CN101971036B - 自动存放、保存及收回冷藏装置中生物材料样品的设备 - Google Patents

自动存放、保存及收回冷藏装置中生物材料样品的设备 Download PDF

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Abstract

描述了一种自动存放、保存及收回生物材料试管的设备，该设备包括：冷藏装置(1)，具有可动水平搁架(37)和输送机接口(4)，该输送机接口(4)适于自动地运输生物材料试管；装置(3)，适于在接口(4)与分类的多个试管的容器(5)之间搬运试管，所述容器(5)具有带齿导轨(20)，并且能够放置在台架(6)的巷道(11)上；容器(5)的搬运装置(7)，在台架(6)与冷藏装置(1)的进口区域(38)之间，滑动地安装在台架(6)上，并且包括机动带齿装置(18)，该机动带齿装置(18)适于与容器(5)的所述带齿导轨(20)相联接，用来在冷藏装置(1)的进口区域(38)与台架(6)之间水平地运动容器(5)；及控制单元(9)，适于在加载/卸载操作期间，借助于适于定位在冷藏装置(1)中的每个试管的定位装置(43，31，32，56，57，58，113，114)，通过识别包含试管的容器(5)、试管在容器(5)中的位置、搁架(37)、及包含容器(5)的所述搁架(37)的巷道(11)，协调所述装置(3，7)，因而允许所述试管从冷藏装置(1)中从其中的任何点和在任何时间的自动收回。

Description

自动存放、保存及收回冷藏装置中生物材料样品的设备
本发明涉及一种用来自动地存放、保存、及收回在冷藏装置中的生物材料样品的设备。 
术语“化验医学”是指依靠从病人收集的生物材料进行的诊断服务的集合。 
除对于生物材料进行的真实化验之外，这样的诊断服务也包括来自不同专业部门的分析数据的收集和解释，目的是能够清楚和准确地诊断病人。 
一般地，将从对于生物材料样品进行的化学化验得到的值与认为是生理学的值的范围相比较；遵循病史、物理检查及其它可能的专门检查，医生然后可能能够形成病理诊断。然而，遵循对于给定生物材料样品的化验结果，可能常常需要对同一样品进行第二系列的化验，以便检查、和可能生效得到的结果。这样一种需要只可能通过保证样品相对于时间的适当保存而满足，从而这样一种样品甚至可以在收集之后的几天经受其它化验，而没有使得不可能对其进行进一步化验的任何腐烂。 
为此，多个化验室现在设有冷藏装置，这些冷藏装置适于在受控温度下保存生物材料样品，保证其完整性、和在从收集时起几天后使用这样的样品的可能性。 
一旦相关容器已经适当地封闭在存储装置内，放置样品的步骤就是一种过程，该过程作为样品处理和化验的以前步骤要求化验室操作人员的很高人工技巧水平，这些操作人员负责管理生物材料样品。 
在处置样品时，这样一种人干预具有几个缺点，例如，在样品本身的准备、化验及保存过程中人为错误的引入、化验程序的减慢、及对于可能与潜在感染生物流体相接触的操作人员的危险。 
因为这些原因，当前可以观察到技术的引入-这些技术的目标在于得到对样品进行的工作循环的高自动化水平，尤其是在每天经历高工作负荷的那些大型化验室中。
这样一种自动化具有使对样品进行化验的结果更安全和更可靠的主要目的，因而除使所述样品的处理更快和对于化验室操作人员更安全之外，将人为错误的可能性消除到最大可能程度。当今通常希望的是，尽可能限制操作人员与生物材料的接触，以便保证对于在工作处的操作人员的安全性、和限制在生物材料样品的处理中的人为错误的存在。 
化验室自动化的引入，除涉及样品化验前(如，在血液的情况下，容器打开、离心、等分)和化验(借助于针在特定容器中包含的样品的收集和对其的化学化验)的步骤之外，也涉及化验后的以后步骤(例如，在化验结束处密封包含残余样品的容器、和将其放置在冷藏装置中)，这些以后步骤具有保证生物材料样品的适当保存的目的，因而允许化验的可能以后步骤。 
此外，为了使对于样品的整个过程均匀和可靠，目标是通过引入机械手和传送带，使这样一种工作循环作为整体自动化，这些机械手和传送带适于搬运和运输在皮带上的样品，这些皮带连接到装置上，这些装置适于进行为得到关于样品的结果要求的各种类型的处理(化验前、化验中、及化验后的步骤)。 
US2007/172396和US7214023公开了加载/卸载试管容器冷藏装置的设备。 
本发明的目的是形成一种设备，该设备适于使生物材料样品在集成冷藏装置中、可能在设备中的存放过程和可能收回自动化，后一设备适于运输生物材料样品，又连接到另外的准备和化验装置上。 
按照本发明，该目的由一种自动存放、保存及收回生物材料试管的设备实现，该设备包括冷藏装置，该冷藏装置具有可动水平搁架和输送机接口，该输送机接口适于自动地运输单个的生物材料试管，其特征在于，该设备包括：装置，适于在接口与多个试管的容器之间搬运单个的试管，每个容器能够放置在面对输送机接口的台架的多个巷道的其中之一上，所述冷藏装置的每个水平搁架具有数条容纳容器的线，容器的数 量对应于台架的线的数量，当搁架对准台架时，搁架的每条线面对台架的相应线，搬运装置，包括机动带齿平移轨道，该机动带齿平移轨道与容器的带齿导轨相啮合，以在台架的线和与台架对准的冷藏装置的搁架的相应线之间运动容器，所述搬运装置与台架平行地运动，以到达台架的每条线，以及控制单元，适于在加载/卸载操作期间，借助于适于定位在冷藏装置中的每个试管的定位装置，通过识别包含试管的容器、试管在容器中的位置、搁架、以及包含容器的所述搁架的巷道，协调所述装置，因而，允许所述试管从冷藏装置中从其中的任何点和在任何时间的自动收回。 
假定的是，在输送机上的加载/卸载点处呈现的试管被密封(或者用其原始帽盖或者用适当的、以前施加的密封材料)，并且通过阅读在所述试管上放置的条码，由条码阅读器或其它可能识别装置识别。 
一般地，两种主要操作可以在描述的设备上进行： 
Figure DEST_PATH_GPA00001160083400021
从在冷藏装置内的传送带上的加载/卸载点加载试管； 
在传送带上的加载/卸载点处从冷藏装置卸载试管，或者变成卸载试管。 
在加载步骤期间，空试管容器从冷藏装置退出到台架。试管-它呈现在传送带上的加载/卸载点处，由试管搬运装置放置在台架上的试管容器的可得到位置中。当试管容器的全部位置都加载有试管时，容器搬运装置将试管容器***到冷藏装置中，因而将它放置在它以前占据的同一搁架的同一巷道中。控制单元将试管的识别代码与试管容器的识别代码相联系，与其在冷藏装置中的位置相联系，及与将试管放置在容器中的位置相联系。以这样一种方式，单义地知道试管在冷藏装置内的位置。 
在试管的返回步骤期间，包含希望试管的试管容器(它在冷藏装置内的位置是已知的，因为它在加载步骤期间已经存储)从冷藏装置内部运动到台架上，并且试管搬运装置通过将需要试管放置在传送带上的加载/卸载点处，从在试管容器中的位置(在加载步骤期间存储)运动，或者如果在试管中包含的生物材料不再是未触动的，则变成卸载试管。当试管从冷藏装置卸载到传送带上的加载/卸载点处时，它然后可以根据对所述试管必须进行的操作，被运送到处理和化验模块。 
由在附图中作为非限制性例子表示的本发明的实际实施例的如下详细描述，本发明的这些和其它特征将更显然，在附图中： 
图1表示根据本发明的设备的立体图； 
图2表示在图1中的构造的前视图； 
图3表示在冷藏装置侧上的加载/卸载台架的立体图，冷藏装置被除去； 
图4表示根据在图2中的线IV-IV的侧截面，其中，容器搬运装置在原始位置中，并且滑动门被关闭； 
图5表示在图4中的构造，使容器搬运装置在加载位置中，并且使滑动门打开； 
图6表示容器搬运装置的立体图； 
图7表示容器搬运装置的右侧视图； 
图8表示容器搬运装置的左侧视图； 
图9表示没有外部防护罩的冷藏装置的立体图； 
图10表示没有外部防护罩和没有搁架的冷藏装置的立体图，其中，搁架转动装置被高亮； 
图11表示冷藏装置的壁的侧视图，搁架搬运装置的电机驱动装置放置在该冷藏装置中； 
图12表示存放面板的截面，滑动门安装在该存放面板上； 
图13表示试管容器的立体图； 
图14表示试管容器的下表面的立体图； 
图15表示适于搬运试管的搬运装置的立体图。 
图1表示一种用来自动地存放、保存及收回在冷藏装置1中的生物材料样品的设备，该冷藏装置1适于容纳和保存生物材料容器，例如试管2，这些试管2借助于试管搬运装置3(图15)在试管输送机的接口4与分类的多个试管的适当容器5(多试管容器或支架5)之间一个接一个地搬运。 
所述试管容器5在加载/卸载步骤期间放置在冷藏装置1外面的台架6上，并且在所述加载/卸载操作的结束处借助于适当容器搬运 装置7***到冷藏装置1中。 
在描述的实施例中，接口4包括在用来自动地搬运试管的外部设备中(图1)，例如包括在输送带中，该输送带适于将生物材料试管运输到与所述输送带接口的准备和化验模块。 
试管搬运装置3包括机械手71，该机械手71包括抓手72(图15)，该抓手72适于在搬运试管2的步骤期间抓取试管2。所述机械手71能够在三维中进行平移运动，根据由控制单元9发送的命令，到达用来执行正确的试管搬运过程要求的全部点。 
控制单元9(图1)是安装在个人计算机上的应用程序软件，该个人计算机设有存储器，该存储器包含对试管进行正确活动需要的全部信息，并且适于在过程期间存储寿命循环；此外，控制单元9起协调在试管加载/卸载操作期间涉及的装置的作用。 
在图3中表示的台架6包括导轨10，该导轨10两两形成巷道11，该巷道11适于容纳试管容器5。当试管容器5被***在巷道11中时，在所述巷道的端部处的联接器111(图3)，通过***到试管容器5的壳体112(图14)中，保证其在通过试管搬运装置3的试管加载/卸载操作期间的稳定性。在描述的实施例中，有十六条巷道，但这样一个数量可以根据描述设备的希望尺寸而变化。 
在冷藏装置1内的试管容器5中保存的试管2具有最大停留时间，在该最大停留时间之后，它们被消除，因为在其中包含的生物材料不再认为是未触动的，并因而对于诊断目的是无用的。这样一种时间是在控制单元9中可以配置的参数。 
在冷藏装置1内包含已经超过最大停留时间的试管2的试管容器5，从冷藏装置运动到台架6，在该处，试管搬运装置3具有如下任务：一个接一个地取出在所述试管容器5中包含的试管，借助于管子13将试管排出到特定试管卸载收集器12(图13)中。在所述卸载操作的结束处，空试管容器5被引回到冷藏装置1中。 
试管容器5从冷藏装置1的内部到其外部和反之亦然的搬运活动通过容器搬运装置7(图1和6)的存在而允许，该容器搬运装置7借 助于搬运器15沿安装到所述台架下部部分上的滑动导轨16(图3)能够与台架6相平行地运行。由电动机致动的皮带在所述滑动导轨16上滑动；这样一种滑动允许容器搬运装置7到达在台架6上的全部巷道11。 
对于所述装置7的支撑件17(图6)，安装带齿平移轨道18，该带齿平移轨道18允许试管容器5滑动，因而从台架6平移到冷藏装置1并且反之亦然，如图5所示。 
试管容器5的下表面19(图13和14)设有带齿导轨20，这样允许所述试管容器5在带齿平移轨道18上的平移。 
滑动轴承21(图6)保证在平移期间试管容器5沿容器5的导轨22(图14)的平衡。 
带齿平移轨道18的运动由电动机23产生，该电动机23的运动借助于皮带25从轴24传递到皮带轮26(图6)。 
在原始位置中，容器搬运装置7在“低”位置中，如图4所示，而当将试管容器5从冷藏装置1搬运到台架6、或反之亦然时，所述容器搬运装置7布置在“高”位置中，如图5所示。这样一种竖直平移由气缸27保证，该气缸27借助于两个流量调节器28由电磁阀供气(图6-8)。 
在垂直方向上到台架6的运动-在冷藏装置1的方向上允许从靠近台架6的原始位置的运动和反之亦然，由气缸29保证，该气缸29借助于两个流量调节器30由电磁阀供气(图6和8)。 
冷藏装置1是由适于保证其与外面隔热的外部面板33封闭的冷库(图1)。所述冷库设有温度传感器，该温度传感器通过监视单元内的温度，管理致冷机34的操作-该致冷机34放置在冷藏装置1的侧壁上，从而保持要求的温度恒定。除致冷机34之外，电气面板35和电机36-该电机36适于机械地搬运搁架37并且由面板保护，存在于冷藏装置的侧壁上(图1和9)。 
进口区域38的存在(图1和2)允许冷藏装置1与台架6连通。在描述的实施例中，所述进口区域38由滑动门39保护(图4和5)，该 滑动门39适于保证冷藏装置1的隔热。每当试管容器5需要从冷藏装置1搬运到台架6、或反之亦然时，这样一个滑动门39借助于由控制单元9发送的命令而打开。 
可选择地，与滑动门39功能等效的门，可以存在于每条巷道附近，以便只保证与在试管容器搬运操作中涉及的巷道相对应的区域的打开。 
图12表示在滑动门39处的冷藏装置1的截面的第一搁架。气缸40保证滑动门39在导轨42中的滑动，该气缸40借助于流量调节器41由电磁阀供气。滑动门39具有两种配置：关闭配置(图4和12)和敞开配置(图5)。电磁传感器43(图12)-当门在敞开配置中时被致动，监视其实际“敞开”状态。这样一个电磁传感器43允许控制单元9监视在滑动门39的关闭/打开操作中的可能故障。 
图9表示冷藏装置1，使外部面板33被除去。搁架37存在，以便在冷藏装置1中容纳试管容器5。所述搁架37容纳导轨10，这些导轨10适于形成与在台架6上的巷道11相等效的巷道11，并且在搁架37上存在的巷道的数量与在台架上存在的巷道的数量相等(在这个实施例中，十六个)。 
冷藏装置1包括搁架搬运机构44，该搁架搬运机构44包括放置在冷藏装置1的侧壁上的两个构件45(图10和11)。这样的构件45包括导轨46，在该导轨46中，铰接到杠杆机构48上的滚轮47滑动(图11)。所述杠杆机构48又铰接到链条49上，该链条49在导轨50中滑动，该导轨50放置在导轨46内。链条49由齿轮51转动，该齿轮51又由链条52转动，该链条52由电机减速器53运动，该电机减速器53由电机54致动(图9和11)。 
遵循试管容器5从冷藏装置1到台架6、或反之亦然的搬运命令-该搬运命令由控制单元9发送，容器搬运装置7通过在滑动导轨16上滑动，被放置到在操作中涉及的巷道11的附近。已经到达正确巷道的确认通过光电基准传感器31的存在给出(图7)，当容器搬运装置7沿滑动导轨16滑动时，该光电基准传感器31啮合在每条巷道11 处存在的基准凹口32(图3、4及5)。 
计数器允许存储相对于基准点(例如，与台架6的第一巷道11相对应的原始位置，如图1所示)的“到达”凹口的数量，并且允许容器搬运装置7停止在要求巷道11的附近。 
一旦到达正确的巷道11，容器搬运装置7就被从“低”位置带到“高”位置(分别如图4和5所示)。在容器搬运装置7的向上放置之后，接近开关113(图6)-它包括磁体，与在每条巷道处放置在台架6的下部部分中的磁体114相接触(图3)，引起电路的致动，该电路确定联接器111的上升。 
这样一种上升允许搬运试管容器，特别是允许它们从台架6运动到冷藏装置1，或者在相反操作的情况下，被***到在台架上的巷道11中。 
当在操作的结束处，容器搬运装置7返回到“低”位置时，电路的停止确定联接器111的降低，并且如果试管容器5被***到在台架6上的巷道11中，则结果是所述容器5的阻塞。 
根据要进行的操作，发生由气缸29进行的在与台架6相垂直的方向上的运动：如果试管容器5必须从冷藏装置1运动到台架6，则容器搬运装置7布置在图5中的配置中，并且在试管容器5在带齿平移轨道18上的平移期间，它向上运动；并且如果试管容器5必须从台架6运动到冷藏装置1，则反之亦然。 
只有一个试管容器5与由控制单元9借助于在冷藏装置1内的对应位置识别的每个搁架的每条巷道11相对应。所述位置与搁架号和对应巷道相对应，试管容器被放置在该对应巷道中。当试管容器5为了试管2的加载或卸载操作在台架6上被运动时，在操作的结束处，这样一个试管容器5被再次放置在冷藏装置1内在它被发现的同一位置(搁架和对应巷道)中。 
在试管容器5的搬运操作期间，搁架搬运机构44(图10)允许包含要求试管容器5的搁架本身放置在进口区域38附近、在一定高度处(如图5所示)，从而试管容器5从台架6到冷藏装置1、或反之亦 然的平移，是完全水平的。链条49沿导轨50的运动使杠杆机构48运动，搁架37借助于支撑件55联接到该杠杆机构48上(图10和11)。 
电机54的运动借助于轴100传递到在相对侧壁上放置的构件45(图10)。 
这样一种搁架搬运机构44保证搁架37在它们的旋转运动期间的水平状态。运动搁架37的水平位置是必要的要求，以便保证在搁架搬运操作期间在试管容器5中的试管2不经受倾覆或倾斜。 
位置传感器56-它放置在冷藏装置内的左侧壁上(图10)，起搁架计数器的作用。所述位置传感器56包括两根光学纤维，这两根光学纤维探测在搁架的运动期间在搁架的外部侧壁上放置的接片57(图9)的通过。位置传感器56允许控制单元9知道搁架在冷藏装置1内的位置。 
进一步的检查借助于挡板58(图10)执行，当将试管容器5从冷藏装置1搬运到台架6、并且反之亦然时，该挡板58起探测试管容器5是否存在的作用。所述挡板58包括向着接收器60的激光束发射器59。在试管容器5的通过期间，激光束的中断由接收器60探测，因而允许控制单元监视试管容器5的搬运，也确定在搬运操作结束处滑动门39的关闭。 
台架6可以同时容纳几个容器5，这根据对其正在进行的动作具有其它目的，如下面将描述的那样。 
能够同时容纳几个试管容器的多-巷道台架的存在允许用来自动地存放和收回生物材料样品的设备，对于试管同时进行不同的操作。 
在这种情况下，在加载步骤期间的空试管容器、在卸载试管步骤期间的试管容器-对于这些试管最大完整性时间已经到期、及退出到台架上的试管容器-因为它包含在加载/卸载点处要被卸载以便进一步处理的试管，在台架上可以同时存在。控制单元能够协调在这样的操作中涉及的装置的动作。 
描述的设备同时执行不同操作的能力保证加速加载/卸载过程，允许这样一种设备也由经受主要工作流程的化验室使用。 

Claims (12)

1.一种自动存放、保存及收回生物材料试管的设备，包括冷藏装置(1)，该冷藏装置(1)具有可动水平搁架(37)和输送机接口(4)，该输送机接口(4)适于自动地运输单个的生物材料试管，
其特征在于，该设备包括：
试管搬运装置(3)，适于在输送机接口(4)与分类的多个试管的容器(5)之间搬运单个的试管，每个容器(5)能够放置在面对输送机接口(4)的台架(6)的多个巷道(11)的其中之一上，
所述冷藏装置(1)的每个水平搁架(37)具有数条容纳容器(5)的巷道(11)，当搁架(37)对准台架(6)时，搁架(37)的每条巷道(11)面对台架(6)的相应巷道(11)，
容器搬运装置(7)，包括机动带齿平移轨道(18)，该机动带齿平移轨道(18)与容器(5)的带齿导轨(20)相啮合，以在台架(6)的巷道(11)和与台架(6)对准的冷藏装置(1)的搁架(37)的相应巷道(11)之间运动容器(5)，
所述容器搬运装置(7)与台架(6)平行地运动，以到达台架(6)的每条巷道(11)，以及
控制单元(9)，适于在加载／卸载操作期间，借助于适于定位在冷藏装置(1)中的每个试管的定位装置(43，31，32，56，57，58，113，114)，通过识别包含试管的容器(5)、试管在容器(5)中的位置、搁架(37)、以及包含容器(5)的所述搁架(37)的巷道(11)，协调所述试管搬运装置(3)和所述容器搬运装置(7)，因而，允许所述试管从冷藏装置(1)中从其中的任何点和在任何时间的自动收回。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制单元(9)适于相对于基准时间段监视试管在冷藏装置(1)中的停留时间，借助于试管搬运装置(3)排出过期试管(2)，该试管搬运装置(3)适于在容器(5)与过期试管收集器(12)之间搬运试管。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述容器(5)的所述容器搬运装置(7)包括：接近开关(113)，适于与台架(6)的每条巷道(11)的磁体(114)相耦合，致动用来释放在台架(6)的巷道(11)中的对应容器(5)的电路；基准光电传感器(31)，适于啮合在台架(6)的每条巷道(11)处的基准凹口(32)；以及机动带齿平移轨道(18)的竖直和水平平移装置。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括两个携带构件(45)，这两个携带构件(45)具有导轨(46)，铰接到杠杆机构(48)上的滚轮(47)在该导轨(46)上滑动，这些构件支撑所述可动水平搁架(37)，并且又铰接到链条(49)上，该链条(49)由机动齿轮(51)致动。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括两个携带构件(45)，这两个携带构件(45)具有导轨(46)，铰接到杠杆机构(48)上的滚轮(47)在该导轨(46)上滑动，这些构件支撑所述可动水平搁架(37)，并且又铰接到链条(49)上，该链条(49)由机动齿轮(51)致动。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括：搁架计数器(56)，包括一对光学纤维，这对光学纤维探测在搁架(37)的外部壁上放置的接片(57)的通过；和发射器-接收器对(59，60)，适于在冷藏装置(1)与台架(6)之间的搬运期间探测容器(5)的存在。
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括：搁架计数器(56)，包括一对光学纤维，这对光学纤维探测在搁架(37)的外部壁上放置的接片(57)的通过；和发射器-接收器对(59，60)，适于在冷藏装置(1)与台架(6)之间的搬运期间探测容器(5)的存在。
8.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括：搁架计数器(56)，包括一对光学纤维，这对光学纤维探测在搁架(37)的外部壁上放置的接片(57)的通过；和发射器-接收器对(59，60)，适于在冷藏装置(1)与台架(6)之间的搬运期间探测容器(5)的存在。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括滑动门(39)，该滑动门(39)当控制单元(9)控制时打开以便进行加载／卸载操作，并且通常是关闭的，以便保证冷藏装置(1)的隔热，并因而保证试管的完整性。
10.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括滑动门(39)，该滑动门(39)当控制单元(9)控制时打开以便进行加载／卸载操作，并且通常是关闭的，以便保证冷藏装置(1)的隔热，并因而保证试管的完整性。
11.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括滑动门(39)，该滑动门(39)当控制单元(9)控制时打开以便进行加载／卸载操作，并且通常是关闭的，以便保证冷藏装置(1)的隔热，并因而保证试管的完整性。
12.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述冷藏装置(1)包括滑动门(39)，该滑动门(39)当控制单元(9)控制时打开以便进行加载／卸载操作，并且通常是关闭的，以便保证冷藏装置(1)的隔热，并因而保证试管的完整性。
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