實驗室樣品分配系統和實驗室自動化系統的製作方法

2023-04-26 12:18:07 1

本發明涉及一種實驗室樣品分配系統和一種實驗室自動化系統。

背景技術：

已知的實驗室樣品分配系統通常被用在實驗室自動化系統中，以便在不同的實驗室站之間分配包含在樣品容器中的樣品。

文獻EP 2 589 966 A1中示出了一種典型的實驗室樣品分配系統。這樣的實驗室樣品分配系統提供了高通量和可靠的操作。該系統使用單線圈來驅動表面上的樣品容器載體。雖然單線圈具有能夠將物體例如按照棋盤圖案來精確地定位在該線圈之上的優點，但該技術會導致尺寸、重量和組裝的工作增加。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供有成本效益並且易於組裝的實驗室樣品分配系統和實驗室自動化系統。

本發明通過根據權利要求1的實驗室樣品分配系統和根據權利要求8的實驗室自動化系統來解決該目的。

實驗室樣品分配系統包括若干個樣品容器載體，其中，該樣品容器載體各自包括至少一個磁致激活裝置，並且其中，該樣品容器載體適於承載至少一個樣品容器。

實驗室樣品分配系統包括運輸平面，其中，該運輸平面適於支撐樣品容器載體。

所述樣品容器通常被設計為由玻璃或透明塑料製成的管，並且通常在上端處具有開口。樣品容器能夠被用於包含、儲存和運輸例如血液樣品或化學樣品之類的樣品。所述運輸平面也能夠被表示為運輸表面。運輸平面支撐樣品容器載體，這也能夠被表示為承載樣品容器載體。

每個樣品容器載體中的至少一個磁致激活裝置可以是永磁體。替代性地或附加地，也能夠使用電磁體和/或任何軟磁材料。樣品容器載體通常適於在運輸平面上沿兩個維度移動。

實驗室樣品分配系統包括若干個（例如，1至1000個）驅動模塊或柵網元件（grid element）。

各個驅動模塊包括若干個（1至1000個）第一線形電導體或軌道，其中，在操作模式中，第一導體被固定地布置在運輸平面之下，其中，第一導體各自在第一方向上延伸。第一導體彼此平行地布置。

各個驅動模塊還包括若干個（1至1000個）第二線形導體或軌道，其中，在操作模式中，第二導體被固定地布置在運輸平面之下，其中，第二導體各自在第二方向上延伸，該第二方向不同於第一方向，並且其中，第二導體彼此平行地布置。

例如，所述導體可以被規則地布置成彼此以給定的距離隔開，所述給定的距離例如為1mm至50mm。

實驗室樣品分配系統和/或相應的驅動模塊還包括驅動裝置，其中，該驅動裝置被電連接到每個驅動模塊的第一導體和第二導體中的每一個。該電連接可以按照並聯的方式進行，即，驅動裝置可以具有用於每個導體的相對應的驅動端子。替代性地，所述電連接可以按照及時的順序或多路復用的方式進行，使得必要的驅動端子的數量減少。

驅動裝置適於對第一導體和/或第二導體中的一個或多個的選擇施加驅動電流和/或驅動電壓，使得在由該驅動電流和/或驅動電壓驅動的一個或多個選擇的導體中引起導體電流。該導體電流對一個或多個樣品容器載體產生磁驅動力，使得樣品容器載體在運輸平面上沿分立的運輸路徑移動。可以藉助於驅動裝置來選擇性地驅動導體，使得引起期望的磁力，所述磁力沿x方向、y方向和/或z方向定向。

第一方向可以垂直於第二方向。

第一導體可以被布置在第一層或平面中，其中，該第一層或平面平行於運輸平面。第二導體可以被布置在第二層或平面中，其中，該第二層或平面平行於運輸平面。該第一層和第二層可以疊置。

第一導體可以被實施為印刷電路板的第一層上的印刷電路板軌道，並且第二導體可以被實施為該印刷電路板或另一印刷電路板的第二層上的印刷電路板軌道。

樣品容器載體可以相應地包括多個磁致激活裝置或永磁體，例如四個、六個或八個，其中，每個磁致激活裝置包括一維Halbach陣列。Halbach陣列的幾何/磁性結構可適於導體的幾何結構（之間的距離）。關於Halbach陣列，請參考相應的技術文獻。

實驗室樣品分配系統可以包括位置檢測裝置，其中，所述位置檢測裝置適於測量一個或多個導體中的電流，並且響應於測得的電流來檢測在所述一個或多個導體之上的樣品容器載體的存在。

驅動模塊可以在第一和/或第二方向上彼此相鄰地布置，以形成更大的實體。

實驗室自動化系統包括若干個預分析、分析和/或後分析實驗室站，以及上述適於在這些實驗室站之間分配樣品容器載體和/或樣品容器的實驗室樣品分配系統。

實驗室站可以與實驗室樣品分配系統相鄰布置。預分析站可適於執行樣品、樣品容器和/或樣品容器載體的任何類型的預處理。分析站可適於使用樣品或該樣品的一部分以及試劑來產生測量信號，所述測量信號指示是否存在分析物，並且如果存在，則指示其濃度。後分析站可適於執行樣品、樣品容器和/或樣品容器載體的任何類型的後處理。所述預分析站、分析站和/或後分析站可包括脫蓋站、重加蓋站、等分站、離心站、歸檔站、移液站、分揀站、管類型識別站、樣品質量確定站、附加緩衝站、液位檢測站以及密封/脫封站中的至少一個。

本發明可將多層印刷電路板用於樣品容器載體的平面或空間移動控制。本發明允許利用具有導體軌道的驅動模塊的運動控制。

為了檢測物體在驅動模塊之上的位置，可以應用傳感器。還可以測量由嵌入到樣品容器載體中的磁致激活裝置感生的電流。

驅動裝置同時控制樣品容器載體的移動。

為了產生更大的表面並且控制樣品容器載體在那些表面上的運動，多個驅動模塊可以像瓦片一樣彼此相鄰地放置，並且樣品容器載體可以從一個驅動模塊移交到下一個驅動模塊。為了實現跨越驅動模塊的邊界的協調移動，多個控制單元可以彼此通信。

樣品容器載體從一個驅動模塊到另一個驅動模塊的移交可以通過預期樣品容器載體在整個運輸平面上所採用的運輸路徑來執行。利用這種預期，驅動裝置能夠通過使那些其他樣品容器載體從該運輸路徑移開，或者通過選擇不穿過其他樣品容器載體的路徑或位置的運輸路徑，來確保該運輸路徑清除其他樣品容器載體。此外，還可以將這些樣品容器載體的速度和路徑考慮在內，以允許以彼此具有預定的相對距離的方式來引導樣品容器載體，使得可以避免碰撞，同時選擇對於快速或另外有利的運輸而言的最佳路徑。

從一個驅動模塊到另一個驅動模塊的移交通過以使得可以維持樣品容器載體的速度的方式激活第二驅動模塊上的一個或多個導體來執行。速度使用位置感測設備來測量，並且為樣品容器載體在兩個或更多個這樣的位置傳感器之間行進的距離定時。在一個實施例中，導體本身可以通過測量引入到導體中的電流而被用作定位傳感器。

利用這樣計算的樣品容器載體的速度，可以對第二驅動模塊上的導體的激活進行定時，使得驅動模塊之間的移交保持平滑，並且可以避免不期望的加速或減速。

在移交不成功的情況下，即，如果在預測的時間沒有在第二驅動模塊上感測到樣品容器載體，則需要進行錯誤處理。這樣的錯誤處理可以包括停用第二驅動模塊，嘗試將樣品容器載體拉回到第一驅動模塊上，直到在那裡檢測到，嘗試將樣品容器載體引到任何相鄰的驅動模塊，直到在那裡檢測到，應用第二或第三位置傳感器以在非期望的位置找到樣品容器載體，將安裝到可移動物體上的檢測器驅動到期望位置附近，直到找到樣品容器載體，或觸發警報以請求人為幹預進入到系統中，以便找到並且重新定位丟失的樣品容器載體。

以如下方式來驅動樣品容器載體，即：使得它們有可能一次跨越超過兩個驅動模塊。為了控制這種移動，如上所述的移交和錯誤處理可以跨越所有受影響的驅動模塊。因此，利用這樣的實現，可以採用在軌道或導體的解析度中描述的移動路徑，而不僅是在驅動模塊的更粗糙的解析度中。還可以移動自身大於驅動模塊中的一個的樣品容器載體。

實驗室樣品分配系統可以被布置成引起樣品容器載體的平面或空間移動。

根據如上所述的控制系統中的樣品容器載體的移動的方法，可以通過基於以下因素中的一個或多個動態地決定導體的驅動，來實現樣品容器載體的提升、保持和移動，即：功率消耗、由於在樣品容器載體上或利用樣品容器載體執行的操作而導致的位置的機械穩定性的需要、期望的移動速度、多個樣品容器載體的期望的移動並行度、期望的正加速度、期望的負加速度等。

關於接近驅動模塊的邊界的樣品容器載體的瓦片信息（tile information）可以被傳輸到驅動模塊，從而從驅動模塊接收關於接收樣品容器載體的準備狀態的信息，並且以如下方式給驅動模塊供能，即：將恆定的驅動力施加於樣品容器載體上。

在驅動模塊之間通信的信息可以包括以下各項中的一個或多個，即：速度、當前位置、移動目標坐標等。

附圖說明

現在將參照示意性地描繪了本發明的實施例的附圖來詳細地描述本發明。詳細來說：

圖1示出了包括根據本發明的實驗室樣品分配系統的實驗室自動化系統；

圖2更詳細地示出了圖1的實驗室自動化系統的樣品容器載體；

圖3更詳細地部分示出了圖1的實驗室自動化系統的驅動模塊。

具體實施方式

圖1示出了實驗室自動化系統300，其包括若干個預分析、分析和/或後分析實驗室站310，以及適於在這些實驗室站310之間分配樣品容器載體110和/或樣品容器130的實驗室樣品分配系統100。不言而喻的是，實驗室自動化系統300中可以包括多於所描繪的實驗室站310。

現在參照圖2，樣品容器載體110各自包括四個磁致激活裝置，這四個磁致激活裝置形式為具有不同定向的四個一維Halbach陣列120，如圖所描繪的。

實驗室樣品分配系統100還包括運輸平面140，其中，該運輸平面140適於支撐樣品容器載體110。

實驗室樣品分配系統100還包括若干個驅動模塊150，其具有矩形的形狀並且被定位成在運輸平面140之下彼此直接相鄰。運輸平面140覆蓋所述若干個驅動模塊150的布置。

驅動模塊150包括若干個第一線形電導體或軌道160，其中，該第一導體160被固定地布置在運輸平面140之下。第一導體160在第一方向x上延伸。第一導體160彼此平行地布置。

驅動模塊150包括若干個第二線形電導體或軌道170，其中，該第二導體170被固定地布置在運輸平面140之下。第二導體170在垂直於第一方向x的第二方向y上延伸。第二導體170彼此平行地布置。

實驗室樣品分配系統100還包括電驅動裝置180，其中，該驅動裝置180被電連接到每個驅動模塊150的第一導體160和第二導體170中的每一個。驅動裝置180適於對第一導體160和第二導體170中的一個或多個施加驅動電流和/或驅動電壓，使得在由該驅動電流和/或驅動電壓驅動的一個或多個導體160、170中引起導體電流，其中，該導體電流選擇性地引起對一個或多個樣品容器載體110的驅動力，使得樣品容器載體110在運輸平面140上沿分立的運輸路徑移動。響應於樣品容器載體110的位置和樣品容器載體110的期望運輸路徑來選擇被驅動的導體160、170，使得相對應的期望的磁驅動力被施加於每個樣品容器載體110。

參照圖3，第一導體160被布置為印刷電路板210的第一層190上的印刷電路板軌道，並且第二導體160被布置為印刷電路板210的第二層200上的印刷電路板軌道。

形成在印刷電路板210上的導體160、170可以在印刷電路板210的邊緣處電接觸，其中，電線可以被電連接到導體160、170，該電線電連接到驅動裝置180。