JP6661542B2 - サンプル操作デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つのサンプル容器を受け入れるサンプルユニット、並びに少なくとも1つの操作ツールを有する操作ユニットを備える、サンプル操作デバイスに関する。
サンプルユニットおよび操作ユニットは、少なくとも1つの移動方向に沿って相対的に移動可能である。
特に、本明細書に記載するサンプル操作デバイスは、サンプル容器から蓋を取り外し、かつ/または蓋をサンプル容器上に置くように設計されている。特に、サンプル容器は、流動可能、すなわち液体または粘性の状態で存在する、少なくとも1つの相を有するサンプルを収容する。例えば、処理されるサンプルは、生化学、薬学、遺伝学、または医学の分野および研究において処理されるもので、微生物または他の物質を含有することがある。この点において、可能な限り効率的で自動化された一連のサンプル処理が、特に多量のサンプルを処理する用途において望ましい。
処理されるサンプルは、要するに、サンプル容器に収容されたサンプルを外気に対して密閉するように蓋を用いて閉じることができるサンプル容器に収容される。これは、例えば、処理後のサンプルが特定のインキュベーション時間の間、気密に密閉しておかれる微生物サンプルの場合に適切である。インキュベーション時間が経過してサンプルをさらに処理する場合は、蓋を再び取り外すことができる。本明細書に記載するタイプの操作デバイスは、特に、蓋を用いてサンプル容器を閉じ、また蓋を取り外すことができる。蓋という用語は、本明細書では、サンプル容器を閉じる任意の構造、例えば、プラグ、ストッパなどの形態を意味し、非常に包括的なものと理解されるべきである。多くの状況において、蓋は、ねじ蓋の構成を有している。
一般に、複数のサンプル容器がサンプルキャリアに収容されて並行して処理される。サンプルキャリアに関して、特定の標準化された形式が確立されており、それにしたがって、特定の数のサンプル容器をそれぞれのサンプルレセプタクル内にマトリックス状に配置することができる。多くの場合、SBSガイドライン(Society of Biomolecular Sciences、例えば、ANSI/SBS 1−2004、ANSI/SBS 2−2004、ANSI/SBS 3−2004、ANSI/SBS 4−2004に準拠)にしたがって標準化されているサンプルキャリアに使用される形式がある。このサンプルキャリアは、例えば、各列8個のサンプルレセプタクルを含む6列の配置で48個のサンプルレセプタクル、各列12個のサンプルレセプタクルを含む8列の配置で96個のサンプルレセプタクル、各列24個のサンプルレセプタクルを含む16列の配置で394個のサンプルレセプタクル、または各列48個のサンプルレセプタクルを含む32列の配置で1536個のサンプルレセプタクルを備えてもよい。
特開2009−229109号は、サンプル容器を自動的に開き、再び閉じることができるサンプル操作デバイスについて開示している。
連続して処理されるサンプルに対するサンプルキャリアの形式は、プロセスの経過中に変化する場合が多い。1つの同じ構成のサンプルキャリア(例えば、96個のサンプルレセプタクルを備えたサンプルキャリア)のみが常に使用される場合であっても、プロセスにおいて連続して処理される個々のサンプルキャリアを、異なる向きで処理しなければならないという問題がある場合が多い。このため、要するに、これまでのサンプル操作デバイスでは、異なる形式を有するサンプルキャリア(同じもしくは異なる向きで異なる構成のサンプルキャリア、あるいは異なる向きを有するがそれ以外は同じ構成のサンプルキャリア)に受け入れられるサンプルを処理できるようにする前に、比較的手間の掛かる再調節プロセスが必要である。
本発明の目的は、複雑な再調節プロセスなしで異なる形式のサンプルキャリアと適合性がある、上述したタイプのサンプル操作デバイスを利用可能にすることである。
この目的を達成するため、本発明は、サンプルユニットと少なくとも1つの操作ツールを有する操作ユニットとを備え、特に蓋をサンプル容器から取り外し、かつ/または蓋をサンプル容器上に置くためのサンプル操作デバイスを提案する。サンプルユニットおよび操作ユニットは、移動方向に沿って相対的に移動可能である。サンプルユニットは、長手方向および前記長手方向に直交する横方向に延在し、1つ以上のサンプル容器を保持する役割を果たす、少なくとも1つのサンプルキャリアを受け入れる少なくとも1つのサンプルキャリアレセプタクルを備える。さらに、サンプルユニットは、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアの長手方向がサンプルユニットと操作ユニットとの間の移動方向に平行である第1の向きと、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアの横方向がサンプルユニットと操作ユニットとの間の移動方向に平行である第2の向きとの間で移動可能である。
サンプルユニットおよび/または操作ユニットは、特に、前進方向および/または前進方向とは反対の後退方向との間の移動方向という意味で移動可能であるので、サンプルユニットを操作ユニットに対して、操作ツールがサンプルキャリアに収容されたサンプルを処理する操作位置と、操作ツールがサンプルキャリアに受け入れられたサンプルから所定の距離で移動位置にある休止位置または任意の保管位置との間で移動させることが可能である。サンプルユニットおよび/または操作ユニットは、特に、移動方向で線上に移動可能となるように支持される。
以下、サンプルキャリアについて説明する場合、通常、特段の記載がない限り、サンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアを意味する。サンプルキャリアレセプタクルは、要するに、1つの向きでのみ、または多くても数えられる複数の選択された向きで、サンプルキャリアをサンプルキャリアレセプタクルに挿入できるように設計されている。
第1および第2の向きの間でのサンプルユニットの移動可能性に関する用語は、主に、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアを第1および第2の向きの間で移動できるように、サンプルユニットが設計されていることを表す。すなわち、サンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアは、第1の向きから第2の向きへ、またはその逆に移動可能である。これは、第1の向きまたは第2の向きのいずれかで、サンプルキャリアをサンプルキャリアレセプタクルに選択的に挿入できるように、サンプルキャリアレセプタクルを設計することで最も効果を有する。第1の向きでサンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアを取り外すことによって、また、同じサンプルキャリア、または同じ構成を有するかもしくは少なくとも互換性がある構成を有する別のサンプルキャリアを、第2の向きでサンプルキャリアレセプタクルに挿入することによって、上述した第1および第2の向きの間の移動可能性を達成することが可能となる。さらに、対応する構成は、任意のサンプル蓋キャリアレセプタクルを参照して、以下に詳細に記載している。繰返しを避けるため、本明細書において相似的に適用可能であるこれらの記述を参照する。
しかしながら、第1の向きから第2の向きへ、またはその逆で移動するため、サンプルキャリアを必ずしもサンプルキャリアレセプタクルから取り外さなくてもよいように、サンプルユニットを設計することが特に好ましい。要するに、サンプルキャリアレセプタクル自体は移動可能に設計されている。
サンプルユニットを第1および第2の向きの間で移動したときに、操作ツールに対するサンプルキャリアの位置が変化した場合であっても、サンプルユニットの移動は、一般に、移動方向での操作ユニットに対するサンプルユニットの移動を伴わない。むしろ、移動方向でのサンプルユニットの移動可能性、ならびに第1および第2の向きの間でのサンプルユニットの移動可能性は、この意味において、互いに独立している場合が多い。
特に、サンプルユニットは、さらに適正な位置でサンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアの長手方向および横方向によって規定される面内で、第1および第2の向きの間で移動可能である。この文脈において、第1および第2の向きの間の移動方向は、この面に平行である。さらに、位置的に適正な形でサンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアは、移動位置においてほぼ水平に配置される。これにより、例えば、液体サンプルを操作するデバイスが保持される。
第1および第2の向きの間におけるサンプルユニットの移動可能性によって、異なる形式のサンプルキャリアを連続してサンプルキャリアレセプタクルに挿入して処理することが、非常に単純かつ迅速に実現可能となる。サンプルキャリアは、常に同じ方法でサンプルキャリアレセプタクルに挿入でき、サンプルユニットは、所望に応じ、その後でのみ第1または第2の方向で移動されてもよい。サンプルキャリアレセプタクル自体が第1および第2の向きの間で移動可能である変形例は、この理由で特に好ましい。また、この目的のため、サンプルユニットを、サンプルキャリアがサンプルキャリアレセプタクルに挿入される第3の向きへ移動できるように規定してもよい。サンプルユニットは、所望に応じて、第3の向きから第1または第2の向きのどちらかに移動される。
サンプルキャリアの挿入、ならびにその第1および/または第2の向きへの移動のそれぞれは、大部分を自動化した方法で実現できるので、異なるサンプルキャリアに受け入れられたサンプルの連続処理も、何ら問題なく自動化でき、大きな時間的な遅延なしに行うことができる。
扱うことができる形式については、SBS規格に関して上述した形式を参照してもよい。さらに、異なるサンプルキャリアだけでなく、多種多様な異なる構成のサンプル容器を扱うことも可能なことが指摘される。
サンプルキャリアの寸法は、多くの状況において、長手方向の方が横方向よりも長くなる。この状況は、例えば、SBSガイドラインにしたがった上述のサンプルキャリア(各列8個のサンプルレセプタクルを含む6列で48個のサンプルレセプタクル、各列12個のサンプルレセプタクルを含む8列で96個のサンプルレセプタクル、各列24個のサンプルレセプタクルを含む16列で394個のサンプルレセプタクル、各列48個のサンプルレセプタクルを含む32列で1536個のサンプルレセプタクルなど)の場合に存在する。サンプルキャリアを適正位置で受け入れる場合、関連するサンプルキャリアレセプタクルは、要するに、結果として少なくとも概略的に長手方向の方が横方向よりも大きくなる。サンプルキャリアの2つの寸法のうち大きい方(以下、長手方向という)が、移動方向に対してどのように配置するかに応じて、(一般的な書式にならって)長手方向が移動方向に直交して配置された状態でサンプルキャリアが処理される場合は、「ランドスケープ」配置といい、長手方向が移動方向に平行に配置された状態でサンプルキャリアが処理される場合は「ポートレート」配置ということが可能である。さらに、ランドスケープまたはポートレート配置であっても、本発明による第1および第2の向きの間におけるサンプルユニットの移動可能性により、任意の方法でサンプルキャリアレセプタクル内の連続したサンプルキャリアを挿入および/または処理することが可能になる。
非常に多くの一般的なサンプルキャリアは、長手方向に延在する第1の対称軸と、横方向に延在し第1の対称軸に直交する第2の対称軸とを有する。このサンプルキャリアを受け入れるために提供されるサンプルキャリアレセプタクルは、要するに、同様の対応する対称軸を有している。例えば、上述したSBSサンプルキャリアのようなほぼ長方形のサンプルキャリアがこの場合に当てはまり、このサンプルキャリアを受け入れるために提供されるサンプルキャリアレセプタクルは、同様に、ほぼ長方形のサンプルキャリアに対して補完的である。この文脈における「ほぼ」との用語は、第1または第2の向きそれぞれに関して、単一の「位置的に適正な」向きでのみ、サンプルキャリアを関連するサンプルキャリアレセプタクルに挿入できることを確実にするために、実際には、例えば、面取りされた角もしくは突出部の形態で、基本形状から特定の変化があってもよいことを指摘するものである。
第1の向きと第2の向きとの間での移動を可能とするため、長手方向および横方向によって規定される面に直交する回転軸を中心にして、特に垂直回転軸を中心にして回転可能となるように、サンプルキャリアレセプタクルを設計することが好ましい。サンプルキャリアレセプタクルを回転させると、サンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアが同時に回転するが、常に、サンプルキャリアにて規定される面内にある。それに加え、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアに対して、回転軸が中心に配置された場合は、サンプルユニットの特に省スペースなセットアップが達成される。さらに、サンプルキャリアレセプタクルの位置は、第1の向きおよび第2の向きにおける移動方向に対して同様である。例えば、長方形のサンプルキャリアを受け入れる長方形のサンプルキャリアレセプタクルの場合、移動方向を指す対称軸は、それぞれ両方の向きで互いに正確に上部に位置する。したがって、操作ツールは、サンプルユニットの両方の向きで同じ移動パターンを実行できる。この文脈で、中央に配置されることは、回転軸がサンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアの輪郭内に配置され、サンプルキャリアの縁部までの距離が可能な限り均等と理解される。一実施形態で、回転軸は、例えば垂直方向に延在してもよく、よって、第1および第2の対称軸のそれぞれと交差してもよい。
サンプル操作デバイスは、第1および第2の向きの間でサンプルユニットを移動するため、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアに作用して少なくとも第1および第2の向きの間で回転させる、回転ドライブをさらに備えていてもよい。この目的のためには、電気サーボドライブが特に好ましい。多くの場合、サンプルキャリアレセプタクルは、垂直軸を中心にして回転可能なサンプル台と、回転できない形で連結できる。したがって、回転ドライブは、このようなサンプル台に対して適切に作用する。そのうえ、サンプル台は、サンプルキャリアレセプタクルが中に形成された構成要素に対して回転ドライブが直接作用するように、サンプルキャリアレセプタクルが中に形成されていてもよい。
例えば、サンプル台は、回転ドライブと協働するように形成された少なくとも1つの円形の周面をその上に有する構造であってもよい。この周面の直径に応じて、実質的な速度は高いがそれに対応して実質的なトルクが低いサーボドライブを使用できるように、所望の徐々に減少する比率で実現することができる。これにより、コンパクトで安価なドライブを実現でき、第1の向きと第2の向きとの間でサンプルユニットの調節が可能とり、また任意に、所望に応じて安価な方法でさらなる向きが実現され、さらに所望に応じて自動化された方法が実現される。
例えば、回転ドライブは、直結ドライブの形態であってもよい。ポジティブな直結ドライブとした一実施形態では、サンプル台の円形の周面は、回転ドライブの出力ピニオンと協働する歯を有していてもよい。これに代わる摩擦による変形例で、円形の周面は、回転ドライブの出力ホイールと摩擦協働する駆動表面を有してもよい。直結ドライブとした変形例とは別に、例えば、回転ドライブが歯付きベルトまたは駆動ベルトを用いてサンプル台の円形の周面に作用する他の変形例もある。
さらなる実施形態は、任意に、上述した特徴の組み合わせに加え、サンプルキャリアレセプタクルは、移動方向で移動可能なサンプルキャリッジ内で回転可能に支持されていてもよい。したがって、例えば、サンプルキャリアに受け入れられたサンプルそれぞれの上方に操作ツールを配置するため、または操作ツールを用いてサンプルを処理するための、操作ツールに対するサンプルユニットの移動を、第1および第2の向きの間でサンプルユニットを移動するためのサンプルキャリアレセプタクルの移動と、非常に簡単に分離できる。実際に、サンプル台およびサンプルキャリッジは、第1および第2の向きの間でサンプルユニットを移動する回転ドライブが、サンプル台と同時に移動方向に移動しないような形でサンプル台と係合する構成とすることを条件として、一体設計であってもよい。任意に、対応する制動手段または遮断手段を設けなければならない。多くの場合、サンプル台およびサンプルキャリッジを別個の構成要素として形成することが構造上さらに好ましい。サンプル台は、回転可能な形でサンプルキャリッジ内/上で支持されていてもよいので、サンプル台に作用する回転ドライブは、要するに、操作ツールに対するサンプルキャリッジの相対位置に影響しなくなる。サンプルキャリッジを移動方向で追加して移動させるため、例えば、サンプルキャリッジ上に、前進方向および/または前進方向とは反対の後退方向で移動する線形ドライブを設置してもよい。
さらに、サンプルキャリッジは、サンプルキャリアレセプタクルに加え、サンプルキャリアそれぞれと関連付けられたサンプル蓋キャリアを受け入れるサンプル蓋キャリアレセプタクルを備えることが好ましい。次に、サンプルキャリア内で保持されているサンプルから取り外された蓋は、一時的に、あるいは所望に応じて恒久的に、関連付けられたサンプル蓋キャリアに容易に入れられてもよい。この点において、特に個々のサンプルレセプタクルおよびサンプル蓋レセプタクルそれぞれの配置に関して、サンプル蓋キャリアがほぼサンプルキャリアに対応する構成を有することが特に好ましい。サンプルキャリアレセプタクルが第1および第2の向きの間で移動可能な場合、サンプル蓋キャリアレセプタクルは、サンプルキャリアレセプタクルの第1の向きおよびサンプルキャリアレセプタクルの第2の向きのそれぞれにおいて、それぞれの関連付けられたサンプル蓋キャリアが、サンプルキャリアレセプタクルに受け入れられたサンプルキャリアそれぞれに対して適正位置に配置されるように設計することがさらに好ましい。例えば、サンプルキャリアレセプタクルがポートレート配置で向きされた場合は、関連するサンプル蓋キャリアレセプタクルも同様にポートレート配置で配置される。同様に、それに対応して、ランドスケープ配置で配置されたサンプルキャリアレセプタクルについても当てはまる。この目的のため、例えば、平面図において、共通の回転軸を中心にして90°相対的に回転させた2つのサンプルキャリアレセプタクルの輪郭の組み合わせによって得られる輪郭を有するサンプル蓋キャリアレセプタクルを提供することが可能とある。その結果、サンプル蓋キャリアレセプタクルは、平面図においてほぼ十字形の輪郭となる。
サンプル蓋キャリアレセプタクルは、固定のサンプル蓋キャリアを備えて形成される。サンプル蓋キャリアは、好ましくは、第1の向きで配置されたサンプル蓋キャリアおよび第2の向きで配置されたサンプル蓋キャリアの構成を組み合わせたように形成される。しかしながら、サンプルキャリッジ内のサンプル蓋キャリアレセプタクルのみが固定された構成であり、適切なサンプル蓋キャリアのそれぞれがサンプル蓋キャリアレセプタクルに挿入された場合には、さらなる柔軟性が得られる。さらなる可能性に従い、サンプル蓋キャリアは、第1の向きで配置されたサンプル蓋キャリアおよび第2の向きで配置されたサンプル蓋キャリアの構成を組み合わせてもよい。
固定の操作ユニットに関連してサンプルユニットを移動させる場合、サンプル操作デバイスは、さらにサンプルユニットに作用する線形ドライブを備えることができる。線形ドライブは、例えば、対応する線形ガイド要素および/または線形駆動要素、例えばねじ付きスピンドルを備えた電気サーボドライブにて形成できる。線形ドライブは、省スペースの形でサンプルユニットの下方に配置できる。特に、線形ドライブは、横方向かつ/または下からサンプルキャリッジに係合できる。この場合は、蓋を取り外しまたは取り付けるための最も一般的な例である操作ツールがサンプルキャリッジに上方から接近する場合に特に適している。
操作ツールは、垂直軸を中心にして回転可能であり、垂直方向で移動可能なように操作ユニットに取り付けることができ、これによって操作ツールをサンプルユニットに向けて上方から移動させることができる。例えば、操作ツールは、操作ユニット上で吊り下げてもよく、すなわち、上方から下方に向けて延在する支持構造として取り付けることができ、支持構造自体は、少なくとも一方向、例えば垂直方向で移動可能である。
操作ユニットは、直列または行の形で配置された複数のサンプル容器を同時に処理するため、移動方向によって規定される垂直面に直交する方向に並んだ複数の操作ツールを備えていてもよい。
特に有利な構成は、サンプル操作デバイスが、ツールキャリアに交換可能に取り付けられたツールヘッドを有する操作ユニットを備えてもよく、ツールヘッドは連結位置で全体が垂直方向に移動可能で、少なくとも1つの操作ツールが垂直軸を中心にして回転可能にツールに取り付けられる。この構成により、存在するツールヘッド全体を単に交換することによって、多量の異なるサンプルキャリアおよび、さらには異なるサンプル容器を処理するための、操作ユニットの迅速で柔軟な整合が可能となる。交換可能なツールヘッドを備えた本明細書に記載する構成は、本出願人が、請求項1の特徴と比較してそれ自体の保護の正当性を示す主題を見出し、したがって、特にサンプルユニットが第1および第2の向きの間で移動可能である特徴とは独立した、別個の独立請求項をそれに割り当てる権利を自身で留保するため有利と思われる。
さらなる好ましい発展例では、サンプル操作デバイスは、さらに、サンプルキャリアレセプタクルに挿入されたサンプルキャリアおよび/またはサンプルキャリア内に位置する個々のサンプル容器を識別するサンプル容器識別デバイスを備えていてもよい。サンプル容器識別デバイスは、サンプル容器それぞれの底部に位置する識別パターンを認識できるようにして省スペースの形で形成してもよい。この構成は、例えば、光センサにて実現できる。
サンプルキャリアおよびサンプル蓋キャリアがポートレート配置で配置されている、本発明によるサンプル操作デバイスの一実施形態を示す斜視図である。 サンプルキャリアおよびサンプル蓋キャリアがランドスケープ配置で配置されている、本発明による同じサンプル操作デバイスを示す斜視図である。 ランドスケープ配置にあるサンプルキャリアレセプタクル、および十字形のサンプル蓋キャリアレセプタクルを例証する、サンプルキャリアおよびサンプル蓋キャリアを含まない、異なる視点から見た別の図である。 第1および第2の向きの間でサンプルキャリアレセプタクルを移動する回転ドライブを有する、サンプル台とともにサンプルキャリアを示す底面斜視図である。 サンプル蓋キャリアレセプタクルが中に形成されている、図4Aのサンプル台の上部アタッチメントを示す上面斜視図である。 図4Bの上部アタッチメントとともに図4Aのサンプルキャリッジを示す側面図である。 ツールヘッドが取り外されている図3のサンプル操作デバイスを示す図である。 図5のツールヘッドを倍尺で示す断面図である。 蓋をねじ式係合する、またはねじ式係脱する、異なる数のツールをそれぞれ備えた図5のツールヘッドを示す側面図である。 蓋をねじ式係合する、またはねじ式係脱する、異なる数のツールをそれぞれ備えた図5のツールヘッドを示す側面図である。
以下、本発明について、図面に示される実施形態を参照してさらに詳細に説明する。
本発明に係るサンプル操作デバイス10は、図1に示す例示的な一実施形態の斜視図において、全体を12で示すサンプルユニットと、全体を14で示す操作ユニットとを備えている。サンプルユニット12および操作ユニット14は、両矢印Aにて示す移動方向において相対的に線上に移動可能である。図1に示す実施形態では、移動方向は水平面に延在している。移動方向におけるサンプルユニット12と操作ユニット14との間の相対的移動は、図1に示す実施形態においては、図1においてサンプルユニット12の下方にある出力駆動ホイール16を示す線形ドライブを用いて、サンプルユニット12が、いずれの場合も移動方向Aに移動できない操作ユニット14に対して、前進もしくは供給方向(図1の斜め後方に向かう方向)、または後退方向(図1の斜め前方に向かう方向)に移動可能な点で実現されている。線形ドライブの出力駆動ホイール16は、サンプルユニット12のサンプルキャリッジ18の底面に作用する。サンプルキャリッジ18自体は、サンプル操作ユニット10のハウジング内に形成された線形ガイドアセンブリ上において、移動方向Aで移動可能にガイドされる。
サンプルキャリッジ18に加え、サンプルユニット12は、回転台に直交する回転軸を中心として回転可能に支持された回転台20を備えている。回転軸は、図1において破線で示しDで示している。図1に示すように、サンプルキャリッジ18を水平向きした場合、回転軸Dは、垂直方向に延在する。
回転台20は、その中に形成されたサンプルキャリアレセプタクル22を有し、その中に、図1に24で示すサンプルキャリアを挿入できる。図1のサンプルキャリア24は、長手方向の長辺および横方向の短辺を備えたほぼ長方形の形状を有している。サンプルキャリア24は、マトリックス状で中に形成された複数の個々のサンプルレセプタクルを有し、その1つが例示的な形で図1に26で示している。サンプルレセプタクル26は、行および列の形で配置され、本明細書で適用する言語によれば、サンプルキャリア24の動作可能位置において、行は常に移動方向Aに横断して延在し、列は常に移動方向に延在する。サンプルキャリア24は、サンプルキャリア24のそれぞれがサンプルレセプタクル26それぞれに1つの向きでのみ、または多くてもいくつかの相互に回転させた向き(例えば、相対的に90°回転させた2つの向き、相対的に180°回転させた2つの向き、それぞれを相対的に90°回転させた4つの向き)で嵌合するという意味であり、サンプルキャリアレセプタクル22それぞれと関連付けられる。したがって、サンプルキャリア24および関連するサンプルキャリアレセプタクル22それぞれの輪郭は、互いにほぼ対応している。図1に示す変形例において、対応する設計は、サンプルキャリアレセプタクルの4つの角部のそれぞれに高さを増加させたフレーム部材28を有し、それによって4つのフレーム部材にて長方形の輪郭を区画し、その寸法が長方形であるサンプルキャリア24の輪郭に対応するような形として実現されている。
図1に示すサンプル操作デバイス10は、上述したSBS規格にしたがってサンプルキャリア24を受け入れるサンプルキャリアレセプタクル22を備えている。図1に示す変形例で、サンプルキャリアレセプタクル22は、12行および8列の構成のほぼ長方形のSPSサンプルキャリア24用に設計された、すなわち合計96個のサンプルのレセプタクルである。他のサンプルキャリア構成およびサンプル容器構成それぞれを、回転台20を交換することによって簡単に処理することができる。数値寸法が長手方向および横方向で互換性がある場合は、サンプルキャリアレセプタクル22のみを交換し、回転台20を交換しないことによって、簡単な形で異なる構成を処理することができる。
サンプルユニット12は、図1に32で示すサンプル蓋キャリアを挿入できるサンプル蓋キャリアレセプタクル13をさらに備えている。サンプル蓋キャリア32は、その中に形成された複数のサンプル蓋レセプタクルを有しており、その1つが例示的に図1に34で示されている。サンプル蓋キャリア32は、特に行および列の形であるサンプル蓋レセプタクル34のマトリックス状の配置に関して、サンプルキャリアレセプタクル22に挿入されたサンプルキャリア24の構成に対応する構成を有している。サンプル蓋キャリア32の個々のサンプル蓋レセプタクル34は、サンプルキャリア24に関連付けられたサンプルレセプタクル26それぞれの中に位置するサンプル容器の蓋を受け入れるように設計されている。
特に、図1のサンプルキャリア24およびサンプル蓋キャリア32のそれぞれは、ポートレート配置、すなわちその長手方向の辺が移動方向Aに延在して向きされている。同様に、それに対応して、サンプルキャリア24およびサンプル蓋キャリア32のそれぞれも、ポートレート配置、すなわち長手方向の辺が移動方向Aに横断して延在するようにして向きされる代替の配置に当てはまる(例えば、図2参照)。これによって多くのプロセスが、例えば、サンプル容器上への蓋の配置およびサンプル容器からの蓋の取外し、サンプルキャリア24からサンプル蓋キャリア32へ、およびその逆の蓋の搬送、またはサンプル蓋キャリア32内への蓋の配置およびサンプル蓋キャリア32からの蓋の取出しが、大幅に容易になり、特に、既に空いているサンプルの汚染を有効に回避できるプロセスが可能になる。サンプル蓋キャリアレセプタクル30は、ポートレート配置のサンプルキャリア24およびランドスケープ配置のサンプルキャリア24のそれぞれと関連付けられた、中心で相対的に90°回転させた2つのサンプル蓋キャリアレセプタクルの組み合わせにより、上から見てほぼ十字形の輪郭を有している。したがって、サンプル蓋キャリア32を相対的に90°回転させた4つの向きで、サンプル蓋キャリアレセプタクル30に挿入できる。
操作ユニット14は、ツールキャリア42を有するツールヘッド40を備えている。ツールキャリア42は、移動方向Aを横断して、特にそれに直交して配置されたバーの構成を有している。ツールキャリア42は、その上に並べて取り付けられた複数の操作ツールを有し、その1つが例示的に図1に44で示されている。操作ツール44のそれぞれは、ツールキャリア42に直交する軸を中心にして回転可能に支持されている。操作ツール44のそれぞれは、ツールヘッド40に収容されたサーボドライブによって、それらの軸を中心にして回転駆動される。個々の操作ツール44のそれぞれは、蓋をサンプル容器から取り外し、または蓋をサンプル容器に乗せるのに役立つ。図1に示す変形例では、操作ツール44のそれぞれを関連する蓋へと案内する際に、蓋のねじ式係合およびねじ式係脱にて実現されている。
図1に示すサンプル操作ユニット10は、制御コマンドを入力でき、動作中の状態情報や追加の関連情報を表示するタッチ式スクリーン50をさらに備えている。下側部分には、ほぼサンプルキャリアレセプタクル22に挿入されたサンプル容器の高さに、サンプル容器に適用された識別パターンを認識できるように配置されるサンプル容器識別デバイス70がさらに設けられている。これによって多数のサンプルを自動で通過させることが容易になる。特に、サンプル容器識別デバイス70は、個々のサンプル容器の底部に位置する識別パターンを検出できるように配置されている。この検出は、特に、適切に取り付けられた光センサを利用して行うことができる。
図2は、図1に対応する斜視図で、ランドスケープ配置のサンプルキャリア24およびサンプル蓋キャリア32を備え、サンプルキャリア24およびサンプル蓋キャリア32それぞれの長辺が移動方向Aに直交して延在する、同じサンプル操作デバイス10の一実施形態を示す。ランドスケープ配置では、行は列よりも多数のサンプル容器を収容する。これにより、操作ユニット14がそれに対応して多数の操作ツール44を有する場合に、より高いスループットが可能となる。図2で使用する番号は、図1で使用したものに対応する。繰返しを避けるため、図1に関連する説明を参照する。
本発明によれば、サンプルユニット12は、第1の向き、すなわち図1に示すポートレート配置と、第2の向き、すなわち図2に示すランドスケープ配置との間で移動可能である。第1および第2の向きの間の移動は、好ましくは、サンプルキャリアレセプタクル22が図1に示す第1の向きと図2に示す第2の向きとの間で移動可能として行われる。この移動は、基本的には手動で行われる。しかしながら、図1〜図6の場合のように、第1の向きと第2の向きとの間の移動はドライブを用いて行なうことがより便利である。この目的のため、以下に多少詳細に記載する電気サーボドライブを用いてもよい。
図1および図2それぞれの後方からの斜視図である、図3に示すサンプル操作デバイス10は、サンプルキャリアおよびサンプル蓋キャリアそれぞれがレセプタクルに挿入されていない。サンプルキャリアレセプタクル22は、ランドスケープ配置で配置されている。この図は、ランドスケープ配置のサンプルキャリアレセプタクル22およびポートレート配置のサンプルキャリアレセプタクル22のそれぞれと適合性がある輪郭設計を備える、サンプル蓋キャリアレセプタクル30の十字形の輪郭を明確に示している。
他の図面を参照して上述した構成要素に加えて、本明細書で明確に参照されているさらなる説明に加え、図3による例は、電気供給ネットワークに接続する供給ポート54、オンオフスイッチ52、および有線または無線にて内部または外部コンピュータネットワークに接続する、全体を56で示す多数のポートをさらに示している。
図4Aは、下から見た斜視図で、サンプルキャリッジ18と、サンプルキャリアレセプタクル22が中に形成される回転台20とを示している。本実施形態では、電気サーボドライブの形態である回転ドライブ36が回転台20の下面に取り付けられている。回転ドライブ36の出力ピニオンは、少なくとも90°のセクター範囲で回転台20の円形の周面に設けられた歯38と噛合する。したがって、回転ドライブ36は、歯38を介して回転台20を直接駆動して、サンプルキャリアレセプタクル22をその第1の向き(ポートレート配置)からその第2の向き(ランドスケープ配置)へ、またはその逆へと移動する。回転ドライブ36として、所望の実質的な出力に関して、高速回転であってコンパクトな電気サーボドライブ(例えば、DCモータもしくはブラシレスDCモータ)を使用でき、その高速回転は、回転ドライブ36の出力ホイールと減速歯車システムの作用を有する歯38との間の係合を介して、図3に示す回転軸Dを中心にした回転台20の低速回転に変換される。減速により、場合によってはサンプルキャリア24およびサンプルキャリア24に受け入れられたすべてのサンプル容器を含めて回転台20を回転させ、第1または第2の向きに達するとアセンブリを停止できる十分に大きなトルクが作られる。第1および第2の向きそれぞれの正確な移動開始および保持は、回転台20の周囲に沿って周囲に面してサンプルキャリッジ18の底面に取り付けられる、少なくとも1つの回転センサ39を用いてモニタリングされる。回転台20をサンプルキャリッジ18内で回転可能に支持するため、回転台20の周囲に沿っていくつかの軸受35が取り付けられている。その上、同様に回転台20の周囲に設けられた止め具37は、回転台20の周囲の歯38が回転ドライブ36の出力ピニオンと協働または噛合するような向きで、回転台がサンプルキャリッジ18に挿入されることを確実にする。
図4Bは、上から見た斜視図で、中に形成されたサンプル蓋キャリアレセプタクル30とともに、図4Aのサンプルキャリッジ18の上部アタッチメント58を示している。また、サンプルキャリッジ18の断面と、それに対して回転可能であり、中にサンプルキャリアレセプタクル22が形成される回転台20の断面とが示されている。サンプル蓋キャリアレセプタクル30のほぼ十字形の輪郭は平面図で明確に確認でき、その輪郭は、ランドスケープ配置(図4Bの破線参照)で配置されたサンプル蓋キャリアレセプタクルの輪郭が、ポートレート配置(図4Bの点線参照)で配置されたサンプル蓋キャリアレセプタクルの輪郭と組み合わされて得られる。サンプル蓋キャリアレセプタクル30の十字形の輪郭により、サンプル蓋キャリア32をそれぞれ90°相対的に回転させた4つの向きで挿入することが可能になる。
図4Cに示す側面図は、図4のサンプルキャリッジ18を図4Bの上部アタッチメント58とともに示す。
図5は、ツールヘッド40を取り外した図3のサンプル操作デバイス10を示す。ツールヘッド40は、吊り下げられたツールキャリア42および操作ツール44とともに、ユニットとしてサンプル操作デバイス10のハウジングから取り外すことができる。ハウジングに対するツールヘッド40の取り付けは、ツールヘッド40に解放可能に連結するように設置されたスタブ車軸60を用いて行なわれる。連結位置で、スタブ車軸は、ツールヘッド40に形成された陥凹部63に挿入される(図6も参照)。スタブ車軸60自体は、ハウジングに収容されているそれ自体のドライブによって垂直方向に駆動されて、それに取り付けられているツールヘッド40を全体的、すなわちツールキャリア42に吊り下げられたすべてのツールとともに、上下に移動させることができる。また、図5は、ツールヘッド40上に設けられ、ツールヘッド40がスタブ車軸60に取り付けられると、ハウジング上の噛合する対向接続に連結され、それによってツールヘッド40とハウジングとの間に電気接続を確立する電気プラグ接続62の側面を示している。この接続を用いて、一方では、個々のツール44の駆動を制御する制御コマンドおよびデータが交換され、他方では、ツールヘッド40の位置および状態に関するセンサデータがハウジング内に提供される中央処理装置に返送される。所望であれば、個々のツール44に対する回転ドライブもハウジングに収容されてもよい。その場合、ツールヘッド40とスタブ車軸60との間の連結は、連結状態では個々のツール44の回転駆動が転送されるように選択される。
また、連結位置でのツールヘッド40に対するスタブ車軸60の位置は、図5のツールヘッド40を拡大断面図で示す図6からも確認できる。より明確にするため、個々のツールの例を図6では省略している。スタブ車軸60は、積極的係合および/または摩擦係合によって、ツールヘッド40に形成された陥凹部63に連結している。ツールヘッドを取り外すため、スタブ車軸60に作用する第1のウェブ64と、それに枢動接続された枢動レバー66とを備える解放デバイスが用いられている。レバー66を、図6に矢印で示す上方向に枢動させると、車軸関節68が多少偏心して配置されていることにより、ウェブ64がスタブ車軸60に向かってわずかにシフトする。車軸関節68がツールヘッド40上で支持されていることにより、ツールヘッド40は、ツールヘッド40の陥凹部内におけるスタブ車軸60の係合が低減される方向でスタブ車軸60に対して移動し、それによってツールヘッドが完全にスタブ車軸から係脱して取り外すことができる。新しいツールヘッド40を単純にそこに嵌めることができる。
最後に、図7Aおよび7Bはそれぞれツールヘッド40の側面図を示す。ツールヘッド40は、それぞれ、図6に示す構造にしたがって容易にスタブ車軸60に連結し、そこから取り外すことができる。図7Aのツールヘッドは、それぞれツールキャリア42上で吊り下げられた、合計8個の直列に配置された操作ツール44A〜44Hを備える。ツール44A〜44Hのそれぞれは、その中央垂直軸を中心にして回転可能に支持され、ツールヘッド40に収容された回転ドライブを用いて、それぞれの回転軸70A〜70Hを介して回転駆動される。ツール44A〜44Hは、ねじ蓋を有する蓋を、サンプル容器からねじ式係脱し、またサンプル容器とねじ式係合するように構成されている。ツール44A〜44Hの回転方向は、ツールが蓋のねじ式係合およびねじ式係脱の両方に役立つように、好ましくは反転可能とされている。
図7Aのツールヘッドとは異なり、図7Bのツールヘッドは、行または直列の形でツールキャリア42上に吊り下げられた、合計12個のツール44A〜44Lを備えている。ツール44A〜44Lのそれぞれは、図7Aに記載のように、それぞれの垂直回転軸70A〜70Lを介して、ツールヘッドに収容された回転ドライブに連結される。
ランドスケープ配置のサンプルキャリア内、およびポートレート配置のサンプルキャリア内で交互に処理される他の点では類似したサンプル容器を処理する場合、図7Aおよび7Bによるツールヘッドは、適宜、交互にスタブ車軸60に取り付けられ、またはそこから取り外される。8個および12個のツールをそれぞれ有する実施形態では、各行12個のサンプル容器が8行(ランドスケープ配置、図7Bによるツールヘッド40を用いて処理)、または各行8個のサンプル容器が12行(ポートレート配置、図7Aのツールヘッド40を用いて処理)で96個のサンプル容器を有するSBS形式のサンプルキャリアに当てはまる。

Claims (18)

  1. サンプルユニット(12)と少なくとも1つの操作ツール(44)を有する操作ユニット(14)とを備え、蓋をサンプル容器から取り外し、かつ/または蓋をサンプル容器上に置くためのサンプル操作デバイス(10)であって、
    前記サンプルユニット(12)および前記操作ユニット(14)は、移動方向(A)に沿って相対的に移動可能で、
    前記サンプルユニット(12)は、1つ以上のサンプル容器を保持する少なくとも1つのサンプルキャリア(24)を受け入れるサンプルキャリアレセプタクル(22)を備え、前記サンプルキャリア(24)は、長手方向および前記長手方向に直交する横方向に延在し、
    前記サンプルユニット(12)は、さらに、前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられたサンプルキャリア(24)の長手方向がサンプルユニット(12)と操作ユニット(14)との間の前記移動方向(A)に平行である第1の向きと、前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられたサンプルキャリア(24)の横方向がサンプルユニット(12)と操作ユニット(14)との間の前記移動方向(A)に平行である第2の向きと、の間で移動可能であり、
    前記サンプルキャリアレセプタクル(22)は、前記移動方向(A)で移動可能なサンプルキャリッジ(18)内で回転可能に支持され、
    前記サンプルキャリッジ(18)は、前記サンプルキャリア(24)それぞれと関連付けられたサンプル蓋キャリア(32)を受け入れることができるサンプル蓋キャリアレセプタクル(30)を備え、
    前記サンプル蓋キャリアレセプタクル(30)は、前記サンプルユニット(12)の前記第1の向きおよび前記サンプルユニット(12)の前記第2の向きの両方において、前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられた前記サンプルキャリア(24)それぞれに関する適正位置で前記関連するサンプル蓋キャリア(32)それぞれを受け入れることができるように形成され、平面図において、共通の回転軸を中心にして90°互いに対して回転させた2つのサンプルキャリアレセプタクルの輪郭の組み合わせによって得られる輪郭を有する、サンプル操作デバイス(10)。
  2. 前記サンプルキャリア(24)の寸法は、長手方向の方が横方向よりも長い、請求項1に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  3. 前記サンプルキャリア(24)は、長手方向に延在する第1の対称軸と、横方向に延在し前記第1の対称軸に直交する第2の対称軸と、を有する、請求項1または2に記載のサンプル操作デバス(10)。
  4. 第1の向きと第2の向きとの間で移動される場合、前記サンプルキャリアレセプタクル(22)は、前記長手方向および前記横方向によって規定される面に直交する回転軸(D)を中心にして、垂直回転軸を中心にして回転可能である、請求項1から3のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  5. 前記回転軸(D)は、垂直軸であり、前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられた前記サンプルキャリア(24)に対して中心に配置されている、請求項4に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  6. 前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられたサンプルキャリア(24)に作用して少なくとも前記第1および第2の向きの間で回転させる、回転ドライブ(36)をさらに備える、請求項1から5のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  7. 前記サンプルキャリアレセプタクル(22)は、垂直軸を中心にして回転可能であって、サンプル台(20)に連結されている、請求項1からのいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  8. 前記サンプルキャリアレセプタクル(22)は、前記サンプル台(20)に形成されている、請求項7に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  9. 前記サンプルキャリアレセプタクル(22)に受け入れられたサンプルキャリア(24)に作用して少なくとも前記第1および第2の向きの間で回転させる、回転ドライブ(36)をさらに備え
    前記サンプル台(20)は、前記回転ドライブ(36)と協働する少なくとも1つの円形の周面を有する、請求項7または8に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  10. 前記サンプル台(20)の前記円形の周面は、前記回転ドライブ(36)の出力ピニオンと協働する歯(38)を備えて形成されているか、または前記回転ドライブの出力ホイールと摩擦協働する駆動表面を有する、請求項9に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  11. 前記サンプルユニット(12)に作用し、前記サンプルユニット(12)をいずれの場合も前記移動方向(A)で固定されている前記操作ユニット(14)に対して前記移動方向(A)に移動するように構成された線形ドライブをさらに備える、請求項1から10のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  12. 前記線形ドライブは、前記サンプルユニット(12)の下方に配置され、前記サンプルキャリッジ(18)に係合する、請求項11に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  13. 前記操作ツール(44)は、垂直軸を中心にして回転可能に前記操作ユニット(14)に取り付けられ、垂直方向に移動可能である、請求項1から12のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  14. 前記操作ユニット(14)は、前記移動方向(A)によって規定される垂直面に直交する方向に並んだ複数の操作ツール(44A〜44H;44A〜44L)を備える、請求項13に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  15. 前記操作ユニット(14)が交換可能に取り付けられたツールヘッド(40)を備え、前記ツールヘッド(40)がユニットとして垂直方向に移動可能であり、前記少なくとも1つの操作ツール(44)が垂直軸を中心にして回転可能に前記ツールヘッド(40)に取り付けられている、請求項1から14のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  16. 前記サンプルキャリア、および/または前記サンプルキャリア(24)内に位置する個々のサンプル容器を識別する、サンプル容器識別デバイス(70)をさらに備える、請求項1から15のいずれか1項に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  17. 前記サンプル容器識別デバイス(70)は、サンプル容器それぞれの底部に位置する識別パターンを認識することができるように形成されている、請求項16に記載のサンプル操作デバイス(10)。
  18. 前記サンプル容器識別デバイス(70)は、少なくとも1つの光センサを備える、請求項16または17に記載のサンプル操作デバイス。
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