專利名稱：用于保持組織標本的盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般涉及用于自動處理和包埋組織標本的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
為了準確診斷各種各樣的組織疾病與癥狀，醫(yī)務(wù)人員必須要從 病體中取出一個或多個組織標本。從身體上獲取組織的這一過程稱 之為活檢。當一個或多個組織標本被取出并被送往病理實驗室時， 為了對該組織進行分析，該組織要經(jīng)過由組織學技術(shù)員以及最后由 病理學者執(zhí)行的一系列操作。本發(fā)明一般涉及這些操作，即通常由 組織學技術(shù)員將一個或多個組織標本制備到載玻片上，然后由病理 學者在顯微鏡下對載玻片進行分析。
雖然在整個說明書中只使用了單一的術(shù)語"標本"，但應(yīng)該理 解，該術(shù)語還包含多種"標本"。當組織標本從病體中取出后，通 常被放置到裝有組織固定液的標本容器內(nèi)，然后將該容器送到病理 實驗室。該組織將在病理實驗室中經(jīng)過稱為"取凈材(grossing-in)" 的處理，在此過程中組織學技術(shù)員從容器內(nèi)取出組織標本，通常將 該組織切成合適的尺寸以進行組織處理，將各個標本放置到適當?shù)?小尺寸塑料組織盒內(nèi)，并為每個盒分配跟蹤號碼。然后將這些跟蹤 號碼錄入到實驗室內(nèi)使用的跟蹤系統(tǒng)中。對于可能僅僅是一些碎片 的最小的組織標本，在盒的側(cè)面和底面具有微小網(wǎng)孔。對于特別小的組織標本，將標本放置到袋子內(nèi)，如茶葉袋內(nèi)，以防止最小的組 織標本丟失。對于較大的標本，則放置到具有更大網(wǎng)孔的盒內(nèi)，該 盒的網(wǎng)孔同樣要比盒內(nèi)的組織標本小。
然后將盒放置到不銹鋼多孔籠內(nèi)，在組織處理機中進行處理， 常常要處理一個通宵。該機器組合使用真空、熱、和化學制品來除 去組織液。當除去組織標本中的液體之后，處理機將組織標本浸到 熔融的石蠟溶液中，使組織內(nèi)的空隙充滿石蠟。然后，組織學技術(shù) 員將籠從機器中取出并取出各個組織盒。在具有熔融石蠟容器和分 配器的包埋工位，組織學技術(shù)員從每個盒中取出組織。組織學技術(shù) 員必須根據(jù)組織的類型仔細確定組織標本的方向?qū)⑵浞胖玫讲讳P 鋼包埋模內(nèi)，該包埋模與組織盒大小基本相當并且部分填充有熔融 石蠟。然后，熔融石蠟在冷卻板上快速冷卻，使石蠟部分凝固，從 而使組織標本保持正確的方向，其中所述冷卻板可以是熱電制冷器
(TEC)。然后將盒放置到包埋模的頂端，石蠟通過盒的開放頂端
傾倒到包埋模內(nèi)。在此過程中，盒的功能從組織容納構(gòu)件變?yōu)楣潭?裝置，用于在后面切削凝固的蠟或石蠟。包埋模一直冷卻直到熔融 石蠟全部凝固，然后組織學技術(shù)員將不銹鋼包埋模從包埋的石蠟塊 中取出。這樣組織標本就包埋到方形石蠟塊內(nèi)，該組織標本的相反 一側(cè)具有塑料組織盒。由于使用了組織處理機，所以包埋過程可批
量完成，其中普通的組織學技術(shù)員每小時可以包埋大約40 60個
然后將包含包埋的組織標本的硬化石蠟塊切成非常薄的切片， 放置到顯微鏡載玻片上。該切片操作在被稱為切片機的裝置中完 成。組織學技術(shù)員將包埋的組織塊安裝到切片機的卡盤內(nèi)，該卡盤 的大小能容納具有包埋的塑料盒的組織塊的側(cè)面。然后組織學技術(shù) 員可以開始對石蠟塊進行切片，該石蠟塊在與塑料盒表面相反的方向具有包埋的組織標本。由此制備包埋在石蠟內(nèi)的組織的各個帶狀 切片。切片機的操作如果適當?shù)脑挘苁垢鱾€切片粘在一起，接下 來將特別薄的帶狀切片懸浮在水溶液中，并且小心地將載玻片放置 至U切片的下面。然后將內(nèi)部包埋有薄的被切開的組織標本的切片粘 結(jié)到載玻片的上面。
當組織學技術(shù)員具有足夠多的組織標本載玻片時，將載玻片放 置到自動染色機內(nèi)。該染色機經(jīng)過一系列滲透工序，將載玻片中的 不同組織和細胞染成不同顏色。這有助于病理學者識別不同的結(jié) 構(gòu)，容易發(fā)現(xiàn)組織中的任何異常。在染色工序完成之后，將載玻片 的蓋玻片拿開，讓病理學者放置到顯微鏡下進行分析。
根據(jù)上述的工序概述，可以理解傳統(tǒng)的組織標本的處理和加工 是一個勞動非常密集的過程，包含由組織學技術(shù)員執(zhí)行的多道手動 工序。因此，重復(fù)性勞損如腕管綜合癥很普遍。這對于組織標本的 包埋工序尤其如此。這種多道人工操作和大量處理增加了人為出錯 的可能性，并且需要經(jīng)過專門訓(xùn)練的熟練的組織學技術(shù)員，保證最 終被粘結(jié)到載玻片上被病理學者分析的組織標本能具有最好的狀 態(tài)和方向用于精確診斷。如上所述，用于制備組織活檢載玻片的傳 統(tǒng)方法是批量式過程，其中組織學技術(shù)員要根據(jù)其能夠操作的速度 對預(yù)選數(shù)量的盒子進行一個工序一個工序的操作。
已經(jīng)開發(fā)出一種系統(tǒng)和方法，用于在制備活檢分析用組織標本 的過程中增加生產(chǎn)率和減小人為誤差的幾率。在這方面，USP
5817032涉及一種組織獲取和支撐裝置(tissue trapping and supporting device)，該裝置可以是盒子并且可以使用切片機進行切 割，該專利的公開內(nèi)容通過參考被結(jié)合于此。當使用盒子時，將組 織標本穩(wěn)固在盒子內(nèi)并要經(jīng)過使用石蠟替換組織液的過程。然后， 對組織標本和盒子同時切片，并固定到顯微鏡載玻片上。因為自從在組織處理機中進行處理時直到使用切片機進行切割時， 一直沒有 將組織標本從盒子中取出，所以能節(jié)省大量的時間，并且由于省去 了單獨的組織處理工序，所以能顯著降低人為失誤的幾率。該專利 還討論了自動化處理，其進一步減少了整個操作中的處理工序。
盡管在本領(lǐng)域中已經(jīng)作出了各種各樣的改進，但是仍然迫切需
要進一步簡化處理和增加產(chǎn)量以及改進包埤的組織標本的質(zhì)量一 致性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于保持組織標本的盒，包括 一主體，其 包括一底壁和至少一個相對于所述底壁向上延伸的側(cè)壁，從而限定 出用于接收組織標本的內(nèi)部空間；以及與所述主體相連的傳感元 件，其設(shè)計成允許一自動傳感系統(tǒng)確定所述盒的至少一個特征。
所述傳感元件還可包括一或多個孔。
所述傳感元件優(yōu)選是機讀型的。
所述傳感元件包括機讀標識。
本發(fā)明一般涉及在各個切片機組合載體中制備組織標本的自 動化機器。該機器包括輸入構(gòu)件，該輸入構(gòu)件用于在組織包埋操作 之前容納切片機的多個組合載體。輸出構(gòu)件用于在組織包埋操作之 后容納切片機的多個組合載體。制冷單元優(yōu)選用于在組織包埋操作 過程中容納切片機的至少一個組合載體。更優(yōu)選地，為了加快處理，
使用多個熱電冷卻(TEC)單元，但在不背離本發(fā)明原理的前提下 可以使用其他冷卻裝置。TEC是優(yōu)選的，因為它們能在加熱過程和 制冷過程之間快速轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明，首先操作TEC來加熱切片 機組合載體有助于正確包埋載體。安裝機動輸送器構(gòu)件用于移動和夾持切片機的至少一個組合載體。該輸送構(gòu)件將支架從輸入構(gòu)件移 動到制冷單元，并最終移動到輸出構(gòu)件。在包埋操作中，分配裝置 將包埋材料分配到切片機組合載體上以及至少一個由切片機組合 載體容納的組織標本。
優(yōu)選地，切片機組合載體容納在框架內(nèi)，可以在框架內(nèi)的第一 位置與第二位置之間移動，其中在第二位置，包埋的組織標本暴露 在切片機中進行切片。在這方面，機器優(yōu)選地還包括轉(zhuǎn)送裝置
(staging device),用于操作支架從第一位置移動到第二位置。轉(zhuǎn) 送裝置和分配器可以是同一機器人的一部分，從而它們能在多個制 冷單元之間一起移動。 一個傳感器用于檢測被分配到切片機組合載 體上的包埋材料的數(shù)量。另一個傳感器用于檢測盒子的尺寸和/或 結(jié)構(gòu)，以便該盒子能夠被放置到一個制冷單元上的結(jié)構(gòu)適當?shù)陌?模中。輸入構(gòu)件優(yōu)選包括伸長的籠，該籠用于容納和分配切片機的 多個組合載體。該籠可以被容納在熱容器內(nèi)，并包括分配口。定位 裝置將切片機組合載體推向分配口，例如通過彈簧壓力和/或重力。
在優(yōu)選的實施方式中，在機器中可以處理兩種不同結(jié)構(gòu)的切片 機組合載體，但應(yīng)該理解的是通過機器處理的結(jié)構(gòu)的數(shù)量可以變 化。由此，機器還包括與每個制冷單元熱連接的第一和第二模。第 一模用于接收切片機的第一組合載體，第二模用于接收切片機的第 二組合載體，該第二組合載體的結(jié)構(gòu)與第一組合載體的結(jié)構(gòu)不同。 這種不同結(jié)構(gòu)，例如，可以是不同尺寸、不同形狀、或者是切片機 的第一和第二組合載體之間的任何其他特征的不同。盒子方向傳感 器用于檢測切片機的第一和第二組合載體的各自結(jié)構(gòu)，從而使得輸 送構(gòu)件將切片機組合載體傳送給對應(yīng)的第一或第二模。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)員通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明將會 更加清楚本發(fā)明這些及其他目的、優(yōu)點和特征。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式設(shè)計的用于處理和包埋組 織標本的自動化機器的透視圖。
圖2是顯示該機器內(nèi)部的后側(cè)透視圖。
圖3是放大的后側(cè)透視圖，其中為了清楚而拿去了機殼的外面 板和控制構(gòu)件殼體部分。
圖4是機器的輸入門部分的分解透視圖。
圖4A是輸入門內(nèi)表面的分解透視圖，顯示盒子和框架組件分 配器。
圖4B是一個輸入籠的透視圖，顯示一個盒子和框架組件以及 插入到籠內(nèi)的固位夾。
圖5是機器內(nèi)部的俯視圖。
圖6是機器內(nèi)轉(zhuǎn)送機器人的放大透視圖。
圖7是帶有轉(zhuǎn)送器/填充器的轉(zhuǎn)送機器人的分解透視圖。
圖8是基本上沿圖6中的線8-8截取的橫截面圖。
圖9是類似于圖8的放大的橫截面圖，但顯示的是盒子通過與 其相連的框架轉(zhuǎn)送到包埋模內(nèi)的轉(zhuǎn)送狀態(tài)。
圖IOA和10B是類似于圖9的放大的橫截面圖，也是逐步顯 示轉(zhuǎn)送操作。
圖IIA是沿圖12中的線11A-11A截取的橫截面圖，顯示在夾 持盒子和框架組件之前的夾持組件。
圖11B是類似于圖11A的局部橫截面俯視圖，但顯示的是被 夾爪夾持的盒子和框架組件。圖12是沿圖5中的線12-12截取的橫截面圖，顯示的是從輸 入籠內(nèi)取出盒子和框架組件過程中的夾持組件。
圖13是顯示將盒子和框架組件放置到包埋模內(nèi)的夾持組件的 放大透視圖，其中包埋模與熱電冷卻(TEC)單元連接。
圖14是顯示在冷卻操作完成之后由夾持組件將盒子和框架組 件取出的放大透視圖。
圖15是用于接收盒子和框架組件的輸出托盤的橫截面圖，其 中包埋操作已經(jīng)在機器中完成。
圖16是類似于圖15的橫截面圖，但顯示輸出托盤從機器中取出。
圖17是圖1中機器的控制系統(tǒng)的示意框圖。
圖18是圖17中的控制系統(tǒng)所用的熱電三態(tài)控制器的示意框圖。
圖19是圖17中的控制系統(tǒng)所用的電磁線圈驅(qū)動器的示意框圖。
圖20是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于連 續(xù)地將籠中的盒子和框架組件裝入到圖1中機器的模內(nèi)。
圖21是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于從 輸入籠中取出盒子和框架組件。
圖22是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于測 試從圖1的機器中的輸入籠內(nèi)取出的盒子和框架組件。
圖23是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于將 盒子和框架組件裝入到圖1的機器中的模內(nèi)。
圖24是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于將石蠟分配到圖1的機器中的模內(nèi)。
圖25是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于連 續(xù)地將盒子和框架組件裝入到圖1的機器中、填充盒子和框架組 件、以及將盒子和框架組件從機器中取出。
圖26是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于將 盒子和框架組件從圖1的機器中的模內(nèi)取出。
圖27是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于測 試從圖1的機器中的模內(nèi)取出的并經(jīng)過填充的盒子和框架組件。
圖28是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于將 經(jīng)過填充的盒子和框架組件插入到圖1的機器中的輸出托盤內(nèi)。
圖29是通過圖17中的控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖，用于連 續(xù)地將經(jīng)過填充的盒子和框架組件從模內(nèi)輸送到圖1的機器中的 輸出托盤內(nèi)。
具體實施例方式
參照圖1和2，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的自動化機器IO包括外殼12， 該外殼12的前側(cè)具有主門14。當如圖1所示打開主門14時，輸 入門16和四個獨立的可拆卸輸出托盤18a、 18b、 18c、 18d暴露， 其功能將在下面說明。所示托盤18c沿著其底邊部分地向外轉(zhuǎn)出以 便從機器10中提起并取出。門14和16也從它們的底邊向外轉(zhuǎn)出， 但門14和16通過各自的鉸鏈14a、 16a連接到外殼12上。外殼12 的前側(cè)包括開口 20，開口 20可以讓相對較冷的室內(nèi)空氣進入到在 下面將要說明的熱電冷卻裝置中。外殼12包括用于操作機器10的 控制面板22，位于外殼12頂側(cè)的石蠟輸入口 24，以及位于外殼 12底側(cè)的活動腳輪26。外殼12的內(nèi)側(cè)底部27包括用于操作機器12所必須的各種各樣的控制元件，這將在下面進行說明。再如圖2
所示，石蠟輸入口 24連接到用于容納液態(tài)石蠟的容器28。加熱容 器28使液態(tài)石蠟保持在大約6(TC的適當溫度。大體上如圖2所示， 輸入門16連接到盒子和框架組件分配器30，而輸出托盤18a、18b、 18d、 18c (圖1)則包括位于外殼12內(nèi)的獨立的盒子和框架組件接 收器32a、 32b、 32c、 32d。每個接收器32a-d具有兩列豎直的彈簧 加力式槽，在包埋操作完成之后，每個槽固位一個盒子和框架組件。 機器10將盒子和框架組件裝入盒子和框架組件分配器30內(nèi)，其中 每個盒子和框架組件內(nèi)裝有一個或多個組織標本。盒子和框架組 件，或者更廣義地說是切片機組合載體，可以具有任何適當?shù)男问健?優(yōu)選地，這些載體通常是如USP 5817032中所述的形式，這將在下 面進一步說明。組織標本在被單獨放置到各個盒子和框架組件接收 器32a、 32b、 32c、 32d內(nèi)之前，使用下面將要說明的元件和方法 包埋到石蠟中。
現(xiàn)在參照圖3，抓放機器人40包括可三維運動的抓放頭42。 更具體地，底座44在導(dǎo)軌46、 48上沿著水平的x-軸(從機器10 的前側(cè)看)左右移動，抓放頭42進一步在導(dǎo)軌56、 58上沿著y-軸移動、即靠近和遠離機器10的前側(cè)。豎直托架50攜帶抓放頭 42在導(dǎo)軌52、 54上沿著豎直的z-軸上下移動。為了實現(xiàn)這些運動， 提供了三個獨立的電機和驅(qū)動絲杠組件60、 62和64。電機60a和 驅(qū)動絲杠60b使底座44沿著導(dǎo)軌46、 48移動。電機62a和驅(qū)動絲 杠62b使抓放頭42沿著導(dǎo)軌52、 54豎直移動。電機64a和驅(qū)動絲 杠64b使抓放頭42沿著導(dǎo)軌56、 58反向移動。雖然示出的是帶式 驅(qū)動絲杠，但應(yīng)該理解的是也可以替代使用直接驅(qū)動裝置或任何類 型的動力裝置。對于電機和控制元件所需的所有的各種電線來說， 提供軟管66、 68、 70能方便抓放機器人40的各種運動。仍然參照圖3，抓放機器人40將盒子和框架組件從分配器30 運送到各個包埋模組件或TEC單元80，更具體地說，是運送到位 于每個TEC單元80頂端的兩個可選的包埋模82、 84中的一個中。 為了清楚起見，拿掉了多個TEC單元80。使用集成到單元或組件 80內(nèi)的TEC是有益的，原因在于TEC可以在加熱功能和冷卻功能 之間快速循環(huán)。如下所述，每個TEC單元80可以首先用來加熱包 埋模82或包埋模84，使液態(tài)石蠟?zāi)芨耆亓魅氩⒀b滿裝有一個 或多個組織標本的盒子。這可以避免在硬化后的石蠟內(nèi)形成氣泡， 若形成氣泡會導(dǎo)致在后續(xù)的工序中使組織學技術(shù)員或病理學者遇 到困難。冷卻/加熱單元的數(shù)量和類型可以變化。并且，作為例子， 為了容納在機器10中處理的具有一定范圍的結(jié)構(gòu)和/或尺寸的盒子 和框架組件，使用的包埋模82、 84的數(shù)量也可以更多或更少。在 將盒子和框架組件輸送給對應(yīng)的包埋模82或84之前，使用合適的 傳感器86檢測盒子和框架組件的尺寸和/或結(jié)構(gòu)。例如，小的活檢 盒可以具有通過傳感器86檢測的一個或多個孔，而大的盒子可以 不具有這種孔。作為選擇，可以在盒子和框架組件上設(shè)置機器可讀 標記，例如條形碼，然后由安裝在任意合適位置的適當裝置讀取。 因此，盒子和框架組件在機器內(nèi)可以被識別和跟蹤。因此，機器的 控制裝置能夠識別哪一個包埋模82或84內(nèi)放置有盒子。
當冷卻過程完成后(下面將作詳細說明)，抓放機器人40將盒 子和框架組件從TEC單元80移動到接收器32a、 32b、 32c、 32d 之一的各個狹縫形容器90內(nèi)。在每個接收器32a-d上設(shè)置有傳感 器92、 94，用于指示控制系統(tǒng)相關(guān)的接收器32a-d內(nèi)是否裝有任何 盒子和框架組件。提供鎖止組件96將外殼12前側(cè)的托盤18a、18b、 18c、 18d與它們各自的盒子和框架組件接收器32a-d固位在一起。 優(yōu)選地，這些鎖止組件96為電磁控制件，使機器10的控制系統(tǒng)能監(jiān)控具體的托盤18a-d是否已經(jīng)拆除。如果有一個托盤被拆除，則 機器10將停止操作或者至少停止向該打開托盤的位置傳送包埋的 盒子和框架組件。
參照圖4、4A和4B，為了分配的目的，提供了多個輸入籠100， 例如四個輸入籠100來容納盒子和框架組件以及它們各自的組織 標本。抓放頭42的進出通過內(nèi)蓋101上的開口 10la實現(xiàn)。每個籠 100被固位在門16內(nèi)表面上的熱容器102內(nèi)。優(yōu)選地，每個容器 102包括一個或多個筒形加熱器103，使籠100以及籠100內(nèi)的盒 子和框架組件保持在預(yù)定的較高溫度，使在前次的組織處理工序中 剩余的石蠟繼續(xù)保持液態(tài)直到開始冷卻處理。也就是說，防止石蠟 凝固，以便各種需要移動的構(gòu)件能在移動時不受阻礙。在容器102 之間可以設(shè)置適當?shù)慕^熱件105。石蠟在籠100內(nèi)和/或在籠100內(nèi) 的盒子和框架組件上凝固或部分凝固會阻礙容器102內(nèi)的籠100或 者阻礙籠100內(nèi)的盒子和框架組件?；\IOO優(yōu)選由操作人員如組織 學技術(shù)員直接從組織處理機轉(zhuǎn)送到容器102內(nèi)，但這也可以由自動 轉(zhuǎn)送操作代替?；\IOO是多孔的并且是由合適的材料制造，該材料 在組織處理過程中具有耐熱、耐化學反應(yīng)、耐微波或耐其他外界條 件的性質(zhì)。合適的材料是指可以從General Electric Co.獲得的 Ultem 。通過鉸鏈機構(gòu)16a、 104 (圖4)打開門16，然后打開籠容 器102頂端的彈簧加力式鉸接罩106，可以訪問籠IOO。每個籠容 器102還包括位于底部的彈簧加力式固位構(gòu)件110，該構(gòu)件110在 從籠100中取出盒子和框架組件時向外彈開，然后被推壓到所示的 豎直位置用于將下一個盒子和框架組件固位到特定位置以備抓放 頭42抓取?；\存在傳感器112安裝在門16的內(nèi)表面上，當籠100 完全向下插入到容器102內(nèi)時啟動，向控制系統(tǒng)指示籠100是否存 在。但是這種傳感器可以具有多種形式，在此情況下在籠100的狹縫116內(nèi)具有啟動元件114 (圖4A)，該啟動元件114向下移動， 從而使連接元件118豎直運動到存在傳感器119內(nèi)并被存在傳感器 U9所檢測。
進一步如圖4所示，使用定位組件120保證每個籠100內(nèi)的所 有盒子和框架組件都能自動地、連續(xù)地運動到它們的最低位置以待 單獨配送。該組件120包括通過獨立的桿128a、 128b連接在一起 的上板124和下板126。桿128a、 128b具有各自的夾爪130，該夾 爪130可以豎直運動但不可以轉(zhuǎn)動。可以理解的是，雖然示出的桿 128a、 128b與每個夾爪130連接，但也可以替代使用其他方法來防 止夾爪130的轉(zhuǎn)動或者保證夾爪130具有正確的方向。夾爪130通 過預(yù)載彈簧132向下受力。另外，或者作為選擇，夾爪130可以具 有重物，例如一至二個數(shù)鎊的重物(未示出)，以便對籠100內(nèi)的 盒子和框架組件150施加恒定的向下的力。這保證每個連續(xù)的盒子 和框架組件被移動到特定位置以待抓持和取出，如下文所述?；顒?板134通過電機136和擰入到螺母140內(nèi)的絲杠138操作。板134 從圖4所示的位置向上移動，將每個夾爪130移動到最高的原位， 以便從容器102內(nèi)取出一個或多個籠100。螺母140剛性連接到板 134并具有凸緣件142，該凸緣件142用于啟動位于各個行程終止 位置的存在傳感器144、 146，向控制系統(tǒng)指示在每個方向何時停 止電機136。
如圖4B所示，使用固位夾148將一摞盒子和框架組件150(包 含組織標本，未示出)固位在籠100內(nèi)。為了說明的目的，僅僅顯 示了一個盒子和框架組件150。組件150包括內(nèi)盒150a和外框架 150b，其中內(nèi)盒150a優(yōu)選根據(jù)上述的USP 5817032或國際專利申 請?zhí)枮镻CT/US02/30775中公開的內(nèi)容制造，該公開的內(nèi)容通過引 用而結(jié)合于此，外框架150b也是優(yōu)選根據(jù)該引用的專利或?qū)＠暾堉圃?。通常，籠100內(nèi)填充有，例如，30-40個盒子和框架組件 150，固位夾148用在一摞組件150的頂端，防止在處理過程中籠 100內(nèi)的組件150發(fā)生任何移動?；\IOO包括一對狹縫152、 154， 通過該對狹縫152、 154，最下面的盒子和框架組件150被抓放頭 42抓持?；\100還包括用于訪問其內(nèi)部的可拆卸蓋156。所述蓋 156包括狹縫156a， 一個前述夾爪130 (圖4)的突起130a插入到 該狹縫156a內(nèi)并抵靠在盒子和框架組件150的頂端，以保證盒子 和框架組件150總是靠近狹縫152、 154以便于抓持。蓋156的底 端還包括凹口 158、 160，用于抓放頭42的夾爪進入，這將在下面 說明。
現(xiàn)在參照圖5-7，在外殼12內(nèi)還安裝有可活動的轉(zhuǎn)送機器人 170，該機器人170包括可以沿著三個坐標軸(u、 v、 w，見圖6) 運動的轉(zhuǎn)送器/填充器172。轉(zhuǎn)送機器人170通過電機174和驅(qū)動絲 杠176可沿著導(dǎo)軌178、 180左右(w-軸)移動。轉(zhuǎn)送器/填充器172 還可以通過電機184和驅(qū)動絲杠186 (圖7)沿著導(dǎo)軌182上下(v-軸)移動。轉(zhuǎn)送機器人170通過電機192和驅(qū)動絲杠194可沿著導(dǎo) 軌188、 190前后(u-軸)反向移動。軟管191、 193包含在操作轉(zhuǎn) 送機器人170過程中所必須的電線和石蠟管路。當抓放機器人40 將盒子和框架組件150放置在一個包埋模82或84內(nèi)時，轉(zhuǎn)送機器 人170沿著導(dǎo)軌178、 180和188、 190運動到裝有盒子和框架組件 150的包埋模82或84的正上方的正確位置。然后，使用電機184 和驅(qū)動絲杠186將轉(zhuǎn)送器/填充器172豎直定位，如下文所述。
參照圖7-10A和IOB，更具體地，轉(zhuǎn)送器/填充器172包括支 架組件195，該支架組件195剛性緊固到沿著導(dǎo)軌188、 190移動 的四個直線襯套或軸承座188a、 190a上。支架組件195還剛性緊 固到通過螺母197沿著絲杠194移動的安裝構(gòu)件196上。因此，電機192驅(qū)動絲杠194在螺母197內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使支架組件195沿著導(dǎo)軌 188、 190運動。大致為U-形的支撐構(gòu)件198是組件195的一個剛 性零件。如前文所討論的，另一個電機184為轉(zhuǎn)送器/填充器172 的豎直運動提供動力。電機184包括可旋轉(zhuǎn)部分184b以及與支架 組件195的安裝部分195a剛性連接的安裝部分184a。軸承199位 于安裝孔198b內(nèi)并支撐絲杠186旋轉(zhuǎn)。電機184的可旋轉(zhuǎn)部分184b 剛性連接到絲杠186，使絲杠186可以在U-形的支撐構(gòu)件198內(nèi)旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)送器/填充器172還包括豎直支撐構(gòu)件202，該支撐構(gòu)件202 具有與絲杠186嚙合的螺母204。從而，豎直支撐構(gòu)件202可以通 過剛性緊固到豎直支撐構(gòu)件202的直線襯套182a沿著導(dǎo)軌182移 動。導(dǎo)軌182剛性緊固到支架組件195的部件195b上。豎直支撐 構(gòu)件202具有四個夾爪或推進器203，其用于推動盒子150a通過框 架150b且在包埋模82內(nèi)到達如圖9和IO所示的位置。在推進器 203上還連接有加熱器205，使推進器203能保持較高溫度(例如 60-65°C)。推進器203的豎直運動的實現(xiàn)是通過啟動電機184和絲 杠186，使由螺母204支承的豎直支撐構(gòu)件202沿著導(dǎo)軌182向下 移動，從而使推進器203向下靠在盒子150a的頂角部分。同時， 豎直支撐構(gòu)件202使四個彈簧加力式夾持構(gòu)件206 (僅示出二個) 向下運動并靠在框架150b的頂角部分，以便在轉(zhuǎn)送過程和石蠟填 充過程中固定框架150b(圖10A)。在轉(zhuǎn)送過程完成之后，盒子150a 的底部暴露于框架150b的外部而位于包埋模84的內(nèi)部。
在這一點上，如圖IOB所示，夾爪或推進器203通過電機184 向上縮回到一個位置，在該位置其不會接觸到任何石蠟205，但彈 簧加力式夾持構(gòu)件206仍然通過一些彈簧壓力將框架150b壓靠在 包埋模84內(nèi)。然后，液態(tài)石蠟205被分配到包埋模84內(nèi)并充滿盒 子150a，從而包埋組織標本210。為此，分配管212從適當?shù)拈y214以及與容器28 (圖2和3)相連的管路216 (圖9)接收石蠟。由 于所有這些構(gòu)件將與石蠟緊密的熱接觸，所以這些構(gòu)件優(yōu)選保持在 大約為60-65t:的較高溫度。分配管212優(yōu)選通過由電阻式溫度傳 感器(RTD)和熱熔組件224控制的筒形加熱器220加熱。如果需 要，管路216可以類似的方式加熱。石蠟優(yōu)選通過重力供應(yīng)，但是 如果需要也可以使用泵。限動開關(guān)230、 232 (圖9)監(jiān)控豎直支撐 構(gòu)件202在上下極限處的位置。在填充工序中使推進器203上升到 石蠟液面之上的中間位置可以通過簡單地旋轉(zhuǎn)絲杠186 —定程度 加以控制。超聲波液位傳感器234 (從Cosense， Inc. of Hauppauge， Long Island, New York獲得的型號ML102)安裝到轉(zhuǎn)送器/填充器 172上，用于檢測何時液態(tài)石蠟的液位是正確的，即優(yōu)選為接近框 架150b的頂端。在此，將闊214關(guān)閉以停止從分配管212供應(yīng)石 蠟。液位檢測是優(yōu)選的，原因在于根據(jù)每個盒子150a內(nèi)的組織的 數(shù)量需要向每個包埋模內(nèi)加入不同數(shù)量的石蠟。因此，液位檢測能 保證包埋模82或84內(nèi)不會出現(xiàn)石蠟溢流或填充不充分。
當填充操作完成之后，啟動TEC單元80冷卻和固化包埋模84 內(nèi)的液態(tài)石蠟使之凝固。例如，這可以進行一至三分鐘。由于TEC 使用珀爾帖類(peltier-type)裝置，在加熱操作和冷卻操作之間可 逆，所以可以開始使用TEC單元80加熱包埋模84使液態(tài)石蠟更 好地流過盒子150a的孔。流動性好是因為石蠟在加熱條件下粘度 較低。這有助于防止氣泡并且能保證最終形成優(yōu)選的硬化石蠟固體 塊。如圖8所示，每個TEC單元80具有兩個TEC，其包括常規(guī)的 陶瓷/金屬板組件并作為peltier裝置工作，通過與包埋模82、 84底 部的傳導(dǎo)提供表面冷卻(或加熱)。每個TEC單元80包括位于TEC 236下面的氣流通路238，該氣流通路238具有入口和出口風扇240、 242，用于通過機器外殼12前側(cè)的開口 20 (圖1)吹入空氣以及通過連接到外殼12下部的適當排出管路244排出空氣。這使得在冷 卻循環(huán)中能夠從單元8 0適當?shù)貛ё邿崃俊?br> 圖IIA和11B顯示具體的夾持機構(gòu)250，該夾持機構(gòu)250用于 將盒子和框架組件150夾持到抓放頭42上。更具體地， 一對對置 的夾爪252、 254包括各自的突起252a、 252b禾卩254a、 254b，這些 突起與每個框架150b上的缺口 256 (圖14)對準。使用由電磁線 圈260操作的偏心機構(gòu)使夾爪252、 254在如圖IIA所示的打開或 釋放位置與如圖11B所示的閉合或夾持位置之間移動。連桿機構(gòu) 262、 264在如圖11A所示的位置移動到如圖IIB所示的轉(zhuǎn)動的偏 心位置。促動構(gòu)件266連接到電磁線圈260的往復(fù)輸出端268并與 每個連桿機構(gòu)262、 264的各個樞軸點270、 272樞接。每個連桿機 構(gòu)262、 264還在樞軸點274、 276與夾爪252、 254樞接，使促動 構(gòu)件266的往復(fù)運動旋轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)262、 264，并同時根據(jù)電磁線 圈輸出端268相對于電磁線圈260是向外運動還是向內(nèi)運動而使夾 爪252、 254向內(nèi)運動或向外運動。可以理解，可以使用多種其他 類型的夾持裝置替換所述類型的裝置。在優(yōu)選的實施方式中，在夾 持機構(gòu)250上還設(shè)置有紅外線存在傳感器280，用于指示盒子和框 架組件150是否存在于籠100內(nèi)。如果存在傳感器280沒有檢測到 盒子和框架組件150，則控制系統(tǒng)控制抓放機器人40將抓放頭42 與夾持機構(gòu)250 —起運動到下一個籠100。
下面將結(jié)合前文所述的附圖以及圖12-16來說明機器10的操 作過程。如圖4所示，容器102內(nèi)裝有輸入籠100，每個輸入籠100 內(nèi)裝有多個盒子和框架組件150。這些輸入籠IOO優(yōu)選從組織處理 機(未示出)中直接取出，其中每個盒子150a內(nèi)的組織標本210 (圖10)已經(jīng)在組織處理機中通過公知的方式處理過，組織標本 210內(nèi)的液體被替換成石蠟或其他合適材料。為了將籠100裝入到容器102內(nèi)，必須將盒子定位裝置120上升到其最高位置，以便能 打開輸入門16。然后在關(guān)閉輸入門16后，定位裝置120使板134 下降，從而使夾爪130、 130a在彈簧132和/或重物(未示出)的 作用力下下降。如圖12所示，移動抓放機器人40，使抓放頭42、 更具體地說是夾爪252、 254進入到開口 101a和一個籠100的分配 狹縫152、 154 (圖4、 4B)內(nèi)。夾爪252、 254夾持最低處的盒子 和框架組件150。然后，抓放機器人40將夾持的盒子和框架組件 150移動到傳感器86 (圖3)。根據(jù)盒子傳感器86的檢測結(jié)果，將 盒子和框架組件150移動到一個空的并與檢測的盒子和框架組件 150的結(jié)構(gòu)(例如尺寸和/或形狀)相對應(yīng)的包埋模82或84。抓放 頭42將盒子和框架組件150放置到選擇的包埋模82或84內(nèi)，然 后抓放機器人40返回到輸入籠100并重復(fù)上述操作。在正常的作 業(yè)工程中，抓放機器人40會將冷卻的/硬化的組件150移動到一個 輸出狹縫90(圖15)，然后返回到輸入籠IOO。
然后，轉(zhuǎn)送機器人170運動到剛剛裝入包埋模82內(nèi)的盒子和 框架組件150的正上方，如圖6所示。如上述參照圖8-10的圖示 和說明，盒子150a被轉(zhuǎn)送(即運動)到包埋模82內(nèi)，并且從分配 管212將液態(tài)石蠟填充到該包埋模82內(nèi)。當分配操作完成之后， 根據(jù)傳感器234的檢測結(jié)果，轉(zhuǎn)送機器人170運動到下一個位置， 即位于TEC單元80的另一個包埋模82或84的上方，在該包埋模 82或84內(nèi)抓放機器人40已經(jīng)放置了另一個盒子和框架組件150。 然后對下一個盒子和框架組件150重復(fù)上述轉(zhuǎn)送和填充操作。如圖 14所示，抓放頭42運動到已經(jīng)在TEC單元80上完成了冷卻或硬 化處理的包埋的盒子和框架組件150位置，然后使用夾爪252、254 抓住盒子和框架組件150。然后，抓放機器人40將已經(jīng)抓住了盒 子和框架組件150的抓放頭42運動到如圖15所示的具有狹縫90的一個輸出托盤18a，此時該組件150包括具有組織標本210的硬 化的石蠟塊290。該包埋的盒子和框架組件150通過彈簧加力式夾 具300保持在狹縫90內(nèi)，該夾具300與包埋的盒子和框架組件150 摩擦配合。在此，夾爪252、 254松開盒子和框架組件150。如圖 16所示，可以通過致動電磁線圈96移開輸出托盤18a，使托盤18a 向外轉(zhuǎn)出并從機器11中升起托盤18a。
機器IO的操作通過圖17所示的控制系統(tǒng)350控制。該控制系 統(tǒng)350包括與用戶I/0 354如觸摸屏監(jiān)視器連接的控制器352。可 選擇的是，該控制器352還可以連接到以太網(wǎng)356，以便與另一臺 計算機(未示出)的控制器352通信?？刂破?52從機器IO上的 各種傳感器如超聲波接收器358接收輸入，該超聲波接收器358則 從石蠟填充傳感器234和容器液面?zhèn)鞲衅?59接收輸入。其他控制 輸入連接到數(shù)字I/O接口 360，該接口 360則連接到各種傳感器， 例如框架/盒子傳感器86、接收器傳感器92、 94、框架存在傳感器 280、和籠存在傳感器112。
控制器352向步進電機控制器362提供命令信號，該步進電機 控制器362則向步進電機60a、 62a、 64a和192、 174、 184和136
以公知方式提供參照命令信號?？刂破?62從限動開關(guān)如用于檢測 v-軸上的行程極限的限動開關(guān)230、 232接收反饋信號。另外，編 碼器364連接到各個步進電機并向各個步進電機控制器362提供各 個反饋信號，以便確認每個步進電機的受控運動。如果步進電機控 制器362沒有檢測到各個步進電機的受控運動，該控制器則向控制 器352反饋錯誤信號并顯示在監(jiān)視器354上。
控制器352還連接到熱電三態(tài)控制器366，該控制器366控制 著與8對包埋模82、 84分別相連的16個TEC板236中每個TEC 板236的操作。每個TEC板236具有對應(yīng)的RTD 368，該RTD 368向控制器366提供溫度反饋信號，表示每個TEC板236的溫度。 參照圖18，熱電三態(tài)控制器366具有通過時鐘372控制的微控制 器370。值得注意的是，雖然該機器只有16個TEC板236，但控 制器366也可以設(shè)計成容納24個TEC板236。微控制器370包括 用于提供系統(tǒng)接口 374的軟件模塊，TEC環(huán)路狀態(tài)機376，校正算 法378以及A/D轉(zhuǎn)換器和信號處理器380?？刂破?70控制所有的 16個TEC板236，另外還能設(shè)計成控制更少或更多的TEC板236。 為了適應(yīng)更多的設(shè)備，即24個TEC板236和24個RTD 368，使 用復(fù)雜可編程邏輯單元(CPLD) 388作為微控制器370與TEC板 236和RTD 368之間的接口設(shè)備。環(huán)路時鐘(loop clock) 382提供 連續(xù)的時間窗(time window),可通過CPLD 388的環(huán)路時鐘狀態(tài) 機393對它們進行調(diào)節(jié)。在每個時間窗內(nèi)，響應(yīng)微控制器370的命 令，CPLD 388內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器狀態(tài)機389使得所有RTD的輸出被 多路復(fù)用到A/D轉(zhuǎn)換器384內(nèi)。在每個時間窗內(nèi)，RTD輸出通過 微控制器370讀取并作為微控制器370的一部分，用于響應(yīng)控制器 352的命令來調(diào)節(jié)每個TEC板236的操作(圖17)。如果要改變?nèi)?意一個TEC板236的操作狀態(tài)，則TEC接口 392內(nèi)的MOSFET電 流開關(guān)395必須改變；同時新的狀態(tài)被傳送給CPLD 388的 MOSFET控制狀態(tài)機391 。該新的狀態(tài)然后通過各個驅(qū)動器390供 應(yīng)給各個電流開關(guān)395。因此，然后由各個RTD 368所測定的溫度 保持與控制器352控制的溫度密切對應(yīng)(圖17)。
再次參照圖17，控制器352提供命令信號給電磁線圈驅(qū)動器 394，該電磁線圈驅(qū)動器394在可操作連接到夾具電磁線圈260、 石蠟閥214和四個托盤鎖閉電磁線圈97中的每一個。參照圖19， 電磁線圈驅(qū)動器具有用于微控制器398的時鐘397，所述微控制器 398包括軟件模塊，該軟件模塊提供系統(tǒng)接口 400、夾具控制器402、脈寬調(diào)制器404、 406和1/0控制器408。 I/O控制器408提供輸出 信號給1/0接口 410以驅(qū)動電磁線圈狀態(tài)LED 412。為了使機器10 內(nèi)的熱量最小化，電磁線圈驅(qū)動器394提供用于操作機器10內(nèi)的 各電磁線圈所必須的最小電流。例如，夾具控制器402通過首先提 驅(qū)動電流給驅(qū)動器414，然后再通過放大器415提供輸出電流給電 磁線圈260來操作夾具電磁線圈260。啟動電流能夠快速地啟動和 改變電磁線圈260和夾具250的狀態(tài)；因此，夾具控制器402提供 保持電流給驅(qū)動器416，然后再提供能使電磁線圈260保持其通電 狀態(tài)所必須的最小電流。
用于請求四個托盤鎖閉元件之一打開的信號可通過輸入裝置 417提供，例如機器上的輸入按鈕或者用戶I/O 354 (圖17)的觸 摸屏上的按鈕。響應(yīng)該請求，微控制器398操作脈寬調(diào)制器(pulse width modulator, PWM) 404向PWM選擇開關(guān)418提供輸出信號， 該選擇開關(guān)418繼而通過放大器422向合適的一個MOSFET電流 開關(guān)423提供啟動電流和保持電流。該MOSFET電流開關(guān)423操 作四個托盤鎖閉電磁線圈97中的對應(yīng)一個，從而松開鎖閉或互鎖， 使托盤能夠向外轉(zhuǎn)動并被取出。類似地，響應(yīng)控制器352的命令， 微控制器398操作PWM 406，以通過雙路PWM開關(guān)選擇器420、 放大器424和MOSFET電流開關(guān)425向閥電磁線圈215提供啟動 電流信號和保持電流信號。
再次參照圖17，加熱器控制器426響應(yīng)控制器352的命令來 控制與容器28、閥214、噴嘴212、供應(yīng)管路216和輸入門16上 的8個容器102相連的加熱器220。加熱器控制器426可操作地開 啟或關(guān)閉加熱器220的開關(guān)，以便保持由控制器352指令的溫度。 加熱器是電阻式AC加熱器和電阻式DC加熱器，RTD 124靠近每 個加熱器220以提供用于表示每個裝置被加熱溫度的溫度反饋信號。為了使加熱器控制微控制器控制多個加熱器和RTD，可以使用 環(huán)路狀態(tài)機和CPLD，其工作方式與上述圖18中的TEC控制器的 工作方式類似。能夠以公知的方式使用過零檢測可控硅觸發(fā)電流開 關(guān)來分別控制DC加熱器和AC加熱器的操作。
使用過程中，為了將籠100裝入到容器102內(nèi)，操作人員使用 觸摸屏監(jiān)視器354命令盒子定位裝置120上升到其最高位置，從而 打開輸入門16。當籠100被放置到機器10內(nèi)之后，關(guān)閉輸入門16。 操作人員再次使用觸摸屏監(jiān)視器來命令定位裝置120使板134下 降，從而使夾爪130、 130a在彈簧132禾Q/或重物(未示出)產(chǎn)生 的力的作用下下降?？梢岳斫獾氖?，盒子定位裝置120的運動過程 和輸入門16的開閉過程可以全部實現(xiàn)自動化。另外，操作人員將 輸出托盤18放置到機器10內(nèi)。
盒子和框架組件150的處理以三個操作模式進行。在第一模裝 載模式中，盒子和框架組件從籠100中被連續(xù)輸送給8對模之一的 一個模82、 84 (圖3)內(nèi)；然后開始填充和冷卻循環(huán)。當8對模 82或84被裝載、填充及冷卻完成后，控制器352開始連續(xù)的處理 模式，其中冷卻的盒子和框架組件150連續(xù)地從模82或84中運動 到輸出托盤18內(nèi)。騰空的模立即被裝入來自籠100中的另一個盒 子和框架組件150，連續(xù)執(zhí)行該模式直到籠100內(nèi)的所有的盒子和 框架組件150都被取出。然后，控制器352開始模卸載模式，其中 保持冷卻的盒子和框架組件被從模82或84內(nèi)運動到托盤18中。
為了開始處理，操作人員再次使用觸摸屏監(jiān)視器354來命令循 環(huán)開始。響應(yīng)于該命令，控制器352執(zhí)行如圖20所示的模裝載循 環(huán)。控制器352首先在步驟450通過監(jiān)視限位開關(guān)364的狀態(tài)來確 定輸送機器人40和轉(zhuǎn)送機器人170是否位于其原位。輸送機器人 40的原位定義為x-軸上最靠近待填充第一模的行程極限，z-軸上的上極限，y-軸上相對于機器10的前側(cè)極限。轉(zhuǎn)送機器人170的
原位定義為X-軸上最靠近待填充最后模的行程極限，Z-軸的上極
限，y-軸相對于機器10的前側(cè)極限。如果有一個機器人沒有處在 其原位，控制器352在步驟452提供命令信號給步進電機控制器 362，以操作步進電機使機器人運動到其原位。在步驟454確定暫 停計時器沒有工作后，控制器352在步驟456命令控制器362將夾 具250移出到非?？拷\100附近的開口 101 (圖4)處的位置。 然后，控制器352在步驟458執(zhí)行輸入籠抓取子程序，如圖21所 示。
在執(zhí)行該子程序的過程中，控制器352首先在步驟602命令電 磁線圈驅(qū)動器394啟動夾具電磁線圈260并打開夾爪252(圖IIA)。 然后，控制器352在步驟604命令合適的控制器362操作步進電機 64a以及運動夾爪252通過開口 101a (圖12)并進入到籠100內(nèi)。 然后，控制器352在步驟606命令夾爪252關(guān)閉(圖11B);然后 在步驟608命令步進電機64a反向運動，使夾爪252返回到其緊挨 著開口 101a的原位。隨后，在步驟610，控制器352讀取位于夾具 250上的框架傳感器280的狀態(tài)。圖20所示的模裝載循環(huán)操作通 過控制器352在步驟460確定框架150b是否存在于夾具250內(nèi)而 連續(xù)進行。
如果是，則控制器352在步驟462命令步進電機將夾具250運 動到盒子傳感器86 (圖3)。在步驟464，控制器352執(zhí)行裝載盒 子測試子程序，如圖22所示。在步驟620執(zhí)行一些測試，使用傳 感器86確定盒子和框架組件150在夾具250內(nèi)的方向是否正確。 例如，組件150有可能不小心被上下顛倒或前后顛倒。接下來，在 步驟622，控制器確定盒子150a (圖4B)位于框架150b內(nèi)。夾具 250上的傳感器280僅僅能夠檢測盒子和框架組件150中的框架部分150b的存在；因此，重要的是要確定框架150b確實支撐著盒子
150a。另外，機器10能夠處理兩種不同尺寸的盒子；因此，在步 驟624，控制器352操作夾具250使傳感器86能被用來檢測夾具 內(nèi)當前盒子的尺寸。當檢測完尺寸后，在步驟626、 628設(shè)置合適 的標記。如果在任何一個測試中檢測到錯誤，則在步驟630，控制 器352將錯誤顯示在監(jiān)視器354上；操作循環(huán)終止直到錯誤被更正。
回到圖20所示的模裝載循環(huán)，當裝載盒子測試成功后，在步 驟466，控制器352命令夾具250運動到位于一個空的、與檢測的 盒子大小相對應(yīng)的模如第一個模82 (圖3)上方的豎直清空位置 (vertical clearance position)。另外，控制器352命令轉(zhuǎn)送機器人 170從其原位向右運動到緊挨著模82的位置。另外，控制器352 提供輸出信號命令熱電控制器366打開與模82連接的TEC板236。 熱電控制器366使用RTD 368的溫度反饋信號來操作TEC板236， 使模82被加熱到理想溫度。
當輸送機器人40使夾具運動到豎直清空位置之后，在步驟 468，控制器352如圖23所示在模子程序中裝載框架。首先，在步 驟632，控制器352命令步進電機62a使夾具250下降，使盒子和 框架組件150位于模82a上或稍微高于模82a (圖13)。然后，在 步驟634，控制器352命令夾爪252打開(圖11A);然后，在步驟 636，控制器352反向操作步進電機62a將夾具250上升到其豎直 清空位置。然后在步驟638，控制器讀取框架傳感器280，確定框 架i50b不再位于夾具250內(nèi)。如果檢測到框架，則在步驟640， 控制器352顯示適當?shù)腻e誤信號并停止操作。
接下來，控制器352命令步進電機174將轉(zhuǎn)送機器人170運動 到模上。然后在步驟472，控制器啟動內(nèi)部暫停計時器，然后在步 驟474啟動模填充循環(huán)子程序，如圖24所示。在執(zhí)行模填充循環(huán)過程中，控制器352首先在步驟650命令步進電機184下降轉(zhuǎn)送器 /填充器172 (圖8)。豎直支撐構(gòu)件202使四個彈簧加力式夾持構(gòu) 件206向下運動靠在框架150b的頂角上以便在石蠟填充過程中固 定框架。同時，推進器203 (圖9)向下運動靠在盒子150a的頂角 部分，從而將盒子和框架組件150緊緊地推進模84內(nèi)。然后在步 驟652，控制器352命令電機184將轉(zhuǎn)送器/填充器172上升到使推 進器203在填充過程中接觸不到任何石蠟的位置。應(yīng)該注意的是， 夾持構(gòu)件206通過彈簧壓力仍然將框架150b固位在模上。然后在 步驟654，控制器352提供輸出信號給電磁線圈驅(qū)動器394，命令 石蠟閥214打開并開始填充石蠟(圖10)。另外，控制器352啟動 內(nèi)部制冷打開計時器工作。實驗己經(jīng)表明，如果在模填充循環(huán)剛要 結(jié)束之前便冷卻模，能得到更高質(zhì)量的處理。但是，這種應(yīng)用必須 依賴于將TEC切換到制冷模式的準確時間。因此，當控制器352 在步驟656確定了制冷打開計時器終止后，控制器352在步驟658 將每個TEC板236從加熱模式切換到制冷模式，并且啟動內(nèi)部的 制冷關(guān)閉計時器。然后，控制器352在步驟660確定從石蠟填充傳 感器234接收到指示模84已經(jīng)被填充的信號的時間。在此，控制 器352在步驟662提供輸出信號給電磁線圈驅(qū)動器394，命令填充 閥關(guān)閉。另外，控制器352命令步進電機184將轉(zhuǎn)送器/填充器172 上升到其最高位置。
參照圖20，在開始模填充操作子程序476時，控制器352還 確定當前被填充的模是否是最后被填充的模。如果不是，控制器 352在步驟454確定暫停計時器是否終止，暫停計時器能簡單地使 輸送機器人40的操作暫停一段短的時間；如果是，控制器則命令 步進電機60a、 62a、 64a將夾具運動到靠近籠的開口的位置。針對 步驟454-476所述的操作對于8個模位置中的每個位置都重復(fù)執(zhí)行。當控制器352在步驟476檢測到最后一個模被填充時，控制器 然后在步驟478命令電機60a將夾具250運動到第一模上方的豎直 清空位置，然后圖20所示的模裝載周期結(jié)束。需要注意的是，如 果控制器352在步驟460確定框架150b不在夾具250內(nèi)，控制器 352則在步驟480檢査當前籠是否為空?？刂破?52保持從當前籠 內(nèi)取出的盒子和框架組件的計數(shù)。如果從當前籠內(nèi)取出的盒子和框 架組件的數(shù)量等于其最大容量，控制器則在步驟482確定所有的籠 是否為空。如果不是，控制器則命令夾具運動到輸入門16上的相 鄰籠的開口。
當所有的模初始都填充有盒子和框架組件并且開始填充循環(huán) 后，控制器352切換到如圖25所示的連續(xù)運行模式。該模式的第 一步是在步驟500確定模裝載模式完成。應(yīng)該記得，輸送機器人 40當前位于第一模上方的豎直凈高。控制器352然后在步驟502 確定該模的制冷關(guān)閉計時器是否終止。如果終止，則控制器在步驟 504執(zhí)行如圖26所示的從模中取出框架子程序。
為了從模84中取出框架和盒子組件，如圖14所示，控制器 352在步驟670-676提供輸出信號，命令夾爪252打開、命令步進 電機64a使夾具下降至模、命令夾爪252關(guān)閉、以及命令步進電機 62a使夾具升回到其豎直清空位置。然后，控制器352讀取框架傳 感器280的狀態(tài)，確定框架是否存在。如果框架不存在，則控制器 在步驟680顯示錯誤，操作終止。
回到圖25，控制器隨后在步驟506提供命令信號給步進電機 60a、 62a、 64a，將夾具運動到傳感器86 (圖3)。當運動到所述位 置時，控制器352在步驟508開始如圖27所述的取出盒子測試子 程序。首先，控制器352命令步進電機60a、 62a、 64a使夾具250 相對于傳感器86運動，通過監(jiān)視傳感器86的輸出信號，控制器352在步驟682能夠確定框架150b存在。然后，控制器命令夾具 250運動到能使控制器352在步驟684確定盒子150a是否位于框架 內(nèi)的位置。在填充和冷卻過程中或者在卸載過程中，盒子可能會與 框架分離?？蚣苓€可能沒有正確夾持在夾具內(nèi)。例如，參照圖IIA， 框架150b可以僅僅由夾具的前銷釘252a、 254a夾持。在此情況下， 框架稍微旋轉(zhuǎn)，則后銷釘252b、 254b就不會正確地固定在框架內(nèi)。 為了檢測這種情況，控制器352命令夾具250運動到使控制器在步 驟686能夠確定框架正確固定在夾具內(nèi)的位置。如果檢測到任何錯 誤，控制器則在步驟688在監(jiān)視器354上顯示錯誤，該操作終止。
如果取出盒子測試子程序成功執(zhí)行，回到圖25，控制器352 命令電機60a、 62a、 64a使具有盒子和框架組件150的夾具運動到 靠近如圖15所示的一個輸出托盤18a的一個狹縫90，該組件150 此時包括含有組織標本210的硬化的石蠟塊290。然后，控制器352 開始如圖28所示的松開框架子程序。為了松開盒子和框架組件 150，控制器352首先在步驟690命令步進電機62a將夾爪25運動 到托盤縫90內(nèi)。包埋的盒子和框架組件150通過彈簧加力式夾具 300夾持在縫90內(nèi)，所述夾具300摩擦配合包埋的盒子和框架組 件150。然后在步驟692，控制器命令夾爪252打開，并且在步驟 694進一步命令步進電機62a反向運動，從而將夾爪從托盤縫中移 出。接下來，控制器352讀取框架傳感器280的狀態(tài)并在步驟696 確定框架是否存在。如果檢測到框架，則控制器352在監(jiān)視器354 上顯示錯誤。
回到圖25，控制器然后在步驟514提供命令信號給步進電機 60a、 62a、 64a，將夾具運動到籠的開口。然后輸送機器人40響應(yīng) 控制器352的命令根據(jù)步驟514-532從輸入籠裝載另一個盒子和框 架組件。該裝載操作與前面圖20中的步驟456 — 470所述的裝載操作相同。在將另一盒子和框架組件150裝入第一模后，控制器隨后
在534開始一個與前面圖24所述相同的模填充循環(huán)。同時開始模 填充操作，控制器352在步驟536提供命令信號給步進電機60a， 將夾具運動到待清空的下一個模。然后，控制器在步驟502確定該 模的制冷關(guān)閉計時器是否已經(jīng)終止。步驟502-536的操作連續(xù)執(zhí)行 直到控制器352在步驟522確定所有的籠都被清空。在此，連續(xù)運 行模式結(jié)束，控制器352切換到如圖29所示的清空模循環(huán)。
在步驟540，連續(xù)運行模式被確認結(jié)束后，控制器352在步驟 542命令步進電機174、 184和192將轉(zhuǎn)送機器人運動到原位。然 后，控制器352在步驟544確定當前模的制冷關(guān)閉計時器是否終止。 如果終止，控制器352根據(jù)步驟546-554從該模中取出框架，這一 過程與前面針對圖25所述的步驟504-512相同。該過程重復(fù)執(zhí)行 直到控制器352在步驟556檢測到所有模都被清空。此時，從機器 IO中取出輸出托盤。如圖16所示，可通過啟動電磁線圈9、使托 盤18a向外旋轉(zhuǎn)、以及從機器10中提升托盤18a而取出輸出托盤 18a。
雖然通過對優(yōu)選實施方式的描述說鄰了本發(fā)明并且對實施方 式進行了詳細的描述，但申請人的意愿并不是為了以任何方式來限 制附屬權(quán)利要求書的范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說其他優(yōu)點和 修改是顯而易見的。根據(jù)使用者的需要和喜好，本發(fā)明的各種特征 可以單獨使用或者部分組合使用。例如，在說明的實施方式中，使 用了 8對模來容納兩種不同尺寸的盒子。可以理解，在其他實施方 式中，通過提供24個模則能夠容納三種不同尺寸的盒子，這24個 ?？梢栽O(shè)置成8行模，每行模中有3個模的矩陣形式。
在說明的實施方式中，使用傳感器86測試從籠中揀選出的以 及從模中取出的框架和盒子組件?？梢岳斫?，可以在另一個位置設(shè)置另一個傳感器來測試從模中取出的框架和盒子組件。這種不同的 傳感器對于提高機器10的操作時間可能是有益的。還可以理解的 是，不同類型的傳感器可以改變框架和盒子組件的檢査過程。
這是目前所知的本發(fā)明以及用于實踐本發(fā)明的優(yōu)選方法的說 明書。但是，本發(fā)明本身僅通過附屬的權(quán)利要求書加以限制。
權(quán)利要求
1. 一種用于保持組織標本的盒，包括一主體，其包括一底壁和至少一個相對于所述底壁向上延伸的側(cè)壁，從而限定出用于接收組織標本的內(nèi)部空間；以及與所述主體相連的傳感元件，其設(shè)計成允許一自動傳感系統(tǒng)確定所述盒的至少一個特征。
2. 如權(quán)利要求l所述的盒，其特征在于，所述傳感元件還包 括一或多個孔。
3. 如權(quán)利要求l所述的盒，其特征在于，所述傳感元件是機 讀型的。
4. 如權(quán)利要求l所述的盒，其特征在于，所述傳感元件包括 機讀標識。
全文摘要
一種用于保持組織標本的盒，包括一主體，其包括一底壁和至少一個相對于所述底壁向上延伸的側(cè)壁，從而限定出用于接收組織標本的內(nèi)部空間；以及與所述主體相連的傳感元件，其設(shè)計成允許一自動傳感系統(tǒng)確定所述盒的至少一個特征。
文檔編號G01N35/00GK101435753SQ20081016937
公開日2009年5月20日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者喬治·A·凱勒, 喬納森·E·特納, 基思·A·庫西克, 塞西爾·R·魯濱遜, 多米尼克·P·迪諾武, 托馬斯·J·沃德, 歐內(nèi)斯特·D·萬胡澤, 沃倫·P·威廉森, 肯尼思·E·休斯, 道格拉斯·P·艾倫, 雷貝克卡·P·夸姆, 馬修·J·赫德爾斯頓 申請人:比歐帕斯自動化公司