專利名稱：凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及玻璃化冷凍技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃化冷凍方法中的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們對生物組織研究的深入，組織的存儲(chǔ)環(huán)境及方式也越來越重要。玻璃化冷凍技術(shù)是一種快速凍存細(xì)胞的方法，該方法中細(xì)胞存放在麥管的端部，數(shù)個(gè)麥管存放在一個(gè)凍存管中，凍存管排放在支架上，然后再將支架全部浸沒在液氮中存儲(chǔ)。為了區(qū)分不同的存儲(chǔ)對象，研究人員在麥管上涂上不同的顏色，并在凍存管上做些簡易標(biāo)記。當(dāng)要取出某個(gè)細(xì)胞時(shí)，研究人員根據(jù)記錄的細(xì)胞存儲(chǔ)信息，去找出液氮中對應(yīng)的凍存管及麥管。由于液氮的溫度在_196°C左右，所以在液氮的表面會(huì)形成濃濃的水霧，遮擋了人的視線，無法看清和判斷凍存管上的標(biāo)記及麥管的顏色，使得研究人員取出的細(xì)胞常常出錯(cuò)，只得放回重取，再重新校對是否正確。當(dāng)存儲(chǔ)量比較大時(shí)，這種人工存取細(xì)胞的操作出錯(cuò)率非常高。每次取細(xì)胞之前，要先檢索出存儲(chǔ)細(xì)胞的凍存管標(biāo)記和麥管顏色記錄，再去液氮中尋找，操作麻煩，且人工所做標(biāo)記或顏色時(shí)間久了易脫落，變得模糊，增加了出錯(cuò)率。而且，在存儲(chǔ)細(xì)胞時(shí)，要將支架搬出，待凍存管放上去之后，再重新浸入液氮中，效率較低。因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的玻璃化冷凍方法中的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，以克服上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，該凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置可以大大提高細(xì)胞存取的效率，并且在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行情況下，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:—種凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其包括凍存管組件，所述凍存管組件包括凍存管、凍存管存儲(chǔ)架、設(shè)于凍存管內(nèi)的細(xì)胞以及用以存儲(chǔ)細(xì)胞的麥管，所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置還包括存取組件及識(shí)別組件，所述存取組件包括三自由度操作手、設(shè)于三自由度操作手末端的電磁鐵、底座、設(shè)于底座上的一對齒輪副、直接控制齒輪副運(yùn)動(dòng)而間接帶動(dòng)三自由度操作手旋轉(zhuǎn)的電機(jī)、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液壓缸、用以控制三自由度操作手在回轉(zhuǎn)半徑R方向伸縮的R方向液壓缸，所述凍存管組件還包括設(shè)于凍存管內(nèi)的電子標(biāo)簽，所述識(shí)別組件包括讀取電子標(biāo)簽內(nèi)信息的電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備。優(yōu)選的，在上述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中，所述電磁鐵的末端設(shè)有用以緩沖吸取或放置凍存管的瞬間產(chǎn)生的振動(dòng)力的彈簧緩沖結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，在上述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中，所述凍存管存儲(chǔ)架包括至少兩層，每層固定放置一個(gè)液氮槽，所述液氮槽上設(shè)有若干個(gè)帶有凹槽的用以固定凍存管的支架。優(yōu)選的，在上述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中，所述電子標(biāo)簽貼于麥管上。[0011]優(yōu)選的，在上述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中，所述凍存管包括收容麥管的收容部以及與收容部相連便于存取凍存管的延伸部，所述延伸部上設(shè)有便于電磁鐵吸附的永磁體。從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置通過計(jì)算機(jī)指令，控制三自由度操作手末端的電磁鐵存取凍存管，并在麥管外壁上貼上存有細(xì)胞相關(guān)信息的電子標(biāo)簽，可通過芯片讀寫設(shè)備來確認(rèn)取出的細(xì)胞或修改芯片中的細(xì)胞信息，可以大大提高細(xì)胞存取的效率，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本實(shí)用新型的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置的簡易示意圖；圖2是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中凍存管存儲(chǔ)架及液氮槽的簡易示意圖；圖3是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中凍存管組件的簡易示意圖；圖4是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中存取組件的運(yùn)動(dòng)簡圖；圖5是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置中存儲(chǔ)凍存管時(shí)坐標(biāo)變換的示意圖；圖6是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置放置凍存管的示意圖；圖7是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置取出凍存管時(shí)坐標(biāo)變換的示意圖；圖8是本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置吸取凍存管的示意圖。其中:11、凍存管存儲(chǔ)架；12、凍存管；121、收容部；122、延伸部；123、永磁體；13、麥管；14、電子標(biāo)簽；15、液氮槽；21、三自由度操作手；22、電磁鐵；23、底座；24、齒輪副；25、電機(jī)；26、Z方向液壓缸；27、R方向液壓缸。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，該凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置通過計(jì)算機(jī)指令，控制三自由度操作手末端的電磁鐵存取凍存管，并在麥管外壁上貼上存有細(xì)胞相關(guān)信息的電子標(biāo)簽，可通過芯片讀寫設(shè)備來確認(rèn)取出的細(xì)胞或修改芯片中的細(xì)胞信息，該自動(dòng)化系統(tǒng)可以大大提高細(xì)胞存取的效率，并且在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行情況下，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。該凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置包括凍存管組件，所述凍存管組件包括凍存管、凍存管存儲(chǔ)架、設(shè)于凍存管內(nèi)的細(xì)胞以及用以存儲(chǔ)細(xì)胞的麥管，所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置還包括存取組件及識(shí)別組件，所述存取組件包括三自由度操作手、設(shè)于三自由度操作手末端的電磁鐵、底座、設(shè)于底座上的一對齒輪副、直接控制齒輪副運(yùn)動(dòng)而間接帶動(dòng)三自由度操作手旋轉(zhuǎn)的電機(jī)、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液壓缸、用以控制三自由度操作手在回轉(zhuǎn)半徑R方向伸縮的R方向液壓缸，所述凍存管組件還包括設(shè)于凍存管內(nèi)的電子標(biāo)簽，所述識(shí)別組件包括讀取電子標(biāo)簽內(nèi)信息的電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備。進(jìn)一步的，所述電磁鐵的末端設(shè)有用以緩沖吸取或放置凍存管的瞬間產(chǎn)生的振動(dòng)力的彈簧緩沖結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述凍存管存儲(chǔ)架包括至少兩層，每層固定放置一個(gè)液氮槽，所述液氮槽上設(shè)有若干個(gè)帶有凹槽的用以固定凍存管的支架。進(jìn)一步的，所述電子標(biāo)簽貼于麥管上。進(jìn)一步的，所述凍存管包括收容麥管的收容部以及與收容部相連便于存取凍存管的延伸部，所述延伸部上設(shè)有便于電磁鐵吸附的永磁體。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型公開的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其包括凍存管組件、存取組件及識(shí)別組件。凍存管組件包括凍存管存儲(chǔ)架11、凍存管12、設(shè)于凍存管12內(nèi)的細(xì)胞、用以存儲(chǔ)細(xì)胞的麥管13、設(shè)于凍存管12內(nèi)且貼于麥管13上的電子標(biāo)簽14。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，電子標(biāo)簽14為RFID(Radio Frequency Identification,射頻識(shí)別)電子標(biāo)簽。存取組件包括三自由度操作手21、設(shè)于三自由度操作手21末端的電磁鐵22、底座23、設(shè)于底座23上的一對齒輪副24、直接控制齒輪副24運(yùn)動(dòng)而間接帶動(dòng)三自由度操作手21旋轉(zhuǎn)的電機(jī)25、用以控制三自由度操作手21在Z方向升降的Z方向液壓缸26、用以控制三自由度操作手21在回轉(zhuǎn)半徑R方向伸縮的R方向液壓缸27。識(shí)別組件包括讀取電子標(biāo)簽14內(nèi)信息的電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備。在細(xì)胞被存儲(chǔ)時(shí)，細(xì)胞的相關(guān)信息被寫入RFID電子標(biāo)簽14內(nèi)。當(dāng)取出凍存管12之后，可以通過電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備31來讀取麥管13上的RFID電子標(biāo)簽14內(nèi)的信息，進(jìn)一步確認(rèn)與所要的細(xì)胞是否相符。本系統(tǒng)中凍存管12的自動(dòng)化存取過程主要靠三自由度操作手21完成。本實(shí)用新型的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置可以大大提高細(xì)胞存取的效率，并且在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行情況下，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。如圖2所示，在設(shè)計(jì)凍存管存儲(chǔ)方式時(shí)，考慮到以往液氮罐存儲(chǔ)雜亂無章，且儲(chǔ)存量較少，所以，本實(shí)用新型將凍存管存儲(chǔ)架11設(shè)置為至少兩層，每層固定放置一個(gè)液氮槽15，液氮槽15上設(shè)有若干個(gè)帶有凹槽的用以固定凍存管12的支架。這種設(shè)計(jì)可以減少占地面積，增加存儲(chǔ)量，且操作方便。如圖1及圖4所示，本實(shí)用新型三自由度操作手21共有三個(gè)自由度:繞Z軸的旋轉(zhuǎn)、沿Z軸的升降和沿回轉(zhuǎn)半徑的伸縮。根據(jù)三自由度操作手21自由度的特征，本實(shí)用新型可以建立一個(gè)以三自由度操作手21回轉(zhuǎn)中心為Z軸，底座23平面為XY平面的圓柱坐標(biāo)系，并以此坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，計(jì)算出初始狀態(tài)時(shí)電磁鐵22末端的坐標(biāo)信息,存入計(jì)算機(jī)中。由于三自由度操作手21與凍存管存儲(chǔ)架11安裝位置相對固定，則凍存管存儲(chǔ)架11各層液氮槽15及其中凹槽的位置信息都可以用圓柱坐標(biāo)來表示，將這些坐標(biāo)信息存入計(jì)算機(jī)中。電磁鐵22包括鐵芯、線圈以及彈簧。如圖3所示，凍存管12包括用以收容麥管13的收容部121以及與收容部121相連便于存取凍存管12的延伸部122，延伸部122上設(shè)有便于電磁鐵吸附的永磁體123。本實(shí)用新型通過電機(jī)25帶動(dòng)底座23上的一對齒輪副24運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)三自由度操作手21旋轉(zhuǎn)，再分別通過Z方向液壓缸26及R方向液壓缸27來控制三自由度操作手21在Z方向升降和在回轉(zhuǎn)半徑R方向伸縮，使得三自由度操作手21末端的電磁鐵22到達(dá)凍存管存儲(chǔ)架11上指定坐標(biāo)位置的凍存管12處,通過電磁鐵22吸取裝有永磁體的凍存管12。電磁鐵22的作用是具體執(zhí)行存取的動(dòng)作，電磁鐵22吸取凍存管過程中，若使電磁鐵22端面下降至與凍存管12中嵌入的永磁體123相距微小距離時(shí)，通電吸取凍存管12，瞬間會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，可能使麥管13上的細(xì)胞脫落；若電磁鐵22直接下降至與永磁體123硬性接觸，則可能使電磁鐵22或液氮槽15產(chǎn)生損壞。并且，考慮到電磁鐵22通斷電時(shí)，即吸取或放置凍存管12的瞬間會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，可能引起細(xì)胞從麥管13中脫落。因此，本實(shí)用新型在電磁鐵22尾部設(shè)計(jì)了一個(gè)彈簧緩沖機(jī)構(gòu)，彈簧可以緩沖兩者接觸時(shí)產(chǎn)生的力，不會(huì)有硬性接觸，然后電磁鐵22通電吸取凍存管12，也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，操作過程平穩(wěn)。如圖5、圖6及圖8所示，本實(shí)用新型凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置的工作原理是:細(xì)胞經(jīng)處理后，存入麥管13中，同時(shí)將細(xì)胞的相關(guān)信息寫入RFID電子標(biāo)簽14，并把RFID電子標(biāo)簽14貼在對應(yīng)麥管13上，然后將數(shù)個(gè)麥管13放入凍存管12中。這些工作完成之后，開啟電磁鐵22，在鐵芯端部產(chǎn)生磁場，將頂部裝有永磁體123的凍存管12吸持住。通過計(jì)算機(jī)界面查看并選擇一個(gè)未被占用的液氮槽15，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出三自由度操作手21當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的坐標(biāo)關(guān)系，然后發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)三自由度操作手21轉(zhuǎn)過角度Θ 1，上升或下降距離Z1，伸長或縮短R1，到達(dá)指定坐標(biāo)的液氮槽15上方，下降一個(gè)凍存管12的距離，電磁鐵22去電，放下凍存管12，再退回原位，然后將凍存管12中數(shù)個(gè)RFID電子標(biāo)簽14信息及其中的細(xì)胞信息與對應(yīng)的存儲(chǔ)坐標(biāo)一起記入計(jì)算機(jī)中，以便取出細(xì)胞時(shí)快速查找。如圖7所示，當(dāng)要取出某一個(gè)細(xì)胞樣品時(shí)，在計(jì)算機(jī)中輸入細(xì)胞編號(hào)或細(xì)胞相關(guān)信息，可以檢索出對應(yīng)的存儲(chǔ)該細(xì)胞的凍存管12及其所處的位置坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出三自由度操作手21當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的坐標(biāo)關(guān)系，然后發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)三自由度操作手21轉(zhuǎn)過角度Θ 2，上升或下降距離Z2，伸長或縮短R2，到達(dá)指定坐標(biāo)的液氮槽15上方，下降至電磁鐵22端面接觸到凍存管12上的永磁體123，電磁鐵22通電，吸取凍存管12，退回原位。當(dāng)需要識(shí)別凍存管12內(nèi)的細(xì)胞信息時(shí)，將電磁鐵22上的凍存管12取下，取出里面的麥管13 JfRFID電子標(biāo)簽14接觸電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備，讀出里面細(xì)胞信息，即可確認(rèn)是否正確。本實(shí)用新型實(shí)施例的凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置通過計(jì)算機(jī)指令，控制三自由度操作手末端的電磁鐵存取凍存管，并在麥管外壁上貼上存有細(xì)胞相關(guān)信息的電子標(biāo)簽，可通過芯片讀寫設(shè)備來確認(rèn)取出的細(xì)胞或修改芯片中的細(xì)胞信息，可以大大提高細(xì)胞存取的效率，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。[0041]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其包括凍存管組件，所述凍存管組件包括凍存管、凍存管存儲(chǔ)架、設(shè)于凍存管內(nèi)的細(xì)胞以及用以存儲(chǔ)細(xì)胞的麥管，其特征在于:所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置還包括存取組件及識(shí)別組件，所述存取組件包括三自由度操作手、設(shè)于三自由度操作手末端的電磁鐵、底座、設(shè)于底座上的一對齒輪副、直接控制齒輪副運(yùn)動(dòng)而間接帶動(dòng)三自由度操作手旋轉(zhuǎn)的電機(jī)、用以控制三自由度操作手在Z方向升降的Z方向液壓缸、用以控制三自由度操作手在回轉(zhuǎn)半徑R方向伸縮的R方向液壓缸，所述凍存管組件還包括設(shè)于凍存管內(nèi)的電子標(biāo)簽，所述識(shí)別組件包括讀取電子標(biāo)簽內(nèi)信息的電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其特征在于:所述電磁鐵的末端設(shè)有用以緩沖吸取或放置凍存管的瞬間產(chǎn)生的振動(dòng)力的彈簧緩沖結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其特征在于:所述凍存管存儲(chǔ)架包括至少兩層，每層固定放置一個(gè)液氮槽，所述液氮槽上設(shè)有若干個(gè)帶有凹槽的用以固定凍存管的支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其特征在于:所述電子標(biāo)簽貼于麥管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其特征在于:所述凍存管包括收容麥管的收容部以及與收容部相連便于存取凍存管的延伸部，所述延伸部上設(shè)有便于電磁鐵吸附的永磁體。
專利摘要一種凍存管自動(dòng)存取及識(shí)別裝置，其包括凍存管組件、存取組件及識(shí)別組件，凍存管組件包括凍存管、凍存管存儲(chǔ)架、麥管以及電子標(biāo)簽，存取組件包括三自由度操作手、電磁鐵、底座、一對齒輪副、電機(jī)、Z方向液壓缸以及R方向液壓缸，識(shí)別組件包括讀取電子標(biāo)簽內(nèi)信息的電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備。本實(shí)用新型通過計(jì)算機(jī)指令，控制三自由度操作手末端的電磁鐵存取凍存管，并在麥管外壁上貼上存有細(xì)胞相關(guān)信息的電子標(biāo)簽，可通過芯片讀寫設(shè)備來確認(rèn)取出的細(xì)胞或修改芯片中的細(xì)胞信息，該自動(dòng)化系統(tǒng)可以大大提高細(xì)胞存取的效率，并且在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行情況下，極大降低了細(xì)胞存取的出錯(cuò)率。
文檔編號(hào)B01L3/00GK202921332SQ201220629789
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者汝長海, 朱玉龍, 王勇 申請人:蘇州大學(xué)