道)，以接纳下一个样品管的到来。
165.9、如此往复，可以让整个转盘全部32个样品管舱存入样品管。
166.当用户需要从生物样品低温旋转挑选系统将样品管放入低温区域时，只要微处理器控制电机反方向旋转即可让样品管一个个以重力的原因落入低温区域。
167.对于部分矩阵式(或方形、圆形等)低温存储设备来说，部分区域将不可避免的位于中心点一定夹角的区域。该生物样品低温旋转挑选系统，也能很好的适配。只要在转动转盘之前，将系统设置为主轴状态下，旋转电机即可让部件c、r、s同时旋转，从而让部件o处于相应夹角下的位置。同理完成上述工作过程即可取出或存入相应位置的样品管。
168.本实施例产生负压的气源系统，与负压吸嘴m密封对接，气源系统采用低温气体，本实施例不对气源系统进行限定和赘述。
169.本实施例的样品管低温存储系统，其输出端与发射通道之间的对应调节，由初始状态时，进行调试完成，将样品管低温存储系统的输出气管与发射通道对应即可。
170.实施例2
171.本技术第二方面提供一种生物样品自动化存储和传输设备，包括：
172.第一方面所述的生物样品低温旋转挑选系统；
173.通过所述生物样品低温旋转挑选系统的样品路由，在生物实验室终端和样品管低温存储系统之间实现样品管的自动化传输和存储。
174.生物样品低温旋转挑选系统作为样品管路由器，可以在生物实验室终端和样品管低温存储系统之间进行样品路由，将样品管路由至生物实验室终端和样品管低温存储系统之间。
175.本实施例的样品管，可以在里面存放生物样品，也可以是空管，具体根据实验室终端机的需求进行配置。由计算机pc控制端向mcu下发对应的工作指令即可。
176.本实施例的低温存储单元的一些功能结构等，样品管低温存储系统可以参见公开专利公开号为cn114403134a的一种气动式低温存储器，生物实验室终端可以参考专利号为cn114348664a公开的一种实验室终端机。
177.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，包括：控制电路板，内嵌系统控制软件，且与pc控制端通信连接；驱动机构，在所述控制电路板的控制下，提供多模式的驱动工作状态；样品旋转挑选机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至目标通道，并在负压吸头组件的作用下，对吸入至所述目标通道中的样品管进行存储；负压吸头组件，设于所述样品旋转挑选机构上，用于产生负压，将所述样品管经过样品对接组件吸入所述目标通道中；托盘机构，配装于所述驱动机构的主转动轴j上，用于根据控制指令旋转至与所述目标通道相对应的发射通道；样品对接组件，配装于所述托盘机构上，用于在负压吸附下，将保存在样品管低温存储系统的所述样品管通过所述发射通道发送至所述目标通道；位置及状态检测组件，用于检测样品旋转挑选机构、负压吸头组件、托盘机构和样品对接组件的工作状态及位置信息，并发送至寄存器单元进行存储。2.如权利要求1所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述驱动机构，包括：电机；旋转齿轮t，安装于所述样品旋转挑选机构的转盘c上，且与所述电机的输出端相捏合；主转动轴j，通过轴承安装于所述转盘c上，作为所述转盘c的中心轴，并通过另一电机驱动；失电制动器a，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述样品旋转挑选机构相对应的所述主转动轴j；失电制动器b，配合安装于所述主转动轴j上，用于制动与所述托盘机构相对应的所述主转动轴j；角位置传感器i，设于所述主转动轴j顶部，用于检测所述主转动轴j的角位置信息；若干组导电滑环h，配合安装于所述主转动轴j上，用于为电机、角位置传感器i、失电制动器a和失电制动器b提供电源；所述导电滑环h、角位置传感器i和电机，分别与所述控制电路板电连接。3.如权利要求2所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述驱动机构包括如下驱动工作状态：所述失电制动器a供电状态，同时所述失电制动器b处于失电状态，此时为主轴状态；所述失电制动器a处于失电状态，同时所述失电制动器b处于供电状态，此时为转盘状态；所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于供电状态，此时为调试状态；所述失电制动器a与所述失电制动器b同时处于失电状态，此时为非工作状态；所述失电制动器a和所述失电制动器b的供电状态和失电状态，分别由所述控制电路板控制的继电器单元进行控制。4.如权利要求2所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述样品旋转挑选机构，包括：转盘c，通过轴承安装于所述驱动机构的主转动轴j上，所述旋转齿轮t配合安装于所述
转盘c的外侧面上；若干样品管舱d，中心对称设于所述转盘c上，用于在所述转盘c的驱动下旋转至目标通道，用于存储吸入至所述目标通道中的样品管；可调式光电检测模块，位于所述所述转盘c内，用于检测样品管是否吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中，是则向所述控制电路板发送对应的电平信号。5.如权利要求4所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述样品旋转挑选机构，还包括：负压吸嘴支架r，通过轴承配合安装在位于所述转盘c上方的主转动轴j上，且所述可调式光电检测模块设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上且位于所述转盘c内；主悬挂板g，通过轴承配合安装在位于所述负压吸嘴支架r上方的主转动轴j上，且所述失电制动器a固定安装在所述主悬挂板g的下侧面上；传感器f，包括第一定位片和第一传感器本体，所述第一传感器本体设于所述主悬挂板g的下侧面上，所述第一定位片设于所述负压吸嘴支架r的下侧面上，通过所述第一定位片和第一传感器本体的配合，用于检测所述样品管舱d是否达到第一预设位置。6.如权利要求5所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述负压吸头组件，包括：密封吸嘴p，设于所述负压吸嘴支架r上，且与所述主转动轴j平行；负压吸嘴m，密封连接在所述密封吸嘴p的上端且连接气源系统，用于产生负压；当所述样品管舱d到达第一预设位置之时，所述样品管舱d的顶部与所述密封吸嘴p的下端密封对接，通过负压将样品管从所述样品对接组件的所述发射通道吸入至目标通道所处的所述样品管舱d中。7.如权利要求5所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述可调式光电检测模块，包括：调节旋钮，设于所述负压吸嘴支架r上；调节支架k，通过滑块配合安装于所述负压吸嘴支架r上；螺杆，配合于所述调节支架k上，且与所述调节旋钮进行关联；样品管到达指示传感器l，设于所述调节支架k上，且与所述控制电路板电连接；通过所述调节旋钮，带动所述螺杆驱动所述调节支架k进行升降，实现所述样品管到达指示传感器l的位置调节，以适应样品管的高度。8.如权利要求2所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述托盘机构，包括：失电制动器b；托盘s，通过所述失电制动器b配合安装于所述主转动轴j上；传感器e，包括第二定位片和第二传感器本体，所述第二传感器本体设于所述托盘s的上侧面上，所述第二定位片设于所述转盘c的下侧面上，通过所述第二定位片和第二传感器本体的配合，用于检测所述样品对接组件的发射通道是否达到第二预设位置；弹性对接器q，设于所述托盘s上，用于对接安装所述样品对接组件，将所述样品对接组件的发射通道和所述样品管舱d的目标通道密封连接。9.如权利要求8所述的一种生物样品低温旋转挑选系统，其特征在于，所述样品对接组
件，包括：活动对接器o，与所述弹性对接器q密封连接；活动对接气缸n；所述活动对接器o设于所述活动对接气缸n上，由所述活动对接气缸n带并与低温区域的管道相互连接，在负压吸附下，将保存在样品管低温存储系统的所述样品管通过所述发射通道吸入至所述目标通道。10.一种生物样品自动化存储和传输设备，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的生物样品低温旋转挑选系统；通过所述生物样品低温旋转挑选系统的样品路由，在生物实验室终端和样品管低温存储系统之间实现样品管的自动化传输和存储。

技术总结
本申请公开了一种生物样品低温旋转挑选系统，能够选通进行样品管路由，样品管的挑选过程处于低温挑选环境，整个过程由计算机和控制软件进行智能控制。通过控制失电制动器的动作方式不同，由不同的传感器判定是否需要转动或转动的起始位置，让样品管实现取出或者放入的工作过程。解决了人工操作带来的效率低下、差错率高；避免了操作人员的生物暴露危害；以及低温环境对工作人员伤害等等问题。运用有该旋转挑选系统的生物样品自动化存储和传输设备，能够快速、准确的将需要用于实验操作的生物样品管从箱体中找出来，并快速的单独转运到指定工作区域，以让实验室操作人员开展各类实验工作。同时，避免了其他生物样品的热循环风险。险。险。


技术研发人员：汪琳
受保护的技术使用者：骅川（上海）科技有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/9