CN217377913U - 一种自动化培养箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动化培养箱，包括箱体（1）以及箱体（1）上的开闸模块（3）、供水模块（4）、驱动模块（5）和存储模块（6），所述的存储模块（6）位于箱体（1）内，包括旋转支架（61）和若干个用于存储培养瓶（8）的安装支架（62），所述的旋转支架（61）与驱动模块（5）传动连接，所述的若干个安装支架（62）环向间隔设置在旋转支架（61）上，所述的箱体（1）侧壁设有操作窗口（12），所述的操作窗口（12）上活动设置有闸门（13），打开闸门（13）时开闸模块（3）与闸门（13）传动连接。与现有技术相比，本实用新型具有动化程度高、不易受到污染、存储容量大、密封性好、稳定性强和可扩展性等优点。

Description

一种自动化培养箱

技术领域

本实用新型涉及细胞培养技术领域，尤其是涉及一种自动化培养箱。

背景技术

在细胞生物学研究领域和生命科学研究领域中，细胞培养是最基本的环节。细胞培养是把细胞在人工环境下，利用营养物质等，将其繁育增值。细胞培养箱是生物实验室常用的仪器之一，为了使细胞更好的生长，培养箱内必须保持5%的二氧化碳浓度以及一个恒定的温度湿度环境。

现有的细胞培养箱通常需要操作人员手动存放和取出培养瓶，这种操作方式不仅效率低，同时容易造成细胞培养环境波动较大以及细胞培养箱内部环境污染，此外，现有的细胞培养内设计的培养瓶置物架的容量较小，限制了细胞培养箱的规模。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在效率低、不稳定以及容量小的缺陷而提供一种自动化培养箱。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动化培养箱，包括箱体以及箱体上的开闸模块、供水模块、驱动模块和存储模块，所述的存储模块位于箱体内，包括旋转支架和若干个用于存储培养瓶的安装支架，所述的旋转支架与驱动模块传动连接，所述的若干个安装支架环向间隔设置在旋转支架上，所述的箱体侧壁设有操作窗口，所述的操作窗口上活动设置有闸门，打开闸门时开闸模块与闸门传动连接。

进一步地，每个安装支架包括若干个沿旋转支架的转动轴方向并列设置的培养瓶存储位，所述的闸门的数量与每个安装支架包含的培养瓶存储位的数量相同，所有闸门沿转动轴方向并列滑动设置在操作窗口上。

进一步地，每个安装支架包括两块固定板、安装滑轨和连接架，所述的连接架设于两块固定板之间，所述的连接架上设有限位挡板，所述的安装滑轨设于固定板上，所述的限位挡板、安装滑轨和固定板构成培养瓶存储位。

进一步地，每个安装支架还包括若干个与培养瓶存储位一一对应的适配支架，所述的适配支架包括底板以及底板上的适配框架和限位柱，存储培养瓶时，所述的适配支架设于培养瓶存储位上，所述的培养瓶卡在适配框架和限位柱之间。

进一步地，所述的开闸模块包括Z轴伺服电缸、安装底座、Y轴伺服电缸、安装板、第一光电传感器和插销，所述的Z轴伺服电缸沿旋转支架的转动轴方向设置在箱体外侧壁上，所述的安装底座活动设置在Z轴伺服电缸上， 所述的Y轴伺服电缸沿垂直于闸门的方向设置在安装底座上，所述的安装板活动设置在Y轴伺服电缸上，所述的插销设于安装板上，所述的闸门上设有与插销匹配的特征孔，所述的第一光电传感器活动设置Y轴伺服电缸上。

进一步地，所述的驱动模块包括保护罩、轴套以及依次传动连接的驱动电机、传动带、传动轮和传动轴，所述的轴套穿过箱体，且套在传动轴上，所述的轴套与箱体之间设有石棉，所述的轴套与传动轴之间设有交叉滚子轴承和油封，所述的交叉滚子轴承和油封分别靠近轴套的两端，所述的传动轴与旋转支架传动连接，所述的保护罩固定在箱体上，所述的传动带位于保护罩内。

进一步地，所述的供水模块包括水瓶、水盘和浮球，所述的水盘位于箱体内，且通过供水管道与水瓶连通，所述的水盘上设有固定底座，所述的固定底座上沿垂直于水盘底部的方向设有出水孔，所述的供水管道的水管出口与出水孔连通，所述的浮球位于水盘内，且位于出水孔下方，所述的水瓶的高度大于水盘的高度。

进一步地，所述的箱体侧壁上设有风扇。

进一步地，所述的自动化培养箱还包括旋转电机，所述的旋转电机设于箱体上，所述的箱体上设有第一开关门和第二开关门，所述的第一开关门和第二开关门分别设于箱体的相对两侧，所述的旋转电机与第二开关门的旋转轴传动连接，所述的第二开关门关闭时封闭操作窗口。

进一步地，所述的箱体底部设有用于定位箱***置的第二光电传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）本实用新型自动化培养箱在箱体内设有旋转支架，旋转支架与驱动模块传动连接，旋转支架上环向间隔设有若干个用于存储培养瓶的安装支架，箱体侧壁设有操作窗口，操作窗口上活动设置有闸门，可通过开闸模块自动开关闸门，需要存放或取出培养瓶时，通过驱动模块驱动旋转支架旋转，使得所需安装支架与操作窗口对准，通过开闸模块自动打开闸门，通过与自动化培养箱对接的自动化设备取出或存放培养瓶，自动化程度高，不易受到污染，存储模块的存储容量大，且结构紧凑；

（2）本实用新型每个安装支架包括若干个沿旋转支架的转动轴方向并列设置的培养瓶存储位，闸门的数量与每个安装支架包含的培养瓶存储位的数量相同，所有闸门沿转动轴方向并列滑动设置在操作窗口上，通过开闸模块单独开关某个培养瓶存储位对应的闸门，减小了开门幅度，降低存取时二氧化碳的泄气量，由于重力的影响，相邻闸门之间基本不存在缝隙，整个箱体的密封性好，降低存取培养瓶的过程引起箱体内的温度变化量以及二氧化碳泄气量，既节省了成本，又能为细胞培养创造出更稳定的培养环境；

（3）本实用新型轴套与箱体之间设有石棉，轴套与传动轴之间设有交叉滚子轴承和油封，交叉滚子轴承和油封分别靠近轴套的两端，使驱动模块完全与箱体内部环境分离，有效地避免了外界污物通过箱体底部进入箱体，保证了箱体内部腔体的恒温高湿，为细胞培养提供了很好的环境，考虑到旋转支架满负载的重量，交叉滚子轴承能有效保证旋转精度，以最小的安装空间满足最大的负载需求，传动带位于保护罩内，起到保护作用；

（4）本实用新型供水模块基于虹吸原理，水瓶的高度大于水盘的高度，形成液位差，水瓶内的水会沿着供水管道流向水盘，水盘中的水位达到一定高度时，浮球会堵住出水孔，水瓶内的水不再继续流动，水盘中的水位因水分蒸发而降低时，浮球会跟随液位下降，此时浮球不再堵住出水孔，这时水瓶中的水就会自动补充到水盘，完成自动补水功能；

（5）本实用新型适配支架设于培养瓶存储位上，培养瓶卡在适配框架和限位柱之间，适配框架可根据培养瓶的规格进行灵活调整，限位柱防止培养瓶脱落，兼容不同规格的培养瓶，满足可不同客户的需求，适用范围广；

（6）本实用新型箱体上设有第二开关门，第二开关门关闭时封闭操作窗口，进一步保证箱体的密封性，通过旋转电机控制第二开关门自动开关，自动化水平高；

（7）本实用新型箱体上设有第一开关门，第一开关门打开后便于进行自动化培养箱的内部维护。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的水平截面图；

图3为本实用新型的垂直截面图；

图4为图3中的A处放大示意图；

图5为驱动模块的结构示意图；

图6为本实用新型的仰视图；

图7为本实用新型的主视图；

图8为操作窗口示意图；

图9为开闸模块的结构示意图；

图10为闸门与操作窗口的装配示意图；

图11为驱动模块和存储模块的装配示意图；

图12为安装支架的结构示意图；

图13为适配支架的结构示意图；

图中标号说明：

1.箱体，2.第一开关门，3.开闸模块，4.供水模块，5.驱动模块，6.存储模块，7.风扇，8.培养瓶，9.旋转电机，11.第二开关门，12.操作窗口，13.闸门，14.支撑脚，15.滑轮，31.Z轴伺服电缸，32.安装底座，33.Y轴伺服电缸，34.安装板，35.第一光电传感器，36.插销，41.水瓶，42.水盘，43.水管出口，44.固定底座，45.出水孔，46.浮球，51.驱动电机，52.传动带，53.传动轮，54.传动轴，55.保护罩，56.轴套，57.交叉滚子轴承，58.第二光电传感器，59.油封，60.石棉，61.旋转支架，62.安装支架，121.滑槽，131.特征孔，621.固定板，622.限位挡板，623.安装滑轨，624.适配支架，625.连接架，6241.底板，6242.适配框架，6243.限位柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种自动化培养箱，如图1、图2、图3、图7和图8，包括箱体1以及箱体1上的开闸模块3、供水模块4、驱动模块5和存储模块6，如图11，存储模块6位于箱体1内，包括旋转支架61和若干个用于存储培养瓶8的安装支架62，旋转支架61与驱动模块5传动连接，6个安装支架62环向间隔设置在旋转支架61上，箱体1侧壁设有操作窗口12，操作窗口12上活动设置有闸门13，打开闸门13时开闸模块3与闸门13传动连接。

本实施例中，开闸模块3和驱动模块5分别与上位机连接。

如图1和图2，箱体1侧壁上设有风扇7，箱体1底部设有支撑脚14和滑轮15，便于箱体1的移动和位置固定。

如图11和图12，每个安装支架62包括两块固定板621、安装滑轨623和连接架625，连接架625设于两块固定板621之间，连接架625上设有限位挡板622，安装滑轨623设于固定板621上，限位挡板622、安装滑轨623和固定板621构成培养瓶存储位。限位挡板622防止培养瓶8在旋转支架61转动的过程中晃动。

每个安装支架62包括9个沿旋转支架61的转动轴方向并列设置的培养瓶存储位，存储模块6总共包含54个培养瓶存储位。

如图8，闸门13的数量与每个安装支架62包含的培养瓶存储位的数量相同，如图10，所有闸门13通过操作窗口12上的滑槽121，沿转动轴方向并列滑动设置在操作窗口12上。

如图9，开闸模块3包括Z轴伺服电缸31、安装底座32、Y轴伺服电缸33、安装板34、第一光电传感器35和插销36，Z轴伺服电缸31沿旋转支架61的转动轴方向设置在箱体1外侧壁上，安装底座32活动设置在Z轴伺服电缸31上，Y轴伺服电缸33沿垂直于闸门13的方向设置在安装底座32上，安装板34活动设置在Y轴伺服电缸33上，插销36设于安装板34上，闸门13上设有与插销36匹配的特征孔131，第一光电传感器35活动设置在Y轴伺服电缸33上；

当需要存取培养瓶8的时候，上位机发送指令，Z轴伺服电缸31将插销36精准移动至对应的培养瓶存储位所在高度，Y轴伺服电缸33将插销36推入特征孔131内，Z轴伺服电缸31往上移动，此时第一光电传感器35会检测对应的培养瓶存储位上是否有培养瓶8，并将结果反馈至上位机。

每层培养瓶存储位对应的闸门13独立开关，降低存取时二氧化碳的泄气量，当需要存取培养瓶8的时候，由开闸模块3将独立的闸门13顶起一定高度，从而实现存取功能，由于重力的影响，相邻闸门13之间基本不存在缝隙，整个箱体1的密封性好，降低存取培养瓶8的过程引起箱体内的温度变化量以及二氧化碳泄气量，既节省了成本，又能为细胞培养创造出更稳定的培养环境。

如图5和图11，驱动模块5包括保护罩55、轴套56以及依次传动连接的驱动电机51、传动带52、传动轮53和传动轴54，轴套56穿过箱体1底部，且套在传动轴54上，轴套56与箱体1之间设有石棉60，轴套56与传动轴54之间设有交叉滚子轴承57和油封59，交叉滚子轴承57和油封59分别靠近轴套56的两端，使驱动模块5完全与箱体1内部环境分离，有效地避免了外界污物通过箱体1底部进入箱体1，保证了箱体1内部腔体的恒温高湿，为细胞培养提供了很好的环境，考虑到旋转支架61满负载的重量，交叉滚子轴承57能有效保证旋转精度，以最小的安装空间满足最大的负载需求，传动轴54与旋转支架61传动连接，保护罩55固定在箱体1上，传动带52位于保护罩55内，起到保护作用。

如图3和图4，供水模块4基于虹吸原理，包括水瓶41、水盘42和浮球46，水盘42位于箱体1内，且通过供水管道与水瓶41连通，水盘42上设有固定底座44，固定底座44上沿垂直于水盘42底部的方向设有出水孔45，供水管道的水管出口43与出水孔45连通，浮球46位于水盘42内，浮于水面，且位于出水孔45下方，水瓶41的高度大于水盘42的高度，形成液位差，水瓶41内的水会沿着供水管道流向水盘42，水盘42中的水位达到一定高度时，浮球46会堵住出水孔45，水瓶41内的水不再继续流动，水盘42中的水位因水分蒸发而降低时，浮球46会跟随液位下降，此时浮球46不再堵住出水孔45，这时水瓶41中的水就会自动补充到水盘42，完成自动补水功能。

如图1，箱体1上设有第一开关门2，第一开关门2打开后便于进行自动化培养箱的检修。

自动化培养箱的工作过程如下：

上位机通过驱动模块5驱动旋转支架61匀速旋转，箱体1侧壁上的风扇7确保在旋转支架61旋转的过程中，箱体1内腔气流循环稳定，温度保持在37℃，需要取培养瓶8时，上位机控制旋转电机9将第二开关门11打开，并控制开闸模块3的Z轴伺服电缸31将安装板34移动到需要取出的培养瓶8所在的高度，再控制开闸模块3的Y轴伺服电缸33将插销36***位于同一高度的闸门13上的特征孔131内，再向上移动安装板34，将闸门13往上推，实现自动开门取料功能。

实施例2

本实施例中，如图13，每个安装支架62还包括若干个与培养瓶存储位一一对应的适配支架624，适配支架624包括底板6241以及底板6241上的适配框架6242和限位柱6243，存储培养瓶8时，适配支架624设于培养瓶存储位上，培养瓶8卡在适配框架6242和限位柱6243之间，适配框架6242可根据培养瓶8的规格进行灵活调整，限位柱6243防止培养瓶8脱落，兼容不同规格的培养瓶8，满足可不同客户的需求，适用范围广。其他与实施例1相同。

实施例3

本实施例中，如图1，自动化培养箱还包括旋转电机9，旋转电机9设于箱体1上，箱体1上设有第二开关门11，第一开关门2和第二开关门11分别设于箱体1的相对两侧，旋转电机9与第二开关门11的旋转轴传动连接，第二开关门11关闭时封闭操作窗口1，第二开关门11用于封闭操作窗口12，避免箱体1内腔泄气。其他与实施例1相同。

实施例4

本实施例中，如图6，箱体1底部设有用于定位箱体1位置的第二光电传感器58，能精确保证箱体1停放的位置。其他与实施例1相同。

实施例1、实施例2、实施例3和实施例4提出了一种自动化培养箱，最多可容纳54个培养瓶8同时培养，并确保箱体1内腔温湿度满足培养需求，开门取培养瓶8时确保温度稳定，二氧化碳泄漏量达到最小值，同时能对接其他自动化设备，为细胞全自动培养提供了可能性。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动化培养箱，其特征在于，包括箱体（1）以及箱体（1）上的开闸模块（3）、供水模块（4）、驱动模块（5）和存储模块（6），所述的存储模块（6）位于箱体（1）内，包括旋转支架（61）和若干个用于存储培养瓶（8）的安装支架（62），所述的旋转支架（61）与驱动模块（5）传动连接，所述的若干个安装支架（62）环向间隔设置在旋转支架（61）上，所述的箱体（1）侧壁设有操作窗口（12），所述的操作窗口（12）上活动设置有闸门（13），打开闸门（13）时开闸模块（3）与闸门（13）传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，每个安装支架（62）包括若干个沿旋转支架（61）的转动轴方向并列设置的培养瓶存储位，所述的闸门（13）的数量与每个安装支架（62）包含的培养瓶存储位的数量相同，所有闸门（13）沿转动轴方向并列滑动设置在操作窗口（12）上。

3.根据权利要求2所述的一种自动化培养箱，其特征在于，每个安装支架（62）包括两块固定板（621）、安装滑轨（623）和连接架（625），所述的连接架（625）设于两块固定板（621）之间，所述的连接架（625）上设有限位挡板（622），所述的安装滑轨（623）设于固定板（621）上，所述的限位挡板（622）、安装滑轨（623）和固定板（621）构成培养瓶存储位。

4.根据权利要求2所述的一种自动化培养箱，其特征在于，每个安装支架（62）还包括若干个与培养瓶存储位一一对应的适配支架（624），所述的适配支架（624）包括底板（6241）以及底板（6241）上的适配框架（6242）和限位柱（6243），存储培养瓶（8）时，所述的适配支架（624）设于培养瓶存储位上，所述的培养瓶（8）卡在适配框架（6242）和限位柱（6243）之间。

5.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的开闸模块（3）包括Z轴伺服电缸（31）、安装底座（32）、Y轴伺服电缸（33）、安装板（34）、第一光电传感器（35）和插销（36），所述的Z轴伺服电缸（31）沿旋转支架（61）的转动轴方向设置在箱体（1）外侧壁上，所述的安装底座（32）活动设置在Z轴伺服电缸（31）上， 所述的Y轴伺服电缸（33）沿垂直于闸门（13）的方向设置在安装底座（32）上，所述的安装板（34）活动设置在Y轴伺服电缸（33）上，所述的插销（36）设于安装板（34）上，所述的闸门（13）上设有与插销（36）匹配的特征孔（131），所述的第一光电传感器（35），所述的第一光电传感器（35）活动设置Y轴伺服电缸（33）上。

6.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的驱动模块（5）包括保护罩（55）、轴套（56）以及依次传动连接的驱动电机（51）、传动带（52）、传动轮（53）和传动轴（54），所述的轴套（56）穿过箱体（1），且套在传动轴（54）上，所述的轴套（56）与箱体（1）之间设有石棉（60），所述的轴套（56）与传动轴（54）之间设有交叉滚子轴承（57）和油封（59），所述的交叉滚子轴承（57）和油封（59）分别靠近轴套（56）的两端，所述的传动轴（54）与旋转支架（61）传动连接，所述的保护罩（55）固定在箱体（1）上，所述的传动带（52）位于保护罩（55）内。

7.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的供水模块（4）包括水瓶（41）、水盘（42）和浮球（46），所述的水盘（42）位于箱体（1）内，且通过供水管道与水瓶（41）连通，所述的水盘（42）上设有固定底座（44），所述的固定底座（44）上沿垂直于水盘（42）底部的方向设有出水孔（45），所述的供水管道的水管出口（43）与出水孔（45）连通，所述的浮球（46）位于水盘（42）内，且位于出水孔（45）下方，所述的水瓶（41）的高度大于水盘（42）的高度。

8.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的箱体（1）侧壁上设有风扇（7）。

9.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的自动化培养箱还包括旋转电机（9），所述的旋转电机（9）设于箱体（1）上，所述的箱体（1）上设有第一开关门（2）和第二开关门（11），所述的第一开关门（2）和第二开关门（11）分别设于箱体（1）的相对两侧，所述的旋转电机（9）与第二开关门（11）的旋转轴传动连接，所述的第二开关门（11）关闭时封闭操作窗口（12）。

10.根据权利要求1所述的一种自动化培养箱，其特征在于，所述的箱体（1）底部设有用于定位箱体（1）位置的第二光电传感器（58）。

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