用于加载吸头的运动系统技术方案

本发明专利技术公开了实验室自动化工作站的实施方案，其中，进行移液操作的舱盒集成有移液管吸头加载功能性。为了生成必要的吸头加载力，使用关于Y轴对称的双驱动系统，以通过在反应负荷上对驱动力(例如，吸头加载力)动态居中来允许偏移或部分吸头盒负荷。这对超大直线运动部件的需要最小化，同时仍允许产生正确同步加载大量移液管吸头所需的高吸头加载力。

Motion system for loading suction head

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加载吸头的运动系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月13日提交的第62/446,124号美国临时专利申请的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。专利
本文所公开的方法和系统一般涉及用于液体精确处理的实验室自动化工作站和相关装置。更具体地说，本文所公开的各种设计和技术，可与实验室自动化工作站一起使用，以更好地将移液管吸头加载整合到实验室工作流程中，从而使移液管吸头的加载更方便和更有效。
技术介绍
实验室自动化工作站，有时称为液体处理机器人或移液管工作站，经常用于化学和生化实验室的自动化，以有利于液体的精确处理。这些机器人往往使用机动移液管或注射器，来将选定体积的液体(例如试剂，样品等)分配到指定容器中。较复杂的实验室自动化工作站可具有允许其模拟人操作和复制人使用移液过程的配置，以进行液体转移。例如，此类工作站可能能够精确地操纵移液管分配器和容器的位置，以进行诸如混合液体等高级操作。这些工作站中的一些工作站可具有允许移液管分配器精确3轴移动的臂。实验室自动化工作站的各种组件可由在相连的计算机上或集成到系统本身的控制软件进行管理。控制软件可允许用户定制液体处理程序和转移体积，以及操纵工作站的各种部件，以进行所需液体处理程序。一些实验室自动化工作站可被配置用于多个移液管分配器以及多个移液管吸头的同步使用。但是，这些工作站使用的多个移液管吸头的同步加载，可能需要使用必须妥善施加到移液管吸头的相对较大力。因此，必须对实验室自动化工作站进行专门设计，以正确施加该力。本专利技术的实施方案单独地和共同地解决这些和其他问题。
技术实现思路
本专利技术公开了实验室自动化工作站的实施方案，其中，采用移液管吸头进行移液操作的舱盒集成有移液管吸头加载功能性。为了整合移液管吸头加载功能性，可以在舱盒中包括Z轴中的两个或两个以上驱动装置的部件，以在合适位置产生所需吸头加载力。在一些实施方案中，可使用关于Y轴对称的双驱动系统。该系统通过在反应负载上对驱动力动态居中(例如，吸头加载力)来允许偏移或部分吸头盒负荷。这种系统，还能最小化对超大直线运动部件的需要，同时仍允许产生正确同步加载大量移液管吸头所需的高吸头加载力。此外，在双驱动系统中两组相同部件的使用，允许部件减小尺寸，因为驱动装置的每组部件仅需要产生所需总吸头加载力的一半。在一些实施方案中，公开了一种运动系统，其包括：第一驱动螺杆；第二驱动螺杆，该第二驱动螺杆与第一驱动螺杆平行，第一驱动螺杆相对于第二驱动螺杆独立旋转；平台，该平台包括第一位置，平台被配置为啮合第一驱动螺杆和第二驱动螺杆，其中第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的激活使平台位移，并且其中第一位置从第一驱动螺杆和第二驱动螺杆偏移；位置传感器，该位置传感器被配置为测量在第一位置处的平台的第一定位；和第一力传感器，该第一力传感器被配置为检测来自第一驱动螺杆的第一力。在某些实施方案中，运动系统可能进一步包括被配置为检测来自第二驱动螺杆的第二力的第二力传感器。在某些实施方案中，平台进一步包括从第一驱动螺杆、从第二驱动螺杆、和从第一位置偏移的第二位置，并且其中位置传感器被进一步配置为测量在第二位置处的平台的第二定位。在某些实施方案中，通过中心线和中线将平台细分为第一区以及对角地相对的第二区，中心线使第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的中心相交，并且中线穿过中心线的中点与中心线垂直，并且其中，第一位置设置在第一区，并且第二位置设置在第二区。在某些实施方案中，位置传感器包括与第一位置相邻的第一线性编码器和与第二位置相邻的第二线性编码器。在某些实施方案中，运动系统进一步包括可操作地联接到第一驱动螺杆的电机，其中第一力传感器包括电机绕组。在一些实施方案中，公开了移液管工作站，其包括配置为支撑多个移液管吸头的台；移液头，该移液头与第一驱动螺杆和第二驱动螺杆啮合，移液头置于台上方并且可响应于施加到第一驱动螺杆的扭矩和施加到第二驱动螺杆的扭矩，相对于台移动，其中，当有多个移液管吸头，多个移液管吸头在移液头上产生插入力；第一力传感器，该第一力传感器联接到第一驱动螺杆并配置为检测插入力的第一数值；和控制器，该控制器被配置为响应于所检测到的插入力的第一数值调节第一驱动螺杆的扭矩。在某些实施方案中，移液管工作站可能进一步包括联接到第二驱动螺杆并配置为检测插入力的第二数值的第二力传感器。在某些实施方案中，移液管工作站可能进一步包括第一线性编码器，和从第一线性编码器偏移的第二线性编码器，第一线性编码器被配置为测量移液头的第一位置，并且第二线性编码器被配置为测量移液头的第二位置，其中，控制器被进一步配置为响应于第一位置和第二位置调节第二驱动螺杆的扭矩。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第一驱动螺杆，以产生插入力的预先确定的第一数值。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆，以保持测量的第二位置与测量的第一位置齐平。在某些实施方案中，控制器被配置为将扭矩施加到第二驱动螺杆，以产生插入力的预先确定的第二数值。在某些实施方案中，通过中心线和中线将移液头细分为第一区和对角地相对的第二区，中心线使第一驱动螺杆和第二驱动螺杆的中心相交，并且中线穿过中心线的中点与中心线垂直，并且其中，第一定位在第一区中测量，第二定位在第二区中测量。在某些实施方案中，移液头包括多个芯轴，将每个芯轴配置为啮合移液管吸头，并且其中当多个芯轴啮合多个移液管吸头，啮合所有多个芯轴中的一部分芯轴。在一些实施方案中，公开了一种驱动受到偏心负荷的移液头的方法，所述方法包括：移动移液头以啮合偏心负荷，移液头啮合第一驱动螺杆和相对于第一驱动螺杆可独立旋转的第二驱动螺杆；测量在第一位置处的移液头的第一定位和在第二位置处的移液头的第二定位；测量由第一驱动螺杆从偏心负荷传递的第一力；根据一组参数计算第一扭矩和第二扭矩，该组参数包括第一力、第一定位、第二定位以及偏心负荷的表示；以及将第一扭矩施加到第一驱动螺杆，并且将第二扭矩施加到第二驱动螺杆。在某些实施方案中，第一扭矩大于第二扭矩。在某些实施方案中，方法进一步包括测量由第二驱动螺杆从负荷传递的第二力；在某些实施方案中，一组参数包括第一力、两个或多个第二力、第一定位、第二定位以及偏心负荷的表示。在某些实施方案中，第一扭矩和第二扭矩在偏心负荷处产生预先确定的力。在某些实施方案中，第一扭矩和第二扭矩与移液头齐平，移液头与偏心负荷啮合。附图说明结合附图描述本公开：图1A示出了利用外部末端加载器的实验室自动化工作站的示例性实施方案的透视图。图1B示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒透视图。图1C示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的芯轴透视图。图1D示出移液管吸头托盘的示例性实施方案的透视图。图2示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的底部透视图。图3示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的顶部透视图。图4A示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的侧面透视图。图4B示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的舱盒的内部部件的俯视图。图5示出了实验室自动化工作站的示例性实施方案中使用的界面板的俯视图。图6A示出了描述根据实验室自动化工作站的示例性实施方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动系统，包括：a)第一驱动元件；b)第二驱动元件，所述第二驱动元件与所述第一驱动元件平行，所述第一驱动元件能够相对于所述第二驱动元件独立旋转和独立控制；c)平台，所述平台包括第一位置，所述平台被配置为啮合所述第一驱动元件和所述第二驱动元件，其中所述第一驱动元件和所述第二驱动元件的激活使平台位移，并且其中所述第一位置从所述第一驱动元件和所述第二驱动元件偏移；d)位置传感器，所述位置传感器被配置为测量在所述第一位置处的所述平台的第一定位；和e)第一力传感器，所述第一力传感器被配置为检测来自所述第一驱动元件的第一力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.13 US 62/446,1241.一种运动系统，包括：a)第一驱动元件；b)第二驱动元件，所述第二驱动元件与所述第一驱动元件平行，所述第一驱动元件能够相对于所述第二驱动元件独立旋转和独立控制；c)平台，所述平台包括第一位置，所述平台被配置为啮合所述第一驱动元件和所述第二驱动元件，其中所述第一驱动元件和所述第二驱动元件的激活使平台位移，并且其中所述第一位置从所述第一驱动元件和所述第二驱动元件偏移；d)位置传感器，所述位置传感器被配置为测量在所述第一位置处的所述平台的第一定位；和e)第一力传感器，所述第一力传感器被配置为检测来自所述第一驱动元件的第一力。2.根据权利要求1所述的运动系统，其中所述第一驱动元件是第一驱动螺杆，并且其中所述第二驱动元件是第二驱动螺杆。3.根据权利要求2所述的运动系统，进一步包括被配置为检测来自所述第二驱动螺杆的第二力的第二力传感器。4.根据权利要求2所述的运动系统，其中所述平台进一步包括从所述第一驱动螺杆、所述第二驱动螺杆、和所述第一位置偏移的第二位置，并且其中所述位置传感器进一步被配置为测量在所述第二位置处的平台的第二定位。5.根据权利要求4所述的运动系统，其中，通过中心线和中线将所述平台细分为第一区和对角地相对的第二区，所述中心线使所述第一驱动螺杆和所述第二驱动螺杆的中心相交，并且所述中线穿过所述中心线的中点与所述中心线垂直，并且其中所述第一位置设置在所述第一区，并且所述第二位置设置在所述第二区。6.根据权利要求5所述的运动系统，其中所述位置传感器包括与所述第一位置相邻的第一线性编码器和与所述第二位置相邻的第二线性编码器。7.根据权利要求6所述的运动系统，进一步包括操作地联接到所述第一驱动螺杆的电机，其中所述第一力传感器包括所述电机的绕组。8.一种移液管工作站，包括：a)台，所述台被配置为支撑多个移液管吸头；b)移液头，所述移液头与第一驱动螺杆和第二驱动螺杆啮合，所述移液头置于所述台上方并且能够响应于施加到所述第一驱动螺杆的扭矩和施加到所述第二驱动螺杆的扭矩，相对于所述台移动，其中，当存在多个移液管吸头时，所述多个移液管吸头在所述移液头上产生插入力；c)第一力传感器，所述第一力传感器联接到所述第一驱动螺杆并且被配置为检测所述插入力的第一数值；和d)控制器，所述控制器被配置为响应于所述插入力的所检测到的第一数值调节所述第一驱动螺杆的扭矩。9.根据权利要求8所述的移液管工作站，进一步包括联接到所述第二驱动螺杆并且被配置为检测所述插入力的第二数值的第二力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·S·戴维斯，罗纳德·道格拉斯·约翰逊，马克·A·尼尔茨威克，克雷格·A·胡德森，查尔斯·M·尼斯，马克·F·绍尔布格，约翰·S·斯奈德，
申请(专利权)人：拜克门寇尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US