專利名稱：用于自動化、超低溫儲存和取回系統(tǒng)的管件挑揀機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管件挑揀機(jī)構(gòu)的特征，所述管件挑揀機(jī)構(gòu)特別適于在主要用于儲存生物學(xué)或化學(xué)樣本的自動化、超低溫儲存和取回系統(tǒng)中使用。
背景技術(shù)：
在生物工藝學(xué)和醫(yī)療的工業(yè)中，生物學(xué)和化學(xué)樣本的儲存越來越廣泛。許多這些樣本必須在等于或低于冷凍溫度下被儲存。一般而言，普通的冷凍器運(yùn)行于_5°C到-20°C， 超低溫冷凍器運(yùn)行于約-50°C到約-90°C (優(yōu)選地在大約-80°C)，而深冷低溫(cryogenic) 冷凍器運(yùn)行于約-140°C到-196°C (液氮的沸點(diǎn))。本申請的受讓人已經(jīng)在2008年1月25日提交了由Robert P. Cloutier, Julian Warhurst> Behrouz Zandi、James 0' Toole 禾口 Halvard Solbert 作出的名為"Automated Storage And Retrieval System For Storing Biological Or Chemical Samples At Ultra-Low Temperatures (用于在超低溫下儲存生物學(xué)或化學(xué)樣本的自動化儲存和取回系統(tǒng))”的共同未決申請No. 12/020，246，其通過引用結(jié)合在本文中。所述共同未決申請描述了一種自動化的超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)，其具有安裝在隔熱的超低溫冷凍器隔室內(nèi)的儲存架(_80°C)。在超低溫儲存隔室內(nèi)設(shè)置了機(jī)械的機(jī)械手以將樣本儲存容器放置在儲存架中并且從所述架上取回儲存容器。樣本儲存容器典型地是SBS占據(jù)面積兼容的，并且通常呈微滴定板、管件儲存架、貯存器或其它SBS格式容器的形式。機(jī)械手與進(jìn)出(access) 模塊通訊以便于將樣本儲存容器引入到系統(tǒng)中以及取回容器以用于在系統(tǒng)外部使用。冷凍器架具有幾百個或更多個的樣本儲存容器的容量，例如為微滴定板或管件儲存架。本發(fā)明針對管件挑揀設(shè)備，其特別適用于以上所結(jié)合的專利申請中所公開的自動化超低溫儲存和取回系統(tǒng)，并且同樣在其它系統(tǒng)中也可以是有用的。如以上所結(jié)合的專利申請中所解釋的那樣，儲存在超低溫系統(tǒng)中的生物樣本常常包含在具有8mm或更大直徑的密封塑料實(shí)驗(yàn)室管件或瓶中。在本領(lǐng)域中較大的管件有時被稱作瓶，但在此兩個術(shù)語都指的是管件或儲存管件。在任何情況下，管件或瓶典型地以例如 96、48或?qū)€管件的陣列被保持在管件儲存容器(有時被稱作管件架)中。如所提及的那樣，管件架典型地具有SBS占據(jù)面積兼容的尺寸。在有的情況下，包含識別信息的二維條形碼粘貼在儲存管件的底部并且能夠通過SBS管件架的底部中的開口被讀取。以上所結(jié)合的專利申請公開了為此在進(jìn)出模塊處二維條形碼讀出器的使用。系統(tǒng)控制系統(tǒng)能夠基于所述信息跟蹤系統(tǒng)內(nèi)樣本的位置。然而，在多數(shù)情況下，二維條形碼不粘貼在儲存管件的底部。 在許多情形中，包含識別信息的一維條形碼被手動地置于儲存管件的側(cè)壁上。特別是在超低溫環(huán)境內(nèi)或在進(jìn)出模塊中，手動地放置的一維條形碼標(biāo)簽的多種定位與定向使得它們難以在自動化系統(tǒng)中讀出。如以上所結(jié)合的專利申請所解釋的那樣，當(dāng)僅僅期望從給定的架上取回一個或幾個儲存管件時，將整個SBS儲存架從系統(tǒng)中移除通常是不期望的。即使管件架暫時從系統(tǒng)中被移除，至少部分地，移除過程也允許濕氣進(jìn)入到超低溫儲存隔室中，并且還使得保持在同一個SBS管件架中的另外的樣本容易受到融化。以上所結(jié)合的專利申請還解釋了，雖然管件挑揀機(jī)構(gòu)在本領(lǐng)域中是公知的，但超低溫冷凍器隔室內(nèi)的環(huán)境典型地太冷以致無法確保傳統(tǒng)管件挑揀機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行。為了解決這些問題，所結(jié)合的共同未決的專利申請?zhí)峁┝艘环N鄰近冷凍器隔室的管件挑揀室，其優(yōu)選地結(jié)合到隔熱的冷凍庫門中?？缮炜s的穿梭器門位于管件挑揀室和超低溫儲存隔室之間。用于超低溫冷凍器隔室內(nèi)的機(jī)械手的伸出臂將選擇的SBS管件架(即來源架)供給到冷凍器隔室中的特定位置，所述特定位置還可以通過構(gòu)成管件挑揀機(jī)構(gòu)的一部分的機(jī)械手的穿梭器進(jìn)入。挑揀的管件被裝載入用于退出系統(tǒng)的另一個管件架(即終點(diǎn)架)中。用于管件挑揀室的穿梭器門通常保持關(guān)閉，在常規(guī)的儲藏條件下使管件挑揀室與超低溫冷凍器隔室隔熱。當(dāng)請求使用管件挑揀機(jī)構(gòu)時，干燥氣體被引入管件挑揀室中，穿梭器門關(guān)閉以便于減小室內(nèi)的相對濕度。為此相對濕度傳感器位于管件挑揀室內(nèi)。當(dāng)相對濕度已經(jīng)降低到期望的水平、例如小于2%的相對濕度時，穿梭器門打開并且來自超低溫冷凍器隔室的冷空氣被允許流入管件挑揀室中。溫度傳感器也位于管件挑揀室中。穿梭器門根據(jù)需要被打開和關(guān)閉以將管件挑揀室中的溫度維持在冷凍溫度，所述冷凍溫度高于儲存隔室中的超低溫(_80°C)，優(yōu)選為-5°C到-25°C，例如為約-20°C。以這樣的方式，管件挑揀機(jī)構(gòu)及其機(jī)械構(gòu)件和電構(gòu)件可以在較不惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，這極大地提高了可靠性。另一方面，通過將管件挑揀室維持在冰點(diǎn)以下溫度，為了取回所需的儲存管件，相關(guān)來源架中另外的樣本不必退出系統(tǒng)。這不僅保護(hù)了另外的樣本以防被過早融化和損害，而且減小了濕氣流入超低溫冷凍器隔室的風(fēng)險。此外，因?yàn)橄鄬穸缺痪S持在管件挑揀隔室內(nèi)的低水平， 因此管件架可以以相比通過主進(jìn)出模塊穿梭而言相對快的速度穿梭進(jìn)出管件挑揀隔室?？焖俣鹊拇┧罂s短了未選擇用于取回的樣本暴露在-80°環(huán)境的外部的時間?，F(xiàn)有技術(shù)包括用于_20°C的冷凍器系統(tǒng)的管件挑揀機(jī)構(gòu)。對于用于_20°C的冷凍器系統(tǒng)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，已知使用貯存部以用于在管件正在來源架和終點(diǎn)架之間傳遞時暫時保持挑揀的儲存管件。然而，這些管件挑揀機(jī)構(gòu)典型地位于主冷凍器隔室內(nèi)，并且典型地對于在以上所結(jié)合的專利申請所公開的較小尺寸的管件挑揀室中使用來說太過龐大。在所結(jié)合的共同未決的專利申請所描述的-80°C系統(tǒng)中，重要的是保持管件挑揀室相對小，因?yàn)槠浯嬖诤褪褂脤τ诶鋮s系統(tǒng)來說一般是一個負(fù)擔(dān)。以上所討論的所結(jié)合的專利申請中公開的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為與寬的陣列的管件挑揀機(jī)構(gòu)一起使用，本發(fā)明的一個目的是提供一種系統(tǒng)，其可以在給定的溫度下使管件儲存架從超低溫儲存隔室(_80°C )有效地且可靠地穿梭到管件挑揀室(_20°C )中，并且將挑揀的管件從取回的來源架有效地且可靠地傳遞到被指定為將帶著選擇的樣本從系統(tǒng)送出的適當(dāng)?shù)慕K點(diǎn)架中。如之前所提及的那樣，本發(fā)明的另一個目的是為讀出位于儲存管件的側(cè)壁上的一維條形碼設(shè)計(jì)一種實(shí)用的方式。并且，本發(fā)明的另一個目的是提高管件挑揀室內(nèi)冷卻的效率和一致性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種改進(jìn)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，其特別適用于結(jié)合自動化儲存和取回(或檢索)系統(tǒng)使用，所述系統(tǒng)將生物學(xué)或化學(xué)樣本儲存在被保持在SBS儲存架中的管件中，所述SBS儲存架裝載入位于超低溫冷凍器(-80°C)內(nèi)的托盤中。如所提及的那樣，管件挑揀機(jī)構(gòu)駐留在維持于約-20°C的管件挑揀室中，并且管件挑揀室優(yōu)選地鄰近冷凍器隔室位于冷凍器門中。在本發(fā)明的一個方面，管件挑揀機(jī)構(gòu)包括位于管件挑揀室內(nèi)的具有多個儲存管件接受器的貯存部。管件挑揀室中的貯存部的目的在于暫時地保持從儲存在冷凍器隔室中的多個來源架上挑揀的儲存管件，以便于幫助選擇的儲存管件通過進(jìn)出模塊從系統(tǒng)有效傳遞?？缮炜s的穿梭器門將管件挑揀室與超低溫冷凍器隔室分離開。用于管件挑揀機(jī)構(gòu)的穿梭器在管件挑揀室和冷凍器隔室之間運(yùn)動，以便于一次將一個管件架穿梭到管件挑揀室中以及相反地穿梭。帶有已經(jīng)選擇用于從系統(tǒng)取出的管件的來源架通過冷凍器機(jī)械手被帶到冷凍器隔室內(nèi)的指定位置。用于管件挑揀機(jī)構(gòu)的穿梭器從機(jī)械手接收來源架并且將管件架通過穿梭器門道運(yùn)送到管件挑揀室中，這時門關(guān)閉。穿梭器優(yōu)選地沿著直線y軸水平地運(yùn)動。位于管件挑揀室內(nèi)的管件夾持器頭部沿著正交的χ軸水平地運(yùn)動，并且還沿著ζ 軸豎直地運(yùn)動。管件夾持器頭部具有一對夾持器指狀件，所述一對夾持器指狀件能夠從位于所述穿梭器上管件架中的接受器夾持并提升單個管件。為了從穿梭器上的管件架上挑揀選擇的管件，穿梭器沿著y軸被標(biāo)記刻度(或索引)并且管件夾持器頭部組件沿著χ軸被標(biāo)記刻度。系統(tǒng)優(yōu)選地還包括位于穿梭器托盤下面的呈現(xiàn)器(presenter)推針。呈現(xiàn)器推針保持沿著豎直的ζ軸與管件夾持器頭部對齊。推針向上運(yùn)動以推動保持在管件架中的選擇的儲存管件的底部，以稍微升高(例如1/4英寸)選擇的管件至高于架中的另外管件。 然后，管件夾持器頭部組件沿著ζ軸向下運(yùn)動以允許所述夾持器指狀件夾持選擇的管件。 一旦儲存管件被緊固，夾持器頭部組件就豎直地向上運(yùn)動以從管件架中的接受器上提升管件。然后管件夾持器頭部沿著χ軸運(yùn)動，以將挑揀的管件設(shè)置在位于管件挑揀室內(nèi)的儲存管件貯存部中的多個接受器中的一個中。一旦儲存管件被設(shè)置在貯存部中，如果需要的話， 管件挑揀機(jī)構(gòu)于是就能用于從同一個來源架上挑揀另一個選擇的管件。至少直到貯存部滿了之前，所有挑揀的管件都始終被傳遞到貯存部中的接受器。優(yōu)選地，貯存部包括至少8個接受器。一旦所有選擇的儲存管件都已經(jīng)從位于管件挑揀室內(nèi)穿梭器上的來源架被選擇， 穿梭器門打開并且穿梭器將管件架運(yùn)送回冷凍器隔室內(nèi)的指定位置。穿梭器然后縮回并且穿梭器門關(guān)閉，同時冷凍器機(jī)械手使來源架返回到其初始儲存位置。管件挑揀過程如上所述地重復(fù)其本身，直到所有選擇的管件都已經(jīng)置于貯存部中或貯存部變滿。一旦所有選擇的管件已經(jīng)置于貯存部中或貯存部變滿，優(yōu)選為空管件架的“終點(diǎn)架”就被運(yùn)送到冷凍器隔室內(nèi)的指定位置。終點(diǎn)架預(yù)定為裝滿儲存管件以用于通過進(jìn)出(或存取)模塊從系統(tǒng)取回和退出。管件挑揀機(jī)構(gòu)將終點(diǎn)架穿梭到管件挑揀室中并且將儲存管件從貯存部裝載到架中的接受器中。管件挑揀機(jī)構(gòu)然后使終點(diǎn)架返回到冷凍器隔室。如果不再有儲存管件被選擇用于從系統(tǒng)取回，則冷凍器機(jī)械手將經(jīng)過終點(diǎn)架到進(jìn)出模塊以用于從系統(tǒng)取出。如果更多的儲存管件被選擇用于取回，則冷凍器機(jī)械手將使終點(diǎn)架運(yùn)動到冷凍器隔室內(nèi)的保持?jǐn)R板。于是冷凍器機(jī)械手和管件挑揀機(jī)構(gòu)將再次協(xié)調(diào)工作以將選擇的儲存管件從冷凍器隔室中的管件架傳遞到管件挑揀室中的貯存部中，并且從而將管件從貯存部裝載到終點(diǎn)架中。這一過程始終繼續(xù)進(jìn)行，直到所有選擇用于取回的管件都已經(jīng)裝載入終點(diǎn)架中，或備選地終點(diǎn)架變滿，在這時冷凍器機(jī)械手將終點(diǎn)架運(yùn)送到進(jìn)出模塊以用于從系統(tǒng)取出。使用管件挑揀室內(nèi)的貯存部，允許利用被用于來源架和終點(diǎn)架兩者的相同的穿梭機(jī)構(gòu)相對快速地將管件架從冷凍器隔室穿梭到管件挑揀室中。然而，對于未選擇用于取回的樣本，曝露于外部-80°環(huán)境的時間被保持最小。另外，其允許管件挑揀室相對緊湊，因?yàn)樵诠芗魭覂?nèi)不需要空間來停放終點(diǎn)架。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，穿梭器包括特別地被設(shè)計(jì)為保持具有SBS占據(jù)面積的管件架的穿梭器托盤。通常，冷凍器隔室內(nèi)的霜可能使其難以以自動化的方式從管件架上可靠地移除儲存管件。優(yōu)選的穿梭器托盤因此具有夾緊機(jī)構(gòu)，以在架已經(jīng)被穿梭到管件挑揀室中時將管件架穩(wěn)固地夾緊就位在托盤上。如上所述的呈現(xiàn)器推針的使用還提高了從結(jié)霜的管件架上挑揀管件的可靠性。當(dāng)推針向上運(yùn)動以推動保持在被夾緊的管件架中的接受器中的儲存管件的底部時，其幫助管件從架上脫離，因?yàn)樗趭A持器頭部從管件架中的接受器上提升管件之前提升管件稍微高出架中另外的管件。穿梭器托盤優(yōu)選地包括ζ軸夾具，當(dāng)呈現(xiàn)器推針向上推動相應(yīng)儲存管件的底部并且夾持器頭部抓取儲存管件和將儲存管件從管件架上的接受器上提升時，所述ζ軸夾具阻止管件架向上運(yùn)動。另外，穿梭器托盤包括后擋塊，以在穿梭器托盤從冷凍器隔室挑揀起管件架時限制置于穿梭器托盤上的架的y軸運(yùn)動。穿梭器托盤還具有大致沿y軸方向延伸的一對臂，其帶有從所述臂向上延伸以限制χ軸運(yùn)動的豎直壁。ζ軸夾具優(yōu)選地位于所述臂中的一個的遠(yuǎn)端，夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)選地位于另一個臂的近端。優(yōu)選的夾緊機(jī)構(gòu)推動管件架與ζ軸夾具和另一個臂上的豎直壁接合以便于將管件架夾緊就位。優(yōu)選地，夾緊機(jī)構(gòu)由凸輪形式的隨動裝置驅(qū)動，所述隨動裝置在穿梭器托盤被運(yùn)送到冷凍器隔室中時打開夾具并且在穿梭器托盤位于管件挑揀室內(nèi)時關(guān)閉夾緊機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的另一個方面，一維條形碼讀出器位于管件挑揀室內(nèi)以便于識別和讀出位于從管件挑揀室內(nèi)的來源架上被挑揀和提升的儲存管件的側(cè)壁上的一維條形碼。為了幫助定位并讀出儲存管件的側(cè)壁上的條形碼，夾持頭部被設(shè)計(jì)為沿著ζ軸豎直地運(yùn)動，并且也繞ζ軸旋轉(zhuǎn)。如所提及的那樣，優(yōu)選的夾持器頭部組件還可以沿著Χ軸水平地運(yùn)動，但是在該優(yōu)選實(shí)施方式中其并不沿著y軸運(yùn)動。因此，一維條形碼讀出器優(yōu)選地位于用于夾持器頭部的y軸位置。在運(yùn)行中，夾持器頭部在管件挑揀室中將相應(yīng)的管件從管件儲存架上提升，并且將所述管件呈現(xiàn)在一維條形碼讀出器的視場內(nèi)。如果必要的話，夾持器頭部使管件豎直地運(yùn)動并且使管件旋轉(zhuǎn)，以使得管件側(cè)壁上的條形碼落入一維條形碼讀出器的視場內(nèi)。優(yōu)選地，如在本領(lǐng)域中已知的那樣，夾持器頭部具有一對夾持器頭部指狀件和剝殼器。優(yōu)選為V槽支承機(jī)構(gòu)的支承機(jī)構(gòu)將夾持器頭部可旋轉(zhuǎn)地安裝到支撐架(carriage) 頭部上。馬達(dá)和皮帶使所述夾持器頭部相對于所述支撐架頭部組件繞所述ζ軸旋轉(zhuǎn)。ζ軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)使支撐架頭部以及夾持器頭部沿著ζ軸豎直地運(yùn)動。夾持器頭部上的夾持器頭部指狀件和剝殼器優(yōu)選地被氣動驅(qū)動，并且將可旋轉(zhuǎn)夾持器頭部安裝到支撐架頭部上的安裝機(jī)構(gòu)優(yōu)選地在夾持器頭部旋轉(zhuǎn)時允許空氣供給管圍繞所述夾持器頭部卷繞或展開。支撐架頭部被安裝到ζ軸板上以用于ζ軸豎直運(yùn)動。ζ軸板又經(jīng)由χ軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)被安裝到管件挑揀室的框架上，所述X軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)使ζ軸板沿著X軸水平地運(yùn)動。 如所提及的那樣，X軸運(yùn)動對于將儲存管件從管件架(以及從用于一維條形碼讀出器的視場內(nèi))運(yùn)送到管件挑揀室內(nèi)的貯存部來說是必需的，反之亦然。利用管件挑揀室中的一維條形碼讀出器，系統(tǒng)可用于清查(take inventory)通過進(jìn)出模塊進(jìn)入系統(tǒng)的儲存管件，其通過儲存管件側(cè)壁上的一維條形碼、而不是儲存管件底部上的二維條形碼被識別。如果在相應(yīng)儲存管件的側(cè)壁上存在一維條形碼，則系統(tǒng)還可以用于在從系統(tǒng)取回選擇的儲存管件時確認(rèn)儲存管件的識別特征。如所提及的那樣，優(yōu)選的是，管件挑揀機(jī)構(gòu)駐留在維持于約_20°C下的管件挑揀室中，并且管件挑揀室鄰近超低溫冷凍器隔室定位。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在管件挑揀室內(nèi)使用風(fēng)扇以便于提高管件挑揀室內(nèi)冷卻的效率和一致性。在這一方面，當(dāng)信號在使用管件挑揀機(jī)構(gòu)之前被接收以準(zhǔn)備管件挑揀室時，所述方法開始，以使得所述室在使用之前被冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?例如_20°C)。一旦準(zhǔn)備的信號被接收，第一風(fēng)扇就開始使空氣循環(huán)遍及(貫穿)管件挑揀室。所述風(fēng)扇持續(xù)地運(yùn)行直到管件挑揀過程終止。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，空氣的恒定循環(huán)對于遍及所述室維持一致的溫度來說是重要的。如果必要的話，干燥氣體被引入管件挑揀室中以便于將相對濕度減小到所需水平、例如小于2%的相對濕度。一旦確定相對濕度處于適當(dāng)?shù)乃?，門就在管件挑揀室和冷凍器隔室之間打開以便于允許超低溫空氣從冷凍器隔室進(jìn)入管件挑揀室中。第二風(fēng)扇吹動空氣從管件挑揀室通過打開的門到冷凍器隔室中以用于初始冷卻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第二風(fēng)扇的使用極大地改進(jìn)了將管件挑揀室冷卻到所需預(yù)定溫度(例如_20°C)的速度。一旦達(dá)到所述溫度，門就關(guān)閉，除非穿梭器需要在管件挑揀室和冷凍器隔室之間運(yùn)動，或者反過來。第二風(fēng)扇在此被關(guān)閉；然而，第一風(fēng)扇保持繼續(xù)使空氣循環(huán)遍及管件挑揀室。如果所述管件挑揀室內(nèi)的溫度上升至高于第二預(yù)定溫度(例如_15°C )，門就被打開(或者部分地打開)，直到管件挑揀室內(nèi)的溫度冷卻到第一預(yù)定溫度。所述過程根據(jù)需要被重復(fù)。可以相信，本發(fā)明不僅在于在此所描述的各個系統(tǒng)構(gòu)件的結(jié)合，而且在于為了提供本發(fā)明所指出的目的而使用以上所述的構(gòu)件的形式。并且，如所提及的那樣，本發(fā)明特別適用于與以上所結(jié)合的共同未決的專利申請中公開的自動化、超低溫儲存和取回系統(tǒng)結(jié)合使用，但是在某些方面同樣也可用于其它的應(yīng)用中，例如在-20°C系統(tǒng)中的主冷凍器隔室中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下附圖和描述，本發(fā)明的前述以及其它方面、目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成的管件挑揀機(jī)構(gòu)的自動化、超低溫儲存和取回系統(tǒng)的透視圖。圖2是圖1中示出的超低溫、自動化儲存和取回系統(tǒng)的分解圖。圖3是示出了在圖1和2示出的系統(tǒng)中冷凍器隔室內(nèi)的機(jī)械手以及位于管件挑揀室內(nèi)的管件挑揀機(jī)構(gòu)的運(yùn)行的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成的管件挑揀機(jī)構(gòu)的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成的管件挑揀機(jī)構(gòu)的各個構(gòu)件、即ζ軸板和呈現(xiàn)器推針的正面透視圖。圖6是如圖5所示的構(gòu)件的后側(cè)透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成的可旋轉(zhuǎn)夾持器頭部的下部透視圖。圖8和9是示出了隨夾持器頭部旋轉(zhuǎn)而包繞和展開空氣壓力軟管的透視圖。圖10是在低于夾持器頭部組件的水平處觀察的管件挑揀機(jī)構(gòu)的俯視剖視圖。圖 10示出了關(guān)閉位置中的穿梭器門。圖11是類似于圖10的視圖，其示出了穿梭器門在管件挑揀室和主冷凍器隔室之間從門道突然打開。圖12是類似于圖10和11的視圖，其示出了穿梭器門遠(yuǎn)離門道縮回以允許形成通過門道穿梭的通道。圖13A是示出了冷凍器隔室內(nèi)的處于完全延伸位置的穿梭器托盤的俯視示意圖。圖1 是示出了當(dāng)穿梭機(jī)構(gòu)如圖13A所示位于完全延伸位置時穿梭夾緊機(jī)構(gòu)的位置的詳細(xì)視圖。圖14A是類似于圖13A的視圖，其中穿梭器托盤在管件挑揀室內(nèi)處于完全縮回位置。圖14B是示出了當(dāng)穿梭器托盤如圖14A所示位于完全縮回位置時穿梭夾緊機(jī)構(gòu)的位置的詳細(xì)視圖。圖15是駐留在管件挑揀室中的優(yōu)選的管件挑揀機(jī)構(gòu)的正視圖，其中示出了遍及管件挑揀室持續(xù)循環(huán)空氣的優(yōu)選方式。圖16、17和18是示出了當(dāng)夾持機(jī)構(gòu)從管件架挑揀管件時進(jìn)行的步驟的示意性附圖。圖19是示出了管件挑揀室內(nèi)一維條形碼讀出器的視場的前側(cè)正視圖。圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式將挑揀的管件從來源架傳遞到位于管件挑揀室內(nèi)的貯存部的管件挑揀機(jī)構(gòu)的前側(cè)正視圖。圖21和22是示意性地示出了挑揀的儲存管件在位于管件挑揀室中的貯存部中的放置的詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施例方式附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的各個方面。特別地，圖1和2示出了自動化儲存和取回系統(tǒng)10，其配置為儲存例如為架的樣本儲存容器以用于將密封的儲存管件保持在超低溫(例如-80°C )，如共同未決的所結(jié)合的申請No. 12/020, 246中所公開的那樣。如所提及的那樣，盡管本發(fā)明的各個方面可被用于與其它的系統(tǒng)相結(jié)合，但是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的管件挑揀機(jī)構(gòu)32特別適用于結(jié)合在所述的共同未決的所結(jié)合的’ 246專利申請中示出和描述的自動化、超低溫儲存和取回系統(tǒng)10使用。當(dāng)系統(tǒng)10結(jié)合管件挑揀機(jī)構(gòu)32時，通常被設(shè)計(jì)為儲存具有均勻尺寸的管件或瓶的SBS占據(jù)面積兼容的管件架。例如，系統(tǒng)10將用于儲存包含8mm的儲存管件的陣列的管件架，或者包含16mm的瓶的陣列的管件架。系統(tǒng)10 —般地包括冷凍器本體12、內(nèi)部儲存架和機(jī)械手機(jī)構(gòu)14、定制的隔熱門16和電箱18。優(yōu)選的冷凍器本體是從Thermo-kientific 公司購買的R)rma 907系列的直立的_80°C冷凍器本體，其被設(shè)計(jì)用于藥物、生物技術(shù)和血庫運(yùn)用的超低溫儲存。該優(yōu)選的冷凍器本體的更多細(xì)節(jié)在共同未決的所結(jié)合的’ 246專利申請中公開。能夠冷卻到-80°C的其它標(biāo)準(zhǔn)冷凍器可以同樣適用。
如在共同未決所結(jié)合的’ 246專利申請中所提及的那樣，隔熱定制門16包括隔熱面板17和多個其它的構(gòu)件。門16包括進(jìn)出模塊22，例如為管件架的樣本儲存容器被置于所述進(jìn)出模塊22中以便于傳遞到冷凍器隔室M中的儲存架中。見圖3，與伺服馬達(dá)觀和用于驅(qū)動機(jī)械手48的磁耦合器一樣，電控制和氣動的組合件沈也安裝到隔熱門16上。隔熱門16還包括管件挑揀機(jī)構(gòu)32駐留于其中的管件挑揀室30。具有窗的內(nèi)側(cè)覆蓋部34永久地安裝到隔熱門面板17的外側(cè)以便于包圍管件挑揀室30。裝飾覆蓋部36、38安裝到隔熱門面板17的前側(cè)。上部裝飾覆蓋部38具有優(yōu)選地由煙聚碳酸酯(smoke polycarbonate) 制成的窗40以允許通過覆蓋部34的內(nèi)部的窗觀察管件挑揀機(jī)構(gòu)32。如在共同未決的所結(jié)合的’ 246專利申請中所進(jìn)一步提及的那樣，冷凍器本體12頂部的箱18優(yōu)選地容納電子控制器、配電電子器件、電池并且還包括來自壓縮的干燥氣體源(未示出)的進(jìn)入口。如在本領(lǐng)域中已知的那樣，隔熱前門16利用鉸鏈42和鎖閂44被安裝到冷凍器本體上。盡管未在圖中示出，但如在本領(lǐng)域中已知的那樣，系統(tǒng)10可包括監(jiān)視器和用戶界面，例如與TekCel TC 生物學(xué)儲存單元或Hamilton Storage Technologies公司的！"ube-Stor 結(jié)合使用?，F(xiàn)在參考圖3，優(yōu)選的定制隔熱門16包括用于保持管件挑揀機(jī)構(gòu)32的室30。冷凍器隔室M內(nèi)的機(jī)械手48可以被命令將包含生物學(xué)或化學(xué)樣本的密封的儲存管件的管件架帶到冷凍器隔室M內(nèi)的指定位置50。冷凍器隔室中的機(jī)械手48和用于管件挑揀機(jī)構(gòu)32 的穿梭器52兩者都可進(jìn)入指定位置50。管件挑揀隔室30包括門道56，其提供管件挑揀室 30和冷凍器隔室M之間的入口，反之亦然。由氣動控制機(jī)構(gòu)控制的門討打開和關(guān)閉以提供入口。在圖3中，門M處于打開的位置以用于管件架穿梭進(jìn)出管件挑揀室30。在冷凍器隔室M內(nèi)，系統(tǒng)10將典型地包含用于多于數(shù)百個或更多個管件架的擱架。當(dāng)系統(tǒng)10被編程為從各個來源架取回管件時，來源架通過機(jī)械手48每次一個地被輸送到指定位置50。用于管件挑揀機(jī)構(gòu)32的穿梭器托盤52在指定位置處接收選定的來源架并且將來源架運(yùn)送到管件挑揀室30中，這時管件挑揀機(jī)構(gòu)32從來源架挑揀選擇的管件。如下面更詳細(xì)地描述的那樣，挑揀的儲存管件被暫時地儲存在圖4中位于管件挑揀室30內(nèi)的貯存部82中。當(dāng)所有的管件已經(jīng)從選定的來源架挑揀時，穿梭機(jī)構(gòu)52使來源架返回到指定位置50，并且機(jī)械手48然后使來源架返回到冷凍器隔室中的其原始位置。機(jī)械手48然后取回下一個選定的來源架并且運(yùn)送它到指定位置50。這些來源架50然后穿梭到管件挑揀室30中以用于如上所述的管件挑揀。過程一直重復(fù)直到所有有關(guān)的儲存管件已經(jīng)從各自的來源架通過管件挑揀機(jī)構(gòu)32被挑揀，或者貯存部82變滿。在這一點(diǎn)，優(yōu)選為空管件架的終點(diǎn)架在冷凍器隔室M中的指定位置50處由機(jī)械手48置于穿梭器托盤52上。終點(diǎn)架然后通過管件挑揀機(jī)構(gòu)32被穿梭到管件挑揀室30中，并且儲存管件從貯存部82被裝載到終點(diǎn)架中。如果期望從系統(tǒng)10取出更多的管件，則一個或多個額外的來源架和終點(diǎn)架根據(jù)需要被穿梭到管件挑揀室30中。當(dāng)終點(diǎn)架滿了，或所有的選擇的管件都已經(jīng)裝載入終點(diǎn)架中時，終點(diǎn)架被穿梭到冷凍器隔室44中的指定位置50。機(jī)械手48將終點(diǎn)架從該處運(yùn)送到進(jìn)出模塊22以用于從系統(tǒng)取出，如共同未決的’ 246專利申請所描述的那樣。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式構(gòu)成的管件挑揀機(jī)構(gòu)32的內(nèi)部構(gòu)件。 管件挑揀機(jī)構(gòu)32包括沿著y軸線性地運(yùn)動的穿梭器托盤52。為了使穿梭器52傳送到冷凍器隔室M中，門M必須打開。下面參考圖13A、i;3B、14A和14B詳細(xì)地描述穿梭器52的運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，管件挑揀機(jī)構(gòu)32還包括可旋轉(zhuǎn)夾持器頭部58。參考圖7-9更詳細(xì)地描述可旋轉(zhuǎn)夾持器頭部58的特定構(gòu)件。簡要地，夾持器頭部58被安裝到支撐架頭部60上以用于旋轉(zhuǎn)。支撐架頭部60被安裝到ζ軸板62上。ζ軸板62又經(jīng)由χ 軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)66被安裝到管件挑揀機(jī)構(gòu)32的框架64上。ζ軸板62因此可沿著垂直于 y軸的χ軸軸線運(yùn)動。另一方面，夾持器頭部58可以沿著ζ軸豎直地運(yùn)動。見圖5，支撐架頭部60連接到ζ軸支承件76上。ζ軸支承件76被引導(dǎo)沿著導(dǎo)軌78豎直運(yùn)動。支撐架頭部60 (連接到可旋轉(zhuǎn)夾持器頭部58上)被夾緊到帶68上，所述帶68經(jīng)由步進(jìn)馬達(dá)72和有齒的帶輪70被驅(qū)動，以便于使夾持器組件60 (和夾持器頭部58)沿著ζ軸豎直地運(yùn)動。 傳動帶68優(yōu)選是由適于低溫作業(yè)的材料制成的小節(jié)距定時帶。配重74優(yōu)選地與帶68連接以使得夾持器組件58在沒有動力傳到系統(tǒng)10時靠置在向上位置。配重74沿著豎直的引導(dǎo)件75被安裝。光學(xué)傳感器80感測ζ軸支承件76什么時候處于原始位置。仍然參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，具有多個儲存管件接受器84的貯存部82位于管件挑揀室30內(nèi)。貯存部82的目的是將挑揀的管件暫時地儲存在管件挑揀室 30內(nèi)直到適當(dāng)?shù)臅r間，以用于將挑揀的管件裝載到終點(diǎn)架中以用于從系統(tǒng)取出。優(yōu)選的是， 貯存部82包含至少八個儲存管件接受器84以便于最好地幫助系統(tǒng)傳送。然而，接受器84 的數(shù)量將典型地隨儲存管件的尺寸而變化，系統(tǒng)10設(shè)計(jì)用于所述儲存管件。例如，如果系統(tǒng)10被設(shè)計(jì)為保持8mm的管件，則貯存部82可以包括多至十八(18)個接受器或更多。另一方面，如果系統(tǒng)10是被設(shè)計(jì)為保持16mm的瓶的架，則貯存部82可以包括少至八(8)個接受器。貯存部82中的接受器84沿著固定的y軸位置線性地對齊以用于夾持器頭部58。 貯存部82被安裝到水平支撐梁85上，所述水平支撐梁85 —端安裝到框架65而另一端安裝到直立的基座87。為了挑揀管件，穿梭機(jī)構(gòu)52在管件挑揀室30內(nèi)沿著y軸被標(biāo)記刻度， 以便于在穿梭器52上將管件儲存架對齊到適當(dāng)?shù)膟軸位置以用于夾持器頭部58。ζ軸板 62使夾持器頭部58沿χ軸方向運(yùn)動以懸浮在穿梭器52上的架中的選擇的儲存管件上。夾持器頭部58然后從穿梭器52上的架挑揀選擇的管件。一旦選擇的管件從架上被挑揀，ζ軸板62就沿X方向運(yùn)動到高于貯存部82中各自的接受器84中的一個的位置，并且挑揀的管件被安置到貯存部82中的接受器82中。用于管件挑揀機(jī)構(gòu)32的框架64包括底板86，所述底板86包括降低的墊盤區(qū)域 88。底板86連接到框架的兩個豎直的壁64、65上并且為框架64、65提供結(jié)構(gòu)支撐。底板 86中的凹入的墊盤區(qū)域88捕捉泄漏并且?guī)椭鷥艋?。這是有幫助的，因?yàn)樵谠S多情況下樣品可能是危險的。側(cè)壁90被安裝到豎直的框架部件65上。側(cè)壁90包括用于一維條形碼讀出器92 的窗口，所述讀出器92例如為來自Keyence公司的直流驅(qū)動讀出器。一維條形碼讀出器92 被安裝到壁90上以使其視場通過窗口延伸到管件挑揀室30中。循環(huán)風(fēng)扇94也被安裝到側(cè)壁90上。循環(huán)風(fēng)扇94使空氣向下運(yùn)動并且通過開口 96在穿梭器52下面運(yùn)動到管件挑揀室30中?，F(xiàn)在參考圖5和6，ζ軸板62不僅包括用于夾持器頭部58、60的豎直驅(qū)動器而且包括用于呈現(xiàn)器推針98的豎直驅(qū)動器。呈現(xiàn)器推針98與ζ軸板62 —起沿著χ軸運(yùn)動以使其保持沿著夾持器頭部組件58的ζ軸對齊。呈現(xiàn)器推針98經(jīng)由與L形呈現(xiàn)器臂102的端部連接的安裝支架100被安裝。呈現(xiàn)器臂102經(jīng)由直線軸承103被安裝到豎直導(dǎo)軌104。安裝到ζ軸板62的步進(jìn)馬達(dá)106驅(qū)動帶輪108和帶110。如同帶68 —樣，帶110優(yōu)選是由適于低溫作業(yè)的材料制成的小節(jié)距定時帶。呈現(xiàn)器臂102被夾緊到帶110，以使得步進(jìn)馬達(dá) 106的運(yùn)行導(dǎo)致呈現(xiàn)器推針98沿著用于夾持器頭部58的ζ軸運(yùn)動。用于呈現(xiàn)器臂102的步進(jìn)馬達(dá)106不需要編碼器，因?yàn)榧偃缦到y(tǒng)釋放動力則它將自然地落到其原始位置。注意到，呈現(xiàn)器臂102沿著ζ軸的運(yùn)動可以獨(dú)立于夾持器頭部58、60的ζ軸運(yùn)動而運(yùn)動。用于夾持器頭部58、60的ζ軸運(yùn)動的步進(jìn)馬達(dá)72具有編碼器73，其監(jiān)測步進(jìn)馬達(dá)72的輸出軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)量以便于將這一信息提供給控制系統(tǒng)。電路板108在馬達(dá)106和72之間與ζ軸板62連接。如所提及的那樣，ζ軸板沿著χ軸運(yùn)動。χ軸線性驅(qū)動板66在一端被安裝到豎直框架壁64而在另一端被安裝到正交豎直框架壁65。直線軸承導(dǎo)軌122被安裝在驅(qū)動板66 上。ζ軸板62具有連接到其背面的兩個直線軸承塊(未示出)，它們被安裝到導(dǎo)軌122上。 χ軸步進(jìn)馬達(dá)114和編碼器115與帶116和帶輪118驅(qū)動器一起被安裝到χ軸線性驅(qū)動板 66上，與水平板112與驅(qū)動板66連接一樣。用于χ軸驅(qū)動的從動帶輪在圖中不可見，但惰輪118在圖6中可見。同樣如圖6所示，皮帶夾120被安裝到ζ軸板62并且夾住帶116以使得χ軸步進(jìn)馬達(dá)114驅(qū)動帶116以便于沿著χ軸調(diào)節(jié)ζ軸板62的位置。如在本領(lǐng)域中已知的那樣，使用光學(xué)傳感器和標(biāo)示件以便于監(jiān)測ζ軸板62沿著χ軸的原始位置和完全延伸位置。雖然未清楚地在附圖中示出，但溫度傳感器和RH傳感器同樣優(yōu)選安裝到水平板112 上。圖7示出了與支撐架頭部60連接的夾持器頭部58。注意到，夾持器頭部58的結(jié)構(gòu)在許多方面都類似于在先前的挑揀器系統(tǒng)中使用的夾持器頭部，然而，根據(jù)本發(fā)明，夾持器頭部58被安裝到支撐架頭部60上以繞ζ軸旋轉(zhuǎn)。夾持器頭部組件包括夾持器指狀件 126，其形式可以打開和關(guān)閉的夾持爪。如在本領(lǐng)域中已知的那樣，夾持器指狀件1 被優(yōu)選地形成為便于形成四個圍繞挑揀的管件周圍間隔開的夾持墊，優(yōu)選地盡可能接近均勻間隔。對于設(shè)計(jì)用于例如為8mm管件的較小儲存管件的夾持指狀件1 來說，均勻的間隔典型地更容易實(shí)現(xiàn)，但是對于設(shè)計(jì)用于例如為16mm的瓶的較大管件來說則更困難。如圖7中示出的夾持器指狀件126由機(jī)加工的鋁制成并且被設(shè)計(jì)用于挑揀16mm的瓶。優(yōu)選地，夾持器指狀件1 包括分別與光學(xué)傳感器132、134相互作用的標(biāo)示件128、130。光學(xué)傳感器132 被安裝為離夾持器指狀件126比離光學(xué)傳感器134更遠(yuǎn)。標(biāo)示件1觀、130和傳感器132、 134的目的在于監(jiān)測夾持指狀件126的狀態(tài)。當(dāng)夾持指狀件1 處于它們的完全打開位置時，兩個標(biāo)示件128、130啟動(trip)相應(yīng)的傳感器132、134并且兩個傳感器132、134給出 “開”的信號。當(dāng)夾持器指狀件126在瓶或管件周圍被夾緊時，標(biāo)示件1 移出干涉由此關(guān)閉左側(cè)的傳感器132。另一方面，比標(biāo)示件1 長的標(biāo)示件130繼續(xù)阻擋傳感器134并且該傳感器保持在開啟(接通)位置134。由此這一中間位置表示管件或瓶存在于夾持器指狀件1 之間。假如存在失效(misfire)，則夾持器指狀件1 將完全抵靠彼此閉合。在這種情況下，兩個標(biāo)示件128、130向內(nèi)運(yùn)動移出與兩個傳感器132、134的干涉由此調(diào)節(jié)兩個傳感器132、134處于斷開位置。圖7還示出了剝殼器36，其在指狀件1 被釋放時豎直地上下運(yùn)動以幫助從指狀件1 上移除挑揀的儲存管件或瓶。夾持器指狀件1 和剝殼器132的運(yùn)行通過由管件 138提供的空氣壓力被氣動地控制。
夾持器頭部58被安裝到圓盤形的V-弓丨導(dǎo)件140上。圓盤形的V-弓丨導(dǎo)件140被安裝到一組V-引導(dǎo)件滾子142上，其優(yōu)選為彼此隔開120°被安裝的三個V-引導(dǎo)件滾子 142。例如利用有螺紋的螺釘和螺栓，V-引導(dǎo)件滾子142被安裝到支撐架頭部60上。優(yōu)選地不帶有編碼器的馬達(dá)144被安裝到支撐架頭部60的下側(cè)。馬達(dá)144的目的在于驅(qū)動帶輪和帶機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)驅(qū)動夾持器頭部58的旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選地用于約350°的旋轉(zhuǎn)的范圍?，F(xiàn)在參考圖8和9，馬達(dá)144驅(qū)動被安裝到支撐架頭部60頂表面的定時帶輪146。 冷溫度帶148卷繞夾持器組件58的本體和步進(jìn)馬達(dá)帶輪146。如所提及的那樣，空氣壓力軟管138被用于控制夾持器指狀件1 和剝殼器136的運(yùn)行。托盤148與支撐架頭部146 連接，主要是為了在軟管138處于如圖8所示的完全延伸位置時支撐空氣軟管138。電路板 150也被安裝到支撐架頭部60上。支撐架頭部60包括后側(cè)豎直壁152，其被安裝到例如在圖5中示出的ζ軸板62上。圖8示出了夾持器頭部58旋轉(zhuǎn)到其原始位置，其中空氣壓力軟管138完全延伸。另一方面，圖9示出了，在夾持器頭部58旋轉(zhuǎn)之后，空氣壓力管線138 卷繞夾持器頭部58的本體154。圓盤形的引導(dǎo)件158被安裝到夾持器頭部58上，以便于在隨夾持器頭部58旋轉(zhuǎn)而卷繞或展開時幫助空氣壓力軟管138的對齊。再次簡要地參考圖 7，光學(xué)傳感器160感測標(biāo)示件162的位置以便于確定夾持器頭部58是否處于其旋轉(zhuǎn)原始位置。傳感器162被安裝到支架上，所述支架被安裝到支撐架頭部60上，而標(biāo)示件162被安裝到旋轉(zhuǎn)的夾持器頭部58上。圖10、11和12示出了穿梭器門M的優(yōu)選的運(yùn)行。門M是具有優(yōu)選由聚氯乙烯制成的本體的隔熱門。門M的面對冷凍器隔室M的側(cè)面包括一對彈性密封件164。密封件164圍繞門道56抵靠框架64壓縮。雙動單桿氣缸166通過支架168被安裝到管件挑揀機(jī)構(gòu)32的框架65上。優(yōu)選的氣缸166具有15mm的行程和25mm的孔徑。用于氣缸166的活塞經(jīng)由一塊金屬板170與門M的端部連接。金屬板連接件塊170稍微具有柔性。優(yōu)選的氣缸166在其延伸和縮回連接件170以打開和關(guān)閉門M時沿任一方向提供50磅的力。 優(yōu)選的氣缸組件還包括偏動彈簧以保持門M關(guān)閉以防系統(tǒng)10損失空氣壓力。門M被安裝到一雙引導(dǎo)桿172上。簡要地參考圖4，一個導(dǎo)桿172與門M的上部分連接，而另一個導(dǎo)桿172與門M的下部分連接門M與引導(dǎo)桿172接合以使其能夠沿著引導(dǎo)桿172滑動。引導(dǎo)桿172沿著鉸接的豎直桿支撐件174樞轉(zhuǎn)地連接。仍然參考圖4，一對氣動運(yùn)行的氣缸 176 (優(yōu)選地具有約6. 5英寸的行程的雙作用氣缸)也在一端與鉸接的豎直支撐桿174連接，在另一端與門M連接。在用于氣缸166的活塞打開門M之后，樞轉(zhuǎn)地安裝的氣缸176 沿著引導(dǎo)桿172遠(yuǎn)離門道56地使門M縮回。再次參考圖10-12，圖10示出了處于關(guān)閉位置的門54，其中密封件164圍繞門道56壓靠框架64。圖11示出了用于空氣壓力氣缸166 的活塞，其遠(yuǎn)離框架64拉動門M以便于釋放門M上的密封件164與框架64之間的密封。 圖12示出了門M，其處于遠(yuǎn)離門道56的縮回位置以便于允許穿梭器52通過門道56運(yùn)動。 如所提及的那樣，樞轉(zhuǎn)地安裝的氣缸176提供動力以使門M沿著引導(dǎo)桿(或滾子)172運(yùn)動。當(dāng)要關(guān)閉門M的時候，樞轉(zhuǎn)地安裝的氣缸176在門道56的前面沿著引導(dǎo)桿172推動門54，并且用于氣缸166的活塞推動門M關(guān)閉以使得密封件164壓靠管件挑揀室30的框架64。穿梭器52的構(gòu)造和運(yùn)行在圖13A、i;3B、14A和14B中示出。在圖13A中，穿梭器52 完全地延伸到冷凍器隔室M中，管件儲存架176已經(jīng)在圖3中的指定位置50處被置于穿梭器52中。在圖13A中，穿梭器52以虛線被示出在完全縮回位置(管件挑揀室30內(nèi))。 參考圖13B，穿梭器52包括沿著y軸延伸的一對臂178、180。每一個臂178、180包括支撐管件架176的水平基表面182、184。在臂178、180上的基表面184、182之間存在開口，其允許呈現(xiàn)器推針98在管件架176中從穿梭器52下面進(jìn)入接受器186。雖然在圖1 所示出的視圖中，開口被管件架176覆蓋，但基表面182、184的輪廓以虛線示出其駐留在管件架 176的下面的范圍。每個穿梭臂178、180還包括豎直壁188、190，其從相應(yīng)的基部182、184 向上延伸。如將參考圖14B更詳細(xì)地討論的那樣，壁190的內(nèi)表面作為用于定位管件架176 的精確位置的χ軸基準(zhǔn)面。臂178、180的遠(yuǎn)端各自包括垂直于y軸的短壁192、194。短壁 192、194作y軸基準(zhǔn)面，將參考圖14B對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。臂190的遠(yuǎn)端還包括ζ軸夾具196。ζ軸夾具196被設(shè)計(jì)為裝配在SBS標(biāo)準(zhǔn)管件架176的外壁上的唇部198上，其也將參考圖14Β再次討論。當(dāng)穿梭器52在冷凍器隔室M中的指定位置50處接收管件架176時，管件架176 相對松弛地裝配在穿梭器托盤52內(nèi)，除了管件架176的近端200鄰接穿梭器52上的后擋塊202。后擋塊202是具有垂直于沿著y軸的運(yùn)動的后擋表面的短豎直壁。后擋塊202優(yōu)選地與臂180上的ζ軸夾具196 —樣位于穿梭器52的相同側(cè)，然而，后擋塊202位于穿梭器的近端而臂180上的ζ軸夾具196位于穿梭器52的遠(yuǎn)端。穿梭器52還包括一般地通過參考箭頭204示出的夾緊機(jī)構(gòu)。在相對后擋塊202和臂180上的ζ軸夾具196的相反側(cè)，夾緊機(jī)構(gòu)204大致位于穿梭器52的近端。夾緊機(jī)構(gòu)204包括凸輪杠桿板206。凸輪杠桿206 在樞轉(zhuǎn)軸線210處樞轉(zhuǎn)地被安裝到穿梭器52的本體208上。優(yōu)選地，可樞轉(zhuǎn)連接件210包括凸輪杠桿板206中的塑料軸承以及與穿梭器52的本體208連接的向上延伸的圓柱形釘柱。凸輪隨動件212從凸輪杠桿206的端部向上延伸。再次簡要地參考圖13Α，凸輪隨動件212駐留在凸輪槽214中，所述凸輪槽214已經(jīng)機(jī)加工到位于管件挑揀室30內(nèi)的y軸水平擱板216的底表面中。如圖13A中可見的那樣，凸輪槽214的形狀被選擇為使得凸輪杠桿206在穿梭器52從管件挑揀室30被運(yùn)送到冷凍器隔室M中時沿順時針方向旋轉(zhuǎn)(即打開夾緊機(jī)構(gòu)204)。另一方面，凸輪槽214的形狀使得凸輪杠桿206在穿梭器52縮回到管件挑揀室30中時沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)以便于關(guān)閉夾緊機(jī)構(gòu)204。用于y軸導(dǎo)軌的直線軸承塊218與穿梭器52的本體208連接。y軸導(dǎo)軌在在圖 13A中以虛線示出，見附圖標(biāo)記220。穿梭器經(jīng)由步進(jìn)馬達(dá)222沿著y軸導(dǎo)軌220被驅(qū)動， 見圖4。步進(jìn)馬達(dá)222包括編碼器224。步進(jìn)馬達(dá)222類似于另外的軸線驅(qū)動帶輪和帶裝置，并且與以上相對用于另外的軸線的步進(jìn)馬達(dá)所述類似的方式，穿梭器被夾緊到帶上。再次參考圖13B，夾緊機(jī)構(gòu)204包括拐角抓取部226。拐角抓取部2 被機(jī)加工為具有90°的架接收邊緣228。拐角抓取部2 包括含有尺寸過大的孔的凸緣230(由附圖標(biāo)記232以虛線示出)。凸輪杠桿206上的銷234穿過凸緣230上的尺寸過大的孔232。彈簧柱塞拐角抓取部2 還包括彈簧柱塞236，其落座在拐角抓取部2 的本體內(nèi)并且向外延伸以接觸凸輪杠桿206。彈簧柱塞236的目的在于將拐角抓取部2 維持在扳起位置、即將架接收邊緣2 維持為與位于穿梭器托盤52中的管件架176的拐角相符，而不管穿梭器52 處于如圖1 所示的完全延伸位置還是如圖14B所示的完全縮回位置。第二 ζ軸夾具238 與拐角抓取部2 連接?，F(xiàn)在參考圖14A和14B，當(dāng)穿梭器52從冷凍器隔室M中的指定位置50接收管件架176并且沿著y軸將架176傳遞到管件挑揀室30中時，穿梭夾緊機(jī)構(gòu)204將管件架176 夾緊在穿梭器52上的精確位置。更特別地，隨著凸輪杠桿206沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，彈簧柱塞 236推動拐角抓取部226。當(dāng)拐角抓取部2 被推動時，架接收邊緣2 接合管件架176的近側(cè)拐角。拐角抓取部2 繼續(xù)推動穿梭器52上的管件架176，以使得架176首先接合相反的臂180上的豎直壁190的內(nèi)表面，以便于沿著χ軸將管件架176置于精確的位置。拐角抓取部2 然后朝向相反的臂180的遠(yuǎn)端繼續(xù)推動管件架176，并且特別地與近側(cè)臂178 上的短壁194以及短壁192接合。抵靠短壁194、192推動管件架176使得管件架176相對于穿梭器52運(yùn)動到精確的y軸位置。當(dāng)拐角抓取部2 完全地接合時，臂180上的ζ軸夾具196接合管件架176的一個端部，而拐角抓取部2 上的ζ軸夾具238接合管件架176 的另一個端部。因此，當(dāng)穿梭器52位于管件挑揀室30內(nèi)時，管件架176相對于χ軸和ζ軸位置固定在精確的位置，并且其沿著相對于穿梭器52的y軸的相對位置也被固定。當(dāng)穿梭器52運(yùn)送架176到冷凍器隔室M中的指定位置50時，凸輪隨動件206上的銷234拉動拐角抓取部226以松開架176上的夾持。一旦穿梭器托盤52處于指定位置 50，機(jī)械手48就稍微推動管件架176以便于在臂194的遠(yuǎn)端處將管件架176從ζ軸夾具 196上釋放。機(jī)械手48然后可以將管件架176從穿梭器托盤52上移除?，F(xiàn)在參考圖15，如所提及的那樣，管件挑揀機(jī)構(gòu)32包括循環(huán)風(fēng)扇94。優(yōu)選的循環(huán)風(fēng)扇96是具有60立方英尺/分鐘輸出量的24V直流風(fēng)扇。管件挑揀機(jī)構(gòu)32被設(shè)計(jì)為在風(fēng)扇96下面帶有強(qiáng)制通風(fēng)部Μ0。風(fēng)扇96吹動循環(huán)空氣通過強(qiáng)制通風(fēng)部Μ0。循環(huán)空氣在強(qiáng)制通風(fēng)部240的底部穿過開口 242進(jìn)入管件挑揀室30的主隔室中。如圖15中的點(diǎn)劃線箭頭所示，循環(huán)空氣穿過管件挑揀室30的主隔室并向上且高于管件挑揀機(jī)構(gòu)32?？諝馊缓蟊怀槲M(jìn)風(fēng)扇96和再循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式，從接收到信號以使管件挑揀室30準(zhǔn)備用于挑揀管件的時刻一直到管件挑揀過程終止，循環(huán)風(fēng)扇96始終保持“開”。 另一個風(fēng)扇(未在附圖中示出)、即冷卻風(fēng)扇，位于管件挑揀室30內(nèi)并且在初始冷卻過程期間將空氣吹出開放門道56。這一風(fēng)扇優(yōu)選地和循環(huán)風(fēng)扇96—樣大小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將空氣吹出門加速了初始冷卻過程，并且因此縮短了管件挑揀室30和冷凍器隔室M之間的門M 需要打開以用于初始冷卻的時間。如以上所結(jié)合的共同未決的專利申請所描述的那樣，通過打開和關(guān)閉管件挑揀室30和冷凍器隔室M之間的門54，管件挑揀室30被動地被冷卻。 最初，如所提及的那樣，干燥氣體在門M關(guān)閉時被吹到管件挑揀室30中。當(dāng)室30內(nèi)的相對濕度達(dá)到例如為2%或更小的預(yù)定水平時，門M然后打開以冷卻管件挑揀室30。根據(jù)本發(fā)明，在初始冷卻期間，冷卻風(fēng)扇從管件挑揀室30吹動空氣通過門道56。管件挑揀室30內(nèi)的溫度傳感器監(jiān)測溫度，并且在溫度達(dá)到-20°C或其它指定溫度時關(guān)閉門。在冷卻期間并且在管件挑揀機(jī)構(gòu)32運(yùn)行期間，循環(huán)風(fēng)扇96持續(xù)地使空氣循環(huán)遍及管件挑揀室30。當(dāng)管件挑揀室30內(nèi)的溫度上升到另一個預(yù)定水平、優(yōu)選為-15°C時，門M被打開或被部分地打開以便于使得管件挑揀室30被動地再冷卻到-20°C，這時門M關(guān)閉?，F(xiàn)在參考圖16-18說明管件挑揀過程的細(xì)節(jié)。在圖16中，呈現(xiàn)器推針98被示出為推動儲存管件M4的底部以將儲存管件244在儲存管件架176中從接受器上稍微提升。 優(yōu)選地，呈現(xiàn)器推針98向上推動管件244大概1/41/4英寸的距離，不過這一優(yōu)選的距離也可以取決于系統(tǒng)所針對設(shè)計(jì)的管件和架的尺寸而改變。重要的是，管件244被升高至高于架176中鄰近管件的高度，以使得夾持器頭部58上的夾持器指狀件1 可以進(jìn)入管件244接近其頂端的側(cè)面。圖17示出了閉合在儲存管件M4的側(cè)壁上的夾持器指狀件126。圖 18示出了沿著ζ軸向上豎直地運(yùn)動以便于從儲存架176上提升管件244的夾持器頭部58。現(xiàn)在參考圖19，夾持器頭部58將儲存管件244沿著ζ軸豎直地提升到一維條形碼讀出器92的視場中。一維條形碼讀出器92的視場在圖9中由虛線246表示。帶有識別生物學(xué)或化學(xué)樣本源的信息的一維條形碼標(biāo)簽248被粘貼在管件244的側(cè)壁上。夾持器頭部58如箭頭250所示旋轉(zhuǎn)以將一維條形碼標(biāo)簽248引導(dǎo)成條形碼248面對一維條形碼讀出器92的取向。一旦這發(fā)生時，條形碼讀出器92就自動讀出條形碼Μ8。管件挑揀機(jī)構(gòu) 32可用于讀出儲存板176中所有的管件Μ4，例如，當(dāng)儲存架176最初進(jìn)入自動化、低溫儲存和取回系統(tǒng)10時。一旦管件244被讀出，系統(tǒng)控制系統(tǒng)就可以跟蹤每一個管件244和每一個儲存架176在冷凍器隔室內(nèi)的精確位置。備選地，一維條形碼讀出器92可用于確認(rèn)從儲存板176上被挑揀的管件244在其從系統(tǒng)10取出之前的識別特征。圖20示出了夾持器頭部58，見箭頭250，其沿著χ軸運(yùn)動以將挑揀的管件244從位于穿梭器52中的儲存板176上傳遞到貯存部82中的接受器84。圖21和22示出了夾持器頭部58的更詳細(xì)的視圖，其將管件244置于貯存部82中的接受器84中。注意到，當(dāng)將管件244置于貯存部82中的接受器84中時，呈現(xiàn)器推針98不升高到接合儲存管件Μ4。 相反，如圖22所示，夾持器頭部58上的剝殼器136將管件Μ4向下推動以將管件244緊固在接受器84內(nèi)。注意到，管件挑揀機(jī)構(gòu)32以類似方式運(yùn)行以從貯存部82上挑揀管件，如以上針對從管件架176上挑揀管件244所說明的那樣。另一方面，挑揀機(jī)構(gòu)32以類似方式運(yùn)行以將從貯存部82傳遞到終點(diǎn)架176的所挑揀的管件存放，如以上針對暫時存放管件244到貯存部82中的接受器中所說明的那樣。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中的許多構(gòu)件由鋁被機(jī)加工而成，例如大部分的穿梭器構(gòu)件52、貯存部82和夾持器指狀件126。如所提及的那樣，夾持器指狀件1 和貯存部82被定制為適應(yīng)于系統(tǒng)被設(shè)計(jì)處理的管件的尺寸。在此已經(jīng)針對結(jié)合超低溫(_80°C )的自動儲存和取回系統(tǒng)使用而描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，在此描述的許多特征也可以用于在高于超低溫范圍的冷凍溫度下儲存樣本的儲存系統(tǒng)。例如，本發(fā)明的某些特征、例如穿梭器和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行或者使得能夠使用一維條形碼讀出器的旋轉(zhuǎn)的夾持器頭部，都可以用于其它的系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些特征盡管特別地結(jié)合鄰近超低溫(_80°C )冷凍器隔室位于管件挑揀室中的管件挑揀機(jī)構(gòu)使用，但同樣也可以用于其它運(yùn)用環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)，其包括具有超低溫隔熱隔室的冷凍器本體，當(dāng)生物學(xué)或化學(xué)樣本儲存在所述超低溫隔室中時，所述隔室在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下維持于從約-50°C到-90°C的超低溫；具有用于儲存保持生物學(xué)或化學(xué)樣本的樣本儲存容器的托盤的至少一個冷凍器架，其中，至少一些所述樣本儲存容器是保持包含生物學(xué)或化學(xué)樣本的密封管件的管件架；位于所述超低溫冷凍器隔室內(nèi)以用于運(yùn)送所述冷凍器隔室內(nèi)的儲存樣本容器的機(jī)械手；用于將樣本儲存容器引入到所述超低溫冷凍器隔室中并且用于從所述超低溫冷凍器隔室取回儲存容器的進(jìn)出模塊；以及位于管件挑揀室內(nèi)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，在所述冷凍器內(nèi)有穿梭器門，所述穿梭器門在所述管件挑揀室和所述超低溫儲存隔室之間打開時提供入口，所述管件挑揀機(jī)構(gòu)包括穿梭器，所述穿梭器用于使管件儲存架通過所述穿梭器門從所述超低溫冷凍器隔室運(yùn)動到所述管件挑揀室中以及相反地運(yùn)動；具有一對指狀件的管件夾持器頭部，所述管件夾持器頭部能夠從位于所述穿梭器上管件架中的接受器夾持并提升單個管件；以及具有位于所述管件挑揀室內(nèi)的儲存管件接受器以用于將多個儲存管件暫時地保持在所述管件挑揀室內(nèi)的貯存部。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穿梭器包括 具有用于保持SBS占據(jù)面積的管件架的夾緊機(jī)構(gòu)的穿梭器托盤；以及可以沿水平方向和豎直方向運(yùn)動的呈現(xiàn)器推針，所述呈現(xiàn)器推針位于所述穿梭器托盤下面并且沿著豎直軸線與所述夾持器頭部對齊，以使得所述呈現(xiàn)器推針的充分的向上豎直運(yùn)動可以推動儲存管件的底部以稍微升高所述儲存管件至高于架中另外的管件的高度，并且?guī)椭ㄟ^所述夾持器頭部從所述管件架中的所述接受器提升所述儲存管件，其中所述儲存管件保持在被夾緊在所述穿梭器托盤中的管件架中的管件接受器中。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述穿梭器沿第一水平方向運(yùn)動并且所述穿梭器托盤包括大致沿所述穿梭器運(yùn)動的方向延伸的一對臂，在所述臂之間帶有開口，其中，每個臂具有用于支撐所述穿梭器托盤中的管件架的基部以及從所述基部向上延伸的豎直壁； 后擋塊；位于所述臂中的第一臂的遠(yuǎn)端的1軸基準(zhǔn)壁和ζ軸夾具；以及位于另一個臂的近端的夾緊機(jī)構(gòu)，所述夾緊機(jī)構(gòu)推動管件架與所述y軸基準(zhǔn)壁和所述 ζ軸夾具以及鄰近的豎直壁接合，所述鄰近的豎直壁在所述穿梭器位于所述管件挑揀室內(nèi)時作為所述第一臂上的χ軸。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括驅(qū)動可樞轉(zhuǎn)的凸輪機(jī)構(gòu)以打開和關(guān)閉所述夾緊機(jī)構(gòu)的凸輪隨動件，所述凸輪隨動件接合位于所述管件挑揀室內(nèi)的槽并且由所述槽驅(qū)動。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括位于所述管件挑揀室內(nèi)的y 軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述y軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)被安裝到所述管件挑揀機(jī)構(gòu)的框架上并且使所述穿梭器沿著y軸水平地運(yùn)動，以使得所述穿梭器在所述y軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)完全地延伸時駐留在所述冷凍器隔室內(nèi)，而在所述y軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)完全地縮回時駐留在所述管件挑揀室內(nèi)。
6.一種管件挑揀機(jī)構(gòu)，其包括用于使管件架通過開放的穿梭器門道運(yùn)動進(jìn)入和離開管件挑揀室的穿梭器； 具有一對夾持器頭部指狀件以及一剝殼器的管件夾持器頭部，所述夾持器頭部指狀件能夠?qū)蝹€管件從管件架中的接受器夾持并提升，所述剝殼器用于在所述夾持器指狀件釋放時從所述夾持器指狀件傳遞所挑揀的管件的剝殼器，其中，所述夾持器頭部可以沿著ζ 軸豎直地運(yùn)動并且還可繞所述ζ軸旋轉(zhuǎn)；以及用于識別和讀出由所述夾持器指狀件挑揀并提升的儲存管件的側(cè)壁上的條形碼的一維條形碼讀出器。
7.如權(quán)利要求6所述的管件挑揀機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述管件挑揀機(jī)構(gòu)還包括 用于將所述夾持器頭部可旋轉(zhuǎn)地安裝到支撐架頭部上的支承機(jī)構(gòu)；以及用于使所述夾持器頭部相對于所述支撐架頭部繞ζ軸旋轉(zhuǎn)的夾持器頭部馬達(dá)。
8.如權(quán)利要求7所述的管件挑揀機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述管件挑揀機(jī)構(gòu)還包括使所述支撐架頭部沿著ζ軸豎直地運(yùn)動的ζ軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，夾持器頭部組件上的所述夾持器頭部指狀件和所述剝殼器被氣動驅(qū)動，并且在所述夾持器頭部由所述夾持器頭部馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時，空氣供給管取決于旋轉(zhuǎn)方向而圍繞所述夾持器頭部卷繞或展開。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述ζ軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)被安裝到ζ軸板上并且所述系統(tǒng)還包括框架；安裝到所述框架上的χ軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其沿著大致垂直于所述ζ軸的χ軸使所述ζ 軸板水平地運(yùn)動；以及安裝到所述框架的y軸線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其沿著大致垂直于所述X軸和所述y軸的y軸使所述穿梭器水平地運(yùn)動。
11.一種在自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)中冷卻和維持管件挑揀隔室中的適當(dāng)溫度的方法，所述自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)具有帶有在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下維持在從約_50°C到_90°C的超低溫下的隔熱隔室的冷凍器本體、至少一個具有用于在所述冷凍器隔室中儲存保持生物學(xué)或化學(xué)樣本的儲存容器的托盤的儲存架、位于所述冷凍器隔室內(nèi)以用于運(yùn)送所述冷凍器隔室內(nèi)的儲存樣本容器的機(jī)械手、用于將樣本儲存容器引入到所述超低溫冷凍器室中以及用于從所述冷凍器隔室取回容器的進(jìn)出模塊、以及位于與所述超低溫冷凍器隔室鄰近且分離的管件挑揀隔室內(nèi)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，所述方法包括以下步驟接收信號以在使用所述管件挑揀機(jī)構(gòu)之前準(zhǔn)備好所述管件挑揀室； 打開所述管件挑揀室和所述冷凍器隔室之間的門，以便允許超低溫空氣從所述冷凍器隔室進(jìn)入所述管件挑揀室中以用于初始冷卻；利用冷卻風(fēng)扇吹動空氣從所述管件挑揀室通過所述打開的門到所述冷凍器隔室中； 當(dāng)所述管件挑揀室內(nèi)的溫度達(dá)到第一預(yù)定溫度時關(guān)閉所述門，并且直到有必要準(zhǔn)備所述管件挑揀室以用于另一次初始冷卻之前都始終終止所述冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行；當(dāng)所述管件挑揀室內(nèi)的溫度上升到第二預(yù)定溫度時打開所述門，以便于在沒有利用所述冷卻風(fēng)扇吹動空氣從所述管件挑揀室通過所述打開的門到所述冷凍器隔室中的情況下冷卻所述室；以及繼續(xù)關(guān)閉和打開所述門，以便于將所述管件挑揀室內(nèi)的溫度維持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度范圍的最小值和最大值被選擇為不低于-20°并且不高于-15°C。
13.一種在自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)中冷卻和維持管件挑揀隔室中的適當(dāng)溫度的方法，所述自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)具有帶有在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下維持在從約-50°C到_90°C的超低溫下的隔熱隔室的冷凍器本體、至少一個具有用于在所述冷凍器隔室中儲存保持生物學(xué)或化學(xué)樣本的儲存容器的托盤的儲存架、位于所述冷凍器隔室內(nèi)以用于運(yùn)送所述冷凍器隔室內(nèi)的儲存樣本容器的機(jī)械手、用于將樣本儲存容器引入到所述超低溫冷凍器室中以及用于從所述冷凍器隔室取回容器的進(jìn)出模塊、以及位于與所述超低溫冷凍器隔室鄰近且分離的管件挑揀隔室內(nèi)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，所述方法包括以下步驟接收信號以在使用所述管件挑揀機(jī)構(gòu)之前準(zhǔn)備好所述管件挑揀室； 利用循環(huán)風(fēng)扇使空氣循環(huán)遍及所述管件挑揀室；打開所述管件挑揀室和所述冷凍器隔室之間的門，以便允許超低溫空氣從所述冷凍器隔室進(jìn)入所述管件挑揀室中，同時所述循環(huán)風(fēng)扇使空氣循環(huán)遍及所述管件挑揀室；當(dāng)所述管件挑揀室內(nèi)的溫度達(dá)到第一預(yù)定溫度時關(guān)閉所述門，并且繼續(xù)利用所述循環(huán)風(fēng)扇使空氣循環(huán)遍及所述管件挑揀室；當(dāng)所述管件挑揀室內(nèi)的溫度上升到第二預(yù)定溫度時打開所述門，并且繼續(xù)利用所述循環(huán)風(fēng)扇使空氣循環(huán)遍及所述管件挑揀室；以及繼續(xù)關(guān)閉和打開門，以便于將所述管件挑揀室內(nèi)的溫度維持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在初始冷卻期間，冷卻風(fēng)扇吹動空氣從所述管件挑揀室通過所述打開的門到所述冷凍器隔室中。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 接收信號以停止所述管件挑揀機(jī)構(gòu)的運(yùn)行；當(dāng)所述管件挑揀機(jī)構(gòu)的運(yùn)行已經(jīng)停止時關(guān)閉所述門；以及一旦所述管件挑揀機(jī)構(gòu)的運(yùn)行已經(jīng)停止就終止所述第一風(fēng)扇的運(yùn)行。
16.一種在自動化儲存和取回系統(tǒng)中識別包含生物學(xué)或化學(xué)樣本的一個或多個樣本儲存管件的方法，所述方法包括以下步驟將管件架每次一個地穿梭到管件挑揀室中，其中，所述管件架保持包含生物學(xué)或化學(xué)樣本的密封管件并且至少一些密封管件具有位于管件側(cè)壁上的一維條形碼以用于識別相應(yīng)管件內(nèi)的內(nèi)容物；使用管件挑揀機(jī)構(gòu)以在其位于所述管件挑揀室內(nèi)時從各個相應(yīng)的管件架上挑揀單個儲存管件；將挑揀的管件呈現(xiàn)在位于所述管件挑揀室內(nèi)的一維條形碼讀出器的視場內(nèi)； 使用所述管件挑揀機(jī)構(gòu)以移動和旋轉(zhuǎn)所述挑揀的管件從而幫助識別和讀出位于所述挑揀的管件的側(cè)壁上的一維條形碼。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟將所述挑揀的管件放回從中挑揀出相應(yīng)管件的相同的管件架中的相同的接受器中。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟一旦挑揀的管件已經(jīng)被識別，就將所述挑揀的管件置于位于所述管件挑揀室內(nèi)的貯存部中的接受器內(nèi)。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟當(dāng)通過進(jìn)出模塊引入管件架到所述冷凍器隔室中時，掃描管件架中儲存管件的底部以用于獲取二維條形碼；以及此外，其中，只有當(dāng)所述管件上不存在二維條形碼時，選擇的管件才在所述管件的側(cè)壁上被掃描以用于獲取一維條形碼。
20.一種在自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)中從所述系統(tǒng)取回一個或多個樣本儲存管件的方法，所述自動化、超低溫樣本儲存和取回系統(tǒng)具有帶有在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下維持在從約_50°C到_90°C的超低溫下的隔熱隔室的冷凍器本體、至少一個具有用于在樣本儲存管件中保持生物學(xué)或化學(xué)樣本的管件架的托盤的位于冷凍器隔室中的儲存架、位于所述冷凍器隔室內(nèi)以用于運(yùn)送所述冷凍器隔室內(nèi)的管件架的機(jī)械手、用于將樣本儲存容器弓I入到所述超低溫冷凍器隔室中以及用于從所述冷凍器隔室取回容器的進(jìn)出模塊、以及位于與所述超低溫冷凍器隔室鄰近且分離的管件挑揀室內(nèi)的管件挑揀機(jī)構(gòu)，所述方法包括以下步驟將一個或多個來源架每次一個地從所述超低溫冷凍器隔室穿梭到所述管件挑揀室中；從被穿梭到所述管件挑揀室中的各個來源架上挑揀至少一個選擇的儲存管件； 將所挑揀的儲存管件置于位于所述管件挑揀室內(nèi)的貯存部的多個接受器中的一個中；當(dāng)所選擇的管件已經(jīng)從所述來源架被挑揀并且被置于所述貯存部中時，使各個相應(yīng)的來源架返回到所述超低溫冷凍器隔室；提供用于通過所述進(jìn)出模塊從所述系統(tǒng)上被移除的終點(diǎn)架；將所述終點(diǎn)架穿梭到所述管件挑揀室中并且將管件從所述貯存部裝載到所述終點(diǎn)架中；使所述終點(diǎn)架返回到所述冷凍器隔室中；以及通過所述進(jìn)出模塊將所述終點(diǎn)架從所述冷凍器隔室移除。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，穿梭器門位于所述管件挑揀室和所述冷凍器隔室之間，并且所述方法還包括以下步驟除非有必要冷卻所述管件挑揀室，否則每當(dāng)管件架位于所述管件挑揀室中時就關(guān)閉所述穿梭器門。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在通過所述進(jìn)出模塊從所述系統(tǒng)移除所述終點(diǎn)架之前，所述終點(diǎn)架被穿梭到所述管件挑揀室中以將所選擇的儲存管件從所述貯存部裝載若干次。
全文摘要
一種管件挑揀機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)用于在儲存生物學(xué)或化學(xué)樣本的自動化、超低溫(例如-80℃)的儲存和取回系統(tǒng)中使用。樣本被包含在保持在SBS占據(jù)面積的儲存架中的儲存管件中，所述儲存架被裝載入位于超低溫冷凍器隔室(-80℃)內(nèi)的托盤中。管件挑揀機(jī)構(gòu)駐留在鄰近冷凍器隔室定位的管件挑揀室中。當(dāng)管件挑揀機(jī)構(gòu)運(yùn)行時，管件挑揀室被維持在約-20℃。管件挑揀機(jī)構(gòu)包括管件挑揀室內(nèi)的貯存部以幫助快速地將管件架從冷凍器隔室穿梭到管件挑揀室中。當(dāng)夾持器頭部從架上挑揀管件時，穿梭器具有夾緊機(jī)構(gòu)以將管件架緊固就位。系統(tǒng)還包括在管件從管件架上被挑揀時推動相應(yīng)管件的底部的推針。一維條形碼讀出器包括在管件挑揀室內(nèi)。夾持器頭部能夠在一維條形碼讀出器的視場內(nèi)豎直運(yùn)動并且旋轉(zhuǎn)，以便幫助識別和讀出位于挑揀的儲存管件的側(cè)壁上的一維條形碼。系統(tǒng)還使用風(fēng)扇以幫助有效冷卻管件挑揀室。
文檔編號F25D25/00GK102356291SQ200980120011
公開日2012年2月15日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者B·贊迪, J·奧圖爾, J·瓦赫斯特, M·A·卡曼, R·T·霍華德 申請人:漢密爾頓存儲技術(shù)公司