CN107850615B - 样品容器载体、实验室样品分配系统和实验室自动化系统 - Google Patents

Abstract

用于实验室样品分配系统的样品容器载体（10），其中，所述样品容器载体（10）包括磁性元件（20），所述磁性元件（20）被布置成使得施加于所述样品容器载体的磁性移动力取决于倾斜度。包括这样的样品容器载体（10）的实验室样品分配系统（100）以及包括这样的样品分配系统的实验室自动化系统（5）。

Description

样品容器载体、实验室样品分配系统和实验室自动化系统

技术领域

本发明涉及用于实验室样品分配系统的样品容器载体、包括这样的样品容器载体的实验室样品分配系统以及包括这样的实验室样品分配系统的实验室自动化系统。

背景技术

包括样品容器载体的实验室样品分配系统通常被用于实验室自动化系统。这样的实验室自动化系统可以包括如预分析站、分析站和/或后分析站之类的实验室站。

WO 2011/138448 A1中公开了这样的实验室样品分配系统的一个示例。该实验室样品分配系统包括输送平面和位于输送平面下方的多个电磁致动器。它还包括适于承载样品容器的若干个样品容器载体。例如，这样的样品容器可以是由透明材料制成的管。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有改进的运动特性的样品容器载体。另一个目的在于提供一种实验室样品分配系统，以及提供一种包括这样的样品容器载体的实验室自动化系统。

这些目的通过根据本发明的样品容器载体、根据本发明的实验室样品分配系统以及根据本发明的实验室自动化系统来解决。

本发明涉及用于实验室样品分配系统的样品容器载体。

该样品容器载体适于承载一个或多个样品容器，所述样品容器例如呈常规的样品管的形式。

所述样品容器载体适于在所述实验室样品分配系统的水平的输送平面之上移动。所述样品容器载体包括磁性元件，其中，所述磁性元件适于与所述实验室样品分配系统的装置所产生的磁场相互作用，使得磁性移动力被施加于所述样品容器载体。

所述磁性元件被布置成使得所述磁性移动力，例如所述磁性移动力的量和/或角度，取决于在所述输送平面上放置或者在所述输送平面之上移动的所述样品容器载体的倾斜度。

借助于本发明的样品容器载体，可以在样品容器载体中引入优选的方向。与在没有优选方向的情况下使用样品容器载体的现有技术相比，可以防止如样品容器载体的不自主旋转之类的效果。例如，这可以节省能量并稳定运动。

术语“磁性移动力取决于倾斜度”可能意味着磁性移动力，例如磁性移动力的量，取决于样品容器载体相对于外部磁场的取向。例如，如果样品容器载体围绕竖直轴线旋转一定量，则尽管样品容器载体在相同的位置处被观察到，但磁性移动力可具有另一个量或者可指向另一个方向。

根据一个实施例，所述磁性元件包括磁致激活装置，所述磁致激活装置特别是呈永磁体的形式。所述磁致激活装置可具有正多边形的水平剖面。优选地，它具有正方形的剖面。

借助于这样的磁性元件，优选的方向可以被引入由磁致激活装置产生的磁场中。这可以确定磁性移动力的倾斜度的依赖性，这是因为在这样的情况下磁性移动力通常取决于相应的优选方向与外部磁场之间的角度。例如，磁致激活装置所产生的磁场具有特别高的量的优选方向可以垂直于多边形的一侧。

根据一个实施例，所述磁性元件包括铁磁或亚铁磁的引导装置。例如，该引导装置可以由铁磁或亚铁磁材料制成或包括铁磁或亚铁磁材料。

所述引导装置可以形成为至少部分地或完全地覆盖所述磁致激活装置的覆盖件。这可以用来容易地实现由使用这样的覆盖件的磁致激活装置产生的磁场的优选方向。

应当理解的是，如在此使用的意义上的引导装置是用于磁场线的引导装置。例如，这样的引导装置可以引入优选方向，或者可以以其他方式使得由磁致激活装置产生的磁场偏离在没有这样的引导装置的情况下将存在的状态。

根据一个实施例，所述引导装置具有包括若干个区段（sector）的水平剖面，所述区段优选地实施为臂，其中，这些区段远离彼此并且各自起始于引导装置的共同的中央部分处。例如，这些区段可以被用于引导由磁致激活装置产生的磁场。例如，每个区段可以对应于一个优选方向。这些区段可以被布置成形成交叉。例如，这可以被用于引入四个优选方向，在它们之间具有90°的相应角度。

所述引导装置可由如下材料制成或包括如下材料，即：具有大于1、优选为大于10、优选为大于100、优选为大于1,000、进一步优选为大于10,000的相对磁导率μ_r的材料。

所述引导装置可由软磁性材料制成或者包括软磁性材料，优选为构造钢材。该材料已被证明显示出适合于预期用途的性能，并且便宜且容易获得。

根据一个实施例，引导装置包括位于磁致激活装置上方的板，其中，该板优选地侧向延伸超过磁致激活装置。

根据一个实施例，引导装置的侧向包围部分远离磁致激活装置。

根据一个实施例，引导装置的侧向包围部分和/或引导装置的位于磁致激活装置上方的部分具有一定厚度，该厚度适于防止在由磁致激活装置引起的典型的磁场处的磁饱和。这种典型的磁场例如可以具有大约0.7T的值。饱和将导致引导装置按预期弯曲或引导磁场线的能力降低。

引导装置的位于磁致激活装置上方的部分可以至少部分地邻接磁致激活装置。引导装置可以具有施加在磁致激活装置上的帽的形式。所述引导装置和磁致激活装置一起可以具有蘑菇的形式，其中，磁致激活装置形成柱。这样的实现已被证明对典型的应用有用。

根据一个实施例，所述样品容器载体包括滑动构件，其中，如果所述样品容器载体被放置在所述输送平面上，则所述滑动构件适于与所述输送平面接触。这样的滑动构件例如可以被用于调适输送平面与样品容器载体之间的摩擦。

所述滑动构件可具有包括从中央部分延伸的若干个臂的水平剖面，其中，所述滑动构件在这些臂之间可具有凹的水平剖面。这样的构造特别是能够增加当沿输送平面中的边缘或台阶驱动时样品容器载体的稳定性。

引导装置和滑动构件可以限定腔，其中，磁致激活装置被布置在该腔内。引导装置可以沿滑动构件的方向具有开口，并且引导装置可以至少部分地侧向围绕磁致激活装置。根据一种实施方式，它可以完全地围绕磁致激活装置。

根据一个实施例，所述滑动构件包括若干个下边缘或下边界，所述下边缘围绕所述滑动构件的适于与所述输送平面接触的部分。所述下边缘至少部分地成斜角。所述下边缘的斜角可以从滑动构件的中央到水平外部增加。这样的实施例特别是已被证明适于样品容器载体将越过输送平面中的台阶的情况。

根据一个实施例，滑动构件具有位于中央的凹部，该凹部不与输送平面接触。所述凹部可以被所述滑动构件的适于与所述输送平面接触的部分围绕。这样的实施例已被证明有助于减少样品容器载体和输送平面之间的摩擦以及在运动期间稳定样品容器载体。

本发明还涉及一种实验室样品分配系统。该实验室样品分配系统包括若干个根据本发明的样品容器载体。关于所述样品容器载体，可以使用所有论述过的实施方式、变型和实施例。

所述实验室样品分配系统还包括适于支撑样品容器载体的输送平面。

所述实验室样品分配系统还包括固定地布置在输送平面下方的若干个电磁致动器，这些电磁致动器适于产生磁场，以使样品容器载体在输送平面之上移动。

所述实验室样品分配系统还包括控制装置，所述控制装置被配置成通过驱动电磁致动器来控制样品容器载体在输送平面之上的移动，使得样品容器载体沿相对应的输送路径移动。

例如，所述实验室样品分配系统可以包括数量为1至500个样品容器载体。它还可以包括数量为4至1024个电磁致动器。所述输送平面也可以被表示为输送表面。支撑样品容器载体也可以被表示为承载样品容器载体。实验室样品分配系统的电磁致动器可以被用于产生在输送平面之上驱动样品容器载体的磁场。样品容器载体可以沿两个维度移动，从而在输送样品容器载体时，例如在实验室站之间输送样品容器载体时，允许很大的灵活性。在典型的实施方式中电磁致动器之间的距离为20mm或大约20mm。

根据一个实施例，所述电磁致动器，特别是相应的磁线圈，和/或磁芯，具有正多边形的水平剖面。优选地，它们具有正方形的剖面。这样的构造可以被用于在由电磁致动器产生的磁场中引入优选方向。这特别是可以被用于进一步导引样品容器载体在输送平面上沿特定取向或方向的运动。

所述输送平面可以由导电材料制成并且可以接地。铁磁或亚铁磁的引导装置也可以由例如钢铁之类的导电材料形成。所述引导装置可以具有帽形或钟形形状。如果样品容器载体被放置在输送平面上，则引导装置的限定了帽或钟的开口的下端能够适于与输送平面直接接触。如果样品容器载体被放置在输送平面上，则引导装置和输送平面限定腔。磁性元件可以被布置在该腔内。磁性元件可以在引导装置的上端处固定到引导装置。引导装置可以包括用于样品容器的保持装置，该保持装置例如被放置在引导装置的上端处。所述保持装置例如可以被实施为适于接收样品容器的盲孔，该盲孔例如具有圆形的剖面。该实施例防止当样品容器载体在输送平面之上移动时输送平面和样品容器载体带静电电荷。

本发明还涉及一种实验室自动化系统，其包括：若干个预分析、分析和/或后分析（实验室）站；以及适于在这些实验室站之间输送样品容器载体和/或样品容器的如上所述的实验室样品分配系统。实验室站可以与实验室样品分配系统相邻布置。

预分析站可适于执行样品、样品容器和/或样品容器载体的任何类型的预处理。

分析站可适于使用样品或样品的一部分和试剂来产生测量信号，所述测量信号指示是否存在分析物，并且如果存在，则指示其浓度。

后分析站可适于执行样品、样品容器和/或样品容器载体的任何类型的后处理。

所述预分析站、分析站和/或后分析站可包括脱盖站、重加盖站、等分站、离心站、归档站、移液站、分拣站、管类型识别站和样品质量确定站中的至少一个。

附图说明

现在将参照示意图来详细地描述本发明，其中：

图1示出了样品容器的一部分，

图2以不同的视角示出了图1的部分，

图3示出了包括图1和图2的部分的样品容器，

图4示出了实验室样品分配系统，

图5示出了处于台阶处的样品容器的滑动构件，以及

图6示出了根据另一实施例的样品容器。

具体实施方式

图1示出了样品容器载体10的一部分。详细来说，图1示出了样品容器载体10的底部，即样品容器载体10的就布置在底板15下方和上方的元件。

在底板15上布置有磁性元件20。磁性元件20包括形式为永磁体30的磁致激活装置。永磁体30具有正方形的水平剖面。

磁性元件20还包括施加在永磁体30之上的引导装置40。引导装置40包括第一臂42、第二臂44、第三臂46和第四臂48。引导装置40由高导磁材料制成。

借助于具有其臂42、44、46、48的引导装置40以及永磁体30的特定形状，所产生的磁场被特别地调整，使得产生四个优选方向，即，沿第一臂42定向的第一优选方向32、沿第二臂44定向的第二优选方向34、沿第三臂46定向的第三优选方向36以及沿第四臂48定向的第四优选方向38。这些优选方向提供了如下效果，即：当存在外部磁场时施加于样品容器载体10的磁性移动力取决于倾斜度（angularity），即样品容器载体10的角度取向。

如图1中所描绘的，引导装置的臂42、44、46、48被布置成形成总共四个区段，这四个区段被布置成形成交叉。换言之，在臂42、44、46、48之间或在由这些臂42、44、46、48限定的区段之间的相应角度分别具有90°的值。应当注意的是，臂或区段之间的角度通常被定义为这些臂或区段的相应的不同方向之间的角度，所述方向例如限定中心和/或对称轴线的方向。

臂42、44、46、48分别起始于引导装置40的共同的中央部分41处。该中央部分41与永磁体30重叠。借助于这样的构造，引导装置40具有施加在永磁体30上的帽的形式。

在底板15的另一侧上布置有滑动构件50。该滑动构件50仅以非常小的部分在图1中可见，并将参照图2进一步解释。

图2从另一个视角示出了图1的样品容器载体10的部分。详细来说，其示出了样品容器载体10的底侧。

滑动构件50包括四个臂52、54、56、58，它们被布置成在之间具有90°的水平角度，使得它们形成交叉。臂52、54、56、58各自具有从内部部分51到相应的外部部分逐渐变细的剖面，其中，所述外部部分是圆形的。这种构造增强了样品容器载体10的稳定性，特别是在如下那些情况下，即：当三个臂52、54、56、58中的两个位于在输送平面中形成的台阶的上侧上，样品容器载体10在该输送平面上移动。详细来说，可以容易地认识到，在这样的情况下，这些臂中的两个处于上部上，并且这些臂中的两个处于下部上，使得样品容器载体10可以在没有任何倾斜风险的情况下移动。

为了使样品容器载体10在于输送平面中形成的台阶上的攀爬变得容易，臂52、54、56、58的相应的下边缘70成斜角（beveled），其中，斜角（beveling）从中央部分51到臂52、54、56、58的相应的外部部分增加。借助于这样的斜角，样品容器载体10在其上移动的输送平面中的台阶导致样品容器载体10的平滑升起，使得它不会在台阶反弹。

在滑动构件50中居中设置有凹部60。当样品容器载体10在输送平面上移动时，凹部60被滑动构件50的与输送平面接触的部分围绕，但是减小了滑动构件50与输送平面之间的总接触面积。因此，减少了摩擦，这对能耗具有积极的影响。

图3以透视图示出了完整的样品容器载体10。样品容器载体10在其下端处包括基板15，而滑动构件50位于基板15下方。这允许样品容器载体10在样品分配系统的输送平面上移动。

样品容器载体10包括位于基板15上方的主体17。在主体17中，布置有样品容器保持装置18。样品容器保持装置18被实施为孔，样品容器可以被放置并可以被保持在该孔中。

图4示出了具有样品分配系统100的实验室自动化系统5。

实验室自动化系统5包括第一实验室站6和第二实验室站7。这些仅出于说明的目的而示出。应当注意的是，典型的实验室自动化系统5包括除样品分配系统100之外布置的多个实验室站，使得样品分配系统100可以被用于在实验室站6、7之间输送样品或样品容器。

实验室样品分配系统100包括输送平面110，样品容器载体10可以在该输送平面110上移动。仅出于说明的目的，根据图3的单个样品容器载体10被示出为处于输送平面110上。样品容器载体10包含样品容器12，该样品容器12被实施为常规的实验室管。应当注意的是，在典型的样品分配系统100上，布置有承载相应的样品容器的多个样品容器载体。

样品分配系统100还包括若干个电磁致动器120，其被实施为具有相应的磁芯125的线圈。电磁致动器120和芯125二者在水平面中都具有正方形十字形状（square crossshape）。因此，它们产生具有垂直于正方形剖面的边缘的相应的优选方向的磁场。该措施有助于沿特定路径引导样品容器载体10。

在输送平面110上，布置有多个位置传感器130，这些位置传感器130适于通过感测由相应的样品容器载体10的永磁体30产生的磁场来感测样品容器载体10的位置。样品分配系统100还包括电子控制单元150。电子控制单元150适于控制电磁致动器120，并且适于接收来自位置传感器130的信号。因此，控制单元150可以使用电磁致动器120来主动地使样品容器载体10移动。它还可以使用位置传感器130来感测样品容器载体10的位置。使用该功能，电子控制单元150可以使相应的样品容器载体10沿预定的输送路径移动。

应当注意的是，电子控制单元150一般可以包括处理器装置和存储器装置，其中，存储器装置包括程序代码，当执行时，该程序代码使处理器装置以特定方式执行，例如，来感测样品容器载体10的位置和/或使样品容器载体10沿输送路径移动。

借助于实验室样品分配系统5，可以执行在实验室站6、7之间输送样品或样品容器的任务，其中，由于样品容器载体10和具有它们相应的芯125的电磁致动器120二者的优选方向，可以防止样品容器载体10的旋转。这节省了能量，并导致可以提高系统吞吐量的更平直的输送路径。

图5示出了在输送平面110包括台阶110c的情况下的输送平面110。在台阶110c的左侧上，存在输送平面110的下部110a。在台阶110c的右侧上，存在输送平面110的上部110b。仅出于说明的目的，在图5中示出了输送平面110，而没有电磁致动器120、磁芯125和位置传感器130。

应当注意的是，如图5中所示的台阶110c例如可以出现在样品分配系统110的两个模块彼此邻接的线处。

为了图示滑动构件50的有利构造，图2的滑动构件50在没有样品容器载体10的其余部分的情况下被单独地和示意性地示出。如所描绘的，第一臂52和第二臂54在输送平面110的上部110b上延伸，而第三臂56和第四臂58保持在输送平面110的下部110a上。然而，滑动构件50在四个位置处保持与输送平面110接触，从而防止了在使用圆形的滑动构件50时可能出现的倾斜或任何其他不稳定性。

图6以剖视图示出了根据另一实施例的样品容器载体10'。

样品容器载体10'包括形式为永磁体30的磁致激活装置和由例如钢铁的导电材料形成的钟形的引导装置40'。如果样品容器载体10'被放置在输送平面110上，则引导装置40'的限定了引导装置40'的开口的下部49适于与输送平面110直接接触。如果样品容器载体10'被放置在输送平面110上，则引导装置40'和输送平面110限定腔。磁致激活装置30被布置在该腔内。磁致激活装置30在引导装置40'的上端处被固定到引导装置40'。引导装置40'包括用于样品容器的保持装置18'。保持装置18'在具有圆形剖面的引导装置40'中被实施为盲孔，该盲孔适于接收样品容器。根据该实施例的输送平面110由导电材料制成并接地。该实施例防止在样品容器载体10'在输送平面110之上移动的情况下输送平面110和样品容器载体10'的底部49带静电电荷。

Claims (13)

1.用于实验室样品分配系统（100）的样品容器载体（10），

- 其中，所述样品容器载体（10）适于承载一个或多个样品容器（12），

- 其中，所述样品容器载体（10）适于在所述实验室样品分配系统（100）的水平的输送平面（110）之上移动，以及

- 其中，所述样品容器载体（10）包括磁性元件（20），其中，所述磁性元件（20）包括磁致激活装置（30），所述磁致激活装置（30）呈永磁体的形式，其中，所述磁性元件（20）适于与所述实验室样品分配系统（100）的装置（120）所产生的磁场相互作用，使得磁性移动力被施加于所述样品容器载体（10），

其特征在于，

- 所述磁致激活装置（30）具有正多边形的水平剖面，

- 所述磁性元件（20）被布置成使得所述磁性移动力取决于放置在所述输送平面（110）上的所述样品容器载体（10）的倾斜度，以及

- 所述磁性元件（20）包括铁磁或亚铁磁的引导装置（40），

- 其中，所述引导装置（40）形成为至少部分地覆盖所述磁致激活装置（30）的覆盖件，

- 其中，所述引导装置（40）具有包括若干个区段的水平剖面，以及

- 其中，所述区段远离彼此并且各自起始于所述引导装置（40）的共同的中央部分（41）处。

2.根据权利要求1所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

- 其中，所述磁致激活装置（30）具有正方形的剖面。

3.根据权利要求1或2所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

若干个区段实施为臂（42、44、46、48）。

4.根据权利要求3所述的样品容器载体（10），

- 其中，所述区段被布置成形成交叉。

5.根据权利要求1所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

- 所述样品容器载体（10）包括滑动构件（50），其中，如果所述样品容器载体（10）被放置在所述输送平面（110）上，则所述滑动构件（50）适于与所述输送平面（110）接触。

6.根据权利要求5所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

- 所述滑动构件（50）具有包括从中央部分（51）延伸的若干个臂（52、54、56、58）的水平剖面，其中，所述滑动构件（50）在所述臂（52、54、56、58）之间具有凹的水平剖面。

7.根据权利要求5所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

- 所述滑动构件（50）包括若干个下边缘（70），所述下边缘（70）围绕所述滑动构件（50）的适于与所述输送平面（110）接触的部分，

- 其中，所述下边缘（70）至少部分地成斜角。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的样品容器载体（10），

其特征在于，

- 所述滑动构件（50）具有位于中央的凹部（60），在所述凹部（60）中，所述滑动构件（50）不与所述输送平面（110）接触，

- 所述凹部（60）被所述滑动构件（50）的适于与所述输送平面（110）接触的部分围绕。

9.实验室样品分配系统（100），包括：

- 若干个根据前述权利要求中任一项所述的样品容器载体（10），

- 输送平面（110），其适于支撑所述样品容器载体（10），

- 若干个电磁致动器（120），其固定地布置在所述输送平面（110）下方，所述电磁致动器（120）适于产生磁场，以使所述样品容器载体（10）在所述输送平面（110）之上移动，以及

- 控制装置（150），其被配置成通过驱动所述电磁致动器（120）来控制所述样品容器载体（10）在所述输送平面（110）之上的移动，使得所述样品容器载体（10）沿相对应的输送路径移动。

10.根据权利要求9所述的实验室样品分配系统（100），其特征在于，

- 所述电磁致动器（120），和/或磁芯（125），具有正多边形的水平剖面。

11.根据权利要求9所述的实验室样品分配系统（100），其特征在于，

- 所述电磁致动器（120），和/或磁芯（125），具有正方形的剖面。

12.实验室自动化系统（5），包括：

- 若干个实验室站（6、7），以及

- 根据权利要求9至11中任一项所述的实验室样品分配系统（100），其适于在所述实验室站（6、7）之间分配样品容器载体（10）和/或样品容器（12）。

13.根据权利要求12所述的实验室自动化系统（5），其特征在于，

实验室站（6、7）呈预分析站、分析站和/或后分析站的形式。

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