自动存储系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于医学、药学、农业、临床医学和生物技术领域的自动存储系统。更具体地说，本发明涉及用于存储多个样品容器并拾取所选择的样品容器的这样一种自动存储系统。
背景技术
作为在例如医学、药学、农业、临床医学和生物技术的各种领域内的技术革新的结果，必须研究各种测试样品。为此，为了进行研究必须存储和拾取大量的样品容器，在容器中积聚了各种测试样品，例如血液、酵素、基因、化合物和化学试剂等。
在图8和9中显示了传统的自动存储系统。此存储系统包括：存储部分110，其用于存储多个容纳在多个支架3上的样品容器2；传送部分120，其用于从存储部分110中选取支架3；以及再分配部分(repacking section)126，其用于从支架3中拾取一个或多个样品容器，或将其它样品容器存放在支架3中。此存储系统还包括控制部分130，用于控制存储部分110、传送部分120和再分配部分126的操作。
在存储部分110中，并排排列了多个搁架114的区域，这些搁架114可以如图8中箭头F所示地环形运动。在各搁架114中垂直排列了多个支架3并将其固定住。此存储部分110具有伸长的结构。
传送部分120位于存储部分110的一个纵向端部处。该传送部分120包括可在如箭头G和H所示的水平和垂直方向上运动的机械手和传送带，用于从运动到并停靠在传送部分120旁边的一个选出搁架114中拾取一个所选支架3，并将所选支架3传送到再分配部分126中。传送部分120还用于将支架3从再分配部分126传送到存储部分110中。
再分配部分126位于传送机构120旁的与存储部分110相对的位置处。再分配部分126包括拾取机构129以及台架122，在台架122上安装了接收支架4。拾取机构129适于从支架3中拾取所选样品容器2，并将所选样品容器2存放在接收支架4中。再分配部分126还适于将样品容器2从接收支架4放到支架3中。
控制部分130存储了指示各样品容器2和各支架3的位置的数据，并将命令信号传送到存储部分110、传送部分120和再分配部分126中。更具体地说，当通过控制部分130输入特定的样品容器2时，存储部分110执行环形运动，使得根据支架和样品容器的位置数据就可将容纳有此特定样品容器2地特定支架3定位在与传送部分120相面对的位置。然后，传送部分120从存储部分110中拾取出此特定支架3，并将此特定支架3传送到再分配部分126，在那里，拾取机构129从此特定支架3中拾取此特定样品容器2，并将此特定样品容器2放在安装于台架122上的接收支架4中。然后通过传送部分120将此特定支架3送回到存储部分110中。重复进行此操作，使得将所需样品容器2放到接收支架4中。
上述传统的自动存储系统从工业自动化仓库发展而来，其非常庞大，占据了仓库的整个空间。然而，除了用于制药工业公司的化合物存储之外，这种系统对医学、药学、农业、临床医学和生物技术领域来说显得过于庞大。因此，需要一种紧凑的存储系统。
另外，在传统的系统中，由于存储部分110、传送部分120和再分配部分126彼此隔开，因此在每次拾取所需样品容器时，各支架都必须从存储区域110运动到再分配部分126。这就花费了较长的时间。
另外，由于反复的拾取和存储操作，样品容器2可能会分散在不同的支架3上。因此，在数量减少的支架3中样品容器必须以整齐的顺序摆放。为了适当地排列样品容器，操作人员必须人工地将样品容器在存储部分110中的支架上重新分配。然而在这种情况下，可能会破坏样品容器和支架的位置数据。
在传统的自动再分配操作中，存储部分110必须执行环形运动，直到所需支架3被带到与传送部分120相面对的位置时为止，并且在每次必须通过拾取机构129从各支架3中拾取所需样品容器时都必须执行这种环形运动，而相同的接收支架4则保持在台架122上。这一过程非常复杂。
日本专利申请No.2002-205804公开了并排设置的存储搁架，以及一种在存储搁架之间运行的自动拾取机构，其用于从搁架上拾取所需支架，并将所取支架传送到搁架之外的传送箱中。此外还设置了外部台架，用于拾取容纳在支架中的容器或试管。
日本专利申请No.2002-234601公开了一对均可在垂直方向上环形运动的搁架。导杆延伸穿过这对搁架之间的空间，传送机构沿此导杆运行。
【发明内容】
本发明的一个目的是克服上述问题，并提供一种紧凑的自动存储系统，其能够迅速地将样品容器从一个支架上再分配到另一支架上，或者可在同一支架中将样品容器迅速地重新定位。
本发明的这些和其它目的将通过一种用于存储夹持在支架中的样品容器的自动存储系统来实现，其包括外框架、第一搁架部分和第二搁架部分、传送部分、再分配机构和控制部分。第一和第二搁架部分处于外框架内，用于存储多个其中安装了多个样品容器的支架。第一和第二搁架部分并排地设置，它们之间存在着一定的空间。传送部分可以在此空间中运动，并包括支架拉出机构和底座。支架拉出机构适于从第一或第二搁架部分中拉出支架，将所拉出的支架保持在支架拉出机构上，并将所拉出的支架送回到第一或第二搁架部分中。底座可在此空间内沿水平方向和垂直方向运动。支架拉出机构固定在底座上。底座包括可安装接收支架的安装区域。再分配机构位于传送部分上，用于使至少一个样品容器从第一位置运动到第二位置。控制部分与传送部分和再分配机构相连，用于管理它们的操作，并管理支架和样品容器的位置数据。
【附图说明】
在附图中：
图1是显示了根据本发明实施例的自动存储系统的正视图，其中系统的传送部分处于其待用位置；
图2是显示了根据此实施例的自动存储系统的截面视图，其中系统的传送部分处于其待用位置；
图3是显示了根据此实施例的自动存储系统的侧视图，其中系统的传送部分发生了运动；
图4是显示了根据此实施例的自动存储系统的截面视图，其中系统的传送部分发生了运动；
图5是显示了根据此实施例的将样品容器从支架中再分配到接收支架中的过程的流程图；
图6是用于描绘根据此实施例的通过接收支架将样品容器从一个支架再分配到另一支架中的截面视图；
图7是用于描绘根据此实施例的在同一支架中整齐地重新放置所有样品容器的视图；
图8是显示了传统的自动存储系统的示意性平面图；和
图9是显示了传统的自动存储系统的正视图。
【具体实施方式】
下面将参考图1到7来介绍根据本发明的一个实施例的自动存储系统。这里采用了多个盒形支架3以及多个盒形接收支架4。各支架3和接收支架4都形成有多个用于容纳多个样品容器2的孔。接收支架4适用于从支架3中收集至少一个样品容器2。
在各支架3的外部垂直面上形成有用于识别的条形码。另外，在各样品容器2的底部也形成有用于识别的条形码。该条形码还标识了容纳在样品容器2中的内容物。
自动存储系统1包括存储部分10以及与之相连的控制部分30。存储部分10包括盒形框架11。脚轮18与框架11的底壁相连，用于将存储部分10运送到所需地点。在框架11的侧壁上形成有取出孔11a。
如图2所示，在存储部分10中以并列的方式安装了用于存储多个支架3的第一和第二搁架部分14，15。第一搁架部分14安装在框架11的后部内垂直壁上，而第二搁架部分15安装在其前方内垂直壁上。如图1所示，各搁架部分14，15都具有多个水平延伸并彼此平行的搁架，以便在其竖立方向上安放多个支架3。
在第一和第二搁架部分14和15之间的线性空间内设有传送机构20，其可在如图1和2中的箭头A和B所示地在垂直和水平方向上运动。传送机构20包括可在水平方向上运动的垂直杆21、水平地延伸并可沿垂直杆21在垂直方向上运动的底座22，以及设于底座22上的支架拉出机构23。支架拉出机构23用于从搁架中拉出所需支架3，或者将已拉出的支架3放回到所需搁架的所需位置上。为此，支架拉出机构23包括可在如图4中箭头C所示的前/后方向以及在垂直方向上运动的滑臂(未示出)，其可进入到紧邻于存储在第一和第二搁架部分14，15中的任一搁架处的所需支架3的底部之下的位置。
底座22具有安装区域22A，接收支架4可安装在此安装区域22A上。当传送部分20处于其待用位置时，安装区域22A可通过侧开孔11a而处于框架11之外，以方便将接收支架4从框架11的外部安装到安装区域22A上的过程。
在传送机构20上设有再分配机构26。也就是说，再分配机构26包括从底座22中延伸出并可在前/后方向C上运动的垂直支撑杆27、从垂直支撑杆27上延伸出的水平杆28，以及可沿水平杆28运动的拾取机构29。拾取机构29可垂直地运动，并包括多个用于夹持所需那个样品容器2的臂。水平杆28在支架拉出机构23和接收支架的安装区域22A之上延伸，使得拾取机构29可以接触到放置在支架拉出机构23的支架3上的样品容器2，以及安装区域22A上的接收支架4。
控制部分30包括存储了用于传送机构20和再分配机构26的各种操作程序的ROM(未示出)。控制部分30还包括内存区(未示出)，其存储了各样品容器2相对于支架3的位置数据、各样品容器2的内容物数据，以及各支架3的位置数据。条形码阅读器(未示出)与控制部分30相连，用于读取支架3和样品容器2的条形码以作为初始设定值。输入装置31与控制部分30相连，用于输入各种数据。
下面将介绍将样品容器2放入支架3中以及将支架3放入搁架部分14，15中的设置操作。首先，通过条形码阅读器(未示出)读取各样品容器2的数据以及各样品容器2相对于支架3的位置数据，并将这些数据存储在控制部分30的内存区中。
然后，将携带样品容器2的各支架3安放到支架拉出机构23上，从而将支架3放在其中一个搁架部分14，15中。然后，通过输入装置31输入各支架相对于搁架的位置，并将这些位置存储到内存区中。
通过这一过程，可将支架3放在第一和第二搁架部分14，15中的搁架的任意位置，因此，可以将大量支架3迅速存放在搁架区域14和15上。另外，可通过控制部分30来识别所有样品容器2相对于支架3的位置以及支架3的位置。
接着将参考图1，2和5来介绍用于拾取所需样品容器2的过程。如上所述，在传送部分20的待用位置中，底座22的安装区域22A穿过侧开孔11a而突出到框架11之外。在底座22的这种突出状态下，可从框架11的外部将接收支架4安装到底座22的安装区域22A上，并通过与控制部分30相连的输入装置31来输入待拾取的样品容器2的数据(S1)，之后启动例程(S2)。然后，如图3和4所示，传送机构20的底座22运动到夹持有在S1中所输入的样品容器2的支架3附近的位置(S3)。然后，支架拉出机构23拉出支架3。也就是说，滑臂水平地运动到此支架3下，之后稍稍向上运动，使得支架3稍微运动而离开搁架。然后滑臂退回，使得支架3运动到底座22上(S4)。
然后，拾取机构29夹取支架3中的所需样品容器2，并将所需样品容器2传送到接收支架4上(S5)。一旦传送完成，就通过支架拉出机构23将指定支架3送回到其原始位置(S6)。如果要拾取多个容纳在不同支架中的样品容器2，那么应重复地执行从S3到S6的上述过程(S7)。当全部的所需样品容器都再分配到接收支架4中时，传送部分20运动到如图1和2所示的待用位置(S8)。
在上述设置中，由于支架拉出机构23和再分配机构26的拾取机构29都设于传送机构20上，因此就可以在形成于第一和第二搁架部分14和15之间的空间内进行支架3和接收支架4之间的再分配操作。换句话说，不需要如图8和9所示的传统系统那样将这些支架送到不同的再分配区域中。因此就可以节省再分配操作的时间。此外，由于存储部分10、传送部分20以及再分配部分26均处于框架11中，因而可提供紧凑的系统。
图6显示了通过接收支架4来将样品容器从支架3-1再分配到支架3-2中的过程。在图6中，黑色圆圈表示放置有样品容器，白色圆圈表示未放置样品容器，而阴影圆圈表示已经放置了样品容器。首先，通过支架拉出机构23将支架3-1拉到底座22上的某一位置。然后，拾取机构29在支架3-1和接收支架4上运动，使其将支架3-1中的所有样品容器2都转移到接收支架4上，如图6中箭头D所示。
然后，通过支架拉出机构23将空支架3-1送回到其原始位置。或者，可将空支架3-1收集到支架收集箱(未示出)中。然后，传送部分20携带着接收支架4运动到空支架3-2前方的位置，在接收支架4中已经重新分配了所有来自支架3-1的样品，并通过支架拉出机构23将支架3-2拉出。然后，拾取机构29在支架3-2和接收支架4上运动，从而将接收支架4中的所有样品容器2都转移到支架3-2上，如图6中箭头E所示。
图7显示了在同一支架3中重新安放样品容器2以正确地排列容器2。在重新安放之前，样品容器2以分散的方式散布在支架3中。通过操作支架拉出机构23和操作拾取机构29，就可以紧凑的方式重新安放样品容器2。结果，可以有效地利用存储部分10内的空间。
在此实施例中，可将样品容器2自动地存储到存储部分10中。首先，通过条形码阅读器(未示出)读取样品容器2的条形码，并将待存储的样品容器2放置到位于安装区域22A上的接收支架4中。然后，通过输入装置31将样品容器2的存储信息输入到控制部分30中。由于控制部分30可识别不同支架3的样品容器的放置方式，因此控制部分30可选择能够存放其它样品容器2并已存储在第一和第二搁架部分14和15之一中的适当支架3。然后通过支架拉出机构23将所选支架3位出，并通过拾取机构29将样品容器2从接收支架4传送到所选支架3中。这样，样品容器可以自动地存储在适当的支架中。
虽然已经参考本发明的特定实施例来详细介绍了本发明，然而本领域的技术人员应当清楚，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种变化和修改。
例如，如果容器2中的测试样品需要温度控制，那么可在盒形框架11中安装温度控制装置。
此外，框架11可以由冲压金属板形成，其中可在金属板上穿透整个厚度而形成多个穿孔，从而在存储部分10的内、外空间之间提供自由的通风。这样，即使存储部分10未装备温度控制装置，只要存储部分10安装在装有空调系统的房间内，就可以通过这些穿孔来执行与存储在存储部分10中的样品容器2相关的温度控制。因此，在存储部分10中不需要用于安装温度控制装置的额外空间，从而增加了用于样品容器2的安装空间。
此外，在上述实施例中，各支架拉出机构23，24的滑臂可以在垂直方向以及前/后方向上运动，以进入到紧邻于存放在搁架上的所需支架3的底部之下的位置。然而，通过在滑臂的上表面上设置可伸缩的棘爪，就可以取消滑臂的垂直运动。这种可伸缩棘爪在其运动穿过支架底面时收回，而在棘爪完成穿过后突出，从而与支架的后垂直壁相接合。