CN109310078A - 用于标记低温冷冻的小瓶的激光烧蚀机器 - Google Patents

用于标记低温冷冻的小瓶的激光烧蚀机器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于标记“空白标记的”低温冷冻的小瓶或安瓿的机器，所述小瓶或安瓿包含不耐热生物材料并且在冷冻之前激光敏感材料已经施加到其上。因此，所述机器已经设计成在标记过程的所有阶段中维持所述生物材料的完整性。所述机器通常包括主控制系统；可编程用户界面；框架；低温冷冻机组件，用于将所述小瓶保持在所需的低温；进给组件，构造成接收和定位空白标记的低温小瓶；低温恒温标记/质量控制隧道，在其中所述小瓶被维持在所需温度，通过激光烧蚀进行标记，并检查质量；以及输出组件。所述机器还包括用于将所述小瓶从所述进给组件输送到所述隧道并且从所述隧道输送到所述输出组件的装置。根据当前公开标记的小瓶最终手动或自动装载入低温运输容器中。

Description

用于标记低温冷冻的小瓶的激光烧蚀机器
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年4月30日提交的美国临时申请No.62/330,071的权益，并且其全部内容以引用的方式并入本文中。还参考2015年10月30日提交的国际申请PCT/US15/58209，其全部内容以引用的方式并入本文中。
引入参考
以下引用的参考文献的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于压印小瓶或安瓿的设备和方法，所述小瓶或安瓿被保持在液氮温度附近的温度。更具体地，但不作为限制，本发明涉及用于在小瓶或安瓿上印刷的激光烧蚀印刷系统和方法，所述小瓶或安瓿的温度低至标准大气压下液氮上方的气相或液氮的液相的温度。
背景技术
易变质的生物材料(包括免疫学和疫苗组合物)在储存和运输过程中通常必须冷冻至低温(包括液氮的温度)。因此，在冷冻过程之前必须对小瓶进行标记，因为在本申请之前，不存在用于在维持低温温度的同时自动标记小瓶的装置。在小瓶或安瓿包含兽医和药学药物(例如，包括疫苗的免疫组合物)的情况下，某些信息(例如药物类型、剂量、制造商、有效期等)必须清楚地压印在每个小瓶上以保持符合各监管机构的规定。另外，填充的小瓶或安瓿的数量以及材料来源的批次也是用于标刻和追踪的非常重要的数据点。现有技术的标记技术包括在标签上印刷，并且随后将标签布置到小瓶上。最近更多的努力包括直接印刷到小瓶上(参见Byron的US 7,647,867)。在另一个示例中，US 20140048066 A1(HolitasLimited)描述通过在膜上激光标刻或激光雕刻数据以产生数据膜并使用非迁移性粘合剂将膜固定到喷雾器安瓿上来标记喷雾器安瓿。迄今为止，申请人意识到没有方法允许对冷冻的小瓶或安瓿进行标记，同时仍保留其中包含的生物材料的完整性和功效。
对于同一产品需要不同标签(即由于不同语言和不同监管要求)的跨国制药公司而言，将是非常期望有标记填充的、冷冻的小瓶的能力。供应链的好处是显而易见的(例如更快的生产周期、更少的浪费、更高的灵活性等)。不幸的是，将冷冻的小瓶的温度升高到通常与标签施加和/或印刷相关联的温度众所周知地将不可接受地降低小瓶内容物的生物活性。因此，如US 2008/0178988 A1(Ambarsoumian)中所公开的加热的标签的施加将使敏感的生物材料经受不可接受的加热。此外，使用激光器或其他手段直接标刻小瓶或安瓿的玻璃的任何努力将几乎肯定会使冷冻的生物材料经受不可接受的热应力。
因此，长期以来需要开发一种方法来标记含有冷冻的药物(包括疫苗)的小瓶，同时保持所需的生物活性，包括免疫活性。本公开提供对这种长期需求的解决方案。
发明内容
本发明的实施例提供用于实施在标签或其他合适衬底上形成文字和图形的方法的机器，所述标签或其他合适衬底保持在低温冷冻温度，例如，至少与液氮上方的气相一样低(即约-196℃，或标准大气压下液氮的沸点)。根据本发明的一个方面，在标签或衬底上形成图形的方法包括将激光束施加到制品的表面上的激光活性涂层，以将文字或图形标刻在激光活性涂层中。
激光活性涂层可以包含聚合物粘合剂和颜料，并且可选地可以包含附加成分。涂布配方可以包含具有玻璃化温度的至少一种聚合物粘合剂(所述玻璃化温度在通过激光束激活配方时提供所需的效果)以及具有耐热性并且以一定浓度存在的颜料(所述颜料在通过激光束激活配方时提供所需的效果)。
用于“空白标签”的材料(所述材料准备通过激光束的作用而被烧蚀以显示所期望的文字或图形)包括但不限于：塑料、丙烯酸类、乙烯基类、聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，)、聚碳酸酯类(例如)等。
广义上，本公开提供了一种低温激光烧蚀机器及其使用方法，用于将文字、图形和/或标识施加到低温冷冻的小瓶或安瓿。在整个过程中，机器保持低温冷冻的小瓶内包含的生物内容物的完整性，包括效能、功效和/或安全性。
通常，激光器通过烧蚀在小瓶已经被低温冷冻之前已经布置在小瓶上的材料而将文字或图形施加到小瓶。在高水平下，低温激光烧蚀机器包括以下元件(参见例如图1和图2)：
1、外壳，所述外壳用于容纳和保护机器部件(包括其结构支撑件)，并且用于保护人员免受各种移动零件的影响；
2、第一低温冷冻机组件，所述第一低温冷冻机组件构造成连接到低温恒温隧道的近侧端部，并且包含进给组件(infeed assembly)，保持多个低温冷冻的小瓶(“冷冻管”或“小瓶”或“安瓿”)的多个冷冻管收纳茎状件(cryocane)被进给入或装载入所述进给组件中；
3、低温恒温隧道，所述低温恒温隧道构造成附接到隧道的近侧端部上的第一冷冻机组件，并且构造成附接到隧道的远侧端部上的第二冷冻机组件；并且其中隧道构造成接收和连接到激光组件和视觉组件；
4、视觉组件，所述视觉组件构造成安装在隧道上，以使得视觉组件可以用来确定小瓶是否被正确定向成用于标记以及标记的小瓶是否已经被正确标记；
5、激光组件，所述激光组件构造成安装在隧道上，以使得激光组件可以通过烧蚀先前已经施加到小瓶的“空白”标签来标记或标刻小瓶；
6、第二冷冻机组件，所述第二冷冻机组件构造成附接到隧道的远侧端部，并且包含输出组件，保持多个标记的小瓶的多个冷冻管收纳茎状件从所述输出组件被卸载，可选地卸载到运输或储存容器中；
7、伺服机构，所述伺服机构用于使冷冻管收纳茎状件单个化和定向，以及用于将冷冻管收纳茎状件从进给组件的入口移入低温恒温隧道并通过低温恒温隧道，以及从隧道移出和进入输出组件；
8、可选地，可编程用户界面，用户/操作员可以使用所述可编程用户界面来控制机器的功能的一些或所有方面；
9、可选地，主控制系统，所述主控制系统能够操作机器的功能的所有方面，并且当存在时与可编程用户界面进行电子通信。
在高水平下，使用低温激光烧蚀机器标记小瓶的方法包括以下步骤：
1、将空白、激光活性的标签施加到储存小瓶或安瓿；
2、对空白标记的小瓶或安瓿进行去除热原/灭菌；
3、用待低温储存/冷冻的产品/材料填充小瓶或安瓿；
4、将填充的小瓶或安瓿放入储存设备中(例如，安瓿可以放入铝制收纳茎状件(aluminum canes)中，所述铝制收纳茎状件被设计成将小瓶紧固在固定位置中，并且呈现大的表面区域用于标记，如本文所公开的)；
5、将小瓶或安瓿冷冻至低至标准大气压下液氮的温度(或约-196℃)的温度；
6、将冷冻小瓶或安瓿转移至低至约-196℃的温度下长期和/或永久储存；
7、针对完整性(包括效能或功效)测试冷冻材料；
8、根据活性测试确定剂量表示/产品规格；其中在满意的测试和发布之后，满足所需规格的容器将从长期或永久受控的储存区域取出并放入中间储存区域，同时维持约-196℃的低温，以确保生物材料的完整性；
9、将包含冷冻小瓶的冷冻管收纳茎状件装载入激光烧蚀机器的进给组件中；
10、定向冷冻管收纳茎状件以用于后续的标记；
11、将冷冻管收纳茎状件移动到视觉组件和激光组件下方；
12、确定冷冻管收纳茎状件和小瓶是否被正确定向；
13、用激光器标记小瓶；
14、将冷冻管收纳茎状件移动到质量检查视觉组件下方；
14、确定小瓶是否已经被正确标记；
15、将包含标记的小瓶的冷冻管收纳茎状件移出隧道并且进入输出组件；以及
16、卸载包含标记的小瓶的冷冻管收纳茎状件。
因此，本发明的一个目的是在本发明中不包括任何先前已知产品、制造产品的过程、或使用产品的方法，以使得申请人保留权利并在此公开任何先前已知的产品、过程或方法的免责声明。还应注意，本发明并不意图在本发明的范围内包括不符合USPTO(51U.S.C.§112，第一段)或EPO(EPC第83条)的书面描述和实现要求的任何产品、过程或产品的制造或使用产品的方法，以使得申请人保留权利并在此公开任何先前描述的产品、制造产品的过程或使用产品的方法的免责声明。
通过阅读以下对示例性实施例的详细描述并查看附图，本发明的其他方面，包括构成本发明的一部分的设备、系统、方法等将变得更加明显。除非另有明确说明，否则相同的附图标记始终是指相同的部件。
附图说明
通过示例给出但不旨在将本发明仅限于所描述的特定实施例的以下详细描述可以结合附图最好地理解，其中：
图1是根据本公开的低温激光烧蚀机器100的透视图。突出的特征包括机器外壳101；可旋转的护罩800，所述护罩用于为用户1提供进入机器100的通道；第一低温冷冻机组件200，所述第一低温冷冻机组件包含进给组件(infeed assembly)230；低温恒温隧道300，所述低温恒温隧道附接到视觉组件314和激光组件308；以及第二低温冷冻机组件400，所述第二低温冷冻机组件包含输出组件(outfeed assembly)430。在一些实施例中，所述机器包括两(2)个冷冻管收纳茎状件的通道(cryocane lanes)，但是机器还可以仅包括单个通道、三(3)个通道或任何其他机械合理的通道数量；
图2是低温激光烧蚀机器100的另一个实施例的透视图。在该实施例中，第一冷冻机组件和第二冷冻机组件是圆柱形而不是矩形；
图3是移除了其外壳101的机器的视图，并且示出：进给伺服机构600，所述进给伺服机构可操作地连接到进给组件230，所述进给组件包含在第一冷冻机组件200内，所述第一冷冻机组件连接到隧道300，所述隧道连接到第二冷冻机组件400，所述第二冷冻机组件包含输出组件430，所述输出组件可操作地连接到输出伺服组件500。机器框架104充当用于伺服机构、冷冻机组件和低温恒温隧道300的基础；
图4是机器的视图，其中外壳101、第一冷冻机200、隧道300和第二冷冻机400被移除以允许内部部件的可视化。如图所示，通过连通伺服驱动马达的横向运动以使冷冻管收纳茎状件从进给组件230移动到输出组件430而移动通过机器，一个或多个冷冻管收纳茎状件推动杆639可操作地将进给伺服组件600连接到进给组件230。在隧道300被移除的情况下，冷冻管收纳茎状件的通道350容易可视化；
图5是激光烧蚀机器的侧视图。如图所示，通过将伺服驱动马达的旋转运动传递到进给匣体轮(magazine wheel)235，匣体轮杆636可操作地将进给伺服组件600连接到进给组件230；
图6是激光烧蚀机器100的俯视图。如该视图所示，进给伺服机构组件600经由杆636和639可操作地连接到进给组件230。类似地，输出伺服机构组件500经由一个或多个杆510可操作地连接到输出组件430；
图7是机器的俯视图，焦点在外部的进给伺服组件600、进给组件230和冷冻管收纳茎状件单个化装置组件700上；
图8是机器的俯视图，焦点在低温恒温隧道300的远侧端部、下游的视觉组件314、波纹管连接器470、第二冷冻机组件箱体200、输出组件430和外部的输出伺服组件500上；
图9是低温恒温隧道300的透视图。激光组件308可以经由激光组件凸缘313固定到隧道；并且摄像机/视觉组件可以经由摄像机/视觉组件凸缘311固定到隧道。包括波纹管凸缘471的波纹管连接器470允许隧道300与第二冷冻机组件400之间的收缩和扩张。
图10A是隧道300的剖视图，其中激光组件312安装到隧道300。
图10B是图10A细节“C”的放大剖视图，并且示出与由通道1和2(即机器特征350)承载的小瓶40相交的激光309。还示出摄像机312的视野313；
图11是进给组件230的放大剖视图，强调匣体/星形轮/分度器235、定向夹具239和装载入进给料斗234中的多个收纳茎状件(canes)50；
图12是进给组件230的放大剖视图，示出已经转移到机器中心线之后的定向的收纳茎状件50。
图13A是并排的两个激光组件308的视图。伺服机构沿由双向箭头指示的路径移动组件；
图13B是单个激光组件308的视图。伺服机构沿由双向箭头指示的路径移动组件；
图13C是单个激光组件308的另一个视图。伺服机构沿由双向箭头(即，朝向和远离机器的中心线)指示的路径移动组件。圆形箭头指示激光器也可以旋转；
图14示出通常安装到本公开的机器上的激光器；
图15A是输出组件430的内部视图，强调输出箱(outfeed bin)上部位置437(用于良好/可接受的零件51)、输出箱下部位置438(用于不良/不可接受的零件52)和输出驱动单元439。驱动单元包括伺服控制的转向器，其将良好的零件51转移到上部位置437并且将不良的零件52转移到下部位置438；
图15B是输出箱上部位置437和下部位置438的剖视图，分别保持良好的零件51和不良的零件52。
具体实施方式
图1至图10示出了体现本发明的特征的用于将标识标记或施加到低温冷冻的小瓶的平行一列式(parallel in-line)机器或设备的整体构型，所述机器或设备通常由附图标记100表示。机器或设备100包括平行一列式系统并且包括通常由附图标记101表示的框架或框架结构。
在一些实施例中，本发明提供用于标记低温冷冻的小瓶40的激光烧蚀机器100，所述激光烧蚀机器包括：
(a)进给组件230，所述进给组件包含在第一低温冷冻机组件200内，并且构造成接收低温小瓶40；
(b)低温恒温标记隧道300，所述低温恒温标记隧道包括在其近侧端部处的入口开口和在其远侧端部处的出口开口；其中隧道300构造成配备有用于标记小瓶40的至少一个激光器；
(c)输出组件430，所述输出组件包含在第二低温冷冻机组件400内，并且构造成分配标记的小瓶40；
(d)小瓶定向装置639，所述小瓶定向装置用于将小瓶定向到标记位置中；
(e)小瓶推动装置641，所述小瓶推动装置用于将小瓶按顺序从进给组件230推动到低温恒温隧道300并且通过低温恒温隧道，并且从隧道300推动到输出组件430；
(f)至少一个通道350，所述至少一个通道在第一冷冻机组件200内开始，继续通过隧道300，并在第二冷冻机组件400内结束；其中所述至少一个通道构造成在小瓶40被推动通过机器100时充当用于小瓶的引导件；
(g)可选地，可编程用户界面，所述可编程用户界面用于使用户/操作者能够以完全或部分自动的方式操作机器；
(h)可选地，质量控制装置，所述质量控制装置用于确定小瓶是否被正确定位和标记。
在一些实施例中，冷冻机可以是圆柱形、矩形或任何其他机械上合适的形状或构型。隧道300可以经由连接端口和/或伸缩接头连接第一冷冻机组件和第二冷冻机组件。合适的伸缩接头包括但不限于波纹管式接头470。隧道300还可以包括一个或多个绝缘视口，所述绝缘视口由适合于承受连续暴露于低温温度的材料组成。
在一些实施例中，第一低温冷冻机组件300包括开口，用于致动进给组件230的装置可以穿过所述开口；并且，第二低温冷冻机组件400包括开口，用于致动输出组件430的装置可以穿过所述开口。通常，致动装置可以是杆或活塞、或用于将伺服驱动马达组件可操作地连接到进给组件或输出组件的任何其他合适装置。
在所述机器的一些实施例中，第一低温冷冻机组件200包括第一开口、第二开口和第三开口，用于致动进给组件230的装置可以穿过所述第一开口，用于使小瓶40单个化的单个化装置700可以穿过所述第二开口，所述第三开口构造成连接到隧道300的入口或近侧端部；并且，其中第二低温冷冻机组件400包括第一开口和第二开口，用于致动输出组件的装置可以穿过所述第一开口，所述第二开口构造成连接到隧道300的出口或远侧端部。
在一些实施例中，第一低温冷冻机组件200包括冷冻机组件盖218，所述冷冻机组件盖经由组件盖铰接装置219可铰接地连接到所述第一低温冷冻机组件；并且第二低温冷冻机组件400包括冷冻机组件盖418，所述冷冻机组件盖经由组件盖铰接装置419可铰接地连接到所述第二低温冷冻机组件。每个冷冻机组件盖可以包括进入端口，小瓶40可以通过所述进入端口被装载或卸载。此外，每个进入端口能够使用进入端口盖220、420选择性地可闭合，并且每个端口盖能够可铰接地连接到其相应的冷冻机组件盖218、418。
在一些实施例中，进给组件230可以包括伺服驱动的进给匣体轮235，所述进给匣体轮构造成接收保持待标记的多个小瓶40的冷冻管收纳茎状件50。在低温冷冻之前，“空白标签”施加到小瓶40。如本文所用，“空白标签”是指可以通过激光烧蚀标刻或“数据激光(datalased)”的激光敏感材料。装载到本公开的低温激光烧蚀机器中的小瓶通常被低温冷冻并填充有不耐热的生物材料。通常，“不耐热”是指如果允许温度升高到某一安全水平以上，或者如果允许温度以可能损害生物材料的方式变化，生物材料将经历不可接受的生物活性减少，包括免疫原性丧失或功效丧失。通常，机器可以维持约-150℃至约-200℃的温度，以防止冷冻生物材料的生物功能的不可接受的损失。
在一些实施例中，所述机器包括用于将小瓶40维持在如下温度的装置：所述温度在从小瓶40进入机器的时间到标记的小瓶离开机器的时间内保持其内容物的完整性。用于将小瓶40维持在完整性保持温度处的装置可以是维持足以维持所需温度的液氮(“LN2”)的供应和水平的系统。在一个实施例中，温度维持装置可以构造成接收LN2的外部供应。
在一些实施例中，机器可以包括与可编程用户界面可操作地通信的至少一个温度传感器，所述可编程用户界面构造成允许用户/操作者为机器选择最大和最小可允许的操作温度。在一个实施例中，所述机器包括至少三个温度传感器，包含在第一冷冻机组件200内的一个温度传感器、包含在低温恒温隧道300内的第二传感器以及包含在第二冷冻机组件400内的第三传感器。在一些实施例中，每个温度传感器可操作地连接到可编程用户界面，以使得用户可以选择冷冻机200、400和隧道300内的最大和最小可允许的温度变化。
在其他实施例中，机器必须维持约-150℃与约-195℃之间的温度。所述机器可以构造成与现有的或此后开发的LN2系统共存以及连接到所述系统。每个冷冻机系统可以具有用于控制液位/温度的单独控制器。当液位指示时，控制器可以打开低温阀以允许LN2填充相应的储液器。在特定实施例中，冷冻机系统中的每一个可以在输入匣体内的站内、通过激光烧蚀隧道的同进程中、以及随后在输出匣体中建立用于材料的温度区域。申请人设想任何形式的温度调节都可以用于本发明的实践中。
另一方面，本发明提供用于使用所公开的低温激光烧蚀机器标记低温冷冻的小瓶40的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供多个冷冻管收纳茎状件50，所述冷冻管收纳茎状件包含多个空白标记的小瓶40，每个小瓶包含不耐热的生物材料；
(b)将冷冻管收纳茎状件50装载入进给组件230；
(c)通过单个化装置700的作用使冷冻管收纳茎状件50单个化；
(d)定向冷冻管收纳茎状件50以向上呈现小瓶的空白标签；
(e)将冷冻管收纳茎状件50移动到激光组件308下方的位置；以及
(f)用激光组件308标记小瓶，从而标记低温冷冻的小瓶40。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地连接的第一摄像机或第二摄像机312来确定冷冻管收纳茎状件50是否已经定向成使得空白标记的小瓶40正确定位在激光组件308下方。
在一些实施例中，如果确定冷冻管收纳茎状件未正确定位，则信号或警报生成并且传达给机器的用户/操作者和/或可选地存储在可编程用户界面内。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地通信的第一视觉组件和/或第二视觉组件314来确定小瓶/安瓿是否已经由激光组件308正确标记。
在若干实施例中，如果确定小瓶40未正确标记，则包含该不正确标记的细节的信号生成并且将传达给机器的用户/操作者和/或可选地存储在可编程用户界面内。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地通信的第一视觉组件和/或第二视觉组件314来确定小瓶40是否已经由激光组件308正确标记。
在所述方法的其他实施例中，如果确定冷冻管收纳茎状件50未正确定位和/或小瓶40未正确标记，则生成信号以将该不正确定位和/或标记信息传达给用户/操作者、可编程用户界面或两者。
在其他实施例中，所述方法还包括以下步骤：如果已经确定冷冻管收纳茎状件50被正确定向并且已经确定小瓶40被正确标记、标刻或数据激光，则增加标记过程的速度。在一些实施例中，可编程用户界面基于从视觉组件314所接收的信息提供自动速度改变。例如，可编程用户界面可以控制所有伺服机构的速度，以使得机器开始第一速度，所述第一速度与极高的标记精度相关联。如本文所用，“极高”的精度意味着机器正确标记>99.999％的小瓶。此外，如本文所用，“高”的精度意味着>99.99％的小瓶将被正确标记；“适度”的精度意味着>99.9％的小瓶将被正确标记；“低”的精度意味着≤99.9％的小瓶将被正确标记。由于包含在小瓶内的冷冻生物材料几乎总是受到监管机构监督，所以标记精度至少理想上是高的。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：如果已经确定冷冻管收纳茎状件50未正确定位和/或未正确标记，则降低标记过程的速度或停止标记过程。
在其他实施例中，所述方法还包括以下步骤：进入低温恒温隧道300的内部以重新定位未正确定位的冷冻管收纳茎状件50，或者以移除未正确标记的小瓶40。
在另一方面，本发明提供冷冻管收纳茎状件50，所述冷冻管收纳茎状件用于本公开的低温激光烧蚀机器中并且构造成接收和保持多个小瓶40。在特定实施例中，所述冷冻管收纳茎状件在整个完整的标记过程中牢固地保持至少五(5)个小瓶。在更具体的实施例中，冷冻管收纳茎状件50构造成牢固地保持小瓶，以使得小瓶表面的显著部分可用于激光烧蚀。呈现用于激光烧蚀的大的表面区域的这一特征将本申请的冷冻管收纳茎状件50与现有冷冻管收纳茎状件显著区分开来。在当前公开之前，大多数冷冻管收纳茎状件经由集成的突片紧固小瓶，所述集成的突片通过其中心部分夹紧小瓶。此类冷冻管收纳茎状件与本公开的激光烧蚀机器完全不相容，因为没有足够的空白标签将可用于将所需信息施加到小瓶。相比之下，本公开的冷冻管收纳茎状件50被设计成使得其集成的突片通过其顶部和底部部分夹紧小瓶40，从而留下可用于激光烧蚀标记/标刻/数据激光的显著的更大的表面区域。
通常，既然已经公开了本发明，仅采用常规工作的技术人员就可以创作各种各样的激光烧蚀机器的构型。例如，虽然在若干附图中描绘了2个通道350，但是在本发明的实践中可以使用任何数量的通道350。此外，LN2真空夹套供应线、气态氮供应、电源等的任何合适构型可以替代地构造并且仍然在本公开的范围内。
此外，根据特定的标记要求，可以改变冷冻机组件检修门的布置(例如，前部、后侧、顶部等)。检修门或端口提供机器装配/拆卸和日常维护。同样，较小的顶部安装的检修门/开口的布置可以根据具体要求而变化，所述检修门/开口提供对进给匣体和输出匣体的装载和卸载通道。
在一些实施例中，立式冷冻机应当在结构上设计成在≥约25psi时允许≥1000lbf的内部载荷(机械机构的分布载荷)。立式冷冻机应当包括具有确认的安装孔图案、定位销孔等的内部安装位置和衬垫，用于将机器部件安装在冷冻机内。立式冷冻机应当另外包括具有确认的安装孔图案、定位销孔等的内部安装位置和衬垫，用于将冷冻机安装到机器框架。
在一些实施例中，低温恒温隧道300可以包括具有确认的安装孔图案、定位销孔等的端部凸缘安装位置(例如371、372)和视口凸缘安装位置(例如321)，用于安装到分离的冷冻机和视口。
通常，危险的机器运动应该经由互锁装置、仅维修可拆卸面板等来保护。在冷冻机门本身充当安全屏障的情况下，机器可以有利地包括和采用安全互锁装置以防止用户/操作者在产生有害运动或能量的同时接近机器。在此类预防措施不可能或以其他方式被禁止的情况下，具有互锁装置的实际防护门可以有利地在冷冻机检修门上方就位。冷冻机制造商可以提供用于所有门上的安全互锁装置的安装特征，并且提供这些所需的互锁装置。此类互锁装置将终止于机器的主控制系统，以建立整体安全拓扑。
在一些实施例中，机器包括抽空装置，所述抽空装置提供用于抽空N2或任何其他有害物质的装置。所述机器可以包括用于提供材料处理操作的自动操作的装置。
在其他实施例中，机器包括多个温度感测装置，所述多个温度感测装置与可编程用户界面和/或主控制器协调以确保在任何时间和位置维持产品(例如，包含不耐热生物材料的小瓶)周围的期望设定点温度。
在一些有利实施例中，温度传感器至少存在于进给匣体和输出匣体中，并且存在于隧道内的三个位置处。
在另一个实施例中，所述机器具有用于在冷冻机内在约～0.1”w.c.(“w.c.”＝水柱，以英寸为单位)的压力下提供和维持N2惰性气体环境的装置。提供这种压力用于将任何充氧的新鲜空气替换出冷冻机系统并限制冷凝。
在一些实施例中，所述机器包括主控制系统，所述主控制系统可以有利地构造成允许双向信号交换和数据传输到主要机器控制系统。示例包括具有以太网IP通信的AllenBradley Compactlogix系统。在本发明的实践中可以采用其他合适的控制系统。
在一些实施例中，机器最低限度地包含以下仪器：
(a)每个冷冻机包括单独的内部控制系统，以维持以下内容
a.三个RTD或TC输入的最小值；
b.手动填充超控；离散或网络I/O信号。这些I/O信号包括：
c.远程监控温度条件；
d.故障输出；
(b)所有上述数据必须能够由主要控制器或主控制器(PLC)监控；并且
(c)每个冷冻机的控制装置可以在单独的壳体中，或者组合到一个壳体中。
在一些实施例中，冷冻机可以由合适的材料(例如真空夹套低温冷冻机壁)、以及合适的尺寸和构型构造以符合周围系统的尺寸限制。作为示例，隧道300可以由用于其大部分部件的SCH10管道或任何其他合适类型的管道制成。
在其他实施例中，用于机器的主要材料可以是具有2B光洁度的304不锈钢、或更好。无论材料的选择如何，材料必须耐腐蚀或完全不被腐蚀。在一些实施例中，紧固件可以包括18-8不锈钢、316不锈钢或更好。申请人设想许多常规材料替代是可能的，包括尚未开发的材料的替代。
在一些实施例中，机器包括一个或多个视口。通常，可以选择视口材料以对应于各个功能(例如，当激光波长是1024nm时，视口必须允许1024nm光通过)。在其他实施例中，如果视口用于通过人眼的视觉检查，则视口必须由允许可见光通过的材料制成。
在实施例中，激光视口可以包括蓝宝石、石英、熔融石英或类似材料，以允许激光的最大透射。
在其他实施例中，机器包括用于可见摄像机和照明的视口。在有利的实施例中，视口包括至少两层，其间维持有抽空的空间。该真空的控制和监测可以结合到冷冻机控制系统中，或结合到主机控制系统中。
在一些实施例中，机器可以包括圆形或方形冷冻机。此外，冷冻机的壁可以在厚度和用于提供绝缘的装置上变化。在实施例中，冷冻机可以是正方形或矩形形状，具有约5”的壁。在这种实施例中，厚度提供绝缘，并且可以不需要真空护套。在其他实施例中，冷冻机被构造为具有真空绝缘壁的较薄壁的圆形。
在其他实施例中，冷冻机设计有利地限制液体和冷冻冷凝物在单元的外部上或任何绝热区域中的积聚。
在一些实施例中，冷冻机设计不具有任何暴露的绝缘(例如，如果使用的话，盖子上的聚苯乙烯泡沫塑料层必须完全包裹在覆盖塑料或其他合适的材料中以防止绝缘过早磨损或剥落到机器工作区域)。
在激光烧蚀方法的有利实施例中，整个方法在冷的、干燥的氮气中进行，以消除除去水蒸气或霜的需要。在这种实施例中，本公开提供用于将文字、图形和/或其他标识施加到冷冻小瓶或安瓿，同时维持其中包含的生物材料的完整性的方法，所述方法包括以下步骤：
a、提供多个生物材料填充的小瓶，所述小瓶被保持在约-150℃至约-196℃，并且空白的可激光烧蚀标签先前已施加到所述小瓶；
b、将多个小瓶装载入激光烧蚀机器中，所述激光烧蚀机器基本上填充有干燥的氮气，以减少或消除壳体内水分的存在；
c、将小瓶传送到标刻激光组件下方；
d、将激光施加到可激光烧蚀标签；
e、确定小瓶是否已在所需规格内被标刻，从而将文字、图形和/或其他标识施加到冷冻小瓶，同时维持其中包含的生物材料的完整性。
在一些实施例中，如果生物材料能够在目标动物中引发免疫反应，则可以确认生物材料的完整性已经被维持。引发的反应在统计学上类似于在经受激光标刻方法之前由多个小瓶内包含的生物材料引发的反应。
在实施例中，如果生物材料通过ELISA、病毒中和抗体(VNA)测试或任何其他合适的免疫测量测试确定，则可以确认生物材料的完整性已经维持在生物材料的产品规格所要求的规格内。
在特定实施例中，包含在冷冻管收纳茎状件内的小瓶可以通过伺服驱动马达组件沿一个或多个通道被推动，所述伺服驱动马达组件可操作地连接到杆或其他合适的推动装置。可替代地，可以沿合适的传送装置(例如皮带或轨道)传送冷冻管收纳茎状件。在有利实施例中，在标记激光器下方推动或传送两排或更多排小瓶，以增加小瓶可被标刻的速度。
在另一个实施例中，所述方法还可以包括将标刻的小瓶转移到含液氮的运输杜瓦瓶的步骤。有利地，杜瓦瓶包括如下装置：所述装置用于可逆地连接到标刻壳体以使得标刻的小瓶可以经由用于将小瓶转移到储存/运输杜瓦瓶的装置转移而不将小瓶暴露于壳体外部的空气。
在其他实施例中，本发明提供一种方法，所述方法用于将文字、图形和/或其他标识施加到保持在约-150℃至约-196℃的温度的小瓶，同时维持其中包含的生物材料的完整性，所述方法包括以下步骤：
a、将空白的可激光烧蚀标签施加到多个低温储存小瓶；
b、对小瓶进行去除热原/灭菌；
c、用生物材料填充小瓶；
d、将填充的小瓶放入储存装置中；
e、将小瓶转移到用激光器标刻小瓶的装置；
f、使用激光器来将文字、图形和/或其他标识施加到小瓶，从而将文字、图形和/或其他标识施加到冷冻小瓶，同时维持小瓶内包含的生物材料的完整性。
在一个实施例中，所述方法还可以包括以下步骤：
a、在将小瓶放入储存装置之前，以受控的冷却速率冷冻小瓶；
b、将冷冻小瓶转移至在低至N2的气相或液相(约-196℃)的温度下长期和/或永久储存；
c、针对活性测试冷冻材料；
d、根据活性测试确定剂量表示/产品规格；其中在满意的测试和发布之后，满足所需规格的容器将从长期或永久受控储存区域取出并放入中间储存区域以促进(j)中所述的步骤，所有步骤均在N2的气相中进行以确保产品完整性；
e、计算容器以确保客户要求/订单的充分对账；
f、根据如测试、客户规格和监管治理所限定的产品规格/信息/批准标签，使用激光器来将文字、图形和/或其他标识施加到安瓿或小瓶。
在有利实施例中，施加文字和标识的步骤在包含干燥氮气的温控壳体中进行，所述气体保持在低于约-140℃或低于约-150℃的温度。
在实施例中，所述方法包括将标刻的小瓶放入一个或多个低温运输容器中的步骤。
在一些实施例中，小瓶中的材料是疫苗，包括细胞相关联的活疫苗。
在有利实施例中，疫苗在标记过程中损失小于约0.2log的滴度。在甚至更有利实施例中，疫苗在标记过程中损失小于约0.1log的滴度。
在替代实施例中，所述方法包括以下步骤：
1、将空白、激光活性的标签施加到储存小瓶或安瓿；
2、对空白标记的小瓶或安瓿进行去除热原/灭菌；
3、用待低温储存/冷冻的产品/材料填充小瓶或安瓿；
4、将填充的小瓶或安瓿放入储存设备(例如放入铝制收纳茎状件中的安瓿)；
5、将小瓶或安瓿冷冻至低至标准大气压下约液氮温度(即约-196℃)的温度；
6、将冷冻小瓶或安瓿转移至低至约-196℃的温度下长期和/或永久储存；
7、针对完整性(包括效能或功效)测试冷冻材料；
8、根据活性测试确定剂量表示/产品规格；其中在满意的测试和发布之后，满足所需规格的容器将从长期或永久受控储存区域取出并放入中间储存区域，同时维持约-196℃的低温，以确保生物材料的完整性；
9、根据如测试、客户规格和监管治理所限定的产品规格/信息/批准标签，使用所公开的激光烧蚀机器来将文字、图形和/或其他标识施加到空白标记的安瓿或小瓶；从而将文字、图形和/或标识施加到低温冷冻的安瓿或小瓶。
在又一个实施例中，整个方法可以在低于约-140℃、-150℃、-160℃、-170℃、-180℃、-190℃或低于约200℃的温度下进行。
使用这种激光烧蚀技术允许根据需要包括附加的标签层，例如，以防止在除霜或激光烧蚀步骤期间的热传递。重要的是在整个过程中维持低温冷冻生物材料的完整性/功效/效能。
标签材料的性质没有具体限制。标签衬底必须能够在约室温下粘附到安瓿或小瓶，并经受住随后的灭菌和低温冷冻过程。可以利用的标记材料的代表性类别和示例包括但不必限于塑料、丙烯酸类、乙烯基类、聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，)、聚碳酸酯类(例如)等。
在实施例中，产品测试包括效能测试，其可以包括确定滴度或空斑形成单位(PFU)。
在实施例中，标签可以包括多层。多层可以包括初级(内)层，其可以是例如深色或黑色、或者浅色或白色。如果内层是浅色或白色，则标记可以是深色或黑色。相反，如果内部颜色是深色或黑色，则标记颜色可以是浅色或白色。
在实施例中，可以基于市场偏好对次级(外)层进行颜色编码。可变着色允许容器内容物或材料规格的视觉区分。
可以添加附加层以允许材料/容器的进一步区分。在实施例中，初级层或一个或多个内层是聚酯面材。次级层/一个或多个附加层可以是有色聚酯面材。
在实施例中，激光烧蚀方法为不同类型的生物产品提供颜色编码。例如，所有马立克氏病疫苗都可以具有带黑色字体的橙色标签。可以考虑背景颜色和前景颜色的所有组合，例如但不限于黑色背景上的白色字体、蓝色背景上的白色字体、紫色背景上的白色字体等。
在另一个实施例中，可以使用“数据激光”(DataLase有限责任公司)标签。该技术使用变色化学和低功率激光的组合。在这种实施例中，所有其他步骤将是相同的(例如，吹掉挡光云并使用激光器从标签的表面去除霜层)。将变化的唯一步骤是将使用“数据激光”代替激光烧蚀。
在一些实施例中，激光器可以选自ID Technology的“Macsa”激光器系列中的一个，包括但不限于K1010plus激光器。在另一个实施例中，可以使用超高速(UHS)激光器。在又一个实施例中，可以使用极其强大的80w激光器。既然申请人已经做出了当前公开，本领域的技术人员就可以采用任何数量的合适的激光器来实施本发明。CO2和YAG泵浦二极管激光器在许多可能选择中。
在特定实施例中，激光器可以具有以下特征：
·能够以每分钟16,000个单位打印两(2)行文本；
·驱动快速镜像追踪系统的数字电路板；
·一致、高质量、永久性标刻；
·能够在标签、纸板、PET、玻璃、涂层和木材上进行标刻；
·能够使用手持终端、触摸屏或PC进行操作；
·在30瓦和60瓦的功率下可使用。
例如，IDT激光系统“SHS”激光编码器利用数字电路板控制其反光镜，从而释放激光以超高速进行标刻。快速且有效地施加激光能量可以减少冷冻安瓿在除霜和激光标刻步骤期间必须经受的热量。
在一些实施例中，可以使用多个激光器。例如，更强大的激光器可以去除霜，并且功率较小的激光器可以烧蚀外部标签以产生标识。替代地，相同的激光器可以起到除霜和标签层烧蚀两者的作用。
在激光烧蚀机器的一些实施例中，操作者将容纳安瓿的铝制收纳茎状件装载入机器中，其中收纳茎状件的头部通常地被定向。收纳茎状件通常保持在“笼”内，所述笼可以在低温推车中运输，因此装载步骤可以涉及将笼从低温推车中取出并将收纳茎状件“倾倒”到进给料斗中。在将收纳茎状件接收到料斗中之后，机器将收纳茎状件单个化(即，将大批收纳茎状件分离成单个收纳茎状件)，使它们径向定向，并且随后将收纳茎状件转位通过机器以呈现给激光打标机。在标刻之后，针对部件存在、基本质量和印刷存在可以检查收纳茎状件。通过机器的标刻区段，接下来将收纳茎状件呈现给通过/失败输出组件。从该区段开始，标刻和检查的收纳茎状件可以由操作者卸载以进行下游处理。
本公开的激光打标机的重要优点是它在整个装载、标刻和卸载过程中将敏感的冷冻生物制品维持在安全温度。“安全温度”是指给定的生物制品在整个标刻过程中将保留其所有或基本上所有的所期望生物活性。因此，激光打标机的所有机械功能理想地维持在≤-150℃。当安瓿被定位以被标刻时，它们可以在空间敞开的(open air)、低温冷却的隧道中持续约4与约12秒之间；或约6与约10秒之间；或约8秒。该时间量允许激光器在不存在复杂视口的情况下标刻安瓿(即，在一些实施例中，仅摄像机可能足够)。
在一些实施例中，立式LN2低温冷冻机包括以下特征和/或特性：
(a)在操作期间能够提供约-120℃与约-150℃之间的低温，所选择的设定点必须维持在设定点以下或以上10℃的最大变化范围内；
(b)SS 304冷冻机本体，包括内部加强件；
(c)带有锁定机构的冷冻机前部门；
(d)具有较小尺寸的检修门的冷冻机顶部门，所述顶部门允许装载/卸载进给匣体和输出匣体的通道；所述匣体可以是星形轮；
(e)用于打开/关闭大型顶部门的气动缸体；
(f)用于打开/关闭小型检修门的气动缸体；
(g)在冷冻机壳体外面，完整的供应系统包括：
·1/2”SS联管节，用于连接到LN2供应线；
·1/2”NPT SS Rego安全减压阀；
·1/4”NPT,SS压力表；
·1/2”SS低温截止阀；
·1/8”NPT,SS压力表；
·1/2”,SS低温比例控制阀；
·1/8”SS压力表
(h)冷冻机本体和门可以通过在压力下注入的三层(3)超绝缘材料冷冻凝胶和PU(无CFK)绝缘。在本文所公开的本发明的实践中可以采用其他合适的绝缘装置；
(i)在冷冻机本体内，可以提供以下内容：
·全不锈钢(SS)冷气径向再循环风机，其变速驱动马达带有安装在机柜外侧侧壁上的延长轴；
·安装在再循环风机的出口开口处的LN2注射喷嘴组件；
·第一温度传感器(例如Pt100或其他相当的传感器)，所述第一温度传感器用于允许机器控制机构调节机柜内的温度；
·第二温度传感器，所述第二温度传感器靠近冷冻机的底板安装，用于指示冷冻机的最冷点的温度何时升至0℃以上(允许处理器指示冷冻机内的原位清洗(CIP)过程的开始)；
·CIP流体供应到安装在每个冷冻机空间中的最多约两(2)个CIP喷淋球；
·CIP排出阀，所述CIP排出阀在每个冷冻机的底部具有定位器；
·倾斜的地板，所述倾斜的地板用于排出冷凝水和/或CIP流体；
(j)内置于机柜的空气再循环风机的外壳中的空气加热器。在CIP之后，加热元件可以用于加速机柜的除霜和干燥；
(k)绝缘的SS顶部门，所述顶部门的尺寸为约15至约25英寸×约25至约35英寸；或者，约20英寸×约30英寸。顶部门可以手动打开和关闭，但是在特定实施例中，气动缸体用于打开和关闭门。接近开关可选地可操作地连接到门；
(l)绝缘SS侧门，所述侧门可选地可操作地连接到接近开关；
(m)SS前部门，所述前部门具有坚固的SS铰接部和双低温密封件。前部门可以具有互锁系统(安全锁)。在一些实施例中，电磁门锁定系统可以允许门在整个冷冻循环中被锁定。可编程逻辑控制器(PLC)可以提供对一个或多个锁定机构的全自动控制。例如，一旦门被PLC锁定，就可以防止本公开的激光烧蚀机器的操作者在冷冻循环期间打开门。
在一些实施例中，每个冷冻机机柜可以具有直径为约4”至约8”、或约6”(150mm)的一个或多个排出端口，所述排出端口位于腔室的顶部上，并且构造成连接到排出管系。
在一些实施例中，所述机器包括用于LN2制冷的部件、通风设备、温度传感器、排出管系、端口和配件、连接盒、主电源/电源面板以及可编程逻辑控制器(PLC)。所述机器可以包括用于编程PLC的合适的用户界面。
在一些实施例中，控制系统可以是基于罗克韦尔自动化的系统。控制可以围绕基于PLC的中央架构，其可以最小化维护设备所需的配置程序。在特定实施例中，以太网网络用来调节各种部件之间的通信。设想其他形式的通信，并且其他控制器可以存在于整个机器中。
在一些实施例中，中央激光烧蚀机器控制器是罗克韦尔自动化COMPACTLOGIXTMPLC，其经由内部以太网网络与其他机器设备和/或部件通信。网络交换机理想上被管理并且其尺寸被适当地设计。
在一些实施例中，多个伺服驱动轴可以经由罗克韦尔的KINEXTIXTM系列伺服驱动器控制。此外，激光器系统可以经由以太网与PLC通信，从而允许控制和数据传输到激光器。视觉系统也将经由以太网与PLC通信，从而允许控制和正确的视觉检测标准传输到摄像机。
在一些实施例中，编程可以在梯形逻辑中实施，其中这涉及常规的机器控制功能。数据搜索和计算可以使用结构化文本编程来促进。
在一些实施例中，警报可以是锁定(latching)的并且需要从人机界面(HMI)确认或重置。
在一些实施例中，用于机器的HMI编程包括但不限于：(a)机器总览屏幕，所述机器总览屏幕可以显示机器状态和生产计数；(b)生产选择屏幕，所述生产选择屏幕允许操作者输入例如批号、产品代码、数量和激光数据；(c)机器设置屏幕(可选地被密码保护)，所述机器设置屏幕用于修改伺服位置、速度、临界计时器和线性缸体位置；(d)诊断屏幕，所述诊断屏幕可以显示伺服缸体和电动缸体的位置；(e)维护屏幕(可选地被密码保护)，其中可以手动致动执行器进行维护；(e)当前警报屏幕，所述当前警报屏幕可以显示活动警报；(f)警报历史屏幕。
在一些实施例中，冷冻机可以包括内部控制系统，所述内部控制系统包括：(a)与控制器交互的多个温度传感器，所述多个温度传感器允许在整个机器中维持一致的温度；(b)手动填充超控；(c)I/O信号，所述I/O信号包括温度监测；故障输出；并且其中(a)、(b)和(c)可以由初级控制器(PLC)监测。
在一些实施例中，中央排出装置可以可操作地连接到机器的激光烧蚀部分。在此类实施例中，排出装置用于除去不需要的气体、蒸气和颗粒。温度传感器可以固定到机器上以监测排出装置的温度。
应注意，在本公开中并且具体在权利要求和/或段落中，例如“包括”、“包含”、“含有”等术语可以具有美国专利法中赋予它的含义；例如，它们可以指“具有”、“带有”、“拥有”等；并且例如“基本上由......组成”和“基本上由......构成”的术语具有美国专利法中赋予它们的含义，例如，它们允许未明确引用的元素，但排除现有技术中发现的或影响本发明的基本或新颖特性的元素。
除非另外说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非上下文另有明确说明，否则单数术语“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物。类似地，除非上下文另有明确说明，否则词语“或”旨在包括“和”。最后，“约”具有“正负10％”的普通含义。
本发明通过以下非限制性示例进一步说明。
示例
主要实施例的详细描述。
在实施例中，低温激光烧蚀机器基本上如图1至图10所描绘。如图1和图2所示，机器100包括机器外壳101；可旋转的护罩800，所述护罩用于为用户1提供进入机器100的通道；第一低温冷冻机组件200，所述第一低温冷冻机组件包含进给组件230；低温恒温隧道300，所述低温恒温隧道附接到视觉组件314和激光组件308；以及第二低温冷冻机组件400，所述第二低温冷冻机组件包含输出组件430。如图4所示，所述机器包括两个(2)冷冻管收纳茎状件的通道350，所述冷冻管收纳茎状件的通道用于在整个机器中将冷冻管收纳茎状件50从进给组件230引导到输出组件430。通道从进给组件230到输出组件430跨越机器的长度，并且包含在第一冷冻机组件200、隧道300和第二冷冻机组件400的组合中。
如图3所示，所述机器包括可操作地连接到进给组件230的进给伺服组件600，所述进给组件包含在第一冷冻机组件200内。这样，第一冷冻机箱体201包含开口，进给组件伺服机构杆636、639和641通过所述开口(参见图4)。第一冷冻机组件经由凸缘可密封地连接到低温恒温隧道300，所述低温恒温隧道经由凸缘和波纹管延伸接头470(参见图6)可密封地连接到第二冷冻机组件400，所述第二冷冻机组件包含输出组件430。输出组件430经由杆510可操作地连接到输出伺服组件500，所述杆通过第二冷冻机组件箱体401中的开口可操作地连接到输出组件。如图所示，机器框架104充当用于伺服机构、冷冻机组件和低温恒温隧道300的基础。
如图4所示，通过连通伺服驱动马达的横向运动以使冷冻管收纳茎状件通过机器从进给组件230移动到输出组件430，主转位杆641将进给伺服组件600可操作地连接到进给组件230。如图7所示，转位杆641的移动与推板643、冷冻管收纳茎状件推杆644和滑板645的移动相联接，所述滑板构造成沿轨道645滑动。如此配置，当主转位杆641移动到右边时，冷冻管收纳茎状件沿通道350按顺序从进给组件230移动进入隧道300、激光组件308和摄像机312下方、质量控制视觉组件314下方、通过波纹管接头470离开隧道300并进入输出组件430。
如图5所示，通过将伺服驱动马达的旋转运动传递到进给匣体轮235，匣体轮杆636将进给伺服组件600可操作地连接到进给组件230。轮毂237包含圆筒体，所述圆筒体可操作地连接到轮杆636，使得当伺服机构使杆636旋转时，匣体轮在相同方向上旋转。如图6所示，进给伺服机构组件600还经由杆639可操作地连接到进给组件230，所述杆可操作地连接到将冷冻管收纳茎状件50定向到适当标记位置的零件定向器。类似地，输出伺服机构组件500经由一个或多个杆510可操作地连接到其对应的输出组件430，所述杆构造成在输出组件430中移动输出轮(每个冷冻管收纳茎状件的通道一个输出轮)(参见图8)。单个化装置组件700将冷冻管收纳茎状件单个化以布置在通道350上，并且一旦冷冻管收纳茎状件50已经定向、单个化和布置在通道350上，它们就准备沿着通道的长度运输。
因此，所述机器构造成经由第一低温冷冻机组件200中的开口接收冷冻管收纳茎状件50，所述第一低温冷冻机组件包括箱体201、盖218、盖中的开口/端口，所述开口/端口能够用开口/端口盖220可密封地封闭，所述开口/端口盖铰接地连接到冷冻机盖219。类似地，机器构造成经由第二低温冷冻机组件400中的开口分配冷冻管收纳茎状件50，所述第二低温冷冻机组件包括箱体401、盖418、盖中的开口/端口，所述开口/端口能够用开口/端口盖420可密封地封闭，所述开口/端口盖可铰接地连接到冷冻机盖419。所述机器还构造成使得所接收的冷冻管收纳茎状件装载入进给料斗234中，接收冷冻管收纳茎状件50的匣体或星形轮235位于所述进给料斗的底部。匣体轮235通过伺服杆636旋转，以输送待定向的冷冻管收纳茎状件。
为了使机器准确且有效地标记产品(包括安瓿/小瓶)，收纳茎状件被理想地定向，其中收纳茎状件的突片指向机器的输出侧。在进给组件230的料斗234内，伺服驱动星形轮235逆时针旋转(参见例如图11)以从料斗234的底部剥离单个收纳茎状件。使用常规变化，在本发明的实践中还可以采用顺时针方向。收纳茎状件随后被分离到两个通道中，并通过独立的伺服控制定向夹具239被径向定向，以使得针对激光烧蚀步骤空白标签被正确定位。定向夹具伺服缸体238可操作地将定向夹具伺服器237与定向夹具239连接。这些夹具构造成可逆地接合(即夹持)、径向移动(即旋转)和释放所述收纳茎状件。一旦被夹具239定向，收纳茎状件50就移位到机器的中心线，并且初级转位件(primary index)继续将零件进给通过机器(图12)。
因此，定向的冷冻管收纳茎状件布置在通道350上，并且进给伺服组件600来回致动杆641以按顺序使新到达的冷冻管收纳茎状件沿通道向下前进。以这种方式，新到达的、定向的冷冻管收纳茎状件推动较早到达的冷冻管收纳茎状件50等。重复该过程，机器按顺序将冷冻管收纳茎状件50移动到隧道300中，使用从摄像机312收集的数据确定冷冻管收纳茎状件是否正确定向，将标记的冷冻管收纳茎状件移动到质量控制检查摄像机312下方的位置，确定小瓶是否已经正确标记，使冷冻管收纳茎状件50从隧道300移动、通过波纹管接头470、进入输出组件430并且最后经由输出组件轮435离开机器。
如图13A至图13C所示，激光器在独立定位器上布置在低温环境之外。相对于安瓿的印刷中心线，激光器可以旋转地移动(图13C)以及水平和竖向移动。另外，激光器可以相对于目标(例如空白标签)移入和移出(图13B)，以进行精确的焦距调整。这种与标准软件调整相结合的移动灵活性允许完全控制打印质量和位置调整，以匹配单个收纳茎状件/安瓿上印刷文本的上半部分和下半部分。既然已经公开了本发明，技术人员可以设想激光器可以在指示方向上移动的任何数量的方式。例如，如本文所公开，激光器可以经由PLC控制的伺服机构的动作来移动。
在一些实施例中，两组串联激光组件308安装到机器上，如图14所示。隧道300在机器操作期间打开并且将产品(例如，具有安瓿的冷冻管收纳茎状件)维持在LN2蒸汽中。
当机器转位时，收纳茎状件被处理到输出组件(图15A)。在通过激光标刻区段之后，收纳茎状件被呈现给一批视觉摄像机。这些系统针对激光标记的存在、安瓿的存在等检查收纳茎状件。该检查确定给定的收纳茎状件是好还是坏。收纳茎状件随后将退出转位桥并进入输出箱(outfeed bin)。该输出箱具有用于每个机器通道的双伺服控制转向器。基于先前的好/坏结果，转向器将向上提升每个收纳茎状件以将其呈现给上部箱437(良好的零件51)，或者将其向下下降到下部箱438(不良的零件52)。机器继续循环，直到零件已经从进料箱排出并被处理到一个或多个输出箱。一旦该循环完成，就可以停止机器并将处理过的零件从输出箱移除(图15B)并放入低温推车中。
使用低温激光烧蚀机器的方法
激光烧蚀机器用于施加激光标刻(数据激光)到低温冷冻的小瓶，“空白标签”(即激光敏感材料)先前已经施加到所述小瓶。最初，多个空白标记的小瓶40被填充有不耐热的生物材料，放入冷冻管收纳茎状件50中并冷冻至约-150℃至约-200℃之间。此后，包含冷冻小瓶40的冷冻管收纳茎状件50经由进给组件230装载入机器中，所述进给组件包括用于接收小瓶并将小瓶传送到通道350以便随后运输通过机器的匣体轮235。随后将小瓶正确定向以进行标记、单个化和移动到通道350上。主转位伺服杆641随后推动推板643，所述推板推动冷冻管收纳茎状件推杆644以使冷冻管收纳茎状件50按顺序从进给组件230到低温恒温隧道300、通过隧道300并进入输出组件430而移动通过机器。
一旦小瓶40移动到摄像机312和激光组件308下方的隧道300中，小瓶40就被标记，只要它们的定向被确定为可接受。在小瓶40被标记之后，推杆641被致动以将冷冻管收纳茎状件40沿通道350更远地向下移动，在那里所述冷冻管收纳茎状件由视觉组件314可视化，所述视觉组件包括一个或多个摄像机312。如果小瓶40被确定为被正确标记，则杆641将再次致动以使冷冻管收纳茎状件50沿通道向下移动并进入输出组件430。这里，冷冻管收纳茎状件通过输出匣体卸载。
现在将通过以下一组非限制性权利要求描述本发明。

Claims (20)

1.一种激光烧蚀机器，所述激光烧蚀机器用于标记低温冷冻的小瓶，同时保持所述小瓶内包含的材料的生物功效，所述激光烧蚀机器包括：
进给组件，所述进给组件包含在第一低温冷冻机组件内，并且构造成接收所述低温小瓶；
低温恒温标记隧道，所述低温恒温标记隧道包括入口开口和出口开口；其中所述隧道构造成配备有用于标记所述小瓶的至少一个激光器；
输出组件，所述输出组件包含在第二低温冷冻机组件内，并且构造成分配标记的小瓶；
小瓶定向装置，所述小瓶定向装置用于将所述小瓶定向到标记位置中；
小瓶推动装置，所述小瓶推动装置用于将所述小瓶按顺序从所述进给组件推动到并通过所述低温恒温隧道，并且从所述低温恒温隧道推动到所述输出组件；
至少一个通道，所述至少一个通道在所述第一冷冻机组件内开始，继续通过所述隧道，并在所述第二冷冻机组件内结束；其中所述至少一个通道构造成在所述小瓶被推动通过所述激光烧蚀机器时充当用于所述小瓶的引导件；
主控制系统，所述主控制系统用于控制所述激光烧蚀机器的功能；
可选地，可编程用户界面，所述可编程用户界面与所述主控制系统进行通信，用于使用户/操作者能够以完全或部分自动的方式操作所述激光烧蚀机器；以及
可选地，质量控制装置，所述质量控制装置用于确定所述小瓶是否被正确定位和标记。
2.根据权利要求1所述的激光烧蚀机器，其中所述第一低温冷冻机组件包括开口，用于致动所述进给组件的装置能够通过所述开口；并且，其中所述第二低温冷冻机组件包括开口，用于致动所述输出组件的装置能够通过所述开口。
3.根据权利要求1所述的激光烧蚀机器，其中所述第一低温冷冻机组件包括第一开口、第二开口以及第三开口，用于致动所述进给组件的装置能够通过所述第一开口，用于使所述小瓶单个化的装置能够通过所述第二开口，并且所述第三开口构造成连接到所述隧道的起始部；并且
其中所述第二低温冷冻机组件包括第一开口和第二开口，用于致动所述输出组件的装置能够通过所述第一开口，所述第二开口构造成连接到所述隧道的端部。
4.根据权利要求1所述的激光烧蚀机器，其中每个低温冷冻机组件包括冷冻机组件盖，所述冷冻机组件盖可铰接地连接到所述低温冷冻机组件；
其中每个冷冻机组件盖包括进入端口，小瓶能够通过所述进入端口被装载到所述激光烧蚀机器中或从所述激光烧蚀机器中卸载；并且
其中每个进入端口能够选择性地使用进入端口盖闭合，并且每个端口盖可铰接地连接到其相应的冷冻机组件盖。
5.根据权利要求1所述的激光烧蚀机器，其中所述进给组件包括伺服驱动进给匣体轮，所述伺服驱动进给匣体轮构造成接收保持待标记的多个小瓶的冷冻管收纳茎状件。
6.根据权利要求1所述的激光烧蚀机器，所述激光烧蚀机器包括温度维持装置，所述温度维持装置用于在从所述小瓶进入所述激光烧蚀机器的时间到标记的小瓶离开所述激光烧蚀机器的时间内将所述小瓶维持在保持其内容物的完整性的温度。
7.根据权利要求6所述的激光烧蚀机器，其中用于将所述小瓶维持在完整性保持温度的所述温度维持装置是维持足以维持所需温度的液氮的供应和水平的系统，并且可选地，
其中所述温度维持装置构造成从外部源接收液氮供应。
8.根据权利要求7所述的激光烧蚀机器，所述激光烧蚀机器包括与所述可编程用户界面可操作地通信的至少一个温度传感器，所述可编程用户界面构造成允许用户/操作者为所述激光烧蚀机器选择最大和最小可允许操作温度。
9.根据权利要求8所述的激光烧蚀机器，其中所述激光烧蚀机器包括至少三个温度传感器，包含在所述第一冷冻机组件内的一个温度传感器、包含在所述低温恒温隧道内的第二传感器以及包含在所述第二冷冻机组件内的第三传感器。
10.一种使用根据权利要求1所述的激光烧蚀机器标记低温冷冻的小瓶的方法，所述方法包括以下步骤：
提供多个冷冻管收纳茎状件，所述冷冻管收纳茎状件包含多个空白标记的小瓶，所述小瓶包含不耐热的生物材料；
将所述冷冻管收纳茎状件装载入所述进给组件；
使所述冷冻管收纳茎状件单个化；
定向所述冷冻管收纳茎状件以向上呈现所述小瓶的空白标签；
将所述冷冻管收纳茎状件移动到激光器下方的位置；以及
用所述激光器标记所述小瓶，从而标记所述低温冷冻的小瓶。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地连接的第一摄像机或第二摄像机来确定所述冷冻管收纳茎状件是否已经定向成使得空白标记的小瓶正确定位在所述激光器下方。
12.根据权利要求11所述的方法，其中如果确定所述冷冻管收纳茎状件未正确定位，则信号生成、传达给所述激光烧蚀机器的用户/操作者和/或可选地存储在所述可编程用户界面内。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地通信的第一视觉组件和/或第二视觉组件来确定所述小瓶是否已经由所述激光器正确标记。
14.根据权利要求13所述的方法，其中如果确定所述小瓶未正确标记，则包含该不正确标记的细节的信号生成、传达给所述激光烧蚀机器的用户/操作者和/或可选地存储在所述可编程用户界面内。
15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用与可编程用户界面可操作地通信的第一视觉组件和/或第二视觉组件来确定所述小瓶是否已经由所述激光器正确标记。
16.根据权利要求15所述的方法，其中如果确定所述冷冻管收纳茎状件未正确定位和/或所述小瓶未正确标记，则生成信号以将该不正确定位和/或标记的信息传达给所述用户/操作者、所述可编程用户界面或两者。
17.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括以下步骤：如果已经确定所述冷冻管收纳茎状件被正确定向并且已经确定所述小瓶被正确标记，则增加标记过程的速度。
18.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括以下步骤：如果已经确定所述冷冻管收纳茎状件未正确定位和/或未正确标记，则降低标记过程的速度或停止所述标记过程。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括以下步骤：进入所述低温恒温隧道的内部以重新定位不正确定位的冷冻管收纳茎状件、或者移除不正确标记的小瓶。
20.一种用于根据权利要求1所述的激光烧蚀机器中的冷冻管收纳茎状件，所述冷冻管收纳茎状件构造成接收和保持多个小瓶，能够在整个标记过程中牢固地保持至少五(5)个小瓶。
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