JPH0854401A - 光学的探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の必要性を達成可能の自動化された分析
化学処理総合設備および研究所作業装置に関連して用い
ると好適な光学的探知装置を提供することにある。 【解決手段】 光学的探知装置は、電磁放射線源と、前
記放射線をサンプルが入れられたサンプル容器へ伝達
し、該放射線を前記サンプルを通して比較的狭いビーム
で導く手段と、光学的探知モジュールを前記サンプルの
近くに配置する遠隔制御手段とを含み、前記光学的探知
モジュールは、複数の光学的フィルタを有する、前記遠
隔制御手段によって遠隔制御される自動的かつ遠隔操作
式の第１のフィルタ選択ホイールと、前記放射線の前記
比較的狭いビームに応答するトランスジューサ手段であ
って前記光学的フィルタの１つによって選択されると
き、前記放射線の狭い波長に応答するトランスジューサ
手段と、前記トランスジューサの出力を探知してこれを
コンピュータで読み取ることができる形式に変換する手
段とを含み、前記遠隔制御手段は、前記光学的フィルタ
の１つを選択すべく、前記第１のホイールを移動させる
ようにプランジャを作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動化された分析
化学処理総合施設および臨床研究所作業装置に関連して
使用される光学的探知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の臨床研究所の仕事は、広範な液体
操作を必要とする試験体物質の生物学的、化学的分析を
包含する。そのような分析のために使用されるルーチン
的適用の多くは、生物検定、免疫試験、ビールス病試
験、ミトゲン試験、血清学的試験、蛋白試験、リンポカ
イン試験およびサンプルの分割である。実験上の生物学
的および臨床的研究は、反応が平衡状態、すなわち一定
の目的点に達した後、化学的反応の光度測定分析を用い
る。或る種の酵素試験は運動試験を伴った２点または多
点分析を必要とする。

【０００３】標準型流体移送および操作技術は、ピペッ
ト操作、希釈操作、分配、吸引操作およびプレート洗浄
を包含する。従来の試験は、一部、手動ピペッタ（Pipe
ttor）の迅速操作によって、または、断片的に自動化さ
れた試験を行うことによって行われる。これまで、光学
的パラメータまたはｐＨパラメータの決定を含む、試験
の測定部分は、完全に手動であるかまたは半自動で行わ
れてきた。例えばエリサ（Elisa ：酵素で結合した免疫
試験）、ビールス、蛋白および他の生化学的研究および
実験のような一般的試験は、例えばサンプルの準備、連
続的希釈、試薬の添加およびサンプルの移送の如き液体
処理を必要とし、種々の結果を生じる。手動で行うと
き、そのような液体処理技術を使用しなければならない
生物学的試験や化学的実験は、不正確さや誤差を非常に
生じ易い。研究所の職員が複数のマイクロティッタプレ
ート（Microtiter plate）の９６個の穴の各々に正確な
量の液体を正確に分配することは、むづかしい。実験の
ための液体処理の反復性が誤りを導き、この誤りは常に
探知されるとは限らない。生物検定が一旦始まると、人
間の介入を殆んど必要としないか、全く必要としない状
態で、生物検定が開始から終了まで自動的に行われるよ
うにするシステムは、従来、生物工学の支配範囲内には
なかったものである。

【０００４】伝統的に、前述の実験的、臨床的および他
の研究室の仕事は長いステップバイステップのサンプル
を必要とし、粗雑な測定、その分析および化学的または
生物学的調査の性質次第で一連の操作を通して連続する
準備を制御する。１つの例として、モノクロナル（Mono
clonal）な抵原生成のための従来の実験手順はネイチュ
ア（「Ｎａｔｕｒｅ」 第２５６巻、１９７５年版、４
９５〜４９７頁）にコーラーおよびミルスタインがはじ
めて報告して以来、基本的には変っていない。簡単に言
って、免疫すなわち抗原がマウスまたはラットに注射さ
れる。すると、その動物は、抗体の生成によって抗原の
挑戦に反応する。免疫注射された動物からマウスの脾臓
の細胞が分離され、背髄細胞に融和される。そこで生じ
た混成物の或るものは、挑戦抗原の或る部分に対してだ
け抗体を生じるような細胞を包含する。

【０００５】ハイブリドーマの選択とスクリーニングは
生物工学的な手順であって、その場合、がんにかかった
背髄細胞のハイブリドーマの細胞培養の表面上のものの
サンプル（がんにかかった背髄細胞と挑戦を受けたリン
パン球との混和物）が試験され、がん細胞の永続的増殖
特性により単一抗体を生じさせる目的で、手によるピペ
ット操作によって培養プレートから試験プレートまでサ
ンプルの容量によりハイブリッドを造り出す。テストを
必要とするようなサンプルの数は、一般に、７５０にも
のぼる。所望のハイブリッド細胞を選択するためには、
何百ものマイクロティッタプレートの隔室すなわち穴内
に１個の細胞を入れることから始めて実験操作を開始す
る必要がある。伝統的には、研究員たちは、各クローン
が増大する機会を有していた後に、各試験片を手で分析
し、それから、免疫試験に光学的分光学を使用すること
によって所望の抗体が生じたかどうかを決定する。モノ
クロナルな抗体の迅速な生成のために、抗体を生成する
細胞コロニーが活発に増殖し、生化学的に必要な物質の
迅速な生成のために、ハイブリッド細胞の所望の生成物
が活発に増殖する。これらの細胞はまた単一の細胞段階
へ分けられ、付加的抗体の生成のために増大増殖され
る。

【０００６】コーラーおよびミルスタインによって開発
された従来のハイブリドーマプロセスは、抗原により刺
激されたリンパ球（免疫細胞）を非分泌背髄細胞で融和
することに基づく。がんにかかった背髄細胞は、融和の
相手に不滅性を与え、リンパ球によって与えられた抗体
を分泌する不滅のハイブリッド細胞を生じさせる。その
抗体は、その刺激となる抗原すなわち挑戦抗原に対して
特定のものである。このプロセスを行うには、５つの主
なワーク部分を含む。それらは、細胞の融和と、細胞の
供給と、ハイブリドーマのスクリーニングおよび試験
と、クローニングと、増大とである。その各ワーク部分
は、一日８時間を必要とし、基本的な手によるピペット
操作を必要とする。簡単に言って、細胞融和のハイブリ
ドーマは、９６個の穴をもつ複数の薄い培養プレートの
１０００個以上の穴へ手によるピペット操作によって分
配される。そのハイブリドーマは、それから、３〜５日
毎に手で育成され、古い媒体を吸引して、新しい細胞培
養媒体にとりかえる（この段階では、約２０００の操作
が必要）。ハイブリドーマのスクリーニンブは、選択し
た抗体を分泌するハイブリッドを位置づけるために行わ
れる。このプロセスは、各穴から細胞の培養物をピペッ
トにとり、それを対応する試験プレートの穴へ入れるこ
とによって、最高１０００個の穴へ手でサンプリングを
する必要がある。エリサはこれらのプレート上で行わ
れ、それによって、全ての試薬は、適切な物理的順序と
時間的シーケンスでもって、貯蔵器から試験プレートへ
手でピペット操作が行われねばならない。エリサの結果
は通常のプレートリーダによって決定される。これらの
結果は、正確な選択とクローニングのために、オリジナ
ルの培養プレートと相関関係がなければならない。従
来、全てのデータの相関関係は、従来の計算技術を介し
て科学者により行われてきた。

【０００７】明確なハイブリドーマの選択は、エリサか
らの結果と培養プレートとの正確に計算された相関関係
に基づいて行われる。確実な結果を示した穴は、クロー
ンを発生されたものである。これは１０００個のハイブ
リッドのうち８００個にものぼる。クローニングは、各
ハイブリドーマを９６個の穴を有する薄い培養プレート
全体に分配することによって行われる。クローン操作さ
れたハイブリドーマは、培養され、オリジナルプレート
の場合と同様に、育成される。その中で、ハイブリドー
マが培養されている全ての穴は、エリサ法による抗体の
生成について再び試験が行われる。そこでデータが得ら
れ、そのデータは以前と同じく相関関係をもち、これら
の確実なクローンは数が増大する。

【０００８】各クローンは９６個の穴を有する薄い培養
プレートから手でピペットで移され、そして２４個の穴
をもった薄い培養プレートの穴へ移され、そして細胞の
数が増大するまで培養される。その結果、全てのクロー
ンは特殊な冷凍容器へ手で分けられ（ピペット操作さ
れ）、必要な程度まで凍結される。

【０００９】手によるピペット操作、データの決定およ
び収集といった基本的な手順はここに記述した全ての適
用例にとって共通のものであって、これらの適用歴は生
化学からビールス学までの学問に共通するものであるの
で、液体による処理や、ピペッティングおよびプレート
の読みを組合わせることのできるいかなるシステムも、
これらの基本的は手順を利用した多くの科学的学問へ広
い適用を有する。

【００１０】バイオロジカルの研究に対する将来の見通
しとして、モノクロナルな抗体の使用が考えられるよう
に（”モノクロナルな抗体を使った免疫測定試験”とい
う各称で１９８３年３月８日付でゲイリー・エス・デー
ビッド氏外に許された米国特許第４，３７６，１１０号
参照）、従来、モノクロナルな抗体を使用するという実
践は制限されている。通常の抗血清（従来の免疫試験技
術によりポリクロナルな抗体から誘導したもの）に比較
して、ハイブリドーマは、準備に比較的高価な費用を必
要とした。ハイブリドーマの生成は、混和のために有用
な制限された種類の親細胞によって制限されてきた。

【００１１】多量のモノクロナルな抗体を生成するため
に、ハイブリドーマを、試験管の中でマス培養として培
養させる。そのような抗体の量産は、使用済の培養基内
で抗体の濃度を改善する必要がある。通常、生物体内に
おける免疫化過程のスタートからハイブリドーマの予備
的特徴までに必要とされる期間は３ケ月である。最も労
力を要する過程は、培養中にハイブリッドを保持するこ
とと、抗体生成のための試験とである。

【００１２】詳細かつ正確さをきするために、計画され
た実験上の分析的プロトコールの一定のモニタリングを
こまごました事柄と共に行わねばならないということ
は、モノクロラルな抗体の生成にとって避けられない結
果である。モノクロナルな抗体を生じさせるためのこの
生物工学的な方法が行なわれるとき、退屈きわまる実験
の反復により、誤差が生じ易い。従来の技術は、抗体生
成のために必要な順序だてた分析的プロトコールの段階
を実施する時間を短縮させることのできる器械を有して
おらず、そのような器械は同時に、誤差を増すことなし
に、通常、生成を増大させるような隔離されたモノクロ
ナルな抗体の相対的に純正濃度を増す。

【００１３】その他の生物学的な手順や試験は、高濃度
（すなわち１００％に近い）の物質をもつ複数の別々の
サンプルでもって始めることにより通常行われる連続的
希釈のような調査方法を包含する。これらのサンプルは
それから、従来の連続的希釈方法に従って希釈剤と混合
するとき、周知の低（例えば、約５０％）強度に希釈さ
る。そこで、希釈剤の割合を次第に増加させたものを付
加することによって、一連のそれぞれ、濃度が減退する
サンプルが得られる。この種々のサンプル濃度はそれか
ら有用な濃度で試験され、特定の特性を決定する。例え
ば、そのサンプルは血清となり、その試験は一連の希釈
を行い、そして特定の物質と反応するとき（例えば最低
制止濃度(MIC) 試験のような）最高の活性を表わす測定
すべき血清成分の相対濃度を証明する。サロマ氏に許さ
れ、カリフォルニアのエメリービルに所在するセタス社
に譲渡された米国特許第４，４７８，０９４号は、固定
された開放ループシステムの枠組内で操作する自動液体
移送システムによって既定の連続的希釈を行う液体サン
プル処理システムの１つの例である。

【００１４】通常、ピペッタおよびマイクロピペッタ
は、使用者の口によって生じる吸引作用（汚染の可能性
があるので好ましくない）によってまたは自動式の手操
作式ポンプまたはシリンジによって操作される。そのよ
うなピペット操作は時間がかかり、退屈なもので、相互
汚染を生じ易く、かつまた、測定が不正確になり易く、
例えば、所与の化学的または生物学的試験が、マイクロ
ティッタのレセプタクルの多数の穴に溶解サンプルを導
入するためにピペッタの反復使用を必要とする所では、
科学者にとって危険である。

【００１５】液体サンプルの処理を自動化する際のもう
１つの試みは、ギルソン氏に許された米国特許第４，４
２２，１５１号である。ギルソンのこの液体処理装置
は、マイクロプロセッサと、３個のステップモーターと
を使用し、テスト管または同様のコンテナの配列に対し
て水平方向または垂直方向へ分配またはサンプリングす
るのに適した液体処理管を移動させる。このギルソン特
許の内容には、液体移送の精度の指示がない。液体処理
管の移動パターンは、操作者が望む既定の操作様式に従
って選択することができる。一旦、操作が選択される
と、それは固定され、液体処理装置が自動的に命令を実
行する。ギルソン特許に説明されている装置の制御装置
は駆動モーターを選択的に加勢させて、液体保持用ディ
スペンサを保持するキャリッジを、レセプタクル位置づ
け位置に対応する位置へ移動させ、前記保持装置を三次
元方向へ移動させるので、液体はマイクロティッタプレ
ートの１つのレセプタクルから次のセレプタクルへ移さ
れる。ギルソンの装置へ一旦指令が入ると、その装置は
自動的に、命令に従って行われる。そのような装置は、
多数のレセプタクルの各々に対して行われるピペット操
作や分配操作を正確に測定する際、手作業を実質的に減
少させるけれども、生物検定あるいは化学的試験では、
このギルソンの装置は開放ループの環境で厳密に作動
し、一定の既定の液体移送を行うことになる。

【００１６】化学的試験や生物学的試験は、実験過程を
コントロールするために試験のあらゆる段階で人間の判
断を加えることによって行われる。例えば、最初の一次
的サンプルは、手で準備されるかあるいはギルソンおよ
びサロマ特許に説明されているように、自動式ピペッタ
希釈器によって準備される。通常、例えば、光学的プレ
ートリーダまたは分光計のようなその他の計器を独立的
に使用して、マイクロティッタプレートの物理的または
化学的特性を分析しなければならない。この退屈な分析
を行った後、実験者は、それから次の分析を行うように
選択し、所望の最適範囲の特性を示すサンプルプレート
だけに、化学的または生物学的反応を受けさせる。例え
ば、前述したような、ハイブリドーマの生成において、
所望の特定物のモノクロナルな抗体を生じる全ての細胞
コロニーは次の実験のために選択される。これらの細胞
コロニーは、最適の光学的密度を示す分光的免疫試験に
よって見分けられる。一旦、最適のサンプルが確認され
ると、これらのサンプルはあとの実験段階で使用され
る。ピペッタによる希釈および滴定の従来の手動による
方法は、ギルソン特許およびサロマ特許に示した装置と
同様に、一旦、実験が開始されると、実際の時間的根拠
により試験方向へオペレータによってインプットを出す
ことはない。先行技術は開放ループシステムのために、
試験が進行するとき、実験データに応答する研究員によ
り前もってプログラムされた判断的決定を行うことがで
きない。

【００１７】チマーク社に譲渡された米国特許第４，４
８８，２４１号および第４，５１０，６８４号は、交換
可能な手をもったロボットシステムと、モジュールシス
テムとを示し、これらの特許は分析的化学の分野で使用
される一連の別個の装置を操作するためのロボットシス
テムに関する。これらの特許は、手動による方法を対抗
させながら別個の研究所の装置を開放し、それに接触
し、それを操作するためにロボット腕の使用を示してい
る。これらの特許はそれらの自動操作によりこれらの従
来の研究所の計器を制御するためにロボットシステムの
使用を示している。この研究所の技法はそれぞれ別個の
ままであって、すぐれた整合的システムへ統合される。

【００１８】また、従来の技術では、自動型の場合でさ
え、開放ループピペッタは統合的、可撓性のある流体分
配システムを提供することはなかった。一般的に言っ
て、可動ディスペンサは、ギルソン特許およびサロマ特
許に示すように、単一ノズルまたは多数ノズルを有す
る。

【００１９】ギルソン特許およびサロマ特許のような従
来の技術において、使用者は、液体分配のために有効な
プログラミングの制限されたメニューおよび選択を有し
ていた。必要なことは、研究員が彼の特定の研究プロジ
ェクトの必要性に作業装置の彼の使用を合わせることの
できるような融通性のあるソフトウエアの操作システム
である。

【００２０】さらに、従来の特許は、例えば９４０７
４、カリフォルニアのサングレゴリオの人工頭脳学的マ
イクロシステムによって製造されたＣＹ５１２ステッパ
ーコントローラＩＣチップのような、別個のモーター操
作のためにロボットの動きを制御する特定のモーターコ
ントローラの統合回路を使用する必要があった。そし
て、可変負荷に適用することができ、しかもロボットシ
ステムの構成部材間の衝突や不適切な相互作用を防ぐよ
うな融通性のあるモーター制御システムが必要である。

【００２１】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、前述の必要
性を達成可能の自動化された分析化学処理総合設備およ
び研究所作業装置に関連して用いると好適な光学的探知
装置を提供することにある。

【００２２】

【解決手段、作用、効果】本発明の、自動化された分析
化学処理総合設備および研究所作業装置に関連して使用
される光学的探知装置は、電磁放射線源と、前記放射線
をサンプルが入れられたサンプル容器へ伝達し、該放射
線を前記サンプルを通して比較的狭いビームで導く手段
と、光学的探知モジュールを前記サンプルの近くに配置
する遠隔制御手段とを含み、前記光学的探知モジュール
は、複数の光学的フィルタを有する、前記遠隔制御手段
によって遠隔制御される自動的かつ遠隔操作式の第１の
フィルタ選択ホイールと、前記放射線の前記比較的狭い
ビームに応答するトランスジューサ手段であって前記光
学的フィルタの１つによって選択されるとき、前記放射
線の狭い波長に応答するトランスジューサ手段と、前記
トランスジューサの出力を探知してこれをコンピュータ
で読み取ることができる形式に変換する手段とを含み、
前記遠隔制御手段は、前記光学的フィルタの１つを選択
すべく、前記第１のホイールを移動させるようにプラン
ジャを作動させる。

【００２３】本発明の光学的探知装置を使用するに好適
な自動化された分析化学処理総合設備および研究所作業
装置は、従来の人手による分析的、化学的および生物学
的実験上の試験手順の実践を自動化すると共に、複数の
現存の別個の計器の操作と組合わせる多目的研究所作業
装置である。この多目的研究所作業装置は、第１のマイ
クロティッタプレート（Microtiter pates）の穴または
他の流体用レセプタクル（Receptacle）から、第２のマ
イクロティッタプレートの穴または他の第２の流体用レ
セプタクルへ流体を制御された状態で分配、吸引および
移送を行うことのできる複数の可動的相互作用部材を有
する。本発明の機械は、また、試験管、冷凍用ガラスび
ん、貯蔵器およびその他の滑潤化学物質用コンテナと共
に機能する。例えば、マイクロティッタプレート、先端
支持プレートおよびトラフのような全ての流体用レセプ
タクルは、研究所の作業装置のベースに取付られた可動
性支持テーブルに支持される。その可動性支持テーブル
はマイクロティッタプレートを支持し、テーブルの動き
はモーター装置により行われ、そのテーブルは少くとも
１本の軸内を往復移動する。

【００２４】テーブルの上方には、モジュラーポッドが
懸架され、このポッドは伸長腕の長さに沿って往復運動
をすることができる。この伸長腕は、研究所の作業装置
のベースから立ち上る垂直方向へ伸長するエレベーター
タワーを上下動するように一端が取付られている。この
ポッドは、支持テーブルの第１の移動軸線に対して垂直
の少くとも第２の軸線の腕に沿って移動することができ
る。この腕は順次、第１および第２の方向の両方向に対
して垂直の第３の方向へエレベータータワーを上下動さ
れる。

【００２５】ポッドは、流体分配装置、吸引装置および
移送装置に接続され、それを支持する。ポッドには、ピ
ペット作用、分配作用および吸引作用の能力を与えるべ
く流体用導管によって容積ポンプが接続される。ポンプ
を含む交換自在の操作部材モジュールは、ポッドに固定
され、可動テーブルの上方に懸垂される。交換自在のモ
ジュールは、マイクロティッタプレートまたは他の流体
用レセプタクルの穴にサンプルを準備するために１〜８
あるいはそれ以上のノズルを有する。交換自在のモジュ
ールは、自由に処理できるピペッタ先端になじむように
設計されている。いくつかの交換自在なモジュールは、
また、その使用完了後、自由に処理できる先端を放出す
るメカニズムを備えることもできる。その自由に処理で
きるピペッタ先端は、摩擦適合を用いることによって、
交換自在の操作モジュールに封止される。

【００２６】自動化された分析処理総合施設および作業
装置の整合操作は、マイクロプロセッサの制御装置によ
って行われる。この多目的研究所の作業装置は、広範囲
の種類のサンプルを準備することができ、連続的希釈、
化学的および生物学的試験に使用できる。多目的研究所
用作業装置は、例えば連続的希釈用サンプルの準備のた
めにプログラムを組むこともできる。

【００２７】この多目的研究所の作業装置は、さらに、
分光、光度、分析を行うためにモジュールに内蔵された
トランスジューサ装置を備えている。研究所の作業装置
のベースにある光学繊維は光源ビームを出し、これは透
明のマイクロティッタプレートを通り、そこに容れられ
たサンプルを通って伝達される。サンプルによって吸収
される光学的放射量は、光学的密度計部材内のトランス
ジューサ装置によって探知される。ポッドは、一組のレ
ンズ、回転フィルタ装置およびトランスジューサを内蔵
する交換自在な光学的密度計モジュールに接続される。
この光学的密度計モジュールは流体移送部材を作動させ
る同一プランジャ機構と機械的に相互作用するように設
計され、その結果、流体ディスペンサの流体の分配を制
御する同一ステップモーターは、光学的フィルタの選択
を制御するために使用することができる。光源は、例え
ば吸引またはフルオロメトリックデータのように広範な
種類の光学的実験をも可能とするようにソースフィルタ
を独立的に選択しながら、チョッパで変調した光ビーム
にすることもできる。この情報は、特殊な変調技術によ
ってマイクロプロセッサへ送られ、これら閉鎖ループシ
ステムの根底を形成し、そこで、マイクロプロセッサへ
送られ、プログラム化された情報は、マイクロプロセッ
サが、分光、光度、トランスジューサ装置によって行わ
れる実験上の決定に従って、モーター駆動装置およびポ
ンピング装置を含む研究所の作業装置の操作を制御する
ことを要求する。例えば、生物学的試験が行われねばな
らない場合、研究所の作業装置は、マイクロティッタプ
レート上の複数の個々の試験片の光学的密度を測定する
ようにマイクロプロセッサによって指示される。このマ
イクロプロセッサは、選択された分光値が決定した後、
所望の範囲内の光学的密度を指示するサンプル上でのみ
次のテストを行うようにプログラムされている。そのよ
うな閉鎖ループシステムはトランスジューサ装置により
与えられ実際の時間的情報を信頼し、そして化学的およ
び生物学的実験で必要とされる次の後続段階を自動的に
行うようになっている。

【００２８】そのマイクロプロセッサと相互作用するの
は、使用者が制御する遠隔コンピュータまたは他の相互
作用装置であって、それによって種々のメニュー、選択
または制限されたパラメータの答を求める質問が使用者
に送られ、その各メニューは特定の生物学的および化学
的分析実験を行うために複数の選択またはインストラク
ションを有する。その操作システムおよびソフトウエア
は、前もってプログラムされた実験段階に従って広範囲
の実験技術に適応するように設計されている。研究所の
作業装置の能力に使用者のニーズを合わせるべくインス
トラクションに焦点を絞るために”ひな型”プログラム
が使用される。使用者は、生物学的または化学的試験を
行うために完全な組のインストラクションを遠隔コンピ
ュータを通してプログラムすることができる。これらの
インストラクションは、実験を行う時間と方法を包含
し、かつまた、多目的研究所の作業装置に、トランスジ
ューサ装置によりテストされたサンプルの化学的特性を
決定させるようにする。そしてトランスジューサのその
前の測定結果に基づいて研究所の作業装置の実験位相を
行うためにそこへ次のインストラクションが与えられ
る。

【００２９】自動化された作業装置は、可動操作部材の
融通性のある操作を整合するために、例えばステップモ
ーターのような、複数の周囲装置の制御のためのプログ
ラム可能なシステムを有する。この制御システムは、マ
イクロプロセッサのようなコントローラを有し、それは
インストラクションをインターフェース部材へ伝達し、
この部材は順次コントローラの理性的なインストラクシ
ョンをモーターコントローラおよびモーターに連絡す
る。それらのインターフェース部材は、モーターの回転
方向（時計方向ー反時計方向）やステッピング様式（半
ステップまたは全ステップ）のようなデータをモーター
に伝達するためのポートを有する。そのモーターへの操
作上のデータの伝達は、一定のステップの期間、モータ
ーに動力を与える周波数比ゼネレータと、ステッピング
サイクルが完了し、インターフェース部材がマイクロプ
ロセッサの次のインストラクションを待っているという
ことの信号をマイクロプロセッサへ出すタンミング装置
とによって時間的調整が行わるれようになっている。

【００３０】また、注文作りの交換可能なモジュール選
択機構もあって、これは（流体分配システムにおいて）
流体の分配や吸引、先端の取換えや放出、および、リー
ドねじを駆動する単一ステッピングモーターの操作によ
る、取り外し自在の操作上のモジュール部材の交換を行
うように作動する。伸長されたリードねじに沿って動く
プランジャ本体は、流体の移送や先端放出を操作するよ
うに作られ、また、ポッドに対するモジュール部材の接
続を制御する。

【００３１】もう１つの実施例において、他のトランス
ジューサ装置は、例えば、ｐＨプローブ、温度トランス
ジューサまたはビデオカメラであってもよい。この方法
では、生物的および化学的実験分析を行なうために完全
に統合された多目的研究所の作業装置について説明す
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１を参照すれば、本発明の対象
をなす多目的分析化学処理総合施設および研究所用作業
装置が示されている。この作業装置は固定ベース１２を
有し、このベース１２は研究所のワークベンチ（図示ぜ
ず）の水平頂部に位置するように着座される。好ましい
実施例において、ベース１２は２つの隔室１４，１６を
有し、これらの隔室は一対の滴下容器１８，２０を滑動
自在に内蔵する空所を形成する。この２個の隔室１４，
１６は、各々、中心高台部２２に当接する。この中心高
台部２２は、好ましい実施例において、光学繊維を用い
たイルミネータ２４を内蔵している。光学繊維すなわち
イルミネータ２４は、マイクロティッタプレート２７が
中心高台部２２を横切って移動するとき、光学信号を光
または電磁放射の形で、ベースから上向きに、マイクロ
ティッタプレート２７または他のレセプタクルへ導く。
ファイバオプティクスすなわちイルミネータ２４は、マ
イクロティッタプレート２７が中心高台２２を横切って
テーブル２８により往復移動されるとき、そのプレート
２７の縦列を一度に一列だけ照明する。光学フィルタ
（図示せず）は、光度測定または分光測定のためにファ
イバオプティクス２４から広いまたは狭い帯域の照明源
を提供する。

【００３３】テーブル２８は、マイクロティッタプレー
ト２７や、その他の流体用レセプタクル、例えばピペッ
ト先端トレイ２６およびモジュールホルダー３０を支持
し、また、ベースハウジング３４の縦壁３２に沿って前
後方向へ移動する。テーブル２８の動きは、ステップモ
ーターにより制御される。そのモーター（図示せず）
は、ハウジング３４内に内蔵されており、スロット３８
を通って突出するブラケット３６によりテーブル２８に
接続される。テーブル２８は、軸線４０に沿う第１の方
向へ往復移動する。テーブル２８は、この好ましい実施
例では、その枠組内に複数の隔室を有するように、特に
図１に示すように６つの隔室を有するように造られる。
図面（図１）において、２つの隣接する隔室は、４対の
モジュールホルダー３０で占有されている。

【００３４】モジュール５３は、使用しないとき、一対
のモジュールホルダー間に着座される。該モジュールホ
ルダーは、例えば５２，５３のような交換自在のモジュ
ールを受け入れるように、独特の形をしている。モジュ
ール５３は、ポッド４２と合致して適切に一線に並ぶよ
うに方向づけられ、一対のモジュールホルダーのＶ字形
切欠部内に着座される。モジュールホルダー３０のＶ字
形切欠部５１は、例えば５９，５７のような伸長型固定
柱体を受け入れるように円形止め部を形成する。各モジ
ュール５３において、固定柱体の片方の直径が他方より
大きくなるように作られている。Ｖ字形切欠部５１は、
所与の対をなしたホルダー３０の場合、片方のホルダー
の切欠部の片方が、モジュール５３の大径固定柱体を受
け入れ、そのモジュール５３を支持する他方のホルダー
が小径柱体５７を受け入れる。このようにして、テーブ
ル２８上のモジュールの形態の誤差を防止できる。モジ
ュールホルダー３０は、弾性材料すなわち有機ポリマー
材料で作られる。モジュール５３がポッド４２の下方へ
の動き（図２の腕駆動モーター１２６により駆動され
る）によってその休止位置へ押圧されたとき、そのモジ
ュールの固定柱体は、そのモジュールに沿う軸線方向へ
押圧する対をなしたモジュールホルダー間の休止位置に
係止される。なぜならば、それらのホルダーは、通常、
テーブル２８上で直立に立つように押圧されているから
である。ポッド４２が上方へ退却されてモジュールをポ
ッド４２から釈放するとき、モジュール５３は、モジュ
ール５３の縦軸線に沿って内方へ押圧することにより、
そのホルダーの通常の直立位置を回復しようとするその
対のモジュールホルダーの圧縮作用によって把持され
る。

【００３５】テーブル２８の隔室に直接隣接して、さら
に４つの隔室があり、これらは、多数の先端式分配およ
び吸引操作のために使用される流体を入れたトラフ、す
なわち、貯蔵器、試験管またはガラスびんと共に、マイ
クロティッタプレートすなわちマイクロティッタトレイ
２７または先端ラック２６を保持することができる。テ
ーブル２８の形は、実験上の分析を行う際に融通性をも
たせるように取り外し自在のトレイを適合させるよう
に、設計されている。

【００３６】ポッド機構４２は、交換自在のモジュール
５２に接続されている。このモジュール５２は、プラン
ジャおよびノズルを内蔵しており、またピペットの先端
に固定されたとき、流体をマイクロティッタプレート２
７の１個の穴からもう１つ穴へ移すことができる。モジ
ュール５２は、使用者が作成したプログラムどおりに、
液体を穴から穴へまたは貯蔵器から穴へ自動的に分配
し、吸引する。ポッド４２は垂直方向へ移動可能の移動
腕４４に取り付けられている。この腕４４は、片持ち梁
式に放射方向で外方へ伸長しており、またエレベーター
タワー４６に沿って滑動作用をするように設計されてい
る。ポッド４２は、第２の方向へ走行する腕の長手軸線
５０に対して平行な方向へ、腕４４の長さ方向へ移動す
る。ポッド４２はそれと一体化したブラケットプレート
４３に取り付けられており、そのプレート４３は滑動カ
ラー４１を有し、このカラー４１は腕４４内に着座して
いるステッピングモーター（図示せず）により駆動され
るリードねじ４５に沿って移動される。カラー支持装置
６３，６４は、安定を保ちかつ振動を防止するために、
平行な一組のレール６７，６８に沿って滑動し、ポッド
が腕４４の中心軸線に沿ってのみ往復移動することを確
実にする。電線ケーブルコイル４８は、ブリッジ４４と
ポッド組立体４２とを第３の方向へ移動させるために、
第３の軸線６０に平行なエレベータータワー４６に対す
る腕４４の上下方向への往復運動に合わせるように設計
されている。エレベータータワー４６に対する腕４４の
上下動は、腕４４に沿ったポッド４２の前述の固定およ
び移動方法に似た方法で行われる。この方法では、ポッ
ド４２は、流体をマイクロティッタプレート２７の少く
とも１個の穴からそのプレートのもう１つの穴へあるい
はテーブル２８内に内蔵されたもう１つのマイクロティ
ッタプレートにある穴へ移すように正確かつ自動的に位
置づけられる。この好ましい実施例において、ステップ
モーターは、一回転につき２００パルスステップで作動
する。エレベータに沿った動きは、一回のパルスにつき
０. ００２５インチである。ポッド駆動モーター１２４
（図２）によって駆動されるリードねじは、一回のパル
スにつき０. ００５インチだけ、ポッドを線型移動させ
る。そのテーブルは、一回のパルスにつき０. ０１イン
チの割合で移動する。流体の三次元方向の移動は、狭い
範囲の精度でもって行われる。精密な量の測定ピペット
操作はポッドプランジャリードねじ２４２（図９）によ
って行われ、これは０. ３７５インチのピッチを有し、
また、ポッドプランジャを一回のパルスにつき０. ００
１８７インチだけ直線移動させる。

【００３７】ポッド４２の下側には、モジュール５２が
交換自在に接続されている。図示のように、流体移送モ
ジュール５２は、少くとも１個のノズル５４を有する。
ノズル５４は、図１に示すように、テーブル２８の先端
トレイ２６内に着座するようになっている。作動時、ポ
ッド４２は、自由に処理できるピペット先端５６の上方
位置へ移動される。ポッド４２がピペッタ先端５６の真
上の位置に達すると、腕４４は、エレベータータワー４
６に沿って下降され、それによってノズル５４にスラス
トをかけ、自由に処理できる先端５６内へノズル５４を
伸縮させる。ピペッタ先端５６が使用され、オペレータ
が先端５６を処理したいと思えば、モジュール５２のノ
ズル５４に位置するピペッタ先端エジェクタ５８がノズ
ル５４に沿って下降されて、ピペッタ先端５６をノズル
５４から取り除く。そのピペッタ先端５６はテーブル２
８の隔室内に着座されたトレイ２６内の一ケ所に集めら
れ、そこで処理されるピペッタ先端５６の全部は滅菌、
再生あるいは処分のために集められる。また、使用済の
先端は、トレイ２６の元の位置に配置することもでき
る。前述のモジュール５２は、流体移送モジュールの典
型である。しかし、この説明は、ポッド４２に固定され
る交換自在なモジュールの一例にすぎない。この液体移
送モジュールは、この好ましい実施例では、少くとも１
つのノズルを有するが、多数の穴をもつマイクロティッ
タプレートに使用するためには、最高８つのノズルを備
えることができる。

【００３８】多数の先端ノズルは一般に、９６個（１２
×８）の穴をもつマトリックス形式のマイクロティッタ
プレート２７のコラムを完全に同時に満たすように十分
なノズルを有するように形成される。縦一列の８つの全
部の穴に対するピペットによる分配と吸引操作は、単一
駆動プランジャ２４８がボリウムプランジャ２５０を押
圧することによって駆動される（図９参照）。自由に処
分できるピペット先端５６は、単一先端放出バーの作用
によって多数先端ピペットモジュールに固定され、取り
外される。

【００３９】実験上の分析が行われる時間に、流体の測
定を希望する場合は、ポッド４２をモジュールホルダー
３０上へ移動させ、光学的密度モジュールを回復させ
る。測定モジュールおよび光学的探知システムについて
は、以後、図３（Ａ），（Ｂ）、図４（Ａ），（Ｄ）お
よび図５に関連して説明する。このモジュールは、マイ
クロティッタトレイの各穴を実験的に測定して、それら
の穴に容れられた被検体を蛍光透視による測定を行う。
この測定情報がＥＩＵ３５へ中継され、ＥＩＵ３５はこ
の情報を用いて、その試験開始時、使用者によるコンピ
ュータのプログラミングに従う実験の範囲内で流体の移
送または作業装置の他の操作を変更する。この方法で、
その実験の独特のフィードバック式進行は、その試験の
途中で人間が介在する必要なしに行われる。

【００４０】また、ｐＨ測定モジュールは、穴に含まれ
た各被検体のｐＨを測定するためにｐＨプローブを有し
ている。光学的密度測定の場合と同様に、実験の過程で
所望のｐＨ範囲内のサンプルだけの被検体を流体移送さ
せるようにプログラムに組むことができる。もう１つの
モジュールは、使用者による自動的映像または分析のた
めに各穴の像をコンピュータの端末に表示するビデオカ
メラを有する。また、流体および被検体または他の活性
体を、ビデオの映像データの分析結果として変更したり
作り出したりすることができる。

【００４１】かくして、光学的な要素やｐＨを含む物理
的パラメータの数は測定することができ、この測定情報
は、使用者がさらに調査するためにあるいはその実験の
進展を制御するために、ＥＩＵ３５へ送られる。例え
ば、使用者は、被検体の穴を２４にするように作業装置
のプログラムを組み、ｐＨ８〜１０の被検体だけを４８
時間後に、もう１つのマイクロティッタプレートへ移す
ようにすることもできる。この作業は、単一の先端、多
数の先端あるいはバルク分配モジュールを使用して始め
の２４の穴に被検体を分配し、そのモジュールをｐＨメ
ーターモジュールに変換し、酸度を測定し、モジュール
を変え、そして新しい先端でもって流体を新しい位置へ
移送することによって行われる。

【００４２】所望であれば、同一モジュールに多機能を
組み込むこともできる。適切な構造および配置によっ
て、そのモジュールは、例えば、一端に単一分配機構を
有し、他端にｐＨプローブ、光学的密度リーダーあるい
はビデオカメラを包含するようにすることもできる。

【００４３】バルク分配機能の場合、バルク分配方式に
形作られた交換自在なモジュール５２（図８）がポッド
４２の下方位置に係止されるとき、流体の配管２９２は
交換自在の部材５２と作動的に接続され、その結果、モ
ジュール５２は、ポッド４２内に内蔵されたバルク分配
システム（図１３〜図１５に示すように）について後に
詳述するように、流体の分配、吸引および移送機能を行
う。

【００４４】動き、流体操作および測定機構の電子制御
は、マイクロプロセッサ１００（図２）を有する電子中
間ユニット（ＥＩＵ）３５（図１）によって制御され
る。電子中間ユニット３５は研究所の作業装置と遠隔コ
ンピュータ３９との間に介在するように示されている。
この電子中間ユニットは、研究所の作業装置のベース３
４内に組み込んでもよいし、作業装置とコンピュータ３
９との間に配置して作業装置に取り付けてもよい。好ま
しい実施例では、コンピュータ３９はスマート端末を有
し、この端末はそれ自身、独立設置のコンピュータであ
って、よく知られた高レベルの科学技術的ソフトウエア
用語に従ってキーボードを操作することにより使用者に
より作動させることができるものである。また、マイク
ロプロセッサを包含するＥＩＵ３５は、独立して設置す
るのが好ましいが、ベースハウジングに備え付けること
もできる。

【００４５】作動時、ＥＩＵ３５（図１）のマイクロプ
ロセッサ１００（図２）は、ロボット制御式の作業装置
の相互作用部材を、マイクロプロセッサの命令どおりに
機能するように駆動させる複数のステップモーターを制
御する。好ましい実施例において、１つのステップモー
ターはテーブル２８を軸線４０に沿う第１の方向へ移動
させる。もう１つのステップモーターは、ポッド４２を
腕４４に沿う軸線５０の第の２方向へ移動させる。さら
に、第３のステップモーターは腕４４の動きをエレベー
タータワー４６の長さに沿う軸線６０の第３の方向へ移
動させる。第４のステップモーターは、ポッド４２に包
含させる単一先端および多数先端のピペッタシステムの
ためにプランジャ本体の押動杆を制御する。この場合、
ポンピング機構が流体を分配および吸引作用により、テ
ーブル２８上の或る位置から他の位置へ移し、かつま
た、先端の放出とモジュールの変換も行う。光学的密度
モジュールに関連して、第４のモーターはフィルタの選
択と部材の取換えを制御する。第５のモーターは、外部
の試薬容器からバルク流体を管２９２に沿って、ポッド
４２を通り、実験上の分析を行うさいに使用する交換自
在のモジュールのノズル５４を通って分配するために蠕
動ポンプを駆動する。

【００４６】図２を参照すると、多目的研究所の作業装
置の機能を示す操作システムのブロック概略ダイアグラ
ムが示されている。マイクロプロセッサ１００は、中央
システムの制御部材として示されている。使用者は、遠
隔コンピュータ１１０または他の中間装置を使用するこ
とによってマイクロプロセッサ１００をプログラム編成
する。遠隔コンピュータ１１０は二方向通路１１２によ
ってマイクロプロセッサ１００に接続され、その結果、
そのマイクロプロセッサ１００は計画された実験上の分
析の種々の段階をコンピュータの端末に表示する。使用
者は、コンピュータのスクリーンに表示するように自分
のプログラムを組むこともでき、一旦実験が始まれば、
そのプログラムの遂行過程で、実際の試験の状態を表示
させることができる。

【００４７】マイクロプロセッサ１００は、インターフ
ェース１２０（図２）を経て、例えばテーブル２２、モ
ジュラーポッド４２、腕４４のような相互作用する可動
部材の動きを制御する。このシステムのインターフェー
ス１２０は、相互作用部材を移動させるモーターと、マ
イクロプロセッサ１００との間のバッファとして作用す
る。マイクロプロセッサで使用するクロックは、ステッ
プモーターのタイミングクロックより著しく速い。相互
作用部材の各々は、マイクロプロセッサ１００によって
別々に制御される。テーブル駆動モーター１２２は、テ
ーブル２８（図１）の水平移動を制御する。ポッド駆動
モーター１２４は、腕４４（図１）に沿うモジュラーポ
ッド４２の位置を制御することによって、マイクロティ
ッタプレート２７の面を横切る緯度方向の動きを制御す
る。腕駆動モーター１２６は、直立エレベータータワー
４６に対する上下方向への腕の動きを制御する。これら
の駆動モーターの各々は、インターフェース１２０に接
続される。マイクロプロセッサ１００は、固定された可
動モジュールがその軸線の起始点または末端点を横切る
時を指示する位置センサー１２８（これは光学的または
機械的センサーのいずれでもよい。）を使用することに
よって基準情報を受け入れる。この方法で、マイクロプ
ロセッサ１００は、可動モジュールの位置を軌跡づけ、
テーブル２８によって支持されたトレイ上の穴または他
のレセプタクルに対して可動ノズル５４またはモジュー
ルセンサーを正確に位置づける。

【００４８】流体の移送は、ポッドモーター１３０によ
って制御される。このポッドモーター１３０はマイクロ
プロセッサ１００に接続される。流体移送駆動装置は、
バルク試薬用ポンプ１３４のためのモーターと共に、ポ
ッドモーターにより駆動されるディスプレースメントポ
ンプ１３２を制御する。そのポッドモーターにより駆動
されるディスプレースメントポンプ１３２は、流体をマ
イクロティッタの１つの穴から次の穴へ移送することを
制御するのと同様に、ピペット操作および希釈操作の目
的で、少量の液体の吸引および分配を制御する。バルク
反応用すなわちバルク試薬用のポンプ１３４のためのモ
ーターは、後述する図１３〜図１５のバルク分配モジュ
ールが選択されるとき、流体を外部のバルク試薬貯蔵器
からマイクロティッタプレートのレセプタクル穴のマト
リックスへ分配する作用を制御する。また、テーブル２
８の隔室の１つの中に配置された流体受容トラフから流
体を吸引する多数の先端モジュールを使用することによ
って分配を迅速に行うこともできる。

【００４９】トランスジューサ／ディテクタ１４０は、
マイクロプロセッサ１００に両方向性に接続され、実際
の時間的、物理的特徴をもつデータおよび情報をマイク
ロプロセッサ１００へ送る。マイクロプロセッサ１００
は、順次、閉鎖ループシステムに従い、トランスジュー
サ／ディテクタ１４０の物理的特徴のある読みに従っ
て、インターフェース１２０と流体移送駆動装置１３０
の制御をし直す。さらに、マイクロプロセッサ１００
は、例えば第４Ａ図の光学的密度計モジュールのよう
に、トランスジューサ／ディテクタ１４０に命令して、
データが実験上所望の波長で集まるように、複数の光学
的フィルタの１つを選択させる。さらに、そのマイクロ
プロセッサ１００は、そのプログラムに組まれた命令に
よって支配される前述の割合で光学的発光または蛍光を
読みとるようにトランスジューサ／ディテクタに命令す
る。この多目的研究所の作業装置は、従って、トランス
ジューサ／ディテクタ１４０とマイクロプロセッサ１０
０との間で両方向への性質をもつ相互通信を行うように
設計されている。

【００５０】前述のように、この多目的研究所の作業装
置は、種々の機能を果すために取り外し自在でしかも多
様性のある交換自在のモジュール５２を備えている。例
えば、単一先端用ノズル接続モジュールはポッド４２に
挿入されるか、または、光学的密度計が測定機能を行う
ためにホルダー３０から選択される。光学的モジュール
から単一ノズルを区別するために、マイクロプロセッサ
１００は、モジュール確認システムを必要とする。各モ
ジュール５２は、情報通路１３８に沿ってそのモジュー
ル５２によりマイクロプロセッサ１００へ送られるマイ
クロプロセッサの読み取り可能なコード（非変動性受動
装置により保管される。）でもって受動的にコード化さ
れる。このモジュールの確認通路１３８は、マイクロプ
ロセッサ１００へのフィードバックを行い、オペレータ
が出す命令に対応するモジュールをそのマイクロプロセ
ッサが選択的に使用することを確認する。例えば、オペ
レータがマイクロティッタプレートからの液体を吸引し
たい場合、そのマイクロプロセッサはそれがトランスジ
ューサ探知モジュール以外の流体モジュールを使用して
いることを確認しなければならない。また、命令がマイ
クロティッタプレートの８つの穴の液体を一度に分配す
ることの要求である場合、単一ヘッド流体ノズルモジュ
ールの代わりに、多数チャンネルノズルモジュールを使
用しなければならない。確認（Ｉ．Ｄ．）フィードバッ
ク通路１３８も、また例えば、ｐＨを測定するモジュー
ルを使う場合と、光学的密度計を使う場合とを区別する
ために使用される。モジュール確認回路の詳細な操作に
ついては、図７の説明に関連してこの明細書で後述す
る。

【００５１】図３（Ａ）を参照すると、光学的密度計は
外部ケーシング１５０を有し、このケーシングは外部の
光が入射しないようにシールされた内部隔室１５２を囲
む。隔室１５２は、マイクロティッタプレートから生じ
た光学的情報を適切に処理するために暗い環境を規定す
る。この光学的密度計モジュールは、ピン１５４によっ
てポッド４２（図１）に固定される。駆動プランジャ２
４８（図１１）が二方向矢印１５８で示す方向へ光学的
フィルタプランジャ１５６を往復駆動させるとき、プラ
ンジャ機構はポッド４２内のポッドモーター１３０によ
って駆動される。プランジャ１５６が光学的密度モジュ
ールの底側へ向って移動するとき、ラックおよびピニオ
ン機構が作動されて、光学的フィルタホイール１６０を
回転させる。このラックおよびピニオン機構は、駆動プ
ランジャ２４８の完全行程がホイール１６０を２７０度
回転させるように、仕組まれている。ポッド４２（図示
せず）内を伸縮し、プランジャ１５６と接触する、機械
的ステップモーターで駆動されるプランジャ２４８は、
流体モジュール５２を駆動させるのと同じプランジャで
ある。フィルタホイール１６０をその通常の位置から１
回９０度で３段階増加させるように駆動させることによ
って、４つのフィルタのどれか１つが光路に置かれる。
プランジャ２４８が後退するとき、ばね機構１６３は通
常、ラック１６４を上方へ押し上げ、フィルタホイール
１６０を時計方向へ回転させる。光学的フィルタホイー
ル１６０の好ましい実施例には４つの異なる光学的フィ
ルタが着座され、これらのフィルタは特殊な生物検定実
験を行うために種々の狭い光学的帯域を選択するために
使用される。光学的フィルタ１６８の各々は、ハウジン
グ１７２の底部に見られる光探知器１７０によって探知
されるように異なる波長を提供する。

【００５２】図３（Ｂ）を参照すると、光は始めに光学
フィルタ１６８を通過し、それから光探知装置１７０に
達する。フィルタホイール１６０は、プランジャ１５６
がラックおよびピニオン機構１６４を中心軸１６６に対
して接線方向へ移動するごとに、回転される。この方法
で、ラックおよびピニオン機構は、光学的密度の読みに
使用するために選択する複数のフィルタを提供する。

【００５３】図３（Ａ）および（Ｂ）を参照すれば、光
源１７４と、選択的変調用チョッパホイール１７６と、
光学繊維２４のコンジットとが中心高台２２とハウジン
グ３４との中に内蔵される。図示の目的のために、単一
の光学繊維２４が示されているが、好ましい実施例にお
いては、マイクロティッタプレートにある一列の８つの
穴の各穴の下に光源を提供するように、少くとも８つの
光学繊維束が一連をなして配置され、中心高台２２の中
心の下を平行に走行する。フィルタホイール１７５は、
白色光以外の色を必要とする測定を行うために、光源で
帯域を選択された光学的波長の選択を可能にする。ま
た、フィルタホイール１７５は、光を必要としないよう
な時間中、光の通過を妨げるために不透明窓をつけるこ
ともできる（光は、非加勢式クールランプに関連した”
ウォームアップ”時間をなくすために、通常の操作
中、”オン”であることが好ましい。）。

【００５４】好ましい実施例における光源は、モデルＮ
ｏ．ＥＰＴとしてシルバニア・カンパニーで製造された
４２ワットのタングステン・ハロゲン投光ランプ（４２
ワット，１０．８ボルトのランプ）である。この光源
は、ランプ取付面から１．５インチのところに直径０．
５インチのスポットを与える作りつけの、後方への反射
装置を有する。光学繊維束２４の分岐部の各々は、それ
らのファイバの前端１７９で光を受け入れるので、チョ
ッパ１７６の回転羽根が必要な照明部分を容易にカバー
するようになっている。マイクロティッタプレートの１
つの穴１７８を照明する光学繊維の各分岐束の直径は、
約１ｍｍである。この好ましい実施例において光チョッ
パ１７６は、９０度離された４つの黒色羽根を有する回
転ディスクを使用して作られている。このチョッパは、
６ボルト直流モーターによって、好ましくは、毎分約８
０００回転数（５３３Ｈｚ）で駆動される。光学繊維
は、マイクロティッタプレートの穴１７８の透明な下側
を照明する。

【００５５】光学繊維を用いたイルミネータ２４による
照明システムの詳細は、図４（Ａ）に示されている。光
は、レンズ１８３を通って焦点を結び、さらにマイクロ
ティッタプレートの穴１７８のベースへ再び焦点を結ば
せるように、光学繊維束の分岐部２４の端部から光学的
孔１８１を通って外方へ伝達される。その光はそれか
ら、凹面１８５を形成する被検流体を通って伝達され
る。その被検流体の凹面１８５は、負の方向に焦点を結
んだ凸レンズとして作用し、光が凹面１８５から孔１８
４を通って通過するとき、出ていく光を分散させる。光
学繊維マニフォルド部分１８７ａ（図４（Ｂ）のマニフ
ォルド１８７の）内の光学繊維束２４から一定距離のと
ころにレンズ１８３を取り付けることにより、細い光線
が凹面１８５から出て孔１８４を通って伝達される。こ
の方法で光学繊維束２４により伝達された光全体は、フ
ォトセンサー１７０の表面に達するので、フォトセンサ
ー１７０を校正し直す必要は全くない。

【００５６】図４（Ｂ）は、複数の光学繊維分岐束２４
と、マニフォルド１８７内に取り付けられたレンズ１８
３とを示す。

【００５７】光学繊維２４を通り、マイクロティッタの
穴１７８を通って伝達された光線は、光学的密度計（図
３（Ｂ））の凸レンズ１８０へ上向きに導かれる。レン
ズ１８０はレンズ保持管１６２に内に包含され、凸面レ
ンズ１８０からの光は孔プレート１８４の中心孔１８２
に焦点を結ぶ。この光は、その後、再び焦点を結び、レ
ンズ１８６によって平行にされる。その光は、その後、
光学的密度計の室１５２に達し、三角プリズム１８８の
アルミニウムで処理した側に達する。なお、図４（Ａ）
に示すように、１個のレンズ１８６でプリズム１８８に
光の焦点を結ばせてもよい。プリズム１８８は、レンズ
１８６から受入れた光を電気光学的センサー１７０の表
面へ反射する。光学繊維束の分岐部からの光は、輝く光
の細い線束を光学的センサー１７０の表面に与える。光
線束の横断面積は、センサー１７０の直径よりずっと小
さい。この方法では、マイクロティッタの穴１７８を通
過した全ての光は、たとえ光線が流体１８５の凹面によ
って僅かに偏向されたとしても、センサー１７０に反射
される。センサー１７０が受入れた情報は、ハウジング
１７２内に包含された電子回路により処理され、分析さ
れる。

【００５８】チョッパ１７６の使用は、使用者の選択に
より任意である。チョッパ１７６の目的は”同期的探
知”の方法を提供することであり、この場合、マイクロ
ティッタプレートを通過する背面の交流蛍光性光線ある
いは直流の周囲光とは異なる変調された信号が提供され
る。さらに、チョッパ１７６によって与えられる変調
は、光学的センサー１７０に受入れられる信号を処理す
る電子回路に特有のホワイトノイズをなくすためにも使
用できる。最後に、チョッパ１７６は、それが”ロック
イン”増幅器を使用した同期探知の従来の技術において
よく知られているように、マイクロティッタの穴１７８
を通って光学繊維２４によって与えられる光信号情報か
ら雑音を除くことにより、信号と雑音の割合を改善する
ように作用する。

【００５９】図５を参照すれば、図３（Ａ）および
（Ｂ）の光学的密度計の光学的センサー１７０は、光に
応答して信号増幅器１９０へ入力する信号を発生する。
この増幅器１９０は、光学的センサー１７０により増幅
器１９０へ送られる弱い入力のピーク・ピークに対応す
るより高レベルの信号を出力に発生する（信号増幅器１
９０と共に、光学的センサー１７０、この好ましい実施
例ではフォトダイオードは、日本のハマナツ電子会社か
ら部品Ｎｏ．Ｓ１４０６−０４の統合パッケージとして
入手できる。パッケージとされた演算増幅器は、光学的
センサーの出力信号のプリアンプとして作用する。）。
増幅器１９０の出力信号は、その後、ローパスフィルタ
１９２へ送られ、このローパスフィルタは、好ましい実
施例では、”Ｔ”字形、すなわちブリッジ形ＲＣローパ
スフィルタである。このローパスフイルター１９２を通
過した信号は、この好ましい実施例では、１，０００Ｈ
ｚのカットオフ周波数を有する。この信号は、その後、
計装増幅器１９４へ送られ、その増幅器１９４は増幅器
１９０によってその入力部の送られた信号に比例する信
号を出力部に発生する。増幅器１９４の出力は、一般
に、直流信号である（計装増幅器の好ましい実施例は、
アリゾナ州、タクソン市にあるバールブラウン社製のモ
デルＩＮＡ１０１ＡＮ計装増幅器である。）。この増幅
器は、外部に備えられたゲイン制御部を有し、これは、
本発明の好ましい実施例では、複数のフィードバック抵
抗器１９６として示されている。計装増幅器１９６のゲ
インは、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、使用者
により選択される特定の光学フィルタの基づいて調整す
る必要がある。単一の光学センサー１７０は選択された
光学フィルタのいずれか１つを通って抽出された光を探
知するために使用され、その結果センサー１７０の信号
出力は使用する光学フィルタ次第で変化する。従って、
光学センサー１７０の完全なダイナミックレンジがマイ
クロティッタの穴のサンプルを通過した光からの光学的
情報を探知する際に利用されるように、増幅器１９６の
ゲインを調整する必要がある。

【００６０】計装増幅器１９４のゲインを制御するため
に、好ましい実施例では、電子中間ユニット３５（図
１）のマイクロプロセッサに、使用者が選択した特定の
光学的フィルタに対応するゲインを選択させることがで
きる。かくして、４つの異なる光学的フィルタが第３
Ａ，３Ｂ図に示すように備えられている場合、４つの抵
抗器１９６の１つが選択され、特定の単色に濾波された
光情報から光学的情報を処理する信号を適合させるため
に特に計装増幅器のゲインを調整しなければならない。
この好ましい実施例において、計装増幅器１９４のゲイ
ンを調整するために４つの抵抗器の１つを選択するため
に、テキサスインスツルメント社のモデルＳＮ７４１５
６Ｎ”２〜４”デコーダが使用される。デコーダ１９８
と抵抗器１９６との間には、複数の機械的リードスイッ
チ１９９が介在されており、これらのスイッチ１９９は
計装増幅器１９４のために所望のゲイン用抵抗器１９６
を適切に選択する際、デコーダ１９８の出力に役立つよ
うに低インピーダンスを有する。部材１９９内に含まれ
るリードスイッチの１つを閉成するデコーダ１９８で複
数の抵抗器１９６の１つを選択することにより、計装増
幅器１９４の複数のゲインの１つが選択され、これによ
り計装増幅器１９４へ入力する弱い信号は、Ｖ／Ｆ（電
圧−周波数）コンバータ２０２を駆動するように、スイ
ッチ２００で等しい出力強度になる。計装増幅器１９４
の出力信号は、その後単極、ダブルスロースイッチ２０
０へ送られる。スイッチ２００が計装増幅器１９４を端
子Ａに接続するように閉じられると、その出力信号は直
接、Ｖ／Ｆコンバータ２０２へ送られる。また、第３
Ａ，３Ｂ図に示されるようにチョッパ１７６が光源に配
置されるとき、計装増幅器１９４の出力端子は、さらに
処理するために、同期検出回路２０４の入力用の接触点
Ｂに接続される。また、同期検出回路２０４には、ま
た、チョッパの回転周波数を監視する基準信号（Ｖref
）が光チョッパ１７６から入力される。同期検出回路
２０４は、従来のロックイン増幅器技術に従って作動す
る。ロックイン増幅器は、低レベルの信号を測定するた
めに広く使用される。チョッパからのこの制御基準電圧
と、光学的センサーからの増幅器信号とは、同期検出回
路２０４内でヘテロダイン化され、変調されて、回路２
０４内に配置されたローパスフィルタ（図示せず）に通
される。同期検出回路２０４の出力は、電圧−周波数コ
ンバータ２０２へ入力される完全に整流された同期検出
信号である。

【００６１】好ましい実施例における電圧−周波数コン
バータ２０２は、アリゾナ州、タクソンにあるバールブ
ラウン社製のモデルＮｏ．ＶＦＣ１００ＡＧである。こ
の好ましい実施例において、電圧−周波数コンバータ２
０２は、２．５ＭＨｚの周波数で作動する発振器により
制御されるクリスタルである。２．５ＭＨｚの周波数の
信号は、スイッチ２００へ送られるアナログ信号の選択
に依存する、検出回路２０４または計装増幅器１９４か
らのアナログ出力信号により周波数変調される。電圧−
周波数コンバータの出力信号は、０．２５〜１．２ＭＨ
ｚの信号であり、また、信号範囲の判断のために、電子
中間ユニットのマイクロプロセッサ１００（図２）へ移
送される。電圧−周波数コンバータ２０２は、アナログ
光学的密度情報信号を、電子中間ユニット３５のマイク
ロプロセッサ１００により判断可能な変調されたキャリ
ア信号に変換する。このように、周波数弁別器を使用す
ることによって、スパイクあるいはその他の干渉を生じ
させることなく、非常に敏感で広範囲の、雑音のない光
検出システムが提供される。チョッパ１７６（図３
（Ｂ））を使用しない場合、計装増幅器１９４からの出
力信号は、電圧−周波数変換器へ直接送られ、そこで電
子中間ユニットのマイクロプロセッサによる判断のため
に、変調されたキャリア信号に変換される。従来の電圧
−周波数コンバータは、固定された外部クロックに従っ
て作動するのではなく、真の周波数変調されたキャリア
信号を有する。

【００６２】この方法では、９６の穴を有するマイクロ
ティッタプレート２７は、９６のマイクロティッタの穴
の各々に対してマイクロプロセッサヘ迅速な光学的密度
情報を与えるように読みとられる。

【００６３】図６を参照すると、確認回路装置が示され
ている。マイクロプロセッサは、特定のモジュール５２
を確認し、区別する能力を有し、その結果マイクロプロ
セッサは適切なモジュールが選択されていることを感知
する。好ましい実施例の図１において、各交換自在のモ
ジュール５２は特定のモジュールホルダー３０に保管さ
れる。この保管位置情報は、順次、マイクロプロセッサ
で索引を付けられ、その結果、テーブル２８と、並進運
動型ポッド４２とが特定のホルダー３０位置の上にポッ
ドを置くように動かされるとき、マイクロプロセッサ
は、それがモジュールと接触した後、オペレータが選択
した適切な交換自在なモジュールと接触することを確実
にする。このシステムは、図６に示すように備えられた
電子モジュール確認装置による確認を必要とする。

【００６４】この好ましい実施例において、モトローラ
社製のモデルＮｏ．ＭＣ３４５６として知られている二
重タイミング回路のような単一の一体化回路がタイマト
リガー２１０および２１２として示すように、ポッド４
２のハウジング内にまたはＥＩＵ３５内に包含される。
好ましい実施例では、二重タイミング回路のハート部
は、２１０および２１２で示すようなセット”Ｓ”入力
を通して外部の同期化したクロック制御を受けるＲＳリ
セットフリップフロップタインミング回路である。この
タイマ回路の出力は、パルス幅を変調した信号であり、
パルス幅変調された各信号は、回路２１０，２１２の反
転Ｑ出力部すなわちＱバー出力部に伝えられる。パルス
幅変調された信号の幅は、タインミング回路２１０，２
１２のそれぞれのリセット入力”Ｒ”に示される外部の
ＲＣ回路２１３，２１５の時定数により制御される。好
ましい実施例では、各モジュール５２内には２つの別の
抵抗器（ＲA ）２０８, （ＲB ）２０９が配置されてい
る。この実施例では、キャパシタ２０６，２０７は、そ
れぞれ、ピン２１４, ２１４’がプラグ２１６，２１
６’と接続されているとき、２つのＲＣネットワーク２
１３，２１５を形成するように、抵抗器２０８，２０９
に結合され、ピン２１９をプラグ２２１に接続すること
によってその回路網に電力が与えられる。好ましい実施
例において、ネットワークの抵抗が変化して各モジュー
ルを確認するときにも、ＲＣネットワークのキャパシタ
ンスは一定した状態のままである。ＲＣネットワークの
時定数を変化させると、各タイマ２１０，２１２から
の、パルス幅（Ｐ．Ｗ．）を変調した信号出力も変化す
る。複数の確認用抵抗器および抵抗を二重タイマのＲＣ
回路と関連して使用することができることは、一般に理
解されている。交換自在のモジュール５２はポッド４２
の下側へプラグで接続され、導電ピン２１４は雌型のピ
ン受け接触子２１６に挿入され、その結果各二重タイマ
に対する外部のＲＣ時定数はモジュール５２内の抵抗器
２０８，２０９により設定された抵抗定格に従って調整
される。抵抗器２０８，２０９の各々は、キャパシタと
結合されて、次の分析のために電子中間ユニットのマイ
クロプロセッサへ送られる出力信号のパルス幅を制御
し、決定する。

【００６５】この方法において、２本のピン２１４，２
１４’による情報チャンネルは、多数の、異なるモジュ
ールまたは機器を見分けるために使用される。この好ま
しい実施例では、抵抗器２０８，２０９は４つの抵抗の
１つであり、各抵抗は例えば１０，１００，１０００オ
ーム定格のように１０進法の定格によって分離されてい
る。この実施例の場合、各二重タイマ回路２１０，２１
２は、４つの異なる抵抗器２０８，２０９によって生じ
る４つの異なる信号間で選択することができる。この方
法では、組合わせＣの数は公式Ｃ＝２ⁿ で計算されるの
で、１６の異なるモジュールの１つが選ばれる。その場
合、”ｎ”は抵抗の定格の選択の数、すなわち４であ
る。この場合、２本の情報ピンは２⁴ を意味し、すなわ
ち１６となる。また、図示していないが、マイクロプロ
セッサによる情報分析のために、閾値トリガ信号を出力
すように、抵抗器２０８，２０９を、それぞれ、電圧コ
ンパレータすなわちホイートストーンブリッジ回路に接
続することもできる。

【００６６】要するに、独特ではあるが簡単で受動的で
非一定性のモジュール確認回路は、電子中間ユニット３
５とマイクロプロセッサ１００に、ポッド４２に接続さ
れたモジュールが化学分析のこのセグメントにおいて使
用するためにオペレータが選択したものであるというこ
とを区別させ、かつ、立証させることを可能にする。こ
の確認回路は、例えばタイマ２１０，２１２のような一
組のデジタル出力部材を有し、これらはマイクロプロセ
ッサ１００が読み取り可能の信号を発生する。これらの
デジタル信号の期間すなわちコーディングは、前記タイ
マのために時定数をセットする外部ＲＣネットワークを
構成するキャパシタおよび抵抗器のような受動部材によ
って制御される。本発明のモジュール確認回路に関して
独特なものは、モジュールを確認するために必要な”イ
ンテリジェンス”すなわち情報がメモリ回路に記憶され
る必要がなく、それは複数の受動部材のうちの１つの部
材の定数特性の１つの機能であるということである。

【００６７】流体の吸引および分配を行うために必要な
機械的操作を制御するための、付加的モーターおよびメ
カニズムが第６〜８図に示されている。ピペット先端５
６が取付けられ、適所に位置するとき、流体が吸引さ
れ、この流体は先端５６の中にあって、ノズル５４によ
り汚染されることはない。この同じモーター２４１は、
また、ピペット先端を放出し、新しいピペット先端を取
付けるメカニズムの一部として作動する。この同じモー
ターは、モジュールをピックアップし、放出することに
よってモジュール交換システムを駆動させる。ポッドモ
ーター１３０（図２）は３つの機能を有する。第１に、
ディスプレースメントポンプ１３２を駆動させる図３
（Ａ）および（Ｂ）のような光学的モジュールでは、ポ
ッドモーター１３０は、光学的密度フィルタを選択する
プランジャを駆動させる。）。第２に、先端の放出を行
う。第３に、このモーターはモジュールを交換し、取り
換える。

【００６８】図７、図９〜図１２には、液体分配、先端
の放出およびモジュール放出メカニズムの詳細が示され
ている。

【００６９】図７には、自動式流体ピポットモジュール
および先端取換え機構の概略図が示されている。前記モ
ジュールおよび先端放出機構の操作の背後にある中心と
なる考えは、ポッドを位置づけ、ピペット作用によりサ
ンプルおよび試薬を操作するためにすでに必要とされた
機械的駆動装置だけを利用したモジュール変換システム
を工夫することである。作動および構造上、ステップモ
ーターにより電気的に駆動することが好ましい線型駆動
装置２３１は、線型部材２３４にかけられる力をばね２
３３に加えたり、解除したりしながら部材２３２をＴ^-
方向かＴ⁺ 方向へ（往復動的に）駆動させる。部材２３
４は、部材２３４の先端がストッパ２３５に当接するま
で、作用した力に応答して距離Ａだけ移動する。ストッ
パ２３５に一旦当接しても、ばね２３３が距離Ｂだけ移
動するまで、ばね２３３を圧縮させるＴ⁺ 方向への力を
さらに作用させることができる。

【００７０】作動時、本発明において行われるように、
プランジャ型ピペットにより容積測定および分配を行う
ために、距離Ａだけ移動する。次の移動範囲Ｂは、例え
ば、ピペット先端の放出、モジュール取換えのためのラ
ッチ係止および係脱あるいはその他の所望の二次操作の
ごとき補助操作のために利用される。

【００７１】ポッド４２が休止モジュール５３の上に配
置され、そのポッド４２を固定した腕４４がこのモジュ
ールをピックアップするために下降するとき、係止機構
がモジュールをポッド４２上の適所に係止する。ポッド
４２は５２のような交換自在なモジュールをリードねじ
２４２（図９参照）の作用によって適所に係止する。ポ
ッド４２がモジュール５２を釈放し、解除した後、ポッ
ドはモジュール５２を一対のモジュールホルダー３０間
の休止位置に置く。その後、ポッドはモジュール５３の
上方位置へ移動され、モジュール５３上へ降される。ポ
ッド４２は、整列ピン２７０，２７０’によりモジュー
ル５３と一線に整列される（図１２）。ポッド４２がモ
ジュール５３と接続するとき、リードねじ２４２（図
９）によって駆動される係止機構はモジュール５３をポ
ッド４２に固定する。ポッドとモジュールとの組立体が
上昇されるとき、モジュール５３を支持していた一対の
モジュールホルダー３０の上葉部分は、モジュール５３
がホルダーの葉片部分間に最初に配置されたとき、外方
へ広げられた後、その最初の直立位置へ戻る。

【００７２】図９は、単一の先端液体分配モジュールに
連結されたポッド組立体の断面図である。ポッド枠２４
０はポッドプランジャのリードねじ２４２を駆動するデ
ジタル式にプログラム可能なステップモーター２４１を
支持する。ナット２４４はプランジャ本体２５８に固定
され、ねじ２４２がナット２４４内で回転されると、プ
ランジャ本体２５８はねじ２４２の長手軸線に沿って上
下動される。プランジャ本体２５８の内部では、主圧縮
ばね２４６が通常では駆動プランジャ２４８をプランジ
ャ本体２５８の中心空所の底部へ向って押圧する。

【００７３】駆動プランジャ２４８は、順次、ボリウム
プランジャ２５０の頂部を押圧する。ボリウムプランジ
ャ２５０は、通常、ばね２５２により駆動プランジャ２
４８の下端に押圧されている。プランジャのばね２５２
（ばね２４６より弱い必要がある。）は、座金２５６に
応力をかけ、Ｏリング２５４を適所に保持させる。プラ
ンジャ２５０が容積シリンダ２５９に対し上下方向へ往
復するとき、ノズル５４は、取外し自在のピペット先端
５６と共に、そのピペット先端５６の容積より多くない
測定した液体量を吸引または分配する。この方法で、図
９に示すポッドおよびモジュールの組立体は、単一の先
端ピペットによる流体の分配を行う。

【００７４】オペレータがピペット先端５６を自動的に
放出したい場合、ポッド組立体と交換自在のモジュール
とは、リードねじ２４２の作用に基づいて先端の取外し
（図１０参照）を行う。先端を使用しているとき、先端
放出カラー２６８は取外し可能な先端を受入れる確実な
座部となる。この方法で、ピペット５６の先端はノズル
５４に沿って均等な距離だけ着座されている。ピペット
５６の長さを制御することによって、先端はマイクロテ
ィッタ穴の上方またはその中に正確に配置される。

【００７５】図１０は、ピペット先端放出機構の作動と
構造を示す。前述したように、リードねじ２４２がプラ
ンジャ本体２５８へ侵入すると、ボリウムプランジャ２
５０は管状ノズル５４内へ下降される。一旦プランジャ
２５０がばね２５２の圧縮によって決定される最大下降
位置に達すると、プランジャ本体２５８がさらに下降す
れば、ばね２４６が圧縮され、先端放出杆２６０が先端
放出プランジャ２６２と係合して先端放出ばね２６４を
圧縮させ、水平連動部材２６６を垂直方向へ下向きに移
動させる。水平連動部材２６６の動きにより、先端放出
カラー２６８がピペット先端５６のベースに対して押し
下げられ、先端５６がノズル５４から取り外される。こ
のようにして、先端の放出が行われる。この先端の放出
は、ボリウムプランジャ２５０の往復動運動よって流体
を吸引および分配するために使用される同じ駆動モータ
ーおよびねじ２４２によっても行いうることも付言して
おく。

【００７６】図１１および図１２は、モジュール取換え
機構の構造と作動を示す。図１２を参照すれば、（図１
１のモジュール係止機構の拡大図）モジュール整列ピン
２７０，２７０’はポッドの枠２４０のチャンネル内へ
突入し、その結果モジュール２７２はポッドと適切に一
線に整列される。モジュール係止ピン２７６，２７６’
（図１２）は水平方向へ滑動するモジュール係止バー２
８０と一体化されており、これらのピンがモジュール２
７２のチャンネル２７５，２７５’内に存在するとき、
一線に整列されたモジュール２７２は図９に示すように
係止される。モジュール放出支持体２７８は、係止バー
２８０に対して内向きに伸長するピン（別個には示さな
い）のまわりに取り付けられる。プランジャ本体２５８
が往復動状に押下げられるとき、その本体２５８のチャ
ンネル２７７は支持体２７８に対して滑動する（図９〜
図１２参照）。チャンネル２７７の口部２７９（図１
２）は支持体２７８を受け入れ、その結果、チャンネル
２７７が支持体２７８に乗せられているとき、モジュー
ルはポッドに係止される。チャンネル２７７が支持体２
７８の上へ持ち上げられると、モジュールはポッドから
釈放される。係止バー２８０に取り付けられた係止ピン
２７６，２７６’は、チャンネル２７５，２７５’内に
位置し、図１２の矢印２８２で示すように往復動の際、
チャンネル内のピン２７６，２７６’の動きによってモ
ジュール２７２を係止または釈放する。バー２８０が右
へ滑動すると、モジュール本体２７２の係止が外れ、バ
ー２８０が左へ滑動すると、モジュール本体２７２が係
止される。流体の分配、先端の放出およびモジュール係
止機構は、流体移送操作の他に、種々のモジュールの自
動操作および取付けに使用できることにも注目すべきで
ある。

【００７７】図１１は、また、光学的モジュール１５０
の作動を示す。前述したように、分析されるべきサンプ
ル穴からの光は、レンズ保持管１６２内に固定されたレ
ンズ１８０，１８６を通ってモジュール１５０に入射す
る。種々異なる光学的フィルタを選択する必要があれ
ば、光学的フィルタホイール１６０が駆動プランジャ２
４８の作用によって自動的に回転される。かくして、リ
ードねじ２４２およびナット２４４と共に、駆動プラン
ジャ２４８は、図９のボリウムプランジャ２５０を往復
移動させる同じ垂直方向の動きによって光学的フィルタ
ホイール１６０を作動させる（フィルタホイール１６０
は、前述したように、ラックおよびピニオン駆動装置に
より、ラックプランジャ１５６に接続される。）。光学
的モジュールの場合のモジュールの放出は、図１２の流
体モジュールの放出と同じである。光学的モジュールの
場合には、先端を放出することがないので、先端放出杆
２６０が光学的モジュール１５０（図１１）の空所（図
１２）へ侵入する。

【００７８】図１３を参照すれば、バルク分配および吸
引機構が示されている。二組の可撓管２９０，２９２
は、ポッド４２に配置されたノズルを介してバルク分配
モジュール２９４に連結されている（図１４）。流体を
一度に一列分だけバルク状態で（大量に）分配するため
に、流体は、バルク分配ポンプ３００（図１３）によ
り、バルク貯蔵器２９８から配管２９６を介して吸引さ
れる。このポンプで吸引された流体は、配管２９２を通
り、ポッドの下側に着座されたバルク分配モジュール２
９４へ送られる（この配管２９２とポンプ３００の例が
図１に示されている。）。

【００７９】一度に一列のマイクロティッタ穴から吸引
してきれいに流体を除去するために、外部真空源３０２
は、廃液をバルク分配モジュールを通り、配管２９０に
沿ってピンチ弁３０４へ吸い上げる。ピンチ弁３０４が
開いているとき、流体は、配管３１０を介してフラスコ
３０６に作用する外部真空源３０２の作用によって、管
３０８に沿って真空フラスコ３０６へ引きこまれる。フ
ラスコ３０６が廃液で満たされると、それは都合のよい
方法で処分される。ポッドおよびモジュール２９４の作
用を自動的に制御することによって、完全なマイクロテ
ィッタプレートを短時間のうちに洗浄してきれいにする
ように、その作業装置のプログラムを組むことができ
る。このバルク分配および吸引システムは、典型的に
は、試験に使用するとき必要とされるように、バルク分
配モジュール２９４の”下準備”をするために使用され
る。

【００８０】図１４を参照すれば、多数穴を有するバル
ク分配モジュール２９４の斜視図は、ポッド駆動プラン
ジャ２４８を受け入れるために中空円筒形レセプタクル
４７２を有する上部隔室４７０を示す。駆動プランジャ
２４８がバルク分配モジュールの上部隔室４７０の本体
へ伸長するので、ポッド圧縮ばね（図１０の２４６）は
プランジャ２４８をレセプタクル４７２の底部へ押し下
げる。このバルク分配モジュールは、図１１および図１
２に示すモジュール取換え機構と同じ方法で適所に係止
されるが、このバルク分配モジュールは、ポッド圧縮ば
ね２４６が伸長して支持体２７８を釈放するときに釈放
され、単一または多数先端型ピペット支持用ノズルモジ
ュールとは異なり、バルクモジュールそれ自体、内部ば
ねを有しない。

【００８１】バルク分配モジュール２９４の下部隔室４
７４は、下方へ伸長する少くとも一対のニードル４７６
を有し、片方の長いニードルは各穴から、液体を吸引す
るためのものであり、短いニードルは液体を分配するた
めのものである。このモジュールは１つの穴に対して作
用するように一対だけのニードル４７６を有するように
作ることもでき、また図１４に示すように、多数（８
つ）の穴に作用するように形成することもできる。

【００８２】図１５は、バルク分配モジュール２９４の
内側下方隔室４７４の平面図を示す。隔壁４７８は、衛
生状態を保つ目的で、吸引ニードルを分配ニードルから
分離している。取外し自在な隔室４７４を有することに
よって、バルク分配モジュール２９４は手入れや清掃が
容易となる。流体は、導管４７３のところで上部隔室４
７０を介して移送されて、ニードル４７６を介して分配
するために隔室４７４により分離された下部隔室の片方
を満たす。この流体は、残りの導管４７５を通って、隔
壁４７４により隔離された他方の下部隔室部分から吸引
される。導管４７３，４７５は、その頂端部に、可撓管
２９０，２９２をバルク分配モジュール２９４に接続さ
せるノズル４７７をシールし、かつそれを受け入れるＯ
リングまたは他の適切なシールを有する。

【００８３】自動化された多目的分析化学処理総合設備
および研究所作業装置のためのコンピュータ化された操
作システムは、この好ましい実施例では、ＥＩＵ３５と
コンピュータ３９との間に存在する。この操作システム
は、作業装置の全ての操作を制御し、そして図１に示す
ような作業装置の操作、動き、測定機能（後述するよう
に）を導くプログラム可能なインストラクションを順序
だてて指示することにより、生物学的実験や化学分析を
行うように組織されている。生物学的試験や化学的分析
を順序だてて行うためのインストラクションは、一部は
その操作システムにあるプログラム化されたインストラ
クションによって与えられ、他の一部は操作システムに
より与えられる質問に応答して使用者が供給する付加的
インストラクションやパラメータによって与えられる。

【００８４】本発明の自動化された研究所の作業装置の
ための操作システムは、３つのセクターに分けることが
できる。すなわち、（１）実験分析によるインストラク
ションを”確立すること”、（２）これらのインストラ
クションを”ランニングすること”すなわち実行するこ
と。（３）一組のユティリティ。

【００８５】有用な実験または試験を行うために、その
操作システムは、使用者の協力により、その実験全体に
わたって作業装置のあらゆる実行段階を調整するような
一組のインストラクションを創り出すすなわち確立する
必要がある。この組のインストラクションが一旦完了
し、コンピュータ３９およびＥＩＵ（電子中間ユニッ
ト）３５の操作システムによって通常の方法で判断され
るように一連の連続情報の中にまとめられると、これら
のインストラクションは、その作業装置の自動化された
遠隔制御可能な部材がそれらのインストラクションを履
行できるように、操作システムのランセクターすなわち
実行セクターによって処理される。ユティリティは、例
えば、図３（Ａ）の光学的密度モジュールのようなトラ
ンスジューサを校正する際に、あるいは、これらのイン
ストラクションが実行される前に、前記確立セクター中
に準備されたインストラクション組を編集するために有
用であるような操作システムの補助セグメントを表わ
す。このユティリティは、また、実験が行われている
間、その全ての期間にわたって実際の時間的基準枠を与
えるようにクロックを設定することをも含む。

【００８６】前述のように、確立セクター、実行セクタ
ーおよびユティリティセクターという操作システムの主
要セクター間の相関関係は、本発明の研究所の作業装置
および操作システムを使って、行われる分析の実験段階
の１つの例の詳細な分析によって最もよく示される。生
物学的調査官は、２種類の異なる細菌の各々が１つの化
学反応物といかに反応するかを決定することに興味をも
つにちがいない（図示の段階は、共通のインストラクシ
ョンが確立される方法を示すが、必ずしも、特定の分析
テストに関連した作業装置の適用を反映しているもので
はない。）。自動化された研究所の作業装置を使ってそ
のような実験を行うために、実験者すなわち使用者はテ
ーブル２８（図１）の形をまず整える。使用者はテーブ
ル２８の隔室内に示される諸位置に、先端ラック２６、
モジュール５３およびマイクロティッタプレート２７を
置く。テーブル２８の図１に示すような残りの開放隔室
は、取外し自在の流体貯蔵容器を内蔵するために使用さ
れる。これらの容器の各々に、異なる種類の細菌が入れ
られる。予定の化学反応物は、バルク試薬用ポンプ１３
４（図２）を使用することによって得られる。

【００８７】コンピュータ３９およびＥＩＵ３５により
実験を行わせることのできる一組のインストラクション
を確立する際、使用者はテーブルがどのように構成され
ているか、その操作システムを知らねばならない。その
隔室やモジュールホルダー３０の位置を示すように、テ
ーブル２８を絵で表わしたものがスクリーンに表われ、
使用者はモジュール、マイクロティッタプレートおよび
先端ラックの所望の形を（端子または”口部”にあるキ
ーストロークによって）指示する必要がある。使用者
は、その後、使用者がテーブル２８上に研究器具を最初
に置くのと同じ方法でテーブル２８を整えるようにスク
リーンに記号を形成する。その後コンピュータのスクリ
ーンに一連のメニューが現れ、実験のインストラクショ
ン確立段階の一部である回復可能なファイルの一覧表を
使用者に示す。この場合、その実験全体が単一のメソッ
ドとして保管される。この例に使用されるように、”メ
ソッド”という用語は、一連の連続的に配列され、前も
ってプログラムされたインストラクションであって、こ
れはその全体として、分析全体または分析の重要部分を
行うために必要な全てのあるいは事実上全てのインスト
ラクションを表わす。それらのメソッドは”手順”（Pr
ocedures）に分けられる。この”手順”はそれが連続し
たとき１つのメソッドを形成するようなインストラクシ
ョンの小集団として使用者により定義づけられる。この
好ましい実施例の操作システムは、テーブル２８の形態
を変える必要があるごとに、新しい手順を確立すること
を要請するようにプログラムされる。前述の例におい
て、そのメソッドと手順は１つのものでありまた同じも
のであるかもしれないが、そうである必要はない。この
分類は、使用者の決定に匹敵する。

【００８８】テーブル上に、マイクロティッタプレート
２７と、先端ラック２６と、２つの流体貯蔵器とを配列
するために、使用者は、コンピュータのスクリーンに現
れる質問に答えて操作システムに情報を提供する。テー
ブル２８上の器具の位置を操作システムに完全に知らせ
るために必要とされる全ての組のインストラクション
は”コンフィギュレーション・ファンクション”と呼ば
れる。例えば、その操作システムは、テーブル２８（図
１）の隔室内における先端ラック２６、マイクロティッ
タプレート２７、流体貯蔵器およびモジュールの位置
（モジュール５３が保管されている場所）の相互関係や
その位置の配置に関して使用者に吟味させる。使用者
は、キーストロークまたは電子ポインタあるいは口によ
ってシステムの質問に答え、ラック、プレート、貯蔵器
およびモジュールが配置されている場所をシステムに告
げる。この適用例を使用するとき、”ファンクション”
は”コンフィギュレーション”のような完全な仕事（タ
スク）を実行する基本的組のプログラム可能なインスト
ラクションとして定義づけられ、前記仕事は全手順また
は全メソッドを確立する際に必要な段階である。”ファ
ンクション”の例として他に、”ポーズ”（作業装置が
設定時間だけ停止する場合）や、”撹拌”（Agitaite：
トレイ２８が軸４０に沿って往復し、マイクロティッタ
プレート２７にある穴を振る場合）や、”先端交換”
（自由に処分できる先端を取換えるとき）や、”メッセ
ージ”（”ラン”セクター中、実験が進行するとき、そ
の実験を説明する手段として使用者がメッセージを印刷
するかまたはメッセージがコンピュータのスクリーンに
現れる場合）がある。”手順”は一連の連続して配列さ
れた”ファンクション”から構成され、”メソッド”は
一連の連続して配列された”手順”により確立される。

【００８９】コンフィギュレーション・ファンクション
が一旦コンピュータ３９に入力され、実験上のメソッド
および手順の間、テーブルのコンフィギュレーションの
方法を操作システムに知らせると、使用者は彼の生物検
定を行うために必要なプログラム可能なインストラクシ
ョンの第１のファンクションを確立する。インストラク
ションの確立における次の段階は、バルク分配移送機能
を確立するのに必要な情報を提供することである。この
例において、使用者はバルク分配システムに接続された
化学反応物用フラスコを選択し、その化学反応物は、図
１３〜図１５に示すようにバルク分配を使用することに
より、マイクロティッタプレート２７上の複数の穴に分
配される。このバルク分配移送機能を確立するために、
操作システムにより、使用者とコンピュータ３９のスク
リーンに一連の質問が提示される。そこで使用者は、こ
のバルク分配移送機能を遂行して流体を移送するため
に、モジュールを選択するように予告される。使用者は
バルク分配工具として彼の選択を指示する。スクリーン
は、その後、マイクロティッタプレートおよびその９６
の穴の構造の図を提示する。標準型マイクロティッタプ
レートは、例えば、８×１２の形に配置された９６の穴
のマトリックスを有する。その操作システムは、図１の
軸線４０に平行な線に沿った１２つの穴の各列を”列”
とし、軸線５０に平行な８つの穴の線を”コラム（縦
列）”としている。この例で、使用者は各々８つの穴を
有する２コラムに化学反応物をバルクで分配することを
選んだ。この８つの穴を有する分配モジュールは、ポッ
ド４２に取付けられるとき、図１３に示すように、バル
ク分配システムに関連して、化学的試薬を作業装置テー
ブル（図示せず）から離れたフラスコから１６の穴へ分
配する。そのとき、一度に８つの穴を有する１コラムに
分配する。この機能の操作を行うためにコンピュータ３
９で必要とする情報は、その機能を確立するために使用
者によって操作システムへ送られねばならない。例え
ば、化学的試薬で１６の穴全部を満たすために化学的分
配機能を行うとき、この操作システムは、どれ位の量の
試薬を１６の穴の各々に分配すべきかを使用者に求め
る。そのバルク分配機能を行うために必要な全ての質問
が一旦、使用者に求められると（そのバルク分配が１つ
の型であるような移送機能については、後述する）、そ
の機能が確立され、そのシステムは、使用者がこの実験
において次の機能を完成することができるようにスクリ
ーンの新しい組のメニューへ移る。使用者は、”下準
備”機能を確立することによってバルク分配モジュール
の”下準備”を望む（この機能はバルク分配ポンプにバ
ルク分配システムからの全ての空気または廃棄流体を移
動させ、排除させる。）。

【００９０】化学的実験を行うためにこの単一の手順メ
ソッドの一部として構成される第３の機能は、新しい移
送機能である。使用者は、この作業装置がマイクロティ
ッタプレート２７の始めの２つのコラムにある試薬に対
して生物学的被検体を自動的に加えるように、操作シス
テムに情報を与える。そして使用者は、自分がモジュー
ルを取り換えて、８つの先端型ピペッタを選択したいと
いうことを操作システムに指示する。その操作システム
は、新しい組の処分可能な先端５６を多数先端型ピペッ
タの８つのノズルの各々に自動的に配置する。使用者
は。その後、処分可能の先端の中へ第１の細菌有機体の
サンプル被検体を吸引するために多数先端型モジュール
を第１の貯蔵器へ前進させるように、操作システムに指
示する（各種類の細菌有機体は、テーブル２８上に形造
られた２つの貯蔵器（図示せず）の各々に別々に存在す
る。）。使用者は、その後、吸引された細菌被検体をマ
イクロティッタプレート２７上の第１のコラムの穴へ移
送するように操作システムに指示し、そこで多数先端型
ピペッタはその被検体を第１コラムの８つの穴へ分配す
る。これで、この移送機能は完了する。使用者は、その
後”先端取換え”機能を作り出すことによって一組のイ
ンストラクションを確立し続け、そこで使用者は、第１
の細菌被検体を吸引した先端を処分し、それらを、先端
ラック２６からの一組の８つの新しい先端に置換えるこ
とによって、それらの先端を取換えるように操作システ
ムに指示する（また、その先端の交換は、移送機能の一
部として自動的に行うこともできる。）。先端の交換が
完了するとき、この機能は、この単一手順メソッドを確
立するために必要な一連のデータの記憶を付加すること
もできる。”先端交換”は、移送機能の一部である”先
端交換”の質問に答えることによって達成される。

【００９１】一旦新しい先端が８つの先端型ピペッタの
適所に配置されると、第２の細菌サンプルを含む第２の
貯蔵器（”ソース位置”）から液体を吸引し、この液体
をマイクロティッタプレートの第２のコラムに位置され
た８つの穴（”仕向け位置”）へ分配するように作業装
置を作動させるべく、操作システムに指示する新しい機
能が確立される。一旦、この組のインストラクションが
完了すると、もう１つの移送機能が確立され、また、そ
れらの被検体は、一旦、インストラクション組が機能す
ると、テスト用の化学反応溶液を含む穴へ完全に分配さ
れる。使用者が一連のメニューに言及し、そのメニュー
から機能の種類を選択することによって新しい機能が確
立される。

【００９２】操作システムに必要な次の組のインストラ
クションは、マイクロティッタの穴の各々の中で細菌培
養体を培養させるのに十分な時間だけその機械を休止す
なわち”スリープ”させる機能である。この機能を確立
するために、操作システムは、細菌培養基を培養させる
のに使用者がそのシステムをどの位の時間、休止させる
かについて使用者に質問を求める。この”スリープ”時
間の間、実験溶液を容れた２つのコラムは研究所の作業
装置によって分配されないままである。作業装置は休止
状態にある、すなわち、もっと大きな実験メソッドの範
囲内のもう１つの手順を機能させたり、全く異なる実験
を行うことは全くない。

【００９３】”スリープ”および培養時間機能のための
パラメータが一旦操作システムへ入力されると、１６の
穴の各々の物理的特性を測定する測定機能を確立する必
要がある。この好ましい実施例において、測定モジュー
ルは第３Ａ〜３Ｄ図に示す光学的器械である。この実験
分析を行うために必要なインストラクション組の一部と
してメニューからその機能を選択することによって新し
い測定機能が確立されなければならない。この場合、作
業装置は、流体分配ピペッタを取外して光学的測定モジ
ュールに取換えるように整えられる。そこで使用者は再
びコンピュータ３９のスクリーンに出る９６の穴をもつ
マイクロティッタプレート２７のマップすなわち図を見
て、操作システムの９６の穴に対して光学的測定が行わ
れることを、通常の方法で、キーストロークによって、
（直線状の座標プロットに従って）確認する。その操作
システムの限定事項において、光学的測定モジュールに
よって訪れられるマイクロティッタプレート２７の穴の
位置のこの確認方法は、”範囲”を限定する。さらに、
その操作システムでは、そのシステムが確認すべき好ま
しいすなわち最適の測定読みを各穴に対して使用者が確
認することに疑問がある。例えば、使用者が、最適の光
学的密度読みを示しかつ測定される１６の穴の位置に関
する情報を確認し、記憶するように操作システムに知ら
せなければならない。もし、この光学的密度がゼロから
２までスケールで測定されるとすれば、使用者は、１．
３〜１．５の光学的密度読みを示す穴の全部を確認する
ように操作システムに知らせればよい。１６の各穴に対
する光学的密度読みに関する情報をメモリが保つための
このインストラクションによって、測定機能を組立てる
のに必要なインストラクション組が完成する。この例で
１．３〜１．５の読みを示す穴は、訪れられた穴の選択
された”範囲”内にある穴の”アレイ”として限定され
ることになる。

【００９４】”確立”セクター中、この光学的密度測定
機能のインストラクションが操作システムに付加された
後、使用者は、モジュールを再び取換え、新しい先端を
有する単一先端のピペッタを使用することを操作システ
ムに指示することを操作システムにより要求される。使
用者は、１６の穴のどれが吸引され、マイクロティッタ
プレートにある新しい位置へ移送されるべきかを操作シ
ステムに対して確認できる。この確認は、測定機能に従
って操作システムによりメモリに保管された光学的密度
情報の結果である。かくして、新しい移送機能が確立さ
れ、その場合、移送されるべき穴の”ソース”（開始位
置）が光学的密度測定情報に従って確認される。すなわ
ちその”配列”は”ラン”セクターの間に限定される。
もちろん、このソース位置の情報は確立セクターの間中
実験者には知られていないが、最適の光学的密度読みを
有する所望の穴を確認すべく作業装置がとるべき動きは
確立段階の間に前もってプログラムされかつ”アレイ”
と呼ばれ、また、その同類の穴は”ラン”セクターの間
に発見されかつ確認され、そのシステムは実時間測定か
ら生じるフィードバックを備えたシステムになる。この
実験分析がその時点ではまだ知られていない測定パラメ
ータに従って進行するように前もってプログラムされて
いるので、このメソッドは”ラン”の開始時に関係する
あらゆるパラメータを使って確立されるのではなくて、
それらのパラメータは、分析プログラムが一旦”ラン
（機能）”を始めると、得られる光学的情報から見い出
される。

【００９５】かくして、この典型的な単一手順メソッド
の確立を完成させる最後の機能は、使用者が限定する最
適の光学的密度読みを示す複数のマイクロティッタ穴か
ら被検体を次の研究のために新しい穴位置へ移送する移
送機能の確立を必要とする。これらの新しい位置は、使
用者によって選択され、それは最適の光学的読みを示す
現存の穴から被検体を移すための仕向け先として穴を確
保しておくことである。この例では、使用者は、第１の
種類の細菌を含む第１のコラムから、その細菌のコロニ
ーがさらに増殖、繁殖するような新しい穴へ被検体を第
１に移動させる移送機能を確立する。所望の光学的読み
をもった穴を第１のコラムから移送した後、先端の取換
えを指示する新しい機能が生じる。すなわち、その先端
の取換えは移送機能の中に自動的に確立されるので、新
しい先端５６が使用され、単一先端ピペッタは、第２の
種類の細菌を含む第２のコラムから被検体を吸引してマ
イクロティッタ穴上の他の新しい穴位置へ移すことがで
きる。例示の目的で、使用者は操作システムへ接近する
ことにより、第１のコラムに含まれるより大きな光学的
密度を示す被検体が１つずつ第３のコラムへ移送される
ようにこの移送機能を確立するものと仮定する。かくし
て、最適の密度読みが第１のコラムの８つの穴のうちの
３つの穴に生じたとすれば、第１のコラムのこれらの最
適の穴から流体を移送するために第３のコラムの３つの
新しい穴が仕向け先となる。目標の最適の穴は、この例
では、指定コラムの指定位置を有するが、その仕向け先
へ移される穴の数は、確立セクターの間はまだわかって
いない。この数はランセクター中、光学的測定を行うこ
とによってわかる。同様に、所望の光学的パラメータを
示す第２のコラムの穴についても流体の吸引が行われ、
第４のコラムの新しい穴へ移される。

【００９６】出願人が設計したこの操作システムにおい
て、測定機能が確立されるが、その場合、”範囲”（測
定モジュールが訪れた穴）はマイクロティッタプレート
２７の始めの２つのコラムの１６の穴として規定され、
測定”アレイ”（或る光学的特性をもつ”範囲”から選
択した、”範囲”組の仲間の穴）は、確立セクターの
間、未知の穴の仲間から作られる。この”アレイ”に属
する穴は、この測定機能のもう１つの部分に保管された
光学的基準に基づいて、”ラン”期間の間に限定され
る。使用者が最適の穴を新しい位置へ移送する移送機能
を確立するとき、使用者は、確認用の数と名称とによっ
て、流体移送の”ソース”を構成する穴グループと同じ
この”アレイ”に属するものと単に決める。

【００９７】全体の処理手順を確立する際、使用者に役
立つようにこの操作システムを使った前述の例は、順序
だてた方法で一緒に連続的に結合させたとき、１つのメ
ソッドで成るような処理手順を構成する一連の機能（フ
ァンクション）を確立するために、使用者がその操作シ
ステムとどのように相互作用させるかを示す目的で示さ
れている（これは、臨床分野でよく知られている１つの
実験方法であるＭＩＣ（最低抑止濃度）試験における第
一段階である。）。また、マイクロティッタプレートの
穴内で色の変化を生じさせる、細菌媒体から分泌される
特殊酵素の抗原に対する感受性テストも、このワークス
テーションを使用することができる。使用者がさらに実
験を進展させたり、そのテーブルの形態すなわち構成を
変えたりしたい場合には、そのメソッド内に新しい処理
手順を作り出す前に、テーブルの形態変更すなわち構成
変更を操作システムに知らせる必要があるかどうかを訪
ねる必要がある。その後使用者は１つの処理手順メソッ
ドを、機能を１つずつ行いながら確立し続ける。例え
ば、使用者がさらに培養させるために所望のサンプルを
確認した後、使用者は、細菌のコロニーを殺すにはある
いは他の方法で危険に陥らせるには、どの程度の濃度が
必要かを知るために、一層多くの反応物を新コラム３と
４へバルクでさらに分配することを望む。光学的読みは
細菌のコロニーの増殖を示す。例えば、多量の光の吸収
すなわち遮断を示す光学的密度の読みは、そのコロニー
が増殖し、はびこったことを示す。吸収度の低い光学的
読みは細菌学上のコロニーが化学反応物中で生き残るこ
とができなかったことを示す。使用者がバルク貯蔵器の
１つをその保持用隔室から取り出して、それを、第２の
反応物を含んだ貯蔵器に取換えたい場合、使用者はテー
ブルの形態を変え、それによって実験上のメソッドの範
囲内で新しい処理手順を確立し始めるかまたは同一手順
内で操作を続けることもできる。

【００９８】確立セクターにおいて、それは、完全な実
験上のメソッドを形成するための確立ブロックとなるイ
ンストラクションの機能組である。例えば、”先端の交
換”や簡単な流体移送のようなほとんどの機能は、操作
システムに存在するプログラムされたインストラクショ
ン組に従って形成される。しかし、もし使用者がその操
作システムに前もって保管されていないような方法で流
体を移送したいと思えば、その操作システムの確立セク
ターの一般的全体構造を妨げることなしに、新しい機能
を作り出すためにプログラミング技術が必要となる。

【００９９】好ましい実施例において種々の方法で行わ
れる、例えば、移送機能や測定機能のようなこれらの機
能は、”テンプレート”を使って確立される。”テンプ
レート”という用語は、この出願で使用しているよう
に、移送または測定機能を生じさせる目的で使用者に選
択的に求めるために操作システムによって使用される一
連の情報として定義づけられる。例えば、流体を１つの
コラムの穴から次の隣接するコラムの穴へ１つ１つ対応
させながら移送するように、たとえ移送機能が種々の方
法で行われても、広範囲の種類の流体の移送が存在する
ことは明らかである。

【０１００】”吸引”は流体移送の１つの形であって、
流体は貯蔵器または穴から除去される。”コピー”は移
送機能であって、”オリジナル”穴に存在する流体の一
部を移送することによって、現存の一組の穴の同じもの
が新しい位置に生じることをいう。もう１つの種類の移
送機能は”貯蔵器から穴へ”の型であって、流体は貯蔵
器から一連の穴へ移される。その他の移送機能として
は、”ウォッシュプレート”、”連続的希釈”、”穴か
ら穴へ”の移送がある。

【０１０１】化学的または生物学的試験を行うために使
用されるあらゆる考えられるだけの移送機能により操作
システムに供給するのでなくて、発明者は、このシステ
ムのソフトウエアにはこれまで存在しなかった、独特で
はあるが特殊な種類の機能を確立するために有用なテン
プレートを、使用者がこの操作システムと相互作用して
創り出すことのできるようなシステムを開発した。

【０１０２】操作システムは選択された数の質問に対す
る答えに基づいて移送機能を確立し、限定することがで
きるように構成されている。図１７は、図８に関連し
て、移送機能を確立するために必要な操作システムによ
ってどのような質問が使用者に与えられるかを示す。操
作システムによってランすなわち実行されるとき、流体
の移送を行うような移送機能を確立するために、操作シ
ステムに移送パラメータ３３８が送られねばならない。
答えを出す必要のある質問は、量に関する質問３４０、
ソースパラメータ３４２、仕向け先パラメータ３４４お
よびこの処理手順のため、そして（後述するように）こ
のメソッドのために定められたパラメータを含む残りの
パラメータ３４５である。操作システムは、ソースの高
さ３５０、仕向け先の高さ３５２、分配率３５４および
分配の方法（流体の各滴下が”消失する”ものでなけれ
ばならないかどうか）または分配の種類３５６に関して
使用者に問う。使用者は、ピペットの先端がマイクロテ
ィッタプレートの穴３５８の側部に触れるべきかどうか
（”先端接触”）そして交叉汚染が１つの関心事となっ
ている場合に、先端の交換３６０が必要かどうかについ
て問われる。”ミックス”は流体が１つの穴から吸引さ
れ、直ちに同じ穴に戻され、そして質問事項３６２，３
７０，３７２，３７４を包含するような流体移送である
として操作システムにより定義づけられる。使用者は、
どの穴を混合すべきか３６２、その混合の程度３７０、
混合周期３７２および混合量３７４について操作システ
ムにより問われる。使用者はまた、例えば、テーブル２
８を軸４０に沿って前後方向へ移動させることによっ
て、穴の内容物を撹拌するか３６６、どの程度の割合で
撹拌するか３６８についての情報を要求される。使用者
はまた、どの程度の割合で移送したいのかすなわち一組
のソースマイクロティッタ穴から一組のそれに対応する
仕向け先のマイクロティッタ穴へ特定の割合ですなわち
毎分何個かの穴という具合に流体を移送するのか、を問
われる。もし使用者が実験の記録や、そこで行った測定
の動きの性質の記録をとっておきたいとすれば、ログ３
７６をプリントし、情報の表示だけかまたは表示とプリ
ントの両方かの選択３７８をすることができる。

【０１０３】移送機能（図１７）を確立するために必要
な各質問が使用者に送られるとき、操作システムは、そ
の移送機能を確立するために情報を最終的に供給するよ
うに、順序を追ったプロトコールに沿って段階的に前進
する。図８は、図１７に列挙した各質問に対して操作シ
ステムがとる決定段階を示す。例えば、使用者が特定量
３４０の液体を移したいと思っていると仮定する。マイ
クロティッタ先端５６（図１）の移送可能な総量がほん
の５０マイクロリットルにすぎない場合、操作システム
は、例えば、マイクロティッタ先端の量的容量を偶然的
に越えるといった、使用者が供給する答えのように、研
究所の作業装置の一定のパラメータ（図８）の限界を越
えた無効な答え３２０を排除する。量的質問３４０を使
用者に少しでも送る必要があるかどうかを決定する前
に、操作システムはその機能を創り出すために使用され
るテンプレートを調査し、すでに存在する流体の量３４
０に対するテンプレート値３２２がそのテンプレートの
範囲内に前もって保管されているか否かを決定する。操
作システムは、その後、そのテンプレート値３２４が有
効か無効かを決定する。テンプレート値が有効であれ
ば、そのテンプレート値は使用される（３２６）。もし
そのテンプレート値が有効でないかあるいはこの特定の
移送機能を創り出すために使用されるテンプレートが使
用者に質問を求めるように導く場合、使用者３２８から
量的パラメータが得られる。その量的パラメータが有効
であれば３２９、操作システムはその機能を確立するた
めにそのパラメータ３２７を使用する。もし使用者が供
給した量的値が有効でなければ、使用者は再び有効値３
２９を供給するように求められる。この方法で、使用者
の介入を最小限にして最短の時間で移送機能を確立する
ためにテンプレートがいかに使用されるかを知ることが
できる。

【０１０４】使用者が操作システムに従来存在しなかっ
たような移送機能を確立することによって、移送を行う
ことを希望していると仮定する。この好ましい実施例の
研究所のワースクテーションは、例えば、”穴から穴へ
の”移送や”連続的希釈”のような特殊な移送機能や、
その他前述した移送機能を確立するために使用される操
作システムによって保管されたファイルに存在するテン
プレートソフトウエアを有する。操作システムのファイ
ル内にまだ保管されていないような型の慣例で作られた
移送機能を創り出すためには、使用者は新しいテンプレ
ートを創るためにその操作システムの一般的なテンプレ
ートを要求する。その新しい特殊なテンプレートは、そ
れが創り出されるとき、使用者が移送機能を創り出すこ
とを望んでいるときに使用者にいくつかの質問を与える
が、その質問の数は、一般的なテンプレートが或る機能
の確立のために使用された場合に与えられる数より少な
い。その新しい機能は、その操作システム内にこれまで
保管されたことのないような方法で流体の移送を行う場
合に有用である。新しいテンプレートを創り出すため
に、その操作システムは図１７に示し、かつ前述したの
と同じ方法で使用者に質問を提示する。しかしながら、
使用者に与えられる前述のような質問の他に、テンプレ
ートが一旦データで満たされ、そして創出されると、そ
れには名前が付けられ３４６、そのテンプレートの名前
が保管されることを確かめるために操作システムのファ
イルメモリーがチェックされる３４８。テンプレートが
一旦、創り出されると、それは、この新しい特殊なテン
プレートに従って或る機能を創り出し、確立するため
に、同一処理手順であるいは異なる処理手順であるいは
他のメソッドで、あとで使用される。新しい特殊なテン
プレートを確立するために、一般的テンプレートだけを
使用することもできる。流体移送機能の確立とは異な
る、テンプレートの確立時のもう１つの要素は、テンプ
レートを確立するために必要な質問に対する答えが固定
したパラメータである必要がないということである
が、”使用者に求める”こともできる。例えば、特定の
流れの分配率３５４で独特の移送機能を創り出すために
テンプレートを確立するとき、ユーザはその分配率を設
定する一定の答えを操作システムに与えることができ
る。この一定の答えを与えると、テンプレートが諸機能
を確立するためにあとで使用されるとき、このテンプレ
ートから確立される機能は全部、同じ分配率を有するこ
とになる。その分配率に関する質問は、この新しいテン
プレートが順次、移送機能を確立するために使用される
とき、使用者に求められてはならない。テンプレートを
創り出すときに、使用者が液体の異なる量をこの慣習で
作られたテンプレートに従って確立された機能に移した
いと希望する場合、量的質問３４０に対する答えは、”
使用者に求められる”ことになる。このテンプレート
は、諸機能を確立するために使用される慣例で作られた
操作コードのサブセットとなるが、そのテンプレートは
使用者に与えられた質問を、”使用者に求める”ものと
してテンプレート内で指示された図１７に示すような求
められる質問だけに本質的に制限する。テンプレートの
創出はユティリティであり、それは操作システムの”確
立”セクター中に生じる必要はない。かくして、或る機
能がこの新しく創出されたテンプレートを使って確立さ
れるとき、使用者は、常に、自分が移送したいと思って
いる量３４０（図１７）を求められる。

【０１０５】テンプレートによって確立する機能を使用
するための操作システムの能力を示す独特の方法論が図
１６に示されている。テンプレート３３０は、操作シス
テムへ送られるように連続的に配置された一連の情報と
して示され、また、一般的テンプレートから確立された
特殊なテンプレートである。この図面において、テンプ
レート３３０は情報バイトＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅから成
る。Ａバイトは８つのデータビットを有する。バイトＡ
には、例えば、流体移送の間、分配率を決定するような
一定のパラメータが保管される。バイトＢは作業装置が
穴(well)３５０（図１７）内で、ピペット先端をどの位
の高さに位置づけなければならないかを決める。バイト
Ａ，Ｂのところでテンプレート３３０に包含された情報
は、固定され、不変である。しかし、バイトＣは量的デ
ータ用として存在し、テンプレート３３０内でバイトＣ
は、”使用者に求める”というメッセージを指示する。
同様に、テンプレート３３０のバイトＤは、例えば、混
合レベルのパラメータ３７０に関する情報に固定され
る。このデータは、テンプレート３３０に従って確立さ
れる機能の範囲内で変化することはない。バイトＥはビ
ットのレベルで格納された情報を包含する。ビット０〜
５に含まれる情報は固定されるが、バイトＥのビット６
と７に格納された情報は”使用者に求める”を指示す
る。

【０１０６】機能３３２は、テンプレート３３０によっ
て与えられた質問に従って確立された移送機能である。
機能３３２を確立するために、使用者は始めに操作シス
テムからテンプレート３３０をそのテンプレート名によ
って（図１７の３４６，３４８参照）回復させる。一旦
格納部から引出されると、このテンプレートは機能３３
２を確立するために使用される。図１６に示す例におい
て、バイトＡ，Ｂ，Ｄに含まれる情報は前もって設定さ
れているので、そのバイトＡ，Ｂ，Ｄのところの情報は
テンプレート３３０に格納されるものと同じパラメータ
データを有する。例えば、測定テンプレートは、”光学
的密度またはｐＨメーター”のような種類によりその名
前に関する情報を含む。テンプレートという名前をつけ
たバイトＡにおけるデータは、テンプレートから確立さ
れた測定機能へその名前を単に移すだけでよい。同様
に、その機能で成るフィールドの長さは、そのテンプレ
ートによって固定され、使用者は光学的密度測定機能を
確立するためにこの情報を供給する必要はない。同様
に、流体移送機能は名前とバイトフィールドの長さを有
するが、この情報は移送テンプレートに固定され、この
移送機能が確立されるとき、そのシステムは使用者にこ
れらのパラメータについて問いかける必要はない。しか
しながら、テンプレートのバイトＣは、機能３３２のバ
イトＣを満たすためのデータが確立され、格納されると
き、操作システムに、”使用者に求める”を促すような
データを格納する。かくして、質問の型であるテンプレ
ート３３０が操作システムによって使用者に与えられる
とき、このシステムは、例えば、使用者が移したいと思
っている流体の量のような、テンプレートのバイトＣで
答えていない質問を使用者に直ちに求める。使用者が移
したいと思っているこの流体量は、この機能３３２に対
してのみ有効であるが、テンプレート３３０に従って確
立された全ての機能に対して有効ではないような、一定
のパラメータの形で、バイト位置Ｆで機能３３２へ確立
される。事故によって、使用者が機能３３２のバイトＦ
の位置に保管するように無効な値すなわち量的に過剰量
を与えた場合、その操作システムは、図８の３２７に従
って再び異なる量のパラメータを供給するように”使用
者に求める”。それは、操作システムにおいて限定され
た適切なものである。かくして、使用者が新しい機能３
３２を確立するためにテンプレート３３０を使うとき、
バイトＡとＢを確立するために必要な情報について使用
者が操作システムによって求められることは決してな
い。その情報は、テンプレート３３０によってすでに固
定されている。使用者が見る第１の質問は、バイトＣの
ところに与えられたパラメータの質問である。その質問
に答えるとき、使用者はそれに対応するバイトＦのとこ
ろに格納された情報を確立する。

【０１０７】同様に、バイトＥは同一バイト内に保管さ
れた異なる答えを有する一組の質問を表わす。使用者
は、ビット０〜５のところに置かれるべき答えに関して
決して求められることはない。なぜならば、それらはテ
ンプレート３３０により前もって格納されているからで
ある。ビット６のところでテンプレートに沿って位置づ
けられた質問に対する”イエス、ノー”の答えは、移送
機能３３２のバイトＥのビット６’へ供給される。ビッ
ト７は”使用者に求める”（バイナリーコード”１
１”）の答えを創り出すためにテンプレートに格納さ
れ、新しい機能３３２がテンプレート３３０に従って確
立されるごとに、”使用者に求める”に対してその必要
性を示す。最低でも、テンプレートは２個のビット格納
容量を使用しなければならず、その機能は、１つの”イ
エス、ノー”の質問に答えるように、２つのビット位置
を保持していなければならない。このことは、例えば、
３３０のようなテンプル創出過程において、”イエス、
ノー”の質問でさえ、３つのバイナリーコードアンサー
すなわち”イエス”０１”ノー”００または”使用者に
求める”１１のうちの１つを有する。かくして、もし”
イエス、ノー”アンサーがテンプレート３３０に従って
確立された機能連続体３３２のバイトＥのビット６’の
ところに保管された場合、ビットの場所７’はその機能
がそれを確立するテンプレート３３０の構造と調和する
ようにその機能の中に保持されねばならなくなる。テン
プレート３３０を確立する際、使用者はテンプレート３
３０のビット６と７のところに位置する質問に対する答
えを変数として残すように選ぶので、機能３３２のバイ
トＥのビット７’のところの場所保持バイナリデジッ
ト”１または０”が保留される。テンプレート３３０
の”１，１”コードは”使用者に求める”と同じものと
なるように操作システムによって解釈されるフラッグを
生じさせる。

【０１０８】従って、移送テンプレートまたは測定テン
プレートは、使用者が多くの反復質問に答える必要がな
い状態で或る機能を確立するために使用者によって履行
されることがわかる。図１６の機能３３２が確立される
とき、操作システムは、テンプレート３３０にある各答
えを見る。テンプレートのバイト位置に保管される答え
が固定され、そしてそれが有効な場合、その答えは、機
能が確立されるとき、同一テンプレート位置に対応する
前記機能における位置で、その機能にコピーされ、複製
され、使用者にこれらのテンプレートで答えられる質問
が与えられることは決してない。テンプレート３３０に
沿ったこれらのバイト位置が無効な答えを有する場合、
それは操作システムをフラッグによって”使用者に求め
る”へと明確に指示するので、それは使用者によって答
えられねばならない。テンプレートをサブプログラムと
して操作システムの中に置くことによって、使用者は、
製造業者が供給する移送機能および測定機能に加えて、
彼自身の設計によるテンプレートを創り出し、限定する
ことができる。

【０１０９】移送機能の構造体の好ましい実施例のさら
にもう１つの例として、移送機能が操作システムによっ
て確立されるとき、各移送機能内に包含される情報のサ
ブセットが存在し、それは”範囲”（前述のように）と
して知られているということに留意すべきである。この
好ましい実施例において、その範囲構造は、各移送（ま
たは測定）機能の中の６バイトフィールドである。そ
の”範囲”は、移送機能においては、流体の移送を生じ
させるパターンまたは方法を限定する。例えば、”範
囲”の１つの型は穴から穴へ一度に一列づつ移動させ、
また”仕向け先”の穴から”仕向け先”の最後の穴へ移
動させることによって移送を行う。もう１つの型の”範
囲”は、穴から穴へすなわち仕向け先のスタート地点か
らコラムに対して上下方向へ、仕向け先の最終地点まで
移動させる。測定機能において、”範囲”はどの位置を
測定すべきかを限定する。

【０１１０】好ましい実施例において、流体の移送方法
を限定する６バイト”範囲”フィールドの第１バイト
は、その第１の４つのビットにおいて、ソース位置、す
なわち、テーブル２８（図１）の隔室のトレイ位置また
はバルク分配フラスコの位置を指定する数を保持する。
この第１範囲のバイトのビット４〜７は、例えば、前述
のように、列による”範囲”分配またはコラムによる”
範囲”分配のように、範囲の型に従って流体の移送方法
を指定する。

【０１１１】この”範囲”構造の第２バイトは、マイク
ロティッタ内のどの列がソース列をマークするかを指定
する情報を格納する。ビット０〜３は専ら、マイクロテ
ィッタプレート２７内で始まる流体移送のスタート点の
ための位置を列（１〜８）によって指定するために使用
される。流体の移送をトレイの隔室の１つに存在する流
体貯蔵器から始めるべき場合、この第２バイトのビット
４〜７はスタート位置として流体貯蔵器の形態を限定す
る。スタート点がマイクロティッタプレートの穴である
場合には、ビット４〜７は使用されず、第２バイトの構
造を適所に保持するためにゼロを有する。

【０１１２】同様の方法で、スタートコラムは使用者に
よって１〜１２の数で指示され、そしてビット０〜４に
保管され、その場合、この移送機能のスタート”ソー
ス”位置はマイクロティッタプレートである。この第３
バイトの残りのビットは使用されず、バイト３に含まれ
る情報をスタートコラムの位置へだけ導くように確認
し、分離する装置の１つの場所を単に保持するだけであ
る。

【０１１３】第４バイトは、それがマイクロティッタプ
レート上の範囲構造と共に最終列を見分ける点で、構造
が第２バイトに似ている。この第４バイトは、最終移送
点がマイクロティッタプレートの８列のうちの１列以外
であれば全てゼロを有することになる。第４バイトは、
最終列がソースと同じかまたはスタート位置と同じであ
ることを指示するために特別にコード化することもでき
る。

【０１１４】第５バイトは、コラムの最終位置に関する
情報を提供する。即ち、それは、流体で満たされるべ
き、コラムによる最後の位置である。

【０１１５】範囲構造体の第６バイトは、一旦、範囲が
十分に実行されると、何をなすべきかについて操作シス
テムへ情報を提供する。その範囲は反復されるべきか。
作業装置はそれ以上の動きをストップさせるべきか。操
作システムは、その範囲が完了するとき、そのシステム
がなすべきことについて情報を提供するように”使用者
に求める”べきか。第６バイトのバイト３〜７は、操作
システム内で前もってプログラムされた２９の異なる液
体移送方法の中の１つに従って使用者に移送を反復させ
ることを可能にする。バイト６のビット３〜７に全部ゼ
ロが現れるとき、使用者はどんな行動をとるか求められ
る。このコーディングは、１つの機能を創り出すため
に、テンプレートによって使用されるように保存され
る。換言すれば、全部がゼロの状態でビット３〜７をコ
ードづけ、バイト６に範囲構造を有するテンプレート
は、その機能を確立するとき、その範囲が一旦実行され
ると、次の行動をとるべきかどうか使用者に求めなけれ
ばならないことを操作システムに指示する。

【０１１６】テンプレートを創り出すためにまたは機能
を確立するために、一般的移送機能の構造は、前述のよ
うに、前記範囲の構造情報を使用可能にする。この好ま
しい実施例において、移送機能の構造体は長さが３１バ
イトである。

【０１１７】３１バイトの移送機能の第１バイトは、２
デジット６０の数として格納された特定の機能タイプ
（移送、連続的希釈またはその他前述したタイプ）を指
定する。操作システムは諸機能を数によって分類するフ
ァイルを保持し、そのファイルはそれらの機能を移送機
能または”先端変換”機能等として確認する。このバイ
トは、機能確認目的のためだけのものである。

【０１１８】移送機能の第２バイトは機能の連続体の長
さ全体を指示する。この方法で、操作システムは、移送
機能でデータの連続体がどれ位の長さとなるか直ちに知
らされる。

【０１１９】第６バイトフィールドであるバイト３〜８
は、前述の第６バイト範囲構造によって限定されるよう
にソース”範囲”を指定する。これらのバイトは１つま
たは複数の穴から仕向け先の穴へ達するように一次的移
動通路を限定する。

【０１２０】同様に、バイト９〜１４は前述のような６
バイトの広範囲フィールドに格納された仕向け先パラメ
ータを指定する。前述したように、流体をソースから仕
向け先へ移送するために、操作システムはその機能が実
行されるべき方法を知る必要がある。６バイト”範囲”
は流体の移送方法を限定し、その情報はそれから移送機
能によって使用され、移送機能のバイト３〜８と９〜１
４に保管される。

【０１２１】バイト１５は、”再現サイズ”を指示する
ためのものである。”再現”は１つの流体移送方法であ
って、例えば、流体は３つのソース穴から６つの異なる
仕向け先穴へ一度に３つの穴ずつ移され、操作システム
は２つを再現として限定する。再現を生じさせる必要の
ない場合は、この第１５バイトにはゼロが格納される。

【０１２２】バイト１６は、移送機能の場合、流体がそ
こから吸引されたり、そこへ分配されたりする穴内にピ
ペット先端またはバルク分配モジュールを位置づけるべ
き特定の仕向け先の高さを確認する。第１６バイトのこ
の始めの４つのビット（高ニブル）は、ピペット先端ま
たはバルク分配モジュールを位置づけるべきソースのと
ころの高さを指示し、低い４つのビット（低ニブル）
は、流体が移送されるべきソース穴内の高さ位置を指示
する。この”ニブル”は４ビットの長さである。２つ
の”ニブル”すなわち８つのビットが１つのバイトを形
成する。

【０１２３】３１バイト移送機構の第１７バイトは流体
の移送を行うためにどのモジュールを選択すべきか（単
一先端ピペッタ、バルク分配モジュール等）を指示す
る。

【０１２４】バイト１８，１９は、各仕向け地へ分配す
べき流体のマイクロリットル単位の量を格納し、指定す
るためのものである。

【０１２５】第２０バイトは”先端接触”パラメータに
関する情報を提供する。すなわち、ピペット先端がマイ
クロティッタ先端からの流体の最後の滴下を形成するた
めにマイクロティッタ穴の壁に触れるかどうかに関する
情報である。この第２０バイトの始めの２つのビット
は、先端の接触がソースのところでか、仕向け先あるい
は両位置と行われるべきか、それとも両位置と行われな
いか（２つのビットには４通りの答えが格納される。）
を指示するためのものである。さらに、テンプレートが
創り出されるとき、始めの２つのビットはメッセージ”
１〜１”を格納し、これは”使用者に求める”を指示す
る。第２０バイトのビット２〜４は分配率を提供するた
めのものである。これらの３つのビット（バイト２０の
２〜４）は使用者に、仕向け先での６つの異なる流体分
配率の１つを選択させる（分配率には６つの選択がある
ので、１〜６のバイナリ数を格納するためには、３つの
ビットが必要である。）。第２０バイトのビット５〜７
は、穴内のどこで、先端接触が行われるべきか（八通り
の選択の１つ）を指示するものである。

【０１２６】好ましい実施例において、移送機能のバイ
ト２１は、ソースで混合が行われるか否かの情報を操作
システムのために与えるために使用される。第２１バイ
トの始めの２つのビットは、どのような混合を行うべき
かどうかという質問に答える。”混合周期”は、一旦ピ
ペット先端へ引き込まれ、すぐにその穴へ戻されて、そ
こから流体が吸引されるようになった液体を意味するも
のとして規定される。テンプレート３３０のこれら２つ
のビットに保管された”１〜１”のメッセージは、確立
機能の間、”使用者に求める”を促すことを指示する。
ビット２〜５は、混合が選択されるとき、所望の混合周
期の数を指示するためのものである。バイト２１のこれ
らのビット２〜５に保管される混合周期の数が多くなれ
ばなるほど、混合を行うために、ピペット先端が吸引
し、それを同一の穴へ戻す回数もそれだけ増える。低レ
ベルの周期数を選べば、ピペット先端は、穴の底へ達
し、混合周期の間そこにとどまる。混合周期数が高いも
のを選べばピペット先端は、底部へ達し、液体を引き抜
き初め、底部から上昇し、そして流体を分配する。この
混合は、研究する被検体の早期沈殿を防ぐために有効で
ある。

【０１２７】バイト２２，２３は、バイト２１の混合周
期の間、分配され、吸引されるべき量を指示するための
ものである。第２４バイトは、それがバイト２１によっ
て限定されるソース穴の混合ではなく、仕向け先の穴で
生じる混合の性質を指示することを除けば、バイト２１
と内部構造が同じである。第２４バイトの始めの２つの
ビットはどのような混合を行なうべきかどうかに関する
情報を格納し、バイト２４のビット２〜５は混合周期の
数を指示し、ビット６〜７はバイト２１に関して説明し
たようにその混合が”低”混合か、”高”混合であるべ
きかを指示する。バイト２４のビット６〜７に格納され
たインストラクション”１〜１”は”、使用者に求め
る”の促進を指示するためにこの移送機能３３２（図１
６）に対応するテンプレート３３０に保留されている。

【０１２８】バイト２５，２６は、使用者が仕向け先で
混合されるべき流体の量すなわちボリュームを指定する
ためのものである。

【０１２９】第２７バイトは、”メトロノーミング”を
行うべきかどうかを求める。このメトロノーミングは、
液体を仕向け先へ分配する技術である。メトロノームの
割合が５秒に設定されれば、これは使用者が液体を正確
に５秒の間隔で仕向け先へ分配することを望んでいると
いうことを操作システムに指示することになる。メトロ
ノーミングを保持するために、ワークステーションは、
メトロノーミング比率で指定される時間が生じるまで、
仕向け先の上方に遊びを作る。第２７バイトのビット２
〜４は、テーブル２８の往復運動によってマイクロティ
ッタトレイ２７の撹拌を生じさせるべきか否か、もし生
じさせるべきであれば、どの程度の割合で生じさせるか
を指示する。バイト２７のビット５〜７は、撹拌の大き
さすなわち撹拌がいかに鋭く、迅速に行われるべきかを
選択するためのものである。

【０１３０】バイト２８，２９は、バイト２７によって
選択されたメトロノーミングのビートとビートとの間秒
数を指示するためのものである。バイト２８，２９は、
メトロノーミングが使用者によって選択される場合にの
み、意味がある。もし使用者がバイト２７でメトロノー
ムすることを選択しない場合には、バイト２８，２９は
ゼロで満たされ、それらの場所は移送機能構造体の一体
化を維持するために保持される。

【０１３１】バイト３０は、使用者が先端の交換を望ん
でいるかどうかを、操作システムに指示するためのもの
である。始めの２つのビットは先端の交換が必要か否か
を決定するためのものであり、これらのビットの１，２
がゼロ値であれば、先端の交換は全く必要でないことを
操作システムに指示していることになる。ビット２〜５
は、先端交換の方法を指示する。操作システムは使用者
に、先端交換の種々の方法を選択させる。例えば、先端
交換は、ピペット先端が各仕向け先を訪れた後、あるい
は各コラムを訪れた後、あるいは各移送が折り返された
後に行われるようにすることができる。第３０バイトの
ビット６と７は、使用者が先端を前もって濡らすことを
望んでいるか否かに関するデータを与える。バイト３０
のビット６〜７に０〜０メッセージが格納される場合、
前もって濡らすことは行われない。これに対して０〜１
は要求により前もって濡らすことを指示し、１〜１
は、”使用者に求める”に対してテンプレート３０が使
用するためのものである。

【０１３２】バイト３１は、各個々のソースがログの形
で生じるとき、それが仕向け先へ移動することについて
使用者へ知らせるために使用される。これは運動試験に
おける分析にとって有効である。例えば、このバイト３
１は各穴に対して光学的密度特性について使用者に知ら
せるために使用される。

【０１３３】測定機能の構造は、移送機能のバイト連続
体から成る構造に多くの点で似ている。しかしながら、
１つの重要な点は、測定機能の構造は測定の性質次第で
変わるということである。例えば、光学的測定は光学的
測定システムの電気光学的および機械的部材の整合を必
要とする。光源および光学繊維は中心高台２２（図１お
よび図３（Ｂ））にあり、探知機構は、図３（Ａ）およ
び（Ｂ）に示すように、着脱自在のモジュールにある。
光学的測定は、光源が探知モジュールと一線に並ぶこと
を保障するために、テーブル２８とポッド４２および腕
４４との整合した動きを必要とする。

【０１３４】他方、ｐＨ測定はフィルタの選択を必要と
しない。光学繊維束２４（図１）と一線に並ぶようにモ
ジュールを中心高台２２の上方に位置づける必要は何ら
存在しない。ｐＨ探知システムは、探知可能なモジュー
ルに全部内蔵される。

【０１３５】かくして、各測定機能は、それらの測定機
能が互いに本質的に異なるので、種々異なるように構成
されたインストラクションコードのシーケンスを必要と
する。この本質的な差異に適応するために、この測定機
能は、種々の種類のインストラクションが、そこで行わ
れる独特の測定に適応するように置換えできるように”
ブレイク”点または”ブランチ・オフ”点を必要とす
る。

【０１３６】測定機能を含むバイトフィールドは、機能
の確認のための第１バイトでもって始まる。例えば、そ
の機能が移送機能か測定機能であることの確認である。
このバイトは、操作システムの場合、確立される機能
が”光学的密度測定機能”であることを確認する。

【０１３７】測定機能における第２バイトは、バイトフ
ィールドがどの程度の長さであるかすなわち測定機能に
どの程度多くのバイトがあるかを操作システムに知らせ
るものである。

【０１３８】第３〜第８バイトは、測定範囲およびアレ
イ情報のためのものである。すなわち、前述したよう
に、それらのバイトは、マイクロティッタプレートの穴
が読み取られる光路または方法、その光路すなわち”範
囲”に沿ってどの穴がサブグループすなわちアレイを形
成するか、についての情報を与える。

【０１３９】次の２つのバイトは、測定機能のタイプす
なわちｐＨ以外の光学的密度を確認する。

【０１４０】第１１バイトは、キャリブレーションのた
めのものである。使用者は、キャリブレーションしたい
かどうかを求められる。彼がキャリブレーションを選択
すれば、測定スペクトル全体がセットされ、その結果、
測定器の一端の読みが吸収のないことを指示し、他端は
総吸収量を指示する。

【０１４１】第１２バイトは、光学的密度に対するフィ
ルタの選択に向けられている。使用者は、単一フィルタ
を使用する場合と、２つの別個のフィルタを各測定穴に
前後に１つずつおいて使用する場合があり、その場合、
最後の吸収の読みは第１フィルタで得られる読みと第２
フィルタで得られる読みとの間の差として表れる。この
２つのフィルタの選択は、より大きな吸収感度を必要と
することろで共通様式の拒否の形を得るために選択され
る。

【０１４２】第１３バイトは、フィルタの選択のための
ものである。図３（Ａ）の光学的密度フィルタホイール
１６０では、４つのフィルタの１つが選ばれている。

【０１４３】測定機能構造の第１４，第１５バイトは、
光学的密度読みに適応される”ブランキング”の発生を
アドレスするためのものである。生物工学において、サ
ンプル被検体の光学的密度読みが行われるとき、使用者
が”ブランク”を選択するかどうかの選択を有すること
はこれまでにわかっていることである。”ブランキン
グ”を選ぶことにより使用者は、被検体を通る光の吸収
または伝達が完全でないという事実を考慮し、これによ
り吸収データをさらに正確化するように選択する。すな
わち、透明のプラスチック材料で作られた空の穴でさ
え、いくらかの吸収力を有する。例えば、空のマイクロ
ティッタプレートの穴の底の吸収力のように、実験者が
そのような干渉体から吸収力を割引きたいときには、光
路において、マイクロティッタ穴の底部での屈折のよう
な、障害物となりうる吸収部分をデータから除去するこ
とによって”ブランク”にする。使用者がブランキング
によって除去したいもう１つの例は、使用者がエリサ法
による実験を行うとき”（エリサは酵素の軌跡をたどる
ことのできる免疫試験）、クロモゲンの導入によって生
じる吸収である。生物学的応用分野で知られているよう
に、エリサはクロモゲンが使用されるところで行われ、
それは、生物学的研究のもとで抗体または抗原に付着し
た”付着”酵素が存在するとき、その”付着”酵素の存
在時、穴内の色の変化によってクロモゲンの存在が明ら
かとなる。ブランキングは、クロモゲン自体が溶液の形
で存在することにより生じる吸収のいくらかを割引くた
めに使用され、その結果、クロモゲンが酵素と反応する
場合の吸収の読みは一層正確に決定することができる。

【０１４４】ブランキングは、使用者が、実験の進行
中、あとで全部の吸収データから差し引かれるようにな
った経験的に引き出される値を入力することによって行
われる。また、使用者は、この吸収の正確化過程に基づ
いて前もって決定されたブランクを使用したり、新しい
ブランクを読みとることもできる。ブランキングのため
のこのパターンは、その吸収度を決定するために、ブラ
ンキング溶液の全コラムまたは全列を測定し、それから
全ての実験データから平均値を差し引くことによって得
られる。或る形の光学的密度測定の場合、付加的ブラン
キングを格納するために、特別のバイトを備える必要が
ある。

【０１４５】第１６〜２１バイトは、仕向け先の範囲を
限定し、移送機能の構造を反映させ、この時点で仕向け
先の情報範囲を提供するようになっている。光学的密度
読みの場合、この６バイトフィールドは使用される必要
はないが、測定機能構造におけるその場所は特殊な光学
的読みを適用し、使用するために保留しておくこともで
きる。

【０１４６】第２２バイトは、再現サイズのためのもの
である。移送機能において、このバイトは、等量の被検
体を所与の数の被検体穴へ定義どおりに再現するために
使用される。測定機能内で、再現サイズは、例えば、一
度に３つの穴のような、所与の数の穴を読みとり、そこ
で測定された３つの各穴の平均を表わす吸収値を示すた
めに使用される。第２３，２４バイトは、読みとられる
べきデータ出力の選択およびレベルタイプのためのもの
である。これら２つのバイトは光学的読みからの情報を
出力が使用者に送られるべき方法を決定するためもので
ある。もちろん、１つの選択はまっすぐな吸収の読みで
あり、さらに、使用者は、測定される穴に対する所与の
読みが前もって設定された吸収レベルにより上にある
か、それとも下にあるかに基づいて光学的密度読みを単
に行うことができる。そのようなデータの形式は、
（−、＋）であって簡単なものである。この形式は各穴
が所望量の吸収より上か下か、そして使用者がこの制限
された目的のためにデータをより迅速に評価できるか否
かを指示する。さらに、使用者は、２つの出力レベルを
有する選択が与えられ、その場合、その吸収が限定のレ
ベル以下であれば、それは負となり、限定値以上であれ
ば、正となる。吸収が限定値の２倍であれば、（＋＋）
となる。最後に、使用者は、データを１０の別々のグル
ープすなわちビンに分類するためにさらにもう１つの選
択が与えられ、その場合、各ビン内では、データは＋ま
たは−のビンレベルとなる。例えば、４＋は第４グルー
プの吸収読みであって、そのグループの高い端での読み
である。吸収の出力レベルは、オリジナルキャリブレー
ションに基づいて設計されるかまたは新レベルを得るた
めに採用された新レベルに基づいて設定される。範囲お
よびアレイ値を設定する第３〜第８バイトに示されるア
レイは、測定機能の２４および２５バイトにおいて、ア
レイグルーピング１に基づいて出力レベルを設定するた
めあるいはアレイグルーピング２に基づいて出力レベル
を設定するために使用される。すなわち、それらの出力
レベルは、我々の特定の穴が前もって選択されたアレイ
１またはアレイ２のメンバーに関してどのように読み取
られるかに関して決定される。付加的バイトは特別の出
力データのためのものであって、測定構造体にある。

【０１４７】バイト２６，２７は、読みの閾値を設定で
きるように高出力レベルと低出力レベルを設定するよう
になっている。

【０１４８】ブランキングに使用するためにブランク値
が格納されねばならない場合、そのブランク値は第２８
バイトに保管される。

【０１４９】バイト２９，３０は、アレイによって限定
された穴の特定パターンを測定し、選択できるタイプの
読み基準のメニューに従ってこれらのパターンを読みと
るという選択を使用者に与える。例えば、使用者は、第
３バイト〜第８バイトに前もって限定されたアレイが測
定パターンを限定するために使用され、そのように限定
されたアレイのメンバーである穴を、最初に測定される
穴とは異なるキャリブレーションでもって測定しうるよ
うに選択できる。これらの選択はさらに、使用者によっ
て光学的測定データを正確化することもできる。もう１
つの選択は、枠外の穴を確認し、位置づけるために予定
されたデータバイトである。この”枠外”穴は、設定範
囲または予想される限界以外の光学的密度測定結果をも
ち、従って通常、統計表に限界値を有するような穴であ
る。そのようなバイトは、光学的密度データの有効性を
損わせるような穴を使用者に確認させることができる。

【０１５０】測定機能の第３１〜第３４バイトは、上方
測定パターン閾入力と、下方測定パターン閾入力とのた
めのものである。これらのバイトには、２９，３０バイ
トに関して前述したようなアレイパターンに従って行わ
れる上方測定閾と下方測定閾とを設定される。

【０１５１】バイト３５，３６は、第２９，３０バイト
で使用されるアレイに、測定パターンを限定させまた測
定パターンの下限と上限を設定するためにも使用される
ような情報を提供するためのものである。そのようなパ
ターンの一例は、光学的測定を行うためにスペクトル値
を設定するアレイに従った既定のパターンに穴のアレイ
が使用されるパターンである。

【０１５２】第３７バイトは、移送機能構造に使用され
る場合と同様に、内部遅延のためのものである。この内
部遅延は、既定の比率で穴から次の穴へと測定が行われ
ることを可能にする。１つの穴の測定を次の穴の測定と
の間で、使用者は濁りを澄ませ、一層正確な光学的測定
を得るようにサンプルを撹拌することもできる。バイト
３８，３９は、使用者が内部遅延要素として設定するこ
とを望んでいる時間を、秒単位で格納するためのもので
ある。

【０１５３】第４０バイトは、測定機能全体をタイムク
ロックに記入することのできる記入選択のためのもので
あり、データがスクリーンまたはプリントへ送られると
き、その情報が得られた時刻も記録される。この記入作
用は、移送機能の場合に行われる記入選択と同じもので
ある。

【０１５４】さらに、使用者がデータを分析し、その分
析に基づいて計算し、印刷された記録に結果を指示する
ことができるように、より多くのバイトを測定構造に付
加することができる。

【０１５５】かくして、移送機能と測定機能とは、例え
ば範囲特性、内部遅延特性および記入特性のように類似
点を有するが、それらはその操作の性質が異なるため
に、必要に応じて異なる構造にしなければならない。し
かしながら、測定機能内で一旦１つのアレイが限定され
ると、そのアレイに名前が与えられ、そのアレイは、真
のフィードバックが生じるように移送機能が行われてい
る間に回復される。例えば、その測定機能は、最適の光
学的読みを有する穴を表す穴位置のアレイを限定する。
この同じアレイは、それから流体を次に移す穴を選択す
るために使用され、前記アレイのメンバーは、測定機能
が操作システムによって行われるときに限定される。こ
の方法で、操作システム内での移送機能および測定機能
のための前もって限定された階層的な構造は、フィード
バック操作を行わせることができる。さらに、移送機能
と同様に、測定機能は、テンプレートを容易に創り出す
ことができ、そのテンプレートを使って測定機能が行わ
れる。

【０１５６】前述のように、種々の測定機能は、それぞ
れ異なる種類の測定を行うために種々のブレイクすなわ
ちブランチアウトを有する点で、互いに異なる。例え
ば、その測定機能のキャリブレーションバイトの後、フ
ィルタを使用するかどうかの選択や、フィルタの種類の
選択に入る前に、ブレイクが生じることもある。なぜな
らば、それらのフィルタは、光学システムにとって必要
であるが、例えばｐＨのようにその他の種類の選択には
必要でないからである。器械のキャリブレーションのた
めの第１１バイトの直後の時点で、その測定機能は、光
学的測定以外の機能の名前が第１機能型バイトに指示さ
れるとき、操作システムをして、ｐＨに対して異なる組
のデータ構造を後続させるような指示を出す。

【０１５７】この好ましい実施例は、現実の世界的な化
学的または生物学的試験に匹敵するために、”メソッ
ド”、”プロジジュア”（手順）、”ファンクション”
等の特定のシステムを選んだ。これらの名称は任意なも
ので、特に、順序だてられた組の連続的に配列されたイ
ンストラクションを操作システムへ連続的に送る便利な
装置として考えられる。注意すべき重要なことは、確立
セクター中に作られたインストラクション組が一度に１
つずつ接続される場合、その試験がランセクター中に行
われるということであり、各機能は、順序だてて配列さ
れた操作上のインストラクションを創り出すために、そ
の名称によって回復される。

【０１５８】各移送機能は、かくして、３１バイトフィ
ールドによって確立される。同様に、種々の測定機能は
移送機能と同じ範囲構造を有し、特定の測定装置の場合
には、バイトフィールドの長さが全部同じである。この
方法で、測定機能も移送機能も、テンプレートによって
与えられる構造と情報に従って確立される。”範囲”構
造を全部同じにすることによって、移送機能および測定
機能は、操作システムのプログラムの”ラン”セクター
中、測定機能の”範囲”構造および情報が、次の試験に
とって最適の光学的特性を有するような測定機能範囲内
の穴だけ（その測定機能に”アレイ”として限定され
る）から被検体を移すために移送機能によって使用され
るように確立される。かくして、その測定機能範囲をも
った最適穴のアレイは、移送機能が移送するように指示
される穴アレイとなる。

【０１５９】付加的ユティリティは、”エジッティン
グ”（編集）ユティリティである。操作システムは、プ
ロシジュア（手順）全体を１つの機能づつ編集する能力
を使用者に与える。このエジッティングユティリティ
は、操作システムの確立セクター中、完全な実験による
試験を行うための一組のインストラクションを生じさせ
るために使用者によって使用される。この試験は、複数
のメソッドで成り、その各メソッドは手順のサブ構成組
を有し、１つのメソッドにある諸手順は、もう１つのメ
ソッドにある諸手順と事実上同じにすることもできる
が、異なる形にすることもできる。新しいメソッドが確
立されるごとに、全く新しい手順を確立するのでなく
て、その確立の時点で、１つの手順のコピーを保管し、
それから、その手順を１つの機能ずつ”編集”して、同
一のオリジナルメソッドまたはもう１つのメソッドに使
用するように、その新しい手順を創り出す。かくして、
この”エジッティング”ユティリティは、本発明の自動
化された研究所の作業装置に指示を与え、それを操作す
るのに必要な完全なインストラクション組を確立するた
めに所要時間を短縮する。

【０１６０】この好ましい実施例において、中心高台２
２の真下には、緊急用ストップバーが設置されている。
この緊急用ストップバーは、操作システムのランセクタ
ーすなわち実行セクターの間に生じる可能性のある故障
を防ぐために作動し、そこで使用者は研究所の作業装置
と直接かつ物理的に相互作用しなければならない。例え
ば、各新しい手順が創り出されて、その開示時、使用者
は、テーブルの構成すなわち形態の変更が望ましいか否
かを求められる。その形態の変更が望ましいとすれば、
操作システムの確立セクターの間、新手順を行う組のイ
ンストラクションは、使用者が図１のテーブル２８にあ
る部材の形態を変更しなければならないことを操作シス
テムに知らせる。操作システムが機能を誤り、形態変更
の必要性を見過した場合、使用者は、操作システムのラ
ンセクター中、緊急用ストップバーを作動させて、使用
者がテーブル２８の形態を物理的に変える必要があると
いうことをＥＩＵ３５およびコンピュータ３９に指示す
る。緊急用ストップバーを作動させることによって、ソ
レノイドが通常の方法で作動し、図１のエレベータータ
ワー４６内にある回転腕駆動モーター１２６（図２参
照）をつめによって係止させ、エレベータータワー４６
に沿った下方への腕４４の動きを防ぐ。その動きは形態
を整える間、使用者に対して害を与えることもある。さ
らに、この手動で作動する緊急信号は、ＥＩＵ３５内の
マイクロプロセッサを中断させ、これは順次、緊急用ス
トップバーが作動したことを使用者に知らせる表示がコ
ンピュータスクリーンに表れなけらばならないことをコ
ンピュータ３９に指示する。この好ましい実施例におい
て、エレベータータワー４６の頂部にあるライトは、緊
急時の停止の間、消灯し、部材を移動させて、テーブル
２８の形態を変更するのが安全だということを使用者に
指示する。

【０１６１】前述の引用例において、新手順が確立され
ねばならないとき、操作システムが適切に機能する場
合、形態機能が操作システムによって使用者に送られ、
使用者は、この手順の開始時に必要とされる形態の変化
に関して操作システムに知らせる。操作システムのラン
セクターの間、この新手順に達するとき（実験による試
験全体の性能を制御するインストラクションが連続的に
実行されるとき）、研究所の作業装置は、使用者がテー
ブル２８上に位置する部材の形態を手で創り換えること
ができるように、既定の期間、自動的に停止する。操作
システムのランセクターのこの自動的な停止期間の間、
タワー４６の頂部にあるライトが消え、これは使用者が
テーブル２８の形態を変えるのに安全であることを示し
ている。さらに、従来の方法で係止つめを制御するソレ
ノイドが加勢され、使用者がテーブル２８の形態を変え
ようとするとき、腕４４が係止位置にとどまるように、
エレベータ４６内にある腕駆動モーター１２６（図２）
がそれ以上回転することを防ぐ。

【０１６２】さらに、後述するように、インストラクシ
ョンの一連の６バイトフィールドが、操作システムのラ
ンセクター中に確立され、その自動化された研究所の作
業装置を操作するのに必要な流体の測定移送機能を行う
ために必要な命令をモーターへ送るようになっている。

【０１６３】図１８（Ａ）はこの好ましい実施例におい
てモーター制御を達成するのに使用されるコンピュータ
ーのハードウエアの形態を示す。ステップモーターへの
信号のタイミングを制御する情報は、カリフォルニア
州、クーパーチノ市にあるツィログ（Zilog ）社製のＺ
ｉｌｏｇ Ｚ８０マイクロプロセッサを使用する。

【０１６４】デジタル式に駆動されるステップモーター
を作動させるために、モーター制御システムは、ＥＩＵ
３５（図１）のメモリーに各モーター用の適切な勾配の
ある複数のスリュウテーブル（Slew table）を記憶させ
ておかなければならない。これらのテーブルは図１８
（Ｂ）に示すように、ステップモーションの形に従って
各モーターの動きを限定する。典型的なものでは、各モ
ーターは所望の速度まで”上向き勾配”４９２を有す
る。すなわち、加速され、それから低速位置または停止
位置まで”下向き勾配”４９８を有する、すなわち減速
する。ステップモーターを適切に加速、または減速する
のに必要な情報は、コンピュータのメモリーに内在され
た勾配テーブルに包含される。”スリュウレート”は、
勾配値設定と次の勾配値設定との間にあって、最高安定
値に保持されるような速度として規定される。モーター
操作のスリュウ位相の間、加速は生じない。その”スリ
ュウレート”は、モーターが一定の角速度で単一段階を
とるような或るカウント、すなわち時間的長さとして規
定される。スリュウカウントは、モーターに対して総合
運転時間を指示するために、勾配テーブルのデータか
ら、そして使用者により与えられるデータからマイクロ
プロセッサによって引き出される。”スリュウカウン
ト”は、そのモーターの移動する総距離（モーターのス
テップで測定される）であって、加速および減速の勾配
段階の総数の合計より小さい。図１８（Ｂ）はモーター
が１つの測定可能な段階４９４で一度に上向きに傾斜し
ていることを示し、それによって、角速度（１：垂直軸
線）は一度に一段階だけ上昇する。所望の一定速度に達
すると、測定可能な一定数の段階４９０の場合、この”
スリュウ”レートが保持され、また別個のモーター段階
においても保持される。”スリュウ”４９０がすなわち
一定の速度期間が終わったのち、一度に１つの別個の段
階４９６だけ、”下向き勾配”４９８が生じる（水平軸
は別個のモーター段階の数における時間をとったもので
ある。）。

【０１６５】勾配情報テーブルはコンピュータのメモリ
ーに積み重ねられ、そのメモリー内に、ポインタが設定
され、このポインタは、マイクロプロセッサ４１２が必
要とするように、ソフトウエアのプログラムされた使用
順序でそのテーブルから値を選択する。

【０１６６】マイクロプロセッサ４１２は、一度に一組
のテーブル値を、データの母線に沿って基本的構成要素
である装置４２０，４３０，４４０，４４４へ導く。そ
のアドレス母線によってマイクロプロセッサ４１２は構
成要素である装置の各々へ指示を出すことができ（すな
わち、コントローラ４２０、出力ポート４３０およびカ
ウンタ４４０，４４４を遮断する）、そこでメモリーか
らのデータはそのメモリー内に位置づけられ、各構成要
素内でそのデータが導かれることになっている。例え
ば、メモリーのポインタがそのメモリーから第１の加速
値の伝達を導くとき、そのようなデータはデータ母線に
沿って種々の構成部材装置４２０，４３０，４４０，４
４４で伝達され、ソフトウエアは、マイクロプロセッサ
４１２がデータに適用する既定の公式に従って、マイク
ロプロセッサ４１２によって履行されうる。

【０１６７】モーター駆動情報は、メモリーからデータ
母線をこえて、一度に１つのモーター駆動段階ずつ、出
力ポート４３０へ伝達される。この好ましい実施例にお
いて、出力ポート４３０は、例えば、カリフォルニア州
サンタクララにあるインテル社製の８２５５Ａ型チッ
プのような、プログラム可能な周囲中間装置である。各
モーターの場合、出力ポート４３０はその３本の出力ピ
ンのところに、３つのモーター駆動特性の各々に対して
別々の信号を出す。各モーター（モーターコントローラ
４５０による）は、ステップモーター様式（半ステップ
または全ステップ）を指示する第１の信号と、モーター
の回転方向（時計方向か反時計方向）を示す第２の信号
と、”オア”ゲート４３６を開閉する第３の信号とを備
える。かくして、１８の別々の信号が６つの異なるモー
ターを制御することになる（５つの他の組の信号が、例
えば４５０のような５つの他のモーターコントローラの
各々へ送られる。）。”オア”ゲート４３６は、モータ
ーコントローラ４５０へのステッピング信号の流れを制
御する。ゲート４３６へ出力ポート４３０からの第３の
信号が送られると、そのゲート４３６によって第４の信
号がモーターコントローラ４５０へ送られ、そのモータ
ーコントローラ４５０は順次ステップモーターを位置段
階だけ前進させる。オアゲート４３６が作動しないと、
駆動信号はステップモーターへ伝達されず、モーターの
遅延インターバルが生じる（きまりにより、ロー、すな
わちロジック”０”信号が出力ポート４３９によってゲ
ート４３６へ送られるとき、”オア”ゲートは作動状態
となり、そのゲートはロジック、ハイ、すなわち”１”
信号によって非作動状態とされる。）。

【０１６８】マイクロプロセッサ４１２は、それが一組
のモーション値をポート４３０へ送るごとに、またカウ
ントナンバ”Ｎ”をもカウンタ４４０，４４４へ送る。

【０１６９】この好ましい実施例において、これらのカ
ウンタは、例えばインテル８２５３のように、プログラ
ム可能なインターバルタイマー内に見られる３個のタイ
マーの各々である。カウンタ４４０はレートゼネレータ
すなわちＮで割るカウンタとしてプログラムされ、カウ
ンタ４４４は中断信号をその内部カウントへ発するよう
にプログラムされている。

【０１７０】カウンタ４４０のためのタイミングは、周
波数分割器４１６からの１００ＫＨｚの信号クロック出
力によって与えられ。周波数分割器４１６はクリスタル
で制御される発振器４１４の２．５ＭＨｚにより同期化
され、この発振器４１４はマイクロプロセッサ４１２を
作動させるためにタイミングを与える。レートゼネレー
タ・カウンタ４４０がマイクロプロセッサ４１２からイ
ンストラクションワードを受けるとき、このレートゼネ
レーターは、分割器４１６からの入力パルスを計数し、
Ｎパルス計数するたびに単一の出力信号を発生するよう
に進行する。Ｎは、マイクロプロセッサが一段階ずつ変
化させることのできるインストラクションワード値であ
って、カウンタ４４０からの両出力信号間の時間の間隔
を変化させる。この出力信号の期間は、”オア”ゲート
４３６へ入力されるとき、ステッピング指示（ゲート４
３６からのインストラクション出力がモーターの動きを
一段階ずつ指示する）をモーターコントローラ４５０へ
送る割合が、速度を決定するので、モータ速度を制御す
ることができる。１つのステッピング指示が出されるご
とに、ステップモータは一段階だけ移動する。カウンタ
４４０は、モーターコントローラ４５０がステップモー
ターを一段階だけ何回位移動させるかを決定し、これに
より、ステッピング指示の割合が設定され、これは順次
モーター速度を制御することになる。加速中および減速
中、レートカウンタ４４０は逆計数（カウントダウン）
する。そのカウントの長さが、各減速または加速段階の
長さを決定する。この方法で、例えば、ステップのシー
ケンスの単位時間当りの、カウンタ４４０の末端の逆計
数が増加するために、加速が生じる。もし、モーターコ
ントローラ４５０がより速くステップするように仕組ま
れると、モーターは加速される。それによって、各ステ
ップに対する”Ｎ”値が加速を制御する。

【０１７１】カウンタ４４０の出力信号は、また、カウ
ンタ４４４のクロック入力に接続される。カウンタ４４
４がカウンタ４４０からの信号を受け入れるとき、その
カウンタ４４４はカウントの値を１つ減じる。カウント
４４４がゼロすなわち末端カウントに達するのに必要な
減算数は、メモリーに保管されたインストラクションワ
ードにより設定され、それは母線をこえてマイクロプロ
セッサ４１２によりカウンタ４４４へ送られる。加速の
上向き勾配４９２中、または減速４９８（図１８
（Ｂ））中、この数は”１”である。スリュウ期間４９
０中、この数は、とるべきスリュウステップの数であ
り、モーターの休止中または遅延時間中、モーターが作
動すべきでない（レートゼネレーターカウンタ４４０に
より設定されたステップで測定した）時間的長さであ
る。また、休止時間は、第２の基準モーターの作動時、
第１のモーターが作動しないままの状態にある時間的長
さである。

【０１７２】勾配時間４９２，４９８の間、保管された
プログラムは、メモリーに格納された値”Ｎ”に対して
別個の逆計数を行い、プログラムされた加速および減速
段階の数の軌跡を保持する。各タイムカウンタ４４４は
末端カウント（ゼロ）に達し、タイマムカウンタ４４４
の出力は、状態を変化させ、中断コントローラ４２０へ
中断指令を送る（中断コントローラ４２０は、カリフォ
ルニア州 サニーベールのアドバンスドマイクロデバイ
スにより製造されたユニバーサル・インタラプト・コン
トローラＡＭ９５１９Ａである。）。カウンタ４４４か
らの出力信号を受けると、中断コントローラ４２０は、
マイクロプロセッサへ信号を出力して、それを中断させ
る。そのマイクロプロセッサ４１２は、メモリーの勾配
カウント（加速か減速か）を点検することによって中断
信号に反応する。もし、勾配カウントがまだゼロに達し
ていなければ、次の勾配インストラクションワードが母
線をこえてカウンタ４４０へ送られ、１がカウンタ４４
４へ送られる。マイクロプロセッサは、そこで中断ルー
チンを離れて、その他の処理作業へ戻る。

【０１７３】加速勾配カウントがゼロ０に達するとき、
（前述の段階を通って、カウンタ、中断コントローラお
よびマイクロプロセッサによる連続ループの後）、プロ
セッサはスリュウレートをカウンタ４４０へ送り、スリ
ュウステップカウントをカウンタ４４４へ送る。これら
のカウンタは、全スリュウ期間４４０中カウントする。
カウンタ４４０はクロッキング、すなわち、前述のよう
なカウンタ４４４のためのカウントレートを設定する
が、カウンタ４４４は一旦スリュウ期間が終ると、中断
信号を出すだけである。一定の角速度期間中またはモー
ターのリセット期間中、マイクロプロセッサは、中断さ
れることがなく、従って、その他の末梢事項を制御する
ためにまたはその機能を他の方法で遂行するために、よ
り多くの時間を有する。一定速度すなわちスリュウの終
わりに、減速が始まり、中断信号が加速様式４９２（図
１８（Ｂ））と同じ方法で、減速勾配４９８のステップ
ごとにカウンタ４４４から発生される。一旦モーターが
勾配周期を完了し、減速勾配カウントを終了すると、プ
ロセッサはゲート４３６を非作動状態にして閉じるよう
に、出力ポート４３０へ信号を記入する。この方法で、
遅延が生じ、その遅延は、カウンタ４４４がゼロまで減
少するまで一定の時間だけ遅らせることができ、この遅
延時間はプログラムされ、メモリーに保管されたインス
トラクションに従ってマイクロプロセッサにより設定さ
れる。その遅延はモーターに動きを停止させ、遊びを生
じさせる。かくして”遅延”は別個のステップの数に従
って測定される時間であり、各ステップの時間的長さは
通常、前述したように、もう１つのモーターの動きに関
連して測定される。

【０１７４】実際のモーター制御は、Ｌ２９８コントロ
ーラとタンデムをなして作動するモデルＬ２９７コント
ローラにより通常の方法で達成され、そのＬ２９７ステ
ップモーターコントローラもＬ２９８ブリッジドライバ
ーも、イタリアのアグレートブリアンザのＳＧＳ−Ａｔ
ｅｓセミコンダクター社製のものである。ここに示すモ
ーター制御システムは、モーターコントローラ４５０が
単一モーターを駆動させるに必要な信号を出力する。そ
の制御システムを遂行させるには、６つのモーターを作
動させるために、６つのモーターコントローラが必要で
ある。モーター制御はインストラクションに従ってプロ
グラムされ、そのインストラクションは、この好ましい
実施例では、６バイトフィールドのグループをなす、図
１８（Ａ）のモーター制御システムの構成部材へ送ら
れ、その各フィールドは構造が等しく、また各フィール
ドは第２のモーターの動きに従って第１モーターを移動
させるのに十分なデータを与える。第１のモーターの動
きは単一フィールドの１個の別々の動きの形で導かれ
る。１つのモーターを２つの別個の方向へ移動させるた
めには、２つのフィールドが必要となる。例えば、ポッ
ド４２を移動させるためのポッド駆動モーター１２４
（図２）の動きと、テーブル２８を移動させるためのテ
ーブル駆動モーター１２２の動きは、互いに整合させ、
流体をマイクロティッタプレート上のソース穴から対角
状に、そのプレートを横切って新しい位置へ移送させる
ようにポッド４２を移動させる必要がある。もし、その
移動通路にある先端や試験管のような、他の器具との衝
突を避けねばならない場合、１つのモーターを遅延さ
せ、そのとき、他のモーターを作動させねばならない。
前述のモーター制御システムによって６つのモーターを
作動させることもできる。しかし、好ましい実施例の作
業装置は、現在、５つのモーターだけを作動させればよ
いようになっている。

【０１７５】モーターの動きを導くソフトウエアのイン
ストラクションの各６バイトフィールドの構造は、この
好ましい実施例では、次のようになっている。

【０１７６】動かされるモーター（第１のモーター）
と、モーターの電機子の回転方向と、種々の勾配率のど
れを選択すべきかを確認する。特定の加速率、すなわち
勾配率が選択されない場合、このモーターの加速率とし
て不足勾配表が使用される（ＥＩＵ３５メモリー内の勾
配表のポインタにより選ばれるように、ＲＯＭ（また
は、特殊な表を加えられたＲＡＭが選ばれる。）に、種
々のタイプの勾配率表の各々が保管されている。）。

【０１７７】モーター制御フィールドの第２、第３バイ
トは、第１のモーターを移動させるために必要なステッ
プの数を保管する。このデータから、マイクロプロセッ
サ４１２は上向き勾配シーケンス４９２、スリュウ期間
４９０および下向き勾配期間４９８（図１８（Ｂ））に
おけるステップの総数を計算することができる。かくし
て、第２、第３バイトは、例えば、別個の動きで駆動さ
れる単一モーターがとる総ステップ数や、時間的全体の
長さのようなモーター制御のハードウエアの構成要素を
作動させるために情報を発生する。

【０１７８】第４、第５バイトは、モーター２が作動し
ているとき、第１のモーターが遊び状態にある総時間、
すなわち遅延時間（モーター２のステップの数で）を決
定する。第６バイトは、さらに、第２のモーターがスリ
ュウする割合に基づいて遅延するように、第１のモータ
ーに指示する。

【０１７９】要するに、各６バイトフィールドは、所与
の割合で、所与の時間だけどのように移動するかを第１
のモーターに指示する。さらに、そのフィールドは、第
２のモーターが予設定仕向け地点に達するまで、この第
１のモーターがどの程度の時間待てばよいか、すなわち
どの程度遅延すればよいかに関する情報を発生する。こ
の方法で、全てのモーターは少くとも他の１個のモータ
ーに対して移動するように制御されるので、これらのモ
ーターの操作は衝突を避けるように整合される。一連の
６バイトフィールドは、操作システムの”ラン”位相中
に確立される。機能の連続情報が機能し始めると、遠隔
コンピュータ３９（図１）は、モーターが実際に作動す
る前に、一連のモーター指令フィールド全体を確立させ
る。モーター指令の一連の６バイト幅フィールド全体が
一旦、特定機能に対して確立されると（操作システム
の”ラン”位相中に中断された”機能”インストラクシ
ョンに基づいて）、その一連のフィールドは、実行さ
れ、ラン機能を果し、それらのモーターを作動させる。
６バイトフィールドに含まれるプログラムされたインス
トラクションに従ってのみ、モーターの動きは行われる
ので、衝突の回避は、モーターの操作およびランニング
中に確立される。なぜなら、各別個の運動指令（単一の
６バイトフィールド）は、前もって作動する第２のモー
ターに関する第１のモーターのための遅延情報を包含す
るからである（第２のモーターそれ自体は第３のモータ
ー等に基づいて遅延される。）。モーターの動きに対す
るこの本質的なインストラクション集団により、衝突の
回避はコーティングシーケンスの自然の結果である。

【０１８０】前述のように、そのようなモーター制御シ
ステムは、研究所の作業装置を滑らかに作動させるに必
要な融通性のあるモーター制御を提供する。ここで作ら
れた勾配は、広範な種類の形と傾斜を有し、別々のモー
ター負荷に適する。ここに示した設計を遂行する費用
は、本発明の背景で引用したＣＹ５１２と同様に、ステ
ップモーターコントローラより著しく安価である。さら
に、そのマイクロプロセッサは、モーターの作動中にモ
ーターの操作パラメータを読みとることができ、しかも
所望の動きを行うように適切な手段をとることができる
（そのモーターは、ステップモーターにある本質的な共
振問題を避けるために共振速度以上で運動する。）。こ
の作業装置の５つのモーターは、各々独立して運動する
ことができ、衝突回避のために整合させることもでき
る。ここに示したシステムの大きな効果は、マイクロプ
ロセッサを中断させることなしに、スリュウの間または
遅延の間もモーターを運転させることのできる能力であ
る。これらの融通性は、自動化した作業装置の操作シス
テムの全体的制御に組込まれたとき、その研究所の作業
装置の多様性を著しく増す。

【０１８１】この好ましい実施例は多目的研究所の作業
装置の一例にすぎないことに注意すべきである。本発明
の範囲は、この好ましい実施例に必ずしも制限されるも
のではない。従って多くの構造上の変形が可能であり、
これらの変形は、本発明の内容の範囲内にあるものとす
る。例えば、交換自在なモジュール５２は酸度を測定す
るためのｐＨプローブを有することもでき、また流体サ
ンプルを撹拌するために撹拌棒を備えることもできる。
ビデオカメラを１つのモジュールとして組込むこともで
き、あるいはそのビデオカメラを映像用の本質的な光学
繊維束によって接続し、それをポッド４２の上に乗せた
り、あるいは中央高台２２の上部に載せて、運動に基づ
く実験の像を撮影あるいは分析することもできる。マイ
クロティッタプレートは、実験による試験のためのサン
プルを保持する試験管マトリックスに置き換えることも
できる。その結果、この多目的研究所の作業装置の特定
の構造上および機能状の詳細は、単に例示のものであ
り、それらは本発明の内容を開示する目的で、しかも本
発明の範囲を規定する請求の範囲を支持するものとして
最良の実施例を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】多目的研究所作業装置の斜視図である。

【図２】多目的研究所作業装置の操作用ハードウエアの
概略ダイヤグラムである。

【図３】光学的濃度計モジュールの一実施例を示す図で
あって、（Ａ）は横断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）
の３Ｂー３Ｂ線に沿って得た断面図であって光学的濃度
計モジュールおよびシステムの上部横断面図である。

【図４】光学的濃度計モジュールの一実施例を示す図で
あって、（Ａ）はサンプルを貫通する光を示す光学的測
定システムの横からみた断面図であり、（Ｂ）は図４
（Ａ）のファイバオプティックスマニフォルドの前部断
面図である。

【図５】光学的濃度計の探知システムの電子回路の詳細
な図である。

【図６】モジュール確認回路の相互接続と作動を示す横
断面図である。

【図７】自動式モジュール取換え、先端放出、流体の吸
引および分配機構を示す概略図である。

【図８】作業装置のコンピュータ操作システムのための
ひな型選択プロトコールのフローチャートである。

【図９】流体移送モジュールの横断面図であって、単一
の流体吸収、分配機構の作動を示す図である。

【図１０】モジュールチェンジおよび先端放出機構の横
断面図であって、流体の先端放出機構を示す図である。

【図１１】モジュール取換え機構の作動を示す図であ
る。

【図１２】モジュール変換機構の一部の拡大斜視図であ
る。

【図１３】バルク分配システムの概略図である。

【図１４】多数の穴充填能力を有するバルク分配モジュ
ールの展開斜視図である。

【図１５】図１４のバルク分配モジュールの下方隔室４
７４の平面図である。

【図１６】図１７の各段階で生じる作業装置コンピュー
タの操作システムの機能組立プロセスの概略図である。

【図１７】移送機能の産出法を示すブロックダイアグラ
ムである。

【図１８】モーター制御システムの説明図であって、
（Ａ）はモーター制御システムのハードウエア回路およ
びコンピュータ構造の概略図であり、（Ｂ）はモーター
ランピング周期を表わすグラフであってその周期がモー
ター制御システムによって実施されるとき、時間の関数
として（ステップ数字で測定した）プロット化した角速
度としてグラフに表示されている。

【符号の説明】

１２ ベース １８，２０ サンプル容器 ２４ 光学繊維（イルミネータ） ２８ テーブル ３５ デンシ中間ユニット ３９ 遠隔コンピュータ ５２，５３ モジュール ４２ ポッド ４４ 腕 ４６ エレベータータワー １５６，２４８ プランジャ １６８ フィルタ １７４ 光源（電磁放射線源） １７５ フィルタホィール １７６ チョッパ １６０ ホィール １７０ 光学探知器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーレイフ オー ビョルンソン アメリカ合衆国 95035 カリフォルニア 州 ミルピタス カナダ ドライブ 860 (72)発明者 ロバート エム コポック アメリカ合衆国 94043 カリフォルニア 州 マウンテン ビュー ウエスト ミド ルフィールド ロード 555 ナンバーＣ 105 (72)発明者 カール コワルスキ アメリカ合衆国 94536 カリフォルニア 州 フレモント ファーウェル ドライブ 38570 (72)発明者 サミュエル エー マークィス アメリカ合衆国 95035 カリフォルニア 州 ミルピタス カナダ ドライブ 860 (72)発明者 ドナルド エス マレイ アメリカ合衆国 94087 カリフォルニア 州 サニーベイル クール ダレーン 966 (72)発明者 アール フレッド フォスト アメリカ合衆国 94022 カリフォルニア 州 ロス アルトス イーストウッド コ ート 1090 (72)発明者 ブライアン サンフォード アメリカ合衆国 95014 カリフォルニア 州 キュパーティーノ バイアン アベニ ュー 10296 (72)発明者 キャサリン エル パケット アメリカ合衆国 02238 マサチューセッ ツ州 ケンブリッジ メモリアル ドライ ブ 993 ナンバー103

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動化された分析化学処理総合設備およ
   び研究所作業装置に関連して使用される光学的探知装置
   であって、電磁放射線源と、前記放射線をサンプルが入
   れられたサンプル容器へ伝達し、該放射線を前記サンプ
   ルを通して比較的狭いビームで導く手段と、光学的探知
   モジュールを前記サンプルの近くに配置する遠隔制御手
   段とを含み、前記光学的探知モジュールは、複数の光学
   的フィルタを有する、前記遠隔制御手段によって遠隔制
   御される自動的かつ遠隔操作式の第１のフィルタ選択ホ
   イールと、前記放射線の前記比較的狭いビームに応答す
   るトランスジューサ手段であって前記光学的フィルタの
   １つによって選択されるとき、前記放射線の狭い波長に
   応答するトランスジューサ手段と、前記トランスジュー
   サの出力を探知してこれをコンピュータで読み取ること
   ができる形式に変換する手段とを含み、前記遠隔制御手
   段は、前記光学的フィルタの１つを選択すべく、前記第
   １のホイールを移動させるようにプランジャを作動させ
   る、自動化された分析化学処理総合設備および研究所作
   業装置に関連して使用される光学的探知装置。
2. 【請求項２】 前記電磁放射線源と前記放射線をサンプ
   ル容器へ伝達する手段との間に配置され、前記サンプル
   を通って伝達されるように狭い波長の放射線を選択する
   第２のフィルタ選択ホイールをさらに含む、請求項１に
   記載の光学的探知装置。
3. 【請求項３】 変調させた光学的放射線をサンプルを通
   して伝達するために、前記放射線源の近くにチョッパー
   手段が配置されている、請求項１に記載の光学的探知装
   置。
4. 【請求項４】 前記トランスジューサ手段へ伝達される
   光学的放射線の強度は、実質的に、前記サンプルを通っ
   て伝達される放射線の強度と同じ光束量である、請求項
   １に記載の光学的探知装置。
5. 【請求項５】 トランスジューサの出力を探知する手段
   は、さらに、探知回路と、電圧を周波数に変換するコン
   バータとを有し、前記探知回路の出力は、比較的騒音の
   ない信号を発生させるために、前記電圧−周波数コンバ
   ータの出力を周波数変調する、請求項１に記載の光学的
   探知装置。