CN105008933A - 使用两台不同的静止机器人将生物材料样品自动地存放、保存在冷藏库中或将它们从冷藏库中收回的设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用来将生物材料样品自动地存放、保存在冷藏库(1)中/将它们从冷藏库(1)中收回的设备，这些生物材料样品包含在试管(2)中。所述设备包括两个试管搬运装置(3)，这两个试管搬运装置(3)在试管容器(5)与运载器(200)之间，这些运载器(200)定位在输送机(4)上，适于自动地搬运所述试管(2)；所述两个试管搬运装置(3)的一个用来将所述试管(2)从冷藏库(1)加载到输送机(4)，并且另一个用来将试管(2)从输送机(4)卸载到冷藏库(1)。所述试管容器(5)由容器搬运装置(8)在所述冷藏库(1)与所述试管搬运装置(3)之间搬运。

Description

使用两台不同的静止机器人将生物材料样品自动地存放、保存在冷藏库中或将它们从冷藏库中收回的设备
本发明涉及一种设备，这种设备用来使用两台不同的静止机器人，将生物材料样品自动地存放、保存在冷藏库中，和/或将它们从冷藏库中收回。
如今，在对病人的生物材料样品进行化验的专门化验室中，日益感觉到准备冷藏库的需要，在这些冷藏库中，上述样品可呈圆形沿自动化验室***临时存储。
预想到生物样品对于以后各系列化验的将来再用-这些化验甚至可能在生物样品采集的几天之后，对象库必须适于保证生物样品的适当保存，这些生物样品包含在试管中。
本申请人已经提交了较早专利EP-2240787，该专利涉及一种存储库，这种存储库满足以上要求。为了其中描述的设备的特征的综合概述，因此将提到这样一个专利。
这样一个专利特别是表示以上存储库与输送机的一部分的对接，该输送机适于生物材料试管沿整个***的自动搬运，这种对接提高二中择一地执行以下双重任务的可能性：将试管从输送机卸载到存储库(为了以后存储它们)；和将试管从存储库加载到输送机(为了将样本沿输送机重新导向到适当化验模块)。
尽管以上设备如提到的那样，能够既执行加载操作又执行卸载操作，但其中包括的、并适于搬运试管的装置，既在一方向上又在另一个方向上，是单一机器人，该单一机器人适于在三个方向上执行平移运动，因而到达全部点，这些点为了适当试管搬运过程的执行是必要的。
要理解，以上机器人可二中择一地应付加载操作或卸载操作。
US-2005/013734、EP-1477813及EP-1248170表示用来向/从冷藏库搬运试管的设备。
因此，本发明的目的是提供一种设备，这种设备允许试管从输送机到存储库的卸载和试管从存储库到输送机的加载的同时执行。
这是对日益大量生物样品的、和因此对以增大频率存储试管或从存储库收回试管的响应，这些生物样品可能需要由自动***作为整体地搬运，这些试管包含样品本身。
这个和其它目的由在权利要求1中描述的设备实现。
本发明的这些和其它特征由其实施例的如下详细描述，将变得更明白，这种描述作为在附图中的非限制性例子进行，在这些附图中：
图1表示根据本发明的设备的立体图；
图2表示试管搬运设备的立体图；
图3表示试管容器的立体图；
图4表示试管容器的底部表面的立体图；
图5表示容器搬运装置的立体图；
图6同样表示容器搬运装置，来自相对于以前立体图转动90°的立体图；
图7表示回转板的立体图；
图8表示回转板的右视图；
图9表示回转板的前视图；
图10表示沿冷藏库的前壁的滑动门的前视图；
图11表示沿设备的容器搬运装置的滑动装置的立体图，已经除去容器搬运装置本身；
图12表示试管容器的搬运步骤的立体图细节，该试管容器在冷藏库与容器搬运装置之间；
图13、14、15及16表示容器搬运装置的四种不同可能构造的侧视图；
图17、18及19表示在容器搬运装置与回转板之一之间的相互作用的三个不同步骤的立体图。
图1表示一种设备，这种设备用来将生物材料样品自动地存放、保存及收回在冷藏库1中，该冷藏库1适于容纳和存储生物材料容器，如试管2，这些试管2由两台静止机器人，即两个试管搬运装置3，在试管输送机4的一部分与分类多个试管的专用容器5(多试管容器或“试管架”)之间一个接一个地搬运。
两个试管搬运装置3每个在冷藏库1与输送机部分4之间的接口区域的相对端部处，连结到相应支撑支架6(图2)上，如图1所示。每个包括机械臂71，夹具72连接到该机械臂71上，适于在搬运试管2的步骤期间夹持试管2。机械臂71能够在由中央控制单元7发送的命令的基础上，三维地执行平移运动，到达为了适当试管搬运过程的执行必要的全部点。
中央控制单元7(图1)是软件应用程序，该软件应用程序设有存储器，该存储器包含为进行关于试管2的适当活动而需要的全部信息，并且适于存储在过程期间的寿命循环；中央控制单元7还协调全部装置，在试管2的装载/卸载操作中涉及这些装置。
两个试管搬运装置3借助于执行试管2的加载操作处理一个试管(在图1中的最右一个)-该试管从冷藏库1收回在输送机4上，并且借助于执行相反操作，即为了试管的以后存储将试管2从输送机4向冷藏库1的卸载，处理另一个(在图1中的左边)。试管2如提到的那样，从试管容器5(图3、4)拾取，或者引入到试管容器5中，这些试管容器5在一些步骤期间，由用于整个设备的单一容器搬运装置8(图5、6)一次一个地携带，而在其它步骤期间，它们容纳在回转板9(图7、8、9)上，这些回转板9具有两个位置，所述板9提供在两个单元中，即一个与每个试管搬运装置3相对应。由于每块回转板9具有两个位置，所以它可同时容纳高达两个试管容器5。
冷藏库1关于其内部结构，与在以前专利EP-2240787中描述的内部结构相似，特别是关于各种搁板的搬运机构，在这些搁板中定位存储试管容器5，这些搁板由各巷道分离。
在前侧上，冷藏库1在每条巷道的附近具有滑动门10(图1)，这样为了只保证滑动门10与巷道相对应的打开，在单一试管容器5(图12)的搬运操作中涉及该巷道。
显然，只要当试管容器5需要从冷藏库1运动到容器搬运装置8或反之亦然时，滑动门10因而才通过由控制单元7发送的命令而打开；否则，全部滑动门10保持关闭，从而保证冷藏库1的热隔离。
与冷藏库1的前壁相对应，该冷藏库1包括滑动门10，关闭门传感器14和升起门传感器15固定到框架上(图10)。这两者都包括激光束发射器140a、150a，该激光束发射器140a、150a朝向接收器140b、150b。由发射器140a向接收器140b发射的激光束的到达识别其中全部滑动门10都关闭的情形。同样，由发射器150a朝向接收器140b发射的激光束的中断识别其中滑动门10之一充分升起的情形。
容器搬运装置8用来将试管容器5从冷藏库1里面运动到外面且反之亦然，并且能够借助于滑架160与输送机4相平行地滑动，装置8钩到该滑架160上，该滑架160沿滑动导向件16(图11)滑动，该滑动导向件16安装成关于轮廓与输送机4相邻。皮带161在所述导向件16上滑动，该皮带161由电动机162驱动；这样一种滑动允许容器搬运装置8到达位置的每一个，这个位置与滑动门10之一相对应。
传感器38提供在滑动导向件16的附近(图11)，适于探测容器搬运装置8的位置，并且在特定情况下，探测同一容器搬运装置8在其与输送机4相平行的平移运动中的到达最大点，即其与在左边的回转板9，即卸载板，相对应的到达(根据在图1中的表示)。当容器搬运装置8到达卸载板9时，这样一种探测由于传感器38与舌状物39(图11)的接合是可能的，该舌状物39与滑架160并因此与容器搬运装置8成整体。
只要求一个传感器38，因为沿容器搬运装置8的水平轴线的搬运由电动机162的编码器管理，这种搬运允许容器搬运装置8定位成准确地与每条巷道或每个滑动门10相对应，该电动机162使容器搬运装置8沿滑动导向件16运动。
容器搬运装置8包括滑动门打开气缸，该滑动门打开气缸包括滑动器11(图5、6)，该滑动器11沿固定杆12滑动；滑动器11还钩到舌状物13上。在通过由电动机162的编码器管理的上述运动，装置8将其本身沿适当巷道定位的水平滑动步骤之后，一旦装置8已经到达与适当巷道相对应，就控制滑动器11的向上气动移动；这允许舌状物13钩住附件110，该舌状物13相对于滑动器11突出，该附件110定位成与滑动门10相对应，从而这样一个附件110也升高，并且滑动门10的闸门与其一起升高，该滑动门10相应地打开(图12)。
容器搬运装置8包括前部块81，该前部块81面对冷藏库1的滑动门10。这样一个前部块81包括托架17(图5、6)，带齿平移导轨18安装在该托架17上，这使试管容器5能够滑动，从冷藏库1平移到在装置8上的安置表面80，并且反之亦然(在图5和6中省去试管容器5，以促进装置8的全部元素的显示)。
试管容器5的底部表面19(图3、4)设有带齿导向件20，这样允许试管容器5在带齿平移导轨18上的平移。
滑动轴承21(图5、6)保证试管容器5在平移期间沿容器5的导向件22(图4)的平衡。
带齿平移导轨18的运动由电动机23产生，该电动机23的运动由轴24通过皮带25传递到皮带轮26(图5)。
依据容器搬运装置8的各个操作步骤，前部块81和其安置表面80都可执行竖直平移，因而呈现高或低位置，如以后更清楚阐明的那样。这样的竖直平移分别由关于前部块81的气压缸27(和对应活塞270)的作用和由关于安置表面80的气压缸31(和对应活塞310)而保证(图5、6、13-16)，该气压缸27由电磁阀通过两个流量调节器28供给动力，该气压缸31由电磁阀通过两个流量调节器32供给动力。况且，容器搬运装置8包括气压缸29，该气压缸29由电磁阀通过两个流量调节器30供给动力，这允许完成试管容器5从冷藏库1的巷道向安置表面80和反之亦然的滑动(图5、6、13-16)。
况且，提供试管容器锁定气缸33(图5)，该试管容器锁定气缸33由试管存在传感器34(图6)致动，该试管存在传感器34适于探测试管容器5在容器搬运装置8的安置表面80上的存在。当试管容器5平移，并且由安置表面80接收时，在这样一种平移的结束时，传感器34探测到它，因而致动气缸33的升高；由此，钩35(图6)降低，并且***到试管容器5的适当壳体37(图4)中，因而锁定它，该钩35对于枢轴36枢转。
作为试管容器5在安置表面80上存在的进一步确认，天线60提供在安置表面80内部(图5、6)，能够识别刚由安置表面80接收的试管容器5。事实上，每个试管容器5包含RFID(应答器)鉴别装置，该RFID鉴别装置将容器5的鉴别数据通信到天线60；这显然用来将哪个试管容器5在该瞬时布置在待搬运的安置表面80上，通信到中央控制单元7。
每块回转板9包括基座40和成形轮廓41(图7)，这样限定两个不同位置，这两个不同位置能够容纳试管容器5。它是：存放位置42，即对于两块板9的每一块的最内位置(参照图1)；和最外工作位置43，对于两个试管搬运装置3的每一个是可接近的。
每块板9可转动180°，从而两个位置的每一个可二中择一地是存放位置42和工作位置43。
板9的转动通过电机44的致动和通过经轴45(图8)的运动传递使得是可能的；板9在其转动运动中不锁定在中间位置中，因而只在极端位置，即0°和180°，之间交替。
回转板9在两个位置的每一个中的锁定通过板锁定气缸46的作用而保证，该板锁定气缸46由电磁阀通过两个流量调节器47(图7、8)供给动力。
具体地说，在板9的转动期间，致动用来探测板9的位置的装置，该装置包括两个凸轮48a和48b和三个传感器：原地传感器49a、0°传感器49b及180°传感器49c(图8)。在其中板9在0°处(图8)的情形下，凸轮48a接合原地传感器49a，而凸轮48b接合0°传感器49b；在板9的转动步骤中，当凸轮48b接合180°传感器49c时，识别到由板对180°位置的到达，并且然后致动板锁定气缸46。显然，气缸46在板9到0°位置的以后返回时也按相同方式作用。
况且，每块板9具有两个试管容器锁定气缸50(图9)，每个用于板9的两个位置的每一个，该板9能够容纳试管容器5。照例，气缸50由电磁阀通过两个流量调节器51供给动力，并且它们有助于块54的运动，该块54保持试管容器5，该试管容器5如果在回转板9上存在的话(如图9所示，在板的左边位置中)。
最后，还提供试管卸载管52(图1)，从该试管卸载管52它们在卸载设备53中结束，该卸载设备53具有多个试管架，该卸载设备53与在专利申请MI2012A001111中由本申请人描述的卸载设备相同。
操作如下：本发明的设备用来对接冷藏库1和输送机4，实现双重操作，即试管2从冷藏库1到输送机4的加载、和试管2从输送机4到冷藏库1的卸载。
假定试管2沿输送机4从右向左行进(如在图1中描绘的那样)，中央控制单元7提供成使运载器200沿输送机4的第一或第二副巷道适当地转向，从而它们依据试管2的临时加载或卸载要求，与两个试管搬运装置3的第一或第二个对接。
在图1中表示的实施例中，在右边的试管搬运装置3用来将试管2从冷藏库1加载到输送机4；相应地，只有准备容纳试管2的空运载器200在与其接口处转向，这些试管2从存储库1收回。相反，在左边的试管搬运装置3执行试管2从输送机4到冷藏库1的卸载，因此在对应副巷道中，容纳具有试管2的运载器200，这些试管2准备被拾取，并且然后存储在冷藏库1中。
在加载区域中和在卸载区域中，在由试管搬运装置3与每个搬运装置200的对接的结束处，搬运装置200都被释放(在加载区域中填充有试管2，在卸载区域中失去试管2)，并且沿输送机4的主巷道返回。
让我们现在集中于将试管2从存储库1加载到输送机4的操作上：如果试管2需要沿输送机4收回，以导向到特定化验模块，例如为了重复某些化验，或者简单地为了检查和生效以前结果的目的，则这种操作可能是必要的，该试管2以前存储在冷藏库1中，这些化验的结果认为异常或者不满意。
试管必须从试管容器5之一拾取，这些试管容器5存储在存储库1中。在存储库1本身内部的试管架搬运机构本身允许试管架将本身定位在这样一个高度处，从而试管容器5的平移是完全水平的，该试管架包含有关试管容器5。同时，容器搬运装置8纵向地运动，将本身定位在适当巷道的附近，准备容纳容器5，该容器5正要排出。搬运装置8的滑动由于电动机162(图11)而发生，该电动机162驱动皮带161，该皮带161连接到滑动导向件16上，滑架160沿该滑动导向件16滑动，该滑架160与容器搬运装置8成整体。
在这时，致动滑动门打开气缸，气缸包括滑动器11(图5、6)，该滑动器11的向上平移运动被控制：由此，舌状物13接合附件110，并因此升高滑动门10(图12，尽管它已经表示试管容器5，该试管容器5由装置8容纳，而现在正描述其中容器5仍然在冷藏库1内部的步骤)。
容器搬运装置8在容纳试管容器5之前，在如下构造中：前部块81和安置表面80都在原始位置中，即“低”(图13)。
气压缸29的致动(根据从专利EP-2240787已经知道的内容)允许前部块81的水平滑动，该前部块81透入升高的滑动门10内部。以后，将升高控制到前部块81和安置表面80两者的“高”位置，以保证试管容器5的以后平移是完全水平的。这样一种升高分别通过气压缸27(用于前部块81)和31(用于安置表面80)的作用而发生，并且可在图14中看到(通过与图13比较)，图14观察到两个气缸27和31的对应活塞270和310。
在这时，试管容器5从冷藏库1内，即从其试管架之一，向容器搬运装置8的实际移动可能发生；这种移动的第一步骤通过带齿平移导轨18的作用而促进，该带齿平移导轨18将试管容器5拉向右边(如图14所示)，这然后与前部块81对于安置表面80的接近相结合，同样由于气压缸29的作用。由此，完成试管容器5在容器搬运装置8的安置表面80上的转移(图15)，并且存储库1的滑动门10因此可关闭(通过降低滑动器11)，该滑动门10以前已经升高。以后，气压缸27、和因而整个前部块81降低，从而使搬运装置8呈现“低-高”配置(图16)。
在这样一种配置中，容器搬运装置8然后与输送机4相平行地向加载回转板9行进，该容器搬运装置8在这时包括容器5，该容器5由天线60适当地探测，以及由钩35锁定。
当它到达板本身的附近时，容器搬运装置8的前部块81，就是因为它以前已经降低，***在板9的基座40下面的位置中(图17)。
同时，板9的存放位置42的空心中心区域(图7)接收试管容器5，该试管容器5由搬运装置8搬运。以后，气压缸31的作用也促进容器搬运装置8的安置表面80的降低：这允许试管容器5放到板9的基座40上(图18)。
容器搬运装置8运动回便利地离两块板9都较远或较近的位置(图19)，该容器搬运装置8在这时是空的，并且使前部块81和安置表面80两者都在“低”位置中(因而返回到在图13中的安置配置)。
刚接收的试管容器5由于块54的退出被同时锁定在板9上(图9)，该块54由试管容器锁定气缸50控制；并且板9又由板锁定气缸46(图8、9)锁定在与0°相对应的位置中。
在少量片刻之后，由气缸46施加的锁定被释放，并因而板9转动180°：由此，试管容器5大体从存放位置42运动到最外工作位置43。在这时，在锁定气缸46的新致动以后和因而在板9的新锁定以后，试管搬运装置3可在任何位置中并且根据来自中央控制单元7的指令，开始拾取希望试管2，该希望试管2在试管容器5内。这是因为如所述的那样，试管搬运装置3(图2)包括机械臂71，该机械臂71能够沿三个轴线x、y、z运动，到达其中试管2可在试管容器5内部的全部位置，该试管容器5定位在板9的工作位置43中(图1)。
然后，试管2可加载到处于备用、空的、沿输送机4的副巷道的搬运装置200上，该试管2由试管搬运装置3的夹具72拾取。可选择地，如果试管2不必重新导向到化验模块，而是因为相关样品的寿命时间已经结束所以简单地丢弃，则它被导向到试管卸载管52，以在卸载设备53中结束，该卸载设备53具有多个试管架(图1)。
板9的以后转动使试管容器5返回到存放位置42，从该存放位置42，容器搬运装置8可将试管容器5再次拾取(在已经回到在图16中的配置之后，即在安置表面80从“低”到“高”位置的升高之后)，并且使它返回冷藏库1内部，在同一试管架上并且沿以前已经占据的同一巷道。对于试管容器在冷藏库1中的这个重新***步骤提到的机械元件的运动与以前相对于将试管容器5从存储库1中拾取的相反操作描述的相同，尽管现在它们显然以相反顺序出现。为此，例如，在图14中的箭头是双向的，这些箭头指示试管容器5的移动。
描述的情形已经表示单一试管容器5在板9上的路径。显然，一旦试管容器5已经放在板9上，并且跟随板9本身的转动，容器5就从存放位置42运动到工作位置43，板9可立即在现在空的存放位置42中接收第二试管容器5，该第二试管容器5同样由容器搬运装置8搬运，并且该第二试管容器5因此与以前一个一起占据板9。这种情形例如当必须在短时间内在输送机4上收回两个试管时发生，这两个试管存储在冷藏库1中在不同的试管容器5中，这些试管容器5布置在试管架和/或巷道上，这些试管架和/或巷道彼此离得非常远。
设备按在试管2从输送机4到存储库1的卸载操作的情况下完全相似的方式表现。讨论因此是相同的，显然考虑到卸载板9的和对应试管搬运装置3的镜像布置、以及如下事实：试管2在这种情况下跟随相反路径，即它们从在输送机4上的搬运装置200拾取，并且定位在试管容器5中，该试管容器5在回转板9的工作位置43中存在。
在实际中，已经发现，如此描述的设备可实现打算目的，由于两个不同试管搬运装置3(每个联接到回转板9上)的使用，保证也可能同时执行如下操作的可能性：将试管2从冷藏库1加载到输送机4；和反之亦然，将试管2从输送机4卸载到冷藏库1。
事实上，根据在任何瞬时可能出现的操作要求，将容器搬运装置8适当地导向到两块回转板9的一块或另一块，因此如适当地那样运动试管容器5，并且与已知解决方案相比，以肯定更大频率执行有关加载或卸载操作，这些已知解决方案如在以前专利EP-2240787中由本申请人描述的那样：事实上，在加载和卸载的情况下，单一三轴线机器人都在其中用来搬运试管，该机器人可从设备的一个端部运动到另一个端部，并因而不可避免地试管的搬运频率较低，并且时间较长。
因此，本发明的解决方案就涉及的生物样品的数量而论，响应化验室自动***的一直增大的操作体积，允许应付进入/来自冷藏库1的样品的较快存储或释放的需要。
对如此想到的本发明可以进行几种变化和变更，这些变化和变更都在本发明概念的范围内。
在实际中，使用的材料以及形状和尺寸根据需要可以是任一种。

Claims (7)

1.一种用于将生物材料样品自动地存放、保存在冷藏库(1)中/将它们从冷藏库(1)中收回的设备，这些生物材料样品包含在试管(2)中，这种设备包括试管(2)的两个试管搬运装置(3)，这两个试管搬运装置(3)在多个试管(2)的容器(5)与试管(2)的运载器(200)之间，这些运载器(200)放置在输送机(4)上，适于自动地运载所述试管(2)，所述两个试管搬运装置(3)的第一个能够将试管(2)从冷藏库(1)加载到输送机(4)，并且第二个能够将试管(2)从输送机(4)卸载到冷藏库(1)，
其特征在于，它还包括
多个试管(2)的所述容器(5)的容器搬运装置(8)，其在所述冷藏库(1)与所述试管搬运装置(3)之间，所述装置(8)适于借助于滑架(160)沿滑动导向件(16)运动，从而到达所述冷藏库(1)的不同位置，
回转板(9)，其与所述两个试管搬运装置(3)的每一个相对应，包括两个位置(42,43)，这两个位置(42,43)中的每一个能够容纳多个试管(2)的容器(5)，以及
控制单元(7)，其在加载/卸载操作期间，协调所述装置(3,8)的和所述回转板(9)的每一块的活动，这些装置(3,8)用来搬运试管(2)和容器(5)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述回转板(9)的所述位置(42,43)包括存放位置(42)和工作位置(43)，该存放位置(42)与所述输送机搬运装置(8)对接，该工作位置(43)与所述试管搬运装置(3)的所述机械臂(71)的夹具(72)对接。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述回转板(9)适于呈现两个位置，这两个位置按角度隔开180°。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述回转板(9)包括：板锁定气缸(46)，其将所述板(9)锁定在所述位置中；用来探测所述板(9)的位置的装置，包括两个凸轮(48a,48b)，这两个凸轮(48a,48b)能够可选择地接触三个传感器(49a,49b,49c)；以及，此外两个试管锁定气缸(50)，其用于所述回转板(9)的两个位置(42,43)的每一个。
5.根据以上权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述容器搬运装置(8)包括前部块(81)和安置表面(80)，多个试管(2)的所述容器(5)在该前部块(81)上滑动，多个试管(2)的所述容器(5)容纳在该安置表面(80)上，所述前部块(81)和所述安置表面(80)在低位置与高位置之间都彼此独立地可竖直地移动。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述容器搬运装置(8)包括滑动门打开气缸，该滑动门打开气缸包括滑动器(11)，该滑动器(11)沿杆(12)滑动，所述滑动器(11)钩住舌状物(13)，该舌状物(13)能够钩住附件(110)，该附件(110)定位成与所述存储库(1)的滑动门(10)的每一个相对应，从而升高所述附件(110)和所述滑动门(10)。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述容器搬运装置(8)包括试管容器锁定气缸(33)，该试管容器锁定气缸(33)由试管容器存在传感器(34)和天线(60)致动，该试管容器存在传感器(34)在所述安置表面(80)上，该天线(60)用来识别在所述安置表面(80)上存在的多个试管(2)的所述容器(5)。
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