利用多个标签实现的机架取向检测的制作方法

本申请要求2013年2月22日提交的第61/768,350号美国专利申请及2013年10月23日提交的第61/894,769号美国专利申请的优先权，所述两个申请均以全部目的以引用方式并入本申请中。

背景技术：

样本容器可由实验室系统不同区域中的自动化系统运输。这些区域可包含输入、分配、离心机、去盖器、等分器、输出、分拣、再加盖和次级管升降区域。样本容器可包含样本管，样本管可含有用于医疗分析的材料，如血液、血清、凝胶、血浆等。样本容器可放置在机架、托盘或样本载体中，以供存储、处理或便于运输。机架、托盘和样本载体还可采取特定布置放置在抽屉中，以适应不同的工作流程或样本分类。

实验室自动化系统的操作者可使用样本机架，按特定图案和次序布置样本，以使自动化设备能够根据样本在所述图案中的位置从所述机架移除样本。同样地，自动化设备可按特定图案和次序将样本和样本容器放置到机架中，以使操作者能够按特定图案和次序从机架移除样本。如果操作者在自动化设备上未对机架正确取向，则难以将机架中的正确位置关联到机架中的样本容器。

一种用于克服上述问题的已知解决方案，其提供以唯一取向将机架装载到自动化设备上的方法。机架的独特之处在于，其可实现与自动化设备上的配合特征的匹配，从而实现唯一取向。然而，此解决方案可能令操作者失望。操作者可能要多次尝试，才能将机架安装到自动化设备上获得所需的取向。

如专利申请US 2011095864所述的另一解决方案适用于具有两种可能取向的机架。一个侧边等长的正方形机架可采取四种不同取向放置到自动化设备上。然而，此解决方案只可识别四种可能取向中的两种。因此，可对常规方法进行改进。

本发明的实施例可单独地和共同地解决这些和其他问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供若干的系统和方法，其允许操作者以多个位置和取向装载机架。自动化系统可自动确定机架(或其他样本载体)以及机架上样本容器中任何样本的位置和取向。

本发明的实施例涉及若干系统和方法，其利用两个或两个以上RFID标签天线检测样本载体或机架的取向。在一些实施例中，由间距相等的RFID读取器天线组成的一维或二维矩阵可布置在上面放置样本载体的区域下方或所述区域内。第一RFID标签界定样本载体的起点及其特性(例如几何形状)。第二及其他RFID标签界定样本载体相对于RFID读取器天线矩阵的取向。机架上的RFID标签中，至少有两个可与RFID读取器天线矩阵中的两个天线构成唯一对准。系统为每一读取器天线供能，且将与其对准的RFID标签关联到RFID读取器天线的物理位置。可检测的位置和取向的数量取决于机架上的RFID标签天线和读取器矩阵中的RFID读取器天线的数量和间隔。

本发明的一个实施例涉及一种样本载体，其包括用于固持样本或样本容器的两个或两个以上凹口和两个或两个以上RFID标签。两个或两个以上RFID标签中，至少有一个界定样本载体的起点，剩余RFID标签界定样本载体的取向。

本发明的一个实施例涉及一种系统，所述系统包括：一个样本载体，所述样本载体包括用于固持样本容器的两个或两个以上凹口和两个或两个以上RFID标签，其中，两个或两个以上RFID标签中，至少有一个界定样本载体的起点，剩余RFID标签界定样本载体的取向；一个RFID读取器天线矩阵，其中，RFID读取器天线矩阵包括多个RFID天线。RFID读取器天线矩阵布置在上面放置样本载体的区域下方或所述区域内。样本载体上的RFID标签中，至少有两个与RFID读取器天线矩阵中的至少两个天线构成唯一对准。

本发明的另一实施例涉及一种使用上述系统的方法。所述方法可包含将具有两个或两个以上RFID标签的样本载体放置在一个具有已激活的天线读取器矩阵的平台上。随后，所述天线读取器矩阵中的一组(例如，一个或多个)天线读取器读取至少一个RFID标签的信息，一个处理器可确定所述样本载体的位置，还可确定所述样本载体相对于参考点的取向。所述样本载体的两个或两个以上RFID标签可与天线读取器矩阵构成对准，对准方式是：至少有两个RFID标签分别紧邻RFID读取器天线矩阵的一个RFID读取器天线。

本发明的一个实施例涉及一种包括支架主体的通用支架装置，所述支架主体包括多个图案化特征。所述多个图案化特征能够定位不同大小的样本载体和/或能够定位支架主体上不同位置的样本载体。一个RFID读取器矩阵被连接到所述支架主体。所述RFID读取器矩阵可通过任何适当方式连接到支架主体。例如，在本发明的实施例中，所述RFID读取器矩阵可嵌入支架主体内、隐藏在支架主体的凹口中，或附接到支架主体的外表面(例如，顶面或侧面)。所述RFID读取器矩阵包括多个RFID读取器天线。术语RFID读取器天线矩阵、读取器天线矩阵、RFID读取器矩阵和读取器矩阵在本说明书中可交换使用。

本发明的另一实施例涉及一种包括通用支架装置的系统，所述通用支架装置包括：一个支架主体，其包括多个图案化特征；一个连接到支架主体的RFID读取器天线矩阵。所述RFID读取器天线矩阵包括多个RFID读取器天线。所述系统还包括：一个样本载体，其包括载体主体、与所述载体主体相关联的一个载体定位特征、与所述载体主体相关联的一个载体取向特征和一个连接到所述载体主体的RFID标签。所述样本载体能够通过将一个或多个图案化特征与所述载体定位特征和所述载体取向特征建立连接而实现定位。

本发明的一个实施例涉及一种使用上述系统的方法。所述方法包括将所述样本载体放置在所述通用支架装置上，使得一个或多个图案化特征与所述载体定位特征和所述载体取向特征建立连接。所述方法可包含将具有一个或多个RFID标签的样本载体放置在一个平台上，所述平台具有一个通用支架装置和一个已激活的RFID读取器天线矩阵。随后，RFID读取器天线矩阵中的一组(例如，一个或多个)天线读取器读取至少一个RFID标签的信息，一个处理器可确定所述样本载体的位置，还可确定所述样本载体的取向。

在本发明的一个实施例中，可利用一个用于取向的物理控制装置检测一个样本载体的位置。例如，一个通用支架装置可在一个平面中的一个或多个位置控制一个机架的位置。一个与所述平面中通用支架装置的位置对准的RFID读取器天线阵列或矩阵可用以读取连接到一个机架主体的RFID标签。因为所述通用支架装置各个几何位置为已知，所以相关读取器天线的位置也为已知。当一个标签在所述位置中的任一个位置上方居中时，所述读取器天线阵列中只有一个读取器天线可读取所述RFID标签。读取所述机架标签的读取器天线的位置允许将所述读取器天线的位置关联到所述机架在所述平面中的位置。因此可检测所述通用支架装置上的一个机架的几何位置。

在另一实施例中，一个机架上使用两个或两个以上有策略放置的RFID标签，当所述RFID标签与一个通用支架装置和RFID读取器天线阵列或矩阵连接时，允许检测所述机架的取向。其中一个RFID标签可用以确定所述机架的位置。如果所述RFID读取器天线阵列是二维的，则与第一RFID标签的间隔距离等于阵列中相邻读取器天线之间距离的第二RFID标签允许确定取向。如果所述RFID读取器天线阵列是一维的，且一个机架是正方形，且所述机架最多有四种可能取向，则增加一个第三天线允许检测所述机架的任意四种可能取向。

下文将进一步描述本发明的这些和其他实施例。

附图说明

通过参考以下附图，可对不同实施例的本质和优点有进一步的理解。

图1A所示为一个实验室系统的方框图。

图1B所示为若干自动化设备组件的一个方框图。

图2A所示为本发明一个实施例中一个具有两个RFID标签的示例性机架。

图2B所示为本发明一个实施例中一个具有三个RFID标签的示例性机架。

图3A所示为本发明一个实施例中一个使用二维读取器天线矩阵的机架的不同取向。

图3B所示为本发明一个实施例中一个使用一维读取器天线矩阵的机架的不同取向。

图3C-1所示为一个带网格的机架放置区域。

图3C-2所示为一个带网格和RFID天线的一维阵列机架放置区域。

图3C-3所示为一个带起点RFID标签、第一取向RFID标签和第二取向RFID标签的正方形机架380(并未显示用于样本管的凹口)。

图3C-4所示为网格上的有效机架放置实例。

图4所示为本发明一个实施例中一个使用二维读取器天线矩阵的机架的60°取向。

图5A所示为本发明一个实施例中一个通用支架装置的俯视图。

图5B所示为本发明一个实施例中一个通用支架装置上的示例性机架的透视图。

图5C所示为本发明一个实施例中一个包括载体位置特征和载体取向特征的示例性机架。

图6所示为本发明实施例中可与通用支架装置配套的示例性机架尺寸。

图7A到7B所示为本发明实施例中通用支架装置上的示例性机架/托盘布置。

图8所示为一个示例性计算机设备的方框图。

具体实施方式

实验室自动化系统提供自动化样本装载、分拣和卸载/运输，最大程度减少人工操作。样本可能需要被运输到其他仪器或实验室部门，以供存储、进一步处理或废弃。实验室自动化系统的操作者可将样本载体或机架内的一个特定位置关联到实验室自动化系统中的一个特定位置。现有解决方案允许以预定义方式利用机械结构或取向特征将机架装载到自动化设备上，因此限制了机架到自动化设备上的取向选择。

为了按机架中的位置实现样本管理的可跟踪性，机架中的每一位置与装载机架的自动化设备之间都需要进行关联。因此，机架在某个平面中的位置及其在所述平面中的取向均需要被传达到实验室自动化设备。

至少有两种方式可将所述位置和取向信息传达到实验室自动化设备。第一种方式中，可物理上控制样本载体的位置和取向，使得自动化设备得知样本载体的位置，并可将所述位置关联到所述样本载体中的特定位置。第二种方式中，可检测样本载体相对于某个物理位置的位置和/或取向，而所述物理位置可被关联到所述样本载体中的位置。

本发明的实施例涉及检测样本载体的物理位置和/或取向的系统和方法。第一组实施例中，可检测机架相对于某个物理位置的位置和取向，且所述位置和取向可被关联到样本载体中的某个位置。例如，可通过使用样本载体上两个或两个以上有策略放置的RFID标签实现上述做法。第二组实施例中，可检测样本载体相对于某个物理位置的位置和/或取向，且所述位置和取向可被关联到样本载体中的某个位置。例如，可使用具有若干图案化特征的支架主体实现上述做法。

在说明本发明的具体实施例之前，可能有必要先对一些术语进行说明。

一个样本载体的“主体”或“样本载体主体”可包含能固持样本的任何适当结构。在一些情况中，主体可包括多个凹口(例如，狭槽、井等)，其中，凹口可固持样本或容器，容器可固持样本。样本载体主体的适当实例可包含机架主体和微量滴定板主体。适当的主体可由任何适当材料制成，包含玻璃、塑料、陶瓷等，还可包括抗静电材料，其用以减小使用期间可能产生的静电。

“RFID标签”可包含利用射频电磁场传输数据的任何适当装置。在一些实施例中，标签可含有电子存储信息。某些标签由磁场(电磁感应)供电，且通过磁场(电磁感应)近距离(最多几米)读取。其他标签可利用如电池等本地电源，或无电池时，从询问电磁场汲取能量，然后充当无源电子标签发射微波或超高频无线电波(即高频电磁辐射)。

“矩阵”可包含一个元件阵列，其中，所述阵列中的元件彼此之间有间隔。所述矩阵中元件之间的间距可为规则，也可为不规则。适当的矩阵可为一维元件阵列或二维元件阵列。

“凹口”可包含一个在一个主体中预定义尺寸的空间。凹口可为孔洞或狭槽，且可具有任何适当的大小或形状。

图1A所示为一个实验室系统100的高层方框图。所述系统可包含自动化设备。实验室系统100可包含自动化设备104和若干样本载体106，以及装载和卸载平台108。

自动化设备104可包含任何适当数量的装置，包含分拣、加盖、去盖、存档、等分等装置中的至少一个。其还可包括容器处理装置，如可转移样本容器的机器人。自动化设备104还可包括一个或多个计算机/服务器，以利用一个或多个机器人系统实现各种自动化功能自动化设备104中的计算机设备还可包括信息数据库或连接到信息数据库。信息数据库可存储关于系统中所使用样本载体类型的信息、相应样本载体几何形状的信息、平台108上样本载体的取向和平台108上样本载体的位置。

操作者102可使用样本载体106按特定次序和图案布置样本容器(即，样本管)，使自动化设备104能够在样本载体106上存放样本容器或样本和/或从样本载体106移除样本容器或样本。样本或样本容器可按特定图案和次序出现在每一样本载体106中。操作者102还可将机架106装载到与自动化设备104连接的装/卸平台108上。例如，装/卸平台108可作为自动化设备104的输入模块的组成部分，其中样本可被装载供进一步处理，如分拣、加盖、去盖、存档、等分等。

图1B所示为自动化设备104中一些组件的方框图。自动化设备104可包含两个或两个以上样本处理装置104A(如分拣、加盖、去盖、存档、等分等装置)以及可移动样本或样本容器的装置(例如，机器人、移液器等)。计算机设备104B可用作控制器，且可控制各种样本处理装置。

计算机设备104B可包括连接到计算机可读介质104B-2的数据处理器104B-1。计算机可读介质104B-2可包括利用任何适当数据存储原理(例如，电、磁、光学原理)的数据存储装置的任何适当组合。计算机可读介质104B-2可包括多个软件模块，其中包含一个用于激活读取器阵列中读取器天线的激活模块104B-2A。计算机可读介质104B-2还可包含一个判断类型、位置和取向的模块104B-2B，其可结合处理器104B-1使用，以在收到检测到与样本载体关联的RFID标签的读取器天线信息之后判断样本载体的类型、位置和取向。最后，计算机可读介质104B-2还可包含样本载体位置数据库104B-2C，其可在检测到样本载体106的位置和取向之后存储其位置。应注意，本发明的实施例并不限于所述特定模块或数据库，其包含的模块和数据库可能超出特别描述的范围。

I.至少使用两个RFID标签的实施例

本发明的一些实施例利用一种射频识别(RFID)系统，其用于检测实验室自动化系统中样本容器的机架(或其他类型的样本载体)的取向。本发明的一些实施例中，机架拥有界定机架取向方向的两个或两个以上RFID标签。优选间距相等的RFID读取器天线的一维或二维矩阵，可将其布置在上面可放置机架的区域下方或所述区域内。RFID天线可彼此间隔布置，使得当由读取器天线激活的RFID标签与读取器天线对准时，与所述RFID标签相邻的RFID标签不被读取器天线激活。附接到机架主体的第一RFID标签可对应于机架起点，且附接到机架主体的第二RFID标签放置在距第一RFID标签的预定距离处。预定距离匹配读取器矩阵中至少两个天线之间的距离。在一些实施例中，任何两个RFID标签之间的距离均可匹配两个RFID读取器天线之间的距离。矩阵和矩阵中RFID读取器天线可电连接到计算机设备。

RFID标签可通过任何适当方式附接到主体。例如，RFID标签可通过将两个或两个以上RFID标签附接到主体表面、将两个或两个RFID标签嵌入主体内部或允许RFID标签存在于主体内的凹口中等方式附接到主体。

如上文提及，第一RFID标签界定机架的起点及其几何形状。第一RFID标签可包括一个存储器。在一些实施方案中，所述存储器可用以存储机架的特性(例如，几何形状)。第二及其他RFID标签可用以界定机架相对于RFID读取器天线矩阵的取向。第二及其他RFID标签可分别具有唯一值，其界定机架的参考系内相对于机架起点的特定方向。机架的RFID标签中，至少有两个可与装/卸平台下面的读取器矩阵中的至少两个天线构成唯一对准。因此，机架相对于RFID读取器天线矩阵的位置和取向可使用本发明的实施例确定。此外，使用本发明的实施例，操作者可从很多个位置和取向装载机架，因此可获得优于常规系统的优势。

在一些实施例中，在机架主体上使用两个或两个以上有策略放置的RFID标签，则允许在RFID标签与通用底架和RFID读取器天线阵列连接时检测机架的取向。如上文提及，可利用其中一个标签确定机架的位置。如果RFID读取器天线阵列是二维的，则与第一标签的间隔距离等于读取器阵列中相邻读取器天线之间距离的第二标签允许确定机架的取向。此外，如果RFID读取器天线阵列是一维的，且机架是正方形，因此最多可以有四种可能取向，则在机架主体中/机架主体上新增第三RFID标签，允许检测处于所述任意四种可能取向的机架的取向。

在说明本发明的实施例之前，将简要描述RFID系统的操作。RFID标签可包含一个小型电子芯片和一根天线。个性化数据可编码在RFID标签的电子芯片中。如上述标签可作为一个样本载体的组成部分。RFID标签可为有源标签，也可为无源标签。有源RFID标签可包含电源，以增大有效操作范围，而无源标签仅可利用RFID读取器天线的发射功率运行。

上面放置样本载体的平台可具有一个RFID读取器天线矩阵。RFID读取器天线可包含可由计算机设备控制且电连接到计算机设备的射频传输器和接收器。RFID读取器天线发射短距离射频(RF)信号。所发射的射频信号提供用于与RFID标签通信的手段，且为RFID标签供电，使得RFID标签可将通信信号返回射频读取器天线。当RFID标签穿过扫描RFID读取器天线的场时，其检测来自RFID天线的激活信号。激活信号唤醒RFID标签，且RFID标签将存储在其电子芯片中的信息传输到扫描RFID天线。RFID天线并不要求RFID在视野内才能读取其存储的数据。

图2A所示为一个根据本发明的实施例的示例性机架200。所述机架包括两个RFID标签。

示例性机架200包括具有正方形平面横截面的主体220。在此实例中，主体220包括用于固持样本容器的16个狭槽(凹口)，其被配置为列(1到4)204和行(A到D)206。狭槽202对行A和列1标记参考点。示例性机架200还包括第一RFID标签208和第二RFID标签210。第一RFID标签208和第二RFID标签210中的每个标签均可含有可由RFID读取器天线读取的电存储信息。在一些实施例中，第一RFID标签208和第二RFID标签210可分别包含用于存储和处理信息的集成电路和用于接收并传输信号的天线。术语“RFID标签天线”、“RFID标签”和“标签”在本说明书中可交换使用。

在本发明的一些实施例中，主体220的垂直或水平横截面可以是任何适当的形状，包含圆形、正方形或矩形。主体220可具有任何适当数量的用于固持样本容器的狭槽，例如呈任何适当布置的样本管或微量滴定板。在一些实施例中，狭槽可被布置为具有相等或不相等数量的行和列的阵列。

在一个实施例中，第一RFID标签208含有界定机架200的起点及其几何形状的信息。第二RFID标签210可用以界定机架200的取向。在一些实施例中，第一RFID标签208与第二RFID标签210之间的距离经过配置，使得当第一RFID标签208和第二RFID标签210与装/卸平台(并未显示)中的读取器天线矩阵中的对应读取器天线(并未显示)对准时，可确定机架200的取向。

图2B所示为一个根据本发明另一实施例的具有三个RFID标签的示例性机架201。在本实施例中，除前述第一RFID标签208和第二RFID标签210外，机架201还可包括第三RFID标签212。第三RFID标签212可类似于至少第二RFID标签210，且可有助于进一步界定机架201的取向。第二RFID标签210和第三RFID标签212相对于第一RFID标签208的位置可经过选取，使得第一RFID标签208、第二RFID标签210和第三RFID标签212中的至少两个与天线矩阵中的至少两个单独读取器天线唯一对准，以确定平台上机架200的取向(和/或位置)。

不同配置的RFID读取器天线可用以确定图3A-3B所述的机架取向。

图3A说明如何利用二维读取器天线矩阵确定包括两个RFID标签的机架的不同取向。

如图3A所示，示例性布置300说明以二维矩阵配置的读取器天线318。布置300可存在于用于多个样本载体的装/卸平台中。

如图3A所示，正方形机架310可按参考数字302、304、306和308所示的四种不同取向放置。这些不同的取向可分别对应于0度、90度、180度和270度旋转。图3A所示的机架310可具有类似于图2A所示的机架200的配置。图3A中的机架310包括第一RFID标签314和第二RFID标签316。第一RFID标签314位于机架310的中央部分，而第二RFID标签316接近机架的边沿且接近边沿的中点。

参考数字312与机架310的参考系一起标记拐角。在本发明的一些实施例中，读取器天线318可布置在上面放置机架310的区域下方或所述区域内。例如，读取器天线318可布置在装/卸平台108下方，其中机架310可作为机架106的组成部分放置，使得自动化设备104可装载或卸载机架310中的样本容器。装/卸平台可为任何形式，包含大抽屉中或工作台面上的水平面。在一个实施例中，读取器天线318可通信连接到计算机(例如，在自动化设备104中)，以控制机架310的取向和位置。

在本发明的一个实施例中，第一RFID标签314界定机架310的起点及其几何形状。第二RFID标签316可搭配第一RFID标签使用，以界定机架310相对于RFID读取器天线318的二维矩阵的取向。在一些实施例中，第二RFID标签316可包括一个唯一值(例如其ID中的一个唯一值)，其界定参考系312内相对于机架310的起点的特定方向。机架310中的第一RFID标签314和第二RFID标签316可与读取器矩阵318中的两个天线构成唯一对准，从而可确定机架310的位置和取向。在一个实施例中，连接到读取器天线318的计算机(例如，在自动化设备104中)可配置成激活每一读取器天线318。计算机还可配置成将第一RFID标签和第二RFID标签连同读取器天线矩阵中的读取器天线318一起关联到读取器天线的物理位置。由于本发明实施例中的读取器天线318的读取范围有限，因此避免了意外读取与相邻读取器天线对准的标签天线，从而最大限度地减少了读取器冲突。

在第一示例性配置302中，第一RFID标签314与读取器天线320对准，且第二RFID标签316与读取器天线322对准。示例性配置302基于来自第一RFID标签314的机架起点和来自第二RFID标签316相对于读取器天线318矩阵方向指示机架310的0°旋转。自动化设备104可检测机架310相对于参考系312被取向为0°。

在第二示例性配置304中，第二RFID标签316与另一读取器天线324对准。示例性配置304指示机架310相对于配置302机架310取向90°旋转。第二示例性配置基于来自标签314的机架起点和标签316相对于读取器天线318矩阵的方向。自动化设备104可检测机架310相对于第一配置302机架310和参考系312的取向被取向为90°。

在第三示例性配置306中，第二RFID标签316与另一读取器天线326对准。第三示例性配置304指示机架310相对于第一示例性配置302机架310的取向的180°旋转。第三示例性取向可基于来自机架210的起点的从第一RFID标签314到第二RFID标签316的方向，所述方向是相对于读取器天线318的矩阵。自动化设备104可确定机架310相对于参考系312被取向为180°。

在第四示例性配置308中，第二RFID标签316与另一读取器天线328对准。示例性配置304显示机架310相对于第一示例性配置302中的机架310的取向的270°旋转。第四示例性配置是使用来自机架起点、从第一RFID标签314到第二RFID标签316、相对于读取器天线318矩阵的方向确定。自动化设备104可确定机架310相对于参考系312被取向为270°。

图3A还说明上文所述正方形机架实例中旋转90度的四种不同配置中的圆形机架330。注意，第一RFID标签314和第二RFID标签316可与两个读取器天线唯一对准，以确定机架330的位置和取向。例如，在示例性配置302中，第二RFID标签316与读取器天线332对准。在第一示例性配置304中，第二RFID标签316与读取器天线334对准。在第二示例性配置306中，第二RFID标签316与读取器天线336对准。在示例性配置308中，第二RFID标签316与读取器天线338对准。因此，确定机架310的起点及其相对于RFID读取器天线矩阵的取向。

图3B说明根据本发明的一个实施例使用一维读取器天线矩阵的机架的不同取向。

在如图3B所示的示例性布置中，读取器天线342可按一维矩阵配置。读取器天线342可布置在上面放置机架310的区域下方或所述区域内。例如，读取器天线342可布置在装/卸平台108下方或装/卸平台108内，其中机架310可作为机架106的组成部分放置，使得自动化设备104可装载或卸载机架310中的样本容器。在一个实施例中，读取器天线342可通信连接到计算机(例如，在自动化设备104中)，以控制机架310的取向和位置。

参考图3A说明，第一RFID标签314界定机架310的起点和几何形状，且第二RFID标签316界定相对于起点的第一方向。第三RFID标签340界定相对于起点的第二方向。第二RFID标签316和第三RFID标签340可用以判断和界定机架310相对于RFID读取器天线342的一维矩阵的取向。

机架310中的第一RFID标签314、第二RFID标签316和第三RFID标签340中的至少两个RFID标签与读取器矩阵中的至少两个天线342唯一对准。例如，在示例性第一配置302中，第一RFID标签314与读取器天线346对准，且第二RFID标签316与读取器天线344对准。在此实例中，第三RFID标签340并未与任何读取器天线对准。在示例性第二配置304中，RFID标签314与读取器天线348对准，且RFID标签340与读取器天线350对准。第二RFID标签316并未与任何读取器天线对准。在第三示例性配置306中，第一RFID标签314与读取器天线352对准，且第二RFID标签316与读取器天线354对准。第三RFID标签340并未与任何读取器天线对准。在第四示例性配置308中，第一RFID标签314与读取器天线358对准，且第三RFID标签340与读取器天线356对准。第二RFID标签316并未与任何读取器天线对准。在一个实施例中，连接到读取器天线342的计算机可激活每一读取器天线342，且将与读取器天线对准的RFID标签关联到机架310的取向和位置。因此，确定机架310的起点及其相对于RFID读取器天线矩阵的取向。

根据本发明实施例的一些方法可包含将样本载体的两个或两个以上RFID标签与RFID读取器天线矩阵对准，其对准方式是：使至少两个RFID标签中的每一个紧邻一个RFID读取器天线。可用RFID天线矩阵检测样本载体的存在、位置和特性(例如，样本载体几何形状)。

在一些情况中，样本载体几何形状信息可直接自界定起点的RFID标签或数据库获取，所述数据库包括以下项目：样本载体类型、其相应几何形状信息和可选地对应样本容器或可由样本载体类型承载的其他物体。通过使用上述信息，样本载体内的一个或多个样本容器可位所述于区域中。然后，可通过操控如抓取器单元之类的样本容器运输装置，处理区域内的一个或多个样本容器。

随后，与RFID天线矩阵电通信的计算机设备相关联的显示器可在图形用户界面上显示区域中的一个或多个样本载体和/或样本容器。

本发明的一些实施例可具有用于机架(或其他样本载体)放置的区域(例如，输入或输出抽屉)，其中机架可由用户放置。所述区域可为用于安装机架的支架装置的实例。所述区域可为其中可放置机架或交换机架的任何区域(例如，输入区域、输出区域或分配区域)。区域可包括一个网格，所述网格界定用于机架放置的多个有效位置。所述网格可由机械结构(例如凹口、尖头物、基底)实现，所述机械结构对应于机架的相应机架结构(例如，边缘、孔洞等)。网格将允许用户自由选择各种尺寸的机架的位置，前提是所有机架与网格对准。机架的取向可经由每一机架上的三个标签(一个起点标签(包括几何机架信息)和两个取向标签(一个用于机架取向的每一正交轴))的组合而自动确定。

通过读取标签，系统可了解机架在机架放置区域所处的区段。通过读取机架中起点RFID标签的存储器，系统可了解有关信息，例如样本容器可被机架固持在哪些位置方能使系统的某个抓取器特别抓取单个样本。起点RFID标签的存储器还可包括关于装到机架中的样本种类的信息，因此，系统可了解有关信息，例如系统可根据读取起点标签了解到，有一个短周转时间(STAT)管架插入，且应优先处理管架中的管子。

可参考图3C-1、3C-2、3C-3和3C-4说明这些概念。图3C-1所示为具有网格370的机架放置区域。图3C-2所示为具有网格370和RFID天线374的一维阵列的机架放置区域。图3C-3所示为具有起点RFID标签380(a)、第一取向RFID标签380(b)和第二取向RFID标签380(c)的正方形机架(并未显示用于样本管的凹口)380。

图3C-4所示为网格370上的有效机架放置的实例。机架取向为自动检测。例如，机架380可具有起点RFID标签380(a)和第一取向RFID标签380(b)和第二取向RFID标签380(c)。第一取向RFID标签380(b)和第二取向RFID标签380(c)相对于起点RFID标签380(a)形成直角。在此实例中，起点RFID标签380(a)和第二取向RFID标签380(c)可通过下面的RFID天线矩阵检测。因为已知起点RFID标签380(a)，所以可确定机架380的取向。起点RFID标签380(a)可包括关于机架几何形状的信息，其包含第一取向RFID标签380(b)和第二取向RFID标签380(c)相对于起点RFID标签380(a)的位置。在另一实例中，机架390可具有起点RFID标签390(a)、第一取向RFID标签390(b)和第二取向RFID标签390(c)。在此实例中，可检测起点RFID标签390(a)和第二取向RFID标签390(c)。

下文说明可用于本发明的实施例的一般工作流程。在本发明的实施例中，机架放置区域可具有一个确定的网格，用以指示机架放置的有效位置。对所述网格的确定，例如可由行或优先由机械结构界定。网格优先为正交，因此将机架放置取向的选择限于4个(0°、90°、180°、270°)。某些机架相对于以全部4种取向放置的机架放置区域而言可能太大。在这些情况中，只有两个放置取向可行。RFID读取器天线的阵列对应于网格，例如一个天线放置在由网格界定的各个场中。阵列也可能只是一维的，例如沿着机架放置区域纵轴的RFID天线行。

在一些实施例中，除起点RFID标签外，对应机架(或其他样本载体)可恰好只有一个剩余的RFID标签。例如可使用这样一个机架：其中所述机架由于机架放置区域相对于机架尺寸的宽度限制而仅以两种可能取向放置在机架放置区域上。在其他实施例中，除起点RFID标签外，对应机架(或其他样本载体)可恰好只具有两个剩余RFID标签。例如可使用这样一个机架：其中机架放置区域上的机架的放置取向只受限于用于机架放置区域上机架放置的有效位置的网格，但至少对于某些放置位置，所述放置取向不受机架放置区域的边界限制。

适用于在以上机架放置区域上使用的机架可具有至少两个RFID标签，当机架与机架放置区域的网格结构建立连接时，所述至少两个RFID标签可与机架放置区域中的天线矩阵对准。机架应用的标签数量可取决于机架放置区域的RFID读取器天线矩阵的布局。如果至少两个RFID标签与机架的每个可能放置位置中的RFID读取器天线对准，则可明确确定机架的取向。

然而，也可能出现如下情况：通过物理限制结合检测到的唯一一个RFID标签确定机架的取向。因此，例如对应于机架放置区域大小为3×3网格单元的正方形机架，其可包括4个不同的RFID标签，每个RFID标签布置在机架每一侧的中央。当机架放置区域仍被限制为3个网格单元，且读取器矩阵被定位为沿着机架放置区域一侧的一个RFID读取器天线一维阵列时，则在机架的每一可能取向上，只有一个RFID标签与RFID读取器天线矩阵的RFID读取器天线对准。然而，在此设置中，已足以确定其中放置机架的取向。

在RFID读取过程中，RFID天线获得能量。当RFID标签对准到RFID读取器天线矩阵中的天线时，其作出回应，从而提供其ID(且由于已知读取器位置而固有地提供所述RFID标签的位置)。然后，系统可从所述RFID标签请求所存储的信息，例如机架类型信息。

图4所示为本发明一个实施例中使用二维读取器天线矩阵的机架的60°取向。不同于先前读取器天线矩阵实施例，本实例中读取器天线矩阵为读取器天线的圆圈形式。此外，本实例中的机架是一维机架，其中凹口只在一个方向上延伸。

如图4所示，具有凹口的一维阵列机架402包括第一RFID标签406和第二RFID标签408。在本发明一个实施例中，第一RFID标签406界定机架402的起点及其几何形状。第二RFID标签408界定机架402相对于RFID读取器天线410的二维矩阵的取向。如图4所示，机架404相对于机架402以60°逆时针取向。机架404的机架起点(如由RFID标签406和RFID标签408标记)与读取器天线412对准。

本发明的实施例通过以下方式具有优于现有解决方案的诸多优势：利用两个或两个以上RFID标签和RFID读取器天线矩阵，使得操作者可在很多个位置和取向装载机架，且自动化系统能够确定机架的位置和取向。可检测位置和取向的数量可取决于读取器矩阵中的RFID标签天线的数量和机架中的RFID标签的间隔。因此，自动化设备可判断机架内用于移除和存放机架中样本的位置是否正确关联。

II.至少使用一个RFID标签和一个物理结构的实施例

本发明的其他实施例在样本载体中无需至少使用两个RFID标签。在本发明的其他实施例中，通用支架装置可用以控制平面内机架的位置和/或取向。机架中的RFID标签可用以识别机架和/或其位置。

再次参考图1A，自动化设备104的操作者102可能需要适应各种工作流程和/或样本容器(例如，样本管)的分类。例如，样本容器可能需要被分类以供进一步处理，如分拣、加盖、去盖、存档、等分等，其可能需要不同工作流程。因此，操作者可能希望有灵活性，使自动化设备104在使用不同大小的样本载体(例如，固持样本管的机架或托盘)时无需对系统的任何方面进行变更。例如，自动化设备104可能需要将不同大小的机架或托盘放置到抽屉上(例如，输入模块中)。此外，自动化设备104可能需要查找放置在抽屉底平面上的不同大小的机架或托盘，从而使系统能访问抽屉内样本载体中存储的样本容器的内容。

常规解决方案只允许抽屉中的机架类型和位置有一种布置。其缺少灵活性，无法为配合工作流程或机架尺寸而改变配置。其他解决方案会使用允许使用各种机架尺寸和布置的底架结构。然而，每一种底架结构可能只允许有一种机架类型位置的布置。因此，可能需要大量底架才能适应机架类型及机架在抽屉的位置多种变化。

本发明的实施例允许操作者使用多种大小、以不同方式布置的机架，从而具有适应各种工作流程的灵活性。在一个实施例中，提供一种方法，其允许使用一个通用支架装置在抽屉上(例如，在自动化系统的输入模块中)的不同位置布置不同类型的机架。通用支架装置可存在于抽屉中，也可从抽屉或本发明实施例中的自动化系统输入模块中移除。此外，关于机架/托盘、其在抽屉中的位置和取向的信息被传输到系统，所述系统可使用所述信息在样本载体(例如机架、托盘等)上往来移动样本或样本容器。

本发明的一个实施例涉及一种包括支架主体的通用支架装置，所述支架主体包括多个图案化特征。所述多个图案化特征能够定位不同大小的样本载体和/或能够将样本载体定位在支架主体上的不同位置。在一些实施例中，可预定义所述位置。一个RFID读取器天线矩阵连接到支架主体。RFID读取器天线矩阵可以任何适当方式连接到支架主体。例如，在本发明的实施例中，RFID读取器天线矩阵可嵌入支架主体内、支架主体中的凹口中，或附接到支架主体的外表面(例如，顶面或侧面)。RFID读取器天线矩阵包括多个RFID读取器天线。在本发明的实施例中，与支架主体相关联的图案化特征可确保当样本载体(例如，机架)放置在支架主体上某个界定位置(由图案化特征界定)时，与样本载体相关联的RFID标签与支架主体中(矩阵的)某个界定读取器天线对准。RFID标签可包括本发明一些实施例中的样本载体的尺寸信息。

图5A所示为根据本发明的一个实施例的通用支架装置的俯视图。

在一个实施例中，示例性设备500包含通用支架装置502和可安装在通用支架装置502上多个位置的机架504。在一个实施例中，通用支架装置502可包含支架主体520和RFID读取器天线矩阵514，RFID读取器天线矩阵514包括连接到支架主体520的多个RFID读取器天线516。支架主体520可呈平面结构形式，且RFID读取器天线516可嵌入支架主体520内或附接到支架主体520的上侧或底侧。支架主体520可由任何适当材料制成，包含任何适当的聚合物材料。支架主体520可具有任何适当形状，其允许布置可由自动化设备102接入的不同类型/大小的机架或托盘。例如，在本发明的一些实施例中支架主体520的表面可为圆形、正方形或矩形。

在图5A中，通用支架装置502包括8个图案化特征518。每一图案化特征518可包含一个或多个支架定位特征522(例如，壁面为矩形)和一个支架取向特征524(例如从一个壁面中伸出)。图案化特征518相对于支架主体520的另一主表面可凸起或凹进任何适当距离。

图5B所示为本发明一个实施例中安装在通用支架装置502上的机架504的透视图。可以理解，机架504可安装在通用支架装置502的8个图案化特征518中的任一个之上。在一些实施例中，基于通用支架装置502的图案化特征可至少界定机架504在通用支架装置502上的一个有效位置。

图5C所示为本发明一个实施例中包括载体位置特征和载体取向特征的机架504。

如图5C所示，机架504可包括载体主体512、连接到载体主体512的RFID标签506、与载体主体512相关联的载体定位特征508和载体取向特征510。机架504能够通过将通用支架装置502的图案化特征中的一个或多个与关联于载体主体512的载体定位特征508和载体取向特征510建立连接而实现定位和取向。机架504可固持微量滴定板或少至一个样本。如图所示，RFID标签506可放置在从机架504的顶部主表面向下伸出的结构内。这就使RFID标签506可尽可能靠近读取器天线矩阵中的读取器天线。

在图5A中，RFID读取器天线矩阵514被配置为间距相等的RFID读取器天线516的一维矩阵，然而，RFID读取器天线的任何适当配置均是可能的(例如，二维、圆形等)。此外，虽然图5A所示为间距相等的RFID读取器天线，但是在其他实施例中，RFID读取器天线的间距可以并不相等。在本实例中，每一读取器天线516被布置在支架定位特征内部或相邻对支架定位特征522之间。如先前所述，每一个RFID读取器天线516均可配置为可由计算机或处理单元控制的射频传输器和接收器。RFID读取器天线矩阵514可配置成从可附接到机架主体的RFID标签提取信息。所述信息根据RFID标签的识别类型或ID信息，可直接提取自RFID标签的存储器，也可提取自级别更高的软件数据库。

在本发明的一个实施例中，通用支架装置502配置成支持样本载体(如不同大小/类型的机架或托盘)的安装。此外，通用支架装置502提供一个或多个图案化特征518，例如通过使用支架定位特征522和支架取向特征524，可将与图案化特征518对准的机架和托盘定位在图案化特征518上。在一个实施例中，可将一个托盘配置为转接器，其允许机架或将定位在通用支架装置502上的其他物品与通用支架装置502的图案化特征并不对准。在另一实施例中，通用支架装置502可被实施为抽屉上的一个永久性特征。在另一实施例中，通用支架装置502类似于底架，其可从抽屉移除以适应不同大小和类型的机架。

在一个实施例中，机架504或固持机架504的托盘(并未显示)设计成与通用支架装置502的图案化特征518有配合构造。载体主体512可具有任何适当形状，包含用于实现构造配合的圆形、正方形或矩形垂直或水平横截面。载体主体512还可具有用于固持样本容器的任何适当数量的狭槽或凹口，所述狭槽或凹口可为任何适当布置。在一些实施例中，狭槽可被布置为具有数量相同或不同的行和列的阵列。

在一个实施例中，RFID标签506可附接到机架504(如，在中心位置)，当机架放置在通用支架装置502上时，机架载体的定位特征和通用支架的支架定位特征彼此配合，所述RFID标签506与通用支架装置上的RFID读取器天线对准。当RFID标签506紧邻扫描RFID读取器天线516的场时，其可由扫描RFID天线的场激活，且其ID可由RFID读取器天线读取。通过处理器上运行的软件，多个或特定RFID标签可由RFID读取器天线触发，传输存储在微芯片上的信息，而信息将由扫描RFID天线获得。与RFID标签506相关联的信息可包含机架或托盘的唯一识别符、关于机架504或固持机架504的托盘的信息，例如，机架或托盘的颜色、机架或托盘的类型、关于机架或托盘的几何信息和关于机架或托盘上样本容器或样本可被机架或托盘固持的一个或多个位置的信息。所述机架具体信息还可包括，例如将装入各机架中的样本管的信息。在一个实施例中，RFID标签506的中心位置与可作为RFID读取器天线矩阵514的组成部分的RFID读取器对准。RFID读取器天线矩阵514中的RFID读取器可具有有限范围，从而使其读取除天线正上方的RFID标签外不会读取其他任何RFID标签。由于RFID读取器天线矩阵514中的每一天线均获供能，一些RFID读取器天线516可读取与机架/托盘相关联的RFID标签，而其他RFID读取器天线则无法读取。因为通用支架装置502的图案化特征的界定是相对于RFID读取器天线516的位置，所以如果RFID读取器天线516读取RFID标签，则标签所附接的机架可被关联到通用支架装置502上的特征位置。

关于图5A中的通用支架装置502，若干导线和其他电气元件可将RFID读取器天线矩阵514连接到计算机设备(例如，图1B中的计算机设备104B)。为简化说明，并未显示这些导线，相关技术人员应了解该如何在RFID读取器天线矩阵514与计算机设备之间建立适当的电通信。

机架504可包括一个或多个载体定位特征508和一个或多个载体取向特征510。如图5C所示，载体定位特征508和载体取向特征510可与载体主体512成形成整体，其也可作为附接到载体主体512的独立结构。在此实例中，机架504中具有两个定位特征，每一定位特征均由平行壁面具体体现。平行壁面可利用支架定位特征522和支架取向特征524与一个图案化特征518或多个图案化特征518的平行侧建立连接(例如，接触)，使得机架504精确地定位在通用支架装置502上。此实例中的载体取向特征510由一个机架504的壁面上的凹口具体体现。在其他实施例中，载体取向特征可为如突出部之类的特定结构形式。一个或多个载体定位特征508和载体取向特征510允许相对于通用支架装置502的一个或多个图案化特征的精确位置和取向。

载体定位特征508和载体取向特征510可具有其他适当的特性。例如，在一个实施例中，载体定位特征508可与机架504的几何尺寸(例如，长度和宽度)相关。在一个实施例中，载体取向特征510可包括狭槽或开口，其可作为将机架504放置或定位在通用支架装置502上某特定位置的参考。在一个实施例中，通用支架装置502的几何位置及其图案化特征是相对于抽屉界定，这有助于确定机架/托盘相对于抽屉的位置。自RFID标签506提取的关于机架504是几何信息允许识别机架504的可接入位置的几何位置。信息可被传达到自动化设备104，自动化设备104可使用所述信息自机架504往来移动样本容器。

图6所示为根据本发明实施例的可与通用支架装置对准的示例性机架尺寸。

如图所示，增加机架尺寸，602、604、606、608、610、612、614和616可与通用支架装置502对准。在本发明的实施例中，如果机架/托盘大小结合通用支架装置502的图案化特征，则机架/托盘大小是对准的。例如，机架604可类似于机架504，其中RFID标签类似于可由RFID读取器天线矩阵514的RFID读取器天线读取的RFID标签506。在一些实施例中，机架尺寸602、604、606、608、610、612、614和616中的一个或多个表示可与通用支架装置502对准的机架尺寸。机架或不具备通用支架装置502的图案化特征的其他物品不能定位或放置在通用支架装置502上。在一些实施例中，每个机架或托盘均可具有附接在中心位置的RFID标签，其可由RFID读取器天线矩阵514中的一个RFID读取器天线检测。例如，如果机架具有参考数字604指定的尺寸，则机架可在机架中心位置具有一个RFID标签。当机架放置在标记为“1”和“2”的支架定位特征516上方时，这些支架定位特征516之间的射频天线即可激活，并从唯一的RFID标签获得其他信息。所述唯一RFID标签可存储关于机架尺寸的信息(例如，存储在存储器中)。在此情况中，连接到读取器天线的计算机设备将能确定机架当前位于标记为“1”和“2”的支架定位特征上方。

图7A-7B所示为本发明实施例中通用支架上的示例性机架/托盘布置。

如图7A(俯视图)所示，在第一示例性配置702中，4个6×6机架可布置在通用支架装置502上。在第二示例性配置704中，一个6×14机架、一个6×2机架和一个6×6机架可布置在通用支架装置502上。在第三示例性配置706中，两个6×6机架和固持12个5×1机架的一个托盘708可布置在通用支架装置502上。

在第一示例性配置中，机架710可在机架中的中心位置具有RFID标签。机架710的RFID标签可与RFID读取器天线712对准，使得关于机架710的几何信息被提取，且关联到通用支架装置502上的特征位置。

在第三示例性配置706中，样本载体708固持12个5×1机架。各个5×1机架可能均不具备通用支架装置502的图案化特征。然而，附接到样本载体708的RFID标签(并未显示)可位于中心位置，使其与通用支架装置502上的RFID读取器天线对准，且提取相关信息，用以识别放置在样本载体708中的机架，以借此确定机架中样本的位置。

图7B所示为根据本发明实施例的示例性通用支架装置502和使用通用支架装置502的配置702、704和706的透视图。

如图7A-7B所示，本发明的实施例允许使用通用支架装置在多个位置中布置不同大小/类型的机架或托盘。在本发明的实施例中，样本载体能够通过将通用支架装置的一个或多个图案化特征与样本载体的定位特征和取向特征建立连接而定位。因此，本发明的实施例通过允许接入不同尺寸的机架/支架，适应各种工作流程或样本分类，为自动化系统操作者提供灵活性。

此外，返回参考图5A，支架取向特征524提供物理控制检测机架504的取向，且RFID标签506允许检测机架504在通用支架装置502上的位置。在一些实施例中，通用支架装置502的支架取向特征524可结合机架200的多个RFID标签确定机架在通用支架装置502上的位置和取向。通过利用支架取向特征进行物理控制，可允许减少RFID读取器天线，因为机架位置可稍微受限。相对于其他配置，这种做法可降低系统的复杂性和成本。

参考本申请各图所示的各种装置和元件，可操作一个或多个计算机设备，帮助实现本申请所述功能。以上所述任一元件(包含任何服务器、处理器或数据库)均可使用任何适当数量的子系统帮助实现本申请所述的功能，例如，用于操作和/或控制实验室自动化系统、运输系统、调度器、中央控制器、本地控制器等的功能单元和模块的功能。

图8所示为上述子系统或组件的实例。图8所示的子系统通过系统总线805互连。图中所示还包括其他子系统，如打印机804、键盘808、硬盘809(或包括计算机可读介质的其他存储器)、显示器811(其连接到显示器适配器806)，以及其他子系统。连接到输入/输出(I/O)控制器801(其可为处理器或其他适当的控制器)的外设和I/O装置可由有关领域中已知的任何数量的构件(如串行端口807)连接到计算机系统。例如，可使用串行端口807或外部接口810将计算机设备连接到广域网，如互联网、鼠标输入装置或扫描仪。通过系统总线的互连允许中央处理器803与每一子系统通信，且控制来自系统存储器802或硬盘809的指令执行以及子系统之间的信息交换。系统存储器802和/或硬盘809可以具体体现一种计算机可读介质。

本技术的实施例并不限于上文所述实施例。上文提供关于上文所述的某些方面的具体细节。在不脱离本技术的实施例的精神和范围情况下，可通过任何适当方式组合特定方面的具体细节。例如，在本技术的一些实施例中，可全部组合后端处理、数据分析、数据收集和其他程序。然而，本技术的其他实施例可涉及关于每一方面或各个方面的特定组合的具体实施例。

应了解，如上文所述本技术可通过模块化或集成方式利用计算机软件(存储在有形物理介质中)以控制逻辑的形式实施。此外，本技术可采取任何图像处理的形式和/或组合来实施。根据本申请的披露内容及教导，有关领域技术人员将能了解并领会利用硬件以及硬件与软件的组合实施本技术的其他方式和/或方法。

本申请所述任一软件组件或功能均可通过软件代码的形式实施，所述代码可由处理器使用任何适当的计算机语言(例如，Java、C++或Perl)，并利用例如常规技术或面向对象的技术实现。所述软件代码可作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质(如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁介质(如硬盘驱动器或软盘)或光学介质(如CD-ROM))中。任何所述计算机可读介质均可驻留在一个计算设备之中，且可存在于系统或网络中的不同计算设备之中。

以上描述是说明性而非限制性的。有关领域技术人员在阅读本披露内容后将领会本技术的许多变化形式。因此，本技术的范围不应参考以上描述确定，而应参考待审权利要求连同其完整范围或等同形式来确定。

在不脱离本技术的范围的情况下，任何实施例的一个或多个特征均可与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

除非有明确的相反指示，否则，“一个”、“一种”或“所述”的叙述旨在表达“一个或多个”之意。

出于所有目的，上文提及的所有专利、专利申请、公开和说明书以引用的方式全文并入于此。本申请并未承认上述中的任一者为现有技术。