專利名稱：用于抓握及保持診斷盒的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明整體涉及一種用于抓握盒形制品、尤其是用于對作為自動診斷分析儀的一部分的試劑盒或樣本盒進行獲取、保持并實現(xiàn)試劑盒或樣本盒的移動的裝置。
背景技術：
尤其是在患者樣本及相關聯(lián)試劑在多個位置之間的搬送及移動方面，臨床診斷分析儀不斷變得越來越精密。大量日趨復雜的取放式運送工具已演變成能夠?qū)颊邩颖救萜鬟M行二維移動、且在某些情況下進行三維移動的機器人系統(tǒng)。然而，當這些容器并非是簡單的測試管時，例如當這些容器是如在美國專利No. 5，780, 248號中所示的用于凝集反應的用箔密封的盒時，用于對這些容器進行物理獲取及保持的裝置的演變則并未有特別的進步，所述美國專利以引用方式全文并入本文中。此外，此種患者樣本容器的獲取依賴于少數(shù)幾種基本機構(gòu)。由凸輪驅(qū)動的機器能提供最平穩(wěn)的運動以及對加速及減速的控制。由凸輪驅(qū)動的機器能以高的循環(huán)速率運行，然而其個頭大、重且不適用于空間有限的應用。液壓/氣動驅(qū)動式機器則更為緊湊且更易于使用，但是由于其通常使用液壓/氣動壓力抵靠硬的阻擋件來驅(qū)動各元件，因而其會造成沖擊(這在搬送裝有全血成分的盒時特別重要)并導致低循環(huán)速率的機器產(chǎn)生噪聲。由伺服馬達/步進馬達驅(qū)動的機器通常較慢、成本可能更高，但操作更為靈活。美國專利No. 5，681，530涉及一種用于流體分析器械的運送系統(tǒng)，所述運送系統(tǒng)包括盒抓握器及輸送器，所述美國專利以引用方式全文并入本文中。關于患者樣本容器的獲取，現(xiàn)有機構(gòu)往往是專用于特定的測試管且由于具有許多部件而在機械上很復雜。除了由于運動功能有限而使對放錯位置的患者樣本容器進行獲取及保持的能力非常有限外，這些單元的制造成本高昂且常常具有降低的可靠性。此外，大多數(shù)機構(gòu)會對患者樣本容器施加顯著的慣性力，這是非常不可取的且有可能導致改變樣本的物理特性。對這些系統(tǒng)中的多個系統(tǒng)的說明如下美國專利No. 4，002, 247，其名稱為“用于拾取、傳送、翻轉(zhuǎn)及放置部件的機器(Machine for picking up, transferring,turning and placing parts) ”；美國專利 No. 4，411，576,其名稱為“取放機構(gòu)(Pick andplace mechanism) ”;美國專利No. 4, 975, 018,其名稱為“用于傳送物體的線性單元(Linearunit for transferring objects) ” ；美國專利No. 5，249，663,其名稱為“用于裝載工件的裝置(Apparatus to loadworkpieces) ” ；美國專利No. 5，333，720,其名稱為“用于操縱工件的裝置(Apparatus to manipulate workpieces) ” ；美國專利 No. 5，467，864,其名稱為“用于操縱工件的雙用途裝置(Dual purpose apparatus to manipulateworkpieces) ” ；美國專利No. 5, 564, 888,其名稱為“取放機器(Pick andplace machine) ”；美國專利No. 6，264，419，其名稱為“機械手臂(Robotarm) ”；美國專利No. 6，293，750，其名稱為“用于在自動分析器械內(nèi)運送容器及物體的機器人以及用于檢修機器人的檢修工 具(Robotics fortransporting containers and objects within an automatedanalytical instrument andservice tool for servicing robotics)”；美國專利No. 6，374，982，其名稱為“用于在自動分析器械內(nèi)運送容器及物體的機器人以及用于檢修機器人的檢修工具(Robotics for transporting containers and obj ects within anautomatedanalytical instrument and service tool for servicing robotics)，，；美國專利No. 6, 843, 357,其名稱為“用于樣品傳送的雙軸機器人(Two-axis robot forspecimentransfer)”；美國專利No. 6，889，119，其名稱為“用于裝載實驗室器械的機器人裝置(Robotic device for loading laboratory instruments) ”；美國專利 No. 7，131，361,其名稱為“工件傳送裝置(Workpiece-transferdevice) ”;美國專利No. 7, 448, 294,其名稱為“機器人裝置(Roboticdevices) ” ；美國專利No. 7，563，067，其名稱為“機器人(Robot) ” ；PCT專利公布No. W02008067847，其名稱為“具有自動定位補償?shù)娜萜鱾魉脱b置(Containertransfer apparatus with automatic positioningcompensation)，，；以及美國專利公布No. 2010/0150688,其名稱為“工件傳送系統(tǒng)(Workpiece transfer system)”。上述現(xiàn)有技術參考文獻均未公開一種如下的裝置所述裝置能夠在有限的空間中工作、具有最小數(shù)目的部件、能夠在明顯錯位的情況下獲取盒中的患者樣本、并使裝置的運動具有有助于獲取及保持非測試管形狀的患者樣本容器的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決或至少改善上述現(xiàn)有技術的缺陷。本發(fā)明的一個方面涉及一種用于抓握盒形制品的裝置。所述裝置包括支撐殼體；線性致動器，其可相對于所述支撐件沿X軸運動；一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；活動的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；相對于所述支撐件固定的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點間接地位于所述鉗口上并通過聯(lián)接及位于所述鉗口上的活動的節(jié)點而連接至所述鉗口 ；且其中所述線性致動器的運動會使所述活動的節(jié)點在X軸及y軸上運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口張開及閉合。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于抓握盒形制品的裝置。所述裝置包括支撐殼體；線性致動器，其可相對于所述支撐件沿X軸運動；一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；活動的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；相對于所述支撐件固定的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點直接地位于所述鉗口上；驅(qū)動聯(lián)接，在其中心處連接至所述線性致動器，所述驅(qū)動聯(lián)接在所述中心的兩側(cè)中的每一側(cè)上具有細長狹槽，所述活動的節(jié)點是滑動接合于所述狹槽中，其中所述線性致動器的運動會使所述驅(qū)動聯(lián)接運動，由此使所述活動的節(jié)點在垂直于滑動運動的方向上進行線性運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口張開及閉合；一組配準銷，其在所述鉗口中每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，并被定位成能夠在已獲取到所述盒形制品時被所述盒形制品貼靠；依順性區(qū)塊，位于所述殼體的上端；以及，彈簧，置于所述依順性區(qū)塊之下，能夠使所述殼體輕微地傾斜，其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品出現(xiàn)可能的錯位。本發(fā)明的再一方面涉及一種用于抓握盒形制品的方法。所述方法包括提供支撐殼體；提供線性致動器，所述線性致動器可相對于所述支撐件沿X軸運動；提供一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；提供活動的節(jié)點，所述活動的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；提供相對于所述支撐件固定的節(jié)點，所述固定的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點間接地位于所述鉗口上并通過聯(lián)接及位于所述鉗口上的活動的節(jié)點而連接至所述鉗口 ；將所述殼體定位成位于所要抓握的所述盒形制品上方；移動所述線性致動器，由此使所述活動的節(jié)點沿X軸及y軸運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口閉合并獲取所述盒形制品。本發(fā)明的又一方面涉及一種用于抓握盒形制品的方法。所述方法包括提供支撐殼體；提供線性致動器，所述線性致動器可相對于所述支撐件沿X軸運動；提供一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；提供活動的節(jié)點，所述活動的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；提供相對于所述支撐件固定的節(jié)點，所述固定的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點直接地位于所述鉗口上；提供驅(qū)動聯(lián)接，所述驅(qū)動聯(lián)接在其中心處連接至所述線性致動器，所述驅(qū)動聯(lián)接在所述中心的兩側(cè)中的每一側(cè)上具有細長狹槽，所述活動的節(jié)點是滑動接合于所述狹槽中；提供一組配準銷，所述配準銷在所述鉗口中的每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，并被定位成能夠在已獲取到所述盒形制品時被所述盒形制品貼靠；在所述殼體的上端提供依順性區(qū)塊以及在所述依順性區(qū)塊之下提供彈簧，從而使所述殼體能夠偏轉(zhuǎn)；將所述殼體定位成位于所要抓握的所述盒形制品的上方；使所述線性致動器運動，由此使所述驅(qū)動聯(lián)接運動，使得所述活動的節(jié)點在垂直于滑動運動的方向上進行線性運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口閉合并獲取所述盒形制品；其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品出現(xiàn)可能的錯位。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，所述裝置具有甚至在存在適度錯位的情況下也可精確地獲取并牢固地保持診斷盒的能力。本發(fā)明的再一優(yōu)選的實施例使所述抓握裝置的所述獲取鉗口進行同時的二維運動，以在沿向上的垂直方向提供運動的同時使鉗口間的距離減小，從而使用最小的空間。本發(fā)明的又一優(yōu)選的實施例提供一種具有最小數(shù)目的部件的裝置，因而使所述裝置在具有高可靠性的同時制造成本低廉。在另一優(yōu)選的實施例中，所述裝置是由齒輪、齒條及機械聯(lián)接的組合而構(gòu)成，這會實現(xiàn)優(yōu)于凸輪、氣動驅(qū)動裝置、液壓驅(qū)動裝置的平穩(wěn)運動，并特別擅長于不干擾敏感患者樣本的物理特性。在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明包含彈簧支承的垂直驅(qū)動運動，從而使所述裝置在盒獲取操作期間可容忍明顯程度的盒位置錯放及/或抓握器錯位。機械部件的獲取所述盒的運動使得所述樣本的物理狀態(tài)不受干擾，且在最小的空間中進行對盒進行獲取的機械動作。在另一優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明包含侯肯(Hoeken)聯(lián)接。
在又一優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明使患者樣本容器對照一組配準銷進行配準，從而使光學傳感器或其他反饋能夠指示已可靠地獲取到患者樣本容器。根據(jù)下文對實施例的詳細描述，本專利申請的其他目的、特征和優(yōu)點對于本領域技術人員而言將顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的配置I的抓握及保持裝置處于張開位置時的示意性前視圖。所述裝置(也稱為盒抓握器單元)容納于殼體102內(nèi)，殼體102容納有線性致動器，例如連接到導螺桿105或被配置成導螺桿105的電動伺服馬達104。伺服馬達104具有軸，所述軸被配置成旋入齒條螺母103中的導螺桿105，或者作為另外一種選擇，通過旋轉(zhuǎn)耦合而連接到導螺桿。扇形齒輪聯(lián)接106可旋轉(zhuǎn)地附接至殼體102，并被配置成侯肯聯(lián)接107，侯肯聯(lián)接107包含一組鉗口 109。所述一組鉗口 109的附接至扇形齒輪聯(lián)接106的端部被標記為近端，而所述一組鉗口 109的用于抓握診斷盒110的端部則被標記為遠端。盒110的向上運動受一組配準銷108限制。依順性區(qū)塊100(例如彈性體區(qū)塊)及彈簧101允許盒抓握器單元以一定的錯位程度對盒進行獲取及放置。光學傳感器111感測是否存在被牢固壓抵于配準銷108上的盒110。圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的配置I的抓握及保持裝置(也稱為盒抓握器單元)在閉合位置的示意性前視圖。所述裝置容納于殼體102內(nèi)，殼體102容納有線性致動器，例如連接到或被配置成導螺桿105的電動伺服馬達104。伺服馬達104具有軸，所述軸被配置成旋入齒條螺母103中的導螺桿105，或者作為另外一種選擇，通過旋轉(zhuǎn)耦合而連接到導螺桿。扇形齒輪聯(lián)接106可旋轉(zhuǎn)地附接至殼體102，并被配置成侯肯聯(lián)接107，侯肯聯(lián)接107包含一組鉗口 109。盒110的向上運動受一組配準銷108限制。依順性區(qū)塊100及彈簧101允許盒抓握器單元以一定的錯位程度對物體進行獲取及放置。光學傳感器111感測是否存在被牢固壓抵于配準銷108上的盒110。圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的配置2的抓握及保持裝置(也稱為盒抓握器單元)在張開位置的示意性前視圖。所述裝置容納于殼體102中，殼體102容納有線性致動器，例如連接到導螺桿或被配置成導螺桿的電動伺服馬達104。伺服馬達104具有軸301，軸301被配置成旋入驅(qū)動連桿300中的導螺桿，或者作為另外一種選擇，通過旋轉(zhuǎn)耦合而連接到導螺桿。設置有一組鉗口 302，其中所述一組鉗口 302的附接至驅(qū)動連桿300的上端被標記為近端，而所述一組鉗口 302的用于抓握診斷盒的下端則被標記為遠端。所述一組鉗口 302附接至驅(qū)動連桿300，以使鉗口 302的近端能夠在驅(qū)動連桿300內(nèi)水平地滑動。盒110的向上運動受一組配準銷108限制。依順性區(qū)塊100及彈簧101允許盒抓握器單元以一定的錯位程度對物體進行獲取及放置。光學傳感器111感測是否存在被牢固壓抵于配準銷108上的盒110。圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的配置2的抓握及保持裝置(也稱為盒抓握器單元)在閉合位置的示意性前視圖。所述裝置容納于殼體102內(nèi)，殼體102容納有線性致動器，例如連接到導螺桿或被配置成導螺桿的電動伺服馬達104。伺服馬達104具有軸301，軸301被配置成旋入驅(qū)動連桿300中的導螺桿，或者作為另外一種選擇，通過旋轉(zhuǎn)耦合而連接到導螺桿。一組鉗口 302附接至驅(qū)動連桿300，以使鉗口 302的近端能夠在驅(qū)動連桿300內(nèi)水平地滑動。盒110的向上運動受一組配準銷108限制。依順性區(qū)塊100及彈簧101允許盒抓握器單元以一定的錯位程度對物體進行獲取及放置。光學傳感器111感測是否存在被牢固壓抵于配準銷108上的盒110。圖5是配置I中的聯(lián)接的細部的示意圖。被配置成導螺桿105的馬達軸被旋入齒條螺母103內(nèi)。圍繞接頭(被標記為節(jié)點Al)旋轉(zhuǎn)的扇形齒輪聯(lián)接500接合至齒條螺母103內(nèi)，使得一組鉗口 501響應于導螺桿105的旋轉(zhuǎn)而通過節(jié)點BI及B2處的主接頭以及節(jié)點A2處的副接頭進行移動，其中節(jié)點A2與連桿臂502相關聯(lián)。所述一組鉗口 501的遠端的運動由箭頭503表示。由節(jié)點Al及A2表示的接頭是以可旋轉(zhuǎn)方式銷接的連桿對殼體的聯(lián)接，而由節(jié)點BI及B2表示的接頭是以連桿對連桿方式銷接的。圖6是配置2中的聯(lián)接的細部的示意圖。被配置成導螺桿301的馬達軸被旋入驅(qū)動用橫桿滑塊300內(nèi)。一組鉗口 302的上端接合至驅(qū)動用橫桿滑塊300內(nèi)，使得所述一組鉗口 302的近端響應于導螺桿301的旋轉(zhuǎn)而在驅(qū)動用橫桿滑塊300內(nèi)水平地左右滑動。所述一組鉗口 302的遠端的運動是圓形運動，并由箭頭600指示。由節(jié)點D表示的接頭是以可旋轉(zhuǎn)方式銷接的連桿對殼體的聯(lián)接，而由節(jié)點C表示的接頭是以連桿對橫桿滑塊方式銷接的(以便允許進行水平的左右運動)。圖7是侯肯聯(lián)接耦合器曲線的圖式。連桿臂701的遠端的運動由虛線曲線700表示。連桿臂701的近端在由節(jié)點BI表示的接頭處連接至扇形齒輪連桿703。扇形齒輪連桿703在由節(jié)點Al表示的接頭處可旋轉(zhuǎn)地附接至殼體102。連接連桿702在由節(jié)點B2表示的接頭處附接至連桿臂701，并在由節(jié)點A2表示的接頭處可旋轉(zhuǎn)地附接至殼體，其是侯肯聯(lián)接的第三元件。扇形齒輪連桿703的旋轉(zhuǎn)會使連桿臂701的遠端運動。由節(jié)點Al及A2表示的接頭是以可旋轉(zhuǎn)方式銷接的連桿對殼體的聯(lián)接，而由節(jié)點BI及B2表示的接頭是以連桿對連桿方式銷接的。圖8是如圖5及圖6所示的一組鉗口 109的左側(cè)元件的細部的示意圖。此元件的輪廓顯示于前視圖中，且 在此元件的側(cè)視圖中，顯示處于所述一組鉗口 109的末端部分中的漸縮凹口 800。
具體實施例方式盡管是參照在下文中所述及在附圖中所示的優(yōu)選實施例來闡述本發(fā)明，然而本發(fā)明僅受下文權利要求書的范圍的限定。本文所述裝置及方法能在臨床診斷分析儀中實現(xiàn)對診斷盒的快速且牢固的獲取，以便在分析儀內(nèi)進行后續(xù)運動或自分析儀移除。已知的診斷分析儀的實例包括例如VitiOSlgl ECi免疫診斷分析儀或Vitros 3600免疫診斷分析儀等免疫診斷分析儀，或者例如Vitros^ 5,1 FS或vitros 56GG等臨床化學分析儀，其均由臨床診斷公司(Ortho-Clinical Diagnostics, Inc)出售。代表性的系統(tǒng)公開于例如美國公開專利申請No. 2003/0026733及在2005年3月28日提交的美國專利申請No. 11/091，283中，這兩者均以引用方式全文并入本文中。其他實例包括在血型檢定操作中所用的血液免疫血液學分析儀(例如在美國專利No. 5，681，530及No. 5，594，808中所公開者)、以及供血者篩選裝置(例如由臨床診斷公司(Ortho-Clinical Diagnostics, Inc.)以 OrthoSummit System 所出售者)如本文所用，所有此種分析儀均被統(tǒng)稱為“診斷分析儀”。所述裝置的有益效果可包括能夠在盒的位置存在微小的放置不當或錯位時獲取診斷盒、能夠在向患者樣本傳遞最小的力的條件下獲取所述盒、能夠在最小的空間中獲取所述盒、獲取機構(gòu)能夠具有最小數(shù)目的部件并因而具有高的可靠性、且能夠通過可選的反饋傳感器來記錄對盒的獲取及發(fā)出關于所述獲取的信號。為了大致理解本發(fā)明所公開的技術，可參考附圖。在附圖中，使用相同的附圖標記來表示相同的元件。在描述本發(fā)明所公開的技術時，使用了以下術語。術語“殼體”在本文中是指用于附接各種其他結(jié)構(gòu)元件的支撐結(jié)構(gòu)、框架、籠、機罩、包殼、或基板，其提供一定的剛性，以使盒抓握器裝置能夠被使用并作為一個單元而移動。術語“連桿”在本文中是指包含至少兩個節(jié)點的剛性體，所述至少兩個節(jié)點是用于附接至其他連桿或支撐件的點?！岸B桿”具有兩個節(jié)點；“三元連桿”具有三個節(jié)點，依此類推?！肮?jié)點”在本文中是指連桿上的可附接其他連桿以形成接頭的位置?！敖宇^”在本文中是指兩個或更多個連桿(在其節(jié)點處)之間的連接，其允許在相連的連桿之間存在一定的運動或潛在運動。接頭可以是允許具有一定運動自由度的“旋轉(zhuǎn)銷接頭”的形式、或者是也允許具有一定運動自由度的“平移滑塊接頭”的形式、等等(參見羅伯特L.諾頓(Robert L. Norton)的“機器設計(Design of Machinery) ”第3版,麥格勞-希爾圖書公司(McGraw-Hill Book Company), 2003年,其以引用方式并入本文中)。術語“導螺桿”在本文中是指被設計用于將旋轉(zhuǎn)運動變換成線性運動的機構(gòu)。這是通過螺紋桿的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，所述螺紋桿已插入于螺母中，從而當螺紋桿旋轉(zhuǎn)時，螺母被移動規(guī)定的線性距離(取決于桿中的螺紋的節(jié)距)。術語“齒條螺母”在本文中是指具有內(nèi)螺紋的導螺桿螺母，其旋入至導螺桿中并保持于固定的取向，從而使導螺桿的旋轉(zhuǎn)在齒條螺母中產(chǎn)生線性運動。此外，齒條螺母的至少一側(cè)具有齒條結(jié)構(gòu)，所述齒條結(jié)構(gòu)接合圓形的小齒輪或齒輪，從而使齒條螺母的線性運動引起小齒輪或齒輪的旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明的一個方面涉及一種用于抓握盒形制品的裝置，例如用于獲取并保持診斷盒110、同時在非常有限的空間中工作的抓握裝置。圖1及圖2顯示盒抓握器單元的配置
I。該單元可通過臂(未示出)而附接至例如診斷分析儀等系統(tǒng)，所述臂連接至依順性區(qū)塊100。通過升降所述臂，可使盒抓握器單元進行z軸運動。所述臂還提供沿X軸及y軸方向的運動，以恰當?shù)胤胖煤?10。也可使用其他用于將單元固定至分析儀并為單元提供運動的適宜機構(gòu)。盒抓握器單元在被降下時可能不與所獲取的盒的頂部完全成直角，且依順性區(qū)塊100與彈簧101相配合能使盒抓握器單元以輕微的傾斜度發(fā)生傾斜或輕微地轉(zhuǎn)向，從而使盒的頂部輕微地接觸兩個配準銷108。因此，所述機構(gòu)能夠適應盒110與盒抓握器單元底部之間所存在的一定程度的錯位。由配置I表示的盒抓握器單元包括一組鉗口 109，所述一組鉗口 109在閉合時能減小鉗口間的間隙、同時提供垂直運動。確切的運動輪廓取決于侯肯聯(lián)接107的機械構(gòu)造，此將在下文中結(jié)合圖7進行更全面說明。以上述方式工作的一組鉗口 109在初始時向下及朝所獲取的盒110向內(nèi)移動，隨后提供在垂直方向503上的提升。最后，所述垂直運動使診斷盒110的頂部被牢固地推抵于配準銷108上。這些配準銷108可由例如橡膠或軟的柔性聚合物等柔順材料制成，所述橡膠或軟的柔性聚合物在接觸診斷盒110時發(fā)生變形。配準銷108的變形在診斷盒110與鉗口 109之間提供張力，從而確保緊緊且牢固地抓握于盒110上。此外，切割于所述一組鉗口 109的臂中的漸縮凹口 800趨于使盒在所述一組鉗口 109中居中，從而額外地允許一定程度的錯位。光學傳感器111感測盒110在恰當位置上的存在，以便發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。作為另外一種選擇，配準銷的變形可使壓力施加至微動開關或應變儀類傳感器上，從而能夠發(fā)送關于診斷盒110已被獲取并保持于恰當位置的信號。應注意，使用侯肯聯(lián)接107能使用極小的空間來實現(xiàn)所述一組鉗口 109的運動，但代價是存在一定的機械復雜性。圖1是被標記為配置I的抓握裝置(也稱為盒抓握器單元)的優(yōu)選實施例的示意性前視圖。配置I的各種元件位于殼體102內(nèi)，殼體102的特征是具有依順性區(qū)塊100及彈簧101，以允許在盒抓握器單元下降時在配準銷108與盒110的頂部邊緣之間存在輕微的位置錯位。伺服馬達104附接至殼體102的上部，伺服馬達104具有被構(gòu)造成導螺桿105的軸。作為另外一種選擇，伺服馬達104的軸可通過幾個眾所周知的機構(gòu)(包括旋轉(zhuǎn)耦合)連接至單獨的導螺桿。導螺桿105被旋入齒條螺母103中，齒條螺母103在左側(cè)及右側(cè)上均具有齒條。扇形齒輪連桿106以齒條-齒輪構(gòu)形接合至齒條螺母103中，并構(gòu)成侯肯聯(lián)接107的基本元件。在工作中，對伺服馬達104施加電動勢會使得軸正向旋轉(zhuǎn)，然后轉(zhuǎn)動導螺桿105，從而使齒條螺母103沿向下的方向線性運動。齒條螺母103的此種向下的運動使扇形齒輪連桿106以逆時針方式旋轉(zhuǎn)，進而使侯肯聯(lián)接107運動，從而產(chǎn)生同時向下及向內(nèi)的運動以及隨后是所述一組鉗口 109的遠端的向上運動503。所述一組鉗口 109的遠端接觸診斷盒110，使所述盒居中至漸縮凹口 800中，并使其輕微地向上運動，從而使盒的頂部被壓靠于配準銷108上。光學傳感器111感測盒110在恰當位置上的存在，以便發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。作為另外一種選擇，配準銷的壓縮使微動開關或應變儀類傳感器跳開，或者作為另外一種選擇，在伺服馬達上達到一超過特定閾值的負載，且在這兩種情形中，均發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。此時，盒110已被獲取到，并被牢固地保持以便由臨床診斷分析儀進一步移動。圖2顯示配置I處于閉合位置，其中診斷盒110處于完全被獲取及保持的位置。本發(fā)明的另一方面涉及一種抓握裝置，其具有最小數(shù)目的部件并因此制造成本較為低廉、具有高的可靠性以及具有精密的運動。參見圖3及圖4，配置2所表示的盒抓握器單元包括一組鉗口 302，所述一組鉗口 302在閉合的同時會減小鉗口間的遠端間隙并同時提供垂直運動。然而，不同于配置I的侯肯聯(lián)接，所述一組鉗口 302的每一側(cè)均在其中部附近的單一點處以可旋轉(zhuǎn)方式銷接至殼體102。這僅使所述一組鉗口 302的遠端能夠以圓形運動而向內(nèi)合攏。以上述方式工作的一組鉗口 302的遠端向內(nèi)朝所獲取的盒110運動，使盒110居中于漸縮凹口 800中，并在垂直方向上提供提升。包括聯(lián)接在內(nèi)的有限數(shù)目的部件(三個)使得機構(gòu)具有比配置I高的精密度，這是因為制造及安裝中的錯誤會被乘以機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目(參見羅伯特L.諾頓(Robert L. Norton)的“機器設計(Design ofMachinery) ”,第 3 版,麥格勞-希爾圖書公司(McGraw-Hill Book Company), 2003 年,其以引用方式并入本文中)。最后，所述垂直運動使診斷盒110的頂部被牢固地壓抵于配準銷108上。以類似于配置I的方式，由光學傳感器111感測盒110在恰當位置上的存在，以便發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。作為另外一種選擇，配準銷的壓縮使微動開關或應變儀類傳感器跳開，或者作為另外一種選擇，在伺服馬達上達到一超過特定閾值的負載，從而發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。此時，盒110已被獲取到，并被牢固地保持以便由臨床診斷分析儀進一步移動。圖3是配置2所表示的抓握裝置(也稱為盒抓握器單元)的優(yōu)選實施例的示意性前視圖。配置2的各種元件位于殼體102內(nèi)，殼體102的特征是具有依順性區(qū)塊100及彈簧101，以允許在初始的向下運動期間在抓握器裝置與盒的位置之間存在位置錯位，從而以類似于配置I的方式來獲取所述盒。伺服馬達104附接至殼體102的上部，伺服馬達104具有被構(gòu)造成導螺桿301的軸。作為另外一種選擇，伺服馬達104的軸可通過幾個眾所周知的機構(gòu)(包括旋轉(zhuǎn)耦合)連接至導螺桿。導螺桿301被旋入至驅(qū)動連桿300內(nèi)，所述一組鉗口 302的近端部分已以被稱為平移滑塊接頭的配置而被銷接至驅(qū)動連桿300，從而能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向的滑動運動。所述一組鉗口 302已在大約中間長度處以可旋轉(zhuǎn)方式銷接至殼體102，且僅能進行圓形運動。在工作中，對伺服馬達104施加電動勢會使軸進行正向旋轉(zhuǎn)并隨后轉(zhuǎn)動導螺桿301，從而使驅(qū)動連桿300沿向上的方向進行線性運動。這會使所述一組鉗口 302的近端通過平移滑塊接頭而向外運動。所述一組鉗口 302的遠端接著以圓形運動方式向內(nèi)運動。所述一組鉗口 302的遠端接觸診斷盒110并使其輕微地向外運動，從而使盒的頂部被壓抵于配準銷108上。以類似于配置I的方式，由光學傳感器111感測盒110在恰當位置上的存在，以便發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。作為另外一種選擇，配準銷的壓縮使微動開關或應變儀類傳感器跳開，或者作為另外一種選擇，在伺服馬達上達到一超過閾值的負載，使得發(fā)送獲取信號來結(jié)束電動勢的施加。此時，盒110已被獲取到，并被牢固地保持以便在臨床診斷分析儀內(nèi)進一步移動。應注意，在使用與只能進行圓形運動的一組鉗口 302相耦合的驅(qū)動連桿300時，需要具有相對于配置I而言更大的操作空間，但會得到成本更低、可靠性更高的更簡單的機構(gòu)。圖4顯示配置2處于閉合位置，其中診斷盒110處于完全被獲取及保持的位置。圖5顯示配置I的進一步細節(jié)。此處，顯示被配置成導螺桿105的軸旋入至齒條螺母103內(nèi)，其中被以可旋轉(zhuǎn)方式連接至由節(jié)點Al及殼體102所形成的接頭的扇形齒輪連桿500接合至齒條螺母103的齒條(未示出)內(nèi)。如前面所述，伺服馬達104的軸可簡單地連接至導螺桿。具體而言，侯肯聯(lián)接107的元件被詳細列示為(I)扇形齒輪連桿500，其以可旋轉(zhuǎn)方式連接至由節(jié)點Al及殼體102所形成的接頭，(2)臂連桿(或所述一組鉗口的一半)501，其具有兩個接頭，其中第一接頭是由連接扇形齒輪連桿500與臂連桿501的節(jié)點BI形成，第二接頭是由連接連接連桿502與臂連桿501的節(jié)點B2形成，以及(3)連接連桿502，其具有兩個接頭，其中第一接頭是由連接臂連桿501與連接連桿502的節(jié)點B2形成，第二接頭是由可旋轉(zhuǎn)地將連接連桿502連接至殼體102的節(jié)點A2形成。重要的是，應注意，侯肯聯(lián)接107的各元件的接頭分兩種類型(I)被標記為Al或A2的類型將連桿可旋轉(zhuǎn)地銷接至殼體102，以及(2)被標記為BI或B2的類型將一個連桿可旋轉(zhuǎn)地銷接至另一連桿。因此，被可旋轉(zhuǎn)地銷接至殼體102的扇形齒輪連桿500及連接連桿502只能圍繞其連接點以圓形方式旋轉(zhuǎn)。然而，臂連桿501可自由運動，以使臂連桿501的遠端(或者作為另外一種選擇，所述一組鉗口 501的一個組件的遠端)進行侯肯運動503。圖6顯示配置2的進一步細節(jié)。此處，被配置成導螺桿301的伺服馬達軸旋入至驅(qū)動連桿300中。如前面所述，伺服馬達104的軸可簡單地連接至導螺桿。具體而言，應注意，該機構(gòu)僅由三個機械部件構(gòu)成。臂連桿302的近端(或所述一組鉗口的一半)通過由節(jié)點C形成的平移滑塊接頭而連接至驅(qū)動連桿300，且臂連桿302通過由節(jié)點D形成的接頭而可旋轉(zhuǎn)地連接至殼體102。此外，重要的是應注意，上述接頭分兩種類型(I)被標記為D的類型，其將連桿可旋轉(zhuǎn)地銷接至殼體102，以及(2)被標記為C的類型，其將一個連桿銷接至另一連桿以使連接可在一個維度上自由滑動。因此，響應于驅(qū)動連桿300的向上或向下運動，臂連桿302只能圍繞由節(jié)點D形成的接頭旋轉(zhuǎn)，其中由節(jié)點C形成的與臂連桿302的平移滑塊接頭能夠沿水平方向單維地滑動。圖7顯示侯肯聯(lián)接耦合器曲線的示意圖。侯肯曲線700是通過對連接至臂連桿701及連接連桿702的扇形齒輪連桿703進行旋轉(zhuǎn)而由臂連桿701的遠端(或者作為另外一種選擇，對于本發(fā)明而言，由鉗口的其中一個元件的遠端)描畫。這些連桿之間的連接分兩種類型；一種是Al或A2類型的連接，其中連桿元件可旋轉(zhuǎn)地銷接至殼體102，另一種則是BI或B2類型的連接，其中一個連桿連接至另一連桿。應注意，在本發(fā)明中，僅利用侯肯曲線的最左部分。圖8顯示所述一組鉗口 109的所述一個元件的細節(jié)。應注意，在側(cè)視圖中，存在被切割于鉗口的遠端內(nèi)的凹口 800。此凹口 800輕微地漸縮，以便在所述一組鉗口 109閉合時，比盒110的壁厚大的凹口 800具有在盒得到保持的同時使盒的位置居中的趨勢。在一個尤其優(yōu)選的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的裝置尤其適用于對響應于免疫凝集反應而形成的凝集物進行檢測及量化的系統(tǒng)(即免疫血液學血液分析儀)。在此種系統(tǒng)中，凝膠或玻璃小珠顆粒被容納于小的柱(稱為微柱)內(nèi)。將例如ant1-lgG等試劑在微柱中分配于稀釋劑中，并將測試用紅色血液樣本置于柱上方的反應室中。然后，對柱進行離心處理，所述柱通常是在透明盒中形成的大量柱中的一個。由根據(jù)本發(fā)明的盒抓握器搬送所述盒。這些系統(tǒng)闡述于美國專利No. 5，681，530，No. 5，905，808及No. 5，911，000中，這些美國專利均以引用方式全文并入本文中。在柱凝集技術(CAT)中使用的一種典型的盒闡述于上面所述的No. 5，780，248中。在此種系統(tǒng)中，將存儲于存儲單元中的盒110移動至處于所述單元中的開口之下的分配狀態(tài)。附接至活動的臂的盒抓握器單元在所述方向上移動存儲單元，直至重疊于欲從存儲單元中取出的盒110上方為止。然后，抓握器單元接觸如上所述的盒，接著由抓握器單元鉗口 109以鉗夾方式接合所述盒。然后，將盒110提升出存儲單元外并可使盒110經(jīng)過相鄰的條形碼讀出器，條形碼讀出器將確定關于盒的恰當取向的信息、確定所需盒已從存儲單元中取出、確定所述盒尚未達到其過期日期、以及確定關于所述盒的序列號及批號的其他信息，然后可將所有這些信息傳送至計算機的存儲器并存儲于存儲器中。然后，盒抓握器單元將盒110運送至恒溫箱。此時，由穿孔器穿過覆蓋于盒上的箔而穿出一個或多個小孔。然后，可將血液及試劑分配至盒110中，接著可對盒110進行溫育。然后，抓握器單元將盒運送至旋轉(zhuǎn)的離心機；例如首先以55g經(jīng)過兩分鐘并以199g經(jīng)過三分鐘，以使每一相應的凹槽中的血液樣本與試劑適當?shù)鼗旌稀Ｔ谕瓿呻x心動作后，抓握器構(gòu)件接合經(jīng)過離心的盒并將其傳送至讀取站。在完成讀取后，將盒處理掉。上述適合于由計算機進行計算機程序控制，這對于本領域技術人員而言是熟知的。對本領域技術人員顯而易見的是，可對本發(fā)明的方法和處理過程作出各種修改和變更。因而，擬由本發(fā)明涵蓋這些修改和變更，只要這些修改和變更落入后附的權利要求書及其等同物的范圍即可。
以上援引的所有出版物的公開內(nèi)容以引用方式明確地全文并入本文中，猶如它們各自以引用方式并入一般。
權利要求
1.一種用于抓握盒形制品的裝置，包括支撐殼體；線性致動器，其可相對于所述支撐件沿X軸運動；一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；活動的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；相對于所述支撐件固定的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點間接地位于所述鉗口上并通過聯(lián)接及位于所述鉗口上的活動的節(jié)點而連接至所述鉗口 ；以及其中所述線性致動器的運動會使所述活動的節(jié)點在X軸及I軸上運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口張開及閉合。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，所述裝置還包括扇形齒輪聯(lián)接，具有帶齒側(cè)及遠離所述帶齒側(cè)延伸的聯(lián)接，所述聯(lián)接的與所述扇形齒輪聯(lián)接相對的端部連接至所述活動的節(jié)點；以及位于所述線性致動器上的齒條，其中所述扇形齒輪聯(lián)接的齒與所述齒條的齒相接合，且其中所述齒條的運動會使所述扇形齒輪聯(lián)接旋轉(zhuǎn)，由此使所述聯(lián)接運動，進而通過所述活動的節(jié)點使所述鉗口運動。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述線性致動器包括馬達及由所述馬達驅(qū)動的可旋轉(zhuǎn)的導螺桿。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，所述裝置還包括一組配準銷，依順性區(qū)塊，以及彈黃，其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及所述彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品存在可能的錯位。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，進一步，其中所述一組配準銷在所述鉗口中每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，且被定位成當所述盒形制品已被獲取時，能夠被所述盒形制品貼靠，其中所述依順性區(qū)塊位于所述殼體的上端且所述彈簧置于所述依順性區(qū)塊之下，從而使所述殼體能夠偏轉(zhuǎn)。
6.一種用于抓握盒形制品的裝置，所述裝置包括支撐殼體；線性致動器，其可相對于所述支撐件沿X軸運動；一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；活動的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；相對于所述支撐件固定的節(jié)點，位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點直接地位于所述鉗口上；驅(qū)動聯(lián)接，在其中心處連接至所述線性致動器，所述驅(qū)動聯(lián)接在所述中心的兩側(cè)中的每一側(cè)上具有細長狹槽，所述活動的節(jié)點是滑動接合于所述狹槽中，其中所述線性致動器的運動會使所述驅(qū)動聯(lián)接運動，由此使所述活動的節(jié)點在垂直于滑動運動的方向上進行線性運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口張開及閉合；一組配準銷，其在所述鉗口中每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，并被定位成能夠在已獲取到所述盒形制品時被所述盒形制品貼靠；依順性區(qū)塊，位于所述殼體的上端；以及彈簧，置于所述依順性區(qū)塊之下，能夠使所述殼體輕微地傾斜，其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及所述彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品出現(xiàn)可能的錯位。
7.一種用于抓握診斷盒的裝置，所述裝置包括殼體，伺服馬達，由所述馬達驅(qū)動的可旋轉(zhuǎn)的導螺桿，齒條螺母，扇形齒輪聯(lián)接，以及一組鉗口，其中對所述伺服馬達施加電動勢會使所述導螺桿沿第一方向旋轉(zhuǎn)，由此使所述齒條螺母沿第一方向進行線性運動，從而引起所述扇形齒輪聯(lián)接在相反方向上進行旋轉(zhuǎn)運動而使所述一組鉗口向內(nèi)旋轉(zhuǎn)至預定點，進而使所述診斷盒被所述鉗口抓握住。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中在抓握住所述盒時，所述一組鉗口向上縮回至所述殼體內(nèi)。
9.一種用于抓握盒形制品的方法，所述方法包括提供支撐殼體；提供線性致動器，所述線性致動器可相對于所述支撐件沿X軸運動；提供一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；提供活動的節(jié)點，所述活動的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；提供相對于所述支撐件固定的節(jié)點，所述固定的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點間接地位于所述鉗口上并通過聯(lián)接及位于所述鉗口上的活動的節(jié)點而連接至所述鉗口 ；將所述殼體定位成位于所要抓握的所述盒形制品上方；移動所述線性致動器，由此使所述活動的節(jié)點沿X軸及I軸運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口閉合并獲取所述盒形制品。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，所述方法還包括扇形齒輪聯(lián)接，具有帶齒側(cè)及遠離所述帶齒側(cè)延伸的聯(lián)接，所述聯(lián)接的與所述扇形齒輪聯(lián)接相對的端部連接至所述活動的節(jié)點；以及位于所述線性致動器上的齒條，其中所述扇形齒輪聯(lián)接的齒與所述齒條的齒相接合，且其中所述齒條的運動會使所述扇形齒輪聯(lián)接旋轉(zhuǎn)，由此使所述聯(lián)接運動，進而通過所述活動的節(jié)點使所述鉗口運動。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，所述方法還包括提供一組配準銷，其在所述鉗口中每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，并被定位成能夠在已獲取到所述盒形制品時被所述盒形制品貼靠，提供依順性區(qū)塊及彈簧，所述依順性區(qū)塊位于所述殼體的上端，所述彈簧置于所述依順性區(qū)塊之下，從而能夠使所述殼體輕微地傾斜，其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及所述彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品出現(xiàn)可能的錯位。
12.一種用于抓握盒形制品的方法，所述方法包括提供支撐殼體；提供線性致動器，所述線性致動器可相對于所述支撐件沿X軸運動；提供一組鉗口，用于抓握所述盒形制品，每一鉗口均具有近端及遠端，所述遠端適于抓握所述盒形制品；提供活動的節(jié)點，所述活動的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端，用于將每一鉗口連接至所述線性致動器；提供相對于所述支撐件固定的節(jié)點，所述固定的節(jié)點位于每一鉗口的所述近端與所述遠端之間，用于將所述鉗口中的每一鉗口連接至所述支撐件，其中所述固定的節(jié)點直接地位于所述鉗口上；提供驅(qū)動聯(lián)接，所述驅(qū)動聯(lián)接在其中心處連接至所述線性致動器，所述驅(qū)動聯(lián)接在所述中心的兩側(cè)中的每一側(cè)上具有細長狹槽，所述活動的節(jié)點是滑動接合于所述狹槽中，提供一組配準銷，所述配準銷在所述鉗口中的每一鉗口的所述遠端附近附接至所述殼體的底部，并被定位成能夠在已獲取到所述盒形制品時被所述盒形制品貼靠，在所述殼體的上端提供依順性區(qū)塊以及在所述依順性區(qū)塊之下提供彈簧，從而使所述殼體能夠偏轉(zhuǎn)，將所述殼體定位成位于所要抓握的所述盒形制品的上方；使所述線性致動器運動，由此使所述驅(qū)動聯(lián)接運動，使得所述活動的節(jié)點在垂直于滑動運動的方向上進行線性運動，從而使所述鉗口圍繞所述固定的節(jié)點旋轉(zhuǎn)，進而使所述鉗口閉合并獲取所述盒形制品；其中由所述配準銷對所述盒的獲取進行引導，并由所述依順性區(qū)塊及所述彈簧對所述盒形制品的運動進行引導，從而允許所述裝置相對于所述盒形制品出現(xiàn)可能的錯位。
全文摘要
本發(fā)明整體涉及一種用于獲取、保持盒形制品(例如試劑盒或樣本盒，其可以是自動診斷分析儀的一部分)并實現(xiàn)所述盒形制品的運動的裝置，從而使所述裝置可容忍在獲取操作期間出現(xiàn)明顯程度的盒位置不當及/或錯位。本發(fā)明能使獲取抓握器鉗口進行同時的二維運動，從而在提供沿向上垂直方向的運動的同時使鉗口間的距離減小，同時鉗口運動足夠平穩(wěn)以便不干擾樣本的物理狀態(tài)。
文檔編號B25J15/08GK103042531SQ20121038352
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日2011年10月11日
發(fā)明者R.S.瓊斯, L.J.維勒 申請人:奧索臨床診斷有限公司