JP2014532870A - 研究室試料配送システムおよび対応する動作方法 - Google Patents

Abstract

研究室試料配送システム（１００）は、いくつかの容器キャリア（１）であって、各々が少なくとも１つの磁気的活性デバイス、好ましくは少なくとも１つの永久磁石を備え、試料容器（３）を運ぶように適合された容器キャリアと、前記容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面（４）と、前記搬送平面の下方に静止して配置されたいくつかの電磁アクチュエータであって、前記容器キャリアに磁力を印加することによって前記搬送平面の上で容器キャリアを移動させるように適合された電磁アクチュエータとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、研究室試料配送システムおよび対応する動作方法を指す。

研究室試料配送システムは、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などの種々の異なる研究室ステーションまたは検体処理機器の間で、試料または検体たとえば血液試料または検体を配送するために使用される。

ＵＳ２００５／０１９６３２０Ａ１は、表面の下方にＸ／Ｙ可動磁界を生成することによって、その表面上で検体容器のラックを前進させる働きをする駆動機構を開示する。この可動磁界は、Ｘ／Ｙ可動磁気トラックアセンブリによって支持された永久磁石によって発生される。各々の磁石によって発生される磁界は、各々の検体−搬送ラックの基部部分内に支持されている磁気吸引部材と磁気的に結合する。磁石と磁気吸引部材との間のこの磁気結合は、Ｘ／Ｙ平面内を磁気トラックアセンブリが移動するときに磁気結合ラックが追従するほど、十分に強い。Ｘ／Ｙ可動磁気トラックアセンブリによって引き起こされる機械的制約により、複数の検体−搬送ラックが独立して同時に移動することは、実施が困難である。さらに、検体容器は、検体−搬送ラック量内で一緒に移動されることのみが可能である。

本発明の目的は、非常に柔軟であり高い搬送性能を与える、研究室試料配送システムおよび対応する動作方法を提供することである。

本発明は、請求項１の特徴を有する研究室試料配送システムおよび請求項２５の特徴を有する方法を提供することによって、この問題を解決する。実施形態は、従属請求項の主題である。

第１の実施形態による研究室試料または検体配送システムは、いくつかの容器キャリア、たとえば５０〜５００の容器キャリアを備える。容器キャリアは自蔵動力式ではない。容器キャリアは、少なくとも１つの磁気的に活性な、すなわち磁気吸引性の、デバイスを備え、単一の試料容器を運ぶように適合される。さらに、システムは、二次元の搬送平面または支持表面を備え、この搬送平面または支持表面は、完全に平面であってよく、容器キャリアの少なくとも一部を運ぶように適合される。いくつかの電磁アクチュエータ、たとえば５０〜５０００の電磁アクチュエータは、搬送平面の下方に静止してまたは固定して配置される。電磁アクチュエータは、容器キャリアに、すなわち容器キャリアの磁気的活性デバイスに、磁力を印加または引き起こすことによって、搬送平面の上で少なくとも２つの異なる方向に容器キャリアを移動させるように適合される。

搬送平面は、磁力によってガイドされる方向に沿った移動を可能にする方法で容器キャリアを支持する。したがって、搬送平面は、容器キャリアのスムーズな運動を可能にするように、少なくともこれらの移動方向で連続的である。多数の横方向に沿ったキャリアの柔軟な移送を可能にするために、平坦な搬送平面が有利である。顕微鏡的レベルでは、搬送平面と容器キャリアの底部表面との間の摩擦を軽減するために、多数の小さな突起を持つ表面を用いることが有利な場合がある。

搬送平面はさらに、電磁アクチュエータの磁界を透過する必要がある。したがって、搬送平面は、たとえばガラスまたはプラスチックのような磁気透過性材料から作製される。さらに、搬送平面の厚さは、機械的安定性と磁気遮蔽の折り合いによる。２〜１０ｍｍの厚さを有する搬送平面が好適であることが示されている。

磁気的活性デバイスは、磁力を対応する磁界と相互作用させるように適合されたデバイスであり、磁気的活性デバイスは、少なくとも１つの永久磁石を備えることができる。複数の電磁アクチュエータが対応する容器キャリアと個々に相互作用することによって、高い搬送柔軟性を提供する搬送平面上で所与の格子に沿って複数の個々の試料容器を独立してかつ同時に移動させることが可能であり、これは、単一の容器が互いから独立して搬送平面上の所望の場所に搬送できることを意味する。

搬送平面は、複数の隣接する下位平面（ｓｕｂ ｐｌａｎｅ）から形成されることができる。
システムは、搬送平面を覆う、すなわち搬送平面を形成する下位平面を覆う、カバープロファイルを備えることができる。

このカバープロファイルは搬送平面の清掃を簡略化し、隣接する下位平面間の間隙の邪魔となることを回避する。さらに、カバープロファイルは、隣接する下位平面間の高低差を軽減する。

カバープロファイルは、液密であってよい。
カバープロファイルは、搬送平面の上に重なるだけでもよいし、配置を安定させ、磁力を減少させる離間を防止するように、下位平面の上部表面に接着されてもよい。

カバープロファイルは、ガラス板であってもよいし、たとえばアルミニウム板のように、非磁性金属板であってもよいし、プラスチック材料のホイル、たとえばポリエチレンまたはＰＴＦＥ（ポリ−テトラ−フルオロ−エチレン）のホイルであってもよい。

ガラス板は耐薬品性があり、容易に洗浄可能であり、剛性も備えており、したがって、下位平面間の高低差が軽減されうる。
可撓性のカバープロファイルの場合、カバープロファイルの適切な厚さによって、機械的安定性、高低差の軽減、および磁気遮蔽に折り合いが付けられる。プラスチック材料の場合、１〜１０ｍｍの厚さを有するカバープロファイルが好適であることが示されている。

容器キャリアの表面および搬送平面の表面すなわちカバープロファイルの表面は、たとえば容器キャリアおよび／もしくは搬送平面もしくはカバープロファイルをコーティングすることによって、ならびに／または容器キャリアの接触表面および／もしくはカバープロファイルの接触表面を粗面化することによって、表面間の摩擦を減少させるように配置されることができる。

電磁アクチュエータは、所与の、たとえば一定の、格子係数を有する格子を形成する行および列の形で配置されることができる。格子寸法は、所与の行または列における隣接するまたは連続的な電磁アクチュエータ間の距離を指定する。

前記容器キャリアは台（ｓｔａｎｄ）を有することができ、この台は、格子係数に等しいまたはこれよりも小さい直径を有する円形断面を有することができる。この寸法取りによって、電磁アクチュエータによって形成された直接隣接する行または列の上を移動する２つのキャリアが、衝突することなく互いのそばを通過できることが可能になる。

電磁アクチュエータは、格子またはマトリックスを形成する行および列の形で配置されることができ、隣接する行は、第１の格子寸法または第２の格子寸法のどちらかから選択された異なる格子係数を有することができ、隣接する行は、第１の格子寸法または第２の格子寸法のどちらかから選択された異なる格子寸法を有することができ、第２の格子寸法は第１の格子係数よりも大きく、たとえば第１の格子係数の２倍である。

容器キャリアは各々、台を有し、前記台は、大きい方の格子係数に等しいまたはこれよりも小さい直径を有する円形断面を有する。
台の断面が円形であることによって、異なる方向に隣接して移動する容器キャリアと台が衝突する可能性が低下する。これによって、たとえば方形の台と比較して、隣接する位置同士の間の必要な安全距離および位置決め精度に関する要件が減少する。さらに、円形の台は、容器キャリアの自立性を改善し、たとえば容器キャリアが通常の動作条件下で傾くことを防止する。

本発明の、第１の格子係数の２倍の大きさである大きい方の格子寸法（すなわち、大きい方の格子を形成する電磁アクチュエータ間の距離）よりも小さいまたはこれに等しい台の大きさまたは直径の寸法取りによって、小さい方の格子寸法に従って配置された電磁アクチュエータによって形成された隣接するトラック上で移動する２つのキャリアが、衝突することなく互いのそばを通過できることが可能になる。一方、占有面積は、あまり傾斜しないスムーズな搬送を提供するのに十分な大きさである。

電磁アクチュエータは、アクティブな搬送フィールドの格子またはマトリックスを形成する行と列の形で配置されることができる。この行および列は、第１の格子寸法ｇ１または第２の格子寸法ｇ２のどちらかを有し、ｇ２＝２×ｇ１である。隣接する行と隣接する列は、異なる格子寸法を有する。格子寸法は、所与の行または列における隣接するまたは連続的な電磁アクチュエータ距離を指定する。言い換えれば、電磁アクチュエータは、格子またはマトリックスの形で配置され、この格子またはマトリックスは、電磁アクチュエータの省略を表すブランク位置を有する。この配置では、特定の宛先は前記行および列に沿った移動に基づいて到達できるので、搬送平面上の特定の宛先に到達するためには、容器キャリアの対角移動は必要ではないと考える。電磁アクチュエータの前述の配置によって、必要とされる電磁アクチュエータの数が、一定の格子寸法を有する解決策と比較して、著しく（たとえば３３％）減少する。それにもかかわらず、対角移動が必要とされる場合、たとえば等しい寸法を持つアクティブな搬送フィールドに分割される搬送平面を形成する一定の格子寸法を有する行および列が設けることができることは自明である。

搬送平面が、複数の下位平面に分割される場合、各々の下位平面は、第１の外面と、第２の外面と、第３の外面と、第４の外面とを有することができ、搬送平面を形成するように、さらなる平面が敷き詰められた形で配置されることができる。したがって、この手法は、所望の形状の搬送平面を提供する能力を提供する。これは、現在の研究室ステーションにより、または空間的な制約により、個々の研究室が持ちうるニーズに対応する大きな利点である。

下位平面から搬送平面を構築する手法は、異なる格子寸法を有する行という概念と組み合わせて、必要な電磁アクチュエータの数を減少させることができる。下位平面は、第１の外面および第２の外面に沿って電磁アクチュエータが第１の格子寸法ｇ１に配置され、第３の外面および第４の外面に沿って電磁アクチュエータが第２の格子寸法ｇ２に配置される場合に、用いられることができ、ｇ２＝２×ｇ１である。複数の下位平面は、敷き詰められた形で隣接して配置されることができ、異なる下位平面の隣接する外面は異なる格子寸法を有する。

容器キャリアは各々、台を有することができ、前記台は、５つの電磁アクチュエータによって形成された十字の中央に設置された場合、５つの電磁アクチュエータをほぼ覆う円形断面を有する。

台が、５つの電磁アクチュエータによって形成された前記十字の中央に設置される場合、十字の中央にある電磁アクチュエータは完全に覆われることができ、４つの外側の電磁アクチュエータは、半分覆われることができる。

台は、３．５ｃｍ〜４．５ｃｍの範囲の直径を有することができる。
本発明の、電磁アクチュエータ間の距離に対する台の大きさまたは直径の比によって、隣接するトラック上を移動する２つのキャリアが衝突することなく互いのそばを通過できることが可能になる。一方、占有面積は、あまり傾斜しないスムーズな搬送を提供するのに十分な大きさである。

各々の電磁アクチュエータは強磁性コアを備えることができ、電磁アクチュエータが動作電流によって駆動されない場合、この強磁性コアは、前記電磁アクチュエータの上に配設された容器キャリアの前記少なくとも１つの磁気的活性デバイスに作用する保持力を生じさせる。

少なくとも１つの永久磁石は球形であってよく、球形の永久磁石のＮ極またはＳ極は搬送平面に向けられる。言い換えれば、球形の永久磁石の両極を通って延在する軸は、搬送平面に垂直である。球形の永久磁石の直径は、約１２ｍｍとすることができる。球形の永久磁石によって、たとえば棒磁石と比較して、最適化された磁界が電磁アクチュエータと相互作用し、その結果、側方移動方向における磁力成分がより大きくなる。

永久磁石は、現在隣接している起動されていない電磁アクチュエータの強磁性コアと共に、望ましくない磁気保持力を起こす。この保持力によって、現在隣接している起動されていない電磁アクチュエータから起動されている電磁アクチュエータの方へ離れる容器キャリアの所望の移動が妨害される。永久磁石と搬送平面の間の距離を増加させる、すなわち永久磁石と電磁アクチュエータの間の距離も増加させることによって、この磁気保持力が減少する。好ましくないことに、距離を増加させると、側方移動方向への所望の磁気搬送力が低下する。したがって、少なくとも１つの永久磁石の中央と容器キャリアの底部表面の間の距離は、５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内にあるように選択されることができ、この底部表面は、搬送平面と接触するように適合される。所与の距離範囲は、移動方向における所望の磁気搬送力と望ましくない磁気保持力との間の最適化された妥協点を提供する。

容器キャリアは、容器キャリアの台の中央に配置された第１の永久磁石と、この第１の永久磁石を囲む台内に配置された環状形状を有する第２の永久磁石とを備えることができる。この配置は、特に複数の電磁アクチュエータが所与の時刻に起動される場合に、押す磁力および引っ張る磁力を引き起こす際の高い柔軟性を提供する。第１の永久磁石と第２の永久磁石は逆の極性を有することができ、すなわち第１の永久磁石のＳ極と第２の永久のＮ極は搬送平面を指すことができ、または第１の永久磁石のＮ極と第２の永久のＳ極は搬送平面を指すことができる。環状形状の第２の永久磁石は、搬送平面の電磁アクチュエータの軸間の距離よりも小さい直径を有する円形領域を構成することができる。

容器キャリアは、一意のＩＤを格納するＲＦＩＤタグを備えることができる。これによって、試料容器ＩＤたとえばバーコードと、対応する容器キャリアの間の合致が可能になる。一意のキャリアＩＤは、任意選択のＲＦＩＤリーダによって読み取られることができる、ＲＦＩＤリーダはシステムの一部であり、システム内の１つまたは複数の特定の場所に配設される。

ＲＦＩＤタグは、容器キャリアの台内に配置された環状形状のアンテナを備えることができる。このアンテナ配置によって、搬送平面の下方にあるＲＦＩＤリーダアンテナによってＲＦＩＤタグを読み取ることが可能になる。したがって、邪魔になるＲＦＩＤリーダアンテナのない搬送平面そのものおよび／または搬送平面より上方の領域が設計されることができる。

電磁アクチュエータは、磁界を誘導および増幅する強磁性コアを備えることができる。電磁アクチュエータは、中央の指部と４つの外側指部とを有することができ、指部の各々は、搬送平面に垂直に延在する。中央の指部のみは、動作電流によって駆動されるコイルによって囲まれることができる。この配置は、電磁アクチュエータを起動するために必要なコイルの数を減少させ、特に容器キャリアが図示のように配置される場合、中央の指部と外側指部は、有利には、特に容器キャリアが、台の中央に配置された第１の永久磁石と、第１の永久磁石を囲む台内に配置された環状形状を有する第２の永久磁石を備える場合、それぞれ押す力および引っ張る力を提供することによって相互作用する。

システムは、搬送平面上に位置する容器キャリアの存在および位置を検知するように適合された容器キャリア検知デバイスをさらに備えることができる。この容器キャリア検知デバイスは、搬送平面の上に配設された容器キャリアの最適化された追跡を提供する。

容器キャリア検知デバイスは、赤外線（ＩＲ）主体の反射光バリアに基づいて具現化されることができる。これらの光バリアは、搬送平面の凹部内に配置されてもよいし、用いられた光を少なくとも部分的に透過する搬送平面の下方に配置されてもよい。後者の場合、とりわけ清掃がより容易な、閉じた搬送平面は、設けられることができる。

システムは、隣接する電磁アクチュエータ間の磁気結合を提供するように適合された磁化可能な結合要素を備えることができる。この結合要素により、起動された電磁アクチュエータは、逆の極性を有する隣接するアクチュエータ内で磁界を自動的に発生させる。これは、単一の電磁アクチュエータのみがたとえば対応する励磁電流によって起動される場合ですら、それぞれの引っ張る力および押す力を自動的に提供する。

システムは、前記搬送平面と前記搬送平面上に配設された前記容器キャリアとを覆うように適合されたセキュリティカバーを備えることができる。このセキュリティカバーは、搬送平面と搬送平面上に配設された容器キャリアとを覆い、したがって、容器キャリアは搬送平面上で妨害されずに移動することができる。

セキュリティカバーは、たとえば透明プラスチックから作製されることができる。セキュリティカバーは、汚れおよび搬送平面への意図的でないアクセスを防止する。
セキュリティカバーは、搬送平面の占有面積にほぼ等しい占有面積を有することができる。

セキュリティカバーは、開状態と閉状態とを有することができ、前記開状態では、前記搬送平面または前記搬送平面の専用領域は使用者によってアクセス可能とすることができ、前記閉状態では、前記搬送平面は使用者によってアクセス可能でないとすることができ、それによって、損傷および／または前記搬送平面上に配設された容器キャリアを望ましくない位置に至らせる手動でのアクセスを防止する。

セキュリティカバーは、搬送平面上の特定のセクション／領域がアクセス可能であるように動作可能であるフラップまたはセクションを有することができる。
セキュリティカバーは、搬送平面の汚染をさらに防止する。

試料容器の用途の広い（ｖｅｒｓａｔｉｌｅ）搬送のための方法は、上記で説明したいくつかの容器キャリアを備える研究室試料配送システムを用いて達成することができる。この容器キャリアは、少なくとも１つの磁気的活性デバイスを備え、試料容器を運ぶように適合される。研究室試料配送システムは、前記容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面と、前記搬送平面の下方に静止して配置されたいくつかの電磁アクチュエータとをさらに備える。この電磁アクチュエータは、前記容器キャリアに磁力を印加することによって前記搬送平面の上で容器キャリアを移動させるように適合される。この方法は、前記電磁アクチュエータのうち少なくとも１つを起動して、前記少なくとも１つの起動された電磁アクチュエータの動作距離内の容器キャリアに磁力を印加するステップを含む。電磁アクチュエータを起動することは、磁界が電磁アクチュエータによって生成されることを意味する。起動は、強磁性コアを囲むコイルに印加される駆動電流を生成するによって行われることができる。

搬送平面上で移動する容器キャリアの速度は、隣接する電磁アクチュエータの連続した起動の間の時間を設定することによって設定されることができる。この持続時間が、より短く設定される場合、速度は増加し、この持続時間が、より長く設定される場合、速度は減少する。持続時間を動的に変更することによって、容器キャリアは加速または減速されることができる。

電磁アクチュエータは、前記磁力を用いて印加されるべき前記容器キャリアの検知された位置に応じて起動されることができる。電磁アクチュエータは、生成された磁界の極性が電磁アクチュエータに対する容器キャリアの位置によって決まるように起動されることができる。これによって、位置に依存した引っ張る力と押す力が生じる。第１の位置範囲では、容器キャリアが、起動された電磁アクチュエータの方へ移動しているとき、引っ張る力が、起動された電磁アクチュエータの方へ容器キャリアを引きつけることができる。第２の位置範囲では、容器キャリアが電磁アクチュエータを横断すると、今度は押す力が、反対の極性を有する磁界を生成する起動された電磁アクチュエータから離れるように容器キャリアを押す。さらに、磁界強度は、容器キャリアの安定した移動を提供するように、検知された位置に応じて変更されてよい。電磁アクチュエータは、単一の極性のみを有する磁界を生成してシステムを簡略化するように適合させることができる。この場合、容器キャリアが、起動された電磁アクチュエータの方へ移動しているとき、起動された電磁アクチュエータは、第１の位置範囲で引っ張る力を生成することができる。第２の位置範囲では、容器キャリアが電磁アクチュエータを横断したとき、電磁アクチュエータは停止されることができる。

第１の搬送経路に沿って第１の容器キャリアを移動させるため、電磁アクチュエータの第１のグループが、第１の搬送経路に沿って起動されることができる。第２の搬送経路に沿って第２の容器キャリアを独立して、かつ少なくとも部分的に同時に移動させるため、複数の電磁アクチュエータからなる第２のグループが、第２の搬送経路に沿って起動されることができる。「同時に」は、特定の時間間隔中に第１の容器キャリアと第２の容器キャリアの両方が移動することを示す。第１のグループまたは第２のグループの電磁アクチュエータは、それぞれの搬送経路に沿って次々と起動されてよい。あるいは、それぞれの搬送経路に沿った２つ以上の隣接する電磁アクチュエータが、少なくとも部分的に時間的に重複して起動されてもよい。

第１の電磁アクチュエータの上のフィールド上に配設された容器キャリアの、第２の電磁アクチュエータの上の隣接するフィールドへの移動は、第１のアクチュエータと、第２の電磁アクチュエータと、ならびに第１の電磁アクチュエータに隣接し、第２の電磁アクチュエータの反対側にあり、第１の電磁アクチュエータおよび第２の電磁アクチュエータと同じ行または列の一部である第３の電磁アクチュエータを所定の順序で起動することを含むことができる。

容器キャリアが、容器キャリアの台の中央に配置された第１の永久磁石と、この第１の永久磁石を囲む台内に配置された環状形状を有する第２の永久磁石とを備える場合、方法は、結果として生成される、環状形状を有する前記第２の永久磁石に関する引っ張る力が生成されるように前記第２の電磁アクチュエータを起動し、結果として生成される、前記第２の永久磁石に関する押す力が生成されるように前記第３の電磁アクチュエータを起動するステップと、所定の時間間隔の後で、または容器キャリアの所定の位置で、結果として生成される、前記第２の永久磁石に関する引っ張る力が生成され、結果として生成される、前記第１の永久磁石に関する押す力が生成されるように、前記第１の電磁アクチュエータを起動するステップと、第２の所定の時間間隔の後で、または容器キャリアの第２の所定の位置で、結果として生成される、前記第２の永久磁石に関する引っ張る力が生成されるように前記第２の電磁アクチュエータを起動するステップとをさらに含むことができる。隣接する電磁アクチュエータ間の移動は、３つの隣接する電磁アクチュエータに関する一連の３つの起動パターンで行われる。これにより、高い位置決め精度を持つ連続した一様な移動が行われる。第１の時間間隔および第２の時間間隔または第１の位置および第２の位置は、容器キャリア検知デバイスによって提供される容器キャリアの検知された位置に基づいて決定されることができる。

本発明の好ましい実施形態は略図に示されている。

複数の下位平面から形成された搬送平面を有する研究室試料配送システムを示す図である。 図１に示される例示的な下位平面に関する上面図である。 図２に示される下位平面のより詳細な側面斜視図である。 第１の実施形態による容器キャリアを示す図である。 第２の実施形態による容器キャリアおよび対応する電磁アクチュエータを示す図である。 起動されていない電磁アクチュエータおよび起動されている隣接する電磁アクチュエータの上に容器キャリアが設置された場合のシミュレートされた磁束密度を示す図である。 隣接する電磁アクチュエータ間の磁気結合を提供する磁化可能な結合要素を備える下位平面の一実施形態の側面図である。 第１の実施形態による、容器キャリアの移動および対応する電磁アクチュエータの起動順序を示す図である。 第２の実施形態による、容器キャリアの移動および対応する電磁アクチュエータの起動順序を示す図である。 下位平面のさらなる実施形態である。

図１は、研究室試料配送システム１００を示す。研究室試料配送システム１００は、一般的に研究室システムで使用される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などの異なる研究室ステーションまたは検体処理機器２２の間で、試料容器または試料管３内に含まれる試料または検体たとえば血液試料を配送するために使用される。

研究室試料配送システム１００は、各々が搬送平面４にわたって対応する試料容器３を支持するように適合されたいくつかの容器キャリアまたは単一管キャリア１を備える。搬送平面４の下方には、複数の電磁アクチュエータ５（図２および３を参照されたい）が静止して配置される。電磁アクチュエータ５の各々は、容器キャリア１に磁力を印加することによって、対応する電磁アクチュエータ５の動作距離内で容器キャリア１を移動させるように適合される。

図示の搬送平面４は４つの方形の下位平面２３に分割され、この下位平面２３は互いに隣接して配置される。搬送平面は任意選択のカバープロファイル２４によって覆われ、このカバープロファイル２４は液密であり、間隙を覆い、隣接する下位平面２３間の高低差を軽減する。カバープロファイル２４の材料は、低い摩擦係数を提供する。カバープロファイル２４は、たとえば、ガラス板であってもよいし、ポリエチレンまたはＰＴＦＥ（ポリ−テトラ−フルオロ−エチレン）のホイルであってもよい。

図２は、図１の例示的な下位平面２３に関する概略上面図である。下位平面は、第１の外面２０と、第２の外面２１と、第３の外面１８と、第４の外面１９とを有する。第１の外面２０および第２の外面２１に沿って、電磁アクチュエータ５が第１の格子寸法ｇ１で配置される。電磁アクチュエータ５は、第３の外面１８および第４の外面１９に沿って第２の格子寸法ｇ２で配置され、ここでｇ２＝２×ｇ１である。格子寸法ｇ１は、たとえば２０ｍｍとすることができる。

電磁アクチュエータ５は、行と列、たとえば１６行と１６列の形で配置され、この行および列は第１の格子寸法ｇ１または第２の格子寸法ｇ２のどちらかを有し、ここでｇ２＝２×ｇ１である。隣接する行は異なる格子寸法を有し、隣接する列は異なる格子寸法を有する。搬送平面上のある位置またはフィールドが、目的の宛先としてアクセス可能でなければならない場合、その目的の宛先の下に、対応する電磁アクチュエータが設けられる。特定のフィールドまたは領域がアクセス可能である必要がない場合、その位置における電磁アクチュエータは省略されてもよい。

図２は、各々が、大きい方の格子寸法ｇ２よりも約１％〜２０％小さい直径Ｄを有する円形断面を持つ台８を有する、２つの例示的な容器キャリアを示す。
この２つのキャリアが進むことにより、隣接するトラックは、衝突することなく互いにそばを通ることができる。一方、占有面積は、あまり傾斜しないスムーズな搬送を提供するのに十分な大きさである。

図３は、図２に示される下位平面２３のより詳細な側面斜視図である。
図示のように、各々の電磁アクチュエータ５はキャリア板２６上に固定され、搬送平面４に基本的に垂直に延在する強磁性円筒形コア５ａを備える。強磁性円筒形コア５ａを、コイル５ｂが囲む。コイル５ｂは、電気接点５ｃを介してドライバユニット（図示せず）によって供給される動作電流により印加されることができる。動作電流によって駆動される場合、各々の電磁アクチュエータ５は磁界を生成する。この磁界が、容器キャリア１内に配置された永久磁石２（図４を参照されたい）と相互作用すると、この磁界は、搬送平面４に沿って容器キャリア１を移動させる駆動力を提供する。強磁性円筒形コア５ａは、コイル５ｂによって生成された磁界を束ね、増幅する。

最も単純な形態では、各々の容器キャリア１は、対応する容器キャリア１に近接した単一の起動された電磁アクチュエータ５によって生成される駆動力にさらされ、それによって、起動された電磁アクチュエータ５の方へ容器キャリア１を引っ張ることができる。さらに、対応する容器キャリア１に近接した複数の電磁アクチュエータ５の押す駆動力と引く駆動力を重ね合わせることが可能である。

さらに、複数の電磁アクチュエータ５を同時に起動して、搬送平面４にわたって所定の経路に沿って、複数の異なる容器キャリア１を互いとは無関係に移動させることが可能である。

搬送平面４上に位置する容器キャリア１の存在および位置を検知するために、容器キャリア検知デバイスが設けられる。図示の実施形態は、図３に示されるように、格子の形で上に配置された複数のＩＲベース反射光バリア１７を有するプリント回路基板２５を備える。

容器キャリア１は、ＩＲベースの反射光バリア１７によって放出されたＩＲ放射を反射するように配置されるので、光バリア１７は、対応する光バリア１７の上に配設された容器キャリア１を検出する。容器キャリアが存在しない場合、反射されたＩＲ光は、対応する光バリア１７のＩＲセンサに入らない。

図４は、第１の実施形態による容器キャリア１を示す図である。容器キャリア１は、球形の永久磁石２を備える。前記少なくとも１つの永久磁石２の中心と前記容器キャリアの底部表面８ａとの間の距離Ｉは５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内にあり、約１２ｍｍであってよく、前記底部表面８ａは、前記搬送平面４と接触するように適合される。容器キャリア１の高さｈは、約４２ｍｍとすることができる。

永久磁石２は、硬い強磁性材料から作製されてよい。これらには、たとえば、鉄鉱石（磁鉄鉱または天然磁石）、コバルトおよびニッケル、ならびに希土類金属がある。永久磁石２のＮ極Ｎは、搬送平面に向けられる。

図示の容器キャリアの台８は、５つの電磁アクチュエータ５によって形成された十字の中心に設置される場合、５つの電磁アクチュエータ５をほぼ覆う約３．５ｃｍ〜４．５ｃｍの直径を有する円形断面を有する。十字の中心にある電磁アクチュエータは完全に覆われ、４つの側方の電磁アクチュエータは半分だけほぼ覆われる。このため、隣接するトラックを進む２つのキャリアは、衝突することなく互いに通過することができる。一方、占有面積は、あまり傾斜しないスムーズな搬送を提供するのに十分な大きさである。

容器キャリアは、たとえば可撓性の板ばね２８の形態で組み込むことができる試料容器固定手段を備えることができる。可撓性の板ばね２８は、容器キャリア３の円筒形開口の側壁に配置される。可撓性の板ばね２８は、試料容器３が対応する開口よりも小さな直径を有する場合でも、容器キャリア１の内部で試料容器３を安全に固定する。

異なる種類の、たとえば異なるフォームファクタを有する、試料容器が使用される場合、それぞれの種類の試料容器に対応する異なる内径を持つ特定の容器キャリアを提供することすら可能である。

図５は、異なる磁石配置を有する、第２の実施形態による容器キャリア１’、および対応する電磁アクチュエータ５’を示す図である。
容器キャリア１’は、前記容器キャリア１’の台８の中央に配置された第１の永久磁石６と、前記第１の永久磁石６を囲む前記台８内に配置された環状形状を有する第２の永久磁石７とを備える。永久磁石６と７は、逆の極性を有する。中央の永久磁石６のＮ極および環状形状の永久磁石７のＳ極は、搬送平面４に向けられる。

さらに、容器キャリア１’は、特定の容器キャリアに対応する一意のＩＤを格納するＲＦＩＤタグ９を備える。ＲＦＩＤタグ９は、容器キャリア１’の台８の中で第１の永久磁石６と第２の永久磁石７の間に配置された環状形状のアンテナ１０を備える。

対応する電磁アクチュエータ５’は、中央の指部１１と４つの側方指部１２、１３、１４、および１５とを有する強磁性コアを備え、指部の各々は搬送平面４に垂直に延在し、中央の指部１１のみが、動作電流Ｉａによって駆動されるコイル１６によって囲まれる。この配置は、図３に示される実施形態と比較して、電磁アクチュエータ５’を起動するために必要なコイルの数を減少させ、特に容器キャリア１’が図示のように配置される場合、中央の指部１１と側方の指部１２〜１５は、有利には、それぞれ押す力および引っ張る力を提供することによって相互作用する。

図６は、起動されていない電磁アクチュエータ５＿２および起動されている隣接する電磁アクチュエータ５＿３の上に、図４に示されている容器キャリアが設置された場合のシミュレートされた磁束密度を示す図である。異なる磁束密度Ｂは、対応するケバによって表される。

図示のように、球形の永久磁石２は、起動されていない電磁アクチュエータ５＿２の強磁性コアと共に、起動されていない電磁アクチュエータ５＿２の強磁性コアの方へ永久磁石２を引っ張る望ましくない磁気保持力Ｆ２を引き起こし、それによって、所望の移動の反対方向の望ましくない力成分を引き起こし、加えて、搬送平面の対応する表面と台との間の摩擦を増加させる。起動された電磁アクチュエータ５＿３は、力Ｆ１を生成する。

これらの望ましくない効果を軽減するために、容器キャリアを押す電磁アクチュエータ５＿２を逆に起動することによって対向する磁界を生成し、それによって摩擦を減少させることが可能である。

あるいは、またはこれに加えて、永久磁石２と搬送平面の間の最適化された距離を選ぶことが可能であり、図４に関する説明も参照されたい。
それにもかかわらず、永久磁石２の磁気的に活性な球面とアクティブな電磁アクチュエータ５＿３の間の結果として生成される距離が小さくなるので、球形の永久磁石２を使用する所望の移動方向の磁力は、棒磁石に比べて高い。

図７は、隣接する電磁アクチュエータ５間の磁気結合を提供する磁化可能な結合要素２７を備える下位平面の一実施形態の側面図である。
図示のように、対応するコイルを駆動電流により駆動することによって電磁アクチュエータ５＿３のみが起動され、電磁流を引き起こす。この電磁流は、結合要素２７によって誘導され、起動されていない電磁アクチュエータ５＿２および５＿３の強磁性コアの中を延在する。その結果、磁気的な押す力が、永久磁石２と相互作用する電磁アクチュエータ５＿２によって生成され、摩擦を減少させ、起動された電磁アクチュエータ５＿３によって生成された引っ張る力と所望の方向に重なり合う。

図８は、第１の実施形態による、容器キャリア１の移動および対応する電磁アクチュエータ５＿１〜５＿５の起動順序を示す図である。
図示のように、時刻ｔ＝０では、電磁アクチュエータ５＿２のみが起動され、したがって、電磁アクチュエータ５＿２は、容器キャリア１を図示の方向に移動させる引っ張る力を生成する。

時刻ｔ＝１では、容器キャリア１は、たとえば容器キャリア検知デバイスによって検知できる電磁アクチュエータ５＿２の上に存在するように移動した。移動を継続するために、電磁アクチュエータ５＿２が停止され、電磁アクチュエータ５＿３が起動され、それによって、容器キャリア１を前方に引っ張る。

時刻ｔ＝２では、容器キャリア１は、電磁アクチュエータ５＿３の上に存在するように移動した。移動を継続するために、電磁アクチュエータ５＿３が停止され、電磁アクチュエータ５＿４が起動され、それによって、容器キャリア１を前方に引っ張る。

上記のステップは、移動が所望される限り、繰り返される。完了すると、搬送経路に沿った複数の電磁アクチュエータ５＿１〜５＿５からなるグループが順次起動され、前記第１の搬送経路に沿って容器キャリア１を移動させる。

電磁アクチュエータ５は独立して起動されることができるので、異なる経路に沿って複数の異なる容器キャリア１を独立してかつ同時に移動させることが可能であり、自明のことながら、衝突は回避されなければならない。

図９は、第２の実施形態による、容器キャリア１’の移動および対応する電磁アクチュエータ５＿１〜５＿３の起動順序を示す図である。図５は、容器キャリア１’をより詳細に示す。

図示の実施形態では、第１の電磁アクチュエータ５＿２上に配設された容器キャリア１’の、隣接する第２の電磁アクチュエータ５＿３への移動は、第１の電磁アクチュエータ５＿２および第２の電磁アクチュエータ５＿３、ならびに、第１の電磁アクチュエータ５＿２に隣接する第３の電磁アクチュエータ５＿１を特定の順序および極性で起動することを含む。電磁アクチュエータ５＿１〜５＿３は同じ行または列の一部であり、容器キャリア１’の方を指すＳ極（Ｓ）またはＮ極（Ｎ）を生成して起動されることができる。

ｔ＝０における第１のステップでは、第２の電磁アクチュエータ５＿３は、結果として生成される、環状形状を有する第２の永久磁石７に関する引っ張る力が生成されるように起動され、第３の電磁アクチュエータ５＿１は、結果として生成される、前記第２の永久磁石７に関する押す力が生成されるように起動される。

時刻ｔ＝１で容器キャリア１’が、たとえば容器キャリア検知デバイスによって検知されることができる、第１の所定の位置に到達した後、結果として生成される、第２の永久磁石７に関する引っ張る力が生成され、結果として生成される、前記第１の永久磁石６に関する押す力が生成されるように、第２の電磁アクチュエータ５＿３および第３の電磁アクチュエータ５＿１は停止され、第１の電磁アクチュエータ５＿２は起動される。

容器キャリア１’が時刻ｔ＝２において第２の所定の位置に到達した後、結果として生成される、第２の永久磁石７に関する引っ張る力が生成されるように、第１の電磁アクチュエータ５＿２および第３の電磁アクチュエータ５＿１が停止され、第２の電磁アクチュエータ５＿３が起動される。

図示の実施形態では、隣接する電磁アクチュエータ５＿２と５＿３の間の移動は、３つの隣接する電磁アクチュエータ５＿１〜５＿３に関する一連の３つの起動パターンで実行される。これにより、高い位置決め精度を持つ連続した一様でスムーズな移動が行われる。

図１０は、下位平面２３’のさらなる実施形態を示す。この実施形態によれば、電磁アクチュエータ５は、単一の格子寸法ｇ３を有する格子を形成する行および列の形で配置される。各々の行および各々の列における隣接するまたは連続的な電磁アクチュエータ５間の距離は、ｇ３である。

図１０は、各々が、この格子寸法ｇ３よりも約１％〜２０％小さい直径Ｄを有する円形断面を持つ台８を有する、２つの例示的な容器キャリアを示す。
この２つのキャリアが進むことにより、隣接するトラックは、衝突することなく互いにそばを通ることができる。一方、占有面積は、あまり傾斜しないスムーズな搬送を提供するのに十分な大きさである。

Claims (28)

1. 各々が少なくとも１つの磁気的活性デバイス、好ましくは少なくとも１つの永久磁石（２）を備え、試料容器（３）を運ぶように適合されたいくつかの容器キャリア（１、１’）と、
   前記容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面（４）と、
   前記搬送平面の下方に静止して配置されたいくつかの電磁アクチュエータ（５）であって、前記容器キャリアに磁力を印加することによって前記搬送平面の上で容器キャリアを移動させるように適合された電磁アクチュエータと
   を備える研究室試料配送システム（１００）。
2. 前記搬送平面が、複数の隣接する下位平面（２３）から形成され、
   前記システムが、前記下位平面（２３）を覆うカバープロファイル（２４）を備える
   ことを特徴とする、請求項１に記載のシステム
3. 前記カバープロファイル（２４）が、間隙を覆い、隣接する下位平面（２３）間の高低差を軽減するように適合されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記カバープロファイル（２４）が液密であることを特徴とする、請求項２または３に記載のシステム。
5. 前記カバープロファイル（２４）が前記下位平面（２３）の上部表面に接着されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記カバープロファイル（２４）が、ガラス板、たとえばアルミニウム板のような、非磁性金属板、またはプラスチック材料のホイル、たとえばポリエチレンまたはＰＴＦＥ（ポリ−テトラ−フルオロ−エチレン）のホイルであることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記容器キャリアの底部表面および前記カバープロファイルの表面が、前記表面間の摩擦を減少させるように配置されることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記電磁アクチュエータ（５）が、格子寸法（ｇ３）を有する格子を形成する行および列の形で配置されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記容器キャリア（１）が各々、台（８）を有し、前記台（８）が、前記格子寸法（ｇ３）に等しいまたはこれよりも小さい直径（Ｄ）を有する円形断面を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記電磁アクチュエータ（５）が、格子を形成する行および列の形で配置され、隣接する行および隣接する列が、第１の格子寸法（ｇ１）または第２の格子寸法（ｇ２）のどちらかから選択された異なる格子寸法を有し、前記第２の格子寸法（ｇ２）が前記第１の格子寸法（ｇ１）よりも大きいことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記容器キャリア（１）が各々、台（８）を有し、前記台（８）が、前記大きい方の格子寸法に等しいまたはこれよりも小さい直径（Ｄ）を有する円形断面を有することを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 各々の下位平面が、第１の外面（２０）と、第２の外面（２１）と、第３の外面（１８）と、第４の外面（１９）とを有し、前記第１の外面および前記第２の外面に沿って、前記電磁アクチュエータが第１の格子寸法ｇ１に配置され、前記第３の外面および前記第４の外面に沿って、前記電磁アクチュエータが第２の格子寸法ｇ２に配置され、ｇ２＝２×ｇ１であることを特徴とする、請求項２から１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記容器キャリアが各々、台（８）を有し、前記台（８）が、５つの電磁アクチュエータ（５）によって形成された十字の中央に位置決めされた場合、５つの電磁アクチュエータ（５）をほぼ覆う円形断面を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記台（８）が、前記５つの電磁アクチュエータ（５）によって形成された前記十字の前記中央に位置決めされる場合、前記十字の前記中央にある前記電磁アクチュエータが完全に覆われ、前記４つの外側の電磁アクチュエータが半分覆われることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記台（８）が、３．５ｃｍ〜４．５ｃｍの範囲の直径を有することを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載のシステム。
16. 各々の電磁アクチュエータ（５）が強磁性コア（５ａ）を備え、前記電磁アクチュエータ（５）が動作電流によって駆動されない場合、前記強磁性コア（５ａ）が、前記電磁アクチュエータ（５）の上に配設された容器キャリア（１）の前記少なくとも１つの磁気的活性デバイス（２）に作用する保持力を生じさせることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記少なくとも１つの永久磁石（２）が球形であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 各々の容器キャリア（１’）が、前記容器キャリアの台（８）の中央に配置された第１の永久磁石（６）と、前記第１の永久磁石を囲む前記台内に配置された環状形状を有する第２の永久磁石（７）とを備え、好ましくは、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石が逆の極性を有し、前記環状形状の第２の永久磁石が、隣接する電磁アクチュエータの軸間の距離よりも小さい直径を有する円形領域を構成することを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 各々の容器キャリアが、特定の容器キャリアに対応する一意のＩＤを格納するＲＦＩＤタグ（９）を備えることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記電磁アクチュエータが、中央の指部（１１）と４つの外側指部（１２、１３、１４、１５）とを有する強磁性コアを備え、前記指部の各々が前記搬送平面に垂直に延在することを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載のシステム。
21. 前記搬送平面上に位置する容器キャリアの存在および／または位置を検知するように適合された容器キャリア検知デバイス（１７、２５）を特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 隣接する電磁アクチュエータ間の磁気結合を提供するように適合された磁化可能な結合要素（２７）を特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載のシステム。
23. 前記搬送平面（４）および前記搬送平面（４）上に配設された前記容器キャリア（１、１’）を覆うように適合されたセキュリティカバーを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 前記セキュリティカバーが開状態と閉状態とを有し、前記開状態では、前記搬送平面が使用者によって少なくとも部分的にアクセス可能であり、前記閉状態では、前記搬送平面が使用者によってアクセス可能でないことを特徴とする、請求項２３に記載のシステム。
25. 請求項１から２３のいずれか一項に記載の研究室試料配送システム（１００）を動作する方法であって、
    前記電磁アクチュエータ（５）のうち少なくとも１つを起動して、前記少なくとも１つの起動された電磁アクチュエータ（５）の有効距離内の容器キャリアに磁力を印加するステップ
    を含む方法。
26. 前記磁力を用いて印加されるべき前記容器キャリアの検知された位置に応じて前記少なくとも１つの電磁アクチュエータを起動するステップ
    を特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 第１の所定の搬送経路に沿って複数の電磁アクチュエータ（５＿１〜５＿５）の第１のグループを起動して、前記第１の搬送経路に沿って対応する第１の容器キャリアを移動させるステップ
    を特徴とする、請求項２５または２６に記載の方法。
28. 複数の電磁アクチュエータの前記第１のグループの前記起動と独立して、かつ少なくとも部分的に同時に、第２の所定の搬送経路に沿って複数の電磁アクチュエータの第２のグループを起動し、前記第２の搬送経路に沿って対応する第２の容器キャリアを移動させるステップ
    を特徴とする、請求項２７に記載の方法。

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