JP2019518953A - ラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ試料分配システムを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

ラボラトリ試料分配システム（１００）は、複数の試料容器搬送体（１４０）と、ネットワークインターフェースを有する中央コントローラと、複数の移送モジュール（１２０）と、を備えている。各移送モジュール（１２０）は、ひとまとまりに移送平面（１１０）を形成している移送面（１２１）と、移送面（１２１）より下に配列されていて移送面（１２１）上の試料容器搬送体（１４０）を動かすように適合されている制御可能な駆動手段（１２２）と、駆動手段（１２２）を制御するためのコントロールユニット（１２３）と、を備えている。コントロールユニット（１２３）はネットワークインターフェース（１２４）を備え、中央コントローラと移送モジュール（１２０）のコントロールユニット（１２３）は各自の対応するネットワークインターフェース（１２４）を介して互いと接続されており、各コントロールユニット（１２３）は第１アドレッシング端子（１２５）及び第２アドレッシング端子（１２６）を備え、コントロールユニット（１２３）のアドレッシング端子（１２５、１２６）はデイジーチェーントポロジーで順次式に接続されており、順次列の先頭のコントロールユニット（１２３）であるコントロールユニット（１２３）の第１アドレッシング端子（１２５）は第１の基準電位（ＧＮＤ）へ接続され、順次列の最後尾のコントロールユニット（１２３）であるコントロールユニット（１２３）の第２アドレッシング端子（１２６）は第２の基準電位（ＧＮＤ）へ接続される。【選択図】図１

Description

発明は、ラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ試料分配システムを動作させる方法に関する。

国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号は、複数の試料容器搬送体を備えるラボラトリ試料分配システムを開示している。システムは複数の移送モジュールを更に備え、各移送モジュールは移送面(transport surface)を備えている。互いに隣接して配列されている移送モジュールの移送面が移送平面(transport plane)を形成している。システムは、個々の移送モジュールの移送面より下に配列されていて移送面上の試料容器搬送体を動かすように適合されている制御可能な駆動手段、を更に備えている。システムは駆動手段を制御するためのコントロールユニットを備えている。

米国特許第２０１５／０３１６９７４Ａ１号は、スレーブコントローラであって、インピーダンス要素と、インピーダンス要素へ入ってくる電気エネルギーの電気値に基づいてスレーブコントローラの識別子を生成するように構成されているプロセッサと、を含むスレーブコントローラを開示している。

米国特許第２０１０／０１８５８４１Ａ１号は、デイジーチェーンに配列された電気的構成要素のアドレスを確定することを開示している。

米国特許第２０１０／０１８５７８４Ａ１号は、通信バスのための自動的アドレス割り当てを開示している。

国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号 米国特許第２０１５／０３１６９７４Ａ１号 米国特許第２０１０／０１８５８４１Ａ１号 米国特許第２０１０／０１８５７８４Ａ１号

発明の目的は、スケーラビリティとモジュール性に優れたラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ試料分配システムを動作させる方法を提供することである。

発明は、この目的を、特許請求の範囲の請求項１に記載のラボラトリ試料分配システムによって、及び請求項５に記載のラボラトリ試料分配システムを動作させる方法によって、解決する。

ラボラトリ試料分配システムは、試料容器、典型的には医学的試料を備えている試料試験管である、を搬送するように適合されている複数（例えば２乃至２０００）の試料容器搬送体を備えている。

ラボラトリ試料分配システムは、ネットワークインターフェースを有する中央コントローラを更に備えている。中央コントローラは、例えばパーソナルコンピュータの形態で組み入れられていてもよい。ネットワークインターフェースは、ネットワークへ連結されるように適合されていて、例えば２つのネットワーク端子を備えており、２本の電気バスワイヤがそれらネットワーク端子へ接続されることができる。

ラボラトリ試料分配システムは、複数（例えば２乃至５００）の移送モジュールを更に備えている。

各移送モジュールは平面状の移送面を備えている。互いに隣接して配列されている移送モジュールの移送面が、試料容器搬送体のための移送平面を形成している。

各移送モジュールは、制御可能な駆動手段を更に備えている。駆動手段は個々の移送モジュールの移送面より下に配列されている。駆動手段は、移送面上の試料容器搬送体を動かすように適合されており、例えば時間及び位置依存性の磁場を生成するようになっている。磁場は、試料容器搬送体の一部である磁気活性素子、例えば永久磁石、と相互作用し得る。

各移送モジュールは、駆動手段を制御するためのコントロールユニットを更に備えている。コントロールユニットは、例えばマイクロコントローラとして具現化されていてもよい。コントロールユニットは、例えばマイクロコントローラのネットワーク端子を含むネットワークインターフェースを更に備えている。

中央コントローラと移送モジュールのコントロールユニットは各自の対応するネットワークインターフェースを介して互いと接続される。ネットワークインターフェースは、中央コントローラとコントロールユニットの間のデータ通信を可能にさせるために、例えば電気ワイヤによって電気的に連結されていてもよい。中央コントローラとコントロールユニットはフィールドバスを介して互いと接続されてもよい。フィールドバスに関し関連の技術文献への参照が更になされる。

各コントロールユニットは、例えばマイクロコントローラのポートとして具現化されている、第１アドレッシング端子及び第２アドレッシング端子を備えている。

個々のコントロールユニットの第１アドレッシング端子及び第２アドレッシング端子は、入力端子又は出力端子として構成可能である。個々のコントロールユニットの第１アドレッシング端子及び第２アドレッシング端子は、例えばいわゆる汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）として、即ち、それが入力ピンとなるか出力ピンとなるかを含めその挙動が実行時に制御可能である集積回路上の汎用ピンとして、具現化されていてもよい。出力として構成されればアドレッシング端子はオープンコレクタ又はオープンドレイン端子として動作し得る。

コントロールユニットのアドレッシング端子は、デイジーチェーントポロジーで順次式に互いと接続される。デイジーチェーントポロジーは、複数のデバイスが順次列に（又は、発明では具現化されていないが環に）ひとまとまりに配線されるという配線スキームである。発明によれば、デイジーチェーン順次列の先頭のコントロールユニットであるコントロールユニットの第１アドレッシング端子は、第１の基準電位へ、例えばグラウンドＧＮＤへ接続される。デイジーチェーン順次列の先頭のコントロールユニットであるコントロールユニットの第２アドレッシング端子は、デイジーチェーン順次列の２番目のコントロールユニットであるコントロールユニットの第１端子へ接続される。デイジーチェーン順次列の２番目のコントロールユニットであるコントロールユニットの第２アドレッシング端子は、デイジーチェーン順次列の３番目のコントロールユニットであるコントロールユニットの第１端子へ接続され、以降同様に続く。最終的に、順次列の最後尾のコントロールユニットであるコントロールユニットの第２アドレッシング端子は第２の基準電位へ接続される。

第１の基準電位と第２の基準電位は同一であってもよく、例えばグラウンド電位であってもよい。

中央コントローラのネットワークインターフェース及びコントロールユニットのネットワークインターフェースは、ＲＳ４８５ネットワークインターフェースとして具現化されていてもよい。ＲＳ４８５規格に関し関連の技術文献への参照が更になされる。

ラボラトリ試料分配システムを動作させる方法は次の段階を備えている。

まず、個々のコントロールユニットの第１アドレッシング端子及び第２アドレッシング端子が、入力端子として個々に構成される。

次いで、個々のコントロールユニットの第１アドレッシング端子の状態及び第２アドレッシング端子の状態が読み出される。

第１アドレッシング端子において既定初期化状態（論理状態）、例えば論理状態０、を有しているコントロールユニットに対して第１のアドレスが割り当てられる。

エラー無し動作の場合、順次列の先頭のコントロールユニットであるコントロールユニットの第１アドレッシング端子は第１の基準電位へ接続され、ここに、第１の基準電位は既定初期化状態に対応している。残りのコントロールユニットの個々の第１アドレッシング端子は、第１の基準電位とは異なる電位を見る。この目的のため、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗が、デイジーチェーン内の個々の第１アドレッシング端子と第２アドレッシング端子の間の各接続部に提供され、第１アドレッシング端子及び第２アドレッシング端子が入力として構成されれば、定義された電位が存在することを確約するようになっていてもよい。結論すると、順次列の先頭のコントロールユニットのみがそれの第１アドレッシング端子に既定初期化状態を読み出し、残りのコントロールユニットは各々の対応する第１アドレッシング端子に別の又は逆の状態を読み出すわけである。したがって、この挙動は、デイジーチェーンの先頭のコントロールユニットへ第１のアドレスを割り当てるのに使用されることができる。

すると、第１のアドレスを有するコントロールユニットの第２アドレッシング端子が出力端子として構成され、既定電位が、第１のアドレスを有するコントロールユニットの第２アドレッシング端子にて出力される。第２アドレッシング端子にて出力される既定電位は、第１の基準電位、例えばＧＮＤ、と同じとなり得る。典型的には、第２アドレッシング端子での電位は、第２アドレッシング端子が入力として構成されているときはプルアップ又はプルダウン抵抗によって一定に保持されている。第２アドレッシング端子が出力として構成され、既定電位が第２アドレッシング端子にて出力されるとき、電位は既定電位へ変化する。例えばプルアップ抵抗が使用されれば、電位は供給電位からＧＮＤへ変化する。

これが誘因となって、デイジーチェーンの２番目のコントロールユニットがそれの第１アドレッシング端子において状態の変化を検知し、次いで第２のアドレスが第２アドレッシング端子へ割り当てられることになる。

これらの段階が、順次列内の第２のアドレスを有するコントロールユニットの次に続くコントロールユニットについて、チェーンの最後尾のコントロールユニットに到達するまで繰り返される。

最後尾のコントロールユニットは、それの第２アドレッシング端子の電位がアドレッシング順次列の開始時に第２の基準電位であるという事実に基づいて判定されることができる。

自明ではあるが、以上の諸段階が反転されて、その結果、アドレッシング順次列の開始時に自身の第２アドレッシング端子に第２の基準電位を有するコントロールユニットへ第１のアドレスを割り当てるようにすることもできる。

発明はこれより図面を参照しながらに詳細に説明されてゆく。

複数の移送モジュールを有する発明によるラボラトリ試料分配システムを模式的に示している。 図１に示されているラボラトリ試料分配システムの中央コントローラと複数のコントロールユニットを接続している配線スキームを示している。

図１はラボラトリ試料分配システム１００を模式的に示している。ラボラトリ試料分配システム１００は、移送平面１１０上に可動に配列されている複数の試料容器搬送体１４０を備えている。移送平面１１０は、互いに隣接して配列されている４つの移送面１２１で形成されており、移送面１２１は４つの移送モジュール１２０の一部である。

各移送モジュール１２０は、移送面１２１の下に行と列に配列されていて移送面１２１上の試料容器搬送体１４０を動かすように適合されている制御可能な駆動手段１２２を更に備えている。解説目的のため、たった１つの駆動手段１２２しか描かれていない。

試料容器搬送体１４０は、所望の磁気駆動力が試料容器搬送体１４０へ加えられるように、電磁石１２２によって生成される磁場と相互作用する永久磁石（図示せず）を備えている。駆動手段１２２及び移送モジュールの基本的な機械的配列に関し、更に、国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号の開示に参照がなされる。

各移送モジュール１２０は、駆動手段１２２を制御するためのコントロールユニット１２３を備えている。

次に図２を参照すると、ラボラトリ試料分配システム１００は、ＲＳ４８５ネットワークインターフェース１５１を有するパーソナルコンピュータの形態をしている中央コントローラ１５０を備えている。

コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎは、２つのコネクタを有するＲＳ４８５ネットワークインターフェース１２４を個々に備えており、中央コントローラ１５０と移送モジュール１２０のコントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎは各自の対応するネットワークインターフェース１５１、１２４を介してそれぞれ接続される。この目的のために、ネットワークインターフェース１５１、１２４は、２つの電気バスワイヤ１２７によって従来式に電気的に接続される。

各コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎは、第１アドレッシング端子１２５及び第２アドレッシング端子１２６を備えており、コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎのアドレッシング端子１２５、１２６は、描かれている様に、デイジーチェーントポロジーで順次式に互いと電気的に接続される。

順次列の先頭であるコントロールユニット１２３＿１の第１アドレッシング端子１２５は、基準電位つまりＧＮＤへ接続される。順次列の最後尾であるコントロールユニット１２３＿ｎの第２アドレッシング端子１２６も基準電位ＧＮＤへ、例えば終端要素を介して接続される。

コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎの個々の第１アドレッシング端子１２５及び個々の第２アドレッシング端子１２６は、入力端子又は出力端子として構成されることができる。

個々の第１アドレッシング端子１２５と第２アドレッシング端子１２６の間の各電気接続は、各コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎに備えられている対応するプルアップ抵抗１２８によって供給電圧ＶＤＤへ電気的にプルアップされる。アドレッシング端子１２５及び１２６は、それら端子が出力での電位をＧＮＤへプルするように又は電位がＶＤＤへプルされるよう高いインピーダンスを有するようにオープンドレイン出力又はオープンコレクタ出力として構成され得る。

コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎの間の電気配線は、例えば各端にコネクタ、一例として８Ｐ８Ｃコネクタ、を有する接続ケーブルによって具現化されていてもよい。コントロールユニットは各自の隣り合うユニットへ、左隣への１本の接続ケーブルと右隣への１本の接続ケーブルの２本の接続ケーブルによって接続されてもよい。コントロールユニット１２３＿１を中央コントローラ１５０へ接続するのに使用される接続ケーブルは、残りの接続ケーブルと異なっていて、第１アドレッシング端子１２５をＧＮＤへ電気的に接続していてもよい。

ネットワークインターフェース即ちＲＳ４８５ネットワークを介して通信するのに使用されるコントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎのネットワークアドレスは以下の様に割り当てられる。

開始時、例えばラボラトリ試料分配システム１００の再起動後、コントロールユニット１２３の個々の第１アドレッシング端子１２５及び個々の第２アドレッシング端子１２６が入力端子として構成される。

コントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎは、個々に、各自の第１アドレッシング端子１２５の状態及び第２アドレッシング端子１２６の状態を読み出す。

コントロールユニット１２３＿１の第１アドレッシング端子１２５はＧＮＤに対応する状態、即ち既定初期化状態を読み出す。残りのコントロールユニット１２３＿２から１２３＿ｎの第１アドレッシング端子１２５は、ＶＤＤに対応する異なる状態、即ち既定初期化状態ではない状態、を読み出す。

かくして、第１のアドレスがコントロールユニット１２３＿１へ割り当てられる。

続いて、コントロールユニット１２３＿１はそれの第２アドレッシング端子１２６を出力端子として構成し、出力をＧＮＤへプルする。

結果として、コントロールユニット１２３＿２はそれの第１アドレッシング端子１２６に状態の変化を検知し、よって、第２のアドレスがコントロールユニット１２３＿２へ割り当てられることができる。

続いて、コントロールユニット１２３＿２はそれの第２アドレッシング端子１２６を出力端子として構成し、出力をＧＮＤへプルする。

結果として、コントロールユニット１２３＿２の次のコントロールユニットはそれの第１アドレッシング端子１２５に状態の変化を検知し、よって、第３のアドレスがこのコントロールユニットへ割り当てられることができる。

アドレスｎが最後尾のコントロールユニット１２３＿ｎへ割り当てられるまで、これらの段階が繰り返される。

最後尾のコントロールユニット１２３＿ｎは、それの第２アドレッシング端子１２６が定常的に既定の初期化状態を読み出すという事実によって識別される。

自明ではあるが、アドレス割り当てスキームは「左から右」方式から「右から左」方式へ逆転させることも可能であり、そうすると、第１のアドレスは最後尾のコントロールユニット１２３＿ｎへ割り当てられ、以降も同様、ということになる。

万一エラーの場合、アドレスは、例えば一方の側から始めて、例えばコントロールモジュールに欠陥がある、配線に欠陥がある、などが理由で、所与の方向にそれ以上アドレスが割り当てられることができなくなるまでは割り当てられてもよい。その様なエラーが検知されれば、更なるアドレスは他方の方向から引き続いて割り当てられてもよい。

アドレスがコントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎまで割り当てられてしまった後、中央コントローラ１５０は、例えばコマンドをコントロールユニット１２３＿１から１２３＿ｎまでへ送信してもよい。

Claims (5)

1. ラボラトリ試料分配システム（１００）であって、
   −複数の試料容器搬送体（１４０）と、
   −中央コントローラ（１５０）と、
   −複数の移送モジュール（１２０）であって、各移送モジュール（１２０）が、
   −移送面（１２１）であって、前記移送モジュール（１２０）の前記移送面（１２１）がひとまとまりで移送平面（１１０）を形成している、移送面（１２１）、及び、
   −前記移送面（１２１）より下に配列されていて前記移送面（１２１）上の試料容器搬送体（１４０）を動かすように適合されている制御可能な駆動手段（１２２）、
   を備える、複数の移送モジュール（１２０）と、
   を備えているラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   −前記中央コントローラ（１５０）はネットワークインターフェース（１５１）を備えており、
   −各移送モジュール（１２０）は、
   −前記駆動手段（１２２）を制御するためのコントロールユニット、を備えており、
   −前記コントロールユニット（１２３）はネットワークインターフェース（１２４）を備え、前記中央コントローラ（１５０）と前記移送モジュール（１２０）の前記コントロールユニット（１２３）は各自の対応するネットワークインターフェース（１５１、１２４）を介して互いと接続され、
   −前記コントロールユニット（１２３）は第１アドレッシング端子（１２５）及び第２アドレッシング端子（１２６）を備え、
   −前記コントロールユニット（１２３）の前記アドレッシング端子（１２５、１２６）はデイジーチェーントポロジーで順次式に互いと接続され、
   −順次列の先頭のコントロールユニット（１２３）である前記コントロールユニット（１２３）の前記第１アドレッシング端子（１２５）は第１の基準電位（ＧＮＤ）へ接続され、前記順次列の最後尾のコントロールユニット（１２３）である前記コントロールユニット（１２３）の前記第２アドレッシング端子（１２６）は第２の基準電位（ＧＮＤ）へ接続され、
   −前記コントロールユニット（１２３）の前記第１アドレッシング端子（１２５）及び前記第２アドレッシング端子（１２６）は入力端子又は出力端子として構成されることができる、
   ということを特徴とする、ラボラトリ試料分配システム。
2. 請求項１に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   −前記第１の基準電位と前記第２の基準電位は同一である、
   ということを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
3. 請求項２に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   −前記第１の基準電位及び前記第２の基準電位はグラウンド電位である、
   ということを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   −前記中央コントローラ（１５１）の前記ネットワークインターフェース（１５１）及び前記コントロールユニット（１２３）の前記ネットワークインターフェース（１２４）はＲＳ４８５ネットワークインターフェースである、
   ということを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）を動作させる方法であって、
   −前記コントロールユニット（１２３）の前記第１アドレッシング端子（１２５）及び前記第２アドレッシング端子（１２６）を入力端子として構成する段階と、
   −前記コントロールユニット（１２３）の前記第１アドレッシング端子（１２５）の状態及び前記第２アドレッシング端子（１２６）の状態を読み出す段階と、
   −自身の第１アドレッシング端子（１２５）において既定初期化状態を有している前記コントロールユニット（１２３）へ第１のアドレスを割り当てる段階と、
   −前記第１のアドレスを有する前記コントロールユニット（１２３）の前記第２アドレッシング端子（１２６）を出力端子として構成する段階と、
   −前記第１のアドレスを有する前記コントロールユニット（１２３）の前記第２アドレッシング端子（１２６）にて既定電位を出力する段階と、
   −自身の第１アドレッシング端子（１２５）において前記状態の変化を感知する前記コントロールユニット（１２３）へ第２のアドレスを割り当てる段階と、
   −前記順次列内の前記第２のアドレスを有する前記コントロールユニット（１２３）の次の前記コントロールユニット（１２３）について前記諸段階を繰り返す段階と、
   を特徴とする方法。

Images