JP6949571B2 - 受渡し位置を設定する方法及びラボラトリ自動化システム - Google Patents

Description

本発明は、把持装置の受渡し位置を設定する方法であって、ラボラトリ自動化システムと関連して使用することのできる方法に関する。本発明は、更に、その様な方法を遂行するように構成されているラボラトリ自動化システムに関する。

把持装置は、ラボラトリ自動化システムにて、特に、移送平面上を動けるようになっている試料容器搬送体の中へ試料容器を設置するために、またその様な試料容器搬送体から試料容器を取り出すために、使用されることが多い。

既知のラボラトリ試料分配システムは、ラボラトリ自動化システムにて、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るのが典型的である。

ラボラトリ試料分配システムは、例えば文献国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号に開示されている。その様なラボラトリ試料分配システムは高いスループット及び高信頼度の動作を提供する。

典型的に、把持装置の内部座標系はラボラトリ試料分配システムの内部座標系とは相違する。これは、受渡し位置、典型的には把持装置によって扱われるために試料容器搬送体が設置されなければならない位置、を教え込まなければならないということを意味する。これは、典型的に、相違する座標系が互いと整列するということを含意する。

国際公開第２０１３／０６４６５６Ａ１号

よって、本発明の目的は、把持装置の受渡し位置を設定する方法であって、高信頼度であり且つ実施するのが簡単な方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、その様な方法を遂行するように構成されているラボラトリ自動化システムを提供することである。

本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の方法及び請求項１２に記載のラボラトリ自動化システムによって実現される。

本発明は、把持装置の受渡し位置を設定する方法に関する。把持装置は、移送平面と、移送平面の下方に配置された多数（ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ：「若干数の」とも）（（例えば６４から６４０００）の電磁アクチュエータと、例えば磁気センサ（一例としてホールセンサ）の形態をしている、移送平面に亘って分散された多数（例えば６４から６４０００）の位置センサと、を有するラボラトリ試料分配システムへ割り当てられる。位置センサは移送平面の下に行と列に配列されることができる。それに応じ、電磁アクチュエータは移送平面の下に行と列に配列されることができる。

受渡し位置は受渡し電磁アクチュエータへ割り当てられるものであり、ここに受渡し電磁アクチュエータは典型的には前記多数の電磁アクチュエータのうちの１つである。受渡し位置は、典型的には、移送平面上に可動式に配列されている試料容器搬送体の中に収容される又は試料容器搬送体によって搬送される試料容器を把持装置が把持する位置、又は把持装置が試料容器を試料容器搬送体へ受け渡す又は試料容器搬送体の中へ挿入する位置、である。

方法は、次の段階、即ち、
−把持装置を用いて、位置測定装置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ：「位置確定装置」とも）を、位置測定装置が把持装置により固定的に保持されるように掴む又は把持する段階であって、位置測定装置は一例として永久磁石の形態をしている磁気活性素子を備える、掴む又は把持する段階と、
−把持装置によって保持されたままの位置測定装置を移送平面上で位置決めする段階と、
−位置測定装置の移送平面上での第１の位置を、位置センサを使用して検出する段階と、
−少なくとも部分的に第１の位置に基づいて、受渡し位置を設定する段階と、
を備えている。

本発明を用いれば、受渡し位置を高速で効率のよい方式で測定する（determine：「確定する」とも）ことが可能になる。概して手動操作はこの方法を遂行するうえで必要ない。

或る実施形態によれば、受渡し位置は把持装置の座標系に設定され、表される。典型的に、これは把持装置の制御装置によって使用される座標系に対応している。

或る実施形態によれば、受渡し位置は、前記第１の位置と受渡し電磁アクチュエータの中心位置の間の差に基づいて計算される。これは容易な計算を可能にさせる。

或る実施形態によれば、位置センサは、位置測定装置の磁気活性素子によって生成される（生じる）磁界の定量的強度を計測するように構成されている。これは、特に二値信号しか与えない位置センサと比べ高い分解能を有する位置測定を可能にする。

典型的には、位置センサは、更に、試料容器搬送体のそれぞれの磁気活性素子によって生成される磁界の定量的強度を計測するように構成されている。

或る実施形態によれば、第１の位置は、位置センサの幾つか又は全てによって計測された磁界の強度に基づいて測定される。

或る実施形態によれば、第１の位置を検出するために、受渡し電磁アクチュエータの周囲の位置センサ（のみ）が使用される。換言すれば、第１の位置は、受渡し電磁アクチュエータの周囲の位置センサ及び受渡し位置のセンサ自体によって計測される磁界の強度に基づいて測定される。

或る実施形態によれば、電磁アクチュエータは、方法遂行中は非活性化される。これは、電磁アクチュエータによって生成される（生じる）磁界により計測が乱れることを回避する。

或る実施形態によれば、第１の位置及び／又は中心位置は、移送平面上の平面座標（デカルト座標）によって表される。殆どの移送平面は矩形形状を有しているので、その様な平面座標は適切である。また一方、他の型式の座標、例えば円座標、が使用されることもあり得ることに留意されたい。

或る実施形態によれば、把持装置を用いて位置測定装置を移送平面上で位置決めする段階は、把持装置が受渡し電磁アクチュエータの真上又は近傍に位置決めされるように遂行される。これは、受渡し電磁アクチュエータと位置測定装置の間の、短く、厳密に測定可能な距離を可能にする。

或る実施形態によれば、把持装置によって保持されたままの位置測定装置を移送平面上で位置決めする段階は、自動的に遂行される。自動的に位置決めする段階は、位置測定装置を、進歩的な方法を用いて補正されるべき事前定義された又は想定された受渡し位置へ設置することができる。

或る実施形態によれば、位置測定装置は、移送平面に接触するための多数のロール又はボールベアリングを備えている。これは位置測定装置と移送平面の間の摩擦を低減する。

或る実施形態によれば、位置測定装置は、磁気活性素子によって生成される磁力線を移送平面に向けて案内するための金属性又は強磁性の案内手段を備える。この方途は、位置センサにおける磁界強度増加につながり、なおいっそう高信頼度の計測につながる。

或る実施形態によれば、受渡し位置を測定する段階の後、方法は、次の段階、即ち、
−把持装置によって保持されたままの位置測定装置を、移送平面上で既に測定された受渡し位置に位置決めする段階と、
−位置測定装置の移送平面上での第２の位置を、位置センサを使用して検出する段階と、
−少なくとも部分的に第２の位置に基づいて、受渡し位置を精密化する段階と、
を備えている。

これは、測定された受渡し位置のよりいっそうの精密化につながる。これらの段階又は類似の段階は、受渡し位置を更に精密化するために複数回繰り返されてもよいことに留意されたい。

本発明は、更に、多数（例えば１から１００）の把持装置と、ラボラトリ試料分配システムと、を備えるラボラトリ自動化システムに関する。

ラボラトリ試料分配システムは、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多数（例えば１から１００００）の試料容器搬送体を備えており、各試料容器搬送体は、少なくとも１つの磁気活性素子、例えば永久磁石、を備えている。

ラボラトリ試料分配システムは、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を備えている。

ラボラトリ試料分配システムは、移送平面の下方に固定されて配列されている多数（例えば６４から６４０００）の電磁アクチュエータを更に備えており、電磁アクチュエータは、移送平面の上の試料容器搬送体を、試料容器搬送体へ磁力を印加することによって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、移送平面の上の試料容器搬送体の運動を、試料容器搬送体が対応する移送経路に沿って動くよう電磁アクチュエータを駆動することによって制御するように構成されている制御装置を更に備えている。

各把持装置につき、受渡し電磁アクチュエータが多数の電磁アクチュエータの中から割り当てられ、試料容器は、それぞれの試料容器を搬送する試料容器搬送体が受渡し電磁アクチュエータの上方に位置決めされた状態で、それぞれの把持装置へ又はそれぞれの把持装置から受け渡されることになる。

ラボラトリ自動化システムは、プロセス制御ユニットを更に備えており、プロセス制御ユニットは、本発明による方法が遂行されるよう把持装置及びラボラトリ試料分配システムを制御するように構成されている。方法に関し、ここに開示されている全ての実施形態及び変形型が適用できる。

プロセス制御ユニットと制御装置は、同一であってもよいが、別々の装置であってもよい。

或る実施形態によれば、位置測定装置の磁気活性素子は、試料容器搬送体の各磁気活性素子よりも強い磁界を生成することができる。これは、位置測定を目的とした強い磁界につながり、ひいてはなおいっそう高信頼度の計測につながる。

或る実施形態によれば、ラボラトリ自動化システムは、多数（例えば１から１００）のラボラトリステーションを備えている。

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、及び／又は分析後ステーション、とすることができる。ラボラトリ試料分配システムは、試料容器搬送体及び／又は試料容器を複数のラボラトリステーションの間で移送するように適合されていてもよい。ラボラトリステーションは、ラボラトリ試料分配システムに隣接して配列されていてもよい。

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任意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任意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。

分析前ステーション、分析ステーション、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、アーカイビングステーション、ピペット操作ステーション、選別ステーション、試験管型式識別ステーション、試料品質判定ステーション、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。

多数の位置センサは、移送平面の下方に固定されて配列されていてもよい。位置センサは、感知領域と電気抵抗を有しており、電気抵抗は感知領域内に位置する移送平面上の試料容器搬送体の位置に依存する。ラボラトリ試料分配システムは、位置測定ユニットを備えてもよく、位置測定ユニットは位置センサの電気抵抗を評価することによって移送平面の上の試料容器搬送体の位置を測定するように適合されている。

位置センサ及び位置測定ユニットは、移送平面上での改善された試料容器搬送体位置検出を可能にする。感知領域は、移送平面上を１つの方向のみ又は１つの次元のみに延びていてもよく、及び／又は移送平面上に感知線又は感知縞を備えていてもよい。その場合、位置センサは、当該１つの方向の値しか持たない１つの電気抵抗を有していてもよい。代わりに、感知領域は、移送平面上の互いに異なる２つの方向又は２つの次元に延びていてもよく、及び／又は移送平面上の感知範囲を備えていてもよい。その場合、位置センサは、２つの方向の値を有する１つの電気抵抗を有していてもよい。換言すれば、位置センサは各々が個々の方向に値を有する２つの電気抵抗を有していてもよい。試料容器搬送体が感知領域を外れ得る又は感知領域の外に位置し得るときに電気抵抗が移送平面上の試料容器搬送体の位置に依存し得ないように、感知領域は限定されていてもよい。この場合、電気抵抗は、デフォルト値、例えばゼロ値又は極値を有することになる。電気抵抗及びその（ひとつ又は複数の）値は、それぞれ、感知領域内に位置する移送平面上の試料容器搬送体の位置に曖昧さの余地なく割り当てられ又は相関付けられてもよい。故に、感知領域内に位置する移送平面上の試料容器搬送体の位置を、位置測定ユニットによって曖昧さの余地なく測定することができ得る。これは、一次元の感知領域が、２つの点を見分けることができないような、ホールセンサが同じホール電圧を与える２つの点を有する場合に、対照的に、ホールセンサに勝って有利である。二次元の感知領域の場合には、ホールセンサは、ホールセンサが同じホール電圧を与える共有円上の多数の点を有するので、見分けることができない。電気抵抗は、電圧を電気抵抗へ１つの方向に印加することによって、及び同じ方向の結果としての電流を計測することによって、評価又は計測することができる。電気抵抗は長手方向電気抵抗と言い表すこともできる。位置センサは移送平面に沿って互いに隣り合わせに又は隣接に配列させることができ、具体的には隣り合う位置センサの感知領域が重なり合わないように又は部分的にしか重なり合わないように、例えば１つの次元にて最大１０パーセントしか重なり合わないように、配列させることができる。移送平面の下方の位置センサの既知の位置並びにそれらの個々の電気抵抗及び個々の値の評価から、移送平面の上の試料容器搬送体の位置が位置測定ユニットによって測定される。

本発明の或る実施形態によれば、位置センサは、空間的に偏向可能な要素を備えている。空間的に偏向可能な要素の空間的偏向は、感知領域内に位置する試料容器搬送体の位置に依存する。電気抵抗は空間的偏向に依存する。空間的偏向は、移送平面に沿っていてもよいし、及び／又は移送平面に垂直であってもよい。具体的には、空間的に偏向可能な要素は、移送平面に沿って試料容器搬送体に追従していてもよいし、及び／又はその位置に対応していてもよい。移送平面に垂直の空間的偏向は、移送平面上の試料容器搬送体の位置にて且つ試料容器搬送体の位置の下方でそれぞれ起こり得、他の場所では起こらない。具体的には、空間的に偏向可能な要素は、少なくとも２つの偏向状態の間で偏向されてもよい。試料容器搬送体が感知領域を外れて位置しているとき、空間的偏向は起こらなくてもよく、空間的に偏向可能な要素はデフォルト偏向状態へ偏向されてもよく、及び／又は空間的に偏向可能な要素はその直近の状態に留まってもよい。

本発明の或る実施形態によれば、空間的に偏向可能な要素は磁性材料を備えている。磁性材料は、感知領域内に位置する試料容器搬送体の磁気活性素子と、空間的偏向が生じるように相互作用するように適合されているか又は相互作用する。磁性材料は、永久的磁性材料及び／又は磁気的に軟らかい材料、特に鉄、を備えていてもよい。磁性材料が磁気的に軟らかい材料を備えている場合には試料容器搬送体の磁気活性素子は永久磁石及び／又は電磁石であるのが好都合であり、又は試料容器搬送体の磁気活性素子が磁気的に軟らかい材料を備えている場合には磁性材料は永久的磁性材料を備えているのが好都合である。

本発明の或る実施形態によれば、空間的に偏向可能な要素は、可撓性の膜であって具体的には移送平面に沿って又は平行に延びる可撓性の膜として具現化されている。可撓性の膜は、移送平面に垂直に空間的に偏向され得る。可撓性の膜の比較的小さく且つそれにより比較的低減衰性の偏向は電気抵抗に影響を及ぼすには十分であるので、可撓性の膜の使用は位置センサの比較的高い信頼度を確約することができる。

本発明の或る実施形態によれば、位置センサは移送平面に沿って所与のセンサ長さを有している。センサ長さは感知領域を画定している。電気抵抗は、センサ長さに沿った感知領域内に位置する移送平面上の試料容器搬送体の位置に依存する。具体的には、位置センサはハウジングを備えており、センサ長さはハウジングによって画定されていてもよい。

本発明の或る実施形態によれば、センサ長さは、２０ミリメートル（ｍｍ）から６０ｍｍの範囲、具体的には３０ｍｍから５０ｍｍの範囲にある。試料容器搬送体は、この範囲内で、移送平面上に直径を有することができ及び／又は移送平面上にフットプリントを有することができる。このセンサ長さ範囲の選択により、一方では、センサ長さを、一度に１つの試料容器搬送体のみが感知領域内に位置決めされ得ることを確約するに十分なほど相対的に小さくすることができる。他方で、センサ長さを、比較的少数の位置センサで移送平面全域を捕捉するのに足り得ることを確約するに十分なほど相対的に大きくすることもできる。

本発明の或る実施形態によれば、位置センサは抵抗要素を備えている。抵抗要素は、移送平面に沿ってセンサ長さに亘って延びている。加えて、位置センサはコンダクタンス要素を備えている。コンダクタンス要素は、抵抗要素相手に位置変更式電気接点を作り、よって電気抵抗を生じさせるように、適合されている。抵抗要素に沿った電気接点の位置は、試料容器搬送体の位置、具体的には抵抗要素に沿った感知領域内に位置する移送平面上の使用容器搬送体の位置に依存しており、具体的には当該位置に対応している。位置変更式電気接点は、永久的に存在するものであってもよいし、試料容器搬送体が感知領域内に位置しているときのみ一時的に存在するものであってもよい。また、位置センサは第１の電気接点要素を備えていてもよく、第１の電気接点要素が抵抗要素と電気的に接触するようになっていてもよい。第１の電気接点要素は一方の端で抵抗要素に接触するようになっているのが好都合である。電気抵抗は、コンダクタンス要素と第１の電気接点要素との間で生じる又は確立されるようになっていてもよい。この配列を可変抵抗器と言い表すこともできる。加えて、位置センサは、第２の電気接点要素を備え、第２の電気接点要素が抵抗要素と電気的に接触するようになっていてもよい。第２の電気接点要素は抵抗要素の第１の電気接点要素とは反対側の端に接触するようになっているのが好都合である。第１の電気接点要素と第２の電気接点要素との間に電圧が印加されてもよい。結果として生じる電圧降下をコンダクタンス要素と第１の電気接点要素の間で評価又は計測することができ、ここに電圧降下は電気抵抗の尺度となり得る。この配列を電位差計又は分圧器と言い表すこともできる。コンダクタンス要素を電圧タップと言い表すこともできる。

本発明の或る実施形態によれば、コンダクタンス要素は、移送平面に沿ってセンサ長さに亘って、具体的には抵抗要素に沿って、延びている。

本発明の或る実施形態によれば、空間的に偏向可能な要素は、抵抗要素及び／又はコンダクタンス要素によって形成されている。空間的に偏向可能な要素の空間的偏向は、位置変更式電気接点を生じさせる。具体的には、抵抗要素及び／又はコンダクタンス要素は、可撓性の膜として具現化することができる。代替的又は追加的に、コンダクタンス要素は、滑動式接点要素として具現化されていてもよく、抵抗要素に沿って滑動するように適合されていてもよい。

本発明の或る実施形態によれば、抵抗要素は第１の方向及び第１の方向とは異なる第２の方向に延びている。加えて、位置センサは、第１の方向及び第２の方向の電気抵抗を測定するためのマルチプレクサを備えている。マルチプレクサは、第１の方向の電気抵抗を第２の方向の電気抵抗とは独立に測定又は計測できるようにしていてもよい。具体的には、第１の方向は第２の方向に直角を成していてもよい。また、位置センサは、方向毎に、電気接点要素及び随意選択で別の電気接点要素を備えていてもよい。

本発明の或る実施形態によれば、位置センサは行と列に配列されている。行と列は格子又は行列を形成していてもよい。また、位置センサの格子は電磁アクチュエータの格子に対応又は整列していてもよい。更には、位置センサは移送平面に平行な平面内に配列されていてもよい。

本発明の或る実施形態によれば、位置センサは移送平面と電磁アクチュエータとの間に配列されている。

本発明の或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは印刷回路板を備えている。印刷回路板は移送平面の下方に固定されて配列されている。位置センサ、具体的には位置センサの各々は、表面実装素子として具現化されていて、印刷回路板の表面上へ直接実装されている。それにより単数又は複数の位置センサを移送平面の下方に簡単に取り付ける又は一体化することができる。

本発明の或る実施形態によれば、ラボラトリ試料分配システムは制御ユニットを備えている。制御ユニットは位置測定ユニットと信号接続にある。更に、制御ユニットは、移送平面の上の試料容器搬送体の運動を、試料容器搬送体が対応する移送経路に沿って動くよう移送平面の上の試料容器搬送体の位置に依存して電磁アクチュエータを駆動することによって制御するように構成されている。

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

第１の実施形態によるラボラトリ自動化システムを示している。 受渡し電磁アクチュエータの水平方向の表面を上から見た図を示している。 更なる実施形態によるラボラトリ自動化システムを示している。 図３の試料容器搬送体、移送平面、及び位置センサの縦断面図を示している。 図４の位置センサの横断面図を示している。 図４の位置センサについての第１の方向の電気用図記号を示している。 図４の位置センサについての第２の方向の別の電気用図記号を示している。 図３のラボラトリ試料分配システムの縦断面図を示している。

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ョン３０と、ラボラトリ試料分配システム１００と、を備えている。ラボラトリ自動化システム１０は、例えばピック・アンド・プレイス装置の形態をしている、把持装置２５を更に備えている。

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の下には複数の電磁アクチュエータ１２０が行と列に配列されている。各電磁アクチュエータ１２０は個々の強磁性コア１２５を備えている。

ホールセンサとして具現化されている多数の磁気位置センサ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は多数の試料容器搬送体１４０を更に備えている。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には、それぞれの試料容器１４５を搬送するラボラトリ試料容器搬送体１４０が、例示を目的にたった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。而して、電磁アクチュエータ１２０によって生成される磁界が試料容器搬送体１４０を移送平面１１０に亘って駆動することができる。

更に、試料容器搬送体１４０の永久磁石１４１によって生成される磁界が位置センサ１３０によって検出されることになるので、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。

電磁アクチュエータ１２０と位置センサ１３０の両方が制御装置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に電磁アクチュエータ１２０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、これら２つのラボラトリステーション２０、３０のみが例示を目的に示されており、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ていることもある、ということに留意されたい。

第１のラボラトリステーション２０に隣接して、ロボットアームの形態をしている把持装置２５が提供されている。把持装置２５は、現在、垂直向きに保持されているペンの形態をした位置測定装置２７を担持している。位置測定装置２７は、その下端に、永久磁石の形態をしている磁気活性素子２８を備えている。

第１のラボラトリステーション２０に隣接して、電磁アクチュエータ１２０のうち特定の１つが受渡し電磁アクチュエータ１２１として画定される。試料容器１４５がラボラトリステーション２０へ運ばれようとする又はラボラトリステーション２０から収集されようとする場合、当該特定の試料容器１４５を搬送する試料容器搬送体１４０は、受渡し電磁アクチュエータ１２１まで動かされ、次いで受渡し電磁アクチュエータ１２１によって保持される。試料容器１４５は、把持装置２５に把持され、次いで第１のラボラトリステーション２０へ受け渡されることになる。試料容器１４５を第１のラボラトリステーション２０から収集し、試料容器搬送体１４０によって離れて移送しようとするときには同じ原理が基本的に逆の順序で働く。

第１のラボラトリステーション２０がラボラトリ試料分配システム１００に隣接して最初に設置されるとき、典型的には把持装置２５もその指定位置に設置されることになる。次いで、把持装置２５は、受渡し電磁アクチュエータ１２１上に動かされてきた試料容器搬送体１４０に収容されている試料容器１４５を把持することができるように較正される必要がある。これは、以下に図２に関して解説されている様に位置測定装置２７を使用して果たされる。

図２は、把持装置２５を使用して遂行することのできる進歩的な方法の或る実施形態を例示するため、受渡し電磁アクチュエータ１２１の水平方向の表面を上から見た図を示している。方法はプロセス制御ユニットの機能を引き継ぐ制御装置１５０によって制御されるものと理解されたい。換言すれば、制御装置１５０は更にプロセス制御ユニットを兼ねて具現化されている。

最初に、位置測定装置２７が自動的に始動位置２００に設置される。この始動位置２００は、その後、移送平面１１０に亘って分散されている位置センサ１３０を使用して測定されることになる。当該目的のため、位置センサは、試料容器搬送体１４０の存在又は非存在を二値検出する能力があるというだけでなく、それぞれの位置センサ１３０の位置での精密な現在磁界強度を指し示す信号を提供するように更に適合されている。

位置測定装置の始動位置２００を測定するという目的のために、受渡し電磁アクチュエータ１２１に隣接する（又は包囲している）位置センサ１３０が使用される。制御装置１５０は、これらの位置センサ１３０によって生成される信号を用い、始動位置２００を厳密に計算する能力がある。

典型的な実施形では、受渡し位置２５０、即ち試料容器搬送体１４０が受渡し電磁アクチュエータ１２１の真上へ動かされてきたときにその中心が置かれることになる位置は、受渡し電磁アクチュエータ１２１の中心（受渡し電磁アクチュエータ１２１の中心位置）に画定されると想定される。この事例が図２にも示されている。而して、受渡し位置２５０は現事例では上から見て受渡し電磁アクチュエータ１２１の中心位置と一致している。

移送平面１１０のデカルト座標系での始動位置２００及び受渡し位置２５０が分かったところで、制御装置１５０は、図２のベクトルによって示されている２つの位置２００と２５０の間の差を求める。続いてこの差が、把持装置２５のデカルト座標系での受渡し位置２５０を計算するのに使用されることになる。これにより把持装置２５が設置される位置の補正が可能になり、受渡し位置２５０に実質的に一致する新始動位置がもたらされる。

このプロセスの結果をチェックしたほうがよければ、把持装置２５を動作させて位置測定装置２７を新たに測定された始動位置２００に設置させ、当該位置を再度求めさせればよい。これは、補正値の更なる測定、即ち精密化を可能にさせる。その様な精密化は、例えば所望の精度に到達するまで及び／又は測定された補正値が或る特定の閾値より小さくなるまで繰り返すことができる。

試料容器搬送体１４０が受渡し電磁アクチュエータ１２１へ動かされれば、把持装置が、測定された受渡し位置２５０へ動かされ、而して試料容器搬送体１４０に収容されている試料容器１４５を正しく把持することができる。

図３は、更なる実施形態によるラボラトリ試料分配システム１００を備えるラボラトリ自動化システム１０を示している。ラボラトリ試料分配システム１００は、位置測定ユニット１７００へ連結された多数の位置センサ１５００を備えている。位置センサ１５００は、図１に描かれている位置センサ１３０の代わりに又は位置センサ１３０と併せて使用されてもよい。

位置センサ１５００は、移送平面１１０の下方に固定されて配列されている。位置センサ１５００の各々は、感知領域１６００を有していて、電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙを有している。電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙ、具体的には電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙの値は、それぞれの位置センサ１５００の感知領域１６００内に位置する移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の位置ＰＳに依存する。位置測定ユニット１７００は、移送平面１１０の上の試料容器搬送体１４０の位置ＰＳを、位置センサ１５００の電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙ、具体的には電気抵抗値、を評価することによって測定するように適合されている。

示されている実施形態では、各位置センサ１５００の感知領域１６００は、移送平面１１０上で互いに直角を成す２つの方向ｘ、ｙに延びている。この事例では、感知領域１６００は移送平面１１０上の感知面積を備えている。また、位置センサ１５００の各々は、図５ｂ及び図５ｃに描かれている様に、第１の方向ｘについて電気抵抗Ｒｘと電気抵抗値をそれぞれ有し、第２の方向ｙについて電気抵抗Ｒｙと電気抵抗値をそれぞれ有している。

詳細には、位置センサ１５００の各々は、図４及び図５ａに描かれている様に、移送平面１１０に沿って第１の方向ｘに所与のセンサ長さＬｘを有し、移送平面１１０に沿って第２の方向ｙに所与のセンサ長さＬｙを有している。センサ長さＬｘ、Ｌｙは、それぞれの位置センサ１５００の感知領域１６００を画定している。第１の方向ｘの電気抵抗Ｒｘは、感知領域１６００内に位置する移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の、センサ長さＬｘに沿った位置ＰＳに依存する。第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｙは、感知領域１６００内に位置する移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の、センサ長さＬｙに沿った位置ＰＳに依存する。示されている実施形態では、センサ長さＬｘ、Ｌｙの各々は４０ｍｍである。これらのセンサ長さは、移送平面１１０上の各試料容器搬送体１４０の直径に対応している。

更に、位置センサ１５００は、抵抗要素２１００を備えている。抵抗要素２１００は、第１の方向ｘへセンサ長さＬｘに亘って移送平面１１０に沿って又は平行に延び、第２の方向ｙへセンサ長さＬｙに亘って移送平面１１０に沿って又は平行に延びている。加えて、位置センサ１５００は、コンダクタンス要素２２００を備えている。コンダクタンス要素２２００は、抵抗要素２１００相手に位置変更式電気接点２３００を作り出し、よって電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙを生じさせるように、適合されている。抵抗要素２１００に沿った電気接点２３００の位置ＰＣは、感知領域１６００内に位置する移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の、抵抗要素２１００に沿った位置ＰＳに依存する。

更に、位置センサ１５００は空間的に偏向可能な要素１９００を備えている。空間的に偏向可能な要素１９００の空間的偏向は、感知領域１６００内に位置する試料容器搬送体１４０の位置ＰＳに依存する。電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙは、空間的偏向に依存する。

示されている実施形態では、空間的に偏向可能な要素１９００は、コンダクタンス要素２２００によって形成されている。空間的に偏向可能な要素１９００の空間的偏向は位置変更式電気接点２３００を生じさせる。空間的に偏向可能な要素１９００及びコンダクタンス要素２２００は、それぞれ、可撓性の膜として具現化されている。コンダクタンス要素２２００は、第１の方向ｘへセンサ長さＬｘに亘って移送平面１１０及び抵抗要素２１００に沿って又は平行に延び、第２の方向ｙへセンサ長さＬｙに亘って移送平面１１０及び抵抗要素２１００に沿って又は平行に延びている。

位置センサ１５００はハウジング２９００を備えている。抵抗要素２１００及びコンダクタンス要素２２００は、ハウジング２９００の内部に互いに平行に空隙によって隔てられて配置されている。ハウジング２９００は、移送平面１１０の下方に、抵抗要素２１００をコンダクタンス要素２２００よりも移送平面１１０に近接させて配置されている。可撓性の膜として具現化されているコンダクタンス要素２２００は、その境界又は縁をハウジング２９００へ固定されているか又は挟み付けられている。

空間的に偏向可能な要素１９００及びコンダクタンス要素２２００は、それぞれ、磁性材料２０００を備えている。磁性材料２０００は、感知領域１６００内に位置する試料容器搬送体１４０の磁気活性素子１４１と相互作用して空間的偏向を生じさせるように適合されている又はその様に相互作用する。示されている実施形態では、磁性材料２０００は鉄ビードの形態をしている磁気的に軟らかい材料を備えており、鉄ビードは可撓性の膜へ一体化されている。

他の実施形態では、空間的に偏向可能な要素は抵抗要素によって形成されていることもある。具体的には、抵抗要素を可撓性の膜として具現化することもできる。また、ハウジングは、コンダクタンス要素を抵抗要素よりも移送平面に近接させて配列されてもよい。更には、抵抗要素が磁性材料を備えてもよく、磁性材料が感知領域内に位置する試料容器搬送体の磁気活性素子と相互作用するように適合されているか又はその様に相互作用して、抵抗要素の空間的偏向を生じさせ、コンダクタンス要素との位置変更式電気的接点が作り出されるようにすることもできる。

示されている実施形態では、試料容器搬送体１４０の磁気活性素子１４１と空間的に偏向可能な要素１９００の磁性材料２０００の両方の磁気の強さは、移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０が位置センサ１５００の感知領域１６００内に位置付けられたとき磁性材料２０００が磁気活性素子１４１によって引き寄せられ、その結果コンダクタンス要素２２００が移送平面１１０に垂直に抵抗要素２１００に向かって偏向し当該抵抗要素と電気的に接触するように選定されており、ここに空間的偏向は移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の位置ＰＳにて且つ位置ＰＳの下方でそれぞれ起こり、他の場所では起こらない。それにより、位置変更式電気接点２３００が試料容器搬送体１４０の位置ＰＳに対応する位置ＰＣにて作り出される。空間的に偏向可能な要素は第１の偏向状態又は電気接点偏向状態にある。

詳細には、抵抗要素２１００は、センサ長さＬｘ、Ｌｙに沿って均一である抵抗材料を備えている。位置センサ１５００は、第１の電気接点要素２３６０を備えている。第１の電気接点要素２３６０は、抵抗要素２１００の端、図５ａでは左側、に電気的に接触する。第１の方向ｘの電気抵抗Ｒｘは、第１の電気接点要素２３６０とコンダクタンス要素２２００との間でその位置変更式電気接点２３００と共に生じる。加えて、位置センサ１５００は、コンダクタンス接点要素２３５０を備えている。コンダクタンス接点要素２３５０はコンダクタンス要素２２００に電気的に接触する。コンダクタンス要素２２００はコンダクタンス材料を備えており、コンダクタンス要素２２００の電気抵抗及びコンダクタンス材料の電気抵抗率は、それぞれ、抵抗要素２１００の電気抵抗及び抵抗材料の電気抵抗率それぞれに比較して、無視できるほど又は取るに足りぬほど小さい。それにより、コンダクタンス接点要素２３５０と位置変更式電気接点２３００との間での電気抵抗は、電気抵抗Ｒｘに比較して、無視できるほど又は取るに足りぬほど小さい。加えて、位置センサ１５００は第２の電気接点要素２３８０を備えている。第２の電気接点要素２３８０は、抵抗要素２１００の第１の電気接点要素２３６０とは反対側の端、図５ａでは右側、に電気的に接触する。第１の電気接点要素２３６０と第２の電気接点要素２３８０との間に所与の電圧、例えば３．３ボルト（Ｖ）が具体的には第１の方向ｘに印加される。その結果生じる電圧降下が、コンダクタンス接点要素２３５０と第１の電気接点要素２３６０との間で具体的には第１の方向ｘにアナログ的に評価又は計測され、評価された電圧降下が第１の方向ｘの電気抵抗Ｒｘの計測となる。この配列を電位差計と言い表すこともできる。コンダクタンス要素２２００を電圧タップと言い表すこともできる。電気抵抗Ｒｘを長手方向電気抵抗と言い表すこともできる。

位置センサ１５００は、第３の電気接点要素２３７０を備えている。第３の接点要素２３７０は、抵抗要素２１００の端、図５ａでは下側、に電気的に接触する。第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｙは、第２の電気接点要素２３７０とコンダクタンス要素２２００との間でその位置変更式電気接点２３００と共に生じる。コンダクタンス接点要素２３５０と位置変更式電気接点２３００との間での電気抵抗は電気抵抗Ｒｙに比較して無視できるほど小さい。加えて、位置センサ１５００は第４の電気接点要素２３９０を備えている。第４の電気接点要素２３９０は、抵抗要素２１００の第３の電気接点要素２３７０とは反対側の端、図５ａでは上側、に電気的に接触する。第３の電気接点要素２３７０と第４の電気接点要素２３９０との間に所与の電圧が印加される。その結果生じる電圧降下が、コンダクタンス接点要素２３５０と第３の電気接点要素２３７０との間でアナログ的に評価され、評価された電圧降下が第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｙの計測となる。電気抵抗Ｒｙを長手方向電気抵抗と言い表すこともできる。

位置センサ１５００は、第１の方向ｘ及び第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙを測定するためのマルチプレクサ２４００を備えている。最初に、第１の電気接点要素２３６０と第２の電気接点要素２３８０との間に所与の電圧がマルチプレクサ２４００によって印加され、電気抵抗Ｒｘが測定され、その間、第３の電気接点要素２３７０と第４の電気接点要素２３９０との間に電圧は印加されない。次に、第３の電気接点要素２３７０と第４の電気接点要素２３９０との間に所与の電圧がマルチプレクサ２４００によって印加され、電気抵抗Ｒｙが測定され、その間、第１の電気接点要素２３６０と第２の電気接点要素２３８０との間に電圧は印加されない。それにより、マルチプレクサ２４００は第１の方向ｘの電気抵抗Ｒｘを第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｙとは独立に測定すること又は計測することを可能にする。

電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙは、それぞれの位置センサ１５００の感知領域１６００内に位置する移送平面１１０上の試料容器搬送体１４０の位置ＰＳに曖昧さの余地なく割り当てられる。第１の方向ｘの電気抵抗Ｒｘは、位置変更式電気接点２３００が図５ａでは左から右へ移るのと共に増加する。第２の方向ｙの電気抵抗Ｒｙは、位置変更式電気接点２３００が図５ａでは下から上へ移るのと共に増加する。図４及び図５に示されている試料容器搬送体１４０の位置ＰＳについて、電気抵抗Ｒｘは電気抵抗Ｒｙより大きく、共にほぼ最大値である。従って、それぞれの位置センサ１５００の感知領域１６００内に位置する試料容器搬送体１４０の位置ＰＳは、位置測定ユニット１７００によって曖昧さの余地なく測定される。試料容器搬送体１４０がそれぞれの位置センサ１５００の感知領域１６００を外れて位置しているとき、空間的に偏向可能な要素１９００及びコンダクタンス要素２２００の空間的偏向はそれぞれ起こらない。空間的に偏向可能な要素１９００は、第２の偏向状態又はデフォルト偏向状態にある。位置変更式電気接点２３００は現れない。この場合、電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙは各々が極値を有している。

図３に描かれている様に、位置センサ１５００は、行２５００と列２６００に、具体的には二次的に、配列されている。行と列は格子を形成している。また、位置センサ１５００の格子は電磁アクチュエータ１２０の格子に対応又は整列している。隣り合う位置センサ１５００の感知領域１６００は重なり合わないが継ぎ目無く隣接している。それにより移送平面１１０全域が捕捉される。移送平面１１０の下方の位置センサ１５００の既知の位置及びそれらの電気抵抗Ｒｘ、Ｒｙの評価から、移送平面１１０の上の試料容器搬送体１４０の位置ＰＳが位置測定ユニット１７００によって測定される。

更に、位置センサ１５００は、図６に描かれている様に、移送平面１１０と電磁アクチュエータ１２０との間に、具体的には移送平面１１０に平行な平面内に、配列されている。

更に、ラボラトリ試料分配システム１００は印刷回路板２７００を備えている。印刷回路板２７００は移送平面１１０の下方に固定されて配列されている。位置センサ１５００の各々は、表面実装素子として具現化されていて、印刷回路板２７００の表面２８００上へ直接実装されている。

加えて、ラボラトリ試料分配システム１００は、既に図１に描かれている制御ユニット１５０を備えている。制御ユニット１５０は、位置測定ユニット１７００と信号接続にある。加えて、制御ユニット１５０は、移送平面１１０の上の複数の試料容器搬送体１４０の運動を、それら試料容器搬送体１４０が移送経路に沿って独立に及び同時に動くことができるよう移送平面１１０の上のそれら試料容器搬送体１４０の位置ＰＳに依存して電磁アクチュエータ１２０を駆動することによって制御するように構成されている。

位置センサ及び位置測定ユニットは、移送平面上での改善された試料容器搬送体位置検出を可能にする。

第１の位置及び／又は第２の位置は、位置センサ１５００を用いて測定することができる。

Claims (16)

1. 把持装置（２５）の受渡し位置（２５０）を設定する方法であって、
   −前記把持装置（２５）は、移送平面（１１０）と、前記移送平面（１１０）の下方に配置された多数の電磁アクチュエータ（１２０）と、前記移送平面（１１０）に亘って分散された多数の位置センサ（１３０）と、を有するラボラトリ試料分配システム（１００）へ割り当てられ、
   −前記受渡し位置（２５０）は、受渡し電磁アクチュエータ（１２１）へ割り当てられ、
   方法は、
   −前記把持装置（２５）を用いて、位置測定装置（２７）を、前記位置測定装置（２７）が前記把持装置（２５）によって固定的に保持されるように掴む段階であって、前記位置測定装置は磁気活性素子（２８）を備える、掴む段階と、
   −前記把持装置（２５）によって保持されたままの前記位置測定装置（２７）を前記移送平面上（１１０）で位置決めする段階と、
   −前記位置測定装置（２７）の前記移送平面（１１０）上での第１の位置（２００）を、前記位置センサ（１３０）を使用して検出する段階と、
   −少なくとも部分的に前記第１の位置（２００）に基づいて、前記受渡し位置（２５０）を設定する段階と、
   を備えている方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   −前記受渡し位置（２５０）は前記把持装置（２５）の座標系に表される、
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   −前記受渡し位置（２５０）は、前記第１の位置（２００）と前記受渡し電磁アクチュエータ（１２１）の中心位置の間の差に基づいて計算される、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
   −前記位置センサ（１３０）は前記磁気活性素子（２８）によって生成される磁界の定量的強度を計測するように構成されている、
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   −前記第１の位置（２００）は前記磁界の計測された前記強度に基づいて測定される、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、
   −前記第１の位置（２００）を検出する段階のために、前記受渡し電磁アクチュエータ（１２１）の周囲の位置センサ（１３０）が使用される、
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
   −前記電磁アクチュエータ（１２０）は前記方法の遂行中は非活性化される、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
   −前記第１の位置（２００）は前記移送平面（１１０）上の平面座標によって表される、
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項３に記載の方法において、
   −前記中心位置は前記移送平面（１１０）上の平面座標によって表される、
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法において、
    −前記把持装置（２５）を用いて、前記位置測定装置（２７）を前記移送平面（１１０）上で位置決めする前記段階は、前記把持装置（２５）が前記受渡し電磁アクチュエータ（１２１）の真上又は近傍に位置決めされるように遂行される、
    ことを特徴とする方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法において、
    −前記把持装置（２５）によって保持されたままの前記位置測定装置（２７）を前記移送平面（１１０）上で位置決めする前記段階は、自動的に遂行される、
    ことを特徴とする方法。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法において、
    前記受渡し位置（２５０）を測定した後、前記方法は、次の段階、即ち、
    −前記把持装置（２５）に保持されたままの前記位置測定装置（２７）を、前記移送平面（１１０）上で前記受渡し位置（２５０）に位置決めする段階と、
    −前記位置測定装置（２７）の前記移送平面（１１０）上での第２の位置を、前記位置センサ（１３０）を使用して検出する段階と、
    −少なくとも部分的に前記第２の位置に基づいて、前記受渡し位置（２５０）を精密化する段階と、を備えている、
    ことを特徴とする方法。
13. ラボラトリ自動化システム（１０）であって、
    −多数の把持装置（２５）と、
    −ラボラトリ試料分配システム（１００）であって、
    −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多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、試料容器搬送体（１４０）、
    −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）、
    −前記移送平面（１１０）の下方に固定されて配列されている多数の電磁アクチュエータ（１２０）であって、前記電磁アクチュエータ（１２０）は、前記移送平面（１１０）の上の試料容器搬送体（１４０）を、当該試料容器搬送体（１４０）に磁力を印加することによって動かすように適合されている、電磁アクチュエータ（１２０）、及び、
    −前記移送平面（１１０）の上の前記試料容器搬送体（１４０）の運動を、当該試料容器搬送体（１４０）が対応する移送経路に沿って動くよう前記電磁アクチュエータ（１２０）を駆動することによって制御するように構成されている制御装置（１５０）、
    を備え、
    −各把持装置（２５）につき、受渡し電磁アクチュエータ（１２１）が前記多数の電磁アクチュエータ（１２０）の中から割り当てられ、試料容器（１４５）は、それぞれの前記試料容器（１４５）を搬送する試料容器搬送体（１４０）が前記受渡し電磁アクチュエータ（１２１）の上方に位置決めされた状態で、前記把持装置（２５）へ又は前記把持装置（２５）から受け渡されることになる、
    ラボラトリ試料分配システム（１００）と、
    −プロセス制御ユニット（１５０）であって、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法が遂行されるように前記把持装置（２５）及び前記ラボラトリ試料分配システム（１００）を制御するように構成されているプロセス制御ユニット（１５０）と、
    を備える、ラボラトリ自動化システム（１０）。
14. 請求項１３に記載のラボラトリ自動化システム（１０）において、
    −前記ラボラトリ自動化システム（１０）は多数のラボラトリステーション（２０、３０）を備えている、
    ことを特徴とするラボラトリ自動化システム（１０）。
15. 請求項１３または請求項１４に記載のラボラトリ自動化システム（１０）において、
    −前記ラボラトリ自動化システム（１０）は位置測定装置（２７）を備えている、
    ことを特徴とするラボラトリ自動化システム（１０）。
16. 請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載のラボラトリ自動化システム（１０）において、
    −前記位置測定装置（２７）の前記磁気活性素子（２８）は、前記試料容器搬送体（１４０）の前記磁気活性素子（１４１）の各々より強い磁界を生成する、
    ことを特徴とするラボラトリ自動化システム（１０）。

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