CN105917352A - 高密度原位条形码读取系统 - Google Patents

Abstract

提供允许在托盘中原位扫描样本容器上的条形码信息的方法和系统。实验室仪器包括一个或多个托盘，每个托盘均具有构造成保持多个样本容器的多个凹部，以及凹部之间的多个开口。仪器进一步包括与托盘分离的一个或多个杆，每个杆均具有构造成读取样本容器上的条形码信息的光学元件。杆构造成运动通过所述多个开口。

Description

高密度原位条形码读取系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月24日提交的美国临时专利申请序列号61/931,337的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于与流体样本容器一起使用的条形码扫描系统。

背景技术

体外诊断（IVD）允许实验室基于在患者流体样本上进行的化验来辅助疾病的诊断。IVD包括各种类型的分析测试和化验，这些分析测试和化验涉及能够通过分析取自患者的体液或脓肿来进行的患者诊断和治疗。通常用其中已经装载装纳患者样本的管或药瓶的自动临床化学分析仪（分析仪）来执行这些化验。

处理大量试管的IVD系统（分析仪和自动化设备二者）需要能够实现高密度运输和存储的试管架。通常地，这些管具有在管的外侧上的呈贴纸形式的条形码标识。这些条形码用于识别样本，从而允许人和自动化系统确定如何处理样本管。为了读取这些条形码，通常使用光学条形码读取器/扫描仪。然而，条形码读取器需要视线通达管表面的大部分以便读取，从而意味着通常必须将管从支架或存储托盘物理上地移除。一种替代性方案可以包括一种支架，其允许经由管保持器的结构中的开口原位读取其所有的管。这些支架需要每个管均安放在外部边缘上，从而将该支架限制于低密度的一排或两排设计。

如果支架不支持原位条形码读取，则必须将每个管在过程中的某一时刻从支架机械地移除并且运输到条形码读取器。如果在读取条形码之后立即处理管，则使周期时间影响最小化，但是先进先出（FIFO）调度算法强加于整个系统，这会不利地影响吞吐量和资源利用。如果在读取管的条形码之后将管返回支架，则能够使用非先进先出调度算法，但是周期时间影响将大得多。因此，对于高密度支架、低周期时间影响和先行调度存在竞争性（competing）需要，这些在现有技术中尚未令人满意地满足。

对于分析仪和自动化设备二者，需要处理大量试管。为了节省实验室中的空间，通常理想的是具有用于装载管和卸载管的高密度管存储器。然而，一旦托盘变得超过简单的一维管保持器、管托盘或管支架，则条形码在这些存储设备内受到阻挡。因为托盘的内部多排被托盘的外部多排所阻挡，所以从托盘的外侧无法看到管标签。

如果托盘使得不允许原位条形码读取，则当前存在几个不同的技术方案。一种是当操作者或者样本处理机单个操作（singulate）管时（即，当将管单独地从托盘移除时），固定的扫描仪能够在将管放置回托盘中之前读取条形码。管的位置能够与管相关联。这允许管的随机访问调度（random access scheduling）和随机访问处理（random access processing），但是这对处理增加了额外的处理步骤（例如，条形码读取步骤），并且这减小了吞吐量和整体效率。另一种方式是能够将管直接地单个操作到处理站，从而允许该站在处理站处发现管的识别特征（identity）。这实行了先进、先出（FIFO）处理次序，这种次序阻碍了各种高效算法和其它优化，不过不需要用于专用条形码读取步骤的任何额外的管传递周期时间。

过去的系统已经做出不同的折衷。例如，利用高密度支架（50个管）的系统和先行调度可以将其周期时间的20%以上投入条形码读取。利用具有低周期时间影响的高密度支架的系统通常利用FIFO调度算法来处理管。大多数分析仪具有低周期时间影响和先行调度，而且具有低密度支架（例如，一维支架可以保持五个管）。

发明内容

实施例提供一种条形码读取器，其允许托盘中的管具有多个角度，而不需要将管从托盘移除。在一种实施例中，实验室仪器包括一个或多个托盘，每个托盘均具有构造成保持多个样本容器的多个凹部，以及具有凹部之间的多个开口。仪器进一步包括与托盘分离开的一个或多个杆，每个杆均具有构造成读取样本容器上的条形码信息的光学元件。杆构造成运动通过所述多个开口。

根据一些实施例的一个方面，杆是构造成作为IVD工作流程的一部分识别多个样本容器的站的一部分。该站能够是独立的条形码读取站，或者是分析仪的一部分且能够由构造成在分析仪内运输样本的自动化系统通达。根据另一方面，光学元件构造成实质上垂直地读取条形码信息。根据另一方面，光学元件构造成在杆相对于托盘运动的同时读取条形码信息。根据另一方面，光学元件构造成在每个托盘被放置于杆上方之后从所述一个或多个托盘下方自动地上升。根据另一方面，光学元件构造成从所述一个或多个托盘上方进入所述多个开口。

根据另一方面，杆被固定并且构造成在所述一个或多个托盘下降到杆上的同时读取条形码信息。根据另一方面，杆构造成在托盘抬升到杆的同时从所述一个或多个托盘上方进入所述多个开口。根据另一方面，杆包括杆的阵列，其构造成允许实质上同时地扫描所有样本容器。根据另一方面，杆包括至少一排杆，其构造成允许顺序地扫描所有的样本容器排。

根据另一实施例，用于扫描多个样本容器上的光学信息的方法包括放置一托盘的样本容器以便扫描，以及使至少一个杆运动进入和出离托盘的开口。托盘包括多个开口，每个开口均构造成接收包含多个光学元件的杆。该方法进一步包括当所述至少一个杆相对于托盘运动时，扫描每个样本容器上的光学信息。

根据一些实施例的一个方面，该方法包括使阵列的杆实质上同时地运动进入所有所述多个开口内，以及实质上同时地扫描所有所述多个样本容器的光学信息。

根据另一方面，该方法包括使至少一排杆实质上同时地运动进入所述多个开口中的至少一排内。根据另一方面，该方法包括使单个杆顺序地运动进入所述多个开口中的至少一排内。根据另一方面，该方法包括实质上同时地扫描所述样本容器中的至少一排的光学信息。根据另一方面，该方法包含运动，包括使所述至少一个杆从托盘下方运动。根据另一方面，该方法包含使所述至少一个杆从托盘上方运动。根据另一方面，该方法包括使托盘下降到杆上。根据另一方面，该方法包括调整所述至少一个杆的运动以允许该杆沿带有所述多个开口中的至少一个的多个可用扫描路径行进。根据另一方面，光学信息是条形码信息。

附图说明

图1a至图1c是用于一些实施例的托盘的示例性截面的俯视图和横截面视图；

图2a至图2c是用于一些实施例的条形码读取站的横截面侧视图；

图3是用于一些实施例的示例性条形码读取站的俯视图；

图4是用于一些实施例的各种扫描路径的示意性俯视图；

图5是用于一些实施例的各种扫描通行的示意性俯视图；

图6是用于一些实施例的示例性条形码读取站的透视图；以及

图7是示出根据一些实施例的条形码读取站的使用的流程图。

具体实施方式

与一些实施例相关联的术语和概念

分析仪：自动临床分析仪（"分析仪"）包括临床化学分析仪、自动免疫测定分析仪，或者任意其它类型的体外诊断（IVD）测试分析仪。大体而言，分析仪在多个患者样本上执行一系列自动IVD测试。可以将患者样本装载到分析仪内（手动地或者经由自动化系统），然后该分析仪能够在每个样本上执行一个或多个免疫测定、化学测试或者其它可观测测试。术语分析仪可以指的是、但不限于构造为模块化分析系统的分析仪。模块化分析系统包括集成且可扩展的系统，包括由自动化表面（诸如自动化轨道）以线性或其它几何构造相互连接的多个模块（其能够包括相同类型的模块或者不同类型的模块）的任意组合。在一些实施例中，自动化轨道可以构造成一体式传送系统，在该系统上使用独立的承载件以使患者样本和其它类型的材料在模块之间运动。大体而言，模块化分析系统中的至少一个模块是分析仪模块。模块可以是专用的或者是冗余的，以允许对患者样本的分析任务的更高的吞吐量。

分析仪模块：分析仪模块是模块化分析仪内的模块，其构造成执行IVD测试，诸如对患者样本的免疫测定、化学测试或者其它可观测测试。通常地，分析仪模块从样本容器提取液体样本并且将该样本在反应试杯（cuvette）或管（通常被称为反应容器）中与试剂结合。在分析仪模块中可用的测试可以包括，但不限于，电解质、肾或肝功能、代谢、心脏、矿物质、血液病症、药物、免疫测定或其它测试的子集。在一些系统中，分析仪模块可以是专用的或者是冗余的以便允许更高的吞吐量。分析仪模块的功能也可以由不利用模块化方法的独立分析仪执行。

承载件/托盘/支架：承载件可以区别于托盘，托盘可以通常指的是不沿自动化轨道行进（例如，由操作者携带）并且构造成保持多个有效负载（例如，样本管）的装置。支架是描述构造成保持多个有效负载（例如，样本管）的装置的通用术语。支架可以指的是托盘（当在自动化轨道外部使用时）或者承载件（当构造成横穿自动化轨道时），其构造成承载多个有效负载。在一些实施例中，支架可以指的是一维或二维阵列的槽。

体外诊断（IVD）：体外诊断（IVD）是能够检测疾病、病况、感染、代谢标志物，或者量化身体材料/体液的各种组分的测试。这些测试在实验室、医院、内科医生办公室或者其它健康专业设施中在患者体外执行。IVD测试通常利用旨在根据试管或其它样本容器中的化验执行诊断，或者更通常地，根据在活的有机体外部的受控环境中的化验执行诊断的医学装置。IVD包括基于在患者流体样本上执行的化验进行疾病的测试和诊断或者量化身体材料/体液的各种组分。IVD包括涉及能够通过分析取自患者的体液或脓肿的液体样本来执行的患者诊断和治疗的各种类型的分析测试和化验。这些化验通常用已经装载有装纳患者样本的管或药瓶的分析仪来进行。IVD能够指的是本文所描述的IVD功能的任意子集。

实验室自动化系统：实验室自动化系统包括能够使样本容器或者其它物品在实验室环境内自动地（例如，在操作者或者软件的请求下）往复穿梭的任意系统。关于分析仪，自动化系统可以使容器或者其它物品自动地运动到分析仪中的站、从分析仪中的站自动地运动、在分析仪中的站当中或在分析仪中的站之间自动地运动。这些站可以包括，但不限于，模块化测试站（例如，能够专用于某些类型的化验或者能够以其它方式向更大的分析仪提供测试服务的单元）、样本处理站、存储站或者工作单元。

模块：模块执行模块化分析系统内的具体的（多个）任务或者（多个）功能。模块的示例可以包括：预分析模块，其制备样本以便分析测试，（例如，去盖器模块，其移除样本试管的顶部上的盖）；分析仪模块，其提取一部分样本并且执行测试或化验；后分析模块，其在分析测试之后制备样本以便存储（例如，再盖合器模块，其重新密封样本试管）；或者样本处理模块。样本处理模块的功能可以包括出于库存管理的目的管理样本器皿/容器、分类、使它们运动到自动化轨道（其可以包括一体式传送系统）上或运动脱离自动化轨道、使样本器皿/容器运动到单独的实验室自动化轨道上或运动脱离单独的实验室自动化轨道，以及使器皿/容器运动进入或离开托盘、支架、承载件、垫盘（puck）和/或存储地点。

处理器：处理器可以指的是一个或多个处理器和/或相关的软件和处理电路。这可以根据需要包括单核或多核处理器、单个或多个处理器、嵌入式系统或者分布式处理架构，以便在每个实施例中实现所陈述的处理功能。处理器应该被理解为硬件装置。

样本：样本指的是取自患者（人或者动物）的流体或者其它样本，并且可以包括血、尿、红细胞比容、羊水或者适于在其上执行化验或测试的任意其它流体。样本有时可以指的是校准流体或者用于辅助分析仪处理其它患者样本的其它流体。

站：站包括在模块内执行具体任务的模块的一部分。例如，与分析仪模块相关联的移液站可以用于将样本流体移出由一体式传送系统或实验室自动化系统上的承载件承载的样本器皿/容器。每个模块能够包括为模块增加功能的一个或多个站。

站/模块：站包括在分析仪内执行具体任务的分析仪的一部分。例如，盖合器/去盖器站可以从样本容器移除盖和更换样本容器的盖；测试站能够提取一部分样本并且执行测试或化验；样本处理站能够管理样本容器、使它们运动至或脱离自动化轨道，和使样本容器运动进入或离开存储地点或托盘。站可以是模块化的，从而允许将站添加到更大的分析仪。每个模块能够包括为分析仪（其可以由一个或多个模块构成）增加功能的一个或多个站。在一些实施例中，模块可以包括自动化系统的部分或独立于该自动化系统，所述自动化系统可以链接多个模块和/或站。站可以包括用于执行具体任务的一个或多个仪器（例如，移液器是可以用在免疫测定站处以与自动化轨道上的样本相互作用的仪器）。除非另外地明确指出，否则模块和站的概念可以互换地提及。

管/样本容器/流体器皿：样本可以承载在容器中，诸如试管或其它合适的容器，以允许承载件运输样本而不污染承载件表面。

示例性实施例

对所描述的现有技术的改进是在申请人同时拥有的申请PCT/US13/24362中所描述的条形码读取试管保持器，其通过引用并入本文。这种示例包括支架中的条形码读取器，其在支架本身内部直接结合了光学器件和电子器件。这种设计利用了安装在托盘内部的小型化光学器件，当将管插入托盘或从托盘移除时，该光学器件读取管上的条形码。

图1a-1c中示出能够整合到托盘或支架内的示例性条形码读取试管保持器。托盘8包括多个管保持器10，其设置在一个平面中，呈允许管保持器以彼此相邻的空间密集的序列（order）设置的任意合理的样式（诸如呈直线网格或者呈六角形样式）。每个管保持器也可以描述为合乎逻辑的槽。光学器件12放置在相邻的管保持器之间，诸如在相邻于两个至四个管保持器的位置处。对于任意合理的更大的托盘而言，将存在与管保持器10类似数量的光学器件12。在一些实施例中，在托盘包括n乘以m个管保持器的网格的情况中，将存在设置在边缘和相邻管保持器当中的（n+1）乘以（m+1）个光学器件，从而允许光学器件从四个角度（对于直线网格）观察管保持器中的每个管。对于六角形样式，其中相邻排偏移使得每个管保持器都隶属于分开六十度的管保持器构成的三条线，使得管保持器（不在边缘处）具有六个相邻管保持器，放置在每一组三个管保持器之间的光学器件能够为每个管提供六个角度。这些设置确保经由放置在每个管的侧面上的任意标签的光学器件的至少一个无阻碍的视野。

能够关于图1b和图1c理解示例性光学器件12。光学器件12包括透镜结构14，其允许多个光束16的分布。光束16径向照射，从而照亮管保持器10中的管。这允许光学观测定向在光束16的照明平面中的任意标签。通过使光学器件12的网格间隙地设置于管保持器网格，来自多组光束16的光束的多个照明平面允许扫描每个管的实质上所有表面，使得无论管上的标签的径向取向如何，均能够读取诸如条形码标签的标签。

光学器件12能够进一步包括光源20，诸如激光源，其发射光至透镜结构14上。透镜结构14能够包括棱镜、镜、分束器、衍射光栅或者适于径向分布来自光源20的光的其它光学结构。（多个）成像装置22检测由被扫描的管的表面反射的光。示例性成像装置包括照光电检测器、摄像机或其它合适的成像装置。成像装置22能够输出至处理器以读取捕捉的条形码信息。来自构造成观察相同管的多个光学装置12的多个成像装置的成像信息能够由处理器相关联，以确定每个管的完整条形码信息。

光学器件12能够嵌入管托盘本身中，诸如在本申请人同时拥有的申请PCT/US13/24362中所描述的光学器件，其描述了用作光学器件12的示例性结构。这允许托盘读取每个管的条形码而不需要外部视线（诸如现有技术的一维支架所需要的外部视线）。以此方式，管不具有现有技术的普遍缺点，诸如需要从管保持器槽移除管和/或需要管保持器槽具有侧视开口以允许外部原位扫描（其中标签必须与开口恰当地对齐）。

在一些实施例中，光学器件12不固定地嵌入托盘8中。可移除光学器件能够用于克服在嵌入式光学器件的某些情形中可能出现的某些缺点。例如，固定的光学器件在可靠地读取视界中遇到的低品质条形码方面会遭遇困难，并且其视野可能是有限的，从而妨碍固定到托盘的光学器件针对100 mm管上的条形码标签扫描过整个75 mm范围。例如，图1c中所示的光学器件利用大角度来观察标签，这会妨碍光束扫描管的整个高度。

在光学器件处于固定位置的情况下，在插入管的同时，光学器件会需要以非常倾斜的角度读取管，如图1c中所示。激光束会需要以非常陡的角度扫描标签，这能够要求对于所有待解决的条形码具有带有足够相干性的高品质激光。替代性地，角度可以是有界的，从而需要操作者将标签放置于每个管上的特定区域内。这会是不期望的。

固定的光学器件也可以当操作者或者机器人臂将管插入每个槽内时扫描标签。这能够要求插入发生在限定容差内。例如，插入期间扫描会需要避免在插入的同时使管倾斜或改变速度，并且需要实质上竖直地插入管。这些容差可以适于机器人插入，但是对于手动插入而言是不可靠的。

如果在插入期间扫描，则光学器件对于读取每个标签仅具有一次机会。激光的扫描路径能够是狭窄的。如果在光学器件的精确扫描路径上条形码中存在任何种类的不完美，则除了需要另一次插入之外不可能生成另一扫描路径。通过比较的方式，传统激光条形码读取系统在激光器前方使管旋转，同时2D成像器提供条形码的大部分节段以在后处理中进行分析。因此，在一些实施例中，2D成像光学器件和传感器可以是期望的。

一些实施例通过提供如下的光学器件来解决固定在托盘中的光学器件的这些限制：所述光学器件能够插入托盘内以便利用类似的小型化光学器件技术读取条形码标签。通过使光学器件与托盘本身分离，可以更加廉价地建构托盘，并且能够重复使用单一组的光学器件以便扫描实验室中的多个（或所有）托盘。在一些实施例中，使光学器件与托盘分离将图1a-1c的系统分成两个不同的元件－固定条形码读取站以及一个或多个移动试管保持装置（例如托盘或支架）。在这些实施例中，试管保持装置（此后被称为托盘）不包含条形码读取电子部件，不过其可以包含管存在-感测部件以维持保管链。条形码读取站由一系列嵌入有小型化条形码读取器元件的一个或多个杆构成。这些杆能够抬升和下降通过管托盘中的孔，以便原位读取条形码。将认识到的是，通过在保持托盘处于静止的同时抬升杆或反之能够实现相对于托盘抬升杆。

图2a-2c的侧视图中示出了能够插入托盘内的单独的光学器件的示例。图2a示出在插入光学器件之前的光学器件和托盘；图2b示出部分插入的光学器件；以及图3示出完全插入托盘中的孔口内的光学器件。托盘30包括主体，其可以由塑料或其它合适的材料制成，并且成型为包括放置在管保持器槽34之间的开口32。开口32构造成接收来自条形码读取站的光学器件。管保持槽34构造成接收并且保持多个样本管37。托盘30可以包括能够由条形码读取站读取的识别标识，诸如条形码36，其可以放置于开口32中的一个中，或者放置在当光学器件插入托盘30中时允许条形码读取站的光学器件读取条形码的任意其它位置。优选地，条形码36放置于允许其容易地区别于样本管37上的条形码标签38的位置。如图所示，根据当被插入时管如何取向，条形码标签38可以在管37上的不同位置处取向。通过提供多个开口32以促进光学器件在多个部位处的插入，能够实现对同一管的多个视角，从而不论取向如何均允许光学器件读取条形码标签38。能够使用开口或开口32和槽34之间的透明结构来允许读取安置在槽34内的条形码。因为开口仅用于提供通向光学器件开口32的视线，所以将认识到，槽34能够具有足够的结构来支撑样本管。在这种示例中，托盘30是无源（passive）托盘，并且有源（active）站或读取器能够与托盘相互作用。

条形码读取站40是用于读取槽34中的管37的条形码38的有源站。站40包括多个杆42，每个杆42均具有光学元件44，该光学元件44构造成插入开口32内。这些光学元件能够包括全面讨论的任意光学元件，包括透镜/镜、光源和光学传感器的组合。通过降低托盘40或者通过抬升杆44能够将杆44插入开口32内。

在一些实施例中，站40包括用于放置托盘30的对齐表面。该表面能够具有与托盘30的开口32对齐的开口。一旦托盘在站的对齐表面上对齐，按钮或者传感器就能够触发自动运动系统，其将杆向上提升通过托盘向上，并向下返回以便执行扫描。该运动系统能够降低对齐表面，使得托盘30下降至杆42或者升降机上，所述升降机推动杆42通过对齐表面以将杆抬升通过开口32。运动系统能够包括气动升降机、液压升降机、线性马达等。在一些实施例中，上下扫描的过程能够占用大约三至五秒。操作者或者自动化系统使托盘30与杆42对齐；杆将向上升并且向下返回。因为其经受处理器和机械控制，所以在扫描期间竖直运动能够以实质上恒定的速度发生。在相对于托盘实质上不动地以一个取向保持管的同时发生扫描，使得在扫描期间管角度实质上不改变。因为能够因此控制扫描的环境，所以读取站（诸如站40）能够在不增加成本并且帮助减少成本的情况下改进可靠性。

在图2a的构造中，托盘30与站40对齐，使得杆42与开口32对齐。在图2b中，杆42相对于托盘30优选地以实质上恒定的速度向上升。在该示例中，光学元件44经过位于样本管保持器槽34的腔内的条形码。管保持器槽34能够包括狭缝，所述狭缝允许相邻杆开口具有进入每个管保持器槽34内的视线。图2c示出当杆42已经完成其竖直扫描、穿过托盘30、从而允许光学元件44读取实质上位于托盘表面上方的条形码38时的设置。能够选取杆42的长度使得它们在所支撑的最高样本管类型上的条形码信息的最大高度处或上方完成它们的行程范围。当完成竖直扫描时，杆42撤回，从而允许可选的向下扫描。

杆42相对于托盘30的运动能够由受处理器控制的自动运动系统（诸如线性马达、液压系统等等）驱动，以使托盘或者杆以实质上恒定的速度运动。在一些实施例中，能够由手动地使托盘下降到杆上的操作者控制运动。

在一些实施例中，托盘是实质上无源的并且不带有有源电子器件。在一些实施例中，托盘包括一些有源的或者电子部件以允许管存在性感测。这能够包括针对托盘中的每个管保持器的开关或者能够检测管是否已被移除的每个槽内部的IR传感器。这些传感器或者开关能够是适于感测样本的任意合理的装置。增加存在性感测允许托盘检测自上一次读取之后是否有人已移除管或者增加管。存在性传感器允许托盘或者实验室信息系统确定先前扫描的样本管已被移除，并且在该托盘槽中的任意样本的识别特征是未知的。处理器现在知道至少那一个槽必须在处理之前重新扫描。因此，托盘中的开关能够用作保管传感器链。

用于感测管的存在性的有源系统的示例是针对托盘中的每个管槽使用脉冲光学接近度传感器。低功率近红外光源以规律的方式发出脉冲并且用光电检测器来观测反射光。光源可以每隔几秒脉冲几毫秒。这导致非常低的占空比（例如，0.015%，或者每天总共13秒照明）。这能够导致非常小的功率消耗。

通过使条形码读取与托盘本身分离，允许实验室具有许多更廉价或更简单的托盘来保持和运输样本管，同时仅在实验室中的一个或几个具体地点需要条形码读取站。保管传感器链能够用于限制读取站的数量或在工作流程期间需要读取样本管标签的次数。如果自上一次读取之后已经插入管或移除管，则保管传感器链允许托盘仅放置在读取站处。这能够进一步通过确保一旦读取站已经读取样本管标签，则手动插入或移除就不是工作流程的一部分来实现。在这样的工作流程中，在条形码读取之后移除管的仅有时刻是经由机器人臂过程或者其它机械限定的过程。在一些实施例中，当托盘固定在条形码读取站处的同时，工作流程能够指定样本管仅由自动化或者由操作者移除。

在一些实施例中，在读取站不能够同时读取所有条形码的情况下，站能够优先扫描未知的管槽或将扫描限制于未知的管槽。

将条形码读取光学器件与托盘分离能够提供某些优点。一个优点在于光学器件能够实质上垂直地读取。例如，图1c中示出的陡峭角度不再必要，这是因为带有光学器件的杆能够沿每个样本管的高度抬升，从而允许光学器件正面（head on）/垂直地观察每个标签。因此，对于光学器件的技术要求能够远为更低，这能够相比于光学器件不能沿样本管的高度抬升的实施例显著地改进可靠性并且显著地改进成本。虽然管的高度可以是由固定的光学器件的几何构型限定的技术限制，但是能够用灵活的（flexible）条形码读取站适应更高的管。例如，能够通过简单地使光学器件杆更高地抬升到正被扫描的托盘的表面上方来适应更高的管。现在能够扫描任何任意合理长度的管。

不同的实施例能够具有不同数量的杆。一些实施例针对每排管具有一排杆，即杆阵列，其允许读取站一次读取整个托盘。

另一实施例能够具有单排杆，其中该排杆不仅上下运动，而且还侧向运动。该系统能够使该排以类似于平板扫描仪的动作在托盘的各排之间一个接一个地上下运动；每一次杆转位（index）一排时，杆将相对于托盘上升。该方法的优点在于其成本。因此，代替针对管之间的每个间隙均需要具有杆，你能够仅具有一排杆，而不论你具有多少排管或托盘。

在一些实施例中，读取站中杆的数量与托盘中开口的数量相同，从而允许单次运动扫描整个托盘。在其它实施例中，杆的数量实质上小于开口数量。例如，在一些实施例中，可以使用单排杆，这需要扫描次数等于开口的列的数量（这可以比管槽的列的数量多一）。在一些实施例中，也可以使用比单排更少的杆，从而每排需要多次扫描。在一些实施例中，能够使用单一光学器件列。相比于具有等于开口数量的大量杆的实施例，这样的实施例将导致实质上减少的成本，但是实质上更长的扫描时间。具有少于所需要的总杆数的实施例能够使用三轴线机器人，该机器人沿排运动、在排之间转位并且然后上下运动。

例如，能够使用10乘以10的管托盘（100个管槽）。管由操作者放置，从而导致条形码的随机取向，而且一旦被放置好，管就保持相对于托盘固定在恰当位置。操作者拿取托盘，将其放置在条形码读取站中，在该处使托盘转位使得其定向成将其自身与杆对齐。在一种实施例中，站具有足够的杆（例如11 x 11，即121个杆）以进入每个管槽之间的所有开口内。这些杆将上升大约三至五秒，从而在单次运动中进行扫描。杆能够以恒定速率运动并且随它们上升经过条形码时读取。每个杆能够实质上垂直于条形码而不是以陡峭的光束角度读取条形码。因此，在大约三至五秒，读取站能够高度可靠地读取100个管中的每个管的条形码信息。

在另一实施例中，条形码读取站包括单排（或者多排，但小于管的列的数量）光学读取杆。每三至五秒，杆前进至下一排未扫描的开口、上升、读取相邻管，并且然后退下到托盘之下。这能够通过使托盘运动或通过使一（多）排光学读取杆运动中的任一者来实现。托盘或该排杆中的任一者运动至托盘中的接下来的孔。该实施例采取多个步骤来读取托盘中的所有管。然而，如果托盘利用存在性传感器并且具有半满托盘，例如，条形码读取站可以能够通过仅上升到相邻于管的位置来完成扫描。这减少了读取该半空托盘所需的总通行次数。

能够实质上更廉价的另一实施例使用单个杆，其简单地上行通过每组管之间的开口，从而在扫描全满托盘中的所有样本管之前作出121次不同的通行。

使得托盘与读取站分离的另一优点在于，可以在实验室环境中的任意位置由操作者用管来填充托盘。操作者简单地装载托盘并且将其放回读取站（全部灵敏性光学器件和电子器件位于该读取站处）。实验室可以使整个实验室充满低成本的塑料托盘。如果操作者将某些物质洒在它们上，则可以安全地由洗碗机清洗托盘或者可以漂白托盘。托盘可以是抗冲击的并且耐摔（dropped）。即使利用存在性开关的托盘也可以比具有永久地附连的光学器件的托盘相对更加坚固和结实。

能够以几种不同方式来使用光学扫描杆。一种方式是作为独立站的一部分。站如所描述的那样读取所有条形码并且然后能够以多种方式中的一种存储识别特征信息。在一些实施例中，站能够将识别特征信息传输至托盘的板载存储器。其能够上传至数据库，诸如LIS（实验室信息系统）。这样的实施例能够是独立产品。站能够用于实验室内（in-labbing），其中实验室首先知道哪些管已经到达实验室内。站能够用作产品数据库的一部分，其中单个分析仪使用其以将其记录到其板载管的数据库内。其能够是你能够使用的实验室中任意水平的正常数据库或信息的一部分，或者其能够是支架本身的板载存储的一部分。

图3示出适用于实验室样本处理机I/O的示例性条形码读取站的俯视图。站48构造成样本处理机I/O站，其中能够放置多个托盘50-50c。自动化运动系统能够使托盘向右或向左运动，从而允许托盘输入或输出到右侧。例如，操作者可以从右侧加载托盘50-50c，使得它们能够被自动地扫描并且输入分析仪、存储系统或者其它仪器内。随着托盘逐渐经过，单排扫描杆52上升到每个托盘中的开口内，允许五十个管构成的每个托盘在杆52的六次通行中被扫描，其中每次通行可以占用3-5秒，从而允许在近似三十秒中完整地扫描每个托盘并且使其运动到仪器内。

在一些实施例中，光学扫描杆能够整合到实验室环境内的其它站内，包括预处理站。例如，如图3所示的I/O构造能够放置在站接收托盘的任意位置。

在一些实施例中，通过利用多个扫描路径，受益于扫描期间杆使用的上和下/进和出运动，能够使条形码读取站更加坚固。如果将杆相对于托盘的竖直运动限定为z轴线，则在杆相对于托盘中的开口的中心在一个x-y位置处对齐的同时，杆向上运动并且在下降之前在x-y平面中移动。这允许在单次扫描运动中出现两个略微不同的扫描路径。图4示出这种构思。扫描路径110代表在扫描的上升部分期间采用的路径。如右上所示，杆在x-y位置112（其近似居中）处上升。这给予第一次扫描预定的角度。然后，在下降运动时，能够使杆移动以沿循扫描路径120（左下）。如看到的那样，当更接近地观测时，路径120用轻微偏移、以x-y偏移122（右下）扫描管。在此，在向上运动中所用的，实线代表偏移122处路径120的光束位置，同时虚线代表位置112处光束的光束路径。这允许略微不同的角度，其可以允许更加稳健的扫描。例如，当沿扫描路径110观察时，条形码能够具有沿扫描路径120观察时不存在的缺陷，从而允许不论是否有缺陷均成功地读取条形码。通过使杆运动略微偏离x-y平面中的开口的中心，读取站能够生成替代扫描路径。

因此，在向下运动时，能够针对在向上运动期间发现的观测到的缺陷来调整扫描路径。如果扫描的品质在上升扫描路径上不足，则能够使杆沿侧向方向或横向方向略微运动。能够利用线性运动系统（诸如线性致动器、马达、液压系统等等）使托盘或杆运动来做出这样的调整。能够由处理器做出针对这种已调整路径的控制，所述处理器解码杆中的传感器的输出。此外，如果最初的一条或两条路径未产生令人满意的条形码读取，则如果控制器确定必须捕捉多个扫描路径，那么控制器能够指示杆运动系统执行多次已调整的上升和下降通行。在一些实施例中，升和降扫描路径的调整允许读取站根据需要捕捉管的实质上全部表面。

在一些实施例中，杆可以在竖直运动期间调整扫描路径或者沿非线性路径运动，诸如形成更加螺旋的或者椭圆的路径。在一些实施例中，运动是笔直的上和下运动。

通常的实施方式可以是使客户具有带有若干仪器站的分析仪，所述仪器站将包括条形码读取站的实施例中的至少一个。实验室客户然后可以购买用于样本管的数十个或数百个托盘。

图5图示如何可以使用一排杆顺序地扫描托盘中的管保持器槽的网格的示例。进行了六次扫描（每次一排）以捕捉托盘中的管的所有角度。

图6示出条形码读取站的多排实施例的透视图，其允许同时扫描所有管。

图7示出用于利用条形码读取站的示例性实施例的示例性方法200。在将样本容器装载到托盘上的槽内之后，在步骤202，自动化系统或者操作者将样本容器（例如，管）的托盘放置到读取器站内以便扫描。在步骤204，杆相对于托盘运动，从而运动进入或离开托盘的开口。这能够利用本文所描述的手段中的任意手段发生，包括手动地或者机械地降低托盘或抬升杆。优选地，这以实质上恒定的速度发生。在步骤206，当杆运动时，杆的光学元件扫描相邻槽中的管的任意光学信息，从而扫描任意条形码。在步骤208，如果杆的数量小于托盘中开口的总数量，则条形码读取器站使杆相对于托盘水平地运动，以将杆与相邻的未扫描开口或者多排开口对齐，并且重复步骤204的扫描动作。在步骤210，一旦已经扫描了所有开口，处理器就解释条形码成像数据以确定托盘中的每个样本容器的识别特征。

在一些实施例中，杆包括允许实质上同时扫描托盘中的多个开口的全部的阵列。在一些实施例中，单排杆用于同时扫描单排。在一些实施例中，使用少于一整排的杆，诸如单个杆（或者允许在一次运动中扫描单个管的呈方形的四个相邻杆），其允许顺序地扫描所有管。在一些实施例中，杆通常放置在托盘下方并且上升以扫描样本容器。在一些实施例中，杆放置在上方（overhead），从而允许杆下降以扫描样本容器。在一些实施例中，步骤204的运动包括沿多个扫描路径运动，诸如关于图4所描述的那些扫描路径。

Claims (23)

1.一种实验室仪器，包括：

一个或多个托盘，每个所述托盘均包括构造成保持多个样本容器的多个凹部，以及所述凹部之间的多个开口；和

与所述托盘分离的一个或多个杆，每个所述杆均包括构造成读取所述样本容器上的条形码信息的光学元件，其中，所述杆构造成运动通过所述多个开口。

2.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆是构造成作为IVD工作流程的一部分识别所述多个样本容器的站的一部分。

3.根据权利要求2所述的实验室仪器，其中，所述站是独立的条形码读取站。

4.根据权利要求2所述的实验室仪器，其中，所述站是分析仪的一部分且能够由构造成在所述分析仪内运输样本的自动化系统通达。

5.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述光学元件构造成实质上垂直地读取所述条形码信息。

6.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述光学元件构造成在所述杆相对于所述托盘运动的同时读取所述条形码信息。

7.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆构造成在将每个托盘放置于所述杆上方之后从所述一个或多个托盘下方自动上升。

8.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆构造成从所述一个或多个托盘上方进入所述多个开口。

9.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆固定并且构造成在所述一个或多个托盘下降到所述杆上的同时读取条形码信息。

10.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆构造成在所述托盘抬升到所述杆的同时从所述一个或多个托盘上方进入所述多个开口。

11.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆包括杆阵列，其构造成允许实质上同时扫描所有所述样本容器。

12.根据权利要求1所述的实验室仪器，其中，所述一个或多个杆包括至少一排杆，其构造成允许顺序地扫描所有排的样本容器。

13.一种用于扫描多个样本容器上的光学信息的方法，包括以下步骤：

放置用于扫描的样本容器的托盘，其中，所述托盘包括多个开口，每个所述开口均构造成接收包含多个光学元件的杆；使至少一个杆运动进入和离开所述托盘的所述开口；以及

当所述至少一个杆相对于所述托盘运动时，扫描每个样本容器上的光学信息。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使杆的阵列实质上同时地运动进入所有的所述多个开口内。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，扫描的步骤包括实质上同时地扫描所有的所述多个样本容器的光学信息。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光学信息是条形码信息。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使至少一排杆实质上同时地运动进入所述多个开口中的至少一排内。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使单个杆顺序地运动进入所述多个开口中的至少一排内。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，扫描的步骤包括实质上同时地扫描所述多个样本容器中的至少一排的光学信息。

20.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使所述至少一个杆从所述托盘下方运动。

21.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使所述至少一个杆从所述托盘上方运动。

22.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括使所述托盘下降到所述杆上。

23.根据权利要求13所述的方法，其中，运动的步骤包括调整所述至少一个杆的运动以允许所述杆沿带有所述多个开口中的至少一个的多个可用扫描路径行进。