CN102282470A - 用于生物材料容器的等分设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种自动设备，它适于从母试管(1)中取出生物材料的各部分，该母试管(1)在试管运输设备的输送机(6)中借助于运输装置(8)可移动，以加载在一个或多个子试管(2)中，这些子试管(2)事先用适当识别装置附加标记，并且被发送到不同的生物材料分析仪器，这些仪器与所述运输设备对接。所述设备包括：工作台架(5)，它提供第一巷道(9)、第二巷道(10)、以及母试管(1)和子试管(2)的返回第三巷道(12)，该第一巷道(9)用来储存运输装置(8)，并且用空子试管(2)填充运输装置(8)，该第二巷道(10)用来储存母试管(1)，所述巷道(9，10)按这样一种方式选择性地接合，从而使单一母试管(1)的发送与预定数量的子试管(2)相一致，这些子试管(2)以后指定填充生物材料，该生物材料在工作点(11)从母试管(1)中抽取，这些子试管(2)填充有生物材料的部分，该生物材料的部分从母试管(1)抽取，所述巷道(9，10，12)接合到输送机(6)上，该输送机(6)适于将试管运输到以后处理模块，并且从以后处理模块运输试管；空子试管(2)的补充装置(19)；空子试管(2)的标记和加载装置(3)，将空子试管(2)加载到空运输装置(8)中，该空运输装置(8)储存在所述第一巷道(9)中；适于将生物材料的部分从母试管(1)中取出并且将它们分配到相应子试管(2)中的装置(4)，这些相应子试管(2)在工作台架(5)的工作点(11)处对于闲置母试管(1)排队；移液管(23)的补充和加载装置(22)，适于将生物材料的各部分取出，并且将它们分配到子试管(2)中；以及控制单元(100)，适于协调和检查在所述装置的工作循环中涉及的装置。

Description

用于生物材料容器的等分设备
本发明涉及一种设备，该设备用来从母试管取出和分配生物材料的部分，该母试管由自动设备运输，该自动设备用来运输子试管，用来标记子试管，及用来将子试管从自动运输设备向另外的处理模块卸载。
在过去二十年观察到的化验医学的发展已经使化验室增强机械的使用，其目的在于使化验室化验自动化，得到各种优点，如加速化验和提高对于化验室操作人员的安全性，这些化验室操作人员只需要管理机械，越来越少地涉及直接处置潜在感染生物材料，这些生物材料要被化验。
自动工作链的创建，现在是所有中型到大型化验室的日益常见要求，该自动工作链可以包括处理生物材料的各种步骤(准备、化验、及可能保存)，在这些中型到大型化验室处，每天要处理巨大的工作负荷。
自动工作链是指用来处理生物材料的一套装置，这套装置包括传送带，该传送带适于将生物材料容器呈现给所述装置，管理处理，及存储其寿命周期。
显然有如下需要：在工作链的每个步骤中保证相等的效率，以便防止“瓶颈”，这些“瓶颈”可引起生物材料样品处理的停顿，并因而限制从引入自动化产生的重大优点。
可能的停顿可能被引起，因为各种类型的化验一般需要对同一样品进行，该样品包含在单个试管中。
适于对样品进行所需化验的分析仪，不总是都连接到自动链上，而是在某些情况下，可能位于同一化验室的不同区域中，并且有时甚至在不同的化验室中。
因此，为了完成对生物材料样品的所需化验，样品必须常常运输到分析仪旁边，因而显著地增加处理所述样品的时间。
为了尽可能多地减少这些时间浪费，可以将样品等分，这种等分包括将来自原始试管(即母体)的同一样品分配到几个试管中(即子体)，因而包含原始生物材料样品的部分。
由此，对样品进行的化验可并行地进行，因而减少等待时间，并且也在短时间内，得到对于同一样品的大量化验。
然而，将生物材料样品分配到给定数量的子试管中产生的好处可能由如下事实限制：这个过程通常用手进行，导致通过操作人员的另外处置，这可引起延迟、停顿、及识别新容器的差错，这些新容器包含原始生物材料部分。
本发明的目的是，将分析化验室设有专门自动的、相互集成的装置，这些装置起如下作用：抽取生物材料的部分，该生物材料包含在母试管中；并且依据对所述生物材料需要的过程的类型和量，将生物材料分配到多个子试管中，这些子试管谨慎和单一地标记，从而克服以上提到的缺陷。
按照本发明，目的由一种自动设备实现，该自动设备适于从母试管中取出生物材料的部分-该母试管在试管运输设备的输送机中借助于单一试管的运输装置可移动，以加载在一个或多个子试管中-这些子试管事先用适当识别装置附加标记，并且被发送到不同的生物材料分析仪器，这些仪器与所述运输设备对接，其特征在于，它包括：工作台架，它提供第一巷道、第二巷道、及母试管和子试管的返回第三巷道，该第一巷道用来储存运输装置，并且用空子试管填充运输装置，该第二巷道用来储存母试管，所述巷道按这样一种方式选择性地接合，从而使单一母试管的发送与预定数量的子试管相一致，这些子试管以后指定填充生物材料，该生物材料在工作点中从母试管中抽取，这些子试管填充有生物材料的部分，该生物材料的部分从母试管抽取，所述巷道接合到输送机上，该输送机适于将试管运输到以后处理模块，并且从以后处理模块运输试管；空子试管的补充装置；空子试管的标记和加载装置，将空子试管加载到空运输装置中，该空运输装置储存在所述第一巷道中；装置，适于将生物材料的部分从母试管中取出，并且将它们分配到相应子试管中，这些相应子试管在工作台架的工作点处对于闲置母试管排队；移液管的补充和加载装置，适于将生物材料的部分取出，并且将它们分配到子试管中，及控制单元，适于协调和检查在描述设备的工作循环中涉及的装置。
包括对接区域的输送机起如下作用：将待被等分的母试管呈现给运输装置，这些运输装置待加载有子试管；并且在工作循环的结束处，将等分试管和子试管向另外的处理模块输送。
子试管的标记和加载装置保证子试管的适当供给，如果在过程期间要求。
适于将生物材料从母试管中取出并且将它分配给以前标记子试管的装置能是机械臂，该机械臂设有一次性针或移液管，该一次性针或移液管用来取出生物材料的预定量-该生物材料包含在母试管中，并且用来将所述材料分配到子试管(一个或多个)中，从而这样一种材料可以按以前建立的等同或不同量分配。
所述装置可以集成有另外的装置，该另外的装置适于供给一次性移液管。
本发明的装置目的必须能够将装置协调，它包括并行的操作和并行地运行操作，从而优化工作循环。为了得到这个，包括控制单元，该控制单元可以是软件应用程序，该软件应用程序驻留在计算机上，并且适于接收信息和将命令发送到操作装置。
通过使用自动装置得到的优点如下，该自动装置用来取出材料，并且将材料分配到专门标记的子试管中，这些子试管连接到自动运输系统上：
优化工作流程，并且提高过程效率；
优化时间和减少浪费；
优化人员的使用；
最高的质量和安全性；
保证试管在化验过程前后的可追溯性(凭借专门标记)；
减小与人工样本过程有关的人为差错；
减少人员对于生物危险材料的暴露。
本发明的这些和其它特征由其实际实施例的如下详细描述将变得更明显，该实际实施例作为非限制性例子表示在附图中，其中：
图1是等分设备的立体图；
图2是在图1中的构造的俯视平面图，在该俯视平面图中，为了简单用虚线区域表示取出和分配装置；
图3是标记和加载装置的立体图；
图4是标记和加载装置的前视图，某些盖和漏斗被除去；
图5是在图3中的构造的俯视平面图；
图6是试管回转装置的俯视立体图；
图7是在图6中的构造的仰视立体图；
图8是试管标记装置的立体图；
图9是试管处置装置的左视立体图；
图10是在图9中的构造的右视立体图；
图11是取出和分配装置的立体图；
图12是移液管补充装置的立体图；
图13是移液管容器的仰视立体图；
图14是移液管提升装置的立体图。
图1表示根据本发明的等分或分配设备，该等分或分配设备将生物材料从母试管1等分或分配到子试管2中，该等分或分配设备包括子试管2的标记和加载装置3、和生物材料的取出和分配装置4。
所述装置3和4与工作区域或台架5有接口，该工作区域或台架5连接到运输设备的输送机6上，该运输设备将试管运输到处理和化验模块，并且从处理和化验模块运输试管。这样一种输送机6包括传送带7(图1和2)，该传送带7被组织在巷道中，并且适于将试管传送到与处理模块的对接点。
输送机6使用试管运输装置或托架8和另外的停止和转向装置，这些试管运输装置或托架8适于将试管包含在竖直、牢固位置。
工作区域5(图2)包括巷道9、巷道10、以及母试管1和子试管2的返回巷道12，该巷道9适于从输送机6接收空运输装置8，这些空运输装置8在所述巷道9中排队，等待由标记和加载设备3对子试管2加载，巷道10适于呈现输送装置8，该输送装置8包含母试管1，这些母试管1在生物材料取出和分配装置4的工作点11旁边，这些子试管2用生物材料的等份或部分填充，该生物材料包括在母试管中。
在工作区域5旁边，输送机6具有主巷道13(图2)、转向部14、和转向部15，该转向部14适于将空运输装置8传送到副巷道130中，并因而传送到巷道9中，该转向部15在转向部14之后，适于输送运输装置8，这些运输装置8包含巷道10的母试管1。
在等分设备中包括的各种装置在操作期间，根据在工作区域5中呈现的母试管的历史和身份，由控制单元100(图1)协调，该控制单元100包括在个人计算机上安装的软件程序，该个人计算机与在一块或多块电子板上驻留的代码相通信，这些电子板适于涉及装置的处置。
母试管1的身份由控制单元100通信到标记和加载设备3，让该母试管1进入在转向部15旁边的巷道10中，该标记和加载设备3开始子试管的准备，并且保证与母试管的单一关联，生物材料的等份从该母试管中抽取。
子试管也可以标记成，不保证与原始母试管的任何关联；这仅取决于化验室要求。因而，待包括在子试管中的信息可以根据化验室在软件中构造，该软件在化验室的设备的安装期间管理标记。
将母试管停泊在停止点16中；当子试管被适当地标记，定位在巷道9中，及在停止点16中排队时，将母试管1从停止点16释放，以到达工作点11，之后是子试管，这些子试管被释放，并且在工作点11后面在母试管之后排队，通过转向部17从巷道9转到巷道10。在工作点11中在母试管1之后排队的希望数量的子试管2的实际存在，由存在传感器18控制，该存在传感器18适当定位在巷道10上。
待准备的子试管的数量取决于对于生物材料要求的处理的类型，该生物材料包含在母试管1中。
标记和加载设备3(图3)包括试管补充装置19，该试管补充装置19适于将子试管2呈现给标记装置20；在这种操作的结束处，适当附加标记的子试管2由试管处置装置21定位在运输装置8中。
在运输装置8中定位的标记子试管2，如以前解释的那样，然后在工作点11中对于母试管1排队。
所述工作点11是取出和分配装置4的工作区域(图11)，该取出和分配装置4包括移液管23的补充装置22，该补充装置22具有在每个新工作循环处将移液管23呈现在适当位置中的功能。所述移液管23(图1)是管状体，等效于管子，它适于吸出在母试管中包含的生物材料。
由补充装置22补充的移液管23，然后啮合和自动地安装及互锁在生物材料分配装置24上，如下面将解释的那样。在每个循环处改变移液管23的原因是，避免在属于不同试管的生物材料之间的污染危险，该移液管23用来从母试管1抽取生物材料。
下面描述等分循环的步骤：
待被等分的母试管1呈现在输送机6的主线13上，该母试管1包含在具体运输装置中，
输送机6通过转向部15将这样一种试管转向到巷道10，以允许试管到达工作区域5，
母试管1由停止装置停止在等待点16中
根据母试管1的身份(事先知道的)和处理-对于其中包含的生物材料必须进行该处理，控制单元100控制标记和加载装置3，该标记和加载装置3用来准备给定数量的子试管(在例子中，子试管是4个)，
标记和加载装置3因而准备要求数量的子试管，标记它们，及将它们定位在运输装置8中，该运输装置8在巷道9中可得到并且排队，
释放在停止点16中闲置的母试管1，以到达工作点11，
在已经到达该点时，通过转向部17释放在巷道9中排队的子试管2，以在巷道10中排队在母试管之后，
新移液管23由移液管补充装置22补充，并且定位在点64处，在该点64处，它必须由分配装置24啮合，以开始生物材料取出操作，
分配装置24从在清单最前面处的母试管1取出生物材料，
存在传感器18检查子试管2的数量是期望数量，这些子试管2在母试管1之后排队，
将生物材料分配到排队的子试管中，该生物材料由分配装置24用移液管23取得，
将母试管1和子试管2释放到返回巷道12上，以返回输送机6的主线13，并且可以运输到以后的处理或分析模块。
试管补充装置19(图4)包括固定梳齿25和活动梳齿26。活动梳齿26在固定梳齿25上运动(如由在图4中的箭头表示的那样)，这些固定梳齿25啮合试管，并且将它们向上运动，这些试管包含在漏斗101(图3和5)中。
活动梳齿26由电动机27运动，该电动机27借助于传动系统28运动活动臂29，该活动臂29在固定梳齿25上产生活动梳齿26的行进(图3、4及5)。
由这样一种机构啮合的试管到达固定试管30(图4)-该固定试管30定位在最高位置中，在倾斜托盘31上滑动，落到试管回转装置32上(图6)。所述托盘可以容纳高达8个试管；在托盘31的盖34上的存在传感器33(图4)具有如下任务：检查第八个试管在托盘上的实际存在，并且可能停止试管补充装置18对于8个试管的处置操作。
气动操作试管计时器35在托盘31上方(图3和4)，用来检查试管一次一个落在回转装置32上。
所述试管回转装置32(图6)包括转盘36，该转盘36包括寄存部37和固定圆柱销39，该寄存部37包括四个圆柱形可伸缩栓楔38(这些栓楔38的两个未表示在图6中，因为它们由子试管2的本体遮挡)，在该固定圆柱销39中，啮合从托盘31落下的试管。
缸103(图6)作为传感器工作，探测试管在转盘36上的位置：当试管在寄存部37中时，所述缸103被致动，并且以后活塞102退出。
通过探测所述活塞102从缸103的退出，辨别如下两种事件：
如果活塞进入试管内，则意味着，试管的敞开端部正面对着传感器侧(如图5和6所示)；
如果活塞未进入，则意味着，试管的封闭端部正面对着传感器侧，因而防止其中活塞的进入。
在这种情况下，试管可以由盘36释放；而在第一种情况下，盘旋转一百八十度，以将试管带到希望位置。
当得到所述位置时，两个气动缸41(图7)退回圆柱形栓楔38，允许试管到寄存部104中的释放，该寄存部104包括两个辊40(图4和8，在图8中，第二辊40是不可见的，因为它由试管2的本体遮挡，该试管2定位在寄存部104中)。
盘36(图6和7)相对于水平线倾斜，以允许试管当从圆柱形可伸缩栓楔38释放时，在寄存部104中内滚动，该盘36包括在寄存部42中。缸43产生板36的转动。由所述缸43产生的直线运动凭借传动系统变换，该传动系统包括齿条44，该齿条44通过啮合齿轮45而运动轴46，当需要时，该轴46产生板36在寄存部42中的转动。
试管标记装置20(图8)包括标签涂敷装置48，该标签涂敷装置48适于保证所述粘合剂标签到子试管2的侧壁上的粘合，该子试管2定位在壳体104中。这些粘合剂标签由打印机47打印。
在根据正确方位已经到达轴104时，传感器500(定位在试管下方的寄存部104中，并且在图8中不可见)确认子试管2的存在，操作标签打印机47，该标签打印机47产生包含有用信息的标签，并且如果需要，则使身份与目前试管相关联，该有用信息用来在输送机6上的以后处理步骤期间识别子试管2。
离开打印机47的标签啮合在辊40之间，并且使有粘合剂的一面粘结到试管的壁上。
标签涂敷装置48具有如下功能：确保标签粘到试管的侧壁上。它包括主动辊49，该主动辊49的转动产生两个辊40的转动，该主动辊49由电动机50致动，该电动机50的转动由传动系统51传递到辊49。
另外的辊可以在寄存部105中存在，以便保证在标签正被粘结的同时，试管的较好转动。
辊的旋转足够长，以保证标签到试管侧壁上的粘合。
正确标记的子试管2准备由试管处置装置21加载到运输装置8中，该运输装置8在巷道9中定位在释放点63(图2)中。
所述试管处置装置21(图9和10)包括机械臂56，并且遵循由在图10中的箭头表示的旋转方向，到达释放点63，该机械臂56包括夹具57，该夹具57能够抓握试管，如图9所示，并且在销62上旋转。
机械臂的旋转运动通过借助于齿条59变换缸58的直线运动而得到，该齿条59包括在导向件60中，圆形齿轮61在该导向件60上旋转。
夹具57在已经到达释放点63之后，气动地打开并且释放试管，将它插入到空运输装置8中，该空运输装置8在释放点63中闲置。
如果对于一个母试管需要几个子试管，则在其运输装置8中准备的子试管从释放点63释放，并且在停止点106中排队；重复描述的过程，并且当全部子试管2都正确地定位在对应运输装置8中时-该对应运输装置8在停止点106中排队，从巷道9输送到巷道10，并且排队在母试管之后，该母试管定位在工作点11处(图2)。
在这样一个工作点处，生物材料取出和分配装置4(图11)具有如下任务：在从备用移液管位置64已经获得新移液管23之后，从母试管1中抽取生物材料的样品，并且将它分配到排队子试管2中，该母试管1在队列的最前面处。
移液管23借助于移液管补充装置22准备在备用移液管位置64中(图12)，该移液管补充装置22包括移液管定位装置65和移液管提升装置66。
移液管由容器150补充(图13)，该容器150为了较高的过程效率，必须加载有移液管，这些移液管定位在水平方向上；它包括下部基座67，并且包括联接器69，该下部基座67通过沿导向件68滑动是可除去的，该联接器69适于由滑动钩70啮合，该滑动钩70容纳在导向件71中，该导向件71定位在容器150的侧壁上。
移液管被分离地加载到容器150中；以后，将容器配合到补充装置22上；当正确地定位在其座位中时，支架73与钩70相联接，引起从联接器69的提升和因此脱开，该联接器69立即由第二钩74(未表示在图12中)联接，该第二钩74安装在滑块75上。所述滑块75通过在缸76上滑动，除去下部基座67，以允许打开容器150的下部部分。
如此释放的移液管落在倾斜表面170上，该倾斜表面170在竖直方向上是活动的(从底部向上并且反之亦然，如由在图12中的箭头表示的那样)，在该处，梳齿171一个接一个地补充移液管，并且将它们提升到滑槽172的高度，该梳齿171与倾斜表面170是整体活动的。
倾斜表面170的和梳齿171的竖直运动由活塞190产生。
在所述滑槽172上，移液管滚动，直到它们到达两个导向件173，这两个导向件173定位在相互距离处，该相互距离与移液管的下部部分-最细处-的宽度相等(在图1中的放大图)。所述距离允许移液管当其到达时“竖起来”，它保持悬挂在两个导向件的边缘上，这两个导向件安置在头部上，该头部比本体宽。
推动系统180在腔室181的方向上产生所述移液管的运动，如图14所示，该推动系统180包括例如电磁阀，该电磁阀适于在移液管23的方向上产生空气射流，该移液管23定位在两个导向件173上，该腔室181呈现在试管提升装置66内。
在这个位置中如此排队的移液管23，由推进器183向上推动，以到达备用移液管位置64(图12)，该推进器183借助于活塞182而运动。
当分配装置24需要用新移液管替换用过移液管，以开始新的等分循环时，适于处置移液管的机械臂184被定位在废品管185(图1)中，在该处，插入在所述管内的移液管由机械臂184放开，落在移液管废品容器186中。
在这时，机械臂被定位在备用移液管位置64中，并且可以啮合新等待移液管。

Claims (4)

1.适于从母试管(1)中取出各部分生物材料的自动设备，该母试管(1)在试管运输设备的输送机(6)中借助于单一试管的运输装置(8)可移动，以加载在一个或多个子试管(2)中，这些子试管(2)事先用适当识别装置附加标记，并且被发送到不同的生物材料分析仪器，这些生物材料分析仪器与所述运输设备对接，
其特征在于，它包括：
工作台架(5)，它提供第一巷道(9)、第二巷道(10)、以及母试管(1)和子试管(2)的返回第三巷道(12)，该第一巷道(9)用来储存运输装置(8)，并且用空子试管(2)填充运输装置(8)，该第二巷道(10)用来储存母试管(1)，所述巷道(9，10)按这样一种方式选择性地接合，从而使单一母试管(1)的发送与预定数量的子试管(2)相一致，这些子试管(2)以后被指定填充生物材料，该生物材料在工作点(11)处从母试管(1)中抽取，这些子试管(2)填充有生物材料的各部分，该生物材料的各部分从母试管(1)抽取，所述巷道(9，10，12)接合到输送机(6)上，该输送机(6)适于将试管运输到以后处理模块，并且从以后处理模块运输试管，
空子试管(2)的补充装置(19)，
空子试管(2)的标记和加载装置(3)，其将空子试管(2)加载到空运输装置(8)中，该空运输装置(8)储存在所述第一巷道(9)中，
适于将生物材料的各部分从母试管(1)中取出并且将它们分配到相应各子试管(2)中的装置(4)，这些相应子试管(2)在工作台架(5)的工作点(11)处对于闲置母试管(1)排队，
移液管(23)的补充和加载装置(22)，其适于将生物材料的各部分取出，并且将它们分配到子试管(2)中，及
控制单元(100)，其适于协调和检查在所述装置的工作循环中涉及的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，子试管(2)的所述补充装置(19)包括试管回转装置(32)、传感器、以及操作装置，该试管回转装置(32)提供倾斜转盘(36)，该倾斜转盘(36)包括用于试管的寄存部(37)和固定栓楔(39)，该寄存部(37)由可伸缩栓楔(38)构成，该传感器适于探测试管在转盘(36)上的位置，该操作装置适于在试管不面对规定侧的情况下操作转盘(36)，以便于以后落到试管标记装置(20)中。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，移液管(23)的所述补充和加载装置(22)包括梳齿(171)和气动推动装置，该梳齿(171)适于一个接一个地将水平移液管(23)向两个导向件(172，173)提升，这两个导向件(172，173)在它们之间按这样一种方式间隔开，以引起移液管(23)的竖起，该气动推动装置适于将移液管(23)向移液管加载位置(182)提升。
4.用来将生物材料从母试管(1)分配到一个或多个子试管(2)的自动方法，这些子试管(2)由单一试管的运输装置(8)支撑，其特征在于，它提供：将空子试管(2)储存在第一巷道(9)中；将待被分配的母试管(1)储存在第二巷道(10)中；将待被分配的母试管(1)向工作点(11)发送，随后是多个子试管(2)，这些子试管(2)指定成，按在所述第一巷道(9)的进口处识别的母试管的功能，接收从母试管(1)抽取的生物材料的各部分；将母试管(1)的所述生物材料分配到随后的子试管(2)；以及使母试管(1)和子试管(2)通过第三巷道(12)向运输设备的输送机(6)返回。
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