JP2017129576A - 試料管を持ち上げるためのデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純でかつ動作が確実であるような、持ち上げられた動作位置のところで試料管を正確に配置するのを可能にする、試料管を持ち上げるためのデバイスを提供する。
【解決手段】ホルダ３が、握持された試料管２を持ち上げおよび降下させるために下側ホルダ位置と上側ホルダ位置との間で垂直方向に移動可能となるように支持され、互いに平行に長手方向に延在する一対のセンタリングジョー４０を有するセンタリングツール４が設けられ、ホルダ３を上側位置へ移動させることにより、握持された試料管２がセンタリングジョー４０の間の位置まで持ち上げられ、センタリングジョーは、持ち上げられた試料管２を垂直方向の中心軸を基準として中央に配置するために、持ち上げられた試料管２を基準として互いに接近するように移動可能である。
【選択図】図２

Description

本発明はラボラトリオートメーションシステム内で使用するための、試料管を持ち上げるためのデバイスに関する。本発明はさらに、試料取り扱いデバイス（ｓａｍｐｌｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、ならびに、試料管を持ち上げるためのデバイスおよび／または試料取り扱いデバイスを備えるラボラトリオートメーションシステムに関する。

ラボラトリオートメーションシステムは、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を備え、その中で、例えば、血液、唾液、スワブ、尿、および人体から取られる他の標本などの試料が処理される。一般に、試料を含む試料管を提供することが知られている。試料管は試験管とも称される。試料を処理するために、試料管が、ラボラトリオートメーションシステムの指定されるステーションまたは動作位置に分配される。

数本の試料管が、取り扱いのためにいわゆるラック内に配置され得る。代替的な分配システムでは、試料管は、単一の試料管を保持するための保持領域を有するいわゆるパック（ｐｕｃｋ）内に直立姿勢つまり垂直姿勢で配置される。

一部の前処理ステップまたは処理ステップでは、トランスポートレベルまたは搬送レベルから試料管を持ち上げることが必要となる。例えば、ＥＰ２２５３９６０Ａ１が、持ち上げられた試料管のキャップに穴を開けることを目的として、または試料管の中に吸引プローブを入れることを目的として、個別の試料管を持ち上げて中央に配置するためのデバイスを開示する。試料管を中央に配置することは、キャップに穴を開けるためのまたは吸引プローブを入れるためのデバイスに設けられる受動的な面取り表面によって達成される。

ＥＰ２２５３９６０Ａ１ ＷＯ２０１３／０６４６６５Ａ１

本発明の目的は、構造が単純でかつ動作が確実であるような、持ち上げられた動作位置のところで試料管を正確に配置するのを可能にする、試料管を持ち上げるためのデバイスを提供することである。本発明の別の目的は、そのようなデバイスを備える、試料取り扱いデバイスおよび／またはラボラトリオートメーションシステムを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分を有する、試料管を持ち上げるためのデバイス、請求項１４の特徴部分を有する試料取り扱いデバイス、および、請求項１５の特徴部分を有するラボラトリオートメーションシステムによって達成される。好適な実施形態が従属請求項で定義される。

第１の態様によると、試料管を握持する（ｈｏｌｄ）ための握持要素を有するホルダを備える、試料管を持ち上げるためのデバイスが提供され、ここでは、ホルダが、握持される試料管を持ち上げおよび降下させるために下側ホルダ位置と上側ホルダ位置との間で垂直方向に移動可能となるように支持され、このデバイスは、互いに平行に長手方向に延在する一対のセンタリングジョー（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ ｊａｗ）を有するセンタリングツールをさらに備え、ここでは、ホルダを上側位置へ移動させることにより、握持された試料管がセンタリングジョーの間の位置まで持ち上げられ、またここでは、センタリングジョーは、持ち上げられた試料管を垂直方向の中心軸を基準として中央に配置するために、持ち上げられた試料管を基準として互いに接近するように移動可能である。

センタリングジョーを閉じることにより、試料管が、少なくともセンタリングジョーの長手方向に対して垂直な方向において、垂直軸を基準として中央に配置される。
実施形態では、センタリングジョーの対向する表面が凹部を備える。一実施形態の凹部はＶ形であり、また他の実施形態では、円の弧の形態の凹部も設けられる。凹部により、ジョーを閉じるときに、センタリングジョーの長手方向に平行な方向において試料管を中央に配置することが可能となる。

一実施形態では、ジョーが、互いに接近するためにおよび互いから離れるために、水平面内で移動させられる。好適な実施形態では、ジョーが、一対の枢動可能なトングに、具体的には垂直面内に配置される一対の枢動可能なトングに９０°の角度で固く取り付けられ、ここでは、枢動可能なトングが、ジョーを互いに接近させるように垂直方向に力を加えることにより水平軸を中心として枢動可能であり、それにより、持ち上げられた試料管が垂直方向の中心軸を基準として中央に配置される。このようにして、センタリングツールを開けるかまたは閉じることにより、ジョーが垂直方向および水平方向において円形経路に沿って移動させられるようになる。

好適な実施形態では、１つの駆動システムが提供され、ここでは、ホルダが、駆動システムにより、少なくとも、下側ホルダ位置から上側ホルダ位置へと移動可能であり、またここでは、センタリングジョーが、垂直方向の中心軸を基準として持ち上げられた試料管を中央に配置するために、駆動システムにより、持ち上げられた試料管を基準として移動可能である。一実施形態では、ホルダが駆動システムにより下側位置から上側位置へと移動させられ、重力および／または戻しばねを使用することにより下側位置に戻される。好適な実施形態では、ホルダおよびジョー両方の往復の移動が駆動システムによって行われる。

一実施形態の駆動システムは、第１の中間スライド位置および第２の中間スライド位置を介して、下側スライド位置と上側スライド位置との間を往復式に垂直方向に移動可能となるように支持される第１のスライドを備え、ここでは、第１のスライドは、下側スライド位置と第１の中間スライド位置との間で移動するときに、ホルダを下側ホルダ位置から上側ホルダ位置へと移動させるようにホルダと相互作用し、また、第２の中間スライド位置と上側スライド位置との間で移動するときに、センタリングツールを始動するようにセンタリングツールと相互作用する。この駆動装置が、第１のスライドの垂直方向の運動を、持ち上げられた試料管に向かうセンタリングジョーの運動および持ち上げられた試料管から離れるセンタリングジョーの運動へと変換するための連結システムを備える。一実施形態では、第２の中間スライド位置は、第１の中間スライドより下側位置に近く、ここでは、試料管がその最終的な持ち上げ位置にくる前に、センタリングジョーが互いに接近し始める。

好適な実施形態では、第１の中間スライド位置は第２の中間スライド位置と一致するか、または第２の中間位置の下方にあり、その結果、下側スライド位置と、その一致する中間位置または第１の中間位置との間を移動するとき、第１のスライドは、下側ホルダ位置から上側ホルダ位置へとホルダを移動させるようにホルダのみと相互作用するようになり、また、その一致する中間位置または第２の中間位置と、上側ホルダ位置との間で移動するとき、第１のスライドは、センタリングツールを始動するようにセンタリングツールのみと相互作用する。

ラボラトリオートメーションシステムでは、多様な直径の試料管が処理される。したがって、センタリングジョーの運動は、小さい直径を有する試料管を中央に配置するために、および、大きい直径を有する試料管にダメージを与えるのを回避するために、ジョーを十分に閉じるのを可能にするように選択される。一実施形態では、ばね式圧力ピンが設けられ、ここでは、駆動システムが圧力ピンを介してセンタリングツールに駆動可能に結合され、限度の力に達すると、駆動システムからセンタリングツールへのモーション伝達が中断される。こうすることにより、限度の力に達したときに、センタリングジョーが互いに接近するようにそれ以上駆動されなくなり、それにより、大きい直径を有する試料管のダメージが回避される。

駆動システムは、一実施形態で、第１のスライドを駆動するためのベルト駆動装置を備える。
ホルダは、好適な実施形態では、垂直方向に移動可能に支持される第２のスライドを備え、ここでは具体的には、第１のスライドおよび第２のスライドが共通の誘導レールに沿って誘導される。好適には、第１のスライドおよび第２のスライドは、モーション伝達のために、弾性変形可能な要素により、具体的にはばね要素により結合される。弾性変形可能な要素により、限度値に達したときにモーション伝達を中断することが可能となり、ここでは、弾性変形可能な要素が変形することにより、第１のスライドが第２のスライドに対して移動させられる。復元力は、通常の条件下で下側位置から上側位置へとホルダを移動させるときに、変形するのを回避するかまたは制限するのに十分な大きさとなるように選択される。

好適には、ホルダの上方への移動を制限するための止め具が設けられる。具体的には第２のスライドであるホルダが止め具に当接されると、復元力よりも大きい力が弾性変形可能な要素に作用し、第１のスライドのモーションが第２のスライドに伝達されなくなる。

いくつかの実施形態のデバイスは、少なくとも部分的に、試料管が搬送される水平面の下方に配置される。一実施形態では、ホルダがカラムを備え、ここでは、握持要素がカラムの上側端部に設けられる。

このデバイスは、いわゆるパックである、単一の試料管を保持する試料管キャリアを使用するラボラトリオートメーションシステムに特に適する。したがって、一実施形態では、握持要素が、単一の試料管を保持するように適合されたキャリアを握持するように適合される。

第２の態様によると、試料管を水平面内の動作位置まで搬送するための少なくとも１つのコンベヤデバイスと、動作位置に位置決めされた試料管を水平面から持ち上げるためのデバイスとを備える試料取り扱いデバイスが提供される。試料管が、例えば試料管をピペット操作するためにおよび／または試料管を第２のデバイスに受け渡すために、具体的にはパック内に配置されているときに動作位置まで移送されて動作位置において持ち上げられる。例えば、ベルトコンベヤ、スクリュコンベヤ、星形車コンベヤ、移送面と、移送面の下方に配置される動かない多数の電磁アクチュエータとを備えるコンベヤデバイス、または、それらの組合せなどの多様な種類のコンベヤデバイスが考えられ、ここでの電磁アクチュエータは試料管キャリアを移動させるように適合される。

第３の態様によると、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、試料管を持ち上げるためのデバイス、ならびに／あるいは、試料取り扱いデバイス、を備えるラボラトリオートメーションシステムが提供される。

以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面全体を通して、同様の要素が同じ参照符号で示される。

試料管を持ち上げるためのデバイスの第１の実施形態を示す斜視図である。 試料管を持ち上げる前の、試料管を備える図１のデバイスを示す斜視図である。 試料管を持ち上げているときの、試料管を備える図１のデバイスを示す斜視図である。 試料管を持ち上げて中央に配置した後の、試料管を備える図１のデバイスを示す斜視図である。 図１のデバイスを備える試料取り扱いデバイスを示す上面図である。

図１は、試料管２（図１には示されないことから、図２を参照されたい）を持ち上げるためのデバイス１を概略斜視図で示す。デバイス１が、ホルダ３、センタリングツール４、駆動システム５、およびピラー６を備える。

ピラー６は上側要素６０および下側要素６２を備え、これらが、結合要素（図１に破線で示される）により定位置で固定されて接続される。上側要素６０および下側要素６２は、一実施形態では、結合要素として機能する分配システムのトランスポート面または土台によって定位置で固定されて接続される。他の実施形態では、結合要素が、デバイス１のための設置構成要素として機能する。別の実施形態では、上側要素および下側要素が一部品として作られる。

センタリングツール４が、互いに平行に長手方向４００に延在する一対のセンタリングジョー４０を有し、ここでは、ジョー４０を互いに接近させるように移動させることにより、言い換えると、センタリングジョー４０を閉じることにより、センタリングジョー４０の間に配置される試料管が、長手方向４００に対して垂直な方向において垂直方向の中心軸を基準として中央に配置される。センタリングジョー４０は、対向する表面に凹部４１を備え、これにより、ジョー４０を閉じるときにセンタリングジョー４０の長手方向４００に平行な方向においても試料管を中央に配置することが可能となる。

描かれるセンタリングツール４は、垂直面内に配置された一対の枢動可能なトング４２を備える連結システムをさらに装備し、各枢動可能なトング４２は、一方の端部において、水平軸を中心としてピラー６の上側要素６０まで枢動可能となるように設置されるピボットジョイント４３のところにある。センタリングジョー４０が枢動可能なトング４２のもう一方の端部に固く取り付けられ、ここでは、センタリングジョー４０が枢動可能なトング４３から延在し、それらの長手方向４００が垂直面に対して９０°の角度である。連結システムは、垂直方向に延在して溝穴４５のところで２つのトング４２に取り付けられるロッド４４をさらに備える。ロッド４４は、上側要素６０を基準として垂直方向に移動可能である。一実施形態では、上側要素６０がロッド４４のための誘導要素として機能する。ロッド４４を上方に移動させることにより、枢動可能なトング４２が互いに向かって枢動させられ、センタリングジョー４０がやはり互いに接近し、センタリングジョー４０の間に配置される試料管を中央に配置するために円形経路に沿って移動する。

駆動システム５は、誘導レール５１に沿って摺動可能となるようにピラー６の下側要素６２に設置される第１のスライド５０と、第１のスライド５０を駆動するためのベルト駆動装置５２とを備える。第１のスライド５０は、後でより詳細に説明するように、ばね式圧力ピン５３を介するモーション伝達のためにロッド４４に接触する。スライド５０の下側への移動が止め具５５によって制限される。

ホルダ３は、試料管２を握持するための握持要素３０を有する。描かれる実施形態では、握持要素３０は１２０°でオフセットされた３つのフィンガであり、ここでは、試料管キャリア２０（図２を参照）内で保持される試料管２がフィンガの間で維持され、このキャリア２０は単一の試料管２を受け取るように適合される。

ホルダ３は、第２のスライド３２と、第２のスライド３２上に配置されるカラム３１とをさらに備え、ここでは、握持要素３０がカラム３１の上側自由端部に設けられる。第２のスライド３２がやはり、誘導レール５１に沿って摺動可能となるようにピラー６の下側要素６２に設置される。第２のスライド３２を上方に移動させることにより、ホルダ３により、より具体的には握持要素３０により握持された試料管２が定位置へ持ち上げられ、ここでは、試料管の上側端部がセンタリングジョー４０の上方に延在し、試料管２の一部分がセンタリングジョー４０の間に配置される。第２のスライド３２の上方への移動が止め具３３によって制限される。

第２のスライド３２は、ばね要素３４を介するモーション伝達のために第１のスライド５０に結合される。ばね要素３４、より具体的にはその復元力は、図１に示される下側スライド位置から上方に第１のスライド５０を最初に移動させるときに、ばね要素３４を変形させないかまたはわずかにのみ変形させるように、かつ、第１のスライド５０のモーションを第２のスライド３２に移送するように、構成される。止め具３３に達すると、第２のスライド３２がさらに上方に移動されることが妨害され、駆動システム５が停止されない限り、ばね要素３４の変形下で、第１のスライド５０が第２のスライド３２を基準として移動される。

以下で、図２から図４を参照してデバイス１の動作をさらに詳細に説明する。
図２に示されるように、試料管２がキャリア２０内で保持され、例えばコンベヤデバイスによりホルダ３の上方に位置決めされる。この位置で試料管２を備えるキャリア２０を支持するために、支持プレートなど（図２には示されない）が設けられる。試料管２を持ち上げるために、駆動システム５が、図２に示される下側スライド位置から上方に第１のスライド５０を移動させるように操作され、ここでは、図３に示されるように、第１のスライド５０のモーションが第２のスライド３２に移送され、試料管２が持ち上げられ、ここでは、その上側端部がセンタリングジョー４０の上方に延在し、試料管２の一部分がセンタリングジョー４０の間に位置決めされる。

図４に示されるように第２のスライド３２が止め具３３に達すると、モーションが第２のスライド３２に移送されなくなり、ばね要素３４が圧縮される。第２のスライド３２が制限止め具３３に達するときの第１のスライド５０の位置は、第１の中間スライド位置と称される。

また、上方に移動するときに、第１のスライド５０が圧力ピン５３を介して最終的にロッド４４に接触し、第１のスライド５０のモーションがロッド４４に移送され、それによりセンタリングジョー４０が互いに接近する。圧力ピン５３がロッド４４に接触してセンタリングツール４へのモーション伝達が開始されるときの第１のスライド５０の位置は、第２の中間スライド位置と称される。第１および第２の中間位置は一致してもよい。

多様なサイズの、つまり、多様な直径および多様な長さの試料管２が取り扱われ得る。したがって、ジョー４０を閉じるときに多様な直径の試料管２がダメージを受けるのを回避するために、ばね式圧力ピン５３が設けられる。センタリングジョー４０のところの反作用力が閾値を超えると、圧力ピン５３のばねが圧縮され、第１のスライド５０からロッド４４へのモーション伝達が停止される。さらに、カラム３１の上側端部およびひいてはキャリア２０の下側支持領域と、センタリングジョー４０との間の距離は、第２のスライド３２が制限止め具３３に達したときに短い試料管２の上側端部がセンタリングジョー４０の間に配置されるような位置に達するように、選択される。図４で分かるように、平均的な長さを有する試料管２は、中央に配置するときに中央領域においてセンタリングジョー４０に接触される。

図５は、図１から図４に示されるデバイス１を備える試料取り扱いデバイス７の上面図である。図５に示される試料取り扱いデバイス７は、回転ディスク７２を備えるカルーセル７０を備え、ここでは、ディスク７２の回転により、試料管２を保持するキャリア２０（図５には示されない）または空のキャリア２０が動作ステーションまで搬送され得る。ホルダ３がコンベヤの支持プレート７３の下方に配置される下側位置にあり、コンベヤの上でキャリア２０が摺動可能に移動させられる。図５に示されるように、支持プレート７３は、デバイス１のホルダ３を、上方に移動させるときに、キャリア２０に接触させるのを可能にする切欠部７４を装備する。センタリングジョー４０を備えるセンタリングツール４が支持プレート７３の上方に配置される。

カルーセル７０の代替としてまたはカルーセル７０に加えて、一実施形態の試料取り扱いデバイス７はトランスポート面を備え、ここでは、多数の電磁アクチュエータがトランスポート面の下方に動かないように配置され、またここでは、電磁アクチュエータが、上記試料管キャリア２０に磁力を加えることにより、試料管２と共にまたは上記トランスポート面の上が空の状態で試料管キャリア２０を移動させるように適合される。このようなシステムは例えばＷＯ２０１３／０６４６６５Ａ１に記載される。

Claims (15)

1. 試料管（２）を握持するための握持要素（３０）を有するホルダ（３）を備える、試料管（２）を持ち上げるためのデバイスにおいて、前記ホルダ（３）が、握持された試料管（２）を持ち上げおよび降下させるために下側ホルダ位置と上側ホルダ位置との間で垂直方向に移動可能となるように支持される、デバイスにおいて、
   互いに平行に長手方向に延在する一対のセンタリングジョー（４０）を有するセンタリングツール（４）が設けられ、前記ホルダ（３）を前記上側位置へ移動させることにより、握持された試料管（２）が前記センタリングジョー（４０）の間の位置まで持ち上げられ、前記センタリングジョーは、前記持ち上げられた試料管（２）を垂直方向の中心軸を基準として中央に配置するために、前記持ち上げられた試料管（２）を基準として互いに接近するように移動可能であることを特徴とするデバイス。
2. 前記センタリングジョー（４０）の対向する表面が凹部（４１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記センタリングジョー（４０）が、一対の枢動可能なトング（４２）に、具体的には垂直面内に配置された一対の枢動可能なトング（４２）に９０°の角度で固く取り付けられ、前記枢動可能なトング（４２）が、前記センタリングジョー（４０）を互いに接近させるように垂直方向に力を加えることにより水平軸を中心として枢動可能であり、それにより、前記持ち上げられた試料管２が前記垂直方向の中心軸を基準として中央に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 駆動システム（５）が設けられ、前記ホルダ（３）が、前記駆動システム（５）により、少なくとも、前記下側ホルダ位置から前記上側ホルダ位置へと移動可能であり、前記センタリングジョー（４０）が、垂直方向の中心軸を基準として前記持ち上げられた試料管（２）を中央に配置するために、前記駆動システム（５）により、前記持ち上げられた試料管（２）を基準として移動可能であることを特徴とする、請求項１、２、または３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記駆動システムが、第１の中間スライド位置および第２の中間スライド位置を介して、下側スライド位置と上側スライド位置との間を往復式に垂直方向に移動可能となるように支持される第１のスライド（５０）を備え、前記第１のスライド（５０）は、前記下側スライド位置と前記第１の中間スライド位置との間で移動するときに、前記ホルダ（３）を前記下側ホルダ位置から前記上側ホルダ位置へと移動させるように前記ホルダ（３）と相互作用し、また、前記第２の中間スライド位置と前記上側スライド位置との間で移動するときに、前記センタリングツール（４）を始動するように前記センタリングツール（４）と相互作用することを特徴とする、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記第１の中間スライド位置が前記第２の中間スライド位置と一致するか、または前記第２の中間位置の下方にあり、その結果、前記下側スライド位置と、前記一致する中間位置または前記第１の中間位置との間を移動するとき、前記第１のスライド（５０）は、前記下側ホルダ位置から前記上側ホルダ位置へと前記ホルダ（３）を移動させるように前記ホルダ（３）のみと相互作用するようになり、また、前記一致する中間位置または前記第２の中間位置と、前記上側ホルダ位置との間で移動するとき、前記第１のスライド（５０）は、前記センタリングツール（４）を始動するように前記センタリングツール（４）のみと相互作用することを特徴とする、請求項５に記載のデバイス。
7. ばね式圧力ピン（５３）が設けられ、前記駆動システムが前記圧力ピンを介して前記センタリングツール（４）に駆動可能に結合され、限度の力に達すると、前記駆動システム（５）から前記センタリングツールへのモーション伝達が中断されることを特徴とする、請求項４から６までのいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記駆動システム（５）が前記第１のスライド（５０）を駆動するためのベルト駆動装置（５２）を備えることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記ホルダ（３）が、垂直方向に移動可能に支持される第２のスライド（３２）を備え、具体的には、前記第１のスライド（５０）および前記第２のスライド（３２）が共通の誘導レール（５１）に沿って誘導されることを特徴とする、請求項５から８までのいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記第１のスライド（５０）および前記第２のスライド（３２）が、モーション伝達のために、弾性変形可能な要素により、具体的にはばね要素（３４）により結合されることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記ホルダ（３）の上方への移動を制限するための止め具（３３）が設けられることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記ホルダ（３）がカラム（３１）を備え、前記握持要素（３０）が前記カラム（３１）の上側端部に設けられることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記握持要素（３０）が、単一の試料管（２）を保持するように適合されたキャリア（２０）を握持するように適合されることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のデバイス。
14. 試料管（２）を水平面内の動作位置まで搬送するための少なくとも１つのコンベヤデバイス（７０）と、前記動作位置に位置決めされた前記試料管（２）を前記水平面から持ち上げるための、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のデバイス（１）とを備える試料取り扱いデバイス。
15. 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、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のデバイス（１）、ならびに／あるいは請求項１４に記載の試料取り扱いデバイス（７）、を備えるラボラトリオートメーションシステム。

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