CN117487661A - 一种自动化培养箱 - Google Patents

Abstract

一种自动化培养箱，包括：箱体，内设有容纳腔；转盘组件，包括以竖向为旋转轴转动连接于容纳腔内的中转盘和用于带动中转盘旋转的转盘驱动件；搁架，搁置于定位部上，搁架设有若干支撑部；存取组件，包括沿竖向设置于箱体内的线性驱动件、由线性驱动件带动以在容纳腔内升降的承接台、以竖向为轴线转动连接于承接台上的回转台、设置于箱体内并用于带动回转台旋转的回转驱动件、沿横向滑动连接于回转台上的存取台和设置于箱体内并用于带动存取台沿横向移动的存取驱动件。上述方案通过存取组件实现了对搁架上的培养皿的高效存取；而当需要对培养皿进行批量化存取时，则可以直接将存放有相应培养皿的搁架整个从中转盘上取出或存入，实现批量存取。

Description

一种自动化培养箱

技术领域

本发明涉及生物培养设备的技术领域，具体涉及一种自动化培养箱。

背景技术

随着技术水平的提升，细胞培养正由传统的人工培养转向机器自动化培养。自动细胞培养箱除具备基本的细胞培养功能外，还具有智能控制、实时监控、提质增效等优势，因此近年来获得了越来越广泛的应用。

现有自动化培养箱一般会在箱体内部设置供培养皿放置的存放架，并在箱体外部设置配套的机械手，通过机械手实现对存放架上的培养皿的自动化存取。然而，正常情况下机械手每次只能夹持、存取单个培养皿，当需要对多个培养皿进行批量存取时，机械手就需要频繁运行，存取效率较低；尤其是针对存取较繁忙的培育实验室或筛选实验室来说，仅依靠机械手进行存取将会制约培育效率，导致无法满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中通过机械手对培养箱内的培养皿进行存取时不够方便，存取效率较低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种自动化培养箱，包括：

箱体，内设有容纳腔；

转盘组件，包括以竖向为旋转轴转动连接于所述容纳腔内的中转盘和用于带动中转盘旋转的转盘驱动件；

搁架，搁置于所述定位部上，所述搁架设有若干用于存放培养皿的支撑部；

存取组件，包括沿竖向设置于箱体内的线性驱动件、由线性驱动件带动以在容纳腔内升降的承接台、以竖向为轴线转动连接于所述承接台上的回转台、设置于箱体内并用于带动所述回转台旋转的回转驱动件、沿横向滑动连接于回转台上的存取台和设置于箱体内并用于带动所述存取台沿横向移动的存取驱动件。

与现有技术相比，上述方案通过在容纳腔内设置中转盘，且中转盘由转盘驱动件带动以实现自动化旋转，同时中转盘可供搁架进行存放，而培养皿能够存放于搁架的支撑部上。当需要对培养皿进行逐个存取时，转盘驱动件带动中转盘旋转使得中转盘上相应的搁架朝向存取组件，而存取组件的线性驱动件先带动承接台移动至相应高度，再由回转驱动件带动回转台旋转，使得存取台的滑动方向正对相应的搁架，最终由存取驱动件带动存取台横向移动以实现对搁架上的培养皿的存取；而当需要对培养皿进行批量化存取时，则可以直接将存放有相应培养皿的搁架整个从中转盘上取出或存入，实现高效存取的功能。

作为优选的，所述箱体包括外舱室和嵌套于外舱室内部的内舱室，所述外舱室和内舱室之间填充有保温层，所述容纳腔位于内舱室的内部，所述转盘驱动件为转盘电机，所述转盘电机安装于外舱室和内舱室之间且转盘电机的输出端作用于所述中转盘。保温层的设置能够使得内舱室内部的容纳腔内的温度更为稳定，且由于转盘电机处于容纳腔的外部，能够避免容纳腔内的温度变化或湿度变化影响转盘电机的正常运行。

作为优选的，所述线性驱动件包括沿竖向设置的丝杠和固定于外舱室及内舱室之间的升降电机，所述丝杠的一端转动连接于内舱室且另一端连接至所述升降电机的输出端，所述承接台设有配合连接至所述丝杠的螺台。采用该结构后，一方面升降电机处于容纳腔的外部，避免容纳腔内的温度变化或湿度变化影响升降电机的正常运行，另一方面升降电机通过驱动丝杠旋转实现对承接台的高度的精确调节。

作为优选的，所述回转驱动件包括转动连接于所述内舱室的回转架、沿竖向设置并连接于回转架的回转推杆和安装于外舱室及内舱室之间的回转电机，所述回转电机的输出端作用于所述回转架；所述存取驱动件包括沿竖向设置的存取支杆、可沿存取支杆滑动的存取推杆和安装于回转架上的存取电机，所述存取电机位于外舱室和内舱室之间，所述存取支杆连接于存取电机的输出端且存取支杆与所述回转架的旋转轴线同轴线，所述存取推杆相对于存取支杆周向固定；所述回转台相对所述承接台的旋转轴线与所述存取支杆同轴线，且回转台设有沿竖向的供所述回转推杆转动连接的回转孔，当所述回转电机带动回转架旋转时，所述回转推杆推动所述回转台绕存取支杆的轴线旋转；所述回转台设有沿横向设置的供所述存取台滑动连接的导轨，所述存取台上设有限位滑槽，所述存取推杆设有滑动配合至所述限位滑槽的抵推端，当存取电机带动存取支杆以竖向为轴线旋转时，所述存取推杆通过抵推端与限位滑槽的配合而推动存取台沿导轨滑动。采用该结构后，一方面回转电机通过带动回转架的旋转使得回转推杆推动回转台旋转，确保回转台上的导轨可以根据需要被调整至所需角度，再由存取电机通过带动存取支杆旋转使得存取推杆推动存取台沿横向移动实现对搁架上的培养皿的存取，运行稳定且高效；另一方面，回转电机和存取电机均处于容纳腔的外部，避免容纳腔内温度变化或湿度变化影响回转电机和存取电机的正常运行。

作为优选的，所述中转盘上设有多个沿周向分布的用于对搁架进行限位的定位部，所述搁架上的支撑部至少为两个且沿竖向分布，所述支撑部为沿横向设置的搁板，所述搁板设有沿竖向贯穿的供存取台竖向穿过的避让口，定位部的设置确保了搁架在中转盘上的搁置稳定性，同时支撑部为沿竖向分布于搁架上的，从而便于存取台进行存取。

作为优选的，所述箱体的侧壁设有均贯通至容纳腔的存取窗口和操作窗口，以及用于开关存取窗口的存取门板和用于开关操作窗口的操作门板，所述存取窗口可供培养皿穿过，所述操作窗口可供搁架穿过。

作为优选的，所述箱体的外壁设有托盘和扫码器，所述托盘位于存取窗口的下方位置，所述扫码器朝向所述托盘设置，从而通过扫码器实时检测托盘上的培养皿的信息，确认被取出的培养皿的信息。

作为优选的，所述容纳腔内设有温度传感器和用于控制容纳腔内温度的加热器，从而实现对容纳腔内的温度的精确调节，并在需要时通过加热器对容纳腔内加热实现高温灭菌。

作为优选的，所述容纳腔内设有二氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器，从而能够实时检测容纳腔内的二氧化碳浓度和氧气浓度。

作为优选的，所述容纳腔内设有加湿器，所述加湿器包括风道、风机和水盆，所述水盆固定于容纳腔的下部，所述风道的进气端连通至容纳腔的上部，所述风道的出气端连通至容纳腔的下部且朝向水盆设置，所述风机设置于风道内并用于引导气流从风道的进气端流向出气端，从而风道的出气端吹出的气流能够将水盆中的水汽带入容纳腔实现加湿，同时风道也使得容纳腔内的气体能够内循环流动，确保了容纳腔内各个位置的温度、不同气体的浓度的均匀性。

附图说明

图1为一种自动化培养箱的前侧的示意图；

图2为一种自动化培养箱的后侧的示意图；

图3为一种自动化培养箱的俯视示意图；

图4为沿图3中A-A剖面线的剖视示意图；

图5为一种自动化培养箱的主视示意图；

图6为沿图5中B-B剖面线的剖视示意图a；

图7为沿图5中B-B剖面线的剖视示意图b；

图8为沿图6中C-C剖面线的剖视示意图a；

图9为沿图6中C-C剖面线的剖视示意图b；

图10为图8中D区域的局部放大示意图；

图11为图9中E区域的局部放大示意图；

图12为一种自动化培养箱的前侧的搁架的示意图(隐去了搁架的顶部)。

附图标记说明，

1、箱体；101、外舱室；102、内舱室；11、容纳腔；12、存取窗口；13、操作窗口；14、存取门板；15、操作门板；16、托盘；17、扫码器；2、中转盘；21、定位部；22、转盘电机；3、搁架；31、搁板；32、避让口；4、承接台；41、螺台；5、升降电机；51、丝杠；6、回转台；61、导轨；62、回转孔；7、回转电机；71、回转架；72、回转推杆；8、存取台；81、限位滑槽；9、存取电机；91、存取支杆；92、存取推杆；921、抵推端；10、加湿器；1001、风道；1002、水盆。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。另外需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

请参阅图1-图12，本发明的实施例提供的一种自动化培养箱，包括：

箱体1，内设有容纳腔11；

转盘组件，包括以竖向为旋转轴转动连接于容纳腔11内的中转盘2和用于带动中转盘2旋转的转盘驱动件；

搁架3，搁置于定位部21上，搁架3设有若干用于存放培养皿的支撑部；

存取组件，包括沿竖向设置于箱体1内的线性驱动件、由线性驱动件带动以在容纳腔11内升降的承接台4、以竖向为轴线转动连接于承接台4上的回转台6、设置于箱体1内并用于带动回转台6旋转的回转驱动件、沿横向滑动连接于回转台6上的存取台8和设置于箱体1内并用于带动存取台8沿横向移动的存取驱动件。

上述方案通过在容纳腔11内设置中转盘2，且中转盘2由转盘驱动件带动以实现自动化旋转，同时中转盘2可供搁架3进行存放，而培养皿能够存放于搁架3的支撑部上。当需要对培养皿进行逐个存取时，转盘驱动件带动中转盘2旋转使得中转盘2上相应的搁架3朝向存取组件，而存取组件的线性驱动件先带动承接台4移动至相应高度，再由回转驱动件带动回转台6旋转，使得存取台8的滑动方向正对相应的搁架3，最终由存取驱动件带动存取台8横向移动以实现对搁架3上的培养皿的存取；而当需要对培养皿进行批量化存取时，则可以直接将存放有相应培养皿的搁架3整个从中转盘2上取出或存入，实现高效存取的功能。

在本实施例中，箱体1包括外舱室101和嵌套于外舱室101内部的内舱室102，外舱室101和内舱室102之间填充有保温层，容纳腔11位于内舱室102的内部。保温层由隔热材料制成，从而确保容纳腔11内的温度的稳定性。

转盘驱动件优选为转盘电机22，转盘电机22安装外舱室101和内舱室102之间且位于外舱室101的下部，转盘电机22的输出端向上设置并穿过内舱室102的下侧壁后与中转盘2的中心相连接。采用该结构后，转盘电机22能够自动控制中转盘2的旋转角度，且由于转盘电机22处于容纳腔11的外部，避免容纳腔11内温度变化或湿度变化影响驱动电机的正常运行。

在本实施例中，箱体1的侧壁设有均贯通至容纳腔11的存取窗口12和操作窗口13，以及用于开关存取窗口12的存取门板14和用于开关操作窗口13的操作门板15。其中操作窗口13位于箱体1的前侧壁，且操作窗口13的大小可供搁架3穿过；存取窗口12位于箱体1的后侧壁，存取窗口12的大小可供培养皿穿过。存取门板14沿横向滑动连接于存取窗口12，从而通过横向滑移实现对存取窗口12的开关；操作门板15的右侧边通过铰接轴转动连接于操作窗口13的右侧边，从而通过转动实现对操作窗口13的开关。

作为对上述实施例的改进，箱体1的外壁设有托盘16和扫码器17，托盘16位于存取窗口12的下方位置，扫码器17朝向托盘16设置，从而通过扫码器17实时检测托盘16上的培养皿的信息，确认被取出的培养皿的信息。

参阅图4、图6和图7线性驱动件包括沿竖向设置的丝杠51和固定于外舱室101及内舱室102之间的升降电机5，在本实施例中升降电机5位于外舱室101的上部，丝杠51的下端转动连接于内舱室102下侧壁，丝杠51的上端穿过内舱室102的上侧壁后与升降电机5的输出端相连接；承接台4设有配合连接至丝杠51的螺台41。采用该结构后，一方面升降电机5处于容纳腔11的外部，避免容纳腔11内温度变化或湿度变化影响升降电机5的正常运行，另一方面升降电机5通过驱动丝杠51旋转实现对承接台4的高度的精确调节。

参阅图6-图11，回转驱动件包括转动连接于内舱室102的回转架71、沿竖向设置并连接于回转架71的回转推杆72和安装于外舱室101及内舱室102之间的回转电机7，回转电机7的输出端作用于回转架71；存取驱动件包括沿竖向设置的存取支杆91、可沿存取支杆91滑动的存取推杆92和安装于回转架71上的存取电机9，存取电机9位于外舱室101和内舱室102之间，存取支杆91连接于存取电机9的输出端且存取支杆91与回转架71的旋转轴线同轴线，存取推杆92相对于存取支杆91周向固定；

具体来说，在本实施例中，回转电机7固定安装于外舱室101的上部，回转架71转动连接于内舱室102的上侧壁，且回转架71包括位于内舱室102的上方的上部和位于内舱室102的容纳腔11内的下部；回转电机7的输出端连接有主动带轮，回转架71的上部设有从动带轮，主动带轮与从动带轮之间通过同步带进行传动，从而当回转电机7的输出端旋转时，回转架71即发生旋转。当然，回转电机7对回转架71的带动方式也可以通过齿轮传动或链轮传动等，对此本设计不做限定。

存取电机9安装于回转架71上且存取电机9位于外舱室101和内舱室102之间，存取支杆91的下端转动连接于内舱室102的下侧壁且上端通过联轴器连接至存取电机9的输出端。存取推杆92呈沿横向设置，存取推杆92的一端设有沿竖向贯穿的滑孔结构，存取支杆91通过滑孔结构套接于存取支杆91外，且滑孔结构的孔壁与存取支杆91之间通过花键实现周向固定。

承接台4和回转台6的转动连接的位置设有沿竖向贯穿的用于供存取支架穿过的避让孔结构，并使得回转台6相对承接台4的旋转轴线与存取支杆91同轴线；回转台6设有沿竖向的供回转推杆72转动连接的回转孔62。当回转电机7带动回转架71旋转时，回转推杆72将被回转架71带动而推动回转台6绕存取支杆91的轴线旋转。

回转台6设有沿横向设置的供存取台8滑动连接的导轨61，存取台8上设有限位滑槽81，存取推杆92设有滑动配合至限位滑槽81的抵推端921，在本实施例中抵推端921为一根竖向设置的销杆，且销杆滑动插接至限位滑槽81；当存取电机9带动存取支杆91以竖向为轴线旋转时，存取推杆92通过抵推端921与限位滑槽81的配合而推动存取台8沿导轨61滑动。

回转驱动件和存取驱动件采用上述结构后，一方面回转电机7通过带动回转架71的旋转使得回转推杆72推动回转台6旋转，确保回转台6上的导轨61可以根据需要被调整至所需角度，例如可以使导轨61正对中转盘2上的搁架3，或者使导轨61正对存取窗口12；随后再由存取电机9通过带动存取支杆91旋转使得存取推杆92推动存取台8沿横向移动，使得存取台8对搁架3上的培养皿或存取窗口12处的培养皿进行存取，运行稳定且高效；另一方面，回转电机7和存取电机9均处于容纳腔11的外部，避免容纳腔11内温度变化或湿度变化影响回转电机7和存取电机9的正常运行。

作为对本实施例的改进，中转盘2上设有多个沿周向分布的定位部21，定位部21优选为凸出于中转盘2的上端面的销柱，定位部21与搁架3的底部的外壁进行抵接，从而实现搁架3相对中转盘2的限位。定位部21的设置确保了搁架3在中转盘2上的搁置稳定性。每个搁架3上的支撑部至少为两个且沿竖向分布，支撑部优选为沿横向设置的搁板31，搁板31设有沿竖向贯穿的供存取台8竖向穿过的避让口32，同时支撑部为沿竖向分布于搁架3上的，从而便于存取台8进行存取，且避让口32的设置确保了存取台8对搁板31上的培养皿进行存取时，存取台8不会与搁板31发生干涉。

作为对上述实施例的改进，容纳腔11内设有温度传感器和用于控制容纳腔11内温度的加热器，加热器优选为电热丝的形式，从而实现对容纳腔11内的温度的精确调节，并在需要时通过加热器对容纳腔11内加热实现高温灭菌。

作为对上述实施例的改进，容纳腔11内设有二氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器，二氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器均优选为耐高温的型号，从而能够实时检测容纳腔11内的二氧化碳浓度和氧气浓度。

作为对上述实施例的改进，容纳腔11内设有加湿器10，加湿器10包括风道1001、风机和水盆1002，水盆1002固定于容纳腔11的下部，风道1001的进气端连通至容纳腔11的上部，风道1001的出气端连通至容纳腔11的下部且朝向水盆1002设置，风机设置于风道1001内并用于引导气流从风道1001的进气端流向出气端，从而风道1001的出气端吹出的气流能够将水盆1002中的水汽带入容纳腔11实现加湿，同时风道1001也使得容纳腔11内的气体能够内循环流动，确保了容纳腔11内各个位置的温度、不同气体的浓度的均匀性。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。对本领域技术人员来说，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化培养箱，其特征在于，包括：

箱体(1)，内设有容纳腔(11)；

转盘组件，包括以竖向为旋转轴转动连接于所述容纳腔(11)内的中转盘(2)和用于带动中转盘(2)旋转的转盘驱动件；

搁架(3)，搁置于所述定位部(21)上，所述搁架(3)设有若干用于存放培养皿的支撑部；

存取组件，包括沿竖向设置于箱体(1)内的线性驱动件、由线性驱动件带动以在容纳腔(11)内升降的承接台(4)、以竖向为轴线转动连接于所述承接台(4)上的回转台(6)、设置于箱体(1)内并用于带动所述回转台(6)旋转的回转驱动件、沿横向滑动连接于回转台(6)上的存取台(8)和设置于箱体(1)内并用于带动所述存取台(8)沿横向移动的存取驱动件。

2.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述箱体(1)包括外舱室(101)和嵌套于外舱室(101)内部的内舱室(102)，所述外舱室(101)和内舱室(102)之间填充有保温层，所述容纳腔(11)位于内舱室(102)的内部。

3.根据权利要求2所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述线性驱动件包括沿竖向设置的丝杠(51)和固定于外舱室(101)及内舱室(102)之间的升降电机(5)，所述丝杠(51)的一端转动连接于内舱室(102)且另一端连接至所述升降电机(5)的输出端，所述承接台(4)设有配合连接至所述丝杠(51)的螺台(41)。

4.根据权利要求2或3所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述回转驱动件包括转动连接于所述内舱室(102)的回转架(71)、沿竖向设置并连接于回转架(71)的回转推杆(72)和安装于外舱室(101)及内舱室(102)之间的回转电机(7)，所述回转电机(7)的输出端作用于所述回转架(71)；所述存取驱动件包括沿竖向设置的存取支杆(91)、可沿存取支杆(91)滑动的存取推杆(92)和安装于回转架(71)上的存取电机(9)，所述存取电机(9)位于外舱室(101)和内舱室(102)之间，所述存取支杆(91)连接于存取电机(9)的输出端且存取支杆(91)与所述回转架(71)的旋转轴线同轴线，所述存取推杆(92)相对于存取支杆(91)周向固定；所述回转台(6)相对所述承接台(4)的旋转轴线与所述存取支杆(91)同轴线，且回转台(6)设有沿竖向的供所述回转推杆(72)转动连接的回转孔(62)，当所述回转电机(7)带动回转架(71)旋转时，所述回转推杆(72)推动所述回转台(6)绕存取支杆(91)的轴线旋转；所述回转台(6)设有沿横向设置的供所述存取台(8)滑动连接的导轨(61)，所述存取台(8)上设有限位滑槽(81)，所述存取推杆(92)设有滑动配合至所述限位滑槽(81)的抵推端(921)，当存取电机(9)带动存取支杆(91)以竖向为轴线旋转时，所述存取推杆(92)通过抵推端(921)与限位滑槽(81)的配合而推动存取台(8)沿导轨(61)滑动。

5.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述中转盘(2)上设有多个沿周向分布的用于对搁架(3)进行限位的定位部(21)，所述搁架(3)上的支撑部至少为两个且沿竖向分布，所述支撑部为沿横向设置的搁板(31)，所述搁板(31)设有沿竖向贯穿的供存取台(8)竖向穿过的避让口(32)。

6.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述箱体(1)的侧壁设有均贯通至容纳腔(11)的存取窗口(12)和操作窗口(13)，以及用于开关存取窗口(12)的存取门板(14)和用于开关操作窗口(13)的操作门板(15)，所述存取窗口(12)可供培养皿穿过，所述操作窗口(13)可供搁架(3)穿过。

7.根据权利要求6所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述箱体(1)的外壁设有托盘(16)和扫码器(17)，所述托盘(16)位于存取窗口(12)的下方位置，所述扫码器(17)朝向所述托盘(16)设置。

8.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述容纳腔(11)内设有温度传感器和用于控制容纳腔(11)内温度的加热器。

9.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述容纳腔(11)内设有二氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器。

10.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述容纳腔(11)内设有加湿器(10)，所述加湿器(10)包括风道(1001)、风机和水盆(1002)，所述水盆(1002)固定于容纳腔(11)的下部，所述风道(1001)的进气端连通至容纳腔(11)的上部，所述风道(1001)的出气端连通至容纳腔(11)的下部且朝向水盆(1002)设置，所述风机设置于风道(1001)内并用于引导气流从风道(1001)的进气端流向出气端。