自动化轨道系统的电磁PCB支路拓扑的制作方法

背景技术：

1、液体处置器是机器人系统，其被设计用于分配和处理选定数量的试剂、样本或其他液体。一些液体处置器附加地适于使用例如免疫测定和/或临床化学技术来分析样本。这种类型的液体处置器可以被称为“分析器”或“分析器系统”。一些液体处置器可以包括多个模块(也称为站)和在各种模块之间移动样本的输送系统。非常希望液体处置器输送系统以平滑的方式移动样本容器，避免导致样本容器相互碰撞，并且以其他方式防止液体在输送期间从它们的容器中溢出。特别是，液体溢出会浪费试剂和/或样本(这可能会潜在地影响正在执行的任何测试的完整性),并且如果溢出发生在轨道上，还可能会造成阻碍，该阻碍对后续样本容器的移动可能造成不利损害。

2、液体处置器通常用于体外诊断(ivd)应用。ivd允许实验室基于对患者体液样本执行的分析来帮助诊断疾病。ivd包括与患者诊断和治疗相关的各种类型的分析测试和化验，其可以通过分析取自患者体液或脓肿的液体样本来执行。这些化验通常用自动临床化学分析器进行，包含患者样本的体液容器(例如试管或小瓶)已经装载在该分析器上。分析器从小瓶中提取液体样本，并将样本与特殊反应透明容器或试管(通常称为反应器皿)中的各种试剂混合。在一些常规系统中，针对分析器使用模块化方法。实验室自动化系统可以在一个样本处理模块(模块)和另一个模块之间传送样本。模块可以包括一个或多个站，包括样本处置站和分析器模块/测试站(例如，可以专门用于某些类型的化验的单元)，或者可以以其他方式向较大的分析器提供测试服务，该较大的分析器可以包括免疫测定(ia)和临床化学(cc)站，或者ivd工艺流程中的任何其他元件，例如离心机、去盖器、冷藏装置、密封器/去密封器和样本完整性站。一些传统的ivd自动化轨道系统包括设计用于将样本从一个完全独立的模块输送到另一个独立模块的系统。这允许在两个不同的站/模块中专门进行不同类型的测试，或者允许链接两个冗余站以增加可用的样本吞吐量的量。然而，这些实验室自动化系统通常是多站分析器的瓶颈。相对而言，传统的实验室自动化系统缺乏很大程度的智能或自主性，无法允许样本在站之间独立移动。此外，由于实验室自动化系统的规模和复杂性，它们可能非常昂贵。

3、常规的液体处置器系统跟踪器皿移动器和由此通过轨道系统运载的液体样本，所述轨道系统使用机械传送器系统(例如，带)互连模块。最近，使用嵌入轨道表面的线圈来推进器皿移动器底座中的一个或多个磁体已经有了一些进展，器皿移动器中的线圈和磁体一起形成线性同步电机(lsm)。在lsm中，轨道中的线圈被选择性地激活，以选择性地向器皿移动器中的磁体施加磁场，使磁场与磁体的移动同步，从而引起沿着平面的移动。常规上，线圈由窄规格缠绕铜线制成。这种方法构造简单，但价格昂贵，尤其是当线圈数量增加以适应实验室自动化系统的大量路径和整体尺寸时。此外，线圈需要驱动电路，并且霍尔效应传感器需要放置在轨道表面附近，以检测磁体的移动。电路被构造在印刷电路板(pcb)上，该印刷电路板可能需要与线圈的线绕组的衬底分离，这需要额外的安装，增加了成本和复杂性。

4、由lsm中的卷绕线制成的线圈相对于pcb部件来说相对较厚，从而阻止了它们的堆叠。这意味着在自动化轨道的相交部处经常使用自定线圈形状，因为分叉路径的线圈必须并排放置在表面平面上，使得不同线圈形状的磁场不一致。图1中示出了示例性的现有技术线圈几何形状，包括不同尺寸和布置的缠绕线圈架。

5、例如，如图1所示，平行椭圆形线圈的线性布置允许产生lsm轨道的直道区段，而以弯道关系布置的相邻椭圆形线圈允许lsm轨道的弯道区段。线圈的同步激活产生了移动磁场，该磁场沿着线圈行移向/移离相邻线圈。虽然这种布置允许缠绕线圈在线性方向或弯道方向上有效地推进磁体，但是当轨道分叉时，例如在轨道区段2中，线圈生成的磁场变得更难管理且更不均匀。轨道区段是控制板，其上安装和封装了两组线圈，一组直道线圈4和一组弯道线圈6。通过同步激活这些线圈组，可以沿着选定的路径选择性地推进器皿移动器/载体底座中的磁体。然而，从直道线圈组4中可以看出，最靠近线圈组相交部的线圈较小，这可能会限制施加到轨道上的磁体的力，通常需要可机械切换的导向装置来辅助线性路径的转向。这是因为相对于线圈的宽度而言，线圈相当厚，因此缠绕的线圈不能容易堆叠。堆叠缠绕线圈将使底部线圈的顶面远离轨道表面，从而在轨道表面产生不均匀的发散磁场并降低耦合效率。

6、因此，需要改进线圈结构，超越现有的缠绕线圈，现有的缠绕线圈沿着lsm移动器系统的轨道安装并封装到控制板。

技术实现思路

1、本文描述了使用稀疏传感器组件跟踪液体处置器系统中的器皿移动器和/或由此运载的液体样本的系统和方法。

2、在一个实施例中，本公开涉及一种用于选择性地路由磁性器皿移动器的输送轨道，该输送轨道包括多个多层印刷电路板(pcb)和多个导电线圈，所述多个多层印刷电路板彼此相邻布置，使得每个pcb的表面提供磁性器皿移动器沿其行进的轨道表面，每个线圈形成在pcb之一内并且包括多个单层螺旋，所述多个单层螺旋以堆叠彼此电耦合以形成多层线圈。处理器被配置成控制向多个多层线圈选择性地施加电流以产生磁场来沿着轨道推进一个或多个磁性器皿移动器。多个导电线圈在每个pcb中彼此相邻布置，以创建至少一个连续路径供磁性器皿移动器沿着移动。

3、在一些实施例中，多个导电线圈中的每一个具有长轴和短轴，并且与短轴相交的每个线圈的边缘基本上平行于每个相邻线圈的边缘。在一些实施例中，处理器被配置为根据预定的运动简档控制电流的选择性施加，该运动简档设置最大加速度和最大速度中的至少一个以限制器皿溢出。在一些实施例中，多个导电线圈中的每一个包括至少十二个单层螺旋，并且每个螺旋包括至少十二匝。在一些实施例中，每个pcb在器皿移动器行进所沿的表面上具有低摩擦涂层。在一些实施例中，每个pcb具有安装在其上的多个霍尔效应传感器，这些霍尔效应传感器被配置成监控磁性器皿移动器沿着至少一个连续路径的运动。在一些实施例中，多个导电线圈的至少子集堆叠在至少一个pcb内，使得堆叠的导电线圈在至少一个连续路径中形成相交部。

4、在一个实施例中，本公开涉及液体处置器系统中的器皿输送系统，该器皿输送系统包括：一个或多个器皿移动器，被配置成输送样本器皿并且具有磁性基座；以及轨道，被配置成提供选择性磁场以推进每个器皿移动器的磁性基座，该轨道包括沿输送路径布置的多个多层印刷电路板(pcb)，每个pcb在pcb的层内具有多个多层导电线圈，每个线圈包括彼此电耦合以形成多层线圈的多个单层螺旋。处理器被配置成控制向多个多层线圈选择性地施加电流，以产生选择性磁场来沿着轨道推进一个或多个器皿移动器。

5、在一个实施例中，本公开涉及一种印刷电路板(pcb)，其包括顶面、顶面下方的多个交替的电介质和导电层、交替的电介质和导电层中的多个多层导电线圈(每个线圈包括在多个导电层中形成的多个螺旋以及每个相邻螺旋之间的电连接以形成螺旋堆叠)以及第一和第二定向线圈组。每组包括多层导电线圈的子集，这些多层导电线圈分别形成水平相邻线圈的第一和第二路径。每个路径为沿顶面激励的磁体提供了不同的可能运动方向。第一和第二定向线圈组的至少一些多层导电线圈在顶表面下重叠，形成第一和第二路径的相交部。多个多层导电线圈被配置成接收处理器控制的电流以产生移动磁场，从而沿着第一和第二路径选择性地推进磁体。

6、在一些实施例中，第一和第二路径在相交部处垂直。在一些实施例中，第一路径基本上笔直地前进穿过相交部，而第二路径以弧形转弯穿过相交部。在一些实施例中，第一和第二定向线圈组通过以下方式在顶表面下重叠：使用与第二组线圈的螺旋在不同层上的螺旋形成来自第一组线圈的线圈，使得第一组线圈位于顶面和第二组线圈之间。在一些实施例中，第一和第二定向线圈组通过以下方式在顶表面下重叠：使用与第二组线圈的螺旋在不同层上的螺旋形成来自第一组线圈的线圈，使得第一组线圈和第二组线圈中的线圈的螺旋交错。

7、在一个实施例中，本公开涉及液体处置器系统中的器皿输送系统，该器皿输送系统包括：一个或多个器皿移动器，被配置为输送样本器皿并具有磁性基座；以及轨道，被配置为提供选择性磁场以沿着轨道推进每个器皿移动器的磁性基座，其中轨道包括沿着输送路径布置的多个多层印刷电路板(pcb)，并且每个pcb在pcb的层内具有多个多层导电线圈，并且每个线圈包括彼此电耦合以形成多层线圈的多个单层螺旋。处理器被配置成控制向多个多层线圈选择性地施加电流以产生选择性磁场。至少子集的多个多层导电线圈相对于彼此堆叠在轨道表面下方，使得电流的选择性施加选择沿着轨道的多个分支路径中的一个分支路径。