CN112566497A - 自动低温储存和取出系统 - Google Patents

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Abstract

一种低温储存系统(100)，该低温储存系统(100)包括被配置成服务一个或更多个低温储存冷冻器(105a)的转移模块(101)。转移模块(101)包括工作室(120)，该工作室(120)可以保持低温环境，以在不同样品盒之间转移样品管。一个或更多个冷冻器端口(108a)使得转移模块(101)能够接收从相应的冷冻器(105a)提取的样品盒。输入/输出(I/O)端口(125)使得能够从外部触及样品。盒运输机器人(130)进行工作以在冷冻器端口(108a)、工作室(120)和I/O端口(125)之间运输样品盒。拾取器机器人(140)进行工作以在工作室(120)内的样品盒之间转移样品管。

Description

自动低温储存和取出系统
相关申请
本申请要求2018年3月23日提交的美国临时申请No.62/647,450的权益。上述申请的全部教导内容通过引用并入本文。
背景技术
低温保存是在长期储存中维持生物物质完整性所必需的过程。在足够低的温度下，此类物质的所有化学过程和生物功能被有效地停止，从而允许它们在几乎任何时间长度内被安全地储存。低温储存冷冻器通过提供绝热和受控的低温环境来容纳许多生物样品或其他样品，实现了这种储存。在典型的储存冷冻器中，将样品装载到架或托盘中，每个架或托盘都保持若干样品。从冷冻器的低温环境中手动移除架或托盘，将该架或托盘呈现给用户，以便从储存冷冻器移除样品或者向储存冷冻器添加样品。
发明内容
示例实施方式提供了在低温环境中样品的自动储存和取出，以及在样品盒之间自动转移各个样品。实施方式可以提供始终将样品保持在低温温度阈值(例如，-134℃)下，同时还使得始终能够触及样品。可以通过扫描每个样品的条形码来组织和跟踪样品。实施方式还可以包括多个低温储存冷冻器，并提供样品盒和各个样品在储存冷冻器之间以及在储存冷冻器与用户可触及的输入/输出(I/O)端口之间的转移。
在一个示例实施方式中，低温储存系统包括被配置成服务一个或更多个低温储存冷冻器的转移模块。转移模块包括工作室，该工作室可以保持低温环境，以在不同样品盒之间转移样品管。一个或更多个冷冻器端口使得转移模块能够接收从相应的冷冻器提取的样品盒。I/O端口使得能够从外部触及样品。盒运输机器人被配置成在冷冻器端口、工作室、I/O端口以及其它子系统之间运输样品盒。拾取器机器人被配置成在工作室内的样品盒之间转移样品管。
冷冻器端口可以包括弹出器，该弹出器被配置成将第一样品盒通过至少一个冷冻器端口的至少一部分运输到盒运输机器人能触及的位置。弹出器可以包括一对臂，该一对臂被配置成夹持第一样品盒的相反两侧。弹出器还可以包括被配置成支撑样品盒的底板，其中，该底板包括一个或更多个部分，该一个或更多个部分能够被由盒运输机器人施加的力压下。弹出器还可以被配置成运输多种不同的样品盒规格。
转移模块可以包括运输室，该运输室联接至冷冻器端口并容纳盒运输机器人。盒运输机器人可以将环境保持在被运输通过室的样品的玻璃化转变温度以上，并且可以经由孔连接到工作室。另选地，运输室可以经由中间室和孔连接至工作室，其中，中间室容纳拾取器机器人的至少一部分。盒运输机器人可以被配置成在样品盒的运输期间经由孔延伸到工作室中。拾取器机器人可以被配置成在样品管的运输(诸如样品管在工作室内的样品盒之间的转移)期间经由孔延伸到工作室中。
盒运输机器人可以包括被配置成夹持样品盒的盒夹持器组件。盒夹持器组件可以包括被配置成夹持第一样品盒的相对角的一对臂，其中，每个臂包括被适配成接纳多个样品盒规格的一组接触点。该组接触点中的一个或更多个接触点可以限定W形，其中，W形的第一部分接纳第一样品盒规格，并且W形的第二部分接纳第二样品盒规格。另选地，接触点可以终止于一对销，其中，这些销以第一角度定向以与第一样品盒规格接合，并且以第二角度定向以接纳第二盒规格。盒运输机器人还可以包括轨道组件，盒夹持器组件在该轨道组件上移动。
拾取器机器人可以包括：第一臂，该第一臂包括管夹持器组件；以及第二臂，该第二臂包括上推销。第二臂可以在支撑工作室中的样品盒的平台下方延伸，第二臂被配置成将上推销驱动到第一样品盒中，以将样品管的一部分从相应样品盒抬升。管夹持器组件可以包括多个齿，管夹持器组件被配置成围绕并朝向中心轴线旋转多个齿以夹持样品管。齿也可以用来防止相邻的样品管冻结在一起而上升。第一臂可以被配置成将样品管移动到使得样品管的标识(ID)标签能够被ID读取器读取的位置。该位置可以在工作室的内部或外部，并且第一臂可以旋转样品管以将ID标签与ID读取器对准。该位置可以使得ID标签能够经由ID标签的来自镜子的反射而被ID读取器读取。
该工作室可以包括平台，该平台被配置成在样品管在多个样品盒之间的转移期间支撑多个样品盒。夹具组件可以被配置成经由施加到样品盒的角的力来固定样品盒，夹具包括被适配成接纳多个不同样品盒规格的一组接触点。该组接触点可以限定W形，其中，W形的第一部分接纳第一样品盒规格，并且W形的第二部分接纳第二样品盒规格。平台可以包括暴露样品盒的底表面的一部分的孔，该孔使得管拾取器机器人能够触及样品管的底部。该工作室还可以被配置成在平台下方包含液体冷却剂，以及联接至平台并且被配置成部分地浸入液体冷却剂中的散热器。管拾取器可以包括支撑上推销的臂，该臂被配置成至少部分地浸入液体冷却剂中。
转移模块可以包括光幕，该光幕被配置成检测I/O端口处的样品盒的规格。光幕可以投射单个准直光源。
转移模块还可以包括多个冷冻器端口，多个冷冻器端口中的每一个冷冻器端口被配置成接收从相应的冷冻器中提取的样品盒。轨道组件可以被配置成在多个冷冻器之间移动冷冻器端口。轨道组件还可以被配置成与至少一个冷冻器端口一致地移动所述工作室、盒运输机器人和管拾取器机器人。冷冻器端口可以被配置成与提取器组件(例如，自动架拉出器)连接，提取器组件被配置成将储存架从冷冻器抬升并从架弹出第一样品盒。
在示例实施方式中，机器人可以包括被配置成夹持样品盒的盒夹持器组件。盒夹持器组件可以包括被配置成夹持样品盒的相对角的一对臂，以及联接至所述一对臂中的相应臂的一对接触点组，每个接触点组被配置成接纳多个样品盒规格。机器人还可以包括机器人运输机构，该机器人运输机构被配置成移动盒夹持器组件。该第一组接触点可以限定W形，其中，W形的第一部分接纳第一样品盒规格，并且W形的第二部分接纳第二样品盒规格。机器人运输机构可以包括轨道组件，该轨道组件被配置成使盒夹持器组件横向和竖直移动。机器人运输机构可以包括被配置成移动盒夹持器组件的机器人臂。
在另一实施方式中，机器人可以被配置成拾取和转移样品管。机器人可以包括第一臂和第二臂。管夹持器组件可以被联接致第一臂并且包括多个齿，管夹持器组件被配置成围绕并朝向中心轴线旋转多个齿以夹持样品管。上推销可以联接到第二臂，第二臂被配置成在与管夹持器组件接合之前将上推销驱动到样品盒中，以将样品管的一部分从应样品盒抬升。机器人还可以包括马达，该马达被配置成经由沿着第一臂延伸的轴来致动管夹持器组件。
另一实施方式可以包括低温样品处理系统。该系统可以包括被配置成维持低温环境的工作室。容纳在工作室内的平台可以被配置成支撑多个样品盒。盒运输机器人可以被配置成将第一样品盒运输到工作室中以及从工作上运输出来。拾取器机器人可以被配置成在工作室内在第一样品盒与第二样品盒之间运输样品管。该工作室还可以被配置成在平台下方包含液体冷却剂。散热器可以联接至平台并且被配置成部分地浸入液体冷却剂中。管拾取器机器人可以包括支撑上推销的臂，该臂被配置成至少部分地浸入液体冷却剂中。
一种用于从样品容器读取标记的方法，该方法可以包括：首先，在低温环境中使用拾取器机器人拾取样品容器。当样品容器至少部分地处于低温环境内时，从样品容器去除霜。可以从样品容器读取标记，然后可以放置样品容器。
去除霜可以包括机械地去除霜。读取标记可能至少部分地发生在低温环境中。放置样品容器可以包括将样品容器放置在低温环境中。标记可以是条形码或者字母数字字符、图形和符号中的至少一者。去除霜可以包括使用拾取器机器人将样品容器抵除霜装置移动。除霜装置可以是刷子或刀片。当样品容器完全处于低温环境内时，并且当容纳在样品容器中的样品保持在样品的玻璃化转变温度以下时，除霜可能会发生。当容纳在样品容器中的样品保持在样品的玻璃化转变温度以下时，从样品容器读取标记可能会发生。从样品容器读取标记可以包括利用诸如摄像头之类的光学装置读取标记。
其它实施方式包括实现本文所述的一个或更多操作和/或设备的拾取和运输单独的样品盒或单独的样品管的方法。
其它实施方式可以包括用于运输样品的方法。可以从第一低温环境中移除样品。可以将样品置于第二低温环境中，其中，第二低温环境包含在移动设备内。然后可以在第二低温环境内将样品从第一样品容器移动到第二样品容器。该移动设备可以是自动化的。当样品保持在样品的玻璃化转变温度以下时，从第一低温环境中移出样品以及将样品放入第二低温环境中的至少一者可以发生。第一低温环境和第二低温环境可以被独立地维持。
附图说明
根据示例性实施方式的以下更具体的说明，上述内容将是明显的，如在这些附图中所展示的，其中，贯穿这些不同的视图，相同的附图标记是指相同的部分。这些图不一定是按比例绘制，而是着重例示实施方式。
图1A至图1I例示了示例实施方式中的自动低温储存系统和相关部件。
图2是在另一实施方式中的包括控制器的低温储存系统的框图。
图3是例示了在一个实施方式中转移单独的样品的过程的流程图。
图4A至图4B例示了一个实施方式中的盒运输机器人。
图5A至图5B例示了用于盒拾取器机器人的夹持器组件。
图6A至图6C例示了被配置成夹持一系列不同的盒规格的夹持器组件。
图7A至图7B例示了另一实施方式中的盒夹持器。
图8A至图8D例示了一个实施方式中的冷冻器端口。
图9例示了一个实施方式中的自动化站。
图10A至图10B例示了一个实施方式中的I/O模块。
图11A至图11C例示了一个实施方式中的工作室。
图12A至图12H例示了一个实施方式中的管拾取器。
图13例示了一个实施方式中的管提取操作。
图14A至图14B例示了一个实施方式中的样品ID扫描操作。
图15例示了实现多个冷冻器的系统。
图16A至图16C例示了另一实施方式中的系统。
具体实施方式
以下是示例实施方式的描述。本文引用的所有专利、公开的申请和参考文献的教导内容通过引用整体并入本文。
图1A至图1F例示了示例实施方式中的自动低温储存系统100和部件。图1A示出了系统100的立体图，系统100包括转移模块101、冷冻器105a和架拉出器107a。冷冻器105a是维持用于储存多个样品的低温环境的储存冷冻器，诸如组装在样品盒中的样品管。在所例示的实施方式中，冷冻器105a是圆柱形容器；然而，冷冻器可以具有任何形状，例如矩形盒。在一些优选实施方式中，冷冻器105a包括通过真空绝热空间(例如杜瓦瓶)与内壁或内壳分离的外壁或外壳。架拉出器107a可以安装到冷冻器105a的顶部，并进行工作以从冷冻器105a抬升选定的储存架。一旦被抬升，就可以从架添加或移除样品盒，然后架拉出器107a可以将架重新放入冷冻器105a中。另选地，可以将架拉出器107a安装到转移模块101，并且可以将架拉出器107a选择性地定位以与冷冻器105a以及一个或更多个其他冷冻器(未示出)一起工作。在美国专利申请No.15/085,431和No.15/085,630中进一步详细描述了可以在系统100中实现的示例冷冻器和架拉出器，其全部教导内容通过引用并入本文。
转移模块101进行工作以在多个位置之间转移样品盒以及各个样品管，同时将那些样品保持在相应的玻璃化转变温度TG(例如-134℃)以下，从而保持那些样品的完整性。例如，模块101可以在冷冻器105a、附加的冷冻器(未示出)和输入/输出(I/O)端口125之间转移样品盒，并且可以在那些盒之间转移样品管。I/O端口125可以被配置成容纳储存一个或更多个样品盒的便携式储存单元(未示出)，并且用户可以经由I/O门199插入和移除便携式储存单元。在美国专利申请No.14/600,751中进一步详细地描述了可以利用系统100实现的示例便携式储存单元，其全部教导内容通过引用并入本文。
转移模块101还可以重新定位以便服务于除冷冻器105a之外的其他冷冻器(未示出)。推车190支撑转移模块101，并使得该模块能够沿着导轨192移动。推车190可以响应于移动命令由马达组件自动推进，或者可以由用户移动。因此，在下面描述的其它实施方式中，其中，转移模块101服务于多个冷冻器，推车190和导轨192使得转移模块101能够重新定位到那些多个冷冻器中的各个冷冻器。在其他实施方式中，除了(或代替)推车190和导轨192之外，可以在模块101上方配置用于转移模块101的运动系统。此外，代替导轨192，可以使用无轨运动系统来移动模块101，该无轨运动系统使用本地定位系统(例如，GPS、WiFi、光学(例如，基于摄像头)、雷达、激光雷达、地板或冷冻器安装的传感器)。可以通过任何已知的运动系统(诸如，驱动车轮或齿轮的车载马达、地板直线马达、驱动线缆或齿轮的外接马达或高架龙门系统)向转移模块提供推进力。
图1B例示了系统100的主视图。在此，进一步详细地示出了转移模块101的布置。转移模块101可以包括三个室：运输室110、中间室115和工作室120。室110、115、120可以串联联接到彼此，并且可以经由自动门(未示出)选择性地实现多个室之间的通道。在图1A和图1B二者中均以剖视图示出了运输室110，以例示室110内部的部件，包括盒运输机器人130。如图1E所示，输送室110可以是封闭的，这可以有助于将样品的温度保持在玻璃化转变温度以下。盒运输机器人130进行工作以在冷冻器105a、I/O端口125、工作室120(盒运输机器人130通过穿过中间室115而进入工作室120)和另外的位置之间运输样品盒。冷冻器端口108a便于在冷冻器105a与转移模块101之间转移样品盒。尤其是，在从冷冻器105a抬升储存架之后，架拉出器107a可以将样品盒推进到冷冻器端口108a中。冷冻器端口108a又可以对样品盒进行定位以由盒运输模块130进行拾取。相反，当将样品盒返回或储存到冷冻器105a中时，冷冻器端口108a可将样品盒推向架拉出器107a，在架拉出器107a处，将样品盒添加到架，然后架拉出器107a将架降低到冷冻器105a中。当转移模块101被定位成进入冷冻器105a时，冷冻器端口108a可以被安装至冷冻器105b并联接到运输室110。在这样的配置中，运输室110可以包括用于连接至冷冻器端口108a的端口(例如，孔)，或者可以包括冷冻器端口108a的部件。另选地，当转移模块101被定位成进入冷冻器105a时，冷冻器端口108a可以被安装至运输室110并且与架拉出器107a对准。
工作室120保持低温环境，并且使得能够在样品盒之间选择和转移单独的样品管。相反，中间室115和运输室110可以保持温度和湿度高于低温环境的温度和湿度。例如，运输室110可以被配置成没有主动温度或湿度控制，并且因此可以维持与室温相当的温度。中间室115可以被类似地配置。然而，两个室110、115可以经由来自工作室120的低温环境的对流和/或其他冷却和/或除湿方法而被冷却和/或除湿。在其它实施方式中，模块101可以包括处于不同配置的室。例如，单个室可以包围运输室110和中间室115二者，或者可省略中间室115，而将运输室110直接联接至工作室。
图1C示出了运输模块101的剖视图。在此，示出了第二冷冻器端口108b，用于服务位于模块101的与冷冻器105a相反的一侧的冷冻器。如上所述，工作室120被配置成维持低温环境，从而将其内的样品温度保持在样品的相应玻璃化转变温度TG(例如，-134℃)以下。为了促进这种环境，绝热壁122包围室120的底部和侧面，并且当样品盒不被转移进或离开工作室120时，室120的顶部可以与中间室115基本上隔离(例如，经由可移动的盖或门)。工作室120容纳平台121，该平台支121支撑多个样品盒和配置，这些样品盒和配置由盒运输机器人130移入和移出工作室120。
中间室115容纳如下文进一步详细描述的操作机械，包括拾取器机器人140。拾取器机器人140进行工作以在工作室120内的样品盒之间转移各个样品管。拾取器机器人140基本上位于中间室115中，在样品转移操作期间部分地延伸到工作室120中。结果，拾取器机器人140可以避免暴露于工作室120的低温环境的不利影响。
图1D例示了系统100的侧视图。在此，更清楚地示出了I/O防护罩126。I/O防护罩126可以联接到I/O端口125和运输室110中的一者或两者，并且用作它们之间的通道。当盒运输机器人130从I/O端口125添加或移除样品盒时，它会延伸通过I/O防护罩126。因此，I/O防护罩126可以保护样品盒和机器人130不受干扰。I/O防护罩126还可以在运输室110的入口(threshold)处包括可移除的盖或门，以减少在运输室110与外部环境之间的气体转换。
图1E在另一视图中例示了转移模块101。在此，示出了运输室110，其外壳是完整的，并且填充站194可以位于模块101的前面、后面或侧面，并且下面参照图1G至图1I进一步详细地描述。填充站194可以连接到液体冷却剂源，并且将液体冷却剂(例如，诸如液氮之类的低温流体)引导至工作室120，在工作室120中，液体冷却剂将工作室冷却至低温温度。
图1F例示了可以在系统100中实现的示例储存架185和样品盒180a至180b。系统100可以被配置成储存和转移多种不同规格的样品盒。例如，以自顶向下的视图示出的样品盒180a和180b分别对应于生物分子筛选协会(SBS)标准规格的盒和Cryobox标准规格的盒。每个样品盒180a至180b包括用于储存样品(例如样品管182a至182b)的多个插槽。
储存架185包括用于储存各个样品盒的多个架插槽(例如，架插槽186)。冷冻器105a可以储存类似于储存架185的多个储存架，并且架拉出器107a可以通过与安装至储存架188顶部的接口188接合而从冷冻器105a抬升储存架185。为了接纳不同规格的样品盒的储存，架插槽186可以被适配成接纳最大的盒规格(例如，样品盒180b，Cryobox)，并且可以可选地包括定位成接纳较小的盒规格(例如，样品盒180a，SBS)的止动器187。止动器187可以防止样品盒180a移动到储存架185的后部，从而将样品盒180a的面保持在储存架187的前面处。止动器187可以从接纳较大的盒规格的插槽中省去，或者可以被成形成允许较大的盒规格通过。结果，储存架185可以以统一的方式储存和呈现样品盒180a至180b。另选地，为了提供更大的储存容量并最大程度地使用冷冻器内的空间，储存架187可以被适配成接受单个、统一的盒规格和取向。
图1G至图1I进一步详细地例示了填充站194。图1G是填充站194的立体图。接收器196可以从转移模块101延伸以接收用于冷却工作室120的液体冷却剂，并且被接收器帽197覆盖。喷嘴组件191可以从液体冷却剂源延伸，并且可以在转移模块101位于特定位置时集成到靠近接收器196的壁中。控制器(例如，以下描述的控制器195)可以基于在工作室120处检测到的温度和/或其他条件来控制冷却剂向工作室120的流动。控制器可以控制用于控制喷嘴组件191处的流量的阀或其他部件，并且可以被集成到壁和/或进入面板(例如，下文所述的进入面板1510)。
在转移液体冷却剂之前，喷嘴组件191可以下降到接收器196上。喷嘴组件包括向下突出的延伸部193，使得在下降期间，延伸部193可以与接收器帽197接触，并使接收器帽197摆动打开并朝向侧面，从而暴露出接收器196的顶部，如图1H中的侧视图所示。如图1I的截面图所示，喷嘴组件191可以继续下降直到其与接收器196联接为止。一旦联接，喷嘴组件191就可以将液体冷却剂转移到接收器196，如图1I中的箭头所示。
图2是在另一实施方式中配置有控制器195的低温储存系统100的框图。如图所示，系统100包括第二冷冻器105b，该第二冷冻器105b可以经由冷冻器端口108b选择性地联接至转移模块101。控制器195可以被连接性地联接至转移模块101和冷冻器105a至105b，并且通常可以控制每一者的一些或全部操作。例如，控制器195可以控制冷冻器105a至105b和相应的架拉出器107a至107b，以从冷冻器105a至105b取出选定的样品盒(例如，样品盒180a至180b)和将选定的样品盒替换到冷冻器105a至105b。控制器195还可以控制转移模块101以在冷冻器端口108a至108b、I/O端口125和工作室120之间运输样品盒，并且在工作室120中的样品盒之间转移样品管。此外，控制器195可以监测和控制转移模块101(尤其是工作室120)和冷冻器105a至105b的制冷和湿度水平，并且可以控制其他操作，诸如机械部件的校准、识别样品以及故障或灾难恢复。控制器195还可以维护数据库198，该数据库198存储关于储存在工作室120和冷冻器105a至105b中的样品的信息，包括每个样品在冷冻器105a至105b中的位置。控制器195可以响应于样品向冷冻器105a至105b中的转移或从冷冻器105a至105b转移出而更新数据库198。
为了提供这样的控制操作，控制器195可以包括合适的计算机硬件和软件资源(诸如一个或更多个计算机工作站)以及被配置为与转移模块101和冷冻器105a至105b通信的接口。控制器195还可以包括允许用户监测系统100以及监测和/或控制系统100的前述操作的接口(例如，工作站)。
图3是例示了可以由以上参照图1A至图1E和图2描述的系统100执行的转移样品的过程300的流程图。参照图2，控制器195可以对转移命令进行解析，该转移命令指定一个或更多个要转移的样品管(例如，样品管182a至182b)和/或样品盒(例如，样品盒180a至180b)(305)。转移命令可以指定以下项中的一个或更多个：起点、目的地以及标识样品盒180a和/或样品管的一个或更多个样品标识符(ID)。例如，转移命令可以指定：
a)将在I/O端口125处的样品盒180a储存到指定的或未指定的冷冻器(例如，冷冻器105a)，
b)将指定的储存盒或样品管取出到I/O端口125，
c)将指定的样品盒180a转移到指定的冷冻器，
d)将指定的单独的或一组样品管取出到I/O端口125，
e)在样品盒之间转移指定的样品管，或
f)将指定的冷冻器的内容转移到另一个冷冻器或I/O端口125。
基于转移命令，控制器可以确定要转移的样品的起点和目的地(310)。为此，控制器195可以参考数据库198以确定样品的当前位置，和/或可以使转移模块101执行样品的扫描(例如，经由ID读取器)以确定相应的样品ID。利用该信息，控制器195然后可以制定盒搬运机器人130要采取的路线以进行转移(315)。如果转移需要在样品盒之间的各个样品管中转移，则控制器195可以命令盒运输机器人130将一个或更多个样品盒运输到工作室120(320)。例如，控制器195可以命令盒运输机器人130进行以下操作：1)在冷冻器端口108a处拾取样品盒180a，并将其运输到工作室120中的选定的支撑表面，以及2)在I/O端口125处拾取第二样品盒并将其传输到工作室120中的另一选定的支撑表面。控制器195还可以命令冷冻器105a至105b和架拉出器107a至107b在相应的冷冻器端口108a至108b处取回和拿出样品盒。
为了在样品盒之间转移样品管，控制器195可以制定由拾取器机器人140在工作室120内采取的路线(325)。这样做时，控制器可以参考数据库198以确定每个样品管在样品盒内的位置以及样品盒内的可用插槽。控制器195然后命令拾取器机器人140根据所制定的路线进行工作，以实现样品管在样品盒之间的转移(330)。在转移每个样品管时，拾取器机器人140还可以将样品管引导至刷子以从样品管去除霜，然后是ID读取器(例如位于中间室115中)以确认样品管的样品ID。一旦将样品管重新放置到它们的目标样品盒，控制器195就可以命令盒运输机器人130将样品盒从工作室120朝着它们的目的地(例如，冷冻器端口108a至108b，I/O端口125)运输(335)。控制器195还可以命令冷冻器105a至105b和架拉出器107a至107b接受沉积到冷冻器端口108a至108b的样品盒，将这些盒放置在储存架185中的指定插槽186中，并将储存架185返回到相应的冷冻器105a至105b。然后，控制器195可以基于转移来更新数据库198，以指示转移中涉及的多个样品和/或样品盒中的每一者的更新位置。
另选地，如果转移命令305不需要在样品盒之间转移样品管，则控制器195可以命令盒运输机器人130直接将样品盒从它们的起点运输到它们的目的地，而无需首先定位到工作室120。在这样的转移中，可以省略操作320至335。
图4A至图4B进一步详细地例示了盒运输机器人。图4A是运输室110内的盒运输机器人130的立体图。盒运输机器人130安装到自动轨道组件132，该自动轨道组件132使机器人130沿着组件132的轨道133a至133b横向移动。例如，盒运输机器人130可以沿着轨道133a在x方向上移动，并且沿着轨道133b在y方向上移动，从而使得盒运输机器人130能够移动到I/O端口125和中间室115上方的位置。盒运输机器人130可以被容纳在外壳131(例如，所示的带窗的外壳)内，并且包括竖直驱动器134和夹持器组件135。竖直驱动器134可以包括一个或更多个步进马达或伺服马达，并且被配置成沿着竖直轨道将夹持器组件135抬升和降低到足以到达冷冻器端口108a至108b、I/O端口125和工作室120的距离。另选地，竖直驱动器可以包括能够降低如上所述的夹持器组件的可延伸臂(例如，伸缩臂)。夹持器组件135被配置成与诸如所示的样品盒180b之类的样品盒接合，从而使得盒运输机器人能够运输样品盒180b。
图4B是盒运输机器人130的前视剖视图。在此，夹持器组件135与样品盒180b接合，并且已经将样品盒180b抬升到外壳131中。这样做时，可以在转移模块101内的运输期间保护样品盒180b，并且外壳131还可以用作热防护罩和对流阻挡器，以减少运输期间样品盒180a至108b吸收的热量。
图5A至图5B进一步详细地例示了夹持器组件135。图5A是立体图，并且图5B是主视图。夹持器组件135包括一对夹持器臂138a至138b，该一对夹持器臂138a至138b可以通过朝向样品盒180a的中心闭合并与样品盒的相反角接触来选择性地接合并固定样品盒(诸如所示的样品盒180a)。在其它实施方式中，夹持器组件135可以实现一个或更多个附加臂，该一个或更多个附加臂可以被配置成固定样品盒180a的附加角和/或边缘。一旦由夹持器臂138a至138b固定，盖137就可以选择性地降低到样品盒180a的顶表面上。当紧靠样品盒180a至180b的顶部时，盖137可以将样品管固定在样品盒180a至180b内，并且还可以用作热防护罩并且使在样品管处的霜积聚最小化。马达组件136控制夹持器臂138a至138b和盖137的操作，并且可以包括被配置成驱动夹持器臂138a至138b向内朝向夹持器组件135的中心以及在反转时从中心向外的马达。另选地，马达组件136可以由齿轮组件代替，该齿轮组件由联接至齿轮组件并远离夹持器臂138a至138b定位的马达组控制。结果，可以将操作夹持器组件135的马达与工作室120进一步隔离，从而使低温环境对马达的不利影响最小化。
图6A至图6C例示了被配置成固定一系列不同的样品盒规格和取向的夹持器组件。图6A是夹持器组件135以三种不同配置601、602、603夹持样品盒的立体图。在第一配置601中，夹持器组件135被配置成与样品盒180a(例如，矩形SBS规格的盒)接合。在第二配置中，夹持器组件135被配置成与相同的样品盒180a(但是被定向成与第一取向成90°)接合。在第三配置中，夹持器组件135被配置成与样品盒180b(例如，方形Cryobox规格的盒)接合。为了在每种配置中固定相应的样品盒(调整到已知的旋转和位置方向)，夹持器组件135可以旋转到一位置，以使得其夹持器臂138a至138b都位于样品盒的相反角处，并且夹持器臂138a至138b被对准，以使得每个夹持器臂138a至138b可以向样品盒的中心施加力。由于这种定位，夹持器臂138a至138b可以闭合以固定相应的样品盒。一对夹持器臂138a至138b还可以工作以将样品盒调整至目标旋转和位置定向。因此，夹持器组件135可以旋转以在用于不同的盒规格(例如，SBS和Cryobox)的夹持位置之间调整，允许拾取不同取向(例如，SBS规格盒的两个取向)的样品盒，并旋转以允许条形码读取器读取样品盒的任何或所有侧面。
图6B和图6C分别以自顶向下和自底向上的视图例示了配置601至603。在此，在图6B的自顶向下的视图中，夹持器臂138a至138b被示出为包括各自的接触构件139a至139b。接触构件139a至139b中的每一者可以形成彼此垂直延伸的一对臂，其中，每个臂包括从该臂竖直延伸的接触点(例如，销)。当固定样品盒801a至801b时，夹持器臂138a至138b可以如上所述旋转到适当位置，然后朝向样品盒180a至180b的中心闭合。当夹持器臂138a至138b完全闭合时，接触构件139a至139b经由一组接触点与样品盒180a至180b的两个邻接边缘接触，并且每个夹持器臂138a至138b可以向样品盒180a至180b的中心施加足够的力，以将样品盒180a至180b固定在夹持器臂138a至138b内。如图6C所示，当进行接触时，接触构件139a至139b还可以部分地在样品盒180a至180b下方延伸，从而从下方支撑样品盒180a至180b以在运输期间进一步固定样品盒180a至180b。
图7A至图7B例示了夹持器组件135的另选实施方式，其中，夹持器臂138a至138b各自都包括W形接触构件139c至139d来代替上述接触构件139a至139b。每个W形接触构件139c至139d可以包括两个(或更多个)正方形凹口，其中，每个凹口被适配成固定一种或更多种特定规格或取向的样品盒的角。三种配置701、702、703可以与上述配置601至603相当。然而，为了使接触构件139c至139d对准以与给定的样品盒180a至180b接触，夹持器组件135在闭合以固定样品盒180a至180b之前将夹持器臂138a至138b对准到样品盒180a至180b的角，将样品盒180a至180b的角对准到接触构件139c至139d的凹口中的一个凹口。例如，在构造701中，接触构件139c的最右边的凹口和接触构件139d的最左边的凹口对准以接触样品盒180a的相反角。相反，在配置702中，接触构件139c的最左边的凹口和接触构件139d的最右边的凹口对准以在旋转90度的取向上与样品盒180a的相反角接触。如图7B所示，接触构件139c至139d可以包括在固定时在样品盒180a至180b下方延伸的唇部730。
图8A至图8D进一步详细地例示了冷冻器端口108a。图8A是冷冻器端口108a的立体图，该冷冻器端口108a可以与架拉出器107a连接并且提供将样品盒(例如，如所示的样品盒180a)装载到被装载于架拉出器107a中的储存架(例如，储存架185)和从储存架卸载。冷冻器端口108a也可以被称为弹出器，并且包括一对推动器830a至830b。当从架拉出器107a弹出样品盒180a时，一对推动器830a至830b可以推动样品盒108a的相反侧以在沿着引导通道将样品盒108a移动到平台820的同时保持样品盒108a的固定。推动器830a可以部分地位于架拉出器107a处，并且可以从架拉出器107a延伸到冷冻器端口108a中。一旦被适当地定位在平台820处，样品盒180a就可以由盒运输机器人130经由夹具臂138a至138b拾取，以进行运输。当将样品盒180a返回到架拉出器107a时，推动器830a至830b可以将样品盒180a从平台820沿着引导通道推动到架拉出器107a。随着样品盒180a被推动，两个推动器830a至830b可以保持与样品盒180a接触以保持盒的稳定性。
图8B和图8C例示了在处理其它取向和规格的样品盒的操作中的冷冻器端口108a。图8B示出了冷冻器端口108a，其中，样品盒180a的取向相对于图8A所示的取向转向90°。图8C示出了具有样品盒180b的冷冻器端口108a。通过在样品盒180a至180b的相反两侧施加推动器830a至830b，冷冻器端口108a可容纳一系列不同规格和取向的样品盒。
图8D进一步详细地例示了平台820。当夹持样品盒时，盒运输机器人130可以如上所述将夹持器臂138a至138b的一部分部分地定位在样品盒下方。为了适应该定位，平台820可以包括可下压段822a至822b。可下压段822a至822b可以由相应的弹簧支撑，使得它们支撑样品盒，但是可以通过夹持器臂138a至138b施加的向下力来降低。
图9例示了一个实施方式中的自动化站900。自动化站900可以位于占用中间室115的底部内表面的底板915处，并被定位在工作室120上方。底板915使得能够经由孔926通向工作室120，该孔926可以经由自动门925a至925b选择性地打开和关闭。门925a至925b可以在除了转移操作或样品进入(例如，拾取、合并或管识别操作)之外保持关闭，从而使向工作室120的热传递最小化并在其内保持低温环境。ID读取器930可以包括一个或更多个扫描器(例如，条形码读取器、QR码扫描器)，该一个或更多个扫描器被配置成从呈现给它的样品管读取样品ID。
拾取器机器人140可以包括占用自动化工作站900的多个部件。特别地，拾取器机器人140可以包括安装到自动轨道组件141的管拾取器142，该自动轨道组件141提供管拾取器142的横向和竖直移动。轨道组件141可以包括三个轨道子组件952、953、954，其中，每个子组件控制管拾取器142在相应的x、y和z方向上的移动。尤其是，管拾取器142可以安装到竖直轨道子组件952，以在z方向上移动拾取器机器人。竖直轨道子组件952又可以安装至第一横向轨道子组件953，以在x方向上移动。最后，第一横向轨道子组件953可以安装至第二横向轨道子组件954，以在y方向上移动。在另选实施方式中，管拾取器142可以安装到机械臂或用于控制管拾取器142的移动的其他自动机构。
图10A至图10B例示了I/O模块950。图10A是立体图，而图10B是主视图。I/O模块950可以驻留在I/O端口125(图1A)内，并且被配置成对接收到的样品盒进行扫描以确定该盒的规格和/或取向。当在I/O端口125处接收样品盒时，在其沿着轨道962移动以穿过光幕965时，用户可以将样品盒放置在可移动台960上。光幕965可以包括光源966、透镜967和光传感器968。光源967可以是由透镜967(例如菲涅耳透镜)进行准直的单个光源，以将准直后的光束跨轨道962投射，在该轨道962处光束可以被传感器968(例如，以竖直系列布置的一组光传感器)检测到。由于光束被准直，不管距光源966的距离如何，可以基本上准确地检测和测量到阻挡光束的对象。如图10A所示，光束也可以相对于样品盒的路径斜向地定向，从而定位光幕965以在样品盒穿过光幕965时测量其斜向长度。在PCT申请No.PCT/IB2018/050705中进一步详细地描述了可以在I/O模块950中实现的示例光幕，其全部教导内容通过引用并入本文。
当光束被通过的样品盒阻挡时，可以对由传感器968检测到的信号进行解读以确定实验室用具的高度。例如，传感器968可以检测单个样品管，该单个样品管被抬升到实验室用具类型的高度阈值以上。作为响应，可以警告系统样品管未正确地放置在样品盒内，并且可以采取校正动作以重新放置样品管(例如，将台960返回到其起始位置并警告用户)。由传感器968检测到的信号(例如，在样品盒穿过光幕时随着时间的电压或电流，或者数字信号)也可以被解读以确定样品盒的规格和/或取向(例如，SBS或Cryobox规格)。基于检测到的规格和取向，模块101可以命令盒运输机器人130配置其夹持器臂138a至138b以与样品盒正确地接合，然后盒运输机器人130可以从I/O模块950拾取样品盒并将其运输到工作室120或冷冻器端口108a至108b。在其他实施方式中，I/O模块还可以包括ID读取器(例如，条形码扫描器)以读取样品盒或样品管的样品ID。
图11A至图11C进一步详细地例示了工作室120。图11A是工作室120的前视剖视图。如上所述，工作室120被配置成维持低温环境，从而将其内的样品温度保持在样品的相应玻璃化转变温度TG(例如，-134℃)以下。为了促进这种环境，绝热壁122包围室120的底部和侧面，并且当样品盒未被转移进或离开工作室120时以及当样品未被移动时，室120的顶部可以经由可以覆盖孔926的自动门925a至925b与中间室115基本上隔离。工作室120容纳平台121，该平台支121支撑多个样品盒，这些样品盒由盒运输机器人130移入和移出工作室120。工作室120可在平台120下方的工作室120的一部分处容纳一定体积的液体冷却剂(例如，诸如液氮之类的低温流体)。终止于上推销143的上推臂144是拾取器机器人140的延伸部(在下面进一步详细描述)，并且可以部分浸入液体冷却剂中。在这样的配置中，上推臂144的一部分(尤其是从工作室120延伸出的竖直轴部分)可以由提供低热传递的材料和结构组成，从而减少液体冷却剂与工作室120外部的环境之间的热交换。另选地，工作室120可以包括被配置成容纳液体冷却剂的子室，或者实现另选冷却机构(例如，热交换器)以维持低温环境。
图11B是工作室120内部的部件的立体图。在此，平台121被示出为包括一组支撑表面127a至127d，以接收和固定相应的样品盒。如图所示，每个支撑表面127a至127d被Cryobox规格的样品盒(例如，样品盒180b)占用。夹具128a至128d可以各自在相应的支撑表面127a至127d处施加夹持力以将样品盒固定在适当位置。此外，散热器123a至123d可以联接到平台121的外边缘或下侧，并且可以从平台121竖直地延伸。散热器123a至123d可帮助维持工作室120内的低温环境，并且尤其是维持样品盒上方的环境，样品管可以被抬升(通过拾取器机器人140)到该环境中以进行转移或扫描。散热器123a至123d也可以在平台121下方延伸，并且可以部分地浸入占用平台121下方的容积的液体冷却剂中。下面参照图14A进一步详细地描述刷子932。
图11C是平台的自顶向下的视图。与图11B相反，支撑表面127a至127b被SBS规格的样品盒(例如，样品盒180a)占用，而支撑表面127c至127d被Cryobox规格的样品盒(例如，样品盒180b)占用。可以将任何规格的样品盒支撑在每个支撑表面127a至127d上。每个夹具128a至128d可以终止为如所示的2个正方形凹口(例如，与上述接触构件139c至139d相当的W形)，其中，每个凹口被适配成固定一种或更多种特定规格或取向的样品盒的角。因此，当夹具128a至128d朝着被抬升的中心引导件129施加力时，夹具128a至128d可以在凹口中的一个凹口处与相应样品盒的角接触，从而固定盒而不管规格或取向如何。夹具128a至128d可以由位于工作室120外部的马达致动，该马达经由相应的杆1115a至1115d将扭矩传递到夹具128a至128d的齿条和小齿轮。
为了使得能够触及样品盒内的单独的样品管，平台121可以限定一个或更多个孔，诸如孔124。当占用支撑表面127a至127d时，孔可以延伸到一些或全部支撑表面127a至127d以暴露样品盒的底表面的至少一部分。结果，在平台121下方操作上推臂144(图11A)的拾取器机器人140可以将上推销143插入穿过样品盒，以将选定的样品管部分地抬升至样品盒之外，从而方便触及样品管。由于需要在平台121处充分支撑样品盒，所以一些或所有支撑表面127a至127d可能不包括使得上推销143能够触及所有样品管的孔。在这种情况下，盒运输机器人130可以将样品盒抬起、旋转并更换到其支撑表面127a至127d，或者可以将样品盒移动到另一支撑表面127a至127d以将样品盒底部的不同部分暴露于上推销143。
图12A至图12G进一步详细地例示了管拾取器142。管拾取器可以安装到上面参照图9描述的轨道组件952至954，以在x、y和z方向上移动。图12A是包括霜防护罩1210的管拾取器142的立体图。因为管拾取器142并且尤其是管拾取器142的下部部分被周期性地降低到工作室120的低温环境中，所以它容易积聚霜。霜防护罩1210覆盖管拾取器142的下部部分，以使在容纳在其中的部件上的霜的积聚最小化。
图12B是没有霜防护罩1210的管拾取器142的立体图。马达1220进行工作以致动在管拾取器142的相反端处的夹持器头1225。由于夹持器头1225在其中工作的低温环境，马达1220(和其他动力组件)可以远离夹持器头1225定位，以便防止对马达1220的不利影响。一对支撑杆1230a至1230b可以在马达1220与夹持器头1225之间延伸以支撑组件。由马达1220提供动力的轴1250致动夹持器头1225。
图12C和图12D分别在立体图和剖视图中示出了夹持器头1225。轴1250连接到第一齿轮1252，该第一齿轮1252与围绕中心销1260旋转的第二齿轮1262啮合。第二齿轮1262还联接至凸轮板1264，该凸轮板1264由保持器1266保持。
图12E至图12G是夹持器头1225的自底向上的剖视图，并且被排序以例示夹持器头1225的操作。在图12E处，由马达1220驱动的第一齿轮1252使第二齿轮1262旋转，第二齿轮1262也使凸轮板1264旋转。如图12F所示，在凸轮板1264旋转时，联接到齿1274a至1274c的销1272a至1272c沿着相应的导轨1270a至1270c径向移动。图12G进一步详细地例示了一组夹持器齿1274a至1274c(也称为管夹具)，其与样品管(例如，样品管182a)接合。每一个齿1274a至1274c的一端被用销固定(pinned)到夹持器头部1225的板上，而相反端被联接到销1272a至1272c中的相应一者。因此，由于销1272a至1272c沿着相应的导轨1270a至1270c移动，齿1274a至1274c在一端处朝着夹持器头1225的中心旋转，从而提供水平的夹持力，从而与在夹持器头1225处对准的样品管接触。夹持器头1225可以被配置成支撑各种样品管直径(例如，通过使齿1274前进与选择的管直径相对应的给定距离)，而无需更换工具。此外，齿1274a至1274c可以与桥接到中间室中的部件热隔离(例如，经由诸如空气间隙的绝缘材料)，从而减少了向夹持的样品管的热传递。
图12H是夹持器头1225的另一自底向上的视图，例示了处于完全接合状态的齿1274a至1274c。推动器销1280可以在齿1274a至1274c的正上方占据夹持器头1225的中心。推动器销1280可以由马达1220致动(例如，经由中心销1260)，并且进行工作以当使样品管脱离时将样品管与齿1274a至1274c分开。如所示的，推动器销1280的尺寸可以被设置成即使在完全接合时也穿过齿1274a至1274c，并且可包括如所示的翅片(fin)，以便于与样品管接触。推动器销1280可以帮助将样品管放置和定位在样品盒的目标插槽中，并且还可以抵消由于霜而导致的齿1274a至1274c与样品管之间的结合。
图13例示了在从工作室120中的样品盒180b中提取样品管182b的操作中的管拾取器机器人140的一部分。夹持器头1225和上推销143可以首先分别直接定位在目标样品管182b的上方和下方。可以由轨道组件953、954(图9)驱动以与夹持器头1225一致地(inunison)横向移动的上推臂144然后可以向上升高上推销143使之穿过平台121和样品盒180b，接触并抬升样品管182b的顶部部分使之高于样品盒180b中的其他管。结果，夹持器头1225具有足够的间隙以与样品管182接合。然后，夹持器头1225夹持样品管182b的顶部，并将样品管182b向上抬起并从样品盒180b中取出。
图14A至图14B例示了在扫描样品管的样品ID的操作中的管拾取器机器人140的一部分。扫描可以在以上参照图13描述的提取操作之后发生。图14A例示了位于样品管182b的侧面的样品ID的扫描。夹持器头1225可以将样品管182b部分地(或完全地)抬升到工作室120的外部，并且旋转样品管182b以使样品管182b的一部分与ID读取器930的视线(LOS)对准。如果样品管182b在管的侧面处已经累积了覆盖样品ID的霜，则夹持器头1225可以首先使样品管182b抵靠位于工作室120内部或外部的刷子932移动以去除霜。ID读取器930可以包括多个不同的读取器(例如，1D条形码读取器、2D条形码读取器)，以便扫描一系列不同的样品ID规格。此外，可以利用一个或更多个光学工具(例如，镜子、透镜)来实现ID读取器930，以便于样品ID对ID读取器930的可见性。例如，当样品管位于工作室120内部时，可以放置一个或更多个镜子以将样品管处的样品ID的图像反射到ID读取器930，从而允许在不将样品管182b暴露于工作室120外部的非低温环境的情况下识别样品管182b。在ID扫描之后，拾取器机器人140可以继续控制夹持器头1225以将样品管182转移到目的样品盒中的目标插槽。
图14B例示了另一实施方式中的样品ID的扫描。在该示例中，样品ID位于样品管182b的底部。为了读取样品ID，可以将镜子931放置在工作室120内或外并在ID读取器930下方，以在将ID读取器抬升到工作室120上方时向ID读取器提供样品管180b的反射的自底向上的视图。夹持器头1225可以将样品管182b抬升到工作室120的外部，以使样品管的底部与ID读取器930的反射视线对准。结果，ID读取器930可以扫描样品管182b的底部处的样品ID。
图15是包括多个冷冻器的系统1500的立体图。系统1500可以包括上述系统100的一些或全部特征，包括被配置成沿着导轨192移动的转移模块101。相反，转移模块被配置成服务多达两排的多个自动冷冻器1505a至1505h中的每一者，这些排在导轨192的每一侧对准。每个自动冷冻器1505a至1505h可以包括冷冻器105a、架拉出器107a以及可选地上述冷冻器端口108a的特征。为了服务于选定的自动冷冻器1505a至1505h中的一者，转移模块101可以沿着导轨192移动以使其冷冻器端口与所选定的冷冻器的架拉出器或冷冻器端口对准。
系统1500还可以包括进入面板1510，该进入面板1510包括门1520。当转移模块101被定位在进入面板1510处时，其I/O端口(例如，I/O端口125)可以与门1520对准，从而使得用户能够通过门1520触及I/O端口以在I/O端口处添加或移除样品。整个系统1500可以被邻接的壁包围(例如，在封闭的房间中实现)，以确保操作期间的用户安全。
图16A例示了另一实施方式中的系统1600。系统1600可以包括上述系统100的一些或全部特征，但是具有将工作室保持为固定模块的配置。转移站1650可以包含工作室120、中间室115、自动化站900、ID读取器930和拾取器机器人130的一些或全部特征。运输模块1601可以包括上述运输室110、盒运输机器人130、轨道组件132、I/O端口125和I/O模块950的一些或全部特征，并且还可以包括用于在运输操作期间临时储存样品盒的储存器(cache)。在其它实施方式中，运输模块1601还可包括上述冷冻器端口108a的一些或全部特征。
在示例操作中，运输模块1601可以沿着导轨1692移动以与所选定的自动冷冻器(例如，冷冻器1605a，其可以包括上述冷冻器105a、架拉出器107a和冷冻器端口108a的特征)对准。运输模块1601从冷冻器1605a获得样品盒并将其储存到储存器中。然后，运输模块1601沿着导轨1692移动以与转移站1650对准，并将所选择的样品盒(以及可选地，其他样品盒)运输到转移站1650的工作室中。如上所述，转移站1650可以利用拾取器机器人来执行所选定的样品管在所选定的样品盒与一个或更多个其他样品盒之间的转移。一旦样品管转移完成，运输模块1601就可以取出所选定的样品盒并将其返回到冷冻器1605a，或者可以经由集成的或独立的I/O端口将其运输到不同的冷冻器或用户。
通过保持固定的工作室，转移站可以简化其内的低温环境的维护。另外，通过省略上述转移模块101的一些元件，运输模块1601可以比转移模块101占用更少的空间和质量，从而简化了移动并容纳系统1600的部件的紧凑布置。
图16B进一步详细地例示了运输模块1601，其中前盖被移除。运输模块1601可以包括盒运输机器人1630，该盒运输机器人1630可以包括上述盒运输机器人130和轨道组件132的一些或全部特征。盒运输机器人1630可以进行工作以在门(与冷冻器1605a至1605d连接)1608a至1608b和储存器1640之间运输样品盒(例如，所示的样品盒180b)。
图16C进一步详细地例示了盒运输模块1601和储存器1640。储存器1640可以包括上述工作室120的一些特征。例如，储存器1640可以包括形成多个支撑表面1642a至1642d的平台1641，每个支撑表面被配置成支撑相应的样品盒，诸如，在支撑表面1642a处示出的样品盒180b。储存器1640还可以维持低温环境，并且可以通过容纳一定体积的液体冷却剂(例如，液氮)来保持低温环境。另选地，可以将储存器配置成维持高于低温温度的温度，条件是样品可以在它们储存在储存器1640中的持续时间内保持在可接受的温度(例如，低于相应的玻璃化转变温度)。自动门1645提供通向储存器1640的通道，并且除了盒运输机器人1630的进入之外可以被密封，以维持储存器1640的环境。
尽管已经具体示出和描述了示例实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所涵盖的实施方式的范围的情况下，其中可以在规格和细节上进行各种改变。

Claims (43)

1.一种低温储存系统，所述低温储存系统包括：
至少一个冷冻器端口，所述至少一个冷冻器端口被配置成接收从相应的冷冻器提取的第一样品盒；
工作室，所述工作室被配置成维持低温环境；
输入/输出(I/O)端口，所述I/O端口被配置成使得能够从外部触及样品；
盒运输机器人，所述盒运输机器人被配置成在所述至少一个冷冻器端口、所述工作室和所述I/O端口之间运输所述第一样品盒；以及
拾取器机器人，所述拾取器机器人被配置成在所述工作室内在所述第一样品盒与第二样品盒之间运输样品管。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括弹出器，所述弹出器被配置成将所述第一样品盒通过所述至少一个冷冻器端口的至少一部分运输到所述盒运输机器人能触及的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述弹出器包括一对臂，所述一对臂被配置成移动并引导所述第一样品盒的相反两侧以控制所述第一样品盒的定位。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述弹出器包括被配置成支撑所述第一样品盒的底板，所述底板的至少一部分能经由由所述盒运输机器人施加的力来下压。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述弹出器被配置成运输多种不同的样品盒规格。
6.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括运输室，所述运输室在由所述盒运输机器人进入期间联接至所述至少一个冷冻器端口，所述运输室容纳所述盒运输机器人。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述输送室还被配置成将环境维持在所述第一样品盒的样品的玻璃化转变温度以上。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述输送室经由孔联接至所述工作室。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述运输室经由中间室连接至所述工作室，所述中间室容纳所述拾取器机器人的至少一部分。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述盒运输机器人被配置成在所述第一样品盒的运输期间经由所述孔延伸到所述工作室中。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述拾取器机器人被配置成在所述样品管的运输期间经由所述孔延伸到所述工作室中。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述盒运输机器人还包括被配置成夹持所述第一样品盒的盒夹持器组件。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述盒夹持器组件包括被配置成夹持所述第一样品盒的相对角的一对臂，所述一对臂中的每个臂包括被适配成接纳多个样品盒规格的一组接触点，所述一对臂还被配置成将所述第一样品盒调整至目标旋转和位置取向。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述一组接触点中的至少一个接触点限定W形，所述W形的第一部分接纳第一样品盒规格，并且所述W形的第二部分接纳第二样品盒规格。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述盒运输机器人包括轨道组件，所述盒夹持器组件在所述轨道组件上移动。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述拾取器机器人包括：第一臂，所述第一臂包括管夹持器组件；以及第二臂，所述第二臂包括上推销。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第二臂在一平台下方延伸，所述平台在所述工作室中支撑样品盒，所述第二臂被配置成将所述上推销驱动到所述第一样品盒中，以将所述样品管的一部分从所述第一样品盒抬升。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述管夹持器组件包括多个齿，所述管夹持器组件被配置成使所述多个齿围绕并朝向中心轴线水平地旋转以夹持所述样品管。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述齿经由绝热器而与所述拾取器机器人的在所述工作室外部的部件热隔离。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一臂被配置成将所述样品管移动到使得所述样品管的标识(ID)标签能够被ID读取器读取的位置。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述位置在所述工作室的外部。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述第一臂还被配置成：1)使所述样品管沿着清洁器经过以从所述样品管去除霜；以及2)旋转所述样品管以将所述ID标签与所述ID读取器对准。
23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述位置使得所述ID标签能够经由所述ID标签的来自镜子的反射而被所述ID读取器读取。
24.根据权利要求1所述的系统，其中，所述工作室包括被配置成支撑所述第一样品盒和所述第二样品盒的平台。
25.根据权利要求24所述的系统，所述系统还包括夹具组件，所述夹具组件被配置成经由施加到所述第一样品盒的角的力来固定所述第一样品盒，所述夹具包括被适配成接纳多个样品盒规格的一组接触点。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述一组接触点限定W形，所述W形的第一部分接纳第一样品盒规格，并且所述W形的第二部分接纳第二样品盒规格。
27.根据权利要求24所述的系统，其中，所述平台包括暴露所述第一样品盒的底表面的一部分的孔，所述孔使得所述管拾取器机器人能够触及所述样品管的底部。
28.根据权利要求24所述的系统，其中，所述工作室还被配置成在所述平台下方包含液体冷却剂。
29.根据权利要求28所述的系统，所述系统还包括散热器，所述散热器联接至所述平台并且被配置成部分地浸入所述液体冷却剂中。
30.根据权利要求28所述的系统，其中，所述管拾取器机器人包括支撑上推销的臂，所述臂被配置成至少部分地浸入所述液体冷却剂中。
31.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括光幕，所述光幕被配置成检测所述I/O端口处的第三样品盒的规格。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述光幕投射单个准直光源。
33.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个冷冻器端口包括多个冷冻器端口，所述多个冷冻器端口中的每一个冷冻器端口被配置成接收从相应的冷冻器中提取的样品盒。
34.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括轨道组件，所述轨道组件被配置成使所述至少一个冷冻器端口在多个冷冻器之间移动。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述轨道组件还被配置成与所述至少一个冷冻器端口一致地移动所述工作室、所述盒运输机器人和所述管拾取器机器人。
36.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个冷冻器端口被配置成与提取器组件连接，所述提取器组件被配置成将储存架从冷冻器抬升，并从所述架弹出所述第一样品盒。
37.一种运输样品的方法，所述方法包括：
经由冷冻器端口从相应的冷冻器提取第一样品盒；
经由盒运输机器人将所述第一样品盒从所述冷冻器端口运输到被配置成维持低温环境的工作室中；以及
经由拾取器机器人在所述工作室内在所述第一样品盒与一第二样品盒之间运输样品管。
38.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括经由所述盒运输机器人将所述第一样品盒从所述工作室运输到被配置成使得能够从外部触及样品的I/O端口。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，所述工作室包括平台，所述平台被配置成支撑包括所述第一样品盒和所述第二样品盒的多个样品盒。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述工作室还被配置成在所述平台下方包含液体冷却剂。
41.根据权利要求40所述的方法，所述系统还包括散热器，所述散热器联接至所述平台并且被配置成部分地浸入所述液体冷却剂中。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述管拾取器机器人包括支撑上推销的臂，所述臂被配置成至少部分地浸入所述液体冷却剂中。
43.根据权利要求37所述的方法，所述方法还包括：
使用所述拾取器机器人在所述工作室中拾取所述样品管；
在所述样品管至少部分地处于所述工作室的所述低温环境内时，从所述样品管去除霜；以及
从所述样品管读取标记。
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