CN111989521A - 投射状态指示器 - Google Patents

Abstract

本公开的实施方式总体上涉及一种与实验室机器或仪器(统称为“单元”)结合使用的投射状态指示器。该指示器将投射的可见光图像或光束以线投射在特定单元的正上方，使得实验室人员能够从远处看出单元的状态。该状态指示器系统包括多个指示灯(30)和定位于所述多个指示灯(30)的上方的灯罩(12)，该灯罩包括限定凸透镜的光学透明的上表面。在具体实施方式中，指示器将光的延伸线而不是小光点投射在单元上方的天花板上。

Description

投射状态指示器

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及与实验室机器或仪器(统称为“单元”)结合使用的投射状态指示器。该指示器将可见光图像或光束投射在特定单元的正上方，使得实验室人员能够从远处看出单元的状态。在一个示例中，指示器将光的延长线投射在单元上方的天花板上。

背景技术

在实验室环境中，多个单元通常可以同时运行样本和采集数据。在许多情况下，多行单元可以由有限数量的实验室技术人员或实验室人员管理和监测。

一些电流单元具有指示单元的状态的指示灯。这类状态指示器通常作为小的按钮设置在单元的前方。在状态指示灯被制成为更加突出的示例中，状态指示灯结构70可以是由半透明材料制成的凸起的弯曲拱形件，该弯曲拱形件在单元上表面的上方突出。与状态指示灯结构有关的LED灯可以引起半透明材料发出期望的颜色。在一些示例中，可以发射单点光72。由图16说明一个示例。

由目前的实验室指示灯标准提出的一项挑战是，尽管灯定位于单元上并且尽管灯指示了单元的状态，但灯不容易被看到，除非实验室技术人员或实验室人员直接看单元、通常站在单元的正前方或站在单元的直接视线中。然而，在具有多行机器/仪器/单元的实验室中，单人可以一次运行多个单元，而无需到达特定单元的状态指示器的直接视线。对观察状态指示器提出挑战的因素可能取决于单元的高度、状态指示器自身的高度，和/或试图读取状态指示器的人员的高度。因此需要改进。

发明内容

因此，本文中所描述的发明的实施方式提供了用于实验室单元的状态指示器系统的系统和方法，该系统包括：多个指示灯；定位于所述多个指示灯的上方的灯罩，该灯罩包括光学透明的上表面以及磨砂的前表面和磨砂的侧表面；其中，光学透明的上表面限定凸透镜，凸透镜将可见光束穿过灯罩投射至位于状态指示器系统的上方的表面，其中，所述多个指示灯与灯罩之间的距离被优化以将投射的可见光图像投射到表面上。

实施方式还提供了投射状态指示器的方法，该方法包括在照明室中在于投射具有足以使无辅助的人眼可见的亮度和聚焦的彩色光的机器的+/-50％覆盖区域内投射所述彩色光。

附图说明

图1示出了状态指示器系统的一种实施方式的分解立体图。

图2示出了处于组装构型的图1的状态指示器系统。

图3示出了图2的状态指示器系统的俯视平面图。

图4示出了图2的状态指示器系统的前视平面图。

图5示出了图2的状态指示器系统的侧视平面图。

图6示出了灯罩的一种实施方式的后视立体图。

图7A示出了图6的灯罩的前视立体图。

图7B示出了具有中空内部的灯罩。

图8示出了与多个指示灯有关的灯罩的前视平面图。

图9示出了沿图8的线A-A的侧视截面图。

图10示出了将可见光束投射在天花板上的状态指示器的侧视立体图。

图11示出了图10的前视示意图。

图12示出了图10的侧视示意图。

图13A示出了具有单个上透镜的灯罩。

图13B示出了具有上透镜和下透镜的灯罩。

图14A示出了图13A的实施方式的光反射示意图。

图14B示出了图13B的实施方式的光反射示意图。

图15A示出了经由可调节支架系统调节的可调光束的一种实施方式的侧视立体图。

图15B示出了图15A的部分D的特写图。

图15C示出了图15A的构型的前视平面图。

图16示出了在实验室环境中使用的具有现有技术的光指示器的单元。

图17示出了在实验室环境中使用的使用了本文中所描述的投射状态指示器的一种实施方式的单元。

图18提供了用以帮助说明本文中所描述的透镜等式的视觉图像。

具体实施方式

本公开的实施方式提供了状态指示器系统10，该状态指示器系统10被设计成安装在实验室机器、仪器或单元上。单元可以是细胞分析器、制片机、流式细胞仪、自动或半自动成像装置、离心机、振荡器/搅拌器、或在研究实验室或医学实验室中使用的任何其他类型的机器。

状态指示器系统10使用多个指示灯以指示单元的状态。尽管对特定颜色选项进行了描述，但应当理解的是任何类型的指示灯都可以与本文中所描述的系统一起使用。例如，绿灯可以指示单元运行平稳、按照预期处理样本、以及在其他情况下不需要任何注意。红灯可以指示单元已经停止运行、存在问题、或者虽然单元已通电/开启/将要运行，但样本当前未被处理。黄色或琥珀色灯可以指示单元需要注意，但是当前仍在工作。例如，单元在试剂方面可能不足、可能准备好在不久后重新加载、或在其他情况下很快需要来自实验室技术人员的注意，以便继续以其当前的速度运行。蓝灯可以指示单元离线/当前没有运行，但已准备好取样并且其他方面没有问题。当然，替代的和/或额外的指示灯也是可以的。这些状态指示灯通常发射恒定的彩色光束，但是应当理解的是，也可以设置闪烁指示灯或旋转指示灯。

实验室通常光线充足。为了确保状态光可见，状态指示器系统被设计为明亮的/聚焦的，以与周围的室内光和/或日光竞争。换句话说，系统在日光中能够被容易地看到，而不仅仅是在黑暗中或变暗的环境中能够被容易地看到。

状态指示器系统10的一个主要特征是灯罩12。在灯罩12下方或以其他方式与灯罩12相关联的是一系列灯30，所述一系列灯30构造成将光引导至灯罩12的表面中和灯罩12的表面上。灯罩12构造成具有允许光通过灯罩12以在外部表面(比如天花板或墙)上形成指示光或指示线的至少一个表面，以及包含光或散射光以便照亮灯罩12本身的其他表面。

如图1至图9所示，灯罩12的一个示例是长形灯管，该灯管具有前表面14、后表面16、侧表面18以及上表面20。前表面14可以具有向前且向下的斜度。后表面16可以构造成与可选的背板22配合。背板22可以阻挡光从灯罩12的后表面出射。(可选的背板22还可以用于将状态指示器安装至单元。附加地或替代性地，可以设置单独的安装支架24(下面进一步描述)。安装支架24总体上支承灯板32并将整个系统10安装至单元。)

尽管已经示出和描述了灯罩12的特定形状，但应当理解的是，灯罩可以具有任意适当的形状或尺寸。例如，灯罩12可以是延伸的椭圆形的或圆形的管状、是方形的或矩形的、可以具有三角形横截面形状、弧形形状、或任意其他所需的形状。在具体的但非限制性的示例中，灯罩大约11英尺长、大约2英尺深、以及大约2英尺高(使得灯罩在单元上方延伸大约2英尺)。

灯罩12的前表面、后表面以及侧表面(14、16以及18)构造成使得这些表面散射光并照亮灯罩12。在具体示例中，这些表面是磨砂的、有纹理的、或以其他方式处理成不透明的，使得这些表面致使投射的光漫射。在图6、图7以及图9中以示意性的虚线示出此磨砂表面。上表面20(在设置有下表面26的情况下，还有下表面26)构造成使得它们是光学透明的以便允许光穿过。例如，表面(20和/或26)可以是透明的、透亮的或在其他情况下未处理的材料，使得所述表面允许光直接地穿过。在某些示例中，灯罩12遍及其整个本体由固体材料制成。本体的内部材料是半透明的。灯罩本体的上表面20是允许光的直接穿过的类似透亮的、半透明的材料。前表面和侧表面是磨砂的或以其他方式呈不透明的。在其他示例中，灯罩12可以是中空结构，使得它包括带有中空的内部空间的弯曲部分并且没有下表面，如图7B所示的示例。

上表面20总体上设置有凸形形状。在一些示例中，上表面20用作透镜以帮助沿特定方向引导和聚焦光。如果设置有灯罩12的下表面26，则灯罩12的下表面26可以是平的表面。在其他示例中，灯罩的下表面26可以包括具有曲率的透镜(如以下所述)。上表面20是在灯罩的长度的方向上具有固定横截面的凸形。已经发现这个形状允许灯罩12用作柱形的平凸透镜。

平凸透镜将从状态指示器系统10的顶部出射的光聚焦成可见的水平光束74，该水平光束74投射至单元上方的天花板40上。该投射的示意性示例由图10至图12和图17提供。如图所示，这在特定单元上方——在该单元正上方的天花板40上形成明亮的聚焦光带/彩色带。通过将灯罩12的上表面20设置成具有凸形形状和半透明/透光特性，进入灯罩12的光直接向上投射并从灯罩12出射远离灯罩12的前表面14和侧表面18。前表面14和侧表面18被照亮，但是由于是磨砂的，光不从前表面14和侧表面18向外投射。公开的灯罩设计使光向上并且远离灯罩12本身而投射，这在直觉上与所认为的状态指示器的常规观察表面相反。

光投射构型与现有技术的状态指示灯相反。先前的灯将光朝向状态指示器的侧表面向外照亮。在一些示例中，先前的灯只向上或向外投射小光点。光的任何反射或延伸仅仅是由于意外反射造成的(例如，在实验室中的玻璃柜门或玻璃窗中的反射)。这种光反射是不可控的且与特定的单元无关，并且可能只在机器的直接视线中可见。现在，通过将灯的明亮光束聚焦在特定单元的正上方，实验室人员可以从房间中的几乎任何地方清晰地看到特定机器的状态，其中，确信的是特定的光正在由特定的机器投射，并且不是反射的反射或来自也可能存在于实验室或测试环境中的其他电子设备比如计算机、打印机、手机、传真机等的光“污染”。在具体示例中，光带可以稍微小于仪器的覆盖区域的宽度(～90％或其他)。这个长度能够防止相邻单元的光重叠。

灯罩12可以由呈现上述特性的任何适当的材料制成。在具体示例中，灯罩12由丙烯酸材料制成。然而，应当理解的是，灯罩可以由丙烯酸、玻璃、聚氨脂、其他类型的透亮的或半透明的材料或者上述材料的任意组合制成。

将要朝向灯罩12投射的光可以来自灯罩下方。如图1、图2以及图8至图12所示，一系列灯30可以安装在灯板32上。灯板32的上表面支承灯30。尽管未示出，但是灯板32的下表面可以支承将电力传递至灯的一系列电连接。在其他实施方式中，灯可以在发生失去电力的情况下成为靠电池供电的或具有备用电池系统。灯可以是单独供电的或作为群/每组供电的，或者作为包括两个或更多个群/组的灯板供电。

再次参照图1，如图所示，已发现设置具有与灯罩12的长度相似的长度的灯板32是有用的。在具体示例中，灯板32设置有多个灯组34。已发现设置多个灯有助于增大光束的亮度和增大状态指示器的直接照明的均匀性。每个灯组34具有与单元状态相对应的一个或更多个灯。例如，如上所述，如果特定单元设置有绿色的、红色的、黄色的以及蓝色的状态指示器，则每个灯组34可以具有至少一个绿色灯36a、至少一个红色灯36b、至少一个黄色灯36c、以及至少一个蓝色灯36d。在另一个示例中，每个组34可以是相似颜色的灯的集合，并且每个组显示不同的颜色。对于这个示例，上表面的几何形状应该被设计为允许适当传播经投射的光。在这种情况下可以使用圆形透镜。在另一示例中，组可以被单色变化的LED替换。

灯可以以任意适当的光源来提供。在具体示例中，发光二极管(LED)的使用是特别有效的。LED发射强且明亮的光，同时还是能量高效的。然而，灯还可以是激光灯、白炽灯、荧光灯、或任意其他合适的光源。通常期望的是一次只照亮单个灯(36a、36b、36c、或36d)，尽管可以启用来自每个灯组34的灯的对应颜色。如果需要的话，可以使用灯的颜色的组合来作为多色信号或者形成附加的颜色(例如，使用黄色灯和红色灯来形成橙色投影)。

如图10至图12所示，从灯板32上的灯30出射的特定光色到达灯罩12。光穿过灯罩12向上投射并出射于光学透明的上表面20。一些光由于磨砂表面14、18而也在灯罩12中散射，使得灯罩12的前表面14和侧表面18也被允许“发出”选定的颜色。从灯罩12出射的光投射在上方的表面上，在大多数情况下，该表面是天花板40。

这种单透镜设计(其中，上表面20限定第一透镜)使光束沿一个方向成形。然而，在连接系统或拥挤的实验室中，来自相邻单元的光束可能延伸超出特定机器的尺寸并且/或者彼此重叠。这会使得难以从远处识别相邻机器的状态，因为被投射的状态光束74可能彼此重叠。因此，在这种情况下，替代性设计结合位于灯罩的底部上的第二透镜。该透镜的曲率可以与顶部透镜20垂直。

如图13B和图14B所示，此替代性构型提供了下表面透镜26。在灯罩12中引入此辅助透镜能够有助于使并排的灯带聚焦，从而降低与附近机器的潜在重叠。这种构型还可以由于光被聚集在更小的区域中而提供更明亮的投射。如图14A中所示，单透镜光束42可以向天花板40投射宽的光束。如图14B中所示，双透镜光束44可以变窄以向天花板40投射更受限的、更窄的光束。下表面透镜26可以是凸形形状的。下表面透镜26可以使用下述等式进行设计。

可以使用以下等式确定上表面20透镜和/或下表面透镜的曲率半径。

其中：

f＝焦距

u＝从对象(LED)至透镜的距离

v＝从透镜至图像(天花板)的距离

n＝透镜材料的折射率

R＝曲率半径

在这个等式中，焦距是从LED至透镜的主平面的距离。这通过图18的示意图说明。这些等式可以用来限定将提供最窄的/最聚焦的光束的构型。根据灯罩透镜(上表面20)的物理参数，所得的光束可能太小以致不能由用户从远处容易地辨别。因此，可以调节LED的焦距或安装距离、例如调节±15％，以限定有效的光束尺寸。

应当理解的是，这些参数可以被处理以便基于物理约束或用户偏好实现所期望的结果。可以期望特定的光反射根据实验室中的照明条件而具有特定长度或厚度。各种实验室之间的天花板高度可以改变，机器相对于天花板的高度可以改变(例如，使用独立式或工作台式单元，或由于安装条件、比如实验室中不同位置处的不平坦的或变化的地板)，以及反射率可以改变。实验室技术人员可以期望更明亮的投射图像。在这些情况下，可以调节灯(LED)与透镜(上表面20)之间的距离。下面对安装和可调性选项作进一步描述。

改变投射光束的另一方式可以是提供可调节的支架系统60。状态指示器系统10可以在不具有可调节性的情况下经由安装支架24安装至单元。灯罩12可以具有从灯罩12的侧部延伸的一个或更多个连接特征50，如图所示。连接特征50构造成与从安装支架24的侧部延伸的支架连接件52配合。在示出的具体示例中，支架连接件52包括带有紧固件接纳部56的平的内表面54。在使用中并且如标记的图1和图2所示，连接特征50(灯罩12的每个侧部中的一个侧部)搁置在表面54(支架的每个侧部中的一个侧部)之间。可以将紧固件(未示出)定位成穿过连接特征50和穿过紧固件接纳部56。在许多实施方式中，这种连接是稳定的并非旨在可调节。

然而，在其他实施方式中，可以期望的是改变灯罩12的下表面26与灯板32之间的距离。这可以经由可调节支架系统60完成，如由图15A至图15C所示。可以期望的是改变灯罩12与灯板32之间的距离。灯板32的高度可以被调节(例如，升高或降低)并且/或者灯罩12的高度可以被调节。LED灯板32、灯罩12、或LED灯板32和灯罩12两者可以以下述方式安装：透镜26和/或光源30之间的距离可由用户调节以实现所期望的聚焦。这可以经由任何常见机构比如螺钉、槽、带有弹簧柱塞的孔、夹子、或包括但不限于机动的或自动的调节机构的任意其他适当的可调接机构进行。

在如由图15A至图15C说明的一个具体示例中，在支架连接件52与连接特征50之间定位有弹簧62。弹簧62保持张紧。可以使用翼形螺钉64或其他可调紧固件来调节灯罩12与灯板32之间的距离。如果灯罩12固定至单元(例如，经由背板22或其他连接特征)，使用翼形螺钉64来调节光源至下透镜26的距离，因此改变光束的焦距。如果安装支架24将灯板32相对于单元保持在固定位置中，可以使用翼形螺钉64来调节灯罩12相对于灯板32的距离(将灯罩12朝向或远离灯板32移动)。

尽管已经示出和描述了某些实施方式，但应当理解的是，可以在不背离本公开或所附权利要求的范围或精神的情况下，对以上所述和附图所示的结构和方法做出改变和改型、添加和删除。

Claims (20)

1.一种用于实验室单元的状态指示器系统，所述系统包括：

多个指示灯(30)；

灯罩(12)，所述灯罩(12)定位于所述多个指示灯的上方，所述灯罩包括光学透明的上表面(20)以及磨砂的前表面(14)和磨砂的侧表面(18)；

其中，所述光学透明的上表面限定凸透镜，所述凸透镜使可见光束穿过所述灯罩投射至位于所述状态指示器系统的上方的表面，

其中，所述多个指示灯与所述灯罩之间的距离被优化以提供投射至所述表面上的可见光图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学透明的上表面限定平凸透镜。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述多个指示灯包括发光二极管。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述多个指示灯定位成灯组(34)。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述灯组限定每组四个指示灯(36)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述多个指示灯定位于灯板(32)上。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述灯罩包括第二下透镜表面。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二下透镜表面包括平凸透镜。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述状态指示器系统是能够调节的，使得所述多个指示灯与所述灯罩之间的距离能够变化以改变投射的所述可见光图像的形状。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括安装支架(24)，支承所述多个指示灯的灯板固定至所述安装支架(24)。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述安装支架包括支架连接件(52)，其中，所述灯罩包括连接特征(50)，并且其中，所述支架连接件与所述连接特征之间的配合使所述灯罩固定至所述安装支架。

12.根据权利要求10或11所述的系统，还包括允许所述灯板与所述灯罩之间的可调节性的能够调节的支架系统。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括固定至所述灯罩的后表面的背板以防止光从所述后表面出射。

14.一种对状态指示器进行投射的方法，所述方法包括在照明室中于投射具有足以使无辅助的人眼可见的亮度和聚焦的彩色光的机器的+/-50％覆盖区域内投射所述彩色光。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述彩色光基于所述机器的状态而改变。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述彩色光聚焦成稍微小于所述彩色光的相关单元的宽度的线或带。

17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，还包括提供透镜以将所述彩色光聚焦在位于所述机器的上方的表面上。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述透镜能够被调节，以在变化的环境条件下将所述彩色光聚焦在所述表面上。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述环境条件包括天花板高度、设备高度、房间的环境亮度以及用户偏好中的一者或更多者。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括调节所述透镜。

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