System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 在自动样本处置设备中精确定位机械臂的方法和设备技术_技高网

在自动样本处置设备中精确定位机械臂的方法和设备技术

技术编号:41921858 阅读:11 留言:0更新日期:2024-07-05 14:21
本发明专利技术涉及一种用于将机械操纵器或附连到机械操纵器的部件(5)精确地定位在自动化样本处置设备(1)中的目标位置(x<subgt;t</subgt;,y<subgt;t</subgt;)处的方案。该方案包括提供分别位于工作面(2)或容器托架(11)处的第一位置(x<subgt;1</subgt;,y<subgt;1</subgt;)处和第二位置(x<subgt;2</subgt;,y<subgt;2</subgt;)处的光学参考对象(21)和电容性的参考对象(22,25),其中机械操纵器或部件(5)相对于第二位置(x<subgt;2</subgt;,y<subgt;2</subgt;)的位置(x<subgt;p</subgt;,y<subgt;p</subgt;)可借助于在电容性的参考对象(22,25)和充当测量探针的机械操纵器或部件(5)之间的电阻抗/电容的测量检测。拍摄第一参考对象(21)与目标对象(8’)一起的图像以确定目标位置(x<subgt;t</subgt;,y<subgt;t</subgt;),并且基于在电容性的参考对象(22,25)的各不同位置处的电阻抗/电容测量来确定机械操纵器或部件(5)的当前位置(x<subgt;p</subgt;,y<subgt;p</subgt;)。机械操纵器或部件(5)从所确定的当前位置(x<subgt;p</subgt;,y<subgt;p</subgt;)移动到所确定的目标位置(x<subgt;t</subgt;,y<subgt;t</subgt;)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化样本处置/处理系统的,并且特别涉及用于将机械臂/操纵器或附连到其上的部件,例如移液管吸头(pipette tip)或喷嘴(特别是其开口)或者夹具(特别是其指状物/针),精确定位在期望的目标位置处的方法,以及能够执行这种方法的样本处置设备。


技术介绍

1、当在医学、化学、分析或制药实验室中必须检查大量样本时,现今通常使用自动化实验室系统来实现对每个个体样本的快速和可靠处理。通常,一个或多个机械操纵器/臂,例如样本处置臂,被用于这种实验室系统的全自动操作。这些机械臂专门用于处置样本位于其中的样本容器,例如样本管、微孔板或微流控芯片。这种样本处置系统特别包括用于抽吸和分配液体的移液管或用于分配液体的分配器。

2、考虑到样本容器(特别是具有大量(例如96、384或1536个)腔/井(well)的微孔板中的微小腔(所谓的“井”))通常非常小的尺寸,通过机械臂来特别精确地定位例如移液管吸头或喷嘴是必要的。机械公差限制了机械臂(例如布置在其上的移液管吸头或喷嘴或夹具)可被定位的精度。因此,出于位置校准的目的,通常需要在启动机械臂时将其移动到样本处置系统内的特定参考位置。这可以手动执行,例如,通过由人引导机械臂到特定点。替换地,可以通过机械臂基于其接触的端部开关或力测量(例如,参考位置处的端部止挡件)进行配准来自动确定参考位置。

3、关于机械臂或附连到其上的部件(例如移液管吸头或喷嘴或夹具或夹具的指状物)的精确定位所产生的问题是,由于移动公差,可能需要在样本处置系统的操作期间定期执行位置校准。

4、此外,当使用一次性吸头时,使用过的吸头被周期性地从移液管上取下并用新的替换,由此,由于制造公差以及安装公差,新的移液管吸头或喷嘴的开口的位置将可能偏离先前附连的吸头的开口的位置。同样地,当例如出于不同的目的而采用不同的可更换夹具时,例如归因于安装公差,无法确切了解新安装的夹具的指状物的确切位置。

5、因此,在自动样本处置系统中,需要一种能够实现简单且因此具有成本效益以及可靠和精确的位置确定或校准的装置。这种装置还应该能够在样本处置系统的操作期间精确地(周期性地)设定或校准位置。


技术实现思路

1、本专利技术的一个目的是提供一种用于将机械操纵器或附连到其上的部件,例如移液管吸头(特别是一次性吸头)或者喷嘴或夹具,精确地定位在自动化样本处置设备中的目标对象的目标位置处的方法,。根据本专利技术,这个目的通过在权利要求1中定义的方法来实现。

2、本专利技术的另一个目的是指定所提出的用于精确定位的方法的用途。根据本专利技术,该目的通过权利要求16中给出的用途来实现。

3、此外,本专利技术的一个目的是提供一种自动化样本处置设备,其能够将机械操纵器或附连到其上的部件精确地定位在目标对象的目标位置处。根据本专利技术,该目的通过权利要求17中限定的自动化样本处置设备来实现。

4、根据本专利技术的特定实施例变型在从属权利要求中详细说明。

5、注意,在下文中,括号中的特征被认为是示例性的/可选的。

6、根据本专利技术的第一方面,提出了用于将机械操纵器或附连到它的部件,例如移液管吸头(特别是一次性吸头)或喷嘴(用于抽吸、分配或提取样本)或夹具,精确定位在自动化样本处置设备中的目标对象的目标位置处的以下方法,该方法包括以下步骤:

7、提供用于放置至少一个容器和/或容器托架的工作面,例如工作台,其中所述工作面在水平x和水平y方向上延伸;

8、-提供机械操纵器,例如样本处置臂,特别是部件被附连到机械操纵器,,其中机械操纵器可在x方向、y方向和垂直z方向上移动,并且其中机械操纵器的至少一部分或附连到机械操纵器的部件的至少一部分形成测量电容器的第一电极,并因此充当测量探针;

9、-在工作面或容器托架之处或之上的(已知的)第一位置处提供(居中的)光学第一参考对象或标记,其中第一参考对象是可借助于成像来检测的;

10、-在工作面或容器托架之处或之上的(已知的)第二位置处提供(居中的)电容性的第二参考对象,其中第二参考对象形成测量电容器的第二电极,并且其中机械操纵器或附连到机械操纵器的部件相对于第二位置的位置是能借助于电阻抗测量(特别是电容测量,更特别是绝对电容测量)来检测的;

11、-将包含或承载或旨在收纳一个或多个样本的容器(例如微孔板或微流控芯片)或样本托架(例如培养皿或基板,特别是载玻片)放置在工作面或容器托架上,其中所述容器或样本托架以目标对象为特征;

12、-用诸如相机之类的成像设备捕获至少一个图像,其中该至少一个图像包括第一参考对象和目标对象,并且其中该成像设备特别安装在机械操纵器上;

13、-基于至少一个图像检测第一参考对象的经成像的第一位置和目标对象的经成像的目标位置;

14、-基于第一位置、经成像的第一位置和经成像的目标位置,特别是通过将成像设备的成像功能(特别是成像设备的一个或多个透镜的光学属性)纳入考虑,更特别地通过对成像设备的光学失真进行校正或去扭曲

15、(dewarping),来确定目标位置;

16、-将机械操纵器或附连到机械操纵器的部件(即测量探针)移动到第二位置附近的第二参考对象的不同位置,并且在第二参考对象的不同位置处执行测量电容器的电阻抗测量,特别是电容测量,更特别是绝对电容测量;

17、-基于在第二参考对象的不同位置进行的电阻抗测量,特别是电容测量,更特别是绝对电容测量,来确定机械操纵器或附连到机械操纵器的部件的当前位置;

18、-将机械操纵器或附连到机械操纵器的部件从当前位置移动到目标位置。

19、诸如平板或托盘之类的容器托架被适配成接收/容纳一个或多个样本容器或样本托架,诸如样本管、样本管架、微孔板、微流控芯片、载玻片、培养皿等。容器托架可以放置在工作面或工作台上,并且本身可以形成工作面。容器托架可以安装在机动输送单元上,以便它可以在工作面或工作台上移动。此外,参考对象可以位于容器托架上的各位置处。

20、在该方法的一个实施例中,附连到机械操纵器的部件是以下部件中的至少一者:

21、-具有移液管吸头(特别是一次性吸头或喷嘴)的移液管,其中特别是移液管吸头或喷嘴的开口要被精确定位;

22、-夹具,特别是具有指状物或针的夹具,其中特别是夹具的端部,更特别是指状物或针的端部,要被精确定位。

23、在另一个实施例中,该方法还包括通过移液管吸头(特别是一次性吸头)的开口或喷嘴的开口,将样本或材料抽吸、分配或提取到容器或托架或从容器或托架抽吸、分配或提取样本或材料。

24、在该方法的另一实施例中,第二参考对象具有至少一个边缘,在测量探针(例如移液管吸头或喷嘴)的移动期间,测量电容器的阻抗(特别是电容)在该边缘处发生变化,并且在该边缘处特别是发生电导率或介电常数的变化。

25、在该方法的另一实施例中,第二参考对象包括至少一个材本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于将机械操纵器或附连到所述机械操纵器的部件(5)精确地定位在自动化样本处置设备(1)中的目标对象(8’)的目标位置(xt,yt)处附连的方法,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,附连到所述机械操纵器的所述部件(5)是以下至少一者:

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)具有至少一个边缘,在所述测量探针(5,5’)的移动期间,所述测量电容器的阻抗,特别是电容,在所述边缘处发生变化,并且在所述边缘处特别是发生电导率或介电常数的变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)包括至少一个材料转变,在所述测量探针(5,5’)的移动期间,所述材料转变引起所述测量电容器的所述阻抗,特别是电容,的变化,并且在所述材料转变处特别是发生电导率或介电常数的变化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)具有至少一个凹部、凹陷切口或开口,例如孔洞、通孔、槽或凹槽,在所述测量探针(5,5’)移动期间,所述凹部、凹陷切口或开口导致所述测量电容器的阻抗变化,特别是电容变化。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述凹部、凹陷、切口或开口是三角形或梯形的,并且其中所述第二参考对象(22,25)特别具有两个相同的三角形或梯形的凹部、凹陷、切口或开口,所述凹部、凹陷、切口或开口特别地相对于彼此旋转180°布置,并且其中所述测量探针(5,5’)在测量期间穿过这两个凹部、凹陷、切口或开口。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)包括彼此相交的两个槽,特别是两个垂直的槽,特别是在它们各自的中点彼此相交。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一参考对象(22,25)具有独特的形状和/或结构和/或颜色,其中所述独特的形状或结构特别具有位于所述第一位置(x1,y1)处的点,并且其中所述独特的颜色特别突出于所述工作面(2)或容器托架(11)或者与之形成对比,特别允许借助于颜色过滤从所述至少一个图像中标识所述第一参考对象。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一参考对象(22)包括十字准线,并且特别是以十字准线的交点为中心的圆,所述交点特别位于所述第一位置(x1,y1)。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一参考对象(21)和所述第二(22,25)参考对象位于同一位置,特别是其中所述第二位置(x2,y2)与所述第一位置(x1,y1)相同,更特别是其中所述十字准线位于各对三角形之间的中心。

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)的光学可见形状或结构充当所述第一参考对象(21)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其特征在于,在所述工作面(2)或容器托架(11)之处或之上分别在第三位置(x3,y3)和第四位置(x4,y4)处提供第三和可选的第四参考对象(23,24)或标记,其中所述第三和第四参考对象(23,24)是能借助于成像来检测的。

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一和第三以及可选的第四参考对象(21,23,24)或标记被用于计算从所述至少一个图像上的像素到所述工作面(2)上的各毫米的转换因子,并且特别是用于计算所述成像设备(6)相对于x方向的旋转角度,并且特别是还用于对所述成像设备(6)的光学失真进行校正或去扭曲。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一、第三以及第四参考对象(21、23、24)与所述目标对象齐平,特别地,所述参考对象和所述目标对象的垂直z位置相同,特别地,所述第一、第三以及第四参考对象与所述目标对象位于所述成像设备的焦平面中。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法,其特征在于,作为检测所述第一参考对象的经成像的第一位置(x1’,y1’)的一部分,使用对应于所述第一参考对象的模板来执行互相关,特别是经归一化的互相关。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法用于以下任一项的用途:

17.一种自动样本处置设备,所述自动样本处置设备能够将机械操纵器或附连到所述机械操纵器的部件(5)精确地定位在目标对象的目标位置(xt,yt)处,所述设备包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种用于将机械操纵器或附连到所述机械操纵器的部件(5)精确地定位在自动化样本处置设备(1)中的目标对象(8’)的目标位置(xt,yt)处附连的方法,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,附连到所述机械操纵器的所述部件(5)是以下至少一者:

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)具有至少一个边缘,在所述测量探针(5,5’)的移动期间,所述测量电容器的阻抗,特别是电容,在所述边缘处发生变化,并且在所述边缘处特别是发生电导率或介电常数的变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)包括至少一个材料转变,在所述测量探针(5,5’)的移动期间,所述材料转变引起所述测量电容器的所述阻抗,特别是电容,的变化,并且在所述材料转变处特别是发生电导率或介电常数的变化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)具有至少一个凹部、凹陷切口或开口,例如孔洞、通孔、槽或凹槽,在所述测量探针(5,5’)移动期间,所述凹部、凹陷切口或开口导致所述测量电容器的阻抗变化,特别是电容变化。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述凹部、凹陷、切口或开口是三角形或梯形的,并且其中所述第二参考对象(22,25)特别具有两个相同的三角形或梯形的凹部、凹陷、切口或开口,所述凹部、凹陷、切口或开口特别地相对于彼此旋转180°布置,并且其中所述测量探针(5,5’)在测量期间穿过这两个凹部、凹陷、切口或开口。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第二参考对象(22,25)包括彼此相交的两个槽,特别是两个垂直的槽,特别是在它们各自的中点彼此相交。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一参考对象(22,25)具有独特的形状和/或结构和/或颜色,其中所述独特的形状或结构特别具有位于所述第一位置(x1,y1)处的点,并且其中所述独特的颜色特别突出于所述工作面(2)或容器托架(11)或者与之形成对比,特别允许借助于颜色过滤从所述至少一个图像中标识所述第一参考对象。

【专利技术属性】
技术研发人员:V·维拉吉L·佛莱S·斯特拉森P·奥特
申请(专利权)人:帝肯贸易股份公司
类型:发明
国别省市:

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