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特表2024-505682フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合収集システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-07
(54)【発明の名称】フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合収集システム
(51)【国際特許分類】
G01N 15/149 20240101AFI20240131BHJP
G01N 35/04 20060101ALI20240131BHJP
G01N 15/14 20240101ALI20240131BHJP
【ＦＩ】
G01N15/149
G01N35/04 E
G01N15/14 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547414
(86)(22)【出願日】2022-02-04
(85)【翻訳文提出日】2023-10-02
(86)【国際出願番号】 US2022015383
(87)【国際公開番号】W WO2022170149
(87)【国際公開日】2022-08-11
(31)【優先権主張番号】63/146,562
(32)【優先日】2021-02-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517203796
【氏名又は名称】サイテック バイオサイエンスィズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ホナリヤル，ババク
(72)【発明者】
【氏名】ヴァレーン，デヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】チュン，ピーター
(72)【発明者】
【氏名】ワン，クンチェン
(72)【発明者】
【氏名】シュワルツ，マクス
【テーマコード（参考）】
2G058
【Ｆターム（参考）】
2G058CC02
2G058CD12
2G058CF11
2G058CF17
2G058CF18
(57)【要約】
フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合サンプル移動装置を備える収集システムが提供される。収集システムは、駆動側キャリッジにおける磁石を使用して、従動側キャリッジにおける他の磁石の位置を制御する。それにより、駆動側キャリッジは、従動側キャリッジに物理的に接触することなく、従動側キャリッジの位置を制御することができる。
【選択図】なし
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
頂面に１つ以上の駆動側磁石が取り付けられる駆動側キャリッジと、底面に１つ以上の従動側磁石が取り付けられる従動側キャリッジと、
を備え、前記１つ以上の駆動側磁石は、前記１つ以上の従動側磁石と対になり、１つ以上の磁石対を形成する、
フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の収集システム。
【請求項2】
前記駆動側キャリッジを前記従動側キャリッジから物理的に分離する分離プレートを更に備え、前記駆動側キャリッジは、前記分離プレートの下方に位置決めされ、
前記従動側キャリッジは、前記分離プレートの上方に位置決めされる、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項3】
前記駆動側キャリッジを備える底部チャンバーと、前記従動側キャリッジを備える頂部チャンバーと、
を更に備え、
前記分離プレートは、前記底部チャンバーを前記頂部チャンバーから物理的に分離し、
それにより、前記分離プレートは、前記底部キャリッジ及び前記頂部キャリッジを異なる環境に置くことを可能にする、
請求項２に記載の収集システム。
【請求項4】
前記従動側キャリッジの頂面に位置決めされるマイクロプレートを更に備え、前記マイクロプレートは、フローサイトメーターのノズルを出る選別された細胞を受け取るように構成される複数のウェルを備える、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項5】
位置決めステージを更に備え、前記駆動側キャリッジは、前記位置決めステージに物理的に結合され、前記位置決めステージは、前記位置決めステージの位置を制御するように構成されるリニアモーターに結合され、それにより、前記位置決めステージは、前記駆動側キャリッジの位置を制御する、請求項１に記載の収集システム。
【請求項6】
前記位置決めステージに結合され、前記駆動側キャリッジを分離プレートの底面に押し付けるように構成されるばねを更に備える、請求項５に記載の収集システム。
【請求項7】
前記駆動側キャリッジと前記従動側キャリッジとの間の少なくとも１つの磁石対は、引力を受け、前記引力は、前記駆動側キャリッジが移動する際に、前記従動側キャリッジを前記駆動側キャリッジの方向に強制的に移動させる、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項8】
前記従動側キャリッジは、キャリッジスリーブと、
前記キャリッジスリーブに取り付けられるゴムアダプターと、
前記ゴムアダプターに取り付けられるマイクロプレートと、
を備え、前記ゴムアダプターは、前記マイクロプレートへの干渉を最小限にするのに役立つ、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項9】
前記従動側キャリッジは、前記従動側キャリッジに取り付けられる１つ以上の屈撓アームと、
前記１つ以上の屈撓アームに取り付けられるマイクロプレートと、
を備える、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項10】
前記従動側キャリッジは、前記従動側キャリッジの底面に結合される１つ以上の玉軸受を備え、前記１つ以上の玉軸受は、分離プレートの頂面上を転動するように構成される、請求項１に記載の収集システム。
【請求項11】
前記従動側キャリッジに互い違いの極性が面するように配置される前記駆動側磁石を備えるプッシュプル駆動側磁石機構と、前記駆動側キャリッジに互い違いの極性が面するように配置される前記従動側磁石を備えるプッシュプル従動側磁石機構と、
を更に備え、１つ以上の磁石対は、互いに面する反対極性の磁石を有し、１つ以上の磁石対は、互いに面する同じ極性の磁石を有する、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項12】
少なくとも１つの磁石対が、前記磁石対の従動側磁石と駆動側磁石との間にオフセットを有するように取り付けられる、請求項１に記載の収集システム。
【請求項13】
前記底部チャンバーに取り付けられる１つ以上の片持ちばねを更に備え、前記分離プレートは、前記片持ちばねに取り付けられる、請求項３に記載の収集システム。
【請求項14】
前記従動側キャリッジの底面に取り付けられるコードストリップと、位置センサーと、
を更に備え、前記位置センサーは、
前記コードストリップ上に光を投射するように構成される発光ダイオードと、
前記コードストリップから反射された光に基づき、前記従動側キャリッジの位置を計算するように構成される信号処理回路と、
を備える、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項15】
前記従動側キャリッジに結合される１つ以上のホール効果センサーを更に備え、前記１つ以上のホール効果センサーは、前記駆動側キャリッジと前記従動側キャリッジとの間の相対移動を検出及び報告するように構成される、請求項１に記載の収集システム。
【請求項16】
前記従動側キャリッジの存在を検出するように構成される容量近接センサーを備える近接フィードバックシステムを更に備える、請求項１に記載の収集システム。
【請求項17】
前記従動側キャリッジの存在を検出するように構成される誘導近接センサーを備える近接フィードバックシステムを更に備える、請求項１に記載の収集システム。
【請求項18】
前記従動側キャリッジの底面に結合される１つ以上の摺動バンプを更に備え、前記１つ以上の摺動バンプは、前記従動側キャリッジの前記底面と同じ材料、又は、
前記従動側キャリッジの前記底面とは異なる材料、
のうちの少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の収集システム。
【請求項19】
前記ばねは、圧縮コイルばね、
引張ばね、
定力ドラムばね、
ガスばね、
発泡ゴムばね、
板ばね、
片持ちばね、又は、
トーションばね、
のうちの少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の収集システム。
【請求項20】
光を投射するように構成される励起オプティクスシステムと、前記励起オプティクスシステムから前記投射された光を受け取るように構成され、収集システムを有するセルソーターシステムを備えるフルイディクスシステムと、
を備え、前記収集システムは、
頂面に１つ以上の駆動側磁石が取り付けられる駆動側キャリッジと、
底面に１つ以上の従動側磁石が取り付けられる従動側キャリッジと、
を備え、前記１つ以上の駆動側磁石は、前記１つ以上の従動側磁石と対になり、１つ以上の磁石対を形成する、
フローサイトメーターシステム。
【請求項21】
前記フルイディクスシステムは、前記従動側キャリッジに結合される収集トレイを更に備え、前記収集トレイは、複数のウェルを有し、試験サンプルの選別済みの細胞又は粒子を前記複数のウェルのうちの異なるウェルに収集する、
請求項２０に記載のフローサイトメーターシステム。
【請求項22】
試験サンプルの細胞又は粒子を選別して異なる流体流に入れることと、前記異なる流体流を収集トレイのウェルのセットのうちの１つ以上のウェル内に収集することと、
前記収集トレイのウェルの別のセットのうちの１つ以上のウェルを前記異なる流体流の下に配置するように、前記収集トレイを磁気的に移動させることと、
を含む、
方法。
【請求項23】
前記収集トレイを磁気的に移動させた後、前記異なる流体流を、前記収集トレイのウェルの前記別のセットのうちの前記１つ以上のウェル内に収集することを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
選別の前に、前記収集トレイを従動側キャリッジに結合することと、
前記従動側キャリッジを駆動側キャリッジに磁気的に結合することと、
を更に含み、
前記従動側キャリッジは、分離プレートによって前記駆動側キャリッジから物理的に分離され、前記従動側キャリッジ及び前記収集トレイは、前記駆動側キャリッジによってともに磁気的に移動する、
請求項２２に記載の方法。
【請求項25】
前記収集トレイの前記磁気的な移動の位置フィードバックを受け取り、前記収集トレイの前記１つ以上のウェルの配置が前記異なる流体流の下にあるかを確かめることを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項26】
前記従動側キャリッジ及び前記収集トレイの前記磁気的な移動の位置フィードバックをともに受け取り、前記収集トレイの前記１つ以上のウェルの配置が前記異なる流体流の下にあるかを確かめることを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
この特許出願は、発明者らBabak Honaryar等によって２０２１年２月５日に出願された「LOADING SYSTEM WITH MAGNETICALLY COUPLED SAMPLE MOVER FOR FLOW CYTOMETRY AND CELL SORTER SYSTEMS」という発明の名称の米国仮特許出願第６３／１４６，５６２号の利益を主張し、この米国仮特許出願は、全ての意図及び目的において、参照により本明細書に援用される。
この特許出願は、発明者らBabak Honaryar等によって２０２１年２月５日に出願された「LOADING SYSTEM WITH MAGNETICALLY COUPLED SAMPLE MOVER FOR FLOW CYTOMETRY AND CELL SORTER SYSTEMS」という発明の名称の米国仮特許出願第６３／１４６，５６２号の利益を主張し、この米国仮特許出願は、全ての意図及び目的において、参照により本明細書に援用される。
【0002】
本発明の実施形態は、包括的には、フローサイトメトリー及びセルソーターシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
フローサイトメトリー及びセルソーティングは、流体流内で運ばれる試験サンプルの細胞又は粒子の光学測定を伴う。セルソーティングは、収集された細胞を、更なる使用又は計数のために更に選別し、異なる試験管又は収集トレイのウェルに入れる。これらのタスクを達成する実験器具は、フローサイトメーター及びセルソーターとして知られている。
【0004】
１つ以上の試験管内の１つ以上の試験サンプルは、装填機構によって装填され、単一のバッチでフローサイトメーター／セルソーターを通過し、１つ以上の試験サンプルにおける細胞又は粒子のタイプ及び数量を分析する際の効率を得ることができる。
【0005】
複数のウェルを有する収集トレイ又はボートを使用して、収集機構によってフローサイトメーターを通過した１つ以上の試験サンプルの選別済みの細胞／粒子を収集する又は受け取ることができる。ウェルを有する収集トレイは、収集機構によって１つ以上の試験サンプルから選別済みの異なる細胞／粒子を収集する又は受け取るために移動することができる。
【0006】
トレイを異なる位置に移動させ、選別済みの細胞／粒子を異なるウェル内に収集する間、トレイのウェル内の選別済みの細胞／粒子が、１つ以上の試験サンプル中の未選別の細胞／粒子と混交することを回避することが望ましい。選別済みの細胞／粒子は、試験サンプル中の未選別の細胞／粒子とは別個のトレイの異なるウェルにおいて加熱又は空調管理することが望ましい。また、実験室及び机上により多く配置することができるように、フローサイトメーター／セルソーターのフットプリントを低減することが望ましい。したがって、従来のシステムを改善するために、よりコンパクトかつより閉鎖的な収集システムが望ましい。
【発明の概要】
【0007】
実施形態は、特許請求の範囲によって要約される。しかし、簡潔に言うと、フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合トレイ移動装置を備える収集システムが提供される。収集システムは、駆動側キャリッジにおける磁石を使用して、従動側キャリッジにおける他の磁石の位置を制御する。それにより、駆動側キャリッジは、従動側キャリッジに物理的に接触することなく、従動側キャリッジの位置を制御することができる。駆動側キャリッジ及び従動側キャリッジは、分離プレートによって分離され、異なる環境に位置することができる。複数のウェルを有する収集トレイは、従動側キャリッジとともに磁気的に移動することができるように、従動側キャリッジに取外し可能に結合する又は取り付けることができる。
【0008】
様々な実施形態は、添付図面の図において、限定することなく、例によって示される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
図の一部又は全てが、例証のためのものであり、示す要素の実際の相対的なサイズ又は位置を必ずしも示さないことが認識されるであろう。図は、特許請求項の範囲又は意味を制限するために使用されないという明示的な理解の上で、１つ以上の実施形態を示すために設けられる。
【0011】
実施形態の以下の詳細な説明において、多数の特定の詳細が述べられる。しかし、実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施される場合があることが当業者に明らかになるであろう。他の事例において、よく知られている方法、プロシージャ、コンポーネント、及び回路は、実施形態の態様を不必要に曖昧にしないために詳細に述べられていない。本明細書の様々な節は、体系化のために設けられる。ただし、多くの詳細及び利点は、複数の節にわたって当てはまる。
【0012】
ソーターシステムの概説
フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合サンプル移動装置を備える収集システムが提供される。図１Ａは、収集システムについて説明するために提供される。
フローサイトメトリー及びセルソーターシステム用の磁気結合サンプル移動装置を備える収集システムが提供される。図１Ａは、収集システムについて説明するために提供される。
【0013】
図１Ａは、セルソーターシステム１０９を含むフローサイトメーターシステム９０の基本概念図である。システム９０の５つの主要なサブシステムは、励起オプティクスシステム１０２、フルイディクスシステム１０４、放出オプティクスシステム１０６、取得システム１０８、及び分析システム１１０を含む。フルイディクスシステム１０４はセルソーターシステム１０９を含む。セルソーターシステム１０９は収集システム１００を含む。概して、「システム（system）」は、（電気的、機械的、及び電気機械的な）ハードウェアデバイス、ソフトウェアデバイス、又はその組合せを含む。
【0014】
励起オプティクスシステム１０２は、例えば、レーザーデバイス１１２、光学要素１１４、光学要素１１６、及び光学要素１１８を含む。例示的な光学要素は光学プリズム及び光学レンズを含む。励起オプティクスシステム１０２は光学インターロゲーション（optical interrogation）領域１２０を照明する。フルイディクスシステム１０４は、光学インターロゲーション領域１２０を通して流体サンプル１２２を運ぶ。放出オプティクスシステム１０６は、例えば、光学要素１３０と、側方散乱チャネル（ＳＳＣ：side scatter channel）検出器、蛍光波長範囲１（ＦＬ１）検出器、蛍光波長範囲２（ＦＬ２）検出器、蛍光波長範囲３（ＦＬ３）検出器、蛍光波長範囲４（ＦＬ４）検出器、及び蛍光波長範囲５（ＦＬ５）検出器を含む様々な光学検出器とを備える。放出オプティクスシステム１０６は、通過する粒子から放出又は散乱される光子を採取する。放出オプティクスシステム１０６は、これらの光子を光学検出器ＳＳＣ、ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、及びＦＬ５上に集束させる。光学検出器ＳＳＣは側方散乱チャネルである。光学検出器ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、及びＦＬ５は蛍光検出器であり、また、特定の異なる蛍光波長範囲を検出するためにバンドパス又はロングパスフィルターを含むことができる。各光学検出器は、光子を電気パルスに変換し、電気パルスを取得（エレクトロニクス）システム１０８に送出する。１つ以上のアナログ－デジタル変換器及びデジタル記憶デバイスを備える取得システム１０８は、分析システム１１０における分析のためにこれらの信号を処理及び準備する。
【0015】
開示される実施形態は、大部分が、セルソーターシステム及びフローサイトメーターシステムのフルイディクスシステム１０４において利用される。米国特許出願第１５／８１７，２７７号及び米国特許出願第１５／９４２，４３０号は、例示的なフローサイトメーターシステムを開示しており、これらは参照により援用される。米国特許第９，９３４，５１１号は、セルソーターシステムを開示しており、これは、参照により本明細書に援用される。
【0016】
収集システムの概説
収集システム１００は、１つ以上の従動側磁石の位置を制御する１つ以上の永久磁石又は電磁石を備える。従動側磁石は、駆動側磁石から僅かな距離だけ離れている。従動側磁石と対になる（例えば、物理的に対向する又は物理的に鏡映となる）駆動側磁石は、磁石対と称する場合がある。
収集システム１００は、１つ以上の従動側磁石の位置を制御する１つ以上の永久磁石又は電磁石を備える。従動側磁石は、駆動側磁石から僅かな距離だけ離れている。従動側磁石と対になる（例えば、物理的に対向する又は物理的に鏡映となる）駆動側磁石は、磁石対と称する場合がある。
【0017】
駆動側磁石の位置は、限定はしないが、以下のいくつかの手段によって制御することができる：（１）リニアモーターに結合された電動位置決めステージ／テーブル、送りねじ機構、タイミングベルト、駆動ベルト機構、カム被動機構、若しくはリンク被動機構を通した位置決め、（２）空圧若しくは液圧作動アーム若しくは位置決め機構、及び／又は（３）手動位置決め。
【0018】
従動側磁石（被動磁石とも称する）は、非磁性材料（常磁性及び強磁性のない反磁性）によって駆動側磁石から分離され、典型的には、約０．１ｍｍ～約１０．０ｍｍの僅かな距離だけ離れて位置する。１つの実施形態において、非磁性材料は、駆動側磁石と従動側磁石との間の強力かつ安定した「結合」を維持する。別の実施形態において、システム１００は、分離媒体として常磁性材料を含む。
【0019】
駆動側磁石は、位置決め機構の最終移動ステージ又はテーブルに固定される。従動側磁石は、その物理的な位置が磁気結合を通じて制御される物体に固定される。１つの実施形態において、１つの駆動側磁石及び１つの従動側磁石が、システム１００の最小要件となる。２つのみの磁石を使用して、Ｘ－Ｙ方向を制御することができる。ただし、複数の磁石を使用することで、結合の反復性及び信頼性が向上し、ひいては従動側トレイ（収集トレイ）の位置が向上し得る。
【0020】
磁気結合位置決めシステム１００は、障壁材料によって分離される２つの環境を有することによって、駆動側機構とは異なる環境に従動側物体（例えば、従動側キャリッジ及び／又は収集トレイ）を配置することができることが有利である。そのような分離は、いくつかの状況において非常に望ましいものとなり得る。例えば、従動側物体は、温度制御環境に置く必要がある場合があるが、駆動側機構の温度の設定及び維持は、実現可能でない又は望ましくない場合がある。別の例において、従動側物体及びその環境は、過激な化学物質又は生体に有害な物質にさらされる場合がある。そのような状況において、従動側物体の材料セット及び幾何学形状は、その近辺の／さらされる環境に伴い、これらの危険性に耐えるように選択及び設計することができる。従来のシステムでは、材料を選択し、駆動側機構の構成要素に対する損傷を防ぐことができる設計を取り入れるにはコストがかかる。そのような損傷は、直接的に、又は、強力な化学物質及び複雑な手順を使用した必要な消毒及び洗浄によって生じる。幸い、２つの環境を互いに分離することで、本システム１００は、コスト及びメンテナンスの難しさを低減することができる。システム１００は、従動側の環境の材料セット及び幾何学形状のみが強力な要素にさらされるように設計される。
【0021】
この環境の分離の主な用途は、フローサイトメトリー技術を使用するセルソーティングにおけるものである。細胞は、病原体である場合があるが、ソーター内でその標的を見失い、それにより、強力な消毒及び洗浄を必要とする場合がある。また、細胞によっては温度制御チャンバーを必要とするものも多いが、これは、発熱モーターを含む駆動側機構の構成要素が温度制御チャンバーから隔離されていると、実装がより容易である。加えて、位置決め機構に使用される高精度部品は、設定温度に起因して寸法が変化する場合があり、これらの構成要素の正確性及び信頼性を損なうおそれがある。細胞は、多くの場合、例えば、マイクロプレートごとに９６個又は３８４個のウェルを有するマイクロプレートのウェルに選別されて入れられる。このマイクロプレートは、制御チャンバー内にある従動側磁石キャリッジ／パレットに固定することができる。
【0022】
収集システムのアーキテクチャ
図１Ｂは、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム１００の概念図である。システム１００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、頂部チャンバー１５２と、底部チャンバー１５４と、従動側キャリッジ１５６（別名、被動トレイ）と、駆動側キャリッジ１５８（別名、駆動トレイ）と、位置決めステージ１６０（別名、駆動側ステージ又は駆動ステージ）と、マイクロプレート１６２と、Ｘ－Ｙ移動機構１６４とを備える。
図１Ｂは、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム１００の概念図である。システム１００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、頂部チャンバー１５２と、底部チャンバー１５４と、従動側キャリッジ１５６（別名、被動トレイ）と、駆動側キャリッジ１５８（別名、駆動トレイ）と、位置決めステージ１６０（別名、駆動側ステージ又は駆動ステージ）と、マイクロプレート１６２と、Ｘ－Ｙ移動機構１６４とを備える。
【0023】
位置決めステージ１６０は、Ｘ－Ｙ座標系における駆動側キャリッジ１５８の位置（例えば、平面上の位置）を規定する。従動側キャリッジ１５６は、頂部チャンバー１５２の上にある。従動側キャリッジ１５６は、マイクロプレート１６２を収容及び保持する。マイクロプレート１６２は、フローサイトメーターのノズルを出る選別された細胞（例えば、血液細胞）を受け取るウェルを備える。マイクロプレート１６２は、例えば、９６個又は３８４個のウェルを備えることができる。このマイクロプレート１６２は、頂部チャンバー１５２の制御された環境にある従動側キャリッジ１５６に固定することができる。
【0024】
図２Ａ～図２Ｄは、様々な斜視図における従動側キャリッジ１５６の図である。従動側キャリッジ１５６の１つの実施形態において、５つの四角い磁石２０２が従動側キャリッジ１５６の底部に結合される。しかしながら、性能要件に応じて、任意の幾何学形状の磁石又は任意の数の磁石が可能である。従動側キャリッジ１５６は、永久磁石を使用することができる。従動側キャリッジ１５６は、同様に又は代替的に、バッテリー又は別の電源を介した電動の電磁石を使用することができる。駆動側キャリッジ１５８（図２には示されていない）は、従動側キャリッジ１５６に結合された磁石の幾何学形状及び数を反映した、引き付ける／反発する磁石を備えることができる。
【0025】
斜視図１５６ａは、磁石を伴わない従動側キャリッジ１５６の上面図を示している。斜視図１５６ｂは、５つの磁石が従動側キャリッジ１５６の底部に結合された従動側キャリッジ１５６の上面図を示している。斜視図１５６ｃは、磁石を伴わない従動側キャリッジ１５６の底面図を示している。斜視図１５６ｄは、５つの磁石が従動側キャリッジ１５６の底面に結合された従動側キャリッジ１５６の底面図を示している。
【0026】
図３は、収集システム１００の磁気結合移動装置３００の断面図である。移動装置３００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、従動側キャリッジ１５６と、駆動側キャリッジ１５８と、位置決めステージ１６０と、従動側磁石２０２（別名、被動磁石）と、駆動側磁石３０２（別名、駆動側磁石）と、分離プレート１６６と、圧縮ばね３０６とを備える。
【0027】
駆動側キャリッジ１５８は、駆動側キャリッジ１５８の上面に取り付けられる１つ以上の磁石３０２を備える。従動側キャリッジ１５６は、従動側キャリッジ１５６の底面に取り付けられる１つ以上の磁石２０２を備える。駆動側キャリッジ１５８の１つ以上の磁石３０２は、従動側キャリッジ１５６の１つ以上の磁石２０２と対になる。
【0028】
磁石対３１０は、従動側磁石２０２と対になる駆動側磁石３０２を含む。磁石対３１０において、駆動側磁石３０２は、対応する従動側磁石２０２に物理的に対向する及び／又は物理的に鏡映となる。磁石対３１０において、駆動側磁石３０２及び従動側磁石２０２は、同じ極性（例えば、互いに反発し合う）又は反対の極性（例えば、互いに引き付け合う）を有することができる。
【0029】
分離プレート３０４は、Ｘ－Ｙ移動機構１６４を収容する底部キャリッジ１５４から頂部キャリッジ１５２を分離する。Ｘ－Ｙ移動機構１６４は、位置決めステージ１６０をＸ－Ｙ座標系において移動させる。駆動側キャリッジ１５８は、分離プレート１６６の底面に押し付けられる。特に、圧縮ばね２０６は、位置決めステージ１１０に結合され、駆動側キャリッジ１５８を分離プレート１６６の底面に押し付ける。従動側キャリッジ１５６は、重力の影響下で分離プレート１６６の頂部に押し付けられる。従動側キャリッジ１５６の押付けは、従動側磁石２０２と駆動側磁石３０２との間の磁気引力によっても影響を受ける。各従動側磁石２０２は、永久磁石又は電磁石とすることができる。各駆動側磁石３０２は、永久磁石又は電磁石とすることができる。
【0030】
図４は、従動側キャリッジ１５６の側断面図である。従動側キャリッジ１５６は、限定はしないが、マイクロプレート４０４と、ゴムアダプター４０６と、キャリッジスリーブ４０８と、磁石２０２とを備える。
【0031】
マイクロプレート４０４は、ゴムアダプター４０６内に収容され、これは、マイクロプレート４０４と従動側キャリッジ１５６の他の構成要素との間の干渉を最小限にするのに役立つ。ゴムアダプターは、緩衝材又は衝撃吸収材のような挙動を示し、従動側キャリッジ１５６の望ましくないノイズ振動からマイクロプレート４０４を隔離するのに役立つことができる。それにより、マイクロプレートが受ける干渉は僅かになる。
【0032】
１つの実施形態において、ゴムアダプター４０６は、耐化学性及び低圧縮歪みのために望ましいフルオロシリコーンである。ゴムアダプター４０６は、成形、注型、又は機械加工して、凍結状態にすることができる。１つの実施形態において、キャリッジスリーブ４０８は、摺動性の非磁性かつ耐化学性材料、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳＵ（ポリフェニルスルホン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等である。磁石２０２は、ゴムアダプター４０６を駆動するためにゴムアダプターとの締り嵌めを有する。ゴムアダプター４０６は、マイクロプレート４０４をキャリッジスリーブ４０８とともに駆動する。
【0033】
磁石２０２により収容されるマイクロプレート４０４の位置を規定することを可能にする、従動側キャリッジ１５６の多くの設計及びアーキテクチャがある。図４の従動側キャリッジ１５６は、少数の可動部品を備えるか又は可動部品を備えない単純な形態である。従動側キャリッジ１５６は、２つの組立部品、すなわち、成形されたゴムアダプター４０６と、機械加工又は圧縮成形されたキャリッジスリーブ４０８とを備える。従動側キャリッジ１５６の組立は、ゴムアダプター４０６と、キャリッジスリーブ４０８と、磁石２０２との間の締り嵌めによって達成される。通常、工具又は締結具は組立に必要としない。
【0034】
代替的なアーキテクチャ
代替的なアーキテクチャは、収集システム１００の部品の全てを含むか、一部を含むか、又は全く含まない場合がある。
代替的なアーキテクチャは、収集システム１００の部品の全てを含むか、一部を含むか、又は全く含まない場合がある。
【0035】
図５Ａ～図５Ｃは、図４の従動側キャリッジ１５６とは異なる設計を有する従動側キャリッジ５０６を示している。従動側キャリッジ５０６は、限定はしないが、マイクロプレート５０４と、１つ以上のボス５０８と、１つ以上の屈撓アーム５１０（別名、片持ちアーム）とを備える。
【0036】
従動側キャリッジ５０６は、２つの組立部品を有することができ、組立工具又は組立ハードウェアを必要としないものであり得る。従動側キャリッジ５０６は、中空ピンとボス形状部との間の軽い締り嵌めによって組み立てられる。マイクロプレート５０４は、屈撓アーム５１０の内側に収容され、屈撓アーム５１０は、マイクロプレート５０４をソーターの流れのより近くに配置し、マイクロプレート５０４のウェルの標的決めをより容易にする。屈撓アーム５１０は、マイクロプレート５０６の寸法のバリエーションに適応するように撓むことができる。磁石５０２は、屈撓アーム５１０と僅かな干渉を有する。屈撓アーム５１０は、通常、工具又は他の締結具を使用することなく、ボス５０８に圧入することができる。
【0037】
図６Ａ及び図６Ｂは、低摩擦設計を有する従動側キャリッジ６０６を示している。従動側キャリッジ６０６は、限定はしないが、磁石６０２と、マイクロプレート６０４と、１つ以上のプラスチックねじ６０８と、１つ以上の屈撓アーム６１０と、玉軸受６１２とを備える。
【0038】
ＣＯＦ（摩擦係数）の低減は、ラグを低減するのに役立つことができる。転がり玉軸受６１２は、ＣＯＦを低減する。玉軸受６１２は、従動側キャリッジ６０６の底面に結合される。玉軸受６１２は、分離プレート３０４の上面で転動するように構成され、それにより、従動側キャリッジ６０６と分離プレート３０４との間のＣＯＦを低減する。玉軸受６１２は、化学的に不活性な材料（例えば、ＰＥＥＫ又は他の材料）から作製することができる。転がり玉軸受は、従動側キャリッジ６０６の洗浄／消毒をより困難にする上、従動側キャリッジ６０６の設計の複雑性を増す可能性がある。それにもかかわらず、摩擦の低減は非常に望ましい。
【0039】
図６Ａ及び図６Ｂの例示の実施形態において、６つのキューブ状磁石６０２は、プラスチックねじ６０８を使用することによって適所に保持される。屈撓アーム６１０が従動側キャリッジ６０６に取り付けられ、マイクロプレート６０４を取り付けることができる収容部を形成する。
【0040】
図７は、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム７００の側面図及び斜視図である。図７のシステム７００は、システム１００に対する代替的な設計である。システム７００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、頂部チャンバー１５２と、底部チャンバー１５４と、従動側キャリッジ１５６（別名、被動トレイ）と、駆動側キャリッジ１５８（別名、駆動トレイ）と、位置決めステージ１６０（別名、駆動側ステージ又は駆動ステージ）と、マイクロプレート１６２と、Ｘ－Ｙ移動機構１６４と、２つ以上の屈撓アーム６１０とを備える。図７の実施形態において、収集システム７００は、従動側キャリッジ１５６と、左側の位置に移動した駆動側キャリッジ１５８とを有する。
【0041】
図８は、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム７００の別の側面図及び別の斜視図である。図８の実施形態において、収集システム７００は、従動側キャリッジ１５６と、右側の位置に移動した駆動側キャリッジ１５８とを有する。
【0042】
ラグに対処する構成要素
図９は、ラグ９０４（別名、スリップ）を受けている磁気結合移動装置３００の断面図である。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２が移動を始めた後に存在し始める分離距離である。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２が従動側磁石２０２を移動する及び引っ張るプロセスの間、存在し続け得る。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２の加速度及び／又は速度に応じて変化する。磁力（Ｆｓ）は、引き付け合う磁石対間に生じる。駆動側キャリッジ１５８と従動側キャリッジ１５６との間の少なくとも１つの磁石対は、引力を受ける。引力は、駆動側キャリッジ１５８が移動する際に、従動側キャリッジ１５６を駆動側キャリッジ１５８の移動方向に移動させる（例えば、強制する）ようになっている。駆動側磁石３０２の加速度及び／又は速度は、磁力（Ｆｓ）の垂直成分（ＦｓＮ）と水平成分（Ｆｓｌａｇ１）とを決定付ける。
図９は、ラグ９０４（別名、スリップ）を受けている磁気結合移動装置３００の断面図である。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２が移動を始めた後に存在し始める分離距離である。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２が従動側磁石２０２を移動する及び引っ張るプロセスの間、存在し続け得る。ラグ９０４は、駆動側磁石３０２の加速度及び／又は速度に応じて変化する。磁力（Ｆｓ）は、引き付け合う磁石対間に生じる。駆動側キャリッジ１５８と従動側キャリッジ１５６との間の少なくとも１つの磁石対は、引力を受ける。引力は、駆動側キャリッジ１５８が移動する際に、従動側キャリッジ１５６を駆動側キャリッジ１５８の移動方向に移動させる（例えば、強制する）ようになっている。駆動側磁石３０２の加速度及び／又は速度は、磁力（Ｆｓ）の垂直成分（ＦｓＮ）と水平成分（Ｆｓｌａｇ１）とを決定付ける。
【0043】
磁性引力（Ｆｓ）は、垂直成分（ＦｓＮ）及び水平成分（Ｆｓｌａｇ１）に分解することができる。摩擦力（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ１）は、摩擦係数に垂直成分（ＦｓＮ）を乗算したものに等しい。引き付け合う磁石の各対は、距離Ｚ１だけ分離される。ラグ９０４は、分離距離Ｌａｇ１を有する。力成分及びラグ９０４は、等式セット１における以下の等式を使用することによって、規定する及び求めることができる。
【数1】
【0044】
図１０は、プッシュプル磁石機構１０００の概念図である。磁石機構１０００は、限定はしないが、従動側磁石機構１０１６と、駆動側磁石機構１０１８と、従動側キャリッジ１５６のフレーム１００２と、駆動側キャリッジ１５８のフレーム１００３とを備える。フレーム１００２及びフレーム１００３は、任意選択のものである。
【0045】
ラグ９０４を低減する方法の１つは、（１）互いに引き付け合う磁極性、及び（２）互いに反発し合う磁極性の組合せを利用することである。キャリッジ（１５６、１５８）の現在位置において互いに引き付け合う磁極性は、駆動側キャリッジが移動を開始する際の引力を有する。キャリッジの水平方向（例えば、Ｘ方向又はＹ方向）の移動は、反対極性を有する直接対となる磁石を引っ張ることを利用する。その一方で、互いに反発し合う磁極性は、同じ極性の磁石に起因して反発力を有する。同じ極性の磁石の磁界が近づくにつれて、反発力はより強くなる。反発力は、従動側キャリッジ１５６における同じ極性を有する磁石を押し退けることによって、駆動側キャリッジ１５８の動きに寄与する。反発力により、垂直抗力、ひいては、有効な摩擦力も低減される。
【0046】
駆動側磁石機構１０１８は、従動側キャリッジ１５６に互い違いの極性が面するように配置される駆動側磁石を備える。従動側磁石機構１０１６は、駆動側キャリッジ１５８に互い違いの極性が面するように配置される従動側磁石を備える。１つ以上の磁石対は、互いに反対の極性が面する磁石を有する。１つ以上の磁石対は、互いに同じ極性が面する磁石を有する。
【0047】
この技法が機能するためには、磁石機構１０００は、全て引き付け合う磁石対を有する構成よりも比較的多くの磁石を含む必要がある。磁石は、十分に広がって、引力及び反発力が適切に行使されるのに適した強度を有することを可能にすべきである。機構１０００の１つの実施形態において、引き付け合う磁石及び反発し合う磁石は、図１０に示されているように、ともに群をなす。別の実施形態において、引き付け合う磁石対が一箇所にあり、反発し合う磁石対が別の箇所にある。
【0048】
図１１は、プッシュプル磁石機構１１００の別の概念図である。駆動側キャリッジ１５８において、４つのキューブ状磁石がより大きなキューブ１１０５を形成し、２つの四半分が、他の２つの四半分とは反対の極性を有する。従動側キャリッジ１５６において、磁石１１０７は、駆動側キャリッジにおける対応する磁石キューブ１１０９の磁石の半分と同じ極性を有することができる。磁石１１０７はまた、駆動側キャリッジにおける対応する磁石キューブ１１０９の磁石の半分と反対の極性を有することができる。図１０を参照して上述したように、同じ極性は反発し合う。反対の極性は引き付け合う。
【0049】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、磁気移動装置の２つの異なる磁石機構１２００、１２２０の概念図である。図１２Ａにおいて、磁石機構１２００は、４つのキューブ状磁石を有し、４つのキューブ状磁石は、２つの四半分が他の２つの四半分とは反対の極性を有する４つの四半分を形成する。磁石機構１２００は、１つの極性を有する２つの対角の磁石１２０３と、反対の極性を有する２つの対角の磁石１２０４とを備える。図１２Ｂにおいて、別の磁石機構１２２０は、１６個のキューブ状磁石を有する。機構１２２０は、磁石機構１２００の４つのインスタンスから形成することができる。１６個のうちの８つのキューブ状磁石（キューブ状磁石の４つの対角の対）は、１つの極性１２２３を有し、他の８つのキューブ状磁石（キューブ状磁石の４つの対角の対）は、反対の極性１２２４を有する。プッシュプルアーキテクチャの磁石機構は、任意の形状及び任意の極性の組合せを有することができる。
【0050】
図１３Ａ～図１３Ｃは、磁気移動装置の更なる磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃの概念図である。磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃは、限定はしないが、回転キー溝磁石パターン１３０２、２次元整列磁石パターン１３１２、及び摺動ラッチ磁石パターン１３２２を含む。
【0051】
プッシュプルアーキテクチャの磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃは、任意の形状及び任意の極性の組合せを有することができる。所与の磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃは、任意のパーセンテージ（０％～１００％）の反対極性の磁石対と、任意の対応するパーセンテージ（１００％～０％）の同じ極性の磁石対とを有することができる。具体的には、所与の磁石機構は、反対極性の磁石対と同じ極性の磁石対との任意の比（例えば、反対極性／同じ極性）を有することができる。例えば、６０％の磁石対が同じ極性を有する場合、４０％の磁石対が反対極性を有する。５０％の磁石対が同じ極性を有する場合、５０％の磁石対が反対極性を有する。３０％の磁石対が同じ極性を有する場合、７０％の磁石対が反対極性を有する等である。
【0052】
磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃは、磁石の品質及び／又は強度の任意の混成を有することができる。例えば、同じ極性の磁石対が反対極性の磁石対よりも弱くなるように設計してもよい。そのような構成において、同じ極性の磁石対による反発力は、磁石機構における反対極性／同じ極性の比に応じて、反対極性の磁石対の引力よりも弱くなり得る。代替的に、同じ極性の磁石対が反対極性の磁石対よりも強くなるように設計してもよい。そのような構成において、同じ極性の磁石対による反発力は、反対極性／同じ極性の比に応じて、反対極性の磁石対の引力よりも強くなり得る。
【0053】
磁石機構１３００Ａ～１３００Ｃは、磁石対間の分離距離が変動してもよい。例えば、同じ極性の磁石対が１０．０ｍｍ離れるように設計することができ、一方、反対極性の磁石対が８．０ｍｍ離れるように設計することができる。そのような状況において、同じ極性の磁石対による反発力は、磁石機構における反対極性／同じ極性の比に応じて、反対極性の磁石対の引力よりも弱くなり得る。別の例において、同じ極性の磁石対が６．５ｍｍ離れるように設計することができ、一方、反対極性の磁石対が９．０ｍｍ離れるように設計することができる。そのような状況において、同じ極性の磁石対による反発力は、磁石機構における反対極性／同じ極性の比に応じて、反対極性の磁石対の引力よりも強くなり得る。
【0054】
図１４Ａ～図１４Ｃは、ラグを低減する磁気結合移動装置１４００の概念図である。磁気結合移動装置１４００は、限定はしないが、従動側キャリッジ１４０６及び駆動側キャリッジ１４０８を備える。従動側キャリッジ１４０６は、複数の従動側磁石１４０２を備える。駆動側キャリッジ１４０８は、複数の駆動側磁石１４０３を備える。複数の従動側磁石及び複数の駆動側磁石は、締結具によって従動側キャリッジ１４０６及び駆動側キャリッジ１４０８にそれぞれ取り付けられ、磁石の１つ以上の対は、磁石対取付けオフセット１４０４によってオフセットされるようになっている。
【0055】
従動側磁石１４０２と対向する駆動側磁石１４０３とを含む磁石対は、オフセット１４０４を有するように取り付けることができる。駆動側キャリッジ１４０８が移動する前、オフセット１４０４は、従動側キャリッジ１４０６を移動方向に引っ張る水平力を引き起こすように構成される。しかしながら、全ての磁石が意図された方向に組み込まれたオフセット１４０４を有しなくてもよい。したがって、磁石対間に組み込まれたオフセット１４０４がある場合、より強力な磁石を使用することが望ましい場合がある。
【0056】
表面欠陥及び摩擦に対処する構成要素
図１５は、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム１５００の斜視図である。システム１５００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、頂部チャンバー１５２と、底部チャンバー１５４と、従動側キャリッジ１５６（別名、被動トレイ）と、駆動側キャリッジ１５８（別名、駆動トレイ）と、分離プレート１６６と、圧縮ばね３０６と、片持ちばね１５０２とを備える。
図１５は、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム１５００の斜視図である。システム１５００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、頂部チャンバー１５２と、底部チャンバー１５４と、従動側キャリッジ１５６（別名、被動トレイ）と、駆動側キャリッジ１５８（別名、駆動トレイ）と、分離プレート１６６と、圧縮ばね３０６と、片持ちばね１５０２とを備える。
【0057】
１つ以上の片持ちばねが、底部チャンバー１５４に取り付けられる。分離プレート１６６は、片持ちばねに取り付けられる。圧縮ばね３０６は、駆動側キャリッジ１５８に上向きの力を印加し、システム１５００が同一平面でない可能性があるにもかかわらず、分離３０４と接触することを確実にするのに役立つ。片持ちばね１５０２は、分離プレート１６６への柔軟な取付けをもたらす。１つの実施形態において、４つの片持ちばね１５０２が分離プレート１６６の下面に取り付けられる。片持ちばね１５０２は、分離プレート１６６の下面の角部に又はその付近に取り付けられる。
【0058】
図１６は、磁気結合サンプル移動装置を備える収集システム１５００の別の斜視図である。摺動面は、静止摩擦が低度乃至ゼロとなることが望ましい。静止摩擦とは、表面同士が動き出すことを妨げる傾向がある摩擦である。摺動面は、例えば、分離プレート３０４と、分離プレート１６６に沿って摺動する表面とを含む。したがって、低度乃至ゼロの静止摩擦の運動のために重要な検討事項は、従動側キャリッジ１５６、駆動側キャリッジ１５８、及び分離プレート１６６を含む、摺動材料に対する材料選択である。
【0059】
各キャリッジ１５６、１５８の摺動面は、利用可能な最低ＣＯＦ（摩擦係数）又は最小限のＣＯＦを有する材料から作製されるべきである。摺動面は、高い耐化学性も有するべきである。キャリッジ１５６、１５８の例示の好適な材料として、限定はしないが、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）、及び／又はＰＰ（ポリプロピレン）が挙げられる。
【0060】
また、分離プレート１６６の摺動面は、低／最低ＣＯＦ及び低い耐化学性を有する材料から作製されるべきである。また、摺動面の材料は、高い耐摩耗性、低い熱伝導性、及び高い剛性を有するべきである。分離プレート１６６の例示の好適な材料として、限定はしないが、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳＵ（ポリフェニルスルホン）、及び／又はＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）が挙げられる。分離プレート１６６の材料は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を含むコーティングから利益を得て、耐摩耗性を向上し、ＣＯＦ（摩擦係数）を低減することができる。分離プレート１６６及び／又はキャリッジ１５６、１５８に対して、様々なアセタールグレードも考えられ得る。
【0061】
図２２は、キャリッジ１５６、１５８上の摺動バンプ形状２２００の概念図である。キャリッジ１５６、１５８は、接触面形状として機能し得る複数のバンプ２２０２（例えば、突出形状）を備えることができる。バンプ２２０２は、摺動面間のＣＯＦ（摩擦係数）を低減し、摺動摩耗を主としてバンプ２２０２に隔離することができることが有利である。バンプ２２０２は、キャリッジ（例えば、従動側キャリッジ１５６及び／又は駆動側キャリッジ１５８）の本体と同じ材料に成形又は機械加工される。
【0062】
図２３は、キャリッジ１５６、１５８上の摺動バンプ形状２３００の概念図である。キャリッジ１５６、１５８は、接触面形状として機能し得る複数のバンプ２３０２（例えば、突出形状）を備えることができる。バンプ２３０２は、摺動面間のＣＯＦ（摩擦係数）を低減し、摺動摩耗を主としてバンプ２００２に隔離することができることが有利である。バンプ２３０２は、キャリッジ１５６、１５８の本体とは異なる材料から作製される。バンプ２３０２は、キャリッジ１５６、１５８の本体よりも高価な材料から作製される場合がある。より高価なバンプ２３０２は、キャリッジ１５６、１５８の本体よりも望ましい特性を有し得る。バンプ２３０２は、キャリッジ１５６、１５８の本体の体積に挿入することができる。したがって、キャリッジ１５６、１５８の本体は、バンプ２３０２の材料よりも安価な材料から作製してもよい。
【0063】
図２４は、駆動側キャリッジ１５８の様々なばね収集システム２４００の概念図である。例示のばね収集システム２４００は、限定はしないが、圧縮コイルばね２４０２、引張コイルばね２４０４、定力ドラムばね２４０６、ガスばね若しくは発泡ゴムばね２４０８、板ばね若しくは片持ちばね２４１０、及び／又はトーションばね２４１２を備えることができる。ばね収集システム２４００は、駆動側キャリッジ１５８にばね力を負荷して分離プレート１６６に押し付ける。ばね収集は、駆動側磁石３０２と従動側磁石２０２との間に可能な限り一貫した距離を維持するのに役立つ。
【0064】
従動側キャリッジの検出位置のフィードバックシステム
システム１００は、駆動側キャリッジ１５８を駆動する位置決めステージの標準的な回転フィードバック（例えば、電気モーター、サーボモーターのエンコーダー）及び標準的な直線位置フィードバック（例えば、接触スイッチ）を提供することができる。しかしながら、従動側キャリッジ１５６は、そのような直接フィードバックシステムから隔離される。平面における従動側キャリッジ１５６の水平位置を検出するために、システム１００は、いくつかの技術のうちの１つを実装することができる。従動側キャリッジ１５６の位置を検出することにより、駆動側キャリッジ１５８の位置も確かめられる。
システム１００は、駆動側キャリッジ１５８を駆動する位置決めステージの標準的な回転フィードバック（例えば、電気モーター、サーボモーターのエンコーダー）及び標準的な直線位置フィードバック（例えば、接触スイッチ）を提供することができる。しかしながら、従動側キャリッジ１５６は、そのような直接フィードバックシステムから隔離される。平面における従動側キャリッジ１５６の水平位置を検出するために、システム１００は、いくつかの技術のうちの１つを実装することができる。従動側キャリッジ１５６の位置を検出することにより、駆動側キャリッジ１５８の位置も確かめられる。
【0065】
システム１００は、水平のＸ及びＹ方向における距離及び動きを検知するキャリッジ１５６、１５８の直線位置フィードバックシステムを備えることができる。センサーは、平面における従動側キャリッジ１５６の水平位置、速度、及び加速度を検出するために、例えば、Ｘ方向センサー及びＹ方向センサーを含むことができる。距離及び動きを経時的に検出することにより、距離を時間で微分して、速度を求めることができ、速度を時間で更に微分して、移動中の従動側キャリッジ１５６の加速度を求めることができる。
【0066】
図１７は、キャリッジ１５６、１５８の直線光学位置フィードバックシステム１７００の概念図である。システム１００は、水平のＸ及びＹ方向における動きを検知する、Ｘ方向反射器フォトカプラー位置センサー１７０２及びＹ方向反射器フォトカプラー位置センサー１７０４を実装することができる。Ｘ方向センサー及びＹ方向センサーは、光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザーダイオード）及び受光器（例えば、光検出器）を備える。Ｘ方向センサー１７０２の光源は、従動側キャリッジ１５６の側部のスポット１７０３Ｓへの透過光ビーム１７０３Ｔを発生し、これは、反射光ビーム１７０３Ｒとして反射される。Ｘ方向センサー１７０２の受光器は、反射光ビーム１７０３Ｒを受け取り、これを透過光ビーム１７０３Ｔと比較することで、Ｘ方向距離を求めることができる。同様に、Ｙ方向センサー１７０４の光源は、従動側キャリッジ１５６の垂直側部のスポット１７０６Ｓへの透過光ビーム１７０６Ｔを発生し、これは、反射光ビーム１７０６Ｒとして反射される。Ｙ方向センサー１７０４の受光器は、反射光ビーム１７０６Ｒを受け取り、これを透過光ビーム１７０６Ｔと比較することで、Ｙ方向距離を求めることができる。Ｘ方向距離及びＹ方向距離は、時間で微分して、移動中の従動側キャリッジ１５６のＸ方向及びＹ方向の速度及び加速度を求めることができる。
【0067】
図１８は、キャリッジ１５６、１５８の再帰反射位置フィードバックシステム１８００の概念図である。フィードバックシステム１８００は、限定はしないが、再帰反射光学位置センサー１８０２、透明層１８０６、コードホイール、及び／又はコードストリップ１８０８を備える。位置センサー１８０２は、限定はしないが、発光ダイオード１８０３及び信号処理回路部１８０４を備える。透明層１８０６は、分離プレート１６６を備えることができる。
【0068】
発光ダイオード１８０３は、透明層を通してコードホイール及び／又はコードストリップ１８０８上に光を投射する。コードホイール及び／又はコードストリップ１８０８は、従動側キャリッジ１５６の底面に取り付けられる。コードホイール及び／又はコードストリップ１８０８は、信号処理回路１８０４に光を反射する。コードホイール及び／又はコードストリップ１８０８から反射された光に基づいて、信号処理回路１８０４は、従動側キャリッジ１５６の位置、速度、及び加速度を計算することができる。
【0069】
図１９Ａは、キャリッジ１５６、１５８のホール効果位置フィードバックシステム１９００の概念図である。フィードバックシステム１９００は、限定はしないが、ホール効果センサー１９０２及び磁石２０２を備える。
【0070】
図１９Ｂは、磁石による磁界が存在するときのホール効果の図である。図１９Ｃは、磁界を発生する磁石がホール効果センサーを横切って移動する際にホール効果センサーによって検知される磁束の図である。ホール効果とは、電気導体の両端間で、導体の電流と電流に垂直に印加される磁界とに対して横断方向に電圧差（例えば、ホール電圧）が生じることである。
【0071】
ホール効果センサー１９０２は、キャリッジに結合することができる。ホール効果センサーは、通常、従動側キャリッジ１５２に結合されるが、付加的又は代替的に、駆動側キャリッジ１５４に結合してもよい。ホール効果センサー１９０２は、従動側キャリッジ１５６における磁石２０２の位置を検出する。ホール効果センサー１９０２は、限定はしないが、Ｘ軸ホール効果センサー及びＹ軸ホール効果センサーを含む。ホール効果センサー１９０２は、駆動側キャリッジ１５８と従動側キャリッジ１５６との間の相対移動を検出及び報告する。
【0072】
ホール効果センサー１９０２及び光学センサー１８０２に加えて、フィードバックシステムは、従動側キャリッジ１５６の位置及び／又は存在を検出するのに他の検知技術を使用することができる。例えば、フィードバックシステムは、容量近接センサー（図２０）及び／又は誘導近接センサー（図２１Ａ～図２１Ｃ）等の近接センサーを使用することができる。
【0073】
図２０は、キャリッジ１５６、１５８の容量近接フィードバックシステム２０００の概念図である。フィードバックシステム２０００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、容量近接センサー２００２及び標的２０１２を備える。容量近接センサー２００２は、限定はしないが、発振回路２００４と、トリガー回路２００６と、変調器回路２００８とを備える。フィードバックシステム２０００は、頂部チャンバー１５２、底部チャンバー１５４、又はフローサイトメトリーシステム９０の別の場所に結合することができる。
【0074】
フィードバックシステム２０００は、従動側キャリッジ１５６の位置、存在、及び／又は不在を検出することができる。容量近接センサー２００２は、金属物体及び非金属物体を検出することができる。センサー２００２におけるキャパシタンスの変化は、物体が移動して、静電界２０１０内に存在するか又は静電界２０１０からなくなっているかについての測定である。キャパシタンスの変化は、発振回路２００４、トリガー回路２００６、及び変調器回路２００８の組合せによって導出される。同心導体によって発生した静電界２０１０は、同心導体付近の標的２０１２（例えば、従動側キャリッジ１５６）によって妨害される。標的２０１２が近接することで、同心導体によって形成されるキャパシタンスが変化する。キャパシタンス及び／又はキャパシタンスの変化に基づいて、センサー２００２は、従動側キャリッジ１５６の近接を検出することができる。
【0075】
図２１Ａ～図２１Ｃは、キャリッジ１５６、１５８の誘導近接フィードバックシステム２１００の概念図である。誘導近接フィードバックシステム２１００は、限定はしないが、以下の構成要素、すなわち、誘導近接センサー２１０２及び標的２１２０を備える。誘導近接センサー２１０２は、限定はしないが、検出コイル２１１０と、発振回路２１１２と、発振状態検知回路２１１４と、出力回路２１１６と、動作表示器２１１８とを備える。フィードバックシステム２１００は、頂部チャンバー１５２、底部チャンバー１５４、又はフローサイトメトリーシステム９０の別の場所に結合することができる。
【0076】
フィードバックシステム２１００は、従動側キャリッジ１５６の位置、存在、及び／又は不在を検出することができる。誘導近接センサー２１０２は、金属物体を検出することができる。センサー２１０２は、高周波磁界２１２２を放出する。誘導近接センサー２１０２の検出コイル２１１０は、検知方向２１０８にある標的２１２０を検出する。渦電流２１２４は、金属標的２１２０の抵抗に起因するエネルギー損失（例えば、熱エネルギー損失）を発生させる。エネルギー損失により、発振回路２１１０における振動の振幅が低減する。発振状態検知回路２１１４は、振動の振幅の変化を検知する。出力回路２１１６は、結果を出力し、動作表示器２１１８を介して活動状態を知らせる。
【0077】
利点
収集システム１００は、駆動側キャリッジ１５８における磁石３０２を使用して、従動側キャリッジ１５６における他の磁石２０２の位置を制御する。それにより、駆動側キャリッジ１５８は、従動側キャリッジ１５６に物理的に接触することなく、従動側キャリッジ１５６の位置を制御することができる。磁気結合位置決めシステム１００は、分離プレート１６６の構成要素によって分離された２つの環境を有することによって、駆動側キャリッジ１５８とは大きく異なる化学的環境に、従動側キャリッジ１５６を有することができる。そのような分離は、いくつかの状況において非常に望ましい場合がある。例えば、従動側キャリッジ１５６は、温度制御環境内にあることが必要とされ得るが、駆動側キャリッジ１５８の温度の設定及び維持は、実現可能でない又は望ましくない場合がある。別の例において、従動側キャリッジ１５６及びその環境は、過激な化学物質又は生体に有害な材料にさらされる場合がある。そのような状況において、従動側キャリッジ１５６の材料セット及び幾何学形状は、その近辺の／さらされる環境に伴い、これらの危険性に耐えるように選択及び設計することができる。従来のシステムでは、材料を選択し、駆動側キャリッジ１５８の構成要素に対する損傷を防ぐことができる設計を取り入れるにはコストがかかる。そのような損傷は、直接的に、又は、強力な化学物質及び複雑な手順を使用した必要な消毒及び洗浄によって生じる。幸い、２つの環境を互いに分離することで、本収集システム１００は、コスト及びメンテナンスの難しさを低減することができる。収集システム１００は、従動側キャリッジ１５６の環境のみが過激な要素（例えば、過激な化学物質、過激な温度、過激な生体材料、過激な蒸気等）にさらされるように設計される。
収集システム１００は、駆動側キャリッジ１５８における磁石３０２を使用して、従動側キャリッジ１５６における他の磁石２０２の位置を制御する。それにより、駆動側キャリッジ１５８は、従動側キャリッジ１５６に物理的に接触することなく、従動側キャリッジ１５６の位置を制御することができる。磁気結合位置決めシステム１００は、分離プレート１６６の構成要素によって分離された２つの環境を有することによって、駆動側キャリッジ１５８とは大きく異なる化学的環境に、従動側キャリッジ１５６を有することができる。そのような分離は、いくつかの状況において非常に望ましい場合がある。例えば、従動側キャリッジ１５６は、温度制御環境内にあることが必要とされ得るが、駆動側キャリッジ１５８の温度の設定及び維持は、実現可能でない又は望ましくない場合がある。別の例において、従動側キャリッジ１５６及びその環境は、過激な化学物質又は生体に有害な材料にさらされる場合がある。そのような状況において、従動側キャリッジ１５６の材料セット及び幾何学形状は、その近辺の／さらされる環境に伴い、これらの危険性に耐えるように選択及び設計することができる。従来のシステムでは、材料を選択し、駆動側キャリッジ１５８の構成要素に対する損傷を防ぐことができる設計を取り入れるにはコストがかかる。そのような損傷は、直接的に、又は、強力な化学物質及び複雑な手順を使用した必要な消毒及び洗浄によって生じる。幸い、２つの環境を互いに分離することで、本収集システム１００は、コスト及びメンテナンスの難しさを低減することができる。収集システム１００は、従動側キャリッジ１５６の環境のみが過激な要素（例えば、過激な化学物質、過激な温度、過激な生体材料、過激な蒸気等）にさらされるように設計される。
【0078】
ソフトウェアで実装されると、本発明の実施形態の要素は、本質的に、必要なタスクを実施するプログラム、コードセグメント、又は命令である。プログラム、コードセグメント、又は命令は、プロセッサによって読取られ実行され得るプロセッサ可読媒体又は記憶デバイスに記憶され得る。プロセッサ可読媒体は、情報を記憶し得る任意の媒体を含むことができる。プロセッサ可読媒体の例は、限定することなく、電子回路、半導体メモリデバイス、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フロッピーディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光ディスク、及び磁気ディスクを含む。プログラム又はコードセグメントを、インターネット、イントラネット等のようなコンピュータネットワークを介してダウンロードし、プロセッサ可読媒体又は記憶デバイスに記憶することができる。
【0079】
先行する詳細な説明の或る部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対して演算を実施するアルゴリズム及び記号的表現によって提示されている場合がある。これらのアルゴリズム的記述及び表現は、データ処理技術の当業者の作業の実質を他の当業者に最も効果的に伝達する、当業者によって使用されるツールである。アルゴリズムは、本明細書において概して、所望の結果に導く演算の自己矛盾のないシーケンスであると考えられる。演算は、物理量の物理的操作を必要とする演算である。通常、必ずしもそうではないが、これらの量は、記憶され、転送され、結合され、比較され、別様に操作されることが可能な電気信号（例えば、電流又は電圧）又は磁気信号の形態をとることができる。これらの信号を、ビット、値、レベル、要素、シンボル、キャラクター、用語、数字等として指すことが、主に一般的使用のためにしばしば好都合であることがわかっている。
【0080】
しかし、これらの及び同様の用語の全ては、適切な物理量に関連付けられ、これらの量に適用される好都合なラベルに過ぎない。別途特に述べない限り、上記議論から明らかであるように、説明全体を通して、「処理すること（processing）」又は「計算すること（computing）」又は「計算すること（calculating）」又は「決定すること（determining）」又は「表示すること（displaying）」等の用語を利用する議論が、コンピュータシステム、処理ロジック、又は同様の電子コンピューティングデバイスのアクション及びプロセスを指し、そのアクション及びプロセスが、自動的に又は半自動的に、コンピュータシステムのレジスター及びメモリ内で物理（電子）量として表現されるデータを操作し、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスター又は他のこうした情報記憶、伝送、又は表示デバイス内の物理量として同様に表現される他のデータに変換することが認識される。
【0081】
さらに、本発明の実施形態は、いずれの特定のプログラミング言語をも参照して述べられてはいない。様々なプログラミング言語を、本明細書で述べる本発明の実施形態の教示を実装するために使用することができることが認識されるであろう。
【0082】
本開示は他の実施形態又は目的を企図する。本発明の実施形態が、制限のためでなく例証のために本明細書において提示される、述べる実施形態の手段と別の手段によって実施され得ることが認識されるであろう。明細書及び図面は、本特許文書の排他的な範囲を制限することを意図されない。本明細書で論じる特定の実施形態についての様々な等価物を、特許請求される本発明によって同様に実施することができることが留意される。すなわち、本発明の特定の実施形態が述べられたが、上記説明を考慮して、多くの代替、修正、置換え、及び変形が明らかになることが明白である。したがって、特許請求される本発明が、添付特許請求項の範囲内に入る、全てのこうした代替、修正、及び変形を包含することが意図される。生成物、プロセス、又は方法が、述べた例示的な実施形態のうちの１つ以上からの差を示すことは、生成物又はプロセスが添付特許請求項の範囲（逐語範囲及び／又は他の法的に認められる範囲）外にあることを意味しない。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図24E】
【図24F】
【国際調査報告】