特許 7420523 実験室試料容器の取り扱い方法及び実験室試料容器の取り扱い装置

(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】

(24)【登録日】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】実験室試料容器の取り扱い方法及び実験室試料容器の取り扱い装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/04 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

G01N35/04 G

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019189264

(22)【出願日】2019-10-16

(65)【公開番号】P2020067452

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】18202153.5

(32)【優先日】2018-10-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】591003013

【氏名又は名称】エフ． ホフマン－ラ ロシュ アーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｆ． ＨＯＦＦＭＡＮＮ－ＬＡ ＲＯＣＨＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】ラウル・バルタザール・バダヤ

(72)【発明者】

【氏名】ユリアン・バウムガルト

【審査官】佐々木 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０２００６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６６８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３９１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１８８０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２８７１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３５６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５２０９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２９９４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０６９５４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０１３３４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｇ０１Ｎ３５／００－３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実験室試料容器（１）の取り扱い方法であって、
ａ）実験室試料容器（１）を目標位置（ＴＰ）に移動するステップであって、前記目標位置（ＴＰ）は、実験室試料容器ラック（３）が意図された位置に配置された場合に、前記実験室試料容器（１）が前記実験室試料容器ラック（３）の対応するオリフィス（２）に挿入される位置であり、前記実験室試料容器（１）は、前記実験室試料容器ラック（３）の前記対応するオリフィス（２）に挿入されたときに所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて水平に移動することが防止されるステップと、
ｂ）前記実験室試料容器（１）と前記実験室試料容器ラック（３）との水平方向（ｘｙ）の予想される衝突を検出するため、前記実験室試料容器（１）に前記水平方向（ｘｙ）の力（Ｆｘｙ）を加えるステップと、
ｃ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したか否かを判定するステップと、
ｄ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したと判定されたとき、エラー処理を実行するステップと、を有する、方法。

【請求項2】

実験室試料容器（１）の取り扱い方法であって、
ａ）実験室試料容器（１）を目標位置（ＴＰ）に移動するステップであって、前記目標位置（ＴＰ）は、実験室試料容器ラック（３）が意図された位置に配置された場合に、前記実験室試料容器（１）が前記実験室試料容器ラック（３）の対応するオリフィス（２）に挿入される位置であり、前記実験室試料容器（１）は、前記実験室試料容器ラック（３）の前記対応するオリフィス（２）に挿入されたときに所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて水平に移動することが防止されるステップと、
ｂ）前記実験室試料容器（１）に水平方向（ｘｙ）の力（Ｆｘｙ）を加えるステップと、
ｃ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したか否かを判定するステップと、
ｄ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したと判定されたとき、エラー処理を実行するステップと、を有し、
前記実験室試料容器（１）は、２つの把持指（４、５）を備えた把持装置（７）で保持され、前記把持指（４、５）は、把持操作中、把持方向（Ｄ）に沿って互いに向かって移動し、前記ステップｂ）の間、前記水平方向（ｘｙ）の力（Ｆｘｙ）が前記把持方向（Ｄ）に加えられる、方法。

【請求項3】

実験室試料容器（１）の取り扱い方法であって、
ａ）実験室試料容器（１）を目標位置（ＴＰ）に移動するステップであって、前記目標位置（ＴＰ）は、実験室試料容器ラック（３）が意図された位置に配置された場合に、前記実験室試料容器（１）が前記実験室試料容器ラック（３）の対応するオリフィス（２）に挿入される位置であり、前記実験室試料容器（１）は、前記実験室試料容器ラック（３）の前記対応するオリフィス（２）に挿入されたときに所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて水平に移動することが防止されるステップと、
ｂ）前記実験室試料容器（１）に水平方向（ｘｙ）の力（Ｆｘｙ）を加えるステップと、
ｃ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したか否かを判定するステップと、
ｄ）前記実験室試料容器（１）が前記水平方向（ｘｙ）に前記所定の水平距離（Δｘｙ）を超えて移動したと判定されたとき、エラー処理を実行するステップと、を有し、
前記ステップａ）の後であり且つ前記ステップｂ）からｄ）の前に、
ｅ）前記実験室試料容器（１）に鉛直方向（ｚ）の力（Ｆｚ）を加えるステップと、
ｆ）前記実験室試料容器（１）が前記鉛直方向（ｚ）に所定の鉛直距離（Δｚ）を超えて移動したか否かを判定するステップと、
ｇ）前記実験室試料容器（１）が前記鉛直方向（ｚ）に前記所定の鉛直距離（Δｚ）を超えて移動したと判定されたとき、ステップｂ）からｄ）を実行するステップと、を有する方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載された方法において、
エラー処理を実行する前記ステップは、
前記実験室試料容器ラック（３）が前記意図された位置に配置されていないことを示すエラーメッセージを生成することを含む、方法。

【請求項5】

実験室試料容器（１）の取り扱い装置（１００）であって、
請求項１から４のいずれか一項に記載された方法を実行するように構成される、装置。

【請求項6】

請求項５に記載された実験室試料容器（１）の取り扱い装置（１００）において、
前記実験室試料容器（１）を移動させるように構成された電動機（６）を有する、装置。

【請求項7】

請求項５又は６に記載された実験室試料容器（１）の取り扱い装置（１００）において、
実験室試料容器（１）を把持するように構成された把持装置（７）を有する、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実験室試料容器を取り扱う方法及び実験室試料容器の取り扱い装置に関する。

【発明の概要】

【0002】

本発明の目的は、実験室試料容器の安全な取り扱いを保証する実験室試料容器の取り扱い方法及び実験室試料容器の取り扱い装置を提供することである。
本発明は、請求項１に記載の実験室試料容器の取り扱い方法及び請求項５に記載の実験室試料容器の取り扱い装置によりこの目的を解決する。

【0003】

実験室の試料容器の取り扱い方法は、以下のステップを含む。
ステップａ）、すなわち、例えば実験室試料容器チューブ（略してチューブ）の形の実験室試料容器を目標位置に移動する。目標位置は、実験室試料容器ラックが意図された（又は予定／予想される）位置に配置された場合において、実験室試料容器が実験室試料容器ラックの対応するオリフィス又はレセプションに挿入される実験室試料容器の位置である。実験室試料容器ラックは、通常、対応するオリフィス又はレセプションに多数（例えば２から１２８）の実験室試料容器を保管するように構成される。実験室試料容器ラックに保管される実験室試料容器の数は、実験室試料容器ラックのタイプに依存する。これまでの関連の技術文献も参照される。実験室試料容器は、実験室試料容器ラックの対応するオリフィスに正しく挿入される場合、所定の水平距離、例えば０．１ｍｍから１０ｍｍを超えて水平に移動することが妨げられる。所定の水平距離は、使用される実験室試料容器ラックの機械的及び幾何学的特性に依存し、通常は先験的に知られている。

【0004】

この方法は、次のステップ、即ちｂ）実験室試料容器に水平方向の力を加え、ｃ）実験室試料容器が所定の水平距離を超えて動くかどうかを判定し、ｄ）実験室試料容器が所定の水平距離を超えて移動することが判定された場合にエラー処理を実行する、ことをさらに有する。

【0005】

通常、力は、実験室試料容器が損傷しないように選択される。実験室試料容器が所定の水平距離を超えて移動しないと判断された場合、実験室試料容器ラックが意図された位置に置かれていると推定され得る。

【0006】

一実施形態によれば、実験室試料容器は、２つの把持指を有する把持装置によって保持され、把持動作中に把持方向に沿って把持指が互いに向かって移動し、ステップｂ）の間、把持方向に力が加えられる。これにより、実験室試料容器の傾きや移動を防ぐ。

【0007】

一実施形態によれば、ステップａ）の後、ステップｂ）からステップｄ）の前に、以下のステップが実行される：ｅ）実験室試料容器に垂直方向の力を加える、ｆ）実験室試料容器が所定の垂直距離、例えば０．１ｍｍから１０ｍｍを超えた垂直方向に移動するかどうかを判定し、ｇ）実験室試料容器が垂直方向に所定の垂直距離を超えて移動したと判定された場合、ステップｂ)からステップｄ）を実行する。実験室試料容器が所定の垂直距離を超えて移動していないと判定された場合、実験室試料容器ラックがその意図された位置に置かれていることが直接判定され得る。ステップｅ）からステップｇ）は、ｚ次元のラック検出として示され得る。

【0008】

実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されている場合、ステップｅ）及びステップｆ）により、第１のチェックが実行される。実験室試料容器がオリフィスに完全に挿入されるとすぐに、実験室試料容器ラックは更なる垂直移動を防止するようにストッパを形成するので、実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されている場合、実験室試料容器の垂直移動が所定の垂直距離に制限されるべきである。ｚ方向の大きな動きが確認された場合、実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されていないと推定され得る。それにもかかわらず、特定の状況下では、実験室試料容器ラックはその意図された位置に置かれるが、例えば実験室試料容器が実験室試料容器ラックのオリフィスに完全に挿入されていないため、及び／又は実験室試料容器をつかむグリッパと実験室試料容器との間でスリップが発生しているため、実験室試料容器の垂直移動が発生し得る。実験室試料容器ラックが正しく配置されているにもかかわらず、実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されていないという誤った結果を防ぐために、ｘｙ次元におけるラック検知として示され得る第２のチェックを実行するためにステップｂ）からステップｄ）が実行される。実験室試料容器が水平方向にも移動すると判断された場合、エラー処理が実行される。

【0009】

一実施形態によれば、実験室試料容器を目標位置に移動するステップ及び実験室試料容器に力を加えるステップは、１つ又は複数の電動機によって実行され、電動機はトルクモード及び速度モード（スピードモード又はスタンドアロンモードとも呼ばれる）で作動され得る。トルクモードでは、電動機が調整可能なトルクを提供する。速度モードでは、電動機がが調整可能な速度又はスピードを提供する。実験室試料容器を目標位置に移動するステップは速度モードを使用して実行され得、実験室試料容器に力を加えるステップはトルクモードを使用して実行され得る。

【0010】

一実施形態によれば、エラー処理を実行するステップは、実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されていないことを示すエラーメッセージを生成するステップを含む。エラーメッセージは、例えば音響表示として、及び／又は視覚表示として、及び／又は受信機に送信される対応するデータとして具体化され得る。

【0011】

実験室試料容器の取り扱い装置は、上記の方法を実行するように構成されている。
一実施形態によれば、装置は、実験室試料容器を移動させるように構成された１つ以上の電動機を備える。

【0012】

一実施形態によれば、装置は、実験室試料容器を把持するように構成された２つ以上の把持指を有する把持装置を備える。
本発明によれば、実験室試料容器が、実験室試料容器ラックの対応するオリフィスに配置される場合、例えばいわゆるソート操作中に、実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されているか否かが監視される。実験室試料容器ラックが意図された位置に配置されていないと判断された場合、エラー処理が実行され、例えば、実験室試料容器が表面に落ちて汚染を引き起こすように実験室試料容器を取り扱うグリッパが開くことを防止する。

【0013】

本発明は、実験室試料容器がラックのオリフィスに挿入された場合、実験室試料容器に水平力を加えることによりラックの存在を検出することができるという発見に基づいている。実験室試料容器ラックが意図された位置に配置された場合、実験室試料容器ラックは、実験室試料容器のｘｙ次元での移動を防止する。したがって、実験室試料容器が動かない場合、実験室試料容器ラックがその意図された位置に配置されていると推定され得る。実験室試料容器が移動した場合、実験室試料容器ラックがその意図された位置に配置されていないと推定され得る。動きを検出するためには、例えばモータエンコーダフィードバックが使用され得る。

【0014】

出力ソータユニットでは、チューブの形態の実験室試料容器をラックに配置する必要があるとき、チューブを扱うグリッパを開く前にラックの存在を確認する必要がある。これは例えば予想されるラックの底に向かってチューブを押し、モータエンコーダフィードバックを使用して、予想される衝突を検出することによって行われ得る。これは、ｚ次元での検出と呼ばれ得る。それにもかかわらず、ｚ次元での検出が誤った結果（検出漏れ）を返し、ラックが存在するにもかかわらずラックがないことを示す場合、不必要なユーザ操作が発生する。

【0015】

チューブが既にラックに挿入されているが、まだラックの底と接触していないと仮定すると、本発明によれば、ｘｙ次元での斜め運動を行い、例えばｚ次元の検出と同じ方法でモータエンコーダフィードバックを使用して、チューブと予想されるラックとの衝突を検出することによりラックの存在を検出することができる。

【0016】

この動きは、次の特性を有し得る。斜めの移動は、チューブの傾きと変位を避けるために、グリッパ平面に対して直交方向に行わなければならない。ｘモータ及びｙモータは、同時に同じ距離を移動する。ｘ及びｙモータパラメータは、ラックが検出されたときにスムーズな動きと即時の停止を保証する。ラックが検出されると、チューブを元の位置に戻すために、チューブがｘｙ次元の元の位置に戻され、グリッパが開かれる。

【0017】

ラックの底にチューブを正しく配置するために、ｚ次元のラック検出はｘｙ次元の本発明のラック検出と組み合わされ得る。
最初に、ｚ次元のラック検出が実行される。ラックが検出された場合、肯定的なラック検出で方法が終了され得る。

【0018】

ラックが検出されない場合、ｘｙ次元のラック検出が実行され得る。この時点で、ｚ次元の最初の検出により、チューブが既にラックに挿入された状態になっていると想定され得る（ｘｙ次元検出の前提条件）。

【0019】

ラックが検出されない場合、方法は、ラックが存在しないことを示す結果で終了し得る。
ラックがｘｙ次元で検出された場合、ラックの存在を安全に想定できるので、ｚ次元のラック検出が再度実行され得、挿入深度を増加させる。ラックがｚ次元で検出された場合、肯定的なラック検出結果が返され得る。

【0020】

ラックがｚ次元で検出されない場合、不明なラック検出エラーが返され得る。
本発明は、さらなる頑強性を追加し、ラック検出における「検出漏れ」の量を大幅に削減し、したがって、ユーザ操作を減らし、デバイスの立ち去り時間を延長する。

【0021】

本発明は、例えば、次のシナリオで使用され得る。実験室試料容器又はチューブをラックに挿入する必要がある。チューブが最初にターゲット位置でやや上昇したラックに挿入され、ラックが存在するにもかかわらずｚ次元の標準ラック検出が検出漏れを返すことが想定される。そして、ｘｙ次元のラック検出が実行され、ラックが存在することが報告される。次に、チューブを高い位置でピックし、ｚ次元のラック検出を再度実行する。ｚ次元のラック検出が再び失敗した場合、「ラック検出なし」エラーが出力される。ラックがｚ次元で検出された場合、「ラック検出」が出力される。

【0022】

ここで、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実験室試料容器ラックの上面図を示す。

【図2】実験室試料容器ラックの開口部に挿入された実験室試料容器を含む側面からの、図１に示された実験室試料容器ラックの一部の断面を非常に概略的に示す。

【図3】把持装置を底面図で非常に概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、従来の実験室試料容器ラック３を底面図で示す。実験室試料容器ラック３は、チューブとも呼ばれる従来の実験室試料容器１を受け入れるように構成される多数の３２個のオリフィス２を有する（図２参照）。

【0025】

図２は、図１に側面図で示された実験室試料容器ラック３の一部の断面を非常に概略的に示し、実験室試料容器１は、オリフィス２の一つに挿入される。実験室試料容器１は、従来の把持装置７の２つの把持指４、５に保持される（図３も参照）。

【0026】

図３は、指４、５を含む把持装置７を上面図で非常に概略的に示す。関連するここまでの技術文献も参照される。
把持装置７は、装置１００の部分であり、装置１００は、把持装置７を駆動することにより実験室試料容器１を移動させるように構成された多数の電動機６を備える。説明のため単一の電動機６のみが示されている。自明のことであるが、この装置は、必要な運動の自由度を可能にするのに十分な数の電動機６を含むことができる。例えば、３つの電動機６が設けられ、１つはｘ軸を駆動し、１つはｙ軸を駆動し、１つはｚ軸を駆動し得る。把持指は、別のモータで作動され得る
装置の動作を以下に詳細に説明する。

【0027】

実験室試料容器１が実験室試料容器ラック３の対応するオリフィス２に挿入される場合、実験室試料容器１は把持装置７によって目標位置ＴＰに移動される。目標位置ＴＰは、実験室試料容器ラック３が意図された位置に配置されている場合に、図２に示されるように、実験室試料容器１が実験室試料容器ラック３の対応するオリフィス２に挿入され得る位置である。

【0028】

実験室試料容器１は、実験室試料容器ラック３の対応するオリフィス２に挿入される場合、所定の水平距離Δｘｙを超えて水平方向に移動することを防止されている（図３参照）。Δｘｙは、使用するラック３のタイプに応じて、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲であり得る。

【0029】

実験室試料容器１を目標位置ＴＰに移動させた後、鉛直方向の力Ｆｚが実験室試料容器１に鉛直方向ｚに加えられる。
次に、実験室試料容器１が、鉛直方向ｚに所定の鉛直距離Δｚ、例えば０．１ｍｍよりも大きく移動したかどうかが判断される。実験室試料容器ラック３がその意図された位置に置かれ、実験室試料容器１がオリフィス２に完全に挿入されている場合、実験室試料容器１は、所定の鉛直距離Δｚを超えて鉛直方向ｚに移動することが妨げられる。

【0030】

鉛直方向zに関連する動きが測定されない場合は、実験室試料容器ラック３がその意図された位置に置かれていることが推測され、把持装置７は把持指４，５を開き、把持指４及び５をｚ方向に上昇させ、更なるグリップ動作を実行し得る。

【0031】

他方、実験室試料容器１が鉛直方向ｚに所定の鉛直距離Δｚよりも移動したと判定された場合、検出漏れの結果を防止するために、実験室試料容器ラック３がその意図された位置に置かれているかどうかを評価するためにさらなるチェックが実行される。

【0032】

したがって、水平方向ｘｙの力Ｆｘｙが実験室試料容器１に加えられる。次に、実験室試料容器１が水平方向ｘｙに所定の水平距離Δｘｙ、例えば０．２ｍｍを超えて移動したかどうかが判定される。

【0033】

実験室試料容器１が水平方向ｘｙに所定の水平距離Δｘｙを超えて移動したと判定された場合、例えばエラーメッセージを生成することにより、エラー処理が実行される。
他方、実験室試料容器１が水平方向ｘｙに所定の水平距離Δｘｙを超えて移動していないと判定された場合、実験室試料容器ラック３がその意図された位置に置かれていると推定できる。その結果、グリッパは、実験室試料容器１を解放し、さらなる把持動作を実行し得る。或いは、ｚ方向のさらなるチェックが実行され得る。

【0034】

図３を参照すると、把持指４，５は、把持操作中に把持方向Ｄに沿って互いに向かって移動し、力Ｆｘｙが把持方向Ｄに加えられる。

【図1】

【図2】

【図3】