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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6577048
(24)【登録日】2019年8月30日
(45)【発行日】2019年9月18日
(54)【発明の名称】磁気的に連結されるカセットを備えた底部開口ポッド
(51)【国際特許分類】
B65D 25/10 20060101AFI20190909BHJP
【ＦＩ】
B65D25/10
【請求項の数】2
【全頁数】27
(21)【出願番号】特願2017-550519(P2017-550519)
(86)(22)【出願日】2016年3月27日
(65)【公表番号】特表2018-512340(P2018-512340A)
(43)【公表日】2018年5月17日
(86)【国際出願番号】US2016024394
(87)【国際公開番号】WO2016160636
(87)【国際公開日】20161006
【審査請求日】2017年11月22日
(31)【優先権主張番号】62/139,269
(32)【優先日】2015年3月27日
(33)【優先権主張国】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ボアズ， グレゴリー
【審査官】
村山 美保
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０７−３１５４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０６４３２８４９（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特開平０６−１３２３９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−１４０２７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０１７５７９２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６５Ｄ ２５／１０
Ｂ６５Ｄ ８５／３８
Ａ６１Ｊ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
底部ドアと、
内部チャンバーを画定するように前記底部ドアと協働するハウジングと、
前記内部チャンバーの中に配設され、前記底部ドアに装着されている第１のカセットと、
前記第１のカセットを前記底部ドアに磁気的に連結するように適合されている第１の磁気カップラーであって、前記第１のカセットに装着された第１の永久磁石と、前記底部ドアに装着された第２の永久磁石とを含む、第１の磁気カップラーと
を含み、
前記第１のカセットおよび前記底部ドアは、前記底部ドアの上での前記第１のカセットの回転アライメントのための相補的な嵌合構造体を含み、
前記第１の永久磁石と第２の永久磁石は、それぞれ横方向の平面上で対向するＮ極およびＳ極を有するように構成される、底部開口ポッド。
内部チャンバーを画定するように前記底部ドアと協働するハウジングと、
前記内部チャンバーの中に配設され、前記底部ドアに装着されている第１のカセットと、
前記第１のカセットを前記底部ドアに磁気的に連結するように適合されている第１の磁気カップラーであって、前記第１のカセットに装着された第１の永久磁石と、前記底部ドアに装着された第２の永久磁石とを含む、第１の磁気カップラーと
を含み、
前記第１のカセットおよび前記底部ドアは、前記底部ドアの上での前記第１のカセットの回転アライメントのための相補的な嵌合構造体を含み、
前記第１の永久磁石と第２の永久磁石は、それぞれ横方向の平面上で対向するＮ極およびＳ極を有するように構成される、底部開口ポッド。
【請求項2】
前記ハウジングと前記底部ドアとの間に配設されている円形シール部材を含む、請求項１に記載の底部開口ポッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願本出願は、２０１５年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／１３９，２６９号の利益を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本開示の分野は、概して、底部開口ポッドに関し、より具体的には、磁気カップリングによってカセットをその中に保持する底部開口ポッドに関する。
【背景技術】
【0003】
生物学的なサンプルをハンドリングおよび処理するための従来のシステムおよび方法は、多くの労力を要する。サンプルトレイは、人間のオペレーターによって、輸送され、ハンドリングされ、および処理される。プロセスのスループットおよび効率は、人間のオペレーターの能力によって制限される。また、多大な人間の相互作用は、生物学的なサンプルの処理が微生物汚染しやすいということを引き起こす可能性がある。また、いくつかの場合には、生物学的なサンプルのハンドリングは、健康リスクを運転要員に与える可能性がある。
【0004】
必要とされているものは、生物学的検査の処理における膨大な人間による介入を低減させる方式である。
【発明の概要】
【0005】
さまざまな実施形態では、その中に装着された１つまたは複数のカセットを固定するために磁気カップリングを利用する底部開口ポッドが開示されている。底部開口ポッドは、カセットとポッドの底部ドアとの間に磁気カップリングを提供する磁気カップラーを含む。１つの実施形態では、磁気カップラーは、カセットのベースの上およびポッドの底部ドアの上に配設されている磁気エレメントを含む。
【0006】
半導体産業において利用されているスタンダードメカニカルインターフェース（ＳＭＩＦ）ポッドなどのような、従来の底部開口ポッドは、生物学的なハンドリングおよび処理のオートメーションのための有望なプラットフォームを提示する。ＳＭＩＦポッドは、典型的に、ハウジングおよび底部ドアを含み、ウエハー基板を収容するカセットが底部ドアの上に装着されており、ＳＭＩＦポッドは、自動化された（ロボットによる）製造プロセスを通して、半導体基板の搬送のために使用されている。ＳＭＩＦポッドは、たとえば、粒子発生を防止すること、および、汚染を制御するためにパージされたマイクロ環境を維持することなど、半導体製造の関心事に注意して発達した。これらの属性の多くは、生物学的検査の好適な処理およびハンドリングに役立つ。
【0007】
それにもかかわらず、半導体処理において使用されているＳＭＩＦポッドは、生物学的検査に適合するための修正から利益を受けることとなる。粒子発生は半導体処理において同等の関心事であるが、生物学的検査に関する合い言葉は、殺菌および無菌である。すなわち、半導体処理が、粒子の防止および除去ならびに酸化効果を最小化することに関係がある場合に、生物学的検査は、殺菌環境を維持することに重点を置いている。したがって、パージシステムは、半導体処理の文脈においてよりも、生物学的検査の文脈において、異なる要件を有している。高純度の窒素によってパージすることが、半導体プロセスのためのＳＭＩＦポッドにおける汚染を防止するためのメカニズムである場合に、過酸化水素などのような無菌ガスが、生物学的検査のための殺菌プロセスにおいて使用され得る。したがって、殺菌のために特定の無菌ガスを利用するいくつかの生物学的検査の用途に関して、ＳＭＩＦポッドは、それらの無菌ガスに適合性がなければならない。
【0008】
また、生物学的検査のプロセスに関するＳＭＩＦポッドを修正するための探求は、半導体の文脈においても同様に実装され得る改善を生み出した。従来のＳＭＩＦポッドは、ガスケットまたはシール部材を利用することが多く、それは、形状が概して長方形になっており、角部において丸みを帯びた領域を備えている。そのような長方形のシール部材は、ＳＭＩＦポッドの中に収容されたカセットの長方形形状に概して一致するコンテナから発達した。長方形のシール部材は、角部において、リークまたは過度の応力を起こしやすい可能性がある。本開示の１つの改善は、円形のシールを利用することであり、それは、より信頼性の高いシールを提供することが可能である。
【0009】
従来のＳＭＩＦポッドは、カセットを適切な場所に保持するために、カセットとハウジングの上部との間に配設されたスプリングメカニズムを利用していることが多く、それによって、カセットを底部ドアの装着面の上に固定する下向きの力を働かせるということを考える。この従来のアプローチに対する１つの不利益は、保持力が分離力としても現れ、分離力が、底部ドアによって提供される閉鎖に逆らって働くということである。すなわち、スプリングは、カセットを介してドアに対抗する下向きの力を提供するだけでなく、ハウジングに対抗して上向きの力も働かせる。したがって、スプリングは、効果的に、底部ドアからハウジングを持ち上げまたは分離しようとし、それは、ハウジングと底部ドアとの間の閉鎖またはシールを破壊し、汚染につながる可能性がある。また、スプリング荷重式の配置は、カセットの上に応力を働かせ、それは、悪影響を伴って、カセット構造体の中にゆがみを引き起こす可能性がある。別の不利益は、ハウジングが底部ドアに連結されるときにしか保持力が存在しないということである。したがって、ハウジングが底部ドアから除去されているときに、カセット自身の重量以外には、カセットを適切な場所に保持する力は存在していない。
【0010】
したがって、多くの場合において、生物学的検査プロセスの目的のために本明細書で開発および開示されている修正例および改善例は、半導体プロセスに関して応用することが可能である。生物学的検査プロセスおよび半導体製作プロセスの両方において有用性がある修正例のうちの１つの例は、カセットと底部ドアとの間での磁気カップリングの使用である。本明細書で開示されている磁気カップリング配置のさまざまな実施形態では、カセットは、ポッドのハウジングに分離力または持ち上げ力を付与することなく、底部ドアに固定されており、閉鎖およびシールに反する力を付与しないようになっている。また、磁気カップリングは、ハウジングが除去されているときにも作用し続け、それによって、たとえば、ロボットの故障などのようなハンドリング事故の間に、カセットおよびそれらの積載物のより良好な固定を提供する。また、磁気カップリングは、カセットのより大きい構造体に力を働かせない。むしろ、カセットによって経験される力は、底部ドアとカセットの底部または装着面とのインターフェースにおける圧縮だけである。
【0011】
構造的に、本開示のさまざまな実施形態では、底部ドアと、内部チャンバーを画定するように底部ドアと協働するハウジングと、内部チャンバーの中に配設され、底部ドアに装着されている第１のカセットと、第１のカセットを底部ドアに磁気的に連結するように適合されている第１の磁気カップラーとを含む、底部開口ポッドが開示されている。いくつかの実施形態では、円形シール部材が、ハウジングと底部ドアとの間に配設されている。第１の磁気カップラーは、永久磁石を含むことが可能であり、第１の磁気カップラーは、第１のカセットの上に装着された第１の永久磁石と、底部ドアの上に装着された第２の永久磁石とをさらに含むことが可能である。いくつかの実施形態では、第１の永久磁石は、第２の永久磁石とともに、センタリングされた配向に向けて第１のカセットを付勢する。
【0012】
いくつかの実施形態では、第１の永久磁石および第２の永久磁石は、互いにセンタリングするように構成されているコード化された磁石である。コード化された磁石は、底部ドアに対して好適な回転配向にカセットを付勢するように磁気的にキー係合され得る。また、第１のカセットおよび底部ドアは、底部ドアの上での第１のカセットの回転アライメントのための相補的な嵌合構造体を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、相補的な嵌合構造体は、第１のカセットを単一の回転配向に整合させるように構成されている。さまざまな実施形態では、底部開口ポッドは、第２のカセットと、第２のカセットを底部ドアに磁気的に連結するための第２の磁気カップラーとを含む。
【0013】
本開示のさまざまな実施形態では、底部開口ポッドは、第１のカセットを底部ドアに磁気的に連結するように適合されている第２の磁気カップラーを含む。第２の磁気カップラーは、永久磁石を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、第１の磁気カップラーは、第１のカセットの上に装着された第１の永久磁石と、底部ドアの上に装着された第２の永久磁石とを含み、第２の磁気カップラーは、第１のカセットの上に装着された第３の永久磁石と、底部ドアの上に装着された第４の永久磁石とを含む。特定の実施形態では、第１の永久磁石および第２の永久磁石は、第３の永久磁石および第４の永久磁石と協働し、底部ドアに対する回転アライメントに向けて第１のカセットを付勢する。第１の永久磁石および第２の永久磁石は、互いにセンタリングするように構成されているコード化された磁石であることが可能である。また、第３の永久磁石および第４の永久磁石は、互いにセンタリングするように構成されているコード化された磁石であることが可能である。いくつかの実施形態では、コード化された磁石は、底部ドアに対して好適な回転配向に第１のカセットを付勢するように磁気的にキー係合されている。さまざまな実施形態では、第１の永久磁石のカップリング面は、第３の永久磁石のカップリング面を反発するように構成されており、第１の永久磁石が第３の永久磁石と整合させられるときに、第１のカセットと底部ドアとの間に反発力が発生させられるようになっている。また、第２の永久磁石のカップリング面は、第４の永久磁石のカップリング面を反発するように構成され得、第２の永久磁石が第４の永久磁石と整合させられるときに、第１のカセットと底部ドアとの間に反発力が発生させられるようになっている。反発力は、底部ドアに対するカセットのミスアライメントを防止するのを助ける。
【0014】
さまざまな実施形態では、第１のカセットおよび底部ドアは、底部ドアの上での第１のカセットの回転アライメントのための相補的な嵌合構造体を含み、第２のカセットおよび底部ドアは、底部ドアの上での第２のカセットの回転アライメントのための相補的な嵌合構造体を含む。相補的な嵌合構造体は、第１のカセットを単一の回転配向に整合させるように構成され得、第２のカセットを単一の回転配向に整合させるように構成され得る。
【0015】
本開示のさまざまな実施形態では、貯蔵アイテムをカセットからロボットにより除去するための方法が開示されている。方法は、貯蔵アイテムをロボットマニピュレーターのエンドエフェクターに係合させることと、貯蔵アイテムが、カセットの保持フィーチャーよりも高く上昇させられるように、エンドエフェクターによって、カセットの装着フィーチャーから上向きに離れるように貯蔵アイテムを上昇させることと、貯蔵アイテムを、保持フィーチャーの上方に、カセットから外へ並進させることとを含む。
【0016】
同様に、貯蔵アイテムをカセットの中へロボットにより挿入するための方法が開示されており、方法は、貯蔵アイテムをロボットマニピュレーターのエンドエフェクターに係合させることと、貯蔵アイテムがカセットの保持フィーチャーよりも上昇させられるように、エンドエフェクターによって、貯蔵アイテムを上昇させることと、貯蔵アイテムを保持フィーチャーの上方にカセットの中へ並進させることと、貯蔵アイテムをカセットの装着フィーチャーの上に低下させることとを含む。いずれの方法に関しても、エンドエフェクターは、貯蔵アイテムの上に画定された受容部に連結され得る。貯蔵アイテムは、生物学的なサンプルトレイであることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】本開示の実施形態による、分解されている底部開口ポッドの斜視的な部分切り欠き図であり、ロードされるカセットがそれに装着されている状態を示す図である。
【図2】本開示の実施形態による、カセットおよび底部開口ポッドの底部ドアの部分的な斜視図であり、１つのカセットが底部ドアから切り離されている状態を示す図である。
【図3】本開示の実施形態による、カセットの部分的な底面斜視図である。
【図4】本開示の実施形態による、永久磁石アッセンブリの分解斜視図である。
【図6】本開示の実施形態による、磁気カップラーの断面図である。
【図7】本開示の実施形態による、カセットの正面斜視図である。
【図10】本開示の実施形態による、底部ドアに装着されているデュアル式の磁気カップリングを有する底部開口ポッドの斜視切り欠き図であり、ロードされるカセットがそれに装着されている状態を示す図である。
【図22】本開示の実施形態による、外側環状領域およびコア領域を画定する同心円状の円形パターンを有するコード化された磁石を実装する磁気カップラーの概略図である。
【図23】本開示の実施形態による、外側環状領域、中間環状領域、およびコア領域を画定する同心円状の円形パターンを有するコード化された磁石を実装する磁気カップラーの概略図である。
【図24】本開示の実施形態による、半環状の外側領域と四分円に分割されたコア領域とを有するコード化された磁石を実装する磁気カップラーの概略図である。
【図36】本開示の実施形態において使用されるトレイの底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１Ａから図１Ｄを参照すると、底部開口ポッド３０が、本開示の実施形態にしたがって示されている。底部開口ポッド３０は、密閉チャンバー３１を画定するように協働するハウジング３２および底部ドア３４を含む。１対のカセット３６が、底部開口ポッド３０の底部ドア３４のカバープレート３５に連結されており、カバープレート３５は、装着面３３を含む。カセット３６は、中心軸線３７をそれぞれ画定している。いくつかの実施形態では、カセット３６は、カセット３６を底部ドア３４に磁気的に連結するための磁気カップリングエレメント３８をそれぞれ含む。それぞれのカセット３６は、複数の貯蔵エレメント４０の貯蔵のために構成されており、複数の貯蔵エレメント４０は、前方面４１をそれぞれ含む。貯蔵エレメント４０は、さまざまなアイテムのいずれかであることが可能である。典型的に、貯蔵エレメント４０は、トレイ（たとえば、生命培養トレイ）または半導体基板などのような、ロボットによりハンドリングされるアイテムであるが、一般的に、カセットの中に装着することにつながる任意の貯蔵コンポーネントまたはデバイスであることが可能である。
【0019】
さまざまな実施形態では、ハウジング３２は、円形フランジ４８から延在するシェル部分４５を含み、円形フランジ４８は、底部ドア３４を取り囲む。円形シール部材５０が、円形フランジ４８の内周部４７に連結されている。円形シール部材５０は、リップ部分４９を含むことが可能であり、リップ部分４９は、底部ドア３５の円形側面５１に係合し、ハウジング３２と底部ドア３４との間に気密シールを提供する。さまざまな実施形態では、円形シール部材５０は、Ｖ字形状またはＹ字形状の断面を画定している。機能的に、円形のシーリング配置は、典型的に、たとえば、実質的に正方形または長方形のシーリング配置よりも信頼性の高いシールを提供する。
【0020】
さまざまな実施形態では、底部開口ポッド３０の構築材料は、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、および３Ｄプリンターによるポリカーボネートを含む。特定の実施形態では、底部開口ポッド３０は、過酸化水素などのような無菌殺菌ガスとの適合性のために構成されている。過酸化水素に適合性がある構築材料は、アルミニウム、ポリプロピレン、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む。
【0021】
さまざまな実施形態では、ハウジング３２は、１対の手動ハンドル４３と、ロボット用フランジ５３とを含む。いくつかの実施形態では、シェル部分４５は、円形フランジ４８から別々に形成され得、コンポーネントは、締結具を使用して一緒に組み立てられ得る。同様に、ロボット用フランジ５３およびハンドル４３は、締結具によってシェル部分４５に取り付けられ得る。他の実施形態では、シェル部分４５および円形フランジ４８は、それに取り付けられるハンドルおよびロボット用フランジと一体になっていることが可能である。いくつかの実施形態では、シェル、ベース、ハンドル、およびロボット用フランジは、すべて、射出成形などによって、一体に形成されている。
【0022】
ハウジング３２は、一般的に、上部壁部４７２、閉じた前方側部４７４、平坦な前方壁部４７６、閉じた側部４７８、４７９、アーチ形の側壁部４８０、４８１、閉じた後方側部４８２、および、平坦な後方壁部４８３を備える、閉じた上部４７０を有する。外向きに突出する構造体４８６が、手動ハンドル４３を取り付けるためのショルダー部４８８を備えた取り付け構造体を提供する。ハウジング３２の円形フランジ４８は、ドアフレーム４９２およびドア開口部４９４を提供する。底部ドア３４は、スチールまたは他の鉄を含有する材料のアーチ形のプレート４９５を有することが可能であり、それは、ロードポートドアの中の電磁石に引き付けるためのアーマチャー（ａｒｍａｔｕｒｅ）４９６としての役割を果たす。円形アーマチャー４９６を円形シール部材５０に近接させることは、底部ドア３４の固定性および気密性を促進させることが可能である。円形アーマチャー４９６の機能についての議論が、米国仮特許出願第６２／１７５，８２３号に見出され、それは、同様に本出願の出願人によって所有されており、その開示は、その中に含有されている表現の定義および特許請求の範囲を除いて、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0023】
図１Ｄに示されているように、底部ドア３４は、３つのラッチ部材５０８を備えたラッチメカニズム５０６を含むことが可能であり、３つのラッチ部材５０８は、底部ドア３４の周囲部から延在し、ドアフレーム４９２の上にラッチ係合し、底部ドア３４をその中に固定する。ラッチメカニズム５０６は、オートメーションとインターフェースをとるためのロボット用ハンドル５０７を含むことが可能である。底部ドア３４は、ピン凹部または開口部５０９を画定する構造体を有することが可能であり、それは、前記ロードポートと底部ドア３４との間の適正なアライメントのために、ロードポートドアの上の構造体と協働する。円形フランジ４８は、外周切り欠き部または開口部５０２を画定することが可能であり、それは、底部開口ポッド３０とロードポートの適正なアライメントを促進させるように、ロードポートの上の突き出し部に対応している。
【0024】
図２を参照すると、底部ドア３４が、本開示の実施形態にしたがって、カセット３６とともに示されている。底部ドア３４は、磁気カップリングエレメント３８と磁気的に連結する磁気カップリングエレメント４２を含む。カセット３６または底部ドア３４の磁気カップリングエレメント３８または４２のいずれかが、それぞれ、底部ドア３４またはカセット３６とそれぞれ磁気的に連結されているときに、磁気カップリング４６を発生させる磁気カップラー４４（図６）が画定される。すなわち、磁気カップラー４４は、図２に示されているように、たとえば、底部ドア３４の磁気カップリングエレメント４２に磁気的に連結されるカセット３６の磁気カップリングエレメント３８を含むことが可能である。より一般的には、磁気カップラー４４は、底部ドア３４およびカセット３６のそれぞれの上にあるエレメントを含み、それらは、互いに極めて近接するときに磁気的に連結される。したがって、いくつかの実施形態では、磁気カップリングエレメント３８または４２のうちの一方は、鉄またはスチールなどのような磁気材料を含むが、他方は、永久磁石などのような磁化された材料を含む。他の実施形態では、磁気カップリングエレメント３８および４２の両方が、磁化された材料を含む。
【0025】
代替的に、底部ドア３４およびカセット３６のうちの一方が、磁気材料から作製されるか、または、磁気的な層を含み、相補的な磁気カップリングエレメント３６または４２が、磁化された材料を含む。これらの実施形態では、磁気カップラー４４は、（磁化された）カップリングエレメント３８または４２と（磁気的な）底部ドア３４またはカセット３６との間に磁気カップリング４６を発生させ、磁気カップラー４４を画定する。
【0026】
いくつかの実施形態では、底部ドア３４は、突出部５４などのようなアライメント構造体５２を含み、アライメント構造体５２は、カセット３６の上の切り欠き部５８などのような相補的なアライメント構造体５６に係合する。また、示されている実施形態では、底部ドア３４は、センタリング構造体６２を含み、センタリング構造体６２は、底部ドア３４の装着面３３から上向き方向６０に（すなわち、図１Ａのｒ−θ−ｚ座標系のｚ軸の方向に）突き出ている。示されている実施形態では、センタリング構造体６２は、内径６６を有するセンタリングリング６４であり、内径６６は、カバープレート３５の装着面３３を通して開口部６８を画定している。
【0027】
機能的に、磁気カップラー４４は、クリーンルームなどのような製造環境の中での通常のハンドリングの間に、底部開口ポッド３０の通常のハンドリングの間に、カセット３６を保持するのに十分な力で、底部ドア３４の装着面３３に対するカセット３６の位置合わせを維持する。アライメント構造体５２、５６は、底部ドア３４に磁気的に連結されるときに、カセット３６の配向を提供する。センタリング構造体６２は、カセット３６のベースプレート７６の装着面７４の上に画定されている凹部７２（図３および図６）と嵌合するように寸法決めされ得る。
【0028】
さまざまな実施形態では、カセット３６は、底部ドア３４に手動で装着される。カセット３６は、上端部７８の近くを把持され、底部ドア３４の上方に吊り下げられ、カセット３６の磁気カップリングエレメント３８が、底部ドア３４の磁気カップリングエレメント４２とおおよそアライメント状態になるようになっている。カセット３６は、その中心軸線３７の周りに回転させられて適正なアライメントになり、底部ドア３４の上に低下させられ、磁気カップリングエレメント３８および４２が磁気的に連結され、それによって、磁気カップラー４４を画定するようになっている。下記に議論されているさまざまな実施形態は、カセット３６の回転アライメントのセンタリングおよびキーイング（ｋｅｙｉｎｇ）を支援するための方式を含む。
【0029】
１つの実施形態では、底部開口ポッド３０の内容物の現場でのハンドリングの間に、たとえば、クリーンルーム環境の中での移送およびロボット操作の間に、磁気カップラー４４によって発生させられる保持力は、カセット３６を適切な場所に保持するのに十分になっている。磁気カップラーによって発生させられる保持力の非限定的な範囲は、境界値も含めて１重量ポンド（ｌｂｆ）から６０ｌｂｆの範囲にある。（ここでは、「境界値も含めて」と言われることとなる範囲は、述べられている範囲の端点の値を含む。）いくつかの実施形態では、保持力は、境界値も含めて１ｌｂｆから２０ｌｂｆの範囲にある。いくつかの実施形態では、保持力は、境界値も含めて５ｌｂｆから２０ｌｂｆの範囲にある。いくつかの実施形態では、保持力は、境界値も含めて１０ｌｂｆから２０ｌｂｆの範囲にある。
【0030】
保持力は、たとえば、カセット３６の上部の近くに横方向の解放力Ｆ（図１Ａ）を印加することによって、打ち負かされ得る。カセット３６の高さによって提供される機械的な利点は、磁気カップラー４４によって発生させられる保持力よりも解放力Ｆが実質的に小さくなることを可能にする。いくつかの実施形態では、必要とされる解放力Ｆは、解放の方向に底部ドア３４を傾け、それによって、重力を利用することによって、さらに低減され、カセット３６の解放を支援することが可能である。
【0031】
両方の磁気エレメント３８および４２が磁化されている実施形態に関して、磁気エレメント３８および４２は、自動アライメントするように構成され得る。たとえば、カセット３６の（磁化されている）磁気エレメント３８は、横方向の平面（すなわち、図１Ａのｒ−θ−ｚ座標系のｒ−θ平面）の上に存在する対向する北極および南極（Ｎ極およびＳ極）を有するように構成され得る。また、底部ドア３４の（磁化されている）磁気エレメント４２は、このように構成されているが、カセット３６および底部ドア３４が適正なアライメント状態になっているときに、磁気エレメント４２が磁気エレメント３８に対して１８０度配向されるように配置されている。この配置は、図６に示されており、図６は、アライメント状態の対向するＮ極およびＳ極を示している。
【0032】
機能的に、磁気エレメント３８および４２が互いに近接しており（たとえば、カセット３６を底部ドア３４に装着している間など）、磁気エレメント３８および４２の対向するＮ極およびＳ極がアライメント状態になっていないときには、そのような配置は、回転付勢力を生成させることとなる。磁気エレメント３８および４２の対向するＮ極およびＳ極が整合させられたときに、回転付勢は、効果的に止まることとなる。したがって、この配置は、運転要員またはロボットマニピュレーターが底部ドア３４の上でカセット３６を配向させることを支援することが可能である。
【0033】
図３から図６を参照すると、磁気エレメント３８および４２は、本開示の実施形態にしたがって、永久磁石アッセンブリ８０の一部として含まれ得る。さまざまな実施形態では、カセット３６ａのベースプレート７６ａは、段差付きのオリフィス構造体８２を含み、ベースプレート７６ａは、装着面７４ａを有している。本明細書では、カセット、ベースプレート、および装着面は、集合的にまたは総称的に、カセット３６、ベースプレート７６、および装着面７４と称されており、特定の構築のカセット、ベースプレート、および装着面は、文字の添え字がその後に続く参照数字３６、７６、および７４によってそれぞれ表されている（たとえば、カセット３６ａ、ベースプレート７６ａおよび装着面７４ａ）。
【0034】
ベースプレート７６ａの段差付きのオリフィス構造体は、第１のボア８４および第１のショルダー部８６、ならびに、第２のボア８８および第２のショルダー部９２を画定しており、第２のボア８８は、第１のボア８４よりも小さい直径のものである。段差付きのオリフィス８２は、第３のボア９４をさらに画定しており、第３のボア９４は、装着面７４ａの上に開口部９５を画定することが可能である。開口部９５は、底部ドア３４のセンタリング構造体６２を受け入れるように形状決めおよび寸法決めされ得る。１つの実施形態では、開口部９５は、センタリングリング６４を受け入れるように寸法決めされた直径９６を画定している。
【0035】
図は、装着面３３および７４の上に露出されているものとしてさまざまな磁気エレメントを示しているが、磁気エレメントが露出されていない実施形態も企図される。カップリングがそれを通して行われる材料が非磁気的なものである場合にも、磁気エレメントは、依然として、カバープレート３３およびベースプレート７６を通してカップリングを提供することが可能である。たとえば、アルミニウム、ステンレス鋼、またはさまざまなポリマー材料から作製されたカバープレート３３およびベースプレート７６は、それを通した磁気カップリング４６を可能にする。
【0036】
示されている実施形態では、永久磁石１０２が、段差付きのオリフィス８２の中に配設されており、第２のショルダー部９２の上に着座させられている。第３のボア９４は、永久磁石と協働し、凹部７２を画定している。プラグまたはリテイナーカバー１０４が、段差付きのオリフィス８２の中に挿入され、第２のボアの中に永久磁石１０２を捕らえている。リテイナーカバー１０４は、たとえば、圧入、ボンディング、溶接、ねじ込み式の係合、または、締結具を使用することなど、技術者が利用可能なさまざまな方式で、第１のボア８４および／または第１のショルダー部８６に連結され得る。示されている実施形態では、段差付きのオリフィス８２は、永久磁石１０２がベースプレート７６ａの装着面７４ａに極めて近接するように配置されている。
【0037】
また、さまざまな実施形態では、底部ドア３４のカバープレート３５ａは、永久磁石１０６を収容するための段差付きのオリフィス１０８を画定することが可能である。１つの実施形態では、段差付きのオリフィス１０８は、段差付きのオリフィス８２と同じ特性および属性を含み、それらは、同じ付番の参照数字によって、図６に示されている。また、図６の段差付きのオリフィス１０８は、段差付きのオリフィス８２に対して逆さまの配向になっており、永久磁石１０６がカバープレート３５ａの装着面３３ａに極めて近接するようになっている。それぞれの装着面７４ａおよび３３ａに極めて近接して永久磁石１０２および１０６を位置付けすることによって、磁気カップラー４４の強度が強化される。本明細書では、カバープレートおよびそれらの装着面は、集合的にまたは総称的に、カバープレート３５および装着面３３と称されており、特定の構築のカバープレートおよび装着面は、文字の添え字がその後に続く参照数字３５および３３によってそれぞれ表されている（たとえば、装着プレート３３ａを備えたカバープレート３５ａ）。
【0038】
図７から図９を参照すると、カセット３６ａの詳細が、本開示の実施形態にしたがって示されている。示されている実施形態では、カセット３６ａは、ベースプレート７６ａ、対向するサイドフレーム１２２、および、カセット３６ａの上部におけるクロス部材１２４を含む。複数の装着フィーチャー１２６が、サイドフレーム１２２の上に配設されており、カセット３６ａの内部に向けて突き出ている。また、複数の保持フィーチャー１２８が、複数の装着フィーチャー１２６のそれぞれに対して１つずつ、サイドフレーム１２２の上に配設されており、また、カセット３６ａの内部に向けて突き出ている。
【0039】
さまざまな実施形態では、装着フィーチャー１２６は、装着部分１３２と、テーパー付きの部分または引き込み部分１３４とを含む。示されている実施形態では、装着部分１３２は、円筒形状であり、上側縁部１３６を画定しており、引き込み部分１３４は、切頭円錐形状であり、テーパー付きの表面１３８を画定しており、テーパー付きの表面１３８は、サイドフレーム１２２におけるより大きい直径のベース１４２から、引き込み部分１３４と装着部分１３２との間の接合部におけるよりも小さい直径の接合部１４４へ延在している。
【0040】
示している実施形態に関して、装着フィーチャー１２６は、４つからなるグループで配置されている。４つからなる例示的なグループは、図７において、装着フィーチャー１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、および１２６ｄとして識別されている。４つからなる所与のグループの装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄのそれぞれは、サイドフレーム１２２に装着されており、装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの装着部分１３２のそれぞれの上側縁部１３６が、厳しい公差内で平面１４６の上に存在するようになっている。所与のグループの中の装着フィーチャー１２６の数は、４つに限定されない。たとえば、３つの装着フィーチャー１２６からなるグループも企図され（内在している貯蔵アイテム４０との三脚タイプの接触の形をとる）、または、５つ以上からなるグループ化も企図される。
【0041】
それぞれの保持フィーチャー１２８が、それぞれの装着フィーチャー１２６とサイドフレーム１２２の外側縁部１４８との間に、サイドフレーム１２２の上に配置されている。また、それぞれの保持フィーチャー１２８は、平面１４６を通して上向き方向６０に延在するように位置決めされている。１つの実施形態では、装着フィーチャー１２６および保持フィーチャー１２８は、別々のアイテムであり、それらは、それに限定されないが、圧入またはねじ込み式の係合を含む、技術者が利用可能な技法を使用して、サイドフレーム１２２に装着される。また、一体的フィーチャーが企図され、その場合には、装着フィーチャー１２６および保持フィーチャー１２８は一体になっている。また、たとえば、成形プロセスによって、または、フィーチャーおよびサイドフレームを共通のブロックから機械加工することなどによって、装着フィーチャーおよび保持フィーチャーがサイドフレームと一体的に形成されている実施形態も企図される。
【0042】
動作時に、貯蔵アイテム４０は、装着フィーチャー１２６の装着部分１３２の上に配設されている。装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの上側縁部１３６の平面的な関係は、装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの上に存在する貯蔵アイテム４０の平面的な位置合わせを提供する。さまざまな実施形態では、対向するフレーム１２２の上の接合部１４４同士の間の横方向の距離は、接合部１４４と貯蔵アイテム４０との間に精密な嵌め合わせを提供するように寸法決めされており、横方向１５２への貯蔵アイテム４０の移動を制限する。装着フィーチャー１２６のテーパー付きの表面１３８は、貯蔵アイテム４０を装着部分１３２の上に導くためのガイドとして、および、それぞれの装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの接合部１４４同士の間の横方向のセンタリングのためのガイドとして、作用することが可能である。平面１４６の中へ上方に延在する保持フィーチャー１２８は、貯蔵アイテム４０が前方／後方方向１５４にシフトすることを制限する。
【0043】
底部ドア３４およびハウジング３２に関する候補構築材料は、それに限定されないが、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（たとえば、ＰＥＴ、ＰＥＴＥ、またはＰＥＴＧ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ならびに、アルミニウムおよび射出成形された金属などのような金属を含む。１つの実施形態では、サイドフレーム１２２は、二フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）フィーチャー１２６、１２８を備えた鍛造アルミニウムからなる。
【0044】
図１０および図１１を参照すると、カセット３６ｂが提示されており、カセット３６ｂは、本開示の実施形態にしたがってその上に装着されているデュアル式またはツイン式の磁気エレメント１６２および１６４を含む。磁気エレメント１６２および１６４のそれぞれは、図４および図５に付随して説明されている磁気エレメント３８と同じ様式で、カセット３６ｂの上に構成および装着され得る。同様に、底部ドア３４のカバープレート３５ｂは、上記に議論されているように、磁気エレメント１６２および１６４との磁気カップリング４６を提供することが可能であり、互恵的なデュアル式の磁気エレメント１６６および１６８を含む。示されている実施形態では、磁気エレメント１６２および１６４は、単一のリテイナーカバー１７２によってベースプレート７６ｂの中に保持されており、単一のリテイナーカバー１７２が、両方の磁気エレメント１６２および１６４をカバーしている。
【0045】
図１２から図１６を参照すると、カセット３６ｂを収容するための底部ドア３４のカバープレート３５ｂおよび装着面３３ｂの構造的な詳細が、本開示の実施形態にしたがって示されている。いくつかの実施形態では、アライメント構造体５２は、異なる形状のものであり、単一の回転配向に配向されるようにカセット３６ｂを効果的にキー係合させ、カセットをチャンバー３１の中に間違った配向に装着することを防止する。示されている実施形態では、アライメント構造体５２のうちの第１のものは、実質的に半円形の切り欠き部５８ａと嵌合するための半円形の占有面積および断面を有する突出部５４ａである。アライメント構造体５２のうちの第２のものは、細長い長方形の切り欠き部５８ｂと嵌合するための細長い実質的に長方形の占有面積および断面を有する突出部５４ｂである。
【0046】
さまざまな実施形態では、カバープレート３５ｂは、一段高い面１７４を含む。１対の開口部１７６が、一段高い面１７４のそれぞれの上に画定され得、デュアル式の磁気エレメント１６６および１６８を露出させている。示されている実施形態では、段差付きのオリフィス構造体１８２が、図６の段差付きのオリフィス構造体１０８に類似して、それぞれの一段高い面１７４の下に画定されており、カバープレート３５ｂの後方面１８０からアクセス可能である。段差付きのオリフィス構造体１８２は、図１５および図１６に詳述されている。段差付きのオリフィス構造体１８２は、細長いスロット１７８を画定する第１のボア１８４と、第１のショルダー部１８６とを含む。細長いスロット１７８は、所与の一段高い面１７４の両方の開口部１７６の下に延在している。それぞれの段差付きのオリフィス構造体１８２は、第２のボア１８８と、第２のショルダー部１９２と、開口部１７６を画定する第３のボア１９４とをさらに画定している。
【0047】
１対のリテイナーカバー１９０（それぞれの細長いスロット１７８に対して１つ）が、それぞれの細長いスロット１７８の中にフィットするように形状決めおよび寸法決めされている。段差付きのオリフィス構造体１８２の第１のショルダー部１８６は、締結具１９８とのネジ式の係合のためのネジ穴１９６を画定することが可能である。それぞれのリテイナーカバー１９０は、貫通穴１９９（たとえば、皿穴）を画定することが可能であり、貫通穴１９９は、締結具１９８を収容するように寸法決めされており、また、それぞれの細長いスロット１７８の中にリテイナーカバー１９０を連結するためのネジ穴１９６に整合するように位置決めされている。
【0048】
機能的に、カバープレート３５ａの単一の磁気エレメント４２と比較して、ベースプレート７６ｂのデュアル式の磁気エレメント１６２および１６４、ならびに、カバープレート３５ｂのデュアル式の磁気エレメント１６６および１６８は、カセット３６ｂと底部ドア３４との間に強化された磁気カップリングを提供する。また、デュアル式の磁気エレメント１６２、１６４、１６６、および１６８は、方向性のある磁気エレメントが実装されるときに、方向性のある装着特性を強化することが可能であり、アライメント構造体５２および５６が、冗長になるようになっており、いくつかの実施形態では、排除され得るようになっている。一段高い面１７４は、段差付きのオリフィス構造体１８２、磁気エレメント１６６、１６８、およびリテイナーカバー１９０の積層体を収容するために、増加した厚さの材料を提供する。
【0049】
突出部５４ａおよび５４ｂ、ならびに、それらの相補的な切り欠き部５８ａおよび５８ｂは、適正に配向された場合にだけ、カセット３６ｂがカバープレート３５ｂの装着面３３ｂに対して位置合わせされるように、寸法決めおよび位置決めされている。すなわち、所与のカセット３６ｂが不適正に配向された場合には（たとえば、１８０度回転させられている場合）、突出部５４ａおよび５４ｂは、切り欠き部５８ａおよび５８ｂと干渉し、カセット３６ｂがカバープレート３５ｂの装着面３３ｂの上に不適正な配向で存在することを防止する。
【0050】
図１７から図２１を参照すると、ならびに、図１５および図１６を再び参照すると、ベースプレート７６ｂが、本開示の実施形態にしたがって示されている。図１７から図１９は、ベースプレート７６ｂの３方向の正投影図である。ベースプレート７６ｂは、内部面２２２を有する本体部２２０を含み、内部面２２２は、カセット３６ｂの内部に面しているので、そのように呼ばれている。内部面２２２の反対側には、装着面７４ｂがあり、装着面７４ｂは、カバープレート３５ｂの装着面３３ｂにインターフェース接続するように構成されている。本体部２２０は、周辺部２２４を含み、周辺部２２４は、カバープレート３５ｂの突出部５４ａおよび５４ｂに嵌合するための切り欠き部５８ａおよび５８ｂを画定している。さまざまな実施形態では、複数のカウンターボア２２６が、周辺部２２４の対向する側部２３２および２３４に近接して画定されている。１つの実施形態では、カウンターボア２２６のうちの少なくともいくつかは、細長い貫通スロット２２８を画定している。
【0051】
いくつかの実施形態では、ベースプレート７６ｂの装着面７４ｂは、凹んだ面２４４を有する中央凹部２４２を画定している。１対の開口部２４６が、凹んだ面２４４の上に画定され得、磁気エレメント１６２および１６４を露出させている。示されている実施形態では、段差付きのオリフィス構造体２５２が、図１３の段差付きのオリフィス構造体１８２に類似して、それぞれの凹んだ面２４４の下に画定されており、ベースプレート７６ｂの内部面２２２からアクセス可能である。段差付きのオリフィス構造体２５２は、図１６に詳述されており、段差付きのオリフィス構造体１８２と同じコンポーネントおよび属性を含むことが可能であり、それらは、同じ付番の参照数字によって示されている。すなわち、段差付きのオリフィス構造体２５２は、細長いスロット１７８を画定する第１のボア１８４と、第１のショルダー部１８６とを含む。細長いスロット１７８は、凹んだ面２４４の両方の開口部２４６の上に延在している。段差付きのオリフィス構造体２５２は、第２のボア１８８と、第２のショルダー部１９２と、開口部２４６を画定する第３のボア１９４とをさらに画定している。示されている実施形態では、細長いスロット１７８は、リテイナーカバー１７２を収容する。段差付きのオリフィス構造体１８２と同様に、段差付きのオリフィス構造体２５２の第１のショルダー部１８６は、締結具１９８とのネジ式の係合のためのネジ穴１９６を画定することが可能であり、また、貫通穴１９９（たとえば、皿穴）を画定することが可能であり、貫通穴１９９は、締結具１９８を収容するように寸法決めされており、また、それぞれの細長いスロット１７８の中にリテイナーカバー１９０を連結するためのネジ穴１９６に整合するように位置決めされている。
【0052】
機能的に、中央凹部２４４は、カバープレート３５ｂの一段高い面１７４を収容する。いくつかの実施形態では、一段高い面１７４は、センタリング構造体６２として作用し、中央凹部２４４と協働し、カセット３６ｂを横方向にセンタリングする。カウンターボア２２６は、装着面３３と７４ｂとの間での締結具頭部の干渉なしに、カセット３６のサイドフレーム１２２を締結することを可能にする。細長いスロット２２８は、サイドフレーム１２２とベースプレート７６ｂとの間のミスアライメントを収容するような締結具の位置決めを可能にする。
【0053】
図１６に示されているように、さまざまな実施形態では、磁気エレメント１６２、１６４、１６６、および１６８は、カセットが適正な配向になっている場合にだけ、磁気エレメントが互いに引き付け合うように配置されている。示されている実施形態では、磁気エレメント１６２、１６４、１６６、および１６８は、軸線方向の極性形成のために構成されており、すなわち、北極Ｎおよび南極Ｓが、上向き方向６０に平行に（すなわち、図１０のｒ−θ−ｚ座標系のｚ軸に平行に）間隔を置いて配置されるようになっている。磁気エレメント１６２および１６６は、それらのそれぞれの北極Ｎが上向き方向６０を向いている状態で装着されており、カセット３６ｂが適正な配向になっているときに、磁気エレメント１６６の北極Ｎが、磁気エレメント１６２の南極Ｓに隣接するようになっている。それとは対照的に、磁気エレメント１６４および１６８は、それらのそれぞれの南極Ｓが上向き方向６０を向いている状態で装着されており、カセット３６ｂが適正な配向になっているときに、磁気エレメント１６８の南極Ｓが、磁気エレメント１６４の北極Ｎに隣接するようになっている。
【0054】
機能的に、カセット３６ｂが適正な配向になっているときの反対極ＮおよびＳのアライメントは、カセット３６ｂがカバープレート３５ｂに磁気的に連結されることを引き起こす。仮に、カセット３６ｂが１８０度回転させられた場合には、同じ極性の表面が、互いに隣接して整合させられるようになり（すなわち、磁気エレメント１６２および１６８の南極Ｓ、ならびに、磁気エレメント１６４および１６６の北極Ｎ）、したがって、磁気カップリングというよりも、カセット３６ｂとカバープレート３５ｂとの間に反発力を引き起こす。この配置によって、カセット３６ｂおよびカバープレート３５ｂは、前方／後方方向１５４への適正なアライメントのために磁気的にキー係合され得る。図１２の異なる形状の突出部５４ａ、５４ｂならびに相補的な切り欠き部５８ａおよび５８ｂのアライメント構造体５２および５６によって提供されるキーイング配置の代わりに、または、それに加えて、磁気的なキーイング配置が実装され得る。
【0055】
図２２から図２４を参照すると、コード化されたまたは相関関係のある磁気エレメント２６０が、本開示の実施形態にしたがって提示されており、それらは、そのカップリング面２６２の上に複数の北極性（ｎｏｒｔｈ ｐｏｌａｒｉｔｙ）Ｎおよび南極性（ｓｏｕｔｈ ｐｏｌａｒｉｔｙ）Ｓを提示しており、図６の永久磁石１０２および１０６と代替され得る。本明細書では、「カップリング面」２６２は、磁気カップラー４４の磁気エレメントのうちの他方に最も近い磁気エレメント２６０の面を表している。コード化された磁気エレメントは、本明細書では、集合的にまたは総称的に、コード化された磁気エレメント２６０と称されており、特定の構築のコード化された磁気エレメントは、文字の添え字がその後に続く参照数字２６０によって表されている（たとえば、コード化された磁気エレメント２６０ａ）。そのようなコード化されたまたは相関関係のある磁気エレメント２６０は、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎらによる米国特許第８，３９５，４６７号、および、ｈｔｔｐ：／／ｗｖｖｗ．ａｍａｚｉｎｇｍａｇｎｅｔｓ．ｃｏｍ／ｃ−１６０−ａｌｉｎｇ−ｐｏｌｙｍａｇｎｅｔｓ．ａｓｐｘ（２０１６年３月１４日に最後に訪問された）において説明されており、その開示は、その中に含有されている表現の定義および特許請求の範囲を除いて、参照により本明細書に組み込まれている。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｍａｚｉｎｇｍａｇｎｅｔｓ．ｃｏｍ／ｃ−１６０−ａｌｉｎｇ−ｐｏｌｙｍａｇｎｅｔｓ．ａｓｐｘにおける関連の内容は、本特許出願の付録として含まれている。そのような磁石は、たとえば、センタリングＰＯＬＹＭＡＧＮＥＴＳ（登録商標）として市販されており、それは、Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ、Ａｌａｂａｍａ、ＵＳＡのＣｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ＬＬＣによって製造されている。
【0056】
図２２のコード化された磁気エレメント２６０ａは、同心円状の円形パターン２６１を提示しており、同心円状の円形パターン２６１は、中央コア領域２６６を取り囲む外側環状領域２６４を含む。コード化された磁石２６０ａのうちの第１のものに関して（たとえば、図６の永久磁石１０２のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示している。コード化された磁石２６０ａのうちの第２のものに関して（たとえば、図６の永久磁石１０６のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性を提示している。
【0057】
図２３のコード化された磁気エレメント２６０ｂは、外側環状領域２６４と、中央コア領域２６６と、外側環状領域２６４とコア領域２６６との間の中間環状領域２６８とを含む。コード化された磁石２６０ｂのうちの第１のものに関して（たとえば、図６の永久磁石１０２のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示しており、中央の中間環状領域２６８は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示しており、コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示している。コード化された磁石２６０ｂのうちの第２のものに関して（たとえば、図６の永久磁石１０６のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示しており、中央の中間環状領域２６８は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示しており、コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示している。
【0058】
機能的に、図２２および図２３の中の対向する磁気極性の同心円状の円形パターン２６１は、磁気カップラー４４のセンタリングアライメントを提供する。同心円状の円形パターン２６１は、（たとえば、図６の永久磁石１０２と１０６との間の）磁気エレメント２６０ａ、２６０ｂを軸線方向のアライメント状態になるように促し、そこでは、磁気カップリングが最適化されることとなる。しかし、同心円状の円形パターン２６１は、磁気エレメント２６０ａ、２６０ｂの回転アライメントを提供しないということが留意される。すなわち、磁気エレメント２６０ａ、２６０ｂは、実質的に同じ磁気カップリング力を伴って、アライメント軸線２６５の周りに回転することが可能である。したがって、同心円状の円形パターン２６１は、センタリングされた位置にカセット３６ａをガイドすることを支援するが、他のフィーチャー（たとえば、装着構造体５２および５６）が、前方／後方方向１５４におけるカセット３６ａのアライメントを提供する。
【0059】
図２４のコード化された磁気エレメント２６０ｃに関して、それぞれのカップリング面２６２は、中央コア領域２６６を取り囲む外側環状領域２６４を提示している。示されている実施形態では、外側環状領域２６４は、２つの半環状領域２６４ａおよび２６４ｂに分割されており、中央コア領域２６６は、四分円領域２６６ａ、２６６ｂ、２６６ｃ、および２６６ｄに分割されている。コード化された磁石２６０ｃのうちの第１のものに関して（たとえば、永久磁石１０２のように）、半環状領域２６４ａは、南極性Ｓを提示しており、半環状領域２６４ｂは、北極性Ｎを提示しており、直径方向に向かい合った四分円領域２６６ａおよび２６６ｃは、南極性Ｓを提示しており、直径方向に向かい合った四分円領域２６６ｂおよび２６６ｄは、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示している。コード化された磁石２６０ｃのうちの第２のものは（たとえば、永久磁石１０６のように）、半環状領域および四分円領域の観点から、コード化された磁石２６０ｃのうちの第１のもののミラーイメージを提示しているが、逆の極性を提示している。すなわち、コード化された磁石２６０ｃのうちの第２のものに関して（たとえば、永久磁石１０６のように）、半環状領域２６４ａは、北極性Ｎを提示しており、半環状領域２６４ｂは、南極性Ｓを提示しており、直径方向に向かい合った四分円領域２６６ａおよび２６６ｃは、北極性Ｎを提示しており、直径方向に向かい合った四分円領域２６６ｂおよび２６６ｄは、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示している。
【0060】
機能的に、コード化された磁石２６０ｃの半環状領域および四分円領域の組み合わせは、カセット３６ａを、カセット３６ａのセンタリングに向けて付勢するだけでなく、前方／後方方向１５４に関して、底部ドア３４についての好適な配向に向けても付勢する。カップリング面２６２の四分円領域２６６ａ、２６６ｂ、２６６ｃ、および２６６ｄは、互いから１８０度になっている２つの配向のいずれかに、実質的に同じ最大磁気カップリング力を発生させる。しかし、カップリング面２６２の半環状領域２６４ａおよび２６４ｂは、これらの２つの配向のうちの１つだけに最適化されており、それによって、前方／後方方向１５４に関して示されている配向について優先することを発生させる。
【0061】
図２５を参照すると、デュアル式のコード化された磁気エレメント構成２８０が本開示の実施形態において示されている。示されている実施形態では、たとえば、カセット３６ｂのデュアル式の磁気エレメント１６２および１６４とカバープレート３５ｂのデュアル式の磁気エレメント１６６および１６８のペアリングと同様に（たとえば、図１５）、デュアル式のコード化された磁気エレメント構成２８０は、磁気エレメント２６０ａの２つのペア２８２および２８４を実装している。ペア２８２のコード化された磁石２６０ａのうちの第１のものに関して（たとえば、図１５の永久磁石１６２のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示している。ペア２８２のコード化された磁石２６０ａのうちの第２のものに関して（たとえば、図１５の永久磁石１６４のように）、極性は逆にされており、すなわち、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示している。
【0062】
ペア２８４のコード化された磁石２６０ａのうちの第１のものに関して（たとえば、図１５の永久磁石１６６のように）、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示している。ペア２８４のコード化された磁石２６０ａのうちの第２のものに関して（たとえば、図１５の永久磁石１６８のように）、極性は逆にされており、すなわち、外側環状領域２６４は、それぞれのカップリング面２６２の上に南極性Ｓを提示しており、中央コア領域２６６は、それぞれのカップリング面２６２の上に北極性Ｎを提示している。
【0063】
機能的に、デュアル式のコード化された磁気エレメント構成２８０のコード化された磁石２６０ａは、図２２に付随して説明されているものと同じセンタリング機能を提供する。それに加えて、ペア２８２および２８４が示されている配向になっているときに、環状領域２６４および中央コア領域２６６の反対極ＮおよびＳのアライメントは、ペア２８２および２８４の磁気カップリングが最適化されることを引き起こす。仮に、ペア２８２がペア２８４に対して１８０度回転させられた場合には（または、その逆も同様）、環状領域２６４および中央コア領域２６６の同じ極性の表面が、互いに隣接して整合させられるようになり（すなわち、磁気エレメント１６２および１６８の環状領域２６４の南極Ｓおよび中央コア領域２６６の北極Ｎ、ならびに、磁気エレメント１６４および１６６の環状領域２６４の北極Ｎおよび中央コア領域２６６の南極Ｓ）、したがって、磁気カップリングというよりも、ペア２８２とペア２８４との間に反発力を引き起こす。したがって、ペア２８２および２８４は、前方／後方方向１５４に適正な方向となるように効果的に磁気的にキー係合される。図１２のデュアル式の磁気カップリングの中へこの配置を実装することによって、カセット３６ｂおよびカバープレート３５ｂのさまざまな実施形態が、コード化された磁石２６０ａの同心円状の円形パターン２６１によってセンタリングされることに加えて、前方／後方方向１５４に適正なアライメントとなるように磁気的にキー係合される。また、コード化された磁石２６０ｂなどのような他のコード化された磁石の使用も、同様の効果に関して企図される。図１２の異なる形状の突出部５４ａ、５４ｂならびに相補的な切り欠き部５８ａおよび５８ｂのアライメント構造体５２および５６によって提供されるキーイング配置の代わりに、または、それに加えて、図２５の磁気的なキーイング配置が実装され得る。
【0064】
図２６から図２８を参照すると、カセット３６ｂが、本開示の実施形態にしたがって提示されている。カセット３６ｂは、ベースプレート７６ｂと、ベースプレート７６ｂから上向きに延在する対向するサイドフレームアッセンブリ３２２とを含む。示されている実施形態では、カセット３６ｂは、上側プレート３０２を含み、上側プレート３０２は、カセット３６ｂの上端部３０４において、対向するサイドフレームアッセンブリ３２２に橋を架けて分離している。複数の装着フィーチャー３２６が、サイドフレーム１２２の上に配設されており、貯蔵アイテム４０を支持するためにカセット３６ｂの内部に向けて突き出ている。また、前方保持レール３２８および後方保持レール３２９が、サイドフレーム１２２の前方面３３０および後方面３３１の上にそれぞれ配設されており、締結具３３３によってそれらに固定されている。示されている実施形態では、複数の開口端形状のスロット３４０が、サイドフレーム１２２の前方面３３０および後方面３３１に近接して形成されており、前方面３３０および後方面３３１からアクセス可能になっている。開口端形状のスロット３４０は、高さ寸法３４１を画定している。
【0065】
前方保持レール３２８は、フランジ部分３５２と、フランジ部分３５２から延在する複数の保持フィーチャー３５４とを含む。フランジ部分３５２は、サイドフレーム１２２の前方面３３０の厚さと同じ幅３５６を有するように寸法決めされ得る。保持フィーチャー３５４は、カセット３６ｂのそれぞれのサイドフレーム１２２の前方面３３０に近接する装着フィーチャー３２６と整合するように間隔を置いて配置されている。図２８に示されているように、保持フィーチャー３５４は、前方保持レール３２８の内向き面３５８から延在する、増加した厚さのパッド部分３５７を含むことが可能である。示されている実施形態では、後方保持レール３２９は、サイドフレーム１２２の後方面３３１から内向きに延在する均一な幅３５９を画定している。
【0066】
図２９から図３１を参照すると、装着フィーチャー３２６が、本開示の実施形態にしたがって示されている。装着フィーチャー３２６は、装着部分３３２と、テーパー付きの部分または引き込み部分３３４とを含む。示されている実施形態では、装着部分３３２は、長方形形状またはブロック形状であり、上側面３３６を画定している。引き込み部分３３４は、テーパー付きの表面３３８を画定しており、テーパー付きの表面３３８は、サイドフレーム１２２に対して内向きおよび下向きに延在している。接合部３４４が、引き込み部分３３４と装着部分３３２との間に画定されている。装着フィーチャー３２６は、ステム部分３６２を含み、ステム部分３６２は、装着部分３３２の反対側に、引き込み部分３３４から延在している。いくつかの実施形態では、ステム部分３６２は、遠位端部３６６に配設されているフランジ部分３６４を含む。さまざまな実施形態では、複数のリブ３６８が、ステム部分３６２から延在している。ステム部分３６２は、高さ寸法３７２を画定している。装着フィーチャー３２６は、二フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）を含む、射出成形された材料から構築され得る。
【0067】
図２６に示されているように、装着フィーチャー３２６は、４つからなるグループで配置されている。４つからなる例示的なグループは、装着フィーチャー３２６ａ、３２６ｂ、３２６ｃ、および３２６ｄとして識別されている。４つからなる所与のグループの装着フィーチャー３２６ａ〜３２６ｄのそれぞれは、サイドフレーム１２２に装着されており、装着フィーチャー３２６ａ〜３２６ｄの装着部分３３２のそれぞれの上側面３３６が、所与の公差内で平面３４６の上に存在するようになっている。所与のグループの中の装着フィーチャー３２６の数は、４つに限定されない。たとえば、３つの装着フィーチャー３２６からなるグループも企図され（内在している貯蔵アイテム４０との三脚タイプの接触の形をとる）、または、５つ以上からなるグループ化も企図される。
【0068】
組み立て時に、装着フィーチャー３２６は、それぞれの開口端形状のスロット３４０の中へスライドさせられる。さまざまな実施形態では、ステム部分３６２の高さ寸法３７２は、開口端形状のスロット３４０の高さ寸法３４１に対して大きくサイズ決めされており、装着フィーチャー３２６とサイドフレーム１２２との間に締まり嵌めを提供する。ステム部分３６２のガイド部分３４２およびフランジ部分３６４は、サイドフレーム１２２の開口端形状のスロット３４０の中の装着フィーチャー３２６の挿入および横方向の位置合わせのためのガイドを提供している。代替的にまたは加えて、ステム部分３６２のガイド部分３４２およびフランジ部分３６４は、サイドフレーム１２２の厚さとの締まり嵌めを提供するように間隔を離して配置され得る。装着フィーチャー３２６の設置の後に、前方保持レール３２８および後方保持レール３２９が、サイドフレーム１２２の前方面３３０および後方面３３１に装着される。また、前方保持レール３２８のそれぞれの保持フィーチャー３５４は、平面３４６を通して上向き方向６０に延在するように位置決めおよび寸法決めされている。
【0069】
図３２から図３５を参照すると、カセット３６ｂが、本開示の実施形態にしたがって、使用状態で示されている。貯蔵アイテム４０は、装着フィーチャー３２６の装着部分３３２の上に配設されている。装着フィーチャー３２６ａ〜３２６ｄの上側面３３６の平面的な関係は、装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの上に存在している貯蔵アイテム４０の平面的な位置合わせを提供する。さまざまな実施形態では、対向するフレーム１２２の上の装着フィーチャー３２６の接合部３４４同士の間の横方向の距離３８２は、接合部３４４と貯蔵アイテム４０との間に精密な嵌め合わせを提供するように寸法決めされており、貯蔵アイテム４０が横方向１５２に移動することを制限する。装着フィーチャー３２６のテーパー付きの表面３３８は、貯蔵アイテム４０を装着部分３３２の上側面３３６の上に導くためのガイドとして、および、それぞれの装着フィーチャー１２６ａ〜１２６ｄの接合部３４４同士の間で、貯蔵アイテム４０を横方向にセンタリングするためのガイドとして、作用することが可能である。平面３４６を通して上向きに延在する保持フィーチャー３２８は、貯蔵アイテム４０が前方／後方方向１５４にシフトすることを制限する。パッド部分３５７の追加された厚さは、貯蔵アイテム４０の前方面４１を収容するように、または、前方面４１に一致するように構成され得る。
【0070】
前方保持レール３２８のフランジ部分３５２同士の間の横方向のクリアランス３８４（図３２）は、貯蔵アイテム４０を除去するためのクリアランスを提供している。示されている実施形態では、後方保持レール３２９は、それを通して貯蔵アイテム４０を除去するのに十分な横方向のクリアランスを提供していない。したがって、示されている実施形態では、貯蔵アイテム４０の除去は、カセット３６ｂの前方面を介してのみ実施される。特定の貯蔵アイテム４０に関して、後方保持レール３２９は、前方保持レール３２８と同じように構成され得、カセット３６ｂの前方面３３０および後方面３３１の両方から貯蔵アイテム４０にアクセスすることを可能にするということが企図される。
【0071】
図３６を参照すると、生物学的なサンプルトレイ４００が、本開示の実施形態にしたがって示されている。生物学的なサンプルトレイ４００は、フレーム部分４０２および底部部分４０６を含み、底部部分４０６は、サンプル保持構造体４０６を含む。示されている実施形態では、フレーム部分４０２は、生物学的なサンプルトレイ４００の前方面４１０からアクセス可能な受容部４０８を画定している。また、示されている実施形態では、フレーム部分４０２は、底部部分４０６に向けて内向きにテーパーが付けられている。また、生物学的なサンプルトレイ４００は、足部分４１２を含むことが可能であり、足部分４１２は、生物学的なサンプルトレイ４００の角部に近接して、フレーム部分４０２または底部部分４０６から下にぶら下がっている。
【0072】
動作時に、さまざまな実施形態では、生物学的なサンプルトレイ４００（または、他の貯蔵アイテム４０）は、生物学的なサンプルトレイ４００をロボットマニピュレーターのエンドエフェクターに係合させることによって、カセット３６から除去される。生物学的なサンプルトレイ４００は、ロボットマニピュレーターによって、カセット３６の装着フィーチャー１２６、３２６から上向きに離れるように上昇させられ、生物学的なサンプルトレイ４００が、カセット３６の保持フィーチャー１２８、３５４よりも高く上昇させられるようになっている。次いで、貯蔵アイテムは、前方保持レール３２８のフランジ部分３５２同士の間の横方向のクリアランス３８４を介して、保持フィーチャーの上方に、カセットから外へ並進させられ得る。エンドエフェクターは、オートメーションハンドリングのための受容部４０８に係合することが可能である。
【0073】
生物学的なサンプルトレイ４００（または、他の貯蔵アイテム４０）をカセット３６の中へ挿入するために、除去プロセスは、本質的に逆にされる。生物学的なサンプルトレイ４００は、ロボットマニピュレーターのエンドエフェクターと係合させられ、生物学的なサンプルトレイ４００を上昇させ、貯蔵アイテムが、カセット３６の保持フィーチャー１２８、３５４よりも高く上昇させられるようになっている。次いで、生物学的なサンプルトレイ４００が、保持フィーチャー１２８、３５４の上方にカセット３６の中へ並進させられ、足部分４１２がカセット３６の装着フィーチャー１２６、３２６の上で位置合わせされるように低下させられる。
【0074】
生物学的なサンプルトレイ４００は、底部開口ポッド３０の中で利用され得るいくつかの貯蔵アイテム４０のうちの１つである。開示されている底部開口ポッド３０の中で使用され得る貯蔵アイテム４０の他の形態は、半導体産業に関する基板、および、有害材料受容部を含む。
【0075】
本明細書で開示されている追加的な図および方法のそれぞれは、別々に、または、他の特徴および方法とともに、それを作製および使用するための改善されたデバイスおよび方法を提供するために使用され得る。したがって、本明細書で開示されている特徴および方法の組み合わせは、その最も広い意味において本開示を実践するために必要ではない可能性があり、その代わりに、単に、代表的な実施形態を説明するためだけに特に開示されているに過ぎない。
【0076】
実施形態に対するさまざまな修正例は、本開示を読むと当業者に明らかである可能性がある。たとえば、当業者は、異なる実施形態に関して説明されているさまざまな特徴が、単独で、または、異なる組み合わせで、他の特徴と適切に組み合わせられ、組み合わせられず、および、再組み合わせされ得るということを認識することとなる。同様に、上記に説明されているさまざまな特徴は、すべて、本開示の範囲または精神に対する限定というよりも、例示的な実施形態として見なされるべきである。
【0077】
当業者は、さまざまな実施形態が、上記に説明されている任意の個々の実施形態に図示されているものよりも少ない特徴を含むことが可能であるということを認識することとなる。本明細書で説明されている実施形態は、さまざまな特徴が組み合わせられ得る方式の包括的な提示であるということを意味していない。したがって、実施形態は、特徴の相互に排他的な組み合わせではない。むしろ、特許請求の範囲は、当業者によって理解されるように、異なる個々の実施形態から選択される異なる個々の特徴の組み合わせを含むことが可能である。
【0078】
上記の文献の任意の参照による組み込みは、本明細書での明確な開示に反する主題は組み込まれないように制限されている。上記の文献の任意の参照による組み込みは、その文献の中に含まれている特許請求の範囲が参照により本明細書に組み込まれないように、さらに制限されている。上記の文献の任意の参照による組み込みは、本明細書に明示的に含まれていない限り、その文献の中に提供されている任意の定義が、参照により本明細書に組み込まれていないというように、さらに制限されている。
【0079】
本明細書に含有されている「実施形態」、「開示」、「本開示」、「本開示の実施形態」、および「開示されている実施形態」などに対する参照は、自認した先行技術ではない本特許出願の明細書（特許請求の範囲および図を含むテキスト）を参照している。
【0080】
特許請求の範囲を解釈する目的のために、「のための手段」または「のためのステップ」という特殊な用語がそれぞれの請求項の中に記載されていなければ、米国特許法１１２条（ｆ）の規定は行使されるべきでないということが明示的に意図されている。