(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の試料バイアルトレーを取り扱う試料取り扱い装置にして、
第一の回転軸線と、トレーキャリア部分と、キャリアアクチュエータ部分と、該トレーキャリア部分を接続して該キャリアアクチュエータ部分と係合させる第一の相互接続部とを有するキャリア機構であって、該トレーキャリア部分が、前記多数のトレーを取り外し可能に受け入れ、前記アクチュエータ部分が前記第一の回転軸線の周りで略同時に回転可能なように前記多数のトレーを作動させる、キャリア機構と、
前記キャリア機構の基端側に設けられたトレー駆動体であって、第二の回転軸線を有するトレーアクチュエータを有するトレー駆動体と、
を備え、
該トレーアクチュエータが、前記キャリア機構の前記トレーキャリア部分内で前記多数のトレーの各々と個々に係合し且つ該多数のトレーから非係合状態となる形態とされたトレー相互接続部を有し、
該トレー相互接続部が、前記多数のトレーの個々の１つと係合したとき、前記第二の回転軸線の周りで前記多数のトレーの各々を個々に作動させ得る形態とされており、
前記キャリアアクチュエータ部分が、キャリア駆動軸を備え、前記トレーキャリア部分を前記キャリアアクチュエータ部分に相互接続する前記第一の相互接続部が、前記キャリア駆動軸に形成されたスロットを備え、該トレーキャリア部分の上の係合ハウジングが、該係合ハウジングを貫通するように形成されたピンと、該ピンを前記スロットと係合するように偏倚させるばねとを有しており、
前記ばねが、前記トレーキャリア部分の上の前記係合ハウジングの外側の位置に配置され、
該トレーキャリア部分が、前記スロットの基端側にて前記キャリア駆動軸の直径よりも大きい直径を有する隙間部分を備え、
前記係合ハウジングを貫通するように配置された前記ピンが、前記ばねを圧縮するように作動可能であり、前記隙間部分が前記キャリア駆動軸から分離して、前記トレーキャリア部分を前記キャリアアクチュエータ部分と係合しないように取り外し得るよう水平方向に作動可能である、
試料取り扱い装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料取り扱い装置にして、前記多数のトレーを受け入れる前記トレーキャリア部分が、その内部に５つの試料バイアルトレーを着座させる着座位置を有する５位置のスポーク形の部品を備える、試料取り扱い装置。
【請求項３】
請求項１に記載の試料取り扱い装置にして、前記第一の回転軸線の周りで回転可能なように前記多数のトレーを略同時に作動させる前記アクチュエータ部分が、軸が取り付けられた回転モータを備え、
該第一の回転軸線が前記軸の周りにあり、
取り付けられたエンコーダを有する前記軸が、複数の位置を画成し、
該複数の位置の各々が、前記多数のトレーのそれぞれの１つに対応する、試料取り扱い装置。
【請求項４】
請求項３に記載の試料取り扱い装置にして、前記複数の位置の各々の位置を検出し得るように前記エンコーダと関係付けられた光センサを更に備える、試料取り扱い装置。
【請求項５】
請求項１に記載の試料取り扱い装置にして、前記トレーキャリア部分が複数のトレーを支持し、
該複数のトレーの各々が、上方部分と、下方部分とを備え、
該上方部分が複数の突起を有し、前記下方部分が前記複数のトレーの別のトレーから前記複数の突起を受け入れて、前記複数のトレーを積み重ね得る形態とされた複数の切欠きを有する、試料取り扱い装置。
【請求項６】
請求項５に記載の試料取り扱い装置にして、前記複数の突起の少なくとも１つが、前記複数のトレーの各々に対し独自の識別手段を提供する識別機構を備える、試料取り扱い装置。
【請求項７】
請求項６に記載の試料取り扱い装置にして、前記識別機構が凹所内に配置された磁石である、試料取り扱い装置。
【請求項８】
請求項１に記載の試料取り扱い装置にして、前記トレー駆動体が線形アクチュエータと、第一の端部及び第二の端部を有する軸を備える回転アクチュエータとを備え、
該軸の前記第二の端部が、該第二の端部に配置された前記トレー相互接続部を有し、
前記線形アクチュエータが、前記トレーの相互接続部が個々のトレーに係合する第一の位置と、前記トレーの相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態とされる第二の位置との間にて前記第二の回転軸線に沿って前記回転アクチュエータを直線状に作動可能な形態とされ、
前記回転アクチュエータが、前記第一の位置にあるとき、前記個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させ得る形態とされた、試料取り扱い装置。
【請求項９】
請求項８に記載の試料取り扱い装置にして、前記軸が、前記個々のトレーの１つの位置を感知し得るように前記第一の端部の基端側に配置されたエンコーダを備える、試料取り扱い装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の試料取り扱い装置にして、前記線形アクチュエータの位置を感知するセンサを更に備える、試料取り扱い装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の試料取り扱い装置にして、前記回転アクチュエータが、前記線形アクチュエータにより作動されるハウジング内に配置され、
前記センサが、前記ハウジングの上の光インジケータを読み取り得る位置に配置された光センサである、試料取り扱い装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の試料取り扱い装置にして、前記軸が、外側軸と、該外側軸内でばね負荷状態に配置された内側軸とから成り、該内側軸の第二の端部がその上に前記トレーの相互接続部が配置された前記軸の前記第二の端部から成り、前記内側軸の第一の端部が、前記外側軸から外方に突出する部材を備え且つ該第一の端部に設けられた位置インジケータを備え、該位置インジケータが、前記トレー相互接続部が個々のトレーに係合して、該個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させるとき、第一の状態にあり、前記位置インジケータが、前記トレー相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態となったとき、第二の状態にある、試料取り扱い装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の試料取り扱い装置にして、前記位置インジケータが、前記トレー相互接続部が個々のトレーに係合して、前記個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させるとき、光センサに係合する光フェンスであり、
該光フェンスが、前記トレー相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態となったとき、前記光センサと非係合状態とされる、試料取り扱い装置。
【請求項１４】
多数の試料バイアルトレーを取り扱う試料取り扱い装置にして、
第一の回転軸線と、トレーキャリア部分と、キャリアアクチュエータ部分と、該トレーキャリア部分を接続して該キャリアアクチュエータ部分と係合させる第一の相互接続部とを有するキャリア機構であって、該トレーキャリア部分が、前記多数のトレーを取り外し可能に受け入れ、前記アクチュエータ部分が前記第一の回転軸線の周りで略同時に回転可能なように前記多数のトレーを作動させる、キャリア機構と、
前記キャリア機構の基端側に設けられたトレー駆動体であって、第二の回転軸線を有するトレーアクチュエータを有するトレー駆動体と、
を備え、
該トレーアクチュエータが、前記キャリア機構の前記トレーキャリア部分内で前記多数のトレーの各々と個々に係合し且つ該多数のトレーから非係合状態となる形態とされたトレー相互接続部を有し、
該トレー相互接続部が、前記多数のトレーの個々の１つと係合したとき、前記第二の回転軸線の周りで前記多数のトレーの各々を個々に作動させ得る形態とされており、
前記トレー駆動体が線形アクチュエータと、第一の端部及び第二の端部を有する軸を備える回転アクチュエータとを備え、
該軸の前記第二の端部が、該第二の端部に配置された前記トレー相互接続部を有し、
前記線形アクチュエータが、前記トレーの相互接続部が個々のトレーに係合する第一の位置と、前記トレーの相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態とされる第二の位置との間にて前記第二の回転軸線に沿って前記回転アクチュエータを直線状に作動可能な形態とされ、
前記回転アクチュエータが、前記第一の位置にあるとき、前記個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させ得る形態とされており、
前記軸が、前記個々のトレーの１つの位置を感知し得るように前記第一の端部の基端側に配置されたエンコーダを備えており、
前記線形アクチュエータの位置を感知するセンサを更に備えており、
前記回転アクチュエータが、前記線形アクチュエータにより作動されるハウジング内に配置され、
前記センサが、前記ハウジングの上の光インジケータを読み取り得る位置に配置された光センサである、
試料取り扱い装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の試料取り扱い装置にして、前記軸が、外側軸と、該外側軸内でばね負荷状態に配置された内側軸とから成り、該内側軸の第二の端部がその上に前記トレーの相互接続部が配置された前記軸の前記第二の端部から成り、前記内側軸の第一の端部が、前記外側軸から外方に突出する部材を備え且つ該第一の端部に設けられた位置インジケータを備え、該位置インジケータが、前記トレー相互接続部が個々のトレーに係合して、該個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させるとき、第一の状態にあり、前記位置インジケータが、前記トレー相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態となったとき、第二の状態にある、試料取り扱い装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の試料取り扱い装置にして、前記位置インジケータが、前記トレー相互接続部が個々のトレーに係合して、前記個々のトレーを前記第二の回転軸線の周りで回転させるとき、光センサに係合する光フェンスであり、
該光フェンスが、前記トレー相互接続部が前記個々のトレーから非係合状態となったとき、前記光センサと非係合状態とされる、試料取り扱い装置。
【発明の詳細な説明】
１．発明の分野
本発明は、高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）装置のフロントエンドに使用されるような自動のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）装置用の自動サンプラー（ｓａｍｐｌｅｒ）機構、より具体的には、複数のキャローゼル（ｃａｒｏｕｓｅｌ、回転ラック）、又は試料バイアルのトレーを操作するキャリアを備える試料取り扱い装置に関する。
２．発明の背景
液体クロマトグラフィ装置内にて処理される試料が入った複数のバイアルを備えるトレーのような、多数の試料源を取り扱う自動のサンプリング装置が公知である。一般に、かかる装置において、試料は、バイアル内に格納される一方、そのバイアルは、トレー上に格納される。この装置は、トレーをサンプリングステーションの下方に位置に配置し且つそのトレーを回転させ、個々のバイアルの各々を一度に１つずつ、サンプリングを行うサンプリングステーションの下方に配置することにより、試料バイアルをサンプリングステーションに搬送する搬送装置を備えている。公知の装置は、典型的には、その搬送装置にベルト駆動体を有している。
例えば、米国特許第4,622,457号（以下、第457号特許と称する）には、試料バイアルのトレーをサンプリングステーションの下方に位置決めし且つ不動のサンプリング機構又は針によって、サンプリングのため、各バイアルを個々にトレーから持ち上げる自動のサンプリング器機構が記載されている。この試料バイアルは、回転可能なプラター（ｐｌａｔｔｅｒ）と、該回転可能なプラターにより支承された４つの平面状トレーとを有する搬送装置によってサンプリングステーションに搬送され、また、該サンプリングステーションから搬送される。
上記の第457号特許に記載されたベルト駆動クラッチ及びブレーキ駆動装置は、回転可能なプラターの回転、及び該回転可能なプラターに関するトレーの回転を容易にし、任意の試料バイアルをその試料ステーションの下方の位置に配置することを可能にする。このクラッチ及びブレーキ駆動装置は、プラター及びトレーを回転させる駆動軸、プーリー及び駆動ベルトの精緻な配置を必要とする。トレー機構が一定のブレーキ位置にあるブレーキモードと、サンプリングステーションの下方に選択したトレーを配置すべくプラターを回転させて４つの平面状トレーを回転させるプラターの回転モードと、プラターが固定されているが、トレーがプラターに関して回転される、トレー回転モードという、３つの作動モードを為し得るようにすべく、上記第457号特許には、クラッチの電磁石及び電磁ブレーキも採用されている。
上記第457号特許の装置内にて試料バイアルを配置することは、試料室内に配置された光センサによって行われる。試料は、各スロットの下方の位置に設けられた「識別要素」に従って、トレー内のスロットの位置により識別することができる。トレーの各々は、光センサにより測定すべくその外周に形成された方向位置を有する。この試料室内の光センサの位置は、試料室が冷却したとき、センサに水分が蓄積し、センサが誤測定したり、又は全く測定しなという問題点を生じさせる。
上記第457号特許に開示されたような公知の装置は、試料を持ち上げる必要があり、このため、試料バイアルを不必要に動揺させるという不利益がある。精緻なクラッチ及びプーリー駆動装置は、装置のコストを著しく増し、また相当なスペースを占める多数の構成要素が必要となるという不利益がある。このベルトは、時間の経過に伴い、摩耗、整合外れ及び緩みを生じ易く、頻繁な保守及び修理が必要となる。更に、ベルトの撓み及びその他の機械的な現象のため、ベルト及びプーリー装置は、回転プラター及びトレーに不釣り合いな力を加え、そのため、プラター及びトレーの位置決め誤差を生じさせ且つ／又はその過剰な振動を生じさせ、試料バイアルが更に不必要に動揺させることになる。更に、トレーをプラターに追加することでその装置を拡大又はその形態を変更することは、長いベルト及び追加のベルトが必要となるため、極めて難しく且つ上述した不利益な点及び問題点を一層、悪化させる可能性がある。このように、第457号特許の装置は、試料数が制限される（トレー当り20試料×４トレー＝80試料）と考えられる。
従来、ミリポア・コーポレーション（Millipore Corporation）の一つの事業部門であったウォーターズ・クロマトグラフィ（Waters Chromatography）（現在のウォーターズ・コーポレーション（Waters Corporation））が製造するモデル712、717自動サンプラー装置内に採用されるようなその他の試料搬送装置も当該技術分野にて公知である。当該技術分野にて公知である、ある種の試料搬送装置に見られる過度に複雑で、コストがかかり且つスペースを占めるプーリー及びクラッチ並びにブレーキ機構は存在しないものの、このモデル712及び717の自動サンプラー装置の搬送装置は、ベルト被駆動のアクチュエータを内蔵している。上述したように、ベルト式の移動装置は、ベルトの撓み及び摩耗に伴う不利益な点がある。更に、モデル712、717の装置は、試料の位置を識別すべく試料室内に配置された光センサを備えている。この場合にも、その試料室内に設けられたセンサに水分が蓄積する可能性があり、このため、センサが測定誤差を生じたり、又は全く測定しない可能性がある。更に、従来技術のウォーターズ社の装置は、試料バイアル数が48又は96に制限された容量の大型の単一のキャローゼルを作動させる。
３．発明の概要
本発明は、試料バイアルの多数のトレー又はキャローゼルを位置決めする直接駆動キャリアと、プーリー及びベルトを不要にし且つプーリー及びベルトに伴う問題点を解消する直接駆動キャローゼル取り扱い機構とを備える試料取り扱い機構を提供するものである。
本発明による試料取り扱い機構により取り扱われるトレー又はキャローゼルは、個々に識別可能で且つ積み重ね可能であり、該トレーは、それぞれのキャローゼル内にて群にまとめられた個々の試料を識別し且つ視認するための視認領域を有する。
本発明による試料取り扱い機構は、１つの組立体に一体化された２つの論理駆動モジュール（ｌｏｇｉｃａｌ  ｄｒｉｖｅ  ｍｏｄｕｌｅ）から成っている。その駆動モジュールの各々内にて１本の中心線、即ち、１本の回転軸線がある。２つの論理駆動モジュールは、５つの試料キャローゼルをサンプリングステーションに搬送するキャリア機構と、サンプリングステーションにて単一のキャローゼルに係合し且つサンプリングすべき適当なバイアルを提供するキャローゼル駆動機構とを備えている。
該キャリア機構は、カップリングにより減速ステッパモータに接続された単一の駆動軸により駆動される、５位置のスポーク形キャリア部分を備えている。該キャリアの位置は、元の位置から又はその前のキャローゼルの位置からのモータのステップ数を計数することにより監視される。この位置は、駆動軸に直接キー止めされ且つクランプ止めされた５つの位置スロットを有するエンコーダホイールにより確認される。エンコーダのスロットは、その一方のチャネルが元の位置を確認するためのものであり、もう一方がキャローゼルの位置を確認するためのものである、二重チャネルの光遮断器により検出される。
該キャローゼルの駆動機構は、共通の中心線又は軸線上にある線形アクチュエータ部分と、回転アクチュエータ部分とを有する。該線形アクチュエータ部分は、適正に配置させたキャローゼルと回転アクチュエータ部分とを係合させ且つ非係合状態にし、また、該線形アクチュエータ部分は、リフトハウジングに取り付けられたモータ軸を有する線形アクチュエータのステッパモータを備えている。該リフトハウジングは、回転ステッパモータと、同心状の駆動軸と、該駆動軸に取り付けられたエンコーダホイールと、該駆動軸がキャローゼルから非係合状態となった上方位置にあること、又はキャローゼルと係合した下方位置にあることを検出する位置機構とを含む、回転アクチュエータ部分を保持する。駆動軸に取り付けられたエンコーダホイールは、その位置の各々がキャローゼル内の試料バイアルの位置に対応する、24個の位置を有するエンコーダホイールである。このエンコーダは、該エンコーダの零位置に対して軸を零方向に設定し得るようにキー止めされ且つクランプ止めされている。エンコーダホイールに形成されたスロットは、その一方のチャネルが元の位置を確認するためのものであり、もう一方が個々のバイアルの位置を確認するためのものである、二重チャネルの遮断センサにより検出される。本発明によれば、モータ、エンコーダホイール及び光センサは、全て試料室の外側の位置に配置される。
本発明の特徴は、独自の６つの位置の各々に配置された磁石によりキャリア内の各キャローゼルを個々に識別し、その６つの磁石が、「元（ｈｏｍｅ）」のセンサからその磁石が検出される位置までのステップ数の計数を容易にするリードスイッチを作動させる点にある。遥かに大形で且つ格納が容易でない従来技術の304.8ｍｍ（12インチ）のキャローゼルと異なり、本発明に従って試料の取り扱いを為し得る設計とされたキャローゼルは、より小形で且つよりコンパクトであり、積み重ね可能な設計とされ、これによりスペースを節約するが、このことは、凍結試料にとって特に極めて望ましいことである。該キャローゼルは、視認部分を有し、この視認部分にて、キャローゼル内に取り付けられた試料バイアルは、選択随意のバーコード読み取り装置によりバーコードのラベルを読み取ることができるように露出されたままである。
キャリア駆動軸に設けられたエンコーダホイール及びキャローゼルの駆動軸に設けられたエンコーダホイールの双方をキー止めすることで組み立て及び整合を容易にすることができる。該キャリアと該キャリアキャリアの駆動軸との相互接続部は、「工具不要」にて非係合状態とする思想に基づく設計とされ、キャリア及び試料室の洗浄を容易にすべく該キャリアを手で取り外すことが可能である。多数キャローゼルキャリアの設計は、バイアルのサンプリングを続行すると同時に、装置に新たな又は一定の試料を追加することを可能にする。
このキャローゼル駆動機構は、バックラッシュに起因する位置決め誤差を解消し得るようにキャローゼルを一方向に回転させ得るような形態とされている。この駆動機構のリフトハウジング部分の垂直方向への動きは、非結合状態とされている。即ち、キャローゼルの回転駆動動作による影響を受けない。
試料取り扱い機構は、サンプリングに利用可能な試料バイアルの数を略同一の底面積内で80又は96という典型的な最大値から現在の最大値である120まで増大させる。この自由性に富んだ設計は、代替的なキャリア及び関係したエンコーダ及び／又は代替的なキャローゼル及び関係したエンコーダを採用することにより更に拡大することが可能である。
４．図面の説明
本発明のその他の特徴及び有利な点は、添付図面に関するその一例としての実施の形態の以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。添付図面において、
図１は、本発明による試料取り扱い機構に使用されるキャローゼルの斜視図である。
図２は、図１のキャローゼルの全部分の平面図である。
図３は、図１のキャローゼルの底部の斜視図である。
図４は、キャリア機構と、キャローゼルの駆動機構とを含む、本発明による試料機構の斜視図である。
図５は、図４のキャリア機構の斜視図である。
図５Ａは、図４及び図５のキャリア機構のキャリア駆動軸組立体の分解図である。
図６は、図４のキャローゼル駆動機構の斜視図である。
図６Ａは、図４及び図６のキャローゼル駆動機構の側面図である。
５．詳細な説明
一般に、図１乃至図５に図示した本発明による試料取り扱い機構は、バイアル内に保持された試料の取り扱い、作動、又は搬送を行う。該試料は、当該技術分野にて公知のＨＰＬＣ装置のような装置により処理可能であるように、試料取り扱い機構によりサンプリングステーションの基端側の位置にて取り扱われ、又は配置される。効率良く取り扱うため、試料バイアルは群にまとめられ且つ個々のキャローゼル内に保持される。これらのキャローゼル（図１乃至図３に図示）は、キャリア機構（図５）により最初に作動され、該キャリア機構は、キャローゼルをキャローゼル駆動機構（図６）により回転可能な位置まで搬送する。一方、キャローゼルの駆動機構がキャローゼルの各々を個々に回転させ、個々の試料バイアルをサンプリング可能な位置に配置する。
キャローゼル
図１に図示するように、キャローゼル１０の各々は、直径約127ｍｍ（５インチ）で略円形であり、直径約109.22ｍｍ（4.3インチ）のボルト円上にて半径方向に配置された24個のバイアル位置１２を有する。これらのバイアル位置は、当該技術分野にて公知である、略２ｍｌの試料バイアルを受け入れ得る形態とされている。バイアル（図示せず）は、バイアル位置１２に緩く嵌まって、その堅固な基部１４に着座する。バイアル位置１２の各々は、例えば、キャローゼル１０内の個々のバイアルを識別する、バーコード付きラベルのような識別ラベルを自動的に又はその他の方法による検査を容易にする視認窓部１６を有する。
この一例としての実施の形態において、キャローゼル１０は、スポーク板部分２０を除いて、キャローゼルの全体に対して有効な試料位置決め部分１８を含む、２つの部分から成るプラスチック製の成形構造体である。このスポーク板部分２０は、試料位置決め部分１８のスポーク形の上方部分を露出させる厚さ3.175ｍｍ（1／8インチ）のプラスチック板である。このスポーク板部分２０は、その内部に磁石が取り付けられた磁石受け入れ部２２を備えており、この磁石受け入れ部は、以下に説明するように、キャローゼルの駆動機構８０に隣接するリードスイッチと共に作動して、個々のキャローゼルを簡単、低コストで且つ独自に識別することを容易にする。
図２に図示するように、取り扱ったキャローゼルの全体、即ち５つのキャローゼルの各々が、スポーク板部分２０に設けられた６つのスポークに対応する６つの独自の位置の１つに磁石受け入れ部２２を位置決めすることにより、独自に識別可能である。この独自の位置及びそれに対応した独自の識別は、スポーク板部分２０の中心の凹所内に配置された駆動ピンスロット２４に関する磁石受け入れ部２２の位置により設定される。キャローゼルの全体は、独自に識別可能であり且つ１乃至１２０の連続番号が付されたバイアルサンプリング位置を有する。
試料位置決め部分１８のスポーク形の上方部分は、図３に図示するように、キャローゼル１０の底部の複数の切欠き２８に係合可能な形態とされており、使用しないときには、キャローゼルをコンパクトな格納状態に積み重ね易くする。円形の底部リッジ３０は、試料の位置決め部分１８のスポーク形の上方部分の６つのスポークに外接する外周よりも僅かに大きい外周を有し、キャローゼルを更に確実に安定的に積み重ね得るようにしてある。
使用時、キャローゼルの全体は、本発明による試料取り扱い機構により試料取り扱い位置に関して所定位置となるように操作される。
試料の取り扱い機構
次に、図４乃至図６Ａを参照すると、本発明に従ってキャローゼルを搬送する試料の取り扱い機構４０は、１つの組立体、又はフレーム４２内に一体化された２つの論理駆動モジュールから成る。キャリア機構５０は、必要に応じて、５つの試料キャローゼル１０をサンプリングステーション（図示せず）に搬送する第一の駆動モジュールである。第二の駆動モジュールは、サンプリングステーションの基端側の位置にて単一のキャローゼルに係合し、またプログラム化され且つ当業者に理解され得るように、適当なバイアルをサンプリングステーションに呈示するキャローゼル駆動機構８０である。
キャリア機構
次に、図４、図５及び図５Ａを参照すると、該キャローゼル１０は、操作者によってキャリア５２の適当な位置に配置される。操作者は、連続番号を付したキャローゼルが互いに隣接するように、組みのキャローゼルをキャリア内に取り付けることが好ましい。該キャリア５２は、試料バイアルの位置１乃至１２０の全体を有する５つのキャローゼルの各々に対して、部分的な外周位置５４を有する５位置のスポーク状部品である。キャローゼル１０は、それぞれの位置に取り外し可能に嵌まり、キャローゼル１０の円形の底部リッジ３０が部分的な外周位置５４のそれぞれ１つによってきちっと抱持され、キャローゼルをキャリア５２内に保持する。
該キャリア５２は、単一の駆動軸５６により駆動され、「工具不要」の係合解除の思想に従って、この単一の駆動軸５６に該キャリアが係合し且つ非係合状態となる。即ち、キャリアは、該キャリアが着座する試料室（図示せず）の洗浄を容易にすべく、手で容易に取り外すことができる。従って、キャリアの駆動軸５６は、その係合端に形成された駆動スロット５８を有する。該キャリア５２は、ばねハウジング６２を貫通するばね負荷式のキー止めピン６０を有する。該ばね６１は、ばねハウジングの周りに配置される。該ばねハウジング６２は、駆動軸５６に対する隙間を提供し、また、キャリアを水平方向に取り外して、キャリア及びキャリア駆動軸５６を係合させ且つ非係合状態にさせるのに十分な開口部分（図示せず）、又は切欠きを有する。キャリアが試料室内にて軸受面上に配置されたとき、該キー止めピン６０は、キャリア５２から外方に偏倚され、キャリアの駆動軸５６のスロット５８に係合する。この一例としての実施の形態において、該キャリアは、試料室内の平坦な軸受面に係合する、その底面に形成されたボス６４を有している。
キャリア５２の係合解除は次のようにして行われる。即ち、キャリアが「元」の位置（”ｈｏｍｅ”  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にあるとき、即ち、ばねハウジングの開口部分が操作者から離れる方向を向き、キャリアを試料室の前面に向けて水平方向に動かし得るときに、操作者がばね負荷式のキー止めピン６０を押し、キャリア５２を操作者の方向に引っ張り、キャリア５２を駆動軸５６から非係合状態にすることによって行われる。
キャリアの駆動軸５６は、図５Ａに最も良く図示するカップリング６６によってキャリアの回転減速ステップモータ６４に接続されている。このキャリアステッパモータ６４は、キャリア５２が反時計方向にのみ回転し、その減速したステッパの駆動に起因する全てのバックラッシュを解消し得るような形態とされている。該キャリア５２は、モータ６４により、元の位置、又は、その前のキャローゼルの位置までのモータのステップ数を計数することにより位置決めされる。
この位置は、キャリアの駆動軸５６に直接、キー止めされ且つクランプ止めされたエンコーダホイール６８によって確認される。該エンコーダホイール６８は、駆動スロット５８の末端側にてキャリアの駆動軸５６の一端であるカップリング６６の基端側に取り付けられている。
該エンコーダホイール６８は、キャローゼル５２内の５つのキャローゼルの位置に対応した５つの位置スロットを有する。エンコーダホイール６８は、その５つの位置の各々を確認するために使用される。エンコーダホイールにおけるスロットの１つは、細長であり、全体（即ち、バイアル１乃至２４を有するキャローゼル）の第一のキャローゼルが、試料室の前面に向けて配置される位置に対応する元の位置、即ち、「Ａ」位置として機能する。この位置において、上述したように、ばね負荷式キー止めピン６０を解放し且つキャリアを操作者に向けて水平方向に動かすことにより、キャリアを取り外すことができる。エンコーダホイール組立体６８に形成された整合キー穴７２と係合するキャリア駆動軸５６に形成された穴７０によって、エンコーダホイール６８は、キャリア駆動軸にキー止めされている。エンコーダホイール６８のキー止めによって、エンコーダホイール上の元の位置に対応する、キャリアの駆動軸５８の端部の駆動スロット５８の位置の方向を確認することが可能となる。また、このキー止めは、組み立ても容易にする。
キャリアの位置に対応するエンコーダホイール６８上のスロットは、二重チャネルの光遮断器、即ちセンサ７４によって検出される。光遮断器の１つのチャネルは、元の位置を確認するためであり、もう１つのチャネルは、キャローゼルの位置を確認するためのものである。該センサ７４は、回路板７６に直接、取り付けられる一方、その回路板は、ブラケット７８上に取り付けられている。このブラケットは、調節を容易にし得るように、１°の自由度のみを許容するような方法にてフレーム４２に取り付けられている。これらのキャリアステッパモータ６４、エンコーダホイール６８、センサ７４は、全て、試料室の外側の位置に配置されている。
詳細に上述したように、キャリア機構５０によってキャローゼル１０がサンプリングステーション（図示せず）の下方の位置に配置されたならば、該キャローゼルは、キャローゼルの駆動機構８０によって位置決め可能なように係合させることができる。
キャローゼルの駆動機構
次に、図４、図６及び図６Ａを参照すると、キャローゼルの駆動機構８０は、回転動作キャローゼル駆動機構８４を直線状に上下動させる線形アクチュエータの駆動モータ８２から成っている。この回転動作キャローゼル駆動機構８４は、キー止めした同心状のキャローゼル駆動軸９０に取り付けられた回転減速ステッパモータ８８を収容するリフトハウジング８６から成っている。このキー止めしたキャローゼルの駆動軸９０には、キャローゼルの位置決めエンコーダホイール９２（図６Ａに最も良く図示）が取り付けられており、キャローゼルの駆動軸９０が係合するキャローゼル１０の回転位置を確認する。また、このキャローゼルの駆動軸には、以下に説明するように、光フェンス９４が係合している。
垂直面内において、回転動作キャローゼルの駆動機構８４を制御状態にて直線状に位置決めすることは、リフトハウジング８６が作動されて上下動するとき、線形アクチュエータの駆動モータ８２のモータステップ数を計数することにより行われる。モータステップ数は、外部ハウジング９６の外側に取り付けられた光遮断器センサ９５によって検出された零位置からプラス、又はマイナスの方向に計数される。その外部ハウジング９６は、その他のものの内、回転動作のキャローゼル駆動機構８４と、キャローゼルの位置決めエンコーダホイール９２と、キャローゼル駆動軸９０の実質部分と、光フェンス９４とを収容している。回転動作キャローゼル駆動機構８４は、直線状に駆動されて上下動し、以下に説明するように、キャローゼルの駆動軸９０の部分がキャローゼルに係合し（リフトハウジング８６が下降する）、また、非係合状態となるようにする（リフトハウジング８６が上昇する）。リフトハウジング８６の一側部に取り付けられた回転防止ピン９８（図４及び図６Ａに最も良く開示）内に組み込まれた光フラッグによって光遮断器センサ９４の光線が遮断されたときに、回転動作キャローゼル駆動機構８４を駆動する線形アクチュエータの駆動モータ８２の零位置が検出される。リフトハウジングは、カップリング１００を介して、リフトハウジング８６内に組み込み且つ線形モータ８２により持ち上げられる回転ステッパモータ８８の軸に接続されているから、キャローゼルの駆動軸９０は、該リフトハウジング８６によって直線状に作動される。このキャローゼルの駆動軸９０は、その露出した端部に固定した駆動ピン１０４を有する、ばね負荷式の内側軸１０２から成っている。この固定した駆動ピン１０４は、各キャローゼル１０内のスポーク板部分２０の中心にある凹所内に配置された、駆動ピンスロット２４（図２）と係合可能な形態とされている。
内側軸１０２の他端には、固定した駆動ピン１０４と略係合したねじ付き穴（図示せず）が形成されている。このばね負荷式の内側軸１０２は、長手方向スロット１０８を有する外側軸１０６内に配置されている。この内側軸１０２に形成されたねじ付き穴及び内側駆動軸１０２の露出端に形成された固定した駆動ピン１０４は、外側軸１０６の長手方向スロット１０８と整合している。遊動キー１１０は、内側軸が外側軸１０６内に取り付けられたとき、内側軸１０２のねじ付き穴に取り付けられる。ばね負荷が加えられた内側軸１０２と共に、遊動キー１１０が動き、従って、光フェンス９４が動くとき、遊動キー１１０は内側軸１０２のねじ付き穴に取り付けられる。
回転動作キャローゼルの駆動機構８４が制御された状態にて下方に作動されたとき、ばね負荷式の内側駆動軸１０２は下方に作動される。このように、内側駆動軸の露出端に取り付けられた固定した駆動ピン１０４は、キャローゼルのスポーク板部分２０の中心における凹所内に配置された駆動ピンスロット２４（図２）に入るように配置され、キャローゼルが適正な位置に配置されたとみなされる。駆動軸が下方に駆動され且つ固定駆動ピン１０４が駆動ピンスロット２４内に係合した状態のとき、光フェンス９４がフレーム４２に取り付けられた光センサ１１２（図６に最も良く図示）上の光線を遮断する。従って、該光センサ１１２は、固定した駆動ピン１０４がキャローゼルの駆動ピンスロット２４内に係合したことを装置に対して表示する。
キャローゼルの駆動軸９０における位置は、軸の接続端に取り付けられたエンコーダホイール９２の関数である。このキャローゼルの位置エンコーダホイールは、24位置ホイールであり、その位置の各々は、上述したように、キャローゼル内の試料バイアルの位置に対応する。キャリア駆動軸におけるように、キャローゼルの駆動軸上におけるエンコーダは、軸をエンコーダの零位置に方向決めし得るようにキー止めし且つクランプ止めされている。エンコーダホイール９２に形成されたスロットは、二重チャネルの遮断センサ１１４（図６に最も良く図示）によって検出される。キャリア駆動体におけるように、一方のチャネルは元の位置を確認するためのものであり、もう一方のチャネルは、個々のバイアルの位置を確認するためのものである。センサ１１４は、回路板１１６上に直接、取り付けられる一方、その回路板は、ブラケット１１８に取り付けられる。このブラケット１１８は、容易に調節し得るように、１°の自由度のみを許容する方法にてフレーム４２に取り付けられている。
上述したように、スポーク板部分２０上における６つのスポークに対応する６つの独自の位置の１つに磁石が取り付けられた状態にて、磁石受け入れ部２２によりキャローゼルの駆動機構８０によってキャローゼルが識別される。磁石は、キャローゼルの駆動機構８０の基端側にてフレーム４２上にてリードスイッチホルダ１２０内に取り付けられたリードスイッチ（図示せず）と協動して作用する。キャリアステッパモータ６４の元の位置からのステップ数を追跡し、磁石の位置がリードスイッチによって探知されると、元の位置に関する磁石の位置によって特定のキャローゼルを識別することができる。
キャリアにより取り扱われる合計で５つのキャローゼルにおける120のバイアルの位置の各々は、本発明の開示の範囲外である適当な制御機構により、上述した試料取り扱い機構を通じて、幾つかの識別可能な方法によりアクセスし又は位置決めすることができる。
５位置のエンコーダホイールがキャリア機構内で使用され、24位置のエンコーダホイールが上述したキャローゼルのアクチュエータ部分にて使用されるが、本明細書に記載した自由度があり且つ応用可能な設計に従い、それぞれのエンコーダホイールにおける位置数をより多く又はより少なくして、より多い又はより少ない数のキャローゼルの位置及び／又はより多い或いはより少ない数のキャローゼルの試料バイアル位置を有する、別の実施形態とすることも可能である。
本明細書に記載したキャローゼルは、５位置のスポーク形部品であるキャリアにより取り扱い可能な形態とされた、２つの部分から成る構造をしているが、該キャリア機構及びキャローゼルの駆動機構を略同様の形態とし、他の型式のキャローゼルを取り扱い得るように、または取り扱われるようにすることも可能であることが理解されよう。該キャリアは、本明細書に開示した部分的な外周部品以外の異なる機構により、キャローゼルを取り扱い可能な形態とすることができる。
本明細書に記載したキャリアは、試料室内にて平坦な軸受面に係合する、その底面に形成されたボス６４を有するが、ボール又はローラー軸受等のようなその他の軸受も採用可能であることが理解されよう。
本発明は、その一例としての実施の形態に関して図示し且つ説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、その形態及び詳細の点で各種のその他の変更、省略及び追加を為すことが可能であることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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