CN116603774A - 实验室系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实验室系统(100)，其包括：‑至少一个支架(1)，其包括保持器(2)，其中所述至少一个支架(1)适于承载插入所述保持器(2)中的实验室样品容器(3)，‑装卸装置(5)，其中所述装卸装置(5)适于根据指示被放置于处理位置处的所述至少一个支架(1)相对于所述装卸装置(5)的位置的位置信息，将实验室样品容器(3)插入所述至少一个支架(1)的所述保持器(2)中或从被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的所述保持器(2)中移除实验室样品容器(3)，‑多个示教装置(6)，‑其中相应示教装置(6)以几何方式形成为使得其可插入所述至少一个支架(1)的保持器(2)中，并且‑其中将至少两个、特别是至少三个示教装置(6)插入被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的对应保持器(2)中，并且‑位置信息计算装置(7)，其中所述位置信息计算装置(7)适于根据所述至少两个示教装置(6)的位置来计算被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的所述位置信息。

Description

实验室系统
技术领域
本发明涉及一种实验室系统。
背景技术
所谓的进分拣机和出分拣机是实验室自动化中使用的实验室系统。进分拣机或出分拣机的功能是装卸包含待处理(例如由实验室站)样品的实验室样品容器。进分拣机将实验室样品容器从容器存放位置转移至样品容器运送单元。样品容器传送单元将实验室样品容器运送至对应的实验室站以处理包含在实验室样品容器中的样品。经处理的样品由样品容器运送单元运送至出分拣机。出分拣机将实验室样品容器从样品容器运送单元转移至存放位置。
实验室样品容器通常存放在支架中，其中支架适于存放一定数量的实验室样品容器。待存放的实验室样品容器的数量取决于支架的类型。进分拣机适于将实验室样品容器从支架内的容器存放位置中移除并将它们转移至样品容器运送单元。通常，将空支架放置于出分拣机中，其中包含经处理的样品的实验室样品容器被插入该支架中。
为了从支架上移除实验室样品容器或将实验室样品容器插入支架中，进分拣机和出分拣机需要了解支架的位置和类型，即用于实验室样品容器的位置和可能的存放位置的数量。因此，根据现有技术，当进分拣机和出分拣机投入使用时，必须将支架的类型和可能的支架位置传输至分拣机并存储在分拣机中，以便正确地抓取实验室样品容器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种实验室系统，其相对于现有技术具有改进的特性。
该实验室系统包括至少一个，该至少一个架包括保持器，其中该至少一个架适于承载插入保持器中的实验室样品容器。支架在此范围内参考了对应的现有技术。由相应支架承载的实验室样品容器的数量可能例如是2至多达150范围内的数量。
该实验室系统进一步包括装卸装置(例如以常规的抓取装置或拾放装置的形式)。当支架被放置于专用处理位置处时，装卸装置通常适于将实验室样品容器插入支架的保持器中或从支架的保持器中移除实验室样品容器。装卸装置根据指示被放置于处理位置处的支架相对于装卸装置的位置的位置信息，装卸实验室样品容器。。位置信息可以例如由装卸装置的坐标系的x和y坐标形成，指示支架的/支架上的特定位置，例如边缘、特定的保持器等。
实验室系统进一步包括多个示教装置，例如2至100个之间的示教装置，其中相应示教装置以几何方式形成为使得其可插入支架的保持器中。相应示教装置可以例如形成如实验室样品容器。
至少两个、特别是至少三个或恰好三个示教装置在示教之前被例如手动插入被放置于处理位置处的支架的对应保持器中。接纳示教装置的保持器是定义的并且是已知的。
实验室系统进一步包括位置信息计算装置(例如以计算机的形式)，其中位置信息计算装置适于根据至少两个示教装置的测量位置来计算被放置于处理位置处的支架的位置信息。
根据一个实施例，相应示教装置包括常规的RFID标签，其中将至少三个示教装置插入被放置于或将被放置于处理位置处的支架的定义的对应保持器中。位置信息计算装置包括与RFID标签通信的常规RFID读取器。
根据一个实施例，RFID读取器适于确定RFID读取器与至少三个示教装置之间的距离，其中位置信息计算装置适于基于所确定的距离使用常规多点定位来计算支架的位置信息。
根据一个实施例，RFID读取器适于确定角度，特别是在RFID读取器坐标系中RFID读取器与至少三个示教装置之间的角度，其中位置信息计算装置适于基于所确定的角度也使用三角测量来计算支架的位置信息。
根据一个实施例，RFID读取器附接到装卸装置，特别是在装卸操作期间被移动的装卸装置的移动部分中。
根据一个实施例，RFID标签是电池供电的，即是有源RFID标签。
根据一个实施例，位置信息计算装置包括数字式相机，其中数字式相机适于拍摄支架的数字图像和被插入支架的对应保持器中的示教装置的数字图像，该支架被放置于处理位置处，其中位置信息计算装置适于基于数字图像来计算位置信息。
根据一个实施例，相应示教装置包括通过数字式相机可见的标记。该标记可能例如体现为(例如提供在标签或贴纸上的)二维码、条形码、颜色、包含数字和/或字母的印刷代码。
根据一个实施例，该实验室系统进一步包括至少一个实验室站，其中至少一个实验室站适于对包含在实验室样品容器中的样品执行某种类型的处理。实验室站可以是例如分析前站、分析站和/或分析后站。分析前站可适于对样品和/或实验室样品容器进行任何种类的预处理。分析站可适于使用样品或样品的一部分和/或试剂来产生测量信号，该测量信号指示分析物是否存在以及以何种浓度存在。分析后站可适于对样品和/或样品容器进行任何种类的后处理。分析前站、分析站和/或分析后站可包括以下中的至少一者：脱盖站、重新加盖站、等分站、离心站、归档站、移液站、分类站、管类型标识站、样品质量测定站、附加缓冲站、液位检测站和封口/脱封站。
附图说明
本发明将参照示意性地描绘本发明的实施例的附图详细描述。具体如下：
图1示意性地描绘了根据第一实施例的实验室系统的俯视图，
图2示意性地描绘了根据第一实施例的实验室系统的侧视图，
图3描绘了图1和2的实验室系统的示教工作流程，以及
图4示意性地描绘了根据进一步的实施例的实验室系统。
具体实施方式
图1示意性地描绘了实验室系统100的俯视图，该实验室系统包括具有保持器2的支架1，其中支架1适于承载或接纳插入保持器2中的实验室样品容器3(参见图4)。图2示意性地描绘了实验室系统100的侧视图。
实验室系统100包括呈常规的拾放装置形式的装卸装置5，该装卸装置包括可在x、y和z方向上移动的常规抓取装置5a。装卸装置5适于在支架1被放置于处理位置处时，将实验室样品容器3插入支架1的保持器2中或从支架1的保持器2中移除实验室样品容器3。装卸是根据位置信息来完成的，该位置信息指示被放置于处理位置处的支架1的呈x和y坐标(以及最终z坐标)形式的位置。x、y和z坐标表示支架1在装卸装置5的坐标系中的位置。
支架1位于实验室系统100的专用拾放区12内的处理位置处，用于进分拣操作或出分拣操作。最初，支架1在拾放区12内的确切位置是未知的。借助于本发明，可以容易地确定支架1的准确位置以及由此支架1的保持器2的准确位置，这将在下面详细描述。
为此，实验室系统100进一步包括特别是仅在示教期间使用的三个示教装置6，其中相应示教装置6以几何方式形成为使得其可插入支架1的保持器2中。如图所示，将示教装置6插入支架1的专用且已知的保持器2中，即位于支架1中的特定位置处。例如，对于5列和10排的标准支架1，示教装置6可以如所描绘的放置。对于用于执行示教的特定且已知形状/类型的支架，示教装置6在支架1中的放置是先验已知且明确定义的。
实验室系统100进一步包括位置信息计算装置7，其中位置信息计算装置7适于根据示教装置6的相应位置来计算被放置于处理位置处的支架1的位置信息或位置。
为此目的，示教装置6分别包括有源RFID标签9且位置信息计算装置7包括RFID读取器8。
RFID标签9可以存储关于支架1的类型的信息，即关于支架1的几何尺寸、保持器2的数量和相对位置等的信息。
RFID读取器8适于确定RFID读取器8与示教装置6之间的相应距离，其中位置信息计算装置7适于基于所确定的相应距离使用多点定位来计算支架1的位置信息。RFID读取器8测量由RFID标签9接收的信号的信号强度。对于二维定位范围测量，至少需要三个RFID标签9。RFID读取器8与RFID标签9之间的相应距离是从信号强度到距离的转换推导出的。
此外，RFID读取器8可适于确定RFID读取器8与示教装置6之间在x-y平面中的相应角度，其中位置信息计算装置7可适于基于所确定的相应角度另选地或附加地使用三角测量来计算支架1的位置信息。
RFID读取器8或RFID读取器8的天线(特别是仅在示教期间)附接到装卸装置5，并且可以例如在示教期间被抓取装置5a抓取。
所描绘的实验室系统100尤其使用多边测量或三边测量和/或多角度测量或三角测量来计算支架1的绝对坐标以及由此由支架1接纳的样品容器承载件3相对于装卸装置5的x、y和z坐标中的所谓的归位位置(0,0,0)的绝对坐标。
在示教期间，抓取装置5a连同RFID读取器8最初被移动到拾放区12内的中心位置，例如，在平面轴系统的最大范围的一半距离处。
每个支架1的三个RFID标签9用于执行三角测量/三边测量并用于计算支架1的绝对坐标。安装在示教装置6内部的有源RFID标签9由内部可充电电池供电。内部可充电电池可能例如被感应充电。
为了三角测量/三边测量可靠地工作，使用RFID标签9的信号强度和信号到达角。
现在参见图3，示教可以包括以下步骤：
S1：操作员开始示教。
S2：将示教装置6例如手动插入位于或将位于拾放区12上的支架1的保持器2中。对于矩形支架1，三个标签是必要的/足够的。将RFID读取器8固定到装卸装置5/通过装卸装置5固定。
S3：将装卸装置5移动到装卸装置5的坐标系中的绝对坐标(0,0,0)处。
S4：将装卸装置5移动到拾放区12的中央/中间位置，例如，在x轴和y轴系统允许的最大值的中间距离处。
S5：RFID读取器8从这个中间位置开始测量，因此RFID读取器8连接到有源RFID标签9，并且有源RFID标签9通过传送它们唯一的标签ID来应答。
S6：RFID读取器8测量相关联的有源RFID标签9的信号强度/信号角度。对支架1中的所有三个有源RFID标签9重复此过程。基于测得的信号强度/信号角度，使用三边测量和/或三角测量计算支架1的位置。
S7：RFID读取器8继续对放置于拾放区12内的所有另外的支架1
(如果有的话)进行相同类型的测量。
S8：示教结束。
图4示意性地描绘了根据进一步的实施例的实验室系统100。
根据该实施例，位置信息计算装置7包括空间校准的数字式相机4，而不是图1和图2中所描绘的实施例的RFID读取器8，其中数码相机4适于拍摄支架1的数字图像和被插入支架1的对应保持器2中的示教装置6的数字图像，该支架1被放置于拾放区12内的处理位置处。位置信息计算装置7适于基于数字图像来计算位置信息。
数字式相机4可以附接到装卸装置5。
相应示教装置6包括通过数字式相机4可见的标记10。标记10可以例如为一个QR码，其也指示支架1的类型。从数字图像中提取的示教装置6的位置连同从QR码中导出的支架特定数据可以用于计算支架1的位置和支架1的保持器2的位置。
在实验室系统100的设置期间，三个示教装置6被放置于相应支架1中。对于专用支架1，示教工具6可以在顶部具有相同的标记10。如果示教了多于一个支架1，则每个支架可能具有特定的标记10。这可以通过例如QR码或图案来实现。放置后，数字式相机4扫描表面并识别所有标记10。通过标记的位置和类型，可以识别和定位支架1。如果几个支架具有相似的标记，用户可以例如在用户界面中选择正确的支架。
图中所描绘的实施例描绘了单个支架1。不言而喻，本发明可以结合多于一个支架来实施。
实验室系统100进一步包括至少一个常规实验室站11，其适于对包含在实验室样品容器中的样品执行某种类型的处理。

Claims (11)

1.一种实验室系统(100)，其包括：
-至少一个支架(1)，其包括保持器(2)，其中所述至少一个支架(1)适于承载插入所述保持器(2)中的实验室样品容器(3)，以及
-装卸装置(5)，其中所述装卸装置(5)适于根据指示被放置于处理位置处的所述至少一个支架(1)相对于所述装卸装置(5)的位置的位置信息，将实验室样品容器(3)插入所述至少一个支架(1)的所述保持器(2)中或从被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的所述保持器(2)中移除实验室样品容器(3)，
其特征在于，所述实验室系统(100)进一步包括：
-多个示教装置(6)，
-其中相应示教装置(6)以几何方式形成为使得其可插入所述至少一个支架(1)的保持器(2)中，并且
-其中将至少两个、特别是至少三个示教装置(6)插入被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的对应保持器(2)中，并且
-位置信息计算装置(7)，其中所述位置信息计算装置(7)适于根据所述至少两个示教装置(6)的位置来计算被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的所述位置信息。
2.根据权利要求1所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-相应示教装置(6)包括RFID标签(9)，
-将至少三个示教装置(6)插入被放置于所述处理位置处的所述至少一个支架(1)的对应保持器(2)中，并且
-所述位置信息计算装置(7)包括RFID读取器(8)。
3.根据权利要求2所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述RFID读取器(8)适于确定所述RFID读取器(8)与所述至少三个示教装置(6)之间的距离，其中所述位置信息计算装置(7)适于基于所确定的距离使用多点定位来计算所述至少一个支架(1)的所述位置信息。
4.根据权利要求2或3所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述RFID读取器(8)适于确定所述RFID读取器(8)与所述至少三个示教装置(6)之间的角度，其中所述位置信息计算装置(7)适于基于所确定的角度使用三角测量来计算所述至少一个支架(1)的所述位置信息。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述RFID读取器(8)附接到所述装卸装置(5)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述RFID标签(9)由电池供电。
7.根据前述权利要求中任一项所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述位置信息计算装置(7)包括数字式相机(4)，其中所述数字式相机(4)适于拍摄所述至少一个支架(1)的数字图像和被插入所述至少一个支架(1)的所述对应保持器(2)中的所述示教装置(6)的数字图像，所述至少一个支架被放置于所述处理位置处，其中所述位置信息计算装置(7)适于基于所述数字图像来计算所述位置信息。
8.根据权利要求7所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-相应示教装置(6)包括通过所述数字式相机(4)可见的标记(10)。
9.根据权利要求8所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述标记为QR码(10)。
10.根据权利要求9所述的实验室系统(100)，其特征在于，
-所述QR码(10)指示所述至少一个支架(1)的类型。
11.根据前述权利要求中任一项所述的实验室系统(100)，其特征在于，所述实验室系统(100)进一步包括：
-至少一个实验室站(11)，其中所述至少一个实验室站()适于对包含在所述实验室样品容器(3)中的样品执行某种类型的处理。
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