JP6957740B2 - 試料容器運搬装置、実験室試料分配システム、および実験室自動化システム - Google Patents

試料容器運搬装置、実験室試料分配システム、および実験室自動化システム Download PDF

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Description

本発明は、試料容器運搬装置、こうした試料容器運搬装置を備える実験室試料分配システム、およびこうした実験室試料分配システムを備える実験室自動化システムに関する。
実験室試料容器に収容された実験室試料を試料容器運搬装置によって様々な実験室ステーションの間で分配するために、実験室自動化システムでは、通常、知られている実験室試料分配システムが使用されている。こうした試料容器運搬装置、こうした実験室試料分配システム、およびこうした実験室自動化システムが、米国特許出願公開第2017/0131310(A1)号の文書に示されている。試料容器運搬装置は、実験室試料容器を保持するためのばねアームを備える。
米国特許出願公開第2010/0015007(A1)号には、検査室自動化システムにおける搬送装置用の標本容器運搬装置が開示されている。
欧州特許出願公開第3025974(A1)号には、容器ハンドリングおよび/または機器装置において使用するための支持平板が開示されている。
米国特許出願公開第2015/0233956(A1)号には、試料容器を移送するための移送装置が開示されている。
米国特許出願公開第2005/0037502(A1)号には、試料ハンドリングシステムにおいて使用するための試料管運搬装置が開示されている。
米国特許出願公開第2017/0153262(A1)号には、試験管などの細長い物体を所定の配向で解放可能に保持するための装置が開示されている。
国際公開第2011/132037(A1)号には、概して円筒形の容器のための保持具が開示されている。
米国特許出願公開第2014/0202829(A1)号には、試料保持具が開示されている。
米国特許出願公開第2017/0131310(A1)号 米国特許出願公開第2010/0015007(A1)号 欧州特許出願公開第3025974(A1)号 米国特許出願公開第2015/0233956(A1)号 米国特許出願公開第2005/0037502(A1)号 米国特許出願公開第2017/0153262(A1)号 国際公開第2011/132037(A1)号 米国特許出願公開第2014/0202829(A1)号
本発明の目的は、従来技術の試料容器運搬装置よりも特性が改善された試料容器運搬装置を提供することである。本発明の別の目的は、こうした試料容器運搬装置を備える実験室試料分配システム、およびこうした実験室試料分配システムを備える実験室自動化システムを提供することである。
これらの目的は、請求項1に記載の試料容器運搬装置、請求項10に記載の実験室試料分配システム、および請求項12に記載の実験室自動化システムによって対処される。好ましい実施形態は従属請求項に定義される。
本発明は、実験室試料容器を保持し、保持された実験室試料容器を実験室試料分配システムにおいて移送するための試料容器運搬装置に関する。試料容器運搬装置は、第1の保持要素および第2の保持要素を備える。第1の保持要素と第2の保持要素は、実験室試料容器を保持するように、保持領域において互いに向かって、および/または互いから離れるように変位可能、具体的には回転変位可能である。さらに、試料容器運搬装置はカプラを備える。カプラは、カプラによって第1の保持要素と第2の保持要素の具体的には互いに対する変位、具体的には回転変位が結びつけられるように、結合領域において第1の保持要素および第2の保持要素に連結されており、具体的には直接的に、および/または機械的に第1の保持要素および第2の保持要素に連結されている。さらに、試料容器運搬装置は防止要素を備える。防止要素は、保持領域と結合領域の間に、空間的に配置されており、実験室試料容器および/または実験室試料が結合領域に入ることを防止するように構成されている。結合領域および保持領域は、試料容器運搬装置の中心軸に沿って配置されている。カプラが、カプラのその回転運動によって第1の保持要素と第2の保持要素の変位が結びつけられるように回転運動可能である。カプラが、防止要素に運動可能にマウントされている。試料容器運搬装置がカプラ保持具を備えている。カプラ保持具が防止要素から結合領域へと延在し、防止要素とカプラ保持具とが1つの部品として具体化されている。カプラは、中心軸がカプラの回転軸になるようにカプラ保持具に枢動式にマウントされている。少なくとも1つの、具体的にはすべての保持要素は、特に回転変位のみ可能であってもよい。
実験室試料容器は、ガラスまたは透明なプラスチックで作製された管として設計されてもよく、また上端部に開口を有することができる。実験室試料容器を使用して、血液試料、尿試料、または化学試料などの実験室試料を収容、保管、および移送することができる。
試料容器運搬装置は、2つだけの、またはちょうど2つの保持要素、すなわち第1の保持要素および第2の保持要素を備えてもよい。別法として、試料容器運搬装置は、第3の保持要素を備えてもよく、追加的に第4の保持要素を備えてもよく、さらにはそれより多くの保持要素を備えてもよい。すべての保持要素は、実験室試料容器を保持するように、保持領域において互いに向かって、および/または互いから離れるように変位可能でもよい。結合領域内においてすべての保持要素にカプラを連結させることができ、したがって、カプラにより、すべての保持要素の変位を結びつけることができる。言い換えれば、少なくとも1つの、具体的にはすべての保持要素は、並進変位不可能であるか、または並進変位可能である必要がない。具体的には、少なくとも1つの、具体的にはすべての保持要素は、具体的には試料容器運搬装置の中心軸に対して直交するように、水平方向に変位可能でもよい。言い換えれば、少なくとも1つの、具体的にはすべての保持要素は、具体的には中心軸に沿って垂直方向に変位不可能であるか、または垂直方向に変位可能である必要がない。
第1の保持要素および/または第2の保持要素は、実験室試料容器と直に接触して、実験室試料容器を保持するように構成され得る。保持要素と実験室試料容器の間の接触は、保持領域において行うことができる。保持領域は、保持要素によって画定され、および/または制限され得る。追加的に、または別法として、保持領域は、試料容器運搬装置の防止要素、および/または存在するならば基部本体によって画定されてもよい。保持領域は、具体的には実験室試料容器を試料容器運搬装置に挿入することを可能にするために、一方の面、具体的には上面または正面において開口することができる。保持された実験室試料容器は、少なくとも部分的に第1の保持要素と第2の保持要素の間に位置決めされ得る。具体的には第1の保持要素と第2の保持要素は、試料容器運搬装置の中心部および/または中心軸の周りに具体的には対称に配置することができ、したがって、第1の保持要素および第2の保持要素のそれぞれの、実験室試料容器との間の接触点または接触線、すなわち保持点または保持線は、試料容器運搬装置の中心部および/または中心軸から等距離になる。中心部は中心軸上に位置付けられてもよい。中心部は、試料容器運搬装置の重心でもよい。中心軸は、実験室試料容器の対称軸、具体的には長手方向軸および/または垂直軸でもよい。言い換えれば、保持された実験室試料容器は、第1の保持要素および第2の保持要素によって中央に位置決めされて、試料容器運搬装置の中心部にくることができる。保持される実験室試料容器は周縁部を備えてもよく、第1の保持要素および/または第2の保持要素は、保持領域内で、実験室試料容器をその周縁部において保持する。保持される実験室試料容器は、第1の保持要素および/または第2の保持要素により、実験室試料容器の開口が存在するならば開口が試料容器運搬装置から、具体的には防止要素から離れた方を向くことができるように保持されてもよい。さらに、保持された実験室試料容器、具体的には実験室試料容器の端面または下部は、防止要素によって支持され得る。
カプラは機械的カプラでもよい。具体的には、カプラはレバー、摺動部、ベルト、ゴムバンド、またはギアホイールでもよい。カプラは、第1の保持要素および/または第2の保持要素を変位させることができたとき、運動を実施するように構成されてもよい。カプラは、第1の保持要素の変位を第2の保持要素の変位へと伝えるように構成されてもよい。カプラは、第2の保持要素の変位を第1の保持要素の変位へと伝えるように構成されてもよい。結合領域は、防止要素、および/または存在するならば基部本体によって画定され、および/または制限され得る。カプラは、具体的には完全に結合領域に配置することができ、具体的には空間的に結合領域に配置することができる。カプラは、回転運動のみ可能であってもよい。カプラは、試料容器運搬装置の中心部および/または中心軸を中心に回転運動可能でもよい。カプラは、第1の保持要素および/または第2の保持要素が変位すると、回転運動を実施することができる。カプラは、並進運動を実施することができなくてもよい。カプラは、存在するならば基部本体に運動可能にマウントすることができる。
試料容器運搬装置により、第1の保持要素と第2の保持要素の変位を同期させることが可能になり得る。このことにより、具体的には実験室試料容器のタイプおよび/またはサイズとは無関係に、定められた保持位置に実験室試料容器を保持することが可能になり得る。さらに、このことにより、第1の保持要素および第2の保持要素のそれぞれが、同様の、または同一の保持力値を実験室試料容器に加えることが可能になり得る。これにより、バランスの取れた力を加えることができる。
防止要素により、実験室試料容器および/または実験室試料によって引き起こされる恐れのある試料容器運搬装置の不具合、具体的にはそのカプラおよびその結合機構それぞれの不具合を避けることが可能になり得る。追加的に、または別法として、防止要素により、具体的には実験室試料によって引き起こされる恐れのある結合領域の汚染または汚損を避けることが可能になり得る。言い換えれば、防止要素により、試料容器運搬装置をその結合領域において清潔に保つことが可能になり、または少なくとも試料容器運搬装置を比較的簡単に清掃することが可能になり得る。防止要素により、試料容器運搬装置の信頼性を比較的高いものにすることが可能になり得る。
具体的には、防止要素は、平板、壁、またはフェンスでもよい。防止要素は、液体および/または塵が結合領域に入ることを防止するように構成され得る。具体的には、防止要素は単体で、または追加の封止要素との組合せで、結合領域を防水式に封止することができる。防止要素により、保持領域を結合領域から隔て、および/または分割することができる。防止要素は、試料容器運搬装置の中間の階層、または真ん中の階になり得る。具体的には、防止要素は保持領域と結合領域の間の直線に沿って配置することができ、具体的には空間的に配置することができる。
本発明の一実施形態によれば、試料容器運搬装置はギア歯システムを備える。カプラは、ギア歯システムによって第1の保持要素および/または第2の保持要素に連結される。ギア歯システムは、結合領域に配置され得る。ギア歯システムは、ギアラック、ギアホイール、またはギアホイールセグメントを備えてもよい。
本発明の一実施形態によれば、試料容器運搬装置はストップ要素を備える。ストップ要素は、第1の保持要素および第2の保持要素の変位を制限するように、第1の保持要素および/もしくは第2の保持要素、ならびに/またはカプラと協働するように構成される。具体的には、第1の保持要素と第2の保持要素の互いに向かう変位を、ストップ要素によって制限することができる。ストップ要素により、第1の保持要素および/または第2の保持要素のデフォルト位置または弛緩位置を定めることができる。デフォルト位置は、保持領域における第1の保持要素と第2の保持要素の間の距離が最小になり得る第1の保持要素および第2の保持要素の位置でもよい。ストップ要素は、結合領域に配置され得る。
本発明の一実施形態によれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素は、具体的には枢動ジョイントにより、具体的には変位可能に防止要素にマウントされる。さらに、防止要素は、第1の保持要素および/または第2の保持要素の変位を案内するように構成され得る。追加的に、または別法として、第1の保持要素および/または第2の保持要素は具体的には変位可能に基部本体にマウントされ得る。
本発明の一実施形態によれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素は、防止要素から保持領域へと最大35ミリメートル(mm)だけ、具体的には最大30mmだけ、具体的には最大25mmだけ、具体的には最大15mmだけ、具体的には最大10mmだけ延在する。言い換えれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素は、実験室試料容器の長さ35mm、具体的には30mm、具体的には25mm、具体的には15mm、具体的には10mmの端部において、実験室試料容器を保持するように構成され得る。こうした比較的短い保持要素は、保持された実験室試料容器に配置されたバーコードを覆うことができない。したがって、バーコードを外部から読取り可能にすることができる。
本発明の一実施形態によれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素は、実験室試料容器を保持するための複数の(たとえば1〜10個の)掴み部(jaw)を保持領域に備える。具体的には、各保持要素がただ1つの掴み部を備えてもよい。掴み部は、保持された実験室試料容器と直に接触するように構成されてもよい。各掴み部は、具体的には円形の一部分または一部を備えるかまたは形成してもよい。複数の掴み部、およびその長手方向軸のそれぞれは、中心部および/または中心軸に対して平行に配向されてもよい。複数の掴み部は、複数の第1の掴み部および複数の第2の掴み部を備えてもよく、第1の保持要素と複数の第1の掴み部は一体に形成されてもよく、および/または第2の保持要素と複数の第2の掴み部は一体に形成されてもよい。掴み部は、等距離で、および/または等角に中心軸の周りに分散されてもよい。複数の掴み部のうちの少なくとも1つは、実験室試料容器を保持するための波状部を備えてもよい。これにより、波状にされた掴み部と実験室試料容器の間の比較的大きい摩擦および/またはグリップが可能になり得る。波状部は畝でもよい。具体的には、波状部は、実験室試料容器を破壊しないように、および/または実験室試料容器に影響を与えないように構成され得る。複数の掴み部は、結合領域に配置される必要はない。
本発明の一実施形態によれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素はレバーアームを備え、レバーアームは湾曲した形状を備え、掴み部は、実験室試料容器が試料容器運搬装置に挿入され、試料容器運搬装置によって保持され、および/または試料容器運搬装置から取り出されるとき、レバーアームが実験室試料容器と接触しないように、具体的には直に接触しないように、レバーアームに、具体的にはレバーアームの端部に配置される。これにより、具体的には実験室試料容器の挿入または取出し中、保持要素のうちの少なくとも1つと実験室試料容器との間の所望の摩擦、具体的には比較的小さい摩擦が可能になり、したがって、実験室試料容器は、挿入または取出し中に比較的ごくわずかしか回転し得ないか、または回転し得ない。湾曲した形状は円弧の形をとってもよい。レバーアームはフラップとして示されてもよい。
本発明の一実施形態によれば、複数の掴み部は、実験室試料容器を保持するための、可撓性の、および/または柔軟な材料を含む。これにより、複数の掴み部と実験室試料容器の間の比較的信頼性が高い接触、および/または所望の摩擦が可能になる。具体的には、第1の保持要素および/または第2の保持要素は複数構成要素の射出成形部品でもよく、複数の掴み部は、より柔軟な材料、具体的にはゴムをベースとした材料で作製される。
本発明の一実施形態によれば、第1の保持要素および/または第2の保持要素は挿入支持部を備える。挿入支持部は、保持されるべき実験室試料容器と互いに協働するように構成されており、したがって、実験室試料容器が試料容器運搬装置に挿入されると、挿入支持部を備える保持要素は変位する。これにより、試料容器運搬装置に保持されるべき実験室試料容器を比較的簡単に挿入することが可能になる。挿入支持部は傾斜平面でもよく、傾斜表面でもよく、傾斜縁部でもよい。もし存在するならば、複数の掴み部のうちの少なくとも1つの各掴み部が挿入支持部を備えてもよい。
本発明の一実施形態によれば、試料容器運搬装置は、第1の保持要素および/もしくは第2の保持要素、ならびに/またはカプラに力を印加する押さえ要素を備え、それにより、第1の保持要素と第2の保持要素は、実験室試料容器を保持するように互いに向かって力を加えられる。これにより、実験室試料容器を比較的確実に保持することが可能になる。追加的に、または別法として、押さえ要素は、試料容器運搬装置から実験室試料容器を取り出すことができたとき、第1の保持要素と第2の保持要素が互いに向かって、具体的には、もしあれば、デフォルト位置へと変位できるように力を印加することができる。押さえ要素は弾性要素を備えるかまたは弾性要素であってもよい。押さえ要素は、ばね、ゴム要素、ゴムバンド、少なくとも1つの磁石、ケーブル牽引システム、空気圧システム、または液圧システムを備えてもよく、これらであってもよい。
本発明の一実施形態によれば、試料容器運搬装置は磁気的にアクティブな要素を備え、磁気的にアクティブな要素は、駆動要素によって生成される磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、駆動力、具体的には磁気駆動力が試料容器運搬装置に印加される。磁気的にアクティブな要素は永久磁石でもよく、電磁石でもよい。磁気的にアクティブな要素は、軟磁性材料を備えてもよい。
本発明は、さらに、実験室試料分配システムに関する。実験室試料分配システムは、上述のような複数の(たとえば1〜1000個の)試料容器運搬装置、移送平面、複数の(たとえば1〜10000個の)駆動要素、および制御装置を備える。移送平面は、複数の試料容器運搬装置を支持するように構成される。複数の駆動要素は、複数の試料容器運搬装置を移送平面上で動かすように構成される。制御装置は、複数の試料容器運搬装置が対応する移送経路に沿って移送平面上を動くように、複数の駆動要素を制御するように構成される。
本発明による試料容器運搬装置を用いると、上に論じたような本発明による試料容器運搬装置の利点を実験室試料分配システムに適用することが可能になり得る。
移送平面は移送表面とも表記される場合がある。移送平面は試料容器運搬装置を支持することができ、このことは、試料容器運搬装置の運搬とも表記される場合がある。試料容器運搬装置は、移送平面上を並進運動することができる。試料容器運搬装置は、移送平面上を2次元空間で動くように構成されてもよい。複数の試料容器運搬装置は、移送平面上を摺動することができる。制御装置は、集積回路、タブレットコンピュータ、スマートフォン、コンピュータ、または処理制御システムでもよい。試料容器運搬装置のそれぞれは、個々の移送経路に沿って移送平面上を動くことができる。
本発明の一実施形態によれば、複数の駆動要素は複数の(たとえば1〜10000個の)電磁アクチュエータを備え、複数の電磁アクチュエータは、移送平面の下に固定的に配置され、磁界を生成して複数の試料容器運搬装置を移送平面上で動かすように構成される。複数の試料容器運搬装置のそれぞれは磁気的にアクティブな要素を備え、磁気的にアクティブな要素は、複数の電磁アクチュエータによって生成される磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、駆動力、具体的には磁気駆動力が試料容器運搬装置に印加される。制御装置は、複数の試料容器運搬装置が対応する移送経路に沿って移送平面上を動くように、複数の電磁アクチュエータを制御するように構成される。具体的には、電磁アクチュエータは、強磁性コアを囲むソレノイドでもよい。さらに、電磁アクチュエータは、磁界を生成または提供するために、個々に駆動または通電されてもよい。電磁アクチュエータは、2次元空間に、具体的には行および列を有するグリッドまたはマトリクスに配置されてもよく、これに沿って電磁アクチュエータが配置される。電磁アクチュエータは、移送平面に対して平行な平面に配置されてもよい。
本発明は、さらに、実験室自動化システムに関する。実験室自動化システムは、複数の(たとえば1〜50個の)実験室ステーションと、上述のような実験室試料分配システムとを備える。実験室試料分配システムは、複数の試料容器運搬装置および/または実験室試料容器を実験室ステーションの間で分配するように構成される。
本発明による実験室試料分配システムを用いると、上に論じたような本発明による実験室試料分配システムの利点を実験室自動化システムに適用することが可能になり得る。
実験室ステーションは実験室試料分配システム、具体的には実験室試料分配システムの移送平面に隣接して、またはすぐ隣に配置することができる。複数の実験室ステーションは、分析前実験室ステーション、分析実験室ステーション、および/または分析後実験室ステーションを備えてもよい。分析前実験室ステーションは、試料、試料容器、および/または試料容器運搬装置の任意の種類の前処理を実施するように構成されてもよい。分析実験室ステーションは、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成するように構成されてもよく、測定信号は、分析物が存在しているかどうか、また存在する場合はどのような濃度で存在しているかを示す。分析後実験室ステーションは、試料、試料容器、および/または試料容器運搬装置の任意の種類の後処理を実施するように構成されてもよい。分析前実験室ステーション、分析実験室ステーション、および/または分析後実験室ステーションは、キャップ取外しステーション、キャップ再取り付けステーション、アリコートステーション、遠心分離ステーション、アーカイブステーション、ピペットステーション、分類ステーション、管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、液位検出ステーション、封止/封止解除ステーション、押出しステーション、ベルトステーション、搬送システムステーション、および/または試料容器を試料容器運搬装置へと、もしくは試料容器運搬装置から移動するためのグリッパーステーションのうちの少なくとも1つを備えてもよい。
以下では、図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図面の全体を通して、同じ要素は同じ参照符号で表す。
本発明による試料容器運搬装置の斜視図である。 図1の試料容器運搬装置の別の斜視図である。 図1の試料容器運搬装置の断面図である。 図1の試料容器運搬装置の保持要素、カプラ、および防止要素の斜視図である。 図1の保持要素、カプラ、および防止要素の別の斜視図である。 図1の試料容器運搬装置の保持要素のうちの1つの斜視図である。 実験室試料容器を保持する図1の試料容器運搬装置を備えた、本発明による実験室自動化システムの斜視図である。 実験室試料容器を保持する図1の試料容器運搬装置の概略断面図である。 本発明の別の実施形態による試料容器運搬装置の斜視図である。 図9の試料容器運搬装置の別の斜視図である。 図9の試料容器運搬装置の断面図である。 図9の試料容器運搬装置の保持要素、カプラ、および防止要素の斜視図である。 図9の保持要素、カプラ、および防止要素の別の斜視図である。 図9の試料容器運搬装置の保持要素のうちの1つの斜視図である。 図9の試料容器運搬装置の下方ハウジング部分を示す図である。 図9の試料容器運搬装置の上方ハウジング部分を示す図である。
図1〜図8および図9〜図16には、実験室試料容器130を保持し、保持された実験室試料容器130を実験室試料分配システム100において移送するための、本発明の試料容器運搬装置140が示してある。試料容器運搬装置は、第1の保持要素150、第2の保持要素160、カプラ170、および防止要素220を備える。第1の保持要素150と第2の保持要素160は、実験室試料容器130を保持するように、保持領域165において互いに向かって、および/または互いから離れるように変位可能である。カプラ170は、カプラ170によって第1の保持要素150と第2の保持要素160の変位が結びつけられるように、結合領域166において第1の保持要素150および第2の保持要素160に連結されている。防止要素220は保持領域165と結合領域166の間に配置されており、実験室試料容器130および/または実験室試料135が結合領域166に入ることを防止するように構成されている。
示されている実施形態では、試料容器運搬装置140は第3の保持要素151を備える。代替の実施形態では、試料容器運搬装置は2つだけの保持要素、具体的には第1の保持要素および第2の保持要素を備えてもよい。さらに、代替の実施形態では、試料容器運搬装置は、4つの保持要素または4つ以上の保持要素を備えてもよい。矢印P1、P2、P3によって図2に示されているように、保持要素150、151、160のすべてが、実験室試料容器130を保持するように、保持領域165において互いに向かって、および/または互いから離れるように回転変位可能である。カプラ170は、カプラ170によってすべての保持要素150、151、160の変位、具体的には互いに対する変位が結びつけられるように、結合領域166において保持要素150、151、160のすべてに連結されている。
結合領域166は、試料容器運搬装置140の防止要素220および基部本体149によって画定される。カプラ170は結合領域166に配置される。さらに、試料容器運搬装置140の基部本体149は、中心軸CAが基部本体149の長手方向軸になるように形状設定される。
詳細には、カプラ170は、カプラ170のその回転運動によって保持要素150、151、160の変位が結びつけられるように回転運動可能である。図3に示すように、示されている実施形態では、試料容器運搬装置140はカプラ保持具179を備える。カプラ保持具179は、防止要素220から結合領域166へと、具体的には中心軸CAに沿って、および/または基部本体149へと延在する。詳細には、防止要素220とカプラ保持具179は1つの部品として具体化される。矢印P4によって図4および図5に示されているように、カプラ170は、中心軸CAがカプラ170の回転軸になるようにカプラ保持具179に運動可能にマウントされ、具体的には枢動式にマウントされる。
示されている実施形態では、試料容器運搬装置140はギア歯システム230を備える。カプラ170は、ギア歯システム230によって保持要素150、151、160に連結される。ギア歯システム230は結合領域166に配置される。詳細には、カプラ170はある形態のギアホイールを備え、保持要素150、151、160はある形態のギアホイールセグメントを備える。ギアホイール形状のカプラ170が、保持要素150、151、160のギアホイールセグメントと噛み合う。
図3〜図5に示すように、保持要素150、151、160は、具体的には枢動ジョイント175により、具体的には変位可能に防止要素220にマウントされる。詳細には、各保持要素150、151、160は、掛け金タイプの連結部によって防止要素220にマウントされる。さらに、保持要素150、151、160は、具体的には変位可能に、基部本体149にマウントされる。さらに、防止要素220および基部本体149は、保持要素150、151、160の変位を案内するように構成されている。
さらに、保持要素150、151、160は、実験室試料容器130を保持するための複数の掴み部180を保持領域165に備える。示されている実施形態では、それぞれの保持要素150、151、160は、ただ1つの掴み部180を備える。代替の実施形態では、保持要素のうちの少なくとも1つは、2つ、3つ、または4つ以上の掴み部を備えてもよい。
詳細には、各掴み部180は、等距離かつ等角に中心軸CAの周りに分散される。示されている実施形態では、3つの掴み部180の間の角度は120度である。
図7および図8に示すように、掴み部180は、保持領域165において実験室試料容器130と直に接触するように構成されている。具体的には、保持要素150、151、160、およびそれらの掴み部180は、それぞれ試料容器運搬装置140の中心軸CAの周りに対称に配置されており、したがって、保持要素150、151、160のそれぞれの、実験室試料容器130との間の接触点または接触線は、中心軸CAから等距離になる。詳細には、複数の掴み部180は、実験室試料容器130を保持するための、可撓性の、および/または柔軟な材料を含む。
示されている実施形態では、防止要素220は平板として具体化されている。防止要素220は、液体および/または塵が結合領域166に入ることを防止するように構成されている。図3に示すように、詳細には、防止要素220は基部本体149と直に接触する。さらに、防止要素220は実験室試料容器130を支持するように構成されている。言い換えれば、防止要素220により、実験室試料容器130の挿入の深さが制限される。
保持領域165は、保持要素150、151、160、および防止要素220によって画定される。防止要素220により、保持領域165が結合領域166から隔てられる。結合領域166および保持領域165は中心軸CAに沿って配置される。さらに、保持領域165は、実験室試料容器130を試料容器運搬装置140に挿入することを可能にするために試料容器運搬装置140の上面141において開口していることを除いて、基部本体149によって囲まれ、および/または閉じられている。
示されている実施形態では、実験室試料容器130は、図7および図8に示されるように、上端部に開口を有する管として設計される。実験室試料容器130の端面は、防止要素220によって支持される。掴み部180は、実験室試料容器130をその周縁部において保持またはクランプする。実験室試料容器130の開口は、試料容器運搬装置140およびその防止要素220のそれぞれから離れた方を向いている。
保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180は、管の形をとる実験室試料容器130の長手方向軸が中心軸CAと一致するよう、実験室試料容器130を保持するようにそれぞれ構成されている。
さらに、保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180は、防止要素220から保持領域165へとそれぞれ15mmだけ延在する。具体的には、保持領域165内での保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180の垂直長さは、それぞれ15mmである。言い換えれば、保持要素150、151、160は、実験室試料容器130の長さ10〜15mmの端部において、実験室試料容器を保持するように構成されている。したがって、実験室試料容器130の周縁部の一部は、保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180それぞれによって覆われない。言い換えれば、周縁部の一部は外から見える。たとえば、実験室試料容器130は、図示されていないバーコードをその周縁部に備えてもよく、このバーコードは、実験室試料容器130が試料容器運搬装置140によって保持されているとき、見えたままになっているべきである。
さらに、保持要素150、151、160のそれぞれはレバーアーム240を備える。レバーアーム240は湾曲した形状を有する。それぞれの掴み部180は、具体的にはレバーアーム240の端部に配置されており、したがって、実験室試料容器130が試料容器運搬装置140に挿入され、試料容器運搬装置140によって保持され、および/または試料容器運搬装置140から取り出されるとき、レバーアーム240は実験室試料容器130と接触しない。
さらに、図1に示すように、保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180は、挿入支持部182をそれぞれ備える。挿入支持部182のそれぞれは、保持されるべき実験室試料容器130と協働するように構成されており、したがって、実験室試料容器130が試料容器運搬装置140に挿入されると、挿入支持部182を備える保持要素150、151、160は変位する。示されている実施形態では、各挿入支持部182は傾斜平面として具体化される。詳細には、各挿入支持部182は中心軸CAの方に向いている。中心軸CAと各挿入支持部182との間の角度は、5度〜45度の範囲でもよい。
さらに、図3および図4に示すように、試料容器運搬装置140は、カプラ170に力を印加する押さえ要素190を備え、それにより、保持要素150、151、160は、実験室試料容器130を保持するように互いに向かって力を加えられる。示されている実施形態では、押さえ要素190は、カプラ170および防止要素220にマウントされる。詳細には、図3〜図5に示すように、カプラ170はカプラ突出部171を備え、防止要素220は防止突出部172を備える。押さえ要素190は、カプラ突出部171および防止突出部172にマウントされる。代替の実施形態では、追加的に、または別法として、押さえ要素は、保持要素のうちの少なくとも1つ、および/または基部本体にマウントされてもよい。さらに、代替の実施形態では、押さえ要素は、カプラおよび/または防止要素にマウントされる必要がない。示されている実施形態では、押さえ要素190は、ばね、具体的にはレッグスプリングの形をとる弾性要素である。詳細には、ばねの形をとる押さえ要素190により、カプラ保持具179が囲まれる。
さらに、押さえ要素190は、実験室試料容器130が試料容器運搬装置140から取り出されたとき、保持要素150、151、160が互いに向かって、具体的にはデフォルト位置へと変位するように力を印加する。
示されている実施形態では、具体的には平板の形をとる防止要素220と、カプラ170、具体的にはギア歯システム230と、具体的にはばねの形をとる押さえ要素190とは、中心軸CAに沿って、具体的にはこの順番で配置されている。
さらに、図5および図6に示すように、試料容器運搬装置140は、少なくとも1つのストップ要素235を備える。少なくとも1つのストップ要素235は、保持要素150、151、160の変位、具体的には互いに向かう変位が制限されるように、保持要素150、151、160およびカプラ170と協働するように構成されている。具体的には、少なくとも1つのストップ要素235により、デフォルト位置が定められる。
示されている実施形態では、各ストップ要素235は、対応する保持要素150、151、160に固定されている。具体的には、各ストップ要素235と対応する保持要素150、151、160とは1つの部品として具体化される。各ストップ要素235は、対応する保持要素150、151、160のギアホイールセグメントに隣接して配置される。デフォルト位置では、少なくとも1つのストップ要素235がカプラ170の対応するストップ表面236においてカプラ170と接触し、それにより、カプラ170のさらなる回転運動が阻止される。
デフォルト位置では、掴み部180同士の間の距離は、保持されるべき実験室試料容器130の最小直径よりも小さい。しかし、挿入支持部182の上端部間の距離は、保持されるべき実験室試料容器130の最大直径よりも大きい。
さらに、図2に示すように、基部本体149は少なくとも1つの変位ストップ部237を備える。少なくとも1つの変位ストップ部237は、保持要素150、151、160が互いから離れるように変位するとき、具体的には少なくとも1つの変位ストップ部237が保持要素150、151、160のうちの少なくとも1つと接触することにより、保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180それぞれの変位を制限するように構成されている。
示されている実施形態では、少なくとも1つのストップ要素235は結合領域166に配置されている。代替の実施形態では、ストップ要素は、試料容器運搬装置内の、または試料容器運搬装置の異なる位置に配置されてもよい。示されている実施形態では、少なくとも1つの変位ストップ部237は、基部本体149に備えられ、または配置されている。代替の実施形態では、変位ストップ部は、試料容器運搬装置内の、または試料容器運搬装置の異なる位置に配置されてもよい。
実験室試料容器130が防止要素220に向かって試料容器運搬装置140に挿入されるとき、実験室試料容器130は、挿入支持部182のうちの少なくとも1つと接触し、それと協働する。それにより、矢印P1、P2、P3によって図1に示すように、対応する保持要素150、151、160、およびカプラ170を介したその他の保持要素150、151、160は、デフォルト位置から離れて互いから離れるように変位する。
実験室試料容器130が保持要素150、151、160およびそれらの掴み部180の間で保持領域165に存在し、防止要素220によって支持されているとき、押さえ要素190により、実験室試料容器130に保持要素150、151、160が押し付けられ、および/または引き付けられる。カプラ170により、保持要素150、151、160が同様の、または同一の保持力値を実験室試料容器130に加えることが確実となる。
さらに、図3に示すように、試料容器運搬装置140は、永久磁石の形をとる磁気的にアクティブな要素145を備える。磁気的にアクティブな要素145は、駆動要素120によって生成される磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、試料容器運搬装置140に駆動力が印加される。詳細には、磁気的にアクティブな要素145は、基部本体149の空洞の内部に、具体的には基部本体149の下方部分に配置される。したがって、磁気的にアクティブな要素145は、基部本体149に対して並進変位することができない。
さらに、試料容器運搬装置140は、その下側に摺動表面111を備える。詳細には、基部本体149、具体的にはその下方部分が、環状の形状の摺動表面111を備える。
図7には、本発明の実験室自動化システム10が示してある。実験室自動化システム10は、本発明の実験室試料分配システム100と、複数の実験室ステーション20、25とを備える。複数の実験室ステーション20、25は、少なくとも1つの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を備えてもよい。示されている実施形態では、実験室ステーション20、25は、実験室試料分配システム100に隣接して配置されている。自明であるが、実験室自動化システム10には、図7に示されている2つの実験室ステーション20、25よりも多い実験室ステーションが含まれてもよい。
実験室試料分配システム100は、上述および/または後述の複数の試料容器運搬装置140を備える。自明であるが、実験室試料分配システム100には、図7に示されている3つの試料容器運搬装置140よりも多い試料容器運搬装置140が含まれてもよい。さらに、実験室試料分配システム100は、移送平面110、複数の駆動要素120、および制御装置125を備える。移送平面110は、複数の試料容器運搬装置140を支持するように構成されている。複数の駆動要素120は、移送平面110上で複数の試料容器運搬装置140を動かすように構成されている。制御装置125は、複数の試料容器運搬装置140が対応する移送経路に沿って移送平面上を動くように、具体的には試料容器運搬装置140のそれぞれが個々の移送経路に沿って同時に動くように、複数の駆動要素120を制御するように構成される。
実験室試料分配システム100は、複数の試料容器運搬装置140および/または実験室試料容器130を実験室ステーション20、25の間で分配するように構成されている。
実験室ステーション20、25のうちの少なくとも1つは、実験室試料容器130を試料容器運搬装置140に挿入するための、または実験室試料容器130を試料容器運搬装置140から取り出すためのグリッパーステーション(gripper station)を備えるかまたはグリッパーステーションであってもよい。
詳細には、複数の駆動要素120は複数の電磁アクチュエータ121を備える。複数の電磁アクチュエータ121は、移送平面110の下に固定的に配置され、磁界を生成して複数の試料容器運搬装置140を移送平面110上で動かすように構成されている。示されている実施形態では、電磁アクチュエータ121は、固体強磁性コアを有するソレノイドとして実装される。電磁アクチュエータ121は、行および列を有するグリッドに、具体的には移送平面110に対して平行な平面に方形に配置される。対応する電磁アクチュエータ121によって形成される方形の各中央部には、電磁アクチュエータは配置されない。言い換えれば、2行ごとに、1つおきの位置では電磁アクチュエータ120が存在しない。
各試料容器運搬装置140の磁気的にアクティブな要素145は、複数の電磁アクチュエータ121によって生成される磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、試料容器運搬装置140に磁気駆動力が印加される。
制御装置125は、複数の試料容器運搬装置140が対応する移送経路に沿って移送平面上を動くように、複数の電磁アクチュエータ121を制御するように構成される。
詳細には、電磁アクチュエータ121は、各試料容器運搬装置140について磁界を生成するために、具体的には制御装置125によって個々に駆動することができる。磁界は、試料容器運搬装置140の磁気的にアクティブな装置145と相互に作用することができる。この相互作用の結果、磁気駆動力が試料容器運搬装置140に印加される。したがって、試料容器運搬装置140は、移送平面110上で、または移送平面110にわたって、互いに対して垂直な2次元空間x、yで並進運動することができる。示されている実施形態では、各試料容器運搬装置140の摺動表面111は、移送平面110と接触するように構成されており、この摺動表面111により、移送平面110上での試料容器運搬装置140の運動、具体的には摺動を実施することが可能になる。
さらに、実験室試料分配システム100は、複数のホールセンサ141を備える。複数のホールセンサ141は、各試料容器運搬装置140の移送平面110上での位置を検出することができるように配置される。制御装置125は、ホールセンサ141と機能的に結合されて、試料容器運搬装置140の位置を検出する。制御装置125は、検出された位置に応じて電磁アクチュエータ121を制御するように構成されている。
図9〜図16に示す実施形態では、試料容器運搬装置140は第3の保持要素151および第4の保持要素161を備える。代替の実施形態では、試料容器運搬装置は2つだけの保持要素、具体的には第1の保持要素および第2の保持要素を備えてもよい。さらに、代替の実施形態では、試料容器運搬装置は、3つの保持要素または3つ以上の保持要素を備えてもよい。
さらに、図9〜図16に示す実施形態では、4つの掴み部180の間の角度は90度である。
さらに、図9〜図16に示す実施形態では、保持要素150、151、160、161およびそれらの掴み部180は、防止要素220から保持領域165へとそれぞれ30mmだけ延在する。具体的には、保持領域165内での保持要素150、151、160、161およびそれらの掴み部180の垂直長さは、それぞれ30mmである。
さらに、図9〜図16に示す実施形態では、少なくとも1つのストップ要素235は、保持要素150、151、160、161の変位が制限されるように、保持要素150、151、160、161と協働するように構成されている。
図9〜図16に示す実施形態では、各ストップ要素235は、対応する保持要素150、151、160、161のギアホイールセグメントの一部である。デフォルト位置では、少なくとも1つのストップ要素235が、防止要素220の対応するストップ表面238において防止要素220と接触し、それにより、各保持要素150、151、160、161のさらなる回転運動が阻止される。
さらに、図9〜図16に示す実施形態では、図15および図16に示すように、基部本体149の、場合によって上方部分またはハウジングは、2つの、具体的には異なるハウジング部分149a、149bを備える。
詳細には、ハウジング部分の一方は上方ハウジング部分149aであり、ハウジング部分の他方は下方ハウジング部分149bであり、これらは、具体的には中心軸CAに沿って配置される。
この、具体的には二部式のハウジングにより、試料容器運搬装置140を、具体的には保持要素150、151、160、161、カプラ170、および防止要素220を簡単に組み立てることが可能になる。
図9〜図16に示す実施形態では、上方ハウジング部分149aと下方ハウジング部分149bはスナップタイプの連結部によって互いに連結され、具体的には機械的に連結されている。代替の実施形態では、上方ハウジング部分と下方ハウジング部分は、異なるタイプの連結部によって互いに連結されてもよい。
さらに、試料容器運搬装置140、具体的にはその基部本体149は、具体的にはその下側に、磁気的にアクティブな要素145を保持するための少なくとも1つの要素を備えてもよい。
図示され、上に論じられた実施形態において明らかにされたように、本発明により、従来技術の試料容器運搬装置よりも特性が改善された試料容器運搬装置が提供される。さらに、本発明により、こうした試料容器運搬装置を備える実験室試料分配システム、およびこうした実験室試料分配システムを備える実験室自動化システムも提供される。

Claims (12)

  1. 実験室試料容器(130)を保持し、前記保持された実験室試料容器(130)を実験室試料分配システム(100)において移送するための試料容器運搬装置(140)であって、
    第1の保持要素(150)と、
    第2の保持要素(160)と、を備え、
    前記第1の保持要素(150)と前記第2の保持要素(160)は、前記実験室試料容器(130)を保持するように、保持領域(165)において互いに向かって、および/または互いから離れるように変位可能であり、
    前記試料容器運搬装置(140)は、
    カプラ(170)であって、前記カプラ(170)によって前記第1の保持要素(150)と前記第2の保持要素(160)の変位が結びつけられるように、結合領域(166)において前記第1の保持要素(150)および前記第2の保持要素(160)に連結されている、カプラ(170)と、
    防止要素(220)であって、前記保持領域(165)と前記結合領域(166)の間に空間的に配置されており、前記実験室試料容器(130)および/または実験室試料(135)が前記結合領域(166)に入ることを防止するように構成されている、防止要素(220)と
    を備え、
    前記結合領域(166)および前記保持領域(165)は、前記試料容器運搬装置(140)の中心軸(CA)に沿って配置されており、
    前記カプラ(170)が、前記カプラ(170)のその回転運動によって前記第1の保持要素(150)と前記第2の保持要素(160)の前記変位が結びつけられるように回転運動可能であり
    記試料容器運搬装置(140)がカプラ保持具(179)を備え、
    前記カプラ保持具(179)が前記防止要素(220)から前記結合領域(166)へと延在し、
    前記防止要素(220)と前記カプラ保持具(179)とが1つの部品として具体化され、
    前記カプラ(170)は、前記中心軸(CA)が前記カプラ(170)の回転軸になるように前記カプラ保持具(179)に枢動式にマウントされており、
    前記第1の保持要素(150)および前記第2の保持要素(160)のうちの少なくとも1つが回転変位可能であり
    前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)が、前記実験室試料容器(130)を保持するための複数の掴み部(180)を前記保持領域(165)に備え、
    前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)がレバーアーム(240)を備え、前記レバーアーム(240)が湾曲した形状を備え、
    前記掴み部(180)は、前記実験室試料容器(130)が前記試料容器運搬装置(140)に挿入され、前記試料容器運搬装置(140)によって保持され、および/または前記試料容器運搬装置(140)から取り出されるとき、前記レバーアーム(240)が前記実験室試料容器(130)と接触しないように前記レバーアーム(240)に配置される、
    試料容器運搬装置(140)。
  2. ギア歯システム(230)を備え、前記カプラ(170)が、前記ギア歯システム(230)によって前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)に連結されている、
    請求項1に記載の試料容器運搬装置(140)。
  3. ストップ要素(235)を備え、前記ストップ要素(235)は、前記第1の保持要素(150)および前記第2の保持要素(160)の前記変位が制限されるように、前記第1の保持要素(150)および/もしくは前記第2の保持要素(160)、ならびに/または前記カプラ(170)と協働するように構成されている、
    請求項1または2に記載の試料容器運搬装置(140)。
  4. 前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)が、前記防止要素(220)にマウントされている、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  5. 前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)が、前記防止要素(220)から前記保持領域(165)へと最大35mmだけ延在する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  6. 前記複数の掴み部(180)が、前記実験室試料容器(130)を保持するための、可撓性の、および/または柔軟な材料を含む、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  7. 前記第1の保持要素(150)および/または前記第2の保持要素(160)が挿入支持部(182)を備え、
    前記挿入支持部(182)が、保持されるべき前記実験室試料容器(130)と互いに協働するように構成されており、前記実験室試料容器(130)が前記試料容器運搬装置(140)に挿入されると、前記挿入支持部(182)を備える保持要素(150、160)が変位する、
    請求項1からのいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  8. 前記第1の保持要素(150)および/もしくは前記第2の保持要素(160)、ならびに/または前記カプラ(170)に力を印加する押さえ要素(190)を備え、前記第1の保持要素(150)と前記第2の保持要素(160)は、前記実験室試料容器(130)を保持するように互いに向かって力を加えられる、
    請求項1からのいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  9. 磁気的にアクティブな要素(145)を備え、前記磁気的にアクティブな要素(145)は、駆動要素(120)によって生成される磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、前記試料容器運搬装置(140)に駆動力が印加される、
    請求項1からのいずれか一項に記載の試料容器運搬装置(140)。
  10. 請求項1からのいずれか一項に記載の複数の試料容器運搬装置(140)と、
    移送平面(110)であって、前記複数の試料容器運搬装置(140)を支持するように構成された移送平面(110)と、
    複数の駆動要素(120)であって、前記複数の試料容器運搬装置(140)を前記移送平面(110)上で動かすように構成された複数の駆動要素(120)と、
    制御装置(125)であって、前記複数の試料容器運搬装置(140)が対応する移送経路に沿って前記移送平面(110)上を動くように、前記複数の駆動要素(120)を制御するように構成された、制御装置(125)と
    を備える、実験室試料分配システム(100)。
  11. 前記複数の駆動要素(120)が複数の電磁アクチュエータ(121)を備え、前記複数の電磁アクチュエータ(121)が、前記移送平面(110)の下に固定的に配置され、磁界を生成して前記複数の試料容器運搬装置(140)を前記移送平面(110)上で動かすように構成されており、
    前記複数の試料容器運搬装置(140)のそれぞれが、磁気的にアクティブな要素(145)を備え、前記磁気的にアクティブな要素(145)が、前記複数の電磁アクチュエータ(121)によって生成される前記磁界と相互に作用するように構成されており、それにより、前記試料容器運搬装置(140)に駆動力が印加され、
    前記制御装置(125)は、前記複数の試料容器運搬装置(140)が対応する移送経路に沿って前記移送平面(110)上を動くように、前記複数の電磁アクチュエータ(121)を制御するように構成されている、
    請求項10に記載の実験室試料分配システム(100)。
  12. 複数の実験室ステーション(20、25)と、
    請求項10または11に記載の実験室試料分配システム(100)と
    を備え、
    前記実験室試料分配システム(100)が、前記複数の試料容器運搬装置(140)および/または実験室試料容器(130)を前記実験室ステーション(20、25)の間で分配するように構成されている、
    実験室自動化システム(10)。
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