JP6602901B2 - ラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ自動化システム - Google Patents

Description

本発明はラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ自動化システムに関する。

既知のラボラトリ試料分配システムは、典型的には、ラボラトリ自動化システムで、試料容器に収容されている試料を異なるラボラトリステーションの間で移送するために使用されている。

或る典型的なラボラトリ試料分配システムが国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号に開示されている。システムは、１つ又はそれ以上の試料容器を搬送するように適合されている複数の試料容器搬送体と、試料容器搬送体を支持するように適合されている移送平面と、試料容器搬送体へ磁力を印加することによって試料容器搬送体を移送平面の上で動かすように適合されている複数の電磁作動器と、電磁作動器を駆動することによって移送平面の上の試料容器搬送体の運動を制御するように構成されている制御装置と、を備えている。

国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号

本発明の目的は、より高い動作の信頼性を有するラボラトリ試料分配システム及びラボラトリ自動化システムを提供することである。

本発明はこの目的を、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及び請求項８に記載のラボラトリ自動化システムを提供することによって解決する。

ラボラトリ試料分配システムはある数の試料容器搬送体を備えている。ある数の試料容器搬送体は、例えば、１個から１，０００，０００個に及ぶ範囲の数になり得る。

試料容器搬送体は、１つ又はそれ以上の試料容器を搬送する及び／又は保持する及び／又は保存するように適合されている。試料容器は、典型的にはガラス製又は透明なプラスチック製の試験管として設計されていて、典型的には上端に開口部を有している。ラボラトリ試料容器は、血液試料、（血）清（原文は「(blood) serum」）又は血漿試料、尿試料、分離用ゲル、凝血塊（血液細胞）、又は化学試料の様なラボラトリ試料を収容する、保存する、及び移送するのに使用することができる。試料容器は回転対称であってもよい。

各試料容器搬送体は少なくとも１つの磁気活性素子を備えている。磁気活性素子は、例えば、永久磁石又は電磁石とすることができる。

ラボラトリ試料分配システムは、更に、試料容器搬送体を支持するように又は搬送するように適合されている移送平面を備えている。移送平面は平面状の面であり、試料容器搬送体は移送平面の上に置かれる。

ラボラトリ試料分配システムは、更に、ある数の電磁作動器を備えている。ある数の電磁作動器は、例えば、１個から１，０００，０００個に及ぶ範囲の数になり得る。

電磁作動器は、移送平面の下方に静止的に、例えば格子を形成する行と列に配列されている。電磁作動器は強磁性コアを有するコイルとして具現化されていてもよい。コイルは磁場を生成するように適合されていてもよい。電磁作動器によって生成される磁場は移送平面を貫くようになっていてもよい。磁場は試料容器搬送体の磁気活性素子の地場と相互作用することができる。試料容器搬送体へ印加される磁力は、この磁場相互作用の結果であってもよい。磁力に因り、試料容器搬送体は移送平面に亘って滑動し及び／又は動き得る。この様に、電磁作動器は、試料容器搬送体の磁気活性素子へ磁力を印加することによって試料容器搬送体を移送平面の上で動かすように適合されている。

ラボラトリ試料分配システムは、更に、例えばパーソナルコンピュータ又はマイクロプロセッサをベースにした制御装置の形態をしている制御装置を備えている。制御装置は電磁作動器を駆動するように構成されている。各試料容器搬送体は、駆動された電磁作動器に応えて経路に沿って動くことができる。試料容器搬送体の経路は個別の経路であってもよい。

ラボラトリ試料分配システムは、更に、それぞれの電磁作動器へ直接又は間接に供給される供給電流及び／又は供給電圧を計測するように適合されているセンサを、好適には厳密に１つ、備えている。センサは電流センサ及び／又は電圧センサとして具現化されていてもよい。

それぞれの電磁作動器には、それぞれの供給電流及び／又は供給電圧に基づいて又は依存して電気エネルギーが供給される。それぞれの供給電流及び／又は供給電圧は、それぞれの電磁作動器の温度に、典型的にはそれぞれの電磁作動器のコイルの温度に、依存する。供給電流及び／又は供給電圧は、それぞれの電磁作動器について固有又であってもよいし又は同一であってもよい。

ラボラトリ試料分配システムは、更に、センサへ機能的に連結されている監視装置、例えば計測された電流及び／又は電圧を読み出すように適合されている監視装置を備えている。監視装置は、それぞれの電磁作動器の温度を、それぞれの計測された電流／電圧に基づいて又は応えて監視するように適合されている。監視装置は電磁作動器のコイルの温度を監視するように適合されているのが望ましい。

典型的には、それぞれの電磁作動器又は電磁作動器コイルの電気抵抗は、それぞれの電磁作動器又は電気作動器コイルの温度に依存する。それぞれの（コイル）抵抗「Ｒ_Ｃｏｉｌ」は、対応する計測された電流及び／又は電圧を用いて計算することができる。

例えば、それぞれの電磁作動器へ印加される電圧「Ｕ」が計測されているか又は既知であり、電流Ｉが計測されれば、それぞれのコイル抵抗Ｒ_Ｃｏｉｌは、式、即ち、
Ｒ_Ｃｏｉｌ＝Ｕ／Ｉ
を用いて計算することができる。

技術文献に知られている様に、コイルの抵抗Ｒ_Ｃｏｉｌの温度依存性は、次の様に表すことができ、即ち、
Ｒ_Ｃｏｉｌ＝Ｒ_２０℃＊（１＋α_２０℃＊（Ｔ_Ｃｏｉｌ−２０℃））
ここに、項Ｒ_２０℃は２０℃でのコイルの抵抗を表し、項α_２０℃はコイル抵抗の温度係数を表し、項Ｔ_Ｃｏｉｌはコイルの温度を表す。従って、温度Ｔ_Ｃｏｉｌは、
Ｔ_Ｃｏｉｌ＝（Ｒ_Ｃｏｉｌ−Ｒ_２０℃）／（Ｒ_２０℃＊α_２０℃）＋２０℃
と計算することができる。

この様に、電磁作動器の温度は、計測された電流及び／又は電圧を用いて計算することができる。

或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは、供給電流及び／又は供給電圧を時分割多重化又は順次及び繰り返し方式で計測するように適合されている単一のセンサを備えている。例えば、第１の電磁作動器の電流及び／又は供給電圧がセンサによって計測され、次いで第２の電磁作動器の電流及び／又は供給電圧がセンサによって計測され、やがては全電磁作動器の電流及び／又は供給電圧が当該センサによって計測される、というのであってもよい。その後、当該プロセスは、再度、第１の電磁作動器から開始される。

或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは、電磁作動器のための駆動信号、例えば駆動電圧及び／又は駆動電流の形態をしている、を生成するように適合されているある数（例えば１個から１０００個）の従来式Ｈブリッジ回路を備えている。駆動信号は、供給電流に依存していてもよく、及び／又は供給電圧に依存していてもよい。Ｈブリッジ回路は当技術ではよく知られており、従って関連の技術文献が参考になる。

或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは、出力電圧を供給電圧として生成するように適合されている電圧源を備えており、即ち供給電圧は出力電圧と同一ということになる。Ｈブリッジ回路は出力電圧を供給される。センサは電圧源からＨブリッジ回路へ供給される単数又は複数の電流（原文は「a current or currents」）を計測するように適合されている。供給される電流はそれぞれの電磁作動器の温度に依存するので、計測された電流に基づいてそれぞれの電磁作動器の温度を求めることができる。

或る実施形態では、ラボラトリ試料分配システムは、電磁作動器へ供給される空気流を生成するように適合されている少なくとも１つのファンを備えており、監視装置は、当該少なくとも１つのファンの適正な機能を、計測された電流及び／又は電圧に基づいて監視するように適合されている。監視された温度が予想されている温度プロファイルに一致しなければ、ファンの非正常動作が推論付けられることになる。

或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは、監視された温度値を記憶して温度履歴を構築するように適合されているメモリを備えており、温度履歴は例えば構成要素の劣化をチェックするのに使用することができるであろう。

或る実施形態によれば、監視装置は、電磁作動器が試料容器搬送体への磁力を活発に印加していないときに限って電磁作動器の温度を監視するように適合されている。

或る実施形態によれば、電磁作動器はソレノイドとして形成されており、当該ソレノイドのそれぞれは強磁性コア及び強磁性コアを取り囲むコイルを備えている。Ｈブリッジ回路によって生成される駆動信号は当該コイルへ印加されるようになっていてもよい。

ラボラトリ自動化システムは、複数のラボラトリステーションと、以上に説明されているラボラトリ試料分配システムと、を備えており、ラボラトリ試料分配システムは試料容器をラボラトリステーションの間で分配するように適合されている。

分析前ステーションは、試料、試料容器、及び／又は試料容器搬送体の何らかの種類の前処理を遂行するように適合されていてもよい。

分析ステーションは、試料又は試料の一部と試薬を使用して、検体が存在するかどうか、そして存在するならどの濃度で存在しているのか、を指し示す計測信号を生成するように適合されていてもよい。

分析後ステーションは、試料、試料容器、及び／又は試料容器搬送体の何らかの種類の後処理を遂行するように適合されていてもよい。

分析前、分析、及び／又は分析後ステーションは、開栓ステーション、再栓ステーション、分取ステーション、遠心分離ステーション、記録保管ステーション、ピペット操作ステーション、選別ステーション、管型式識別ステーション、試料品質測定ステーション、緩衝剤添加ステーション、液位検出ステーション、及び、封止／開封ステーション、のうちの少なくとも１つを備えていてもよい。

本発明を、発明の実施形態を概略的に描いている図面に関して詳細に説明してゆく。

ラボラトリ自動化システムを示している。 駆動回路の概略ブロック線図を示している。

図１はラボラトリ自動化システム１０を示している。ラボラトリ自動化システム１０は、第１のラボラトリステーション２０と、第２のラボラトリステーシ３０と、ラボラトリ試料分配システム１００と、を備えている。

ラボラトリ試料分配システム１００は移送平面１１０を備えている。移送平面１１０の下には、ソレノイドの形態をしている複数の電磁作動器１２０、１２５が行と列に配列されている。各電磁作動器は、コイル１２０と、対応する強磁性コア１２５と、を備えており、コイル１２０が対応する強磁性コア１２５を取り囲んでいる。

ホールセンサとして具現化されている複数の磁気式位置センサ１３０が、移送平面１１０に亘って行と列に分散されている。

ラボラトリ試料分配システム１００は、更に、ある数の試料容器搬送体１４０を備えている。試料容器搬送体１４０は、ラボラトリ試料試験管として具現化されているそれぞれの試料容器１４５を搬送することができる。図１では、例示を目的に、各々の試料容器１４５を搬送するラボラトリ試料容器搬送体１４０が１つしか示されていないことに留意されたい。典型的な試料分配システム１００は複数の試料容器搬送体１４０を備えている。

各試料容器搬送体１４０は、永久磁石の形態をしている磁気活性素子１４１を備えている。従って、電磁作動器１２０、１２５によって生成される磁場が、移送平面１１０に亘って試料容器搬送体１４０を駆動することができる。

また、試料容器搬送体１４０の永久磁石１４１によって生成される磁場は位置センサ１３０によって検出されるので、試料容器搬送体１４０の位置に関するフィードバックを得ることができる。

電磁作動器１２０、１２５と位置センサ１３０はどちらも制御装置１５０へ電気的に接続されている。制御装置１５０は、試料容器搬送体１４０が対応する移送経路に沿って動くような具合に電磁作動器１２０、１２５を駆動することができる。制御装置１５０は更に各試料容器搬送体１４０の位置を測定することができる。

ラボラトリステーション２０、３０は、移送平面１１０に隣接して配列されている。図１には例示を目的にこれら２つのラボラトリステーション２０、３０しか示されていないこと、また典型的なラボラトリ自動化システム１０は２つのラボラトリステーション２０、３０より多くのラボラトリステーションを備えることができること、を指摘しておく。

図２は、電磁作動器のコイル１２０を駆動するのに使用されるラボラトリ試料分配システム１００の駆動回路の概略ブロック線図を示している。

駆動回路は、既知の電圧レベルを有する出力電圧Ｕｄｃを生成する電圧源２３０を備えている。

駆動回路は、更に、複数のＨブリッジ回路２２０を備えており、Ｈブリッジ回路２２０は出力電圧Ｕｄｃを供給される。描かれているＨブリッジ回路２２０の数は例示である。自明の通り、駆動回路は、ラボラトリ試料分配システム１００で必要とされるコイル１２０の個数に依存して３つより多いＨブリッジ回路２２０を備えることができる。Ｈブリッジ回路２２０の各々が４つのコイル１２０を駆動している。Ｈブリッジ回路２２０は制御装置１５０によって制御されていてもよい。

駆動回路は、更に、電圧源２３０からＨブリッジ回路２２０へ供給される電流Ｉｄを時分割多重化式に計測するように適合されているセンサ２００を備えている。各コイル１２０について、対応するＨブリッジ回路２２０がコイル１２０を活発に駆動しているときに対応する電流Ｉｄが計測される。

駆動回路は、更に、センサ２００へ機能的に連結されている監視装置２１０を備えており、監視装置２１０は、各電磁作動器の温度を（又は各電磁作動器のコイル１２０の温度を）、測定された供給電流Ｉｄ及び既知電圧Ｕｄｃに基づいて監視するように適合されている。

電磁作動器１２０、１２５の温度を監視するために、監視装置２１０はそれぞれのコイル１２０の抵抗Ｒ_Ｃｏｉｌを、出力電圧Ｕｄｃの既知の電圧レベル及び計測された電流Ｉｄに基づいて評価する。評価された抵抗Ｒ_Ｃｏｉｌに基づいて、監視装置２１０は電磁作動器のコイル１２０の温度Ｔ_Ｃｏｉｌを当技術で知られているアルゴリズムに基づいて評価する。

駆動回路は、更に、監視される温度値を記憶するように適合されているメモリ２４０を備えている。

再度図１を参照して、ラボラトリ試料分配システム１００は、更に、電磁作動器１２０、１２５へ供給される空気流を生成するように適合されているファン３００を備えている。監視装置２１０は、ファン３００の適正な機能を計測された電流Ｉｄに基づいて監視するように適合されている。

Claims (8)

1. −１つ又はそれ以上の試料容器（１４５）を搬送するように適合されている複数の試料容器搬送体（１４０）であって、各試料容器搬送体（１４０）は少なくとも１つの磁気活性素子（１４１）を備えている、複数の試料容器搬送体（１４０）と、
   −前記試料容器搬送体（１４０）を支持するように適合されている移送平面（１１０）と、
   −前記移送平面（１１０）の下方に静止に配列されている複数の電磁作動器（１２０、１２５）であって、前記試料容器搬送体（１４０）へ磁力を印加することによって前記試料容器搬送体（１４０）を前記移送平面（１１０）の上で動かすように適合されている複数の電磁作動器（１２０、１２５）と、
   −前記電磁作動器（１２０、１２５）を駆動することによって、前記試料容器搬送体（１４０）が対応する移送経路に沿って同時に且つ互いから独立して動くように、前記移送平面（１１０）の上の前記試料容器搬送体（１４０）の運動を制御するように構成されている制御装置（１５０）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、
   −前記ラボラトリ試料分配システム（１００）が、更に、
   −供給電流（Ｉｄ）及び／又は供給電圧（Ｕｄｃ）を計測するように適合されているセンサ（２００）であって、前記電磁作動器（１２０、１２５）は前記供給電流（Ｉｄ）及び／又は前記供給電圧（Ｕｄｃ）に基づいて電気エネルギーを供給される、センサ（２００）と、
   −前記センサ（２００）へ機能的に連結されている監視装置（２１０）であって、前記計測された供給電流（Ｉｄ）及び／又は計測された供給電圧（Ｕｄｃ）に基づいて前記電磁作動器（１２０、１２５）の温度を監視するように適合されている監視装置（２１０）と、
   を備えている、ことを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
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、
   −前記ラボラトリ試料分配システムが、前記供給電流（Ｉｄ）及び／又は前記供給電圧（Ｕｄｃ）を時分割多重化方式で計測するように適合されている厳密に１つのセンサ（２００）を備えている、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１又は請求項２に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）において、
   −前記ラボラトリ試料分配システムが、前記電磁作動器（１２０、１２５）のための駆動信号を生成するように適合されている複数のＨブリッジ回路（２２０）を備えている、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３に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）において、前記ラボラトリ試料分配システム（１００）が、更に、
   −出力電圧を生成するように適合されている電圧源（２３０）を備えており、前記供給電圧（Ｕｄｃ）は前記出力電圧と同一であり、前記Ｈブリッジ回路（２２０）は前記出力電圧を供給されており、前記センサ（２００）は前記電圧源（２３０）から前記Ｈブリッジ回路（２２０）へ供給される電流（Ｉｄ）を計測するように適合されている、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）において、
   −前記ラボラトリ試料分配システム（１００）が、更に、前記電磁作動器（１２０、１２５）へ供給される空気流を生成するように適合されている少なくとも１つのファン（３００）を備えており、前記監視装置（２１０）は前記少なくとも１つのファン（３００）の適正な機能を、計測された前記電流（Ｉｄ）及び／又は電圧（Ｕｄｃ）に基づいて監視するように適合されている、ことを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
6. 請求項１から５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、
   −前記ラボラトリ試料分配システム（１００）が、更に、前記監視された温度値を記憶するように適合されているメモリ（２４０）を備えている、ことを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
7. 請求項１から６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、
   −前記電磁作動器（１２０、１２５）がソレノイドとして形成されており、前記ソレノイドは、それぞれ、強磁性コア（１２５）と、前記強磁性コア（１２５）を取り囲むコイル（１２０）と、を備えている、ことを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
8. −複数のラボラトリステーション（２０、３０）と、
   −請求項１から７の何れか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）であって、前記ラボラトリ試料分配システム（１００）が前記試料容器（１４５）を前記ラボラトリステーション（２０、３０）の間で分配するように適合されている、
   ラボラトリ自動化システム（１０）。

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