一种生物样品快速取材装置技术领域
本发明涉及生物样品取材技术领域，具体地说是一种智能化程度较高的生物样品
快速取材装置。
背景技术
在医学中一般通过手术器械对目标样品进行取材，然后再手动转移到切割管完成
取材样品的保存。一般来说，从样本离体到完成保存所需的时间愈短，对样品的损害越少。
常规的取材方式，需要用手术器材一层一层的切割，再将需要的样本切成合适的大小，分别
放入常规的冻存管，遇到冰冻的样本还需要等待样本解冻。上述方式下，由于操作复杂，所
以样品离体到完成保存的时间较长，对于保证取材样品的质量是十分不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物样品快速取材装置，用于实现对样品的智能化快
速取材。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种生物样品快速取材装置，其特
征是，它包括机架、冻存管存储总成、管托、冻存管、转移总成、夹持总成和切割驱动总成，在
所述机架上设有冻存管存储总成，所述冻存管存储总成主要包括第一支架、支腿、管托和输
送机构，在所述机架的顶部固定有支腿，在所述支腿的顶部设有第一支架，在所述第一支架
的底部设有输送机构，所述输送机构主要包括链轮、链条、第一输送齿轮、第二输送齿轮、输
送蜗轮、输送蜗杆、第三输送齿轮、第四输送齿轮和输送电机，所述链轮为成对设置的两个
并转动安装在第一支架的底部，在两链轮之间设有链条，在所述链条上均匀分布着若干管
托，所述管托为上端敞口的圆柱形结构；所述输送蜗轮与其中一个链轮共轴设置，所述输送
蜗杆与输送蜗轮啮合并与第三输送齿轮共轴设置，所述第四输送齿轮与第三输送齿轮啮合
并固定在输送电机的输出端，所述输送电机设置在第一支架的底部，在所述第一支架的边
缘设有放入口，输送电机每动作一次便有一个管托移动至放入口的正下方；
在所述管托中放置有冻存管，所述冻存管为上端敞口的圆柱形中空结构，在所述
冻存管的敞口端设有圆环形的刀具，在所述刀具的作用端设有若干在同一圆周上均布的切
割齿，在所述冻存管的封口端设有若干对锁止孔，在所述冻存管的敞口端螺纹安装有管帽；
在所述冻存管存储总成的末端设有转移总成，所述转移总成主要包括第二支架、
滑板、平移机构、第三支架、翻转驱动机构和支撑杆，所述第二支架固定在机架上，在所述第
二支架上设有滑板以及驱动滑板在水平面内做往复直线运动的平移机构，在所述滑板上设
有第三支架，在所述第三支架上转动安装有啮合配合的翻转蜗轮和翻转蜗杆，所述翻转蜗
杆与从动锥齿轮共轴设置，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合配合，所述主动锥齿轮固定
在翻转转电机的输出轴上，所述翻转电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、翻转蜗轮和翻转蜗杆
构成了翻转驱动机构；在所述翻转蜗轮的外壁上设有一对支撑杆，翻转电机每动作一次支
撑杆在竖直面内摆动180度；
在所述支撑杆上固定有夹持总成，所述夹持总成主要包括第四支架、第一摆杆、第
二摆杆、第一夹板、第二夹板、凸轮和分离电机，所述第四支架固定在支撑杆上，支撑杆位于
两侧的极限位置时第四支架位于水平面内，在所述第四支架上垂直设置有铰接轴，在所述
铰接轴上铰接安装有第一摆杆和第二摆杆，在所述第一摆杆上固定有第一夹板，在所述第
二摆杆上固定有第二夹板，第一、第二夹板均为圆弧形结构，在第一、第二摆杆之间设有弹
簧，在弹簧的作用下第一、第二夹板围成夹持冻存管的圆形夹持腔；在所述第四支架上设有
分离电机，在所述分离电机的输出端设有凸轮，所述凸轮位于第一、第二摆杆之间并在凸轮
的外壁上设有一对凸起，所述凸起与第一、第二摆杆接触后克服弹簧的弹力使得第一、第二
夹板相互分离；
在所述机架上还设有切割驱动总成，所述切割驱动总成主要包括气缸、横臂、壳
体、夹持盘、冻存管旋转机构和冻存管锁止机构，所述气缸固定在机架上，在所述气缸的活
塞杆上固定有横臂，在所述横臂的底部设有壳体，在所述壳体的内部转动安装有夹持盘，在
所述夹持盘上设有一对滑槽，在所述滑槽中滑动安装有锁止杆，在所述锁止杆的下端固定
有锁止扣，两锁止扣置于成对的锁止孔中时可实现对冻存管的夹紧，在所述夹持盘上设有
锁止电机，在所述锁止电机的输出端设有转轮，在所述转轮上固定有曲柄，在所述曲柄与锁
止杆之间设有连杆，锁止电机动作时通过曲柄和连杆驱动两锁止杆的同步靠近或远离，所
述锁止电机、转轮、曲柄、连杆、锁止杆和锁止扣构成了锁止机构；在所述壳体内设有驱动夹
持盘做旋转运动的冻存管旋转机构。
进一步地，所述平移机构主要包括平移电机、齿条和平移齿轮，所述平移电机固定
在第一支架上，所述齿条固定在滑板上，所述平移齿轮固定在平移电机的输出端并与齿条
啮合。
进一步地，所述冻存管旋转机构主要包括切割电机、第一切割齿轮和第二切割齿
轮，所述第一切割齿轮固定在转轴上，在所述夹持盘上固定有密封罩，所述转轴与密封罩固
连，在所述壳体内壁设有切割电机，所述第二切割齿轮与第一切割齿轮啮合并固定在切割
电机的输出端。
进一步地，所述曲柄为“一”字形结构。
进一步地，与冻存管外壁接触的锁止孔处圆弧过渡。
进一步地，在所述管托的敞口端设有上大、下小的扩孔。
进一步地，在所述第一摆杆上设有第一固定柱，在所述第二摆杆上设有第二固定
柱，所述弹簧设置在第一、第二固定柱之间。
进一步地，所述第一支架为U形结构，所述滑板设置在第一支架的内侧，并在第一
支架的内壁上设有与滑板配合的滑槽。
进一步地，在所述壳体的下端设有端盖，在所述端盖上固定有轴承，所述夹持盘固
定在轴承的内圈中，在所述端盖上设有避让锁止杆的长槽。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种生物样品快速取材装置，可以实现对冻
存管的存放，当需要进行样品取材时，冻存管可在输送机构的驱动下移动，以处于工作位
置。夹持总成的设置可以夹持冻存管存储总成上的冻存管，在转移总成的作用下将冻存管
转移至切割驱动总成处，切割驱动总成上的锁止杆可实现对冻存管的锁止夹持，然后冻存
管旋转机构带动冻存管做旋转运动，此时冻存管敞口端的刀具对生物样品进行旋转切割，
与此同时在气缸的带动下冻存管下移，进而将切割下的生物样品储存在冻存管中。本发明
可高效实现对生物样品的取材，且工作时无需人工直接操作，解放了人力。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为冻存管存储总成的示意图之一；
图3为冻存管存储总成的示意图之二；
图4为管托的剖视图；
图5为冻存管的三维图；
图6为冻存管与刀具的示意图；
图7为冻存管的剖视图；
图8为管帽的外形图；
图9为管帽的剖视图；
图10为转移总成和夹持总成的示意图；
图11为滑板的驱动示意图；
图12为夹持总成的示意图；
图13为第一、第二夹板张开时的示意图；
图14为夹持总成的翻转驱动机构示意图；
图15为切割驱动总成的示意图；
图16为冻存管旋转机构的示意图；
图17为冻存管锁止机构的示意图；
图18为锁止杆的安装示意图；
图中：1机架；
2冻存管存储总成，21第一支架，211放入口，22支腿，23链轮，24链条，25第一输送
齿轮，251第二输送齿轮，252输送蜗轮，253输送蜗杆，254第三输送齿轮，255第四输送齿轮，
256输送电机，26支座；
3管托，31放置腔，32扩口；
4冻存管，41外螺纹，42安装孔，43锁止孔，431圆弧过渡，44管帽，441内管，442密封
圈，45刀具，451切割齿；
5转移总成，51第二支架，511滑槽，52滑板，521齿条，522平移齿轮，523平移电机，
53第三支架，54翻转蜗轮，541翻转蜗杆，542从动锥齿轮，543主动锥齿轮，544翻转电机，55
支撑杆；
6夹持总成，60第四支架，61第一摆杆，611第一固定柱，62第二摆杆，621第二固定
柱，63第一夹板，64第二夹板，65弹簧，66分离电机，67凸轮，68凸起；
7切割驱动总成，71气缸，72横臂，73壳体，74夹持盘，741密封罩，742滑槽，743锁止
电机，744转轮，745曲柄，746连杆，75转轴，751第一切割齿轮，752第二切割齿轮，753切割电
机，76端盖，761长槽，77锁止杆，771限位块，78锁止扣，79轴承；
8铰接。
具体实施方式
如图1至图18所示，本发明主要包括机架1、冻存管存储总成2、管托3、冻存管4、转
移总成5、夹持总成6和切割驱动总成7，下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示，机架1为本发明的支撑部件，在机架的顶部设有冻存管存储总成2。
冻存管存储总成：
如图2、图3所示，冻存管存储总成主要包括第一支架21、支腿22、输送机构和管托
3，第一支架21水平放置，包括两端的半圆形部分和中间的矩形部分，第一支架可以由型材
焊接固定而成，在第一支架的底部设有四个支腿22，在第一支架的底部设有一对链轮23，在
两链轮之间设有链条24，在链条上铰接安装有管托3，如图4所示，管托为上端敞口的圆柱形
结构，管托的内腔为放置腔31，在管托的上部设有扩口32，扩口为上大、下小的锥形结构，扩
口的小端与放置腔连通且平滑过渡。在其中一个链轮的链轮轴上固定有第一输送齿轮25，
在第一支架的底部设有与第一输送齿轮啮合的第二输送齿轮251，在第二输送齿轮的齿轮
轴上固定有输送蜗轮252，在第一支架的底部设有一对支座26，在两支座之间设有与输送蜗
轮啮合的输送蜗杆253，在输送蜗杆的蜗杆轴上固定有第三输送齿轮254，在第一支架的底
部设有输送电机256，在输送电机的输出端设有与第三输送齿轮啮合的第四输送齿轮255。
输送电机、链轮、链条、第一输送齿轮、第二输送齿轮、输送蜗轮、输送蜗杆、第三输送齿轮和
第四输送齿轮构成了输送机构，通过输送机构实现对链条的驱动，进而实现对管托的输送
和移动。在第一支架的后侧设有放入口211，链条每移动一次，便有一个管托位于放入口的
正下方，此时可将冻存管穿过放入口后放在管托中。
冻存管：
如图5所示，冻存管4为上端敞口的圆柱形中空结构，在冻存管的敞口端的外壁上
设有外螺纹41，如图7所示，在冻存管的敞口端的内侧设有安装孔42，在冻存管的封口端的
外壁上设有若干对锁止孔43，锁止孔为盲孔，与冻存管外壁接触的锁止孔一端圆弧过渡
431，如图6所示，在安装孔中螺纹安装有刀具45，刀具为圆环形结构，在刀具的作用端设有
若干在同一圆周上均匀分布的切割齿451，切割齿为三角形结构，切割齿用于切割生物样
品。在冻存管的敞口端设有管帽44，如图8、图9所示，管帽为下端敞口的圆柱形结构，在管帽
的内侧设有内管441，在内管的下部的外部上套有密封圈442。通过冻存管取材后，将管帽螺
纹安装在冻存管的敞口端，冻存管上的外螺纹与管帽的内壁螺纹连接。密封圈的设置，可以
起到很好的密封效果。
转移总成：
如图10、图11所示，转移总成主要包括第二支架51、滑板52、平移机构、第三支架53
和翻转驱动机构，第二支架51为转移总成的支撑部件，第二支架为U形结构，在第二支架的
内壁上设有滑槽511，在第二支架的内侧设有滑板52，滑板与滑槽滑动连接，在滑板与第二
支架之间设有平移机构，平移机构主要包括齿条521、平移齿轮522和平移电机523，齿条固
定在滑板的底部，在滑板的下方设有平移电机523，在平移电机的输出端固定有平移齿轮
522，平移齿轮与齿条啮合配合，通过平移机构驱动滑板的往复移动。在滑板的顶部固定有
第三支架53，第三支架为上端窗口的长方体形结构，如图14所示，在第三支架的内侧转动安
装有翻转蜗轮54，在所述第三支架的内侧转动安装有翻转蜗杆541，翻转蜗杆与翻转蜗轮啮
合，在翻转蜗杆的蜗杆轴上固定有从动锥齿轮542，在第三支架的底部固定有翻转电机544，
在翻转电机的输出端固定有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮543，翻转电机、翻转蜗轮、翻
转蜗杆、从动锥齿轮和主动锥齿轮构成了翻转驱动机构。在翻转蜗轮的外壁上固定有两根
支撑杆55，两支撑杆的一端与翻转蜗轮固定连接，在两支撑杆的另一端设有夹持总成6。
夹持总成：
如图12所示，夹持总成主要包括第四支架60、第一摆杆61、第二摆杆62、第一夹板
63、第二夹板64、弹簧65、分离电机66和凸轮67，第四支架为夹持总成的支撑部件，夹持总成
通过第四支架固定在支撑杆上。第四支架为L形结构，在第四支架上设有第一摆杆61和第二
摆杆62，第一摆杆的安装端通过铰接轴与第二摆杆的安装端铰接8连接，为避免第一摆杆与
第二摆杆摆动时相互之间的干涉，在第一摆杆的侧面与第二摆杆相对的长槽，在摆动过程
中第二摆杆可伸入到第一摆杆上的长槽中。在第一摆杆的自由端固定有圆弧形的第一夹板
63，在第二摆杆的自由端固定有圆弧形的第二夹板64，通过第一夹板和第二夹板的配合作
用实现对冻存管的夹持。在第一摆杆的自由端的顶部固定有第一固定柱611，在第二摆杆的
自由端的顶部固定有第二固定柱621，在第一固定柱与第二固定柱之间设有弹簧65，在弹簧
的作用下第一、第二夹板围成夹持冻存管的圆形夹持腔。为驱动第一、第二摆杆向两侧摆动
使得第一、第二摆杆相互分离，在第一摆杆与第二摆杆之间设有分离电机66，分离电机固定
在第四支架上，在分离电机的输出端设有凸轮67，在凸轮的外壁上设有凸起68，凸轮的设置
使得凸轮上具有两个最高点，凸起的外壁光滑。如图13所示，驱动分离电机转动，使得凸轮
上的凸起之逐渐与第一、第二摆杆接触，此时在凸轮的挤压作用下克服弹簧的弹力，使得第
一、第二摆杆相互分离，进而使得第一夹板与第二夹板分离，此时通过平移机构驱动滑板向
靠近冻存管存储总成所在的一侧移动，直至冻存管置于第一、第二夹板之间，随后驱动分离
电机转动，直至凸轮上的凸起与第一、第二摆杆分离，此时第一夹板与第二夹板配合作用将
冻存管夹紧，且冻存管的敞口端朝上。随后，驱动平移电机输出反向的旋转运动，此时滑板
向远离冻存管存储总成的一侧移动；当第一、第二夹板从第一支架的下方移开后，翻转电机
动作，使得第四支架翻转180度，此时冻存管的敞口端朝下。为实现对冻存管的再次夹持，实
现对生物样品的取材，在转移总成的右侧设有切割驱动总成7。
切割驱动总成：
如图15至图18所示，切割驱动总成主要包括气缸71、横臂72、壳体73、冻存管旋转
机构和冻存管锁止机构，竖向放置的气缸71的缸筒固定在机架上，在气缸的活塞杆自由端
固定有横臂72，横臂位于水平面内，横臂的安装端与气缸的活塞杆固连，在横臂的自由端的
底部设有壳体73，如图16所示，壳体为下端敞口的圆柱形中空结构，在壳体内腔的下部设有
夹持盘74，如图17、图18所示，夹持盘为圆形结构，在夹持盘上设有一对滑槽742，两滑槽关
于夹持盘的圆心中心对称。在滑槽中滑动安装有锁止杆77，锁止杆沿夹持盘的轴向设置，锁
止杆的下部位于夹持盘的下方，在锁止杆的下部固定有锁止扣78，锁止扣为圆柱形杆，锁止
扣与锁止杆垂直设置，锁止扣的一端与锁止杆固连，锁止扣的另一端为半球形。在锁止杆的
顶部固定有位于夹持盘上方的限位块771，限位块的设置可以防止锁止杆从夹持盘上掉落。
在夹持盘的中心设有锁止电机743，在锁止电机的输出端设有转轮744，在转轮的顶部固定
有曲柄745，曲柄为一字形杆，曲柄的中部固定在转轮的轮轴上，在曲柄的一端与其中一个
限位块之间设有连杆746，在曲柄的另一端与第二个限位块之间设有连杆746，连杆与曲柄
铰接8，连杆与限位块铰接。锁止电机工作时，驱动转轮和曲柄的转动，继而通过连杆驱动锁
止杆在滑槽中的滑动，且两锁止杆同时远离转轮或同时靠近转轮。锁止电机734、转轮744、
曲柄745、连杆746、锁止杆、夹持盘和锁止扣构成了冻存管锁止机构。
在夹持盘的顶部固定有密封罩741，密封罩罩在冻存管锁止机构的外部，密封罩与
夹持盘固定连接。在密封罩的顶部固定有转轴75，转轴转动安装在壳体的内部，在转轴上固
定有第一切割齿轮751，在壳体的顶部设有切割电机753，在切割电机的输出端固定有与第
一切割齿轮啮合的第二切割齿轮752，切割电机、转轴、第一切割齿轮和第二切割齿轮构成
了冻存管旋转机构。
为便于安装、实现密封，在壳体的底部设有端盖76，在端盖上设有容锁止杆移动的
长槽761。在端盖上固定有轴承79，夹持盘固定在轴承的内圈中。夹持总成翻转180度并在平
移机构的作用下冻存管位于夹持盘的正下方后，气缸活塞杆缩回一段，此时锁止孔与锁止
扣位于同一水平面内，驱动切割电机低速动作，使得锁止扣与锁止孔对齐后，锁止电机动作
使得锁止扣伸入到锁止孔中，此时便实现了对冻存管的夹持，随后在分离电机的作用下第
一、第二摆杆分开，在平移机构的作用下夹持总成向靠近冻存管存储总成的一侧移动，然后
翻转电机动作使得夹持总成反向旋转180度后复位。最后，切割电机高度旋转，同时气缸的
活塞杆缓慢缩回，此时冻存管敞口端的刀具对生物样品进行旋转切割，冻存管一边旋转的
同时一边下降，所以切割下来的生物样品便进入到冻存管中，当切割量达到要求时，使切割
电机停止动作即可，此时驱动气缸活塞杆伸出，将冻存管从生物样品中拔出。驱动锁止电机
输出反向旋转运动，使得锁止杆向远离转轮的一侧移动，此时锁止扣逐渐将冻存管松开，当
冻存管从切割驱动总成上移开后，便可将管帽安装在冻存管上，此时可将冻存管放入冷冻
箱中进行保存。