JP6814590B2 - ラボラトリ試料分配システム、および、ラボラトリオートメーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、ラボラトリ試料分配システムおよびラボラトリオートメーションシステムに関する。

既知のラボラトリ試料分配システムは、通常、ラボラトリオートメーションシステム内で、試料容器の中に含まれる試料を、異なるラボラトリステーションの間で搬送するのに使用される。

典型的なラボラトリ試料分配システムが文献ＷＯ２０１３／０６４６５６Ａ１で開示されている。このようなラボラトリ試料分配システムは、高いスループットと、高い信頼性の動作とを可能にする。

ＷＯ２０１３／０６４６５６Ａ１

本発明の目的は、従来技術の試料分配システムに関連して最適化される動作パラメータを有するラボラトリ試料分配システムを提供することである。本発明の別の目的は、このようなラボラトリ試料分配システムを備えるラボラトリオートメーションシステムを提供することである。

これが、請求項１によるラボラトリ試料分配システムおよび請求項１２によるラボラトリオートメーションシステムによって達成される。
本発明は、ラボラトリ試料分配システムに関する。ラボラトリ試料分配システムが、１つまたは複数の試料容器を運搬するように適合される複数（例えば、２〜２０００個）の試料容器キャリアを備え、ここでは、各試料容器キャリアが少なくとも１つの磁気的に活性なデバイスを備える。ラボラトリ試料分配システムが、試料容器キャリアを支持するように適合される移送面をさらに備える。ラボラトリ試料分配システムが、移送面の下方に固定されて配置（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ａｒｒａｎｇｅｄ）される複数の電磁アクチュエータをさらに備え、これらの電磁アクチュエータが、試料容器キャリアに対して磁気的駆動力（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｒｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）を加えることにより移送面の上で試料容器キャリアを移動させるように適合される。電磁アクチュエータの各々が励磁巻線および強磁性コアを備え、ここでは、励磁巻線が強磁性コアを囲むように励磁巻線および強磁性コアが構成される。

実施形態によれば、励磁巻線が移送面に対して垂直である巻線軸を有する。
ラボラトリ試料分配システムが、電磁アクチュエータを駆動することにより移送面の上での試料容器キャリアの移動を制御するように構成される制御デバイスをさらに備え、その結果、試料容器キャリアが対応する移送経路に沿って移動するようになる。

実施形態によれば、励磁巻線が垂直方向においてその割り当てられる強磁性コアを越える。
本発明によるラボラトリ試料分配システムにより、試料分配システムの磁気パラメータが最適化され得る。具体的には、励磁巻線内部の磁界が励磁巻線のそれぞれの境界部分または外側より高く達すること、および、最適化された磁界は励磁巻線を基準として強磁性コアの長さを短縮することにより生じさせることができること、が分かった。これにより、例えば、動作を向上させることができ、また、エネルギーを節約することができる。さらに、全体の重量を低減することができる。

試料容器は、通常、ガラスまたは透明プラスチックで作られるチューブとして設計され、通常、上側端部に開口部を有する。試料容器は、血液試料または化学試料などの試料を包含、保管および移送するのに使用され得る。

移送面は移送表面と称されてもよい。移送面が試料容器キャリアを支持し、これは試料容器キャリアを運搬すると表されてもよい。
これらの電磁アクチュエータは、試料容器キャリアを移動させるかまたは駆動するのに使用され得る磁界を提供するために励磁され得る。上記の目的のため、各試料容器キャリア内にある少なくとも１つの磁気的に活性なデバイスが永久磁石であってよい。別法としてまたは加えて、電磁石が使用されてもよい。

制御装置は、通常、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、標準的なコンピュータ、または、同様のデバイスである。典型的な実施形態では、制御デバイスがプロセッサ手段および記憶手段を備え、ここでは、プロセッサ手段上でストレージコードが実行されるときにプロセッサ手段の挙動を制御するために、プログラムコードが記憶手段内に記憶される。

試料容器キャリアは、通常、移送面上で二次元的に移動するように適合される。上記目的のため、電磁アクチュエータが移送面の下方に二次元的に配置され得る。電磁アクチュエータは行および列を有するグリッドまたはマトリックス内に配置され得、これらの行および列に沿うように電磁アクチュエータが配置される。

実施形態によれば、すべての励磁巻線のそれぞれの上側端部が同一の高さを有する。これにより単純で拡張性のあるデザインが得られる。
実施形態によれば、すべての強磁性コアのそれぞれの上側端部が同一の高さを有する。これによりやはり単純で拡張性のあるデザインが得られる。

以下で、特定の寸法または値に関連するいくつかの実施形態が開示される。これらの値が典型的な用途で適切であることが分かっている。
実施形態によれば、各励磁巻線が、垂直方向において、１ｍｍから３ｍｍの間、好適には２ｍｍの距離、その割り当てられる強磁性コアを越える。

実施形態によれば、すべての励磁巻線のそれぞれの上側端部が、４．５ｍｍから６．５ｍｍの間、好適には５．５ｍｍ、移送面の下方に配置される。
実施形態によれば、各強磁性コアが、３０ｍｍから４０ｍｍの間、好適には３５ｍｍの垂直方向の長さを有する。

実施形態によれば、各強磁性コアが円形の水平断面を有する。これにより、電磁アクチュエータを容易に巻くことおよび取り扱うことが可能となる。
実施形態によれば、各強磁性コアが、その水平断面内に、７ｍｍから９ｍｍの間、好適には８ｍｍの直径を有する。

実施形態によれば、各強磁性コアと移送面との間にそれぞれの空隙が形成される。この空隙により、磁力線を適切に分布させることが可能となる。
実施形態によれば、各空隙が、７ｍｍから８ｍｍの間、好適には７．５ｍｍの垂直方向の延在量を有する。

実施形態によれば、各励磁巻線が複数のターン（ｔｕｒｎ）を備え、これらのターンが、割り当てられる強磁性コアの上に直接に巻かれるかまたはその周りに巻かれる。これにより電磁アクチュエータの全体寸法が縮小される。

本発明はさらに、少なくとも１つのラボラトリステーションと、本発明による試料分配システムとを備えるラボラトリオートメーションシステムに関連する。ラボラトリステーションは、分析前ステーション、分析ステーション、および／または、分析後ステーションであってよい。これらのステーションは、ラボラトリ試料分配システムに隣接するように配置され得る。

分析前ステーションが、試料、試料容器および／または試料容器キャリアの任意の種類の前処理を実施するように適合され得る。
分析ステーションが、試料または試料の一部および試薬を使用して測定信号を生じさせるように適合され得、測定信号が分析物が存在するかどうかを示し、また、存在する場合にはその濃度を示す。

分析後ステーションが、試料、試料容器および／または試料容器キャリアの任意の種類の後処理を実施するように適合され得る。
分析前ステーション、分析ステーションおよび／または分析後ステーションは、デキャッピングステーション、リキャッピングステーション、アリコートステーション、遠心分離ステーション、保管ステーション、ピペット操作ステーション、分類ステーション、チューブタイプ識別ステーション、試料品質決定ステーション、アドオンバッファステーション（ａｄｄ−ｏｎ ｂｕｆｆｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）、液面レベル検出ステーション、および、封止／封止解除（ｄｅｓｅａｌｉｎｇ）ステーション、のうちの少なくとも１つを含むことができる。

本発明によるラボラトリオートメーションシステムにより、上で考察した本発明によるラボラトリ試料分配システムの利点がラボラトリオートメーションシステムに対して適用可能となり得る。ラボラトリ試料分配システムに関しては、上で考察したすべての実施形態および変形形態が適用され得る。上で考察した利点がそれに応じて適用される。

強磁性コアが透磁性材料で作られるそれぞれのシートの一部であってよいことに留意されたい。シートは、強磁性コアをそれぞれの場所に置いて上側まで延在させるように、平行に配置され得る。シートは互いに電気的に分離され得る。これにより効率的な製造が可能となり、また、渦電流を抑えることが可能となる。

本発明の実施形態を概略的に描く図面に関連させて本発明を詳細に説明する。

ラボラトリ試料分配システムを備えるラボラトリオートメーションシステムを示す図である。 図１に示されるラボラトリ試料分配システムに含まれる電磁アクチュエータを示す断面図である。

図１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ョン２５と、ラボラトリ試料分配システム１００とを備えるラボラトリオートメーションシステム１０を示す。ラボラトリステーション２０、２５が単に例示的に示されていること、および、一般的なラボラトリオートメーションシステムは複数のラボラトリステーションを備えることに留意されたい。

ラボラトリ試料分配システム１００が、ラボラトリ試料分配システム１００に隣接して配置されるラボラトリステーション２０、２５までおよびそこから試料を移送するように適合される。

ラボラトリ試料分配システム１００が移送面１１０を備える。移送面１１０の下方に複数の電磁アクチュエータ１２０が配置される。さらに、複数の位置センサ１３０が移送面１１０の上に分配される。位置センサ１３０はＨａｌｌセンサとして具体化される。

試料分配システム１００が複数の試料容器キャリア１４０をさらに備える。例示のために、１つのみの試料容器キャリア１４０が図１に示される。
各試料容器キャリア１４０がそれぞれの試料容器１４５を運搬するように適合される。試料容器１４５が、特にはラボラトリステーション２０，２５によって分析されることになるかまたは他の形で取り扱われることになる試料を搬送するように適合される。各試料容器キャリア１４０が図１では見ることができない永久磁石を備え、ここでは、永久磁石が、移送面１１０上で試料容器キャリア１４０を移動させる磁気的駆動力を試料容器キャリア１４０に対して加えるために、電磁アクチュエータ１２０によって発生する磁界と相互作用することができる。

ラボラトリ試料分配システム１００が、電磁アクチュエータ１２０および位置センサ１３０に接続される制御デバイス１５０をさらに備える。したがって、制御デバイス１５０が電磁アクチュエータ１２０を駆動することができ、その結果、同時に、それぞれの移送経路に沿わせて試料容器キャリア１４０を駆動するための磁界が発生する。また、制御デバイス１５０が位置センサ１３０を使用して各試料容器キャリア１４０の位置を決定することができる。その理由は、位置センサ１３０が試料容器キャリア１４０の永久磁石によって発生する磁界を検出するからである。

電磁アクチュエータ１２０の各々が励磁巻線１２２および強磁性コア１２５を備える。励磁巻線１２２が強磁性コア１２５を囲む。励磁巻線１２２および強磁性コア１２５の両方が円形断面を有する。

断面図内に示される電磁アクチュエータ１２０を示している線に沿って配置される電磁アクチュエータ１２０によって示されるように、各励磁巻線１２２が、垂直方向において、その割り当てられる強磁性コア１２５、つまり、対応する電磁アクチュエータ１２０の強磁性コア１２５、を越える。これにより、励磁巻線１２２に流れる電流を増大させることなく、関連する領域内で増大する磁界強度を有する磁界を発生させることが可能となる。このようにして、ラボラトリ試料分配システム１００の動作パラメータおよびエネルギー消費が最適化され得る。

この最適化は、特には、強磁性コア１２５を有さない、それぞれの励磁巻線１２２の内部の磁界の磁界強度が増大することによる。
他の電磁アクチュエータの相対寸法は図１では示されないが、すべての電磁アクチュエータ１２０が断面図に示されるものと同様の形で具体化されることに留意されたい。

すべての励磁巻線１２２のそれぞれの上側端部が同一の高さを有する。それに応じて、すべての強磁性コア１２５のそれぞれの上側端部が同一の高さを有する。
次に図２を参照すると、各励磁巻線１２２が垂直方向において約２ｍｍの距離だけその割り当てられる強磁性コア１２５を越える。

すべての励磁巻線１２２のそれぞれの上側端部が移送面１１０の下方の約５．５ｍｍに配置される。
各強磁性コア１２５が約３５ｍｍの垂直方向の長さを有する。

各強磁性コア１２５が円形水平断面を有する。
各強磁性コア１２５がその水平断面内に約８ｍｍの直径を有する。
各強磁性コア１２５と移送面１１０との間に約７．５ｍｍのそれぞれの空隙が形成される。

１０ ラボラトリオートメーションシステム
２０ 第１のラボラトリステーション
２５ 第２のラボラトリステーション
１００ ラボラトリ試料分配システム
１１０ 移送面
１２０ 電磁アクチュエータ
１２２ 励磁巻線
１２５ 強磁性コア
１３０ 位置センサ
１４０ 試料容器キャリア
１４５ 試料容器
１５０ 制御デバイス

Claims (12)

1. 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）は、
   １つまたは複数の試料容器（１４５）を運搬するように適合される複数の試料容器キャリア（１４０）であって、各試料容器キャリア（１４０）が少なくとも１つの磁気的に活性なデバイスを備える、複数の試料容器キャリア（１４０）と、
   前記試料容器キャリア（１４０）を支持するように適合される移送面（１１０）と、
   前記移送面（１１０）の下方に固定されて配置される複数の電磁アクチュエータ（１２０）であって、試料容器キャリア（１４０）に対して磁力を加えることにより前記移送面（１１０）の上で試料容器キャリア（１４０）を移動させるように適合される、複数の電磁アクチュエータ（１２０）と、
   前記電磁アクチュエータ（１２０）の各々は、励磁巻線（１２２）および強磁性コア（１２５）を備え、前記励磁巻線（１２２）が前記強磁性コア（１２５）を囲むように前記励磁巻線（１２２）および前記強磁性コア（１２５）が構成され、
   対応する移送経路に沿わせて前記試料容器キャリア（１４０）を移動させるために前記電磁アクチュエータ（１２０）を駆動することにより、前記移送面（１１０）の上での前記試料容器キャリア（１４０）の移動を制御するように構成される制御デバイス（１５０）と、
   を備え、
   前記励磁巻線（１２２）が垂直方向においてその割り当てられる強磁性コア（１２５）を越えることを特徴とするラボラトリ試料分配システム（１００）。
2. すべての励磁巻線（１２２）のそれぞれの上側端部が同一の高さを有することを特徴とする、
   請求項１に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
3. すべての強磁性コア（１２５）のそれぞれの上側端部が同一の高さを有することを特徴とする、
   請求項１または２に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
4. 各励磁巻線（１２２）が、垂直方向において、１ｍｍから３ｍｍの間の距離（Ｄ１）、その割り当てられる強磁性コア（１２５）を越え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ラボラトリ試料分配システム（１００）。
5. すべての励磁巻線（１２２）のそれぞれの上側端部が、４．５ｍｍから６ｍｍの間、前記移送面（１１０）の下方に配置されることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
6. 各強磁性コア（１２５）が、３０ｍｍから４０ｍｍの間の垂直方向の長さを有することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
7. 各強磁性コア（１２５）が円形水平断面を有することを特徴とする、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
8. 各強磁性コア（１２５）が、その水平断面内に、７ｍｍから９ｍｍの間の直径を有することを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
9. 各強磁性コア（１２５）と前記移送面（１１０）との間にそれぞれの空隙が形成され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ラボラトリ試料分配システム（１００）。
10. 各空隙が、７ｍｍから８ｍｍの間の垂直方向の延在量を有することを特徴とする、
    請求項９に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
11. 各励磁巻線（１２２）が複数のターンを備え、前記ターンが、割り当てられる前記強磁性コア（１２５）上に直接に巻かれることを特徴とする、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載のラボラトリ試料分配システム（１００）。
12. 少なくとも１つのラボラトリステーション（２０、２５）と
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の試料分配システム（１００）と
    を備えるラボラトリオートメーションシステム（１０）。

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