JP6916093B2 - 粉末状物質のための自動用量分配システム、および、システムの動作準備が整っていることを確認する方法 - Google Patents

Description

[0001]本発明は、粉末形態の材料の多数の測定投与量を、供給源容器から受取容器に分配するための自動用量分配システムに関し、本発明は、さらに、用量分配システムの動作準備が整っていることを確認する方法に関する。本発明が関係するこの種の装置は、例えば製薬業界においてスクリーニング実験室および処方実験室で使用され、そこでは少量の正確に測定された粉末の投与量が、非常に多数のバイアルに分配される。

[0002]例えば欧州特許出願公開第１９５９２４４号（米国特許第８，１９１，５８７号）に記述および図示されている用量分配デバイスは、その基本構成に、化学天秤と、アクチュエータベースユニットと、シャッター要素によって孔を制御することができる移送オリフィスを有する分配ヘッドと、コンピュータまたはコントローラユニットと、を備えている。分配されることになる粉末を有する供給源容器を備える分配ヘッドは、アクチュエータベースユニット上の所定位置にセットされ、そこでアクチュエータベースユニットと分配ヘッドとの動作可能な結合が同時に行われる。アクチュエータベースユニットは、結合することによってシャッター要素を作動させ、分配ヘッド内の粉末をほぐしそれを移送オリフィスに向かって進ませる役割を果たす撹拌要素および推進要素を駆動する。装置の動作状態では、分配ヘッドを有するアクチュエータベースユニットは、支持構造体上に取り付けられ、化学天秤は、その秤量パンが移送オリフィスの下にある状態で配置され、それにより、粉末は、移送オリフィスから、秤量パン上に置かれた受取容器内へ分配され得る。

[0003]用量分配プロセス中に、分配される物質は、分配ヘッドから受取容器内へ流出し、受取容器の重量が天秤によって継続的に測定され、コンピュータまたはコントローラユニットに送られる。次いで、コンピュータまたはコントローラユニットは、コマンド信号をアクチュエータベースユニットに送信して、移送オリフィスのシャッター孔と、撹拌要素およびほぐし要素の動きと、を調節し、それにより、粉末流を制御し、物質の所定の目標量が受取容器内に分配されるとすぐに分配プロセスを停止させる。

[0004]この種の用量分配デバイスは、複数の個々の物質の混合物を調製するためにもよく使用される。この目的のために、前述の欧州特許出願公開第１９５９２４４号では変更機構が提案されており、異なる物質を有する複数の分配ヘッドを保持している線形またはカルーセル形状の変更機構が、基本的な用量分配デバイスにさらに装備されることができ、異なる分配ヘッドは、受取容器の上の分配位置へ自動的に移動されることができる。

[0005]化学天秤と、分配ヘッドと、アクチュエータベースユニットと、コンピュータまたはコントローラユニットと、を有する、基本構成が先の例と類似している用量分配デバイスは、欧州特許出願公開第１９４７４２７号（米国特許第８，４４８，８１７号）にも示されている。異なる粉末物質間での切替えを容易にするために、複数の分配ヘッドを保持する自立式マルチユニット保管ラックが、用量分配デバイスの隣に配置される。分配ヘッドは、保管ラックと用量分配デバイス上の着座位置との間を、ローディング機構（例えば産業ロボット）によって移送され得る。

[0006]米国特許第７，９９６，１０７号（Ｂ２）に記述されている自動用量分配システムは、ツールホルダを有する直交ロボットに基づいている。このツールホルダは、互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸に沿って線形に変位され得るとともに、鉛直方向のｚ軸周りに回転され得る。ツールホルダは、粉末または液体用の１つまたは複数の分配デバイスを保持することができ、その分配デバイスは、静止ホルダラックに配置された受取容器の上の所定の分配位置に移動され得る。１つまたは複数の分配デバイスを有するツールホルダは、秤量デバイスによってロボット上で支持されることができ、その秤量デバイスは、１つまたは複数の分配デバイスを有するツールホルダと、その中に入れられた物質と、を合わせた重量を測定する。したがって、分配プロセス中に天秤によって測定された重量損失から、分配デバイスを出て移送された粉末または液体の量が判定され得る。冒頭の段落において上で言及した典型的な種類の実験室用途に関しては、分配された物質の量を判定するために分配デバイスを秤量するいわゆるロスインウエイトという概念は問題であると思われろ。なぜなら、ツールホルダおよび分配デバイスの比較的大きい基本荷重（数百グラム）の上で、少量の分配された物質が高精度（１０^−６グラム）で秤量されなくてはならないからである。このことは、非現実的な仕様、すなわち、小数第４位までの精度を有する天秤でしか概して見られない大きい耐荷重に組み合わされた小数第６位の精度を有する天秤を必要とする。

[0007]米国特許第８，３１３，７１１号に記述されているさらなる自動用量分配システムでは、複数の受取容器を保持するラックが静止天秤上に置かれる。直交ロボットは、分配デバイスをラック内の受取容器の上の所定の位置に移動させて、所定量の粉末状または液状の物質を分配デバイスから受取容器に分配する。この場合、分配された量は、受取容器の重量の増加分から判定される。先の例と同様に、ラックおよびその中の他のすべての受取容器という比較的大きい基本荷重の上で、少量の分配された物質が秤量される。やはりこの概念も、現実的に小数第６位の精度とは相容れない耐荷重を有する天秤を必要とする。

[0008]前述の製薬用途に必要な１０^−６グラムのオーダーの高い秤量確度は、小数第６位まで読取り可能な２０〜５０グラムの耐荷重を有する典型的な微量天秤の範囲にある秤量デバイスで最も実現可能であることを前提として、出願人の開発努力は、高確度の天秤または秤量モジュールの天秤パン上に着座した小さい軽量な受取容器、特にバイアル内に、分配ヘッドから物質が分配される用量分配システムを自動化することに向けられている。このシステムでは、秤量モジュールから受信した重量信号に応答して、フィードバック制御ループにおいて分配ヘッドの機能が調節される。これは前述した欧州特許出願公開第１９５９２４４号および欧州特許出願公開第１９４７４２７号の例に類似している。バイアルおよび分配ヘッドをハンドリングする機能を自動化するために、米国特許出願公開第２０１５／０２７６４７１号に記述されたシステムと同様に直交座標ロボットシステムが使用される。ここでは、空気汚染測定に使用されるフィルタの試験において自動連続秤量プロセスを実行するために、直交座標ロボットシステムが採用されている。出願人は、本発明の自動用量分配システムの開発において、自動用量分配システムの現実的な有用性は異なるタイプのバイアルを収容するその性能に大きく依存するという問題に直面した。特に、測定された用量の物質を、分配ヘッドからバイアルに分配するためには、様々な形状およびサイズのバイアルを秤量パン上のバイアル着座位置に自動的にセットすることが可能でなくてはならない。

[0009]したがって、本発明の目的は、秤量パン上のバイアル着座位置に置かれ得るバイアルの様々な形状およびサイズに自動的に適合することができる自動用量分配システムを提供することである。本発明のさらなる目的は、所与のタイプのバイアルのジョブロットを開始する前に、自動用量分配システムがバイアルのタイプに正しく適合されたことを確認する方法を提供することである。

[0010]この課題は、独立請求項に記載される特徴を備える自動用量分配システム、および、請求項１３に記載される特徴およびステップを備える方法によって解決される。

[0011]粉末状物質のための用量分配システムは、ロボットハンドラと、秤量パンを有する秤量モジュールと、複数の分配ヘッドを保持する少なくとも１つの分配ヘッド保管ラックおよび複数のバイアルを保持する少なくとも１つのバイアル保管ラックと、分配ヘッドレシーバとバイアルハンドリングツールと分配ヘッドハンドリングツールとを有する用量分配器ユニットと、前記ハンドリングツールのためのツールドッキングステーションと、コントローラ端末ユニットと、を備えている。用量分配器ユニットは、分配ヘッドレシーバによって分配ヘッドのうちの１つを保持および支持する役割を果たす。用量分配器ユニットは、分配位置と休止位置との間で水平方向に移動可能である。分配位置では、分配ヘッドレシーバ上の分配ヘッドの移送オリフィスが、秤量パン上のバイアルの上方に位置する。休止位置では、分配ヘッドレシーバ上の分配ヘッドが、秤量パンの上方の前記位置から離れる方向に移動する。コントローラ端末ユニットは、分配位置と休止位置との間で用量分配器ユニットの移動を制御し、分配ヘッドおよびバイアルをピックアップおよび移送する際にロボットハンドラを制御し、さらに、分配ヘッドレシーバに着座した分配ヘッドからの物質の流れを制御および調節する役割を果たす。コントローラ端末ユニットは、閉ループにおいて秤量モジュール、用量分配器ユニットおよび分配ヘッドと連動し、秤量モジュールから受信した重量信号に応答して、分配ヘッドから出る物質の流れを調節する。特に本発明によれば、用量分配システムは、バイアルの様々な形状およびサイズに秤量パンを適合させる役割を果たす複数の異なる秤量パンアダプタを備えている。この秤量パンアダプタは、複数の下側部分と複数の上側部分とを、その垂直な作業配向に対して有している。複数の下側部分は、互いに同一であり、秤量パンに嵌まるように構成される。複数の上側部分は、異なっており、バイアルの様々な形状およびサイズを収容するように構成される。さらに本発明によれば、用量分配システムは、秤量パンアダプタ保管ステーションを備えている。秤量パンアダプタは、バイアルハンドリングツールを有するロボットハンドラによって、秤量パンアダプタ保管ステーションと秤量パンとの間で、秤量パンアダプタがピックアップおよび移送され得るように構成される。

[0012]秤量パンアダプタ保管ステーションと秤量パンとの間で秤量パンアダプタを移送および交換するというタスクは、手動で実行することも可能であるが、用量分配システムの動作において不可欠なこのステップでは、エラーが起こりやすいことがわかった。間違いによって、ロボットハンドラと、秤量パン上の秤量パンアダプタおよび／またはバイアルと、が衝突することになる場合があり、これにより、バイアルが割れて、分配された物質がこぼれたり、秤量モジュールに深刻な機械的損傷が生じたりすることさえあり得る。秤量パンアダプタが、ロボットハンドラによって所定位置に移送およびセットされる本発明の概念は、オペレータのエラーのリスクを回避するものである。

[0013]本発明の好ましい実施形態では、秤量パンは、底のない円筒形カップの形状を有している。カップの円筒軸線がシステムの作業配向に対して垂直に向けられ、カップの内壁の輪郭は、第１の直径を有する第１の円筒形内壁区分と、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する第２の円筒形内壁区分と、最上部の平坦な水平リムで終わる上方が広くなった直径を有する円錐状に面取りされた内部境界区分と、を下から上方へ向けて有する。

[0014]有利には、秤量パンアダプタの同一の複数の下側部分は、中空の円筒形チューブという基本形状に構成されており、その中空の円筒形チューブは、中空のチューブの円筒軸線が垂直に向けられた状態で、カップ形状の秤量パン内に秤量パンアダプタをセットできるように形状設定および寸法設定されている。

[0015]本発明の好ましい実施形態では、秤量パン内に秤量パンアダプタをしっかりと正確に中央に位置付けて着座させることを容易にするために、有利な輪郭の細部がチューブ状の基本形状に加えられる。これらの輪郭の細部には、
− 秤量パンアダプタの同一の複数の下側部分が、好ましくは、秤量パンの第１の円筒形内壁区分内に所望の確度で秤量パンアダプタを位置付けるように構成された輪郭の湾曲を有する凹状の丸い底部を有することと、
− さらに、同の下側部分の外側輪郭が、秤量パンの第１の円筒形部分と第２の円筒形内壁区分との間にクリアランスを確保するように寸法設定された第１の円筒直径を有する前記第１の円筒形部分へと前記凹状の丸い底部から上向きに連続していることと、
− さらに、同の下側部分の外側輪郭が、秤量パンの第２の円筒形内壁区分内で、第２の円筒形部分が中央に位置合わせされることを確実にするように寸法設定された第２の円筒直径を有する前記第２の円筒形部分へと、直径が次第に増大する状態で、前記第１の円筒形部分から上向きに連続していることと、
− 前記第２の円筒形部分の上方では、秤量パンアダプタが下ろされ秤量パン内にセットされるときに、秤量パンの平坦な水平リム上に着座するように構成されたショルダ部で、同一の下側部分の外側輪郭が終端することと
が含まれる。

[0016]本発明の好ましい実施形態では、秤量パンアダプタの上側部分は、同じく実質的に円筒形のチューブ状構成であるが、バイアルの異なるサイズに対応した異なる円筒直径、特に内壁を有する。有利には、実質的に円筒形のチューブ形状の秤量パンアダプタは、最上部に円錐状に面取りされた内側縁部を有する。

[0017]好ましい特徴として、秤量パンアダプタは、秤量パンアダプタの円筒軸線に直交して延在する平面において径方向内向きに突出する、星形に配置された３つ以上のピンを、それらの上側部分の内側に備えている。これらのピンの目的は、ピンの上に置かれた挿入されたバイアルの頂部が秤量パンアダプタから充分に突出して、バイアルハンドリングツールによってバイアルが把持されることが可能になるように、着座深さを定めることである。３つのピンを配置することが好ましい。なぜなら、それよって、バイアルの安定した着座が提供されるとともに、バイアルの外側に誤って落ちた粉末を捕らえ得る水平表面積が最小限になるからである。

[0018]異なる高さのバイアルについて設計された複数の秤量パンアダプタでは、それぞれの異なる秤量パンアダプタに着座した異なるバイアルの頂部が、秤量パンアダプタの底部から常に同じ頂部高さになるような、秤量パンアダプタの下端からの距離に、ピンが置かれることが好ましい。

[0019]有利には、秤量パンアダプタの上側部分は、バイアルハンドリングツールによって秤量パンが把持されることを可能にするための把持領域を有して構成された外壁輪郭を有する。好ましくは、把持領域は、円筒形であり、上側部分の外壁の残りの部分よりも僅かに小さい直径を有しており、把持領域から、把持領域の上下にある隣接した壁部分まで傾斜して遷移している。把持領域のこの輪郭形状によって、移送中にバイアルハンドリングツールの把持から秤量パンアダプタが滑り落ち得ないことが確実になる。

[0020]本発明の好ましい実施形態では、用量分配システムの秤量パンアダプタのすべてが、名目上等しい秤量パンアダプタ重量を有する。これにより、秤量パン上の秤量パンアダプタの重量が、秤量モジュール内の固定された平衡化質量で機械的に平衡化されることが可能になる。したがって、秤量モジュールの電子秤量範囲は、内容物を含むバイアルが取り得る最大重量をカバーするのに充分な広さがあればよい。

[0021]有利には、複数のｎ個の秤量パンアダプタの中で、個々の異なる秤量パンアダプタには、識別番号ｉ＝１．．．ｎが割り当てられる。バイアルハンドリングツールが装着されたロボットハンドラは、所定のバイアル把持高さｈ_ｖおよびバイアル把持幅ｗ_ｖでバイアルを把持し、さらに所定のアダプタ把持高さｈ_ｉおよびアダプタ把持幅ｗ_ｉでそれぞれの秤量パンアダプタｉを把持する機能を有するように構成される。それぞれの秤量パンアダプタｉは、アダプタ把持高さｈ_ｉおよびアダプタ把持幅ｗ_ｉのうちの少なくとも１つによって、他の秤量パンアダプタから区別される。

[0022]以下の方法は、コントローラ端末においてソフトウエアプログラムとして実装されてもよく、所与のバイアルタイプのバイアルの新規のジョブロットを開始する前に、用量分配システムの動作準備が整っていること、すなわち、秤量パン上の所定位置に正しい秤量パンアダプタが置かれていることを確認する役割を果たす。本方法を記述する目的で、秤量パンアダプタには、把持高さｈ_ｉの降順および／または把持幅ｗ_ｉの降順で、連続番号ｉ＝１．．．ｎが割り当てられ、所与のバイアルタイプのための正しい秤量パンアダプタが、ｉ^＊によって識別されることが仮定される。本方法によれば、用量分配システムは、コントローラ端末のコマンドの下でテストルーチンを実行する。このテストルーチンは、
ａ）天秤上に任意のバイアルが存在するか否かを確認し、イエスである場合には、前記バイアルを取り除き、
ｂ）ｉの順番で、秤量パン上に存在する秤量パンアダプタが、数ｉを有するアダプタであるか否かを判定し、イエスである場合にはステップｃ）に続き、その他の場合には、数ｉを１増やしてステップｅ）に続き、
ｃ）ｉ＝ｉ^＊か否かを確認し、イエスである場合には、テストルーチンを終了し、その他の場合には、ステップｄ）に続き、
ｄ）現在秤量パン上にある秤量パンアダプタを取り除き、それを秤量パンアダプタ保管ステーションに保管し、秤量パンアダプタ保管ステーションから秤量パンアダプタｉ^＊を取り上げ、それを秤量パン上にセットし、テストルーチンを終了し、
ｅ）ｉ＜ｎか否かを確認し、イエスである場合にはステップｂ）に続き、その他の場合には、ステップｃ）に続く
という一連の２値のイエス／ノー判定を有する。

[0023]前述のテストルーチンにおいて、秤量パン上にバイアルが存在するか否かを確認するステップは、有利には、秤量モジュールと、バイアルハンドリングツールが装着されたロボットハンドラと、に補助されながら、用量分配器ユニットが休止位置にある状態で、
ａ１）バイアルハンドリングツールを秤量パンの上方の所定位置に移動させるステップと、
ａ２）天秤をゼロにセットするステップと、
ａ３）バイアル把持高さｈ_ｖまでバイアルハンドリングツールを下降させるステップと、
ａ４）バイアル把持幅ｗ_ｖまでバイアルハンドリングツールを閉じるステップと、
ａ５）バイアルハンドリングツールを上昇させるステップと、
ａ６）秤量モジュールから秤量結果を受信し、当該秤量結果が、秤量パンから重量物が持ち上げられたことを示している場合には、バイアルが存在しており、２値判定結果がイエスであると結論付け、その場合には、用量分配システムの所定のバイアルダンプ場所までバイアルを移動させるステップと
によって実行され得る。

[0024]ステップａ）が完了した後、秤量パン上に存在する秤量パンアダプタが、数ｉを有するアダプタであるか否かを判定する周期的に繰り返されるステップｂ）は、ステップａ）に類似した態様で、秤量モジュールと、バイアルハンドリングツールが装着されたロボットハンドラと、に補助されながら、用量分配器ユニットが休止位置にある状態で、
ｂ１）バイアルハンドリングツールが秤量パンの上方に位置決めされるようにハンドラを移動させるステップと、
ｂ２）天秤をゼロにセットするステップと、
ｂ３）把持高さｈ_ｉまでバイアルハンドリングツールを下降させるステップと、
ｂ４）把持幅ｗ_ｉまでバイアルハンドリングツールを閉じるステップと、
ｂ５）バイアルハンドリングツールを上昇させるステップと、
ｂ６）秤量モジュールから秤量結果を受信し、当該秤量結果が、秤量パンから秤量パンアダプタが持ち上げられることに対して妥当な関連性を示している場合には、秤量パン上に存在する秤量パンアダプタが、数ｉを有するアダプタであり、２値判定がイエスであると結論付けるステップと
によって実行され得る。

[0025]本発明による自動用量分配システムは、図面で概略的に示される実施形態を通して以下に記述される。

本発明による自動用量分配システムの概略斜視図を示している。 秤量モジュールおよび用量分配器ユニットの一部分を示しており、バイアル、秤量パンアダプタおよび秤量パンが互いの内側に嵌まる様子を例示している。 本発明による秤量パンアダプタの細部を示している。 バイアルハンドリングツールの一例の細部を示している。 ３つの秤量パンアダプタを有する用量分配システムに適用された本発明による方法のフローチャートを示している。

[0026]全体的な配向を提示するために、図１は、相互に直交する方向Ｘ，Ｙ，Ｚに移動可能なロボットハンドラ２を有する、本発明による自動用量分配システム１概略斜視図を示している。用量分配ヘッド３は、分配ヘッドラック４に保管される。バイアル５の形態の受取容器は、バイアルラッククレードル７に着座しているバイアルラック６内に保管される。図１の図示では、秤量モジュール８は、分配ヘッドラック４の左に配置される。秤量パン９は、風防に囲まれた秤量チャンバ１０の内側にあり、図１では見えないが、図２でははっきりと見える。分配ヘッドレシーバ１２を有する用量分配器ユニット１１は、秤量モジュール８の後方部分にまたがる下部構造体１３上で摺動可能に支持される（図２を参照）。静電荷を中和する役割を果たす空気イオン化器１４は、秤量チャンバ１０の前に配置される。秤量パンアダプタ１５は、秤量パンアダプタ保管ステーション１６に保管される。バイアルハンドリングツール１７および分配ヘッドハンドリングツール１８は、ハンドリングツールドッキングステーション１９に置かれる。コントローラ端末２０は、ロボットハンドラ２、秤量モジュール８および用量分配器ユニット１１に動作可能に接続されて、それぞれの動作機能を制御する。

[0027]ロボットハンドラ２の本質的な動作機能は、
− ロボットハンドラ自体を、必要に応じてバイアルハンドリングツール１７または分配ヘッドハンドリングツール１８に連結して、その後、バイアル５、秤量パンアダプタ１５または用量分配ヘッド３をハンドリングすることと、
− 秤量パンアダプタ保管ステーション１６と秤量パン９との間で秤量パンアダプタ１５をピックアップおよび移送することと、
− バイアルラック６と、現在秤量パン９上に着座している秤量パンアダプタ１５と、の間でバイアル５をピックアップおよび移送することと、
− 分配ヘッドラック４と、用量分配器ユニット１１の分配ヘッドレシーバ１２と、の間で用量分配ヘッド３をピックアップおよび移送することと
を備えている。

[0028]秤量モジュール８の主な動作機能は、分配プロセス中にバイアル５に粉末が分配されている間に、秤量パン９上のバイアル５を継続的に秤量すること、および、それに対応する継続的に更新される重量信号をコントローラ端末２０に送信することである。

[0029]用量分配器ユニット１１の本質的な動作機能は、
− 分配ヘッド３、バイアル５および秤量パンアダプタ１５を交換するために必要とされる休止位置と、分配ヘッドレシーバ１２に現在着座している分配ヘッド３から、秤量パン９上の所定位置に現在ある秤量パンアダプタ１５に着座しているバイアル５に用量材料を分配するために必要とされる動作位置と、の間でＸ方向に往復移動することと、
− 分配ヘッドレシーバに現在着座している分配ヘッド３の移送オリフィスの孔制御デバイス（図示せず）を作動させて、流量を調節し、秤量モジュール８から受信した重量信号に応答してコントローラ端末２０によって指示された通りに分配ヘッド３からバイアル５への粉末の流入を遮断することと、
− 用量材料をほぐし、移送オリフィスを通る用量材料の流れを促進する役割を果たす、用量分配器ユニット１１および／または分配ヘッド３の任意の攪拌器、振とう器、または、他の攪拌器要素を作動させることと
を備えている。

[0030]図２は、秤量モジュール８および用量分配器ユニット１１の細部を示しており、また、バイアル５、秤量パンアダプタ１５および秤量パン９が互いの内側に嵌まる様子を例示している。アルコール水準器２１は、秤量モジュール８の前方に取り付けられる。秤量モジュール８の後方部分２２は、秤量セル（図示せず）を収容している。秤量セルには、荷重レシーバアーム２３が連結されており、荷重レシーバアーム２３は、貫通開口部２４によって秤量チャンバ１０内に到達しており（ここでは風防が取り除かれた状態で示される）、秤量パン９を担持している。用量分配器ユニット１１は、秤量モジュール８の後方部分２２の頂部に配置された下部構造体１３によって支持される。用量分配器ユニット１１は、Ｘ方向に位置合わせされた摺動レール２５によって下部構造体１３上に摺動可能に支持される。摺動レール２５によって、用量分配器ユニット１１は、休止位置（図示されている）に向かって後方に、また、動作位置に向かって前方に（コントローラ端末２０の制御の下で）移動することができる。４つ又のホルダブラケットの形態の分配ヘッドレシーバ１２が、ここでは用量分配ヘッド３が所定位置にない状態で示されている。休止位置では、シートメタルカバー２６が秤量チャンバ１０から後退し、それにより、秤量パン９の上方の空間が、バイアルハンドリングツール１７を有するロボットハンドラ２にとってアクセス可能になり、バイアル５および秤量パンアダプタ１５が交換される。動作位置では、シートメタルカバー２６は、流れストリーム通路開口部２７がバイアル５の上方の中心に配置される状態で、秤量チャンバ１０の上に位置決めされる。

[0031]図３は、バイアル５０が秤量パンアダプタ４０内に着座した状態で、秤量パンアダプタ４０が秤量パン３０の内側に着座している一例を示す。バイアル５０、秤量パンアダプタ４０、および、カップ形状の秤量パン３０は、回転対称の構成である。それらの動作位置においては互いに内側に着座しているので、それらのそれぞれの回転対称軸線は、共通の垂直軸線Ａに一致している。

[0032]秤量パン３０は、底のない実質的に円筒形のカップまたは中空チューブの形状を有する。秤量パン３０の内壁は、下から上方へ向けて、第１の直径を有する第１の円筒形内壁区分３１と、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する第２の円筒形内壁区分３２と、最上部の平坦な水平リム３４で終端する上方が広くなった直径を有する円錐状に面取りされた内部境界区分３３と、を有する。

[0033]秤量パンアダプタ４０の下側部分は、中空の円筒形チューブの基本形状に構成され、外側輪郭は、秤量パンアダプタ４０をカップ形の秤量パン３０にセットできるように構成されている。下から上方へ向けて、秤量パンアダプタの外側輪郭は、
− 秤量パン３０の第１の円筒形内壁区分３１内に所望の確度で秤量パンアダプタ４０を位置決めするように構成された経線曲線を有する凹状の丸い底部４１と、
− 第１の円筒形部分４２と秤量パンの第２の円筒形内壁区分３２との間にクリアランスを確保するように寸法設定された第１の円筒直径を有する第１の円筒形部分４２と、
− 第２の円筒形部分４３と秤量パン３０の第２の円筒形内壁区分３２との間のクリアランス間隙を充分に狭く保持して、秤量パンアダプタ４０が、誤って傾斜した位置から、直立位置に自力で戻るように寸法設定された第２の円筒直径を有する第２の円筒形部分４３と、
− 秤量パンアダプタ４０が下降され、秤量パン３０内にセットされるときに、秤量パン３０の平坦な水平リム３４上に着座するように構成されたショルダ部４４と
を有する。

[0034]ショルダ部４４から上向きに延在する秤量パンアダプタ４０の上側部分は、最上部で円錐状に面取りされた内側縁部４６を有する中空の円筒形の構成である。上側部分の内側円筒壁４７の直径は、バイアル５０の様々なサイズに対応しており、その結果、上側部分は、それらの外径に関しても互いの間で異なっていてもよい。３つのピン４８が、互いから１２０°の角度の星形配置で、円筒軸線Ａに向かって内壁４７から径方向に突出している。ピン４８は、挿入されたバイアル５０の頂部が秤量パンアダプタ４０から充分に突出して、バイアルハンドリングツール１７によってバイアル５０が把持されることが可能になるように、着座深さを定める役割を果たす。さらに、異なる高さのバイアル５０のための異なる秤量パンアダプタ４０では、秤量パン３０の底部から、任意の挿入されたバイアル５０の頂部までのバイアル頂部高さＨが、用量分配システムの秤量パンアダプタ４０のすべてに対して同じになるように、それぞれの着座深さが設定される。

[0035]ショルダ部４４の上方では、秤量パンアダプタ４０は、バイアルハンドリングツール１７によって秤量パンアダプタ４０が把持されることを可能にするように構成された外壁輪郭を有する。上側部分の外壁輪郭は、上側部分の外壁の残りの部分よりもわずかに小さい円筒直径を有する把持領域として構成された外壁輪郭区分４５を備えており、把持領域から、その把持領域の上下にある隣接した壁部分まで傾斜して遷移している。この上側部分の輪郭形状は、移送中に秤量パンアダプタがバイアルハンドリングツールの把持から滑り落ち得ないことを確実にする。

[0036]図４は、４つの把持フィンガ１７１を有するバイアルハンドリングツール１７の一例の詳細図を表す。バイアル５を、バイアルラック６もしくは秤量パンアダプタ１５のその着座部から持ち上げるために、または、秤量パンアダプタ１５を、秤量パンアダプタ保管ステーション１６のその着座部から、もしくは、秤量パン９から持ち上げるために、ロボットハンドラは、把持フィンガ１７１の大きく開いた状態でバイアルハンドリングツールがバイアル７または秤量パンアダプタ１５の鉛直方向上方に位置する位置まで移動される。次に、バイアルハンドリングツール１７を有するロボットハンドラは、バイアル７または秤量パンアダプタ１５についての適切な把持高さまで下降され、バイアル７または秤量パンアダプタ１５をしっかり把持するのに適切な把持幅まで把持フィンガが閉じられる。次いで、ロボットハンドラは、バイアル７または秤量パンアダプタ１５をその着座部から抜き取るために適切な高さまで再度上昇され、コントローラ端末によって指示された別の場所までそれを移送してもよい。

[0037]システムの動作において、ロボットハンドラは、バイアル５０を所定のバイアル把持高さｈ_ｖおよびバイアル把持幅ｗ_ｖで把持し、秤量パンアダプタ４０については所定のアダプタ把持高さおよび／またはアダプタ把持幅で把持するようにプログラムされ得る。インデックスｉ＝１．．．ｎによって識別される様々な秤量パンアダプタは、それらの様々なアダプタ把持高さｈ_ｉおよび／またはアダプタ把持幅ｗ_ｉによって互いに区別される。その結果、バイアルハンドリングツール１７を有するロボットハンドラ２が、例えば秤量パン９に実際に着座している秤量パンアダプタよりも高い把持高さｈ_ｉおよび／またはより広い把持幅ｗ_ｉを有する秤量パンアダプタｉに対する把持を試みる場合、ロボットハンドラ２は、秤量パンに着座している秤量パンアダプタを捕捉することができず、したがって、空の状態で上昇することになる。様々なアダプタ把持高さｈ_ｉおよび／またはアダプタ把持幅ｗ_ｉのこのような区別は、図５に示される方法の基礎をなすものである。

[0038]図５のフローチャート図によって示される方法は、適切な秤量パンアダプタが秤量パンの所定位置にあることを確認するために、バイアルの新規の各ジョブロットが開始される前に実行される。ｎ個の秤量パンアダプタを有するシステムの一般的な事例では、把持高さｈ_ｉの降順および／または把持幅ｗ_ｉの降順で連続番号ｉ＝１．．．ｎが秤量パンアダプタに割り当てられ、バイアルの新規のジョブロットに必要な特定の秤量パンアダプタが、インデックスｉ＝ｉ^＊によって識別される。フローチャートに示される３つの秤量パンアダプタ（ｎ＝３）を有する特定の例では、秤量パンアダプタは、大、中、小として識別される。バイアルハンドリングツールがロボットハンドラ２に結合された状態において、方法の動き（長方形で示される）および判定（ひし形で示される）は、以下の通りである。
ステップ１０１：天秤をゼロにセットし、秤量パン上の秤量パンアダプタに着座し得るバイアルを把持し持ち上げるための運動を実行するように、バイアルハンドリングツールを有するロボットハンドラを作動させる。
ステップ１０２：秤量モジュールからの秤量信号に基づき、天秤パンから重量物が持ち上げられているか否かを判定し、イエスの場合はステップ１０３に続き、ノーの場合はステップ１０４に続く。
ステップ１０３：天秤パンからバイアルを取り除き、所定のバイアルダンプ場所に移す。
ステップ１０４：天秤をゼロにセットし、大の秤量パンアダプタを把持し、秤量パンから持ち上げるための運動を実行するように、バイアルハンドリングツールを有するロボットハンドラを作動させる。
ステップ１０５：秤量モジュールからの秤量信号に基づき、天秤パンから重量物が持ち上げられているか否かを判定し、イエスの場合はステップ１０６に続き、ノーの場合はステップ１０８に続く。
ステップ１０６：次に始まるジョブロット用に特定されたバイアルサイズに基づき、大の秤量パンアダプタが、そのジョブに対する正しいアダプタであるか否かを判定し、イエスの場合は、秤量パン上に大の秤量パンアダプタを戻してセットし、方法を終了し、ノーの場合はステップ１０７に続く。
ステップ１０７：大の秤量パンアダプタを秤量パンアダプタ保管ステーションに保管し、必要な秤量パンアダプタを保管ステーションから秤量パンまで移動させ、方法を終了する。
ステップ１０８：天秤をゼロにセットし、中の秤量パンアダプタを把持し、秤量パンから持ち上げるための運動を実行するように、バイアルハンドリングツールを有するロボットハンドラを作動させる。
ステップ１０９：秤量モジュールからの秤量信号に基づき、天秤パンから重量物が持ち上げられているか否かを判定し、イエスの場合はステップ１１０に続き、ノーの場合はステップ１１２に続く。
ステップ１１０：次に始まるジョブロット用に特定されたバイアルサイズに基づき、中の秤量パンアダプタが、そのジョブに対する正しいアダプタであるか否かを判定し、イエスの場合は、秤量パン上に中の秤量パンアダプタを戻してセットし、方法を終了し、ノーの場合はステップ１１１に続く。
ステップ１１１：中の秤量パンアダプタを秤量パンアダプタ保管ステーションに保管し、必要な秤量パンアダプタを保管ステーションから秤量パンまで移動させ、方法を終了する。
ステップ１１２：次に始まるジョブロット用に特定されたバイアルサイズに基づき、小の秤量パンアダプタが、そのジョブに対する正しいアダプタであるか否かを判定し、イエスの場合は方法を終了し、ノーの場合はステップ１１３に続く。
ステップ１１３：小の秤量パンアダプタを秤量パンアダプタ保管ステーションに保管し、必要な秤量パンアダプタを保管ステーションから秤量パンまで移動させ、方法を終了する。

[0039]本発明について、特定の実施形態を提示することによって説明したが、本発明の教示に基づいて多数の付加的な変形形態が開発され得ることは、自明であると考えられる。例えば、本発明の概念は、例示されたＸＹＺ系の代わりに、関節式旋回アームロボットを使用して実施されてもよく、または、バイアルハンドリングツールは、上からではなく側方から横方向にバイアルまたは秤量パンアダプタに近づき、それらを把持するように構成されてもよく、または、秤量パンアダプタは、例示された円筒形バイアル以外の受取容器用に構成されてもよい。本発明の概念のそのような代替的な実施形態は、本発明に関して本明細書によって求められる保護範囲内に含まれることが理解されるべきである。

１ 用量分配システム
２ ロボットハンドラ
３ 用量分配ヘッド
４ 分配ヘッドラック
５；５０ 受取容器、バイアル
６ バイアルラック
７ バイアルラッククレードル
８ 秤量モジュール
９；３０ 秤量パン
１０ 秤量チャンバ
１１ 用量分配器ユニット
１２ 分配ヘッドレシーバ
１３ 用量分配器ユニット１１の支持下部構造体
１４ 空気イオン化器
１５；４０ 秤量パンアダプタ
１６ 秤量パンアダプタ１５用の保管ステーション
１７ バイアルハンドリングツール
１８ 分配ヘッドハンドリングツール
１９ ハンドリングツールドッキングステーション
２０ コントローラ端末
２１ アルコール水準器
２２ 秤量モジュール８の後方部分
２３ 荷重レシーバアーム
２４ 貫通開口部
２５ 摺動レール
２６ シートメタルカバー
２７ 流れストリーム通路開口部
３１ 秤量パン３０の第１の円筒形内壁区分
３２ 秤量パン３０の第２の円筒形内壁区分
３３ 面取りされた内部境界区分
３４ 平坦な水平リム
４１ 外側輪郭の凹状の丸い底部
４２ 外側輪郭の第１の円筒形部分
４３ 外側輪郭の第２の円筒形部分
４４ ショルダ部
４５ 把持領域
４６ 面取りされた内側縁部
４７ 内側円筒壁
４８ ピン
１０１〜１１３ フローチャート図の方法ステップ
１７１ 把持フィンガ
Ａ 垂直軸線
Ｘ，Ｙ，Ｚ ロボットシステム１の主方向
Ｈ 秤量パンの底部から測定された頂部バイアル高さ
ｉ 秤量パンアダプタの識別インデックス
ｎ ロボットシステム１の秤量パンアダプタの数
ｈ_ｖ バイアルの把持高さ
ｗ_ｖ バイアルの把持幅
ｈ_ｉ 秤量パンアダプタｉの把持高さ
ｗ_ｉ 秤量パンアダプタｉの把持幅

Claims (15)

1. 粉末状物質のための用量分配システム（１）であって、
   ロボットハンドラ（２）と、
   秤量パン（９）を有する秤量モジュール（８）と、
   複数の分配ヘッド（３）を保持する少なくとも１つの分配ヘッド保管ラック（４）、および、複数のバイアル（５）を保持する少なくとも１つのバイアル保管ラック（６）と、
   休止位置と分配位置との間で移動可能な用量分配器ユニット（１１）であって、前記分配ヘッド（３）のうちの１つを保持し作動させるように動作可能な分配ヘッドレシーバ（１２）を備える用量分配器ユニット（１１）と、
   バイアルハンドリングツール（１７）および分配ヘッドハンドリングツール（１８）と、
   前記ハンドリングツール（１７，１８）のためのツールドッキングステーション（１９）と、
   前記分配ヘッド（３）および前記バイアル（５）をピックアップおよび移送する際に前記ロボットハンドラ（２）の機械的操作を制御し、前記休止位置と前記分配位置との間で前記用量分配器ユニット（１１）の移動を制御するように動作可能であり、さらに、前記秤量モジュール（８）から重量信号を受信し、前記重量信号に応答して、前記用量分配器ユニット（１１）の前記分配ヘッドレシーバ（１２）によって保持される前記分配ヘッド（３）を作動させる際に前記用量分配器ユニット（１１）を制御するように動作可能であるコントローラ端末ユニット（２０）と、
   バイアル（５）の異なる形状およびサイズに前記秤量パン（９）を適合させるように機能する複数の異なる秤量パンアダプタ（１５）と
   を備え、
   前記秤量パンアダプタ（１５）は、その作業配向に対して、複数の下側部分と、複数の上側部分と、を有し、
   前記複数の下側部分は、互いに同一であり、前記秤量パン（９）に嵌まるように構成され、
   前記複数の上側部分は、互いに異なっており、バイアル（５）の異なる形状およびサイズを収容するように構成され、
   前記用量分配システム（１）は、さらに、秤量パンアダプタ保管ステーション（１６）を備え、
   前記秤量パンアダプタ（１５）は、前記バイアルハンドリングツール（１７）を有する前記ロボットハンドラ（２）によって、前記秤量パンアダプタ保管ステーション（１６）と前記秤量パン（９）との間で、ピックアップされ移送されるように構成された
   用量分配システム（１）。
2. 請求項１に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パン（３０）は、底のない円筒形カップの形状を有し、
   前記カップの円筒軸線が、前記作業配向に対して垂直に向けられており、
   前記秤量パン（３０）は、内壁輪郭を有し、
   前記内壁輪郭は、第１の直径を有する第１の円筒形内壁区分（３１）と、前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する第２の円筒形内壁区分（３２）と、最上部の平坦な水平リム（３４）で終端する、上方が広くなった直径を有する円錐状に面取りされた内部境界区分（３３）と、を下から上方に向けて備える
   用量分配システム。
3. 請求項２に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタ（４０）の前記同一の複数の下側部分は、中空の円筒形チューブとして実質的に構成され、
   中空の円筒形チューブは、該中空の円筒形チューブの円筒軸線が垂直に向けられた状態で前記秤量パンアダプタ（４０）を前記カップ形状の秤量パン（３０）内へセットするための形状および寸法を有する
   用量分配システム。
4. 請求項３に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタ（４０）の前記同一の下側部分は、凹状の丸い底部（４１）を有する外側輪郭を備え、
   前記底部（４１）の経線曲線は、前記秤量パンアダプタ（４０）が下降され、前記秤量パン（３０）内へセットされるときに、前記秤量パン（３０）の前記第１の円筒形内壁区分（３１）内に所望の確度で前記秤量パンアダプタ（４０）を位置決めするように構成され、
   前記同一の下側部分の前記外側輪郭は、前記凹状の丸い底部（４１）から第１の円筒形部分（４２）へと上向きに連続しており、
   前記第１の円筒形部分（４２）は、前記秤量パンアダプタ（４０）が下降され、前記秤量パン（３０）内へセットされるときに、第１の円筒形部分（４２）と前記秤量パン（３０）の前記第２の円筒形内壁区分（３２）との間にクリアランスを確保する寸法を有し、
   前記同一の下側部分の前記外側輪郭は、直径が次第に増大するように上向きに第２の円筒形部分（４３）へと連続しており、
   前記第２の円筒形部分（４３）は、該第２の円筒形部分（４３）と前記秤量パン（３０）の前記第２の円筒形内壁区分（３２）との間のクリアランス間隙を充分に狭く保持して、前記秤量パンアダプタ（４０）が、誤って傾斜した位置から直立位置に自力で戻るように寸法設定された第２の円筒直径を有し、
   前記同一の下側部分の前記外側輪郭は、前記第２の円筒形部分（４３）の上方において、前記秤量パンアダプタ（４０）が下降され、前記秤量パン（３０）内へセットされるときに、前記秤量パンの前記平坦な水平リム（３４）上に着座するように構成されたショルダ部（４４）で終端する
   用量分配システム。
5. 請求項３に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタ（４０）の前記複数の上側部分は、中空の円筒形の構成であり、
   内側円筒壁（４７）の直径が、前記バイアル（５０）の異なるサイズに対応しており、
   外側円筒壁の直径が、前記秤量パンアダプタ（４０）の前記同一の複数の下側部分の外径とは異なり得る
   用量分配システム。
6. 請求項５に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタの前記複数の上側部分の前記内側円筒壁（４７）は、最上部で円錐状に面取りされた縁部（４６）によって境界付けられた
   用量分配システム。
7. 請求項５に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタ（４０）は、それらの上側部分の内側に複数のピン（４８）を備え、
   前記複数のピン（４８）は、
   前記秤量パンアダプタの円筒軸線に直交して延在する平面にあり、
   前記上側部分の前記内側で径方向に突出しており、
   挿入されたバイアル（５０）の頂部が前記秤量パンアダプタから充分に突出して、前記バイアルハンドリングツール（１７）によって前記バイアル（５０）が把持されることが可能になるように、着座深さを定める機能を有する
   用量分配システム。
8. 請求項７に記載の用量分配システムであって、
   前記複数のピン（４８）は、前記秤量パンアダプタ（４０）の底部から、挿入されたバイアル（５０）の頂部までのバイアル頂部高さ（Ｈ）が、前記用量分配システム（１）の前記秤量パンアダプタ（４０）の全てに対して同じになるように、異なる高さの複数のバイアル（５０）に対して前記着座深さを定める
   用量分配システム。
9. 請求項３に記載の用量分配システムであって、
   前記秤量パンアダプタ（４０）の前記複数の上側部分は、前記バイアルハンドリングツール（１７）によって前記秤量パンアダプタ（４０）が把持されることを可能にするように構成された把持領域（４５）を有する外壁輪郭を備える
   用量分配システム。
10. 請求項９に記載の用量分配システムであって、
    前記把持領域（４５）は、
    円筒形であり、
    前記上側部分の前記外壁の残りの部分よりもわずかに小さい直径を有し、
    前記把持領域（４５）から、前記把持領域（４５）の上下にある隣接した壁部分まで傾斜して遷移している
    用量分配システム。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の用量分配システムであって、
    前記用量分配システム（１）の前記秤量パンアダプタ（４０）の全ては、名目上等しい秤量パンアダプタ重量を有しており、
    前記名目上等しい秤量パンアダプタ重量は、前記秤量モジュール（８）の内側で機械的に平衡化される
    用量分配システム。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の用量分配システムであって、
    前記用量分配システムは、ｎ個の秤量パンアダプタを備え、
    前記秤量パンアダプタに識別番号ｉ＝１．．．ｎが割り当てられ、
    前記バイアルハンドリングツール（１７）が装着された前記ロボットハンドラ（２）は、所定のバイアル把持高さｈ_ｖおよびバイアル把持幅ｗ_ｖでバイアル（５０）を把持するように動作可能であり、
    前記バイアルハンドリングツール（１７）が装着された前記ロボットハンドラ（２）は、所定のアダプタ把持高さｈ_ｉおよびアダプタ把持幅ｗ_ｉでそれぞれの秤量パンアダプタｉを把持するようにさらに動作可能であり、
    それぞれの秤量パンアダプタｉは、前記アダプタ把持高さｈ_ｉおよび前記アダプタ把持幅ｗ_ｉのうちの少なくとも１つによって他の秤量パンアダプタから区別される
    用量分配システム。
13. 請求項１２に記載の用量分配システムの動作準備が整っていることを確認する方法であって、
    把持高さｈ_ｉの降順および／または把持幅ｗ_ｉの降順で、連続番号ｉ＝１．．．ｎが前記秤量パンアダプタに割り当てられ、
    特定の秤量パンアダプタｉ^＊を必要としているバイアルのジョブロットを開始する前に、前記用量分配システムが、前記コントローラ端末のコマンドの下でテストルーチンを実行し、
    前記テストルーチンは、
    ａ）天秤上にバイアルが存在するか否かを確認し、イエスである場合には、前記バイアルを取り除くステップ、
    ｂ）ｉの順番で、前記秤量パン上に存在する前記秤量パンアダプタが、番号ｉを有するアダプタであるか否かを判定し、イエスである場合にはステップｃ）に続き、その他の場合には、番号ｉを１だけ増やしてステップｅ）に続くステップ、
    ｃ）ｉ＝ｉ^＊であるか否かを確認し、イエスである場合には、前記テストルーチンを終了し、その他の場合には、ステップｄ）に続くステップ、
    ｄ）前記秤量パン上に現在ある前記秤量パンアダプタを取り除き、該秤量パンアダプタを前記秤量パンアダプタ保管ステーションに保管し、前記秤量パンアダプタ保管ステーションから秤量パンアダプタｉ^＊を取り上げ、該秤量パンアダプタｉ^＊を前記秤量パン上にセットし、前記テストルーチンを終了するステップ、
    ｅ）ｉ＜ｎであるか否かを確認し、イエスである場合にはステップｂ）に続き、その他の場合には、ステップｃ）に続くステップ、
    という一連の２値のイエス／ノー判定を備える
    方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    バイアルの存在を確認する前記ステップａ）は、
    ａ１）前記ロボットハンドラに前記バイアルハンドリングツールが装着されていることを確認するステップと、
    ａ２）前記バイアルハンドリングツールが前記秤量パンの上に位置決めされるように前記ハンドラを移動させるステップと、
    ａ３）前記天秤をゼロにセットするステップと、
    ａ４）前記バイアル把持高さｈ_ｖまで前記バイアルハンドリングツールを下降させるステップと、
    ａ５）前記バイアル把持幅ｗ_ｖまで前記バイアルハンドリングツールを閉じるステップと、
    ａ６）前記バイアルハンドリングツールを上昇させるステップと、
    ａ７）前記秤量モジュールから秤量結果を受信し、該秤量結果が、前記秤量パンから重量物が持ち上げられたことを示している場合には、バイアルが存在しており、かつ、前記バイナリ判定結果がイエスであると結論付けるステップと
    を備える、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    秤量パンアダプタｉの存在を確認する前記ステップｂ）は、
    ｂ１）前記バイアルハンドリングツールが前記秤量パンの上方に位置決めされるように前記ハンドラを移動させるステップと、
    ｂ２）前記天秤をゼロにセットするステップと、
    ｂ３）前記把持高さｈ_ｉまで前記バイアルハンドリングツールを下降させるステップと、
    ｂ４）前記把持幅ｗ_ｉまで前記バイアルハンドリングツールを閉じるステップと、
    ｂ５）前記バイアルハンドリングツールを上昇させるステップと、
    ｂ６）前記秤量モジュールから秤量結果を受信し、該秤量結果が、前記秤量パンから重量物が持ち上げられたことを示している場合には、前記秤量パンアダプタｉが存在しており、かつ、前記２値判定結果がイエスであると結論付けるステップと
    を備える、方法。

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