JP4382990B2 - 遠心機への自動化されたローディング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の範囲
本発明は、ロボットを使用して遠心機に入れるための自動装置及び試験管キャリヤーの入れ出しのための中間ステージ領域に関する。より詳細には、本発明は、遠心分離されるべきサンプルを遠心機の近くまで持ってきて、サンプルを、中間ステージ領域で、遠心機のサンプルキャリヤーにバランスした方法で配列し、遠心機に入れ出しし、処理したサンプルをそれらの元の箇所に、又は第３の箇所又は装置に移送する装置から試験管を搬送することのできるステーションとも呼ばれるロボット装置に関する。
【０００２】
発明の背景
臨床試験装置で血液のサンプルを処理するさいには、遠心分離が不可欠な工程である。最も最近の臨床試験は、血液について分析評価を行うことができる前に、血清又は血漿を赤血球や他の血液デブリから分離すべきことを要求する。ほとんど、これは、特に、少量のサンプルしか入手できない場合、ある作業で分析−タイプ又は濾過−タイプの技術が使用されるけれども、遠心分離によって成し遂げられる。しかし、大抵、臨床試験装置で血液のサンプルの処理及び試験を行う際には、遠心分離は欠くことのできな準備工程である。
【０００３】
多量の試験をする臨床試験では、ラボオートメーションが標準になっている。
大型ラボ状況でのオートメーションはアッセンブリー−ラインタイプの作業に動いている。サンプルは自動サンプルルーティング装置へ導入される。ほとんどの自動装置では、コンベヤベルト装置が好ましい選択肢である。装置は試験管を、装置の制御機構に送られたそのサンプルと関連した注文用紙上の情報に基づいて所定場所に移動させる。所定のストップで、サンプル管が保持パターンに入れられ、部分標本が取り出され、部分標本がその注文用紙により分析のために試験される。例えば、個々に全て援用する米国特許第５，６２３，４１５号を参照。
【０００４】
いくつかの自動ルーティング装置が今や市販され、又は自家用ラボで機能しているけれども、それらのスループットはしばしば、準備及び又は入れる工程よりも早くない。遠心分離は、一荷の管を循環させるのに、即ち、遠心機のバスケットに載せ、血液サンプルをスピンダウンさせ、処理された管を取り出す７乃至１０分かかる。ほとんど全部ではないが、遠心分離を伴うサンプルの準備工程は、今では、管を自動ルーティング装置に載せる前に行われる。それに関連して、遠心分離を必要とする場合には、遠心機にオフラインで手動で入れ出しし、次いで、遠心分離されたサンプル管をルーティング装置に載せる。手作業はスタッフを必要とし、追加の人間による管の取り扱いを必要とし、且つ遠心機でバランスした負荷を達成するために、どの管をどのキャリヤーに置くべきかについて決定をすることを必要とする。手作業動は速度に限度があり、効率的な自動ロボット装置よりも費用がかかる。
【０００５】
遠心分離工程を自動化するある試みがなされてきた。ある装置は、アメリカ合衆国フロリダ州マイアミのＣｏｕｌｔｅｒ（登録商標）社によって販売されている。この装置は、サンプルを準備するのに４段階装置を使用する。管をインレットモジュールのラックに入れ、ラックをコンベヤーによってバーコードリーダーに移動させ、次いで、ラックは遠心機モジュールへ移動し、遠心機モジュールはロボットアームを使用して、遠心分離を必要とする管をラックから取り、次いで管を遠心機の遠心機バスケットの中へ直接入れ、管をコンベヤー上のラックに直接戻し、その後、ラックを、検査ステーションまで経路を進ませる前に、他の処理装置まで経路を進ませる。この作業での１つのおそい工程は遠心分離の入れ出し作業である。ロボットの入れ出し作業は、遠心機のスピンサイクル中（遠心機の作動中）、無活動のままであり、即ちスピンサイクル中、管を入れ出しすることはできない、と言うのはロボットの入れ出し作業が管を搬送ラックと遠心管アダプターとの間を移動させるからである。必要とされることは、、完了させる遠心機のスピンサイクルに必要な待ちによって引き起こされる作業全体に対して失われる時間を最小にするより効率的な装置である。ある作業、即ち、いかなる場合にも、行われなければならないある作業をこの中断時間に割り込ませることが出来れば、全体の作業効率を大変に高めることができる。本発明はこのような解決策を提供する。
【０００６】
発明の概要
本発明は、１つの側面では、管を収集し又は搬送する管収集搬送装置と所定のアンバランスな重量を許容する遠心機との間に介在させた処理ステーションを有する装置を使用して少なくとも１つの上記容遠心機によりサンプルの処理を自動化する方法であって、上記処理ステーションが、
ａ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域と、
ｂ） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
この二機能ツールは、
ｉ）上記管収集搬送装置上の異なる高さ及び直径の管を認識することができ且つ該管に適合することができ、そして管を上記管収集搬送装置と上記ステージ領域の上記管アダプターの間を搬送する管グリッパー、及び
ii）上記管アダプターを上記遠心機へ又遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーを含み、
上記方法が、自動制御により、
（１） 上記管収集搬送装置上の管の高さ及び直径を識別するステップと、
（２） 予め設定された高さ及び直径を有する管を選択するステップと、
（３） 選択された管を掴んで上記収集搬送装置から取り出すステップと、
（４） 管を上記ステージ領域の上記管アダプターに、遠心機が作動するとき、対の管アダプター間の重量分布が遠心機の許容できるアンバランス重量の限度内となるように置くステップと、
（５） サンプルが入れられ、又は部分的に入れられ、重量がバランスした対の管アダプターを互いに反対側にして遠心機の中へ配置するステップと、
（６） 回転済みの管アダプターを遠心機からステージ領域へ取り出すステップと、
（７） 作動された管を管アダプターから取って、該管を上記管収搬送集装置上に配置するステップと、を有する。
【０００７】
本発明の第２の側面では、所定のアンバランスな重量を許容する遠心機によるサンプルの処理を自動化するための装置であって、該装置は、
ａ） 所定のアンバランスな重量を許容する遠心機と、
ｂ） 上記遠心機とインターフェースで連結された管を収集し又は搬送する管収集搬送装置と、
ｃ） 上記管収集搬送装置と少なくとも１つの上記遠心機との間に介在され、かつ上記遠心機とインターフェースで連結された処理ステーションと、有し、
上記処理ステーションは、
ｉ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域
ii） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
この二機能ツールは、
（ａ）（１） 上記管収集搬送装置上の管の高さ及び直径を識別し、且つ該管に適合し、
（２） 予め設定された高さ及び直径だけの管を選択し、
（３） 管を対の管アダプターに重量がバランスした方法で入れ、
（４） 管を上記管収集搬送装置から上記ステージ領域の管アダプターへ搬送し又はその逆方向に搬送する管グリッパーと、
（ｂ） 上記管アダプターを遠心機へ且つ遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーと、
（ｃ） 上記管収集搬送装置を操作し、重量がバランスした方法で管を管アダプター内に置き、遠心機の作動と連続して遠心機へ又は遠心機からの管アダプターを搬送し、及び処理された管の管アダプターからの取り出して連続して制御するための電気制御手段と、を有する。
【０００８】
発明の詳細な説明
本発明は、その最も広い態様においては、さらに処理を行なうために対にそろえなければならないような試料管１２のスループットを向上できる装置を提供するもので、収集装置で管１２をつかみ、それらを有機的に構成して好ましい態様でキャリヤーへ入れて、キャリヤーをワークステーションないし装置へ移動させて、ステージ領域４０にキャリヤーを戻して、元の操作現場又は第３の操作現場へ管１２をアンロードする。このタイプの特定の好ましい操作では、この装置を使用して、コンベアラインから医学的な試料管１２をつかみ、それを遠心機１６の管アダプター１４に配置して、対にされた管アダプター１４（アダプタ、アダプターとも言う）を釣り合わせて、管アダプター１４をステージ領域４０から遠心機１６へと又は遠心機１６からステージ領域４０へと搬送し、管１２をコンベアラインへ戻す。遠心機１６のスピンサイクル中（作動中）に管アダプター１４を満たしたりアンロードしたりすることで実質的に時間を節約した運転ができる。
【０００９】
ステーションの基本的な動作は、自動化された搬送装置からの管を釣合の取れた態様にて管アダプター１４にロードして、その後、管アダプター１４を遠心機１６にロードする。
遠心分離の後には、遠心機１６から管アダプター１４を取出して個々の管１２をラインへと戻す。
特に明記しない限り、この装置の動作の制御にはＰＣ（５８６／９０機）が使用された。ロボットをコントロールするコードはYamaha Robotics社から提供された。上位レベルのオペレーティングシステムはWindows（登録商標） NT 4.0である。
【００１０】
好ましい試料管自動化搬送装置は、米国特許第５，６２３，４１５号に開示されているものである。後述するすべての特定の操作は同特許に開示された装置を参照して行なわれる。しかし、これは単なる例示的な装置である。本発明はあらゆる自動化装置と共に使用でき、または、スタンドアローンの動作モードでも使用でき、すなわち静的ないし準静的な装置によって管が提出されて試料管に必要な遠心分離を行なう。
【００１１】
ロボットアームの管／アダプタ搬送装置は、BroomallのYamaha Motor Co.,Ltd, Yamaha Roboticsから販売されている市販品の部品を使用し、１９９５年２月に刊行された明細書であるPA 19008-0956に記載したような、市販品の３軸ロボット組立体である。以下のＸＹＺ（Ｘ軸１３、Ｙ軸１５、Ｚ軸１７）の動作についてのすべての記述はこの３軸ロボット組立体を用いて参照している。この組立体を作るのに用いられる関連するモデル番号は、Ｍｏｄｅｌ＃ＭＳＡ−９５０とＭｏｄｅｌ＃ＬＳＨＡ−４５０とＭｏｄｅｌ＃ＬＳＡＶ−４５０とである。“ＸＹＺ”の構成についての仕様は：
Ｘ＝１０５０ｍｍ
Ｚ＝４５０ｍｍ
Ｙ＝４５０ｍｍ
である。
【００１２】
Ｙ軸１５のペイロードは７ｋｇである。管１２のサイクルタイムは５秒に設定した。
フォールトトレランス（遠心機が許容できるアンバランス重量の限度）の遠心機の例は、米国カリフォルニア州のPalo AltoのSpinco Business Center of Beckman Instruments, Inc,.社が販売するＡｃｃｅｌＳｐｉｎ（登録商標）遠心機とＡＳ−３０００ローターである。この装置は対をなす管アダプター間の１０グラムのフォールトトレランスを有する。
【００１３】
［ステーションの動作要件についての概要］
本発明の特定の実施形態は自動化された遠心機ステーション（処理ステーション）１０であって以下の構成要素を有する：
ａ） 管ルータ（インターフェースゲート）、ステーションがラボ全体の搬送装置から個々の試料管１２を回収できるようにする。遠心分離の後には、ゲートは管１２を搬送装置へ戻せて、追加的に処理できる。
ｂ） 管アダプター１４、それぞれ１６本の管を保持できる（４本４列）。
ｃ） 遠心機１６、４つの管アダプター１４を９０゜間隔で保持できる。
ｄ） ロボットアーム１８であって、以下のことができるもの。
ｉ） インターフェースゲートと管アダプター１４との間で管を移動させる。
ii） 管アダプターを遠心機に出し入れ移動させる。
【００１４】
［ロボットの管及びアダプタ装置］
２つの機能を備えた二機能ツールは、管グリッパー２０とアダプターグリッパー２２とを別々の垂直軸に有する。一方のグリッパーが動作状態になると、それは下降し、他方のグリッパーは上昇して不動作位置になり、常に一方が上ならば他方は下になる。それぞれのグリッパーにはつかみ／解放のコントロールが組込まれていて、各コントロールのセットは独立して動作する。
【００１５】
好ましい管グリッパー２０は２本指２４の装置であって、２本の指が描く空洞の間で且つその上方にマンドレル２６が配置されている。このマンドレル２６は管１２の高さを検出するために使用される。管グリッパー２０が動いて、指部が管１２の両側に位置すると共に、マンドレル２６は管１２の上方にあって、指部が描く空洞に突出する。その後で、ツールは管グリッパー２０を下降させて、マンドレル２６が管の上端に接触して垂直に動かされる。マンドレル２６のセンサハウジングのセンサと連絡されていて、管１２が高いか、所定の受入れ範囲にあるか、または短いかを検出する。管１２の高さが予め設定されている受入れ高さの範囲内ならば、指部が動作して管をつかむように閉じて、この動作が管１２の直径を検出する。その後、受入れ可能な管１２はホルダーから持上げられて、ツールは管アダプター１４の上方の位置へ向かって動いて、管グリッパー２０がつかんだ管１２のパラメータに基づいて、対をなす管アダプター１４の一方又は他方に、対をなす管アダプター１４間の荷重の釣合が取れるように配置される。管１２が受入れ不可能なときには、それをつかむことなしに、ツールは引っ込んで他の管を捜しに行く。
【００１６】
二機能ツールのアダプターグリッパー２２は、管アダプター１４を持上げて動かして、ステージ領域４０と遠心機１６のロータースピンドルとの間を行ったり来たりできるようなやり方で管アダプター１４をつかむように設計されている。これは数多くの手段によって成し遂げられる。ここでの管アダプター１４にはひと組の翼部２８ａ，２８ｂが設けられていて、それが矩形の穴３０ａ，３０ｂを備えて管アダプター１４の上面より垂直方向の上にまで延在していて、この穴３０ａ，３０ｂにアダプターグリッパー２２のアーム３２ａ，３２ｂの矩形の突起部３４ａ，３４ｂが合致する。アダプターグリッパー２２のアーム３２ａ，３２ｂは翼２８ａ，２８ｂの中央の位置へ動いて、穴３０ａ，３０ｂと突起部３４ａ，３４ｂとが整列されて、アーム３２ａ，３２ｂが外へ動いてアーム３２ａ，３２ｂの突起部３４ａ，３４ｂが翼部２８ａ，２８ｂの穴３０ａ，３０ｂに挿入される。この手段によって管アダプター１４はつかまれて操作される。このアダプター操作手段（ロック装置ないしグリッパー）には、スピンサイクル（遠心機１６の作動）の終了時の傾きを戻すアダプタ復原手段を含むと好ましい。復原手段は多彩な形状及び態様をとることができ、管アダプター１４をロボットハンドに固定するのに用いられる装置の形状と管アダプター１４の形状とに対応する必要がある。ここで開示する好ましい復原手段は２つの機構を必要としていて、それらのいずれかを一緒に又は独立して使用できる。１回の繰返しで、ロック装置はひと組の等しい長さの指部を有していて、これがグリッパーのハンドの両側の底部から延びている。通常のグリッパーの動作ではアームは開いた位置にあり、すなわちグリッパーの軸線により中央に配置され、ロック機構を管アダプター１４の翼部の内側に挿入できて、拡張して翼部にロックする。この通常のないしデフォルトの位置で、ロボットがスピンサイクルを終えた後の管アダプター１４を獲得するように動くとき、もしも傾いた管アダプター１４があるならば、これらのひと組の指部ないし張出し支柱は、傾いた管アダプター１４の片方の上端に、他方が接触する前に接触して、それが下降を続けて管アダプター１４を復原させる。傾いた管アダプター１４を復原させる第２の方法も開発された。管アダプターのアダプターグリッパーは、デフォルトモードである開いたモードに維持されずに、閉じたモードになって、アームが下降してグリッパーの張出し支柱の底部のハンドの片方が管アダプターの上端に接触し、その後、管アダプター１４を押しながら下降を続けて、管アダプター１４を水平又は本質的に水平にする。この時点で、グリッパーは（必要ならば）わずかに持上がって、デフォルトである開いたモードになって、管アダプター１４内に完全に挿入してから閉じたモードになり、従って翼部にロックして管アダプター１４をグリップするようにプログラムされる。
【００１７】
［管サイズの取扱い要件］
好ましい実施形態では、管取扱い装置は７５ｍｍから１００ｍｍまでの高さの管を操作できなければならない。管の直径も１３ｍｍから１６ｍｍまで変化する。適切に適合させて、この装置は、与えられたサイズの遠心機で処理できるようなあらゆる高さと直径の管を取扱うように作られている。
高さが７５ｍｍから１００ｍｍにわたるような管を保持できるユニバーサルアダプタが設計された。このユニバーサルアダプタの本質は、すべてのチューブ座が同一レベルにあることで、管の上端は異なる高さのままにされる。このようにしたのは、管の高さにかかわらず、各処理可能な管を管の底部から同一の高さでつかむことが好ましい動作モードだからである。これはしかし、管サイズの取扱い処理をプログラムするやり方のひとつの例である。
【００１８】
［重量のバランス］
遠心機１６は通常９０゜間隔の４つの管アダプター１４を保持する。高い遠心力のために、遠心機に１８０゜隔ててロードされている対をなす管アダプター１４はほとんど同じ重量でなければならず、さもなくば遠心機械が損傷する。遠心機の分野の現状では、管アダプター１４の対に許されるアンバランスの最大は１０グラムまでである。１００グラム許容の装置が現在Beckman Instruments社で開発中である。
最大のスループットを維持しつつアンバランスの要求に適応するために、一対の管アダプター１４を同時に組立てる。すなわち、最初に到着した管を管アダプター１に配置して、２番目の管は管アダプター２に配置して、３番目の管は軽い方の管アダプタに配置して、４番目の管も同様に軽い方の管アダプタに配置する。管の重量は管の高さと直径とから判断できて、多数を管グリッパー２０のセンサで検出して、装置の制御ソフトウェアにフィードバックさせる。この判断は、当該直径の管の平均総重量と、ソフトウェアにプログラムされた数と、管の高さと直径との相関関係とに基づいて行なわれる。こうして、たとえ部分ロードを遠心分離しなければならないとしても、対向する管アダプター１４は同じ重量になって遠心機のフォールトリミット（許容されるアンバランス重量）の範囲内になる。管アダプター１と管アダプター２とが満たされたときには、管アダプター３と管アダプター４とについて処理を繰返す。これが好ましいアルゴリズムである。代替的には、第３の管アダプターないし管保持装置を用いて中間貯蔵所の役割をさせるもので、３つの管アダプター（又は２つの管アダプターとホルダ）の間で管を往復させて、対をなす管アダプターがバランスしてから動作させる。この操作では、より重たい管アダプターから管を取出して、より軽い管アダプターへと、又は中間ホルダーへと移す。釣合をとるには、中間ホルダーから適切なサイズの管を取出して、対をなす管アダプターの適切なひとつに配置することでバランスを達成することもできる。次の管をより軽い管アダプターに配置するのは好ましい操作ではあるけれども、かかる操作は本発明の本質的な特徴ではない。
【００１９】
［スループット］
スループットの目標は以下の通りである：
満杯にロードして遠心分離をすると、６４本の管が処理される（すなわち、４つの管アダプター１４のそれぞれが１６本の管を保持している。）。遠心分離の時間は約８分間である。処理済みの管アダプターをアンロードして、それを満杯の処理されていない管アダプターと交換するために１分間かけることを許容できる。これにより９分間の遠心機のサイクルタイム、ないしは６＋２／３サイクル／時間となる。これは、処理ステーションの最大能力が４２６管／時間であることを意味する（６４管／サイクル×６＋２／３サイクル／時間）。定格スループットは４５０管／時間である（管アダプターへの管のロード／アンロード）。これが目標とするスループットである。これは本発明の制限ではないことを認識すべきである。対をなす管アダプターがバランスする限りで、部分容量で動作することも想定される。例えば、単一の対をなす管アダプターを用いることができ、そしてこの対は完全に管で満たされている必要はない。医療ラボに設置した場合には、１日の終りには全容量のスピンサイクルよりも少ない処理をする必要がしばしばある。
【００２０】
［工場ホストとの通信］
装置は、工場ホストと称される、Yamaha Robotics社から提供される工場制御パッケージのコントロールのもとにある。処理ステーションは、制御命令（スタートアップやシャットダウンなど）を受入れて、状態（バーコードリーダーの故障など）を報告して、管が処理ステーションから去るときには管のバーコードＩＤを報告することができなければならない。サポートされている工場ホストの命令のリストには以下のものを含んでいる。
【００２１】
［エラーの検出と復旧］
処理ステーションは様々な動作条件に対して安全に応答しなければならない。それには、
・管の破損
・予期しない障害物による管のジャム
・自動化された遠心機の制御装置から報告されたエラー
・ロボットの制御装置から報告されたエラー
・管がステーションから出るときにバーコード読取りが無い
・オペレータによる安全装置の起動、非常停止ボタンなど
・停電
【００２２】
［部分ロードの取扱い］
搬送装置からのワークは不規則に到着するので、時間どおりに６４管の完全なロードをすることは保証できない。オペレータが（または組込みの‘タイムアウト’待ちが）、強制的にロードして部分ロードで遠心分離をする方法を提供しなければならない。
部分ロードで処理されたときには、先に処理済みの満杯ロードを取除くための十分な空のパックが存在しない。これは、新しく到着した管を取除くことで、先に処理された管を保持及び運搬するのに使用される空のパックが作り出されるからである。部分ロードを取扱うということは、先に処理された管を時間どおりに取除くことを容易にするために、方法が空のパックを要求できることを意味している。
【００２３】
［管と管アダプタとの追跡要件］
処理ステーションは処理の中断（停電や、管のジャム、非常停止の作動など）から上品かつ迅速に復旧することができなければならないので、処理ステーションは処理ステーションを通行するすべての管アダプタと管との位置を追跡しなければならない。
追跡情報は頻繁に不揮発の記憶装置（ハードディスクなど）に書込んで、迅速で信頼できる復旧を確保しなければならない。
【００２４】
［自動較正］
処理ステーションのロボット部分は管及び管アダプターをどこに配置すべきなのかを知らなければならない。これは様々な位置を処理ステーションに教示しなければならないことを意味する。もしも処理ステーションがメンテナンスを必要として、処理ステーションの一部分が取去られたならば、処理ステーションは位置の再教示をする必要なしに運転を続けられることが非常に望ましい。これを達成するために自動較正パッケージを組込む必要がある。このパッケージは、ロボット位置のわずかな配置変化を検出するためのセンサと共に、センサのフィードバックに基づいて新しい位置を計算するソフトウェアが含まれる。
【００２５】
［処理ステーションのマニュアルコントロール］
保守のためと、オペレータの手作業によるエラー復旧のために、処理ステーションにはマニュアルコントロールの方法を以下の装置部分について提供しなければならない：
・ロボット
・遠心機
・グリッパー
・インターフェースゲート
・すべての他の出力ビット、安全装置を制御するビットなど
追加的に、診断とセットアップとの目的のために、処理ステーションはセンサの値を表示できなければならない。
【００２６】
［ユーザーフレンドリーな初期化、シャットダウン、及び再始動シーケンス］
処理ステーションのスタートアップとシャットダウンと再始動（エラー後の）とは可能な限り簡単でエラーフリーでなければならない。これは、容易に従えるオペレータ画面と容易に使用できるコントロールパネルとを要求することを含む。
【００２７】
［簡単な据付け］
ロボットステーションは代表的には、精密な機械と正確な取付けとポイントの教示を有する。この装置は病院に据付けられてロボットには不慣れな人員に操作されるだろうから、据付けは可能な限り自動的でなければならない。特に注意を払うべきことは正確な教示ポイントについての要求である。
【００２８】
［動作モード］
［動作モード−−安定状態動作］
［“ユニバーサルアダプタ”を用いた短い管の取扱い］
現在、あらゆる血液試料管を収容できるようなユニバーサルアダプタ（管を遠心機内に保持する装置で、バスケットなどの様々な他の名前で呼ばれる。）が入手可能である。このセクションでは、ユニバーサルアダプタを用いたときに必要なサイクルステップの詳細を述べる。これはユニバーサルアダプタを用いる好ましいアプローチである。本発明はこのユニバーサルアダプタの技術に制限されない。それは本発明の単なる例示にすぎない。
【００２９】
処理ステーションは、テーブルに１２のアダプタスロットを備える（４つのスロットの３つの列）。４つのスロット（１つの列）は処理を待つ管を納めた管アダプターを有する。４つのスロット（１つの列）はアンロードされた管アダプター（空のアダプター）を有する。４つのスロット（１つの列）は空であって（スロットに管アダプタが無い）、処理のされた管アダプターを遠心機から受入れる準備ができている。遠心機内には処理のされた管を納めた４つの管アダプターが配置されている。一般に、３列の中間プラットホームにて、一列を空にして、一列にはコンベアラインから満たされた管アダプターを有し、残りの列を遠心分離がなされて自動化された試料配送装置へ戻される管を収容している管アダプターの列として、作業するのが好ましい。
【００３０】
処理ステーションの安定状態の動作は、以下に述べるようなステーションの初期状態から開始する：
処理ステーションのテーブル上には、４つの管アダプターが存在して「処理中Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ」と称する。４つの管アダプターは６４本の管で満杯にロードされていて（ひとつの管アダプターに１６管）、遠心分離されるのを待っている。これらの管アダプターを保持するテーブルのスロットは“処理中アダプタ”スロットと称する。
遠心機内には、４つの管アダプターが存在して「処理済Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ」と称する。管アダプターは満杯で６４本の管を収容していて（ひとつの管アダプターに１６管）、搬送ラインに戻されるのを待っている。
処理ステーションのテーブル上には、４つの空の管アダプターが存在する。これらは「空のアダプターＡ」、「空のアダプターＢ」、「空のアダプターＣ」、及び「空のアダプーＤ」のように称されて、これらの管アダプターを保持するテーブルのスロットは「空のアダプタースロット」と称する。
テーブル上には４つのアダプタースロットが空になっている。これらは「アダプターの無いスロット」である。
通常の安定状態のサイクルは以下の通りである：
【００３１】
［アダプタローディングサイクル、ユニバーサルアダプタ］
・遠心機のドアが自動的に開かれる。
・ロボットがアダプタツールを下降させて、アダプタ指部が利用できるようになる（アダプタツールの下降）。
・ロボットが遠心機へと移動して処理済の管アダプターのひとつを取去って、遠心機に「アダプタの無いスロット」を作る。
・処理済の管アダプターは機械テーブルの「アダプタの無いスロット」に配置される。
・ロボットが処理中のアダプタを遠心機内の「アダプタの無いスロット」へ移動させて、「アダプタの無いスロット」をテーブル上に作る（各サイクルの間に、テーブルの異なる列に４つの空のアダプタスロットが作られる。この４つのスロットの列は次のサイクルで遠心機からの処理済みのアダプタを受入れるために使用される。）。
・遠心機を１８０゜回転させて、次の処理済アダプターをドアの開部に露出させる。
・ステップ１〜５を繰返して、遠心機は処理されるのを待っている４つの管アダプターを収容して、テーブルにはラインに戻されるのを待っている管で満杯の４つのアダプタがあるようにする。
・遠心機はスピンを開始するように命令される。８分間のスピンをしてから自動的に停止する。
【００３２】
［管のローディングサイクル、ユニバーサルアダプタ］
ロボットは管ツールを下降させて、管指部が利用できるようにする（管ツールが下降するとアダプタツールは上昇する。）。
管が（パックに入って）搬送装置からインターフェースゲートに到着する。
センサを使用して、ロボットは管が長いのか短いのかを知り、それから管をつかみ上げてそれを「空のアダプタＡ」の利用可能な位置へ配置する。管を取去ったので、インターフェースゲートには空のパックが作られる。管が長いのか短いのかに注意して、ステーションの制御装置はアダプタＡとそれに連添うアダプタＢの重量の判断の追跡を続ける。グリッパーセンサは管にて閉じるときに管が１３ｍｍであるのか１６ｍｍであるのかを決定して、これは重量の判断をより正確にする。
ロボットは処理済のアダプタのひとつ（処理済アダプタＡ）へと移動して、処理済みの管を取除く。管はインターフェースゲートの空のパックに配置されて、バーコードが読取られて工場ホストへ報告され、管は搬送装置へと戻される。代表的には、新しい管をつかみ上げて処理済みの管と交換する時間は約８秒である（すなわち、７＋１／２管／分を入れて、７＋１／２管／分を出す。）。
【００３３】
他の管が搬送装置でインターフェースゲートに到着する。
ロボットは管をつかみ上げる。ロボットはアダプタＡとそれに連添うアダプタＢの実行中の重量判断を用いて、２つのアダプタの組のうちのより軽い方へ管を配置する。これは結果的に、平均して、２つのアダプタの間で交互になるが、列の２本の管が同一のアダプタに配置されることも有り得る。許容できる重量アンバランスは１０グラム（自動バランス式の遠心機では１００グラム）であって、長い管と短い管とのアンバランスは９グラムに過ぎないから、ワークが連続して到着するときにこのアルゴリズムを使用すれば、アンバランスの仕様を常に満足する満杯のアダプタが常に得られる。
【００３４】
ロボットは他の処理済の管を「処理済アダプタＡ」又は「処理済アダプタＢ」から回収する。管はインターフェースゲートの空のパックに配置される。
ステップ１０〜１５が繰返されて、かつては「空のアダプタＡ」や「空のアダプタＢ」などであった４つのアダプタを長い及び短い処理中の管で満杯にする。アダプタの名称は「処理中アダプタＡ」や「処理中アダプタＢ」などのように改名される。６４本の処理済の管が（「処理済アダプタＡ」や「処理済アダプタＢ」などから）ラインへ戻された。これらのアダプタはいま「空のアダプタＡ」、「空のアダプタＢ」、「空のアダプタＣ」、及び「空のアダプタＤ」と改名される。
【００３５】
ステップ１６をここで繰返して「空のアダプタＡ」、「空のアダプタＢ」などと処理済アダプタＣ」、「処理済アダプタＤ」などとを使用する。空のアダプタが満杯になると、それらは「処理中アダプタＣ」、「処理中アダプタＤ」などのように改名される。
ステップ１０〜１７に詳述した管の移送サイクルは８分間の遠心機のスピンサイクル中に完了しなければならない。
装置は上述のように次のアダプタローディングサイクルを開始する準備がととのった。
【００３６】
［３．２動作モード−−長い管を用いた部分負荷］
たとえ、ロボットが７＋１／２管／分の速度のロード／アンロードを維持できたとしても、メインの研究室からフルレートで管が到着するという保証はない。
このことは、ステーションが処理中のアダプタを満杯にするために８分間を越えて待つか、あるいは、管で満杯でないような処理中のアダプタを遠心分離することがあることを意味している。
【００３７】
部分ロードを遠心分離しなければならないときは、セクション３．１に詳述した安定状態の動作に改変を加える必要がある。特に、処理済みのワークを取除くのに用いられる空のパックを作り出すのは新しいワークの到着であるから、部分ロードの場合においては空のパックが十分に作り出されないのは明瞭である。装置は工場ホストに空のパックの頼みをする。そこでセクション３．１で説明したサイクルは以下のように改変される：
・空のパックがインターフェースに到着すると、ロボットは“処理済”のアダプタのひとつへと移動して、処理済みの管を取除く。管はインターフェースゲートの空のパックに配置されて、搬送装置へ戻される。
ステップ１を繰返して、すべての処理済みの管が搬送装置へ戻されるようにする。ステーションは、前回のバッチでの処理済みの管のすべてがラインへ戻されるまでは、次のバッチの遠心分離されたアダプタをアンロードすることはない。
【００３８】
［動作モード−−初期化シーケンス］
コールドスタートからの初期化中には、装置は以下の事項に応答する：
・ユーザー定義ルーチンを実行する。これによりカスタムの初期化に‘フックをかける’ことができ、例えばロボットのリセットに必要ならばロボットの電源をオンオフ切替する。
・グリッパーの開／閉状態をグリッパーのセンサで確立しておかなければならない。
・グリッパーに管がある場合には、画面の指示を受けて、オペレータが手作業で取除かなければならない。
・グリッパーを開いて最初のアダプタ又は管をつかむ準備をしなければならない。
・ロボットをホーム復帰させて初期位置を確立しなければならない。
・遠心機をホーム復帰させて初期位置を確立しなければならない。
【００３９】
・装置は、テーブル上と遠心機内との双方のすべてのアダプタスロットの状態を確立しなければならない。遠心機内については、それぞれのアダプタ位置へと動かしてから、グリッパーの指部を該位置へと移動させて、アダプタが存在するならばジャム検出器がトリガーされるようにする。テーブル上に存在するアダプタは光学センサでチェックされる。
・いったんすべてのアダプタの位置が知られたならば、推理された機械の構成についての映像がオペレータに示される。自動構成にエラーがあったなら、オペレータは対話型の表示装置にて修正を入力できる。
・現在までインターフェースゲートにあったすべてのパックは装置から通り出ることを許される。
・工場ホストがサインオン状態メッセージを発行することで、装置は工場制御パッケージに「サインオン」しなければならず、そして、工場ホストからの「スタートアップ命令」を待受ける。初期化にはロボットのホーム復帰を含むことに留意する。安全な動作を確実にするために、ホーム復帰させるロボットの軸の順番はユーザーの制御のもとになければならない。例えば、Ｘ又はＹ軸を動かすよりも前に、Ｚ軸を最初に上昇させる（すなわち最初にＺ軸のホーム復帰をする）ことがしばしば要求される。
【００４０】
［動作モード−−再始動シーケンス］
エラーからの復旧に続いて、装置は上品に復旧してオペレータの最小の介入で動作を再開しなければならない。再始動シーケンスは以下の通りである：
・ユーザー定義ルーチンを実行する。これによりカスタムの再始動に‘フックをかける’ことができ、例えばロボットのリセットに必要ならばロボットの電源をオンオフ切替する。
・グリッパーの開／閉状態をグリッパーのセンサで確立しておかなければならない。
・グリッパーに管がある場合には、画面の指示を受けて、オペレータが手作業で取除かなければならない。
・グリッパーを開いて最初のアダプタ又は管をつかむ準備をしなければならない。
・必要ならば、ロボットをホーム復帰させて初期位置を確立しなければならない。
・必要ならば、遠心機をホーム復帰させて初期位置を確立しなければならない。
・装置は、テーブル上と遠心機内との双方のすべてのアダプタスロットの状態を確立しなければならない。これは上品な再始動をできるようにランタイム中で繰返して保存されたディスク上のファイルから、アダプタスロットの記録イメージを読出すことで行なう。
【００４１】
・いったんすべてのアダプタの位置が知られたならば、推理された機械の構成についての映像がオペレータに示される。自動構成にエラーがあったなら、オペレータは対話型の表示装置にて修正を入力できる。
・装置は、フレーム上と遠心機内との双方のアダプタ内のすべての管の状態を確立しなければならない。これは上品な再始動をできるようにランタイム中で繰返して保存されたディスク上のファイルから、管の配置の記録イメージを読出すことで行なう。
・現在までインターフェースゲートにあったすべてのパックは装置から通り出ることを許される。
・工場ホストが「サインオン」状態メッセージを発行することで、装置は工場制御パッケージに「サインオン」しなければならない。
【００４２】
［動作モード−−シャットダウンシーケンス］
一日の操業の終わりには、装置はオペレータの最小の介入で上品にシャットダウン動作しなければならない。シャットダウンシーケンスは以下の通りである。
・オペレータがオペレータパネルのシャットダウンボタンを押すことでシャットダウンシーケンスを開始させる。
・ユーザー定義ルーチンを実行する。これによりカスタムのシャットダウンにフックをかけることができ、例えばロボットのリセットに必要ならばロボットの電源をオンオフ切替する。
【００４３】
・装置は、遠心機内にあるすべての管について、及び処理中のアダプタのすべての管について、遠心分離を完了させる。しかしながら、新しいワークは受入れられることはない。もしも新しいワークが到着したならば、管は処理されることなく、インターフェースゲートを通して直ちに解放される。
・装置はすべての残っている管をラインに戻すために空のパックを要求する。
・すべての管がラインへ戻された後で、装置はアダプタの状態のイメージをディスクに書込んで、翌日のコールドスタートのスピードアップを図る。
・ロボットを‘保管’位置へ動かして不活性にする。
・遠心機を保管位置にロックして不活性にする。
・工場ホストには不活性メッセージが送られて、その後で工場ソフトウェアに遠心機装置が不活性になったことを伝える。
・オペレータに装置の電源を遮断しても安全であることを伝えるメッセージが表示される。
【００４４】
［管とアダプタとのについての追跡要件］
エラー復旧や停電の場合に上品な再始動シーケンスを容易にするために、装置のソフトウェアはアダプタ及び管の一定の性質を追跡しなければならず、そして、このデータを不揮発性の媒体に書込んでデータ電流を保持する。要求される追跡情報は：
・テーブル上と遠心機内との双方の各アダプタスロットの内容物を知らなければならない。スロットのカテゴリーには：
・スロットは処理中のアダプタを有し、遠心分離を待っている。
・スロットは処理済のアダプタを有し、ラインへ戻されるのを待っている。
・スロットは空の又は部分的に満たされたアダプタを有し、新しいワークで満たされるのを待っている。
・スロットにはアダプタが存在しないで、アダプタを収容することができる。
【００４５】
ｂ）アダプタの各キャビティーには以下の情報が付加される：
・キャビティーは長い１３ｍｍ直径の管を有する。
・キャビティーは長い１６ｍｍ直径の管を有する。
・キャビティーは短い１３ｍｍ直径の管を有する。
・キャビティーは短い１６ｍｍ直径の管を有する。
・キャビティーに管は存在しない。
管のタイプは、装置が重量アンバランスの要件を満たすことを確保するために記録しなければならない。
コールドスタート中と、インターロックされたドアを開けた後で装置が運転を再開したときにはいつでも、以下の動作を行なって適切な管の追跡を促進する。
・最初にテーブル上のそれぞれのアダプタに管が配置されたときには、ロボットは側方へ動いて、アダプタの壁に当接することを予想して、慎重な「ジャム検出」を行なう。
・装置がアダプタの壁との衝突を検出できないときには、アダプタが移動されて現在のアダプタスロットにはアダプタがないと仮定する。これによりエラーメッセージが発生して、オペレータにステーションを再初期化するように促す。
・アダプタの存在がジャム検出装置で確認されたならば、ステーションのデータベースにアダプタの「存在」が登録されて、次回のドアインターロックの割込み又は次回の停電までは、ロボットはアダプタの存在を確認する必要がなくなる。
【００４６】
［ロボットポイントの自動較正］
装置はワークセル内の様々な現場の位置を、それらが整列位置からわずかに外れて動いたときに、自動的に学習できなければならない。機械の初期の据付け中にポイント教示は要求されるけれども、代表的なオペレータはロボットポイントを再教示する能力を持っていない。センサに基づく装置を案出して、ロボットが以下のポイントをそれらが工場据付け位置からわずかに動いても、学習できるようにしなければならない。
・遠心機アダプタのローディングポイント
・インターフェースゲートのつかみ上げポイント
・インターフェースゲートの落下ポイント
・フレームのアダプタスロットのそれぞれのためのポイント
【００４７】
使用が予想されるセンサはジャム検出器である。ジャムでは、わずかに動いて、再びジャムが解消されたかどうかを確かめて、ロボットはアダプタスロットへの進路を「感じる」ことができる。また、アダプタ内のキャビティーの位置も自動的に知られなければならない。これはたぶんそれぞれのスロット内のアダプタの原点から数学的に知られる。
ポイントが大幅に動いて自動較正に失敗したならば、装置のソフトウェアはロボットを手作業で動かす方法を提供し、おそらくロボット教示ペンダントを使用することになる。
【００４８】
［オペレータインターフェース］
オペレータインターフェースは、物理的には、カラーＣＲＴ画面と、いくつかのボタンと光源とを備えたカスタムコントロールパネルと、スタック光源とから構成される。詳細なエラーメッセージのほとんどと、より複雑な対話（ロボットをホームに戻す命令など）とは、ＣＲＴによって表示される。コントロールパネルの目的は、「スタート」及び「一時停止」のような簡単なオペレータとの対話のための、簡単で「威嚇的でない」インターフェースを提供することにある。スタック光源は、適切な又は不適切な動作を示す、離れていても容易に視認できるような、迅速な視覚的なインジケータを提供する。
【００４９】
［６．１オペレータインターフェース−−コントロールパネル］
コントロールパネルはそれぞれにコンピュータ制御される光源が取付けられているような以下のボタンから構成される。
・ドアのインターロックのバイパスをＯＮ／ＯＦＦするキースイッチ
・移動電源ＯＮボタン（電源が供給されるとすぐに点灯する）
・移動電源ＯＦＦボタン
・メイン電源ＯＮ／ＯＦＦのキースイッチ
・非常停止ボタン（ボタンを押すと点灯、すなわち、活動中に点灯）
【００５０】
機械の運転を開始するには、オペレータはメイン電源キースイッチをＯＮの位置に切換える。コンピュータと論理回路が電力を受けて、コンピュータが起動する。コンピュータに制御が移ると、コンピュータはいくつかの機器の点検を行ない、オペレータに対して移動電源ボタンを押すように指示して、遠心機とインターフェースゲートとロボットとに電力を供給させる。次に、コンピュータはＣＲＴ上の初期化ボタン（マウスを使用する）を点滅させ始める。オペレータが初期化ボタンを押すと、装置はセクション３．３にて詳述した初期化シーケンスを実行する。初期化が完了した後に、初期化光源は消灯して、ＣＲＴ上にてスタートボタンが点滅を開始する。スタートボタンを押すと機械は、セクション３．０にて説明した、通常の動作を開始する。スタートボタンの光源は点滅をやめて点灯して安定する。
【００５１】
オペレータはいつでも、ＣＲＴ上の一時停止ボタンを押して、自動的なプログラムのシーケンスを停止させることができる。スタートの光源は消灯して、一時停止の光源が点滅を開始する。一時停止モードのときには、ＣＲＴ上に表示が現れて、コントロールプログラムを終了させることができる。ここでオペレータがプログラムの終了を選択すると、マニュアルモードに入ることができて、ＣＲＴで機械のマニュアルコントロールをすることができる。これは例えば、グリッパーから破損した管を解放させたり、オペレータがアクセスできる位置へとロボットを動かしたりするのに使用できる。機械がマニュアルモードにされたならば、コントロールパネルによって機械を再び初期化しなければならない。しかしながら、自動モードが中断されることがなかったのならば、一時停止はスタートボタンを押すことでキャンセルできる。これにより一時停止の光源は消灯してスタートの光源が点灯する。
【００５２】
シフトが完了したときは、ＣＲＴ上のシャットダウンボタンを押すことができる。これは機械に進行中の作業を完了すべきことを伝えて、セクション３．５で説明した順序のシャットダウンに入る。シャットダウンはシャットダウンが完了するまで点滅して、完了時にはシャットダウンの光源は安定して点灯して、スタートの光源が消灯する。シャットダウンが完了したときには、移動電力とメインコンピュータ電力を安全に切断できて、または、初期化ボタンを押して再始動させることができる。
【００５３】
オペレータが直ちに処理すべき管の部分ロードをしようとするならば、ＣＲＴ上の部分ロードボタンを押すことができる。アダプタが満杯になるのを待たずに、装置は、可能な限りすみやかにアダプタをロードする。装置が別々の「長い」と「短い」アダプタを有するのならば、それぞれの管のタイプ毎の２つの部分ロードボタンが設けられる。
非常時にロボットと遠心機とを停止させるには、非常停止ボタンを押す。
ロボットと遠心機とへの電力はオフにされるが、コンピュータは活動を続けて、復旧の指示をオペレータに与える。
【００５４】
［オペレータインターフェース−−ＣＲＴ表示装置］
［オペレータインターフェース−−ＣＲＴ表示装置−−メインランタイム画面］
機械が運転するとき、アダプタスロットは順次、「処理中」、「処理済」、「空」、「このスロットにはアダプタが無い」へと変化し続ける。オペレータが機械の状態を理解するのを助けるために、ＣＲＴはアダプタスロットの模式絵を示して、スロットの状態がカラーコードで示され、例えば、
・「処理中」−緑（満杯になるまでは点滅又は明るい緑、その後は持続点灯又は薄い緑）
・「処理済」−赤
・「空」−白
・「このスロットにはアダプタが無い」−黒
【００５５】
アダプタを更に特定するために、画面の映像にはカラーの領域の内側に以下の文字表示をする。
・Ｉ−処理中
・Ｐ−処理済
・Ｅ−空
・Ｎ−このスロットにはアダプタが無い
ランタイム画面はメッセージ領域を有していて、オペレータに関連情報を知らせるために使用される。例えば、機械に電力が供給された後には、メッセージ領域には「ＣＲＴ上の初期化ボタンを押して機械を初期化して下さい」と表示される。これはスタートアップからシャットダウンまでの機械が予定しているシーケンスを通してオペレータの助けになる。
ランタイム画面はまたエラーメッセージ領域を有する。この領域はエラー復旧情報のために予約されている。エラーのリストはセクション９に示している。
【００５６】
ランタイム画面は状態表示領域が設けられていて、継続的に以下の情報を表示し続ける。
・工場ホストとの通信状態−接続又は切断
・工場ホストからの‘スタートアップ’メッセージが受信されたか否か
・工場ホストに指示されるステーションＩＤ
・実行中のソフトウェアのバージョンレベル
・インターフェースゲートの論理状態：
製品待ち
ロボットの肯定応答によるアキュムレータ管の解放待ち
アキュムレータから製品が解放された
ロボットの命令による読取った１本の管の解放待ち
・ロボットの論理状態：
製品待ち
新たな管の処理中
古い管のラインへの戻し中
遠心機にアダプタをロード中またはアンロード中
オペレータがランタイム画面上の構成ボタンを押すと、オペレータは構成画面にアクセスできる。
オペレータがＣＲＴの‘一時停止’ボタンを押すと、マニュアルモードボタンがランタイム画面上に現れる。ここでマニュアルモードボタンを押すと、装置は構成要素をオペレータが個別に制御できるモードに入る。セクション６．２．３を参照。
【００５７】
［オペレータインターフェース−−ＣＲＴ表示装置−−構成画面］
機械の動作に影響を与える様々なパラメータがあって、これをオペレータは調節することができる。これらのパラメータは構成画面上に表示される。この画面にアクセスするには、ランタイム画面の‘構成’ボタンを押す。オプションとしては、オペレータがパスワードを入力してから構成画面に切り替る。
【００５８】
以下のパラメータにアクセスし変更することができる：
・アダプタが満杯に準備されていないとき、遠心機が次のサイクルを開始する準備が出来た後に、さらに管を待つ待ち時間。この時間を経過すると‘部分ロード’サイクルが開始する。
・ロボットの速度、パーセントで指定。
・Ｉ／Ｏ信号のアドレスとそれらに対応する名前。
・遠心機のスピン時間とＧの強さ、加速及び減速時間。
・教示されたポイントとそれらのワールド座標。
・教示されたポイントにアプローチする高さオフセット。高さオフセットは、グリッパーの管に干渉しないためにロボットが動かなければならない、教示されたポイントの上方の距離。
・工場ホストへ通知するステーションＩＤ。
・工場ホストの文字列対話を画面の工場ホストメッセージウィンドウにてオペレータに表示するか否か。
・工場ホストのソフトウェアが同時に動作していないときに機械の運転を許可するか否か。
【００５９】
［オペレータインターフェース−ＣＲＴ表示装置−マニュアルコントロール画面］
マニュアルコントロール画面によってオペレータはマニュアルモードで装置にアクセスできる。このモードにはランタイム画面のマニュアルモードボタンを押すことで入れるが、このボタンは装置が一時停止状態にあるときにのみ（すなわち、オペレータがＣＲＴ上の一時停止ボタンを押したとき）、有効である。
【００６０】
マニュアルモードでは、マニュアルモード画面のボタンを押すことで、以下の事項を制御できる：
・ロボット
・遠心機のドア
・遠心機のローターの位置
・グリッパーの空気圧配管（開／閉）
・インターフェースゲートを制御するものを含んだすべての出力ビット
マニュアルモードでは、マニュアルモード画面にて以下の事項をモニターできる：
・物理ユニットのすべての軸線上におけるロボットの位置
・すべてのＩ／Ｏビットの状態
・グリッパーのセンサビット：ジャム検出、全開、全閉、１３ｍｍの閉じ、１６ｍｍの閉じ
【００６１】
［オペレータインターフェース−−スタック光源］
スタック光源の色と意味は以下の通りである：
・白−ステーションに電力が供給されている。
・緑−通常の自動的な動作。
・赤−装置の非常時。オペレータが介入しないとステーションは継続運転できない。赤の光源がＯＮならば、緑の光源はＯＦＦに切り替る。
・青−メンテナンス−安全ドアロック無効。ドアがロックされずに開いたままで装置は運転する。注：９７／１／２２現在において、オペレータが安全ドアを無効にできる信号は存在しない。この光源はメンテナンスモード機能が仕様に戻された場合のために含められる。
・黄−ステーションに注意が必要で、インターフェースゲートのジャムを取除く必要があるなど、ただししばらくはステーションは運転継続可能。
【００６２】
［７．０工場ホストへのインターフェース］
ステーションは、ステーションの制御装置からのＲＳ２３２シリアル回線を介して工場ホストと通信する。通信は双方向性である。
サポートされている命令のリストは：
・スタート命令
・一時停止
・継続
・シャットダウン
・装置状態の報告
・オンライン／オフライン
・バーコード装置ＯＦＦ
・ルートの肯定応答記録
・空のパックの要求
プロトコルの詳細については工場ホストの文書（ヤマハから入手可能）による。
【００６３】
［８．０安全性］
［安全性−−安全ドア］
ステーションはオペレータがステーションに届かないための安全ドアを有する。ドアはインターロックスイッチを有していて、自動サイクルを不能にしないと、ステーションはオペレータのアクセスを防止する。
インターロックされたドアが開かれた後に動作を再開したときには装置は常に、適切な管の追跡を助長するために以下の動作を行なう：
・最初にそれぞれのアダプタに管が配置されたときには、ロボットは側方へ動いて、アダプタの壁に当接することを予想して、慎重なジャム検出を行なう。
・装置がアダプタの壁との衝突を検出できないときには、アダプタが移動されて現在のアダプタスロットにはアダプタがないと仮定する。これによりエラーメッセージが発生して、オペレータにステーションを再初期化するように促す。
・アダプタの存在がジャム検出装置で確認されたならば、ステーションのデータベースにアダプタの「存在」が登録されて、次回のドアインターロックの割込み又は次回の停電までは、ロボットはアダプタの存在を確認する必要がなくなる。
【００６４】
［８．２非常停止］
非常停止ボタン（３箇所）が機械のメインフレームに配置される。通常の動作中にはボタンは点灯しない。押されたときに、光源は点灯して、２秒間以内にすべての電力と貯蔵エネルギー（圧縮空気）が不活性にされる。ロボットと遠心機とは動作を停止する。コンピュータは電力を供給されたまま残される。
装置を再始動するには、‘移動電力ＯＮ’ボタンを押すことで電力が最初に復帰する。ＣＲＴ上でオペレータに初期化シーケンスを実行するように促して、通常のランタイムシーケンスを行なう。
【００６５】
［９．０エラー復旧ソフトウェア］
ステーションは広範囲のエラー条件を取扱う。それらの条件には：
・管の重なり（ジャム検出センサによる）
・グリッパーの予期しない対象物に対するジャム
・停電
エラーからの復旧を容易にするために、ステーションは機械の状態の最新の不揮発性の記録をハードディスクに維持する。復旧が必要な場合には、不揮発性の状態ファイルを検索して、これを用いて最小のオペレータ操作の上品な再始動を容易にする。
エラー復旧の詳細は以下の通りである：
【００６６】
［９．１エラー：管のジャム：管がアダプタの空洞に入らない］
管がアダプタの空洞に入らないときには、ジャムセンサによってジャムが検出される。この場合には：
・ロボットはＺ方向に完全上昇して、Ｚの限界に至る。
・赤のスタック光源が点灯する。
・機械を再始動するために「スタート」を押すようにオペレータに指示する。
・画面メッセージでジャムを取除くようにオペレータに指示する。
・オペレータが手作業でロボットのグリッパーから管を取除いて、搬送装置の空のパックに戻す。
・機械が通常の動作を再開する。
【００６７】
［９．２エラー：アダプタのジャム：アダプタがアダプタスロットに入らない］
アダプタがアダプタスロットに入らないときには、ジャムセンサによってジャムが検出される。この場合には：
・ロボットはＺ方向に完全上昇して、Ｚの限界に至る。
・赤のスタック光源が点灯する。
・機械を再始動するために‘スタート’を押すようにオペレータに指示する。
・画面メッセージでジャムを取除くようにオペレータに指示する。
・オペレータが手作業でロボットのグリッパーからアダプタを取除いて、エラー復旧画面に示されるように、フレームの空のスロットに戻す。
・機械が通常の動作を再開する。
【００６８】
［９．３エラー：管のジャム：管がリロード中にパックに入らない］
管がリロード中にパックに入らないときには、ジャムセンサによってジャムが検出される。この場合には：
・ロボットはＺ方向に完全上昇して、Ｚの限界に至る。
・赤のスタック光源が点灯する。
・機械を再始動するために「スタート」を押すようにオペレータに指示する。
・画面メッセージでジャムを取除くようにオペレータに指示する。
・オペレータが手作業でロボットのグリッパーから管を取除いて、インターフェースゲートの空のパックに戻す。
・機械が通常の動作を再開する。
【００６９】
［９．４エラー：管をラインに戻すときに管のバーコードが読取不能］
管をラインへ戻すときに管のバーコードが「読取不能」であるときには、ステーションは：
・工場ホストへ「読取不能」のメッセージを、もし望ましいならば研究室の人員が、送る。
・管を解放して搬送装置へ戻す。
【００７０】
［９．５エラー：センサに問題］
空気シリンダの固着など、センサに問題が検出されたときには、オペレータに画面を示す。自動操作を続ける前にセンサを修理しなければならない。
［エラー：ロボットからのエラー通知］
使用されているロボットに特有のエラーが数多く存在する。そのような検出されたエラーはオペレータに示されて、装置はマニュアルモードに入って、デバッグを始められるようにする。再始動するためには、オペレータは自動運転ボタンを押して装置のマニュアルモードを解除して、その後、ＣＲＴ上の「初期化」と「スタート」の指示に従う。
【００７１】
［エラー：遠心機からのエラー通知］
遠心機に特有のエラーが数多く存在する。そのような検出されたエラーはオペレータに示されて、装置はマニュアルモードに入って、デバッグを始められるようにする。再始動するためには、オペレータは自動運転ボタンを押して装置のマニュアルモードを解除して、その後、ＣＲＴ上の「初期化」と「スタート」の指示に従う。
【００７２】
［エラー：遠心機内部での管の破損］
本論文の執筆時において、遠心機の内部での管の破損を検出する唯一のアプローチは、グリッパーの指部が既知のアダプタ空洞に配置されていたはずの管をつかめないことに反応することである。
このグリッパーが遠心機の確かにアダプタにあったはずの管を検出できなかったときには、エラーはオペレータに示されて、装置はマニュアルモードに入って、デバッグを始められるようにする。遠心機はロックを解いて、清掃して、汚染除去をしなければならない。再始動するためには、オペレータは自動運転ボタンを押して装置のマニュアルモードを解除して、その後、ＣＲＴ上の「初期化」と「スタート」の指示に従う。
【００７３】
［エラー：ピックアップポイントに管が存在しない］
センサがピックアップポイントに管が存在することを示すものの、ロボットが管を獲得しに行ったときには、そのグリッパーのセンサが管を検出できないような可能性がある。この場合には：
・ロボットはグリッパーを開く。
・ロボットはＺ方向に完全上昇して、Ｚの限界に至る。
・赤のスタック光源が点灯する。
・オペレータにエラーを知らせる。
・オペレータが問題の原因を除去した後には、オペレータは「スタート」を押して機械を再始動させる。
・機械が通常の動作を再開する。
【００７４】
［１０．０ロボットのツーリング］
管を取扱うためのツーリングは、ロボットのＺ軸線の中心線に取付けられて、アダプタツールの前面に配置された、単一のセットのロボット指部から構成される。管ツールは空気圧式のシリンダによって垂直方向の所定位置に保持される。
指部は空気圧式に駆動される。グリッパーの本体はロータリーボールジョイントに取付けられるが、これは米国オハイオ州のTipp CityのRobotic Accessories社の「Ｕｎｉｃｏｕｐｌｅｒ（登録商標）モデル４４１８番」と称して、完全に全方向性である。これによりツールには、ジャムの条件に対して安全に反応する能力が与えられる。ツールはセンサを有していて中心からの変位を検出し、ステーションはジャムの発生を知ることができる。ツールのスプリングはツールを中心位置へと戻す。工場で提供されたスプリングの能力よりもツールの重量が大きいならば、より剛質のスプリングが必要だろう。指部のスプリングは空気圧の消失時に指部を閉じるように保持する。これにより空気圧が失われても管が落下しないことを確保する。
【００７５】
アダプタの取扱いのためのツーリングは、単一のセットのロボット指部から構成され、これはロボットのＺ軸線の中心線に取付けられるが、管ツールの後方にある。アダプタツールも空気圧式のシリンダによって垂直方向の所定位置に保持される。ツールは空気圧シリンダによって下降されたときに“作業”位置になる。管ツールが下降するとアダプタツールは上昇し、逆も同様である。
アダプタ指部は空気圧式に駆動される。グリッパーの本体はロータリーボールジョイントに取付けられるが、これは「Ｕｎｉｃｏｕｐｌｅｒ（登録商標）」と称して、完全に全方向性である。これによりツールにはジャムの条件に対して安全に反応する能力が与えられる。ツールはセンサを有していて中心からの変位を検出し、ステーションはジャムの発生を知ることができる。ツールのスプリングはツールを中心位置へと戻す。指部のスプリングは空気圧の消失時に指部を開いてアダプタのハンドルに押圧するように保持する。これにより空気圧が失われてもアダプタが落下しないことを確保する。
【００７６】
ツーリングには以下のセンサを備える：
・管のジャムの検出
・管グリップが全開
・管グリップが全閉
・管指部が１６ｍｍに閉じている
・管指部が１３ｍｍに閉じている
・アダプタのジャムの検出
・アダプタグリップが全開
・アダプタグリップが全閉
・ローテーターが管の取扱い位置にある
・ローテーターがアダプタの取扱い位置にある
【００７７】
［ロボットツーリング：ツーリングのデフォルト］
ツーリングのデフォルトが以下のようになる如く空気圧配管は結合しなければならない：
停電時には、管のグリッパーはバネ荷重によって「閉じた位置」になる。これにより管を落下させないことを確保する。
停電時には、アダプタのグリッパーはバネ荷重によって「開いた位置」になる。この理由は、アダプタ指部はアダプタの内側にもたらされてから、開くことでアダプタのハンドルに係合するからである。故障時に開くようなアダプタ指部を有することで、ステーションはアダプタを落下させないことを確実にする。
停電時には、ツールの空気圧シリンダは空気圧を失なってツールが下降できるようになるが、配管空気圧は０ｐｓｉｇだろうから、ツーリングの下方に配置されているような何かに下向きの力が作用することはない。
【００７８】
［１１．０エスケープ／バーコードリーダー（搬送装置のインターフェースゲート）］
ソフトウェアの一部分ではないけれども、期待される動作とセンサを記載するには、インターフェースゲートについてのセクションを含まなければならない。
エスケープ機構を用いて搬送装置から個々の管を捕えて、管をラインに戻すときにはそのバーコードを決定する。
エスケープは、上流側ストップと、アキュムレータストップと、下流側／読取りストップとから構成される。「ストップ」は空気圧式のシリンダであって、管を収容したパックを停止させる。シリンダロッドによってパックが停止させられたときに、コンベアベルトは動き続けて、パックの下面にてスリップする。パックがストップされたときにロボットは、ピックアップポイントから管をつかみ取ることができ、または、読取り位置の落下ポイントに落すことができる。
「下流側／読取り」ストップは多少複雑である。このストップでは、ゴム車輪がパックに接触し、バーコードリーダーの前面にてそれを回転して、バーコードを決定できるようにして、工場ホストへ報告してから管をラインに解放する。
空のパックは「アキュムレータ」ストップから解放されて「読取り」ストップにて保持される。「ピックアップした管」を空のアダプタのキャビティに落下させた後で、ロボットは‘処理済みの管’をつかんで、それを読取りストップにある空のパックに入れる。その後で「下流側のバーコードリーダー」が用いられて、処理済みの管のバーコードを読取って、工場ホストへ報告する。読取りストップは先に空のパックを保持するために使用されるが、「アキュムレータ」ストップは次回のつかみ取り／配置のサイクルのために準備されている次の処理中の管を獲得することからは解放されている。
【００７９】
［１２．０入力／出力信号］
ソフトウェアの一部分ではないけれども、期待される動作を記載するには、デジタル入力／出力ビットについてのセクションを含まなければならない。
以下はステーションのＩ／Ｏ要求のリストである：
［デジタルビット入力：］
・‘上流側ストップ’拡張
・‘上流側ストップ’格納
・‘アキュムレータストップ’拡張
・‘アキュムレータストップ’格納
・‘読取り１ストップ’拡張
・‘読取り１ストップ’格納
・安全ドアインターロック係合
・アキュムレータのパック
・読取り１ポイントのパック
・アキュムレータに管がある（管はあらゆるタイプでよくて、小さすぎるものや高すぎるものも含まれる）
・スタートボタンが押された
・一時停止ボタンが押された
・初期化ボタンが押された
・シャットダウンボタンが押された
・部分ロードボタンが押された
・ロボットのＸホームリミット読取り
・ロボットのＹホームリミット読取り
・ロボットのＺホームリミット読取り
・１９−３２、将来の拡張のためのビット
【００８０】
［デジタルビット出力：］
・上流側ストップ
・アキュムレータストップ
・読取り１ストップ
・管ローテーターモーター電力
・スタック光源−赤
・スタック光源−緑
・スタック光源−黄
・スタック光源−青
・安全ドアロック係合
・１０及び１１、２つのビットはツールローテーターコントロールを構成する。
２つのビットは停電時にツールが動かないことを確保するために要求される。
・１２−３２、将来の拡張のためのビット
【００８１】
［シリアルポート：］
・ロボットの制御装置
・工場ホスト
・管のバーコードリーダー−下流側
・遠心機の制御装置
・ビットＩ／Ｏ制御装置
【００８２】
［ロボットツールヘッドライン入力：］
・管のジャムの検出
・管グリップが全開
・管グリップが全閉
・管指部が１６ｍｍに閉じている
・管指部が１３ｍｍに閉じている
・アダプタのジャムの検出
・アダプタグリップが全開
・アダプタグリップが全閉
・管ツールが上昇位置または下降位置にある
【００８３】
［空気圧力配管コントロール：］
・管グリッパーの開／閉
・アダプタグリッパーの開／閉
・管／アダプタの取扱い指部のためのローテーター
【００８４】
［１３．０ロボットポイントのティーチング／教示］
ロボットのポイントは手作業で教示され、コントローラの教示パッケージを使用する。ロボットは画面ベースのソフトウェアを使用して動かすことができ、または、ロボット教示ペンダントを介して動かすことができる。
以下のポイントを教示しなければならない：
・アキュムレータストップからの管のピックアップポイント。
・管を下流の読取りストップに配置するポイント。
・アダプタを収容するベースプレートの２つのポイント。このベースプレートの原点からすべてのスロット座標が数学的に導かれて、各フレームスロットを教示する必要はなくなる。アダプタ内の個々のキャビティーポイントは座標フレームから計算されるので、教示する必要はない。
・遠心機アダプタの落下点。
また、すべての「高さオフセット」を明示しなければならない。「高さオフセット」は教示ポイントの上方の距離であって、ロボットはグリッパーに管があるときにこのポイントに干渉しないように動かなければならない。オフセットは構成パッケージを使用して明示される。
【００８５】
［非要求イベントの取扱い］
ロボット及び遠心機の制御装置から報告される様々な要求されていない状態イベントが存在し、これらは遠心機制御装置のソフトウェアで取扱わなければならない。
遠心機のメッセージ：
・運転速度、運転時間、及びローター位置を毎秒送る。
・ドア、ドアラッチ、及びドアの監視状態を２秒毎に送る。
・オープンリミットスイッチ、クローズドリミットスイッチ、ローター状態を２秒毎に送る。
【００８６】
ロボットのメッセージ：
・不正命令
・ポイントデータ破壊
・プログラム破壊
・メモリ破壊
・パラメータ破壊
・システム生成破壊
・ロボット非常停止ＯＮ
・ロボットインターロックＯＮ
・ウォッチドッグタイマーエラー
・過電流エラー
・モニターケーブルの短絡検出
・モニターの過熱検出
・軸フィードバックエラー
・パワーモジュールエラー
・ＡＣ電源低下
・ＤＣ電源低下
【００８７】
［全体制御装置のソフトウェア］
上述のセクションはＢｅｃｋｍａｎ遠心機のソフトウェア仕様の範囲に依拠する。このソフトウェアを導入するためには、以下の機能を提供するソフトウェアプラットホームが必要である：
【００８８】
Ａ）機械制御
ａ）低レベルハードウェア制御（ビット及びシリアルポート）：
ｉ）シリアルＩ／Ｏ
１）シリアルＩ／Ｏ命令セットと通信ドライバ
２）ロボットコントロール
３）バーコードリーダー
４）工場ホスト
５）遠心機
ii）ステーション制御装置によるビットＩ／Ｏ制御
デジタルＩ／Ｏ命令セットと通信ドライバ
安全装置
インターフェースゲート
オペレータコントロールパネル（ボタン、光源）
スタック光源
【００８９】
iii）ロボットによるビットＩ／Ｏの直接制御
１）管ジャム検出装置
２）アダプタジャム検出装置
ｂ）高レベルハードウェア制御（装置）：
ｉ）ロボット
１）ロボット命令セットと通信ドライバ
２）空気圧式のＺ伸張に伴なうＺ高さ
３）ロボットビットＩ／Ｏ、ジャム検出装置など
ii）遠心機
１）遠心機命令セットと通信ドライバ
iii）インターフェースゲート
iv）バーコードリーダー
ｖ）監視通信（工場ホスト）のオペレータインターフェース
Ｃ）システムサービス
ａ）構成
ｂ）ロボット教示
ｃ）較正
ｄ）診断
ｅ）ヘルプ
【００９０】
上述の実施形態は本発明を例証する目的のために提供した。これは本発明の範囲を制限することを意図してはいない。発明者の権利の内容については特許請求の範囲を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 管コンベヤー、ロボットアーム、ステージ領域、及び遠心機を示す装置の正面から見た斜視図である。
【図２Ａ】 管グリッパーを上位置に、アダプターグリッパーを下位置にしたスボットアーム、及び、アームの搬送機構の正面から見た斜視図である。
【図２Ｂ】 アダプターグリッパーを上位置に、管グリッパーを下位置にしたロボットアーム及びアームの搬送機構の正面から見た斜視図である。
【図３Ａ】 閉位置における管グリッパーの正面から見た斜視図である。
【図３Ｂ】 開位置における管グリッパーの正面から見た斜視図である。
【図４】アダプターの付いてないアダプターフィンガーの正面から見た斜視図である。
【図５】 アダプターの付いたアダプターグリッパーの正面から見た斜視図である。
【図６】 アダプターグリッパーのアームを示す正面から見た斜視図である。
【図７】 アダプターを示す正面から見た斜視図である。
【図８】 アダプターセンサアレイ４２を備えたアダプタベット３６を示す正面から見た斜視図である。
【符号の説明】
１０ 装置（処理ステーション）
１２ 試料管（管）
１４ 管アダプタ（アダプタ）
１３ Ｘ軸
１５ Ｙ軸
１７ Ｚ軸
１６ 遠心機
１８ ロボットアーム
２０ 管グリッパー
２２ アダプタグリッパー
２４ 指
２６ マンドレル
２８ａ，２８ｂ 翼部
３０ａ，３０ｂ 矩形の穴
３２ａ，３２ｂ アーム
３４ａ，３４ｂ 矩形の突起部
３６ アダプタベット
４０ ステージ領域
４２ アダプタセンサアレイ

Claims (4)

1. 管を収集し又は搬送する管収集搬送装置と所定のアンバランスな重量を許容する遠心機との間に介在させた処理ステーションを有する装置を使用して少なくとも１つの上記容遠心機によりサンプルの処理を自動化する方法であって、上記処理ステーションが、
   ａ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域と、
   ｂ） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
   この二機能ツールは、
   ｉ）上記管収集搬送装置上の異なる高さ及び直径の管を認識することができ且つ該管に適合することができ、そして管を上記管収集搬送装置と上記ステージ領域の上記管アダプターの間を搬送する管グリッパー、及び
   ii）上記管アダプターを上記遠心機へ又遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーを含み、
   上記方法が、
   ａ） 上記装置の制御機構の指令により上記管収集搬送装置から異なる高さ及び直径の複数の管を取り出すステップと、
   ｂ） これらの管を上記ステージ領域の上記管アダプターに、上記遠心機が回転中に対の管アダプター間の重量分布が上記遠心機の許容できるアンバランス重量の限度内となるように、置くステップと、
   ｃ） 上記対の管アダプターを互いに反対側に遠心機内に入れるステップと、
   ｄ） 上記遠心機が作動しているスピンサイクルの後に上記管アダプターを上記遠心機から上記ステージ領域へ戻すステップと、
   ｅ） 上記遠心機により回転済みの複数の管を上記管アダプターから取り出して、さらに、これらの管を上記管収集搬送装置上に配置するステップと、
   を有する方法。
2. 所定のアンバランスな重量を許容する遠心機によるサンプルの処理を自動化するための装置であって、該装置が、管を収集し又は搬送する管収集搬送装置との間に介在された処理ステーションを含み、該処理ステーションは、
   ａ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域と、
   ｂ） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
   この二機能ツールは、
   ｉ）上記管収集搬送置上の異なる高さ及び直径の管を認識することができ且つ該管に適合することができ、そして管を上記管収集搬送置と上記ステージ領域の上記管アダプターとの間を搬送する管グリッパー、及び
   ii）上記管アダプターを上記遠心機へ又遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーを含み、
   上記装置が、更に、上記管収集搬送装置を操作し、重量がバランスした方法で管を管アダプター内に置き、遠心機の作動と連続して遠心機へ又は遠心機から管アダプターを搬送し、及び、処理された管を管アダプターから取り出すように連続して制御するための電気制御手段と、を有する、装置。
3. 管を収集し又は搬送する管収集搬送装置と所定のアンバランスな重量を許容する遠心機との間に介在させた処理ステーションを有する装置を使用して少なくとも１つの上記容遠心機によりサンプルの処理を自動化する方法であって、上記処理ステーションが、
   ａ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域と、
   ｂ） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
   この二機能ツールは、
   ｉ）上記管収集搬送装置上の異なる高さ及び直径の管を認識することができ且つ該管に適合することができ、そして管を上記管収集搬送装置と上記ステージ領域の上記管アダプターの間を搬送する管グリッパー、及び
   ii）上記管アダプターを上記遠心機へ又遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーを含み、
   上記方法が、自動制御により、
   （１） 上記管収集搬送装置上の管の高さ及び直径を識別するステップと、
   （２） 予め設定された高さ及び直径を有する管を選択するステップと、
   （３） 選択された管を掴んで上記収集搬送装置から取り出すステップと、
   （４） 管を上記ステージ領域の上記管アダプターに、遠心機が作動するとき、対の管アダプター間の重量分布が遠心機の許容できるアンバランス重量の限度内となるように置くステップと、
   （５） サンプルが入れられ、又は部分的に入れられ、重量がバランスした対の管アダプターを互いに反対側にして遠心機の中へ配置するステップと、
   （６） 回転済みの管アダプターを遠心機からステージ領域へ取り出すステップと、
   （７） 作動された管を管アダプターから取って、該管を上記管収搬送集装置上に配置するステップと、
   を有する方法。
4. 所定のアンバランスな重量を許容する遠心機によるサンプルの処理を自動化するための装置であって、該装置は、
   ａ） 所定のアンバランスな重量を許容する遠心機と、
   ｂ） 上記遠心機とインターフェースで連結された管を収集し又は搬送する管収集搬送装置と、
   ｃ） 上記管収集搬送装置と少なくとも１つの上記遠心機との間に介在され、かつ上記遠心機とインターフェースで連結された処理ステーションと、有し、
   上記処理ステーションは、
   ｉ） 管アダプターを上記遠心機に適用可能とするためのステージ領域
   ii） ２つの機能を備えた二機能ツールと、を有し、
   この二機能ツールは、
   （ａ）（１） 上記管収集搬送装置上の管の高さ及び直径を識別し、且つ該管に適合し、
   （２） 予め設定された高さ及び直径だけの管を選択し、
   （３） 管を対の管アダプターに重量がバランスした方法で入れ、
   （４） 管を上記管収集搬送装置から上記ステージ領域の管アダプターへ搬送し又はその逆方向に搬送する管グリッパーと、
   （ｂ） 上記管アダプターを遠心機へ且つ遠心機から搬送することのできるアダプターグリッパーと、
   （ｃ） 上記管収集搬送装置を操作し、重量がバランスした方法で管を管アダプター内に置き、遠心機の作動と連続して遠心機へ又は遠心機からの管アダプターを搬送し、及び処理された管の管アダプターからの取り出して連続して制御するための電気制御手段と、を有する装置。

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