CN106537154B - 样品容器载件、实验室样品分配***以及实验室自动化*** - Google Patents

Abstract

一种用于实验室样品分配***的样品容器载件（10），所述样品容器载件（10）具有位于磁体（30）上方的覆盖件（40），从而使磁场线适当地对齐。实验室样品分配***具有这样的样品容器载件，并且实验室自动化***包括这样的实验室样品分配***。

Description

样品容器载件、实验室样品分配***以及实验室自动化***

技术领域和现有技术

本发明涉及用于实验室样品分配***的样品容器载件，涉及包括这样的样品容器载件的实验室样品分配***，以及涉及包括这样的实验室样品分配***的实验室自动化***。

包括样品容器载件的实验室样品分配***通常用于实验室自动化***。这样的实验室自动化***可以包括类似预分析站、分析站和/或后分析站的实验室站。

这样的实验室样品分配***的示例在WO 2011/138448 A1中公开。所述实验室样品分配***包括运输平面和多个电磁致动器，所述多个电磁致动器定位在所述运输平面的下方。所述实验室样品分配***进一步包括若干样品容器载件，所述若干样品容器载件适于承载样品容器。这样的样品容器能够例如是由透明材料制成的管。

EP 0 896 936 A公开了一种载件运输装置，所述载件运输装置具有定子台和载件，所述定子台由多个定子组成，多个永磁体设置在所述载件中。所述载件包括附接到载件主体的表面的板，所述板由导磁材料组成。

EP 2 580 967 A公开了一种容器载件，所述容器载件包括磁激活装置，其中，所述样品容器载件包括滑动构件，所述滑动构件适于与运输平面接触。

发明内容

本发明的目标是提供能量高效且可靠的样品容器载体、实验室样品分配***以及实验室自动化***。

该目标由根据权利要求1的样品容器载件、根据权利要求12的实验室样品分配***以及根据权利要求14的实验室自动化***解决。

本发明涉及用于实验室样品分配***的样品容器载件。

所述样品容器载件适于承载一个或多个样品容器，例如形式为常见的样品管的样品容器。

所述样本容器载件进一步适于在实验室样品分配***的运输平面（例如，水平的）之上移动。

所述样品容器载件包括磁激活装置，所述磁激活装置适于与借助于实验室样品分配***产生的磁场相互作用，以使得磁动力被施加到样品容器。要理解的是，所述样品容器载件能够包括多个磁激活装置，例如，从而在样品容器载件中引入优选定向。磁激活装置能够是永磁体、电磁体和/或能够由铁磁材料制成或包括铁磁材料。

所述样品容器载件进一步包括覆盖件，所述覆盖件覆盖磁激活装置。

所述覆盖件可以由具有下述相对渗透率μr的材料制成或包括具有下述相对渗透率μr的材料，所述相对渗透率μr大于1，优选地大于10、优选地大于100、优选地大于1000或优选地大于10000。

所述覆盖件可以由铁磁（ferromagnetic）材料或亚铁磁（ferrimagnetic）材料制成或者包括铁磁材料或亚铁磁材料。

所述覆盖件可以由软磁材料制成或包括软磁材料，软磁材料优选地为结构钢。这种材料已经被证明显示出适于意向用途的性质，并且这种材料便宜且容易获取。

所述覆盖件能够例如具有圆顶形状，已经证明该圆顶形状适于意向用途。

所述覆盖件使源于磁激活装置的磁场线对齐并且集中，以使得磁场线密度在朝着运输平面的期望方向上增加，在这里，磁激活装置的磁场旨在与借助于实验室样品分配***产生的磁场相互作用。这允许当在运输平面之上驱动样品容器载件时产生减小的电能消耗。

根据实施例，磁激活装置和/或覆盖件与样品容器载件的底部竖直地对准。

根据实施例，样品容器载件包括滑动构件，其中，如果样品容器载件放置在运输平面上，则滑动构件适于与该运输平面接触。覆盖件和滑动构件限定例如闭合的腔体。磁激活装置布置在该腔体内。样品容器载件在其滑动构件上在运输平面上滑动。滑动构件可以适于使得运输平面和滑动构件之间的摩擦力减小。

根据实施例，覆盖件在滑动构件的方向上具有开口或在该方向上开放。这允许朝着运输平面的磁场线的优选出口，特别是当磁激活装置放置在覆盖件以下并且被放置在滑动构件上方时。

磁激活装置和/或覆盖件可以在水平方向上具有圆形横截面。术语“水平的”指的是使用中的样品容器载件的通常定向。因此，可以忽略样品容器载件的优选定向。

根据实施例，覆盖件包括定位在磁体上方的板，其中，该板优选地侧向延伸超出磁激活装置。这允许在磁体上方的磁场线的屏蔽。

根据实施例，覆盖件至少部分地侧向环绕磁激活装置。这允许围绕整个磁激活装置的屏障或磁场导向。替代地，覆盖件可以包括侧向环绕磁激活装置的若干区段，所述区段远离彼此。这样的实施例允许一个或多个优选定向。例如，覆盖件可以包括两个或十个之间的区段。

根据实施例，覆盖件的侧向环绕部分远离磁激活装置。这允许在磁激活装置上侧处离开该磁激活装置的磁场线的专有弯曲（delicated bending）。

根据实施例，覆盖件的侧向环绕部分和/或定位在磁体上方的覆盖件的部分具有下述厚度：该厚度适于防止在由磁激活元件引发的典型磁场处的磁饱和。这样的典型磁场能够例如具有大约0.7 T的值。所述饱和将导致覆盖件按照意图弯曲磁场线的能力的降低。

根据实施例，覆盖件定位在磁体上方的部分至少部分地邻接磁激活装置。这导致从磁激活装置到覆盖件的磁场线的耦合被增加。例如，可以用上面讨论的板来使覆盖件邻接磁激活装置。

根据实施例，覆盖件具有置于磁激活装置上的帽的形式。

根据另一个实施方式，覆盖件和磁激活装置一起具有蘑菇的形式，其中，磁激活元件形成蘑菇的柱并且覆盖件形成蘑菇的帽。这样的实施方式已经被证明为适于通常的应用。

根据实施例，样品容器载件包括用于样品容器的保持机构从而承载样品容器。该保持机构可以包括锥形元件，该锥形元件形成作为用于样品容器的收入件的锥体。该保持机构可以进一步包括定位在样品容器载件的顶部的若干弹性臂，该弹性臂适于侧向地接合样品容器。这样的实施方式已经被证明为适于用样品容器载件来保持并运输典型的样品容器。

根据实施例，保持机构定位在覆盖件的上方。这允许样品容器载件的侧向紧凑设计。

本发明进一步涉及实验室样品分配***，所述实验室样品分配***包括：根据本发明的若干（1到500）样品容器载件；运输平面，所述运输平面适于支承所述样品容器载件；若干（4到1024）电磁致动器，所述若干电磁致动器静止地布置在所述运输平面下方，所述电磁致动器适于产生磁场以使相应的样品容器载件在所述运输平面上移动；以及控制装置，所述控制装置被构造成通过驱动所述电磁致动器来控制相应的样品容器载件在所述运输平面上的移动，以使得相应的样品容器载件沿对应的运输路径移动。

所述运输平面也能够表示为运输表面。支承样品容器载件也能够表示为承载样品容器载件。可以使用实验室样品分配***的电磁致动器以便产生磁场，该磁场在运输平面之上驱动样品容器载件。样品容器载件能够在两个维度上移动，从而当例如在实验室站之间运输样品容器载件时允许很好的灵活度。

根据实施例，在水平横截面上的覆盖件的半径与电磁致动器的中心和直接相邻的电磁致动器的周界之间的最小距离相同或略小于该最小距离。这样的设计已经被证明为适于样品容器载件在运输平面之上的高效运输。替代地，可以说所述半径近似于电磁致动器的中心和邻近的电磁致动器的周界之间的最小距离。

在典型的实施方式中致动器之间的距离是20mm或大约20mm。

运输平面能够由导电材料制成并且能够被接地。铁磁覆盖件也可以由导电材料形成，例如，钢铁等。铁磁覆盖件可以具有帽形或钟形的形状。如果样品容器载件放置在运输平面上，则限定该帽形开口或钟形开口的铁磁覆盖件的下端能够适于与该运输平面直接接触。如果样品容器载件放置在运输平面上，则铁磁覆盖件和该运输平面限定腔体。磁激活装置能够布置在该腔体内。磁激活装置能够在铁磁覆盖件的上端固定到该铁磁覆盖件。铁磁覆盖件能够包括用于样品容器的保持机构，例如，该保持机构放置在铁磁覆盖件的上端处。例如，该保持机构可以被实施为盲孔，例如，该盲孔具有圆形横截面，该盲孔适于容纳样品容器。如果样品容器载件在运输平面之上移动，则该实施例防止运输平面和样品容器载件的底部的静电放电。

磁激活装置或样品容器载件的磁性元件能够被布置成使得磁移动力取决于样品容器载件在运输平面上放置的角度。借助于这样的实施例，在样品容器载件中引入优选方向是可能的。相比于使用不带优选方向的样品容器载件的现有技术，类似样品容器载件的非故意的转动的影响能够被阻止。例如，这能够节省能量并且能够使移动稳定。

“磁移动力取决于角度”的表述可以表示为磁移动力（例如，磁移动力的大小）取决于样品容器载件相对于外部磁场的定向。例如，如果样品容器载件围绕竖直轴线转动一定量，则尽管该样品容器载件被观察到在相同的位置处，但该磁移动力可以具有另一大小或可以指向另一方向。

磁激活装置能够具有正多边形的水平横截面，优选地为矩形横截面。

铁磁覆盖件或导向装置能够具有包括若干区段的水平横截面，所述若干区段优选地被实施为臂，其中，所述区段远离彼此并且每一个源自导向装置的共同的中心部分。

所述区段能够被布置成形成交叉。

滑动构件能够具有水平横截面，该水平横截面包括从中心部分延伸的若干臂，其中，所述滑动构件在臂之间具有凹形水平横截面。

滑动构件能够包括若干下边缘，该下边缘环绕滑动构件适于与运输平面接触的部分，其中，该下边缘至少部分地倾斜。

滑动构件可以具有中心定位的凹陷，在该凹陷中滑动构件不与运输平面接触。该凹陷可以由适于与运输平面接触的滑动构件的部分环绕。

电磁致动器，特别是相应的磁线圈和/或磁芯，能够具有正多边形的水平横截面，优选地为方形横截面。

刚刚所讨论的、具有相对于电磁致动器的覆盖件的具体设计的实施方式允许下述磁场线流：该磁场线流已经被证明对于用电磁致动器驱动样品容器载件是特别有效的。

本发明进一步涉及实验室自动化***，所述实验室自动化***包括若干预分析站、分析站和/或后分析（实验室）站，并且包括上面描述的实验室样品分配***，所述实验室样品分配***适于在实验室站之间运输样品容器载件和/或样品容器。实验室站可以被布置成邻近于所述实验室样品分配***。

预分析站可以适于执行样品、样品容器和/或样品容器载件的任意种类的预处理。

分析站可以适于使用样品或样品的一部分和试剂来产生测量信号，该测量信号指示出是否存在分析物，以及如果存在的话，则指示出分析物的含量。

后分析站可以适于执行样品、样品容器和/或样品容器载件的任意种类的后处理。

所述预分析站、分析站和/或后分析站可以包括下述站中的至少一个：脱盖站、重加盖站、等分站、离心站、归档站、移液站、分拣站、管类型识别站以及样品质量确定站。

附图说明

现在将关于附图详细地描述本发明，在附图中

图1a、1b在相应的分解视图中示出样品容器载件；

图2在截面图中示出样品容器载件；

图3在透视截面中图示出样品容器载件；

图4在透视俯视图中示出样品容器载件；

图5a、5b用相应的磁场线示出带有覆盖件和不带覆盖件的永磁体；

图6示出实验室自动化***，实验室自动化***包括实验室样品分配***，实验室样品分配***包括样品容器载件，以及

图7在截面图中示出根据其他实施例的样品容器载件。

具体实施方式

图1a和图1b示出根据本发明的实施例的样品容器载件10。图1a在从上方观察的分解视图中示出样品容器载件10，而图1b以从下方观察的分解视图中示出样品容器载件10。

滑动构件20布置在样品容器载件10的底部。滑动构件20被实施为能够在实验室样品分配***的运输平面上滑动的盘。滑动构件20包括延伸到上侧的四个柱22，其中，柱22旨在用于附接样品容器载件10的其他元件。

在滑动构件20的上方布置有形式为永磁体30的磁激活装置。永磁体30由硬铁磁材料制成并且是永久性磁化的，以使得该永磁体30产生类似于具有竖直轴线的线圈的磁场。

在磁体30上方布置有覆盖件40，覆盖件40由软铁磁材料制成。覆盖件40包括顶板46和侧向环绕部分48，顶板46定位在磁体上方并且侧向延伸超出磁体。侧向环绕部分48完全地环绕磁体30，由此忽略样品容器载件10的优选定向。覆盖件40进一步包括三个柱42和环部44，三个柱42在覆盖件40的顶侧处延伸，环部44布置在柱42之上。柱42和环部44适于在覆盖件40之上机械地联接保持机构12。

保持机构12包括锥形元件50和弹性元件60。锥形元件50***到环部44中并且包括锥体52，锥体52具有从上侧到下侧减小的内直径。该锥体52能够侧向地保持管形样品容器，即使该管形样品容器具有不同的直径。

弹性元件60被实施为在中心处具有孔62的盘。该孔适于使样品容器能够穿过。弹性元件50进一步包括围绕孔62定位的三个弹性臂64。弹性臂64适于侧向接合管形样品容器，并且由此固定管形样品容器。

图2示出处于已组装状态的样品容器载件10的截面图。如所示，永磁体30置于滑动构件20上。顶板46置于永磁体30上。因此，这些元件直接接触。覆盖件40的环绕元件48以一径向距离侧向环绕永磁体30。

保持机构12的锥形元件50和弹性元件60正好定位在覆盖件40的上方。柱22使滑动元件20固定。

对于更多细节，参考上面对图1a和图1b的描述。

图3在另一个截面图中示出样品容器载件10，该截面图现在是透视的。关于样品容器载件10的元件，参考上面对图1a、图1b和图2的描述。

如所示，锥体52为容纳在保持机构12中的样品容器提供侧向支撑。

图4示出处于已组装状态的样品容器载件10并且在透视图中示出。样品容器载件10适于利用其滑动构件20而在实验室样品分配***的运输平面之上移动，并且能够被磁场驱动，该磁场由实验室样品分配***的电磁致动器产生并且与永磁体30的磁场相互作用。样品容器载件10能够在保持机构12中容纳或承载样品容器。

图5a和图5b示意性地示出在带有覆盖件40和不带覆盖件40的永磁体30的磁场线之间的对比。

图5a示出不带覆盖件40的永磁体30。如所示，由永磁体30产生的磁场线对称地延伸到上侧并且对称地延伸到下侧。

图5b示出其上放置有覆盖件40的永磁体30。如所示，永磁体30和覆盖件40一起具有蘑菇的形状，其中，磁体30形成柱。

图5b的由永磁体30产生的磁场线借助于覆盖件40而被导向，以使得磁场线集中在覆盖件40内。这样一来，减少了扭曲的上部和侧向的杂散磁场。这减少了在运输平面上邻近于彼此定位或移动的样品容器载件之间的不需要的磁耦合。另外，增加了指向运输平面和运输平面下方的电磁制动器的磁通量，由此增加了所产生的磁驱动力。因此，能够减少实验室样品分配***的能量消耗。

图6示出实验室自动化***5，实验室自动化***5包括第一实验室站6、第二实验室站7以及实验室样品分配***100。实验室站6、7邻近于实验室样品分配***100而定位，以使得容纳在样品容器10中的样品能够借助于实验室样品分配***100而在实验室站6和7之间被分配。

实验室样品分配***100包括运输平面110，样品容器载件10能够在运输平面110上移动。在图6中，仅示意性地示出一个样品容器载件10，其中，应注意到的是，典型的实验室样品分配***100包括多个样品容器载件10。样品容器载件10容纳适于包括样品的样品容器15。

多个电磁致动器120布置在运输平面110的下方，每个电磁致动器120包括铁磁芯125。电磁致动器120适于产生用于使样品容器载件10在运输平面110上移动的磁场。另外，多个霍尔（Hall）传感器130定位在运输平面110上，其中，霍尔传感器130适于确定样品容器载件10的相应位置。

样品容器载件10的侧向延伸使得其延伸超出电磁致动器120，样品容器载件10在电磁致动器120之上定位到相应的相邻电磁致动器的边缘。已经证明的是，当借助于电磁致动器120使样品容器载件10在运输平面110之上移动时产生高效率。

实验室样品分配***100进一步包括控制单元150，其中，控制单元150适于驱动电磁致动器120，以使得样品容器载件10根据预定路径移动。

控制单元150进一步连接到霍尔传感器130从而确定每个样品容器载件10的位置。控制单元150能够将样品容器载件10彼此独立地引导到任意实验室站6、7。

由于根据本发明构造的样品容器载件10具有覆盖永磁体30的铁磁覆盖件40，所以能够减少实验室样品分配***100的能量消耗并且能够提高定位的精度。

图7在截面图中示出根据其他实施例的样品容器载件10'。

样品容器载件10'包括磁激活装置和钟形铁磁覆盖件40'，该磁激活装置是永磁体30的形式，钟形铁磁覆盖件40'由导电材料（例如，钢铁）形成。当样品容器载件10'放置在运输平面110上时，限定铁磁覆盖件40'的开口的铁磁覆盖件40'的下部部分49适于与运输平面110直接接触。当样品容器载件40'放置在运输平面110上时，铁磁覆盖件40'和运输平面110限定腔体。磁激活装置30布置在该腔体内。

磁激活装置30在铁磁覆盖件40'的上端处固定到铁磁覆盖件40'。

铁磁覆盖件40'包括用于样品容器的保持机构12'。保持机构12'被实施为铁磁覆盖件40'中的盲孔，该盲孔具有圆形横截面，该盲孔适于容纳样品容器。

根据该实施例的运输平面110由导电材料制成并且被接地。

当样品容器载件10'在运输平面110之上移动时，该实施例防止运输平面110和样品容器载件10'的静电充电。

Claims (14)

1.一种用于实验室样品分配***（100）的样品容器载件（10），

- 其中，所述样品容器载件（10）适于承载一个或多个样品容器（15），

- 其中，所述样品容器载件（10）适于在所述实验室样品分配***（100）的运输平面（110）之上移动，并且

- 其中，所述样品容器载件（10）包括：

- 磁激活装置（30），所述磁激活装置（30）适于与借助于所述实验室样品分配***（100）所产生的磁场相互作用，以使得磁移动力被施加到所述样品容器载件（10），以及

- 铁磁覆盖件（40），所述铁磁覆盖件（40）覆盖所述磁激活装置（30），

其特征在于，

- 所述覆盖件（40）适于使源自所述磁激活装置（30）的磁场线对齐并集中，以使得磁场线密度在朝向所述运输平面（110）的方向上增加。

2.如权利要求1所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述样品容器载件（10）包括滑动构件（20），其中，如果所述样品容器载件（10）放置在所述运输平面上（110），则所述滑动构件（20）适于与所述运输平面（110）接触，其中，所述覆盖件（40）和所述滑动构件（20）限定腔体，其中，所述磁激活装置（30）布置在所述腔体内。

3.如权利要求2所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述覆盖件（40）在所述滑动构件（20）的方向上具有开口。

4.如前述权利要求中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述磁激活装置（30）和/或所述覆盖件（40）具有圆形的水平横截面。

5.如前述权利要求中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述覆盖件（40）包括定位在所述磁激活装置（30）上方的板（46），

- 其中，所述板（46）侧向延伸超出所述磁激活装置（30）。

6. 如前述权利要求中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述覆盖件（40）至少部分地侧向环绕所述磁激活装置（30），和/或

- 其中，所述覆盖件（40）包括侧向环绕所述磁激活装置（30）的若干区段，所述区段远离彼此。

7.如前述权利要求中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述覆盖件（40）成帽形并且置于所述磁激活装置（30）上。

8.如前述权利要求中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述样品容器载件（10）包括用于样品容器（15）的保持机构（12）。

9.如权利要求8所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述保持机构（12）包括收入元件（50），所述收入元件（50）形成锥体（52），所述锥体（52）适于导向并部分地收入所述样品容器（15）的端部部分。

10.如权利要求8或9所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述保持机构（12）包括若干弹性臂（64），所述若干弹性臂（64）定位在所述样品容器载件（10）的顶部，所述弹性臂（64）适于使所述样品容器（15）固定。

11.如权利要求8-10中的一项所述的样品容器载件（10），

- 其中，所述保持机构（12）定位在所述覆盖件（40）的上方。

12.一种实验室样品分配***（100），包括：

- 根据前述权利要求中的一项所述的若干样品容器载件（10），

- 运输平面（110），所述运输平面（110）适于支承所述样品容器载件（10），

- 若干电磁致动器（120），所述若干电磁致动器（120）静止地布置在所述运输平面（110）的下方，所述电磁致动器（120）适于产生磁场以便使所述样品容器载件（10）在所述运输平面（110）上移动，以及

- 控制装置（150），所述控制装置（150）被构造成通过驱动所述电磁致动器（120）而控制所述样品容器载件（10）在所述运输平面（110）上的移动，以使得所述样品容器载件（10）沿对应的运输路径移动。

13.根据权利要求12所述的实验室样品分配***，

- 其中，在水平横截面上的所述覆盖件（40）的半径与电磁致动器（120）的中心和相邻的电磁致动器（120）的周界之间的最小距离相同或小于所述最小距离。

14. 一种实验室自动化***（5），包括：

- 若干实验室站（6、7），所述若干实验室站（6、7）优选地形式为预分析站、分析站和/或后分析站，以及

- 根据权利要求12或13所述的实验室样品分配***（100），所述实验室样品分配***（100）适于在所述实验室站（6、7）之间分配样品容器载件（10）和/或样品容器（15）。