用于平衡离心机的系统、计算设备和方法与流程
本公开内容涉及用于平衡离心机的方法和包括用于执行该方法的计算设备的系统。本公开内容还涉及包括该系统的自动化分析仪。
背景技术：
1、自动化分析仪在本领域中是公知的，并且通常用于患者样本(例如血液、尿液、脊髓流体等)的自动化或半自动化分析。在一些情况下，可能需要离心过程来分离患者样本的成分以用于测试和分析患者样本。对于这样的要求，一些自动化分析仪还可以包括离心机系统。自动化分析仪可以使离心过程自动化以用于例如在临床实验室中测试和分析患者样本。
2、患者样本通常在样本管中提供给自动化分析仪。样本管可以具有不同的形状和/或大小。例如，不同形状和/或大小的样本管可以适合于容纳不同类型和/或数量的患者样本。
3、样本管被转移至离心机系统以用于离心过程。具体地，将样本管转移至离心机系统的转子以用于离心过程。
4、样本管自动地转移至自动化分析仪的离心机系统的转子，以确保使用者(例如，实验室操作者、技术人员或科学家)的最小人为干预和最大自动化。然而，当将不同类型的样本管和/或包含不同数量的患者样本的样本管自动地放置在离心机系统的转子内时，可能发生离心机不平衡。换言之，当将不同类型的样本管和/或包含不同数量的患者样本的样本管自动地放置在转子内时，离心机系统的转子可能没有很好地平衡。因此，当离心机系统的转子在离心过程期间没有很好地平衡时，自动化分析仪可能会自动地停止离心过程。这可能对离心机系统的吞吐量产生负面影响，并且进而对自动化分析仪的吞吐量产生负面影响。这还可能扰乱自动化分析仪的工作流程。此外，在这样的情况下，可能最终需要人为干预来平衡转子和/或恢复离心过程。通过使用者来平衡转子可能是耗时的，这可能进一步对离心机系统的吞吐量和/或自动化分析仪的吞吐量产生负面影响。此外，这样的自动化分析仪可能需要持续观察，并且使用者可能必须等待直到离心过程完成。这对于使用者而言可能是不期望的，因为一些离心过程可能花费长的持续时间才能完成。
5、此外，当离心机系统的转子在离心过程期间没有很好地平衡时，在离心机系统中可能出现功能障碍(例如，故障)，并且离心过程也可能有噪声。
技术实现思路
1、本文中所描述的示例涉及用于平衡具有转子的离心机的方法。该方法包括通过输送单元从被配置成可移除地保持多个管的管架移除多个管中的管。确定已从管架移除的管的重量。管的平衡参数由计算设备确定。确定管架中的多个管中的多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数。计算设备至少基于管的平衡参数、放置在转子内的多个管中的先前放置的管的平衡参数以及多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数来从转子内的多个转子位置中确定管的对应转子位置。输送单元将管放置在转子内的对应转子位置中。包括计算设备和输送单元的系统可以执行上述方法。自动化分析仪可以包括该系统，并且还可以包括具有转子的离心机。转子包括多个转子位置。
2、用于平衡离心机的计算设备具有转子并且包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述至少一个存储器被配置成存储指令，所述至少一个处理器能够执行指令以执行控制输送单元以从管架移除多个管中的管，该管架被配置成可移除地保持多个管。确定已从管架移除的管的重量。通过计算设备确定管的平衡参数。确定管架中的多个管中的多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数。计算设备至少基于管的平衡参数、放置在转子内的多个管中的先前放置的管的平衡参数以及多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数来从转子内的多个转子位置中确定管的对应转子位置。控制输送单元以将管放置在转子内的对应转子位置中。
3、各种附加方面将在以下描述中阐述。这些方面可以涉及单独特征和特征组合。应当理解，前述概述和以下详细描述两者仅是示例性的和说明性的，而不是对本文中所公开的实施方式所基于的广泛构思进行限制。
技术特征：
1.一种用于平衡具有转子(450)的离心机(400)的方法(600)，所述方法(600)包括：
2.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括确定在所述管(572)已经从所述管架(570)移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)和所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)中的一个或两者。
3.根据权利要求2所述的方法(600)，其中，确定所述剩余重量(552)包括确定在所述管(572)已经从所述管架(570)移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与空管架(505)的重量之间的差。
4.根据权利要求2所述的方法(600)，其中，确定移除所述管(572)之后的所述剩余重量(552)包括：确定在移除所述管(572)之前的所述剩余重量(552)与所述管(572)的重量之间的差。
5.根据权利要求1至4所述的方法(600)，其中，所述管(572)的重量被确定为在所述管(572)已经被移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与在所述管(572)被移除之前所述管架(570)的管移除前重量(551)之间的差。
6.根据权利要求1至5所述的方法(600)，其中，在不直接测量所述管(572)的重量的情况下确定所述管(572)的重量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(600)，其中，所述管(572)的重量由所述输送单元(300)来确定。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(600)，还包括在所述计算设备(200)处接收(608)所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(600)，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)的重量，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还包括基于所述管架(570)中的所述多个剩余管(510)的计数和所述多个剩余管(510)的所述剩余重量(552)来确定所述多个剩余管(510)的平均重量，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)包括所述多个剩余管(510)的平均重量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(600)，其中，确定所述管(572)在所述转子(450)内的所述对应转子位置(558)还包括使由所述多个管(572)在所述转子(450)内的可能的放置产生的不平衡矢量的估计大小最小化。
11.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，使所述不平衡矢量的估计大小最小化还包括：
12.根据权利要求11所述的方法(600)，其中，选择使所述不平衡矢量的估计大小最小化的所述对应转子位置(558)还包括选择与具有最小大小的所述不平衡矢量对应的排列。
13.根据权利要求11所述的方法(600)，其中，选择使所述不平衡矢量的估计大小最小化的所述对应转子位置(558)还包括：
14.根据权利要求13所述的方法(600)，其中，每个组的不平衡矢量的估计大小至少基于所述组中的排列的不平衡矢量的大小的加权平均。
15.根据权利要求13所述的方法(600)，其中，每个组的不平衡矢量的估计大小至少基于加权投票，其中，所述加权投票至少基于所述不平衡矢量的大小的排序。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法(600)，其中，所述管(572)的重量被确定为在所述管(572)已经被移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与在所述管(572)被移除之前所述管架(570)的管移除前重量(551)之间的差。
17.根据权利要求1至16所述的方法(600)，其中，所述管(572)的重量由拾取和放置装置(310)中的至少一个传感器(330)来确定。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法(600)，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)是基于统计模型的。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法(600)，还包括：通过所述计算设备(200)接收所述多个管(572)中的每一个管的重量下限(562)和重量上限(564)；确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还基于所述多个管(572)中的每一个管的所述重量下限(562)和所述重量上限(564)。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法(600)，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还基于所述管架中的所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)基于重量上限(564)和重量下限(562)的平均值。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中，所述重量上限(564)和所述重量下限(562)中的一个或两者基于所述多个管(572)中的一个或更多个管类型。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)至少基于先前由输送单元(300)拾取的对应的管类型的管的管重量(552)的记录。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)至少基于对应的管类型的预定代表性重量。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法(600)，还包括：
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法(600)，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)的重量，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数包括对应的剩余管的估计重量。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法(600)，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)在放置在所述转子(450)内时的力矩，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数包括对应的剩余管在放置在所述转子(450)内时的估计的力矩。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法(600)，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还包括由所述计算设备(200)接收所述多个管(572)中的每一个管的几何形状(566)，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的平衡参数(554)的概率分布还基于对应的剩余管的几何形状(566)来确定。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法(600)，其中，所述管(572)的平衡参数(554)至少部分地由所述输送单元(300)来确定。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法(600)，还包括重复步骤a)至步骤f)直到要放置在所述多个转子位置(452)中的空转子位置(452e)中的两个管(572)保留在所述管架(570)中。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个管(572)包括多个管类型，所述多个管类型包括具有所述多个管(572)中的最大数量的管的主导管类型，并且其中，所述方法(600)还包括在将非所述主导管类型的管(572)放置在空转子位置(452e)中之后，将所述主导管类型的管放置在所述空转子位置(452e)中。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个管(572)包括多个管类型，并且所述方法(600)还包括：
33.根据权利要求1至32中任一项所述的方法(600)，还包括：
34.根据权利要求33所述的方法(600)，其中，在确定在放置最后管(572)之后不平衡矢量(592)的大小将大于预定阈值(590)的非期望风险时，选择所述一个或更多个假管(574)。
35.根据权利要求33所述的方法(600)，其中，放置所述一个或更多个假管(574)导致不平衡矢量(592)的大小小于预定阈值(590)。
36.根据权利要求34至35中任一项所述的方法(600)，其中，在确定奇数个所述管(572)将被放置在所述空转子位置(452e)中时选择所述一个或更多个假管(574)，并且所述转子(450)包括偶数个所述转子位置(452)。
37.根据权利要求34至36所述的方法(600)，其中，在确定要放置在所述转子(450)内的所述多个管(572)的计数小于所述转子位置(452)的计数时，选择所述一个或更多个假管(574)。
38.根据权利要求33至37中任一项所述的方法(600)，其中，所述多个管(572)包括两个管，并且其中，所述方法(600)还包括在确定所述两个管将被放置在所述空转子位置(452e)中时，将所述一个或更多个假管(574)中的两个或更多个假管放置在所述空转子位置(452e)中。
39.根据权利要求33至38中任一项所述的方法(600)，其中，在确定所述多个管(572)包括多个管类型时选择所述一个或更多个假管(574)，其中，所述多个管类型中的第一管类型包括奇数个所述管(572)，并且其中，所述第一管类型具有第一平衡参数，所述第一平衡参数与所述多个管类型中的剩余管类型的第二平衡参数实质上不同，使得在放置包括所述多个管类型的所述多个管(572)之后不平衡矢量的大小大于预定阈值(590)。
40.根据权利要求33至39中任一项所述的方法(600)，其中，在确定所述多个管(572)的平衡参数(554)之后，将所述一个或更多个假管(574)放置在所述转子(450)内的所述转子位置(452)中。
41.根据权利要求1至40中任一项所述的方法(600)，还包括：
42.根据权利要求1至41中任一项所述的方法(600)，还包括：如果另一管架(580)中的一个或更多个管(582)的计数小于所述管架(570)中的所述多个管(572)的计数，则在将来自所述管架(570)的所述多个管(572)放置在所述转子(450)内之前，将来自所述另一管架(580)的所述一个或更多个管(582)放置在所述转子(450)内。
43.一种用于执行根据权利要求1至42中任一项所述的方法(600)的系统(100)，所述系统(100)包括：
44.根据权利要求43所述的系统(100)，其中，所述输送单元(300)包括拾取和放置装置(310)，并且其中，所述拾取和放置装置(310)包括夹持器(320)，所述夹持器(320)被配置成可移除地接合所述多个管(572)中的至少一个管，并且由此将所述多个管(572)中的所述至少一个管放置在所述转子(450)内。
45.根据权利要求44所述的系统(100)，其中，所述拾取和放置装置(310)包括至少一个传感器(330)，所述至少一个传感器(330)被配置成至少部分地确定所述管(572)的平衡参数(554)。
46.一种自动化分析仪(500)，包括：
47.根据权利要求46所述的自动化分析仪(500)，其中，所述离心机(400)包括覆盖件(410)，并且其中，所述覆盖件(410)包括与所述多个转子位置(452)中的一个或更多个转子位置对准的进入开口(412)。
48.根据权利要求47所述的自动化分析仪(500)，其中，所述系统(100)被配置成旋转所述转子(450)，使得所述进入开口(412)至少与所述转子(450)内的所述对应转子位置(558)对准。
49.根据权利要求47至48中任一项所述的自动化分析仪(500)，其中，所述输送单元(300)被配置成通过竖直地移动穿过所述进入开口(412)而进入所述转子(450)，以将所述管(572)放置在所述转子(450)内的对应转子位置(558)中。
50.一种用于平衡具有转子(450)的离心机(400)的计算设备(200)，包括：
51.根据权利要求50所述的计算设备(200)，还包括确定在所述管(572)已经从所述管架(570)移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)和所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)中的一个或两者。
52.根据权利要求51所述的计算设备(200)，其中，确定所述剩余重量(552)包括确定在所述管(572)已经从所述管架(570)移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与空管架(505)的重量之间的差。
53.根据权利要求51所述的计算设备(200)，其中，确定移除所述管(572)之后的所述剩余重量(552)包括：确定在移除所述管(572)之前的所述剩余重量(552)与所述管(572)的重量之间的差。
54.根据权利要求50至53所述的计算设备(200)，其中，所述管(572)的重量被确定为在所述管(572)已经被移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与在所述管(572)被移除之前所述管架(570)的管移除前重量(551)之间的差。
55.根据权利要求50至54所述的计算设备(200)，其中，在不直接测量所述管(572)的重量的情况下确定所述管(572)的重量。
56.根据权利要求50至55所述的计算设备(200)，其中，所述管(572)的重量由所述输送单元(300)来确定。
57.根据权利要求50至56所述的计算设备(200)，还包括在所述计算设备(200)处接收(608)所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)。
58.根据权利要求50至57所述的计算设备(200)，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)的重量，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还包括基于所述管架(570)中的所述多个剩余管(510)的计数和所述多个剩余管(510)的所述剩余重量(552)来确定所述多个剩余管(510)的平均重量，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的所述估计平衡参数(556)包括所述多个剩余管(510)的平均重量。
59.根据权利要求50至58所述的计算设备(200)，其中，确定所述管(572)在所述转子(450)内的对应转子位置(558)还包括使由所述多个管(572)在所述转子(450)内的可能的放置产生的不平衡矢量的估计大小最小化。
60.根据权利要求59所述的计算设备(200)，其中，使所述不平衡矢量的估计大小最小化还包括：
61.根据权利要求60所述的计算设备(200)，其中，选择使所述不平衡矢量的估计大小最小化的所述对应转子位置(558)还包括选择与具有最小大小的所述不平衡矢量对应的排列。
62.根据权利要求60所述的计算设备(200)，其中，选择使所述不平衡矢量的估计大小最小化的所述对应转子位置(558)还包括：
63.根据权利要求62所述的计算设备(200)，其中，每个组的不平衡矢量的估计大小至少基于所述组中的排列的不平衡矢量的大小的加权平均。
64.根据权利要求62所述的计算设备(200)，其中，每个组的不平衡矢量的估计大小至少基于加权投票，其中，所述加权投票至少基于所述不平衡矢量的大小的排序。
65.根据权利要求50至64中任一项所述的计算设备，其中，所述管(572)的重量被确定为在所述管(572)已经被移除之后所述管架(570)的管移除后重量(553)与在所述管(572)被移除之前所述管架(570)的管移除前重量(551)之间的差。
66.根据权利要求50至65中任一项所述的计算设备，其中，所述管(572)的重量由拾取和放置装置(310)中的至少一个传感器(330)来确定。
67.根据权利要求50至66中任一项所述的计算设备，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)是基于统计模型的。
68.根据权利要求50至67中任一项所述的计算设备，还包括：通过所述计算设备(200)接收所述多个管(572)中的每一个管的重量下限(562)和重量上限(564)；确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还基于所述多个管(572)中的每一个管的所述重量下限(562)和所述重量上限(564)。
69.根据权利要求50至65中任一项所述的计算设备，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还基于所述管架中的所述多个剩余管(510)的剩余重量(552)。
70.根据权利要求50至69中任一项所述的计算设备，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)基于重量上限(564)和重量下限(562)的平均值。
71.根据权利要求68至70中任一项所述的方法，其中，所述重量上限(564)和所述重量下限(562)中的一个或两者基于所述多个管(572)中的一个或更多个管类型。
72.根据权利要求50至71中任一项所述的计算设备，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)至少基于先前由输送单元(300)拾取的对应的管类型的管的管重量(552)的记录。
73.根据权利要求50至72中任一项所述的计算设备，其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)至少基于对应的管类型的预定代表性重量。
74.根据权利要求50至73中任一项所述的计算设备，还包括：
75.根据权利要求50至74中任一项所述的计算设备，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)的重量，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数包括对应的剩余管的估计重量。
76.根据权利要求50至75中任一项所述的计算设备，其中，所述平衡参数(554)包括所述管(572)在放置在所述转子(450)内时的力矩，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数包括对应的剩余管在放置在所述转子(450)内时的估计的力矩。
77.根据权利要求50至76中任一项所述的计算设备，其中，确定所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的估计平衡参数(556)还包括由所述计算设备(200)接收所述多个管(572)中的每一个管的几何形状(566)，并且其中，所述多个剩余管(510)中的每一个剩余管的所述平衡参数(554)的概率分布还基于对应的剩余管的几何形状(566)来确定。
78.根据权利要求50至77中任一项所述的计算设备，其中，所述管(572)的平衡参数(554)至少部分地由所述输送单元(300)来确定。
79.根据权利要求50至78中任一项所述的计算设备，还包括重复步骤a)至步骤f)直到要放置在所述多个转子位置(452)中的空转子位置(452e)中的两个管(572)保留在所述管架(570)中。
80.根据权利要求50至79中任一项所述的计算设备，其中，所述多个管(572)包括多个管类型，所述多个管类型包括具有所述多个管(572)中的最大数量的管的主导管类型，并且其中，所述方法(600)还包括在将非所述主导管类型的管(572)放置在空转子位置(452e)中之后，将所述主导管类型的管放置在所述空转子位置(452e)中。
81.根据权利要求50至80中任一项所述的计算设备，其中，所述多个管(572)包括多个管类型，并且所述方法(600)还包括：
82.根据权利要求50至81中任一项所述的计算设备，还包括：
83.根据权利要求82所述的计算设备，其中，在确定在放置最后管(572)之后不平衡矢量(592)的大小将大于预定阈值(590)的非期望风险时，选择所述一个或更多个假管(574)。
84.根据权利要求82中任一项所述的计算设备，其中，放置所述一个或更多个假管(574)导致不平衡矢量(592)的大小小于预定阈值(590)。
85.根据权利要求83至84中任一项所述的计算设备，其中，在确定奇数个所述管(572)将被放置在所述空转子位置(452e)中时选择所述一个或更多个假管(574)，并且所述转子(450)包括偶数个所述转子位置(452)。
86.根据权利要求83至85中任一项所述的计算设备，其中，在确定要放置在所述转子(450)内的所述多个管(572)的计数小于所述转子位置(452)的计数时，选择所述一个或更多个假管(574)。
87.根据权利要求82至86中任一项所述的计算设备，其中，所述多个管(572)包括两个管，并且其中，所述方法(600)还包括在确定所述两个管将被放置在所述空转子位置(452e)中时，将所述一个或更多个假管(574)中的两个或更多个假管放置在所述空转子位置(452e)中。
88.根据权利要求82至87中任一项所述的计算设备，其中，在确定所述多个管(572)包括多个管类型时选择所述一个或更多个假管(574)，其中，所述多个管类型中的第一管类型包括奇数个所述管(572)，并且其中，所述第一管类型具有第一平衡参数，所述第一平衡参数与所述多个管类型中的剩余管类型的第二平衡参数实质上不同，使得在放置包括所述多个管类型的所述多个管(572)之后的不平衡矢量的大小大于预定阈值(590)。
89.根据权利要求82至88中任一项所述的计算设备，其中，在确定所述多个管(572)的平衡参数(554)之后，所述一个或更多个假管(574)被放置在所述转子(450)内的所述转子位置(452)中。
90.根据权利要求50至89中任一项所述的计算设备，还包括：
91.根据权利要求50至90中任一项所述的计算设备，还包括：如果另一管架(580)中的一个或更多个管(582)的计数小于所述管架(570)中的所述多个管(572)的计数，则在将来自所述管架(570)的所述多个管(572)放置在所述转子(450)内之前，将来自所述另一管架(580)的所述一个或更多个管(582)放置在所述转子(450)内。
技术总结
从管架移除来自管架的多个管中的管，该管架被配置成可移除地保持所述多个管。确定已经从管架移除的管的重量。管的平衡参数由计算设备确定。确定管架中的多个管中的多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数。计算设备至少基于管的平衡参数、放置在转子内的多个管中的先前放置的管的平衡参数以及多个剩余管中的每一个剩余管的估计平衡参数来从转子内的多个转子位置中确定管的对应转子位置。输送单元将管放置在转子内的对应转子位置中。
技术研发人员：保罗·H·克拉特,理查德·L·希楚,温·T·德兰,威廉·M·罗宾斯,帕维尔·L·奥西亚尔,乔纳森·T·莱尔德
受保护的技术使用者：贝克曼库尔特有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23