KR20150068396A - 용기 충전 높이 검출 - Google Patents

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마르틴 뮐러
루카스 비어든
안드레아스 도너-렘
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베크만 컬터, 인코포레이티드
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Abstract

일회용품 및 소모품 물체들을 위한 용기들 안의 물체들의 상이한 충전 높이를 결정하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 센서 유닛이 물체들이 폐기물 용기를 채울 때 폐기물 용기 안으로 들어가는 물체의 존재 및 폐기물 용기 안의 물체들의 상이한 높이를 검출할 수 있다. 폐기물 용기가 가득 차면, 폐기물 용기를 비우거나 교체하도록 알림 메시지가 생성될 수 있다. 센서 유닛은 또한 물체들이 소모품 용기에서 꺼낼 때 소모품 용기 안의 물체들의 상이한 높이를 검출할 수 있다. 소모품 용기가 비어 있으면, 소모품 용기를 다시 채우거나 교체하도록 알림 메시지가 생성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 용기 안 물체들의 미리 결정된 높이에 대한 알림 메시지가 또한 생성될 수 있다.

Description

용기 충전 높이 검출{CONTAINER FILL LEVEL DETECTION}
본 출원은 2013년 3월 15일에 출원되고 발명의 명칭이 "검체 그리퍼(Specimen Gripper)"인 미국 특허 가출원 제61/790,446호에 대하여 우선권을 주장한다. 본 출원은 2012년 10월 16일에 출원되고 발명의 명칭이 "검체 그리퍼"인 미국 특허 가출원 제61/714,656호에 대하여 추가로 우선권을 주장한다. 이 모든 출원들은 본 명세서에서 모든 목적에 대하여 그것들의 전체적으로 참조로서 포함된다.
종래의 의학 검사실 시스템은, 환자 샘플들을 처리하기 위한 다수의 컴포넌트를 포함하는데, 일부는 자동으로 처리되고 일부는 수동 조작이 필요하다. 오늘날 검사실 시스템은 자동화된 컴포넌트들 덕분에 더 효율적으로 되었다. 그러나, 사람의 개입에 대한 의존성을 줄이기 위하여 자동화될 수 있는 의학 검사실 시스템의 여러 컴포넌트들이 아직 남아 있다.
의학 검사실 시스템에서, 보관 기간이 지난 검체 용기, 2차 시험관 등과 같은 폐기 물체들은 처분용 폐기물 용기에 수집될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암에 부착된 그리퍼 유닛은 검사실 시스템의 다양한 작업 유닛에서 폐기 물체들을 잡아서 폐기물 용기에 처분할 수 있다. 사람의 개입에 대한 의존성을 최소화하기 위하여 언제 폐기물 용기가 가득 차 있는지 자동으로 검출하는 것이 바람직하다.
의학 검사실 시스템에 사용되는 용기를 위한 높이 표시기가 알려져 있다. 그러나, 대부분의 솔루션은 오직 용기의 최대 높이를 검출하는 것에 관련된다. 그와 같은 하나의 방법이 바이로프(Bilof) 등에 의한 발명의 명칭이 "의료 일회용 용기의 충만 높이 표시기(Full Level Indicator for Medical Disposable Container)"인 미국 특허 제5,918,739호에서 논의된다. 그러나, 이런 유형의 시스템의 하나의 문제점은 폐기물 용기가 최대 높이에 도달하는 때에만 신호를 보내는 것이다. 처분 용기를 업스트림 및 다운스트림하는 기구들은 처분 용기가 최대 높이에 도달할 때 시스템에 경고만 하는 경우 그것들의 프로세스를 조정할 시간이 없을 수 있다. 처분 용기를 업스트림 및 다운스트림하는 기구들은 폐기물 용기가 비워지도록 하기 위하여 셧 다운해야만 할 수 있다.
다뤄질 다른 문제는, 특히 검사실 환경에서, 크기가 상이한 수많은 상이한 폐기 물품들 및 소모품들(예를 들어, 시약 팩, 피펫 등)이 있고 폐기물 용기 또한 상이한 크기를 갖는다는 것이다. 따라서, 단순한 충전 높이 검출기들은 제한된 값을 가질 수도 있는데, 그 이유는 얼마나 많은 물품이 용기를 채울 수 있는지 또는 얼마나 많은 물품을 용기에서 꺼낼 수 있는지 시스템에 알려주는 것이 어려울 수도 있기 때문이다. 위에서 언급한 바와 같이, 이 정보는 업스트림 및 다운스트림 기구가 작업 중단 시간을 최소화하도록 어떻게 동작해야 하는가에 관하여 알려질 필요가 있을 때 유용할 수 있다.
기존의 베크만 오토메이트(Beckman Automate™) 2500 시리즈(예를 들어, 앨리쿼팅(Aliquoting) 모듈)에서 폐기물 카운터를 이용하여 폐기물 충전 높이를 검출하는 데 사용되는 한 방법을 설명한다. 이 시스템에서, 폐기물의 최대 부피는, 예를 들어 1000 유닛, 오토메이트 소프트웨어에 하드코딩되고 용기의 최대 충전 높이를 나타낸다. 예를 들어, 이 시스템에서, 버려지는 교체 가능한 팁은 1 유닛으로 카운트되고, 버려지는 2차 튜브는 5 유닛으로 카운트된다. 폐기물 카운터는 용기가 버려진 물체들로 채워질 때 용기의 충전 높이를 나타낸다. 현재 충전 높이는 메모리에서 로딩될 수 있는데, 0 또는 미리 결정된 값일 수 있다. 버리는 단계 이후에, 용기의 충전 높이(즉, 폐기물 카운터)는 교체 가능한 팁당 1 만큼 또는 버려지는 2차 튜브당 5 만큼 증가된다. 모든 버리는 단계 이후에, 충전 높이는 소프트웨어에 의해 최대 높이를 확인하고 업데이트된 충전 높이가 메모리에 저장된다. 충전 높이가 폐기물의 최대 부피보다 높은 경우(예를 들어 하드코딩된 값), 사용자 또는 작업자는 폐기물을 비우고 폐기물 카운터를 리셋하도록 경고받는다. 실제 충전 높이는 리셋되고 메모리에 저장된다.
단지 용기의 최대 높이를 검출하는 것은 일부 경우에 비효과적일 수 있는데, 그 이유는 작업자가 반응할 충분한 시간이 없는 경우, 용기가 넘칠 수 있기 때문이다. 따라서, 작업자가 늦지 않게 반응할 수 있고 그에 따라 유지 행동을 스케줄링할 수 있도록 시기적절한 정보를 얻는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 개별적으로 그리고 집합적으로 여러 문제를 다루고 있다.
일부 경우에, 폐기물 용기의 부분적 충전 높이를 검출하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 그렇게 함으로써, 잠재적으로 폐기물 용기의 교체 및/또는 비움을 허용하기 위한 업스트림 및/또는 다운스트림 기구의 처리 속도를 조정하는 것이 가능하다. 게다가, 폐기물 용기의 충전 높이를 인식함으로써, 전체 시스템의 작업 중단 시간을 감소시키기 위하여 현재 사용되고 있는 폐기물 용기를 교체할 다른 폐기물 용기를 준비할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 용기, 구체적으로, 일회용 및 소모성 물체들을 위한 용기의 상이한 충전 높이를 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일 실시예는 물체들을 취급하기 위한 시스템에 관한 것이고, 상기 시스템은 물체들을 담기 위한 용기, 프로세서 및 프로세서에 통신적으로 연결된 센서 유닛을 포함한다. 센서 유닛은 용기 안 물체들의 충전 높이를 검출함으로써 제1 출력을 생성하도록 구성되고, 프로세서는 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수 및 제1 출력을 이용하여 프로세서에 의해 추정된 물체들의 개수에 기초하여 용기 안 물체들의 개수를 결정하도록 구성된다.
다른 실시예는 프로세서에 통신적으로 연결된 센서 유닛에서의 제1 출력에 기초하여 프로세서에 의해 용기 안 추정된 물체들의 개수를 결정하는 단계 및 프로세서에 의해, 물체들의 개수를 카운팅하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 프로세서에 의해, 상기 카운팅하는 것에 기초한 물체들의 개수 및 제1 출력에 기초하여 용기 안 추정된 물체들의 개수를 결정하는 것을 추가로 포함한다.
본 기술의 여러 실시예들을 아래에 추가로 자세히 설명한다.
상이한 실시예들의 특징 및 장점을 더 이해하는 것은 다음의 도면들을 참조하여 실현될 수 있다.
도 1은 x, y 및 z 세 방향으로 독립적으로 이동 가능한 직교좌표 또는 갠트리 로봇의 예를 도시한다.
도 2는 의학 검사실에서 활용될 수 있는 시스템의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 슈트 장치(chute arrangement) 및 센서 유닛을 포함하는 예시적인 시스템의 특정 요소들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 검체 아웃풋 시스템의 개관을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈트 장치 배치의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서 장치를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 2 개의 초음파 센서를 이용하는 예시적인 초음파 센서 장치(4300)를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 초음파 센서 1 개와 광학 센서 1개를 이용하는 예시적인 센서 장치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 용기의 충전 높이를 검출하기 위한 방법을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에서 폐기물 용기의 다양한 충전 높이들을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 소모성 물체들이 담긴 용기의 충전 높이를 검출하기 위한 방법을 도시한다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에서 소모품 용기의 다양한 충전 높이들을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에서 예시적인 검체 아웃풋 시스템을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에서 문이 달린 빈 프레임(bin frame) 장치를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에서 폐기물 용기를 리셋하는 방법을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에서 소모품 용기를 리셋하는 방법을 도시한다.
도 17은 예시적인 컴퓨터 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
본 발명의 실시예들은 용기, 구체적으로, 일회용 및 소모성 물체들을 위한 용기의 상이한 충전 높이를 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
폐기물 용기를 의학 검사실 시스템에서 이용하여 시험관 폐기물, 시험관 캡 폐기물, 모세관 폐기물, 피펫 팁 폐기물 등과 같은 폐기 물체들을 담을 수 있다. 일 실시예에서, 센서 유닛은 용기의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서 유닛에 의해 검출되는 충전 높이에 기초하여 물체들이 용기를 채우거나 용기에서 꺼낼 때, 센서 유닛에 연결된 프로세서는 용기 안 물체들의 상이한 높이들을 결정하도록 구성될 수 있다. 센서 유닛은 또한 용기 안으로 들어가는 물체의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 슈트는 물체를 용기 안으로 전달하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 용기에서 소모성 물체를 꺼낼 때, 센서 유닛을 이용하여 모세관, 2차 시험관, 캡 등과 같은 소모성 물체들에 대한 용기의 충전 높이를 추정할 수 있다.
의학 검사실 시스템에서 "용기" 또는 빈을 이용하여 검체 용기(예를 들어, 샘플 튜브), 캡, 모세관, 피펫 등과 같은 물체들을 보관 또는 수용할 수 있다. 용기는 특정 높이(예를 들어, 3 피트 이상), 특정 길이(예를 들어, 2 피트 이상) 및 특정 너비(예를 들어, 1 피트 이상)를 가질 수 있다. 용기는 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 원통형, 타원형 등과 같은 적합한 종단면을 갖는 임의의 형상의 것일 수 있다. 용기는 다수의 물체를 담기 위한 예를 들어, 세제곱 센티미터, 세제곱 피트 등 명시적인 최대 충전 용량을 가질 수 있다. 용기는 플라스틱, 금속, 고무 등과 같은 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 용기는 덮개가 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 일 실시예에서, 용기를 이용하여 시험관 폐기물, 시험관 캡 폐기물, 모세관 폐기물, 및 피펫 팁 폐기물 등과 같은 일회용 물체들을 보관할 수 있다. 다른 실시예에서, 용기를 이용하여 모세관, 2차 시험관, 캡 등과 같은 소모성 물체들을 보관할 수 있다.
"충전 용량"은 복수의 물체들을 담기 위한 용기의 용량을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 용기의 충전 용량은 동일한 유형의 물체들, 예를 들어, 복수의 샘플 튜브, 복수의 캡 등을 담는 용기의 용량을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 용기의 충전 용량은 특정 패킹 밀도에 기초하여 특정 충전 높이에 도달할 수 있는 용기에 채워질 수 있는 물체들의 개수를 포함할 수 있다. 충전 용량은 용기의 부피 및 물체들의 부피에 따라 달라질 수 있다.
"충전 높이"는 하나 이상의 물체로 채워진 용기의 높이를 포함할 수 있다. 충전 높이 "0"은 용기가 비어있음을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 용기의 충전 높이는 용기 바닥까지의 거리를 의미할 수 있다. 충전 높이가 용기 높이와 거의 동일할 때, 용기는 가득 차 있을 수 있다. 용기의 충전 높이는 용기에 쌓인 물체들의 패킹 밀도에 기초하여 달라질 수 있다. 게다가, 밀도는 이미 용기에 있는 물체들의 개수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 물체 하나가 빈 용기 안으로 떨어지면, 패킹 밀도는 용기에 이미 물체 20개가 있을 때와 비교하여 상이할 수 있다.
"센서 유닛"은 물리적 환경에서 일부 유형의 입력을 검출하고 이에 반응하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력은 소리, 움직임, 빛, 온도, 압력 등일 수도 있다. 센서 유닛은 입력 또는 입력의 변화에 대응하는 출력을 생성하도록 구성될 수 있다. 출력은 전기 신호, 광학 신호의 형태 또는 그밖에 다른 적절한 형태일 수 있다. 상이한 센서들은 입력을 검출하는 민감도 레벨이 상이할 수 있다. 센서는 음향 센서, 초음파 센서, 광학 센서 등을 포함할 수 있다. 초음파 센서는 사람의 가청 범위를 넘는 주파수의 음파 특성의 측정에 기초할 수 있다. 초음파 센서는 고주파 펄스의 소리를 방출하고 반향 펄스의 특성을 수신 및 분석하는 송수신기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 센서는 단거리 센서 및 장거리 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 유닛은 복수의 그리퍼 핑거를 이용하여 물체를 잡을 수 있다. 복수의 그리퍼 핑거는 2 이상(예를 들어, 3, 4 또는 임의의 적절한 수)의 그리퍼 핑거를 포함할 수 있다. 각 그리퍼 핑거는 하나 이상의 다른 그리퍼 핑거와 협동으로 샘플 튜브 또는 캡과 같은 물체를 잡을 수 있는 기다란 구조의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 예시적인 그리퍼 핑거는 직사각형, 축 모양 및/또는 종방향의, 미리 결정된 두께를 갖는 단면(예를 들어, 1/4 인치 이상) 및 길이(예를 들어, 3 인치 이상)를 가질 수 있다. 적절한 그리퍼 핑거는 뻣뻣할 수 있거나 하나 이상의 피벗운동 영역을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 조(jaw)가 그리퍼 핑거의 한쪽 단부(그리핑 단부)에 연결되어 물체를 잡는 것을 도울 수 있다. 그리퍼 핑거의 다른 쪽 단부는 다른 그리퍼 핑거들과 함께 물체를 잡기 위하여 그리퍼 핑거들을 제어하도록 동작할 수 있는 조립체 또는 메커니즘에 연결될 수 있다.
그리퍼 유닛은 환자 샘플들을 처리하기 위한 의학 검사실 시스템에서 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 그리퍼 유닛은 로봇 아암에 연결될 수 있다. 로봇 아암은 검사실 시스템의 다양한 영역, 예컨대 인풋, 분배, 원심분리기, 디캡퍼, 검체복제(aliquotter), 아웃풋, 분석기, 분류, 리캡핑(recapping), 보관, 및 2차 튜브 리프트 영역에서 검체 용기들을 운반하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 로봇 아암은 그리퍼 유닛을 사용하여 폐기 물체들을 들어올려 그것들을 폐기물 용기 안으로 버리는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 검체 용기와 같은 폐기 물체들은 그것들의 보관 기간이 지나면 버려질 필요가 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 그리퍼 유닛을 사용하여 추가 처리를 위해 소모품 용기에 보관된 물체를 픽업할 수 있다.
로봇 아암 아키텍처는 주어진 임무에 따라 복잡도가 상이할 수 있다. 도 1은 x, y 및 z 세 방향으로 독립적으로 이동 가능한 직교좌표 또는 갠트리 로봇(1000)의 예를 도시한다. 도 1에 도시된 갠트리 로봇(1000)은 위아래로 이동할 수 있는 단순한 로봇 아암(1002)을 보여준다. 더 복잡한 로봇 아암은, 예를 들어, 선택적 명령에 따르는 조립 로봇 아암(Selective Compliant Assembly Robot Arm: SCARA) 또는 다관절 아암을 갖는 관절형 로봇 아암을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 그리퍼 유닛(1004)은 로봇 아암(1002)에 연결될 수 있다. 로봇 아암(1002)은 1000A, 1000B 및 1000C로 나타낸 직교하는 세 방향에서 독립적으로 이동하도록 구성된 갠트리 로봇(1000)의 일부일 수 있다. 그리퍼 유닛(1004)이 로봇 아암(1002)에 의해 운반될 때, 그리퍼 유닛(1004)은 그리퍼 유닛(1004)에 의해 잡혀 있는 검체 용기(1006)를 운반할 수 있다.
그리퍼 유닛(1004)은 검체 용기(1006)를 잡도록 바디(1012)에 연결된 둘 이상의 이동 가능한 그리퍼 핑거(1008, 1010)를 가질 수 있다. 예를 들어, 그리퍼 핑거(1008, 1010)는 검체 용기(1006)가 그리퍼 핑거(1008, 1010) 사이에서 고정된 상태로 잡힐 때까지 검체 용기(1006)를 향해 안쪽으로 이동할 수 있다. 그리퍼 핑거(1008, 1010)는 또한 바깥쪽으로 벌려 검체 용기(1006)를 릴리스하도록 구성될 수 있다. 로봇 아암(1002)은 검사실 자동화 시스템의 일부일 수 있고, 이는 도 2를 참조하여 추가로 설명된다.
도 2는 의학 검사실에서 활용될 수 있는 시스템(1100)의 블록 다이어그램을 도시한다. 시스템(1100)은 샘플들(예를 들어, 혈청, 혈장, 겔, 농축 적혈구 등)을 처리하기 위하여 검사실 자동화 시스템(1104)을 이용할 수 있는 작업자(1102)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 검사실 자동화 시스템(1104)은 로봇 아암(1002), 프로세싱 유닛(1106), 그리퍼 유닛(1114), 센서 유닛(1120), 용기 유닛(1128), 피더 유닛(1130) 및 슈트 장치(1122)를 포함한다. 그러나, 다수의 다른 유닛들(도시되지 않음)이 검사실 자동화 시스템(1104)에 의해 활용될 수 있다. 예를 들어, 검사실 자동화 시스템(1104)은 발명의 일부 실시예들에서 인풋 모듈, 분배 영역, 원심분리기, 디캡퍼, 혈청 지표 측정 디바이스, 검체복제 및 아웃풋/분류기와 같은 다양한 작업 유닛들을 포함할 수 있다. 로봇 아암(1002)은 갠트리 로봇(1000)의 일부일 수 있다. 그리퍼 유닛(1114)은 로봇 아암(1002)에 연결될 수 있다. 로봇 아암(1002) 및 센서 유닛(1120)은 프로세싱 유닛(1106)과 통신하도록 구성될 수 있다.
프로세싱 유닛(1106)은 프로세서(1108) 및 메모리(1110)를 포함할 수 있다. 프로세서(1108)는 다양한 실시예들에서 방법, 프로세스, 또는 동작들을 구현하기 위하여 명령어들 또는 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서는 다른 적합한 프로세싱 요소들(도시되지 않음), 예컨대 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 그래픽 프로세서, 코프로세서, 마이크로컨트롤러 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1108)는 물체들이 용기를 채우거나 물체들을 용기에서 꺼내질 때 용기 안 물체들의 상이한 높이를 결정하도록 구성될 수 있다.
메모리(1110)는 내부 또는 외부(예를 들어, 클라우드 기반 데이터 저장)에서 프로세서(1108)에 연결될 수 있고, 예를 들어, 버퍼 메모리, RAM, DRAM, ROM, 플래쉬, 또는 그밖에 다른 적절한 메모리 디바이스와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(1110)는 컴퓨터 판독 가능 매체(CRM)의 형태일 수 있고, 본 명세서에서 설명한 방법들을 구현하기 위하여 프로세서(1108)에 의해 실행 가능한 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1110)는 프로세서에 통신적으로 연결된 센서 유닛으로부터의 제1 출력에 기초하여 용기의 추정된 물체들의 개수를 결정하는 단계; 물체들의 개수를 카운팅하는 단계; 및 카운팅 및 제1 출력에 기초하여 추정된 물체들의 개수에 기초하여 용기 안 물체들의 개수를 결정하는 단계를 포함하는 방법을 구현하기 위하여 프로세서(1108)에 의하여 실행 가능한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(1108)는 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이 컴퓨터 시스템의 일부일 수 있다.
메모리(1110)는 또한 다른 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1110)는 폐기물 용기에 떨어진 물체들의 개수를 파악하기 위한 카운터(예를 들어, 폐기물 카운터)를 포함할 수 있다. 메모리(1110)는 또한 소모품 용기에서 꺼내는 물체들의 개수를 파악하기 위한 카운터(예를 들어, 소모품 카운터)를 포함할 수 있다. 소모품 카운터는 소모품들을 용기에서 꺼낼 때 또는 물체 취급 유닛(예를 들어, 로봇 아암)이 용기에서 물체를 꺼낼 때마다 센서 유닛에 의해 검출되는 소모품들에 의해 트리거링될 수 있다. 메모리(1110)는 또한 특정 물체들을 보관하기 위하여 용기 유닛(1128)의 상이한 용기들과 연관된 최대 충전 높이에 관한 정보를 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(1110)는 검사실 자동화 시스템(1104)에 의해 취급되는 각각의 물체의 기하학적 크기 및 용기 유닛(1128)의 상이한 용기들과 연관된 크기 또한 저장할 수 있다. 메모리(1110)는 또한 용기 유닛(1128)의 상이한 용기들에 떨어지거나 그것들에서 꺼낸 물체들의 개수의 추정을 교정하는 데 이용될 수 있는 다양한 가중 계수(weight factor)들에 관한 정보를 저장할 수 있다.
검사실 자동화 시스템(1104)은 그리퍼 유닛(1114)을 이용하여 검체 용기(예를 들어, 샘플 튜브)를 잡도록 로봇 아암(1002)을 활용할 수 있다. 그리퍼 유닛(1114)은 바디(1116) 및 바디(1116)에 연결된 그리퍼 핑거(1118)들을 포함할 수 있다. 그리퍼 유닛(1114)은 또한 의도한 기능을 그리퍼 유닛이 수행할 수 있도록 하는 다른 유닛을 포함 또는 이와 접속할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 그리퍼 유닛(1114)은 그리퍼 핑거(1118)들을 이용하여 폐기 물체를 잡아서 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있는 폐기물 용기 안으로 그것을 버릴 수 있다. 다른 실시예에서, 그리퍼 유닛(1114)은 그리퍼 핑거(1118)들을 이용하여 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있는 소모품 용기에서 소모성 물체를 잡아서 검사실 자동화 시스템(1104)의 다른 작업 유닛으로 그것을 운반할 수 있다.
일 실시예에서, 그리퍼 핑거(1118)들은 바디(1116)에 연결된다. 바디(1116)는 지지 구조 또는 하우징의 형태일 수 있다. 정사각형 또는 직사각형 수직 또는 수평 단면을 포함하는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 그리퍼 핑거(1118)들은 바디(1116)에 대하여 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 바디(1116)는 하나 이상의 장착 구조물을 포함하여 그리퍼 핑거(1118)들이 하나 이상의 장착 구조물에 연결되도록 할 수 있다. 그것은 그리퍼 유닛이 기능하도록 하는 잘 알려진 컴포넌트들(예를 들어, 기어, 솔레노이드 등)을 또한 포함할 수 있다. 바디(1116)는 금속 또는 플라스틱을 포함하는 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다.
일 실시예에서, 슈트 장치(1122)는 상부 슈트(1124), 및 상부 슈트(1124)에 연결된 하부 슈트(1126)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 슈트(1124)는 호환성 또는 높이 조정을 위한 선택적인 어댑터 또는 스페이서 유닛을 이용하여 하부 슈트(1126)에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 그리퍼 유닛(1114)은 아웃풋 모듈의 랙 또는 캐리어에서 물체를 잡아서 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있는 폐기물 용기 안으로 그것을 버리기 위하여 슈트 장치(1122)를 통해 그것을 떨어뜨릴 수 있다. 일 실시예에서, 슈트 장치(1122)는 시험관, 캡, 모세관, 피펫 팁 등과 같은 물체들이 용기 안으로 떨어질 수 있는 단일의 슈트만을 포함한다.
용기 유닛(1128)은 하나 이상의 용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기 유닛(1128)은 시험관, 시험관 캡, 모세관 및 피펫 팁 등과 같은 폐기물 또는 일회용 물체들을 보관하기 위한 하나 이상의 폐기물 용기를 포함할 수 있다. 용기 유닛(1128)은 또한 모세관, 2차 시험관, 캡 등과 같은 소모성 물체들을 보관하기 위한 하나 이상의 소모품 용기를 포함할 수 있다.
피더 유닛(1130)은 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있는 용기 안으로 물체를 공급하기 위한 임의의 적합한 피더 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피더 유닛(1130)은 모세관, 시험관, 캡, 피펫 팁 등과 같은 물체들을 용기에 공급하기 위한 볼 피더(bowl feeder), 스텝 피더(step feeder), 월 피더(wall feeder) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 유닛(1120)은 슈트 장치(1122)에 근접해 있을 수 있다. 센서 유닛(1120)은 슈트 장치(1122)를 통해 폐기물 용기 안으로 들어가는 물체의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서 유닛(1120)은 또한 폐기물 용기 및/또는 소모품 용기의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 유닛(1120)은 슈트 장치(1122)에서 떨어지는 물체를 검출하기 위한 단거리 센서 및 용기 유닛(1128)에서 용기의 충전 높이를 검출하기 위한 장거리 센서를 포함할 수 있다. 이것은 도 3을 참조하여 추가로 설명된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 슈트 장치 및 센서 유닛을 포함하는 예시적인 시스템(3000)의 특정 요소를 도시한다.
예시적인 시스템(3000)은 그리퍼 핑거(3004)들을 포함하는 그리퍼 유닛(3002)에 연결된 로봇 아암(1002)을 포함할 수 있다. 그리퍼 유닛(3002)은 그리퍼 핑거(3004)들을 이용하여 검체 용기, 캡 등과 같은 물체들을 잡아서 자동으로 폐기물 용기(3016) 안으로 버리도록 동작 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 슈트 장치(3012)는 상부 슈트(3006) 및 선택적인 어댑터 유닛(3008)을 통해 상부 슈트(3006)에 연결되는 하부 슈트(3010)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 슈트 장치(3012)는 폐기물 용기(3016)를 향해 물체의 통과를 가능하게 하는 단일 슈트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 슈트는 상부 슈트(3006) 및 하부 슈트(3010)의 조합 또는 일부 대안적인 형태일 수 있다.
그리퍼 유닛(3002)은 그리퍼 핑거(3004)들을 이용하여 검체 용기(3014)를 잡도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 검체 용기(3014)가 그리퍼 핑거(3004)들에 의해 릴리스되면, 슈트 장치(3012)는 검체 용기(3014)가 폐기물 용기(3016) 안으로 향하도록 돕는다. 슈트 장치(3012)의 동작은, 발명의 명칭이 "스트립 오프 특징부를 갖는 슈트 장치(Chute Arrangement With Strip-Off Feature)"이고, 루카스 베어든(Lukas Bearden), 및 마틴 뮐러(Martin Muller)에 의해 본 출원과 동일한 날짜에 출원되고, 공동 계류중인 미국 특허 출원 제_______________ 호(대리인 관리번호 87904-883228)에 더 자세하게 설명되어 있고, 상기 출원의 내용이 모든 목적에서 전체적으로 참조로서 포함된다.
어댑터 유닛(3008)은 플랫폼 상에 슈트 장치(3012)를 장착하기 위하여 높이 조정을 제공하는 스페이서 유닛으로서 구성될 수 있다. 어댑터 유닛(3008)은 상부 슈트(3006)와 조합하여, 검체 용기(3014)의 일부가 슈트 너머로 그리퍼 핑거(3004)들에 닿을 수 없도록 검체 용기(3014)의 길이와 동일하거나 더 긴 길이를 갖도록 구성될 수 있다. 슈트 장치(3012)는 물체가 그리퍼 유닛(3002)에 잡혀 있을 때, 떨어지는 물체를 검출하는 데 사용되는 음향, 빛, 또는 기타 신호를 물체가 방해하지 않도록 임의의 적합한 크기의 물체들을 수용 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 슈트(3006)와 어댑터 유닛(3008)의 결합 길이를 조정하여, 슈트 장치(3012)를 통과하도록 의도되는 상이한 물체들의 길이를 수용할 수 있다.
일부 실시예에서, 폐기물 용기(3016)는 슈트 장치(3012)를 통해 떨어지는 물체들을 수집하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 폐기물 용기(3016)의 충전 높이에 관한 정보를 포함하는 알림 메시지가 생성될 수 있다. 예를 들어, 알림 메시지는 폐기물 용기(3016)가 1/4 충만, 1/2 충만, 60 퍼센트 충만, 3/4 충만, 거의 충만, 완전 충만 또는 그밖에 다른 미리 결정된 충전 높이인지 여부를 포함할 수 있다. 이 정보는 작업자(예를 들어, 작업자(1102))가 폐기물 용기(3016)를 비우거나 다른 폐기물 용기로 교체해야 할지 여부를 결정하도록 도울 수 있다. 다시 도 2를 참조하여, 일 실시예에서, 용기 유닛(1128)은 시험관, 시험관 캡, 모세관, 2차 시험관, 피펫 등과 같은 일회용 또는 폐기 물체들을 수집하거나 보관하기 위한 하나 이상의 폐기물 용기(3016)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 초음파 센서 유닛(3018)은 슈트 장치(3012)에 근접해 있을 수 있다. 초음파 센서 유닛(3018)은 슈트 장치(3012)를 통과하는 물체, 예를 들어, 검체 용기(3014)를 검출하도록 구성될 수 있다. 초음파 센서 유닛(3018)은 또한 폐기물 용기(3016)의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 초음파 센서 유닛(3018)은 센서 유닛(1120)의 일부(도 2 참조)일 수 있고, 프로세서(1108)와, 폐기물 용기(3016)의 충전 높이에 관련된 정보를 통신하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1108)는 메모리(1110)와 통신하여 미리 결정된 특정 파라미터들 및 센서 유닛(1120)에서 수신된 정보(예를 들어, 물체의 크기, 용기의 충전 용량 등)에 기초하여 폐기물 용기(3016)의 물체들의 상이한 충전 높이를 결정하고, 그에 따라 작업자(1102)에게 알림 메시지를 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 로봇 아암(1002)은 그리퍼 유닛(1114)을 이용하여 캐리어 또는 랙에서 물체(예를 들어, 샘플 튜브)를 잡아서 슈트 장치(1122)를 통해 폐기물 용기 안으로 떨어뜨리도록 동작 가능할 수 있다. 이것은 도 4를 참조하여 추가로 설명된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 검체 아웃풋 시스템의 개관을 도시한다.
일 실시예에서, 검체 아웃풋 시스템(4000)은, 예를 들어, 검체 용기에 대한 보관 기간이 지나면, 검체 용기들을 버리는 것이 필요할 수 있는 의학 검사실 시스템에서 이용될 수 있다. 검체 용기는 혈액, 혈청, 겔, 혈장 등과 같은 의학적 분석을 위한 물질을 담은 시험관일 수 있다. 아웃풋 로봇(4002)을 이용하여 인풋, 분배, 원심분리기, 디캡퍼, 검체복제, 분석기, 분류, 리캡핑, 및 2차 튜브 리프트 영역과 같은 검사실 시스템의 다양한 영역에서 검체 용기를 운반할 수 있다. 검체 아웃풋 시스템(4000)은 검사실 자동화 시스템(1104)의 일부일 수 있다. 아웃풋 로봇(4002)은 그리퍼 유닛(1114)을 이용하여 단일 튜브 캐리어 랙(4004)에서 물체를 잡아서 슈트 장치(3012)를 통해 폐기물 용기(3016) 안으로 떨어뜨리기 위하여 로봇 아암(1002)을 활용할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 유닛(1106)은 아웃풋 로봇(4002)과 통신하여 검체 용기 폐기 프로세스를 시작 및 종료하도록 아웃풋 로봇(4002)을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 폐기물 용기(3016)는 폐기물 용기(3016)의 충전 높이를 결정하는 데 사용될 수 있는 높이(4012), 길이(4014) 및 너비(4016)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 높이(4012), 길이(4014), 너비(4016) 및 그밖에 다른 폐기물 용기(3016) 관련 기하학적 정보는 프로세싱 유닛(1106)의 메모리(1110)에 저장될 수 있고, 그것들은 프로세서(1108)에 의해, 예컨대, 폐기 물체들에 관한 다른 정보와 조합하여 폐기물 용기(3016)의 충전 높이를 결정하는 데 사용될 수 있다.
검체 용기들은 단일 튜브 캐리어 랙(4004)에 보관될 수 있다. 복수의 그와 같은 랙은 데크(4010)에 배치될 수 있다. 아웃풋 로봇(4002)은 폐기물 용기(3016) 안으로 버리기 위하여 단일 튜브 캐리어 랙(4004)에서 튜브를 자동으로 들어올리는 데 이용될 수 있는 그리퍼 유닛(예를 들어, 그리퍼 유닛(3002))을 포함할 수 있다. 예시적인 시스템(4000)이 시험관 랙을 도시하지만, 검체 용기들은 트랙 시스템과 같은 임의의 취급 시스템에서 또는 임의의 시험관 공급 메커니즘을 통해 픽업될 수 있다. 게다가, 기타 피더 또는 공급 메커니즘들을 이용하여 슈트 장치(3012)를 통해 버려지는 물체들을 공급할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 볼 피더 또는 스텝 피더를 이용하여 폐기물 용기(3016)를 향하고 있는 슈트 장치(3012)를 통해 캡과 같은 개별적인 물체들을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 여러 이점을 준다. 예를 들어, 슈트 장치를 이용함으로써, 본 발명의 실시예들은 검체 용기가 그리퍼 유닛(도시되지 않음)에 의해 릴리스되면 폐기물 용기(3016) 안으로 확실하게 들어가도록 하는 데 이용될 수 있다. 또한, 슈트 장치는 폐기물 용기(3016)가 다른 시스템 컴포넌트들에서 분리되도록 할 수 있다. 예를 들어, 폐기물 용기(3016)를 슈트 장치(3012) 또는 데크베이스(4008)에 부착하지 않음으로써, 폐기물 용기(3016)는 그것을 비우기 위하여 꺼내지거나 다른 용기로 교체될 수 있다. 도 3을 참조하여 논의된 바와 같이, 슈트 장치(3012)는 상부 슈트(3006), 선택적인 어댑터 유닛(3008), 및 하부 슈트(3010) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하부 슈트(3010)는 데크베이스(4008) 상에 장착되어 지지 또는 안정성을 제공할 수 있다. 도 5를 참조하여 도시된 바와 같이, 어댑터 유닛(3008)은 데크베이스(4008)에 의해 유발된 상부 슈트(3006)와 하부 슈트(3010) 사이의 거리를 보상하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈트 장치의 배치의 사시도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 어댑터 유닛(3008) 또는 상부 슈트(3006)의 다른 부분이 지지 또는 안정성을 위해 데크(4010)의 개구부와 같은 개구부 안으로 삽입될 수 있다. 하부 슈트(3010)는 데크베이스(4008) 상에 장착하기 위한 복수의 장착 탭을 포함할 수 있다. 그러나, 주의할 점은 임의의 메커니즘을 이용하여 하부 슈트(3010)를 데크베이스(4008) 또는 그밖에 다른 안정화 플랫폼에 연결할 수 있다는 것이다. 일 실시예에서, 상부 슈트(3006)는 선택적인 어댑터 유닛(3008) 또는 그밖에 다른 중개 유닛 없이 하부 슈트(3010)에 직접 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 어댑터 유닛(3008)은 하부 슈트(3010)의 일부일 수 있다. 어댑터 유닛(3008)은 상부 슈트(3006)와 용이한 정렬을 제공하는 종단면(예를 들어, 상부 슈트(3006)와 일치하는 정사각형 또는 원통형 종단면)을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 데크(4010) 및 데크베이스(4008)는 검사실 자동화 시스템(1104)의 일부(예를 들어, 보관 유닛 내)이다. 일 실시예에서, 데크(4010)는 다수의 검체 용기를 나르는 복수의 검체 캐리어를 유지하는 복수의 검체 캐리어 랙을 유지할 수 있다. 대안적으로, 데크(4010)는 슈트 장치(3012)를 통해 폐기 물체들을 공급하는 다른 수단들을 유지할 수 있다.
일부 실시예에서, 하부 슈트(3010)가 초음파 센서(3018)에 근접하여 초음파 센서 유닛(3018)에서 방출된 초음파 신호들이 하부 슈트(3010)의 개구부 또는 측면 구멍을 향하여 슈트 장치(3012)를 통과하는 물체를 검출하도록 한다. 일 실시예에서, 지나가는 물체의 단거리 검출을 위하여 초음파 센서 유닛(3018) 대신에 광학 센서가 사용될 수 있다. 광학 센서를 데크베이스(4008) 상에 장착하여 슈트 장치(3012)를 통해 떨어지는 물체가 그것의 가시선(line of sight)에 있도록 할 수 있다. 초음파 센서(3018)의 작동은 도 6을 참조하여 추가로 설명된다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 센서 장치(4200)를 도시한다.
초음파 센서(4202)는 본 발명의 일 실시예에서 디플렉터 슈트(4204)에 근접하도록 구성될 수 있다. 디플렉터 슈트와 초음파 센서 장치는 본 발명의 실시예들에서 2 이상의 목적에 이바지한다. 초음파 센서(4202)는 디플렉터 슈트(4204)를 통과하는 물체의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 물체는 용기에 수집될 필요가 있는 임의의 물체, 예컨대 의학 검사실 시스템의 다양한 모듈(예를 들어, 디캡퍼 및 리캡퍼 모듈, 혈청 지표 모듈, 검체복제 모듈)에서 사용되는 버려지는 검체 샘플들(예를 들어, 폐기물 튜브(4206)), 모세관 폐기물, 피펫 팁 폐기물 또는 시험관 캡 폐기물일 수 있다.
일 실시예에서, 디플렉터 슈트(4204)는 슈트 장치(3012)의 하부 슈트(3010)와 유사하다. 본 명세서에서, 용어 디플렉터 슈트 및 하부 슈트는 서로 교환하여 사용될 수 있다. 디플렉터 슈트(4204)는 초음파 센서 유닛(4202)의 개구부(4202A)에 대향하는 면 위에 개구부 또는 홀(4204A)이 있어서 초음파 센서 유닛(4202)이 개구부(4204A)를 통해 초음파를 송수신하도록 할 수 있다. 디플렉터 슈트(4204)는 개구부(4204B)를 통하여 상부 슈트(예를 들어, 상부 슈트(3006)) 또는 선택적인 어댑터 유닛(예를 들어, 어댑터 유닛(3010))에 연결되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 디플렉터 슈트(4204)를 상부 슈트 및/또는 선택적인 어댑터 유닛과 통합하여 단일 슈트를 형성할 수 있다. 디플렉터 슈트(4204)는 또한 용기(4208)의 충전 높이를 검출하기 위하여 용기(4208)를 향해 초음파 또는 신호를 편향시키기 위한 디플렉터 표면(4202C)을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 초음파 센서(4202)는 초음파를 송수신하기 위한 송수신기로서 구성될 수 있다. 초음파 센서(4202)는 검출된 정보를 제공하기 위하여 마이크로 컨트롤러 또는 프로세서(예를 들어, 프로세서(1108))에 통신적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서(4202)의 트랜스듀서는 개구부(4202A)에서 특정 주파수 범위의 초음파를 전송하도록 구성될 수 있다. 초음파 빔(4210)이 초음파 센서(4202)에서 방출되면, 개구부(4202A) 가까이에서 지나가는 물체가 초음파 빔(4210)을 가로막지 않는 경우, 초음파 빔(4210)은 디플렉터 슈트(4204)의 경사진 디플렉터 표면(4204C)에 의해 용기(4208)를 향해 아래로 반사될 수 있다. 빔(4210)은 용기(4208)의 표면 또는 용기(4208) 내의 물체들에서 추가로 반사될 수 있다. 반사된 빔(4210)은 디플렉터 표면(4204C)으로 이동할 수 있고 초음파 센서(4202)의 개구부(4202A)를 향하게 될 수 있다. 초음파 센서(4202)는 반사된 빔(4210)을 검출하고 제1 출력을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 출력은 용기(4208)의 충전 높이에 따라 진폭이 달라지는 일정한 신호의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 반사된 초음파 신호는 그것을 프로세서(1108)에 전송하기 전에 초음파 센서(4202)에 있는 증폭기에 의해 증폭될 수 있다. 프로세서(1108)는 제1 출력에 기초하여 용기(4208)의 충전 높이를 결정하도록 구성될 수 있다. 그러나, 프로세서(1108)에 의한 측정치들은 일부 경우에, 예를 들어, 용기(4208)에 물체가 적으면(예컨대, 10 개 미만) 정확하지 않을 수 있다.
폐기물 튜브(4206)와 같은 물체가 개구부(4202A)의 앞에서 지나가면, 방출된 빔(4210)은 가로막혀 초음파 센서(4202)로 되돌아간다. 초음파 센서(4202)의 다른 트랜스듀서는 반사된 빔(4210)을 수신할 수 있고, 지나가는 물체를 알려주는 제2 출력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 짧은 펄스 신호가 초음파 센서(4202)에 의해 생성되어 지나가는 물체를 알려줄 수 있다. 프로세서(1108)는 지나가는 물체가 초음파 센서(4202)에 의해 검출될 때마다 제2 출력에 기초하여 카운터를 증가시키도록 구성될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 물체가 두 번 이상 카운트될 수 있고 또는 용기(4208)로 들어가는 동안 전혀 카운트되지 않는 등 카운팅하는 동안 일어나는 가능한 오류들이 있을 수 있다. 빔(4210)이 떨어지는 물체에 의해 가로막히지 않는 경우, 빔(4210)은 하부 슈트(4204)의 디플렉터 표면(4204C)에 의해 아래로 편향된다.
사각 영역은 초음파 센서(4204)의 수신기가 동작하기 전에 물체가 초음파를 다시 편향시키기 때문에 물체가 검출될 수 없는, 초음파 센서(4202)에 가까운 영역일 수 있다. 활성 영역은 초음파가 용기(4208)의 충전 높이를 측정하도록 초음파 센서(4202)로 다시 반사될 수 있는 곳을 나타낼 수 있다. 빔(4210)이 떨어지는 폐기물 튜브(4206)에 의해 가로막히지 않았다면, 초음파는 하부 슈트(4204)의 디플렉터 표면(4204C)에서 아래로 편향됐을 것이다. 따라서, 실시예들을 이용하여 센서 면에 가까운 초음파 센서(4202)의 사각 영역을 통과하는 떨어지는 물체들을 검출하고 또한 초음파 센서에서 멀리 떨어져 있을 수 있는 용기의 충전 높이를 검출할 수 있다.
실시예들은 음파의 특성에 기초하여 초음파 센서를 활용하지만, 반사되는 신호를 검출하고 또는 그밖에 떨어지는 물체를 검출할 수 있는 어떠한 센서 유닛도 사용될 수 있다. 초음파 센서는 반사되는 신호에 대하여 연속적인 모니터링을 제공하고 추가적으로 다른 유형의 센서 유닛에서 일어날 수 있는 원하지 않는 반사를 피하기 때문에 유리할 수 있다. 시중에서 입수 가능한 예시적인 초음파 센서(4202)는 마이크로소닉(Microsonic) SICK UM30-213118으로서, 200 ㎑의 전형적인 초음파 주파수 및 200 내지 2000 mm의 감지 범위를 갖는다.
일부 실시예에서, 센서 유닛은 더 정확한 검출 또는 더 높은 민감도를 위하여 2 개의 초음파 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단거리 센서를 이용하여 떨어지는 물체를 검출할 수 있고, 장거리 센서를 이용하여 용기의 충전 높이를 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 두 초음파 센서를 이용하는 예시적인 초음파 센서 장치(4300)를 도시한다.
슈트 장치(4302)는 개구부(4310)를 통해 데크베이스(4008)와 같은 플랫폼 아래에 위치한 폐기물 용기(예를 들어, 용기(3016)) 안으로 샘플 용기(4304)를 릴리스하도록 구성될 수 있다. 아웃풋 로봇(4002)은 슈트 장치(4302)를 통해 폐기물 용기 안으로 샘플 용기(4304)를 버리기 위하여 랙 또는 임의의 그러한 샘플 취급 시스템에서 샘플 용기(4304)를 잡을 수 있다. 수평하게 배향된 단거리 초음파 센서(4306)는 개구부(4310)를 통해 샘플 용기(4304)가 폐기물 용기 안으로 떨어지는 것을 검출하도록 구성될 수 있다. 수직으로 배향된 장거리 초음파 센서(4308)는 샘플 용기(4304)가 수집될 수 있는 폐기물 용기의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 장거리 초음파 센서(4308)는 폐기물 용기의 충전 높이를 검출하도록 데크베이스(4008)의 개구부(4312)를 통해 폐기물 용기를 향해 초음파 빔을 방출할 수 있다. 초음파 빔은 폐기물 용기 내의 물체 또는 폐기물 용기의 표면에서 반사되어 장거리 초음파 센서(4308)에 의해 수신될 수 있다.
일부 경우에, 단일 초음파 센서는 장거리 및 단거리 기능 둘 모두에 대하여 적합한 민감도를 갖지 않을 수 있기 때문에 2 개의 분리된 송수신기를 갖는 것은 각각의 기능에 대하여 높은 민감도를 제공한다. 일 실시예에서, 단거리 초음파 센서(2404)에 사용되는 주파수는, 예를 들어, 300 내지 500 ㎑의 범위 내에 있는, 예컨대 400 ㎑이고, 장거리 초음파 센서(2406)에 사용되는 주파수는, 예를 들어, 100 내지 300 ㎑의 범위 내에 있는, 예컨대 200 ㎑이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 초음파 센서 1 개와 광학 센서 1개를 이용하는 예시적인 센서 장치(4400)를 도시한다.
일부 실시예에서, 광학 센서(4402)가 지나가는 물체의 단거리 검출을 위하여 초음파 센서(4306) 대신에 사용될 수 있다. 광학 센서(4402)를 슈트 장치(4302)에 가까운 데크베이스(4008) 상에 장착하여 슈트 장치(4302)를 통해 떨어지는 물체가 그것의 가시선에 있도록 할 수 있다. 광학 센서(4402)는 샘플 용기가 슈트 장치(4302)를 통과할 때 광의 변화를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 센서(4402)는 광 배리어 또는 평행한 다수의 광 배리어들을 포함하는 광 커튼으로서 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 폐기물 용기(예를 들어, 용기(4208))의 충전 높이는 센서 유닛을 이용하여 결정될 수 있다. 물체들이 폐기물 용기 안으로 떨어질 때, 튜브와 같은 물체들의 고르지 못한 기하학적 형태로 인해, 용기는 최적으로 채워지지 않을 수 있고 물체들의 고르지 못한 적층은 용기 내에 빌딩을 쌓을 수 있다. 센서 유닛에 의해 검출된 충전 높이는 무더기로 인해 최대 충전 높이를 나타낼 수 있지만, 떨어진 물체들을 파악하는 데 사용되는 카운터 값은 용기 내에 아직 남아 있는 공간이 있다고 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예들은 두 값 모두 사용하고 상기 값들에 가중치를 주어 충전 높이를 결정함으로써 카운팅할 때 일어나는 가능한 오류 및 용기에서 충전 높이를 측정할 때 일어나는 가능한 오류의 영향을 감소시키기 위한 방법을 제공한다. 상기 값들은 물체들이 용기를 채움에 따라 상이하게 가중될 수 있다. 시험관, 시험관 캡, 피펫 및 모세관과 같은 일회용 물체들에 대한 폐기물 용기의 충전 높이를 결정하기 위한 방법이 도 9 및 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 아래에 설명된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 용기의 충전 높이를 검출하기 위한 방법(4500)을 도시한다.
단계(4502)에서, 용기의 최대 충전 높이 "H"를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 최대 충전 높이는 하나 이상의 알려진 기하학적 크기를 갖는 물체들을 이용하여 용기를 그것의 최대 용량까지 최적으로(또는 최적이 아니게) 채움으로써 결정될 수 있다. 도 4를 다시 참조하여, 용기(3016)의 최대 충전 높이 "H"는 용기(3016)의 높이(4012), 길이(4014) 및 너비(4016)뿐만 아니라 물체의 하나 이상의 알려진 기하학적 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 패킹 밀도에 기초하여, 최대 충전 높이 "H"는 각 유형의 물체 및 각 유형의 용기에 대하여 달라질 수 있다는 것을 주의한다.
단계(4504)에서, 센서 유닛을 이용하여 용기를 향해 지나가는 물체를 검출한다. 도 6을 다시 참조하여, 센서 유닛(4202)은 용기(4208) 안으로 떨어지는 폐기물 튜브(4206)를 검출하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 떨어지는 폐기물 튜브(4206)는 센서 유닛(4202)의 단거리 부분을 이용하여 검출될 수 있다. 일 실시예에서, 떨어지는 폐기물 튜브(4206)는 단거리 초음파 센서(4306) 또는 광학 센서(4402)를 이용하여 검출될 수 있다.
단계(4506)에서, 지나가는 물체가 검출되면 폐기물 카운터 값을 증가시킨다. 예를 들어, 폐기물 카운터는 센서 유닛(4202)이 통신적으로 연결될 수 있는 프로세싱 유닛(1106)의 메모리(1110)에서 0으로 초기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 용기에 이미 물체들이 있는 경우, 폐기물 카운터는 프로세서에 의해 용기의 충전 높이에 기초하여 결정되는 값으로 초기화될 수 있고, 이는 다음에 논의되는 바와 같다. 센서 유닛(4202)이 떨어지는 폐기물 튜브(4206)를 검출하면, 그것은 프로세서(1108)에 전달되는 출력을 생성한다. 프로세서(1108)는 메모리(1110)와 통신하여 출력에 기초하여 폐기물 카운터를 증가시킬 수 있다. 폐기물 카운터는 프로세서(1108)에 의해 카운트되는 물체들의 개수를 나타낼 수 있다. 그러나, 카운팅하는 동안 일어나는 가능한 오류들이 있을 수 있는데, 예를 들어, 지나가는 물체가 두번 이상 카운트되거나 전혀 카운트되지 않을 수 있다.
단계(4508)에서, 센서 유닛을 이용하여 용기의 충전 높이 H1을 측정한다. 도 6을 다시 참조하여, 폐기물 튜브(4206)가 없으면, 빔(4210)은 하부 슈트(4204)의 디플렉터 표면(4204C)에서 아래를 향해 반사되고 용기(4208) 안에 쌓인 폐기물 튜브(4206)의 표면에서 추가로 반사된다. 반사된 신호의 진폭에 기초하여, 센서 유닛(4202)은 프로세서(1108)에 전송되는 출력을 생성할 수 있다. 프로세서(1108)는 출력에 기초한 측정치를 이용하여 용기(4208) 안 물체들의 개수에 대한 추정치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1108)는 주어진 충전 높이에 대한 용기의 부피(예를 들어, (H1 * 용기의 단면적)을 물체의 부피로 나눔으로써 주어진 충전 높이에 대하여 용기 안 물체들의 개수에 대한 추정치를 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 0 내지 완전 충만 사이의, 예를 들어, 1/4 충만, 40 퍼센트 충만, 1/2 충만, 80 퍼센트 충만 등일 수 있는 충전 높이의 추정치를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 출력은 장거리 센서(4308)에 의해 생성될 수 있다.
단계(4510)에서, 용기 안 물체들의 개수에 대한 값은 프로세서에 의해 폐기물 카운터 값 및 용기 안 물체들의 개수에 대한 추정치에 기초하여 결정된다. 본 발명의 일 실시예에서, 폐기물 카운터 값 및 추정된 물체들의 개수는 용기의 충전 높이에 기초하여 달라질 수 있는 상이한 가중 계수들을 이용하여 가중된다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 높이(4604)는 용기(4208)와 같은 폐기물 용기의 최대 충전 높이 "H"를 나타낸다. 적어도 하나의 알려진 기하학적 크기를 갖는 폐기물 튜브(4602)가 빈 폐기물 용기 안으로 떨어지면 높이(4606)가 (부분적인) 충전 높이 "H1"을 나타낸다. 일 실시예에서, 최대 충전 높이 H, 충전 높이 H1 및 알려진 기하학적 크기를 갖는 적어도 하나의 폐기물 튜브(4602)가 용기 안에 떨어졌다는 정보에 기초하여, 폐기물 용기 안에 가능하게 추가적으로 들어갈 수 있는 폐기물 튜브들의 개수가 프로세서(1108)에 의해 계산될 수 있다.
단계(4512)에서, 용기 안 물체들의 개수에 대한 값은 프로세서에 의해 가중 평균에 기초하여 교정된다. 상이한 물체들은 다양한 크기(예를 들어, 물체의 긴 면 및 짧은 면)를 가질 수 있다. 다양한 크기로 인해, 충전 높이 H1은 용기 안 물체들의 최적화된 패킹 밀도에 대한 이상적인 높이와 현저하게 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 용기에 대하여 최대 용량 또는 최대 용량의 일부(예를 들어, 최대 용량의 1/10)까지, 용기 안 물체들의 개수에 대한 값은 아래 논의되는 바와 같이 추가로 교정될 수 있다. 일 실시예에서, 교정된 값은 얼마나 더 많은 폐기물 튜브들이 (예를 들어, 그리퍼 유닛(3002)을 이용하여) 용기(3016) 안으로 떨어질 수 있는지 결정하도록 아웃풋 로봇(4002)(도 4에 도시된 바와 같음)에 의해 이용될 수 있다. 더 현실적인 용기의 충전 높이를 계산하는 것은 당황스런 일을 피하도록 도울 수 있다. 예를 들어, 폐기물 카운터가 용기 안에 아직 물체들을 더 담을 수 있는 공간이 있다고 나타낼 수 있지만, 폐기물 용기는 불규칙한 적층으로 인해 가득 찰 수 있다.
일 실시예에서, 용기 안 물체들의 개수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
X = (N카운트 * W카운트) + (N측정 * W측정) 식 (1)
여기서,
N카운트= 카운트된 물체들의 개수,
W카운트= 카운트된 물체들에 대한 제1 가중 계수,
N측정 = 측정치에서 추정된 물체들의 개수 및
W측정= 측정치에서의 추정치를 위한 제2 가중 계수.
일 실시예에서, N카운트는 지나가는 물체의 존재가 센서 유닛에 의해 검출될 때마다 센서 유닛으로부터의 출력에 기초하여 프로세서(1108)에 의해 증가될 수 있는 폐기물 카운터와 동일하다. N측정은 용기의 충전 높이 H1을 검출한 이후에 센서 유닛으로부터의 출력에 기초하여 프로세서(1108)에 의해 계산될 수 있다. 예를 들어, 주어진 충전 높이 H1에 대하여, N측정은 다음의 식을 이용하여 프로세서(1108)에 의해 결정될 수 있다.
N측정 = (H1 * 단면적(용기))/물체의 부피. 식 (2)
제1 가중 계수 W카운트 및 제2 가중 계수 W측정은 메모리(1110)에 저장될 수 있고 프로세서(1108)에 의해 물체 및 용기의 기하학적 크기에 기초하여 미리 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 가중 계수 W카운트 및 제2 가중 계수 W측정은 아래 표 1에 명시된 바와 같이 사용될 수 있다.
Figure pct00001
용기에 대하여 미리 결정된 카운트(예를 들어, 주어진 최대 용량의 대략 1/10)에 도달한 이후에, 추정치는 더 정확해질 것이고 더 이상 교정될 필요가 없을 수 있다. 예시적인 표 1에 도시된 바와 같이, 용기 안 물체들의 개수가 50을 초과하면, 카운트된 물체들의 개수에 가중치가 주어지지 않는다(예를 들어, W카운트가 0). 더 많은 물체들이 용기 안에 있으면 측정된 충전 높이는 더 정확해진다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 추가적인 물체들이 폐기물 용기 안으로 떨어질 때, 충전 높이 H1은 높이(4608)로 증가한다. 위에서 논의된 바와 같이, 충전 높이 측정 값이 용기 안 물체들의 개수에 대한 더 현실적인 추정을 제공할 수 있기 때문에, 충전 높이 측정 값은 카운트된 값보다 더 큰 중량을 가질 수 있다.
단계(4514)에서, 용기에 더 들어가는 물체들의 개수는 프로세서에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 폐기물 용기에 추가적으로 들어갈 물체들의 개수에 대한 값은 프로세서(1108)에 의해 용기에 들어갈 최대 물체들의 개수에서 용기 안 물체들의 개수(식 1 참조)를 차감함으로써 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 용기에 들어갈 물체들의 최대 개수는 프로세서(1108)에 의해, 주어진 패킹 밀도에 대하여 용기의 부피를 물체의 부피로 나눔으로써 결정될 수 있다.
단계(4516)에서, 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H와 일치하는지 여부를 결정한다. 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H보다 작은 경우, 용기가 아직 가득 차지 않았기 때문에 단계(4504)에서 도시된 바와 같이 추가적인 지나가는 물체들이 검출될 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H와 일치하는 경우, 용기는 가득 찼을 수 있다. 일부 실시예에서, 최대 충전 높이 H 대신에, 충전 높이 H1을 미리 결정된 값과 비교하여 상이한 충전 높이에 대한 알림 메시지를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 용기의 실제 충전 높이에 대하여 더 현실적인 추정을 제공하여 작업자 또는 사용자가 즉시 반응할 수 있고 그에 따라서 유지 행동을 스케줄링할 수 있도록 한다.
단계(4518)에서, 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H와 일치하는 경우, 알림 메시지가 생성될 수 있다. 예를 들어, 알림 메시지는 용기를 비우거나 가득 찬 용기를 빈 용기로 교체하기 위한 경고 메시지를 포함할 수 있다. 그러나, 대부분의 경우에, 물체들이 용기 안으로 떨어질 때 물체들의 최적화되지 않게 쌓이기 때문에 최고 충전 높이의 좌우로 폐기물 용기에 아직 공간이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1108)는 센서 유닛으로부터의 출력에 기초하여 충전 높이 H1을 미리 결정된 최대 충전 높이 H와 비교할 수 있고 알림 메시지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 알림 메시지는 작업자(1102)에게 제공되어 용기가 비워지거나 다른 빈 용기로 교체될 수 있도록 한다. 일부 경우에, 용기가 단지 부분적으로 차는, 예를 들어, 80 퍼센트 충만 또는 1/2 충만되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 알림 메시지는 용기의 부분적 충전 높이에 대하여 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 부분적 충전 높이에 대하여 알림으로써 얼마나 더 많은 폐기 물체들이 용기 안에 채워질 수 있는지 인지하여 업스트림 및 다운스트림 모듈이 그것들의 프로세스를 조정하도록 하는 것이 이득일 수 있다. 일부 실시예에서, 프로그램 가능한 미리 결정된 높이, 예를 들어, 절반 충전 높이 또는 60 퍼센트 충전 높이가 알림 메시지를 생성하기 위하여 메모리(1110)에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 소모성 물체들(즉, 용기에서 꺼내 나중에 소모될 물체들)의 취급은 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 일회용 물체들에 대해 논의된 방법에 비교하여 반대 방법을 따를 것이다. 소모성 물체들의 취급은 도 11 및 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 추가로 논의된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 소모성 물체들이 담긴 용기의 충전 높이를 검출하기 위한 방법(4700)을 도시한다.
단계(4702)에서, 용기의 최대 충전 높이 "H"를 결정한다. 처음에, 소모성 물체들은 용기, 예를 들어, 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있는, 도 12a에 도시된 바와 같이, 소모품 용기(4800)에 채워질 수 있다. 일부 실시예에서, 소모성 물체들은 볼 피더 또는 스텝 피더와 같은 피더 유닛(1130)을 이용하여 소모품 용기(4800) 안으로 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 소모성 물체들은 검사실 자동화 시스템(1104)의 일부일 수 있는 물체 취급 유닛에 의해 취급될 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 높이 검출 센서를 이용하여 소모성 물체들이 미리 결정된 최대 높이(4802)(예를 들어, H1= H) 까지 소모품 용기(4800)에 채워졌는지 여부를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 높이 검출 센서는 센서 유닛(1120)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서(4308)를 이용하여 측정된 충전 높이 H1을 검출할 수 있고, 이는 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 논의된 바와 같다. 대안적으로, (도 12a에 도시된 바와 같이) 용기의 상부에 가까이 위치한 광 배리어를 이용하여 채워진 물체들의 높이를 검출할 수 있다. 바람직한 최대 높이에 도달하지 않은 경우, 적절한 센서 유닛에 연결된 프로세싱 유닛에 의해 경고 메시지가 생성될 수 있다. 예를 들어, 경고 메시지가 작업자(1102)에게 송신되어 작업자(1102)가 정의되거나 미리 결정된 최대 높이까지 소모품 용기를 채울 수 있도록 할 수 있다.
단계(4704)에서, 주어진 용기 및 물체에 대하여 정의된 최대 값으로 소모품 카운터 값을 설정한다. 일 실시예에서, 소모품 카운터의 최대 값은 프로세싱 유닛(1106)에 의해 소모품 용기의 알려진 크기(예를 들어, 너비, 높이 및 길이) 및 물체의 하나 이상의 기하학적 크기에 기초하여 결정될 수 있고, 이는 이전에 논의된 바와 같다. 예를 들어, 최대 값은 주어진 패킹 밀도에 대하여 용기의 부피를 물체의 부피로 나눔으로써 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 소모품 카운터 값은 메모리(1110)에 저장되고 프로세서(1108)에 의해 제어될 수 있다.
단계(4706)에서, 소모성 물체가 용기에서 꺼내지면 카운터 값을 감소시킨다. 일부 실시예에서, 그리퍼 유닛(3002)과 같은 그리퍼 유닛을 이용하여 소모품 용기(4800)에서 물체를 꺼내고 추가 프로세싱을 위하여 그것을 운반할 수 있다. 예를 들어, 그리퍼 유닛(3002)을 이용하여 캡들로 채워진 용기에서 캡을 제거하여 그것을 보관 유닛으로 운반하고 보관 또는 다른 목적을 위하여 샘플 튜브를 닫을 수 있다.
단계(4708)에서, 센서 유닛을 이용하여 용기의 충전 높이 H1을 결정한다. 예를 들어, 장거리 센서(4308)를 이용하여 소모품 용기의 충전 높이를 검출할 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 물체들이 소모품 용기(4800)에서 꺼낼 때, (부분적인) 충전 높이 H1은 높이(4804)로 감소될 수 있다.
단계(4710)에서, 용기 안에 남아 있는 소모성 물체들의 개수에 대한 값을 결정한다. 일 실시예에서, 용기에 아직 남아 있는 물체들의 개수에 대한 값은 소모품 카운터의 값, 및 센서 유닛에 의해 측정된 바와 같은 충전 높이 H1에 기초하여 결정될 수 있다. 그러나, 카운팅의 오류, 소모성 물체들의 불규칙한 기하학적 형태 및 용기 내 소모성 물체들의 다양한 패킹 밀도로 인해, 더 적은 물체들이 소모품 용기 안에 남아 있을수록 상기 값은 조정될 필요가 있을 수 있다.
단계(4712)에서, 이전에 논의된 바와 같이 식 (1)을 이용하여 가중 평균에 기초하여 상기 값을 조정한다. 예를 들어, 물체들이 용기에서 적게 꺼내진 처음에는(예를 들어, 용기가 거의 가득 참) 측정된 충전 높이 N측정에 가중치가 더 많이 주어질 수 있는 반면, 물체들이 용기에 적게 남아 있는 끝으로 갈수록(예를 들어, 용기가 거의 비어 있음) 카운터 N카운트에 가중치가 더 많이 주어질 수 있다. N카운트가 최대 카운터 값으로 초기화되고 물체가 꺼내질 때마다 감소되기 때문에, 식 1의 N카운트는 프로세서에 의해 카운트된 바와 같이 용기 안에 남아 있는 물체들의 개수를 나타낸다.
단계(4714)에서, 충전 높이 H1이 0 인지 여부를 결정한다. 용기 안에 남아 있는 소모성 물체들에 대한 교정된 값이 0인 경우, 용기는 비어 있는 것일 수 있고 다시 충전될 필요가 있을 수 있다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 높이(4806)는 0인 충전 높이 H1을 나타낸다.
단계(4716)에서, 충전 높이가 0인 경우, 용기를 다시 채우도록 알림 메시지가 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1108)는 센서 유닛으로부터의 출력에 기초하여 충전 높이 H1을 0 인 것에 비교하고 알림 메시지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 알림 메시지는 작업자(1102)에게 제공되어 용기가 다시 채워지거나 다른 가득 찬 용기로 교체될 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 알림은 용기의 미리 결정된 충전 높이에 대하여 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 부분적 충전 높이에 대하여 알림으로써 얼마나 더 많은 소모성 물체들이 용기 안에 아직 남아 있는지 인식하여 업스트림 및 다운스트림 모듈이 그것들의 프로세스를 조정하도록 하는 것이 이득일 수 있다. 따라서, 작업자 또는 사용자는 용기에 남은 물체들의 실제의 값에 기초하여 상이한 소모품들의 재충전 교환을 배정할 수 있다. 예를 들어, 알림 메시지는 용기가 완전히 비었을 때가 아니라 거의 비었을 때(예를 들어, 95 퍼센트) 생성될 수 있다. 따라서, 제1 소모품 용기가 곧 비게 될 수 있다는 알림 메시지를 수신함으로써, 제2 소모품 용기가 서브시스템의 정상적인 동작 동안 어떠한 작업 중단 시간도 없이 준비될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 용기가 사용될 수 있고, 이는 도 13을 참조하여 논의된 바와 같다.
도 13은 예시적인 검체 아웃풋 시스템(4900)을 도시한다.
이 도면에서 도시된 바와 같이, 데크(4010)는 복수의 용기(4904)가 데크(4010) 아래에 위치하는 출력 프레임(4906)에 연결될 수 있다. 복수의 용기(4904)는 도 2에 도시된 바와 같이 용기 유닛(1128)의 일부일 수 있다. 일 실시예에서, 버려지는 물체들은 용기(4904)들 중 하나 안으로 릴리스될 수 있다. 예를 들어, 아웃풋 로봇(4002)이 그리퍼 유닛(3002)을 이용하여 물체를 잡아 물체들을 복수의 용기(4904) 중 하나 안으로 떨어뜨릴 수 있다. 다른 실시예에서, 용기(4904)는 아웃풋 로봇(4002)에 의해 그리퍼 유닛(3002)을 이용하여 꺼내지고 추가 프로세싱을 위하여 다른 유닛으로 운반될 수 있는 소모성 물체들로 채워질 수 있다. 시스템(4902)은 아웃풋 로봇(4002)을 제어하여 물체들을 잡아서 처리하거나 용기(4904)에서 소모성 물체들을 픽업하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 유닛(1120)과 같은 센서 유닛은 시스템(4902)의 일부일 수 있는 프로세싱 유닛(1106)과 협력하여 용기(4904)의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 용기(4904)는 전체 장치에 영향을 주지 않고 쉽게 꺼내지거나 교체될 수 있다.
도 14는 문(5004)이 달린 빈 프레임(5006)에 대한 장치(5000)를 도시한다.
용기(5002)를 위치시켜 슈트 장치(3012)를 통해 떨어지는 물체를 수집할 수 있다. 슈트 장치(3012)의 하부 부분이 데크베이스(4008) 상에 장착될 수 있다. 초음파 센서(3018)는 슈트 장치(3012)를 통해 폐기물 용기(5002) 안으로 들어가는 물체를 검출하도록 구성될 수 있다. 초음파 센서(3018)는 또한 용기(5002)의 충전 높이를 검출하도록 구성될 수 있다. 아웃풋 로봇(예를 들어, 아웃풋 로봇(4002))은 로봇 그리퍼(즉, 그리퍼 유닛(3002))를 제어하여 물체 취급 유닛에서 물체(즉, 일회용 검체 용기)를 잡아서 슈트 장치(3012)를 통해 그것을 떨어뜨리도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 소모성 물체들로 채워진 용기(5002)에서 물체를 꺼낼 수 있다. 일부 실시예에서, 폐기물 용기를 비우거나 소모품 용기를 다시 채운 이후에, 충전 높이는 리셋될 필요가 있을 수 있고, 이는 도 15 내지 도 16을 참조하여 논의된 바와 같다.
일 실시예에서, 폐기물 용기에서 일회용 물체들을 비운 이후에 충전 높이를 리셋하기 위하여 다음 단계들이 수행될 수 있고, 이는 도 15를 참조하여 논의된 바와 같다.
단계(5102)에서, 작업자는 일회용 또는 폐기 물체들을 비우기 위하여 폐기물 용기를 꺼낸다. 도 14를 다시 참조하여, 작업자는 용기를 비우도록 용기(5002)에 접근하기 위하여 문(5004)의 열림을 요구할 수 있다. 일 실시예에서, 장치(5000)는 제어기로서 작동하는 시스템(4902)에 연결될 수 있다. 시스템은 용기(5002)의 꺼냄 또는 문(5004)의 열림을 인지할 수 있다. 예를 들어, 문(5004)의 열림은 광 배리어 및/또는 문 상태 스위치를 이용하여 검출될 수 있다. 서브시스템, 예를 들어, 아웃풋 로봇(4002)이 일시적으로 보류되어 문(5004)이 개방되고 용기(5002)가 꺼내지는 동안 용기(5002)에 접근하지 않도록 할 수 있다.
단계(5104)에서, 작업자는 폐기물 용기를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 작업자는 용기(5002)를 비운 이후에 그것을 다시 삽입하거나 (예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이 복수의 용기(4904)에) 다른 빈 용기를 삽입할 수 있다. 일부 실시예에서, 작업자는 문(5004)을 닫을 수 있다. 예를 들어, 시스템에 의해 광 배리어를 이용하여 문의 닫힘이 검출될 수 있다.
단계(5106)에서, 센서 유닛(4202)과 같은 센서 유닛은 충전 높이 H1을 검출하고, 이는 도 9, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 이전에 논의된 바와 같다.
단계(5108)에서, 용기(5002)가 비어 있는지 여부를 결정하기 위하여 충전 높이 H1을 최대 충전 높이 H와 비교한다.
단계(5110)에서, 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H와 같은 경우, 용기(5002)가 비어 있기 때문에 폐기물 카운터를 0으로 설정한다.
단계(5112)에서, 충전 높이 H1이 최대 충전 높이 H보다 작은 경우, 폐기물 카운터는 폐기 물체 한 조각의 최근 평균 충전 높이, 최근 폐기물 카운터, 최근 충전 높이 H1, 및 H와 H1의 차이를 이용하여 계산된 값으로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 최근 폐기물 카운터 및 최근 충전 높이 H1은 폐기물 카운터의 마지막 값 및 용기(5002)가 꺼내지기 전 메모리(1110)에 저장된 H1과 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 최근 평균 충전 높이는 시스템의 사용 동안 시스템에 의해 기억된 폐기 물체의 다양한 충전 높이들의 평균을 나타낼 수 있다.
단계(5114)에서, 용기(5002)가 폐기 물체들로 더 채워질 수 있도록 서브시스템의 상태를 "기능"으로 다시 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 단일 폐기물 용기 대신에 두 폐기물 용기가 사용되면, 두 폐기물 용기 중 하나는 시스템의 작업 순환을 방해하지 않고 비워질 수 있다.
일 실시예에서, 용기(5002)와 같은 용기 안으로 소모성 물체들을 다시 채운 이후에 충전 높이를 리셋하기 위하여, 다음의 단계들이 수행되고, 이는 도 16을 참조하여 논의된 바와 같다.
재충전하기 위하여 문을 개방하고 소모품 용기를 꺼내기 위하여, 단계(5102, 5104)를 따라 하고, 이는 도 15를 참조하여 논의된 바와 같다.
단계(5202)에서, 작업자는 표준 벌크 화물, 예를 들어, 푸쉬 캡, 2차 시험관, 모세관 등으로 소모품 용기를 채운다. 작업자는 추가로 용기(5002)를 삽입하고 문(5004)을 닫을 수 있다. 시스템은, 예를 들어, 광 배리어를 이용하여 문(5004)의 열림을 검출함으로써 소모품 용기의 존재를 인지한다. 일 실시예에서, 시스템은 문이 이전에 열렸다는 것을 기억할 수 있어, 문이 닫히는 것은 용기(5002)의 존재를 나타낼 수 있다.
단계(5204)에서, 시스템은 높이 검출 센서를 이용하여 소모품들이 용기(5002)를 채우고 있었는지 여부를 결정한다. 일 실시예에서, 초음파 센서를 이용하여 충전 높이 H1을 검출할 수 있고, 이는 도 9를 참조하여 논의된 바와 같다. 다른 실시예에서, 단순한 광 배리어를 이용하여 높이를 검출할 수 있다.
단계(5206)에서, 소모품들이 정의된 최대 높이까지 채워져 있는지 여부를 결정한다.
단계(5208)에서, 소모품들이 바람직한 최대 높이까지 채워져 있지 않은 경우, 작업자에게 경고 메시지를 송신할 수 있다.
단계(5210)에서, 소모품 카운터를 정의된 최대 값으로 설정할 수 있다.
단계(5212)에서, 물체들이 소모품 용기에서 꺼내질 수 있도록 서브시스템의 상태를 다시 "기능"으로 설정하고, 이는 도 11, 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 논의된 바와 같다.
일 실시예에서, 단일 소모품 용기 대신에 2 개의 소모품 용기가 사용되면, 두 소모품 용기 중 하나는 시스템의 작업 순환을 방해하지 않고 다시 채워질 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 용기 안 물체들의 상이한 충전 높이들을 제공한다. 다양한 충전 높이에 대한 알림 메시지가 작업자에게 송신되어 적절한 행동이 취해질 수 있도록 할 수 있다. 게다가, 2 개 이상의 용기를 사용함으로써, 용기들이 시스템의 작업 순환을 방해하지 않고 교체될 수 있다.
컴퓨터 아키텍처
도면들을 참조하여 본 명세서에서 설명하는 다양한 구성원 및 요소들은 하나 이상의 컴퓨터 장치를 동작시켜 본 명세서에서 설명하는 기능들을 가능하게 할 수 있다. 임의의 서버, 프로세서, 또는 데이터베이스를 포함하는, 위의 설명에서의 임의의 요소는, 본 명세서에서 설명한 기능들, 예를 들어, 검사실 자동화 시스템의 기능 유닛 및 모듈, 운반 시스템, 스케줄러, 중앙 제어기, 로컬 제어기 등을 동작 및/또는 제어하는 기능들을 가능하게 하도록 임의의 적절한 수의 서브시스템을 사용할 수 있다.
그러한 서브시스템 또는 컴포넌트의 예들이 도 17에 도시된다. 도 17에 도시된 서브시스템들은 시스템 버스(10)를 통하여 상호 접속된다. 프린터(18), 키보드(26), 고정 디스크(28) (또는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 다른 메모리), 디스플레이 어댑터(20)에 연결된 모니터(22)와 같은 추가적인 서브시스템들 및 다른 것들이 도시된다. 주변 장치 및 (프로세서 또는 기타 적절한 제어기일 수 있는) I/O 제어기(12)에 연결된 입출력(I/O) 디바이스는 시리얼 포트(24)와 같은 해당 기술 분야에서 잘 알려진 수많은 방법에 의해 컴퓨터 시스템에 연결될 수 있다. 예를 들어, 시리얼 포트(24) 또는 외부 인터페이스(30)를 이용하여 인터넷과 같은 광역 네트워크, 마우스 입력 디바이스, 또는 스캐너에 컴퓨터 장치를 연결할 수 있다. 시스템 버스를 통한 상호 접속은 중앙 프로세서(16)로 하여금 각각의 서브시스템과 통신하고 시스템 메모리(14) 또는 고정 디스크(28)로부터의 명령어들의 실행을 제어하는 것뿐만 아니라, 서브시스템들 간의 정보의 교환을 가능하게 한다. 시스템 메모리(14) 및/또는 고정 디스크(28)는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 본 기술은 (유형의 물리적 매체에 저장된) 컴퓨터 소프트웨어를 모듈 방식 또는 통합 방식으로 이용하여 제어 로직의 형태로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 본 기술은 임의의 이미지 프로세싱의 형태 및/또는 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 제공된 개시 내용 및 지도에 기초하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하드웨어 및 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 본 기술을 구현하는 다른 방식 및/또는 방법들을 인식하고 이해할 것이다.
본 출원에 기술된 소프트웨어 컴포넌트들 또는 기능들의 어떤 것도 예컨대, 종래의 또는 객체-지향 기술들을 사용하는 예를 들어, 자바, C++ 또는 펄(Perl)과 같은 임의의 적합한 컴퓨터 언어를 사용하는 프로세서에 의해 실행될 소프트웨어 코드로서 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 하드 드라이브 또는 플로피 디스크와 같은 자기 매체, 또는 CD-ROM과 같은 광학 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체상에 일련의 명령어들, 또는 커맨드들로서 저장될 수 있다. 임의의 그러한 컴퓨터 판독가능 매체는 단일의 컴퓨터형 장치 상에 또는 그 내에 있을 수 있고, 시스템 또는 네트워크 내의 상이한 컴퓨터형 장치들 상에 또는 그 내에 존재될 수 있다.
상기의 설명은 예시적인 것이며, 제한적인 것이 아니다. 본 기술의 많은 변형이 본 개시 내용의 검토 시에 통상의 기술자에게는 명백해질 것이다. 그러므로, 본 기술의 범주는 상기의 설명을 참조하여 결정되어서는 아니 되며, 대신에, 그의 전체 범주 또는 등가물과 함께 계류중인 특허청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.
임의의 실시예로부터의 하나 이상의 특징부들이 본 기술의 범주에서 벗어남이 없이 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징부들과 조합될 수 있다.
단수형("a", "an" 또는 "the")의 열거는 특별히 반대로 지시되지 않으면 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다.
전술한 모든 특허들, 특허 출원들, 공보들, 및 설명들은 모든 목적들을 위해 전체로서 본 명세서에 참조로 포함된다. 어느 것도 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.

Claims (29)

  1. 물체들을 취급하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    상기 물체들을 담기 위한 용기;
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 통신적으로 연결되는 센서 유닛을 포함하고, 상기 센서 유닛은 상기 용기 안 물체들의 충전 높이를 검출함으로써 제1 출력을 생성하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 상기 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수 및 상기 제1 출력을 이용하여 상기 프로세서에 의해 추정된 물체들의 개수에 기초하여 상기 용기 안 물체들의 개수를 결정하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 유닛은 상기 용기 안으로 들어가는 물체들의 존재를 검출함으로써 제2 출력들을 생성하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수는 상기 센서 유닛으로부터의 상기 제2 출력들에 기초하여 결정되는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수는 물체들이 상기 용기에서 꺼내질 때 물체 취급 유닛에 의해 생성되는 출력들에 기초하여 결정되는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 안 물체들의 개수는 X:
    X = (N카운트 * W카운트) + (N측정 * W측정)이고, 여기서
    N카운트 = 상기 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수,
    W카운트 = 카운트된 물체들에 대한 제1 가중 계수(weight factor),
    N측정 = 상기 제1 출력에 기초한 측정치를 이용하여 추정된 물체들의 개수, 및
    W측정 = 측정치로부터의 추정치에 대한 제2 가중 계수인, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, N측정은 다음 식에 의해 결정되는, 시스템:
    N측정 = (H1 * 단면적 (용기))/물체의 부피 (여기서, H1은 충전 높이임).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 용기에 추가적으로 들어갈 수 있는 물체들의 개수를 결정하도록 추가로 구성되고, 상기 용기에 추가적으로 들어갈 수 있는 물체들의 수는 상기 용기 안에 들어갈 물체들의 최대 개수에서 상기 용기 안 물체들의 개수를 차감함으로써 결정되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서 상기 용기는 폐기물 용기인, 시스템.
  9. 제1항에 있어서 상기 용기는 소모품 용기인, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용기에 연결된 슈트(chute)를 추가로 포함하는, 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 용기 안 물체들의 개수가 상기 용기에 들어갈 물체들의 최대 개수와 동일하거나 이를 초과하면 경고를 생성하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체들은 튜브, 캡, 피펫 또는 모세관 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 유닛은 초음파 센서를 포함하는, 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 유닛은 장거리 센서 및 단거리 센서를 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 장거리 센서 및 상기 단거리 센서는 초음파 센서인, 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 장거리 센서는 초음파 센서이고 상기 단거리 센서는 광학 센서인, 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체들은 검체 용기들을 포함하는, 시스템.
  18. 방법으로서,
    프로세서에 의해, 상기 프로세서에 통신적으로 연결된 센서 유닛으로부터의 제1 출력에 기초하여 추정된 용기 안 물체들의 개수를 결정하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 물체들의 개수를 카운팅하는 단계; 및
    상기 프로세서에 의해, 상기 카운팅 및 상기 제1 출력에 기초하여 추정된 물체들의 개수에 기초하여 상기 용기 안 물체들의 개수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 용기 안 물체들의 개수는 X:
    X = (N카운트 * W카운트) + (N측정 * W측정)이고, 여기서
    N카운트 = 상기 프로세서에 의해 카운트된 물체들의 개수,
    W카운트 = 카운트된 물체들에 대한 제1 가중 계수,
    N측정 = 상기 제1 출력에 기초한 측정치를 이용하여 추정된 물체들의 개수, 및
    W측정 = 측정치로부터의 추정치에 대한 제2 가중 계수인, 방법.
  20. 제19항에 있어서, W카운트 및 W측정은 상기 용기 안 물체들의 개수에 기초하여 달라지는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 용기 안 물체들이 10 개 미만으로 있으면 W카운트는 1이고 W측정은 0인, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 용기 안 물체들이 50 개 초과이면 W카운트는 0이고 W측정은 1인, 방법.
  23. 제19항에 있어서, N측정은 다음 식에 의해 결정되는, 방법:
    N측정 = (H1 * 단면적 (용기))/물체의 부피 (여기서, H1은 충전 높이임).
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    물체를 상기 용기 안으로 넣는 단계; 및
    상기 프로세서에 의해, 상기 센서 유닛으로부터의 제2 출력에 기초하여 카운터 값을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기에 추가적으로 들어갈 수 있는 물체들의 개수는 상기 용기에 들어갈 물체들의 최대 개수에서 상기 용기 안 물체들의 개수를 차감함으로써 결정되는, 방법.
  26. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기에서 물체들을 꺼내는 단계; 및
    상기 프로세서에 의해, 물체 취급 유닛으로부터의 출력에 기초하여 카운터 값을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해, 상기 물체를 꺼내기 전에 상기 용기가 정의된 최대 높이까지 물체들로 채워져 있는지 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해, 상기 용기가 상기 정의된 최대 높이까지 물체들로 채워져 있지 않은 경우 경고 메시지를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  29. 제18항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해, 미리 정의된 상기 용기 안 물체들의 높이에 도달하면, 알림 메시지를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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