(57)【要約】液体サンプル(4)で作業するシステム(3)において液体を輸送または試験する装置(1)であって、このシステムは、Ｘ方向とこれに直交するＹ方向に存在する水平の作業場(5)を備え、前記装置(1)は、少なくとも１つの機能的端部(22)を備える少なくとも１つの機能的素子(2)を備え、前記機能的素子(2)は前記作業場(5)に対してＺ方向に直角に配置される。前記装置(1)は、前記の少なくとも１つの機能的素子(2)の傾動可能な固定保持のための少なくとも１つの傾動ユニットを備える。前記傾動ユニット(8)は、前記作業場(5)に直交するＺ軸(11)に相対的に、前記機能的素子(2)の機能的端部(22)の個々のアライメントのための複数のアクチュエータ(10)と、これらのアクチュエータ(10)を電気的に駆動する制御ユニット(17)とを備える。前記機能的素子(2)の各々は、作業場(5)のＸ方向とＹ方向に個々にかつ互いに独立に傾動可能である。好ましくは、作業場(5)の少なくとも１つの区分で、少なくともＺ方向に前記機能的素子を移動するために組み込まれるロボットアーム(6)に結合され、前記制御ユニット(17)は、ロボットアーム(6)の動きの制御と、前記作業場(5)に垂直なＺ軸(11)に相対的に前記機能的素子の機能的端部(22)の位置における変化とを調整する。
2007533981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体サンプル(4)で作業するシステム(3)であって、Ｘ方向とこれに直交するＹ方向に存在する水平の作業場(5)を備えるシステムにおいて、液体を輸送または試験する装置(1)であって、前記装置(1)は、少なくとも１つの機能的端部(22)を備える少なくとも１つの機能的素子(2)であって、前記作業場(5)に対してＺ方向に直角に配置される機能的素子(2)と、前記少なくとも１つの機能的素子(2)の傾動可能な固定保持のため少なくとも１つの傾動ユニット(8)とを備え、
前記傾動ユニット(8)は、前記作業場(5)に直交するＺ軸(11)に相対的に、前記機能的素子(2)の機能的端部(22)の個々の位置調節のための複数のアクチュエータ(10)と、前記機能的素子(2)の各々を、作業場(5)のＸ方向とＹ方向に個々にかつ互いに独立に傾動可能であるように、前記複数のアクチュエータ(10)を電気的に駆動する制御ユニット(17)とを備える、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装置において、
作業場(5)の少なくとも１つの区分で、少なくともＺ方向に前記機能的素子を移動可能なロボットアーム(6)に結合され、
前記制御ユニット(17)は、ロボットアーム(6)の前記移動の制御と、前記作業場(5)に垂直なＺ軸(11)に相対的な、前記機能的素子の機能的端部(22)の位置の変化とを調整する
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)の複数の前記アクチュエータ(10)が、前記機能的素子(2)のシャフト(12)の上で、および／または、前記機能的素子(12)に結合される羽根(13,13')の上で動作するように設計されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)の複数の前記アクチュエータ(10)が、少なくとも１つの水平の平面(14,14')に、相互に直角をなす位置に設けられて、前記機能的素子(2)のシャフト(12)の上で動作することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)は、複数の前記平面(14,14')の間に、好ましくは対称的に、配置されたジョイント(9)を備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３に記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)のアクチュエータ(10)は、前記機能的素子(2)に結合された羽根(vane)(13,13')の上に、Ｚ方向に動作することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)の前記アクチュエータ(10)は、相互に直角である２つの垂直な面(15,15')の上に配置されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載された装置において、
前記平面（15,15'）は、前記作業場(5)のＸ方向に平行にまたは前記作業場(5)のＹ方向に平行に配置されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載された装置において、
前記傾動ユニット(8)は、前記羽根(13,13')のレベルに、好ましくは対称的に、配置されたジョイント(9)を備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載された装置において、
全ての前記アクチュエータ(10)が、相互に対して作用する機能的な１対を形成する２つのアクチュエータ(10)を形成するピエゾ素子であることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載された装置において、
ピエゾ素子と受動的バネ素子(16)との形状であるアクチュエータ(10)が、相互に対して作用する機能的な１対を常に形成することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記機能的素子(2)が、ピペットの先端、ディスペンサの先端(20)またはセンサ(21)であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載された装置。
【請求項１３】
液体サンプルで作業するシステムであって、互いに直交するＸ方向とＹ方向に存在する水平の作業場(5)を備え、
請求項１〜１２のいずれかに記載された少なくとも１つの装置を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載されたシステムであって、前記作業場(5)と、Ｘ方向とＹ方向とでの移動を実行するために組み込まれた少なくとも１つのロボットアームとを備え、
前記傾動ユニット(8)の前記アクチュエータ(10)は、前記作業場(5)のＸ方向またはＹ方向に平行に配置される
ことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載されたシステムにおいて、
偶数（好ましくは４）の前記装置(1)が、前記ロボットアーム（６）の上で動くように配置されることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載されたシステムにおいて、
それぞれ４つの前記装置(1)からなるグループが、前記ロボットアーム(6)の上で共に動く４つ組ユニット(18)であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１４に記載されたシステムにおいて、
各々の４つ組ユニット(18)の前記機能的素子(2)が、それらの中心(19)のまわりで広い間隔、中間の間隔または狭い間隔で対称的に配置されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
液体サンプルで作業するシステムであって、Ｘ方向とこれに直交するＹ方向に存在する水平の作業場(5)を備えるシステムにおける、請求項１〜１２のいずれかに記載された装置の用途であって、前記装置(1)は、少なくとも１つの機能的端部(22)を備える少なくとも１つの機能的素子(2)であって、前記作業場(5)に対してＺ方向に直角をなして配置される機能的素子(2)と、前記少なくとも１つの機能的素子(2)の傾動可能な固定保持のため少なくとも１つの傾動ユニット(8)とを備え、
前記装置(1)の傾動ユニット(8)の少なくとも１つのアクチュエータ(10）は、制御ユニット(17)により電気的に駆動され、起動された前記アクチュエータ(10)は、機能的素子(2)の機能的端部(22)の位置が、前記作業場(5)に垂直なＺ軸(11)に相対的に、作業場(5)のＸ方向とＹ方向に依存せずに変わるように、前記機能的素子(2)に作用する、用途。
【請求項１９】
請求項１３〜１７のいずれかに記載された液体サンプルで作業するシステムの用途であって、前記システムは、水平の作業場(5)と、制御器を備える少なくとも１つのロボットアーム(6)と、請求項１〜１２のいずれかに記載された少なくとも１つの装置(1)とを備え、前記装置(1)は、前記作業場(5)に垂直にＺ方向に配置され、前記ロボットアーム(6)は、前記作業場(5)の少なくとも１区分において少なくともＺ方向に前記機能的素子(2)を移動可能であり、
前記装置(1)の前記傾動装置(8)の少なくとも１つのアクチュエータ(10）は、制御ユニット(17)により電気的に駆動され、起動された前記アクチュエータ(10)は、機能的素子(2)の機能的端部(22)の位置が、前記作業場(5)に垂直なＺ軸(11)に相対的に、作業場(5)のＸ方向とＹ方向に依存せずに変わるように、前記機能的素子(2)に作用する、用途。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載されたシステムの用途であって、
１以上のロボットアーム(6)により支えられるすべての前記機能的素子の前記傾きが統合されていて、前記制御ユニット(17)は、ロボットアーム(6)の動きの制御と、作業場(5)に垂直なＺ軸(11)に相対的に前記機能的素子(2)の前記機能的端部(22)の位置の変化とを統合する、用途。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれかに記載されたシステムの用途であって、前記機能的素子(2)は、ピペットまたはディスペンサの先端(20)またはセンサ(21)であり、
前記機能的素子(2)の前記機能的端部(22)は、１列(23)または他の幾何学的形状(24)に配置されている、用途。
【請求項２２】
請求項１８〜２０のいずれかに記載されたシステムの用途であって、前記機能的素子(2)は、ピペットまたはディスペンサの先端(20)またはセンサ(21)であり、
前記機能的素子(2)の前記機能的端部(22)は、液体容器または液体充填開口の配置に対応する幾何学的分布で配置される、用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、請求項１のプリアンブルに記載されているように、液体サンプルで作業するシステムにおいて液体を輸送または検査する装置である。そのようなシステムは、たとえば、Ｘ方向とこれに直交するＹ方向にあるほぼ水平の作業場を備える。この装置は、少なくとも１つの機能的端部を備える少なくとも１つの機能的素子を備え、この機能的素子は作業場に対してＺ方向に直角に配置される。この装置は、少なくとも１つの前記機能的素子の傾動可能な固定保持のための少なくとも１つの傾動ユニットを備える。好ましくは、そのシステムは、少なくとも１つのロボットアームを備え、少なくとも１つの本発明による装置がロボットアームに取り付けられる。次いで、このロボットアームは、作業場の少なくとも１区分において、機能的素子を少なくともＺ軸に移動するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
液体処理の技術分野において、液体サンプルを吸引し分配する装置は、ピペットまたはピペッターとして知られている。液体サンプルを分配するためにのみ使用できる装置は通常はディスペンサという。１０μｌより小さい量のピペット処理を自動化するため、２つの操作（すなわち、液体サンプルの定義された取り出し（吸引）と、それにつづく流出(分配)）が区別されねばならない。これらの間で、ピペットの先端は、通常は実験者または自動化装置により、液体サンプルが吸引される場所から、それとは異なる、液体サンプルが分配される場所へ移動される。ポンプ（たとえば、手動ポンプの形状の希釈器）、液体ラインおよび端部部品（ピペットの先端）からなる液体システムのみが、吸引および／または分配の正確さと再現性のために欠くことができない。
【０００３】
ピペットの先端を用いた液体の配達は、「空中から」すなわち、表面を触ることにより行える。この表面は、容器に液体サンプルが分配されるときの容器の固体表面（「先端の接触」）であってもよい。また、この容器の中の液体面であってもよい（「液体表面上」）。分配につづく混合操作は、反応溶液中の試料の均一な分散を保証するために、特にナノリットルやピコリットルの範囲での非常に小さな試料体積の場合に、望ましい。
【０００４】
使い捨て可能な先端すなわち捨てられるピペット先端は、意図しない量の試料の容器への移送の危険（汚染）を非常に減少する。単純な投げ捨てチップ（いわゆる空気置換式先端)がよく知られているが、その形状と素材は、再現性のよい非常に少量の引き出しおよび／または引き渡しのために最適化される。内部にポンプ／プランジャーを備えるいわゆる容積置換式先端の使用も、同様に知られている。
【０００５】
容器からの液体のピペット操作などの、液体を取り扱うための作業プラットホームまたはシステムは、たとえば、米国特許第５，０８４，２４２号明細書から知られている。たとえばドイツ特許第ＤＥ−１０１１６６４２号や欧州特許第ＥＰ−０２０６９４５号から知られている装置では、液体は、そのような容器からマイクロプレートの井戸状穴の中に分配されまたはピペット操作がされる。特に米国特許第５，０８４，２４２号明細書から知られる一般的な装置を備えたシステムでは、容器と、その装置を備えたロボットアームが、相互に関連されて配置されるので、液体の取り扱いは、自動的に再現性よく進む。従来技術のすべての装置とシステムに共通であることは、ピペットの先端またはディスペンサーの先端が、使用されるシステムまたはロボットの幾何学的軸の関数として動かされることである。
【特許文献１】米国特許第５，０８４，２４２号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第ＤＥ−１０１１６６４２号
【特許文献３】欧州特許第ＥＰ−０２０６９４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ロボットアームが取り付けられているか否かを問わず、また、液体サンプルで作業するシステムの幾何学的軸に依存せずに、また、そのようなシステムに使用されるロボットの動きの軸に依存せずに、液体を輸送または試験するためのピペットの先端または他の細長い対象物の位置を並べるための別の装置および／または方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立形式の請求項１の特徴部分により達成される。すなわち、前記傾動ユニット(8)は、前記作業場(5)に直交するＺ軸(11)に相対的に、前記機能的素子(2)の機能的端部(22)の個々の配置調整（アライメント）のための複数のアクチュエータ(10)と、これらのアクチュエータ(10)を電気的に駆動する制御ユニット(17)とを備える。ここで、前記機能的素子(2)の各々は、作業場(5)のＸ方向とＹ方向に個々にかつ互いに独立に傾けられる。さらに、発明の好ましい特徴は、従属形式の請求項から得られる。
【発明の効果】
【０００８】
発明の効果は、以下に記載される事項や状況からなる。すなわち、たとえばピペットの先端を通常の作業プラットホームのある１つの位置に自動的に位置できる精度は、１５３６の井戸状穴を備えるマイクロプレートの複数の井戸状穴にルーチン的にかつ正確に近づくには不十分であることがわかっている。特に、複数のマイクロプレートが作業場の少なくとも１区画に位置できるが、１列に並んだ多数のピペットを用いるとき、ロボットアームの座標系からのマイクロプレートの微小な変位は目立つようになる。最悪の場合、理想的な位置からのそのような変位またはずれは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸での値に影響する。誤差許容度があまりにも大きければ、井戸状穴に位置されるべき１以上のピペットの先端、温度センサ、ｐＨプローブなどの細長い対象物がマイクロプレートの井戸状穴の壁または表面との衝撃により損傷を受ける危険を生じる。さらに、そのような対象物のマイクロプレートの表面との緩やかでない衝突が起きると、試料を失う危険や、隣の試料や作業位置を汚染する危険がある。したがって、マイクロプレートの部分に偶発的に接触する危険なしに、井戸状穴に正確に接近することは、たとえば血液試料の検査の自動化のために使用できる液体処理システムを用いたルーチンの作業のための基本的な要請である。本発明の装置は、ピペットロボットの動きの軸に依存せずに、複数のピペットの先端のそれぞれの位置を正確にするので、ロボットの動きシステムと、本発明のピペット先端の動きシステムは、相互に補足できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、複数の液体サンプル４で作業するためのシステム３において、液体を輸送または検査するための装置１を示す。このシステム３は、ロボットのサンプルプロセッサ（RSP)であり、ほぼ水平の作業場５と少なくとも１つのロボットアーム６とその制御器とからなる。基本的に、作業場５は、任意の形状をとれるが、好ましくは円形であり、より好ましくは長方形である。
【００１１】
ロボットアーム６は、Ｚ方向に作業場５にほぼ直交して位置された少なくとも１つの機能的素子２を備える。本発明では、機能的素子２は、ピペットまたはディスペンサの先端２０またはｐＨプローブ、温度センサなどのセンサ２１などの試料分析または輸送のための細長いものをいう。たとえば、多重のピペットの先端やくし状部材も機能的素子２という。
【００１２】
ロボットアーム６は、作業場５の少なくとも１区画に少なくともＺ方向に機能的素子２を移動することを意図されている。１つの試験管または９６、３８５または１５３６の井戸状穴を備えたマイクロプレートは、作業場５の１区画という。作業場５の１区画は、好ましくは、複数のそのような試料搬送体または使い捨て型のピペット先端のための取出点と滴下点からなる。校正ステーション（たとえばpHプローブのための）、洗浄ステーション、廃棄物収集点及び同様な輸送に必要なサービス点もまた、作業場５のアクセス可能な区分の部分である。
【００１３】
本発明の装置１は、少なくとも１つの傾動ユニット８を備える。傾動ユニット８は、少なくとも１つの機能的素子２の傾動可能な固定保持のためロボットアーム６の上で動く。機能的素子２の複数の機能的端部２２（多重ピペットの１以上の先端、または、プローブのセンサの先端など）は、本質的な役割を果たす。これは、本発明の装置１が、作業場５に垂直にＺ軸に対して、機能的素子の機能的端部２２を向けるためのアクチュエータを備えるからである（図３Ｂ参照）。
【００１４】
本発明の文脈では、種々の寸法または拡がりの能動的素子がアクチュエータとして設計される。そのようなアクチュエータ１０は、好ましくは印加電圧によって膨張または収縮するピエゾ素子である。ここで、いわゆる圧電スタックが、多重の膨張が可能なので、特に好ましい。また、アクチュエータ１０は、温度の関数として収縮及び膨張をするバイメタルなどの素子であってもよい。もっとも単純な形態では、アクチュエータ１０は、たとえば、手動操作のためのねじである。
【００１５】
本発明の装置１の第１の実施形態によれば（図１、図３Ａおよび図４Ａ参照）、傾動ユニット８のアクチュエータ１０は、機能的素子２のシャフト１２に、直接的に作用するように形成される。
【００１６】
本発明の装置１の第２の実施形態によれば（図２、図３Ｂおよび図４Ｂ参照）、傾動ユニット８のアクチュエータ１０は、機能的素子２のシャフト１２に、その機能的素子２の羽根１３，１３’により間接的に作用するように形成される。
【００１７】
傾動装置８の複数のアクチュエータ１０は、好ましくは、少なくとも１つのほぼ水平の面１４，１４’の上に、相互に直角に配置されて、機能的素子２のシャフト１２に作用する（たとえば図１，図３Ａ、図４Ａ）。このように位置された複数のアクチュエータ１０は、ロボットアーム６の動きの軸に完全に依存しない個々の座標系を定義する。好ましくは、複数のアクチュエータ１０は、同じ水平面１４，１４’の上にあり、相互に直角をなし、デカルト座標系を形成する。
【００１８】
最も単純な実施の形態では、傾動ユニット８は、ジョイントのない保持部を備え、保持部に機能的素子が固定される（図４参照）。好ましい実施の形態では、傾動ユニット８は、面１４，１４’の間に、好ましくは対称的に、配置されるジョイントを備える（図１、図３参照）。
【００１９】
また、傾動ユニット８のアクチュエータ１０は、ほぼ垂直に配置され、機能的素子２に結合された羽根１３，１３'の上に、ほぼＺ方向に作用する（図２、図３Ｂ参照）。図４Ｂに示されるアクチュエータ１０の配置は、羽根１３”，１３'''の上での作用においてほぼ垂直であるとみられる。「ほぼ垂直」とは、アクチュエータ１０の実際の方向に無関係に、羽根１３，１３'，１３”，１３'''の表面の上でのアクチュエータの作用の方向を意味する。
【００２０】
また、傾動ユニット８のすべてのまたは一部のアクチュエータ１０は、機能的素子２または羽根１３に固定でき、傾動ユニット８のほぼ対となる面（図示しない）に反対方向に作用する。
【００２１】
好ましくは、傾動ユニット８の複数のアクチュエータ１０は、２つのほぼ垂直な面１５，１５’に互いに直角をなして配置される（図２、図５〜図８参照）。特に好ましい配置では、これらの面１５，１５’は、長方形の作業場５のＸ方向に平行であり、Ｙ方向に平行である。
【００２２】
図１と図２により説明すると、システム３は、好ましくは、水平の作業場５を備え、この作業場５は、Ｘ方向の拡がりと、それに直交するＹ方向の拡がりを備える。ロボットアーム６は、特に、Ｘ方向とＹ方向に移動をするように意図される。特に好ましい配置では、傾動ユニット８の複数のアクチュエータ１０は、作業場５のＸ方向に平行に、Ｙ方向に平行に配置され、それらのデカルト座標系は、水平の作業場５のＸ方向とＹ方向に一致する。
【００２３】
好ましくは、すべてのアクチュエータ１０はピエゾ素子であり、２つのアクチュエータ１０が、一方が他方に対して作用する機能的な１対を形成する（図１、図２、図３Ｂ、図４Ｂ参照）。その代わりに、１つのアクチュエータ１０と１つの受動的バネ素子１６が、そのような機能的な１対を形成してもよい（図３Ａ，図４Ａ参照）。また、機能的素子２またはそのシャフト１２の弾性を利用してアクチュエータ１０に対して作用することも可能である（図示しない）。最も単純な場合、２つのアクチュエータ１０（たとえばＸ方向の１つのアクチュエータとＹ方向の１つのアクチュエータ）のみが、一方の側に固定された機能的素子２に作用する。
【００２４】
液体サンプルで作業する本発明のシステム３は、ほぼ水平の作業場５と、少なくとも１つのロボットアームとその制御器を備える。ロボットアーム６は、作業場５にほぼ垂直にＺ方向にある機能的素子２を備える。ロボットアーム６は、作業場５の少なくとも１区画７において、少なくともＺ方向に機能的素子を動かすことを意図される。そのようなシステムの特徴は、少なくとも１つの上述の素子１と制御ユニット１７を備え、作業場５に垂直にＺ軸１１に相対的に機能的素子２の機能的端部２２を向けることである。
【００２５】
好ましくは、上述のシステム３は、偶数の装置１または傾動ユニット８をそなえる。これらは、好ましくは４つのグループをなし（図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ｂ、図６Ｃ、図７、図８参照）、ロボットアーム６の上で動くように配置される。４つの素子１または傾動ユニット８のそれらのグループの各々は、好ましくは、ロボットアーム６の上で共同して動かされる４つ組ユニット１８を形成する。好ましくは、各４つ組ユニット１８の複数の機能的素子２は、それらの中心１９のまわりで対称的に、大きい間隔で（図５Ｂと図６Ｂ参照）、中間の間隔で（図５Ａ参照）または小さい間隔で（図５Ｃ、図６Ｃ参照）配置される。液体サンプル４で作業する特に好ましい本発明のシステム３は、２つのロボットアーム６、６’（図８参照）を備え、各ロボットアーム６、６’は、２つの素子１と傾動ユニット８を備え、４つ組ユニット１８に配置される。
【００２６】
図１は、第１の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の３次元の図式的な図である。ここで、液体取り扱いシステム３は、水平の長方形の作業場５を備え、作業場５は、Ｘ方向の拡がりと、それに直交するＹ方向の拡がりを備える。これらの拡がりの名称は任意であり、作業プラットホームの共通の名称に対応する。Ｘ方向とＹ方向の名称も、もちろん交換できる。ここに示されるように、傾動ユニット８は、作業場５に垂直なＹ方向とＺ方向に動くようにロボットアーム６に配置される。傾動ユニット８のＺ軸での可動性は、ロボットアーム６自体またはロボットアーム６の上の傾動ユニット８の摺動により（図示されるように）影響される。傾動ユニット８のＹ運動と、ロボットアーム６のＸ方向の可動性の組み合わせは、全体の作業場５または少なくともその１区画が、ピペットの先端２０である機能的素子２の機能的端部２２で作業できることを意味する。発明の第１の実施の形態では、複数のアクチュエータ１０は、機能的素子２のシャフト１２に直接に作用する。２つの水平の面１４，１４’の上にアクチュエータ１０が配置されているが、それらの面はジョイント９から等間隔である。これにより、機能的素子２の傾動作用を改善する。
【００２７】
図２は、第２の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の３次元の図式的な図である。ここで、アクチュータ１０は、羽根１３の上で動作する。図１におけるアクチュエータ１０の水平の方位と異なり、ここでは、アクチュエータ１０は、縦に配置され、水平に突き出た羽根１３，１３’の上に垂直に作動する。
【００２８】
図３Ａは、図１の第１の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の複数の縦断面を示す。機能的素子２のシャフト１２は、たとえば、ピペットの金属の先端すなわち中空の針であり、ジョイント９に、傾動可能に保持される。この種の中空の針は、ピペッターとしてもディスペンサとしても使用でき、このためピペットの先端またディスペンサの先端ともいう。ジョイント９は、ボールソケット型である。ソケットの上に配置される装置は、アクチュエータ１０を支持し、または、対となる面（図示しない）としてアクチュエータ１０に役立つ。複数のピエゾ素子１０は、ジョイント９から間隔Ａだけ離れていて、機能的素子２のシャフト２に直接に作用する。長い矢印は、ピエゾ素子１０の、圧電作用を駆動する制御ユニット１７への結合を示す。ジョイント９から間隔Ａ’だけ離れている受動的バネ素子１６は、同様に機能的素子２のシャフト１２に直接に作用する。スリーブ（図示しない）は、バネ素子１６とシャフト１２の間に配置できて、シャフト１２を保護する。そのスリーブは、また、バネ素子１６またはシャフト１２上のアクチュエータ１０の作業面を広げ、または、ならすために使用できる。ここで、ジョイント９は、アクチュエータ１０またはバネ素子１６が配置されている面に対して対称的でない。間隔Ａは間隔Ａ’より大きい。
【００２９】
図３Ｂは、図２の第２の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の複数の縦端面を示す。ここでもまた、機能的素子２のシャフト１２は、ジョイント９に傾動可能に保持される。このジョイント９もボールソケット型である。ソケットは、少なくとも、羽根１３、１３’がボールから突き出ているジョイントにおいて中途で妨害される。ソケット上に配置されている装置は、アクチュエータ１０を支持する。羽根１３，１３’の上で作動する複数のピエゾ素子１０は、ジョイント９と縦のＺ軸から間隔Ｂだけ離れて配置されている。長い矢印は、ピエゾ素子１０の、圧電作用を駆動する制御ユニット１７への結合を示す。
【００３０】
図の左側で、機能的素子２とそのシャフト１２は正確に垂直であり、アクチュエータ１０はオフ状態にある。重要なことは、ジョイントのボールの摩擦が、機能的素子２の位置が自然に変わるのを防止することである。この位置の安定化または決定のためにアクチュエータが常に貢献することも可能である。
【００３１】
図の右側で、機能的素子２とそのシャフト１２は、Ｚ軸に対して傾いていて、機能的素子２の軸１１’と軸１１は空間を生成し、この空間は、大きいほど、機能的素子２の機能的端部２２をさらにジョイント９から離す。ピエゾ素子の同じ活性化について、この偏りが大きいほど、Ｚ軸からの間隔Ｂが小さくなる。
【００３２】
図４Ａは、第３の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の縦断面を示す。この第３の実施形態の特徴は、各々の機能的素子２が１つの保持体に固定されることである。この保持体は、傾動ユニット８の一部である。保持体の上に配置されている装置は、アクチュエータを支持する。保持体から間隔Ｃで配置されているピエゾ素子は、機能的素子２のシャフト１２に直接に作用する。長い矢印は、ピエゾ素子１０の、圧電作用を駆動する制御ユニット１７への結合を示す。ここに示される機能的な１対は、ピエゾ素子１０と受動的バネ素子１６とからなる。そのようなバネ素子１６の効果は、クリアランスからフリーであることである。別の実施の形態では、機能的素子２自体またはそのシャフト１２の弾性がピエゾ素子の印加圧力に受動的に対抗する。したがって、最も単純な場合では、保持体に固定された１つの弾性的機能的素子２が十分であって、１つの面１４の上で２つのアクチュデータ１０により、相互に直角に作動される（図１参照）。間隔Ｃが短いほど、機能的素子２の機能的先端２２のＺ軸からの起こりえる偏りが大きくなる。しかし、距離Ｃが減少すると、アクチュエータ１０が膨張して機能的素子２を移動するのに用いる力が大きくなる。機能的素子２のシャフト１２は、ここでは、温度センサまたは金属製ピペットの先端のキャピラリとして解釈される。このピペットの先端（またはディスペンサの先端）の開口または温度センサの端部は、この場合、機能的素子２の機能的端部２２である。
【００３３】
図４Ｂは、第４の実施形態による、液体取り扱いシステム３に組み込まれた装置１の縦断面を示す。この第４の実施形態の特徴は、複数のアクチュエータ１０またはそれらの機能的パートナーが、同様にアクチュエータまたはバネ素子の形態であるが、水平でなく、垂直でもなく配置されることである。それらは、Ｚ軸に対して角度βにある。この配置は、より細い構成の傾動ユニット８を可能にする。より細い構成は、また、機能的素子２がジョイントなしに傾動ユニットの保持体に保持されるという長所をもつ。もし弾性的な機能的素子２と２つのみのアクチュエータ１０がＹ方向またはＺ方向に傾けるために用いられれば、傾動ユニット８の構造は、さらに寸法を小さくできる。好ましくは、機能的素子２のシャフト１２は、羽根１３”，１３'''の１つの面に羽根１３”，１３'''を支持し、その面にアクチュエータ１０がほぼ垂直に当てられている。図４Ａに関連して間隔Ｃについてなされた上述の説明は、ここでも適用できる。図４Ｂにおいて、機能的素子２は、使い捨て型のピペットの先端２０のためのアダプタとして示される。これらの使い捨て型のピペットの開口は、機能的素子２の機能的先端２２である。
【００３４】
図５Ａは、本発明の複数の傾動ユニットの２つの図式的フロア配置を示す。上側の図は、傾動素子８に対する機能的素子２の偏心的な配置を示す。この配置は、特に、２つのみのアクチュエータ１０を用いて、弾性的機能的素子２をＸ方向とＹ方向に傾けるのに適している。下側の図は、傾動素子８に対する機能的素子２の同心的な配置を示す。この配置は、面１４または１４’の上に配置された、アクチュエータの２または４の機能的な対の仕様に適している（図１参照）。固定された、弾性的な機能的素子２において、面１４’は、もちろん、傾動ユニット８の下にある（図４Ａ参照）。各々の機能的対の１つのパートナーは、バネ素子１６であってもよい。
【００３５】
図５Ｂは、本発明の複数の傾動ユニット８の４つ組配置１８のフロア配置の第１変形例を示す。傾動ユニット８において偏心的に配置された複数の機能的素子２は、この４つ組ユニット１８の中心１９からできるだけ離れているように、分散される。これにより、傾けられていない機能的素子２の複数の軸の間の間隔Ｄが生じる。この間隔Ｄは、マイクロプレートの複数の井戸状穴の格子にちょうど対応するように選択できる。９６の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｄは９ｍｍであり、２４の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｄはその２倍であり、３８４の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｄはその半分である。傾動ユニット８を相互に移動することがなければ、すなわち、４つ組ユニット１８として傾動ユニット８の配置を維持することがなければ、その結果として、９６の井戸状穴のマイクロプレートにおいて四角に配置された井戸状穴の隣接する４つ組グループや、ピペット先端の形状での機能的素子２の傾動により２４の井戸状穴のマイクロプレートに達することができる。
【００３６】
図５Ｃは、本発明の複数の傾動ユニット８の４つ組配置１８のフロア配置の第２変形例を示す。傾動ユニット８において偏心的に配置された複数の機能的素子２は、この４つ組ユニット１８の中心１９にできるだけ近いように、配置される。これにより、傾けられていない機能的素子２の複数の軸の間の間隔Ｅが生じる。この間隔Ｅは、マイクロプレートの複数の井戸状穴の格子にちょうど対応するように選択できる。９６の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｅは９ｍｍであり、２４の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｄはその２倍であり、３８４の井戸状穴のマイクロプレートでは、Ｄはその半分である。傾動ユニット８を相互に移動することがなければ、すなわち、４つ組ユニット１８として傾動ユニット８の配置を維持することがなければ、結果的に、ピペット先端の形状での機能的素子２の傾動により、３８４の井戸状穴のマイクロプレート９６や井戸状穴のマイクロプレートにおいて四角に配置された井戸状穴の隣接する４つ組グループに達することができる。
【００３７】
図６Ａは、傾けられていない複数の機能的素子２の間隔をＥとしてＹ軸上を動く複数の傾動ユニット８の２つ組配置を備えＸ軸に動くロボットアーム６の図式的な上面図を示す。機能的素子２の機能的端部２２の位置は、１つの可能な傾きの設定で示される（黒点）。これらの機能的素子２の複数の軸の距離は、（ｅ）といい、３８４のマイクロプレートでは４．５ｍｍであり、１５３６のマイクロプレートでは２．２５ｍｍである。寸法Ｅすなわち傾けられていない機能的素子２の軸の間隔は好ましくは寸法（ｅ）の２倍である。
【００３８】
図６Ｂは、図５Ｂによる複数の傾動ユニット８の４つ組配置１８を備えたロボットアーム６の図式的な上面図を示す。機能的素子２の機能的端部２２の位置は、２つの可能な傾きの設定で示される（黒点）。これらの機能的素子２の複数の軸の最短間隔は、（ｄ）といい、３８４のマイクロプレートでは４．５ｍｍである。これらの機能的素子２の複数の軸の最大間隔は、（ＤＤ）といい、２４のマイクロプレートでは１８ｍｍである。この場合、傾けられていない機能的素子２の複数の軸の間隔は好ましくはＤ＝９ｍｍである。
【００３９】
図６Ｃは、図５Ｃによる複数の傾動ユニット８の４つ組配置１８を備えたロボットアームの図式的な上面図を示す。機能的素子２の機能的端部２２の位置は、１つの可能な傾きの設定で示される（黒点）。これらの機能的素子２の複数の軸の間の最小間隔は、（ｅ）といい、３８４のマイクロプレートでは４．５ｍｍであり、１５３６のマイクロプレートでは２．２５ｍｍである。この場合、傾けられていない機能的素子２の複数の軸の間隔は好ましくはＥ＝９ｍｍまたは４．５ｍｍである。
【００４０】
図７は、図５Ｃによる複数の傾動ユニット８の２つの４つ組配置を備えたロボットアーム６の図式的な上面図と、３８４（１６×２４）の井戸状穴のマイクロプレートの上面図を示す。ロボットアーム６と４つ組ユニット１８の可能な動きは、矢印ＸとＹにより示される。このマイクロプレートは、一方では、試料容器すなわち井戸状穴の配列２３であり、他方では、１つのマイクロプレートだけで作業するために、作業場５における１区画７としてみられる。すでに図６Ｃについてのべた機能的素子２の傾きに対応して、機能的素子２の複数の機能的端部２２は、ロボットアーム６のＹ方向に配置される。
【００４１】
複数の処理された井戸状穴の試料パターンは、マイクロプレートの配列２３に入れられる。４つ組ユニットのグループの同じ色は、第１の四角配置（左、９６のマイクロプレートの複数の軸の間隔Ｅに対応する）から、複数の軸の間隔（ｅ）の３８４井戸状穴のマイクロプレートでの実際上任意の第２の配置（右）へ液体サンプル４の可能なピペット操作を示す。このピペット操作で、ロボットアームおよび／またはマイクロプレートは、相互に関連してＸ方向とＹ方向に動かされねばならないが、４つ組ユニット１８は、Ｙ軸でのそれらの位置を、ロボットアーム６に対してもマイクロプレートに対しても、変更しない。好ましくは、２つの４つ組ユニット１８は、ロボットアーム６の上でＹ方向に相互に独立して移動できる。ロボットアーム６と４つ組ユニット１８の移動のために必要な駆動は、ここでは示されないが、同様に制御器または制御ユニット１７を用いて行う。
【００４２】
図８は、図５Ｃによる複数の傾動ユニット８の２つの４つ組配置１８をそれぞれ備えた２本のロボットアーム６，６’の図式的な上面図と、試料を幾何学的に配置した作業表面の上面図を示す。この作業表面は、遠心操作のための試験管の配置により、または、いわゆるＬＡＢ  ＣＤ（出願人の登録商標）、すなわち、液体サンプルを処理するためのマイクロチャネルを備えた丸いディスクにより、定義できる。遠心試験管またはＬＡＢ  ＣＤ（登録商標）の充填用開口の配置により機能的素子２の機能的端部２２の配置は、円または他の任意の幾何学的分布の幾何学的形状を採用できる。
【００４３】
これらの機能的素子２の機能的端部２２の分散は、図６〜図８に例示されているが、決して十分に述べられているのではないが、ロボットアーム６，６’の動きの軸に依存しない、本発明の装置１または本発明の傾動素子８を用いてのみ行える。
【００４４】
１つまたは２つのロボットアーム６により支持されるすべての機能的素子２の傾きは、好ましくは統合される。好ましくは、制御ユニット１７がこの目的のために用いられ、ロボットアーム６，６’の動きと、作業場５に直交するＺ軸に対する機能的素子２の機能的端部２２の位置の変化とを統合する。
【００４５】
この発明についてこれまで述べたこととは異なるが、特に好ましい具体化では、液体サンプルで作業するためのシステム３において、液体を輸送または検査するための実施形態を見越している。そのようなシステムは、Ｘ方向とこれに直交するＹ方向に広がっているほぼ水平な作業場５を備える。特に好ましい本発明の装置１は、少なくとも１つの機能的端部２２を備えた少なくとも１つの機能的素子２を備える。これらの機能的素子２は、作業場５に対しほぼ直角にＺ方向に並んでいて、装置１は、少なくとも１つの機能的素子２の傾動可能な固定保持のための少なくとも１つの傾動ユニット８を備える。この特に好ましい実施形態は、作業場５に垂直なＺ軸に対し機能的素子２の機動的端部２２の個々の方向づけのためのアクチュエータ１０と、このアクチュエータ１０を電気的に駆動するための制御ユニット１７を備える。ここで、機能的素子２の各々は、個々に、作業場５のＸ方向とＹ方向に依存せずに、傾けられる。オプションでは、１以上のそれらの装置が、１以上のロボットアーム６，６’に付加できる。
【００４６】
そのようなシステムにおいて、液体を輸送し試験するための、移動するためのロボットアームを備えない１以上の装置１を特徴として、好ましくは、液体容器は、Ｘ方向および／またはＹ方向にこの装置１のすぐ近くに動かされる。これは手動でも自動的にも行える。次に、機能的素子２の機能的端部２２は、それぞれ傾けられて、液体容器（たとえばマイクロプレートの井戸状穴）の位置へ向けられる。液体をピペットで取り出すため、液体容器は、機能的素子２の機能的端部２２が液体容器の中に浸されるまで、上げられる。液体を液体容器の中に分配するためには、液体容器は、機能的素子２の機能的端部２２が液体容器において浸されない状態で、上げられる。
【００４７】
参照番号は、すべての場合に明らかに記載されていないとしても、特定の技術的貢献を指している。異なる実施形態における複数の事項のランダムな組み合わせは本発明に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の斜視図
【図２】第２の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の斜視図
【図３Ａ】第１の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の縦断面図
【図３Ｂ】第２の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の縦端面図
【図４Ａ】第３の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の縦断面図
【図４Ｂ】第４の実施形態による、液体取り扱いシステムに組み込まれた装置の縦断面図
【図５Ａ】本発明の複数の傾動ユニットの２フロア配置の図式的な平面図
【図５Ｂ】本発明の複数の傾動ユニットの４つ組配置のフロア配置の第１変形例の図
【図５Ｃ】本発明の複数の傾動ユニットの４つ組配置のフロア配置の第２変形例の図
【図６Ａ】本発明の複数の傾動ユニットの２つ組配置のロボットアームの図式的な上面図
【図６Ｂ】図５Ｂによる複数の傾動ユニットの４つ組配置のロボットアームの図式的な上面図
【図６Ｃ】図５Ｃによる複数の傾動ユニットの４つ組配置のロボットアームの図式的な上面図
【図７】図５Ｃによる複数の傾動ユニットの２つの４つ組配置のロボットアームの図式的な上面図と、３８４の井戸状穴のマイクロプレートの上面図
【図８】それぞれ図５Ｃによる複数の傾動ユニットの２つの４つ組配置の２本のロボットアームの図式的な上面図と、試料の幾何学的配置をもつ作業面の上面図
【符号の説明】
【００４９】
１  装置、    ２  機能的素子、    ３  システム、    ５  作業場、    ９  ジョイント、    １０  アクチュエータ、    １２  シャフト、    １７  制御ユニット、    ２２  機能的端部。
【図１】
2007533981.tif 000003
【図２】
2007533981.tif 000004
【図３Ａ】
2007533981.tif 000005
【図３Ｂ】
2007533981.tif 000006
【図４Ａ】
2007533981.tif 000007
【図４Ｂ】
2007533981.tif 000008
【図５Ａ】
2007533981.tif 000009
【図５Ｂ】
2007533981.tif 000010
【図５Ｃ】
2007533981.tif 000011
【図６Ａ】
2007533981.tif 000012
【図６Ｂ】
2007533981.tif 000013
【図６Ｃ】
2007533981.tif 000014
【図７】
2007533981.tif 000015
【図８】
2007533981.tif 000016
【国際調査報告】
2007533981.tif 000017
2007533981.tif 000018
2007533981.tif 000019
2007533981.tif 000020
2007533981.tif 000021
2007533981.tif 000022