JP6731000B2 - 試験管キャリア - Google Patents

Description

本発明は、ラボラトリ自動化システムにおいて試験管を移送するための試験管キャリアに関する。本発明はさらに、複数の試験管キャリアを有するラボラトリ分配システム、およびラボラトリ分配システムを備えるラボラトリ自動化システムに関する。

ラボラトリ自動化システムは、分析前段階、分析段階、および／または分析後段階の複数のステーションを備え、そこでは試料、例えば人体から採取された血液、唾液、スワブ、および他の検体が処理される。試料を入れておく試験管を提供することが一般的に知られている。試験管（test tubes）は試料管（sample tubes）とも呼ばれる。

いくつかの試験管が、いわゆるハンドリング用ラックに置かれ得る。代替的な分配システムでは、試験管は、試験管を保持するための保持領域を有するいわゆる試験管キャリアまたはパックに、直立または垂直な位置に置かれる。試験管キャリアは、とりわけＵＳ ６，２７４，０９２Ｂ１、ＵＳ ６，９７１，５０６Ｂ２、ＵＳ ７，４８５，２６４Ｂ２、ＵＳ ８，１４７，７７８Ｂ２、およびＥＰ ０９１６４０６Ａ２において開示されている。

一般的にラボラトリ自動化システムでは、異なる種類の試験管、特に異なる直径の試験管が、ハンドリングされる。さらに、試験管の移送および／または試験管に入れられた試料の処置を、試験管の外面に提供されたバーコードを用いて制御することが知られている。この目的のために、バーコードは、移送中および／またはすべてのハンドリングステーションにおいて、試験管をキャリアから取り除くことを必要とせずに、読取り可能であるべきである。

米国特許第６，２７４，０９２Ｂ１号明細書 米国特許第６，９７１，５０６Ｂ２号明細書 米極特許第７，４８５，２６４Ｂ２号明細書 米国特許第８，１４７，７７８Ｂ２号明細書 欧州特許出願公開第０９１６４０６Ａ２号明細書

本発明の目的は、管の外側に提供されたバーコードまたは任意の他の種類の識別コードの可読性を妨げることなく、異なる種類の試験管を確実に支持することを可能にする試験管キャリアを提供することである。本発明のさらなる目的は、ラボラトリ分配システム、および複数の試験管キャリアを有する分配システムを備えるラボラトリ自動化システムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、ラボラトリ自動化システムにおいて試験管を移送するための試験管キャリアであって、基体と；基体に取り付けられた少なくとも３つのセンタリング指部と、を備える試験管キャリアが提供され、センタリング指部は中心軸周りに分配されており、各センタリング指部は細長い曲がった弾性要素および弾性要素よりも高い剛性を有する支柱を備え、支柱は中心軸に平行に延在しており、関連付けられた弾性要素の第１の端部は上側位置において支柱に固定して取り付けられており、試験管がセンタリング指部の間に挿入されるときおよび試験管がない場合には、弾性要素の第２の端部が基体と上側位置との間の下側位置において支柱と接触し、第１の端部と第２の端部との間の弾性要素の接触部分が中心軸に向かって突出している。

基体は、例えばコンベヤベルト、割り当てられた駆動モータ、および／または、キャリアに割り当てられた磁気的に活性な装置を使用したＷＯ２０１３／０６４６５６Ａ１に記述されているシステムによって、試験管キャリアを異なるステーション間で移動可能にする分配システムに適合されることが好ましい。

弾性要素は、第１の端部で支柱に上側位置において取り付けられる。一実施形態では、上側位置は支柱の上側端部に一致している。他の実施形態では、支柱は上側位置を越えて延在する。弾性要素の第２の端部は、上側位置よりも低い位置において、関連付けられた支柱と接触する。第２の端部は、試験管キャリアが空の場合およびセンタリング指部の間に試験管を受けた後に、関連付けられた支柱と接触する。

センタリング指部の間で試験管を受けるとき、弾性要素は変形し、試験管は中心軸と位置合わせされ、復元力によって締め付けられる。使用中、異なる種類の試験管、特に異なる直径の試験管が、試験管キャリアによって移送される。弾性要素は、異なるサイズの補償を可能にする。弾性要素よりも高い剛性を有する支柱は、試験管を受けるときには変形せず、センタリング指部が径方向外側に恒久的に変形することを防止する。弾性要素は、硬い支柱において両端部で支持され、試験管が挿入されるときの試験管の確実な案内および位置合わせを可能にするとともに、試験管が取り除かれた後の確実な復元を可能にする。より大きな直径を有する試験管を保有する場合でも、確実な復元が保証される。したがって、その後に、より小さな直径を有する試験管を、遊びなく保持することができる。

センタリング指部は、保持領域の周囲に均等に分配されることが好ましい。管の外側に提供されたバーコードまたは他の識別手段は、人間または機械によって読取り可能な状態のままである。センタリング指部、特に一実施形態における１つの試験管キャリアのセンタリング指部の弾性要素は、設計が異なる。好ましい実施形態では、すべてのセンタリング指部が公差内で同一の設計であり、試験管の確実なセンタリングを保証するためにセンタリング指部が均等に分配されている。

弾性要素は、第１の端部と第２の端部との間に接触部分を備え、特定の実施形態では、異なる直径の試験管を受けるため、弾性要素は、接触部分を関連付けられた支柱に向かってまたはそれから離れるように平行に変位させる弾性的な変形に適合される。関連付けられた支柱に向かってまたはそれから離れるように接触部分を平行に変位させるとき、受けられる試験管と接触する有効接触部分は、異なる直径の異なる試験管に対して少なくとも本質的に同じである。

弾性要素は、第１と第２の端部間の弾性要素の接触部分が中心軸に向かって突出するように形成される。特定の実施形態では、接触部分は、中心軸に平行に延在する画成された長さの不連続なまたは連続した接触線に沿って、受けられる試験管と接触するように適合される。実用という文脈では、接触線は、少なくとも２つの別個の接触点を備える接触領域として定義される。用語「線」および「点」は、厳密な幾何学的意味で解釈されるべきではないことが、当業者には理解されよう。むしろ、点接触している２つの本体の接触領域は、小さい楕円面の形態になる。例えば接触部分は、中心軸に平行に延在する平坦な接触部分であり、円形の断面を有する試験管に接触線に沿って接触している。他の実施形態では、受けられる試験管とは反対の符号の曲率をもつ湾曲面を有する接触部分が提供される。特定の実施形態における不連続なまたは連続した接触線の画成された長さは、関連付けられた支柱の長さの少なくとも１％〜１００％、詳細には４０％〜９０％、さらに詳細には６０％〜８０％である。一実施形態では、接触部分は２つ以上の別個の接触領域を備え、それらの接触領域は中心軸の方向に互いにずれており、受けられる試験管は、接触領域のそれぞれと点接触または線接触している。特定の実施形態では、接触部分は、中心軸に平行に延在する１つの連続した平坦なまたは湾曲した接触領域を備える。

弾性要素は、接触部分、特に接触線に沿って試験管に接触する接触部分を、関連付けられた支柱に向かってまたはそれから離れるように変位させる弾性的な変形に適合され、それにより異なるサイズの受けられる試験管が、前記接触部分において、特に中心軸に平行な前記画成された長さの前記不連続なまたは連続した接触線に沿って、接触されるようになる。接触部分の平行な変位のために、一実施形態では、接触部分と第１の端部との間に第１の枢動脚部が配置され、接触部分と第２の端部との間に第２の枢動脚部が配置され、接触部分が、枢動脚部にヒンジを介して、特に弾性ヒンジを介して結合されている。不連続なまたは連続した接触線の画成された長さを変えることなく接触部分を変位させるとき、受けられる試験管が弾性要素に接触する全接触範囲は、試験管の直径とは無関係である。実用という文脈では、弾性ヒンジは、同じ材料から作られた２つの本体、すなわち接触部分と枢動脚部、を連結する材料の薄くなった部分、または他の態様で加工された部分として定義される。

一実施形態では、弾性要素のうちの少なくとも１つの弾性要素の第２の端部は、関連付けられた支柱と下側位置において摺動接触している。弾性要素の形状に応じて、弾性要素の第２の端部は、試験管を受けるときに支柱に沿って上向きまたは下向きに摺動する。

その代わりに、またはそれに加えて、弾性要素のうちの少なくとも１つは、関連付けられた支柱に下側位置において固定して取り付けられている。弾性要素を両端部において支柱に取り付ける場合は、センタリング指部の間に試験管を挿入する際の案内が向上する。

細長い曲がった弾性要素の材料は、繰り返し変形可能であることおよび充分な復元力を有することに適したものが選択される。一実施形態では、弾性要素はワイヤの形態である。

好ましい実施形態では、弾性要素は弾性金属帯の形態である。適切な材料は、ステンレス鋼、真鍮、青銅、ばね鋼、または他の同様の弾性金属などの金属である。弾性金属帯は、その２つの端部で支柱に接触し、中心軸に向かって支柱から突出するように曲げられる。金属帯の一部分が接触部分として機能し、特定の実施形態では、前記部分が中心軸に平行に延在する。

好ましい実施形態では、弾性金属帯のうちの少なくとも１つ、好ましくはすべてが、受けられる試験管と接触するように中心軸に平行に延在する基部を有する少なくとも本質的にＵ字形の部材を形成するように曲げられる。Ｕ字形部材は、２つの脚部と、脚部間に配置された基部とを有し、それにより弾性要素と支柱とが、台形を、好ましい実施形態では平行四辺形を形成する。基部、第１の脚部、および第２の脚部は、それぞれ接触部分、第１の枢動脚部、第２の枢動脚部として機能する。接触部分と第１および第２の脚部との間のヒンジは、一実施形態では、弾性金属帯を曲げるまたは折り曲げることによって形成される。それに加えて一実施形態では、金属帯は、弾性ヒンジを形成するため、曲げられた、または折り曲げられた範囲において薄くなっている。試験管を挿入するとき、脚部と基部との間の角度、および脚部と支柱との間の角度が変化し、支柱に垂直な台形または平行四辺形の高さが低くなる。両方の脚部が支柱に固定して取り付けられている場合には、脚部は同じ角度方向に旋回する。第２の端部が摺動接触している場合には、試験管を受ける際に脚部が反対の方向に旋回する実施形態が考えられる。

好ましい実施形態では、Ｕ字形部材は、関連付けられた支柱の上側に取り付けられた第１の脚部を備え、支柱と第１の脚部とが鋭角を形成する。言い換えれば、第１の脚部は、支柱から中心軸に向かって、かつ基体に向かって延在している。第１の脚部を鋭角に配置する場合には、第１の脚部は試験管のための挿入補助を形成して、試験管を中心軸と予め位置合わせさせる。

上述したように、脚部、基部、および支柱は、台形を形成する。好ましい実施形態では、Ｕ字形部材は、第１の脚部に平行に延在する第２の脚部を備える。言い換えれば、脚部、基部、および支柱は、平行四辺形を形成し、両方の脚部は、試験管を挿入する際に支柱に向かって旋回する。

一実施形態では、Ｕ字形部材の基部は、少なくとも２つの別個の接触領域を有する接触部分を形成するように曲げられる。それにより、試験管と基部の間の接触部分の総領域が減少する。

一実施形態では、試験管は、平坦な基体に置かれ、センタリング指部によってのみ保持される。好ましい実施形態では、基体は、試験管の底部を収容するように適合された、凹部、特には面取りされた凹部、を有する。凹部のサイズまたは深さ、および凹部の壁の配向は、試験管の外側に提供されたバーコードまたは任意の他の種類の識別コードの可読性を妨げることなく、異なる種類の試験管を収容することができるように選択される。

一実施形態では、支柱は基体に固定して取り付けられ、特にはんだ、溶接、クルーによって基体に取り付けられる。好ましい実施形態では、支柱のうちの少なくとも１つは、基体に解放可能に取り付けられる。したがって中央指部は、摩耗した場合、基体を取り替えることを必要とせずに、取り替えることができる。特に好ましい実施形態では、差込み式連結が提供され、支柱は、支柱の軸方向に延在する受入れ開口部に挿入される。受入れ開口部に挿入される支柱の端部、および受入れ開口部は、一実施形態では、適切な配向で支柱が挿入されることを保証するために回転対称性を有さない。

第２の観点によれば、複数の試験管キャリアを有するラボラトリ分配システムが提供される。一実施形態におけるラボラトリ分配システムは、前記複数の試験管キャリアを搬送するように適合された移送平面を有する移送装置を備え、キャリアは、それぞれ少なくとも１つの磁気的に活性な装置を備え、移送装置は、複数の電磁アクチュエータを備え、前記電磁アクチュエータは、前記移送平面の下に固定して配置され、前記試験管キャリアに磁力を加えることによって、前記移送平面の上に置かれた試験管キャリアを移動させるように適合されている。しかし、本発明はそのようなラボラトリ分配システムに限定されない。他の実施形態では、試験管キャリアを移動させるために例えばコンベヤベルトまたは案内レールが設けられる。さらに別の実施形態では、各試験管キャリアに駆動モータが設けられる。

第３の観点によれば、分析前段階、分析段階、および／または分析後段階の複数のステーションを有し、複数の試験管キャリアをもつ分配システムを有するラボラトリ自動化システムが提供される。

試験管キャリアの一実施形態の上面図である。 図１の試験管キャリアのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２の細部ＩＩＩの図である。 図３と類似の試験管キャリアの第２の実施形態の細部の図である。 図２と類似の試験管キャリアの第３の実施形態の断面図である。 複数の試験管キャリアを備えるラボラトリ分配システムの斜視図である。

以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に記述される。可能な場合には、同じまたは同様の部分を参照するために図面を通して同じ参照符号が使用される。
図１および図２は、ラボラトリ自動化システムのラボラトリ分配システムにおいて、試験管（図１および図２には示さず）を移送するための試験管キャリア１の第１の実施形態の上面図および断面図を示す。

試験管キャリア１は、基体２と、基体２に取り付けられた３つのセンタリング指部３とを備える。３つのセンタリング指部３は、中心軸Ａ周りに均等に分配される。他の実施形態では、３つより多いセンタリング指部３、例えば４つまたは５つのセンタリング指部３が設けられる。示される実施形態では、基体２は、中心軸Ａと同心の円形の円筒形状を有する。しかしこの形状は単なる例として理解されるべきであり、ラボラトリ分配システムの要件に基体が適合されている他の形状が考えられ得る。

基体２は面取りされた凹部２０を有し、その凹部２０は、中心軸Ａと同心であり、試験管の底部を収容するように適合されている。
センタリング指部３は、細長い曲がった弾性要素３０、および支柱３２をそれぞれ備え、材料の違いに起因して、および／または形状に起因して、支柱３２は弾性要素３０よりも高い剛性を有する。

３つの支柱３２は、それぞれ中心軸Ａに平行に延在している。基体２に対する支柱３２の連結は、概略的に描かれるのみである。適切な連結が、当業者によって選択されてもよく、好ましくは、支柱３２は基体２に解放可能に取り付けられて、センタリング指部３が摩耗した場合に支柱３２を取り替えることが可能になる。

示される実施形態では、弾性要素３０は、曲がった弾性金属帯、特に曲がったばね鋼帯の形態である。弾性金属帯の第１の端部３００は、上側位置３２０において支柱３２に固定して取り付けられており、その上側位置３２０は、支柱３２の上側端部と一致している。弾性金属帯の第２の端部３０２は、下側位置３２２において支柱３２に接触しており、その下側位置３２２は、基体２と上側位置３２０との間に位置付けられている。

支柱３２は、試験管の保持領域の外側に配置され、弾性要素３０、より詳細には第１の端部３００と第２の端部３０２との間に設けられた弾性要素３０の接触部分は、支柱３２から中心軸Ａに向かって試験管の保持領域内に突出している。

示される実施形態では、弾性要素３０として設けられた弾性金属帯は、基部３０４、第１の脚部３０７、および第２の脚部３０８をそれぞれ有する少なくとも本質的にＵ字形の部材を形成するように曲げられている。

それぞれのＵ字形部材の基部３０４は、接触部分として機能する。基部３０４は、受けられる試験管（図示せず）と接触線に沿って接触するために中心軸Ａに平行に延在する。それぞれのＵ字形部材の第１の脚部３０７は、上側位置３２０において支柱３２に取り付けられており、支柱３２と第１の脚部３０７は鋭角を形成する。それにより第１の脚部３０７は、試験管を予め位置合わせするための挿入補助として機能する。

示される実施形態では、第２の脚部３０８は、第１の脚部３０７に少なくとも本質的に平行に延在し、第２の脚部３０８の自由端は、下側位置３２２において支柱３２に接触する。

センタリング指部３の間に試験管（図１および図２には示さず）を挿入するとき、異なる直径の試験管を受けるため、弾性要素は弾性的に変形する。より詳細には、第１の脚部３００および第２の脚部３０２は、関連付けられた支柱３２に向かって平行に基部３０４を変位させるため関連付けられた支柱３２に向かって枢動する。したがって、接触部分として機能している基部３０４は、異なる直径の受けられる試験管と接触線に沿って接触する。接触線の長さＬ_ＣＬは、異なる直径の試験管に対して同じである。図２に示される実施形態では、連続した接触線の長さＬ_ＣＬは、関連付けられた支柱３２の長さＬ_Ｓの７０％〜８０％である。試験管を取り除いたあと、弾性要素３０の復元力によって、第１の脚部３００および第２の脚部３０２は、関連付けられた支柱３２から離れるように平行に基部３０４を変位させるため、関連付けられた支柱３２から離れるように枢動する。

図３は、図２の細部ＩＩＩの図である。図３からわかるように、図１〜図３に示される実施形態では、弾性要素３０の第２の端部３０２、より詳細には第２の脚部３０８は、関連づけられた支柱３２と下側位置３２２において摺動接触している。

図４は、図３と類似の試験管キャリアの第２の実施形態の細部を示す。第２の実施形態による試験管キャリアは、大部分は図１〜図３に示される試験管キャリアに対応している。図３に示される実施形態とは対照的に、示される弾性要素３０の、好ましくはすべての弾性要素の第２の端部３０２が、関連付けられた支柱３２に下側位置３２２において固定して取り付けられている。

図５は、図２と同様の試験管キャリア１の第３の実施形態の断面図を示す。第２の実施形態による試験管キャリア１は、大部分は図１〜図３または図４に示される試験管キャリア１に対応しており、詳細な記述のために、上の記述が参照される。上に記述した実施形態とは対照的に、Ｕ字形部材の基部３０４は、受けられる試験管（図示せず）に２つの別個の領域において接触する、少なくとも２つの別個の接触領域３０５、３０６を有する接触部分を形成するように曲げられる。図５に示されるセンタリング指部３の間に挿入される試験管は、接触領域３０５と３０６とを横切って延在している不連続な接触線に沿った接触部分と接触することになる。図５に示される実施形態では、２つの別個の接触領域のそれぞれの長さＬ_３０５、Ｌ_３０６は、関連付けられた支柱３２の長さＬ_Ｓの５％〜１０％である。不連続な接触線の全体の長さＬ_ＣＬは、関連付けられた支柱３２の長さＬ_Ｓの７０％〜８０％である。

図６は、複数の試験管キャリア１と、複数の試験管キャリア１を搬送するように適合された移送平面６を有する移送装置とを備えるラボラトリ分配システム４の斜視図である。試験管５は、試験管キャリア１によって受けられ、移送平面６上で所望の移送先に移動される。

Claims (12)

1. ラボラトリ自動化システムにおいて試験管（５）を移送するための試験管キャリアであって、
   基体（２）と、
   前記基体（２）に取り付けられた少なくとも３つのセンタリング指部（３）であって、前記センタリング指部（３）が中心軸（Ａ）周りに分配されており、各センタリング指部（３）が、細長い曲がった弾性要素（３０）および前記弾性要素（３０）よりも高い剛性を有する支柱（３２）を備えており、前記支柱（３２）が前記中心軸（Ａ）に平行に延在している、センタリング指部（３）と、
   を備え、
   前記弾性要素（３０）の第１の端部（３００）が、上側位置（３２０）において前記支柱（３２）に固定して取り付けられている、試験管キャリアにおいて、
   試験管（５）が前記センタリング指部（３）の間に挿入されるときおよび試験管（５）がない場合には、前記弾性要素（３０）の第２の端部（３０２）が、前記基体（２）と前記上側位置（３２０）との間の下側位置において前記支柱（３２）と接触すること、および、前記第１の端部（３００）と前記第２の端部（３０２）との間の前記弾性要素（３０）の接触部分が、前記中心軸（Ａ）に向かって突出しており、
   前記弾性要素（３０）のうちの少なくとも１つの弾性要素の前記第２の端部（３０２）が、前記支柱（３２）に前記下側位置（３２２）において固定して取り付けられているとともに、前記接触部分と前記第１の端部（３００）との間に第１の枢動脚部が配置され、前記接触部分と前記第２の端部（３０２）との間に第２の枢動脚部が配置され、前記接触部分と各枢動脚部とがヒンジを介して結合され、
   前記弾性要素（３０）と前記支柱（３２）が平行四辺形を形成することで、試験管（５）を受ける際に各枢動脚部が同じ角度方向に旋回することを可能としたことを特徴とする、試験管キャリア。
2. 異なる直径の試験管を受けるために、前記弾性要素（３０）が、前記支柱（３２）に向かってまたはそれから離れるように前記接触部分を平行に変位させる弾性的な変形に適合されることを特徴とする、請求項１に記載の試験管キャリア。
3. 前記接触部分が、前記中心軸（Ａ）に平行に延在する画成された長さの不連続なまたは連続した接触線に沿って、受けられる試験管（５）と接触するように適合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の試験管キャリア。
4. 前記弾性要素（３０）が弾性金属帯の形態であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の試験管キャリア。
5. 前記弾性金属帯（３０）のうちの少なくとも１つが、前記受けられる試験管（５）と接触するように前記中心軸（Ａ）に平行に延在する基部（３０４）を有するＵ字形の部材を形成するように曲げられることを特徴とする、請求項４に記載の試験管キャリア。
6. 前記支柱（３２）と第１の枢動脚部とが鋭角を形成することを特徴とする、請求項５に記載の試験管キャリア。
7. 前記第２の枢動脚部が、前記第１の枢動脚部に平行に延在することを特徴とする、請求項６に記載の試験管キャリア。
8. 前記Ｕ字形の部材の前記基部（３０４）が、少なくとも２つの別個の接触領域（３０５、３０６）を有する接触部分を形成するように曲げられることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の試験管キャリア。
9. 前記基体（２）が、試験管（５）の底部を収容するように適合された凹部（２０）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の試験管キャリア。
10. 前記支柱（３２）のうちの少なくとも１つが、前記基体（２）に解放可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の試験管キャリア。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の複数の試験管キャリア（１）を有する、ラボラトリ分配システム。
12. 請求項１１に記載の分配システム（４）を有する分析前段階、分析段階、および／または分析後段階の複数のステーションを備える、ラボラトリ自動化システム。

Images