CN109387651B - 实验室仪器基板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验室仪器基板。具体而言，呈现了一种包括单个基板的实验室仪器。单个基板包括至少一个嵌入式耗材隔间、嵌入式样本处理隔间、嵌入式废物隔间、嵌入式激活装置隔间、嵌入式架接收隔间、或其组合。还公开了一种实验室系统和一种调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法。

Description

实验室仪器基板

技术领域

本发明属于自动化体外（in vitro）诊断样本处理的领域。在该领域内，其涉及一种实验室仪器、一种实验室系统、以及一种用于调节实验室仪器或实验室系统的移液装置或操纵装置的定位以便确保某些样本处理步骤的准确性和安全性的方法。

背景技术

在诊断实验室中，将自动化分析前、分析和分析后实验室仪器用于各种样本处理步骤以产生准确和可靠的测试结果，这些测试结果表示对医师来说关键的信息。通常，此类实验室仪器配备有耗材、样本处理装置、废物容器、样本架和试剂架，以上各者被容纳在组装于实验室仪器内的工作表面上的专用单元中。因此，实验室仪器的内部和工作表面建有多个单元和结构部件，这些单元和结构部件彼此必须精确适配以进行组装。

为进行可靠且安全的操作，此类实验室仪器必须是维护良好的。实验室仪器的不同部件和工作表面必须定期清洁，以避免会导致错误测试结果的交叉污染。对实验室仪器的内部的彻底清洁还确保操作者的安全并延长实验室仪器的寿命。由于实验室仪器的停机时间应保持尽可能地短，所以对实验室仪器的清洁应尽可能地高效。然而，由于常规实验室仪器包括多个组装单元和结构部件，所以实验室仪器的工作表面可拥有小的间隙和狭缝，它们使对实验室仪器的内部的彻底清洁变复杂。特别地，在使用高度敏感的分析技术的核酸分析领域中的实验室仪器中，最小的杂质都可能对测试结果和后续诊断具有严重后果。

一些样本处理步骤包括移液操作，如使用移液装置将液体样本和试剂从器皿中抽吸出来和/或将液体样本和试剂分配到器皿中。对于那些移液操作来说，移液器装置相对于定位在工作表面上的样本器皿或试剂器皿的准确定位是重要的，因为移液装置的移液器尖端（pipette tip）与样本器皿或试剂器皿之间的物理接触会导致样本交叉污染、试剂交叉污染、和/或实验室仪器的这些器皿或移液装置的损坏。因此，必须定期调节或校准移液装置的定位。

US 2014/0263879 A1和US 2009/0090198 A1公开了实验室设备，其提供用于安装或定位这些设备的其他元件的基板（base plate）或工作表面。

需要以简单且有效的方式来维护诊断实验室仪器。本发明的目标是改进常规仪器工作表面，特别地更好地服务于自动化体外诊断样本处理的需要。

发明内容

本发明公开了一种实验室仪器、一种实验室系统和一种用于调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法。

实验室仪器包括单个基板，所述单个基板包括至少一个嵌入式隔间。所述嵌入式隔间中的至少一者选自由以下各者组成的群组：嵌入式耗材隔间、嵌入式样本处理隔间、嵌入式废物隔间、嵌入式激活装置隔间、嵌入式架接收隔间、或其组合。

本发明还涉及一种实验室系统，其包括如本文中所描述的实验室仪器和至少一个耗材或至少一个样本操纵装置或至少一个架或其组合。

本发明还涉及一种用于调节如本文中所描述的实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法。所述方法包括以下步骤：

- 至少一个转移系统使至少一个移液装置或操纵装置朝向至少一个参考结构移动；

- 至少一个移液装置或操纵装置的至少一个参考结构检测装置检测至少一个参考结构，其中，至少一个参考结构检测装置在检测到至少一个参考结构时产生至少一个信号并将所述至少一个信号发送到控制装置；

- 控制装置从至少一个参考结构检测装置接收所述至少一个信号，并且基于所接收的至少一个信号来确定至少一个参考结构的位置信息；

- 控制装置将至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息相比较；

- 控制装置确定并存储至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的偏差；

- 控制装置根据至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定并存储的偏差来调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位。

详细描述

本发明涉及一种实验室仪器，其包括单个基板，所述单个基板包括至少一个嵌入式隔间。所述嵌入式隔间中的至少一者选自由以下各者组成的群组：嵌入式耗材隔间、嵌入式样本处理隔间、嵌入式废物隔间、嵌入式激活装置隔间、嵌入式架接收隔间、或其组合。

如本文中所使用的，术语“实验室仪器”涉及用于执行样本或样本器皿处理步骤的任何分析前、分析或分析后仪器。分析前仪器可以通常用于样本或样本器皿的初步处理。分析仪器可以设计成例如使用样本或样本的一部分和试剂以便产生可测量信号，基于该可测量信号，可以确定分析物是否存在，以及如果期望的话，可以确定分析物以何种浓度存在。分析后仪器可以通常用于样本的后处理，如样本的存档。分析前、分析和分析后仪器可包括例如来自以下装置的群组的至少一个装置： 用于对样本或样本器皿进行分类的分类装置、用于移除样本器皿上的帽或封盖的帽移除装置、用于将帽或封盖配合在样本器皿上的帽配合装置、用于对样本进行移液的移液装置、用于对样本进行等分的等分装置、用于对样本进行离心分离的离心分离装置、用于分析样本的分析装置、用于加热样本的加热装置、用于冷却样本的冷却装置、用于混合样本的混合装置、用于隔离样本的分析物的分离装置、用于存储样本的存储装置、用于对样本进行存档的存档装置、用于确定样本器皿类型的样本器皿类型确定装置、用于确定样本质量的样本质量确定装置。实验室仪器可包括三维直角坐标系，其包括相对于彼此垂直地对准的x方向、y方向和z方向，其中第一和第二方向(x, y)张成一个平面并且第三方向(z)相对于该平面垂直地对准。在一个实施例中，第一和第二方向(x, y)可以张成水平平面，并且第三方向(z)可以竖直地对准（下降方向）。在以下描述中，参考三个方向x、y和z。

如本文中所使用的，术语“单个基板”涉及安装在实验室仪器内的板，所述板表示在上面实施实验室仪器的样本、样本器皿、试剂和/或试剂器皿处理步骤的实际工作表面。为了这个目的，基板设有用于容纳实施样本、样本器皿、试剂和/或试剂器皿处理步骤所需的耗材、样本处理装置、废物容器、激活装置、以及架的嵌入式隔间。单个基板由一个单件组成，并且可以由具有足够刚度的任何合适材料（例如，金属和/或塑料）制成。单个基板可具有不同的形状和外形，以满足实验室仪器的要求。

如本文中所使用的，术语“嵌入式隔间”意指隔间和单个基板由一个单一成形件组成。因此，实际工作表面与嵌入式隔间之间不存在间隙或狭缝，这允许对实验室仪器的工作表面进行高效且彻底的清洁。嵌入式隔间包围内体积，并且可被设计为单个基板的凹部或凸起。

如本文中所使用的，术语“嵌入式耗材隔间”涉及单个基板的适合接收、存储和/或释放用于操作实验室仪器的耗材的专用嵌入式隔间。嵌入式耗材隔间可以手动地或自动地装载/卸载耗材，像例如移液器尖端架、样本器皿架、多孔板、试剂容器、试剂容器架或反应器皿架。

如本文中所使用的，术语“嵌入式样本处理隔间”涉及单个基板的适合安装或容纳用于执行样本处理步骤的一个或多个样本处理装置的专用嵌入式隔间。样本处理装置的示例是加热装置、冷却装置、混合装置、分离装置、分析装置、存储装置、或离心分离装置。

如本文中所使用的，术语“嵌入式废物隔间”涉及单个基板的适合接收、存储和/或释放废物容器的专用嵌入式隔间。嵌入式废物隔间可以手动地或自动地装载/卸载废物容器，像例如用于处置用过的耗材、样本或试剂的尖端废物架或废物袋。

如本文中所使用的，术语“嵌入式激活装置隔间”涉及单个基板的用于容纳激活装置的专用嵌入式隔间。如本文中所使用的，术语“激活装置”涉及固定结构，其可以与移动装置（如移液装置或操纵装置）的一部分接合。并且，激活装置可以借助于与移动装置的这部分接合来激活或改变移动装置的特定机制或功能性。激活装置可如WO2017/064089中所描述的在图11、图12、图13、图14、图16和对应的附图描述中的附图标记176那样进行设计。

如本文中所使用的，术语“嵌入式架接收隔间”涉及单个基板的适合装载和卸载架的嵌入式隔间。嵌入式架接收隔间可以手动地或自动地装载/卸载架，像例如样本器皿架或试剂容器架。

在如本文中所描述的实验室仪器的一个实施例中，实验室仪器包括壳体。壳体包括框架，并且单个基板安装于实验室仪器内的框架上。由于壳体包括被构造成支撑基板的框架，所以壳体也充当支撑结构。壳体可进一步包括底部板、后壁、两个相对的侧壁、前壁和顶壁。因此，可通过壳体保护实验室仪器的内部不受环境的影响。由此，得以防止来自外部的污染或不期望地通达实验室仪器的内部。前壁和/或顶壁可形成罩盖，所述罩盖可以从其中防止通达壳体的内部的关闭位置移动到其中暴露壳体的内部以便允许通达的打开位置，且反之亦然。框架可包括多个型材（profile）。这些型材彼此连接。因此，可以以模块化的方式设计框架，因为其由型材建置而成。特别地，型材的使用允许框架的多种设计和按比例放大或按比例减小的结构。如本文中所使用的，术语“型材”是指长形结构构件。型材可通过挤压制成。如此，型材也可称为挤压型材。型材可使用连接元件（诸如，螺钉或夹具）而彼此连接。型材可由塑料和/或金属制成。例如，型材由铝制成以实现轻量化结构。由于单个基板安装在框架上，所以单个基板促成了壳体的稳定性。

在替代性实施例中，实验室仪器包括被实验室仪器外壳围住的支架或支撑结构，所述实验室仪器外壳覆盖实验室仪器的内部以保护其不受环境的影响。并且，单个基板安装于实验室仪器内的支架或支撑结构上。

在单个基板的一个实施例中，单个基板由本领域中众所周知的热塑性或硬塑料聚合物制成。通过供应能量，可以通过各种制造或成形过程使那些聚合物达到单个基板的期望的形状或外形。在单个基板已冷却之后，其保持它的形状和外形。例如，单个底版由热塑性聚合物ABS GF 17（具有17 %玻璃纤维的丙烯腈丁二烯苯乙烯）制成，以实现轻质且同时稳定的结构。

在单个基板的另外的实施例中，单个基板是注射模制板。注射模制是用于通过将如热塑性或硬塑料聚合物的材料注射到模具中来产生如单个基板的工件的制造或成形过程。将用于单个基板的材料供给到加热的桶中，进行混合，并强迫其进入到模具腔中，在所述模具腔处，材料冷却并硬化成腔的构型。在注射模制的情况下，可以以高的精度和低的成本来制造单个基板的几乎所有形状或外形以及形成为一个单片的至少一个嵌入式隔间。在各种可能的制造或成形过程当中，热塑性泡沫注射模制非常适合于产生具有实验室仪器所需的某个尺寸的单个基板。

在替代性实施例中，单个基板是3D打印机产品。3D打印机可以由长丝（filament）产生实际上可自由成形的单个基板，所述长丝由热塑性或硬塑料聚合物组成。由于模具腔未被用于成形过程，所以3D打印非常适合于产生小批量的单个基板。

在单个基板的一个实施例中，用抵抗UV光和试剂的清漆（varnish）来涂布单个基板。由于UV光被广泛用于净化实验室仪器的内部和工作表面，所以清漆的抵抗UV光的特性可以保护单个基板不受基于UV光的退化的影响。在实验室仪器的操作期间，单个基板也可能暴露于各种试剂（测试试剂、洗脱缓冲液、裂解缓冲液、洗涤缓冲液等），因为样本和样本器皿处理步骤（如移液操作或样本器皿帽的移除/安装）会导致飞溅、液滴或气雾化。因此，必须保护基板不受试剂以及清洁剂的影响，以便防止单个基板的损坏。具有适合于单个基板的良好的抵抗UV光和试剂特性的清漆的一个示例是Duoplast U242。

在至少一个嵌入式隔间的一个实施例中，至少一个嵌入式隔间包括经倒圆的拐角或经倒圆的边缘或其组合。由此，没有杂质会积聚在拐角中，并且对单个基板的清洁更加彻底和高效。

在至少一个嵌入式隔间的另外的实施例中，至少一个嵌入式隔间包括包围内体积的至少两个侧壁、底部和开放的顶部，其中，至少两个侧壁彼此相对或彼此邻近。嵌入式隔间的侧壁和底部可以是闭合的表面，或可具有一个或多个开口以用于提供从侧面或从下面通达内体积。从侧面或从下面通达内体积对于提供电力供应或将样本处理装置安装在样本处理隔间内会是有利的。附加地，侧壁和底部的一个或多个开口可起热耗散的作用。

在嵌入式耗材隔间的一个实施例中，嵌入式耗材隔间可具有彼此相对的四个闭合的侧壁、闭合的底部和开放的顶部，至少一个耗材可以插入到所述开放的顶部中。

在嵌入式废物隔间的一个实施例中，嵌入式废物隔间可具有彼此相对的四个闭合的侧壁、闭合的底部和开放的顶部，至少一个废物容器可以插入到所述开放的顶部中。

在嵌入式架接收隔间的一个实施例中，嵌入式架接收隔间可具有三个侧壁和闭合的底部，从而形成具有闭合的后端部和开放的前端部的架槽，一个或多个样本器皿架或试剂容器架可以插入到所述开放的前端部中。

在嵌入式样本处理装置隔间的一个实施例中，嵌入式样本处理装置隔间可具有四个侧壁、具有至少一个开口的底部、开放的顶部，至少一个样本处理装置可以安装到所述开放的顶部中。

在单个基板的一个实施例中，单个基板进一步包括至少一个嵌入式支撑元件。所述嵌入式支撑元件中的至少一者选自由以下各者组成的群组：线缆通道、空气通道、显示器框架、识别装置或传感器保持器、仪器互锁模块、锁合配合件（latch-fit）或卡入式锁合件（snap-latch）、或其组合。如本文中所使用的，术语“嵌入式支撑元件”意指支撑元件和单个基板由一个单个成形件组成。因此，与实验室仪器的常规结构相比，结构部件的数目得以进一步减少。

在单个基板的另外的实施例中，单个基板包括至少一个参考结构。至少一个参考结构包括用于确定在实验室仪器的三维直角坐标系内的参考位置信息的几何外形。至少一个参考结构可以是经限定的参考螺栓或参考标记，其被设计为单个基板的矩形凹部、圆形凹部、立方形凸起或圆柱形凸起。单个基板的至少一个参考结构能够由参考结构检测装置检测，如压力传感器、空气压力传感器、光学传感器、激光器、超声波传感器、或其组合。在检测到单个基板的参考结构时，确定并使用在实验室仪器或实验室系统的内部内的参考位置信息，以用于调节或校准实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位。

在实验室仪器的一个实施例中，实验室仪器附加地包括至少一个导电元件。至少一个导电元件安装在单个基板上。导电元件可以由任何传导性材料制成，并且可以具有任何几何外形和尺寸。如本文中所使用的，术语“导电”意指制成元件的材料具有传导电流的性质。

在至少一个导电元件的一个实施例中，至少一个导电元件包括至少一个参考结构。至少一个参考结构包括用于确定在实验室仪器的三维直角坐标系内的参考位置信息的几何外形。至少一个参考结构可以是经限定的参考螺栓或参考标记，其被设计为导电元件的矩形凹部、圆形凹部、立方形凸起或圆柱形凸起。

在至少一个参考结构的一个实施例中，至少一个参考结构可以被限定为导电元件的通孔。导电元件的至少一个参考结构能够由参考结构检测装置检测，像传导性移液器尖端、传导性移液器喷嘴、传导性抓持器指状物、压力传感器、空气压力传感器、光学传感器、激光器、超声波传感器、或其组合。在检测到参考结构时，确定并使用在实验室仪器或实验室系统的内部内的参考位置信息，以用于调节或校准实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位，如下文进一步描述的那样。

在至少一个导电元件的另外的实施例中，至少一个导电元件包括一个或多个导电片材。一个或多个导电片材中的至少一者包括至少一个通孔，并且所述至少一个通孔与单个基板的至少一个嵌入式隔间的开放的顶部对准。至少一个通孔的外形与至少一个嵌入式隔间的开放的顶部一致，使得可以将耗材装载/卸载到嵌入式耗材隔间中，操作者或移液/操纵装置可以通达嵌入式样本处理隔间中的样本处理装置，可以将废物容器装载/卸载到嵌入式废物隔间中，或可以将架装载/卸载到嵌入式架接收隔间中。

在至少一个导电元件的特定实施例中，至少一个导电元件由铝制成。

在一个或多个导电片材的一个实施例中，至少一个通孔是至少一个参考结构。通孔可以是矩形的，并且彼此垂直的两个边缘限定参考位置信息的x和y值。替代地，也可以在圆形通孔的情况下限定参考位置信息的x和y值。参考位置信息的z值可以由导电片材沿z方向的位置来限定。由于参考结构可以是与嵌入式耗材隔间的开放的顶部对准且一致的通孔，所以存在足够的自由空间以使参考结构检测装置朝向通孔的边缘移动而不遇到任何障碍。这允许安全并准确地检测参考结构。此外，实验室仪器的内部的空间节约设计是有可能的，因为附加的自由空间对使参考结构检测装置朝向参考结构移动是不必要的。

在一个或多个导电片材的另外的实施例中，一个或多个导电片材包括至少一个锁合配合件或卡入式锁合件。锁合配合件或卡入式锁合件位于导电片材上，使得具有对应的配对（counter）卡入式锁合件或锁合配合件的耗材可以精确地且可逆地附接到导电片材。因此，可以很容易地手动地装载/卸载耗材，且同时耗材（像例如，移液器尖端架）被精确地且竖直地对准，以实现实验室仪器的最佳操作。

在一个或多个导电片材的一个实施例中，一个或多个导电片材用一个或多个螺钉安装在单个基板上。替代地，一个或多个导电片材可以用一个或多个夹具安装在单个基板上。

在更特定的实施例中，一个或多个螺钉是带肩螺钉，其中，一个或多个导电片材附加地用至少一个固定点安装在单个基板上。为确保金属（例如，铝）和塑料（例如，热塑性聚合物）的不同热膨胀不会对单个基板和一个或多个导电片材造成任何张拉，用带肩螺钉安装一个或多个导电片材，这些带肩螺钉准许对沿x和y方向的热膨胀的弥补并且防止对沿z方向的热膨胀的弥补。为了限制x和y方向的热膨胀，在单个基板上用至少一个固定点来牵制一个或多个导电片材。所述至少一个固定点可以是一个或多个导电片材中的方形、圆形或拉长的（oblong）孔。单个基板包括竖直地对准到固定点的销，使得这些销可以接合固定点以用于将一个或多个导电片材浮动安装在单个基板上。

在实验室仪器的一个实施例中，实验室仪器包括至少一个移液装置或操纵装置。至少一个移液装置或操纵装置包括至少一个参考结构检测装置。实验室仪器进一步包括至少一个转移系统，所述至少一个转移系统连接到至少一个移液装置或操纵装置。至少一个转移系统建构成使至少一个移液装置或操纵装置在实验室仪器内沿三个维度方向移动。

如本文中所使用的，术语“移液装置”涉及联接移液器尖端抑或包括移液针并且可以抽吸和分配对执行样本处理步骤是必要的样本和/或试剂的装置。在一个实施例中，移液装置具有用于抽吸和/或分配一种样本或试剂或其组合的一个移液器尖端或针。替代地，移液装置具有用于同时抽吸和/或分配多种样本或试剂或其组合的多个移液器尖端或针。一个或多个移液器尖端或针可以附加地为参考结构检测装置。

如本文中所使用的，术语“操纵装置”涉及可以在实验室仪器内抓持和移动物品的装置。在一个实施例中，操纵装置包括抓持器指状物，所述抓持器指状物用于抓持和移动耗材、废物容器、样本器皿、或试剂器皿，以便装载/卸载对应的嵌入式耗材隔间。此类操纵装置还可以用于在样本器皿和/或试剂容器上移除和/或安装帽或封盖。一个或多个抓持器指状物可以附加地为参考结构检测装置。

如本文中所使用的，术语“转移系统”涉及用于使至少一个移液装置或操纵装置在实验室仪器的内部内移动的装置。在一个实施例中，转移系统包括沿实验室仪器的三维直角坐标系的三个方向x、y和z中的每一者的至少一个导轨。移液装置或操纵装置能够通过合适的驱动器沿那些导轨在x、y和z方向上移动。在另一个实施例中，转移系统包括沿x和y方向中的每一者的至少一个导轨，并且移液装置包含用于使移液器尖端沿z方向移动的驱动器。移液装置能够沿x方向沿导轨移动。并且，沿x方向的导轨进而能够借助于合适的驱动器沿y方向在至少一个轨道上移动。沿y方向的至少一个轨道安装在单个基板上。在替代性实施例中，转移系统是工业机器人的臂，所述工业机器人包括用于使移液装置或操纵装置在实验室仪器内沿三个维度方向移动的一个或多个活动接头（joint）。

如本文中所使用的，术语“参考结构检测装置”涉及可以检测参考结构并将信号发送到控制装置以用于基于所检测到的参考结构来确定由x、y和z值组成的参考位置信息的装置。在一个实施例中，至少一个移液装置的至少一个参考结构检测装置选自由以下各者组成的群组：传导性移液器尖端、传导性移液器喷嘴、压力传感器、空气压力传感器、光学传感器、激光器、超声波传感器、或其组合。在一个实施例中，至少一个操纵装置的参考结构检测装置选自由以下各者组成的群组：传导性抓持器指状物、压力传感器、光学传感器、激光器、超声波传感器、或其组合。

本发明还涉及一种实验室系统，其包括如本文中所描述的实验室仪器和至少一个耗材或至少一个样本处理装置或至少一个架或其组合。

如本文中所使用的，术语“耗材”涉及在样本处理步骤中使用且随后被弃置的物品，诸如作为非限制性示例的以下各者：塑料耗材（诸如，移液器尖端）、移液器尖端架、样本器皿、样本器皿架、多孔板、试剂容器、试剂容器架、反应器皿、反应器皿架。一些耗材在本领域中是众所周知的。

如本文中所使用的，术语“样本处理装置”涉及用于处理样本的装置，诸如作为非限制性示例的以下各者：加热装置、冷却装置、混合装置、分离装置、分析装置、存储装置、或离心分离装置。此类装置在本领域中是众所周知的。

如本文中所使用的，术语“架”涉及保持器，其具有一个或多个插入区域以用于在直立位置中插入一个或多个移液器尖端、样本器皿、试剂容器、或反应器皿。

在嵌入式耗材隔间的一个实施例中，嵌入式耗材隔间形成内体积，并且嵌入式耗材隔间的内体积具有大于耗材的尺寸的尺寸。并且，耗材选自由以下各者组成的群组：移液器尖端架、样本器皿架、多孔板、试剂容器、或反应器皿架。因此，可以将耗材手动地或自动地装载/卸载到嵌入式耗材隔间中，移液装置或操纵装置可以从所述嵌入式耗材隔间通达这些耗材以用于操作实验室系统。

在嵌入式耗材隔间的另外的实施例中，嵌入式耗材隔间建构和布置成包含选自由以下各者组成的群组的耗材：移液器尖端架、样本器皿架、试剂容器、或反应器皿架，并且在嵌入式耗材隔间与耗材之间存在空间。因此，得以防止嵌入式耗材隔间与耗材之间的直接接触，所述直接接触可能导致对耗材的污染。

在实验室系统的一个实施例中，实验室系统包括多于一种类型的耗材，其中，任何类型的耗材都包括特定且独特的辨识特征，诸如独特的尺寸、独特的横截面或独特的表面几何形状。单个基板可以设有多个嵌入式耗材隔间，并且至少一个嵌入式耗材隔间建构和布置成特定地辨识一种类型的耗材的所述独特的辨识特征。

在嵌入式耗材隔间的特定实施例中，嵌入式耗材隔间具有至少一个特定的辨识元件以用于辨识特定耗材。如本文中所使用的，术语“辨识元件”涉及诸如形成在嵌入式耗材隔间的内部上的导向元件之类的元件，所述导向元件与一种类型的耗材的独特的辨识特征特定地配合。

在实验室系统的特定实施例中，至少一个特定的辨识元件包括嵌入式耗材隔间的独特表面几何形状。并且，嵌入式耗材隔间的独特表面几何形状与特定耗材的独特表面几何形状互补。术语“表面几何形状”涉及表面结构，更特定地涉及耗材和嵌入式耗材隔间的侧壁的表面结构。“独特表面几何形状”被理解为对于一类型的耗材和对应的嵌入式耗材隔间来说是独特的并且基本上不同于其他耗材和对应的耗材隔间的表面几何形状的表面几何形状，使得耗材特定地由对应的嵌入式耗材隔间的辨识元件来辨识。

在特定耗材的独特表面几何形状的特定实施例中，特定耗材的独特表面几何形状包括一体地形成于特定耗材的独特表面中的一个或多个凹部和/或脊部。因此，可以仅将特定类型的耗材装载到特定的嵌入式耗材隔间中。在将耗材手动地装载到实验室仪器中的情况下，这防止操作者将错误的耗材装载到特定的嵌入式耗材隔间中，即使耗材具有相同的水平横截面。

在实验室系统的另外的实施例中，至少一个锁合配合件或卡入式锁合件位于单个基板上，邻近于至少一个嵌入式耗材隔间。并且，至少一个对应的配对卡入式锁合件或锁合配合件以可逆地接合到单个基板的锁合配合件或卡入式锁合件中的方式位于耗材上。

在实验室系统的替代性实施例中，至少一个锁合配合件或卡入式锁合件位于一个或多个导电片材上，邻近于至少一个通孔，并且耗材包括以可逆地接合到锁合配合件或卡入式锁合件中的方式定位成邻近于导电片材的至少一个对应的配对卡入式锁合件或锁合配合件。因此，可以很轻松地装载/卸载耗材，并且耗材可以可逆地附接到单个基板以实现实验室仪器的最佳和安全操作。

在嵌入式样本处理隔间的一个实施例中，嵌入式样本处理隔间建构成包含至少一个样本处理装置。样本处理装置选自由以下各者组成的群组：加热装置、冷却装置、混合装置、分离装置、分析装置、存储装置、或其组合。并且，样本处理隔间与至少一个样本处理装置之间存在空间。嵌入式样本处理装置的侧壁和底部可进一步包括一个或多个开口以用于对样本处理装置的电力供应、安装和热耗散。

在嵌入式样本处理隔间的另外的实施例中，嵌入式样本处理隔间形成内体积，并且嵌入式样本处理隔间的内体积具有大于至少一个样本处理装置的尺寸的尺寸，所述至少一个样本处理装置选自由以下各者组成的群组：加热装置、冷却装置、混合装置、分离装置、分析装置、存储装置、或其组合。取决于实验室仪器的构型，样本处理装置可以安装在单独的嵌入式样本处理隔间中，使得它们可以相互隔离以便防止相互的负面影响。例如，加热装置和冷却装置可以安装在单独的嵌入式样本处理隔间中，以便防止任何不期望的温度交换。但是，多个样本处理装置也可以安装在同一嵌入式样本处理隔间中。例如，相同类型的多个样本处理装置可以容纳在同一个嵌入式样本处理隔间中以实现实验室仪器的内部的紧凑设计。

在实验室系统的一个实施例中，嵌入式架接收隔间建构成接收至少一个样本器皿架或至少一个试剂容器架。

在嵌入式架接收隔间的另外的实施例中，嵌入式架接收隔间形成内体积，并且嵌入式架接收隔间的内体积具有大于至少一个样本器皿架或至少一个试剂容器架的尺寸的尺寸。嵌入式架接收隔间可包括两个侧壁、后端部、以及开放的前端部，以上各者形成架槽，一个或多个样本器皿架或试剂容器架可手动地或自动地插入到所述架槽中。

在嵌入式架接收隔间的更特定的实施例中，嵌入式架接收隔间具有滑动表面，在所述滑动表面上，至少一个样本器皿架或至少一个试剂容器架在架接收隔间的前端部与后端部之间能够可滑动地移动，其中，所述滑动表面包括架导向元件。为了将架装载到嵌入式架接收隔间中，仅须使架沿导向元件朝向嵌入式架接收隔间的后端部线性地移动。由此，使不正确地插入架的风险最小化。滑动表面可包括几个架导向元件，这些架导向元件可以将滑动表面划分成不同的通道（lane），使得可以将多个样本器皿架和/或容器架装载/卸载到同一个嵌入式架接收隔间中。

在实验室系统的特定实施例中，实验室系统进一步包括用于控制至少一个转移系统的移动的控制装置。如本文中所使用的，术语“控制装置”包含任何物理或虚拟的处理装置，其能够构造成以由实验室系统进行样本或样本器皿处理步骤的方式来控制实验室系统。控制装置可例如指导实验室系统执行分析前、分析后和分析样本处理步骤。控制装置可从数据管理单元接收关于需要对某个样本执行哪些步骤的信息。控制装置可例如具体体现为适合执行计算机可读程序的可编程逻辑控制器，所述计算机可读程序设有用于执行实验室仪器的操作的指令。此类操作的一个示例是：控制至少一个转移系统的移动，以便使至少一个移液装置或操纵装置沿三个维度方向x、y和z移动到实验室仪器内的目标位置。此类操作的另外的示例是执行一种用于调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法，如下文进一步所描述的那样。

在控制装置的一个实施例中，实验室仪器包括所述控制装置。

在另一个实施例中，控制装置是通信地连接到实验室仪器的外部装置。

本发明还涉及一种用于调节如本文中所描述的实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法。所述方法包括以下步骤：

a) 至少一个转移系统使至少一个移液装置或操纵装置朝向至少一个参考结构移动；

b) 至少一个移液装置或操纵装置的至少一个参考结构检测装置检测至少一个参考结构，其中，至少一个参考结构检测装置在检测到至少一个参考结构时产生至少一个信号并将所述至少一个信号发送到控制装置；

c) 控制装置从至少一个参考结构检测装置接收所述至少一个信号，并且基于所接收的至少一个信号来确定至少一个参考结构的位置信息；

d) 控制装置将至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息相比较；

e) 控制装置确定并存储至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的偏差；

f) 控制装置根据至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定并存储的偏差来调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位。

在实验室仪器的操作期间，其中每天可执行几百个样本处理步骤，移液装置或操纵装置的定位的准确性会随时间的推移降低，这导致实验室仪器的错误操作或甚至实验室仪器的器皿或至少一个移液装置或操纵装置的损坏。因此，应不时重复用于调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法。如本文中所使用的，术语“定位”意指通过转移系统使至少一个移液装置或操纵装置移动到实验室仪器内的目标位置，以用于在目标位置处执行某个样本处理步骤，其中，目标位置包括由实验室仪器的三维直角坐标系内的x、y和z值组成的预限定的位置信息。

如本文中所使用的，术语“调节”涉及校正或弥补至少一个参考结构的预限定的位置信息与实际或所确定的位置信息之间的偏差的过程。当转移系统使移液装置或操纵装置在实验室仪器内移动以进行定位时，可以通过新设定转移系统的驱动器来作出此校正或弥补，其中，对驱动器的新设定取决于至少一个参考结构的预限定的位置信息与所确定的位置信息之间的偏差。

在所述方法的特定实施例中，在步骤a)中，至少一个转移系统使至少一个移液装置或操纵装置从z方向、x方向、以及y方向朝向至少一个参考结构移动，在步骤b)中，至少一个参考结构检测装置在从z方向、x方向和y方向检测到至少一个参考结构时产生至少三个信号并将所述至少三个信号发送到控制装置，在步骤c)中，控制装置从至少一个参考结构检测装置接收所述至少三个信号，并且基于所接收的至少三个信号来确定至少一个参考结构的位置信息。

在更特定的实施例中，紧接在所公开的方法的步骤e)之后，控制装置确定至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定的偏差是否在预限定的偏差范围内。如果至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定的偏差在预限定的偏差范围内，则执行步骤f)。并且，如果至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定的偏差不在预限定的偏差范围内，则触发警报。预限定的偏差范围涉及可以通过设定转移系统的驱动器来调节至少一个移液装置或操纵装置的定位所针对的偏差。在通过设定转移系统的驱动器无法校正或弥补偏差的情况下，必须手动地调节转移系统的导轨，使得所确定的位置信息再次符合至少一个参考结构的预限定的位置信息。因此，触发的警报可包括对视觉检测实验室仪器和手动调节转移系统的建议或请求。

在如本文中所描述的实验室系统的一个实施例中，所述控制装置适合控制如本文中所描述的方法。

进一步公开和提出了一种计算机程序，其包括用于当在控制装置上执行该程序时在本文中所附的一个或多个实施例中执行根据本发明的方法的计算机可执行指令。具体地，计算机程序可存储在计算机可读数据载体上。因此，具体地，通过使用控制装置，优选地通过使用计算机程序，可执行如上文所指示的一个、多于一个或甚至全部的方法步骤。

进一步公开和提出了一种计算机程序产品，其具有程序代码工具（means）以便当在控制装置上执行程序时在本文中所附的一个或多个实施例中执行本文中所公开的方法。具体地，程序代码工具可存储在计算机可读数据载体上。

关于本发明的计算计实现的方面，通过使用控制装置，可执行根据本文中所公开的一个或多个实施例的方法的一个或多个方法步骤或甚至全部的方法步骤。因此，一般来说，通过使用控制装置，可执行包括提供和/或操纵信息或数据的任何方法步骤。

附图说明

图1提供如本文中所描述的实验室仪器的透视图。

图2示出如本文中所描述的导电元件、单个基板，并且导电元件安装在单个基板上。

图3示出如本文中所描述的单个基板和导电元件的横截面。

图4提供如本文中所描述的单个基板和导电元件的俯视图。

图5提供如本文中所描述的实验室系统的透视图。

图6描绘用于调节如本文中所描述的实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出如本文中所描述的实验室仪器10的透视图。如所图示的，实验室仪器10包括单个基板12。单个基板12包括图2中进一步指定的嵌入式隔间14。实验室仪器10还具有包括框架28的壳体26。应当注意的是，图1中省略了实验室仪器10的罩盖，以便改进实验室仪器的内部的可见性。单个基板12安装在实验室仪器10内的框架28上。如图1中进一步示出的，实验室仪器包括配备有一个参考结构检测装置62的移液装置60。在所示的实施例中，参考结构检测装置62是传导性移液器尖端。实验室仪器10还具有连接到移液系统60的转移系统64。在所示的实施例中，实验室仪器10进一步包括用于控制转移系统64的移动的控制装置76。如示意性地图示的，实验室仪器具有包括x方向、y方向和z方向的三维直角坐标系。转移系统64建构成使移液装置60在实验室仪器内沿三个维度方向x、y和z移动。在所示的实施例中，实验室仪器进一步包括导电元件48，所述导电元件48由安装在单个基板12上的两个导电片材49组成。

图2以单独视图（图2B）示出实验室仪器的单个基板12，以单独视图（图2A）示出导电元件48，并且导电元件48安装在实验室仪器的单个基板12上（图2C）。如图2B中所示，由单件组成的单个基板12包括五个嵌入式耗材隔间16、两个嵌入式样本处理隔间18、嵌入式废物隔间20、嵌入式激活装置隔间22、以及一个嵌入式架接收隔间24。单个基板12进一步包括集成支撑元件，诸如线缆通道40、空气通道42、显示器框架44、以及仪器互锁模块46。图2A示出导电元件48，其由设有通孔52的两个导电片材49组成。在所示的实施例中，通孔52中的至少一者是参考结构50。然而，如果需要，其他通孔52也可以用作附加的参考结构。如图2C中所描绘的，两个导电片材49可以安装在单个基板12上，其中，导电片材49的通孔52与单个基板12的嵌入式耗材隔间16、嵌入式样本处理隔间18、嵌入式废物隔间20、以及嵌入式激活装置隔间22的开放的顶部38对准。如进一步示出的，激活装置47被容纳在嵌入式激活装置隔间22中。

图3示出单个基板12、嵌入式隔间14和导电片材49的横截面。所示出的嵌入式隔间14包括侧壁34、闭合的底部36和开放的顶部38，以上各者包围嵌入式隔间14的内体积35。如进一步示出的，嵌入式隔间14包括经倒圆的拐角30和经倒圆的边缘32。导电片材49用螺钉56安装在单个基板12上。在所示的实施例中，用于安装导电片材的螺钉56是带肩螺钉以用于将导电片材49浮动安装在单个基板12上。

图4提供单个基板12和导电片材49的俯视图，所述导电片材用带肩螺钉56和固定点58安装在单个基板上。如图4中所示，导电片材49包括卡入式锁合件54，所述卡入式锁合件54定位成邻近于与嵌入式耗材隔间16和嵌入式废物隔间20的开放的顶部对准的通孔以用于夹持耗材容器和废物容器。所示出的架接收隔间24具有滑动表面72，所述滑动表面72包括三个架导向元件74。这三个导向元件将滑动表面72划分成两个通道（lane），使得样本器皿架以及试剂容器架可以在架接收隔间24的前端部与后端部之间可滑动地移动，以便将样本器皿架和试剂容器架装载/卸载到同一个嵌入式架接收隔间24中。

图5提供如本文中所描述的实验室系统65的透视图。所示出的实验室系统65包括实验室仪器10，所述实验室仪器10具有呈移液器尖端架的形式的耗材66。所示出的实验室系统65进一步包括样本处理装置68，所述样本处理装置68呈三个分离和加热装置以及一个冷却装置的形式。所示出的实验室系统65进一步包括一个样本器皿架69和一个试剂容器架70，以上两者在嵌入式架接收隔间24中。此外，所示出的实验室系统65还包括废物架71，其呈用于处置用过的移液器尖端的尖端废物架的形式。为控制转移系统的移动，实验室系统包括控制装置76。

图6A示出用于调节实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法的流程图。在起始所述方法之前，操作者必须确保没有耗材66、废物架71、样本器皿架69或试剂容器架70妨碍对至少一个参考结构50的通达性。在所述方法的步骤a) 78中，至少一个转移系统64使移液装置60或操纵装置移动朝向至少一个参考结构50。在所述方法的步骤b) 80中，至少一个移液装置60或操纵装置的至少一个参考结构检测装置62检测至少一个参考结构50，并且至少一个参考结构检测装置62在检测到至少一个参考结构50时产生至少一个信号。并且，所述至少一个信号被发送到控制装置76。在所述方法的步骤c)82中，控制装置76从至少一个参考结构检测装置62接收所述至少一个信号，并且基于所接收的至少一个信号来确定至少一个参考结构50的位置信息。后来，在所述方法的步骤d) 84中，控制装置76将至少一个参考结构50的所确定的位置信息与至少一个参考结构50的预限定的位置信息相比较。在所述方法的步骤e) 86中，控制装置76确定并存储至少一个参考结构50的所确定的位置信息与至少一个参考结构50的预限定的位置信息之间的偏差。在所述方法的步骤f) 88中，根据至少一个参考结构50的所确定的位置信息与至少一个参考结构50的预限定的位置信息之间的所确定并存储的偏差，控制装置调节至少一个移液装置60或操纵装置的定位。如图6B中所示，所述方法的一个实施例可以包括两个附加的步骤90、92。在所述方法的步骤e) 86之后执行的第一附加步骤90中，控制装置76确定至少一个参考结构50的所确定的位置信息与至少一个参考结构50的预限定的位置信息之间的所确定的偏差是否在预限定的偏差范围内。如果至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定的偏差在预限定的偏差范围内，则执行所述方法的步骤f) 88。并且，如果至少一个参考结构的所确定的位置信息与至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定的偏差不在预限定的偏差范围内，则在第二附加步骤92中触发警报。

附图标记列表

10 实验室仪器

12 单个基板

14 嵌入式隔间

16 嵌入式耗材隔间

18 嵌入式样本处理隔间

20 嵌入式废物隔间

22 嵌入式激活装置隔间

24 嵌入式架接收隔间

26 壳体

28 框架

30 经倒圆的拐角

32 经倒圆的边缘

34 侧壁

35 内体积

36 闭合的底部

38 开放的顶部

40 线缆通道

42 空气通道

44 显示器框架

46 仪器互锁模块

47 激活装置

48 导电元件

49 导电片材

50 参考结构

52 通孔

54 卡入式锁合件或锁合配合件

56 螺钉

58 固定点

60 移液装置

62 参考结构检测装置

64 转移系统

65 实验室系统

66 耗材

68 样本处理装置

69 样本器皿架

70 试剂容器架

71 废物架

72 滑动表面

74 导向元件

76 控制装置

78 所述方法的步骤a

80 所述方法的步骤b

82 所述方法的步骤c

84 所述方法的步骤d

86 所述方法的步骤e

88 所述方法的步骤f

90 所述方法的第一附加步骤

92 所述方法的第二附加步骤。

Claims (10)

1.一种实验室仪器(10)，包括：

-单个基板(12)，其中，所述单个基板包括至少一个嵌入式隔间(14)，其中，所述嵌入式隔间(14)和所述单个基板(12)由一个单一成形件组成，其中，所述至少一个嵌入式隔间(14)包括包围内体积(35)的至少两个侧壁(34)、底部(36)、以及开放的顶部(38)，其中，所述至少两个侧壁(34)彼此相对或彼此邻近，其中，所述嵌入式隔间中的至少一者选自由以下各者组成的群组：嵌入式耗材隔间(16)、嵌入式样本处理隔间(18)、嵌入式废物隔间(20)、嵌入式激活装置隔间(22)、嵌入式架接收隔间(24)、或其组合，

其特征在于，所述实验室仪器附加地包括：

-至少一个导电元件(48)，其中，所述至少一个导电元件安装在所述单个基板(12)上，其中，所述导电元件包括至少一个参考结构(50)，其中，所述至少一个导电元件包括一个或多个导电片材(49)，其中，所述一个或多个导电片材中的至少一者包括至少一个通孔(52)，其中，所述至少一个通孔与至少一个嵌入式隔间(14)的开放的顶部(38)对准，其中，所述至少一个通孔(52)是所述至少一个参考结构(50)。

2.根据权利要求1所述的实验室仪器(10)，其中，所述单个基板由热塑性或硬塑料聚合物制成。

3.根据权利要求1所述的实验室仪器(10)，其中，所述单个基板是注射模制板。

4.根据权利要求1所述的实验室仪器(10)，其中，所述至少一个嵌入式隔间(14)包括经倒圆的拐角(30)或经倒圆的边缘(32)或其组合。

5.根据权利要求1所述的实验室仪器(10)，其中，所述单个基板进一步包括至少一个嵌入式支撑元件，其中，所述嵌入式支撑元件中的至少一者选自由以下各者组成的群组：线缆通道(40)、空气通道(42)、显示器框架(44)、识别装置或传感器保持器、仪器互锁模块(46)、锁合配合件、或其组合，其中，所述嵌入式支撑元件和所述单个基板由一个单一成形件组成。

6.根据权利要求1所述的实验室仪器(10)，其中，所述一个或多个导电片材用一个或多个螺钉(56)安装在所述单个基板上。

7.根据权利要求6所述的实验室仪器(10)，其中，所述一个或多个螺钉是带肩螺钉(56)，其中，所述一个或多个导电片材附加地用至少一个固定点(58)安装在所述单个基板上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的实验室仪器(10)，附加地包括：

-至少一个移液装置(60)或操纵装置，其中，所述至少一个移液装置(60)或操纵装置包括至少一个参考结构检测装置(62)，

-至少一个转移系统(64)，其中，所述至少一个转移系统连接到所述至少一个移液装置或操纵装置，其中，所述至少一个转移系统建构成使所述至少一个移液装置或操纵装置在所述实验室仪器内沿三个维度方向移动，

-用于控制所述转移系统(64)的移动的控制装置(76)。

9.一种实验室系统，包括：

-根据权利要求1至8中任一项所述的实验室仪器，

-至少一个耗材(66)或至少一个样本处理装置(68)或至少一个架(70)或其组合。

10.一种用于调节根据权利要求8所述的实验室仪器的至少一个移液装置或操纵装置的定位的方法，包括以下步骤：

a)所述至少一个转移系统(64)使所述至少一个移液装置(60)或操纵装置朝向所述至少一个参考结构(50)移动；

b)所述至少一个移液装置(60)或操纵装置的所述至少一个参考结构检测装置(62)检测所述至少一个参考结构(50)，其中，所述至少一个参考结构检测装置(62)在检测到所述至少一个参考结构(50)时产生至少一个信号并将所述至少一个信号发送到所述控制装置(76)；

c)所述控制装置(76)从所述至少一个参考结构检测装置(62)接收所述至少一个信号，并且基于所接收的至少一个信号来确定所述至少一个参考结构(50)的位置信息；

d)所述控制装置(76)将所述至少一个参考结构(50)的所确定的位置信息与所述至少一个参考结构(50)的预限定的位置信息相比较；

e)所述控制装置(76)确定并存储所述至少一个参考结构(50)的所确定的位置信息与所述至少一个参考结构(50)的预限定的位置信息之间的偏差；

f)所述控制装置根据所述至少一个参考结构的所确定的位置信息与所述至少一个参考结构的预限定的位置信息之间的所确定并存储的偏差来调节所述实验室仪器或实验室系统的至少一个移液装置或操纵装置的定位。