KR101667380B1 - 실험실 장치 및 실험 샘플 핸들링 방법 - Google Patents

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루에디거 훈
마누엘 마이어
야니네 로에르스
게리트 발터
볼프 벤테
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에펜도르프 아게
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 샘플 용기 요소 내에 배열되는 생화학 실험 샘플의 혼합 및/또는 온도 조정을 위한 적어도 하나의 실험 샘플을 핸들링하기 위한 실험 장치에 대한 것으로서, 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 수송하기 위한 캐리어 장치, 상기 핸들링을 제어하는, 상기 실험실 장치의 적어도 하나의 동작 변수의 제어 또는 설정을 위한 셋업을 수행하는 전기적 제어 장치, 및 적어도 하나의 측정 수치를 기록하기 위한 적어도 하나의 센서 장치를 포함하고, 상기 센서장치에 의하여 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성이 결정될 수 있고, 상기 적어도 하나의 센서 장치는 상기 전기적 제어 장치에 신호-연결되고, 상기 전기적 제어 장치는 적어도 하나의 제어 단계에 의하여 상기 적어도 하나의 측정 수치 및 상기 적어도 하나의 설정된 동작 변수에 의존하여 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 제어하기 위하여 셋업된다. 본 발명은 또한 실험실 장치 수단에 의하여 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 위한 방법과 상기 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램 매체에 대한 것이다.

Description

실험실 장치 및 실험 샘플 핸들링 방법{Laboratory apparatus and method for handling laboratory samples}
본 발명은 실험 샘플들을 조작하기 위한 실험실 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 의료, 생물 또는 생화학 실험실 내의 액체 샘플의 혼합 및/또는 액체 샘플의 온도 조정을 위한 실험실 장치에 대한 것이다. 본 발명은 또한 상기 실험 샘플의 핸들링을 위한 방법에 대한 것이다.
의료, 생물 또는 생화학 실험실 내의 실험 샘플들은 분자 또는 세포 차원의 요소들, 예를 들어 생화학적 분해물질 및 시약, 박테리아 또는 세포를 포함한다. 처리되는 상기 샘플들의 기능성은 보통 특정 조건들, 특히 상기 함유된 요소들의 생존 조건으로 요구되는 조건들에 맞춰져야 할 외부 주위 변수들(온도, pH 등)에 결정적으로 의존하게 된다. 상기 샘플들의 민감성으로 인하여, 관리 및 정확성과 관련하여 이들 샘플의 핸들링 및 처리를 위한 특별한 요구들이 존재한다. 실험 샘플들은 전형적으로 몇 마이크로리터 내지 밀리리터 사이의 범위를 가지는 극히 적은 부피의 샘플로 처리된다. 샘플 핸들링을 위하여 사용되는 통상적인 튜브 샘플 용기(tubular sample vessels)가 대응 실험실 장치 내에 배열되고 (반) 자동적으로 핸들링되고/처리되는데, 예를 들어 온도 조정 처리 및/또는 혼합 처리된다. 상기 사용된 샘플 용기의 성질은 실험실 장치에서 상기 핸들링의 효율에 직접적으로 영향을 미친다. 예를 들어, 샘플 용기의 크기, 물질 및 벽 두께는 샘플들이 온도-조정 프로그램에 따라 가열되거나 냉각될 때 중요하다.
열 전달의 실행가능성 또는 효율성이 상기 샘플 용기(sample vessel)의 기하학적 구조에 의존하는 실험실 장치에 있어서, 다양한 에러 상황들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 가열가능한 응결 회피 후드(DE 10 2010 019 232 개시된 것과 같음)를 가지는 온도 조정 장치의 경우, 그 아래에 초과 높이를 가지는 샘플 용기를 놓아두었을 때, 상기 샘플 용기의 과열이 발생할 수 있다. 이 경우, 실험 샘플들이 손상 또는 파괴될 수 있다. 그러한 실험 샘플들이 때때로 상당한 물질적 가치를 나타내거나 특별한 중요성, 예를 들어 법의학적 실험 샘플의 경우이기에, 사용자는 상기 샘플들을 처리하는 상기 실험실 장치들을 충분한 주의를 기울여 핸들링하여야 한다.
다른 예시는 샘플 혼합용 실험실 장치이다. 혼합 처리의 결과는 샘플 용기 요소의 질량 및 중력 중심과 사용되는 작동 모드에 의하여 영향을 받는다. 알려진 실험 샘플 혼합 장치들의 경우, 예를 들어 초과 질량을 수용한 샘플 용기들 또는 진동 혼합 동작이 초과 주파수 및 진폭으로 수행될 때, 샘플 용기들이 큰 불균형을 야기할 수 있거나 용기들이 설치된 것으로부터 떨어지거나 샘플 로스를 야기하는 경우들이 관찰된다.
DE 10 2006 011 370는 그러므로 개선된 실험 샘플 혼합 장치를 제안하고 있는데, 상기 장치는 가속 센서가 간접적으로 질량 측정 및/또는 질량-의존 진동 분석을 수행하고, 필요시 회전 속도를 감소시킨다. 그러나, 특정 에러들이 이런 방식으로 배제될 수는 없다. 특히 동적 측정의 경우, 상기 샘플 용기의 운동이 이미 연결되어 결과 측정을 허용하게 되어, 에러들이 회전 속도의 조정 전에 이미 발생할 수 있다. 게다가, 이 컨셉은 실험 샘플들이 움직이지 않는 경우의 실험실 장치들의 경우에는 적절하지 못하다.
본 발명의 목적은 실험실 장치와 실험 샘플의 핸들링의 신뢰성이 개선된 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 제1항에 따라 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 위한 실험실 장치와 청구항 제16항에 따라 적어도 하나의 실험 샘플을 핸들링하기 위한 방법과 청구항 제18항에 따라 컴퓨터 프로그램을 가지는 컴퓨터 프로그램 매체를 제공한다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속항들의 발명이다.
본 발명의 바람직한 제1실시예에서, 상기 실험실 장치는 실험실 혼합 장치로서 설계된다. 본 발명의 제2실시예에서, 상기 실험실 장치는 실험실 온도-조정 장치로서 설계된다. 본 발명의 제3실시예에서, 상기 실험실 장치는 실험실 혼합 장치 및 실험실 온도-조정 장치의 혼합장치로서 설계된다. 게다가 상기 실험실 장치의 실험 샘플을 핸들링하는 기능 및 방식들이 또한 각각 경우에 있어서 가능하다. 그러나, 본 발명은 이러한 실험예들에 의하여 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 실험실 장치 및 본 발명에 따른 실험 샘플의 핸들링 방법의 바람직한 성질 및 이점은 하기에서 설명한다.
본 발명은 상기 핸들링의 개시, 특히 적어도 하나의 동작 변수에 따라 실험 샘플의 핸들링의 개시를 위한 개시 신호의 획득 후에, 상기 개시는 무조건적으로 일어나지 않으나 적어도 하나의 제어 단계를 포함하고, 상기 개시는 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성의 적어도 하나의 측정 값에 의존한다. 결과로, 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링이 더욱 안전하고 신뢰가 있다.
이러한 목적을 위하여, 상기 제어 장치는 바람직하게 상기 핸들링의 실질적 개시 전에 제어 단계를 수행하고, 즉 상기 동작의 개시 전 또는 실험실 혼합 장치의 경우 혼합 동작의 변화 전 또는 온도 조정의 개시 전 또는 실험실 온도-조정 장치의 경우 온도 조정의 변화 전에 수행한다. 상기 제어 단계의 수단에 의하여, 계획된 설정 또는 동작 변수의 변화가 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성을 나타내는 상기 검출된 측정 수치와 양립되는지 여부가 자동적으로 체크될 수 있다. 상기 측정된 수치에 의존하여, 상기 핸들링을 위한 기설정된 동작 변수는 핸들링을 위하여 변하지 않고 인정되지 않을 수 있거나, 또는 변할 수 있거나, 또는 조사가 사용자에게 직접적으로 될 수도 있거나 상기 핸들링이 방해되거나 종료될 수 있다. 상기 개시 신호는 바람직하게 상기 실험실 장치의 사용자 인터페이스의 수단에 의하여 수행되는 사용자 입력에 의하여 발생된다. 예를 들어 사용자가 수동으로 현재 동작 변수를 변화시키면, 상기 사용자 입력은 핸들링의 시작 전에 발생할 수 있고, 예를 들어 수동으로, 동작 변수가 선택된 후에 발생할 수 있거나, 또는 상기 핸들링 동안 발생할 수 있다.
상기 기하학적 특성은 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 크기, 예를 들어 높이 수치, 폭 수치, 또는 깊이 수치, 특히 샘플 용기 요소의 최대 또는 특징적 높이, 폭 또는 깊이일 수 있다. 기하학적 특성은, 예를 들어 기하학적 비교의 논리적 결과 수치일 수 있고, 상기 기하학적 비교는 예를 들어 상기 측정된 수치와 기준 수치와의 비교, 즉 상기 측정된 수치는 기준 수치보다 더 크거나 작은지 여부의 결정일 수 있다. 상기 결과 수치는 또한 상기 측정된 수치와 상기 기준 수치와의 차이 또는 비율일 수 있다. 상기 기준 수치는, 예를 들어 상기 샘플 용기 요소 또는 상기 샘플 용기 요소를 위한 캐리어 플레이트의 수용 영역의 지지점의 위치를 참고하여 센서 요소의 알려진 위치일 수 있다. 도 4a, 4b에서 보여진 예시적 실시예는 기하학적 비교를 수행하기 위한 높이 측정 장치가 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성을 나타내는 결과 수치를 획득하기 위하여 광학 센서 장치로 어떻게 구현될 수 있는지를 설명한다.
적어도 하나의 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성을 고려함으로써, 특히 그들의 기하학적 특성에 따라 상기 샘플 용기 요소 내의 실험 샘플들을 핸들링하는 것이 달성될 수 있다. 측정함으로써, 상기 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성이 검출될 수 있고 특히 제어 장치의 하나 이상의 제어 단계들에 의하여 고려되거나 결정될 수 있다. 이는 특정 에러들을 예방하고, 특히 상기 샘플 용기 요소의 질량 측정할 때만 검출될 수 없는 것들이 예방된다.
예를 들어, 상기 수행된 핸들링이 샘플 용기 요소의 특정 높이와 양립될 수 없는 것이 방지될 수 있다. 이는 불균형을 일으키는 위험이 감소되어 장치의 안정성이 증가되는 이점을 가진다. 이는 안정성에 있어서 전반적으로 증가된 이점을 생성한다. 예를 들어, 실험실 혼합 장치의 진동 혼합 동작의 경우, 상기 선택된 회전 속도에서 상기 고정력(holding forces)이 상기 샘플 용기 요소의 중력의 기하학적 중심으로 인하여 극복될 수 있다면 발생할 수 있는 상기 샘플들의 빠짐 또는 손상이 방지되는 것이 가능하다. 게다가, 예를 들어 실험실 온도-조정 장치의 경우, 상기 샘플 용기 요소에 대하여 배열된 응결 회피 후드의 온도 설정값이 너무 높게 설정되어 상기 샘플이 열적으로 손상되는 것이 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전기적 제어 장치가 적어도 하나의 동작 변수에 따라 상기 핸들링의 개시를 위한 개시 신호의 획득 후에 적어도 하나의 제어 단계를 수행하도록 설정된다. 상기 적어도 하나의 동작 변수는, 요구 된다면, 상기 제어단계에 의하여 상기 적어도 하나의 기록된 측정 수치 (결정된 측정 수치)에 의하여 변할 수 있고, 상기 핸들링이 수행되거나 수행되지 않을 수 있고, 특히 상기 핸들링이 상기 제어 단계에 의하여 중단되거나 종료될 수 있다.
상기 제어 장치는 상기 측정 수치에 의존하여 상기 핸들링을 제어하고/동작시킨다. 제어모드는, 예를 들어 상기 측정 수치가 제1조건을 만족하면, 예를 들어 상기 측정 수치가 기설정된 제1 수치 범위 내에 놓이면, 기설정된 제1 핸들링을 수행하는 것을 포함할 수 있고, 게다가 상기 측정 수치가 제2 조건, 예를 들어 기설정된 제2 수치 범위 내에 놓이면 기설정된 제2핸들링을 수행하는 것을 포함하고, 여기에서 상기 범위는 상기 실험실 장치의 메모리 내에 저장될 수 있다. 더 높은 차별화된 제어를 성취하기 위하여 둘 이상의 조건 및 관련 핸들링이 존재할 수 있다.
상기 제어 시스템의 제어가 단일 조건을 이용하여 측정 수치에 의존하여 예/노 결정을 수행하는 것으로 구현되는 경우, 상기 조건이 충족되면 수행되는 제1 핸들링과 상기 조건이 충족되지 않으면 제2 핸들링을 수행할 수 있다. 기재한 것처럼 상기 제1핸들링은 어떠한 핸들링도 전혀 수행되지 않고(취하여진 동작 없음) 대안 핸들링이 하나의 기설정된 핸들링, 예를 들어 상기 실험실 장치의 제어 변수의 세팅을 수행할 수도 있다.
상기 실시예에 따른 본 발명의 한 이점은, 특히, 상기 실험실 장치의 상기 샘플 용기 요소의 로딩과 상기 핸들링의 개시, 특히 상기 핸들링 개시 직전 사이의 시간 간격에 발생하는 상기 샘플 용기의 변화들이 제어단계에 의하여 고려될 수 있는데, 상기 측정 수치의 고려가 동일한 제어 단계에서 일어나서 예를 들어 만약 요구되는 경우 그것의 변형, 중단 또는 종료를 위하여 상기 핸들링을 수행할 수 있다. 상기 실험 샘플의 핸들링 전에 직접적인 이러한 체크를 수행함으로써, 상기 동작 변수의 신뢰할 수 있고 정확한 설정이 담보되거나, 필요하다면, 예를 들어 사용자에게 안정성 문의를 안내하기 위하여 상기 핸들링의 종료 또는 중단이 가능하다.
본 발명의 바람직한 구성은 게다가 실험실 장치가 통상적인 샘플 용기 요소들(예를 들어 표준 샘플 용기들) 내에 함유된 샘플들의 부적절한 핸들링으로 인한 핸들링 결과의 바람직하지 못한 장애를 초래할 수 있는 경우에서의 특정 에러들의 배제가 가능하도록 한다. 예를 들어, 실험실 혼합 장치의 경우, 예를 들어 상기 실험실 혼합 장치로부터 상기 샘플 용기 요소의 빠짐을 초래할 수도 있는, 초과 진동 주파수 또는 진폭으로 자동적으로 핸들링되는 부적절하게 큰 높이를 가지는 샘플 용기 요소의 종류의 가능성을 배제하는 것이 가능하다. 게다가, 예를 들어, 상기 샘플 용기들로부터 샘플 물질의 이탈, 특히 흘러내림과 일반적으로 샘플의 로스(loss)가 예방될 수 있다.
상기 실험실 혼합 장치에 의하여 움직일 수 있는 샘플들은 바람직하게 유체, 특히 액체, 예를 들어, 수분을 함유한 것일 수 있고, 또한 파우더, 과립, 페이스트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게 그들은 화학, 생화학, 생물학, 의료, 생명-과학, 또는 법의학 실험실에서 시험 및/또는 처리되는 실험 샘플 또는 용액이다.
상기 샘플 용기 요소는 단일 용기 요소, 예를 들어 샘플 튜브 또는 다중 용기 요소, 예를 들어 마이크로타이터 플레이트(microtitre plate) 또는 PCR 플레이트 또는 상호 연결된 샘플 용기들의 시리즈, 그리드 또는 네트워크일 수 있다. 통상적인 샘플 부피는 수 μl 에서 수십 또는 수백 μl, 또는 1 이상의 밀리리터 에서 최고 100ml의 범위일 수 있다. 다중 용기 요소들이 종종 이웃 용기들이 연결 부분에 의하여 연결되는 상위 수평 연결 레벨로부터 하위 방향으로 확장되는 그리드(grid) 방식으로 배열된 용기 배열들로 구성된다. 상기 용기들의 하위 영역은 보통 예를 들어 용기 고정 부분 또는 온도-조정 블럭의 파트가 될 수 있는, 예를 들어 하나 이상의 용기 수용 장치들을 가질 수 있는, 연속적 빈 공간, 또는 복수의 빈 공간에 의하여 둘러싸여진다.
샘플 용기 요소는 각 케이스에서 상기 샘플 용기 요소의 (복수의 또는 모든 개구부) 용기의 상부로 마주하는 개구부(opening)를 닫는 커버하는 장치, 커버 장치 또는 밀봉 장치를 가질 수 있다. 예를 들어, 알려진 것은 다중 용기 요소의 복수의 또는 모든 용기들을 위한 개별 캡, 캡 스트립(cap strips), 캡 어레이(cap arrays), 실링 포일(sealing foils) 또는 커버이다.
샘플 용기 요소들, 특히 다중 용기 요소들, 예를 들어 마이크로타이터 플레이트는, 바람직하게 상기 샘플 용기 요소의 수평으로 외부 측면의 테를 두르는 프레임 부분(frame portion)을 가진다. 상기 프레임은 상기 샘플 용기 요소의 외부 측면 크기를 정의하고, 특히 수용 영역의 외부 크기를 정의한다. 캐리어 장치는 바람직하게 상기 센서 장치가 샘플 용기 요소가 상기 캐리어 장치 상에 배열될 때 상기 프레임 부분에 나란히 옆으로 배열되는 방식으로 구현된다. 상기 프레임 부분은 특히 상기 센서 장치를 위한 타깃 영역으로서 적절하고, 바람직하게 상기 센서 장치와 상호 작용하기 위한 상호작용 부분을 가진다.
샘플 용기 요소들의 다양한 타입들, 특히 다중 용기 요소들이 알려져 있거나 정의될 수 있다. 샘플 용기 요소들의 타입들의 실질적 예시들은 냉동 용기(cryo vessels), 팔콘 용기(Falcon vessels, 1.5 ml 및 50 ml), 유리 용기 및 비이커, 마이크로타이터 플레이트(microtitre plates, MTP), 딥-웰 플레이트(deep-well plates, DWP), 슬라이드 및 96 또는 384 웰을 갖는 PCR 플레이트이다. "보통" 마이크로타이터 플레이트와의 비교에 있어서, DWPs는 더 큰 플레이트, 용기 높이를 가지고 더 큰 질량을 가진다. ANSI 표준 및 SBS(the Society of Biomolecular Screening) 권고에 따르면, 마이크로타이터 플레이트의 크기(길이×폭×높이)는 127.76 mm × 85.48 mm × 14.35 mm이다. 이들 표준 크기를 위한 관련 표준은, 예를 들어, ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004 및 ANSI/SBS 4-2004이다. 이들 표준 또는 다른 표준들 중 어느 하나에 의하여 정의되는 샘플 용기 요소는 표준 타입으로서 본 케이스에 참조된다. 그러한 타입 또는 표준 타입은 동일한 방식으로 구현되는 샘플 용기 요소를 참조할 수 있거나, 적어도 하나의 전형적 또는 표준화된 특성, 예를 들어 높이가 동일한 샘플 용기 요소들의 그룹을 참조할 수 있다.
샘플 용기 요소들의 다양한 타입들이 바람직하게 적어도 하나의 통상적 특성에 의하여 구별될 수 있다. 이러한 통상적 특성은 상기 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성을 대표하는 측정 수치를 결정하기 위하여 사용된다. 높이 측정 장치로 정의되는 센서 장치의 수단에 의하여 측정될 수 있는, 상기 샘플 용기 요소의 높이는 바람직하게 이 특성으로 사용되거나 대표 측정 수치로서 사용된다.
그러나 상기 통상적 특성은 또한 예를 들어 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 규모의 측정에 의하여, 에를 들어 폭, 깊이 또는 높이, 바람직하게 통상적 또는 최고 폭, 깊이 또는 높이의 측정에 의하여 다르게 측정될 수 있다. 상기 통상적 특성은 또한 상기 샘플 용기 요소의 물리적 특성, 예를 들어 전송된 측정 신호의 반영 능력, 전송된 측정 신호의 변형 능력, 예를 들어 RFID 센서 및 칩의 경우에 있어서 무선 주파수 신호(radio-frequency signal), 또는 샘플 용기 요소의 타입이 대표될 수 있는 다른 특성일 수 있다.
상기 특성은 또한 상기 샘플 용기 요소 상에 배열되는 코딩 장치(coding device) 내에 코딩 형태(coded form)로 함유될 수도 있고, 상기 샘플 용기 요소의 샘플 용기 요소의 타입 또는 바람직하게는 추가적으로 개별적 샘플 용기 요소를 동정하는 상기 코드를 읽기 위하여 상기 센서 장치에 의하여 읽혀질 수 있다. 상기 제어 장치에 저장될 수 있는 할당 테이블을 이용하여, 상기 타입 및/또는 개별 샘플 용기 요소가 상기 코드의 기초로 추론된다.
상기 결정된 샘플 용기 요소의 타입 또는 표준 타입이 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성을 대표한다. 상기 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성이 바람직하게 상기 샘플(들)의 핸들링 개시 전에 추론되거나 고려된다.
상기 측정 수치는 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 타입, 특히 표준 타입을 대표하고, 상기 제어장치는 바람직하게 비교 동작을 수행하기 위하여 설계되고, 이때 상기 측정 수치는 이전에 알려진 샘플 용기 타입 데이터와 비교되고 상기 타입이 검출되고, 또한 상기 제어장치는 상기 비교의 결과에 의존하여 이들 추가적 제어 단계들의 적어도 하나를 수행하기 위하여 설계된다.
상기 제어장치는 바람직하게 상기 제어단계 또는 복수의 제어단계들, 특히 체킹 방법을 수행하는 수단을 포함한다. 상기 수단은 적어도 하나의 측정 수치를 평가하는 수단 및 비교 동작을 수행하는 수단을 포함할 수 있다. 샘플 용기 요소의 타입 검출 또는 샘플 용기 요소의 가능한 개별 측정의 수행을 위하여 설정하는 제어 장치의 수단은, 또한 식별 장치(identification device)와 관련이 있다. 상기 제어단계의 수행 수단은 각 경우에 예를 들어 전기 회로 및/또는 프로그램된 전기 회로 및/또는 상기 체크 방법 및 식별 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 가지는 컴퓨터 프로그램 매체로서 설계될 수 있다.
샘플 용기 타입 데이터는 샘플 용기 요소들의 적어도 하나의 타입 또는 표준 타입에 관련된 정보를 함유, 특히 인코딩된 데이터이다. 바람직하게는 적어도 두 개의 샘플 용기 타입 데이터가 존재하여 상기 적어도 두 개의 샘플 용기 타입들 사이의 구별이 가능하게 하고 바람직하게는 복수의 샘플 용기 타입들 사이의 구별이 가능하게 한다. 상기 샘플 용기 타입 데이터는 할당 테이블로 함유될 수 있어 상기 제어 장치 내에 저장될 수 있거나 상기 실험실 장치와 관련된 외부 저장 장치에 신호 링크의 방식으로 상기 제어 장치에 의하여 액세스 가능하도록 할 수 있다.
상기 샘플 용기 요소의 타입 또는 표준 타입이 검출된다는 사실은 상기 센서 장치의 수단에 의하여 상기 측정 장치의 기록에 대해 더 큰 에러 허용이 더 크다는 것을 의미한다. 알려진 실험실 장치의 경우에서와 달리, 특성, 예를 들어 진동 분석이 정확히 결정되거나 수행되지 않아야 하더라도, 대신 측정 수치는 오직 현저히 정확히 밝혀내어 특정 샘플 용기 요소의 존재 또는 샘플 용기 요소의 타입을 검출하여야 한다. 결과로서, 측정은 더 단순해지고 상기 센서 장치를 제공하기 위한 비용은 감소된다. 상기 샘플 용기 용소의 타입 또는 표준 타입의 검출은 상기 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성이 결정될 수 있도록 해주며 상기 제어장치의 하나 이상의 제어 단계들에 의하여 특히 고려될 수 있거나 결정될 수 있도록 해준다.
게다가, 상기 측정 수치는 개별 샘플 용기 요소를 대표하고, 상기 제어장치는 상기 측정 수치를 이용하도록 설계되어 상기 개별 샘플 용기 요소를 복수의 다른 개별 샘플 용기 요소와 구별한다. 이 방식으로, 상기 실험실 장치 상에 개별 샘플 용기 요소의 존재가 검출될 수 있다. 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성은 상기 개별 측정 수치의 방식, 예를 들어 기하학적 특성을 명확히 추론하는데 사용될 수 있는 할당 테이블의 수단에 의하여 결정될 수 있다. 상기 개별 측정 수치에 의존하여, 게다가 핸들링 단계들이 상기 제어장치에 의하여 자동적으로 또는 사용자에 의하여 개별적으로 선택될 수 있다. 상기 개별 샘플 용기 요소의 검출 또는 구별은 코딩 장치의 수단에 의하여, 상기 제어장치의 디코딩 및 비교 수단, 또는 다른 방식에 의하여 발생할 수 있다. 상기 개별 샘플 용기 요소를 확인하기 위한 정보를 가진 상기 측정 수치는 또한 바람직하게 상기 샘플 용기 요소의 타입 관련 정보를 함유한다. 상기 제어장치는 이때 바람직하게 상기 개별 샘플 용기 요소의 확인용 정보를 획득하고, 또한 상기 샘플 용기 요소의 타입 관련 정보를 획득하기 위하여 설계되고, 만약 요구된다면, 이 정보 항목들에 의존한 제어단계들을 더 수행할 수 있도록 설계된다.
상기 제어단계는, 바람직하게 적어도 하나의 실험 샘플을 핸들링하기 위한 방법의 일부로서, 상기 제어장치, 특히 컴퓨터-프로그램-지원, 특히 핸들링 프로그램에 의하여 상기 핸들링 개시가 수행된다.
핸들링 방법에 있어서, 특히 상기 측정 수치가 고려되는 제어 단계에 있어서, 상기 측정 수치는 바람직하게 상기 센서 장치의 측정 프로세스 동안 결정되고, 바람직하게 상기 핸들링 개시를 위한 개시 신호의 획득 후에 그리고 상기 핸들링의 실질적 개시 전에 결정된다. 바람직하게, 상기 실험 샘플의 실제 핸들링, 예를 들어 실험 샘플의 온도 조정 및/또는 이동이 상기 제어 단계에서 자동적으로 개시된다. 결과로서, 상기 기설정된 동작 변수를 가지는 상기 샘플 용기 요소의 호환성 체크가 상기 핸들링 전에 직접적으로 맞춰지고, 이것에 의하여 안전하고 신뢰할 수 있는 핸들링이 성취된다.
상기 실험실 장치의 기설정된 과정, 특히 상기 실험실 장치의 컴퓨터 프로그램에 의하여 자동적으로 제공되거나 사용자에 의하여 수동적으로 선택된 상기 기설정된 동작 변수는 상기 제어단계(들) (짧게는 "체크-업")의 수행 전에 고려되고, 상기 체크-업 결과에 의존하여 상기 실험실 장치를 동작시키기 위하여 조정되거나 변경되지 않는다. 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 실험실 장치에서 제공될 수 있고, 특히 변경불가능한 형태 또는 제조자 또는 사용자에 의하여 조작가능한 형태로 저장될 수 있다.
상기 핸들링의 개시를 위한 개시신호는 바람직하게 핸들링 방법, 특히 상기 제어단계를 포함하는 핸들링 프로그램을 개시하기 위한 개시신호이다. 상기 핸들링 프로그램은 실험실 장치내에 저장될 수고 있고 사용자에 의하여 조작될 수 있는 형태를 가질 수도 있다. 상기 핸들링의 개시는 특히 적어도 하나의 실험 샘플의 혼합을 개시 또는 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 온도 조정을 의미할 수 있다.
상기 측정 수치에 의존하는 상기 제어 장치에 의하여 수행되는 제어단계들은 부가적으로 다음 단계들을 포함할 수 있다: 바림직하게 상기 제어단계는 적어도 하나의 동작 변수의 셋팅 개시가 각각 지속, 지연, 중단 또는 종결될 수 있도록 한다. 상기 제어장치는 바람직하게 부가적인 조건 변수를 고려하여 특히 중단이 발생하거나 상기 실험실 장치의 일반적인 측면을 고려할 때 상기 개시를 지속시키는 방식으로 설계된다.
상기 조건 변수는 바람직하게 사용자 입력에 의하여 영향받는다. 사용자 입력을 대기함으로써, 특정 동작 변수가 자동적으로 변경되는 것이 에방될 가능성이 존재한다. 이는 사용자가 특히 가능한 잘못되게 결정된 측정 수치를 상기 실험실 장치의 문제가 많은 작동 상태를 자동적으로 이끄는 것으로부터 예방할 수 있도록 한다. 이는 추가적인 안정성 문의에 대응한다.
상기 제어장치는 바람직하게 사용자 인터페이스 장치, 예를 들어 디스플레이 또는 터치스크린의 수단에 의하여 상기 측정수치의 수단에 의하여 획득된 정보 (항목들)을 사용자에게 알려주기 위하여 설계된다. 상기 제어장치는 바람직하게 상기 정보 (항목들)의 평가를 위하여 설계된다. 이 목적을 위하여, 상기 제어장치는 바람직하게 평가 수단, 특히 상기 측정수치의 비교를 위한 수단을 가진다.
이는 상기 측정 수치의 서로에 대하여 할당된 수치들을, 특히 기하학적 특성, 동작변수, 또는 상기 동작 변수의 변경을 포함하는 할당 테이블에 기초하여 일어날 수 있다.
상기 제어장치는 또한 바람직하게 사용자 인터페이스 장치의 수단에 의하여 선택된 동작 변수 또는 동작 변수의 선택된 변경을 사용자에게 알려주기 위하여 설계된다. 상기 제어장치는 바람직하게 이러한 메뉴얼 확인에 의존하여 상기 동작 변수의 변경 과정의 개시를 계속 또는 종결하는, 사용자 인터페이스 장치의 수단에 의하여 발생하는 개별 사용자 입력 또는 복수의 사용자 입력에 의하여 선택된 동작 변수 또는 동작 변수의 선택된 변경의 확인을 수신하기 위하여 설계된다. 상기 제어장치는 바람직하게 사용자 입력이 제어단계가 되도록 설계된다. 특히 사용자 입력은 디지털 또는 아날로그적으로 수행되는 비교 동작 후에 제어 단계로서 허용된다. 상기 사용자 입력에 의존하여 적어도 하나의 제어단계가 수행된다. 이런 방식으로, 샘플들의 반자동 핸들링이 실현되고, 자동적인 사전 선택의 편리함 및/또는 추가적인 사용자 상호작용의 보호이 제공되는 것이 가능하여 샘플 핸들링의 신뢰성이 개선된다. 상기 실험실 장치는 바람직하게 상기 제어 장치로 신호 연결되는 사용자 인터페이스 장치, 특히 입력 장치, 예를 들어 오퍼레이터 제어 패널 또는 터치스크린, 및/또는 출력 장치, 예를 들어 알림 요소들, LEDs, 디스플레이, 스피커 등을 포함한다.
적어도 하나의 동작 변수의 자동적 변경/조정 동안 또는 일반적으로 상기 제어단계 동안 바람직하게 고려되는 상기 소개된 조건 변수는 예를 들어 특정 프로그램 제어에 기초하여 자동적으로 획득될 수 있다. 상기 제어 장치는 바람직하게 상기 측정 수치에 의존하여 또는 상기 측정 수치의 비교의 결과에 의존하여 동작 변수의 자동적 선택 및 설정, 부가 제어 단계로서 적어도 하나의 동작 변수의 변경이 자동적으로 발생하게 하기 위하여 설계된다. 이 자동화는 특히 사용자를 위하여 편리하다.
상기 센서 장치는 바람직하게 적어도 하나의 샘플 용기 요소와 상호작용하는 방식으로 배열되어 상기 상호작용에 의존하고 상기 샘플 용기 요소를 대표하는 적어도 하나의 측정 수치를 그것으로 결정한다. 상기 센서 장치가 상기 측정수치의 기록/결정 동안 직접적으로 상기 샘플 용기 장치와 상호작용을 시작하는 사실은 상기 샘플 용기 요소에 결합되는 상기 실험실 장치의 추가적인 성분들을 제공하는 것이 불필요하고, 이들 추가적인 성분들과 상호작용하는 상기 센서 장치의 간접적 상호작용을 발생시키는 것이 불필요하다는 것을 의미한다. 그러나, 이는 또한 대안으로 제공되는 것이 가능하다.
상기 실험실 장치는 바람직하게 적어도 하나의 실험 샘플이 배열될 수 있는, 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 운반하기 위한 캐리어 장치를 가진다. 상기 적어도 하나의 센서 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치 상에 배열된다. 이는 상기 센서 장치가 바람직하게 상기 캐리어 장치와 관련되는 상기 센서 장치의 측정 범위 내에서 배열되는 것을 의미한다.
상기 적어도 하나의 센서 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치와 연결되고, 특히 분리가능하게 또는 바람직하게 분리 불가능하게 연결되고, 바람직하게 상기 캐리어 장치에 통합되고, 즉, 적어도 부분적으로 그것에 의하여 폐쇄된다. 이로 인하여, 상기 센서 및 상기 샘플 용기 요소 사이의 거리가 항상 일정하고 상기 센서 측정 신호가 상기 반응 신호의 강한 측정의 경우에 쉽게 해석될 수 있는 이점을 가질 수 있다.
상기 캐리어 장치는 바람직하게 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 수신하기 위한 수용 영역을 가진다. 상기 센서 장치는 바람직하게 상기 수용 영역의 외부 주변부로부터 거리 d에서 배열되고, 여기에서 d는 다음의 하위 및 상위 제한(각 경우 밀리미터)으로부터 형성될 수 있는 바람직한 범위로부터 선택된다: {0; 0.1; 2.0} <= d <= {2.0; 3.0; 4.0; 5.0; 8.0; 8.5; 50.0; 100.0; 150.0; 200.0}.
샘플 용기 요소 (또는 수용 영역의 외부 주변) 및 센서 장치의 특정 배열의 경우, 특히 상기 공간적으로 가장 가까운 센서 부분에서, 상기 거리 d는 최소 거리가 측정되는 방식으로 측정된다. 예를 들어, 이는 수직으로 배열된 센서 부분과 상기 샘플 용기 요소의 수직 외부 벽 사이에서 수평으로 측정된 거리일 수 있다. 상기 거리는 또한 바람직하게 측정 빔을 방사하는 상기 센서 부분으로부터 시작하여 측정된다. 이는 예를 들어 (바람직하게 광학 에미터 및 디텍터를 가지는) 광학 센서의 경우이다. 상기 거리는 또한 상기 측정 빔을 따라 측정된다.
만약 상기 센서 장치, 특히 센서 부분은 상기 수용 영역의 외부 주변으로부터 0.0밀리미터의 거리에 위치하고, 상기 센서 부분은 상기 샘플 용기 요소가 상기 수용 영역 내에 배열될 때 상기 샘플 용기 요소에 직접적으로 반대로 위치한다. 이는 상기 센서 장치에 의하여 측정되는 측정 신호가 최소 거리 d에 의하여 관리되는 최대 강도를 가지는 이점을 가진다. 상기 측정 신호는, 예를 들어 테스트 신호를 방사하고, 상기 샘플 용기 요소에서 상기 테스트 신호의 반사 (반사된 테스트 신호) 및 상기 센서 장치에서 상기 반사된 테스트 신호의 수신 (측정 신호)으로 인하여 획득된다.
그러므로, d는 바람직하게 가능한 한 작아야만 한다. 이는 또한 특히 강하고, 그 결과 상대적으로 크고 가능한한 에너지-집중적이고 비용이 드는 센서들의 이용이 불필요한 이점을 가진다. 오히려 상대적으로 작은 질량 및 부피를 가지고 상기 작은 거리 d에 적응될 수 있는 용량을 가지는 상대적으로 작은 센서들을 이용하는 것이 가능하다. 상기 센서장치의 상기 수용 영역에의 접근성, 및 결과적으로 거기에 배열된 상기 샘플 용기 요소에의 접근성이 상기 실험실 장치가 이 부분에서 공간-절약 방식으로 구성되도록 하고, 상기 실험실 장치가 빽빽하게 설계되도록 한다. 상기 센서의 그러한 공간-절약 배열로 인하여, 상기 실험실 장치의 기능성을 그것의 공간 요구를 증대시키지 않고도 확장하는 것이 가능하다. 상기 센서장치는 상기 수용 영역 내에 배열되고, 바람직하게는 상기 수용 영역의 외부 주변으로부터 최소 거리 d에서 배열되는 것이 가능하고 바람직하다. 바람직하게, d는 적어도 0.1mm 이어야 한다. 이는 상기 샘플 용기 요소가 상기 실험실 장치로 삽입되기에 또는 상기 수용 영역 내로 삽입되기에 용이하도록 한다.
상기 거리 d는 바람직하게 적어도 2.0 mm이다. 이는 상기 샘플 용기 요소가 상기 실험실 장치 또는 상기 수용 영역 내로 - 실질적인 관점으로부터- 허용가능한 정도로 삽입될 때 필터의 위험을 감소시킨다.
상기 거리 d는 바람직하게 최대 2.0 또는 3.0 또는 4.0 또는 5.0 또는 5.5 또는 6.0 또는 8.0 또는 8.5 밀리미터이다. 이들 범위에서, 이 보호가능한 권리의 출원 일자에 시장에서 이용가능한 센서 장치의 부류, 특히 광학 센서, 예를 들어 적외선 센서는 그들의 최적 범위 내에서 동작한다. d=8.5 mm으로, 수행 부류의 상위 제한에 도달한다. 센서장치의 다음으로 이용가능한 부류는 추가적인 광학 및 더 정교한 신호 처리로 인하여 더욱 많이 비싸다. 그럼에도 불구하고 정교한 센서 장치의 이용이 가능하고 이로운 배열 가능성들을 만들어 낼 수 있다: 이런 방식으로 더 큰 거리 d가 가능하고 실험실 장치의 전형적인 크기에 의하여야만 제한된다.
실험실 장치는 바람직하게 단일 사용자에 의하여 수송될 수 있고 바람직하게 통상적인 실험실 작업대("벤치탑 실험실 장치") 상에 위치될 수 있는 실험실 장치이다. 상기 실험실 장치는 통상적으로 "풋프린트(footprint)"로 알려진, 상대적으로 빡빡한 (돌출된) 스탠딩 영역을 가진다. 상기 실험실 장치의 각각 가장 바깥쪽 외곽에서 측정된, 돌출된 스탠딩 영역의 크기는 폭 150-280mm, 깊이 170-350mm을 가진다. 예를 들어, 표준 마이크로타이터 플레이트(microtitre plate)는 125 × 85 mm의 포맷을 가지고, 일반적으로 가로로 장비 상에 놓여진다. 그러므로 d는 기껏해야 상기 센서 장치가 샘플 용기 요소 다음에 수평으로 위치될 수 있는 크기로 제공되는 것이 바람직하다. 특히 상기 실험실 장치가 표준 마이크로타이터 플레이트를 수용할 수 있도록 만들어졌을 때 다음 바람직한 수치들이 최고 거리들 d로서 획득된다: 50.0; 100.0; 150.0; 200.0 밀리미터.
상기 센서 장치는 바람직하게 측정 빔의 방향 안내 또는 방향 변경을 위한 수단을 가지고, 특히 방향 변경 (미러 요소) 또는 방향 안내 (라이트 가이드, 렌즈)의 수단을 가진다. 상기 센서 장치는 바람직하게 측정 빔을 전송하기 위한 적어도 하나의 에미팅 요소를 가진다. 상기 센서 장치는 바람직하게 상기 방사된 측정 빔이 방향 변경 수단에 의하여 90°로 방향이 변경되는 방식으로 배열된다. 상기 측정 빔은, 예를 들어 수직으로 위쪽으로 방사되어 수평하게 방향이 변경된다. 상기 측정 빔은 상기 샘플 용기 요소에 의하여 수평하게 반사될 수 있고 상기 방향 변경 수단에 의하여 다시 디텍터(detector)의 방향으로 수직으로 아래 방향으로 방향이 변경될 수 있다. 상기 배열은 특히 센서 에미터 및 수신기를 포함하는 상기 센서 장치가 거기에 수직인 적어도 어느 한 방향으로 보다 상기 측정 빔의 방향으로 더 큰 공간적 연장을 가질 때 수평 방향으로 공간-절약적이다. 특히 방향 변경 수단의 이용 없이 상기 센서 장치의 순수한 수평 배열이 가능하고 바람직하다. 상기 센서 장치는 바람직하게 차광막(light barrier)으로 설계되고, 특히 적외선 차광막(infrared light barrier)으로 설계된다.
상기 측정 빔(또는 테스트 빔 또는 테스트 신호로 언급)은 가시 범위 또는 적외선 범위에서 라이트 빔일 수 있다. 적외선 빔은 가시광선의 전송을 방해하는 영역 예를 들어 상기 센서 장치의 색상이 있는 플라스틱 인클로저(enclosure) 또는 상시 센서 상의 불순물을 통과할 수 있는 이점을 가진다. 게다가, 적외선 빔은 가시광선 파장 범위보다 주변 광의 스펙트럼에서 덜 일반적인 이점을 가진다. 그러므로, 적외선 빔이 사용될 때 주변 광에 의한 방해 위험이 감소된다. 결과로, 측정 및 실험실 장치가 더욱 신뢰할만 하다.
상기 센서 장치는 바람직하게 샘플 용기 요소의 복수의 기정의된 타입 및/또는 어댑터 요소로부터 샘플 용기 요소와 상호작용을 하는 상기 센서 장치를 이용함으로써 특정 타입을 검출하기 위하여 설계되고, 상기 센서 장치는 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성이 결정될 수 있고 특히 측정된 샘플 용기 요소의 각각 타입에 대표적인 측정 신호를 생성하여 이전에 알려진 측정 수치에 대하여 상기 측정 신호의 명백환 할당이 (허용 범위 내에서) 상기 측정 신호에 기초하여 가능하고 상기 이전에 알려진 측정 수치는 샘플 용기 요소들의 다른 타입들과 상호 관련이 있어 명확한 검출이 성취된다.
상기 센서 장치는 적어도 하나의 샘플 용기 요소, 적어도 하나의 그들의 특성과의 상호작용에 의하여 측정 신호를 측정 및 발생하고, 상기 샘플 용기 요소의 기하학적 특성이 그 측정신호에 의하여 결정될 수 있다. 이 특성은, 특히, 상기 샘플 용기 요소가 상기 상호작용에 영향을 미치는 방식 및 수단으로, 예를 들어 상기 영향은 상기 인커밍 테스트 신호 및 아웃고잉 변경 신호 사이의 강도의 변화이다. 이러한 상호작용은 그 본성에서 다양할 수 있으며, 바람직하게 방사선-기초, 특히 광학, 예를 들어 적외선, 가시광선 또는 불가시광선일 수 있다; 또한 전기적 상호작용, 예를 들어 커패시턴스 또는 임피던스의 측정, 하나 이상의 오실레이트 회로의 이용일 수도 있다; 또한 초음파 상호작용, 바람직하게 비접촉 또는 접촉과 관련된 기계적 상호작용일 수 있다. 다른 센서들도 가능하며, 특히 샘플 용기 요소의 특정 타입의 검출을 위한 검출 방법이 구현될 수 있거나 추가적인 기능성을 제공할 수 있는 센서들도 가능하다.
상기 적어도 하나의 센서 장치는 바람직하게 상기 실험실 장치 상에 배열되는 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 높이 측정을 위한 높이 측정 장치로서 설계된다. 상기 적어도 하나의 센서 장치는 바람직하게 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소로 신호를 전송하기 위한 적어도 하나의 발광 요소(emitting element)와 상기 샘플 용기 요소에 의하여 변경되거나 반사된 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신 요소(receiving element)를 가지고, 상기 센서 장치는 상기 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성을 대표하는 상기 측정 수치가 결정될 수 있는 측정 수치를 생성한다.
상기 높이 측정 장치는 바람직하게 적어도 2 단계 높이의 해상도를 가지는데 이는 적어도 두 개의 다른 높이들 사이를 구별할 수 있는 것을 의미한다. 이는 상기 높이 측정 장치는 특히 마이크로타이터 플레이트의 두 개의 높이 포맷들 사이에서 구별하기에 적절한 것으로 상기 두 개의 높이 포맷들은 "정상" 높이 및 딥-웰 마이크로타이터 플레이트이다. 바람직하게 상기 높이 측정 장치는 3개 이상의 높이 단계들의 해상도를 가져서 더 많은 수의 높이들 사이를 구별할 수 있다.
상기 센서 장치, 특히 차광막(light barrier), 바람직하게 테스트 신호를 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소로 전송하기 위한 적어도 하나의 발광 수단과, 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소로부터 리턴 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신 요소를 가지고, 상기 센서 장치는 상기 샘플 용기 요소의 대표적 또는 특징적 특성인 (바람직하게 전기적) 측정 신호를 생성한다. 상기 발광 요소는 LED, 바람직하게 적외선 LED일 수 있고, 상기 수신 요소는 상기 발광 요소에 의하여 방사되고 측정되는 상기 샘플 용기 요소에 의하여 반사되는 빛을 수신하기 위한 광센서일 수 있다. 상기 LEDs 및 광센서들은 매우 컴팩트하여 낮은 질량을 획득할 수 있어 특히 현재 의도되는 치밀한 배열의 이용에 적절하다. 상기 두 요소들, 발광 요소 및 수신 요소 중 적어도 어느 하나, 또는 바람직하게 양 요소들은, 바람직하게 상기 캐리어 장치 상에 배열되고, 특히 상기 실험실 혼합 장치 또는 그의 기저(base)에 대하여 이동가능하여 상기 캐리어 장치의 혼합 동작 동안 상기 캐리어 장치 및 상기 샘플 용기 요소와 함께 이동된다.
상기 센서 장치는 바람직하게 상기 실험실 장치의 전기적 제어 장치에 신호-연결되어 상기 센서 장치의 측정 신호가 상기 제어 장치에 의하여 기록될 수 있다. 상기 신호 링크는 유선 또는 무선일 수 있다. 상기 실험실 장치는 바람직하게 데이터 버스 시스템을 가지고, 그것에 의하여 상기 측정 신호는 상기 제어 장치로 전송되고 다른 신호, 예를 들어 또한 온도 조정과 관련된 데이터도 교환될 수 있다.
상기 측정 신호는 논리 수치(0/1)를 대표하거나 대응될 수 있다. 전기적 제어 장치 및/또는 센서 장치는 바람직하게 상기 신호 강도뿐만 아니라 상기 측정신호의 존재 (예를 들어 "1") 또는 부재 (예를 들어 "0")을 수립하기 위하여 설계된다. 그러나 상기 측정 신호는 또한 상기 신호 강도를 전송할 수 있고, 이는 더 높은 해상도라고 이야기된다. 상기 전기적 제어 장치 및/또는 센서 장치는 바람직하게 상기 측정신호의 신호 강도를 수립하기 위하여 설계된다.
상기 센서 장치는 상기 샘플 용기 요소 상의 코딩 영역, 예를 들어 컬러 코드, 그레이 스케일 수치(grey-scale value), 바코드, 반사 콘트라스트 패턴(reflection contrast pattern), 등을 판독하기 위하여 설계될 수 있다. 이는 상기 측정 신호의 신호 강도의 평가에 의하여 일어날 수 있다. 특정 샘플 용기 요소 또는 샘플 용기 요소 타입이 상기 코딩 영역의 특정 코드로 할당될 수 있으며, 특히 개별 샘플 용기 요소 또는 샘플 용기 요소 타입은 자동적으로 측정될 수 있고, 특히 상기 실험실 장치의 동작 변수는 상기 대응 측정 신호에 의존하여 수립될 수 있다. 상기 코드는 중복 정보(redundant information)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 에러 교정을 포함할 수 있어 의존적 판독이 가능하도록 한다.
코딩 영역, 특히 바코드는 특히 샘플 트랙킹을 위하여 사용될 수 있어 상기 샘플 용기 요소의 상태 관련 정보가 바람직하게 컴퓨터 또는 실험실 정보 시스템(laboratory information system, LIS) 또는 LIMS(실험실 정보 관리 시스템)에 의하여 결정될 수 있고/있거나 수동으로 또는 자동으로 기록될 수 있다. 상기 샘플 용기 요소 상의 코딩 영역들은 샘플 용기 요소의 타입에 추가, 또는 그것에 대한 대안으로서, 예를 들어 포함된 샘플의 상세사항들(식별사항/이름, 필링 날짜(filling date), 부피, 배치 번호)을 포함할 수 있다.
상기 샘플 식별사항(sample identification)는 완벽한 준비 프로그램과 관련된 정보 (예를 들어 각 경우에 상기 단계 지속기간의 상세사항들과 함께, 혼합 속도 및/또는 온도와 같은 운동 변수들)과 함께 상기 제어장치의 메모리 장치 내의 파일 내에 바람직하게 네트워크 방식에 의하여 전송되거나 외부 저장 매체, 예를 들어 USB 스틱으로 연이어 전송되어 저장될 수 있다.
특히 상기 센서장치는 높이 측정 장치로서 구현되지 않거나 이용되지 않는다면, 상기 센서 장치는 또한 상기 수용 영역 내에, 예를 들어 상기 삽입된 샘플 용기 요소 아래에 및/또는 연결되도록 배열될 수 있다. 이런 경우, 상기 배열은 더욱 컴팩트하게 한다.
바람직하게, 적어도 두 개의 센서 장치들이 제공되거나 상기 센서 장치는 두 개의 구성요소들, 예를 들어 발광 요소 및 수신 요소를 포함한다. 이들 두 센서 장치들 또는 구성요소들은 바람직하게 상기 캐리어 장치, 또는 수용 영역의 맞은편 상에 배열되고/배열되거나 각 경우에 상기 캐리어 장치 상에 배열된 상기 샘플 용기 요소의 위치를 검출하기 위하여 설계된다. 이런 방식으로 샘플 용기 요소가 상기 캐리어 장치 상에 정확하게 배열되는지 여부가 의존적으로 검출될 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 상기 혼합 운동의 개시는 상기 샘플을 이탈시킬 것이다. 그러므로 이러한 것이 회피될 수 있다. 위치 측정 및 확보가 예를 들어 특정 측정 신호의 존재 또는 부재 또는 평가된 측정 신호의 서브레인지(subrange)에 의하여 단일 센서 장치로 구현될 수 있다.
상기 전기적 제어 장치는 바람직하게 상기 캐리어 요소 상에 배열되는 상기 샘플 용기 요소의 타입에 의존하여 동작 변수를 선택하기 위하여 설계되고, 바람직하게는 적어도 하나의 측정된 기하학적 특성의 방식으로 상기 타입을 결정함으로써, 상기 센서 장치의 측정 신호의 수단에 의하여 상기 타입을 측정하기 위하여 설계된다.
상기 전기적 제어 장치는 바람직하게 컴퓨팅 수단들, 특히 적어도 하나 이상의 제어 단계들을 수행하기 위한 프로그램 가능한 회로들을 가진다. 상기 제어 단계는 바람직하게 컴퓨터 프로그램에 의하여 수행된다. 상기 컴퓨팅 수단들 및/또는 회로들 및/또는 제어 단계들은 바람직하게 측정된 상기 측정신호에 의존하여 컴퓨터 프로그램의 프로그램 옵션을 수행하기 위하여 설계되고, 예를 들어 자동적으로 선택되고 제안된 동작 변수와 관련된, 특히 지시 신호 또는 정보 아이템을 사용자에게 출력하기 위하여 설계되고, 상기 지시 신호는 측정된 상기 측정 신호에 의존한다. 상기 실험실 장치는 사용자가 사용자 인터페이스의 방식에 의하여 사용자 동작 변수를 입력함으로써 본 발명에 따른 상기 실험실 장치의 동작 변수를 확인 또는 설정할 수 있도록 설계되어 예를 들어 적어도 하나의 운동 변수 (예를 들어 혼합 운동 프로그램, 운동 속도 및/또는 운동 주파수의 수립) 또는 온도 수치 설정값이 수립된다. 이런 식으로, 상기 센서 장치의 가능한 잘못된 측정으로 인하여 동작 변수는 또한 자동적으로 잘못되게 설정되는 특정 에러를 방지하는 것이 가능하다. 이는 상기 전기적 제어 장치에 의하여 상기 동작 변수의 온전한 자동적 선택의 경우가 가능할 것이기 때문이다. 그러나, 이러한 자동적 절차 또한 가능하다: 적어도 하나의 동작 변수는 상기 측정된 측정 신호에 의존하여 자동적으로 상기 전기적 제어 장치에 의하여 수립되는 것이 가능하고 바람직하다.
상기 전기적 제어 장치는 바람직하게 데이터 저장 수단, 특히 다음을 위한 수치들을 가지는 할당 테이블을 위한 메모리를 가진다: 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 기하학적 특성들; - 샘플 용기 요소들의 타입들, - 이들 타입들에 할당된 가능한 측정 수치들 (및 바람직하게 허용 가능 범위들); 또한 이들 타입들에 할당된 동작 변수들, 바람직하게 샘플 용기 요소의 타입에 의존하여 다양화되도록 의도된 상기 실험실 혼합 장치의 복수의 상이한 동작 변수들, 예를 들어 상기 실험실 혼합 장치의 응결 회피 후드(condensation avoidance hood), 도는 이들 동작 변수들의 변경들의 특히 동작 변수들 (예를 들어 운동 속도 또는 오실레이션 주파수, 진폭(들)) 또는 온도 수치 설정값.
상기 전기적 제어 장치, 존재하는 가능한 복수의 제어 장치들이 다음 구성성분들 중 하나 또는 그 이상 또는 모두를 가질 수 있다: CPU와 같은 컴퓨팅 수단들; 마이크로프로세서; 데이터 메모리 장치, 영구 및 휘발성 데이터 메모리, RAM, ROM, 펌웨어, 할당 테이블 메모리; 프로그램 메모리; 상기 실험실 장치를 제어하기 위한 프로그램 코드, 특히 측정되는 측정 신호에 의존하여 상기 실험실 장치의 동작 변수를 제어하기 위한 프로그램 코드, 예를 들어 혼합 운동 종류, 혼합 운동 시퀀스, 혼합 운동 기간, 온도-조정 블럭 설정값 온도, 응결 회피 후드 선택와 같은 하나 이상의 사용자-설정 프로그램 변수들에 따른 실험실 장치를 제어하기 위한 프로그램 코드; 상기 실험실 장치의 에너지 소비를 제어하기 위한 프로그램 코드 (자동 스탠바이); 상기 제어 프로세스 및/또는 상기 실험실 혼합 장치의 동작 히스토리에 대한 이용가능한 로그 파일의 생성 및 저장을 위한 로그 메모리; 데이터 교환을 위한 유선, 무선 인터페이스. 상기 실험실 장치는 다음 구성성분들 중 어느 하나 또는 그 이상 또는 모두를 포함할 수 있다: 하우징, 베이스, 상기 운동 장치 및/또는 상기 캐리어 장치를 이송하기 위한 프레임워크; 전압 공급, 사용자 입력 장치 (오퍼레이터 제어 패널), 디스플레이, 샘플 용기 요소의 측정된 타입의 인디케이터, 상기 실험실 장치의 적어도 하나의 동작 상태를 신호가 위한 (경고) 인디케이터; 상기 캐리어 장치로 교환가능한 써모블럭(thermoblock)의 분리가능한 연결을 위한 홀딩 장치; 상기 캐리어 장치 상에 배열될 수 있는 커버 장치, 특히 응결 회피 후드.
상기 캐리어 장치는 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 이송하기 위하여 이용된다. 상기 캐리어 장치는 상기 실험실 장치의 사용자 개입 없이 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링 동안 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 이송하기 위하여 설계된다. 상기 캐리어 장치는 한 개의 부분 또는 복수 개의 부분들로 이루어질 수 있다. 이는 상기 실험실 장치에 대하여 또는 그들의 베이스(base)에 대하여, 특히 실험실 혼합 장치에 대하여 또는 그들의 운동 장치에 대하여 또는 그들의 액츄에이터 요소에 대하여 또는 상기 운동 장치의 커플링 부분에 대하여 부분적으로 또는 완전히 분리 불가능하게 연결 (=파괴되지 않고는 분리되지 않음) 및/또는 적어도 부분적으로 분리 가능하게 (사용자에 의하여 분리 가능하게) 연결될 수 있다. 상기 캐리어 장치는 샘플 용기 요소를 위한 홀딩 장치를 가질 수 있다. 상기 캐리어 장치는 주변 장치일 수 있거나 주변 장치를 가질 수 있다.
상기 용어 "주변 장치"는 본 발명에서 상기 실험실 장치에 대하여 특히 분리 가능하게 연결될 수 있는 교환 가능한 구성 성분을 의미한다.
상기 주변 장치는, 특히 교환가능한 블럭 모듈, 즉, 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 위한 블럭 형태에서 교환가능한 홀딩 장치이다. 상기 주변 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치 또는 상기 실험실 장치 상에 배열 또는 고정될 수 있다. 상기 실험실 장치 및/또는 상기 캐리어 장치는 바람직하게 상기 주변장치를 상기 실험실 장치 및/또는 상기 캐리어 장치에 잠그기 위하여 설계된다. 상기 주변 장치는 샘플 용기 요소를 위한 홀딩 장치이거나 가질 수 있다. 상기 주변장치는 또한 응결 회피 후드일 수 있다.
상기 캐리어 장치 상에 배열되거나 고정될 수 있는 샘플 용기 요소를 위한 홀딩 장치가 바람직하게 제공되고 플라스틱으로 구성되고, 또한 플라스틱 및/또는 메탈, 특히 강철, 알루미늄, 은, 또는 이들 금속들 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
샘플 용기 요소를 위한 캐리어 장치 및/또는 주변 장치는 적어도 하나의 열-전도 성분을 가짐으로써 또는 적어도 하나의 온도-조정 요소를 가지는 캐리어 장치에 의하여 바람직하게 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 온도 조정을 위하여 설계된다. 이들은 바람직하게 각 경우에 있어서 특히 동작 변수로서 온도 설정값을 이용하여 각 경우에 있어서 온도 센서 및/또는 할당된 제어 루프에 의하여 상기 샘플의 제어된 (또는 제어되지 않은) 가열 및/또는 냉각하는 것으로 말하여 질 수 있는 온도 조정을 위하여 설계된다.
교환가능한 블럭 모듈은 바람직하게 좋은 온도 전도성을 가지는 적어도 하나의 물질, 바람직하게 금속, 특히 강철, 알루미늄, 은 또는 이들 물질들 중의 어느 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 이들 물질의 하나 또는 그 이상으로 구성되거나 플라스틱을 포함하거나 실질적으로 플라스틱으로 구성된다. 교환가능한 블럭 모듈은 바람직하게 플라스틱으로 구성되는 프레임을 가진다. 상기 교환가능한 블럭 모듈은 바람직하게 홀딩으로 구현되고, 바람직하게 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 타입과 적어도 형상 연결(positive connection)에 의하여 열적으로 접촉하기 위하여 구현된다. 형상 연결의 경우에 있어서, 구성성분들 또는 힘 전달 사이의 위치 담보를 위한 연결은 상기 연결 요소들의 부분적 윤곽들의 내부적-관계에 의하여 생산된다 (Dubbel, Taschenbuch fur den Maschinenbau [Pocketbook for mechanical engineering], 21st edition, 2005, Springer Verlag, chapter G, 1.5.1 참조). 온도 조정을 위하여 설계된 교환가능한 블럭 모듈은 또한 본 발명에서 온도-조정 블럭 또는 써모블럭으로 언급된다.
상기 캐리어 장치 또는 상기 캐리어 장치의 열 접촉 영역은 바람직하게 적어도 하나의 온도-조정 장치, 특히 펠티에 소자(Peltier element) 또는 저항 가열 요소(resistive heating element), 예를 들어 히팅 포일(heating foil)를 가지고, 바람직하게 적어도 하나의 온도 센서를 가지고, 상기 온도 센서는 상기 온도 센서의 접촉 위치에서 상기 온도-조정 블록과의 상호작용, 즉 열 흐름에 의하여 상기 온도-조정 블럭의 온도를 측정한다. 상기 온도-조정 장치는 바람직하게 상기 실험실 장치의 베이스 상에 배열된다. 동시에, 또는 그와 독립적으로, 상기 센서 장치는 바람직하게 상기 실험실 장치의 주변 장치 상에 배열된다. 이는 상기 센서 장치가 주변 장치의 특정 타입에 개별적으로 적응되도록 하고, 이는 상기 실험실 장치의 온도 조정 또는 운동을 위한 기능성 성분들이 바람직하게 모든 주변 장치들을 위하여 보편적으로 사용될 수 있고 상기 실험실 장치의 베이스 상에 특히 배열될 수 있는 반면, 상기 주변 장치의 효과적 생산 및/또는 상기 센서 장치의 효과적 이용이 가능하도록 한다. 상기 측정된 온도는 제어 루프를 위하여 측정 변수로서 사용되고, 상기 온도-제어 캐리어 장치 또는 온도-조정 블럭의 온도가 상기 측정 변수에 의하여 제어된다. 바람직하게 복수의 제어 루프들이 제공된다. 특히 바람직한 구현에서, 상기 온도-조정 장치는 상기 캐리어 장치 내에 또는 상기 캐리어 장치의 열 접촉 영역 내에 배열되고 상기 센서는 상기 온도-조정 블럭 내에 배열된다.
상기 캐리어 장치 및 상기 캐리어 장치에 속하는 주변 장치는 각 경우에 적어도 하나의 커플링 요소를 가지고, 상기 커플링 요소는 상기 주변장치가 정의된 위치에서 상기 캐리어 장치 상에 위치될 때 적어도 하나의 분리 가능한 커플링 쌍을 형성하고, 상기 커플링 요소를 통하여 전기적 전원 및/또는 적어도 하나의 신호가 전송될 수 있다. 상기 적어도 하나의 분리 가능한 커플링 쌍의 개별 커플링 요소들은 바람직하게 서로로부터 갈바니 전기에 의하여(galvanically) 분리된다. 전기적 전원 및/또는 적어도 하나의 신호는 적어도 하나의 분리가능한 커플링 쌍을 통하여 바람직하게 광학적으로 및/또는 유도적으로 및/또는 용량적으로 전송될 수 있다. 이런 방식으로, 신호 및 정보의 교환은 상기 제어 장치 및 상기 주변 장치 사이에서 일어날 수 있고, 특히 상기 센서 장치가 상기 주변 장치 상에 배열되거나 거기에 연결될 때는 언제든지 일어날 수 있다.
상기 캐리어 장치 및/또는 상기 주변 장치, 특히 상기 교환 가능한 블럭 모듈은 바람직하게 전기적 연결 시스템을 가진다. 이는 복수의 전기적 연결들, 예를 들어 용수철 또는 비용수철 금속 연결들, 금속 커넥터들, 금속 슬리브 등을 가지고, 이들은 상기 실험실 장치에 대한 복수의 상보적 연결들에 연결될 수 있고, 이들 상보적 전기적 연결들이 바람직하게는 특히 주변 장치가, 특히 교환가능한 블럭 모듈이 요구되는 위치를 제외하고 어떤 부가 프로세스 없이 상기 실험실 장치 상에 위치될 때 자동적으로 수립된다. 상기 커플링 쌍의 수단에 의하여 결합되는 비접촉 신호가 또한 가능하다. 상기 온도-조정 블럭 또는 온도-조정 캐리어 장치의 온도를 제어하는데 이용된 온도 센서는 상기 센서 장치의 구성 성분 부분이 아니고 그것과 혼돈되지 않아야만 한다. 상기 제어를 제어하는 전기적 제어 장치는 바람직하게 실험실 장치 내에, 바람직하게 상기 실험실 장치의 전기적 제어 장치 내에 또는 온도-조정 캐리어 장치 상에 배열되고, 또한 주변 장치, 특히 교환가능한 블럭 모듈 상에 배열될 수도 있다.
상기 캐리어 장치 또는 상기 온도-조정 블럭은 바람직하게 복수의 전기적 라인들이 상기 온도-조정 블럭 내에서 상기 온도-조정 블럭 외부에 놓여진 전기적 복수 연결 요소로 연결되는 경우에 전기적 복수 연결 시스템을 가지고, 이들은 상기 실험실 혼합 장치의 한 측면에서 상보적 복수 연결 요소로 연결될 수 있다. 상기 복수 연결 시스템의 전기적 연결들은 상기 캐리어 장치 또는 상기 온도-조정 블럭의 다양한 전기적 성분들, 예를 들어 상기 온도-조정 블럭의 온도-제어 장치의 온도 센서로 또는 상기 센서 장치의 하나 또는 그 이상의 센서들 또는 제어 장치로 이어진다.
수용 영역은 바람직하게 상기 캐리어 장치 상에 제공된다. 상기 수용 영역은 바람직하게 하나 또는 그 이상의 샘플 용기 요소들, 또는 하나 이상의 어댑터 요소들, 특히 어댑터 플레이트들 또는 어댑터 블럭들을 수용하기 위하여 구현된다. 어댑터 요소는 바람직하게 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 수용하기 위하여 구현된다. 상기 수용 영역은 바람직하게 지지 영역을 가지고, 지지영역에서 상기 샘플 용기 요소가 상기 캐리어 장치 상에서 지지되고 상기 지지 영역은 바람직하게 적어도 세 개의 지지 포인트들 또는 지지 위치들, 적어도 하나의 지지 영역 또는 지지 프레임을 가진다. 상기 수용 영역은 하나 이상의 오프닝, 간극(clearances), 또는 공동(cavities)일 수 있다. 상기 수용 영역은 상기 샘플 용기 요소가 그것 상에서 이동 가능하도록 배열될 수 있도록, 특히 여기 운동(excitation movement) 수단, 예를 들어 상기 수용 영역 상에서 플레인 베어링(plain bearing), 회전식 컨택트 베어링(rolling contact bearings) 등에 의하여 수평으로 이용가능하도록 배열될 수 있도록 구현될 수 있다.
상기 캐리어 장치는 상기 캐리어 장치 상에 주변 장치를 분리 가능하게 홀딩하기 위한 홀딩 장치, 예를 들어 스프링 클램핑 조우들(sprung clamping jaws) 또는 어레스트 수단(arresting means)를 가지고, 이것들에 의하여 상기 주변 장치는 그것 상에 배열된 샘플 용기 요소에, 예를 들어 혼합 운동 동안에도 확실히 홀딩된다. 상기 수용 영역은 바람직하게 실질적으로 형상적으로 결합하는 방식(positively engaging manner)으로 하나 이상의 샘플 용기 요소를 수용하기 위하여 구현된다. 형상 연결(positive connections)의 경우, 구성성분들 또는 힘 전송 사이의 위치를 담보하기 위한 연결들은 상기 연결 요소들의 부분적 윤곽들의 내부-관계에 의하여 생산된다(Dubbel, Taschenbuch fur den Maschinenbau, 21st edition, 2005, Springer Verlag, chapter G, 1.5.1 참조). 상기 수용 영역은 바람직하게 적어도 하나의 간극(clearance)을 포함한다. 상기 수용 영역은 바람직하게 상기 수용 영역 상에서 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 홀딩하기 위한 홀딩 장치와 함께 제공된다. 홀딩 장치는 바람직하게 사용자에 의하여 수립될 수 있고 다시 분리될 수 있는 상기 수용 영역에의 상기 샘플 용기 요소의 (또는 상기 교환 가능한 써모블럭의 또는 어댑터 요소의) 연결이 가능하도록 설계된다. 교환 가능한 써모블럭 또는 어댑터 요소는 또한 그러한 홀딩 장치를 가질 수 있다.
본 발명의 제1 바람직한 실시예에서, 상기 실험실 장치는 적어도 하나의 실험 샘플을 혼합하기 위한 실험실 혼합 장치로서 설계되고, 상기 적어도 하나의 동작 변수는 바람직하게 상기 여기 운동(excitation movement)에 영향을 끼칠 수 있는 운동 변수가 되고, 상기 적어도 하나의 센서 장치는 상기 캐리어 장치에 연결되고, 상기 캐리어 장치는 상기 실험실 장치 상에 이동가능하게 배열되고, 상기 실험실 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치의 여기 운동을 수행하기 위한 운동 장치를 가지고, 상기 여기 운동은 상기 캐리어 장치 및 상기 캐리어 장치에 연결되는 센서 장치의 운동을 이끄는 상기 운동 장치에 의하여 생산된다.
상기 동작 변수는 바람직하게 운동 변수이고, 특히 상기 여기 운동의 속도 변수, 예를 들어 기결정된 운동 경로에 따라 상기 샘플 용기 요소 또는 상기 캐리어 장치의 속도, 주파수, 예를 들어 오픈 경로 또는 클로징 경로, 예를 들어 써클 또는 타원에 따라 진동 운동(oscillating movement)의 주파수, 도는 이 운동의 진폭이다. 상기 실험실 혼합 장치는 바람직하게 오비탈 믹서(orbital mixer)로서 설계되고, 상기 운동은 수평면에 대하여 실질적으로 평행하게 일어난다. 이는 샘플 용기 커버의 젖음(wetting)이 방지될 수 있거나 감소될 수 있다.
상기 운동 변수는 이미 언급된 운동 변수들의 변경일 수 있다. 복수의 이러한 운동 변수들이 영향받는 것이 가능하다. 만약 이 운동 변수가 샘플 용기 요소의 타입에 특이하게 의존적으로 자동적으로 선택되면, 샘플 용기 요소의 특정 타입들, 예를 들어 딥-웰 플레이트들이 부적절한 방식으로, 예를 들어 너무 빨리 그리고 초과적 원심력을 가지고 움직이는 것이 방지될 수 있다. 종래 기술의 실험실 혼합 장치의 경우, 예를 들어 "보통" 마이크로타이터 플레이트를 위하여 설계된 고속에서 딥-웰 플레이트들의 이탈이 관찰되어 왔다. 그러한 경우가 실험실 혼합 장치로서 본 발명에서 기재된 바람직한 구성의 경우에는 회피될 수 있다.
상기 운동 장치는 여기 운동 생성을 위한 하나 이상의 드라이브, 모터, 및/또는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 운동 장치는 운동 측면에서 적어도 하나의 샘플 용기 요소, 특히 캐리어 장치에 결합되는, 하나 (또는 그 이상) 운동 요소(들)을 구동할 수 있다. 하나 이상의 커플링 부분(들)이 상기 운동 요소 및 상기 샘플 용기 요소 사이에 배열될 수 있고, 운동 측면에서 결합된다. 상기 운동 장치는 바람직하게 상기 샘플 용기 요소, 특히 캐리어 장치의 운동을 실질적으로 수평 평면에서(중력으로 야기된 액체 샘플의 평면 액체 수위에 대하여) 수행하도록 설계된다; 상기 운동(=여기 운동 또는 혼합 운동)은 바람직하게 진동 모드(oscillating mode)이고, 특히 평면에서 실질적으로 원형의 병진 운동 방식으로 진동하는 모드이다. 그러한 혼합 운동은 바람직하게 실질적으로 동일한 각위치, 동일한 각속도 및 동일한 반경을 가진 원운동(circular movement)을 수행하는 수용 어댑터의 두 개의 (가상) 위치에 의하여 묘사될 수 있다. 상기 혼합 운동은 예를 들어 프로그램-제어 또는 사용자에 의하여 선택되고/되거나 자동적으로 영향받을 수 있다.
상기 캐리어 장치는 바람직하게 상기 실험실 장치 상에 이동가능하게 배열되어 상기 캐리어 장치는 상기 실험실 혼합 장치, 특히 상기 실험실 혼합 장치의 베이스에 대하여 이동가능하게 되고, 상기 운동 장치에 의하여 생성된 상기 여기 운동이 상기 캐리어 장치 및 상기 캐리어 장치에 연결된 상기 센서 장치의 운동을 유도한다. 이는 상기 센서 측정이 상기 캐리어 장치 및 센서 장치의 상대적인 위치에 의존하기 않도록 하는 이점을 제공하는데, 이 위치가 불변으로 남아 있기 때문이다. 상기 측정은, 예를 들어 상기 샘플 용기 요소의 운동 동안 일어날 수 있고, 예를 들어 그들의 위치가 측정된다. 상기 센서 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치 상에 배타적으로 배열된다.
상기 캐리어 장치는 바람직하게 상기 캐리어 장치의 수용 영역을 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 받침대(pedestal) 또는 프레임 부분을 가진다. 상기 센서장치는 바람직하게 상기 받침대 또는 프레임 부분 내에 통합되거나 그거에 연결되어 있다. 상기 받침대 또는 프레임 부분은 바람직하게 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 측면으로 홀딩하기 위한 홀딩 부분으로서 설계된다. 상기 받침대 또는 프레임 부분은 바람직하게 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 형상적으로(positively) 홀딩 및/또는 둘러싸도록 설계된다. 상기 받침대 또는 프레임 부분은 클램프(clamps), 클래스프(clasps), 볼트 등과 같은 홀딩 수단을 더 포함할 수 있다. 홀딩 부분으로서, 실험실 혼합 장치의 경우 샘플 용기 요소의 혼합 운동 동안 상기 샘플 용기 요소 상에 작용하는 가속을 견디도록 설계되고 상기 샘플 용기 요소를 단단하게 홀딩하도록 설계되는 것이 바람직하다. 상기 받침대 또는 프레임 부분의 다양한 기능은 상기 실험실 혼합 장치의 구조의 콤팩트 타입이 가능하도록 한다.
본 발명의 제2 바람직한 실시예에서, 상기 실험실 장치는 실험실 온도-조정 장치로서 가열 및/또는 냉각용으로 설계되고, 특히 실험실 온도-조정 장치로서 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 온도를 조정하기 위하여 설계되고, 상기 실험실 장치는 바람직하게 가열 요소 또는 온도-조정 요소, 및/또는 바람직하게는 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 커버하기 위한 가열 가능하거나 온도-제어 커버 장치, 특히 응결 회피 후드를 포함하고, 상기 동작 변수는 상기 가열 요소, 상기 온도-조정 요소 및/또는 상기 커버 장치의 다양하게 조작가능한 가열 또는 온도 설정값을 가진다. 상기 용어 "온도 조정"은 상기 온도의 상기 제어된 변경 (증가 또는 감소)에 의한 설정값 수치로 상기 온도를 설정하는 것을 의미한다.
가열가능한 커버 장치는 상기 샘플 용기 요소의 커버 영역 내의 온도가 상기 샘플 용기 요소 내의 샘플의 온도보다 더 높게 되도록 적용시킴으로써 상기 커버 내부 상에 상기 용기들 내의 샘플 증기의 응결을 방지하는 기능을 한다. 상기 동작 변수는 바람직하게 상기 커버 장치, 특히 응결 방지 후드의 온도 설정값이다.
상기 온도-조정 커버 장치로 인하여 가열되는 상기 커버 영역의 실제 온도는 상기 커버 장치 아래에 배열되는 상기 샘플 용기 요소의 타입 또는 높이에 의존한다. 상기 샘플 용기 요소의 타입 또는 상기 샘플 용기 요소의 높이의 자동 측정은 상기 커버 장치의 부적절한 온도 설정값, 예를 들어 하이 딥-웰 플레이트(high deep-well plates)의 경우 과도하게 높은 온도 설정값을 방지하는 것이 가능하도록 한다.
실험실 온도-조정 장치는, 상기 실험실 온도-조정 장치의 상측변 상에, 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 온도를 전달 및 조정하기 위한 온도-제어 캐리어 장치를 가진다. 상기 캐리어 장치는 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 열적 접촉 또는 교환가능한 써모블럭(thermoblock) 또는 어댑터 블럭(adapter block)을 위하여 설계되는 접촉 영역(contacting region)을 가진다. 샘플 용기 요소 내의 샘플은 그러므로 상기 실험실 온도-조정 장치의 상기 접촉 영역의 온도의 능동적 변경에 의하여 간접적으로 가열 또는 냉각된다.
상기 가열된 커버 장치, 특히 응결 회피 후드는 바람직하게 상기 실험실 장치 및/또는 상기 캐리어 장치의 하우징 또는 상기 캐리어 장치 상의 공간 (예를 들어 교환가능한 써모블럭, 어댑터 블럭, 용기 홀더)에 배열된 샘플-용기 수용 장치 을 함께 둘러싼다. 샘플 돌출을 가지는 적어도 하나의 실험실 용기가 들어가는 상기 공간은 바람직하게 온도-조정되고 또한 상기 가열된 커버 장치(또는 응결 회피 후드)에 의하여 열적으로 차단된다.
상기 가열된 커버 장치 그 자체는 적어도 하나의 가열 요소, 예를 들어 히팅 포일(heating foil)을 가진다. 상기 커버 장치의 가열 요소는 항상 상기 제어 장치, 즉 상기 온도-조정 실험실 장치에 의하여 제어된다.
상기 후드 내의 가열 요소의 온도는 바람직하게 상기 실험실 온도-조정 장치의 접촉 영역의 온도보다 약 10°C의 상당히 효과적인 온도 차이, 예를 들어 8°C 내지 12°C 만큼 더 높게 설정된다. 이것은 이런 방식으로 상기 접촉 영역의 온도 설정값의 경우 50°C, 60°C 또는 70°C 이상 최고 120°C까지 다루어진다.
상기 측정 수치에 의존하는 상기 커버 장치 내의 가열 요소의 온도를 설정하는 것은 실험실 온도-조정 장치의 영역 내에서 진보적인 것으로 간주되고, 이는 상기 측정된 샘플 용기 요소에 의존적이고, 특히 샘플 용기 요소의 상기 측정된 타입에 의존하는 것을 의미한다. 결론적으로 본 발명에 따른 장치는 설사 높은 샘플 용기 요소, 특히 높은 샘플 플레이트, 예를 들어 딥-웰 플레이트는 과열되거나 녹거나 불타오르지 않는 이점을 가지고, 그러한 에러 상황이 상기 삽입된 샘플 용기 요소를 체크함으로써 회피될 수 있기 때문이다.
상기 동작 변수는 상기 실험실 장치 또는 실험실 장치와 연관된 장치(예를 들어 로봇 시스템 등의 내에 샘플 용기 요소의 수송 시스템, 조작 장치, 피펫팅 장치)의 몇몇 기능을 제어하는 다른 변수를 또한 고려할 수 있다.
본 발명의 제3 바람직한 실시예에서, 상기 실험실 장치는 실험실 혼합 장치 및 실험실 온도-조정 장치가 결합되게 설계되어 부가 기능을 또한 가질 수 있다. 상기 발명은 상기 제3 바람직한 실시예에 따른 실험실 장치에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 핸들링 방법, 특히 실험실 장치 수단, 특히 본 발명에 따른 실험실 장치 수단에 의하여 적어도 하나의 샘플 용기 요소 내에 배열되는 적어도 하나의 실험 샘플의 혼합 및/또는 온도 조정은 다음 단계들을 포함하며, 여기에서 적어도 하나의 실험실 샘플의 핸들링은 실험실 장치의 적어도 하나의 동작 변수에 의하여 제어될 수 있다:
- 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 대표하고 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 타입을 대표하는 적어도 하나의 측정 수치를 측정하는 단계;
- 적어도 하나의 측정 수치 및 적어도 하나의 동작 변수에 의존하여 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 적어도 하나의 제어단계에 의하여 제어하는 단계;
- 바람직하게: 상기 핸들링 개시를 위한 개시 신호의 획득 후의 시간에: - 바람직하게 적어도 하나의 제어 단계를 개시하는 단계로서, 상기 단계에 의하여 적어도 하나의 동작 변수가 적어도 하나의 기록된 측정 수치에 의존하여 변경 또는 변경되지 않음; 및: - 바람직하게 특히 적어도 하나의 기록된 측정 수치에 의존하여 상기 적어도 하나의 제어 단계에 의하여 적어도 하나의 동작 변수에 따른 핸들링을 수행 또는 수행하지 않는 것으로, 특히 종결 또는 중단함.
본 발명에 따른 방법 및 실험실 장치의 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 기준 수치를 자동 결정하기 위한 교정 측정(calibration measurement)을 수행하는 단계를 더 포함하고/하거나 상기 실험실 장치는 교정 측정을 수행하는 것으로 구성된다. 교정 측정은 본 발명에 따른 방법 및 실험실 장치의 신뢰성을 개선시킨다.
상기 교정 측정을 실행하는 경우, 상기 센서 장치는 바람직하게 반사 차광막(reflex light barrier)으로 구성된다. 그러나, 상기 교정 측정은 다른 실시예에서도 제공될 수 있다. 상기 반사 차광막은 빛을 방사하기 위한 발광 장치(emitting device), 바람직하게 발광 다이오드(light emitting diode, LED)와 방사되고 반사 요소에 의하여 반사된 빛을 수신하기 위한 수신 요소, - 바람직하게 포토다이오드(photodiode)-로서 이들은 샘플 용기 요소, 바람직하게 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate)에 있다. 상기 빛이 들어오는 경로에서 상기 수신 요소까지의 업스트림에는, 상기 수신요소, 및/또는 렌즈 또는 필터와 같이 다른 광학 요소를 향하여 상기 빛을 재지향(redirecting) 시키기 위하여 마운트된 기울어진 미러(tilted mirror)가 존재한다. 필터는 특히 광학 경로에서 상기 수신 요소로의 업스트림에 배열되어 상기 발광된 빛의 파장 스펙트럼을 전송하는 것이 바람직하고, 또한 상기 발광장치의 발광 스펙트럼에 포함되어 있지 않은 다른 파장을 갖는 빛을 실질적으로 차단하는 것이 바람직하다.
빛을 수신하는 수신 장치, 여기에서는 포토다이오드로부터, 상기 센서장치의 전체 측정된 빛 강도 Itotal는 빛 강도의 적어도 세 개의 성분들의 합에 의하여 형성되는데, 이들은 신호 빛 I의 강도 Isig, 수신장치에 도착한 빗나간 빛(strayed light)으로서 상기 경로에서 광학 필터(들)에 의하여 빗나간 빛 또는 광학 경로에서 다른 지점으로부터의 빛의 강도 Istray, 및 주위 환경으로부터 상기 수신 장치에 도착하는 배경 빛의 강도 Iback을 포함하고, 이들 수식은 다음과 같다:
Itotal = Isig + Istray + Iback
상기 성분들은 상기 센서 장치의 발광 요소의 빛 강도 ILED(λ) 및 상기 주변광의 강도 Iambient(λ)에 의존한다:
Isig = R * F2 (λ) * ILED(λ)
Istray = S * ILED(λ)
Iback = F(λ) * Iambient (λ)
여기에서, F(λ)는 광학 필터로서 작용하는, 상기 기울어진 미러의 스펙트럼이고, S는 상기 기울어진 미러의 빗나간 빛 요소이고, R은 측정된 샘플 용기 요소, 여기에서 마이크로타이터 플레이트의 반사 요소이다.
Itotal에 함유된 빛 강도의 다른 부분으로부터 Isig를 분리함으로써 상기 전체 측정된 빛의 강도로부터 신호 부분을 추출하는 것이 교정 측정의 목적이다. Isig의 양을 아는 것은 상기 반사 요소 R에 대하여, 그리하여 존재 또는 부존재에 대하여 추단하도록 할 수 있거나, 또는 샘플 용기 요소의 높이에 대하여 추단하도록 할 수 있다.
특히 다음과 같이 성취될 수 있다:
1. 상기 빗나간 빛 Istray는, 예를 들어 상기 실험실 장치의 스타트업(startup) 단계 동안, 예를 들어 상기 장치에 전원을 넣은 직후에 결정된다. 상기 주변광 없이 상기 빗나간 빛을 확인하기 위하여, 상기 샘플 용기 요소는 상기 주위 환경 빛으로부터 차단되어 빛이 통하지 않는데, 예를 들어 상기 샘플 용기 요소 상의 커버 요소를 위치시키거나 그렇지 않으면 주위 환경 빛을 끈다. 상기 실험실 장치 내에 샘플 용기 요소가 없는 경우에는 상기 반사 요소 R = 0인 것으로 추정된다. 이때, 상기 빗나간 빛 강도는 상기 LED-빛의 스위치 온시키고 그 후 스위치 오프의 경우 전체 빛 강도 Itotal의 차이로 결정된다:
LED 오프: Itotal = 0
LED 온: Itotal = S ILED(λ)
REF1 = ΔItotal = S ILED(λ)
2. 상기 스타트업 단계동안 제2 교정 측정을 결정하기 위하여, 상기 전체 강도 Itotal은 상기 장치 내에 위치된 샘플 용기 요소로 측정되고, 그리고 나서 샘플 용기 요소가 없이 상기 주변광이 차단되는 동안, 예를 들어 상기 샘플 용기 요소 상에 커버를 위치시킴으로써 각각 측정된다:
샘플 용기 요소 없는 경우:
Itotal = S ILED(λ)
샘플 용기 요소 있는 경우:
Itotal = R * F2 (λ) * ILED(λ) + S ILED(λ)
REF2 = ΔItotal = R * F2 (λ) * ILED(λ)
3. 상기 두 개의 기준 수치들 REF1 및 REF2을 이용하여, 임계 강도 Ithresh를 위한 수치는 다음과 같이 결정된다 (“*”은 곱셈을 의미한다):
Ithresh = REF1 + 0.5 * REF2
임계 강도를 위한 수치는 상기 실험실 장치의 메모리에 저장된다. 상기 임계 수치는 적어도 하나의 측정 수치와 적어도 하나의 기준 수치를 비교하기 위하여 기준 수치로서 이용된다. 바람직하게, 상기 교정 측정은 각 개별 실험실 장치를 위하여 적어도 한번 수행되고, 그것에 의하여 적어도 한번 Ithresh를 결정한다. 예를 들어 자동적으로 적어도 한번 사용자에게 교정 측정을 반복하도록 예를 들어 복귀 방식(returning manner)으로 리마인드하는 것이 또한 가능하다. Ithresh의 디폴트 수치를, 예를 들어 몇몇 서로 다른 개별 실험실 장치로부터 수신된 다른 교정 측정들로부터 Ithresh의 결과를 평균함으로써 결정하고, 상기 실험실 장치를 제조자로부터 고객에게 배달하기 전에 상기 실험실 장치의 영구 메모리 내에 상기 디폴트 수치를 저장하는 것이 또한 가능하다.
4. 한번 높이 결정이 상기 실험실 장치의 동작 동안 활성화되면, 두 번의 측정이 수행될 것이다: 스위치 오프된 LED로 전체 신호의 측정 한번 (LED 오프: Itotal), 및 스위치 온된 LED로 전체 신호의 측정 한번(LED 온: Itotal):
LED 오프: Itotal = F(λ) Iambient(λ)
LED on: Itotal = R F2(λ) ILED(λ) + S ILED(λ) + F(λ) Iambient(λ)
바람직하게, 상기 두 번의 측정은 한 번 수행된 후 바로 다음이 수행되고, 바람직하게는 10, 5, 1 또는 0.5초 시간 간격 내에 수행된다. 이런 방식으로 시간에 따라 조금씩 달라지는 주변광의 영향이 최소화될 수 있다. 이를 입증하기 위하여 제3 측정은 스위치 오프된 LED로 수행되는 것이 바람직하고, 상기 주변광의 두 번의 측정의 차이가 상기 차이를 위한 허용가능한 양을 초과하지 않고 상기 양이 바람직하게 상기 실험실 장치의 메모리에 미리 결정되어 저장된다.
5. 두 개의 전체 강도의 차이가 지금 결정되고 있고, 바람직하게 주변광으로부터 독립적인 신호 수치를 수신한다:
Δ Itotal = R F2(λ) ILED(λ) + S ILED(λ)
상기 신호 수치 Δ Itotal는 임계 강도 Ithresh와 비교된다: 다음 조건들이 정의된다:
Δ Itotal > Ithresh => 샘플 용기 요소는 제1 기하학적 특성을 가지고, 예를 들어 마이크로타이터는 타입 "DWP"이다.
Δ Itotal < Ithresh => 샘플 용기 요소는 제2 기하학적 특성을 가지고, 예를 들어 마이크로타이터는 타입 "MTP"이다.
상기 방법의 다른 구성은 본 발명 및 실험 실시예에 따라 실험실 장치의 명세서로부터 취하여질 수 있다.
본 발명은 또한 샘플 용기 요소, 특히 플라스틱으로 된 일회용 샘플 용기 요소, 특히 마이크로타이터 플레이트 또는 PCR 플레이트와 같은 복수 용기 플레이트에 대한 것으로서, 특히 이들은 본 발명에 따른 실험실 혼합 장치의 센서 장치와 상호작용하는 상호작용 영역, 특히 반사 영역 및/또는 코딩 영역을 가진다.
반사 영역은 특히 신호 입사(signal incident)를 변화시킬 수 있고, 이는 정보와 함께 제공되는 것이고 수신 요소 상에 그것이 통과하면 이는 그것을 반사하는 것이다. 이는 또한 유사하게 상기 샘플 용기 요소 상에 전송 영역을 가지는 것이 가능하다. 상기 상호작용 영역, 특히 코딩 영역은 본 발명에 따른 실험실 혼합 장치에 의하여 샘플 용기 요소 (또는 타입)의 신뢰성 있는 자동 측정이 가능하도록 한다. 상기 상호작용 영역은 특히 상기 전체 플라스틱 샘플 용기 요소를 상기 상호작용 영역과 함께 사출 성형함으로써 상기 샘플 용기 요소와 함께 필수적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이는 기계 또는 수동으로 프린트될 수 있는 영역으로서 설계될 수 있다. 게다가 상기 상호작용 영역은 상기 샘플 용기 요소로부터 독립될 수 있고 상기 샘플 용기 요소에 예를 들어 스티커처럼 연결될 수 있으며, 이는 예를 들어 상기 샘플 용기 요소의 마크 영역 내에 예를 들어 사용자에 의하여 부착되고/되거나, 기계에 의하여 프린트된다.
본 발명의 다른 이점 및 특징들은 실험 실시예의 설명 및 도면들로부터 나타난다. 여기에서, 동일 참조 번호는 동일 구성에 실질적으로 관련된다.
도 1은 본 발명에 따른 실험실 장치의 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 실험실 장치의 다른 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 삽입된 마이크로타이터 플레이트를 갖는, 본 발명에 따른 실험실 장치의 캐리어 장치의 다른 예시적 실시예를 각각 개략적으로 도시한다.
도 4a는 낮은 마이크로타이터 플레이트를 갖는, 본 발명에 따른 실험실 장치의 센서 장치를 가지는 캐리어 장치의 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 도 4a의 센서 장치의 측정 신호의 다이아그램을 개략적으로 도시한다.
도 5a는 높은 마이크로타이터 플레이트를 갖는, 도 4a의 센서 장치를 가지는 캐리어 장치를 도시한다.
도 5b는 도 5a로부터의 센서 장치의 측정 신호의 다이아그램을 개략적으로 도시한다.
도 6a는 낮은 마이크로타이터 플레이터를 갖는, 본 발명에 따른 실험실 장치의 다른 센서 장치를 가진 캐리어 장치의 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 6b는 도 6a로부터의 센서 장치의 측정 신호의 다이아그램을 개략적으로 도시한다.
도 7a는 높은 마이크로타이터 플레이트를 갖는, 도 6a의 센서 장치를 가지는 캐리어 장치를 도시한다.
도 7b는 도 7a로부터의 센서 장치의 측정 신호의 다이아그램을 개략적으로 도시한다.
도 8a는 도 9a에서 도시되는 센서 장치를 가지는 교환 가능한 써모블럭과 함께 사용되는, 본 발명에 따른 실험실 장치의 또 다른 예시적 실시예의 사시도를 도시한다.
도 8b는 도 9a에서 도시된 센서장치를 갖는 교환가능한 써모블럭이 없는 도 8a에서 도시된 실험실 장치를 도시한다.
도 8c는 도 9d에서 도시된 샘플 용기 홀딩 장치를 갖는 어댑터 요소를 갖는, 도 9a에서 도시된 센서 장치를 갖는 교환가능한 써모블럭이 없는 도 8a에서 도시된 실험실 장치를 도시한다.
도 9a는 도 8a의 실험실 장치의 센서 장치를 갖는 교환 가능한 써모블럭을 도시한다.
도 9b는 도 11a에서 도시된 낮은 높이의 96-웰 마이크로타이터 플레이터가 삽입되는, 도 9a의 교환가능한 써모블럭을 도시한다.
도 9c는 도 11b에서 도시된 96-웰 마이크로타이터 플레이터보다 더 큰 높이 (딥 웰)가 삽입되는, 도 9a의 교환가능한 써모블럭을 도시한다.
도 9d는 도 8c의 실험실 장치 상에 도시된 샘플 용기 홀딩 장치를 갖는 어댑터 요소를 도시한다.
도 10a는 도 9a의 센서 장치를 갖는 교환가능한 써모블럭을 도시한다.
도 10b는 도 10a의 교환가능한 써모블럭의 상세도를 도시한다.
도 11a는 도 8a에서 도시된 교환가능한 써모블럭과 함께 사용될 수 있는 낮은 96-웰 마이크로타이터 플레이트를 도시한다.
도 11b는 도 8a에서 도시된 교환가능한 써모블럭과 함께 사용될 수 있는, 더 높은 96-웰 마이크로타이터 딥-웰 플레이트를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 실험실 혼합 장치의 다른 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 실험실 장치의 또 다른 예시적 실시예로서, 가열된 응결 회피 후드를 갖는, 본 발명에 따른 실험실 온도-조정 장치의 다른 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예 및 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에 따라 교정 측정과 관련된 다이아그램을 도시한다.
도 15는 도 14에서의 교정 측정과 관련된 다이아그램을 도시한다.
도 1은 생화학적 실험실에서 사용하기 위한 실험실 혼합 장치 1을 개략적으로 도시하는데, 이는 단일 사용자를 위한 휴대용 장치로서, 벤치탑 실험실 혼합 장치 1(benchtop laboratory mixing device 1)이다. 상기 실험실 혼합 장치 1은 이동가능한 커플링 부분 2'를 갖는 운동 장치 2를 갖는 베이스 4를 갖는다. 상기 실험실 혼합 장치 1은 오비탈 믹서(orbital mixer)로서 설계된다. 상기 운동 장치는 캐리어 장치 3이 수평면에서 회전 진동 혼합 운동을 수행하여 마이크로타이터 플레이트 8 내의 수성 샘플들 9을 혼합시키도록 설계되고, 상기 마이크로타이터 플레이트 8는 상기 캐리어 장치의 수용 영역 6 내에 배열되고 형상 연결(positive connection)에 의하여 홀딩된다. 상기 운동 장치 2의 여기 운동(excitation movement)은 수평적으로 이동가능한 커플링 부분 2'에 의하여 혼합 운동으로서 캐리어 장치 3으로 전달되고, 이때 캐리어 장치 3은 상기 커플링 부분 2'에 고정적으로, 분리 불가능하게 연결되어 있다. 상기 커플링 부분 2', 센서 장치 20와 마이크로타이터 플레이트 8을 가지는 상기 캐리어 장치 3은 그러므로 상기 운동장치의 활동동안 동일한 수평 운동을 수행한다.
상기 캐리어 부분 3에 고정 연결된 센서 장치 20는 상기 프레임 부분 3' 상에 배열되고, 상기 프레임 부분 3'은 상기 마이크로타이터 플레이트 8을 위하여 상기 수용 영역 6을 완전히 테를 두르고, 상기 프레임 부분 3'에 의하여 상기 마이크로타이터 플레이트는 상기 혼합 운동동안 상기 캐리어 장치 상에 억류되어 홀딩된다. 상기 센서 장치 20은 높이 측정 장치로서 구성되어 이는 도 4a 내지 도 7b를 참조하여 설명될 것이다. 예를 들어, 마이크로타이터 플레이터의 더 낮은 표준 타입 또는 더 높은 표준 타입이 상기 수용 영역 6 내에 배열되어 있는지 여부가 상기 높이 측정 장치에 의하여 측정될 수 있다. 상기 측정 결과에 의존하여, 상기 혼합 운동은 제어장치 5에 의하여 조정되는데, 예를 들어 더 낮은 진동 주파수가 더 낮은 마이크로타이터 플레이터의 경우보다 더 높은 마이크로타이터 플레이트의 경우에 적용된다. 상기 캐리어 장치 3 및 그것의 프레임 부분 3'은 그러므로 상기 마이크로타이터 플레이트를 마운트시키고 상기 마이크로타이터 플레이터의 높이를 위한 장치를 측정하는 듀얼 기능을 수행한다. 상기 센서 장치가 상기 캐리어 장치 상에, 특히 상기 수용 영역 6의 측면으로 외부에 상기 수용영역의 주변으로부터 짧은 거리에서, 예를 들어 d=0.8cm에서 배열되기 때문에, 상기 높이 측정의 기능이 다른 부가적인 주변 공간의 요구없이 제공될 수 있다. 이는 상기 프레임 부분 3'이 어떠한 경우에도 상기 마이크로타이터 플레이트 8을 위한 마운팅으로서 제공되기 때문이다.
상기 센서 장치 20는 흑점으로 도시된 케이블 연결 포인트 7'를 갖는 케이블 장치 7의 방식으로 상기 제어 장치 5에 연결된다. 이러한 전기적 연결은 상기 이동가능한 커플링 부분 2'와 상기 운동 장치 2 사이에서 이동가능한 케이블 번들로서 구현되고, 이 한 말단이 상기 커플링 부분의 운동을 이끈다.
도 2는 상기 실험실 혼합 장치 1에 대응하는 방식으로 구성되는 실험실 혼합 장치 1'을 도시한다. 상기 운동 장치 2에 분리되지 않도록 결합된 캐리어 장치 3대신에, 상기 실험실 혼합 장치 1'는 멀티파트 캐리어 장치 30 (이들은 구성요소들 31, 32, 33, 34, 35을 의미한다). 상기 캐리어 장치 30은 상기 교환가능한 써모블럭 32를 수용하는 수용 영역 33을 포함하고, 상기 써모블럭 32은 상기 캐리어 장치 30의 프레임 부분 31에 의하여 분리 가능하게 홀딩되나 상기 혼합 운동동안에는 상기 수용 영역 33 내에 억류되어 있다. 상기 교환가능한 블럭 모듈 32의 상기 수용 영역 33 상에의 마운팅은 마찰식 연결(frictional connection)의 수단으로 이루어지고, 예를 들어 상기 프레임 부분 31 상에 스프링-마운트 클램핑 조우들(sprung clamping jaws, 미도시)의 사용에 의하여 이루어진다. 상기 교환가능한 블럭 모듈 32는 마이크로타이터 플레이트 8을 수용하기 위한 수용영역 34을 포함한다. 상기 마이크로타이터 플레이트 8는 형상적(positive) 및/또는 마찰식(frictional) 연결에 의하여 상기 교환 가능한 써모블럭 32 상에 홀딩될 수 있다. 상기 수용 영역 34에 대하여 측면으로(Laterally), 높이 측정 장치로서 설계되는 상기 센서 장치 20'은 상기 교환가능한 블럭 모듈 32 상에 배열되어 그것에 분리 불가능하게 연결된다. 상기 센서 장치20'와 상기 전기적 제어 장치 사이의 전기적 연결은 상기 실험실 혼합 장치 1의 경우에서와 동일한 방식으로 설계된다. 상기 교환가능한 블럭 모듈 32와 상기 캐리어 장치 30의 상기 베이스 부분 35 사이의 상기 전기적 접촉 포인트 7'은 스프링 금속 접촉(sprung metal contact, 미도시)를 가질 수 있어 신뢰할 수 있는 전기적 연결이 가능하도록 한다. 상기 교환가능한 블럭 모듈 32와 상기 베이스 부분 35 사이의 자석 연결(magnetic connection)이 또한 가능하다.
통합된 센서 장치 20'를 가지는 교환가능한 블럭 모듈 32의 이용은 교환가능한 블럭 모듈 32의 다양한 타입들을 사용하는 것이 가능하다는 이점을 가지며, 상기 교환가능한 블럭 모듈 32은 샘플 용기 요소 8의 다양한 타입들의 배열에 적절하다. 상기 센서 장치는 상기 캐리어 장치 30의 수평 치수의 변경없이 상기 교환가능한 블럭 모듈 내에 통합되기때문에, 상기 실험실 혼합 장치 1'은 콤팩트하게 설계될 수 있고 또한 상기 센서 장치의 기능성 생략없이 설계될 수 있다.
도 3a는 단일 센서 장치 20를 가지는, 상기 실험실 혼합 장치 1의 캐리어 장치 3를 도시한다.
도 3b는 상기 수용 영역 6의 맞은편 측면 상에 배열된 두 개의 센서 장치 20를 가지는 상기 캐리어 장치 3a를 도시한다. 하나 이상의 센서 장치의 사용은 상기 수용 영역 6 내의 상기 마이크로타이터 플레이트 8의 위치를 더욱 신뢰성있게 측정되도록 한다.
도 3c는 상기 샘플 용기 요소 8의 타입을 식별하기 위한 식별장치로서 설계된 상기 센서 장치 20''를 가진 상기 캐리어 장치 3b를 도시한다. 상기 센서 장치 20''은 상기 수용 영역 6 내에 위치된 상기 샘플 용기 요소 8의 높이에 따라 배열될 필요가 없다. 도 3c에서, 상기 센서 장치 20''은 상기 프레임 부분 3b'의 내부 측면보다 더 낮은 영역 내 또는 상기 수용 영역 6의 바닥의 높이보다 위에 배열된다.
도 3d는 상기 샘플 용기 요소 8의 타입을 식별하기 위한 식별장치로서 설계되는 센서장치 20'''을 가진 캐리어 장치 3c를 도시한다. 상기 센서장치 20'''은 상기 캐리어 장치의 수용 영역 6 내에 배열되고, 특히 상기 수용 영역 6의 바닥 상에 배열된다. 예를 들어 교환가능한 블럭 모듈 32(미도시)의 수용 영역 34내에 또한 배열될 수도 있다. 이런 경우, 상기 샘플 용기 요소 8은 상기 센서 장치 20'''가 돌출될 수 있는 간극(clearances) 12 또는 공동(cavities) 12를 가지는 그것의 밑면 상에 제공된다. 도 3c 및 도 3d의 요구사항에 따른 캐리어 장치 또는 실험실 혼합 장치는 특히 콤팩트하게 설계될 수 있다.
식별 장치 20'' 또는 20'''은 상기 캐리어 장치 상에 배열된 상기 개별 샘플 용기 요소 8 또는 샘플 용기 요소 8의 타입을 구별하기 위하여 구성될 수 있고, 특히 특히 마이크로타이터 플레이트 또는 PCR 플레이트 등인지 여부를 구별한다. 상기 식별 장치는 상기 샘플 용기 요소 상에 배열된 코딩 영역을 평가할 수 있다. 이를 위하여, 상기 센서 장치는 복수의 센서들을 가질 수 있거나, 공간 해상도를 가진 센서를 가지고/가지거나 하나 이상의 센서들의 신호 강도가 평가될 수 있다. 상기 코딩 영역은 1D 코드 (예를 들어 바코드) 또는 2D 코드 (예를 들어 ISO/IEC 18004에 따른 QR코드) 또는 다른 코드의 방식으로 콘트라스트 영역(contrast region)을 가질 수 있다. 상기 코딩 영역은 예를 들어 신호 강도의 방식으로 평가될 수 있는, 회색 스케일 또는 컬러를 가질 수 있다.
도 4a는 마이크로타이터 플레이트 8의 낮은 타입을 가진, 본 발명에 따른 실험실 혼합 장치의 센서 장치 20를 가진 캐리어 장치 3의 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 센서 장치 20은 높이 측정 장치로서 셋업되고 두 개의 다른 높이 단계의 레졸루션(resolution)을 가진다. 이러한 목적을 위하여, 두 개의 센서 요소들 S1, S2 (참조 번호 21, 22)을 가지고, 하위 센서 요소 S1과 상위 센서 요소 S2이다. 각 센서 요소 21, 22는 발광 요소 21a (및 22a, 각각)과 수신 요소 21b (및 22b, 각각)을 가진다. 상기 높이 측정 장치는 바람직하게 광학 측정 장치이다. 상기 발광 요소는 각 경우에 바람직하게 LED이고, 특히 적외선 LDE이고, 상기 수신 요소는 각각 바람직하게 포토다이오드이다.
상기 샘플 용기 요소 8은 상기 LED 21a에 의하여 발광된 빛을 전기적 신호를 생성하는 상기 포토다이오드 21b의 방향으로 반사시키는 반사 영역 8a을 가지고, 상기 전기적 신호는 상기 실험실 혼합 장치의 전기적 제어 장치를 위한 측정 신호로서 상기 센서 장치 20에 의하여 이용가능하도록 만들어진다. 도 4a에서 도시된 상황에서, 상기 센서 요소 S2는 신호를 측정하지 않는데, 상대적으로 낮은 높이 h를 갖는 샘플 용기 요소 8이 상기 캐리어 장치 3 상에 배열되고 상기 센서 요소 S2는 h보다 더 높이 배열되기 때문이다.
상기 센서 요소들 21, 22의 두 부분-신호에 의하여 제공된 상기 측정 신호 M=(S1, S2) = (1, 0)는 도 4b에서 도시된다. 상기 측정신호의 수치 M=(1, 0)는 상기 ANSI 표준에 따른 낮은 마이크로타이터 플레이트가 상기 캐리어 장치 3 상에 배열된 것이 "정상"이라는 정보를 위한 코드이다.
상기 측정 수치 M을 상기 저장된 기준 수치(코드)와의 비교가 상기 샘플 용기 요소의 높이 수치를 추론하도록 하며, 이는 상기 센서 위치의 높이보다 더 높은지 또는 더 낮은지 여부를 알려준다. 상기 비교의 결과 수치는 상기 측정 수치 M=(1, 0)가 결정되면 논리적 수치일 수 있다. 샘플 용기 요소의 타입은 이러한 기하학적 특성으로부터 유래되고, 특히 낮은 마이크로타이터 플레이트의 존재가 결정된다. 이 결과 수치에 의존하여, 상기 제어 장치는 제어 단계에서 사용자에 의하여 선택된 동작 변수, 예를 들어 회전 속도에 따라 상기 샘플들의 혼합을 허여하고 수행할 수 있고, 또는 상기 제어 장치는 만약 사용자에게 중간 문의가 요구되면, 상기 동작변수를 적절한 수치로 자동적으로 설정하거나 상기 혼합 과정이 이미 진행중이면 상기 혼합을 수행하지 않거나 종료할 수 있다.
상기 센서 장치는 상기 샘플 용기 요소의 상기 반사 영역 8a이 어떤 특정 구성을 요구하지 않도록 구현될 수 있고, 이는 전통적인 마이크로타이터 플레이트의 외부 월의 반사도가 상기 발광 요소의 빛을 상기 센서 장치의 수신 요소로 반사시키기에 충분하기 때문이다. 그러나, 상기 샘플 용기 요소 8의 반사 영역 8a이 상기 빛을 반사시키도록 구현되는 것 또한 가능하고, 예를 들어 특히 웰(well)을 반사시키는 표면을 가지고, 이는 상대적으로 매끄럽게 형성된다.
도 5a는 도 4a에서와 같이 센서 장치 20를 갖는 캐리어 장치 3을 도시하고, 딥-웰 마이크로타이터 플레이트 8'로 불리우는 높은 마이크로타이터 플레이트가 상기 캐리어 장치 상에 배열된다. 이런 경우 상기 센서 장치 20는 딥-웰 마이크로타이터 플레이트의 존재를 위한 코드인 측정 신호 M=(1, 1)을 측정한다.
두 개의 높이 단계인 두 개의 별개의 단계의 레졸루션을 측정하는 높이 측정 장치인 센서 장치 20의 경우, 두 개의 센서 요소들은 한 개의 측정 레졸루션보다 더 큰 측정 확실성이 성취되는 이점을 제공한다. 이는 상기 측정의 에러 민감성(error susceptibility)을 감소하고 상기 측정을 더욱 신뢰성있도록 만드는 중복 정보(redundant information)를 결정하는 측정이다. 상기 측정 신호 M이 (1, 0) 또는 (1, 1)과 다른 수치를 생성하는 경우, 상기 측정은 허용가능한 수치가 결정될 때까지 또는 상기 동일한 측정 수치 M이 반복적으로 측정되어 확인될 때까지 반복될 수 있다. 상대적으로, 상기 혼합 운동은 상기 전기 제어 장치에 의하여 제어될 수 있고, 예를 들어 상기 혼합 운동의 개시는 허용가능하지 않은 측정 수치 M의 경우에 방지될 수 있고, 특히 경고 신호가 사용자에게 출력될 수 있다. 이는 특히 상기 측정 수치 M=(0, 0)의 경우에 적용되는데, 어떤 샘플 용기 요소가 측정되지 않은 것을 의미한다. 일반적으로 에러 정정을 시행하기 위하여, 기재된 바와 같이, 바람직하게 센서 요소들의 개수 N이 희망 측정 레졸루션 A보다 더 큰 경우, 즉 N>A인 경우가 사용되면, 바람직하게 N=M*A이고, 여기에서 M은 2보다 더 크거나 또는 동일한 정수(whole number) 또는 실수(real number)이다.
에러 정정에 대한 대안으로서, (0, 0)을 제외한 가능한 세 개의 측정 수치들 M으로서, 즉 (1, 0), (0, 1) 및 (1, 1)은 상기 측정된 샘플 용기 요소와 관련된 정보를 위한 코드로서 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어 서로 다른 측정 신호들을 초래하는 방식으로 각 경우에 서로 다르게 구성되는 샘플 용기 요소들의 세 가지 다른 타입들 사이를 구별하는 것이다. 상기 개념을 위하여, 센서 장치의 센서들이 예를 들어 수평하게 또는 2차원적 배열로 서로 다르게 배열될 수 있다.
상기 측정 샘플 용기 요소 또는 상기 캐리어 장치 상에 배열된 상기 샘플 용기 요소의 타입과 관련된 정보는 바람직하게 상기 실험실 혼합 장치의 동작 변수를 조정하기 위하여 상기 전기적 제어 장치에 의하여 사용된다. 상기 조정은 바람직하게 동작 변수가 측정된 상기 측정 수치에 적합한 상기 실험실 장치의 데이터 메모리 장치에 저장된 할당 테이블에 따라 선택하는 상기 전자적 제어 장치에 의하여 일어난다. 상기 선택된 동작 변수는 예를 들어 도 8a-8c의 오퍼레이터 제어 및 인디케이터 패널과 같은 사용자 인터페이스 장치에 의하여 사용자에게 표시된다. 이때 사용자는 상기 제안된 동작 변수를 확인하거나 확인하지 않는다. 게다가, 상기 제어 프로그램 (컴퓨터 프로그램) 및 상기 제어 장치는, 상기 선택된 동작 변수의 표시 후에 또는 독립적인 표시 후에 사용자는 사용자 동작 변수를 입력하도록 설계된다.
상기 제어 프로그램 및 상기 제어 장치는 상기 동작 변수의 변경 과정을 개시하기 전에 사용자 동작 변수와 상기 측정 수치를 비교하도록 설계되고, 상기 동작 변수의 수립 (또는 변경) 및 상기 샘플의 핸들링의 시작 또는 상기 핸들링의 변경은 상기 제어 프로그램 및 상기 제어 장치에 의하여 초래된다. 상기 제어 프로그램 및 상기 제어 장치는 바람직하게 샘플 용기 요소, 예를 들어 딥-웰 플레이트의 존재 또는 부재를 위하여 디지털화된 형태의 측정 수치를 비교 수치와 비교하도록 설계되는 것이 바람직하다. 이런 경우, 허용 가능한 제한을 정의하는 적어도 하나의 임계 수치가 제공될 수 있다. 만약 상기 제어 프로그램 및/또는 제어 장치가 측정되는 측정 수치로 인하여 상기 사용자 동작 변수가 상기 측정 수치에 적절하지 않은 것으로, 즉 양립할 수 없는 것으로 수립하면, 높은 정도의 개연성으로 이런 이유로 상기 샘플에 에러 및 손상을 야기할 수 있으며, 상기 실험실 장치는 초기 상태로 복귀된다 (또는 상기 동작 변수의 초기 수치로 복귀된다). 이는 초기 상태가 되거나 초기 수치가 사용자 동작 변수의 입력 전의 상태 또는 수치가 될 수 있거나, 또는 디폴트 상태 또는 수치가 될 수 있다. 특히 이런 경우 광학 및/또는 음향 경고 신호가 제어 장치에 의하여 출력될 수 있다.
이 동작 변수는 바람직하게 상기 운동 장치의 운동 변수이다. 운동 속도 또는 운동 주파수는 바람직하게 상기 측정 수치에 의존하여 선택된다. 특히 낮은 마이크로타이터 플레이트는 강한 운동 주파수를 견뎌내고, 결과적으로 높은 마이크로타이터 플레이트보다 더 큰 가속을 견뎌낸다. 이런 방식으로 마이크로타이터 플레이트가 부적절한 운동 변수로 동작되는 것이 예방될 수 있다.
상기 동작 변수는 또한 상기 캐리어 장치 상에 그리고, 상기 캐리어 장치 상에 배열되는 샘플 용기 요소 상에 배열되는 온도-조정 응결 회피 후드를 위한 온도 설정값이 될 수 있어 상기 샘플 용기 요소의 커버 영역을 거기에 함유된 샘플들의 온도 보다 더 높게 가열시킴으로써 상기 샘플 용기 요소의 커버의 내부 측면 상의 액체의 응결을 예방한다.
도 6은 낮은 마이크로타이터 플레이트 8을 가진, 본 발명에 따른 실험실 혼합 장치의 다른 센서 장치 20'를 갖는 캐리어 장치 3의 예시적 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 센서 장치 20'은 오직 단일 센서 요소 22를 가지고, 이는 상기 표준 마이크로타이터 플레이트 8의 높이 위에 배열된다. 이런 경우, 단일 측정으로 중복 정보는 존재하지 않는다; 상기 측정 수치는 오직 M=0 (도 6b) 또는 M=1 (도 7b)가 될 수 있다. 그러므로 낮은 샘플 용기 요소 또는 어떠한 샘플 용기 요소가 상기 캐리어 장치 3 상에 배열되지 않은지 여부를 구별하는 것이 불가능하다. 그러나 상기 센서 장치 20'의 이점은 더 높은 샘플 용기 요소 8'', 예를 들어 딥-웰 마이크로타이터 플레이트 (예를 들어 표준에 따른 것)가 상기 캐리어 장치 3 상에 배열되었는지 여부를 상대적으로 간단하게 신뢰성있게 측정되는 것이 가능하다는 점이다. 이에 따라서 부적절한 운동 변수 (예를 들어 초과 운동 속도)가 더 높은 샘플 용기 요소 8''를 위하여 설정되는 것이 방지되거나 또는 너무 높은 온도와 같이 부적절한 온도 설정값 수치가 응결 회피 후드를 위하여 설정되어 더 높은 용기 요소 8''의 경우 과열 및 그것의 커버 영역에 손상을 가할 수 있는 수치가 되는 것을 방지될 수 있다. 상기 센서 장치 20'의 경우, 에러 정정이 오직 하나의 센서 요소로 성취될 수 있으며, 상기 실험실 혼합 장치의 상기 전기적 제어 장치의 측정이 오직 한번 이상 수행된다.
도 8a는 본 발명에 따른 실험실 장치 100을 투시도로 도시하고, 도 9a에서 도시되는 센서 장치 20'을 갖는 교환가능한 블럭 모듈 130을 이용한다. 상기 실험실 장치 100은 실험실 혼합장치 및 실험실 온도-조정장치가 결합되어 설계되어, 도 13에서의 실험실 장치와 유사하게 다른 주변 장치로서 응결 회피 후드가 함께 제공된다. 상기 실험실 장치 100은 벤치탑 실험실 장치(benchtop laboratory apparatus)이다. 오퍼레이터 컨트롤 및 표시 패널 105을 가진 하우징 104을 갖는 베이스 104를 포함한다. 실험실 장치 100의 크기 및 그것의 구성요소들의 크기는, 도시된 마이크로타이터 플레이트가 SBS 표준 플레이트인 것을 고려한다면 대략적으로 도 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c 및 9d로부터 유래될 수 있다. 도 9c에서, 적외선 센서 20'는 상기 딥-웰 플레이트 108'으로부터 약 d = 3mm의 횡방향 거리(lateral distance)에 있고, 상기 센서 20'은 상기 마이크로타이터 플레이트에 의하여 커버되어 보여지지 않는다. 상기 센서 장치 20'는 실질적으로 도 1, 3a, 6a, 6b, 7a 및 7b의 센서 장치 20와 동일한 기능성을 가진다.
상기 교환가능한 블럭 모듈 130은 온도-조정 블럭으로서 설계되는 주변장치이며, 이 목적을 위하여 금속의 평면의 접촉 영역 136을 가지고, 이는 직사각형 프레임 135의 네 개의 벽들 사이의 수용 영역 내에 제공된다. 상기 센서 장치 20'는 이 프레임 내에 통합되고, 상기 프레임 135의 두 개의 더 짧은 측변 벽들 중 어느 하나에 특이적이다. 상기 접촉 영역 136은 플레이트(plate)로서 설계된다. 상기 플레이트는 상기 교환가능한 블럭 모듈 130의 내부 바닥 부분의 상부면 137으로부터 돌출된다. 상기 플레이트는 마이크로타이터 플레이트, 예를 들어 도 11a 및 도 11b에서 도시된 상기 마이크로타이터 플레이트 108, 108'의 바닥 부분에서 간극(clearance)을 가지고 관여한다. 상기 마이크로타이터 플레이트들의 상기 용기들 ("웰들") 109, 109'은 그것들의 밑면 상에 평면 디자인으로 되고 상기 마이크로타이터 플레이트가 도 9b 및 도 9c에서 도시된 상기 교환가능한 써모블럭의 수용 영역 내에 배열될 때 상기 플레이트 136과 물리적 및 열적으로 접촉한다. 상기 두 개의 클래핑 조우들 139는 상기 마이크로타이터 플레이트용 홀딩 장치로서 작용한다. 슬라이드 요소 134의 수단에 의하여 분리 가능하게 결합될 수 있는 상기 홀딩 장치를 이용하여, 상기 교환가능한 블럭 모듈 130은 상기 실험실 장치 100 상에 수용될 수 있고, 이는 커플링 장치 110 (도 8b)에서 수용될 수 있다. 상기 센서 장치의 상기 전기적 접촉을 위한 전기적 인터페이스 111은 벤트-스프링 접촉들(bent-spring contacts)을 가지고, 이것들은 센서 장치를 가지는 교환가능한 블럭 모듈이 상기 베이스 104 상에 고정될 때 상기 커플링 장치 110의 수단에 의하여 상기 열적 접촉 플레이트 116에 접촉된다.
상기 커플링 장치 110는 상기 교환가능한 블럭 모듈이 상기 커플링 장치 110에 연결될 때 상기 교환가능한 블럭 모듈의 접촉 영역 136과 열적 접촉이 이루어지는 열적 접촉 플레이트 116을 포함한다. 이 접촉 플레이트 아래에는 적어도 하나의 펠티에 요소(Peltier element)가, 상기 온도-조정가능한 교환가능한 블럭 모듈 상에는 적어도 하나의 온도 센서가 배열되고, 상기 펠티에 요소 및 상기 온도 센서는 상기 실험실 장치 100의 전기적 제어 장치의 제어 루프로 할당된다. 상기 커플링 장치 100은 또한 원형으로, 수평으로 진동하는 여기 운동의 이동을 위한 역할을 하고, 상기 여기 운동은 상기 실험실 장치에 의하여 생성되고 커플링 요소(미도시)의 수단에 의하여 상기 커플링 장치 110로 이동된다.
도 8c는 도 9a에 도시된 센서 장치를 갖는 교환 가능한 블럭 모듈은 없으나, 도 9d에서 도시된 샘플 용기 홀딩 장치 151를 갖는 어댑터 요소 150를 갖는, 도 8a에 도시된 실험실 장치 100를 도시한다. 도 9d는 도 8c의 실험실 장치 상에 도시된 샘플 용기 홀딩 장치를 갖는 어댑터 요소를 도시한다. 상기 어댑터 요소 150는 상기 온도-조정 블럭 130와 유사하게 온도 조정 블럭이다. 상기 샘플 용기 홀딩 장치 151는 24개의 오프닝들 152을 가지고, 그곳에 예를 들어 1.5ml의 용량을 가진, 에펜도르프 튜브(Eppendorf tube)가 삽입될 있다. 상기 샘플 튜브들은 상기 온도-조정 블럭 150과 열적 접촉이 있어 그들의 온도가 조정되고, 상기 오프닝 152에서 고정되어 이것에 의하여 혼합 운동 동안 상기 샘플 용기 홀딩 장치 상에서 고정적으로 홀딩된다.
도 10a는 상기 교환가능한 블럭 모듈 130을 측면에서, 단면도로서 상기 센서 장치 20'의 영역에서 도시한다. 상기 단면도의 상세도 X는 도 10b에서 확대하여 도시된다. 여기에서, 상기 센서 장치 20'은 상기 플라스틱 측면벽 135에 들어맞고 그것에 의하여 실질적으로 둘러싸여 진다. 여기에서, 상기 센서 장치 20'는 적외선 빔을 편향시키는 수단을 가지고, 이는 미러 요소로서 수평 및 수직으로 45°의 각도로 기울어진다. 상기 발광 요소 161에 의하여 발광된 상기 적외선 빔의 수직 부분이 그러므로 수평 빔 부분 165으로 편향되고, 상기 딥-웰 마이크로타이터 플레이트에 의하여 반사 가능한 수평 빔 부분 165'은 반사된, 수직 빔 부분 164'으로 편향되고 이는 센서 장치 20'의 상기 수신 요소 162에 의하여 측정된다. 상기 수평 빔 성분들은 상기 센서 장치 20'의 외부로 지나가서 컬러 플라스틱 월 163'을 통하여 그곳으로 들어간다. 상기 플라스틱 "윈도우" 163'은 적외선에 투명하다. 이 타입의 구성은 상기 수평 방향에서 보다 수직 방향에서 몇배 더 큰 상기 센서 161, 162가 공간-절약 및 효과적 방식으로 상기 교환가능한 블럭 모듈 130의 수용 영역 및 상기 샘플 용기 요소에 아주 인접하게 배열되도록 한다.
도 12는 상기 실험실 혼합 장치 200를 도시한다. 여기에서, 상기높이 측정 장치로서 설계된 상기 센서 장치 220는 상기 이동가능한 캐리어 장치 3 상에 배열되지 않고, 상기 실험실 혼합 장치 200의 베이스 4 상에 고정되게 배열되고, 도 1, 3a, 6a, 6b, 7a 및 7b의 센서 장치 20와 실질적으로 동일한 기능을 가진다. 상기 제어 장치 5는 운동 장치 2를 제어하여 상기 샘플 용기 요소 8을 가지는 상기 캐리어 장치 3은 혼합 운동을 수행할 수 있다. 상기 센서 장치 220은 상기 제어 장치 5로 신호-연결되어 상기 측정 수치를 검출하고, 상기 측정 수치에 의존하여 다른 제어 단계들을 수행한다.
도 13은 가열된 응결 회피 후드 302를 갖는 실험실 온도-조정 장치 300를 도시한다. 상기 제어 장치 5는 상기 온도-조정 장치 301, 커버 히팅 303 및 높이 측정 장치로 설계된 센서 장치 320로 신호 연결되어 있다. 상기 제어 장치 5는 상기 센서 장치 320의 수단에 의하여 상기 측정 수치를 감지할 수 있고, 이 측정 수치에 의존하여 다음 제어 단계들을 수행할 수 있다. 상기 센서 장치 320는 도 1, 3a, 6a, 6b, 7a 및 7b에서 센서 장치 20로서 실질적으로 동일한 기능을 갖는다. 상기 커버 히팅 303은 저항성 히팅 포일(resistive heating foil)이다. 상기 실험실 온도-조정 장치 300 상에 배열된 상기 샘플 배열 요소 8의 본 발명에 따른 체크를 수행함으로써, 도 11a에서 도시된 것과 같은 전반적으로 낮은 높이의 표준 마이크로타이트 플레이트가 삽입된 상기 커버 장치 302의 상기 히팅 포일 303의 히팅 개시 전에 상기 제어 장치에 의하여 자동적으로 감지된다. 본 케이스에서 상기 샘플 용기 요소 8의 응결-회피 핸들링을 위한 동작 변수인 상기 히팅 포일의 온도의 가열 수치는, 상기 측정 수치에 기초하여 도 11b에서 도시된 것처럼 전반적으로 더 높은 높이의 표준 마이크로타이터 플레이트가 발견되는 경우보다 더 높게 설정된다. 이 경우 상기 동작 변수의 선택 및 설정은 사용자 상호 작용의 요구 없이 자동적으로 일어난다. 이런 방식으로, 상기 실험실 온도-조정 장치 300의 편리하고 신뢰할만한 동작이 성취된다.
바람직한 실시예에서, 상기 센서 장치는 도 1, 2a, 4a, 5a, 6a, 7a 및 8a 내지 13에서의 실시예들에 대하여 이미 설명한 바와 같이, 반사 차광막이 되도록 구성된다. 상기 반사 차광막은 빛 발광을 위한 발광 장치, 여기에서는 LED(light emitting diode)와 발광되고 반사 요소에 의하여 반사된 빛 수신을 위한 수신 요소로, 여기에서는 포토다이오드를 포함하고, 상기 반사요소는 샘플 용기 요소로, 여기에서는 마이크로타이터 플레이트이다. 교정 측정은 바람직한 실시예에서 본 발명에 다른 방법의 일부이고/이거나 본 발명에 따른 실험실 장치로 시행된다. 참조는 상기 기재에서 만들어지고, 교정 측정을 수행하기 위한 바람직한 측면을 설명한다.
하기에서, 바람직한 실시예에서 상기 교정 측정의 알고리즘이 본 발명에 따른 실험실 장치의 특정 실시예를 참고하고, 도 14 및 15에서의 다이아그램을 참고하여 설명한다. 검은 점들은 "MTP" 타입의 샘플 용기 플레이트의 존재를 나타내고, 밝은 점들은 반사 차광막 내에 배열된 타입 "DWP"의 샘플 용기 플레이트의 존재를 나타내고, 이는 MTP-플레이트보다 일반적으로 더 높은 높이를 가진다. 상기 센서 장치의 포토다이오드는 트랜지스터 전압(도 14:“[V]”)을 내고, 바람직하게 제공된 아날로그-투-디지털 컨버터("ADC")는 디지털 카운트(도 14: “cts”)를 낸다. 상기 측정된 빛 강도사이의 상관관계, 카운트들(ADC-출력) 및 상기 트랜지스터 전압이 도 14에 도시된다.
도시된 실시예에서, 상기 측정의 기술적 시행으로 인하여 다음 관계가 적용된다: 상기 빛 강도가 더 작을 수록, 상기 트랜지스터 전압 및 상기 ADC-출력이 더 높다. 그러나, 대안으로서, 상기 대안적 관계에 따른 측정을 시행하는 것이 또한 가능하고 바람직하다: 상기 빛 강도가 더 높을 수록, 상기 트랜지스터 전압 및 상기 ADC-출력이 더 높다. 본 실시예에서, 어떤 빛도 상기 포토다이오드로 들어오지 않는 경우 상기 ADC-출력은 제1 수치, 여기에서 27024 cts와 제2 수치, 여기에서 상기 포토다이오드의 신호 포화 수치인 4096 cts 사이에서 다양하게 된다. 예를 들어, 상기 장치가 태양 직사광에 노출될 때 신호 포화가 성취된다. 바람직하게, 상기 장치는 신호 포화의 경우 경고 신호를 낸다.
상기 교정 측정은 다음과 같이 일어난다:
1. 교정 측정 1 (마이크로타이터 플레이트 없는 경우, "써모탑"이라 불리우는 가열 커버인 커버에 의하여 커버된 센서 장치):
LED 오프: Itotal = 26988
LED 온: Itotal = 22456
REF1 = (26988 - 22456) cts = 4532 cts
2. 교정 측정 2 (LED 온, 써모탑 하에서):
마이크로타이터 플레이트 없는 경우: Itotal = 22456 (상기 참조)
마이크로타이터 플레이트 있는 경우: Itotal = 20040
REF2 = (22456 - 20040) cts = 2416 cts
3. 상기 임계 수치의 계산
Ithresh = REF1 + 0,5 * REF2
= 5740 cts
4. 상기 장치의 동작 및 상기 차분 신호(difference signal)의 결정 동안 상기 측정 수치의 기록. 대안으로, 상기 신호는 스위치 오프된 LED로 두 번 기록될 수 있고, 바람직하게 LED로 측정되기 전에 한번 그리고 그 후에 한번 기록되어 다양한 주변광의 효과를 감소시킨다.
5. 스위치 온 및 스위치 오프된 LED로 상기 수치들 사이의 차분을 결정. 상기 수치의 전형적 수치들 ΔItotal이 도 15에 도시된다.
임계치 5740 cts 하의 차분 수치들 ΔItotal이 반사 차광막에서 타입 MTP로부터 마이크로타이터 플레이트의 존재를 표시하는 것으로 인식되고, 더 큰 수치들이 타입 DWP로부터 마이크로타이터 플레이트에 대한 것으로 인식된다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 샘플 용기 요소 (8; 8'; 8''; 108; 108') 내에 배열되는 생화학적 실험 샘플의 혼합 및/또는 온도 조정을 위한, 적어도 하나의 실험 샘플 핸들링용 실험실 장치 (1; 1'; 100; 200; 300)로서,
    상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 수송하기 위한 캐리어 장치(3;30;3a;3b;3c;130);
    상기 실험실 장치를 제어하도록 설정된 전기적 제어 장치(5); 및
    상기 전기적 제어 장치와 신호-연결되고, 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 적어도 하나의 기하학적 특성을 결정할 수 있도록 적어도 하나의 측정 수치를 기록하기 위한 적어도 하나의 센서 장치(20; 20'; 20''; 20'''; 220; 320)를 포함하고,
    상기 전기적 제어장치는 적어도 하나의 제어 단계에 의하여 상기 적어도 하나의 측정 수치 및 상기 적어도 하나의 동작 변수에 의존하여 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 제어하도록 설정되되,
    상기 실험실 장치가 상기 적어도 하나의 실험 샘플을 혼합하기 위한 실험실 혼합 장치로 설계되어, 상기 적어도 하나의 동작 변수는 상기 캐리어 장치의 운동(Movement)에 영향을 주는 운동 변수가 되고 상기 적어도 하나의 센서 장치는 상기 캐리어 장치에 연결되고 상기 캐리어 장치는 상기 실험실 장치에 이동 가능하게 배열되며, 상기 캐리어 장치의 움직임을 수행할 운동 장치를 가지되, 상기 운동장치에 의해 생산되는 운동은 상기 캐리어 장치와 상기 캐리어 장치에 연결된 상기 센서장치의 운동을 유도하는 것을 특징으로 하거나; 또는
    상기 실험실 장치가 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 온도를 조절하기 위한 실험실 온도-조정 장치로 설계되어, 상기 실험실 장치가 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 커버하기 위한 온도-제어 커버장치를 가지고, 상기 동작 변수가 상기 커버장치의 설정 온도가 되되, 상기 커버장치의 설정 온도는 상기 측정 수치에 의존하여 상기 전기적 제어장치에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 실험실 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 제어 장치는 상기 적어도 하나의 동작 변수에 따른 상기 핸들링 개시를 위한 개시 신호의 획득 후에 상기 적어도 하나의 제어 단계를 수행하도록 셋업되고,
    상기 적어도 하나의 동작 변수는 상기 기록된 적어도 하나의 측정 수치에 의존하여 적어도 하나의 제어 단계에 의하여 변경되거나 변경되지 않고,
    상기 핸들링은 적어도 하나의 동작 변수에 따라 상기 적어도 하나의 제어 단계에 의하여 수행되거나 수행되지 않는 것인 실험실 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정 수치는 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 표준 타입인 ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004 및 ANSI/SBS 4-2004 중 하나를 대표하고,
    상기 제어 장치는 적어도 하나의 제어 단계에서 비교 동작을 수행하도록 셋업되고, 상기 측정 수치는 이전에 알려진 샘플 용기 타입 데이터와 비교되어 상기 타입이 감지되고, 상기 비교 결과에 의하여 적어도 하나의 동작 변수의 설정을 수행하는 것인 실험실 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정 수치는 개별 샘플 용기 요소를 나타내고,
    상기 제어 장치는 상기 측정 수치를 이용하여 상기 개별 샘플 용기 요소를 다수의 다른 개별 샘플 용기 요소로부터 구별하도록 설계되는 것인 실험실 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 적어도 하나의 제어 단계에서 상기 센서 장치의 수단에 의하여 상기 적어도 하나의 측정 수치를 측정하기 위하여 셋업되는 것인 실험실 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에 신호-연결되는 사용자 인터페이스 장치를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 적어도 하나의 제어 단계에서 사용자 입력을 제공하도록 설계되고, 상기 사용자 입력에 의존하여 적어도 하나의 동작 변수를 설정하도록 설계되는 것인 실험실 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 비교 동작의 결과에 의존하여 적어도 하나의 동작 변수의 변경을 자동적으로 야기시키도록 설계되는 것인 실험실 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 장치는 적어도 하나의 샘플 용기 요소와 상호작용하도록 배열되고,
    상기 배열은 상기 상호작용에 의존하고 상기 샘플 용기 요소를 대표하는 상기 적어도 하나의 측정 수치가 결정될 수 있는 방식으로 이루어지는 것인 실험실 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치는 상기 캐리어 장치 상에 배열되는 것인 실험실 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 장치는 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 수용하기 위한 수용 영역(6; 34)을 포함하고,
    상기 센서 장치는 상기 수용 영역의 외부 주변으로부터 거리 d에서 배열되고,
    상기 d는 다음 하한 및 상한 제한(각 경우 밀리미터)으로부터 형성될 수 있는 바람직한 범위로부터 선택되는 것인 실험실 장치:
    {0; 0.1; 2.0} <= d <= {2.0; 3.0; 4.0; 5.0; 8.0; 8.5; 50.0; 100.0; 150.0; 200.0}.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치는 상기 실험실 장치 상에 배열된 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 높이 측정을 위한 높이 측정 장치로서 설계되는 것인 실험실 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치는 반사 차광막(reflex light barrier)으로서 설계되는 것인 실험실 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치는 신호를 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소로 전송하기 위한 적어도 하나의 발광 요소(21a; 22a)와 상기 샘플 용기 요소에 의하여 반사된 또는 변형된 신호 또는 차광막 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신 요소 (21b; 22b)를 포함하는 것인 실험실 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 따른 실험실 장치에 의하여 적어도 하나의 샘플 용기 요소 내에 배열된 적어도 하나의 실험 샘플의 혼합 및/또는 온도 조정의 핸들링 방법으로서, 상기 실험실 장치의 적어도 하나의 동작 변수에 의하여 제어되는 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링 방법은,
    상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소를 대표하고, 상기 적어도 하나의 샘플 용기 요소의 타입을 대표하는 적어도 하나의 측정 수치를 측정하는 단계;
    적어도 하나의 제어 단계에 의하여 상기 적어도 하나의 측정 수치 및 상기 적어도 하나의 동작 변수에 의존하여 상기 적어도 하나의 실험 샘플의 핸들링을 제어하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제어 단계를 수행함으로써 상기 적어도 하나의 기록된 측정 수치에 의존하여 상기 적어도 하나의 동작 변수가 변경 또는 변경되지 않는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제어 단계에 의하여, 상기 적어도 하나의 동작 변수에 따라 상기 핸들링을 수행하거나 수행하지 않는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 임계 수치를 결정함으로써 교정 측정을 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 임계 수치는, 상기 적어도 하나의 측정 수치와 비교하기 위하여 사용될 수 있는 것인 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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