CN113945725A - 实验室样品分配系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了实验室样品分配系统(100)。包括：多个样品容器承载件(130)，各自适于承载一个或多个样品容器(132)；传送平面(110)，适于支撑样品容器承载件(130)；多个电磁致动器(120)，固定布置在传送平面(110)下方，通过向样品容器承载件(130)施加磁力来使样品容器承载件(130)移动；多个电感式传感器(140)，分布在传送平面(110)上方；控制单元(160)，被配置为通过驱动电磁致动器(120)，控制样品容器承载件(130)在传送平面(110)的顶部的移动；以及评估单元(170)，被配置为借助于线性化算法将从电感式传感器(140)中的至少一个所接收的输出信号线性化，其中评估单元(170)被进一步配置为基于线性化的输出信号值的输出信号值来至少确定样品容器承载件(130)中的至少一个与电感式传感器(140)中的至少一个之间的距离。

Description

实验室样品分配系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及实验室样品分配系统。本发明还涉及用于操作实验室样品分配系统的方法。

背景技术

实验室样品分配系统用于实验室自动化系统，包括多个实验室站，例如分析前站、分析站和/或分析后站。实验室样品分配系统可用于在实验室站和其他装备之间分配样品容器。样品容器通常由透明塑料材料或玻璃材料制成并且在上侧具有开口。样品容器可容纳样品，诸如血液样品或其他医学样品。

在 WO 2011/138448 A1 或 US 2016/0069715 A 中公开了一种典型的实验室样品分配系统、校准装置和用于校准磁传感器的方法。如所公开的，样品容器承载件在传送平面上移动，其中在传送平面下方布置有多个电磁致动器以便驱动样品容器承载件。为了检测样品容器承载件的相应位置，在传送平面上方分配有多个磁传感器，例如霍尔传感器。样品容器承载件的位置检测不仅对于确保正确完成运送任务，而且对于驱动逻辑的低层次实施都至关重要。

然而，霍尔传感器受致动器线圈磁场影响很大，需要过大的功率才能操作并产生过多的热量。由于样品分配系统的传送平面的表面上存在盲区，因此霍尔传感器提供的位置检测精度不足。霍尔传感器的另一个缺点是包含大量传感器的成本很高，每个传感器都需要构造机械凹槽来容纳驱动表面内的传感器。

因此，电感式传感器可作为位置感测的替代技术。电感式传感器基于用作感测线圈的电感器，该感测线圈基于来自导电表面的感应涡流产生输出信号。具体地，电感感测技术利用电容器和电感器形成 L-C 谐振器，也称为 L-C 槽路。该电路可用于检测交流电磁场内导电物件的存在。每当导体与交流电磁场相互作用时，在导体表面上会感应出涡流。楞次定律指出，感应电流将以与磁场相反的方式流动，从而以可测量的方式削弱原始产生的磁场。这有效地降低了谐振电路的电感，因此降低了谐振频率，因为每当电感受到影响时，谐振频率也会发生变化。这种变化与金属表面目标相对于感测线圈（天线）的距离成比例。

然而，该输出信号是非线性的，因为它是在平行于传送平面的平面内测量的，而不是在距 LC 谐振电路的距离内测量的。因此，它仅提供有关天线和目标之间的距离的信息，而不提供有关相对位置的信息，因为信号强度是围绕感测线圈的中心对称的。此外，信号强度随着金属表面在沿传送平面移动期间接近线圈中心而增加，但也随着金属表面和传感器线圈之间垂直于传送平面的竖直距离因磨损和/或制造公差而减小而增加。

发明内容

所公开的样品分配系统及其操作方法的实施方案旨在克服上述缺点，并且具体地讲，旨在提供对样品承载件的位置和移动方向的适当确定。换句话说，所公开的样品分配系统及其操作方法旨在克服与电感式传感器的非线性和对称行为有关的问题。

该问题通过具有独立权利要求的特征的样品分配系统和用于操作样品分配系统的方法来解决。在从属权利要求中以及整个说明书中，列出了可以以单独方式或以任意组合实现的有利实施例。

如下文所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任意语法变化形式以非排他性方式使用。因此，这些术语既可指除了由这些术语引入的特征之外，在此上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况，也可指存在一个或多个其他特征的情况。作为示例，表述“A具有 B”、“A 包括 B”和“A 包含 B”都可指除 B 之外，A 中不存在其他任何元素的情况（即，A 仅由 B 组成的情况），以及除 B 之外，实体 A 中还存在一个或多个其他元素诸如元素 C、元素 C 和 D 或甚至其他元素的情况。

此外，应注意，指示特征或元素可存在一次或多次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表述通常在引入相应特征或元素时仅使用一次。在下文中，在大多数情况下，当提及相应的特征或元素时，尽管相应的特征或元素可能只存在一次或多次，但不会重复使用表述“至少一个”或“一个或多个”。

此外，如下所用，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与可选特征结合使用，而不限制替代可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且无意以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本发明可通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”引入的特征或类似表述意图成为可选特征，而对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对将以这种方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征相结合的可能性也没有任何限制。

根据第一方面，本公开提供了一种实验室样品分配系统。该样品分配系统包括多个样品容器承载件。每个样品容器承载件适于承载一个或多个样品容器。此外，每个样品容器承载件包括至少一个磁致激活装置和至少一个导电构件。样品分配系统还包括传送平面，该传送平面适于支撑样品容器承载件。样品分配系统还包括多个电磁致动器，该多个电磁致动器固定布置在传送平面下方。电磁致动器适于通过向样品容器承载件施加磁力来使样品容器承载件在传送平面的顶部移动。样品分配系统还包括多个电感式传感器，该多个电感式传感器分布在传送平面上方。样品分配系统还包括控制单元，该控制单元被配置为通过驱动电磁致动器而使用电感式传感器所提供的信号来控制样品容器承载件在传送平面顶部的移动，使得样品容器承载件沿着对应的传送路径移动。样品分配系统还包括评估单元，该评估单元被配置为借助于线性化算法将从电感式传感器中的至少一个所接收的输出信号线性化。评估单元被进一步配置为基于线性化的输出信号的输出信号值来至少确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的距离。

样品容器承载件允许在传送平面上移动的同时承载样品容器。在控制单元的控制下，驱动固定布置在传送平面下方的电磁致动器，导致样品容器承载件的移动。相应的样品容器承载件的位置可由电感式传感器检测。为了克服在由传送平面和电磁致动器提供的磁运送系统的操作期间电感式传感器的非线性和对称行为相关的问题，评估单元使用线性化算法。线性化算法将非线性信号转换为线性信号或线性图，指示当样品容器承载件沿水平面移动时，目标与电感式传感器的由其线圈或电感器表示的中心之间的距离。这种线性化算法还考虑了线圈中心周围的信号对称性。因此，除非另有说明，否则本文使用的术语“距离”是指水平距离。本文使用的术语“水平”是指平行于传送平面的方向的指示，而本文使用的术语“竖直”是指垂直于传送平面的方向的指示。因此，除非本文另有说明，否则该距离可为水平距离。

评估单元可被进一步配置为基于线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个的移动方向，该至少两个不同的输出信号值指示样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的两个不同距离。因此，线性化算法允许评估单元可靠地监视样品容器承载件的移动方向。

评估单元可被进一步配置为确定样品容器承载件中的至少一个相对电感式传感器中的一个的感测区域的离开和样品容器承载件中的至少一个相对相邻电感式传感器的感测区域的接近。因此，线性化算法允许评估单元可靠地监视样品容器承载件离开电感式传感器的一个线圈的感测区域和接近相邻或邻近电感式传感器的线圈的感测区域的时间。

评估单元可被进一步配置为跟踪样品容器承载件中的至少一个从传送平面上的起始位置到传送平面上的最终目的地的移动。因此，线性化算法允许评估单元跟踪每个样品容器承载件沿着从其起始位置到最终目的地的每个逻辑位置移动的移动方向。

电感式传感器可各自包括至少一个电感器和至少一个电容器，该至少一个电感器和至少一个电容器被布置为槽路。该电路可检测交流电磁场内导电物件的存在。每当导体与交流电磁场相互作用时，在导体表面上会感应出涡流。楞次定律指出，感应电流将以与磁场相反的方式流动，从而以可测量的方式削弱原始产生的磁场。这有效地降低了谐振电路的电感，因此降低了谐振频率，因为每当电感受到影响时，谐振频率也会发生变化。这种变化与导电物件相对于用作天线的感测线圈的距离成比例。

电感器可布置在传送平面下方。因此，电感器可能不会阻碍样品容器承载件的移动。

电感器可平行于传送平面布置。因此，由电感式传感器产生的电磁场在围绕电感器中心的传送平面内是对称的。

线性化算法可包括查找表。因此，可节省计算工作量。具体地，查找表可节省处理时间，因为从存储器中检索值通常比进行计算或输入/输出操作要快。具体地，线性化算法可包括单一查找表。具体地，线性化算法可包括单一查找表，直到并且除非线圈的形状和结构是一致的。

查找表可描述每个电感式传感器的输出信号的强度，作为参考物件与相应的电感式传感器之间平行于传送平面的水平距离的函数。因此，当样品容器承载件接近电感式传感器时，输出信号随着水平距离的减小而增加，而垂直于传送平面的竖直距离可假定保持不变。

评估单元可被进一步配置为补偿电感式传感器中的至少一个的感测区域中导电物件的存在。在操作期间，可能需要电感式传感器与其天线附近的导电物件（诸如固定导电物件）一起工作。通过测量来自天线的输出值，可检测和量化影响天线的读取的对象的存在。

评估单元可被配置通过在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间测量相应的电感式传感器的输出信号来补偿感测区域中导电物件的存在。通过在表面上没有样品容器承载件（目标）时测量来自天线的输出值，可检测和量化影响天线的读取的对象的存在。

评估单元可被配置为如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为偏移进行补偿。如果测量值不太高，则可通过将其视为非线性但确定性的偏移来进行补偿。

评估单元可被配置为如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为误差进行补偿。另一方面，如果测量到的干扰太高且无法处理，系统将检测到性能超出规格，并可能引发错误并避免使用受到外部干扰的天线。

评估单元可被进一步配置为通过周期性地测量电感式传感器的输出信号的最大输出信号值来检测样品容器承载件的导电特性的变化。由于校准是通过测量参考物件的最大值来执行的，因此天线可通过周期性地测量最大信号强度来检测由磨损或损坏引起的单保持器目标的变化。如果导电目标产生的最大值超出规格（目标有缺陷或由于磨损/公差，到天线的距离超出规格），则可检测到错误。通过周期性地执行检查，系统可监视感测目标测量值随时间的变化。通过在传感器读取失败实际发生之前观察导致失败的模式，可实现预测性维护。

样品容器承载件可为单样品容器承载件。

根据第二方面，本公开提供了一种用于根据上述细节操作实验室样品分配系统的方法。该方法包括：

- 在传送平面上提供多个样品容器承载件，

- 使样品容器承载件沿着对应的传送路径移动，

- 从所述电感式传感器中的至少一个接收输出信号，

- 借助于线性化算法将所述输出信号线性化，以及

基于线性化的输出信号值的输出信号值来至少确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的距离。

该方法还可包括基于线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个的移动方向，该至少两个不同的输出信号值指示样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的两个不同距离。

该方法还可包括确定样品容器承载件中的至少一个相对电感式传感器中的一个的感测区域的离开和样品容器承载件中的至少一个相对相邻电感式传感器的感测区域的接近。

该方法还可包括跟踪样品容器承载件中的至少一个从传送平面上的起始位置到传送平面上的最终目的地的移动。

该方法还可包括补偿电感式传感器中的至少一个的感测区域中导电物件的存在。

该方法还可包括通过在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间测量相应的电感式传感器的输出信号来补偿感测区域中导电物件的存在。

该方法还可包括如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为偏移进行补偿。

该方法还可包括如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为误差进行补偿。

该方法还可包括通过周期性地测量电感式传感器的输出信号的最大输出信号值来检测样品容器承载件的导电特性的变化。

如本文所用，术语“实验室样品分配系统”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于实验室自动化系统的一部分或装置，其允许将样品容器承载件分配到实验室自动化系统内的目标目的地。实验室样品分配系统用于实验室自动化系统，包括多个实验室站，例如分析前站、分析站和/或分析后站。实验室样品分配系统可用于在实验室站和其他装备之间分配样品容器。

如本文所用，术语“样品容器承载件”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于配置为保持一个或多个实验室诊断容器或器皿并通过传送或运送线供应的任何装置。因此，样品容器承载件可被配置为适合于接纳单个实验室诊断容器的单容器承载件或适合于接纳多个容器的支架。在无任何限制的情况下，参考所谓的试管保持器来描述特定实施例。此试管保持器可保持包含样品或试剂的单个试管，并且经由传送机或运送线将试管传送到自动化实验室系统（诸如自动化样品测试系统）的不同模块。试管保持器包括具有用于固定试管的弹簧的壳体、试管支架主体壳体和底盖壳体。具有用于固定试管的弹簧的壳体具有柱状结构，该柱状结构的中心部分被打圆孔以允许插入试管，并且在向上延伸的突出部的内部设置有弹簧部分。应注意的是，具有弹簧的壳体通常具有柱状形状，但它可具有任何形状，只要该壳体能够通过等距或等角设置的弹簧部分垂直地保持试管即可，并且壳体的外部形状可为多边形柱形状。试管保持器主体壳体具有圆柱形状，并且期望其中具有空腔部分。在空腔部分中，容纳有具有唯一 ID 号的标签、用于稳定地传送试管的砝码等。而且，试管保持器主体壳体和底盖壳体的外径大于要传送的试管的外径，并且小于运送线的宽度。需注意，试管保持器主体壳体和底盖壳体的形状可为例如多边形形状。即使在那种情况下，横截面方向上的最大长度也希望小于传送机或运送线的宽度。在 EP 2 902 790 A1 中描述了可与本发明一起使用的特定试管保持器，其关于容器承载件的设计或构造的内容通过引用并入本申请。样品容器通常由透明塑料材料或玻璃材料制成并且在上侧具有开口。样品容器可容纳样品，诸如血液样品或其他医学样品。

如本文所用，术语“磁致激活装置”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于包含磁特性的任何装置、元件或构件。磁致激活装置可为磁体，诸如永磁体。

如本文所用，术语“导电构件”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于包含导电特性的任何装置、元件或构件。电导率或比电导是电阻率的倒数。它代表材料传导电流的能力。高电导率表示材料容易允许电流流动。导电构件可为诸如铜箔等的金属构件。

如本文所用，术语“传送平面”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于被配置为支撑样品容器承载件的任何平面。平面是平坦的二维表面。平面是点（零维）、线（一维）和三维空间的二维模拟。

如本文所用，术语“电磁致动器”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于具有电磁体的任何致动器。致动器是机器的一个部件，负责例如通过打开阀来移动和控制机构或系统。简单来说，致动器是“推进器”。在当前情况下，致动器通过向样品容器承载件施加磁力来使样品容器承载件在传送平面的顶部移动。致动器需要控制信号和能源。控制信号的能量相对较低，可以是电压或电流、气动压力或液压压力，甚至是人力。它的主要能源可以是电流、液压流体压力或气动压力。当接收到控制信号时，致动器通过将源的能量转换为机械运动来做出响应。电磁体是一种通过电流产生磁场的磁体。电磁体通常由缠绕成线圈的线组成。穿过线的电流产生磁场，磁场集中在孔中，表示线圈的中心。当电流关闭时，磁场消失。线匝通常缠绕在由铁磁体或铁磁材料（诸如铁）制成的磁芯上；磁芯使磁通量集中，形成更强大的磁体。与永磁体相比，电磁体的主要优点是通过控制绕组中的电流量可快速改变磁场。

如本文所用，术语“电感式传感器”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于基于用作感测线圈的电感器的传感器，该感测线圈基于来自导电表面的感应涡流产生输出信号。具体地，电感感测技术利用电容器和电感器形成 L-C 谐振器，也称为 L-C 槽路。该电路可用于检测交流电磁场内导电物件的存在。每当导体与交流电磁场相互作用时，在导体表面上会感应出涡流。楞次定律指出，感应电流将以与磁场相反的方式流动，从而以可测量的方式削弱原始产生的磁场。这有效地降低了谐振电路的电感，因此降低了谐振频率，因为每当电感受到影响时，谐振频率也会发生变化。这种变化与金属表面目标相对于感测线圈（天线）的距离成比例。

如本文所用，术语“控制单元”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于被配置为控制实验室样品分配系统的部件的任何装置。具体地，该术语可指实验室样品分配系统中的任何嵌入式系统，其控制实验室样品分配系统中的一个或多个电气部件或模块。

如本文所用，术语“评估单元”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于被配置为提供附加功能（诸如频率滤波器或计算功能）的任何装置。因此，评估单元可消除使用附加硬件诸如计算机或逻辑模块的需要。通常，可以将多个传感器连接到单个评估单元。

如本文所用，术语“使线性化”或“线性化”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于找到函数在给定点处的线性近似。线性化使得可以使用用于研究线性系统的工具来分析非线性函数在给定点附近的行为。函数的线性近似是围绕目的点的一阶泰勒展开。具体地，该术语可指非线性函数或非线性图到线性函数或线性图的转换。

如本文所用，术语“算法”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于定义明确的、计算机可实现指令的有限序列，通常用于解决一类问题或执行计算。算法始终是明确的，并被用作执行计算、数据处理、自动化推理和其他任务的规范。作为一种有效的方法，可以在有限的空间和时间范围内，并以定义明确的形式语言来表示算法，以计算函数。从初始状态和初始输入（可能为空）开始，指令描述了一种计算，该计算在执行时会通过有限数量的明确定义的连续状态，最终产生“输出”并在最终结束状态终止。从一种状态过渡到另一种状态不一定是确定性的；一些算法（称为随机算法）包含随机输入。

如本文所用，术语“输出信号”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于来自电子系统的信号。

如本文所用，术语“感测区域”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于传感器可有效地感测或检测某物的空间范围。

如本文所用，术语“电感器”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于当电流流过磁场时将能量存储在磁场中的无源两端电气部件。电感器通常由围绕磁芯缠绕成线圈的绝缘线组成。当流过电感器的电流发生变化时，时变磁场会在导体中感应出电动势(electromotive force (e.m.f.))（电压），如通过法拉第感应定律所描述。根据楞次定律，感应电压的极性（方向）与产生它的电流变化相反。因此，电感器对抗穿过它们的电流的任何变化。电感器的特征是它的电感，电感是电压与电流变化率的比值。电感器也称为线圈、扼流圈或电抗器。

如本文所用，术语“电容器”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于在电场中存储电能的装置。电容器是具有两个端子的无源电子部件。电容器的效应称为电容。当电路中任何两个靠近的电导体之间存在一些电容时，电容器是一种设计用来为电路增加电容的部件。与电阻不同，理想的电容器不会耗散能量，尽管现实生活中的电容器会耗散少量能量。（参见非理想行为）当跨电容器的端子施加电势（电压）时，例如当跨电池连接电容器时，跨电介质产生电场，导致净正电荷聚集在一个板上，净负电荷聚集在另一板上。实际上没有电流流过电介质。然而，有电荷流过源电路。如果该条件保持足够长的时间，则穿过源电路的电流停止。如果跨电容器的引线上施加时变电压，则由于电容器的充电和放电循环，电源会经历持续电流。

如本文所用，术语“查找表”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。具体地，该术语可指但不限于用更简单的数组索引操作代替运行时计算的数组。处理时间的节省可能是显著的，因为从存储器中检索值通常比进行计算或输入/输出操作要快。[1]这些表可预先计算并存储在静态程序存储器中，可作为程序初始化阶段（记忆化）的一部分进行计算（或“预取”），甚至可存储在特定于应用程序平台的硬件中。查找表还广泛用于通过与数组中的有效（或无效）项列表进行匹配来验证输入值，并且在某些编程语言中，查找表可包括指针函数（或标签的偏移量）来处理匹配的输入。FPGA 还广泛使用可重新配置的、硬件实现的查找表来提供可编程硬件功能。

本文进一步公开并提出了一种包括计算机可执行指令的计算机程序，当在计算机或计算机网络上执行该程序时，所述计算机可执行指令用于在本文公开的一个或多个实施例中执行根据本发明的方法。具体地，计算机程序可存储在计算机可读数据承载件上和/或计算机可读存储介质上。

如本文所用，术语“计算机可读数据承载件”和“计算机可读存储介质”具体地可以指非暂时性数据存储装置，诸如具有存储在其上的计算机可执行指令的硬件存储介质。计算机可读数据承载件或存储介质具体地可以是或可包括诸如随机存取存储器 (RAM) 和/或只读存储器 (ROM) 之类的存储介质。

因此，具体地，可通过使用计算机或计算机网络，优选地通过使用计算机程序来执行如上文所指示的一个、多于一个或甚至所有方法步骤 a) 至 d)。

本文进一步公开并提出了一种具有程序代码工具的计算机程序产品，以便在计算机或计算机网络上执行该程序时，在本文所附的一个或多个实施例中执行根据本发明的方法。具体地，程序代码工具可存储在计算机可读数据承载件上和/或计算机可读存储介质上。

本文进一步公开并提出了一种具有存储在其上的数据结构的数据承载件，在加载到计算机或计算机网络中之后，诸如在加载到计算机或计算机网络的工作存储器或主存储器中之后，该数据承载件可执行根据本文所公开的一个或多个实施例的方法。

本文进一步公开并提出了一种具有存储在机器可读承载件上的程序代码工具的计算机程序产品，以便在计算机或计算机网络上执行该程序时，执行根据本文所公开的一个或多个实施例的方法。如本文所用，计算机程序产品是指作为可交易产品的程序。该产品一般可以任意格式（诸如纸质格式）存在，或存在于计算机可读数据承载件和/或计算机可读存储介质上。具体地，计算机程序产品可分布在数据网络上。

本文进一步公开并提出了一种包含可由计算机系统或计算机网络读取的指令的调制数据信号，用于执行根据本文所公开的一个或多个实施例的方法。

参考本发明的计算机实施的方面，可通过使用计算机或计算机网络来执行根据本文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所有方法步骤。因此，一般来讲，可通过使用计算机或计算机网络来执行包括提供和/或处理数据的任何方法步骤。一般来讲，这些方法步骤可包括通常除需要手动操作（诸如提供样品和/或执行实际测量的某些方面）的方法步骤之外的任何方法步骤。

具体地，本文进一步公开以下内容：

- 计算机或计算机网络，该计算机或计算机网络包括至少一个处理器，其中该处理器适于执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法，

- 计算机可加载数据结构，该计算机可加载数据结构适于当在计算机上执行该数据结构时，执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法，

- 计算机程序，其中该计算机程序适于当在计算机上执行该程序时，执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法，

- 计算机程序，其包括程序工具，该程序工具用于当在计算机上或在计算机网络上执行该计算机程序时，执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法，

- 计算机程序，该计算机程序包括根据前述实施例的程序装置，其中程序装置存储在计算机可读的存储介质上，

- 存储介质，其中数据结构存储在该存储介质上并且其中该数据结构适于在被加载到计算机或计算机网络的主存储器和/或工作存储器之后，执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法，以及

- 计算机程序产品，该计算机程序产品具有程序代码工具，其中该程序代码工具可存储或被存储在存储介质上，以用于在计算机或计算机网络上执行该程序代码工具的情况下，执行根据本说明书中所描述的实施例之一的方法。

总结并在不排除进一步可能实施例的情况下，可设想下列实施例：

实施例 1：一种实验室样品分配系统，其包括：

-多个样品容器承载件，该多个样品容器承载件各自适于承载一个或多个样品容器，每个样品容器承载件包括至少一个磁致激活装置和至少一个导电构件，

- 传送平面，该传送平面适于支撑样品容器承载件，

- 多个电磁致动器，该多个电磁致动器固定布置在传送平面下方，该电磁致动器适于通过向所样品容器承载件施加磁力来使样品容器承载件在所述传送平面的顶部移动，

- 多个电感式传感器，该多个电感式传感器分布在传送平面上方，

- 控制单元，该控制单元被配置为通过驱动电磁致动器而使用电感式传感器所提供的信号来控制样品容器承载件在传送平面顶部的移动，使得样品容器承载件沿着对应的传送路径移动，以及

-评估单元，该评估单元被配置为借助于线性化算法将从电感式传感器中的至少一个所接收的输出信号线性化，其中评估单元被进一步配置为基于线性化的输出信号的输出信号值来至少确定样品容器承载件中的至少一个与电感式传感器中的至少一个之间的距离，特别是水平距离。

实施例 2：根据前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被进一步配置为基于线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个的移动方向，该至少两个不同的输出信号值指示样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的两个不同距离。

实施例 3：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被进一步配置为确定样品容器承载件中的至少一个相对电感式传感器中的一个的感测区域的离开和样品容器承载件中的至少一个相对相邻电感式传感器的感测区域的接近。

实施例 4：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被进一步配置为跟踪样品容器承载件中的至少一个从传送平面上的起始位置到传送平面上的最终目的地的移动。

实施例 5：根据任一前述实施例的实验室样品分配系统，其中电感式传感器各自包括至少一个电感器和至少一个电容器，该至少一个电感器和该至少一个电容器布置为槽路。

实施例 6：根据前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中电感器布置在传送平面下方。

实施例 7：根据前述实施例的实验室样品分配系统，其中电感器平行于所述传送平面布置。

实施例 8：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中线性化算法包括查找表。

实施例 9：根据前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中查找表描述了每个电感式传感器的输出信号的强度，作为参考物件和相应的电感式传感器之间平行于传送平面的水平距离的函数。

实施例 10：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被进一步配置为补偿电感式传感器中的至少一个的感测区域中导电物件的存在。

实施例 11：根据前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被配置为通过在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间测量相应的电感式传感器的输出信号来补偿感测区域中导电物件的存在。

实施例 12：根据前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被配置为如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为偏移进行补偿。

实施例 13：根据实施例 11 所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被配置为如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为误差进行补偿。

实施例 14：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中评估单元被进一步配置为通过周期性地测量电感式传感器的输出信号的最大输出信号值来检测样品容器承载件的导电特性的变化。

实施例 15：根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统，其中样品容器承载件为单样品容器承载件。

实施例 16：用于操作根据任一前述实施例所述的实验室样品分配系统的方法，该方法包括：

- 在传送平面上提供多个样品容器承载件，

- 使样品容器承载件沿着对应的传送路径移动，

- 从所述电感式传感器中的至少一个接收输出信号，

- 借助于线性化算法将所述输出信号线性化，以及

基于线性化的输出信号的输出信号值来确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的距离。

实施例 17：根据前述实施例所述的方法，其进一步包括基于线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个的移动方向，该至少两个不同的输出信号值指示样品容器承载件中的至少一个和电感式传感器中的至少一个之间的两个不同距离。

实施例 18：根据实施例 16 或 17 所述的方法，其进一步包括确定样品容器承载件中的至少一个相对电感式传感器中的一个的感测区域的离开和样品容器承载件中的至少一个相对相邻电感式传感器的感测区域的接近。

实施例 19：根据实施例 16 至 18 中任一项所述的方法，其进一步包括跟踪样品容器承载件中的至少一个从传送平面上的起始位置到传送平面上的最终目的地的移动。

实施例 20：根据实施例 16 至 19 中任一项所述的方法，其进一步包括补偿电感式传感器中的至少一个的感测区域中导电物件的存在。

实施例 21：根据前述实施例所述的方法，其进一步包括通过在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间测量相应的电感式传感器的输出信号来补偿感测区域中导电物件的存在。

实施例 22：根据前述实施例所述的方法，其进一步包括如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为偏移进行补偿。

实施例 23：根据实施例 21 所述的方法，其进一步包括如果在电感式传感器中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件期间相应的电感式传感器的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将感测区域中导电物件的存在作为误差进行补偿。

实施例 24：根据前述实施例 16 至 23 中任一项所述的方法，其进一步包括通过周期性地测量电感式传感器的输出信号的最大输出信号值来检测样品容器承载件的导电特性的变化。

附图说明

优选地结合从属权利要求，将在实施例的后续描述中更详细地公开进一步的可选特征和实施例。其中，如本领域技术人员将认识到的，各个可选特征可以以隔离的方式以及以任何任意可行的组合来实现。本发明的范围不受优选实施例的限制。在附图中示意性地描绘了实施例。其中，这些图中相同的附图标记指相同或功能上可比较的元件。

附图中：

图 1 示出了实验室样品分配系统；

图 2 示出了电感式传感器的元件；

图 3 示出了电感式传感器的操作原理；

图 4 示出了用于检测样品容器承载件的移动的方法的流程图；

图 5 示出了用于校准电感式传感器的方法；

图 6 示出了用于补偿电感式传感器的感测区域中的导电物件的方法；

图 7 示出了用于补偿电感式传感器的感测区域中的导电物件的另一种方法；

图 8 示出了用于补偿电感式传感器的感测区域中的导电物件的导电特性的变化的方法

图9是沿传送平面的一个轴线的6个电感式传感器的线圈的示例的输出信号的横截面；

图10是在偏移校准后沿传送平面的一个轴线的6个电感式传感器的线圈的示例的输出信号的横截面；

图11是在缩放校准后沿传送平面的一个轴线的6个电感式传感器的线圈的示例的输出信号的横截面；

图12是参考查找表；

图13是在缩放校准和线性化距离之后沿传送平面的一个轴线的电感式传感器的线圈或电感器的示例的输出信号；

图14是在缩放校准和线性化距离之后沿传送平面的一个轴线的电感式传感器的线圈或电感器的示例的输出信号；以及

图15是在缩放校准和线性化距离之后沿传送平面的一个轴线的电感式传感器的线圈或电感器的示例的输出信号。

具体实施方式

图 1 示出了实验室样品分配系统 100。实验室样品分配系统 100 可以是实验室自动化系统（未详细示出）的一部分，该实验室自动化系统包括一个或多个实验室站。此类实验室站可为例如分析前站、分析站和/或分析后站。例如，它们可执行如分析样品、样品离心等任务。

实验室样品分配系统 100 包括传送平面 110，在该传送平面下布置有多个电磁致动器 120。每个电磁致动器 120 具有对应的铁磁磁芯 122。电磁致动器 120 可类似于包括交叉线或行的网格布置。

实验室样品分配系统 100 还包括多个样品容器承载件 130。必须注意的是，为了清楚起见，图 1 中仅示出了一个示例性样品容器承载件 130。样品容器承载件 130 被配置为承载样品容器 132，该样品容器可被实施为管。每个样品容器承载件 130 包括诸如永磁体的磁致激活装置 134。这些永磁体包含在样品容器承载件 130 内部。每个样品容器承载件 130 还包括至少一个导电构件 136。导电构件 136 可布置在样品容器承载件 130的底部或底部附近。导电构件 136 可由金属制成。例如，导电构件 136 被实施为布置在样品容器承载件 130 的底部或底部附近的铜箔。

实验室样品分配系统 100 还包括多个电感式传感器 140，该多个电感式传感器分布在传送平面 110 上方。如图 1 所示，电感式传感器 140 布置在由电磁致动器 120的交叉点定义的逻辑位置处。图 2 示出了电感式传感器 140 的元件。电感式传感器 140包括用作检测器线圈的至少一个电感器 142 和作为振荡器 146 的一部分的至少一个电容器 144。此外，电感式传感器 140 包括解调器 148、触发器 150 和输出端 152。

图 3 示出了电感式传感器 140 的操作原理。电感器 142 可以是缠绕在高磁导率磁芯（诸如铁氧体陶瓷棒或线圈形式）上的多个绝缘磁体线匝，并且该绕组可具有或可不具有离总绕组的一个端部若干匝数的反馈抽头。该电感器连接到电容器 144 以形成槽路。必须注意的是，为了清楚起见，图 3 中未示出电容器 144。结合电压或电流增益装置如晶体管或运算放大器，这形成了振荡器 146 作为调谐频率振荡器。当施加功率时，产生的振荡是电感器 142 中的高频交流电流，其具有不断变化的磁场 154，该不断变化的磁场能够在近侧（目标）导体（诸如样品容器承载件 130 的导电构件 136）中感应出涡流 156。目标越近并且其电导率越大（例如，金属是良导体），感应涡流 156 越大，并且其产生的反向磁场 158 对振荡的幅度和频率的影响越大。振荡的幅度随着铝等非磁性导体中负载的增加而减小，因为目标中的感应场与源感应场相反，从而降低了净电感阻抗，因此同时将振荡频率调谐得更高。但是，如果目标是高磁导率材料（如铁），则该幅度受影响较小，因为高磁导率会增加线圈电感，从而降低振荡频率。振荡幅度的变化可用简单的幅度调制检测器（如二极管）来检测，该幅度调制检测器将峰值电压值传递给小滤波器以产生反射直流电压值，而频率变化可通过若干种鉴频器电路中的一种（如锁相环检测器）来检测，以查看频率偏移的方向和量。幅度变化或频率变化量可用于限定传感器从开启到关闭的接近距离，反之亦然。换句话讲，槽路可用于检测产生的交流电磁场 154 内导电物件（诸如导电构件 136）的存在。每当导体与产生的交流电磁场 154 相互作用时，在导体表面上会感应出涡流 156。楞次定律指出，感应电流将以与磁场相反的方式流动，从而以可测量的方式削弱原始产生的磁场 154。这有效地降低了谐振电路的电感，因此降低了谐振频率。这种变化与金属表面（目标）相对于用作感测线圈或天线的电感器 142 的距离成比例。电感器 142 可布置在传送平面 110 下方。具体地，电感器 142 可平行于传送平面 110 布置。换句话讲，电感器142 的线或线圈所缠绕的中心轴线垂直于传送平面 110 布置。

如图 1 进一步所示，实验室样品分配系统 100 还包括控制单元160，该控制单元适于驱动电磁致动器 120，使得样品容器承载件 130 沿着相应的传送路径移动。为此，每个样品容器承载件 130 包括诸如永磁体的磁致激活装置 132。控制单元 160 使用由电感式传感器 140 所提供的输出信号来控制样品容器承载件 130 在传送平面 110 顶部的移动。控制单元 160 接收来自电感式传感器 140 的输出信号，以确定样品容器承载件 130在传送平面上的位置。电感式传感器 140 感测产生的磁场的变化。

实验室样品分配系统 100 还包括评估单元 170。评估单元 170 被配置为借助于线性化算法将从电感式传感器 140 中的至少一个所接收的输出信号线性化。评估单元170 被进一步配置为基于线性化的输出信号值的输出信号值来至少确定样品容器承载件130 中的至少一个和电感式传感器 140 中的至少一个之间的距离。更不用说，控制单元160 可基于线性化的输出信号值来确定样品容器承载件 130 在传送平面上的位置。线性化算法包括查找表。查找表描述每个电感式传感器 140 的输出信号的强度，作为参考物件与相应的电感式传感器 140 之间平行于传送平面 110 的水平距离的函数，如下文将进一步详细说明的。

评估单元 170 被进一步配置为基于线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定样品容器承载件 130 中的至少一个和电感式传感器 140 中的至少一个的移动方向，该至少两个不同的输出信号值指示样品容器承载件 130 中的至少一个和电感式传感器 140 中的至少一个之间的两个不同距离。评估单元 170 被进一步配置为确定样品容器承载件 130 中的至少一个相对电感式传感器 140 中的一个的感测区域的离开和样品容器承载件 130 中的至少一个相对相邻电感式传感器 140 的感测区域的接近。评估单元 170 被进一步配置为跟踪样品容器承载件 130 中的至少一个从传送平面 110 上的起始位置到传送平面 110 上的最终目的地的移动。在这方面，必须注意，起始位置和/或最终目的地可由控制单元 160 定义。评估单元 170 和控制单元 160 彼此通信。

图 4 示出了用于检测样品容器承载件 130 的移动的方法的流程图。该方法包括电感式传感器 140 的输出信号的线性化，如下文将进一步详细说明的。在步骤 S10 中在开始时，初始化电感式传感器 140，并且评估单元 170 获得传感器值。在后续步骤 S12中，电感式传感器 140 提供非线性传感器值作为输出信号。在后续步骤 S14 中，评估单元170 通过查找表线性化传感器值，作为线性化算法的一部分。在后续步骤 S16 中，评估单元 170 确定和/或提供样品容器承载件 130 的方向和初始位置。在后续步骤 S18 中，控制单元 160 为样品容器承载件 130 选择适当路径，并且评估单元 170 基于当前位置设置传感器值。在后续步骤 S20 中，评估单元 170 增加距当前电感式传感器 140 的线性化距离的值。在后续步骤 S22 中，评估单元确定当前电感式传感器 140 的线性化值是否超过诸如 18 mm 的阈值。如果当前电感式传感器 140 的线性化值超过阈值，则方法前进到步骤 S24。在步骤 S24 中，评估单元 170 改变或切换到下一个或相邻的电感式传感器140 的线圈或电感器 142。随后，该方法返回到步骤 S20。如果在步骤 S22 中当前电感式传感器 140 的线性化值不超过阈值，则该方法前进到步骤 S26。在步骤 S26 中，评估单元确定当前电感式传感器 140 的线性化值是否超过诸如 5 mm 的另一个阈值，以及新的或当前的传感器值是否小于先前的或旧的传感器值。如果当前电感式传感器 140 的线性化值不小于另一个阈值并且新的或当前的传感器值不小于先前的或旧的传感器值，则方法返回到步骤 S20。如果当前电感式传感器 140 的线性化值小于另一个阈值并且新的或当前的传感器值小于先前的或旧的传感器值，则方法前进到步骤 S28。在步骤 S28 中，评估单元 170 变为电感式传感器 140 的线圈或电感器 142 的对称的另一侧。随后，该方法返回到步骤 S20。

图 5 示出了用于校准电感式传感器 140 的方法。仅作为示例，示出了四个电感式传感器 140。每个电感式线圈或电感器 142 具有不同的行为，并且在相同距离处为相导电目标生成不同的信号，如图 5 的左边部分所示。该问题使得很难在目标在用作天线的不同电感器 142 上方移动的系统中将信息关联和集成在一起。在传送平面 110 的制造期间，使用参考物件 180 校准所有电感式传感器 140，从而在参考物件 180 和每个传感器线圈或电感器 142 之间在预定竖直距离 182 定义特定输出信号，如图 5 的中间部分所示。竖直距离 182 是垂直于传送平面 110 的距离并且可适当地调整。制造期间的这种校准形成了查找表，该查找表描述位置信号的强度，作为参考物件 180 和感测线圈或电感器142 之间平行于传送平面 110 的水平距离的函数。校准导致电感式传感器 140 的标准化共同行为，如图 5 的右边部分所示。具体地，相对于在 WO 2011/138448 A1 或 US 2016/0069715 Al 中考虑到竖直距离所描述的校准，图 5 所示的校准是相对于水平距离进行的。具体地，可创建适用于所有传感器线圈 142 的单一查找表，如下面将进一步详细说明的。

图 6 示出了用于补偿电感式传感器 140 的感测区域中的导电物件 190 的方法。仅作为示例，示出了四个电感式传感器 140。在操作期间，可能需要电感式传感器 140与电感器附近存在的导电物件 190 一起工作，如图 6 的左边部分所示。通过在传送平面110 上没有样品容器承载件 130 的情况下测量来自电感器 140 的输出值，可检测和量化影响电感器 142 的读取的导电物件 190 的存在，如图 6 的中间部分所示。评估单元 170被配置为如果在电感式传感器 140 中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件130 期间相应的电感式传感器 140 的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将感测区域中导电物件 190 的存在作为偏移进行补偿，如图 6 的右边部分所示。换句话讲，如果测量值不太高，则可通过将其视为非线性但确定性的偏移来进行补偿。

图 7 示出了用于补偿电感式传感器 140 的感测区域中的导电物件 190 的另一种方法。在下文中，将仅描述与图 6 的不同之处，并且类似的结构构件用类似的参考符号表示。在操作期间，可能需要电感式传感器 140 与电感器附近存在的导电物件 190 一起工作，如图 7 的左边部分所示。通过在传送平面 110 上没有样品容器承载件 130 的情况下测量来自电感器 140 的输出值，可检测和量化影响电感器 142 的读取的导电物件 190的存在，如图 7 的中间部分所示。评估单元 170 被配置为如果在电感式传感器 140 中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件 130 期间相应的电感式传感器 140 的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将感测区域中导电物件 190 的存在作为误差进行补偿。换句话讲，如果与图 6 相比，另一方面，如果测量的干扰太高并且无法处理，则评估单元 170 将检测到相应的电感式传感器 140 的性能超出规格，并且可引起错误并避免使用受到外部干扰的电感式传感 140。

图 8 示出了用于补偿电感式传感器 140 的感测区域中的导电物件 190 的导电特性的变化的方法。仅作为示例，示出了单个电感式传感器 140。评估单元 170 被进一步配置为通过周期性地测量电感式传感器 140 的输出信号的最大输出信号值来检测样品容器承载件 130 的导电特性的变化。由于如上所述的校准是通过测量参考物件的最大值来执行的，因此电感式传感器 140 可通过周期性地测量最大信号强度来检测由磨损或损坏引起的样品容器承载件 130 的变化。如果样品容器承载件 130 产生的最大值超出规格，即样品容器承载件 130 有缺陷（如图 8 的右下部分所示），或者由于磨损/公差，到电感式传感器 140 的电感器 142 的距离超出规格（如图 8 的右上部分所示），则可检测到错误。通过周期性地执行检查，评估单元 170 可监视样品容器承载件 130 的测量值随时间的变化。通过在传感器读取失败实际发生之前观察导致失败的模式，可实现预测性维护。

在下文中，将进一步详细描述电感式传感器 140 的输出信号的线性化和查找表的创建。必须注意的是，图 9 至图 11 还示出了校准过程的细节。

如上文所提及的，传送平面 110 包括多个电感式传感器 140。因此，传送平面110 也可被称为传感器板。传送平面 110 限定二维平面，在下文中也称为 X-Y 平面。电感式传感器 140 阵列涉及获得 X-Y 平面中的准确距离的问题，因为在没有本发明应用的校准和线性化算法的情况下，每个电感式传感器 140 都针对实际相同的水平距离提供不同的输出信号。为了解决这个问题，涉及到多个步骤，该多个步骤引导当前系统在 25 cm x25 cm 传感器板上提供改进的分辨率（诸如 1/10 mm 的分辨率），该传感器板具有 36 个感测线圈（6 个沿 x 轴，6 个沿 Y 轴）。

图 9 示出了沿传送平面 110 的一个轴线的 6 个电感式传感器 140 的线圈的示例的输出信号的横截面。X 轴表示传送平面 110 或沿横截面的轴线的传感器板的长度。Y 轴表示电感器 142 或传感器线圈的 LDC（电感计数）。此外，示出了电感式传感器 140的电感器 142 或线圈的输出信号 192（以曲线图表示），并且这些输出信号是在圆形金属目标（诸如参考物件 180 或实验室样品承载件 130）在电感器或线圈上方移动时获得的。输出信号 192 的峰值 194 指示在电感器 142 或线圈的中心上方存在金属目标。为了便于理解，可假定金属目标在传感器板的 X-Y 平面上放置在每个线圈上方并在每个线圈上方移动。从图 9 中可以看出，每个电感器 142 的输出信号 192 处于不同的最小值，使得对相应输出信号的评估变得棘手。为此，进行所谓的偏移校准。

图 10 示出了在偏移校准后沿传送平面 110 的一个轴线的 6 个电感式传感器140 的线圈的示例的输出信号 192 的横截面。在下文中，仅说明与图 9 的不同之处，并且类似的结构构件或特征用类似的参考符号表示。为了从电感器 142 或线圈获得任何测量结构，对电感器 142 或线圈进行校准，使得所有线圈显示相同的最小值。在所示示例中，所选择的最小 LDC 值为 100，但基本上任何大于 0 的值都可以，以便避免信号噪声造成的困难。因此，在图 10 中可看到电感器 142 或线圈的偏移 196，并且输出信号 192 都处于相同的基本水平。为了为所有电感器 142 或线圈创建单一查找表，随后进行所谓的缩放校准。

图 11 示出了在缩放校准后沿传送平面 110 的一个轴线的 6 个电感式传感器140 的线圈的示例的输出信号 192 的横截面。在下文中，仅说明与图 10 的不同之处，并且类似的结构构件或特征用类似的参考符号表示。从图 10 开始，其中所有线圈的输出信号 192 都处于相同的基本水平，针对每个线圈向输出信号 192 应用乘数因子，该乘数因子可基于参考线圈的测量结果将每个线圈的输出信号 192 缩放到参考值，该参考线圈可在传送平面 110 的外部或内部。在所示示例中，乘数因子为 869，但它可以是基本上基于作为参考的线圈的特性（例如，线圈的形状）的任何数字。该参考非常重要，因为参考查找表也是由该参考线圈生成的。在制造时的校准过程期间，乘数因子被保存在存储器（诸如传感器板的 EEPROM）中。图 11 示出了响应于在缩放校准后金属目标的移动的归一化线圈行为。在该步骤之后，线圈的输出信号 192 处于相同的参考偏移和标度，并且使用参考查找表来将非线性线圈响应线性化。该参考查找表是基于上文提及的参考线圈的测量结果来创建的。

图 12 示出了参考查找表。表的 X 轴表示 LDC 计数，并且 Y 轴表示距电感器142 或线圈的中心的距离值，以 0.1 mm 为步长给出。曲线图 198 表示参考线圈的测量结果。对于任何经偏移校准和缩放校准的线圈，可计算或从该查找表中查看 0.1 mm 的距离值。这对于任何具有类似频率特性的传感器板都是有效的。直到并且除非硬件发生重大变化（诸如电容或线圈设计的变化），否则查找表对公差范围内制得的所有硬件都是有效的。尽管线圈的输出信号 192 的非线性确实对精度有一些影响，但已发现其远低于 0.1mm 分辨率。借助于查找表，可将电感器 142 的非线性输出信号线性化，即，转换为线性图。

图 13 和图 14 示出了在缩放校准和线性化距离 200 之后沿传送平面 110 的一个轴线的电感式传感器 140 的线圈或电感器 142 的示例的输出信号 192。在下文中，仅说明与图 10 的不同之处，并且类似的结构构件或特征用类似的参考符号表示。X 轴表示传送平面 110 或沿传送平面 110 的轴线的传感器板的长度。左 Y 轴表示电感器 142或传感器线圈的 LDC（电感计数）。右 Y 轴指示沿传感器板或传送平面 110 的轴线的线性化距离。从图 13 和图 14 可以看出，当金属目标位于表示过零区域的线圈或电感器 142的中心时，输出信号 192 处于其最大值。此外，线性化距离 200 的最大值位于表示线圈到线圈交叉区域的两个邻近线圈或电感器 142 的中心之间的中间。

从图 13 和图 14 可以看出，电感式传感器 140 的问题之一是多线圈系统中线圈在 X-Y 平面上的对称响应。它使这种传感器的使用变得复杂，并且本发明提供了具有最小变量的新颖解决方案。为了解决这个问题，用于评估输出信号 192 的算法使用诸如线圈在传感器板上的位置或金属目标在传感器板表面上的移动方向的已知信息。

图 15 示出了在缩放校准和线性化距离 200 之后沿传送平面 110 的一个轴线的电感式传感器 140 的线圈或电感器 142 的示例的输出信号 192。在下文中，仅说明与图 13 和图 14 的不同之处，并且类似的结构构件或特征用类似的参考符号表示。为了进一步详细说明线性化算法，可假定沿一个轴线（X 轴或Y 轴）布置的两个线圈或电感器 142的示例。金属目标位于线圈 1 的中心并向线圈 2 移动，如图 15 所示。必须注意的是，移动方向或移动方式由控制单元 160 给出。换句话讲，控制单元 160 为金属目标定义目标移动路径。线圈 1 位于距传感器板的边界 30 mm 处。因此，起始位置 (SP) 为 30 mm，并且随着金属目标进一步移动，基于 LDC 值从查找表（诸如图 12 所示）向 CP（中心位置）增加距线圈 1 的中心的距离 (LT[LDC_(coilx)])。更不用说，当金属目标从另一线圈开始时，CP会发生变化。对于当前传感解决方案设计，线圈 1（即，传感板的边界处的外线圈）位于距板边缘等于 30 mm的起始位置处，并且根据线圈编号增加距离（即，给定线圈中心到边界的距 离=外线圈中心距传感器边界的距离+（线圈编号-1）*两个线圈的中心之间的距离）。由于对于当前传感解决方案设计，邻近线圈之间的距离为 40mm，因此可使用上述公式来计算从线圈编号 2 的中心到边界的距离，如下：

30 mm + (2-1)*40 mm = 70 mm。

当金属目标从线圈 1 的中心开始从起始位置移动时，距传感器板边界的距离计算为 D = CP_{(coil 1)} + LT[LDC_(coil1)]。必须注意的是，该计算基于以下假设，即金属目标从线圈 1 在朝向线圈 6 的方向上的移动被视为正移动。当金属目标穿过线圈到线圈交叉区域时（18mm，根据实验得出，其中已发现，第二线圈有足够的信号可跳到另一线圈），然后该算法检查金属目标穿过线圈 1 到线圈 2 的点。当算法检测到金属目标已穿到另一线圈时，该算法开始使用该另一线圈（即在本示例中为线圈编号 2）的 LDC 值。当算法开始使用来自查找表的线圈 2 LDC 值时，则用于计算距传感器边界的距离的公式变为 D =CP_(coil2) - LT[LDC_(coil2)]。现在，当金属目标接近过零区域（线圈的中间）时，算法预期会出现过零点。当目标在线圈 2 的过零点上方移动时，则该算法修改公式，使用线圈 2 的输出信号 192 的右侧再次计算距离为 D = CP_(coil2) + LT[LDC_(coil2)]，作为对查找表的输入。对于其他线圈（如线圈 3 到线圈 6），可继续此循环。相同的算法适用于沿 X-Y 平面的所有线圈对。这是一种为所有线圈提供单一查找表的方法。图 15 以图形形式显示线性化算法，以便更好地理解。还值得注意的是，线圈坐标是固定的。此外，出于澄清目的，此处未提及许多滤波步骤。

根据本发明的线性化算法基于金属目标的移动方向是已知的事实。此外，移动的起始位置和长度（就逻辑位置的编号而言）是已知的。驱动的方向、初始位置和长度由控制单元 160 的控制软件控制，该控制软件还负责目标在驱动表面上的路线。具体地，初始位置是已知的，并且可通过检查线圈的 LDC 值来检测金属目标的存在，即，如果线圈的 LDC值高于某个值，则这意味着在该线圈的逻辑位置上存在金属目标。现在，可通过盲目地以逻辑位置为中心将目标移动到逻辑位置的中心。现在目标以逻辑位置为中心。在上文提及的算法中，使用了目标的驱动的方向和长度。该算法仅需要有关移动的起始位置是否在过零点上（对称的顶部）的信息作为输入。

附图标记列表

100 实验室样品分配系统

110 传送平面

120 电磁致动器

122 铁磁磁芯

130 样品容器承载件

132 样品容器

134 磁致激活装置

136 导电构件

140 电感式传感器

142 电感器

144 电容器

146 振荡器

148 解调器

150 触发器

152 输出端

154 电磁场

156 涡流

158 磁场

160 控制单元

170 评估单元

180 参考物件

182 竖直距离

190 导电物件

192 输出信号

194 峰

196 偏移

198 图

200 线性化距离

S10 初始化传感器并获得传感器值

S12 非线性传感器值

S14 利用查找表线性化传感器值

S16 确定/提供方向和初始位置

S18 选择适当路径并基于当前位置设置值

S20 增加距当前传感器的线性化距离的值

S22 线性化的传感器值是否大于阈值/距离

S24 变为下一个传感器电感线圈

S26 线性化的传感器值是否小于阈值/距离，新值是否小于旧值

S28 变为对称的另一侧。

Claims (15)

1.一种实验室样品分配系统 (100)，其包括：

- 多个样品容器承载件 (130)，所述多个样品容器承载件各自适于承载一个或多个样品容器 (132)，每个样品容器承载件 (130) 包括至少一个磁致激活装置 (134) 和至少一个导电构件 (136)，

- 传送平面 (110)，所述传送平面适于支撑所述样品容器承载件 (130)，

- 多个电磁致动器 (120)，所述多个电磁致动器固定布置在所述传送平面 (110) 下方，所述电磁致动器 (120) 适于通过向所述样品容器承载件 (130) 施加磁力来使所述样品容器承载件 (130) 在所述传送平面 (110) 的顶部移动，

- 多个电感式传感器 (140)，所述多个电感式传感器分布在所述传送平面 (110) 上方，

- 控制单元 (160)，所述控制单元被配置为通过驱动所述电磁致动器 (120)，使用所述电感式传感器 (140) 所提供的输出信号来控制所述样品容器承载件 (130) 在所述传送平面 (110) 顶部的移动，使得所述样品容器承载件 (130) 沿着对应的传送路径移动，以及

- 评估单元 (170)，所述评估单元被配置为借助于线性化算法将从所述电感式传感器(140) 中的至少一个所接收的输出信号线性化，其中所述评估单元 (170) 被进一步配置为基于线性化的输出信号的输出信号值来至少确定所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个与所述电感式传感器 (140) 中的至少一个之间的距离，特别是水平距离。

2.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元 (170)被进一步配置为基于所述线性化的输出信号的至少两个不同的输出信号值来确定所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个和所述电感式传感器 (140) 中的至少一个的移动方向，所述至少两个不同的输出信号值指示所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个和所述电感式传感器 (140) 中的至少一个之间的两个不同距离。

3.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元(170) 被进一步配置为确定所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个相对所述电感式传感器 (140) 中的一个的感测区域的离开和所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个相对相邻电感式传感器 (140) 的感测区域的接近。

4.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元(170) 被进一步配置为跟踪所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个从所述传送平面(110) 上的起始位置到所述传送平面 (110) 上的最终目的地的移动。

5.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述电感式传感器(140) 各自包括至少一个电感器 (142) 和至少一个电容器 (144)，所述至少一个电感器和所述至少一个电容器布置为槽路。

6.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述电感器 (142) 布置在所述传送平面 (110) 下方。

7.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述电感器 (142) 平行于所述传送平面 (110) 布置。

8.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述线性化算法包括查找表。

9.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述查找表描述每个电感式传感器 (140) 的输出信号的强度，作为参考物件 (180) 和相应的电感式传感器(140) 之间平行于所述传送平面 (110) 的水平距离的函数。

10.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元(170) 被进一步配置为补偿所述电感式传感器 (140) 中的至少一个的感测区域中导电物件 (190) 的存在。

11.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元 (170)被配置为通过在所述电感式传感器 (140) 中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件 (130) 期间测量相应的电感式传感器 (140) 的所述输出信号来补偿所述感测区域中导电物件 (190) 的存在。

12.根据前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元 (170)被配置为如果在所述电感式传感器 (140) 中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件 (130) 期间相应的电感式传感器 (140) 的所测量的输出信号的输出信号值低于预定阈值，则将所述感测区域中所述导电物件 (190) 的存在作为偏移进行补偿。

13.根据权利要求 11 所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元 (170)被配置为如果在所述电感式传感器 (140) 中的至少一个的感测区域中不存在样品容器承载件 (130) 期间相应的电感式传感器 (140) 的所测量的输出信号的输出信号值高于预定阈值，则将所述感测区域中所述导电物件 (190) 的存在作为误差进行补偿。

14.根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100)，其中所述评估单元(170) 被进一步配置为通过周期性地测量所述电感式传感器 (140) 的所述输出信号的最大输出信号值来检测所述样品容器承载件 (130) 的导电特性的变化。

15.用于操作根据任一前述权利要求所述的实验室样品分配系统 (100) 的方法，所述方法包括：

- 在所述传送平面 (110) 上提供多个样品容器承载件 (130)，

- 使所述样品容器承载件 (130) 沿着对应的传送路径移动，

- 从所述电感式传感器中的至少一个接收输出信号，

- 借助于线性化算法将所述输出信号线性化，以及

- 基于线性化的输出信号的输出信号值来至少确定所述样品容器承载件 (130) 中的至少一个和所述电感式传感器 (140) 中的至少一个之间的距离。

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