操作实验室样本分配系统的方法、实验室样本分配系统和实验室自动化系统

摘要

本申请涉及一种操作实验室样本分配系统（100）的方法，其中实验室样本分配系统（100）包括：‑多个样本容器载体（140），其中样本容器载体（140）适于承载实验室样本容器，‑运输平面（110），其中运输平面（110）适于支撑样本容器载体（140），以及‑多个驱动元件（120），其中驱动元件（120）适于在运输平面（110）上移动样本容器载体（140），其中该方法包括以下步骤：‑a）为样本容器载体（140）中的一个规划在运输平面（110）上从起点（ST）到终点（GA）的移动路径（MP），其中由多个节点（110）对运输平面（110）逻辑建模，其中所述节点（111）在至少一个时间窗（fTW）内是空闲的，或者在至少一个时间窗（rTW）内被预留，其中所述规划包括分析从所述节点中的一个（ni）的空闲时间窗（fTW）离开到至少一个下一个节点（nj）和至少一个至少下下一个节点（nk）的空闲时间窗（fTW）的可达性，使得所述一个样本容器载体（140）的所规划的移动从所述一个节点（ni）经过所述下一个节点（nj）到所述至少一个下下一个节点（nk）是不停止的，并且预留所规划的移动路径（MP）包括节点（111，ni，nj，nk）的时间窗（TW）序列，以及‑b）通过控制所述驱动元件（120）中的一个来执行，使得所述一个样本容器载体（140）在运输平面（110）上沿着预留的移动路径（MP）移动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作实验室样本分配系统的方法、一种实验室样本分配系统和一种包括这样的实验室样本分配系统的实验室自动化系统。

背景技术

已知的实验室样本分配系统通常用在实验室自动化系统中，以便通过样本容器载体在实验室站之间分配被包含在实验室样本容器中的实验室样本。例如，在文献EP 3 095739 Al公开了一种实验室样本分配系统。特别地，公开了预先计算（特别是固定的）路线并沿着预先计算的路线移动样本容器载体。具体而言，在实验室样本分配的初始化期间，取决于例如不同的转移位置，预先计算例如在运输平面上延伸的固定路线。换句话说，在转移位置之间的运输平面上提供预先计算的路线。在正常操作模式期间，在初始化实验室样本分配系统之后，控制驱动装置，使得如果并且当要在不同的实验室站之间分配样本容器载体时，样本容器载体在运输平面上沿着预先计算的路线移动。特别地，运输平面可以被分段成逻辑场（logical field）。在时间优先的预留方案中，可以为待移动的样本容器载体相应地预留定位在或位于预先计算的路线上的可调节数量（例如1至100）的逻辑场。

发明内容

本发明的目的是提供操作实验室样本分配系统的方法、实验室样本分配系统和包括这样的实验室样本分配系统的实验室自动化系统，所述方法和系统使得能够实现对样本容器载体的移动的改进的、特别是高效且可靠的计算和执行。

该目的通过根据权利要求1所述的操作实验室样本分配系统的方法、根据权利要求13所述的实验室样本分配系统和根据权利要求15所述的实验室自动化系统来解决。在从属权利要求中限定了优选的实施例。

本发明涉及一种操作实验室样本分配系统的（特别是自动的）方法。实验室样本分配系统包括多个（例如2至5000个）样本容器载体、运输平面和多个（例如10至1000000个）驱动元件。样本容器载体（特别是相应地）适于或具体实施成承载实验室样本容器。运输平面适于或具体实施成支撑样本容器载体。驱动元件适于或具体实施成在运输平面上或运输平面之上移动样本容器载体。所述方法包括以下步骤：a）为样本容器载体中的一个相应地规划（特别是自动规划）或计算或搜索在运输平面上从起点或原点到终点或目的地的移动路径。由多个（例如10到1000000个）节点来对所述（特别是整个）运输平面、特别是其布局进行逻辑建模或抽象化。所述节点在至少一个时间窗内是空闲的或可用的，或者在至少一个时间窗内被预留或是不可用的。该规划包括分析（特别是自动分析）出从节点中的一个的空闲时间窗离开到至少一个下一个节点（特别是多个下一个节点、特别是所有下一个节点）以及至少一个至少下下一个节点（特别是多个至少下下一个节点、特别是所有至少下下一个节点）的空闲时间窗的可达性或可及性，使得所述一个样本容器载体的所规划的移动或分段从一个节点经过所述下一个节点到所述至少一个至少下下一个节点不停止或不中断。预留、特别是自动地或逻辑地预留所规划的移动路径，所规划的移动路径包括（特别是直到那时是空闲的）节点的时间窗的序列。b）通过控制（特别是通过自动控制）至少一个驱动元件来执行（特别是自动执行），使得所述一个样本容器载体在运输平面上沿着预留的移动路径移动。

该方法使得能够实现对（特别是一个）样本容器载体的移动或驱动的改进的、特别是高效且可靠的规划和执行。

特别地，该方法有利于在实时系统上实施，特别是在实时实验室样本分配系统上实施，其中在样本容器载体中的一个的移动路径或驱动的规划期间，或者与此同时，可以执行至少另一个样本容器载体的至少一个移动路径或驱动的执行。换句话说：时间窗的规划可以导致步骤a）（即，规划）和步骤b）（即，执行）的适当的、特别是严格的分离。

用不同的表述方式：预留可以在规划步骤a）期间执行或仅在规划步骤a）期间（特别是在驱动之前）发生。因此。实时能力可不受影响。换句话说：在执行步骤b）或驱动期间，可能不执行或不发生预留或预留的改变，和/或样本容器载体在节点中的至少一个上的预留时间窗的序列可以不改变。

此外，该方法使得能够实时考虑当前的通行情况来找到最佳的、特别是最快的移动路径。附加地或替代地，该方法可以使得能够考虑运行期间的改变和/或意外的障碍。特别地，运输基础设施和/或终点的可达性可能改变。附加地或替代地，样本容器载体中的另一个、运输平面和/或驱动元件中的一个可能具有错误并引起障碍。

此外，该方法可以使得能够相对准确地计算或估计驱动时间和/或处置驱动时间的变化性。

进一步地，该方法可以使得能够实现步骤a）的相对短的规划时段。附加地，根据本发明规划的移动或驱动可以包括至少一个不停止的移动或分段。由此，一个样本容器载体可以达到相对高的速度，并且可以使得能够实现相对快的移动或驱动。

具体而言，（特别是一个）样本容器载体可以适于或具体实施成仅承载一个或单个实验室样本容器。样本容器载体可以被表示为单个样本容器载体。

实验室样本容器可以被设计为管和/或可以在上端、顶部和/或面端处具有开口。更进一步地，实验室样本容器可以由玻璃或透明塑料或任何其他材料制成，特别是由稍微固体的材料制成。此外，实验室样本容器或其开口相应地可以由封闭件或帽相应地封闭。所述封闭件可以包括橡胶和/或塑料，或者可以完全由橡胶和/或塑料构成。进一步地，封闭件可以具体实施为箔片（特别是柔性箔片）或膜或胶带，或者具体实施为盖，特别是具体实施为刚性盖。

更进一步地，实验室样本容器可以适于或具体实施成包含实验室样本。实验室样本可以是血液样本、血清样本、血浆样本、尿液样本、CFS样本、身体样本、水样本或化学样本。特别地，实验室样本可以是液体。

实验室样本容器或其开口相应地可以是开放的，以用于处理、特别是分析实验室样本（如果存在的话）。

运输平面可以被表示为运输表面。支撑样本容器载体可以被表示为承载样本容器载体。样本容器载体可以在运输平面上或运输平面之上平移移动。更进一步地，样本容器载体可以适于在运输平面上在二维上移动。此外，样本容器载体可以在运输平面之上滑动。

驱动元件可以是电驱动元件。

特别地，形成移动路径的样本容器载体的一个或多个移动可以被表示为驱动。移动路径可以相应地被迭代地或分区段地或分段地规划。

一个样本容器载体的移动路径可以是单独的，特别是唯一的。特别是在下一次，即使起点和终点可能与之前的起点和终点相同，但是所规划的下一个移动路径也可与前一个不同。换句话说：时间窗分析可以用于动态地规划或获得样本容器载体的移动路径。

样本容器载体的起点和终点可以是单独的，特别是唯一的。特别地，起点可以是样本容器载体的当前位置。

运输平面可以包括多个、特别是逻辑的转移位置，其中起点和/或终点分别可以是转移位置中的一个。

转移位置可以被（特别是逻辑地）分派或分配给实验室站。例如，每个实验室站可以具有单个对应的转移位置。替代地，可以将多于一个转移位置分派给对应的实验室站。附加地或替代地，转移位置可以被（特别是逻辑地）分派或分配给（特别是位于运输平面上的）缓冲区域。例如，每个缓冲区域可以具有单个对应的转移位置。替代地，可以将多于一个转移位置分派给对应的缓冲区域。转移位置可以被静态或动态地分派给实验室站和/或缓冲区域。换句话说，在操作期间，如果必要的话，转移位置可以改变。

起点和终点、特别是转移位置（如果存在的话）可以被（特别是逻辑地）分派给节点或对应于节点，或者由节点表示。

节点可以表示运输平面上的场或区域，特别是具有相同大小和轮廓的场或区域。特别地，节点或场的相应大小可以对应于样本容器载体在运输平面上的相应大小，特别是相应的覆盖区。附加地或替代地，节点或场可以以二维布置，特别是布置在具有行和列的网格中。

更进一步地，节点可以相应地形成节点的特别是以表格的形式的图论意义上的图（特别是有向图）或者数据结构。关于进一步的细节，请参考对应的技术文献。

移动路径可以通过（特别是迭代的）搜索算法来进行规划。

对于每个节点，特别是通过搜索算法，可以保持或存储空闲时间窗和预留时间窗的列表。

节点的空闲时间窗可以由该节点的前一个或在先的预留时间窗的结束和该节点的后一个或随后的预留时间窗的开始来限定。特别地，该节点可以被预留，特别是被样本容器载体中的至少另一个占据。附加地或替代地，在意外障碍的情况下，可以由缓冲区域和/或为了表示运输平面的（特别是特定的）布局来（特别是永久地）预留节点。附加地或替代地，在意外障碍的情况下，节点、特别是节点的图或数据结构可以被相应地特别是通过搜索算法来修改。

节点及其时间窗可以分别形成节点和/或时间窗的特别是以表格的形式的时间窗图或数据结构。更进一步地，搜索算法可以相应地在时间窗图或数据结构中、特别是在空间和时间中（特别是读取和）搜索移动路径。

搜索算法的至少一次迭代或循环、特别是多次迭代、特别是所有迭代，可以包括分析从节点中的一个的空闲时间窗离开到至少一个下一个节点和至少一个至少下下一个节点的空闲时间窗的可达性，使得一个样本容器载体的所规划的移动或分段从一个节点经过所述下一个节点到所述至少一个至少下下一个节点是不停止的。

特别地，例外的是，如果下一个节点是最终节点，特别是终点和/或是可达的，则规划不必包括分析下下一个节点。

换句话说：规划可以包括分析从节点中的一个的空闲时间窗离开到至少一个下一个节点的空闲时间窗的可达性，以及如果可达的话，则特别地分析从下一个节点的空闲时间窗离开到至少一个至少下下一个节点的空闲时间窗的可达性，并且如果可达的话，以此类推。附加地，如果所述至少一个下一个节点的时间窗不可达，特别是不被预留，则所述规划可以包括分析从所述节点中的一个的空闲时间窗离开到至少另一个下一个节点的空闲时间窗（如果存在的话）的可达性，以及如果可达的话，则特别是分析从所述另一个下一个节点的空闲时间窗离开到至少一个至少下下一个节点的空闲时间窗的可达性，并且如果可达的话，以此类推。附加地或替代地，如果至少一个至少下下一个节点的时间窗不可达，特别是不被预留，则规划可以包括分析从下一个节点或者（如果其不可达则）另一个下一个节点的空闲时间窗（特别是如果可达的话）离开到至少另一个下下一个节点的空闲时间窗（特别是如果存在的话）的可达性，并且以此类推。

所述至少一个下一个节点可以被表示为相邻或邻接节点。所述至少一个至少下下一个节点可以被表示为非相邻或非邻接的节点。附加地或替代地，至少下下一个节点可以包括下下一个节点、下下下一个节点、下下下下一个节点，并且以此类推。

具体而言，规划可以是使得所规划的不停止的移动延伸经过至少三个节点、特别是经过至少四个节点、特别是经过至少五个节点、特别是经过至少十个节点、特别是经过至少二十个节点。不停止的移动可以是直线移动。换句话说：所规划的不停止移动的一个移动或分段长度可能受到（特别是必要的）移动转向的限制或约束。

在规划不停止的移动之后，可以规划移动路径的特别是朝向终点或起点的、特别是不停止的下一个移动。

具体而言，要使空闲时间窗是可达的，可能必要的是必须满足一个或多个条件。条件可以是特别是在空闲时间窗之间的充分重叠。更进一步地，条件可以是空闲时间窗的最小时段或大小。特别地，最小空闲时间窗时段可以取决于或基于样本容器载体的平均移动或驱动时间或速度。附加地或替代地，条件可以是节点能够被沿着其移动或驱动的移动方向或取向。特别地，可达性可以被约束或限制，特别是通过所限定的单向、特别是在运输平面的确定区域中或在确定的节点之间限定的单向来相应地约束或限制。换句话说：可以允许样本容器载体从一个节点移动到下一个节点，但是可能禁止样本容器载体从所述下一个节点移动到所述一个节点。

规划的结果可以是列表，该列表包括或包含沿着移动路径的所有节点和对应的时间窗，所述时间窗可以相应地由节点处的进入时间和退出时间或占用来限定。

节点的时间窗可以（特别是第一次）被预留以用于移动路径或驱动。具体而言，预留可以相应地被写入到时间窗图或时间窗的数据结构。

在执行步骤b）或驱动期间，可能不执行或不发生预留或预留的改变，和/或可能不改变样本容器载体在节点中的至少一个上的预留时间窗序列。换句话说：该方法不必分别同时从一个样本容器载体的规划步骤a）和从样本容器载体中的至少另一个的执行步骤b）对时间窗图或数据结构进行写入（特别是读取和写入）访问。

分析可以包括相应地从时间窗图或数据结构中读取预留时间窗和/或搜索空闲时间窗。

步骤可以被表示为阶段。

特别地，步骤b）可以在步骤a）之后执行。

根据本发明的实施例，步骤a）包括：根据加速度和/或最大速度（特别是如果达到的话）和/或减速度（特别是样本容器载体的减速度）来规划（特别是自动规划）不停止的移动或分段。这使得能够提高实验室样本分配系统的效率，特别是总处理能力。特别地，因为在规划步骤a）期间可能知道不停止的移动或分段的长度，特别是相应地知道第一个节点、最后一个节点以及在它们之间或在运输平面上的至少一个节点，所以可以考虑在运输平面的第一节点或对应部分上的加速度和/或在运输平面的最后一个节点或对应部分上的减速度和/或在它们之间的节点上的最大速度（如果达到的话）。这可以使得能够相对准确地计算驱动时间。更进一步地，这可以使得能够为移动路径规划和预留相对短的时间窗。特别地，加速度可以是平均的、特别是恒定的加速度，和/或可以包括从0.1米/平方秒（m/ s

根据本发明的实施例，步骤a）包括：为（特别是一个样本容器载体的）所规划的不停止移动或分段预留（特别是自动预留）具有（特别是该不停止的移动的所有节点的）相同开始或进入时间的时间窗。这使得能够避免或防止样本容器载体中的至少另一个的（一个或多个）移动的预留，特别是对在所规划的不停止的移动或分段的第一个节点之后的节点的预留，执行这样的预留可能干扰所述一个样本容器载体的不停止的移动或分段的执行，特别是导致所述移动的中断，使得它可能不再是不停止的。

根据本发明的实施例，所述至少下下一个节点的距离数是有限的或受约束的，使得所规划的不停止的移动或分段具有（特别是在运输平面上的）有限的移动或分段长度。这使得能够不预留太多的节点，并因此避免样本容器载体中的至少另一个可能被阻碍或阻塞，特别是在其/它们的移动路径规划中，特别是如果为所述一个样本容器载体的所规划的不停止的移动预留相同的开始时间。特别地，距离数可以限定从一个节点到下一个节点的距离。例如，距离数2可以意味着仅考虑所述至少一个下一个节点和所述至少一个下下一个节点，而不考虑下下下一个节点。特别地，距离数可以最大为19、特别是最大为9、特别是最大为4。附加地或替代地，距离数可以是最小的一个。

根据本发明的一个实施例，步骤a）包括：分析（特别是自动分析）到仅在规划的时段之后的未来的（特别是空闲的）时间窗的可达性。这使得能够确保规划步骤a）在应该是或被执行或开始执行步骤b）之前执行、结束或完成。换句话说：对于执行步骤b）或其开始时间，可能不考虑当前或实际时间处的时间窗，但是可以考虑当前时间加上规划时段之后的时间窗。规划时段可以被表示为预期展望时间（anticipation horizon time）。特别地，规划时段可以包括从0.1毫秒（ms）到10000 ms、特别是从1 ms到1000 ms的（特别是最小和/或最大的）值。

根据本发明的实施例，该方法包括：执行步骤a），特别是针对运输平面或节点，特别是一次仅针对一个样本容器载体，并且特别是在同一时间不针对其他样本容器执行步骤a）。换句话说：对于样本容器载体，多智能体（multi-agent）路径问题是按顺序解决的。用不同的表述方式：样本容器载体的移动路径的规划步骤a）可以一个接一个地完成。然而，移动路径的执行步骤b）可以同时发生。该（特别是顺序的）方法使得能够避免或防止同时预留至少两个（特别是不同的）样本容器载体。特别地，同时预留可能会发生干扰，特别是可能预留相同的一个或多个节点，并且因此可能导致冲突。然而，如果实验室样本分配系统包括不同的、特别是不干扰和/或独立的、分别由不同节点逻辑建模的运输平面，则对于不同的运输平面或它们的节点，可以同时执行步骤a）。

根据本发明的实施例，步骤a）包括：规划（特别是自动规划）移动路径，使得移动路径时段、移动路径长度和/或移动转向的数量最小化，和/或使得运输平面的磨损和/或驱动元件的磨损得到平衡。这可以使得所规划的移动路径是最快或最短的，和/或是通过空闲时间窗的最短移动路径。附加地或替代地，这可以使得能够使老化效应可以得到平衡。这可以被表示为将一个或多个标准考虑到在规划的代价函数中，所述一个或多个标准特别是可以实时动态改变的标准（例如，考虑磨损以平衡老化效应）。

根据实施例，步骤a）包括：使用有信息搜索（informed search）算法（特别是A *算法或D*算法）来规划（特别是自动规划）移动路径。特别地，A *算法是一种用于路径找寻和图遍历的算法，以高效地计算不同节点之间的可遍历路径，所述节点例如以起点、终点的形式，并且特别是转移位置（如果存在的话）的形式。A*算法使用最佳优先搜索，并找到从给定起始节点到一个终点节点的代价最低的路径。当A*算法对图进行遍历时，它遵循一条预期总代价最低的路径，保存沿着这条路的替代路径分段的排序优先级队列。D*算法是细化的A*算法。关于进一步的细节，请参考对应的技术文献。

根据本发明的实施例，步骤b）包括：当起始时间、特别是开始时间已经到来时，执行（特别是自动执行）特别是预留的移动路径或预留的移动路径的移动。特别地，起始时间或开始时间（如果存在的话）可以不同于（特别是晚于）当前时间加上规划时段（如果存在的话）。

根据本发明的一个实施例，步骤b）包括：执行（特别是自动执行）特别是预留的移动路径或预留的移动路径的移动，使得特别是如规划的那样保持在至少一个、特别是多个、特别是所有节点上的（特别是不同的）样本容器载体的预留时间窗的序列。这使得能够避免或防止死锁（这是其中样本容器载体中的一个或多个可能被永久阻塞或碰撞的情况），并且因此可以确保样本容器载体和/或实验室样本容器的稳态总处理能力。附加地，这使得能够（特别是在执行步骤b）或驱动开始之前）提供到达序列的信息。特别地，（一个或多个）执行步骤b）或预留的移动路径的（一个或多个）移动或其（一个或多个）起始时间或开始时间（如果存在的话）可以相应地与所规划的和/或所预留的时间窗或时间分离。在由一个节点逻辑建模的运输平面的一部分上，可能发生样本容器载体中的一个的意外延迟，并且因此可能相应地存在从样本容器载体的所规划的时间窗或时间的偏离，特别是可能不满足所规划的时间窗。

根据本发明的实施例，该方法包括：确定（特别是自动确定）用于执行预留的移动路径或预留的移动路径的移动或分段的等待时段，以及如果确定的等待时段超过或即将超过等待时段限制，则重新规划（特别是自动重新规划）移动路径、特别是针对一个样本容器载体的移动路径。具体地，该方法可以包括：重复步骤a），特别是仅针对正在等待的样本容器载体、特别是针对多个样本容器载体、特别是针对所有样本容器载体重复步骤a）。这使得能够对意外的障碍、特别是对可能向所规划的和预留的移动路径的执行步骤b）或所预留的移动路径的移动引入大的延迟的障碍做出反应。特别地，等待时段限制可以包括从0.1秒到1000秒、特别是从1秒到100秒的（特别是最小和/或最大）值。

根据本发明的实施例，步骤b）包括：在一个样本容器载体离开或通过（特别是预留的）节点之后，特别是相应地在时间窗图或数据结构中，相应地删除节点的预留时间窗或释放预留的节点。

根据本发明的实施例，样本容器载体特别是相应地包括磁致激活装置。驱动元件包括多个（例如10至1000000个）电磁致动器。电磁致动器被固定地布置在运输平面下方，并且适于或具体实施成通过向样本容器载体施加磁性移动力来移动运输平面上的样本容器载体。特别是逻辑地，节点被分派给电磁致动器、特别是被分派给它们的位置或定位。步骤b）包括：通过控制（特别是通过自动控制）电磁致动器来执行（特别是自动执行），使得所述一个样本容器载体在运输平面上沿着预留的移动路径移动。

特别地，电磁致动器可以适于生成磁场，以在运输平面上移动（特别是一个）样本容器载体。磁致激活装置可以适于与由电磁致动器生成的磁场相互作用，使得磁性移动力被施加到样本容器载体。特别地，磁致激活装置可以是永磁体或电磁体。附加地或替代地，磁致激活装置可以包括软磁材料。电磁致动器可以是围绕铁磁芯的螺线管或线圈。更进一步地，电磁致动器可以被单独驱动或激励，以便生成或提供磁场。此外，电磁致动器可以以二维布置，特别是被布置在具有行和列的网格中，电磁致动器被沿着所述行和列布置。进一步地，电磁致动器可以被布置在平行于运输平面的平面中。

一个、特别是多个、特别是所有的节点或场可以被限定在或位于处于对应的电磁致动器上方的运输平面上，或者可以覆盖对应的电磁致动器。

附加地或替代地，驱动元件可以相应地包括多个轮子和用以驱动轮子的驱动马达。驱动马达和轮子可以适于在运输平面上移动样本容器载体。步骤b）可以包括：通过控制（特别是通过自动控制）轮子和/或驱动马达来执行（特别是自动执行），使得所述一个样本容器载体在运输平面上沿着预留的移动路径移动。特别地，样本容器载体可以相应地包括所述轮子中的至少一个和/或驱动马达中的至少一个。

本发明进一步涉及实验室样本分配系统。该实验室样本分配系统包括：多个样本容器载体、运输平面、多个驱动元件以及控制装置。样本容器载体适于承载实验室样本容器。运输平面适于支撑样本容器载体。驱动元件适于在运输平面上移动样本容器载体。控制装置适于或被配置成为样本容器载体中的一个规划（特别是自动规划）在运输平面上从起点到终点的移动路径。运输平面由多个节点逻辑建模。所述节点在至少一个时间窗内是空闲的，或者在至少一个时间窗内被预留。该规划包括分析（特别是自动分析）从所述节点中的一个的空闲时间窗离开到至少一个下一个节点和至少一个下下一个节点的空闲时间窗的可达性，使得所述一个样本容器载体的规划移动从一个节点经过下一个节点到至少一个下下一个节点是不停止的。更进一步地，控制装置适于或被配置成预留（特别是自动预留）包括节点的时间窗序列的规划移动路径。此外，控制装置适于或被配置成通过控制（特别是通过自动控制）驱动元件中的至少一个来执行（特别是自动执行），使得所述一个样本容器载体在运输平面上沿着预留的移动路径移动。

特别地，实验室样本分配系统、特别是其控制装置可以适于或被配置成执行如上所述的方法。

借助于根据本发明的方法，如上所述，可以使根据本发明的方法的优点可应用于实验室样本分配系统。

更进一步地，实验室样本分配系统可以如上面针对方法描述的那样来具体实施。

控制装置可以包括或可以是集成电路、平板电脑、智能手机或计算机。附加地或替代地，控制装置可以包括或可以是微处理器和方法或程序存储装置。

根据本发明的实施例，样本容器载体包括磁致激活装置。驱动元件包括多个电磁致动器。电磁致动器被固定布置在运输平面下方，并且适于或具体实施成通过向样本容器载体施加磁性移动力来移动运输平面上的样本容器载体。节点被特别是逻辑地分派给电磁致动器。控制装置适于或被配置成通过控制（特别是通过自动控制）电磁致动器来执行（特别是自动执行），使得所述一个样本容器载体在运输平面上沿着预留的移动路径移动。

本发明进一步涉及一种实验室自动化系统。该实验室自动化系统包括多个（例如2至50个）如上所述的实验室站和实验室样本分配系统。实验室样本分配系统相应地适于或具体实施成将样本容器载体移动到实验室站或者在实验室站之间分配样本容器载体。

借助于根据本发明的实验室样本分配系统，如上所述，可以使根据本发明的实验室样本分配系统的优点可应用于实验室自动化系统。

特别地，实验室站可以包括预分析、分析和/或后分析实验室站。预分析实验室站可以适于对实验室样本、实验室样本容器和/或样本容器载体执行任何种类的预处理。分析实验室站可以适于使用实验室样本或实验室样本的一部分和试剂来生成测量信号，所述测量信号指示分析物是否存在以及分析物的浓度（如果有的话）。后分析实验室站可以适于对实验室样本、实验室样本容器和/或样本容器载体执行任何种类的后处理。预分析、分析和/或后分析实验室站可以包括去盖站、加盖站、等分试样站、离心站、存档站、移液站、分拣站、管类型识别站、样本品质确定站、附加缓冲站、液位检测站、密封/去密封站、推动站、皮带站、传送系统站和/或抓取器站中的至少一者，以用于将实验室样本容器移动到样本容器载体或从样本容器载体移动。

更进一步地，实验室站可以邻近或直接紧邻实验室样本分配系统、特别是其运输平面布置。

运输平面可以包括多个转移位置，其中转移位置可以被特别是逻辑地分派给实验室站。

实验室样本和/或实验室样本容器和/或样本容器载体可以使用转移位置转移到实验室站/从实验室站转移。例如，取放装置可以拾取被包括在位于转移位置中的一个处或在其上的样本容器载体中的一个中或由该样本容器载体承载的实验室样本容器，并且可以将实验室样本容器转移到实验室站。附加地或替代地，实验室样本容器可以被从实验室站中的一个转移到位于转移位置中的一个上的一个（特别是空的）样本容器载体。

附图说明

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。在所有附图中，相同的元件将由相同的附图标记表示：

图1示意性地示出了根据本发明的实验室自动化系统的透视图，该系统包括根据本发明的实验室样本分配系统，

图2示意性地示出了图1的实验室样本分配系统的样本容器的纵向剖视图，

图3示意性地示出了操作图1的实验室样本分配系统的根据本发明的方法，

图4示意性地示出了通过图3的方法由多个节点逻辑建模的图1的实验室样本分配系统的运输平面的俯视图，

图5示意性地示出了节点的空闲时间窗和预留时间窗的列表，

图6分别示意性地示出了时间窗图或数据结构的一部分，其包括通过图3的方法规划的不停止的移动的预留时间窗，

图7示意性地示出了图3的方法的规划步骤和执行步骤的时序，

图8示意性地示出了图3的方法的分别从时间窗图或数据结构中读取和写入的规划步骤，以及分别从时间窗图或数据结构中读取和删除的执行步骤，

图9示意性地示出了图3的方法的规划步骤的流程图，并且

图10示意性地示出了图1的方法的执行步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了创造性的实验室自动化系统10。该实验室自动化系统10包括多个实验室站20、21、22和创造性的实验室样本分配系统100。

在所示实施例中，实验室自动化系统10包括三个实验室站20、21、22。在替代的实施例中，实验室自动化系统可以包括多于三个的实验室站。

实验室样本分配系统100包括多个样本容器载体140、运输平面110、多个驱动元件120和控制装置150。样本容器载体140适于承载实验室样本容器145。运输平面110适于支撑样本容器载体140。驱动元件120适于在运输平面110上移动样本容器载体140。

在图1中所示的实施例中，实验室样本分配系统100包括三个样本容器载体140。在替代的实施例中，实验室样本分配系统可以包括多于三个的样本容器载体。

实验室样本容器145分别包含要借助于实验室站20、21、22进行分析的实验室样本。

实验室样本分配系统100适于将样本容器载体140移动到实验室站20、21、22。

在所示实施例中，实验室站20、21、22邻近于实验室样本分配系统100布置，特别是邻近于其运输平面110布置。

具体而言，样本容器载体140可以在运输平面110上在彼此垂直的两个维度x，y中平移地移动。

在所示的实施例中，样本容器载体140相应地包括滑动表面，该滑动表面适于特别是直接接触运输平面110，并且使得能够执行样本容器载体140在运输平面110上的移动，特别是滑动。

具体而言，样本容器载体140包括磁致激活装置141，如图2中所示，特别是呈永磁体形式的磁致激活装置141。驱动元件120包括多个电磁致动器121。电磁致动器121被固定布置在运输平面110下方，并且适于通过向样本容器载体140施加磁性移动力来在运输平面110上移动样本容器载体140。

在所示实施例中，电磁致动器121相应地包括围绕铁磁芯122的螺线管。

更进一步地，电磁致动器121被成正方形地布置在具有行126和列127的网格中，特别是在平行于运输平面110的平面中。在由对应的电磁致动器121形成的正方形的每个中心中，没有布置电磁致动器。换句话说：在每个第二定位的每个第二行中，没有电磁致动器121。

此外，实验室样本分配系统100包括多个定位传感器125，特别是呈霍尔传感器和/或电感式传感器形式的定位传感器。定位传感器125被布置成使得可以检测运输平面110上的相应样本容器载体140的定位或位置、特别是其磁致激活装置141的定位或位置。控制装置150在功能上耦合到用于检测样本容器载体140的定位的定位传感器125，特别是与该定位传感器125信号连接。控制装置150适于响应于检测到的定位而控制驱动元件120，特别是电磁致动器121。

图3示出了操作实验室样本分配系统100的创造性方法。该方法包括以下步骤：a）如图1和9中所示，为样本容器载体140中的一个规划在运输平面110上从起点ST到终点GA的移动路径MP。如图4中所示，运输平面110由多个节点111逻辑建模。如图5中所示，节点111在至少一个时间窗fTW内是空闲的，或者在至少一个时间窗rTW内被预留。该规划包括分析从节点中的一个ni的空闲时间窗fTW离开到至少一个下一个节点nj和至少一个至少下下一个节点nk的空闲时间窗fTW的可达性，使得所述一个样本容器载体140的规划移动从一个节点ni经过下一个节点nj到所述至少一个至少下下一个节点nk是不停止的，如图6中所示。预留包括节点111、ni、nj、nk的时间窗TW序列的规划移动路径MP。b）通过控制驱动元件120中的至少一个来执行，使得所述一个样本容器载体140在运输平面110上沿着预留的移动路径MP移动，如图1和10中所示。

控制装置150适于为样本容器载体140中的一个规划在运输平面110上从起点ST到终点GA的移动路径MP。运输平面110由多个节点111逻辑建模。节点111在至少一个时间窗fTW内是空闲的，或者在至少一个时间窗rTW内被预留。该规划包括分析从节点中的一个ni的空闲时间窗fTW离开到至少一个下一个节点nj和至少一个至少下下一个节点nk的空闲时间窗fTW的可达性，使得所述一个样本容器载体140的规划移动从一个节点ni经过下一个节点nj到所述至少一个下下一个节点nk是不停止的。更进一步地，控制装置150适于预留包括节点111、ni、nj、nk的时间窗TW序列的规划移动路径MP。此外，控制装置150适于通过控制驱动元件120中的所述至少一个来执行，使得所述一个样本容器载体140在运输平面110上沿着预留的移动路径MP移动。

在所示的实施例中，实验室样本分配系统100、特别是其控制装置150，适于执行如上所述的方法。

更进一步地，在所示的实施例中，样本容器载体140分别沿着运输平面110上对应的、特别是单独的预留移动路径MP同时且彼此独立地移动。特别地，控制装置150出于该目的而具体实施。

具体而言，节点111被分派给电磁致动器121或覆盖电磁致动器121，如图1和4中所示。

控制装置150适于通过控制电磁致动器121来执行，使得所述一个样本容器载体140在运输平面110上沿着预留的移动路径MP移动。

步骤b）包括：通过控制电磁致动器121来执行，使得所述一个样本容器载体140在运输平面110上沿着预留的移动路径MP移动。

在图1中所示的实施例中，运输平面110上的样本容器载体140的相应大小或覆盖区（特别是直径）对应于相邻电磁致动器121的距离或者是其距离的两倍。在替代的实施例中，样本容器载体相对于相邻电磁致动器的距离的相应大小可以不同。特别地，运输平面上样本容器载体的相应大小可以对应于或等于相邻电磁致动器的距离。

更进一步地，在所示的实施例中，运输平面110包括多个转移位置30、31、32。转移位置30被分派给实验室站20，转移位置31被分派给实验室站21，且转移位置32被分派给实验室站22。

在图1中所示的实施例中，移动路径MP的起点ST是转移位置30。移动路径MP的终点GA是转移位置32。对于一个样本容器载体的下一个要规划的移动路径的下一次，起点和/或终点可以是不同的转移位置。

具体而言，起点ST和终点GA，并且特别是转移位置30、31、32，被分派给节点111或对应于节点111，或者由节点111表示。

节点111形成图或数据结构，如图4中右侧所示。

具体而言，节点111和它们的时间窗TW形成部分如图6和8中所示的时间窗图或数据结构。

步骤a）包括：在所示的特别是由控制装置150使用A*算法的实施例中，使用有信息搜索算法来规划移动路径，如图6中左侧所示。在替代的实施例中，可以使用不同的有信息搜索算法，特别是D*算法。

具体而言，步骤a）包括：规划移动路径MP，特别是分别通过控制装置150或有信息搜索算法来规划路径MP，使得移动路径时段MPP、移动路径长度MPL和/或移动转向MT的数量最小化和/或使得运输平面110的磨损和/或驱动元件120的磨损得到平衡。

在图1中所示的针对所述一个样本容器载体140的规划移动路径MP的实施例中，特别是通过避开另一个样本容器载体140或保持与另一个样本容器载体140的距离，移动路径时段MPP、移动路径长度MPL和移动转向MT的数量（特别是这三者）可以被最小化。更进一步地，运输平面110的磨损和驱动元件120的磨损可以得到平衡。

具体而言，特别是通过（特别是迭代的）搜索算法来相应地迭代地或分区段地规划移动路径MP或驱动。

搜索算法的至少一次迭代包括分析从节点中的一个ni的空闲时间窗fTW离开到至少一个下一个节点nj和至少一个至少下下一个节点nk的空闲时间窗fTW的可达性，使得所述一个样本容器载体140的规划移动从一个节点ni经过下一个节点nj到所述至少一个至少下下一个节点nk是不停止的，如图6和8中所示。

换句话说：特别是在每次迭代中，搜索算法试图使移动——特别是在直线方向上或特别是一个维度x，y上——延伸通过若干个空闲时间窗fTW。

对于图1中所示的实施例，所述一个样本容器载体140的所规划的和正在执行的移动路径MP或驱动包括四个移动、特别是移动区段。所述移动中的三个分别延伸经过至少三个节点111或电磁致动器121，并且是所规划的不停止的移动。在（特别是不停止的）移动之间，所述一个样本容器载体140必须停止，特别是以用于移动转向MT。所规划的最长的不停止的移动（特别是沿着所述列127中的一个）相应地延伸经过11个节点111或电磁致动器121。

对于样本容器载体在转移位置30（特别是作为起点）和转移位置32（特别是作为终点）之间的下一次的下一个规划移动路径，所述下一个规划移动路径可以不同于之前的那条路径。例如，对于下一个规划的移动路径，移动转向的数量可以是一次，或者下一个规划的移动路径可以包括两个移动、特别是移动区段。这两个移动可以分别延伸经过至少三个节点或电磁致动器，并且可以是所规划的不停止的移动。下一个规划的、特别是不停止的移动中的第一个移动可以（特别是沿着所述列中的一个）相应地延伸经过十二个节点或电磁致动器。下一个规划的、特别是不停止的移动中的第二个移动可以（特别是沿着所述列中的一个）相应地延伸经过六个节点或电磁致动器。

具体而言，所述至少下下一个节点nk的距离数是有限的，使得所规划的不停止的移动具有有限的移动长度LML。在所示的实施例中，距离数最大为19。在替代的实施例中，距离数可以不同。

更进一步地，步骤a）包括：特别是通过控制装置150，为所规划的不停止的移动时间窗TW预留相同的开始时间BT，如图6中右侧所示。

结果，预留或预留时间窗rTW相应地具有三角形形状。

此外，步骤a）包括：（特别是通过控制装置150）根据加速度AC和/或最大速度MSP（特别是如果达到的话）和/或减速度DC来规划不停止的移动。

例如，如果当前速度为零，则在假设上从节点ni的空闲时间窗fTW离开可能不可到达图6中左侧所示的节点nj的空闲时间窗fTW，因为加速可能花费太长时间以离开节点ni，并且可能会妨碍接下来的预留时间窗rTW。相比而言，如果样本容器载体以全速移动，则在假设上节点ni的空闲时间窗fTW的剩余大小可以是足够的，并且在假设上节点nj的空闲时间窗fTW可以是可达的。

进一步地，步骤a）包括：如图7中所示，特别是通过控制装置150，仅分析在规划时段PP之后到未来的时间窗TW的可达性。

具体而言，步骤a）在当前时间t0处启动或开始。仅分析或考虑当前时间t0加上规划时段PP时间t = t0+PP之后的未来的时间窗。

更进一步地，该方法包括：特别是通过控制装置150，一次对样本容器载体140中的一个执行步骤a）。

规划的结果是一个列表，该列表包括沿着移动路径MP的所有节点111、ni、nj、nk以及对应的时间窗TW，所述时间窗TW由节点111、ni、nj、nk处的进入时间和退出时间来限定。节点111、ni、nj、nk的时间窗TW被预留，如图6中右侧、图8和图9中所示，特别是由控制装置150预留。具体而言，预留被相应地写入到时间窗图或数据结构。

此外，步骤b）包括：当起始时间STT、特别是开始时间BT已经到来时，特别是通过控制装置150，执行特别是预留的移动路径MP或预留的移动路径MP的移动。

进一步地，步骤b）包括：执行特别是预留的移动路径MP或预留的移动路径MP的移动，使得特别是由控制装置150保持（特别是）样本容器载体140特别是在节点111、ni、nj、nk中的至少一个上（特别是在所有节点上）的预留的时间窗rTW的序列。

具体而言，一个样本容器载体140的下一个、特别是不停止的移动或其节点111、ni、nj、nk或分段被相应地读取，特别是被相应地从时间窗图或数据结构中读取，如图8和10中所示，特别是由控制装置150读取。

一旦起始时间STT、特别是开始时间BT已经到来，并且下一个移动或分段的所有时间窗TW都是在相应节点111、ni、nj、nk上的第一个预留时间窗，就执行所述一个样本容器载体140的整个移动或分段，特别是没有样本容器载体140中的另一个的任何干扰。

特别地，预留移动路径MP的（一个或多个）执行步骤或（一个或多个）移动或其（一个或多个）起始时间STT或（一个或多个）开始时间BT可以相应地与所规划的和/或预留的时间窗rTW或时间分离。

更进一步地，该方法包括：特别是针对要被满足的条件：相应地起始时间STT或开始时间BT，以及下一个移动或分段的预留时间窗TW是第一个时间窗，确定用于执行预留的移动路径MP或预留移动路径MP的移动的等待时段WP，并且如果所确定的等待时段WP超过等待时段限制WPL，则特别是由控制装置150重新规划移动路径MP，如图7和10中所示。

在所示的实施例中，样本容器载体140中的另一个在所述一个样本容器载体140的下一个移动或分段的预留节点111上或运输平面110的预留部分上或在对应地电磁致动器121上方比所规划的时间更长。然而，由于等待时段WP比等待时段限制WPL更短，因此不会触发重新规划动作。

此外，在图7中所示的实施例中，起始时间STT晚于当前时间t0加上规划时段PP时间t = t0 + PP。

进一步地，步骤b）包括：在一个样本容器载体140离开特别是预留的节点111、ni、nj、nk之后，特别是由控制装置150特别是在时间窗图或数据结构中相应地删除节点111、ni、nj、nk的预留时间窗rTW，如图8中所示。

具体而言，如图8中所示，特别是通过控制装置150，同时执行样本容器载体140中的一个的移动路径MP的规划步骤a）和样本容器载体140中的至少另一个的至少一个移动的（一个或多个）执行步骤b）。

如所示出的在上面讨论的实施例所揭示的，本发明提供了一种操作实验室样本分配系统的方法、一种实验室样本分配系统和一种包括这样的实验室样本分配系统的实验室自动化系统，所述实验室样本分配系统使得能够实现对样本容器载体移动的改进的、特别是高效且可靠的规划和执行。