实验室样品分配系统和实验室自动化系统的制作方法

1.本发明涉及实验室样品分配系统和实验室自动化系统。


背景技术：

2.形成本发明的基础的实验室样品分配系统公开于 wo 2013/064662 a1 中。该实验室样品分配系统包括多个容器载具，其中容器载具各自包括磁性有源装置并且适于承载样品容器。该实验室样品分配系统进一步包括适于承载容器载具的传送表面。该实验室样品分配系统进一步包括固定地布置在传送表面下方的散热电磁致动器。这些电磁致动器适于通过向容器载具施加磁力来移动置于传送表面的顶部的容器载具。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供减少电磁致动器所产生的热量向容器载具的传递的实验室样品分配系统和实验室自动化系统。
4.实验室样品分配系统包括多个（例如 1 至 10000 个）容器载具，其中容器载具各自包括例如呈永磁体形式的磁性有源装置。容器载具适于承载样品容器，该样品容器通常包含待分析的样品。
5.实验室样品分配系统进一步包括至少一个风扇，该风扇适于引起气流。
6.实验室样品分配系统进一步包括多个（例如 1 至 500 个）传送模块。这些传送模块彼此相邻布置以形成公共传送表面。
7.每个传送模块包括适于承载或支撑容器载具的传送表面，以及多个（例如 1 至 120 个）散热电磁致动器，这些散热电磁致动器例如呈线圈或螺线管的形式，其成行和成列固定地布置在传送表面下方。电磁致动器适于通过向容器载具施加磁力，以沿单独的传送路径移动置于传送表面的顶部的容器载具。
8.每个传送模块包括空气导向元件，该空气导向元件适于将所述至少一个风扇所产生的气流或气流的一部分首先引向传送表面的下侧，然后引向电磁致动器。空气导向元件可形成为使得防止来自电磁致动器的气流向传送表面的下侧回流。
9.根据一个实施例，空气导向元件包括多个（例如 8 个）空气导向管。空气导向元件在传送表面下方形成腔室，其中电磁致动器至少部分地布置在腔室之外。空气导向管引导气流进入腔室中。腔室具有多个开口，其中气流通过开口离开腔室朝/沿电磁致动器流动。
10.根据一个实施例，相应的传送模块 100 包括第一印刷电路板，该第一印刷电路板包括感测置于传送表面的顶部的容器载具的位置的位置传感器，其中该第一印刷电路板布置在传送表面的下侧。
11.根据一个实施例，相应的传送模块 100 包括第二印刷电路板，该第二印刷电路板包括为电磁致动器提供驱动电流的驱动电路，其中该第二印刷电路板布置成与第一印刷电路板间隔开并且与之平行，其中电磁致动器布置在第一印刷电路板与第二印刷电路板之间。
12.根据一个实施例，空气导向元件形成多个空气导向隔室，这些空气导向隔室适于将来源于传送表面下方的空气导向管的气流向下导向电磁致动器并且/或者侧向导向传送模块的外边界。
13.根据一个实施例，所述多个空气导向隔室形成在腔室内。
14.根据一个实施例，所述多个空气导向隔室至少部分地由壁形成或界定，这些壁从腔室的中心点朝传送模块的外边界延伸。
15.根据一个实施例，空气导向元件包括支撑传送表面的驱动表面支撑件。
16.第一印刷电路板可布置在驱动表面支撑件的顶部。
17.驱动表面支撑件可形成腔室的壁。
18.根据一个实施例，每个传送模块包括适于引起相应的气流的风扇。
19.实验室自动化系统包括多个（例如 1 至 100 个）分析前、分析和/或分析后实验室工作站以及上述实验室样品分配系统，该实验室样品分配系统适于在实验室工作站之间分配容器载具和/或样品容器。
20.根据本发明，冷空气首先被引导沿传送表面的下侧的方向流动，然后被导向散热电磁致动器。空气导向元件被实现为使得传送表面下方的冷空气与电磁致动器周围的热空气分离，以便防止电磁致动器周围的热空气与传送表面下方的冷空气混合。
21.来自电磁致动器的热量影响样品容器中所容纳的样品的温度。热量通过传送表面向容器载具传递。由于热流需要温度梯度，并且不存在其他主要热源影响样品温度，因此样品温度无法升至传送表面温度以上。因此，限制传送表面温度并且防止或至少限制通过传送表面的热气流/对流传热是限制样品温度的有效方法。
22.这是通过首先将冷空气导向传送表面的底部（例如，通过位于电磁致动器之间的导向管）来实现的。冷空气在传送表面下方流动，使得传送表面不会被来源于电磁致动器的热空气加热。空气穿过传送表面的下侧后，被向下导向电磁致动器，这些电磁致动器是传送模块中的主要热源。
23.其中，空气在自身得到加热的同时冷却电磁致动器。热空气的温度可变得远高于允许的样品温度，而不对传送表面的温度产生任何显著影响，因为通过设计抑制了热空气向传送表面回流，因此与冷空气重新混合。为此目的，空气导向元件被设计为空气分离结构。该空气分离结构仅具有小开口，这导致来自传送表面下方的冷空气向下并且朝电磁致动器流动的限定气流，而不产生任何向上的逆流。
24.已通过热 cfd（计算流体动力学）模拟并且通过测试对本发明的空气冷却进行了研究。
25.热 cfd 分析表明，采用基于 8 个空气导向管和空气分离结构的气流设计，用于充分冷却所需的气流速率可降低多达 65%。这一改进将滤尘器更换间隔增加了 10 倍，这对系统的维护成本具有重大影响。替代性地，可减小侧板上滤尘器的尺寸，从而减小侧板本身的尺寸，以改善系统的外观。此外，本发明在声压方面降低了 20 db (a) 以上的噪声排放。
附图说明
26.现在将参考附图来详细描述本发明。在附图中，
图 1 示出本发明的传送模块的示意性横截面，图 2 示出本发明的传送模块的透视图，并且图 3 示出本发明的实验室自动化系统的高度示意性框图。
具体实施方式
27.图 1 示出本发明的传送模块 100 的示意性横截面。传送模块 100 包括适于承载容器载具 1 的传送表面 4。为便于描述，仅示出一个示例性容器载具 1。
28.容器载具 1 分别包括呈永磁体 2 形式的磁性有源装置，并且适于承载通常包含待分析的样品的样品容器 3。
29.传送模块 100 包括多个（例如 64 个）呈线圈 5 形式的散热电磁致动器，这些电磁致动器成行和成列固定地布置在传送表面 4 下方。
30.电磁致动器 5 通过向容器载具 1 施加磁力来移动置于传送表面 4 的顶部的容器载具 1。
31.传送模块 100 包括适于引起气流的风扇 6。传送模块 100 包括空气导向元件 7，该空气导向元件适于将气流首先引向传送表面 4 的下侧，然后引向电磁致动器 5。
32.空气导向元件 7 在传送表面 4 下方形成腔室 9，其中电磁致动器 5 的主要部分布置在腔室 9 之外。空气导向元件 7 包括八个空气导向管 8，这些空气导向管引导气流进入腔室 9 中。腔室 9 具有多个开口 10，其中气流通过开口 10 离开腔室 9 朝电磁致动器 5 流动。
33.传送模块 100 包括第一印刷电路板 11，该第一印刷电路板包括感测置于传送表面 4 的顶部的容器载具 1 的位置的位置传感器 12，其中第一印刷电路板 11 布置在传送表面 4 的下侧。
34.传送模块 100 包括第二印刷电路板 13，该第二印刷电路板包括为电磁致动器 5 提供驱动电流的驱动电路 14，其中第二印刷电路板 13 布置成与第一印刷电路板 11 间隔开并且与之平行，其中电磁致动器 5 布置在第一印刷电路板 11 与第二印刷电路板 13 之间。
35.现在参考图 2，其示出图 1 的传送模块 100 的透视图，空气导向元件 7 形成布置在腔室 9 内的八个空气导向隔室 15，这些空气导向隔室 15 将来源于传送表面 4 下方的相应的空气导向管 8 的气流导向传送模块 100 的外边界。空气导向隔室 15 由壁 16 界定，这些壁从腔室 9 的中心点 17 朝传送模块 100 的外边界延伸。
36.空气导向元件 7 包括在其外边界的开口 19，这些开口为从空气导向管 8 侧向流向传送模块 100 的边界区域的空气提供向下排出路径。在边界区域无开口 19 的情况下，朝侧面的气流将不足。因此，与中心区域相比，传送模块 100 的外部区域的传送表面 4 将具有更高的温度。
37.再次参考图 1，空气导向元件 7 包括驱动表面支撑件 18，该驱动表面支撑件支撑传送表面 4。第一印刷电路板 11 布置在驱动表面支撑件 18 的顶部。驱动表面支撑件 18 形成腔室 9 的壁。
38.图 3 示出本发明的实验室自动化系统 2000 的高度示意性框图。实验室自动化系统 2000 包括由图 1 和图 2 所示的多个传送模块 100 形成的实验室工作站 300 和
实验室样品分配系统 1000，所述多个传送模块彼此相邻布置以形成公共传送表面。实验室样品分配系统 1000 在实验室工作站 300 之间分配容器载具 1。

技术特征：
1.实验室样品分配系统（1000），其包括：
‑ꢀ
多个容器载具（1），其中所述容器载具（1）各自包括磁性有源装置（2）并且适于承载样品容器（3），
‑ꢀ
至少一个风扇（6），其适于引起气流，以及
‑ꢀ
多个传送模块（100），所述传送模块（100）能够彼此相邻布置并且分别包括：
‑ꢀ
传送表面（4），其适于承载所述容器载具（1），
‑ꢀ
多个散热电磁致动器（5），其固定地布置在所述传送表面（4）下方，所述电磁致动器（5）适于通过向所述容器载具（1）施加磁力来移动置于所述传送表面（4）的顶部上的容器载具（1），
‑ꢀ
空气导向元件（7），其适于将所述气流首先引向所述传送表面（4）的下侧，并且然后引向所述电磁致动器（5）。2.根据权利要求 1 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述空气导向元件（7）包括多个空气导向管（8），
‑ꢀ
所述空气导向元件（7）在所述传送表面（4）下方形成腔室（9），其中所述电磁致动器（5）至少部分地布置在所述腔室（9）之外，
‑ꢀ
所述空气导向管（8）引导所述气流进入到所述腔室（9）中，并且
‑ꢀ
所述腔室（9）具有多个开口（10），其中所述气流通过所述开口（10）朝所述电磁致动器（5）离开所述腔室（9）。3.根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
相应的传送模块（100）包括第一印刷电路板（11），所述第一印刷电路板包括感测置于所述传送表面（4）的顶部上的所述容器载具（1）的位置的位置传感器（12），其中所述第一印刷电路板（11）布置在所述传送表面（4）的所述下侧处。4.根据权利要求 3 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
相应的传送模块（100）包括第二印刷电路板（13），所述第二印刷电路板包括用于向所述电磁致动器（5）提供驱动电流的驱动电路（14），其中所述第二印刷电路板（13）布置成与所述第一印刷电路板（11）间隔开并且与之平行，其中所述电磁致动器（5）布置在所述第一印刷电路板（11）与所述第二印刷电路板（13）之间。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（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述空气导向元件（7）形成多个空气导向隔室（15），所述空气导向隔室（15）适于将来源于所述传送表面（4）下方的所述空气导向管（8）的所述气流向下导向所述电磁致动器（5）并且/或者侧向导向所述传送模块（100）的外边界。6.根据权利要求 5 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述多个空气导向隔室（15）形成在所述腔室（9）内。7.根据权利要求 6 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述多个空气导向隔室（15）由壁（16）界定，所述壁从所述腔室（9）的中心点（17）朝所述传送模块（100）的所述外边界延伸。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（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述空气导向元件（7）包括驱动表面支撑件（18），所述驱动表面支撑件支撑所述传送表面（4）。
9.根据权利要求 8 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述第一印刷电路板（11）布置在所述驱动表面支撑件（18）的顶部上。10.根据权利要求 8 或 9 所述的实验室样品分配系统（1000），其特征在于
‑ꢀ
所述驱动表面支撑件（18）形成所述腔室（9）的壁。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（1000），其特征在于
‑ꢀ
每个传送模块（100）包括风扇（6），所述风扇适于引起相应的气流。12.实验室自动化系统（2000），其包括：
‑ꢀ
多个实验室站（300），以及
‑ꢀ
根据前述权利要求中任一项所述的实验室样品分配系统（1000），所述实验室样品分配系统（1000）适于在所述实验室站（300）之间分配所述容器载具（1）。

技术总结
实验室样品分配系统和实验室自动化系统。本发明提供一种实验室样品分配系统，其包括：多个容器载具，其中所述容器载具各自包括磁性有源装置并且适于承载样品容器，至少一个风扇，其适于引起气流，以及多个传送模块，所述传送模块能够彼此相邻布置并且分别包括：传送表面，其适于承载所述容器载具，多个散热电磁致动器，其固定地布置在所述传送表面下方，所述电磁致动器适于通过向所述容器载具施加磁力来移动置于所述传送表面的顶部的容器载具，空气导向元件，其适于将所述气流首先引向所述传送表面的下侧，然后引向所述电磁致动器。然后引向所述电磁致动器。然后引向所述电磁致动器。


技术研发人员：E
受保护的技术使用者：豪夫迈
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2022/5/25