JP6308951B2 - 自動化軌道表面に埋め込まれたコード配列 - Google Patents

Description

本願は、２０１２年２月３日出願の米国仮出願６１／５９４，４８６（本明細書に援用される）の優先権を主張する。

本発明は、概して、研究所環境において使用する自動化システム、より具体的には、臨床分析装置において能動搬送デバイスにより体外診断用患者試料を搬送するシステムと方法に関する。本発明の具体的態様は、限定する意図は無いが、能動的な配向及び経路選定能力を備えた独立搬送体に局所位置情報を伝えるための光学コードに最適である。

体外診断（ＩＶＤ）は、患者の液体試料について実施する検査に基づいて病気を診断する支援を、研究所で行えるようにする。体外診断には、患者の体液や膿瘍から取られた液体試料の分析により実施可能である、患者の診断及び治療に関する多様な分析試験及び検査が含まれる。これら検査は、ほとんどの場合、患者試料を入れる管やバイアルなどの液体容器を備えた自動式の臨床化学分析装置（単に分析装置）で実施される。この分析装置は、バイアルから液体試料を取り出し、該試料を専用の反応キュベットやチューブ（総称して反応容器とする）内で各種試薬と混ぜる。いくつかの現状のシステムにおいて、モジュール方式の仕様が分析装置に対し使用されている。研究所自動化システムは、１つの試料処理モジュール（単にモジュール）と他のモジュールとの間で試料を往復させることができる。モジュールは、試料ハンドリング（取り扱い）ステーション及び試験ステーション（例えば、ある種の検査に特化可能な、あるいは、試験役務をより大規模の分析装置へ提供可能なユニット）を含めて、１以上のステーションを含み得る。また、免疫測定（ＩＡ）及び臨床化学（ＣＣ）ステーションを含めることもできる。現状の体外診断自動化軌道システムには、１つの完全独立モジュールから別の非連動モジュールへ試料を搬送するように設計されているシステムを備えたものもある。これにより、違う種類の試験を２つの異なるステーションにおいて特化することができ、又は、試料の処理可能量を増加させるべく２つの余剰ステーションを相互接続することができる。このような研究所自動化システムは、しかしながら、複数ステーションの分析装置においてボトルネックとなることが多い。相対的に言えば、現状の研究所自動化システムは、試料をステーション間で自立的に移動させる高度の知能又は自律性に欠ける。

現在のシステムの一例では、コンベヤベルトのような摩擦軌道が、パックとも呼ばれる搬送機構、又は、容器（コンテナ）のラックを、個々に異なるステーション間で行き来させている。試料は、例えばオペレータやロボットアームによってパック中に置かれる試験管などの試料容器（サンプルコンテナ）に入れられて、分析装置のステーション間を軌道に沿って搬送される。この摩擦軌道は、しかしながら、一度に一方向にしか動くことができず、該軌道上の試料はいずれも同速度で同方向に移動する。試料を摩擦軌道から取り出す必要がある場合は、個々のパックを分岐路へ移動させるべくゲーティング（ゲート開閉）／スイッチングが使用され得る。このセットアップには、各ゲート及びスイッチの所で所定のパックの方向を制御するために単離処理が必須であるという短所がある。例えば、２つのパックが互いに近くにあってその中の１つを分岐路へ方向転換させなければならないとすると、１つのパックだけを分岐路へ移動させ且つ正しいパックが摩擦軌道から取り出されることが確実なようにスイッチを制御するのは難しい。このために、多くの現状のシステムにおいては、軌道上の各決定ポイントで個々のパックを一度解放してスイッチすることができるように、ゲートの所でパックを停止させる必要がある。

摩擦軌道系システムで使用されている単離処理の別の方法では、ゲートの所でパックを止め、バーコードリーダによって試料管のバーコードを読み取れるようにしている。バーコードリーダは、軌道間でパックをスイッチするのに必要な時間に比べて遅いので、その走査に起因して、軌道上の流れに難しい単離処理が導入されることになり、スイッチングを決定する間は近くのパックすべてを止めなければならない。決定後には、走査済みパックをスイッチする一方で、走査済みパックの背後のパックは進むことのないように、物理的ブロックを使用して、走査済みパックだけが進むことが確実であるように、更に単離処理を使用する必要がある。

特許文献１は、主軌道から引き出し軌道へパックを向かわせるべく使用可能な可動機械式転換ゲートを含んだ摩擦軌道システムの従来例を示す。特許文献１に示されているように、その転換過程は、個々のパックを単離して分けるために複数の機械式ゲートを必要とする。各パックは何度も止められて、転換決定前にバーコードを読み取ることができるように回転させられる。このようなシステムは待ち時間を増やし、摩擦軌道に転換ゲートが増えると交通のボトルネックが増えることが事実上確実である。結果的に、このようなシステムでは、各転換ゲートで自然に列ができ、各試料が摩擦軌道上に留まっている時間がさらに増える。

工業環境及び海運業環境など、体外診断環境の外では、自立輸送搬送体の進歩がいくらか見られるが、体外診断環境において自立して経路選定可能且つ位置決め可能な搬送体を使用する有効なシステムは、未だに無い。自動式搬送体が無い一つの理由として、試験ステーションに対する容器の正確な位置決めが必要であるということがある。例えば、搬送体は、搬送した試料の吸引が可能なように、確実にミリメートルの単位で目的地に位置することができなければならない。同様に、体外診断環境の搬送体にはサイズの小さいことが必要であること及び試料を搬送するために使用される軌道が比較的形の小さいことが、工業システムで使用されているシステム及び技術の流用に対し障壁になっている。したがって、体外診断環境において半自律又は自律搬送を実現するにあたり、体外診断環境の搬送体に信頼性の高い位置情報を伝えられるようにすることが必要である。

米国特許第６，２０２，８２９号

本発明の実施態様は、上記の短所及び不利益の一つ以上に向けられ、試料を搬送する高知能搬送体で使用する位置情報を与える装置及びシステムの提供によって対処し、これらを克服する。当該技術は、限定する意図は無いが、体外診断（ＩＶＤ）環境において使用する自動化システムの搬送機構に特に適している。

本発明の実施態様は、所定ピッチの光学コード化マークを有し、そのコード化マークを観測可能である自立移動搬送体を支持する複数の軌道区域を備えた軌道をもつ、自動化システムに向けられている。当該搬送体は、マークを使用して進み、軌道上の現在位置を判断するように構成される。

本発明の一態様によれば、自動式臨床分析装置で使用する自動化システムは、光学コード化マークの第１セットを含む第１軌道区域及び光学コード化マークの第２セットを含む第２軌道区域を少なくとも備え、この光学コード化マークの第１及び第２セットを観測するように構成されている複数の自立移動搬送体を含む。その光学コード化マークの第１セットは第１ピッチを有し、光学コード化マークの第２セットはより狭い第２ピッチを有している。

該態様の一側面によると、第１ピッチの長さが自立移動搬送体の少なくとも１つへ無線で伝達される。他の側面によれば、第１ピッチの幅が光学コード化マークの第１セットにおける記号にコード化されている。他の側面によれば、同期情報が光学コード化マークの第１セットにおける記号にコード化されている。また、他の側面によれば、第１軌道区域の身元情報が光学コード化マークの第１セットにコード化されている。他の側面によれば、光学コード化マークの第１セットは、電子インクディスプレイを利用可能な電子表示装置を用いて動的にコード化される。他の側面によれば、光学コード化マークの第１セットは、自立移動搬送体の少なくとも１つに対する運行経路情報を含む。他の側面によれば、複数の自立搬送体は、光学コード化マークの第１セットにあるマークを計数して第１軌道区域において相対的位置を判断するように構成される。他の側面によれば、第１軌道区域は１以上の光学目印を含む。

本発明の一態様によれば、自動式臨床分析装置で使用する自動化システムは、少なくとも光学コード化マークの第１セットを含んだ少なくとも１つの軌道区域を有する軌道を備え、その第１セットの少なくともサブセットが第１ピッチの定間隔で配置される。当該自動化システムは、液体試料を搬送する少なくとも１つの移動搬送体も含む。この移動搬送体は、光学コード化マークの数を計数して軌道区域内の自分の現在位置を判断することを含めて、少なくとも光学コード化マークの第１セットを利用して軌道を進むように構成される。

該態様の一側面によれば、第１ピッチの長さが少なくとも１つの移動搬送体に無線で伝えられる。他の側面によれば、第１ピッチの長さが光学コード化マークの第１セットにおける記号にコード化されている。他の側面によれば、同期情報が光学コード化マークの第１セットにおける記号にコード化されている。また、他の側面によれば、第１軌道区域の身元情報が光学コード化マークの第１セットにコード化されている。

さらに、別の側面によれば、光学コード化マークの第１セットは電子表示装置を使用して動的にコード化される。その電子表示装置は電子インクディスプレイを含み得る。他の側面によれば、光学コード化マークの第１セットは、少なくとも１つの移動搬送体に関する運行経路情報を含む。他の側面によれば、第１軌道区域は１以上の光学目印を含む。他の側面によれば、光学コード化マークの第１セットは複数のマーク列を含む。他の側面によれば、そのマーク列は、互いにオフセットしており、光学コード化マークの第１セットを観測することにより、移動搬送体が現在進んでいる方向が分かる。

本発明の一態様によれば、体外診断システムの自動化システムで使用するべく構成可能な搬送体は、自動化軌道と連動するように構成され且つ積荷の搬送を容易にするように構成された胴体を含む。１以上の光学センサが、自動化軌道の光学コード化マークを検出するように構成される。処理装置が、光学コード化マークをデコードし、自動化システムにおける搬送体の位置及び速度の少なくとも１つを判断するように構成される。

このような態様の一側面によれば、処理装置は、光学コード化マークのピッチの情報を利用して判断を実行する。処理装置は、ピッチの情報を無線で受信するか、又は、光学コード化マーク中の記号からピッチの情報をデコードする。他の側面によれば、処理装置は、光学コード化マークから情報をデコードすることにより、現在の軌道区域の身元情報を判断するようにも構成される。処理装置は、少なくとも光学コード化マークのサブセットを計数して、自動化システム内の搬送体の位置を判断するようにも構成され得る。別の側面によれば、処理装置によりデコードされる光学コード化マークは、マークの複数の列を含む。

本発明に関する上記以外の特徴、利点は、図面を参照して述べる以下の例示的実施形態の詳細な説明によって明らかである。

本発明の上述した態様及びそれ以外の態様は、添付図面と関連させて述べる以下の詳細な説明から良く理解される。本発明を例示する目的で、現時点で好ましい実施形態を図中に示してあるが、その特定の開示手段に本発明が限定されないのは当然である。添付図面は次の各図を含む。
本書に開示する自動化システムの実施形態を使用して改善可能な臨床分析装置配置例の上面図。 本書に開示する自動化システムの実施形態で使用可能な軌道配置の概略図。 本書に開示する実施形態で使用可能なモジュール式軌道構成例の概略図。 図４Ａは、本書に開示する実施形態で使用可能な搬送体例の斜視図。図４Ｂは、本書に開示する実施形態で使用可能な軌道構成例の斜視図。図４Ｃは、本書に開示する実施形態で使用可能な自動化システム例の上面図。 本書に開示する所定の実施形態で使用可能な能動搬送体の内蔵制御システムのシステムブロック図。 所定の実施形態で試料搬送体の案内に使用可能な軌道構成例における行程例の概略図。 図７Ａは、コード配列の実施形態で使用する軌道区域例の上面図。図７Ｂは、図７Ａに表すような軌道表面のコード配列例の上面図。図７Ｃ及び図７Ｄは、コード配列の実施形態で使用する軌道例の断面図。 本発明の実施形態において使用可能な各種コード配列の概略図。 本発明の実施形態において使用可能な他の各種コード配列の概略図。 本発明の実施形態において使用可能な異なるピッチの複数のマーク列をもつコード配列の概略図。 本発明の実施形態において使用可能な別のコード配列の概略図。

−実施形態に関連した用語と概念−

分析装置：
臨床化学分析装置、自動式免疫測定分析装置、又はその他の種類の体外診断（ＩＶＤ）試験分析装置を含む自動式臨床分析装置（単に分析装置）。一般的に、分析装置は、複数の患者試料について、一連の自動式ＩＶＤ試験を実施する。患者試料が分析装置へ（手動又は自動化システムを介して）投入されると、該分析装置は、各試料に対し、１以上の免疫測定、化学試験、又はその他の観察試験を実施することができる。用語の分析装置は、限定の意図は無いが、モジュール式分析システムとして構成される分析装置のことも指し得る。モジュール式分析システムは、自動化軌道などの自動化面によって線状又はその他の配置構成で相互接続された複数のモジュール（同じ種類のモジュール又は異なる種類のモジュールを含み得る）を組み合わせてなる統合され且つ拡張可能なシステムを含む。所定の実施形態において、自動化軌道は、患者試料及びその他の種類の物質をモジュール間で移動させるべく自立搬送体を使用する、統合搬送システムとして構成される。通常、モジュール式分析システムのうちの少なくとも１つのモジュールは、分析モジュールである。モジュールは、患者試料に対する分析タスクの高スループットを得るために特化し又は冗長に設けることもできる。

分析モジュール：
分析モジュールは、患者試料に対する免疫測定、化学試験、又はその他の観察試験などのＩＶＤ試験を実施するように構成される、モジュール式分析装置の中のモジュールである。通常、分析モジュールは、試料容器から液体試料を取り出し、反応キュベット又はチューブ（総じて反応容器とする）内で試薬に試料を混ぜ合わせる。分析モジュールで可能な試験には、限定の意図は無いが、電解質、腎機能や肝機能、代謝、心臓、ミネラル、血液疾患、薬物、免疫測定、又はその他の試験のサブセットも含まれる。所定のシステムにおいて、分析モジュールは、高スループットを得るために特化し又は冗長に設けることができる。分析モジュールの機能は、モジュール式の仕様を利用していない独立した分析装置によって実施することもできる。

搬送体：
搬送体は、試料容器（及びその延長線上で液体試料）又はその他のアイテムを自動化システムにおいて移動させるために使用可能な搬送ユニットである。所定の実施形態において、搬送体は、従来の自動化パック（例えば、管又はアイテムを嵌めるホルダ、自動化軌道のコンベヤベルトから移動力を受けるための摩擦面、及び、当パックを目的地へ導くことの可能な自動化軌道の壁又はレールによって当パックが案内されるようにする複数の側部、を備えた受動装置）のようにシンプルであり得る。所定の実施形態において、搬送体は、処理装置、移動システム、道案内システム、センサなどの能動部品を含む。所定の実施形態において、搬送体は、自動化システムのポイント間における搬送体の自己道案内を可能とする内蔵知能を含む。所定の実施形態において、搬送体は、移動力を提供する内蔵部品を含むが、他の形態においては、移動力は軌道などの自動化面から提供される。所定の実施形態において、搬送体は、決定ポイント間において一方向（例えば前進と後進）に移動を制限する自動化軌道に沿って移動する。搬送体は、試料管を受け入れて搬送する管ホルダを有するなど、ＩＶＤ環境の予め決められた積荷に特化されるか、あるいは、自動化システムにおいて異なるアイテムを搬送するために最適化された搭載面を含み得る。搬送体は、１以上のスロット（例えば、搬送体が１つの又は複数の試料容器を保持できるように）を含む構成とすることもできる。

中央制御装置／中央処理装置：
中央制御装置又は中央処理装置（中央運行計画装置（スケジューラ）とも呼ぶ）は、自動化システムの一部をなすプロセッサであり、搬送体内蔵の処理装置とは別である。中央制御装置は、搬送体に関する道順、運行予定、及びタスクの管理を容易にする。所定の実施形態において、中央制御装置は、自動化システムのサブシステムと通信し、搬送体と無線で通信する。中央制御装置は、走行軌跡（道案内）の情報（指令）を搬送体へ送り、搬送体が何処へ何時向かうべきか決めることも行う。所定の実施形態においては、局所処理装置が、局所待ち列を管理するなど、局所軌道区域における搬送体管理を担う。このような局所処置装置は、局所における中央制御装置相当装置として機能する。

決定ポイント：
決定ポイントは、各種類の搬送体に対してそれぞれの道案内（走行軌跡）の判断が行われる自動化軌道上のポイントである。共通の例において軌道は分岐路を含む。ある搬送体は方向転換すること無く進み、別の搬送体は速度を落として方向転換し得る。決定ポイントは、ある搬送体は止まる一方で他の搬送体は進む、設備における停止ポイントを含み得る。所定の実施形態において、これから方向転換する搬送体は横向きの力を制限するために減速する一方、この他の、方向転換しないか又は減速不要の移動プロファイルをもつ搬送体は進むことのできる、方向転換に先立つ減速ゾーンが、決定ポイントとして機能し得る。決定ポイントでなされる判断は、実施形態に係る、搬送体内蔵の処理装置、軌道区域の局所処理装置、中央処理装置、又はこれらの組み合わせによって実行される。

自立搬送体：
所定の実施形態において、搬送体は、自立制御搬送体としての特徴を有する。自立制御搬送体は、走行軌跡を自立制御する搬送体である。所定の実施形態において、自立搬送体は、サイズ、ウエイト、形態因子、及び中身の少なくともいずれかで異なる積荷もしくは積荷の組み合わせを搬送する搬送体が同時に同じ軌道上で運行できるようにする。各自立制御搬送体の走行軌跡は、自動化システムを移動中の搬送体に関する加加速度の限度、加速度、方向、及び速度の少なくともいずれかを含めた移動プロファイルによって制限される。この移動プロファイルは、各搬送体ごとに個別に走行軌跡を制限又は規定可能である。所定の実施形態において、移動プロファイルは、少なくとも、自動化システムの異なる区域ごとに（例えば、方向転換中に横方向の力が加わる原因となるカーブに対する直線軌道区域）、異なる搬送体状態ごとに（例えば、空の搬送体は、試料搬送中の搬送体や試薬又は他のアイテムを搬送中の搬送体とは異なる移動プロファイルをもつ）、あるいは異種の搬送体ごとに、違い得る。所定の実施形態において、搬送体は、個別の搬送体ごとに意図された移動プロファイル又は走行軌跡又は目的地情報に応じ、個々の搬送体が自立して運行可能なように、内蔵推進力部品を含む。

高知能搬送体／半自律搬送体：
所定の実施形態において、搬送体は、高知能搬送体としての特徴をもつ。高知能搬送体は、移動、運行経路、又は走行軌跡の決定に関与する内蔵回路を有する搬送体である。高知能搬送体は、ソフトウエア指令を実行して該指令に応じ自動化面に沿って進むデジタルプロセッサ、又は、移動入力に応答する内蔵アナログ回路（例えばライン追跡回路）、を含み得る。指令は、移動プロファイル、交通又は走行軌跡のルールを特徴付ける指令を含む。搬送体の運行経路又は搬送体周囲状況に応じた決定を行う内蔵処理装置を支援する内蔵センサを含んだ高知能搬送体も可能である。内蔵処理装置の制御に従い搬送体を移動させるモータ又は磁石などの内蔵部品を含んだ高知能搬送体もあり得る。

体外診断（ＩＶＤ）：
体外診断（ＩＶＤ）は、病気、体調、感染症、代謝マーカーを検出したり、あるいは、身体物質／体液の各種成分を数値化することの可能な試験である。このような試験は、患者の身体の外で、研究所、病院、内科医院、又はその他の健康を専門に扱う舞台において実施される。ＩＶＤ試験は、概して、試験管又はその他の試料容器における、より広く言えば、生体外の管理された環境における検査から診断を実施することを目的とした医療機器を使用する。ＩＶＤは、患者体液試料に実施した検査に基づく病気の試験及び診断又は身体物質／体液の各種成分数値化を含む。ＩＶＤは、患者の体液又は膿瘍から得られた液体試料の分析により実施可能とされる患者診断及び治療に関係する各種の分析的試験及び検査を含む。このような検査は、一般的には、患者試料を入れたチューブやバイアルをセットした分析装置で進められる。ＩＶＤは、ここに説明するＩＶＤ官能性のサブセットにも当てはまる。

目印：
搬送体が内蔵センサを含んでいる実施形態において、軌道面の光学式やその他のマークあるいは軌道面から可視の又は感知可能な場所のマークが目印として機能する。目印は、現在位置、間近の停止位置、決定ポイント、方向転換、加速／減速ポイントなどの地理的情報を搬送体へ伝える。

研究所自動化システム：
研究所自動化システムは、自動的に（例えば、オペレータ又はソフトウエアの要求で）試料容器又はその他のアイテムを研究所環境内で行き来させることの可能なシステムを含む。分析装置に対して、自動化システムは、容器又はその他のアイテムを、分析装置のステーションへ、ステーションから、ステーションの中で、ステーションの間で、自動的に移動させる。このステーションは、限定の意図は無いが、モジュール式試験ステーション（例えば、ある種の検査に特化したユニットや、より大規模の分析装置に対して試験役務を提供するユニット）、試料ハンドリングステーション、貯蔵ステーション、又は作業セルを含む。

モジュール：
モジュールは、モジュール式分析システムの中で特定のタスク又は機能を実行する。モジュールの例として、分析試験用の試料を準備する分析前モジュール（例えば、試料試験管頭部のキャップ（蓋）を外すデキャッパー（蓋開け）モジュール）、試料の一部を抜き出して試験又は検査を実施する分析モジュール、分析試験後の貯蔵用試料を準備する分析後モジュール（例えば、試料試験管を再封止するリキャッパー（蓋閉じ）モジュール）、試料ハンドリングモジュールが含まれる。試料ハンドリングモジュールの機能には、在庫管理を目的として試料容器を管理し、分類し、自動化軌道（統合搬送システムも含まれる）へ又は該自動化軌道から試料容器を移動させ、別の研究所自動化軌道へ又は該自動化軌道から試料容器を移動させ、そして、トレイ、ラック、搬送体、パック、及び貯蔵場所の少なくともいずれかへ又はいずれかから試料容器を移動させることが含まれる。

積荷：
例示する搬送体は患者試料を搬送するものとして説明するが、その他の妥当な積荷を自動化システムを通して搬送するために搬送体を使用する実施形態も可能である。積荷としては、液体、液体容器、試薬、廃棄物、使い捨てアイテム、部品、あるいはその他の適当な積荷が含まれる。

処理装置：
処理装置は、１以上のプロセッサか、又は関連ソフトウエア及び処理回路、あるいはこれら両方を表す。このような処理装置には、好適には各実施形態において詳述する処理機能を実行する、シングルコア又はマルチコアプロセッサ、シングル又はマルチプロセッサ、組み込みシステム、又は分散処理アーキテクチャが含まれる。

引き出し路・サイドカー・分岐路：
これらの用語は、軌道システムの主要部から外れる軌道区域を表すために使用される。引き出し路又はサイドカーは、主交通パターンから所定の搬送体を分岐させるための、弦、併走軌道、又はその他の適切な手段を含む。引き出し路又はサイドカーは、主軌道区域の交通を混乱させることなく、物理的行列を容易にしたり、所定の搬送体を停止又は減速させたりできるように構成される。

試料：
試料は、患者（人又は動物）から取得した液体又はその他の試料を指し、血液、尿、ヘマトクリット、羊膜液、又は検査や試験を実施するのに適したその他の液体を含め得る。試料は、患者試料の処理に際して分析装置を支援するために使用される較正液又はその他の液体を示す場合もある。

ＳＴＡＴ（short turnaround time）試料：
分析装置において非ＳＴＡＴ試料に先行して取り扱われるべき試料にＳＴＡＴ優先権を与えるため、研究所情報システム（ＬＩＳ）又はオペレータにより割り当てられた優先順位をもつ試料。上手く利用することで、所定の試料を他の試料に先駆けて試験過程に通すことができ、内科医やその他の専門家が迅速に試験結果を受け取ることができる。

ステーション：
ステーションは、モジュール内の特定のタスクを実施する一部分を含む。例えば、分析モジュールに提供されるピペットステーションは、統合搬送システム又は研究所自動化システムで搬送体により搬送される試料容器から試料液をピペットで移すために使用される。モジュールのそれぞれが、モジュールに機能性を追加する１以上のステーションを含み得る。

ステーション／モジュール：
ステーションは、分析装置内の特定のタスクを実施する一部分を含む。例えば、キャッパー（蓋閉じ）／デキャッパー（蓋開け）ステーションは試料容器に対しキャップを開け閉めし、試験ステーションは試料の一部を抜き取って試験又は検査を実施し、試料ハンドリングステーションは、試料容器を管理し、自動化軌道へ又は自動化軌道からの試料容器の移動を管理し、貯蔵場所やトレイへ又は貯蔵場所やトレイからの試料容器の移動を管理する。ステーションはモジュール化可能で、より大規模な分析装置へステーションを追加することができる。各モジュールは、１以上のモジュールからなる分析装置に機能性を追加する１以上のステーションを含み得る。所定の実施形態において、モジュールは、複数のモジュール又はステーション（あるいはモジュール及びステーション）を接続する自動化システムの一部を含むか、あるいは、該システムとは別である。ステーションは、特定のタスクを実行する１以上の機器を含む（例えば、ピペットは、免疫測定ステーションにおいて使用され、自動化軌道上の試料に対し作用する機器である）。別途言及する場合を除いて、モジュールとステーションの概念は相互に代替可能なものとして参照される。

管／試料容器／液体容器：
試料は、搬送体表面を汚染すること無く試料を搬送体で搬送できるように、試験管又はその他の適切な容器に入れて搬送される。

−実施形態の例示−

前述した従来技術における問題から、自動式臨床分析装置（単に分析装置）においてステーション又は試験モジュール間で試料を確実且つ自動的に搬送するための向上した装置と方法を発案する動機が生まれる。特に、軌道表面にコード化した距離又は位置マークを設けることによって、例えば体外診断（ＩＶＤ）臨床分析装置における患者液体試料などの試料を確実に搬送するように、半自律搬送体を使用することができる。このような搬送体は、従来手法に比べて格段に速く試料を搬送し、確実な試験計画、自動化システムにおける交通量減少、分析装置における試験の待ち時間減少と確実なスループットを可能にする。所定の実施形態では、試料搬送体の半自律性を利用して、試料配置の自動化から性能的ボトルネックを効果的に取り除き又は大きく減らし、より柔軟な試料計画の選択肢を可能にする、１回の運転サイクル内のステーション間搬送を提供する。迅速な移動は、ＩＶＤ環境における十分に正確な搬送体の位置推測を難しくし得る。軌道表面にマークを設けることにより、搬送体は、自動化システムの線形軌道走行中に位置及び走行軌跡情報を判断するための堅固な基準フレームを提供するマークを、計数することができる。

本発明の実施形態は、試料を少ない待ち時間及びより独立した制御で各種分析試験ステーションの間及びその中において往来させることを可能とする高効率の研究所自動化システムを提供するシステムと方法を含む。本発明の実施形態は、自動化システムを移動中の試料が経験する待ち列を減少させるか無くすことができる。通常、試料は、自動式臨床分析装置（単に分析装置）において、１つの試験ステーションだけでは担えない多くの異種類の試験を受ける必要がある。分析装置の試験ステーションは、特化した試験に適合させてある。例えば、免疫測定は、ある種のインキュベーション能力を含むと共に免疫測定に固有の特定試薬を使用する免疫測定ステーションにより実施される。化学分析は、臨床分析装置により実施され、電解質化学分析は、イオン選択電極（ＩＳＥ）臨床分析装置により執り行われる。モジュール式の仕様を用いることにより、分析装置は、試料に行う試験の種類だけではなくて、研究所のニーズを受け入れるのに必要な試験の頻度と容量にも適合させることができる。追加の免疫測定能力が必要な場合には、研究所は、該当する免疫測定ステーションを追加し、そのシステムにおける免疫測定試験に対するスループット全体を増加させることを、選択可能である。

従来技術の代表的構成をもつ分析装置において試料搬送に使用される軌道配置の一例を、図１に示す。当該軌道は、軌道システムの設計に際し問題をもたらす、従来技術の摩擦軌道を含む。ただし、本発明の実施形態には、必ずしも移動に摩擦軌道を使用するのではない同様の配置を用いるものもある。軌道１００は、概略長円形状の軌道であり、試料準備又は分析／試験ステーション１１０，１２０，１３０などの種々のステーション間でパック又はトレイに入れた試料を搬送する。軌道１００は、一方向軌道であるか、又は、ある種の例では、線状双方向軌道である。この例の設定では、各分析装置１１０，１２０，１３０は、それぞれのサイドカー１１２，１２２，１３２による補助を受ける。軌道１００と各サイドカーとの間の連絡部には、ゲート又はスイッチが配置され、軌道１００からサイドカーへ試料を方向転換させることが可能である。軌道１００の長円特性は、試料が各分析装置へのアクセスを待つ間、該試料を循環させるために使用される。例えば、分析装置１１０がサイドカー１１２において満杯の列をもっていると、分析装置１１０がサイドカー１１２にある待機試料のハンドリングを終えて該試料を軌道１００の主交通流中へ戻すまで、軌道１００上の新しい試料を引き出し路１１２へ導くことはできない。

従来技術のシステムには、各サイドカーが試料探査アーム１１４，１２４，１３４などのハンドリング機構による補助を受けるものもある。このようなロボット式のハンドリングアームは、サイドカー内の試料から探査ニードルを介して試料物質を吸引するか、又は、サイドカーから試料管を取り出して対応する試験ステーションへ移載する。本例のシステムにおいて、利用可能な試験ステーションは、免疫測定ステーション１１０、低容量化学ステーション１２０、そして拡張可能な希釈／ＩＳＥ電解質及び高容量化学ステーション１３０を含む。この仕様の利点は、軌道１００が、その他の点では自立型であるステーションに追加される、区分された研究所自動化システムの一部であること、そして、軌道１００及びステーション１１０，１２０，１３０をそれぞれ、アップグレードし、購入し、又は点検することができる、ということである。高容量化学ステーション１３０などのステーションは、軌道１００から独立して運転される自身の摩擦軌道１３６を含み得る。摩擦軌道１３６は、高容量化学ステーション１３０のサブモジュール間で試料を移動させる双方向摩擦軌道を含む。このタイプのシステムの短所は、各別の摩擦軌道がばらばらに運転されて、全体的自動制御がさらに複雑になるということである。さらに言えば、摩擦軌道１３６と摩擦軌道１００との間の移送がゆっくりで手間がかかり、特に、これら２つの摩擦軌道間にはダイレクトなルートが無い。軌道間の移動に、ロボットアームにより試料を持ち上げで置き換える作業が必要であるシステムもある。

従来技術の分析装置用研究所自動化システムは、ほとんどが、軌道上の試料の包括的目的地として個々の分析装置／試験ステーションを取り扱う。本発明の所定の実施形態においては、研究所自動化システムは、個々の試験ステーション内に統合され、個々の試験ステーションの複雑性を大きく軽減又は排除することができ、各ステーションにおける個別の試料ハンドリングシステムの必要性を減らすことができる。所定の実施形態において、研究所自動化システムをステーションに統合することによって、システムは、個々のステーションを、包括的目的としてよりも、試料の進む多経路軌道の一部分として取り扱うことの方が多くなり始める。

図２Ａは、本発明との使用に適する軌道システムの一実施形態を示す。軌道１５０は、試料搬送体を時計回り（又は反時計回り）に移動させる長方形／長円形／円形の軌道である。軌道１５０は、一方通行又は双方向通行である。搬送体は、液体試料、試薬、廃棄物などのＩＶＤ環境で適切な積荷を搬送する。患者試料などの液体は、試験管、バイアル、キュベットなど、搬送体により搬送可能な容器内に入れられる。搬送体及び広げて言えば試料などの積荷は、主軌道１５０上を移動可能であり、決定ポイント（例えば１６４，１６６）で方向転換させられる。決定ポイントは、機械式ゲート（従来技術におけるような）又はその他の、試料を主軌道１５０からここに説明する１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃで示すようなサイドカーへ方向転換させることのできる機構である。一例をあげると、試料搬送体が主通路１５０を移動し決定ポイント１６６に到達した場合、継続して主軌道上を区域１６２へ進ませるか、あるいは、サイドカー１６０へ方向転換させるかを決定することができる。試料搬送体を決定ポイント１６６で方向転換させることを判断するシステム及び方法については、本欄を通して説明する。

図２Ｂは、本発明の所定の実施形態に適する別の軌道レイアウトを示す。軌道１７０は、これも、試料搬送体が時計回り（又は反時計回り）に移動する概略円形軌道である。本例の場合、軌道の外側にサイドカーを有するのではなくて、引き出し路１８０，１８０Ａ，１８０Ｂが軌道内側の弦となっている。上記同様に、試料搬送体が決定ポイントに到達すると、当該搬送体は、主通路から例えば通路１８０である脇道通路へ方向転換させられる。決定ポイント１８６において、主軌道１７０上の試料は、主軌道上を進み続けるか、又は、通路１８０へ方向転換するかを決められる。ハンドリング通路１８０に沿う分析装置ステーションが試料の処理を終えると、該試料は、決定ポイント１８４に進んで主通路１７０へ戻ることができる。

図３は、本発明の所定の実施形態に使用可能な自動化システム軌道のモジュール式仕様を示す。本例において、軌道は、個々の分析装置ステーションに統合されており、当該軌道は、各研究所ステーションの内部移動又は試料ハンドリングシステムの一部として使用される。従来技術の場合、個々の分析装置／試験ステーション内に複数の異なる種類の移動システムを有するのが普通である。例えば、試料管のパック又はトレイを往来させる摩擦軌道を含むステーションもあれば、試料の一部を吸引又は分配したキュベットや反応容器などの小型容器を入れた回転棚を含むステーションもある。所定の実施形態において、分析装置ステーション自体に軌道システムの一部を統合することによって、各ステーションは、独自の待ち列ロジックを含むことができ、簡素化されて、不必要な内部移動システムを排除することができる。

図３を参照して、軌道２００は、分析モジュールに統合されるモジュール部品へ分割される。この例示軌道において、モジュール２０５，２０５Ａ，２０５Ｂは、お互いに且つ場合に応じて他のモジュール軌道部品２０２，２０４と連結可能であり、図２Ｂに示したのと同様の軌道を形成する。例えば、モジュール２０５Ａは免疫測定モジュール１１０（図１）と同じ機能を実施し、モジュール２０５は低容量化学モジュール１２０（図１）と同じ機能を実施し、モジュール２０５Ｂはモジュール１３０（図１）のようにＩＳＥ電解質試験を実施する。この例の場合、主外周軌道は、軌道区域２０２，２０４，２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ，２０８，２０８Ａ，２０８Ｂによって形成される。分析モジュール２０５，２０５Ａ，２０５Ｂの中で、内部通路２１０，２１０Ａ，２１０Ｂが主軌道からの引き出し路を形成する。内部通路は、内部待ち列に使用され、各分析モジュールにおいて自立して管理可能であり、処理する試料全体の好適制御が各モジュールで可能になる。

統合軌道２００と分析モジュール２０５，２０５Ａ，２０５Ｂそれぞれのサブ通路２１０，２１０Ａ，２１０Ｂによる一つの利点は、各分析モジュールの内部ハンドリング機構が、その軌道サブ通路とより良く調和するよう専用に構成可能であるということである。所定の実施形態において、モジュール２０５，２０５Ａ，２０５Ｂは、分析装置全体の運転サイクルより短い期間内で各試料を処理するように構成可能であり、処理後に他のモジュールへ軌道システムに沿って進んでいくための時間を試料に十分に残し、次の運転サイクルにおいて直ちに該試料を他のモジュールで処理できるようにする。この場合の運転サイクルは、試料検査用モジュールに処理時間を割り当てる運行計画（スケジューリング）アルゴリズムで使用される時間単位である。運転サイクルは、動的又は固定的であり、分析装置内モジュールの同期運転を可能とし、分析装置にある複数のモジュールの中で試料の計画をたてるための確実なタイミングモデルを提供する。運転サイクル時間は、いずれかのモジュールが予想される定常状態条件の下で第１の試料の処理を開始してから次の試料の処理準備ができるまでに必要な時間として選ばれる。例えば、分析装置が３秒ごとに１つの試験を処理でき且つ１試料に対する予想平均試験が７つあるとすると、運転サイクル時間は２１秒になる。当然ながら、個々のモジュールは、１サイクル内での並列や多重試料処理などの効率技術を実行して、１試料に対する試験数が予想量と異なる場合であってもスループットを最大化できる。また、個々のモジュールが異なる運転サイクル時間を有し、これらモジュールが実質的に互いに非同期で作業できる実施形態があることも、当然である。仮想の待ち列又は緩衝が、サイクル時間又は要求がモジュール間で違うときの試料計画の管理を補助するために使用され得る。

ほぼ１回の運転サイクル又はこれ以下の確実な時間フレーム内で、分析装置にあるモジュール間の搬送が可能になれば、従来の軌道システムで出来なかった性能上の利点が得られる。分析装置の１回のサイクルで試料が分析モジュールにより確実に取り扱われて次の分析モジュールへ搬送されれば、列生成中の交通ハンドリングは格段に簡素化され、スループットはより安定し、待ち時間の制御が可能で減少させることができる。基本的に、このような分析装置においては試料は、列待ちで軌道システム上に無駄に居座らないように、軌道システムによって確実に取り扱われてムラ無く処理される。さらに言えば、所定の分析モジュールでの待ち例などシステム内の待ち列は、システム内のモジュール数により確実に短くし、制限することが可能である。

本発明の所定の実施形態において、軌道システムの確実で迅速な特質は、物理的ではない仮想としての待ち列を可能にする。仮想待ち列は、物理的限界によってではなくて、ソフトウエアにおいて取り扱われる。従来的には、待ち例は物理的なものであった。最も簡単な物理的待ち列は、試料ハンドリング作業の部分における事実上の交通渋滞である。ボトルネックが先入れ先出し（ＦＩＦＯ）待ち列を生み出し、試料搬送体がライン内で事実上停止し、準備のできた分析装置又は決定ポイントがその列中の次の試料を要求できるように、緩衝域が生成される。従来技術のほとんどの研究所自動化軌道がＦＩＦＯ処理列を維持し、付属モジュール（分析装置又は分析前／後装置）による処理待ちの試料に緩衝域を与える。このような緩衝域は、モジュール又はオペレータのリクエストが突発的な要求をもたらしたとしても、軌道が一定のレートで試料管を処理できるようにする。ＦＩＦＯ列は、例えば、現試料を処理している間にキュベット又は吸引試薬を用意するなど、次の試料に関する処理前タスクを個々のモジュールが実施できるようにすることによって、該モジュールのスループットを実質的に向上させもする。ＦＩＦＯ列の厳密な予測可能性が処理タスクの並列化を可能にするが、モジュールにとっては、リソースを最適化するために試料に対する試験を再発注することによりスループットを向上させる適応的計画の使用が妨げられるということでもある。例えば、ほとんどの免疫測定分析装置の内部リソース衝突は複雑で、分析装置が最大効率を達成するために複数試料からの試験を入れ込む必要がある。ＦＩＦＯ列は、このような分析装置のスループットを２０％程度下げ得る。ＦＩＦＯ列に伴うもう一つの難題は、優先的試料（例えばＳＴＡＴ試料）を取り扱えないということである。ＳＴＡＴ試料を直ちに処理する必要がある場合、全部のＦＩＦＯ列を主軌道へ戻して解消しなければならず、軌道上の他の全ての試料に遅延が生じ、元のモジュールは待ち列をゆっくり再構築することを強いられる。

待ち列のもう一つの種類がランダムアクセス（ＲＡ）列である。回転棚が、分析モジュールにおいて見られる物理的ＲＡ列の一例である。回転棚にある１以上の容器中の試料から一部を取り出すことによって、分析装置内で何時でも分析モジュールは多数の試料のいずれかを選択して処理する。しかし、回転棚は、余分の複雑性、サイズ、及びコストを含めて多くの短所をもつ。回転棚はさらに、試料をランダムアクセス列に入れたり出したりしなければらならないので、定常状態処理時間を増やす。処理は、回転棚内の位置番号など、実施状況で遅延する。他方、試料に対しランダムアクセスできることは、モジュールにある局所運行計画機構が試料を並列に処理して、計画した順番でサブステップを実施できるようにする。

所定の実施形態において、回転棚又はその他のＲＡ列はモジュールから除かれ、自動化システムからのサブ通路（例えば２１０）がＲＡ又はＦＩＦＯ列の箇所として使用される。すなわち、試料に関する２つのポイント間の移動時間が、回転棚の該当時間と同程度の既知時間に制限される（予測の通り運転サイクルの一部より少ないなど）場合、軌道２００は、所定モジュールに対する列の一部であり得る。例えば、回転棚を使用せずとも、モジュール２０５は、サブ通路２１０上の搬送体にある試料を利用することができる。試薬準備などの処理前ステップは、試験する試料の到着に先立って進められる。試験する試料が到着すると、該試料の１以上の部分が検査用のキュベット又はその他の反応容器へ吸引される。所定の実施形態においてはこのような反応容器がモジュール２０５において軌道外に収容されており、別の実施形態においては、このような反応容器が簡単に移動できるようにサブ通路２１０上の搬送体に入れられている。試験する試料が運転サイクルより長い時間、モジュールに留まることを要求される場合、又は、複数の試料が運転サイクルでモジュールにより処理されるであろう場合、サブ通路２１０は、モジュールに対する待ち列として働く。

さらに、他のモジュールに現在あって、まだ試験されない試料は、次の運転サイクルの予定に入れられる。次のサイクルの試料は、モジュール２０５に対する仮想列にあると見なされる。モジュールは、軌道２００上の試料に関して予め決めた運転サイクルで、試料が到着するように計画することができる。中央制御装置、又はモジュール自身に備えられた制御装置が、所定サイクルの試料に関する競合を解決する。試料到着時刻の事前情報をモジュールに与えることにより、各モジュールは、リソースを用意し、より効率的に内部リソースを割り当てるために試験又は試験の一部を入れ込むことができる。このようにして、モジュールは、大きな物理的緩衝域を使用することなく、適時手法で試料に作業を施すことができる。その効果は、所定モジュールに関する仮想列が該モジュール用のサブ通路の物理的容量より十分に長くなり、既存の運行計画アルゴリズムを使用可能であるということである。事実上、各モジュールは、あたかも従来技術のモジュールにおける試料回転棚を扱うように、軌道２００を扱える。

当然理解されるように、仮想列を利用することにより、所定の実施形態においては、複数のモジュールが複数の列をもつことができるし、１つの列又は列内の試料を共有することができる。例えば、ある検査を実施するために２つのモジュールが備えられる場合、該検査に必要な試料は当該検査用の仮想列に割り当てることが可能で、この仮想列は、当検査を取り扱うことのできる前記２つのモジュールの間で共有される。この手法によれば、モジュール間の負荷バランスが保たれ、並列化が容易になる。反応容器が軌道２００上の搬送体に入れられている実施形態においては、１つのモジュールで開始された（例えば、試薬が準備されるか又は試料が試薬に混ぜられる、あるいは、試薬が準備されてこれに試料が混ぜられる）検査は、別の所で完了し得る（例えば、反応が別のモジュールで観察される）。複数のモジュールを、所定の実施形態においては事実上、試料ハンドリング用のマルチコアプロセッサと見なすことができる。この実施形態の場合、その複数のモジュールの運行計画アルゴリズムは、予定の運転サイクルで試料に関する競合を避けるように協調させるべきである。

仮想列を利用することによって、モジュールは、他のモジュールの仮想列にある試料に対し作業することができる。これにより、軌道２００に置かれている各試料は、物理的待ち列を通して待つ必要が無く、モジュールが検査をできるだけ迅速に完了できるように処理されるので、試料の待ち時間を減らすことができる。この結果、軌道２００上の試料搬送体の個数を常時大幅に減らすことができ、安定したスループットを得られる。モジュールが列又は試料を共用できるようにすることで、負荷バランスをシステムのスループットを最大化するために使用することも可能になる。

仮想列の利用によるさらなる利点は、ＳＴＡＴ試料に動的に優先順位を割り振れるということである。例えば、ＳＴＡＴ試料は、多量に止まっている物理的待ち列の先頭へＳＴＡＴ試料を飛び越えさせるための物理的迂回路を使用することなく、ソフトウエア上で次の運転サイクルに関する待ち列の先頭へ移動させることができる。例えば、モジュールが、次の運転サイクルにおける検査用に軌道２００で分配すべき３つの試料を予測している場合、試料のモジュール割り当てを担うスケジューラは、単純に１以上の試料をＳＴＡＴ試料に置き換え、そして軌道２００に次の運転サイクルで処理するＳＴＡＴ試料を分配させればよい。

２１４，２１６などの決定ポイントが合理化されて各決定ポイントで待ち列が不要であれば、物理的待ち列はサブ通路２１０，２１０Ａ，２１０Ｂの中だけになる。上述したように、この列は、ＲＡ列又はＦＩＦＯ列として扱うことができる。ＳＴＡＴ試料が軌道２００に入れられたときに、該ＳＴＡＴ試料は直ちに処理可能なので、サブ通路２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ内のＲＡ列を解消する必要は無い。ＦＩＦＯ列は個々に解消し得る。例えば、ＳＴＡＴ試料が区域２２２で軌道２００に入れられたとすると、該試料には、外周軌道及び決定ポイント２１６を通って該当の分析装置２０５Ｂへ至る経路が選定される。通路２１０Ｂの列に他の試料（及び、言及すれば、該試料を搬送する試料搬送体）が待機していれば、列中にあるこれらの試料だけは、ＳＴＡＴ試料の優先順位を守るために解消する必要がある。外周軌道２００が運転サイクル内で１周すると予測される場合、通路２１０Ｂの列から外された試料は、軌道を回るだけで直ぐに通路２１０Ｂにある列のＳＴＡＴ試料の後へ戻り、ＳＴＡＴ試料に起因した中断時間は回避される。

玄関通路２２０，２２２が、軌道２００へ試料を入れるために使用される。例えば、通常優先順位の試料は入口２２０から軌道２００へ入れられ、ＳＴＡＴ優先順位の試料は入口２２２から入れられる。これらの入口は終了した試料の出口としても使用される。あるいは、図示せぬ他のポートを使用済み試料の排出通路として使用してもよい。入口２２０は投入緩衝域としての役割をもち、軌道２００への加入を模索する投入試料に対するＦＩＦＯ列として働く。入口２２０で列の先頭に達した試料が軌道へ移動させられる（搬送体へ入れられることによって、あるいは、入口２２０に置かれるときに搬送体に入れられることによって）。ＳＴＡＴ試料は、入口２２２に置かれると直ちに軌道２００へ投入される。あるいは、軌道２００が過密状態であれば、ＳＴＡＴ試料は、次に利用可能な混雑のない運転サイクルで軌道へ投入される。所定の実施形態で、運転サイクル中の軌道上搬送体数が監視され、その総数を管理可能な個数に制限し、余剰分は入口待ち列に残される。入口で試料を制限することにより、軌道２００は通行フリーとされ、可能な限り最も効率の良い方式で常に運転される。本実施形態の場合、２つのモジュール間の試料搬送時間は、有限値（例えば、運転サイクルの一部以下）であり、計画構築を単純化できる。

所定の実施形態において、軌道システム２００は、双方向に設計される。これは、試料搬送体が、外周通路及びサブ通路（外周通路又はサブ通路）をいずれの方向にも移動可能であることを意味する。所定の実施形態において、追加決定ポイント２１５，２１７を経由して設定される２１１Ｂのような追加サブ通路が、双方向アクセスの実現をサポートする。双方向通路は固有の利点をもつ。例えば、通常優先順位の試料は常に同じ方向で取り扱われ、ＳＴＡＴ試料は、サブ通路において逆方向に取り扱われる。これにより、ＳＴＡＴ試料は基本的にサブ通路の出口から入り、列を解消せずとも、列の先頭に直ぐに配置される。例えば、ＳＴＡＴ試料が軌道２００の区域２０４にある場合、該試料は決定ポイント２１５を経て通路２１０Ｂへ入ることができ、通路２１０Ｂを進んで直ちに列の先頭へ位置することができる。なお、これらの例の全てにおいて、待ち列はほぼサブ通路に限定されると見なせるので、ＳＴＡＴ試料が直ちにアクセスする必要のないモジュールにおいて列を解消する必要は無い。後続のサイクルでＳＴＡＴ試料を受け入れる必要のあるモジュールは、その時点で列を解消すればよく、各分析モジュールの作業を中断することなく、ＳＴＡＴ試料に対する適時アクセスが実現される。

モジュール式の設計は、別の利点も生む。分析モジュール内の自動化システムが、モジュールに備えられた軌道システムの利益を受けるように構成されていれば、共通軌道を使用する新たな特徴が追加される。例えば、モジュールは、試料ごとに規定された検査を実施するために必要な全試薬を含んだ自身の内部試薬回転棚を有し得る。分析モジュール内にストックされている試薬が減ってきたときに、所定の実施形態において、オペレータは、軌道２００上の搬送体に追加の試薬を載せさえすれば、該試薬を補充することができる。軌道２００上の試薬が該当するモジュールに到達すると、該モジュールは、アーム又は供給システムなどの軌道から試薬を取り出す機械的システムを使用して、モジュール用の試薬庫にその試薬を入れる。

所定の実施形態において、図３、図２Ａ、図２Ｂに示す個々の軌道部分は、互いに自立して運行するか、受動的である。自立搬送体の移動は、試料搬送体を移動させるために摩擦軌道全体が動く局所のものではないコンベヤベルトなど、摩擦系軌道システムを越える利点を生む。このシステムでは、軌道上の他の試料も同じ速度で移動せねばならない。また、ある区域が違う速度で動いた場合、試料を搬送している受動搬送体の間に衝突が発生する。

図４Ａは、本発明に使用する搬送体２５０の一例を示す。搬送体２５０は、別の実施形態では異なる積荷を保持し得る。積荷は１つで試料管２５５であり、血液や尿などの液体試料２５６が入れられる。積荷としては、管又は試薬カートリッジのラック、その他の適当なカートリッジが含まれ得る。試料搬送体２５０は、ここに説明する内部電子部品を収容した胴体２６０を含む。胴体２６０は、積荷を受容するブラケット２６２を支持する。所定の実施形態において、ブラケット２６２は、試料管などの液体容器２５５を受容して摩擦嵌合で保持するように設計された浅い穴である。所定の実施形態において、その摩擦嵌合は、弾力による固定又は作用で保持力を生み出す弾性口又はクランプを用いて作られる。所定の実施形態において、試料ラック及び試薬カートリッジは、ブラケット２６２に適合するように設計され、ブラケット２６２は、多様な種類の積荷に対応した汎用ベースとして機能し得る。

胴体２６０は、搬送体２５０が決定ポイント間の軌道を辿ることができるようにする案内部２６６を含むか連結してある。案内部２６６は、例えば、軌道内の１以上のレールを受容するスロットを含み、少なくとも横方向又は縦方向の支持を提供する。所定の実施形態において、案内部は、通過形軌道の壁など、軌道内の壁による搬送体２５０の案内を可能にする。案内部２６６は、搬送体胴体２６０内のモータで搬送体（又はパック）２５０を軌道上で前進又は後進させるための摩擦車輪など、駆動機構も含む。案内部２６６は、磁石や誘導コイルなど、本書を通し説明される実施形態で使用するのに適したその他の駆動部品を含み得る。

書き換え可能な表示部２６８が搬送体２５０の上部に設けられる。この表示部は、ＬＣＤ配向パネルを含み、搬送体２５０によってリアルタイムで更新されて試料２５６に関する状態情報を表示する。搬送体２５０の上部に電子的に書き換え可能な表示部を設けることによって、オペレータが一瞥して状態情報を確認することができる。これによりオペレータは、グループ内に複数の搬送体２５０があるときに、探している試料を素速く見つけることができる。搬送体２５０の上部に書き換え可能な表示部を配置することにより、オペレータは、たとえ複数の搬送体２５０が引き出しやラックの中にあったとしても、状態情報を判別することができる。

図４Ｂは、搬送体２５０を使うための軌道構成２７０の一例を示す。この例においては、主軌道２７２及びサブ通路２７４，２７４Ａ（主軌道２７２又はサブ通路２７４，２７４Ａ）に沿って、搬送体２５０Ａが試料管を搬送し、搬送体２５０Ｂが管のラックを搬送する。通路２７６は、オペレータが試料を搬送体へ入れるか又は搬送体から試料を取り出すために、使用される。

図４Ｃは、例示軌道構成２７０に関する追加の図である。この例において、サブ通路２７４は免疫測定ステーションとして働き、サブ通路２７４Ａは臨床化学ステーションとして働く。入口／出口レーン２７６は、主軌道２７２に対し試料を出し入れするときの試料緩衝域としてサブ通路２７７，２７８を使用する試料ハンドリングステーション２８０により、使われる。

所定の実施形態において、サンプルハンドラー２８０は、搬送体２５０Ａ，２５０Ｂに対し試料又は他の積荷を積み、降ろす。これにより、分析装置に対する要求のピーク時に、軌道２７７，２７８上に非常に多くの搬送体を待機させずとも、軌道システム２７０にあるステーションによって現在使用されている積荷をサポートするために必要な量に、搬送体の個数を減らすことができる。また、違う例として、入口／出口レーン２７６においてオペレータが試料トレイ（ここに開示する搬送体ではなく）を入れ、取り出すこともできる。この場合、システムの全体的コストを減らすことができ、必要とされる搬送体の数は、スループットを超過する分析装置へのピーク要求の予測に基づくのではなくて、分析装置のスループットにより決めることができる。

−高知能搬送体−

従来技術の研究所自動化システムは、受動パック又はトレイ（例えば、パックは単なるプラスチックやゴムのブリックで、能動又は自律システム、電源、内蔵処理、制御を欠く）を使用することでコストを削減し簡素化しているが、本発明の発明者は、個々の搬送体に知能と自律性を組み入れる（実施形態によっては高知能パック又はトレイを含む）ために複雑性とコストの増加が必要であったとしても、従来の研究所自動化システムで見落とされていた予期せぬ重要な利益を得られることを見出した。したがって、本発明の実施形態では、高知能自立搬送体を利用して、摩擦系軌道上の受動パックを越える改善を可能にする。例えば、従来技術に係る軌道システムの短所の一つとして、各決定ポイントにおけるパックの方向決めが、パックを回転させて光学的にバーコードを読み取ることにより軌道で行われる、ということがある。回転と光学的読み取りは、相対的に遅い処理である。さらに、当処理は、オペレータによりパック内に試料管が入れられたときに該試料管の身元情報をシステムが保有しなければらないので、冗長である。本発明の実施形態では、試料管の中身を同定する（そして当該情報を自動化システムと通信することも可能とできる）手段をもつ搬送体を含み、搬送体の停止、回転、光学読み取りは必要無い。

例えば、搬送体は、積荷のバーコードを自動的に読み取る光学読み取り装置を内蔵する。その走査結果は、搬送体が処理能力を内蔵していれば、該搬送体の記憶装置に蓄積される。別の例では、搬送体に試料を入れた時にオペレータが操作する手持ちのバーコード読み取り装置などの外部ソースが、現在の電気通信又は光通信を使用する通信プロトコルなど、無線（ＲＦ）信号又はその他既知の手段を介して、積荷のバーコード情報を搬送体へ通信する。所定の実施形態において、積荷をもつ搬送体の連携情報は搬送体の外に蓄積され、搬送体の身元情報は、搬送体により無線、光、又は近距離通信を通してシステムへ送られ、システムが搬送体及び積荷の経路を選択し追跡できるようする。経路の決定は、積荷の固有バーコードを読み取るのではなくて、搬送体により、又は、搬送体を同定することにより、行われる。

個々の搬送体それぞれに載せて処理能力又は感知能力（あるいは処理能力及び感知能力）を移動させることにより、搬送体は、軌道システムを通る自身の経路選定に能動的且つ知能的に関与する。例えば、個々の搬送体が、自律移動能力又は軌道との通信のどちらによる場合であっても互いから自立して移動すれば、実用上の利点が生み出される。

搬送体が自立して移動できれば、搬送体は軌道を速く回ることができる。搬送体の移動にとって鍵となる一つの制限は、開管試料をこぼさないようにすることである。その制限要因は、概して、直線における搬送体の速度ではなくて、搬送体が経る、飛散を引き起こすような加速度と加加速度（増速、減速、方向転換）である。従来技術の摩擦系軌道システムの場合、軌道の速度は、軌道全体が動いているので、通例、パックの経験する加速度及び加加速度がしきい値を超えないように、制限される。一方、個々の搬送体に応答可能な自立運行区域、又は自立移動能力のある個々の搬送体を有する軌道システムを使用することによって、搬送体の加速度は、従来の軌道の速度よりも速い平均速度を可能としつつも、加速／減速度及び加加速度を制限するように、それぞれに合わせて決められる。搬送体の最高速度を制限しなければ、搬送体は、各軌道区域でそれぞれに適切な範囲で加速され続け、結果、軌道を回る平均速度が実質的により高められる。これにより、搬送体は、分析装置の１マシンサイクル以下で軌道システムを周回するように支援される。このマシンサイクルは、一例として２０秒又は４０秒である。

同様に、自律搬送体は、身元情報と積荷の身元情報とをもっている。したがって搬送体は、個々の決定ポイントで経路決定処理に能動的に関与し又は支援を行える。例えば、決定ポイント（例えば、スイッチ、交差点、乗換点、分岐）に到達すると、搬送体は、自身の身元情報及び積荷の身元情報のいずれかか両方を（又は、搬送体が積荷の身元情報に基づき判断したその目的経路を）軌道又は切り換え機構と無線又は近距離通信で通信する。この場合、搬送体は、バーコード走査のために決定ポイントで止まることが無い。代わりに、搬送体は可能な限り減速することもなく進み続け、リアルタイムで経路選定される。さらに、物理的に決定ポイントに到達する前に、搬送体が行き先を知っているか、その身元情報を軌道と通信（軌道が搬送体の行き先を知っている）していれば、当該搬送体は、方向転換すべき決定ポイントの手前で減速することができる。他方、搬送体が決定ポイントで方向転換する必要がない場合は、搬送体が決定ポイント又は軌道のカーブ区域で方向転換することがなければ該搬送体に搬送されている試料はコーナーリングの力を受けないので、当該搬送体は、より高速で進み続けられる。

自律搬送体は、内蔵処理及びセンサ能力をもち得る。これにより、搬送体は、軌道により指揮されるのではなくて、軌道上の何処に居て何処へ向かわなければならないのか自分で判断することができる（中央制御装置から運行経路指令を送って搬送体が実行する実施形態も可能であるが）。例えば、軌道内の位置コード又はマーカーを搬送体が読み取って自身の現在位置を判別する。絶対位置情報が軌道面にコード化され、軌道を進む搬送体に基準ポイントを提供する。この位置コード化は、種々の形態でできる。軌道は、軌道の現区域を示す光学マーカー（例えば、仮想道路標識など）を用いてコード化し得るし、その軌道区域内に具体的な絶対場所の光学コード（例えば、仮想距離マーカーなど）を含めてもよい。位置情報は、絶対位置マーク間のマーキングでコード化してもよい。これらの例は、同期化情報を提供し、現在の走行軌跡を推測している搬送体を支援する。光学コード配列は、当業者に既知の適切な形式とし得る。光学コード配列で使用する上記のマークは、ロータリーエンコーダに見られるような二進位置コード、軌道の所定位置に配置したＬＥＤなどの光学目印、バーコード、ＱＲコード、データマトリックス、反射目印などを含む。全体位置情報は、無線手段を経て搬送体へ送られる。例えば、軌道内のＲＦＩＤマーカーが搬送体へ近距離通信を提供し、軌道の所定域に入った搬送体へアラートを出す。所定の実施形態において、軌道に沿うか近くの局所送信器がＧＰＳのような現位置情報を提供し、搬送体の現在位置確認を可能にする。別の実施形態では、ホール効果センサ又はカメラなど、軌道内のセンサが、個々の搬送体の位置を確認して該情報を搬送体へ中継する。

同様に、搬送体が相対移動を示すセンサを有し、このセンサの提供するデータが蓄積されることで位置が判断される。例えば、搬送体は、速度又は加速度を判断するために、ジャイロスコープ、加速度計、又は搬送体が移動するときに斑点パターンを観測する光学センサをもち、相対位置を推測するために使用する。

搬送体が軌道に対する位置と移動を知ることができるので、搬送体は、提供されて知っている自身の目的地へ基本的に自己運転して行く。搬送体の運行経路は、各実施形態において種々の方法で提供される。所定の実施形態において、搬送体に試料が積まれると、システムから搬送体へ目的の分析装置ステーションが告げられる。この情報は、搬送体が自律経路選定能力をもつ実施形態の場合、目的地ステーションの簡単な身元情報である。当該情報は、搬送体が進んでいく個々の軌道区域及び決定ポイントの具体的通路を同定する経路リストなど、詳細情報であってもよい。運行経路情報は、無線通信、近距離／誘導通信、電気接触通信、又は光通信など、本書に説明する通信手法を介して搬送体へ送られる。

例示する実施形態において、オペレータが試料管のバーコードを走査して搬送体に該試料管を入れると、システムがこの搬送体の身元情報を判定して試料の身元情報と合致させる。そしてシステムは、当該試料に関する記録を見つけ出し、分析装置において該試料に実施すべき試験を確認する。スケジューラが、個々の試験ステーションで実施する試験と分析を行う各試験ステーションに試料が何時到着すべきかの選出も含めて、試料に対し試験リソースを割り当てる。システムは、当該運行計画（又は運行計画の一部）を搬送体と通信し、搬送体に、何処へ行く必要があるのかを、そして場合によっては、何時出発する必要があるのか又は何時到着する必要があるのかを、あるいは、何時出発する必要があり且つ何時到着する必要があるのかを、知らせる。

搬送体が軌道に入れられると、搬送体の経路選定能力及び現在位置取得システムにより、軌道上の何処に居て軌道上の何処へ行くべきか、搬送体において判断される。軌道上を進行する搬送体は、各決定ポイントへ到達し、場合に応じて主軌道又はサブ通路へ向けられる。各搬送体は互いに自立して運行しているので、搬送体は、各決定ポイントで止まる必要無く且つ待ち列で他の搬送体を待つ必要無く、極めて迅速に上記運行を実行する。当搬送体は迅速に移動するので、軌道の主区域における交通は少なく、軌道内の決定ポイント又はコーナー（例えば、試料に過度の力がかからないように搬送体が減速する区域）における衝突又は交通渋滞のリスクが減る。

移動力は、種々の方法で搬送体に供給される。所定の実施形態においては、各搬送体に対する自立移動力供給に軌道が能動的に関与する。一実施形態において、移動力は、搬送対中の１以上の磁石に対し推進力を加える、軌道中の電磁コイルから供給される。この移動力を供給するシステムの一例が、MagneMotion, Inc.の軌道システムであり、MagneMotion, Inc.が譲受人の米国特許出願公開２０１０／０２３６４４５に見られるリニア同期モータ（ＬＳＭ）の説明により概略理解される。この磁気移動システムを利用する従来システムは、ここに説明するような搬送体のもつ知能を欠いた受動搬送体を含んでいた。そして、経路選択と決定の全ては中央制御装置により行われていて、経路選定及び身元確認過程に関与する能動搬送体は全く必要無い。

磁気移動を利用する実施形態において、電磁コイル及び磁石はＬＳＭとして働いて、個々の搬送体を、選択方向へ、速度、加速度、及び加加速度の正確な制御の下、推進する。軌道上の各コイル（又はコイルの局所セット）は自立して運転され、個々に調整した加速度及び速度で個々の搬送体が移動できるように、高度に局所化した移動力を個々の搬送体へ与える。各瞬間で搬送体に専属するコイルは、当該コイルの傍を通過する個々の搬送体の方向、速度、加速度、加加速度の正確な制御を提供するように励起される。

所定の実施形態において、軌道は、局所的にカスタマイズ可能な摩擦軌道として機能する個々に関節化可能な多数のローラからなる。軌道の個々の小区域が個別に管理され、搬送体の直ぐ傍のローラが、個別化した速度、加速度、加加速度を提供するように制御される。所定の実施形態において、他の能動軌道構成を使用して、各搬送体に、局所化した個別移動力を提供する。

所定の実施形態において、軌道は、主として受動で、一次元で搬送体を案内するように、床、壁、レール、又はその他の、搬送体の移動に対する適切な規制を提供する。この実施形態において、移動力は搬送体自身により提供される。別の実施形態では、個々の搬送体が、１以上の内蔵モータを有し、車輪を駆動して、軌道と搬送体との間に自己推進摩擦系移動力を提供する。従来の摩擦軌道とは異なり、軌道がコンベヤで、被駆動車輪をもつ搬送体は、自立して軌道を進み、個々に加速し減速する。これにより、各搬送体は、自身の速度、加速度、加加速度を各瞬間で制御し、個々に選定した経路で軌道を進むと同時に、その積荷にかかる力をコントロールすることができる。所定の実施形態において、永久磁石が軌道内に配置され、搬送体内の電磁石が搬送体を前進させるべく操縦されることにより、搬送体が駆動磁力を供給するＬＳＭとして機能する。他の受動軌道構成として、搬送体が浮かんでウオータージェットなどで自律移動する液体軌道、軌道から提供される空気のポケットに搬送体が浮かぶ（例えば、局所化したエアホッケーテーブルのように機能する）低摩擦軌道、又は、個々の搬送体が軌道を進むときに個別化した移動力を体験できるようなその他の構成、も考えられる。

図５は、一例としての高知能自律搬送体３００に関する制御システムとセンサの最上位システムの図を示す。搬送体３００は、マイクロコントローラ３０１により制御され、このマイクロコントローラ３０１は、道案内（ナビゲーション）、メンテナンス、移動、及び搬送体を運転するために必要なセンサの活動を取り扱うのに十分な能力を有する。従来技術の受動搬送体と違い、能動搬送体３００は内蔵電気部品を含んでいるので、内蔵電源ステーションを有する。このステーションの細部は本発明の実施形態の違いで変わる。所定の実施形態においては、電源システム３０３が搬送体の運行時に充電可能なバッテリーを備え、別の実施携帯においては、バッテリーが搬送体の非運行時に取り替え可能か又は手動充電可能である。電源システム３０３は、バッテリーを維持するために必要な充電回路を含み得る。他の実施形態において、電源システム３０３は、地下鉄車両や模型列車が電力を受けるのと同じような方法で軌道自体から電位を得る誘導又は電気接触機構により充電されるキャパシタを備える。

マイクロコントローラ３０１は、システムメモリ３０４と通信する。システムメモリ３０４は、データ及び指令メモリを含む。メモリ３０４中の指令メモリは、搬送体の運行に十分なプログラム、アプリケーション、又は指令を含んでいる。このメモリは、センサハンドリングアプリケーションと共に道案内の手順を含み得る。メモリ３０４中のデータメモリは、現在位置、速度、加速度、積荷内容、案内計画、搬送体又は積荷の身元情報、又はその他の状態情報についてのデータを含む。搬送体３００に内蔵メモリを含むことにより、搬送体は、自身の現状の経過を追うことができ、情報を使用して、軌道で知能的に経路選定するか、あるいは、軌道又は他の搬送体へ状態情報を送る。

マイクロコントローラ３０１は、移動システム３０５、センサ３１２，３１３，３１４、通信システム３１５、状態表示部３１６、及び試料センサ３１７を制御する。これらの周辺装置は、バス３１０を通しマイクロコントローラ３０１により制御される。バス３１０は、ＣＡＮバスなどの標準的バスで、多数の周辺装置と通信する能力をもつか、又は、個々の周辺装置に対する個々のシングルパスを含む。周辺装置は、それぞれ独自の電源を使用するか、又は、共通の電源システム３０３を使用する。

移動システム３０５は、ここに説明する移動システムの運転に必要な制御ロジックを含む。例えば、移動システム３０５は、被駆動車輪を使用する実施形態においてはモータコントローラを含む。他の実施形態では、移動システム３０５は、搬送体３００に移動力を供給するために必要な能動軌道システムとの通信に必要なロジックを含む。このような実施形態において、移動システム３０５は、マイクロコントローラ３０１に実行され、軌道との通信に通信システム３１５を利用するソフトウェアコンポーネントであり得る。移動システム３０５に制御されるモータ、アクチュエータ、電磁石などのデバイスは、これらデバイスが搬送体内蔵である実施形態の場合、電源システム３０３から電源供給を受ける。ＬＳＭが軌道内コイルを励起することにより移動力を得る形態など所定の実施形態では、外部電源も使用可能である。所定の実施形態において、移動システム３０５は、搬送体内又は搬送体外のデバイスを制御して移動力を生成する。所定の実施形態において、移動システム３０５は、軌道内制御装置など、他の制御装置と協働し、軌道内の近いコイルの励起を要求したり、局所ローラの動作を要求したりするなどして、移動力を調整する。このような実施形態において、移動システム３０５は、通信システム３１５と協働して搬送体を移動させる。

搬送体３００は、１以上のセンサを含む。所定の実施形態において、搬送体３００は、衝突検出システム３１２を含む。衝突検出システム３１２は、他の搬送体の接近を判断するためのセンサを搬送体の前部又は後部に含む。衝突検出センサの一例として、赤外線距離計、磁気センサ、マイクロ波センサ、光学検出器が含まれる。多くの従来技術パックは丸いが、搬送体３００は前部と後部をもっており、方向性がある。方向性のある形状をもつことにより、搬送体３００は、前方衝突検出器と後方衝突検出器を含み得る。

所定の実施形態において、衝突検出情報は、通信システム３１５を経て受信される情報を含む。例えば、所定の実施形態において、軌道の中央制御装置は、軌道上の搬送体の現在位置及び速度を観測して衝突状況を評価し、衝突を避けるために搬送体へ更新した道順を送信する。所定の実施形態において、近くの搬送体は、ピアツーピアで自分の位置を通信可能である。これにより、搬送体は、他の搬送体から受信されるリアルタイムの位置情報に基づいて衝突のリスクを個々に評価することができる。なお、搬送体が他の搬送体の走行軌跡情報を受信する実施形態の場合、あるいは、近くの搬送体の走行軌跡情報を入手可能な一極集中型制御装置の支援で判断が行われる実施形態の場合、搬送体は、方向性をもっている必要は無く、搬送体の向きに依存しないセンサ又は受信器を含み得る。

搬送体３００は、位置デコーダ３１３も含む。このセンサ３１３は、ここに説明するようにして、搬送体の位置を推測する。例えば、位置デコーダ３１３は、カメラ又はその他の光学手段を含み、軌道内の目印を識別するか、又は、軌道内の光学コードを観測する。所定の実施形態において、位置デコーダ３１３は、搬送体の現在位置、方向、速度、加速度、加加速度の少なくともいずれかを判断するのに十分な慣性センサ、磁気センサ、又はその他のセンサも含む。

搬送体３００は、バーコードリーダ３１４を場合によっては含む。バーコードリーダ３１４を備える場合、搬送体３００は、試料が搬送体に積まれた時点で、又は、その後の任意の時点で、その積荷のバーコードを読み取る。これにより、各決定ポイントで搬送体を止めて試料管のバーコードをシステムが読み取る必要が無くなる。試料管の身元情報を読み取って記憶することにより、あるいは、該情報を全体システムへ送ることにより、搬送体は、決定ポイントへの到着前に経路を決めることができるので、軌道をより効率的に進むことができる。搬送体に試料が載せられたときに該試料の身元情報をシステムが知るようにした実施形態では、システムが外部バーコードリーダを含み、積荷の身元情報を通信システム３１５を介して搬送体の記憶装置及びメモリ３０４に対し送る。

通信システム３１５は、搬送体が自動化システム全体と通信するために十分な機能を備える。例えば、通信システム３１５は、８０２．１５．４、８０２．１１の適切なバージョン、標準又は専有の無線プロトコルなど、既製の通信プロトコルを使用した無線通信用のＸＢｅｅ通信システムを含む。通信システム３１５は、送信器、アンテナ、そして無線通信プロトコルを実施するロジックを含む。所定の実施形態において、通信システム３１５は、近距離通信、光通信、又は電気接触部品も含む。搬送体３００へ又は搬送体３００から通信システムを経て送られる情報は、本願全体を通じて説明される。

所定の実施形態において、搬送体は、状態表示部モジュール３１６も含む。状態表示部モジュール３１６は、コントローラと、ＬＣＤパネルやＥ−ｉｎｋディスプレイなどの書き換え可能な電子表示部とを含む。所定の実施形態において、コントローラは、マイクロコントローラ３０１が状態表示部３１６を容易に更新できるように、メモリのアドレス指定可能領域として扱われる。

所定の実施形態において、搬送体は、試料センサ３１７も含む。試料センサ３１７は、搬送体の管ブラケット（管ホルダとも称する）に液体容器が有るか無いかを示すために使用される。所定の実施形態において、試料センサ３１７は、管が有ると押し込まれ、管が無いと押し込まれない、モーメンタリ機械スイッチである。その情報は管の状態を判断するために使用され、状態表示部モジュール３１６による状態情報の表示を支援する。

−経路選定−

分析装置システムにおいて迅速な搬送時間を実現しようとすると、経路選定が難しくなる。従来技術のシステムにおいて、迅速な経路選定は、試料が各決定ポイントでほぼ止まり、単離され、走査されるが故に、あまり考慮されていない。このようなシステムでは、決定ポイントに関する経路決定は試料が止まっている間に行われる。迅速な経路決定は、広く望まれており、試料搬送体が決定ポイントに到達する前に切り換え決定を判断する必要がある。さらに、搬送体が従来技術に比べて高速に移動するので、試料搬送体の瞬時走行軌跡制御は、ＩＶＤ試料をこぼさないように又はダメージを与えないように、リアルタイム処理で支援しなければならない。所定の実施形態において、搬送体のグループを管理する中央制御装置によって全体的経路決定が行われる一方で、実質的に瞬時の走行軌跡観測及び制御は、リアルタイム制御を容易にするため各搬送体内蔵で実行される。したがって、本発明の所定の実施形態において、搬送体は、中央制御装置から広域運行経路情報を受信すると共に局所的移動は本質的に自律決定する半自律ロボットのように機能する。

搬送体は、経路選定及び走行軌跡制御に能動的に関与するので、ＩＶＤ自動化システムなどの軌道を進んでいるときに位置及び速度情報を判断する手段をもっている必要がある。加速情報を得ることのできる加速度計を相対速度及び位置を判断するために組み込むことができるが、この情報の正確性は、システム中の所定のポイントで搬送体及びその搬送試料の位置を特定するのに十分信頼できるものではない。例えば、ピペットは、搬送体上の管内に、管壁に接触することなく正確に位置させる必要がある。このためには、搬送体及びその積荷を、おおよそミリメートル内で軌道上の所定ポイントへ正確に位置決めすることが必要になる。直線路など軌道の他の区域においては、精密な絶対位置コードが必要とは限らない。

所定の実施形態において、軌道内に光学コードが使用され、少なくとも位置又は速度の情報を搬送体へ提供する。この位置特定情報に必要な正確度はシステム全体を通して同じではないので、所定の実施形態においては、自動化システムの部分部分で不要なコード精度を避けるべく、ピッチコードを変化させる。所定の実施形態において、直線路など、軌道システムの一部における位置コードは、目的地（例えばピペッティング装置）周辺の領域で使用する位置コードと比較して低精度にすることができる。

軌道のコードを通し得られる位置又は速度情報、あるいは位置及び速度情報を使用して、各搬送体は、運行経路情報に従い、迅速に、正確に、搬送中の試料にダメージを与えることなく又は試料をこぼすことなく、軌道システムの目的地に到達する。このような位置情報が、軌道の地勢及び搬送体の積荷の物理的特性に関する情報と共に使用され、カーブにおける横方向の力を抑制したり、目的地で停止する前の十分な距離で搬送体に制動をかけさせるというような、常に適切な加速度及び速度を判断することができる。位置情報に加えて、搬送体は、内蔵センサ（ジャイロスコープや加速度計など）、又は搬送体の受信する外部情報（近くの搬送体の位置及び走行軌跡情報に関する情報など）の支援により、走行軌跡を決定する。例えば、加速度計と軌道コード情報は、搬送体の現在位置と共に現在の速度、加速度、加加速度を判断するために使用可能である。このような情報は、各搬送体において走行軌跡を決定するために使用できる。所定の実施形態において、各搬送体は、当該情報をシステム制御装置又は他の搬送体へ送る。

図６は、自動化システム４００における経路選定シナリオを例示する。搬送体４３０は、中央管理処理装置４４０から無線信号伝送を経て運行経路情報を受信する。搬送体４３０は、図５に示す搬送体３００のような好適な実施形態である。中央管理処理装置４４０は、マイクロプロセッサ、１以上のプロセッサで実行されるソフトウェア、又はその他の、軌道システム４００内の複数の搬送体の運行計画を計算するのに適した既存のコンピュータ手段である。中央管理処理装置４４０は、複数の搬送体から位置情報を受信し、軌道システム４００にあるセンサからのセンサ情報及び搬送体から報告される情報のいずれか又は両方も受信する。中央管理処理装置４４０は、搬送体により搬送される試料の身元情報及びその試料にシステムが施すべき要求検査と共に、搬送体及び軌道の状態情報も使用する。

図６に例示した軌道システム４００は、第１カーブ区域Ａを含み、第１カーブ区域Ａは決定ポイント４０２を介して直線区域Ｂ及び引き出し区域Ｇ（例えば試験ステーションを担う区域）に接続する。引き出し区域Ｇは、分析装置／試験ステーション２０５Ａ及びピペット４２０を担う。区域Ｂは、決定ポイント４０４を介して直線区域Ｃ及び引き出し区域Ｈに接続する。引き出し区域Ｈは、分析装置／試験ステーション２０５及びピペット４２２を担う。区域Ｃは、決定ポイント４０６を介してカーブ区域Ｄ及び引き出し区域Ｉに接続する。カーブ区域Ｄは試料ハンドリングステーション２０５Ｃを担い、引き出し区域Ｉは分析装置／試験ステーション２０５Ｂ及びピペット４２４を担う。区域Ｄは、直線区域Ｅ及び引き出し区域Ｉの他方の端部に決定ポイント４０８を介し接続する。すなわち、決定ポイント４０６，４０８の間に異なる通路−区域Ｄ，Ｉ（区域Ｉはピペット４２４と相互作用する試料を配送するべく使用可能な引き出し路である）が形成される。区域Ｅは、直線区域Ｆ及び引き出し区域Ｈの他方の端部に決定ポイント４１０を介し接続する。区域Ｆは、カーブ区域Ａ及び引き出し区域Ｇの他方の端部に決定ポイント４１２を介して接続する。所定の実施形態において、軌道システム４００は、決定ポイント４０２，４１２に対して搬送体を投入しまた取り出すために使用可能な入口及び出口レーンＪ，Ｋを含む。

所定の実施形態において、決定ポイント４０２〜４１２は、軌道内の受動分岐点であり、搬送体４３０は、正しい目的地区域を選択するべく通過する。別の実施形態では、決定ポイント４０２〜４１２は、能動分岐点であり、搬送体４３０又は中央管理処理装置４４０により制御される。所定の実施形態において、決定ポイント４０２〜４１２は電磁的に制御されるスイッチであり、無線又は近距離通信を経るなどで搬送体４３０によるリクエストに応じる。所定の実施形態において、このような電磁制御スイッチは、搬送体を通した後に復帰するデフォルト配向（直線など）を有する。決定ポイントにデフォルト配向を採用すると、搬送体は、決定ポイントの切り換えが不要である限り、各決定ポイントで配向を要求する必要が無い。

運行計画中央管理処理装置４４０は、搬送体４３０に第１経路を割り当て、ピペット４２０の領域内へ搬送体４３０及びその積荷を手配する。搬送体４３０は、区域Ｊを決定ポイント４０２まで進んで区域Ｇへ進み、ピペット４２０の利用可能位置で停止するように指令を受ける。所定の実施形態において、搬送体４３０は、その指令を受信し、自身の現在位置及び走行軌跡を判断し、決定ポイント４０２へ到達するために使用する配向と走行軌跡を判断する。搬送体４３０は、区域Ｇの決定ポイント４０２で急な右への方向転換があることも考慮する。所定の実施形態において、決定ポイント４０２は、搬送体４３０の制御で作動する軌道内切り換え機構を含む。このような実施形態において、搬送体４３０は、決定ポイント４０２への接近に関して軌道と通信し、区域Ｇへの切り換えを要求する。別の実施形態においては、搬送体４３０が操縦機構（可動案内車輪、指向性磁石、非対称ブレーキなど）を有し、これにより搬送体４３０は、軌道内に設けられた外部ゲートの支援無しで、決定ポイント４０２で区域Ｇへ右に方向転換する。このような実施形態において、搬送体４３０は、決定ポイント４０２で操縦機構と連動し、区域Ｇへ方向転換する。

この判断は、最後に内部記憶した位置を調べることを含めて、軌道の位置コード観測に基づく。現在の軌道の身元情報及び該軌道により使用されているコード配列を得るために、軌道からの近距離通信も使用される。搬送体４３０は、決定ポイント４０２で区域Ｇへ急な右への方向転換をするということを考慮する。位置コードを使用し、搬送体４３０は、軌道Ｊの決定ポイント４０２に対する相対位置を判断して走行軌跡を適応的に調整し、適切な速度で決定ポイントへ近づけるようにする。

搬送体４３０は、光学コードやＲＦＩＤタグなどの軌道内コードを読み取ることにより、自身の低精度の現在位置−区域Ｊなど自身の現在の軌道区域を判断可能である。所定の実施形態において、搬送体４３０は、軌道システム４００内の自身の位置を判断するために複数の手段を使用する。例えば、搬送体４３０の位置する軌道区域を概略決定するためにＲＦＩＤタグを使用可能であり、同時に、光学コード又はその他の精密なコードを軌道区域内の位置を判断するために使用可能である。このコードは、コードの変化を観測する（例えば、位置情報からの導出）ことによって速度、加速度、加加速度を判断するためにも使用可能である。

搬送体４３０は、現在の軌道区域の身元情報に基づいて、中央管理処理装置４４０から受信される明確な指令により又は図５の内蔵制御システムに示すメモリ３０４の内蔵データベースにおいて適切な経路を検索することにより、目的区域への最適経路を決定する。所定の実施形態において、搬送体４３０は、メモリ３０４にある搬送体４３０のメモリに記憶されたマップにおいて区域Ｊから区域Ｇへどのように達するかの知識をもっている。このマップは、単純なルックアップテーブルか、あるいは、各ノードが対応する決定ポイントによってつなげられている（又はこの逆の）軌道区域のツリーを含む。例えば、搬送体が現在位置する軌道区域Ｊが同定されると、搬送体４３０は、決定ポイント４０２へ進んで区域Ｇへ右に切り換えるべきということを、内蔵データベースから知ることができる。

図６に例示する実施形態において、近距離通信（例えばＲＦＩＤ）が使用され、軌道区域の入り口にＲＦＩＤタグを設置することによって、搬送体４３０が軌道区域へ入るときに現在の区域、例えば区域Ａ〜Ｋ、が伝えられる。各区域内にて、光学位置コードがその軌道区域における搬送体の相対位置を伝えるために使用される。この光学コード配列は、例えば、情報のビットを伝える交互の明暗線（例えば一連のマーク）を含むバーコードである。所定の実施形態において、マークは、局所区域においてほぼ一定の周期で間隔をあけて配置される。このマーク間の間隔をピッチと呼ぶ。ピッチは、マークを観測する光検出器に搬送体の速度に従った周期信号を生成するので、搬送体の周波数として観測される。

このようなマークは、軌道表面にマークを描いたり刻んだりする手法を含む既存の手段によって、費用効率良く（例えば比較的安価に）軌道へ適用することができる。また、マークは、軌道表面に定間隔で並べて良好な照明を提供し、動的にコードのパターンを変更することも場合によっては可能であるＬＥＤを含め、能動素子でもよい。

所定の実施形態において、マークは、一連のＥ−ｉｎｋ、ＬＣＤ又はＯＬＥＤパネルディスプレイなど、書き換え可能表面によって設けられる。これによれば、中央制御装置がマークを動的に更新したり、配列の一部として更新したりできるようになり、あるいは、個別化した運行経路情報など搬送体へ動的内容を伝えることができるようになる。例えば、中央制御装置は、第１の搬送体にコードマークの所定ピッチを送り、第２の搬送体にコードマークの別のピッチを送ることができる。この実施形態の例によると、軌道区域で高速を出せると中央制御装置が見なした搬送体に対して、より広いピッチを用いることができる。広いピッチを用いると、マークの周波数を観測する搬送体に、表示しているマークが狭いピッチである場合に比べてゆっくり走行していると思わせることができる。広いピッチは、例えば、空の搬送体に対し使用可能である。一方、狭いピッチは、満載の搬送体や、中央制御装置がもうすぐ方向転換することを把握している搬送体に対し、表示することができる。このような実施形態において、位置コード情報は、搬送体に距離及び示唆速度情報を伝えるために使用可能であり、あるいは、単純に速度情報を伝えるために使用可能である。

速度及び位置情報のいずれか又は両方は、一連の交互線を１以上繰り返すことによって伝えられる。このようなマークは、まさにクロック信号のように、搬送体で使用される。２つマークの間隔が分かっていれば、搬送体は、マークを計数することによって軌道区域内相対距離を判断できる。搬送体は、このようなマーク（帯）の周波数を観測することによって軌道区域における自身の速度を判断することもできる。二値光学マークを使用した場合の搬送体は、フォトダイオードなどの簡単な光学手段を使用してコードを読み取ることが可能である。したがって、信頼性の高い位置情報を提供しつつも搬送体の部品コストを軽減することができる。

所定の実施形態において、コードマークの複数の列が使用される。マーク（帯）の複数列は、マルチビット情報を伝え、コード化マークの方向又はピッチを伝え得る。当然ながら、より多数の列を用いることにより、より多くの情報を伝えることができる。複数列は、複数の光検出器又は低解像度カメラで読み取り可能である。光検出器は、バーコードリーダのように、マーク観察を支援する光源を含み得る。

所定の実施形態において、マークの１以上の列を使用し、当該マークのピッチを、軌道区域の身元情報、方向、絶対位置、又は決定ポイント（４０２，４０４，４０６，４０８，４１２など）やカーブ（軌道区域Ｄなど）の接近警報を含む情報を伝えるために、調節可能である。この場合の各列は、情報チャンネルと見なすことができる。能動的に更新可能な能動ディスプレイを列に使用する場合、列は、情報を受け取る搬送体に適合させた動的データチャンネルにおいて情報を伝える。

所定の実施形態において、マークは、全体を通して二値（例えば白黒）である必要はない。例えば、所定の実施形態において、マークのサイズが軌道の方向において変化する。マークのサイズは、情報を伝えるために利用可能であり、例えば、一定のマークを他より目立たせれば、これらのマークは同期に使用できる。同期用マークを使用すれば、このコード配列は、搬送体の位置マークの計数ミスを防ぐのに役立つ。例えば、マーク２０個おきに大きめのマークを用いてあれば、搬送体が位置計数を是正するチェックサムビットのように使用し得る。

所定の実施形態において、マークは多色である。マークの色は、コードのピッチや現在の軌道区域などのある種の情報を伝え得る。例えば、ピペット周辺など高精度が必要な領域には白黒マークを使用し、決定ポイント又はカーブに近い軌道区域には紅白マークを使用して搬送体に減速すべきことを指示するなどが可能である。すなわち、色は警報として機能する。同様に、決定ポイントなどの障害物後のコードは緑とし、搬送体に加速妥当領域であることを伝えてもよい。他の実施形態においては、白黒マークを一定の既知ピッチとし、紅白マークをより粗いピッチとすることもできる。マークは、反射型でもよいし、反射面以外で光を吸収するものとしてもよい。

白黒マーク（又は他の対照色組み合わせ）に加えて、軌道システム４００は、他の人工物で位置情報を伝え得る。例えば、軌道は、ＬＥＤや、通常のバーコード状マークから目立つ光学記号などの目印を含む。目印は、試験ステーション用の停止位置、カーブ手前の制動ゾーン、又は決定ポイントへ近づく制動ゾーンなど、軌道の重要な特徴を示すことができる。

所定の実施形態において、２種類の目印が設けられる。その一つの目印として、搬送体の目的地が含まれる。搬送体は、ＬＥＤなどの軌道コード又は目印形状に基づいて目的地に近づいているか否か判断し、この情報を用いて停止を開始するか、停止手順を完了する。例えば、搬送体は、ピペットの作業範囲の正確な位置に停止するように指令される。この正確な位置にはＬＥＤが、軌道の壁又は床に設けられ、ミリメートルの精度で正確な位置に停止するように搬送体を支援する。所定の実施形態において、搬送体は、自身の目的地の位置（低精度）まで行く走行軌跡を計算し、目的地ＬＥＤ近くの精密コードにより、基準ポイント近傍で高精度を得る。目的地にある局所コードは狭いピッチで精密であり、軌道区域の始まりやピペット作業領域の中心を示す目印などの基準ポイントに対して搬送体を正確に位置決めすることができる。

もう一つの利用可能な目印が、決定ポイントを示す目印である。軌道中のコードに警報ＬＥＤ又はマークを使用して、次に来る決定ポイントの位置を、搬送体の現在位置に対し相対的に搬送体へ伝えることが可能である。ＬＥＤは、動的なコード化情報を提供可能である。例えば、中央運行計画装置は、決定ポイント手前の所定距離にある軌道上の制動位置でＬＥＤを点灯させる。これにより、不要な加速又は衝突を避けるべく減速することが搬送体へ知らせられる。所定の実施形態において、搬送体が決定ポイントで方向転換すると予定されていない場合、中央運行計画装置は、ＬＥＤを点灯させない。目印を必要としない搬送体は、単純に目印を無視し得る。制動目印は、方向転換前に搬送体の走行軌跡を較正するフェールセーフとして機能する。方向転換しようとしている搬送体が予期せぬ目印を観測した場合、これは、搬送体の認識している推定位置が間違っていることを示す。走行軌跡を更新して減速を開始することが必要となり、これによって、搬送体の速度が決定ポイントで方向転換するときに十分低くなり、試料を損ない又はこぼす不要な横方向の力を防ぐことができる。

図７Ａは、搬送体４３０の停止する異なる位置を例示している。本例において、ピペット４２０は小規模の試料列を操作する。搬送体４３０Ａは、ピペット４２０の手前で位置Ａに停止する。一方、搬送体４３０Ｂは、ピペット４２０の直下で位置Ｂに停止する。これにより、ピペット４２０は、搬送体４３０Ｂにより搬送されてきた試料を取り扱うことができる。搬送体４３０Ｂは、ピペット４２０が試料と正確に相互作用するために、位置Ｂに対して正確な位置内に停止することを要求される。例えば、正確な位置は、位置Ｂから１ミリメートル内に搬送体４３０Ｂが入ることである。他の実施形態においては、もっと高精度の位置決めが実現され得る。例えば、一実施形態においては０．５ｍｍ内であり、別の実施形態においては０．１ｍｍ内である。局所待ち列がランダムアクセスである場合、もう一つの搬送体４３０Ｃが、位置Ａ又は位置Ｂでピペット４２０の作業を受けるのを待つ間、位置Ｃに位置決めされ得る。図７Ａに例示するステーションは試験ステーション２０５Ａ（図６参照）であり得るが、同様の例が、ピペット４２２，４２４による役務を受けるステーションでもあり得る。

ピペット４２０周辺の精密な位置コードを得るためには、図７Ｂに示すマークが使用される。マーク５００は、左側壁４６０、右側壁４５０、又は底面４７０（図７Ａ）に配置されるか、又は貼り付けられる。本実施形態において、コード５００は、定間隔反復マーク５１０，５３０の２つの平行列を含む。この例の場合、マーク５１０，５３０は同じピッチであるが、ただし、互いに位相がずれている。図７Ｂのように非対称にずれていれば、当該マークは向きを伝えることができる。列５１０と列５３０の両方を観測することにより、搬送体が進んでいる方向が示される。例えば、搬送体が後方へ（図中の上へ）進んでいる場合、列５３０のマークが、列５１０のマークに先行する。搬送体が前方へ（図中の下へ）進んでいる場合は、列５１０のマークが、列５３０のマークに先行して現れる。図７Ｂに示すコードの配向は、例示のためのものに過ぎない。例えば、垂直面に刻印する場合、列５１０を下方の列とし且つ列５３０を上方の列とし得る。

所定の実施形態において、１つの列だけが、位置及び方向の両方を得るために必要である。搬送体が、（マーク間より狭い間隔など）２マーク画像の倍数ではない間隔で、互いに対し間隔をあけて隣接させた２つの光検出器を備える場合、両光検出器において観測されるパルスにより、搬送体が進んでいる方向が明らかになる。例えば、前進している場合、前側の光検出器が、後側の光検出器よりも早くマークを観測する。所定の実施形態において、レーザが、光学マウスで観測されるような、斑点パターンとしたコードを照明するために、使用される。これによれば、搬送体は、位置コードの単一列から容易に方向及び速度情報を判断できる。

所定の実施形態において、ＬＥＤ５０５が、位置Ｂ（図７Ａ）など、予め決められた位置で発光し、ピペット４２０と協働するために停止する理想の位置を示す。所定の実施形態において、ピペット４２０は、位置Ａ及び位置Ｃを含む複数の位置へ移動可能である。このような実施形態の場合、該当位置にＬＥＤを追加し、搬送体がその位置で止まる必要があるときに発光させる。当位置で止まる必要の無い搬送体に対しては、例えば、ＬＥＤを消灯し（あるいは発光させない）、搬送体から目印が見えないようにする。

図７Ｃ及び図７Ｄは、本発明で使用可能な軌道４００の断面例を示す。これら断面は、位置情報をコード化するために使用可能な複数の表面をもっている。例えば、図７Ｃは、底面４７２、右側面４５２、左側面４６２、及び上面及び下面をもつ少なくとも１つの天井部４８２をもつ貫通形軌道を示す。これらの面のいずれも、情報をコード化するために選択可能である。この軌道を走行するのに適した搬送体は、マークを観測するように配置された光検出器又はその他の光学検出器を含む。図７Ｄの軌道は、モノレール型の構造である。この軌道は、右及び左底面４７５，４７４、右及び左縦面４５４，４６４、及び少なくとも１つの上面４８４をもつ。同様に、これらの面のいずれも、情報をコード化するために適宜選択可能である。

図８Ａ〜図８Ｃは、位置コードに追加情報をコード化する実施形態をいくつか示す。図８Ａに示す例では、３列（チャンネル）のコード化情報が設けられる。列５１２，５３２は、位置及び方向情報を明示する一定間隔のマークを含んでいる。上述したように、搬送体が適切な構成の光検出器をもっていれば、これら２つの列は、単一の列に置き換え可能である。列５５０は、不等間隔のマークを含んでおり、これらは周期的に繰り返される。これら不等間隔のマークは、記号と呼ぶことができる。列５５０の記号は、軌道のコードピッチ、現在の軌道区域、絶対位置情報、又はその他の適切な情報を伝えるべく使用される。列５５０は定間隔列５１２，５３２と共に使用されるので、列５５０の情報は低精度の位置決め情報又はその他のデータとして用い、列５１２又は列５３２、あるいは列５１２及び列５３２は、計数に基づく高精度の局所位置決め用に用いることができる。

この例において、列５５０はマーク５７０に同期情報を有する。本例の場合、この２つの近寄ったマークが、本欄を通し説明するような同期データ又は同期位置決め計数値に使用される特殊記号である。

図８Ｂは、別のコードを示す。位置又はデータフレーム同期化記号５７２が列５３２Ａの中に配置されている。搬送体は、当該ギャップ、言い換えると一定間隔パターンを観測し、この情報を使用して軌道コードと同期を図る。一方、列５５０Ａは、フレーム同期化記号により解読されるデータチャンネルとしてさらに有効活用される。

図８Ｃは、位置及びデータコードの別の実施形態を示す。本実施形態において、一定間隔の列５１２が１つだけ使用される。データチャンネル５５０は、ピッチ、低精度の絶対位置コード、又はその他のデータに使用される。本実施形態において、搬送体は、例えば１つ以上の光検出器又はその他の適切な手段を使用して搬送体の進行方向を観測する加速度計を利用して、自身の向きを判断する。図８Ｃに示す実施形態において、左手にあるマーク５１２は、列５５０のデータに対するクロック信号として機能する。なお、このようなコード配列には、電気信号に使用される既知のコード配列も応用可能であることが当業者には理解できる。例えば、図８Ｃに示すような２列コード配列は、Ｉ２ＣバスのVisualバージョンと同様のコード配列を使用し得る。

所定の実施形態において、マークは、例えば、情報を光学的に搬送体へ送るＬＣＤやＥ−ｉｎｋディスプレイによるマーク５５０の少なくとも１つの列を含むというように、動的に変化させることができる。当実施形態の場合、列５５０が搬送体へ動的情報を伝える低帯域データチャンネルとして機能するので、中央制御装置と搬送体との無線通信は不要であり得る。例えば、データ列５５０は、軌道を移動している搬送体へ更新運行経路情報を送るために使用可能である。所定の実施形態において、データチャンネル５５０は複数設け得る。

軌道上のコードに情報を追加するコストは、特に動的情報をコード化しない場合のコードチャンネル（列）はペイントや刻印で形成可能なので、比較的低コストである。複数列の追加に伴う実質的なコストは、複数列（チャンネル）の構成において搬送体に使用するハードウエアのコスト増加分だけである。必ずしも全ての列を１つの面に形成する必要はなく、図７Ｃ及び図７Ｄに例示するような複数の面を利用することもできる。

図８Ｄは、定間隔列５１４，５３４の局所ピッチ、又はその他の局所情報を確認するためにデータチャンネル５５４を使用する実施形態を例示する。本実施形態の場合、同期化記号５７０を用いてデータ記号５８０が２つ先の位置にあることが判断され、これは第１ピッチを示す。続くフレーム同期化記号５７０Ａを用いて、データ記号５８２が１つ先の位置にあることが判断される。これは、本例においてより広いピッチである第２ピッチを示す。なお、説明した以外のフレーム同期化技術も利用可能である。同様に、単一の定ピッチコードチャンネルだけを含む実施形態もある。

図９Ａ〜図９Ｄは、同期化マーク又は同等のデータをコード化した所定ピッチのマーク列を使用するコード配列を示す。例えば、図９Ａは、２つの定ピッチ列５１６，５３６を例示しており、列５３６におけるマークの欠落が同期化記号５７６として機能する。図９Ｂにおいて、定ピッチチャンネル５１７，５３７は同期情報とデータを含んでいる。位置５７７における２つのマークの欠落は、データの１ビット（又はエラーコードを使用する実施形態の場合はデータの一部）だけでなく位置計数の同期を指示する。このデータは、ピッチ、軌道の身元情報などを確認するために使用可能である。図９Ｃにおいては、左手の列５１８が欠落記号５７８をもっていて同期化情報を示し、右手の列５３８が定ピッチマークを含んでいる。図９Ｄにおいては、マークの単一列５１８Ａに、同期化マーク５７８Ａとその他の一定間隔の位置マークとを両方入れてある。この実施形態において、搬送体は、ここに説明する技術を使用して、第２のコード化列が無くても方向を判断することができる。所定の実施形態において、欠落マーク５７８Ａは、低帯域データを伝えるためにも使用可能である。例えば、１０個おきのマークの有無によって、軌道ピッチや軌道区域の身元情報などのデータを伝えることができる。

図１０は、複数の列に複数のピッチを使用した実施形態を示す。本実施形態の場合、複数の列５２２，５２７，５４２において別々のピッチが使用されている。所定の実施形態において、このピッチ情報は、軌道全体を通してコード化される。図１０に示す実施形態において、粗ピッチ情報５４２は全域にコード化される一方、中間ピッチ情報５２７は決定ポイントの近くなど軌道の所定部位にコード化される。さらに、微細ピッチ情報５２２は、目的地（ピペットステーションなど）周辺などの位置決めに正確性を要求される位置にコード化される。

図１１Ａは、ピッチの光学インジケータを用いずにピッチ変化コードを使用する実施形態を示す。この実施形態において、コード化列５２４は、定間隔マーク５２４Ａ，５２４Ｂ，５２４Ｃからなる複数の区間を含んでいる。ピッチ情報は、近距離通信を通じて搬送体の受信器に送られる。ピッチ情報が搬送体へ送られない実施形態もある。あるいは、ピッチは、直線やカーブなど軌道の状態に基づいて選択される。この場合、カーブや状況に基づいて予め決められる、軌道の区域を通過する理想最大速度が伝えられる。広ピッチ５２４Ａは軌道の高速区域（直線路など）で使用され、中間ピッチ５２４Ｂは低速区域（カーブなど）で使用され、狭ピッチ５２４Ｃは目的地（作業ステーションなど）で使用される。自身の内部クロックに対してマークの周波数を観測する搬送体は、区間５２４Ａで適切な高速を使用し且つ区間５２４Ｃで適切な低速を使用していれば、区間５２４Ａと区間５２４Ｃとで同じ周波数を検出する。

このようなピッチ変化マークは、距離獲得にも使用可能である。各搬送体は、物理的距離によるのではなく、軌道上のマークによってリストにした軌道区域の「距離」に関する内部基準をもっている。例えば、ピペット近くなど、狭ピッチの短い軌道区域は、５００（例えば１ｍｍピッチの５０ｃｍ区域）というような、マークを測定すると大きな距離を有する。他方、直線路のような高速軌道の長い区域は、１５（例えば１０ｃｍピッチの１５０ｃｍ軌道区域）というように、低ピッチ計数でマーク数が少ない。所定の実施形態において、ピッチは、搬送体の速度スロットルとして機能するように選択される。これによれば、走行軌跡の決定が容易になり、計算要素を減らして搬送体の生産コストを軽減することができる。

図１１Ｂは、定間隔且つ幅の異なるマークによってコード化されている単一マーク列５２６の実施形態を示す。この実施形態によれば、光学コード位置情報の単一列において、ピッチによりクロック信号を伝え、観測されるパルス幅により他の情報／データを伝えることができる。例えば、区間５２６Ａで軌道の高速区域を伝え、区間５２６Ｂで軌道の中速区域を伝え、区域５２６Ｃでは、軌道の低速区域を伝える。所定の実施形態において、マークの幅は、使用中の現ピッチを伝えるべく使用される。周波数／ピッチは変動しない一方で、センサが検出する明暗部分の相対時間はマークの幅に従って変動するので、マークの幅はマークのデューティサイクル又はパルス幅と呼ぶことができる。当マークは、したがって、パルス幅モジュールを介して情報を伝えるように使用される。

図１１Ｃは、図１１Ｂと同様の実施形態を示す。この実施形態において、コード化列５２８は、ほぼコードのピッチに等しいビットレートでデータチャンネルをコード化してある。（外見上の各ビットが１ビットの断片をなして、信号のハミング距離を大きくできるような、エラーコード配列も使用可能。）本実施形態では、専用の同期化記号５７９が互いに重なった２つの定間隔マークを含んでおり、この他のマークはいずれも、定間隔で且つデータを伝える変動幅を有する。この点において、列５２８に示される形態は、連続バーコードに類似している。同期化マーク５７９は、コード化軌道全体を通して一定間隔で配置され、データフレームを同期させるべく機能する。

位置決め情報に伴うデータを伝えるために最適なコード配列を使用する。例えば、定間隔マークは、マンチェスタ系符号に基づいて選択した幅を有する。マンチェスタ符号は、定間隔マークによる同期化情報と当該マークの記号によるデータとを同時に可能とする。１信号中にデータとクロック情報をコード化する無線空間で使用される多くのコード配列が、本発明の光学コード配列において使用可能である。これによって、マークのピッチによる高精度の位置決めと同時に静的又は動的（マークが書き換え可能な場合）なデータの伝達が可能となる。

搬送体が自分の位置を判断する精度は、マークのピッチよりも高く（又は低く）することができる。例えば、サブピッチ位置精度を、２つの接近させたアナログ（又は少なくとも多状態）光検出器を使用して達成することができる。この２つの光検出器で同じマークを観測した場合、マークに対する搬送体の正確な位置が、２つの光検出器により観測されたマークの相対明度を比較することによって、決定され得る。例えば、２つの光検出器が同じマークを部分的に観測するように配置されていれば、より強い信号の光検出器がマークに比例的に近いと判断される。この相対観測は、軌道にコード化されたマークのピッチがミリメートルより大きい場合であってもサブミリメートルの精度を達成するために、使用することができる。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示すコード配列は、ＬＣＤやＥ−ｉｎｋディスプレイなどの能動表示装置により動的にコード化することもできる。所定の実施形態において、これらコード配列に使用されるマークは、マーク又はマーク間の間隔を生成するＬＥＤなどの発光表面を含み、コードの読み取り精度を向上させることもできる。このようなＬＥＤは動的でもある。

搬送体が操縦能力をもち、次の内部スイッチの支援無しで決定ポイントの方向転換が可能である実施形態において、搬送体は、自身の操縦機構と連動して、接近する決定ポイントで適切な通路へ向かうことができる。決定ポイントでの方向転換後（又は方向転換せず進んだ後）、搬送体は、（ステップ５０４へ戻って）自身の次の走行軌跡を判断する。

本発明の実施形態は、既存の分析装置及び自動化システムへ組み込むことができる。搬送体は、考え得る分析装置又は設備での使用に適したレイアウト及び物理的構造を含めて、種々の形状及びサイズで構成可能である。例えば、所定の実施形態において、搬送体は、自動化軌道を巡って複数の試料を搬送可能なように複数のスロットを含み得る。一実施形態では、例えば、１以上の搬送ラックに多数のスロットをもつ搬送体の管保持部分の物理的レイアウトを含む。各ラックは、複数のスロット（例えば５以上のスロット）を含み、各スロットが管（例えば試料管）を保持するように構成可能である。

実施形態を例示して本発明を説明してきたが、本発明はこれに限定されない。当業者であれば、多種多様な変更と修正を本発明の好適な実施形態に対し行えること、及び、そのような変更と修正を本発明の思想から逸脱することなく行えることは、自明である。特許請求の範囲は、そのような等価の派生全てが本発明の思想及び範囲に入るように設けられている。

Claims (15)

1. 自動式臨床分析装置に使用する自動化システムであって、
   光学コード化マークの第１セットを含む第１軌道区域及び光学コード化マークの第２セットを含む第２軌道区域を少なくとも有する軌道と、
   前記光学コード化マークの第１及び第２セットを観測するように構成された複数の自立移動搬送体と、
   を備え、
   前記光学コード化マークの第１セットが第１ピッチを有し、前記光学コード化マークの第２セットがより狭い第２ピッチを有しており、
   前記複数の自立移動搬送体が、それぞれ
   観測した前記光学コード化マークの第１および第２セットに基づいて、前記軌道上の自機位置及び速度を判断するとともに経路を選定する処理装置と、
   前記複数の自立移動搬送体の間で、前記位置、速度及び経路の情報を送受信するための通信システムと、を有する、
   自動化システム。
2. 前記経路の選定時に、前記第１ピッチの長さが前記自立移動搬送体の少なくとも１つへ無線で伝達される、請求項１に記載の自動化システム。
3. 前記第１ピッチの長さが前記光学コード化マークの第１セット中に記号でコード化されている、請求項１に記載の自動化システム。
4. 同期情報が前記光学コード化マークの第１セット中に記号でコード化されている、請求項１に記載の自動化システム。
5. 少なくとも前記第１軌道区域の位置情報が前記光学コード化マークの第１セットにコード化されている、請求項１に記載の自動化システム。
6. 前記自立移動搬送体は、前記光学コード化マークの第１セット中のマークを計数して前記第１軌道区域において相対位置を判断する、請求項１に記載の自動化システム。
7. 前記第１軌道区域に１以上の光学目印が設けられている、請求項１に記載の自動化システム。
8. 自動式臨床分析装置に使用される自動化システムであって、
   少なくとも光学コード化マークの第１セットを含み、該第１セットの少なくともサブセットが第１ピッチで定間隔に配置されている軌道区域を少なくとも１つ有する軌道と、
   前記光学コード化マークの数を計数して前記軌道区域内の自分の現在位置及び速度を判断すること及び経路を選定することを含めて、少なくとも前記光学コード化マークの第１セットを利用して前記軌道を進む液体試料を搬送する複数の移動搬送体と、
   を備え、
   前記複数の移動搬送体が、それぞれ
   計数した前記光学コード化マークの数に基づいて、前記軌道上の自機位置及び速度を判断するとともに経路を選定する処理装置と、
   前記複数の移動搬送体の間で、前記位置、速度及び経路の情報を送受信するための通信システムと、を有する、
   自動化システム。
9. 前記経路の選定時に、前記第１ピッチの長さが少なくとも１つの前記移動搬送体へ無線で伝達される、請求項８に記載の自動化システム。
10. 前記第１ピッチの長さが前記光学コード化マークの第１セット中に記号でコード化されている、請求項８に記載の自動化システム。
11. 同期情報が前記光学コード化マークの第１セット中の記号にコード化されている、請求項８に記載の自動化システム。
12. 少なくとも前記軌道区域の位置情報が前記光学コード化マークの第１セットにコード化されている、請求項８に記載の自動化システム。
13. 前記軌道区域が１以上の光学目印を含む、請求項８に記載の自動化システム。
14. 前記光学コード化マークの第１セットに複数のマーク列が含まれている、請求項８に記載の自動化システム。
15. 前記マークの列が互いに非対称にずらされており、前記光学コード化マークの第１セットを観測することにより、前記移動搬送体の現在進んでいる方向が示される、請求項１４に記載の自動化システム。
    

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