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CN104024865A - 实验室样品分配系统及相应的操作方法 - Google Patents

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CN104024865A
CN104024865A CN201280065801.5A CN201280065801A CN104024865A CN 104024865 A CN104024865 A CN 104024865A CN 201280065801 A CN201280065801 A CN 201280065801A CN 104024865 A CN104024865 A CN 104024865A
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container carrier
container
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plane
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CN201280065801.5A
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M.海斯
H.施耐德
O.丹宁格
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F Hoffmann La Roche AG
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F Hoffmann La Roche AG
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Abstract

实验室样品分配系统(100)包括：多个容器载体(1)，所述容器载体每个包括至少一个磁活性装置，优选的是至少一个永久磁体，并且适于携带含有样品的样品容器(3)，以及运送装置，其包括：运送平面(4)，其适于携带所述多个容器载体，多个电磁致动器，其固定设置在所述运送平面下方，所述电磁致动器适于通过施加磁力至所述容器载体来移动置于所述运送平面顶部上的容器载体，以及控制装置(38)，其适于通过驱动所述电磁致动器来控制在所述运送平面顶部上的所述容器载体的运动，其中，所述控制装置适于控制此运动以使得两个以上的容器载体可同时且彼此独立地运动。

Description

实验室样品分配系统及相应的操作方法
技术领域
本发明涉及一种实验室样品分配系统及相应的操作方法。
背景技术
实验室样品分配系统用于在不同的实验室站或标本处理仪器比如预分析站、分析站和后分析站之间分配样品或标本，例如血液样品或标本。
US2005/0196320A1公开了一种驱动机构，其操作通过产生在表面下方的X/Y可动磁场来在表面上推进标本容器架。该可动磁场通过由X/Y可动磁性搬运车(truck)组件所携带的永久磁体产生。由每个磁体所产生的磁场与携带于每个标本运送架基部的磁性吸引的部件磁耦合。磁体与磁性吸引的部件之间的磁性粘合足够强，以便随着磁性搬运车组件在X/Y平面上移动时磁耦合的架紧跟其后。由于由X/Y可动磁性搬运车组件所引起的机械约束，难以实现多个标本运送架的独立同步运动。另外，标本容器只能以标本运送架的数量一起移动。
发明内容
本发明的目的是提供一种实验室样品分配系统及相应的操作方法，其高度灵活并提供高运送性能。
本发明通过提供一种具有权利要求1的特征的实验室样品分配系统及一种具有根据权利要求16的特征的方法解决了这个问题。实施例服从于从属权利要求。
所述实验室样品或标本分配系统包括多个容器载体，例如50至500个容器载体。所述容器载体不是自带动力的。所述容器载体包括至少一个磁活性即磁性吸引的装置并且适于携带单个样品容器。
此外，该系统包括运送装置，其包括二维运送平面或支撑表面，其可能是完全平坦的并且适于携带至少一部分的容器载体。所述运送装置还包括多个电磁致动器，例如50至5000个电磁致动器，其布置成静止或固定于运送平面下方。电磁致动器适于通过施加或促使磁力至容器载体即至容器载体的磁活性装置在至少两个不同的方向上于运送平面的顶部上移动容器载体。运送装置还包括适于控制装置，其适于通过驱动所述电磁致动器例如采用相应的驱动电流来控制在所述运送平面顶部上的所述容器载体的运动。所述控制装置适于控制此运动，以使得两个以上的容器载体可同时且彼此独立地运动。同时表明在一定的时间间隔期间，至少两个容器载体移动。独立表明容器载体可以例如在不同的方向上、以不同的速度、沿着不同的路径移动，并且在不同的时间点开始运动。该控制装置可以合并为运行控制软件的个人计算机。该个人计算机可以与物理地驱动电磁致动器的专用驱动硬件进行交互。
所述运送平面以允许沿着如由磁力所引导的方向运动的方式支撑容器载体。因此，运送平面在运动的至少那些方向上是连续的以允许容器载体的顺畅行进。为了允许载体沿着许多横向方向灵活转移，平坦的运送平面是有利的。在微观水平上，可能有利的是采用带有许多小突起的表面，以减少运送平面与容器载体的底表面之间的摩擦。
运送平面还需要透射电磁致动器的磁场。因此，运送平面由磁透射材料制成，例如玻璃或塑料。此外，运送平面的厚度是机械稳定性与磁屏蔽之间的最佳折衷。已经表明，具有厚度为2至10毫米的运送平面是非常适合的。
所述磁活性装置是适于引起磁力与相应磁场相互作用的装置，其中，磁活性装置可以包括至少一个永久磁体。通过多个电磁致动器与相应的容器载体单独地进行交互，可以在提供高运送灵活性的运送平面上沿着给定的栅格独立且同时地移动多个单独的样品容器，这意味着单个容器可以相互独立地被运送至在运送平面上所需的位置。
此运动可被控制，以使得沿着不同路径同时且彼此独立运动的容器载体之间的碰撞得以避免。如果一个以上的容器载体试图移动至相同的位置或方位则可能会发生碰撞。可以通过检查在容器载体的路线或路径上的下一个位置是否被沿着不同路线移动的另一容器载体阻塞或占用来避免碰撞。如果下一个位置被阻塞，则将容器载体停在实际位置上。当下一个位置没有任何容器载体时，停放的容器载体继续其运动。此外，可以例如通过将避免碰撞的路线优化成优先在逻辑上避免碰撞。
此运动可被控制，以使得至少一个运送部分在逻辑上限定或形成于所述运送平面上，其中，在给定运送部分中移动的容器载体具有相同的运送方向。运送部分将运送平面集群(cluster)在逻辑部分中。在每个运送部分内，容器载体单方向移动。因此，每个运送部分在逻辑上限定了具有一个或多个轨道的路线。容器载体沿着给定的轨道移动。将运送平面集群在不同的逻辑运送部分中减少或消除了不同容器载体路线之间交叉的数量。因此，为多个容器载体在运送平面上同时移动的发现路线中的复杂性被降低。
容器载体在技术上可能在任意方向上移动到运送部分之外。运送部分可被明显地标注在运送平面上。
此运动可被控制，以使得由起始位置和目标位置所限定的路线由给定的标准优化。给定的标准是以下组中的至少一个：起始位置与目标位置之间的最短距离、起始位置与目标位置之间的运送时间、与其他路线交叉的数量、分配给容器载体的优先级、以及有缺陷的电磁致动器。如果该标准是与其他路线交叉的数量，则路线可被计划，尽可能地避免交叉。这减少了在运送平面上沿着不同路线移动的容器载体之间的依赖关系。如果该标准分配给容器载体的优先级，其中可以分配两个或更多个不同的优先级，则可以加快具有较高优先级的容器载体的运送。因此，紧急样品可以由具有最高优先级的容器载体移动，从而最大限度地减少这种紧急样品的总处理时间。如果该标准反映有缺陷的电磁致动器，则即使一些电磁促动器有缺陷也可以操作运送面板。可以计划路线，以使得那些有缺陷的电磁致动器被避开。有缺陷的电磁致动器的位置可以被自动检测和/或由操作者输入。
所述运送平面可以包括插入区，用于手动和/或自动地将容器载体和/或样品容器置于/插在运送平面上。
条形码阅读器和/或RFID读取器可以置于邻近插入区或在其内，以使得识别实际置于插入区上的样品/样品容器的条形码和/或RFID标签信息可被读取并且由控制装置进一步处理。
因此，运送平面可以包括移除区，用于手动和/或自动地将容器载体和/或样品容器从运送平面移除。
运送平面可被覆盖，以使得仅插入区和移除区可由用户接近，以防止不必要的操作。
对于包含在其中需要在很短时间内被分析的样品容器中的样品(STAT样品或优先样品)来说，可以提供在运送平面上的专用优先插入区和移除区。
携带这种优先样品的容器载体手动地或通过装置被置于优先插入区上。
在被置于优先插入区上之后，容器载体在控制装置的控制下优先移动到运送平面上。
分配给样品容器及相应容器载体的优先级可通过将携带优先样品的容器载体置于优先插入区上而简单地进行。传感器装置例如条形码阅读器和/或RFID读取器可以检测容器载体的存在，并且可以确定所有必要的信息，用于进一步处理并将此信息传输给控制装置。
另外或可替代地，优先级分配可以通过具有要被优先处理/移动的样品容器的知识的控制装置而进行。如果具有优先级的样品容器被置于容器载体中，则控制装置可以控制容器载体在运送平面上的优先运动。
该系统还可以包括适于检测位于运送平面上的容器载体的存在和/或位置的容器载体检测装置。容器载体的预定位置(即，如果系统根据控制装置的预定计划而无故障工作，容器所应该具有的位置)和容器载体的检测位置被比较。如果预定位置不与检测位置相匹配的话，则可能会产生错误消息。
可替代地，运送装置可以停止，从而使所有的容器载体停止移动。由于故障条件可被检测并安全地处理，所以这允许安全操作该系统。
通过比较预定位置和检测位置，还可以例如检测逐渐减少的运送速度，例如由导致摩擦增加的运送平面的污染所造成的。如果这样的逐渐减少的运送速度得以确定，则控制装置可相应地增加由电磁致动器所产生的磁力和/或显示错误消息，前提是如果运送速度低于给定阈值的话。
当断电时，例如在停电的情况下，实际检测的位置/状态可以由控制装置存储。再次通电时所存储的位置/状态可由控制装置使用。控制装置可以将所存储的位置与实际检测的位置进行比较。在不匹配的情况下，控制装置可能产生错误消息和/或执行错误程序。
不言而喻的是，不间断电源可以用来提供足够的电力，用于在发生电力中断时安全断电。
运送平面可以包括一个或多个显示器例如LED，表示运送平面的状态。LED例如可以布置在运送平面的透亮区下方，这些LED例如通过闪烁表示相应电磁致动器的状态、特定容器载体的位置、要被清洁的区域、插入/移除区、有缺陷的区域等。
运送平面可以包括至少一个转移区，其位于邻近实验室站(也称为实验室装置)和/或自动转移装置。转移区可适于存储多个容器载体，用于由实验室站或自动转移装置顺序地处理。转移区可以包括交接位置，其中容器载体由通过所述交接位置完全进入所述转移区。转移区为相应实验室站提供动态的处理队列，从而使得能够实现灵活的负载平衡。如果大量样品须由具有有限处理能力的相应实验室站进行处理的话，则动态处理队列可能变得更长。未处理的样品载体或样品在转移区内的位置处进行排队，其中位置的数量可以是固定的或可变的。如果该数量是可变的，则转移区的大小可以响应于等待处理的容器载体的数量而动态地增加。固定的交接位置简化了至实验室站的路线，因为在每一种情况下目标即交接位置是已知的。
该系统可以包括可视化装置，其适于可视化位于运送平面上的容器载体的存在和位置；和/或位于运送平面上的样品容器的存在和位置，优选地包括有关相应样品的信息；和/或样品分配系统的错误状态。错误状态可能例如是有缺陷的电磁致动器。该可视化装置可以例如是LCD显示器。通过使用可视化装置，可以直观地监督系统的操作并且通过视觉引导的手动交互来处理复杂的错误状态。
用于多功能运送样品容器的方法可以通过采用包括如上所述的多个容器载体的实验室样品分配系统来实现。该系统包括用于移动容器载体的运送装置。该运送装置包括运送平面，其适于携带所述多个容器载体；多个电磁致动器，其布置在所述运送平面下方，所述电磁致动器适于通过将磁力施加至所述容器载体来移动置于所述运送平面顶部上的容器载体；以及控制装置，其适于控制在所述运送平面顶部上的所述容器载体的运动。通过驱动所述电磁致动器来控制容器载体在所述运送平面顶部上的运动，以使得两个或更多个容器载体可同时且彼此独立地运动。本文中的术语“同时”是指，至少在一定的时间间隔内两个容器载体都在运动。
至少一个永久磁体可以是球形的，其中球形永久磁体的北极或南极指向运送平面。换句话说，延伸通过球形永久磁体的相反极的轴线垂直于运送平面。球形永久磁体的直径可以是大约12毫米。球形永久磁体促使优化的磁场与电磁致动器相互作用，例如与磁棒进行比较，导致在横向运动方向上更高的磁力分量。
永久磁体与当前相邻的未被激活的电磁致动器的铁磁芯相结合引起不必要的磁保持力。该保持力阻碍了朝向被激活的电磁致动器远离当前相邻的未被激活的电磁致动器的所述容器载体的所希望的运动。增加永久磁体与运送平面之间的距离，即还增加永久磁体与电磁致动器之间的距离，减少了该磁保持力。不利的是，增加的距离还降低了在横向运动方向上的所需的磁运送力。因此，至少一个永久磁体的中心与容器载体的底表面(该底表面适于与运送平面接触)之间的距离可以选择在5毫米至50毫米的范围内。给定的距离范围提供了在运动方向上所需的磁运送力与不必要的磁保持力之间的最佳折衷。
容器载体可以包括布置在容器载体支架中心的第一永久磁体和具有布置在围绕着该第一永久磁体的支架中的环形形状的第二永久磁体。这种布置在引起推拉磁力方面提供了高的灵活性，特别是如果在给定时间激活一个以上的电磁致动器。所述第一和第二永久磁体可以具有相反的极性，即第一永久磁体的南极和第二永久磁体的北极可能指向运送平面，或者反之亦然。环状的第二永久磁体可以构成圆形区域，其具有的直径小于运送平面的电磁致动器的轴线之间的距离。
容器载体可以包括存储独特ID的RFID标签。这使得能够实现样品容器ID例如条形码与相应容器载体之间的匹配。独特的载体ID可以由可选的RFID读取器读取，该RFID读取器是系统的一部分并且被放置在系统内的一个或多个特定位置。
该RFID标签可以包括布置在容器载体支架中的环状天线。此天线布置使得可以由运送平面下方的RFID读取器天线读取RFID标签。因此，运送平面本身和/或运送平面以上的区域可被设计成没有任何干扰RFID读取器天线。
容器载体的支架具有直径在约3.5厘米至4.5厘米的圆形横截面。该支架的圆形横截面减小了在不同方向上移动的相邻的容器载体的支架碰撞的可能性。例如与二次支架进行比较，这减少了相邻位置之间所要求的安全距离及在定位精度上的要求。此外，圆形支架改善了容器载体的自支撑，例如防止容器载体在正常运行条件下倾斜。
电磁致动器可以包括引导和放大磁场的铁磁芯。电磁致动器可以具有中央指部和四个外侧指部，每个指部垂直于运送平面延伸。只有中央指部可以由被致动电流所驱动的线圈包围。此布置减少了所需用于激活电磁致动器的线圈的数量，其中所述中央指部和外侧指部通过分别提供推拉力有利地相互作用，特别是如果容器载体包括布置在支架中心的第一永久磁体和具有布置在围绕着该第一永久磁体的支架中的环形形状的第二永久磁体。
电磁致动器可以成行成列地布置，形成主动运送区域的栅格或矩阵。这些行和列或具有第一栅格尺寸g1或具有第二栅格尺寸g2，其中g2＝2*g1。相邻行和相邻列具有不同的栅格尺寸。栅格尺寸指定在给定的行或列中的相邻或连续的电磁致动器之间的距离。换句话说，电磁致动器以栅格或矩阵的形式布置，其中所述栅格或矩阵具有表示省略的电磁致动器的空白位置。这种布置认为容器载体的对角线运动对于达到运送平面上的特定目标是没有必要的，因为基于沿着所述行和列的运动可以达到特定目标。相比于具有恒定栅格尺寸的解决方案，电磁致动器的上述布置显著减少了所需的电磁致动器的数量(例如达33％)。然而，如果需要对角线运动，则不言而喻的是，行和列可以被提供成具有恒定的栅格尺寸，例如形成在具有相同尺寸的主动运送区域中被划分的运送平面。
运送平面可以被划分为多个子平面，每个子平面具有第一外侧面、第二外侧面、第三外侧面和第四外侧面，其中其他平面可以以平铺的方式布置来形成运送平面。这种做法因此具有提供所需形状的运送平面的能力。由于存在的实验室站或由于空间限制，这对于满足单独的实验室可能具有的需要是特别有利的。
从子平面建立运送平面的方法可以与具有不同栅格尺寸的行的概念进行组合，以减少所需的电磁致动器的数量。可以采用子平面，其中沿着所述第一和第二外侧面，电磁致动器以第一栅格尺寸g1布置，沿着所述第三和第四外侧面，电磁致动器以第二栅格尺寸g2布置，其中g2＝2*g1。多个子平面可以以平铺的方式布置成相邻从而形成运送平面，其中不同子平面的相邻外侧面具有不同的栅格尺寸。
该系统可以包括可磁化的耦合元件，其适于提供相邻电磁致动器之间的磁耦合。由于耦合元件，被激活的电磁致动器自动地在具有逆偏振的相邻致动器中引起磁场。这自动地提供相应的拉推力，即使只有单一的电磁致动器被激活，例如通过相应的激活电流。
容器载体的表面和运送平面的表面可以布置成减少这些表面之间的摩擦，例如通过涂覆容器载体和/或运送平面。
该系统可以包括盖轮廓，其覆盖运送平面，特别是覆盖形成运送平面的多个子平面，覆盖平面是流体密封的。覆盖平面简化了运送平面的清洁，并且当运送平面由多个相邻子平面形成时避免了相邻子平面之间的干扰间隙。此外，盖轮廓减轻了相邻子平面之间的高度差。盖轮廓可以仅仅叠加运送平面或者可被粘合至子平面的顶表面，以稳定此布置并且防止将会减少磁力的间隔。
用于多功能运送样品容器的方法可以通过采用包括如上所述的多个容器载体的实验室样品分配系统来实现。容器载体包括至少一个磁活性装置且适于携带样品容器。实验室样品分配系统还包括适于携带所述容器载体的运送平面、以及固定布置在所述运送平面下方的多个电磁致动器。电磁致动器适于通过将磁力施加至所述容器载体来移动在所述运送平面顶部上的容器载体。该方法包括以下步骤：激活所述电磁致动器中的至少一个以在所述至少一个被激活的电磁致动器的操作距离内将磁力施加至容器载体。激活电磁致动器是指磁场由电磁致动器产生。可以通过产生施加至围绕着铁磁芯的线圈的驱动电流来实现激活。
可以通过设置相邻电磁致动器的连续激活之间的时间段来设置容器载体在运送平面上移动的速度。如果此持续时间设置得较短，则速度增加，反之亦然。通过动态地改变持续时间，容器载体可被加速或减速。
电磁致动器可以响应于被施加有所述磁力的所述容器载体的检测位置而被激活。电磁致动器可以被激活，以使得所产生的磁场的极性取决于容器载体相对于电磁致动器的位置。这会引起取决于位置的拉推力。在容器载体正移向被激活的电磁致动器时的第一位置范围中，拉力可能会朝向被激活的电磁致动器吸引容器载体。在容器载体已经经过电磁致动器时的第二位置范围中，推力可能会推动容器载体远离现正产生具有相反极性的磁场的被激活的电磁致动器。另外，磁场强度可响应于检测位置而改变，以提供容器载体的稳定运动。电磁致动器可适于产生仅具有单一极性的磁场来简化系统。在这种情况下，被激活的电磁致动器可以在容器载体正移向被激活的电磁致动器时的第一位置范围中产生拉力。在容器载体已经经过电磁致动器时的第二位置范围中，电磁致动器可以被去激活。
为了使第一容器载体沿着第一运送路径移动，第一组电磁致动器可以沿着第一运送路径被激活。为了独立地且至少部分地同时使第二容器载体沿着第二运送路径移动，第二组多个电磁致动器可以沿着第二运送路径被激活。同时表明在一定的时间间隔内，第一和第二容器载体都移动。所述第一或第二组电磁致动器可以沿着相应的运送路径一个接一个地被激活。可替代地，沿着相应运送路径的两个或更多个相邻的电磁致动器可以至少在部分重叠的时间内被激活。
置于第一电磁致动器顶部上的区域上的容器载体运动至第二电磁致动器顶部上的相邻区域可以包括激活所述第一和第二电磁致动器以及第三电磁致动器，其相邻于所述第一电磁致动器并与所述第二电磁致动器相对且是以预定顺序与第一和第二电磁致动器相同的行或列的一部分。
如果容器载体包括布置在容器载体的支架中心的第一永久磁体和具有布置在围绕着该第一永久磁体的支架中的环形形状的第二永久磁体，则该方法还可以包括以下步骤：激活所述第二电磁致动器，以使得关于具有环形形状的所述第二永久磁体的所得到的拉力被产生，并且激活所述第三电磁致动器，以使得关于所述第二永久磁体的所得到的推力被产生；在预定的时间间隔之后或者在容器载体的预定位置：激活所述第一电磁致动器，以使得关于所述第二永久磁体的所得到的拉力被产生，并且关于所述第一永久磁体的所得到的推力被产生；以及在第二预定的时间间隔之后或者在容器载体的第二预定位置：激活所述第二电磁致动器，以使得关于所述第二永久磁体的所得到的拉力被产生。相邻电磁致动器之间的运动以关于三个相邻电磁致动器的三种激活模式的序列来完成。这会导致具有高定位精度的连续均匀的运动。可以基于由容器载体检测装置所提供的容器载体的检测位置来确定所述第一和第二时间间隔或所述第一和第二位置。
附图说明
本发明的实施例示出在示意性附图中，其中
图1示出了包括具有由多个子平面形成的运送平面的实验室样品分配系统的实验室系统，
图2示出了在图1所示的示例性子平面上的顶视图，
图3示出了图2所示的子平面的更加详细的透视侧视图，
图4示出了根据第一实施例的容器载体，
图5示出了根据第二实施例的容器载体及相应的电磁致动器，
图6示出了对于容器载体定位在未被激活的电磁致动器和被激活的相邻电磁致动器的顶部上的情况的所模拟的磁通密度，
图7示出了包括在相邻电磁致动器之间提供磁耦合的可磁化耦合元件的子平面的实施例的侧视图，
图8示出了根据第一实施例的容器载体的移动及相应电磁致动器的激活顺序，
图9示出了根据第二实施例的容器载体的移动及相应电磁致动器的激活顺序，以及
图10示出了图1所示的系统的硬件结构的框图。
具体实施方式
图1示出了实验室样品分配系统100。实验室样品分配系统100用来在不同实验室站或标本处理仪器22比如通常用于实验室系统中的预分析站、分析站和后分析站之间分配样品或标本，例如包含在样品容器或样品管3内的血液样品。
实验室样品分配系统100包括多个容器载体或单管载体1，每个都适于在运送平面4上携带相应的样品容器3。
为了移动容器载体1，提供运送装置。该运送装置包括运送平面4、电磁致动器5(参见图2和3)以及控制装置38，其适于控制所述容器载体在所述运送平面顶部上的移动。
控制装置可以合并为运行相应控制软件的个人计算机。该个人计算机可以与物理地驱动电磁致动器5的专用驱动硬件(未示出)进行交互。物理地驱动可以通过施加驱动电流至电磁致动器5的线圈来完成。
电磁致动器5固定布置在运送平面4的下方。每个电磁致动器5适于通过施加磁力至容器载体1来使容器载体1在相应电磁致动器5的操作距离中移动。
所示的运送平面4被分成四个二次子平面23，子平面23布置成彼此相邻。运送平面被可选的盖轮廓24覆盖，盖轮廓24是流体密封的并且覆盖间隙且减轻相邻子平面23之间的高度差。盖轮廓24的材料提供了低摩擦系数。盖轮廓24可以例如是玻璃板或者聚乙烯或PTFE(聚四氟乙烯)箔片。
由于电磁致动器5可以同时且彼此独立地产生磁场，所以可以使多个容器载体1沿着不同的运送路径或路线同时且彼此独立地移动。
容器载体1的同时运动得以控制，从而避免碰撞。如果一个以上的容器载体1试图移动至相同的位置或方位，则可能会发生碰撞。位置可以被限定成是相应的电磁致动器5，并且可以具有对应于由容器载体1所覆盖的运送平面上的区域的大小。
可以通过检查在容器载体的路线或路径上的下一个位置是否被沿着不同路线移动的另一容器载体1阻塞或占用来避免碰撞。如果下一个位置被阻塞，则将容器载体1停在实际位置上。当下一个位置没有任何容器载体时，停放的容器载体继续其运动。
此运动可被控制，以使得至少一个运送部分40限定于运送平面4上。在给定运送部分中移动的容器载体1具有相同的运送方向r。运送部分40将运送平面4集群在逻辑部分中。在每个运送部分内，容器载体单方向移动。因此，每个运送部分在逻辑上限定或保留了具有一个或多个轨道的路线。容器载体沿着给定的轨道移动。虽然仅示出了单一的运送部分40，但不言而喻的是，可以提供多于单个的运送部分，每个运送部分具有特定的运送方向。通过使用组合的四个运送部分来形成矩形，可以模拟运送带，该运送带与常规的运送带相比增加了灵活性。
此运动可被控制，以使得由起始位置和目标位置所限定的路线由给定的标准优化。如果容器载体须在不同的实验室站22之间移动以便执行一组分析的话，则起始位置可以是容器载体1最初被放置在运送平面4上的位置。目标位置可以是相邻于执行第一处理步骤的实验室站22的位置。在第一处理步骤已完成之后，下一个路线可以由对应于先前路线的目标位置的新起始位置和对应于执行下一个处理步骤的实验室站22的目标位置来限定。
给定的标准是由以下构成的组中的至少一个：起始位置与目标位置之间的最短距离、起始位置与目标位置之间的运送时间、与其他路线交叉的数量、分配给容器载体的优先级、以及有缺陷的电磁致动器。
运送平面4可以包括至少一个逻辑转移区27，其位于邻近实验室站22和/或自动转移装置33。自动转移装置33布置成在运送平面4与实验室站22之间自动转移采样物品，所述采样物品是容器载体、样品容器、部分样品和/或全部样品。
转移区27可适于存储多个容器载体1，用于由实验室站22或自动转移装置33顺序地处理。转移区27可以包括交接位置41，其中容器载体1由通过所述交接位置41完全进入所述转移区27。该转移区为相应实验室站提供动态的处理队列，从而使得能够实现灵活的负载平衡。
该系统还可以包括可视化装置39，其适于可视化位于运送平面4上的容器载体1的存在和位置；和/或位于运送平面上的样品容器3的存在和位置，优选地包括有关相应样品的信息；和/或样品分配系统的错误状态。
参照图3，提供了容器载体检测装置，其包括具有以栅格布置在顶部上的多个基于IR的反射光栅17的印刷电路板25。该容器载体检测装置适于检测位于运送平面4上的容器载体1的存在和/或位置。基于IR的反射光栅17检测置于相应光栅17顶部上的容器载体1，因为容器载体1布置成反射由光栅17发出的IR辐射。如果不存在任何容器载体的话，则没有任何反射的IR光进入相应光栅17的IR传感器。
可替代地或另外，基于IR的反射光栅17各种合适的传感器，例如磁体/霍尔传感器，可用于检测位于运送平面4上的容器载体1的存在和/或位置。
为了监督该系统的正确功能，容器载体1的预定位置(即，容器如果系统工作无故障所应该具有的位置)和容器载体的检测位置可被比较。如果预定位置不与检测位置相匹配的话，则可能会产生错误消息。
图2示出了在图1的示例性子平面23上的示意性顶视图。该子平面具有第一外侧面20、第二外侧面21、第三外侧面18以及第四外则面19。沿着第一和第二外侧面20和21，电磁致动器5以第一栅格尺寸g1布置。沿着第三和第四外侧面18和19，电磁致动器5以第二栅格尺寸g2布置，其中，g2＝2*g1。栅格尺寸g1例如可以是20毫米。
电磁致动器5成行成列地布置，例如16行和16列，这些行和列或具有第一栅格尺寸g1或具有第二栅格尺寸g2，其中g2＝2*g1，并且相邻行具有不同的栅格尺寸以及相邻列具有不同的栅格尺寸。如果运送平面上的位置或区域须可以接近作为目标位置的话，则相应的电磁致动器设置在该目标位置下方。如果特定的区域或范围必须不可接近的话，则可以省略在该位置的电磁致动器。
图3示出了在图2中所示的子平面23的更详细的透视侧视图。
如图所示，每个电磁致动器5固定在载体板26上，并且包括大致垂直于运送平面4延伸的铁磁圆柱形芯5a。线圈5b围绕着铁磁圆柱形芯5a。线圈5b可以被施加有由在电触点5c上的控制装置38所提供的致动电流。如果由致动电流驱动，则每个电磁致动器5产生磁场。当该场与布置在容器载体1上的永久磁体2(参见图4)相互作用时，其提供沿着运送平面4移动容器载体1的驱动力。铁磁圆柱形芯5a捆扎并且放大由线圈5b所产生的磁场。
在最简单的形式中，每个容器载体1可暴露于由靠近相应容器载体1的单个被激活的电磁致动器5所产生的驱动力，从而朝向被激活的电磁致动器5拉动容器载体1。另外，可以靠近相应容器载体1叠加多个电磁致动器5的推拉驱动力。
另外，可同时激活多个电磁致动器5，以使多个不同的容器载体1沿着运送平面4上的预定路径彼此独立地移动。
图4示出了根据第一实施例的容器载体1。容器载体1包括球形的永久磁体2。所述至少一个永久磁体2的中心与所述容器载体的底表面8a(所述底表面8a适于与所述运送平面4接触)之间的距离I在5毫米至50毫米的范围内，并且可以是约12毫米。容器载体1的高度h可以是约42毫米。
永久磁体2可以由硬铁磁材料制成。这些包括例如铁矿石(磁体矿或磁石)、钴和镍、以及稀土金属。永久磁体2的北极N指向运送平面。
所示的容器载体的支架8具有直径在约3.5厘米至4.5厘米的圆形横截面，如果定位在由五个电磁致动器5所形成的交叉的中心则覆盖约五个电磁致动器5。在交叉的中心的电磁致动器被完全覆盖，其中四个外侧电磁致动器几乎被覆盖了一半。由于这两个载体，在相邻轨道上移动可以相互通过而不碰撞。另一方面，覆盖区足够大以提供平滑的运送，而没有太多的倾斜。
容器载体可以包括样品容器固定装置，其可以例如以柔性扁平弹簧28的形式并入。柔性扁平弹簧28布置在容器载体3的圆柱形开口的侧壁。柔性扁平弹簧28将样品容器3安全地固定在容器载体1内，即使样品容器3具有比相应开口更小的直径。
如果使用不同的样品容器类型，例如具有不同的形状因子，则甚至可以提供具有对应于相应样品容器类型的不同内径的特定容器载体。
图5示出了根据第二实施例的具有不同磁体布置的容器载体1'及相应的电磁致动器5'。
容器载体1'包括布置在所述容器载体1'的支架8的中心的第一永久磁体6和具有布置在围绕着所述第一永久磁体6的所述支架8中的环形形状的第二永久磁体7。永久磁体6和7具有相反的极性。中央永久磁体6的北极和环状永久磁体7的南极指向运送平面4。
此外，容器载体1'包括存储对应于特定容器载体的独特ID的RFID标签9。RFID标签9包括环状的天线10，其布置在第一永久磁体6与第二永久磁体7之间的容器载体1'的支架8中。
相应的电磁致动器5'包括铁磁芯，其具有中央指部11和四个外侧指部12、13、14和15，每个指部垂直于运送平面4延伸，其中只有中央指部11由被致动电流Ia所驱动的线圈16包围。与图3中所示的实施例相比，此布置减少了所需用于激活电磁致动器5'的线圈的数量，其中中央指部11和外侧指部12至15通过分别提供推拉力有利地相互作用，特别是如果容器载体1'被布置成如图所示。
图6示出了对于如图4所示的容器载体定位在未被激活的电磁致动器5_2和被激活的相邻电磁致动器5_3的顶部上的情况的所模拟的磁通密度B。不同的磁通密度B由相应的阴影线表示。
如图所示，球形的永久磁体2与未被激活的电磁致动器5_2相结合引起不必要的磁保持力F2，朝向未被激活的电磁致动器5_2的铁磁芯拉动永久磁体2，从而在所需运动的相反方向上引起不必要的力分量，并且另外增加支架和运送平面的相应表面之间的摩擦。被激活的电磁致动器5_3产生力F1。
为了减少这些不必要的效果，可以通过反向激活电磁致动器5_2来产生相对的磁场，推动容器载体，从而减少摩擦。
可替代地或另外，可以选择永久磁体2与运送平面之间的优化距离，同样参见关于图4的说明。
然而，相比于磁棒，在通过使用球形永久磁体2的所需运动方向上的磁力更高，因为永久磁体2的磁活性球形表面与活性电磁致动器5_3之间的所得距离更小。
图7示出了包括在相邻电磁致动器5之间提供磁耦合的可磁化耦合元件27的子平面的实施例的侧视图。
如图所示，仅电磁致动器5_3通过采用驱动电流驱动相应线圈被激活，并促使磁流由耦合元件27引导且在未被激活的电磁致动器5_2和5_3的铁磁芯中延伸。结果，磁推力由与永久磁体2相互作用的电磁致动器5_2产生，减少摩擦并且在所需的方向上与由被激活的电磁致动器5_3所产生的拉力叠加。
图8示出了根据第一实施例的容器载体1的移动及相应电磁致动器5_1至5_5的激活顺序。
如图所示，在时间t＝0，仅电磁致动器5_2被激活，以使得其产生使容器载体1在所示方向上移动的拉力。
在时间t＝1，容器载体1已经移动，从而使其驻留在电磁致动器5_2的顶部，其例如可以通过容器载体检测装置来检测。为了继续运动，电磁致动器5_2被去激活且电磁致动器5_3被激活，从而向前拉动容器载体1。
在时间t＝2，容器载体1已经移动，从而使其驻留在电磁致动器5_3的顶部。为了继续运动，电磁致动器5_3被去激活且电磁致动器5_4被激活，从而向前拉动容器载体1。
只要运动是所需的就重复上述步骤。结果，沿着运送路径的成组的多个电磁致动器5_1至5_5被顺序激活，以沿着所述第一运送路径移动容器载体1。
由于电磁致动器5可以被独立地激活，所以可以使多个不同的容器载体1沿着不同的路径独立且同时地移动，其中，不言而喻的是碰撞必须加以避免。
图9示出了根据第二实施例的容器载体1'的移动及相应电磁致动器5_1至5_3的激活顺序。图5更详细地示出了容器载体1'。
在所示的实施例中，置于第一电磁致动器5_2上的容器载体1'移动至相邻的第二电磁致动器5_3包括激活第一和第二电磁致动器5_2和5_3以及第三电磁致动器5_1，其以特定的顺序和极性相邻于第一电磁致动器5_2。电磁致动器5_1至5_3是相同的行或列的一部分，并且可以被激活，产生指向容器载体1'的南极(S)或北极(N)。
在t＝0的第一步骤中，第二电磁致动器5_3被激活，以使得关于具有环形形状的第二永久磁体7的所得到的拉力被产生，并且激活第三电磁致动器5_1，以使得关于所述第二永久磁体7的所得到的推力被产生。
在时间t＝1的容器载体1'达到第一预定位置之后，其例如可以通过容器载体检测装置来检测，第二和第三电磁致动器5_1和5_3被去激活且第一电磁致动器5_2被激活，以使得关于第二永久磁体7的所得到的拉力被产生，并且关于所述第一永久磁体6的所得到的推力被产生。
在时间t＝2的容器载体1'达到第二预定位置之后，第一和第三电磁致动器5_1和5_2被去激活且第二电磁致动器5_3被激活，以使得关于第二永久磁体7的所得到的拉力被产生。
在所示的实施例中，相邻电磁致动器5_2和5_3之间的运动以关于三个相邻电磁致动器5_1至5_3的三种激活模式的序列来完成。这会导致具有高定位精度的连续均匀的平滑运动。
图10示出了图1所示的系统的硬件结构的框图。
如图所示，控制装置38包括移动单元60、路线单元62以及驱动器单元64。
移动单元60可以在功能上与模块50、条形码扫描器52和RFID读取器54耦合。移动单元适于控制实验室样品分配系统的功能性的最高水平。移动单元60具有关于由系统所处理的样品的必要分析的知识。基本上，移动单元60为相应的容器载体1产生起始和目标位置。此外，移动单元60组织填充空的容器载体、移除处理完毕的样品、封盖、开启等。
路线单元62根据给定的标准基于给定的起始点和目标点来计算路线。此外，路线单元62基于所计算的路线为驱动器单元64产生驱动命令。
移动单元60和路线单元62可以在功能上与可视化装置39耦合。
驱动器单元64可以在功能上与照相机58及直接驱动电磁致动器5的驱动器硬件56耦合。该驱动器单元响应于从路线单元62所接收的命令来控制驱动器硬件56。

Claims (16)

1.实验室样品分配系统(100)，包括：
-多个容器载体(1)，所述容器载体每一个包括至少一个磁活性装置，优选的是至少一个永久磁体(2、6、7)，并且适于携带含有样品的样品容器(3)，以及
-运送装置，其包括：
-运送平面(4)，其适于携带所述多个容器载体，
-多个电磁致动器(5、5')，其固定设置在所述运送平面下方，所述电磁致动器适于通过施加磁力至所述容器载体来移动置于所述运送平面顶部上的容器载体，以及
-控制装置(38)，其适于通过驱动所述电磁致动器来控制在所述运送平面顶部上的所述容器载体的运动，其中，所述控制装置适于控制此运动以使得两个或更多个容器载体可同时且彼此独立地运动。
2.根据权利要求1所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述控制装置适于控制此运动，以使得容器载体之间的碰撞得以避免。
3.根据权利要求2所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述控制装置适于通过检查容器载体路线上的下一个位置是否被另一容器载体阻塞并且如果下一个位置被阻塞的话则将容器载体停在实际位置直到下一个位置没有容器载体从而避免碰撞。
4.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述控制装置适于控制此运动，以使得至少一个运送部分(40)逻辑上限定在所述运送平面上，其中，所述容器载体在给定的运送方向(r)上于所述运送部分内移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述控制装置适于控制此运动，以使得由起始位置和目标位置所限定的路线由给定的标准优化。
6.根据权利要求5所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述给定的标准是以下组中的至少一个：
-起始位置与目标位置之间的最短距离，
-起始位置与目标位置之间的运送时间，
-与其他路线交叉的数量，
-分配给容器载体的优先级，以及
-有缺陷的电磁致动器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，容器载体检测装置(17)适于检测位于运送平面上的容器载体的存在和/或位置，其中，所述控制装置适于比较已由控制装置预定的容器载体的预定位置和容器载体的检测位置，并且如果所述预定位置和所述检测位置不匹配的话产生错误消息。
8.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-所述运送平面包括至少一个转移区(27)，其位于邻近实验室站和/或自动转移装置并且适于存储多个容器载体，用于由所述实验室站或自动转移装置进行顺序地处理。
9.根据权利要求8所述的实验室样品分配系统，其特征在于，所述转移区包括交接位置(41)，其中，所述容器载体经由通过所述交接位置而完全进入所述转移区。
10.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，可视化装置(39)适于可视化：
-位于运送平面上的容器载体的存在和位置，和/或
-位于运送平面上的样品容器的存在和位置，包括有关相应样品的信息，和/或
-样品分配系统的错误状态。
11.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-所述运送平面包括至少一个插入区，用于手动和/或自动地将容器载体插在所述运送平面上。
12.根据权利要求11所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-所述至少一个插入区包括至少一个优先插入区，用于手动和/或自动地将携带含有优先样品的样品容器的容器载体插在所述运送平面上。
13.根据权利要求11或12所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-传感器装置适于检测插在所述至少一个插入区上的容器载体。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-条形码阅读器和/或RFID读取器适于读取识别包括在插在所述至少一个插入区上的容器载体中的样品容器的条形码和/或RFID标签信息。
15.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统，其特征在于，
-所述运送平面包括至少一个移除区，用于手动和/或自动地将容器载体和/或样品容器从所述运送平面移除。
16.操作根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统(100)的方法，其特征在于以下步骤：
-通过驱动所述电磁致动器来控制在所述运送平面顶部上的所述容器载体的运动，以使得两个以上的容器载体可同时且彼此独立地运动。
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