HEISE, Michael (Schwabstraße 29, Marbach, 71672, DE)
TEODORESCU, George (Gewerbestraße 11, Waiblingen, 71332, DE)
HEISE, Michael (Schwabstraße 29, Marbach, 71672, DE)
| Patentansprüche 1. System (100) zum Transportieren von Behältern (10) zwischen unterschiedlichen Stationen (20-23), wobei die Behälter in Behälterträgern (30) aufgenommen sind, mit: einer Steuereinheit (40), die den Transport der Behälterträger steuert, einer Transportfläche (50), die in Teilflächen (51 ) unterteilt ist und auf der die Behälterträger beweglich anordenbar sind, und Antriebsmitteln (60-63), wobei die Antriebsmittel durch die Steuereinheit angesteuert sind und einer jeweiligen Teilfläche ein jeweiliges Antriebsmittel zugeordnet ist, wobei ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet ist, einen zugehörigen Behälterträger mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. 2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet ist, einen zugehörigen Behälterträger berührungslos mit der Antriebskraft zu beaufschlagen. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet ist, die Antriebskraft alternativ in einer ersten, einer zweiten, einer dritten oder mindestens einer vierten Richtung zu erzeugen. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportfläche mindestens einen Transportflächenbereich umfasst, der in Rasterflächen gleicher Größe unterteilt ist, wo- bei die Rasterflächen zumindest teilweise die Teilflächen bilden. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportfläche mehrere Transportflächenbereiche um- fasst, wobei ein jeweiliger Transportflächenbereich in Rasterflächen gleicher Größe unterteilt ist, wobei sich die Größen der Rasterflächen unterschiedlicher Transportflächenbereiche unterscheiden. 6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterträger ferromagnetisches Material (31 ) umfassen und die Antriebsmittel dazu ausgebildet sind, ein veränderliches Magnetfeld zu erzeugen, um einen zugehörigen Behälterträger mit der Antriebskraft zu beaufschlagen. 7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Antriebsmittel vier Spulen (60-63), insbesondere ohne ferromagnetischen Kern, umfasst. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit jeweils zwei der vier Spulen mit einem Strom beaufschlagt, um die Antriebskraft zu erzeugen. 9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen derart angeordnet sind, dass ihre Wicklungsachsen ein Parallelogramm bilden, wobei das Parallelogramm in einer Ebene liegt, die parallel zur Transportfläche ist. 10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel dazu ausgebildet sind, einen zugehörigen Behälterträger mittels Druckluft mit der Antriebskraft zu beaufschlagen. 1 1. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs mittel unterhalb der Transportfläche angeordnet sind. 12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter und/oder die Behälterträger mit Transpondern (32) versehen sind, wobei das System mindestens ein Transponder-Lesegerät (70) umfasst, das dazu ausgebildet ist, eine Identifikation des Behälters und/oder des Behälterträgers und/oder eine Positionsbestimmung des Behälters und/oder des Behälterträgers auf der Transportfläche durchzuführen. 13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch Mittel (80, 81 ) zum Erzeugen eines Luftkissens auf der Transportfläche. 14. Behälterträger (30) zum Aufnehmen von Behältern (10), wobei der Behälterträger zur Verwendung in einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterträger Abschnitte aus ferromagnetischen Material (31 ) umfasst. 15. Behälterträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterträger zum Aufnehmen von Behältern in Form von Probenbehältern (10) ausgebildet ist, die zu analysierende Proben (1 1 ) enthalten. 16. Behälterträger nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterträger ein antriebsfreier Behälterträger ist. Behälterträger nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, dass der Behälterträger einen Transponder (31 ) um fasst. |
SOWIE DER BEHÄLTERTRÄGER
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein System zum Transportieren von Behältern zwischen unterschiedlichen Stationen und einen Behälterträger.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Transportieren von Behältern zwischen unterschiedlichen Stationen und einen Behälterträger zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Transportleistung bei gleichzeitig großer Flexibilität bereitstellen, um beispielsweise bestimmte Behälter bevorzugt zwischen Unterschiedlichen Stationen zu transportieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein System zum Transportieren von Behältern zwischen unterschiedlichen Stationen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Behälterträger mit den Merkmalen des Anspruchs 14. - -
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, die hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht werden.
Bei dem System zum Transportieren von Behältern zwischen unterschiedlichen Stationen sind die Behälter, beispielsweise Probenbehälter eines Laboranalysesystems, in Behälterträgern aufgenommen, indem sie beispielsweise in eine Öffnung des Behälterträgers eingesteckt sind. Das System umfasst eine Steuereinheit, die den Transport der Behälterträger steuert, beispielsweise in Form eines herkömmlichen PCs. Weiter ist eine, insbesondere ebene und horizontale, Transportfläche bzw. 2D- Fläche vorgesehen, die in funktionale Teilflächen unterteilt ist. Die Transportfläche kann beispielsweise rechteckig sein oder eine andere Form aufweisen. Auf der Transportfläche sind die Behälterträger frei beweglich anordenbar. Die Stationen können angrenzend an die Transportfläche oder oberhalb der Transportfläche angeordnet sein. Teilflächen, die an Stationen angrenzen, können als Übergabeflächen zu den Stationen dienen. Das System umfasst weiter Antriebsmittel, die durch die Steuereinheit angesteuert sind, wobei einer jeweiligen Teilfläche ein jeweiliges Antriebsmittel, insbesondere genau ein Antriebsmittel aus der Menge an Antriebsmitteln, zugeordnet ist. Die Antriebsmittel sind dazu ausgebildet, einen zugehörigen Behälterträger, d.h. einen Behälterträger, der sich beispielsweise auf einer Teilfläche, dem das Antriebsmittel zugeordnet ist, oder einer benachbarten Teilfläche bzw. in einem Ansprechbereich des Antriebsmittels befindet, mit einer Antriebskraft in Transportflächenebenenrichtung zu beaufschlagen. Die Aufteilung der Transportfläche in Teilflächen mit jeweils eigenen Antriebsmitteln führt zu einer hohen Zahl an Bewegungsfreiheitsgraden der Behälterträger, d.h. die Behälterträger können, abgesehen von unzulässigen Kollisionen, frei bzw. teilflächengranular auf der Transportfläche bewegt werden. Dies ermöglicht beispielsweise behälterträgerindividuelle Pfade und - - somit beispielsweise einen beschleunigten Transport bestimmter Behälter bzw. Behälterträger zwischen den Stationen.
In einer Weiterbildung ist ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet, einen zugehörigen Behälterträger berührungslos, d.h. ohne unmittelbaren mechanischen Kontakt zwischen Antriebsmittel und Behälterträger, mit der Antriebskraft zu beaufschlagen.
In einer Weiterbildung ist ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet, die Antriebskraft alternativ in einer ersten, einer zweiten, einer dritten oder mindestens einer vierten Richtung zu erzeugen, wobei sich die Richtungen jeweils unterscheiden. Bevorzugt ist die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung, die dritte Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung und die vierte Richtung entgegengesetzt zur zweiten Richtung. Die Richtungen, d.h. die Antriebskraftvektoren, liegen bevorzugt in einer Ebene, die parallel zu einer Transportflächenebene ist.
In einer Weiterbildung umfasst die Transportfläche mindestens einen Transportflächenbereich, der in, insbesondere rechtwinklige, Rasterflächen identischer Größe unterteilt ist, wobei die Rasterflächen zumindest teilweise die Teilflächen bilden. Bevorzugt umfasst die Transportfläche mehrere Transportflächenbereiche, wobei ein jeweiliger Transportflächenbereich in Rasterflächen gleicher Größe unterteilt ist, wobei sich die Größen der Rasterflächen unterschiedlicher Transportflächenbereiche unterscheiden. Dies ermöglicht beispielsweise einen schnellen Transport der Behälterträger in Transportflächenbereichen mit gröber gerasterten, d.h. größeren, Teilflächen und eine höhere Positioniergenauigkeit in Transportflächenbereichen mit feiner gerasterten, d.h. kleineren, Teilflächen.
In einer Weiterbildung umfassen die Behälterträger magnetisches bzw. ferromagnetisches Material, mit dauerhafter oder nicht dauerhafter Mag- - - netisierung, wobei die Antriebsmittel dazu ausgebildet sind, ein veränderliches Magnetfeld zu erzeugen, um einen zugehörigen Behälterträger berührungslos mit der Antriebskraft zu beaufschlagen.
In einer Weiterbildung umfasst ein jeweiliges Antriebsmittel vier Spulen, insbesondere ohne ferromagnetischen Kern, zur Erzeugung eines Magnetfelds. Bevorzugt beaufschlagt die Steuereinheit jeweils zwei der vier Spulen gleichzeitig mit einem Strom, um die Antriebskraft bzw. ein geeignetes Magnetfeld zu erzeugen. Bevorzugt sind die Spulen derart angeordnet, dass ihre Wicklungsachsen ein Parallelogramm bilden, insbesondere ein Rechteck, besonders bevorzugt ein Quadrat, wobei das Parallelogramm in einer Ebene liegt, die parallel zur Transportflächenebene ist.
In einer Weiterbildung sind die Antriebsmittel dazu ausgebildet, einen zugehörigen Behälterträger mittels Druckluft mit der Antriebskraft zu beaufschlagen.
In einer Weiterbildung sind die Antriebsmittel unterhalb der Transportfläche angeordnet.
In einer Weiterbildung sind die Behälter und/oder die Behälterträger mit passiven oder aktiven (RFID-) Transpondern versehen, wobei das System mindestens ein Transponder-Lesegerät umfasst, das dazu ausgebildet ist, eine Identifikation des Behälters und/oder des Behälterträgers sowie eine Positionsbestimmung des Behälters und/oder des Behälterträgers auf der Transportfläche durchzuführen.
In einer Weiterbildung umfasst das System Mittel zum Erzeugen eines Luftkissens auf der Transportfläche, um eine möglichst reibungsfreie Bewegung der Behälterträger auf der Transportfläche zu ermöglichen. - -
Der erfindungsgemäße Behälterträger dient zum Aufnehmen von Behältern und ist zur Verwendung in einem oben genannten System ausgebildet. Der Behälterträger umfasst, insbesondere an seiner Unterseite, d.h. an der der Transportfläche zuzuwendenden Seite, oder in einem unteren Bereich, Abschnitte bzw. Einsätze aus ferromagnetischem Material.
In einer Weiterbildung ist der Behälterträger zum Aufnehmen von Behältern in Form von Probenbehältern ausgebildet, die zu analysierende Proben, beispielsweise Proben von Körperflüssigkeiten, enthalten.
In einer Weiterbildung ist der Behälterträger ein antriebsfreier Behälterträger, d.h. ein Behälter ohne eigenen aktiven Antrieb. Der Behälterträger enthält bevorzugt keinen eigenen Energiespeicher, der zu seinem Antrieb dient.
In einer Weiterbildung umfasst der Behälterträger einen Transponder.
Ein vollständiges Probenverteilsystem bzw. Laboranalysesystem kann beispielsweise das oben genanntes Transport-System, die Stationen und eine Mehrzahl von oben genannten Behälterträgern umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Systems zum Transportieren von Behältern zwischen unterschiedlichen Stationen, - -
Fig. 2 eine seitliche Ansicht eines Ausschnitts des in Fig. 1 gezeigten
Systems und
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Teilfläche und ein zugehöriges Antriebsmittel der in Fig. 1 und 2 gezeigten Systeme.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Systems 100 zum Transportieren von Behältern 10 zwischen unterschiedlichen Stationen 20, 21 , 22 und 23.
Die Stationen 20 bis 23 können verschiedene Stationen eines Probenanalysesystems für medizinische Proben sein. Zu analysierende Proben, beispielsweise Körperflüssigkeiten 1 1 (siehe Fig. 2) wie Blut oder Urin, werden hierbei in den Behältern in Form von mit Stöpseln verschlossenen Probenrohrchen 10 extern bereitgestellt, die in antriebsfreien Behälterträgern 30 aufgenommen sind. Die Stationen 20 bis 23 erfüllen hierbei die in diesem Zusammenhang üblicherweise anfallenden Funktionen. Beispielsweise kann eine Station zum Entstöpseln der Probenrohrchen dienen, eine weitere Station kann zum Aliquotieren dienen, eine weitere Station kann eine erste Probenanalyse durchführen usw.
Aufgabe des gezeigten Systems 100 ist das Transportieren der Probenrohrchen 10 zwischen den unterschiedlichen Stationen 20 bis 23. Die Behälter bzw. Probenrohrchen 10 werden zunächst jeweils mit dem zugehörigen Behälterträger 30 manuell oder maschinell in einem aus Teilflächen 51 gebildeten Eingabebereich 54 der Transportfläche 50 angeordnet. Vom Eingabebereich 54 werden die Probenrohrchen 10 bzw. die Behälterträger 30 mittels des Systems 100 zu den Stationen 20 bis 23 transportiert, dort entsprechend bearbeitet und anschließend zu einem aus Teilflächen 51 gebildeten Ausgabebereich 56 transportiert, von wo - - aus sie manuell oder maschinell von der Transportfläche 50 entnommen werden.
Zur priorisierten Bearbeitung von Notfallproben, die innerhalb einer vorgegebenen Maximalzeit zu analysieren sind, gibt es einen aus Teilflächen 51 gebildeten Notfall-Eingabebereich 55, auf dem Probenröhrchen 10 mit zugehörigem Behälterträger 30 angeordnet werden, die priorisiert zu bearbeiten sind.
Das System umfasst eine Steuereinheit 40 (siehe Fig. 3), beispielsweise in Form eines PCs als Prozessrechner, die bzw. der den Transport der Behälterträger 30 steuert, die Transportfläche 50, die rasterförmig in quadratische Teil- bzw. Rasterflächen 51 identischer Größe unterteilt ist und auf der die Behälterträger 30 beweglich anordenbar sind, und eine Mehrzahl von Antriebsmitteln, wobei einer jeweiligen Teilfläche 51 ein jeweiliges Antriebsmittel der Mehrzahl von Antriebsmittel zugeordnet ist, wobei ein jeweiliges Antriebsmittel dazu ausgebildet ist, einen zugehörigen Behälterträger 30 mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. Die Transportfläche 50 ist vollständig in Teilflächen 51 aufgeteilt, wobei aus Gründen der Darstellbarkeit lediglich exemplarische Teilflächen mit dem Bezugszeichen 51 versehen sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine exemplarische Teilfläche 51 und ein zugehöriges Antriebsmittel. Bezugnehmend auf Fig. 3 sind unterhalb der exemplarischen Teilfläche 51 vier Spulen 60 bis 63 ohne ferromagnetischen Kern angeordnet, die das zugeordnete Antriebsmittel der exemplarischen Teilfläche 51 bilden. Die Spulen 60 bis 63 sind derart angeordnet, dass ihre Wicklungsachsen ein Quadrat bilden, wobei das Quadrat in einer Ebene liegt, die parallel zur Transportfläche 50 bzw. einer durch die Transportfläche 50 gebildeten Transportflächenebene ist. Den weiteren Teilflächen 51 sind entsprechende Antriebsmittel bzw. Spulen zugeordnet. - -
Die Steuereinheit 40 beaufschlagt jeweils zwei der vier Spulen 60 bis 63 mit einem Strom, um ein Magnetfeld bzw. eine Antriebskraft zu erzeugen.
Bezugnehmend auf Fig. 2 umfasst der Behälterträger 30 an seiner Unterseite Abschnitte aus ferromagnetischen Material 31 bzw. einen Permanentmagneten, wodurch aufgrund des mittels der Spulen 60 bis 63 erzeugten Magnetfelds der Behälterträger 30 mit der Antriebskraft berührungslos beaufschlagt wird.
Durch geeignete Bestromung der Spulen 60 bis 63 wird das Magnetfeld bzw. die Antriebskraft in einer ersten, einer zweiten, einer dritten oder mindestens einer vierten Richtung erzeugt. Ein gleichzeitig bestromtes Spulenpaar bilden beispielsweise die Spulen (60, 63), (62, 63), (61 , 62) und (60, 61 ), wobei die Richtung der Antriebskraft durch Umpolen der Bestromung invertierbar ist.
Ein Behälterträger 30 kann beispielsweise mittels einer geeignet erzeugten Antriebskraft von der Teilfläche 51 geschoben und/oder von einer Antriebskraft, die geeignet von einem Antriebsmittel einer benachbarten Teilfläche erzeugt wird, zu der benachbarten Teilfläche gezogen werden. An der Bewegung bzw. dem Antrieb eines Behälterträgers 30 kann lediglich ein einzelnes Antriebsmittel einer einzelnen Teilfläche beteiligt sein oder es können mehrere Antriebsmittel mehrerer Teilflächen beteiligt sein. Die Antriebs mittel können gleichzeitig auch zum Abbremsen und/oder Fixieren der Behälterträger 30 dienen.
Aus Teilflächen 51 gebildete Teilflächenbereiche 52, die an die Stationen 20 bis 23 angrenzen, dienen als Übergabeflächen zu den Stationen, d.h. als Warteschlangen. Aus Teilflächen 51 gebildete Teilflächenbereiche 53, die an einer anderen Seite an die Stationen 20 bis 23 angren- - - zen, dienen als priorisierte Übergabeflächen zu den Stationen, beispielsweise als Warteschlangen für Notfallproben.
Sämtliche funktionalen Teilflächenbereiche 52, 53, 54, 55 und 56 sind aus einer vorgegebenen Anzahl von Teilflächen 51 gebildet.
Fig. 2 zeigt eine seitliche Ansicht eines Ausschnitts des in Fig. 1 gezeigten Systems 100.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist ein Drucklufterzeuger 80 vorgesehen, mittels dem Druckluft erzeugt wird, die über eine geeignete Zuführung zur Transportfläche 50 geführt wird, wo diese über Öffnungen 81 in der Transportfläche 50 austritt. Der Drucklufterzeuger 80 und die Öffnungen 81 dienen zum Erzeugen eines Luftkissens auf der Transportfläche 50, um eine möglichst reibungsfreie Bewegung der Behälterträger 30 auf der Transportfläche 50 zu ermöglichen. Die Öffnungen 81 sind, insbesondere gleichmäßig, über die Transportfläche 50 verteilt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Reibungsreduzierung auch magnetisch erfolgen, wobei hierzu, insbesondere dynamisch, ein geeignetes Magnetfeld mit vertikalen Komponenten erzeugt werden kann, um einen Anpressdruck des Behälterträgers 30 auf die Transportfläche 50 zu reduzieren bzw. ein Schweben des Behälterträgers 30 zu bewirken. Eine weitere Möglichkeit zur Reibungsreduktion ist die Beschichtung der Transportfläche 50 und/oder der Unterseiten bzw. Gleitflächen der Behälterträger 30 mit einer reibungsarmen Beschichtung, beispielsweise Teflon. Die Luftkissenerzeugung kann für diesen Fall entfallen.
Die Behälterträger 30 sind jeweils mit Transpondern 32 versehen sind, wobei das System 100 mindestens ein Transponder-Lesegerät 70 um- fasst, das dazu dient, eine Identifikation des Behälterträgers 30 und eine Positionsbestimmung des Behälterträgers 30 auf der Transportfläche 50 durchzuführen. Wenn beispielsweise mindestens drei Transponder- - -
Lesegeräte 70 im System 100 enthalten sind, kann eine Positionsbestimmung mittels Triangulation erfolgen.
Bei dem gezeigten System 100 umfasst die Transportfläche 50 genau einen Transportflächenbereich, der mit der Transportfläche 50 identisch und der in Rasterflächen gleicher Größe unterteilt ist, wobei die Rasterflächen die Teilflächen 51 bilden. Alternativ kann die Transportfläche 50 mehrere Transportflächenbereiche umfassen, wobei ein jeweiliger Transportflächenbereich in Rasterflächen gleicher Größe unterteilt ist, wobei sich die Größen der Rasterflächen unterschiedlicher Transportflächenbereiche unterscheiden. Dies ermöglicht beispielsweise einen schnellen Transport der Behälterträger 30 in Transportflächenbereichen mit gröber gerasterten, d.h. größeren, Teilflächen 51 und eine höhere Positioniergenauigkeit in Transportflächenbereichen mit feiner gerasterten, d.h. kleineren, Teilflächen 51 .
Bei den gezeigten Ausführungsformen deckt ein Behälterträger 30 mit seiner der Transportfläche 50 zugewandten Unterseite eine Teilfläche 51 im Wesentlichen vollständig ab. Es versteht sich, dass, insbesondere bei Teilflächen 51 unterschiedlicher Größe, die Unterseite des Behälterträgers 30 auch mehrere Teilflächen abdecken kann, wobei für diesen Fall die Antriebsmittel mehrerer Teilflächen 51 jeweilige Antriebskraftbeiträge erzeugen können, die sich zu einer resultierenden Antriebskraft überlagern
Bei den gezeigten Ausführungsformen wird die Antriebskraft elektromagnetisch erzeugt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, einen Behälterträger 30 mittels Druckluft zur Erzeugung der Antriebskraft zu beaufschlagen. - -
Die gezeigten Ausführungsformen ermöglichen eine hohe Transportleistung bei gleichzeitig großer Flexibilität, um beispielsweise Notfallproben bevorzugt zwischen unterschiedlichen Stationen zu transportieren.