JP6802152B2 - ラボラトリ試料分配システムおよびラボラトリ自動化システム - Google Patents

Description

本発明は、ラボラトリ試料分配システム、および、そのようなラボラトリ試料分配システムを備えるラボラトリ自動化システムに関する。

ラボラトリ自動化システムは、典型的には、医学的試料などの試料を分析するまたはさもなければ処理するために使用される複数のラボラトリステーション、例えば分析前ステーション、分析ステーション、および／または分析後ステーションを備える。例えば、そのようなラボラトリステーションにより、血液試料が分析され得る。典型的には、そのような試料は、透明なプラスチック材料またはガラス材料で作られた管などの上部に開口部を有する試料容器に収容される。

ラボラトリステーション間でそのような試料容器を分配するために、ラボラトリ自動化システムが、典型的には、ラボラトリステーション間で試料容器を自動的に搬送または分配するように構成されたラボラトリ試料分配システムを備える。典型的なラボラトリ試料分配システムが、文献ＷＯ２０１１／１３８４４８Ａ１、文献米国特許出願公開第２０１３／００３４４１０Ａ１号、または文献ＥＰ２５８９９６８Ａ１に示されており、それらの文献では、複数の試料容器キャリアが、それぞれ搬送平面上で試料容器を運ぶように構成され、複数の電磁アクチュエータが、磁力により試料容器キャリアを動かすために、搬送平面の下方に配置される。そのようなラボラトリ試料分配システムは、ラボラトリ自動化システムの自動化のための容易にプログラム可能でかつ効率的な手段を提供する。

文献米国特許出願公開第２００８／００２９３６８Ａ１号には、超伝導磁気浮上を使用する非接触搬送デバイスが示されている。

ＷＯ２０１１／１３８４４８Ａ１ 米国特許出願公開第２０１３／００３４４１０Ａ１ ＥＰ２５８９９６８Ａ１ 米国特許出願公開第２００８／００２９３６８Ａ１

本発明の目的は、特に電磁アクチュエータ上および／または特定位置における試料容器キャリアのセンタリングに関して、ラボラトリ試料分配システムをさらに最適化することである。本発明のさらなる目的は、そのようなラボラトリ試料分配システムを備えるラボラトリ自動化システムを提供することである。

上記の目的は、請求項１に記載のラボラトリ試料分配システム、および請求項５に記載のラボラトリ自動化システムによって達成される。
本発明は、ラボラトリ試料分配システムに関する。

ラボラトリ試料分配システムは、１つまたは複数の試料容器を運ぶように構成された複数の試料容器キャリアを備え、各試料容器キャリアは、少なくとも１つの磁気的に能動なデバイスを含む。ラボラトリ試料分配システムは、試料容器キャリアを支持するように構成された搬送平面と、搬送平面の下方に固定されて配置された複数の電磁アクチュエータとをさらに備え、電磁アクチュエータは、試料容器キャリアに磁気的な駆動力を印加することにより、搬送平面の上面上の複数の試料容器キャリアのうちの１つを移動させるように構成される。

ラボラトリ試料分配システムは、制御デバイスをさらに備え、この制御デバイスは、対応する搬送経路に沿って試料容器キャリアが移動するように電磁アクチュエータを駆動することにより搬送平面の上面上の試料容器キャリアの移動を制御するように構成され、搬送経路は、対応する終点電磁アクチュエータの上または上方で終端する。

制御デバイスは、終点電磁アクチュエータが、搬送経路の対応する終端でそれぞれの試料容器キャリアに対して磁気的センタリング引力を印加するまたは働かせるように、終点電磁アクチュエータを活性化または駆動するようにさらに構成される。

創意的なラボラトリ試料分配システムによれば、特に試料容器キャリアがその搬送経路に沿って移動した後で、試料容器キャリアをセンタリングすることが可能である。このセンタリングは、例えば、試料容器を試料容器キャリアに装填するために、または、試料容器キャリアから試料容器を取り出すために、有用であり得る。特定の位置においてセンタリングされた試料容器キャリアを有することは、より円滑かつ迅速な装填過程または取出し過程を可能とすることができる。さらに、センタリング力の継続的な印加は、そのような過程に悪影響を及ぼす可能性がある試料容器キャリアが不用意にその位置を変えること、を防止することができる。

試料容器キャリアの磁気的に能動なデバイスは、典型的には永久磁石として実装される。しかし、電磁石が使用されてもよい。
搬送平面は、典型的には試料容器キャリアがその上で運ばれることができかつ移動することができる平坦な表面である。

電磁アクチュエータは、典型的にはソレノイドとして実装され、各ソレノイドが、強磁性コアを有する。典型的には、ソレノイドの軸は、垂直に配向され、かつ互いに平行に配向される。強磁性コアは、隣接する強磁性コアに磁気的に結合され得る。

制御デバイスは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、標準的なコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＧＰＡ；ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、または別のプログラム可能なデバイスとして実装され得る。特に、制御デバイスは、処理手段および記憶手段を備えることができ、記憶手段は、処理手段によって実行されたときに処理手段を特定の形で機能させるコードを含む。

終点電磁アクチュエータは、複数の電磁アクチュエータから選ばれてよく、そして典型的には、それぞれの搬送経路の終点を確定する。典型的な実施態様では、終点電磁アクチュエータは、ラボラトリステーションの付近、または試料容器の装填手段もしくは取出し手段の付近に配置される。

制御デバイスは、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された電磁アクチュエータが、搬送経路の終端で試料容器キャリアに対してセンタリング斥力を印加するように、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された複数の電磁アクチュエータを駆動するように構成される。このことは、終点電磁アクチュエータでの試料容器キャリアのセンタリングをさらに助力し得る。センタリング斥力は、センタリング引力に加えて同時に印加され得る。センタリング斥力は、特定の方向に定められた強度で力を印加してずれを補正するために特に使用され得る。

磁気的センタリング引力および磁気的センタリング斥力は、磁気的な駆動力よりも大きい。このことは、試料容器キャリアの不用意な移動を防止する力を用いて試料容器キャリアをその位置に好ましく保持することを可能にする。

制御デバイスは、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された全ての電磁アクチュエータを活性化または駆動するように構成される。このことは、特に高いセンタリング力を可能とする。

制御デバイスは、搬送平面の方向における磁気的センタリング斥力の和が終点電磁アクチュエータの位置においてゼロになるように、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された全ての電磁アクチュエータを活性化または駆動するように構成される。このことは、終点電磁アクチュエータの位置において結果的に生じる力を伴わずに試料容器キャリアの好ましいセンタリングを可能とし、これは、試料容器キャリアを任意の方向に移動させるために印加されなければならない力が最大限であることを意味する。今しがた説明された状況はまた、磁気的センタリング斥力に起因する磁気的な駆動力が生じないことを意味し得る。このこともまた、電磁アクチュエータによって印加される力による試料容器キャリアの不用意な移動を防止する。

一実施態様によれば、制御デバイスは、位置検出デバイスに通信可能に接続され、この位置検出デバイスは、試料容器キャリアの位置を検出しかつ制御デバイスに位置を示す信号を送達するように構成される。制御デバイスは、試料容器キャリアが終点電磁アクチュエータ上でセンタリングされるように、位置を示す信号を使用して磁気的センタリング斥力を適応させるようにさらに構成される。

この実施態様によれば、センタリング力は、位置検出デバイスによって検出された試料容器キャリアの実際の位置に応じて印加され得る。このことは、試料容器キャリアをセンタリングすることが意図された特定の位置における非常に正確な位置合わせを可能にする。位置検出デバイスは、例えば、画像を分析するように構成されたシステムを含むカメラであってもよい。

一実施態様によれば、制御デバイスは、電磁アクチュエータのうちの選択されたものが試料容器キャリアに対して磁気的安定化斥力を印加するように、試料容器キャリアの移動中に電磁アクチュエータのうちの選択されたものを駆動するように構成される。このことは、移動中の試料容器キャリア搬送経路の安定化を可能とする。安定化斥力は、試料容器キャリアが移動中にその意図された経路から離れるのを防止し得る。

一実施態様によれば、制御デバイスは、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された複数の電磁アクチュエータが、試料容器キャリアがまだ移動している間に試料容器キャリアに対して磁気的制動斥力を働かせるように、終点電磁アクチュエータに隣接して配置された複数の電磁アクチュエータを駆動するように構成される。このことは、斥力により試料容器キャリアの速度を落とすことを可能とする。このことは、試料容器キャリアが意図された終点電磁アクチュエータを越えて移動するのを防止することができ、また、試料容器キャリアの経路の終点での試料容器キャリアの円滑かつ迅速な制動を可能とすることができる。

本発明はさらに、複数の分析前ステーション、分析ステーション、および／または分析後ステーションと、ステーション間で試料容器キャリアおよび／または試料容器を分配するように構成された、上記のようなラボラトリ試料分配システムと、を備えるラボラトリ自動化システムに関する。ラボラトリステーションは、ラボラトリ試料分配システムに隣接して配置され得る。

分析前ステーションは、試料、試料容器、および／または試料容器キャリアのあらゆる種類の前処理を行うように構成され得る。
分析ステーションは、試料または試料の一部を使用して、検体が存在しているかどうか、また存在するのであればその濃度を示す測定信号を生成するように構成され得る。

分析後ステーションは、試料、試料容器、および／または試料容器キャリアのあらゆる種類の後処理を行うように構成され得る。
分析前ステーション、分析ステーション、および／または分析後ステーションは、キャップ取外しステーション、キャップ再装着ステーション、分取ステーション、遠心分離ステーション、アーカイビングステーション、ピペッティングステーション、分類ステーション、管型識別ステーション、および試料品質決定ステーションのうちの少なくとも１つを含み得る。

次に、添付の図面に関して、本発明を詳細に説明する。

ラボラトリ試料分配システムを有するラボラトリ自動化システム１０を概略的に示す図である。

図１は、一実施形態によるラボラトリ自動化システム１０を示す。ラボラトリ自動化システム１０は、第１の分析ステーション２０、第２の分析ステーション２５、およびラボラトリ試料分配システム１００を備える。分析ステーション２０、２５は、それぞれ、試料容器に収容された試料を用いて特定の分析作業を行うように構成される。ラボラトリ試料分配システム１００は、試料容器を分析ステーション２０、２５との間で行き来させるように構成される。

試料分配システム１００は、搬送平面１１０を備える。搬送平面１１０の下方には、複数の電磁アクチュエータ１２０、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４が配置される。各電磁アクチュエータ１２０、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４は、強磁性コア１２５を有する。電磁アクチュエータ１２０、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４は、試料容器キャリアを搬送平面１１０上で移動させることができるように構成される。

搬送平面１１０の下方には、試料容器キャリアのそれぞれの位置を判定するために使用される、複数のホールセンサ１３０がさらに配置される。
典型的には、複数の試料容器キャリアが、搬送平面１１０上に配置される。図１では、例示的なひとつの試料容器キャリア１４０が示されている。試料容器キャリア１４０は試料容器１４５を保持し、そして試料容器キャリア１４０はさらに試料容器キャリア１４０内に配置された（その結果、図１では不可視である）永久磁石をさらに備える。

試料分配システム１００は、制御デバイス１５０をさらに備える。制御デバイス１５０は、試料容器キャリア１４０の移動を制御するように構成される。
試料容器キャリア１４０は、搬送経路１４２に沿って既に移動している。搬送経路１４２は、複数の電磁アクチュエータ１２０、１６０、１６４にわたって延在する。試料容器キャリア１４０が搬送経路１４２に沿って移動する間は、制御デバイス１５０は、試料容器キャリア１４０が電磁アクチュエータ１２０、１６４の上方の各位置から次の位置へ引っ張られるように、電磁アクチュエータ１２０、１６０、１６４を駆動する。

移動を安定させるために、搬送経路１４２のすぐ隣に位置する電磁アクチュエータ１２０、特には、搬送経路１４２が延在するラインと比較して半数の電磁アクチュエータ１２０のみが配置されるそれぞれの搬送経路に平行なライン内に配置される電磁アクチュエータ１２０は、試料容器キャリア１４０に斥力を働かせるように、制御デバイス１５０によって励起される。

搬送経路１４２の終わりに位置する電磁アクチュエータ１６０は、終点電磁アクチュエータ１６０と呼ばれ得る。試料容器キャリア１４０が終点電磁アクチュエータ１６０に到達した後、終点電磁アクチュエータ１６０は、試料容器キャリア１４０に対してセンタリング引力を働かせるように、制御デバイス１５０によって駆動される。センタリング力は、試料容器キャリア１４０を搬送経路１４２に沿って動かすように意図された電磁アクチュエータ１２０によって発揮される駆動力よりも大きい。

試料容器キャリア１４０が終点電磁アクチュエータ１６０に到達する前に、搬送経路１４２の取り得る延長部に配置された隣接する電磁アクチュエータ１６２が、試料容器キャリア１４０に斥力を働かせるように、制御デバイス１５０によって駆動される。この斥力は、具体的には、試料容器キャリア１４０が終点電磁アクチュエータ１６０上で停止するようにその試料容器キャリア１４０を円滑かつ迅速に制動するために使用され得る、制動力である。試料容器キャリア１４０が終点電磁アクチュエータ１６０上で停止した後、３つのさらなる隣接する電磁アクチュエータ１６１、１６３、１６４もまた、意図された位置においてその和が消滅する力となる斥力を試料容器キャリア１４０に対して働かせるように、制御デバイス１５０によって駆動される。

ラボラトリ試料分配システム１００は、制御デバイス１５０に接続されるカメラとして具体化された位置検出デバイス１７０をさらに備える。カメラ１７０は、搬送平面１１０上の試料容器キャリア１４０の位置を正確に判定するように構成される。試料容器キャリア１４０がセンタリングされるべき位置で正確にセンタリングされていない場合、カメラ１７０は、そのようなずれを検出してそのことを制御デバイス１５０に知らせることができる。すると、制御デバイス１５０は、試料容器キャリア１４０を意図された位置に正確にセンタリングする補正力が試料容器キャリア１４０に印加されるように、終点電磁アクチュエータ１６０に隣接する電磁アクチュエータ１６１、１６２、１６３、１６４の斥力を適応させることができる。

Claims (5)

1. １つまたは複数の試料容器（１４５）を運ぶようにそれぞれが構成され、かつ、少なくとも１つの磁気的に能動なデバイスをそれぞれが含む、複数の試料容器キャリア（１４０）と、
   前記試料容器キャリア（１４０）を支持するように構成された搬送平面（１１０）と、
   前記搬送平面（１１０）の下方に固定されて配置された複数の電磁アクチュエータ（１２０、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４）であって、前記試料容器キャリア（１４０）に磁気的な駆動力を印加することにより前記搬送平面（１１０）の上面上の前記試料容器キャリア（１４０）を移動させるように構成された、複数の電磁アクチュエータ（１２０、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４）と、
   制御デバイス（１５０）と
   を備え、
   前記制御デバイス（１５０）が、対応する搬送経路（１４２）に沿って前記試料容器キャリア（１４０）が移動するように前記電磁アクチュエータ（１２０、１６０、１６４）を駆動することにより前記搬送平面（１１０）の上面上の前記試料容器キャリア（１４０）の前記移動を制御するように構成され、前記搬送経路（１４２）のそれぞれが、対応する終点電磁アクチュエータ（１６０）の上で終端し、
   前記制御デバイス（１５０）が、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）が、前記対応する搬送経路（１４２）の前記終端で前記対応する試料容器キャリア（１４０）に対して磁気的センタリング引力を印加するように、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）を駆動するように構成される、ラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   前記制御デバイス（１５０）が、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）に隣接して配置された電磁アクチュエータ（１６１、１６２、１６３、１６４）が、前記対応する搬送経路（１４２）の前記終端で前記試料容器キャリア（１４０）に対して磁気的センタリング斥力を印加するように、そして、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）の位置において、前記搬送平面（１１０）における前記磁気的センタリング斥力の和がゼロになるように、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）に隣接して配置された全ての電磁アクチュエータ（１６１、１６２、１６３、１６４）を駆動するように構成され、前記磁気的センタリング引力および前記磁気的センタリング斥力が、前記磁気的な駆動力よりも大きいことを特徴とする、ラボラトリ試料分配システム（１００）。
2. 前記制御デバイス（１５０）が、位置検出デバイス（１７０）に通信可能に接続され、前記位置検出デバイス（１７０）が、前記試料容器キャリア（１４０）の位置を検出しかつ前記制御デバイス（１５０）に位置を示す信号を提供するように構成され、
   前記制御デバイス（１５０）が、前記試料容器キャリア（１４０）が前記終点電磁アクチュエータ（１６０）の上でセンタリングされるように、前記位置を示す信号を使用して前記磁気的センタリング斥力を適応させるように構成されること
   を特徴とする、請求項１に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
3. 前記制御デバイス（１５０）が、前記搬送経路（１４２）に隣接して配置された電磁アクチュエータ（１２０）が前記試料容器キャリア（１４０）に対して磁気的安定化斥力を印加するように、前記試料容器キャリア（１４０）の移動中に前記搬送経路（１４２）に隣接して配置された電磁アクチュエータ（１２０）を駆動するように構成されること
   を特徴とする、請求項１または２に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
4. 前記制御デバイス（１５０）が、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）に隣接して配置された前記複数の電磁アクチュエータ（１６１、１６２、１６３、１６４）が、前記試料容器キャリア（１４０）がまだ移動している間に前記試料容器キャリア（１４０）に対して磁気的制動斥力を働かせるように、前記終点電磁アクチュエータ（１６０）に隣接して配置された前記複数の電磁アクチュエータ（１６１、１６２、１６３、１６４）を駆動するように構成されること
   を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
5. ラボラトリ自動化システム（１０）であって、
   分析前ステーション、分析ステーション、および分析後ステーションの少なくとも１つを含む、複数のラボラトリステーション（２０、２５）と、
   前記ラボラトリステーション（２０、２５）間で試料容器（１４５）を分配するように構成された、請求項１から４までのいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）と、
   を備える、ラボラトリ自動化システム（１０）。

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