[发明专利]用于储藏、取回和管理样品的自动化系统

说明书

相关申请

本申请要求于2006年1月23日提交的第60/761,736号、2006年5月11日提交的第60/799,706号、2006年5月24日提交的第60/808,470号和2006年7月25日提交的第60/820,338号美国临时申请的优先权的利益，这些申请中的每个申请的全部内容在此通过引用并入。

发明领域

本发明涉及用于操作和储藏生物或化学样品的系统，且更具体地说，涉及一种用于储藏、取回和管理保持在密封的储藏容器阵列内的大量样品的系统。

发明背景

许多科学和医学组织，包括工业企业、管理机构、研究实验室和学院，具有安全储藏超大量，例如几千到上百万的样品和样本的需要。这样的领域包括药物、生物工艺学、实验室诊断学、基因组学、生物样本(biospecimen)、法医学、农用化学品和特殊化学品(specialty chemical)。依赖于应用，样品的大小可在几十微升到几打兰之间变动，其储藏在小的密封塑料管或瓶中。这些容器保持在架(rack)中，架允许插入或移除个别样品，而不用移除整个架或者保持一个或更多个架的托盘(tray)。为了延长样品的有效寿命，样品被储藏在低温(典型地-20℃到-80℃或更低)、低湿度和惰性气体(氮)的受控环境中，并且使样品尽可能少受环境变化的影响。为了以最有效的方式操作超大量的样品，对于具有最小可能覆盖区(footprint)的不同应用，必须多考虑加强系统的灵活性和适应性，以使昂贵的实验室空间的使用最小化。

目前可用的复合储藏系统和技术(compound storage system andtechnology)的综述由Dr.John Comley发表在Drug Discovery World，Spring2005，pp.59-78上的题为“Compound Management in pursuit of sampleintegrity”的文章提供，此文章在此通过引用并入。

样品的跟踪是基本的，并且样品容器、架和托盘通常用条形码或其它机器可读标识符标注。每个样品的身份和位置储存在系统存储器中，系统存储器保存储藏系统中所有样品的记录，使得各个样品或样品的子集可被识别，并可被迅速从储藏系统中取回。理想地，取回过程的发生应不会将样品不必要地暴露在融化或潮湿环境，这意味着，系统必须能够从储藏室的一个或更多个架中挑选各个样品，同时使储藏室或同一托盘中的其它样品在环境变化中的暴露最小。也很重要的是，系统应是可靠的，使得其可在没有将样品暴露在不期望的条件的风险下使用。

为了防止储藏期间样品蒸发或暴露在污染物中，通常用伸展跨过容器的开口端的盖子或膜盖住容器。为了有效处理托盘中大量的容器，系统商业上可以用来用一片材料例如箔或层压聚合体同时密封托盘内的所有容器，上述材料被热密封或以其他方式粘在所有容器的顶边缘。这些密封是可刺破的(pierceable)或可撕去的，以允许获取样品。容器被密封后，切割容器之间多余的密封材料，以分离各个容器，用于随后取回，而不需要解冻容器的整个托盘。在冲切密封件后，容器的托盘被放置在储藏室中。冲切操作需要分开的操作步骤，并且通常需要附加的带有专门设计用于特定大小和形状的管的复杂刀具的装备，因此限制了可以使用的容器的类型，或需要利用多重冲切工具。

在某些应用中，样品优选地储藏在超低温度(-80℃或更低)，然而，这种寒冷环境对于自动化系统的操作所必需的机电设备来说可能是危险的。在这样低的温度下，润滑剂效率下降，使机器人的可靠性下降。在样品储藏领域，机器人的维护尤其成问题，因为必须解冻并且打开储藏环境，从而使样品遭受冷凝，并可能解冻。一些商用系统将机器人隔离在一些较温暖的室(-20℃)，在两个室之间传递样品。在这样的系统中，必须在两个室之间建立绝缘墙(insulating wall)，以维持在每个室内的温度。

在现有的系统中，样品储藏区域具有可移动的门，门可被打开以获取托盘。在其它系统中，托盘(或许多托盘)在一端具有一块绝缘材料，使得所有的托盘结合起来形成绝缘墙。当移除托盘时，与该托盘相关联的绝缘材料也被移除，并且必须用挤压垫(dummy block)替代，以维持绝缘墙的完整性。然而，这个替代过程花费时间，从而增加一个或两个室内温度变化的风险。