PL230122B1 - Zautomatyzowany sorter probówek z komorą magazynową - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zautomatyzowany sorter probówek z komorą magazynową, przeznaczony do sortowania i archiwizacji probówek z materiałem do analiz ogólnych i mikrobiologicznych.

Sorter probówek to urządzenie stosowane w laboratoriach analiz medycznych, przeznaczone do segregowania probówek z materiałem do analiz. Typowe sortery posiadają komorę sortującą wyposażoną w ramię robota. Operator sortera umieszcza w komorze zasobniki z probówkami do sortowania zawierające materiał do analizy, przy czym probówki w zasobniku ułożone są zwykle w sposób losowy, przykładowo w kolejności ich pobierania od pacjentów. W trakcie procesu sortowania, ramię robota pobiera probówki z zasobników do sortowania, odczytuje z każdej probówki kod, określa na podstawie kodu rodzaj materiału i/lub badania, które ma zostać wykonane na danym materiale, i przemieszcza probówkę do odpowiedniego zasobnika z probówkami do analizy danego typu. W rezultacie, probówki z zasobników do sortowania zostają przemieszczone do zasobników z probówkami do analizy, tak że każdy zasobnik z probówkami do analizy zawiera probówki z materiałem określonego typu lub przeznaczone do badania danego typu. Operator sortera może pobrać zasobniki z materiałem do analizy i przenieść je do odpowiedniego analizatora.

Typowe sortery nie posiadają odrębnej komory magazynowej, do przechowywania probówek przez dłuższy okres czasu, przykładowo przed badaniem lub po badaniu w celu archiwizacji próbek. W sorterach tych posortowane probówki przebywają w niekontrolowanym środowisku przez nieokreślony czas, co może negatywnie wpływać na późniejszą przydatność materiału biologicznego zawartego w probówkach. Posortowane probówki są przenoszone ręcznie z komory sortującej do odrębnego miejsca archiwizacji, co często odbywa się w sposób nieregularny i niezapewniający kontroli nad przenoszeniem probówek.

Znane są także sortery, które posiadają komorę magazynową w postaci pojedynczej komory chłodzącej, w której panuje jednolita temperatura. Komora taka nie zapewnia optymalnych warunków do przechowywania całej gamy materiału biologicznego, gdyż pewne materiały biologiczne mogą wymagać warunków archiwizacji odrębnych względem innych materiałów biologicznych.

Niektóre analizatory wymagają dostarczenia do nich probówek otwartych. Typowo, otwiera się więc probówki przed ich umieszczeniem w sorterze. W związku z tym, probówki nie mogą w sorterze przebywać zbyt długo, jeśli środowisko panujące w sorterze nie jest optymalne dla danego materiału biologicznego. Materiał w probówkach może zostać zanieczyszczony zanieczyszczeniami unoszącymi się w komorze sortera i napływającymi do komory z zewnątrz lub z innych probówek.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO1995003548A1 przedstawia system automatycznej analizy próbek zawierający m.in. transporter oraz sorter probówek. Na podstawie odczytanego oznaczenia kodowego, probówki są sortowane, czyli pojedynczo przesuwane z kolumny wejściowej transportera do odpowiedniej kolumny wyjściowej sortera. Probówki docelowo nie są umieszczane w kasetach czy innych pojemnikach, które ułatwiłyby ich dalsze przenoszenie. Zarówno obszar sortera, jak i miejsce składowania posortowanych probówek nie są utrzymywane w środowisku kontrolowanym.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe US20150093290A1 przedstawia sorter probówek zawierający komorę magazynową przystosowany do przechowywania wielu stojaków z probówkami. Sorter za pomocą chwytaka pojedynczo przekłada probówki ze stojaków na wejściu do stojaków w magazynie. Sortowanie, czyli wybieranie odpowiedniej lokalizacji docelowej w magazynie, odbywa się na podstawie odczytanego kodu identyfikacyjnego stojaka, który określa pozycje poszczególnych probówek na stojaku na wejściu. Sorter ani magazyn nie zapewnia kontrolowanego środowiska dla probówek.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe US2010303590A1 przedstawia urządzenie do automatycznego pobierania i odkładania probówek z chłodzonego magazynu. Urządzenie zawiera transporter, ramię chwytające oraz magazyn na probówki z ruchomymi półkami. Ramię chwytające przenosi probówkę z transportera do magazynu lub z magazynu na transporter. Lokalizacje probówek w magazynie są określone na podstawie kodów identyfikacyjnych probówek oraz stojaków w magazynie. Czujniki temperatury zamontowane w magazynie pozwalają na utrzymanie stałej temperatury odpowiedniej do przechowywania wszystkich probówek. Jednak chłodzony magazyn w całej objętości utrzymuje jednakową temperaturę, która może nie być optymalna dla wszystkich probówek.

Celowym byłoby opracowanie zautomatyzowanego sortera probówek z komorą magazynową, który będzie pozbawiony omówionych powyżej wad, a w szczególności zapewni kontrolowaną atmosferę optymalną dla szerokiej gamy materiałów biologicznych do archiwizacji probówek.

Przedmiotem wynalazku jest zautomatyzowany sorter probówek zawierający komorę sortującą z manipulatorem probówek i komorę magazynową, charakteryzujący się tym, że: sorter zawiera ponadto

PL 230 122 B1 taśmociąg z komorami zasobnikowymi przebiegający pomiędzy komorą sortującą a co najmniej dwiema komorami magazynowymi, przy czym manipulator probówek komory sortującej ma zakres roboczy obejmujący obszar komory sortującej i taśmociągu, a w komorach magazynowych znajdują się odrębne manipulatory probówek o zakresie roboczym obejmującym obszar danej komory magazynowej i taśmociągu; przy czym komory magazynowe są izolowane termicznie bocznymi ścianami izolacyjnymi względem siebie i komory sortującej; i że sorter zawiera ponadto system uzdatniania powietrza, zawierający mieszacz, do którego przyłączone jest doprowadzenie powietrza atmosferycznego za pośrednictwem filtra powietrza i co najmniej jedno źródło gazu, przy czym wyjście mieszacza połączone jest kanałem przepływowym wyposażonym w główny wymiennik ciepła z komorą sortującą i komorami magazynowymi, przy czym przed wlotami powietrza do poszczególnych komór w kanale przepływowym znajdują się niezależnie sterowalne pomocnicze wymienniki ciepła.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie sorter według wynalazku.

Fig. 2 przedstawia schemat sposobu sortowania i archiwizacji, w którym może być stosowany sorter według wynalazku.

Fig. 1 przedstawia schematycznie zautomatyzowany sorter probówek według wynalazku. Sorter zawiera komorę sortującą 110 i dwie komory magazynowe 210, 220, taśmociąg 300 do transportowania probówek 150 pomiędzy komorą sortującą 110 a izolowanymi komorami 210, 220 oraz system uzdatniania powietrza 400 doprowadzający odpowiednią mieszaninę gazów do obszaru komory sortującej 110 i komór magazynowych 210, 220.

Komora sortująca 110 podzielona jest na dwie sekcje 111, 112. Sekcja pierwsza 111 jest przeznaczona na zasobniki 104 z probówkami do sortowania. Manipulator 113 (przykładowo, ramię robota wyposażone w chwytak i detektor znaczników na probówkach) w trakcie operacji sortowania i/lub magazynowania odczytuje kody z probówek 150 i przenosi je do odpowiednich zasobników do analizy w sekcji drugiej 112 lub jeśli probówka została już poddana analizie, to przenosi je na taśmociąg 300 z otworami zasobnikowymi 304 w celu archiwizacji. Innymi słowy, zakres roboczy manipulatora 113 obejmuje obszar komory sortującej 110 i taśmociągu 300.

Taśmociąg przebiega pomiędzy komorą sortującą 110 a komorami magazynowymi 210, 220 przylegle do tylnych ścian tych komór.

Każda z komór magazynowych 210, 220 wyposażona jest we własny manipulator 213, 223, za pomocą którego pobierane są probówki 150 z taśmociągu 300 i przenoszone do zasobników 214, 224 znajdujących się w danej komorze magazynowej 210, 220. Innymi słowy, zakres roboczy manipulatorów 213, 223 obejmuje obszar danej komory magazynowej 210, 220 i taśmociągu 300.

Manipulatory 113, 213, 223 są zainstalowane na wspólnej szynie 106 umieszczonej nad komorami 110, 210, 220.

Identyfikacja probówek 150 przez manipulatory 113, 213, 223 odbywa się w znany z dotychczasowych sorterów sposób. Przykładowo, może polegać na odczytaniu kodu identyfikacyjnego probówki za pomocą detektora umieszczonego przykładowo na ramieniu manipulatora 113, 213, 223. Informacja na temat probówki powiązanej z tym kodem znajduje się w bazie danych, do której została wprowadzona przed umieszczeniem probówki w sorterze. Na podstawie zapisów z bazy danych manipulatory 113, 213, 223 mogą więc określić, do jakiego zasobnika do analizy należy przenieść daną probówkę, a po analizie do której komory magazynowej 210, 220 należy przenieść daną probówkę (lub też, że nie należy jej magazynować i należy poddać utylizacji). Pracą manipulatorów może sterować centralny sterownik 115.

Sorter posiada system uzdatniania powietrza 400, zawierający filtr powietrza 401 (przykładowo, filtr typu HEPA do oczyszczania powietrza atmosferycznego pobieranego z ujęcia powietrza, przykładowo z zewnątrz pomieszczenia, w którym zamontowany jest sorter) i źródła gazów (np. azotu, tlenu) 402. Oczyszczone przez filtr 401 powietrze można wzbogacać gazami 402 w mieszaczu 403. Wzbogacone powietrze kierowane jest kanałem przepływowym do pierwszego (głównego) wymiennika ciepła 404, który schładza je lub podgrzewa do pożądanej temperatury, przykładowo do temperatury o wartości będącej średnią pożądanych temperatur w komorze sortującej 110 i komorach magazynowych 210, 220. Wzbogacone powietrze z pierwszego wymiennika ciepła 404 trafia do niezależnie sterowalnych pomocniczych wymienników ciepła 405, 406, 407. Drugi wymiennik ciepła 405 schładza lub ogrzewa powietrze doprowadzane kanałem przepływowym 408 do komory sortującej 110 do temperatury wymaganej dla komory sortującej. Trzeci wymiennik ciepła 406 schładza lub ogrzewa powietrze doprowadzane kanałem przepływowym 408 do pierwszej komory magazynowej 210 do temperatury wymaganej dla tej komory, a czwarty wymiennik ciepła 407 schładza lub ogrzewa powietrze doprowadzane

PL 230 122 B1 kanałem przepływowym 408 do drugiej komory magazynowej 220 do temperatury wymaganej dla tej komory. Powietrze doprowadzane jest do komór 110, 210, 220 pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia atmosferycznego panującego w otoczeniu sortera przez otwory w górnej części komór 110, 210, 220 i uchodzi z komór przez szczeliny w ścianach komór.

Przykładowo, w komorze sortującej 110 może być utrzymywana temperatura w zakresie 2-6 stopni Celsjusza, w pierwszej komorze magazynowej 210 może być utrzymywana temperatura w zakresie 0-4 stopni Celsjusza, a w drugiej komorze magazynowej może być utrzymywana temperatura w zakresie 4-8 stopni Celsjusza. Zatem probówki mogą być dobierane do archiwizacji pod względ em temperatury, w jakiej powinny być przechowywane i w konsekwencji są one archiwizowane w odpowiedniej izolowanej komorze. Ciągłe doprowadzanie mieszaniny gazów do poszczególnych komór powoduje, że przepływ gazów w komorze jest jednokierunkowy. To znaczy, że w komorze tworzy się lekkie nadciśnienie i doprowadzane (wzbogacone) oczyszczone powietrze wypycha w sposób ciągły obecne w komorze powietrze. To powoduje, że bezpośrednio do komory nie dostaje się nieoczyszczone powietrze z zewnątrz, które mogłoby być zanieczyszczone i w konsekwencji negatywnie wpływać na trwałość materiału biologicznego. Każda z komór 210, 220 może być wyposażona w przesuwną kurtynę pełniącą rolę drzwi, która otwiera się w celu umieszczenia zasobników z probówkami w komorze lub wyjęcia zasobników z komory. Ściany izolacyjne 105, 205 pomiędzy komorami są korzystnie wykonane z materiałów o niskiej przenikalności cieplnej (jak również pozostałe ściany boczne komór), co ułatwia utrzymywanie odrębnych temperatur w poszczególnych komorach 110, 210, 220.

Możliwe są również przykłady wykonania sortera według wynalazku, posiadającego więcej niż dwie komory magazynowe, gdzie każda z nich współpracuje z dedykowanym manipulatorem.

Fig. 2 przedstawia schemat sposobu sortowania i archiwizacji, w którym może być stosowany sorter według wynalazku. Na wstępie w kroku 501 operator sortera wprowadza dane dotyczące probówek do sortowania do bazy danych sterownika 115, wprowadzając identyfikatory probówek oraz rodzaj materiału w nich zawartego i/lub wskazanie badań, którym mają zostać poddane. Następnie, w kroku 502 operator umieszcza probówki (przykładowo, poprzez otwór w przedniej ścianie, przeciwległej do tylnej ściany, wzdłuż której przebiega taśmociąg) w pierwszej sekcji 111 komory sortującej 110, przeznaczonej na probówki do sortowania. W kroku 503 manipulator 113 odczytuje numery identyfikacyjne kolejnych probówek z pierwszej sekcji i przemieszcza je w kroku 504 do odpowiednich zasobników w drugiej sekcji 112 zgodnie z odczytanymi z bazy danych kryteriami sortowania. Następnie w kroku 505 probówki są pobierane przez operatora z sekcji 112 w celu przeniesienia ich do analizatora. Opcjonalnie, sorter może być wyposażony w dodatkowy taśmociąg do przemieszczania probówek do analizatorów. Po analizie, operator zwraca zasobniki z probówkami w kroku 506 do komory sortującej, korzystnie do sekcji 111. W kroku 507 rozpoczyna się etap magazynowania, manipulator 113 ponownie pobiera kolejne probówki i odczytuje ich kody. Następnie przemieszcza probówki na taśmociąg w kroku 508. Następuje przesunięcie taśmociągu i w kolejnym kroku 509 manipulatory 213, 223 pobierają probówkę przeznaczoną do archiwizacji w danej komorze magazynowej 210, 220 i umieszczają ją w zasobniku w swej komorze 210, 220. Ewentualnie, probówki przeznaczone do utylizacji mogą być przemieszczane z taśmociągu do pojemnika utylizacyjnego. W ten sposób archiwizowane są kolejne probówki z zasobnika probówek po analizie.

Sorter według wynalazku pozwala na archiwizację próbek przez długi czas w dogodnych warunkach temperaturowych i przy zachowaniu czystości materiału biologicznego. Umożliwia to przeprowadzanie badań zarówno z zakresu analityki ogólnej, jak i mikrobiologicznych. Wykorzystanie sortera z dwoma izolowanymi komorami magazynowymi 210, 220 umieszczonymi na jednym poziomie wspólnym z komorą sortującą 110 pozwala na transportowanie probówek pomiędzy komorą sortującą 110 a izolowanymi komorami magazynowymi 210, 220 za pomocą prostego w budowie taśmociągu 300. Niezależnie sterowalne wymienniki ciepła przy doprowadzeniach powietrza do poszczególnych komór pozwalają na niezależne ustawianie temperatury w poszczególnych komorach i uzyskanie warunków optymalnych dla przechowywanych w nich materiałów.

Claims (1)

1. Zautomatyzowany sorter probówek zawierający komorę sortującą z manipulatorem probówek i komorę magazynową, znamienny tym, że:

- sorter zawiera ponadto taśmociąg (300) z komorami zasobnikowymi (304) przebiegający pomiędzy komorą sortującą (110) a co najmniej dwiema komorami magazynowymi (210, 220),

PL 230 122 B1 przy czym manipulator (113) probówek komory sortującej (110) ma zakres roboczy obejmujący obszar komory sortującej (110) i taśmociągu (300), a w komorach magazynowych (210, 220) znajdują się odrębne manipulatory (213, 223) probówek o zakresie roboczym obejmującym obszar danej komory magazynowej (210, 220) i taśmociągu (300);

- przy czym komory magazynowe (210, 220) są izolowane termicznie bocznymi ścianami izolacyjnymi (105, 205) względem siebie i komory sortującej (110);

- i że sorter zawiera ponadto system uzdatniania powietrza (400), zawierający mieszacz (403), do którego przyłączone jest doprowadzenie powietrza atmosferycznego za pośrednictwem filtra powietrza (401) i co najmniej jedno źródło gazu (402), przy czym wyjście mieszacza połączone jest kanałem przepływowym wyposażonym w główny wymiennik ciepła (404) z komorą sortującą (110) i komorami magazynowymi (210, 220), przy czym przed wlotami powietrza do poszczególnych komór (110, 210, 220) w kanale przepływowym znajdują się niezależnie sterowalne pomocnicze wymienniki ciepła (405-407).