(57)【要約】  液体取扱い実験装置におけるヒステリシスを補償するための装置と方法とに関する。装置は歯車ラックに係合し駆動する駆動歯車を保持するための送り装置を備えている。ヒステリシスブレーキが送り装置を備えられていて、装置が停止した場合でも駆動歯車と歯車ラックとの能動的係合を継続するべく歯車ラックの移動方向を逆転するようになっている。歯車ラックの移動方向が反転されると、駆動歯車は駆動トレインに見られる合計ヒステリシスを補償する距離だけ回転移動する。
2007537846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動式液体取扱い装置であって：
ａ．歯車ラックと；
ｂ．前記歯車ラックに係合するべく操作可能な少なくとも一つの駆動歯車を有しているシャーシアセンブリと；
ｃ．前記歯車ラックに係合している少なくとも一つのヒステリシスブレーキであって、前記ヒステリシスブレーキは回転に対して抵抗するべく操作可能であり、従って前記駆動歯車と前記歯車ラックとの能動的係合を維持するようになっている、少なくとも一つのヒステリシスブレーキと；
を具備する自動式液体取扱い装置。
【請求項２】
ピペットアセンブリをさらに具備する、請求項１に記載の自動式液体取扱い装置。
【請求項３】
前記ヒステリシスブレーキが前記シャーシアセンブリに設置されている、請求項１に記載の自動式液体取扱い装置。
【請求項４】
前記ヒステリシスブレーキが磁気式ブレーキである、請求項１に記載の自動式液体取扱い装置。
【請求項５】
前記ヒステリシスブレーキが電磁気式ブレーキである、請求項１に記載の自動式液体取扱い装置。
【請求項６】
少なくとも一つのピペット実験器具の精密な線形位置決めを提供するための装置であって：
ａ．ラックと；
ｂ．線形ラックに係合するべく操作可能な駆動コンポーネントを有している駆動機構と；
ｃ．前記駆動機構の運動に対して抵抗する力を提供するべく操作可能なラックと係合する磁気式ブレーキと；
を具備する装置。
【請求項７】
ピペットが歯車ラックに接続されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動機構及び前記磁気式ブレーキとを保持する送り装置をさらに備えている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
ピペットが前記送り装置に接続されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
液体取扱い装置における精度を向上するための装置であって：
ａ．第一歯車に接続されている駆動モータと；
ｂ．前記第一歯車に接触しているラックと；
ｃ．前記第一歯車の運動に対して抵抗する力を提供するべく操作可能な磁気式ブレーキを備えた第二歯車と；
を具備する装置。
【請求項１１】
前記駆動モータを制御するべく操作可能なソフトウェアをさらに備えている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ソフトウェアは前記駆動モータの出力を調節するべく操作可能であって、前記駆動モータの逆転時に前記装置の誤差マージンが補償されるようになっている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
自動式実験装置におけるヒステリシスを補償するための補償方法であって：
ａ．歯車ラックに係合する駆動歯車を準備する段階と；
ｂ．駆動トレインを介して前記駆動歯車に接続するモータを準備する段階と；
ｃ．前記歯車ラックに係合するヒステリシスブレーキを準備する段階と；
ｄ．前記歯車ラックの運動に対して抵抗力が提供されるように、従って前記駆動歯車が前記歯車ラックと能動的係合を維持するように前記ヒステリシスブレーキを作動する段階と；
ｅ．前記駆動トレインが能動的係合されるように前記モータを係合し、前記駆動歯車が前記歯車ラックを第一方向に移動させる段階と；
を含んでいる補償方法。
【請求項１４】
前記駆動歯車が前記歯車ラックを第二方向に移動するように、前記駆動モータを逆転させる段階をさらに含んでいる、請求項１３に記載の補償方法。
【請求項１５】
前記歯車ラックの方向反転に含まれる前記駆動トレインにおける遊びにより生じる誤差マージンを計算する段階をさらに含んでいる、請求項１４に記載の補償方法。
【請求項１６】
誤差マージンに等しい計算された距離だけ前記モータを回転することにより、前記歯車ラックの方向が反転される場合に生じる誤差マージンを補償する段階をさらに含んでいる、請求項１５に記載の補償方法。
【請求項１７】
誤差マージンを計算する前記段階及び誤差マージンを補償する前記段階とがソフトウェアプログラムを使用することにより行なわれている、請求項１６に記載の補償方法。
【請求項１８】
前記ヒステリシスブレーキを作動する前記段階が、前記ヒステリシスブレーキの回転を含んでいる、請求項１３に記載の補償方法。
【請求項１９】
機械式駆動装置におけるヒステリシスを減少するための方法であって：
ａ．モータと複数の駆動トレインコンポーネントとを含んでいる駆動トレインを準備する段階であって、前記モータ及び前記駆動トレインが被駆動コンポーネントを前進方向と後進方向とに移動するべく操作可能である、駆動トレインを準備する段階と；
ｂ．前記駆動トレインの運動に抵抗するヒステリシスブレーキを準備する段階と；
ｃ．前記被駆動コンポーネントの方向が反転される場合、前記被駆動コンポーネント間の遊びを補償するために必要とされるモータの回転移動距離に関する誤差マージンを計算する段階と；
ｄ．被駆動コンポーネントの必要とされる移動方向及び必要とされる移動距離とを受け取る段階と；
ｅ．前記駆動トレインコンポーネントが能動的係合になっている場合被駆動コンポーネントを必要とされる移動距離だけ駆動するために十分な距離だけモータを回転移動する段階と；
ｆ．もし被駆動コンポーネントの必要とされる移動方向が以前の移動方向と反対の場合、モータを前記誤差マージンに関する距離だけ回転移動させる段階と；
を含んでいる方法。
【請求項２０】
もし被駆動コンポーネントの必要とされる移動方向が以前の移動方向と同一方向の場合、前記誤差マージンを無視する段階をさらに含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密かつ再現性のある実験装置の自動化を経済的に確保するための方法と装置とに関する。詳しくは本発明は、歯車駆動式位置決め機構に固有なヒステリシスを克服するように、ピペットのような実験器具を正確に移動することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動化された実験装置は予測どうりの方法で行なわれる正確で再現性のある作動が必要とされている。というのは使用される機械が精密かつ正確に非常に少ない量の液体を計量し、非常に小さなマイクロプレートウェル（microplate well）の中で移動しなければならないからである。特に、ピペット実験器具は、列になったマイクロピペットの先端を対応するマイクロプレートウェルの底部に位置決めするために、Ｘ，Ｙ，Ｚ平面において移動するべく正確に調節されねばならない。もしピペット先端がウェルの中に十分な深さで挿入されないと、十分な量の液体が放出されず、試験又は反応を危うくすることになる。さらに、もしピペット先端が深く挿入されすぎると、ピペット先端や装置を損傷することになる。機械を予想通りに作動することは非常に困難である。というのは機械装置を構成している多くのコンポーネントがお互いの噛合にある程度の不正確さを有している何らかの機械装置を有しているからである。最終アセンブリに組立てる場合、機械の最終的な作動における予測不能な遊びが発生し、ヒステリシスと呼ばれている。ヒステリシスの存在は、所定のコンポーネントの正確な位置を予測出来ないことを意味していて、器具の損傷をもたらし、化学器具における化学物質の取り込み又は正確な測定能力を低減している。
【０００３】
ヒステリシスの低減は、精密なグラウンドギヤ（ground gear）及びサーボモータのような非常に精密なコンポーネントを使用することにより、又は高価な位置検出装置を使用することにより達成されている。これらの方法は、コンポーネントが装置の全体コストをさらに高くすることから望ましいものではなく、精密歯車は、摩擦がコンポーネントに損傷を与えるので、精度が悪くなることに定期的に交換しなければならない。さらに、精密なコンポーネントの誤差の最大値は非常に小さなものであり、誤差の値は同一なものではない。従って、機械装置における従来のヒステリシスの低減方法は、高価なものとなり、正確さ又は予測可能性を保証するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、実験器具の位置決めに関連する傾斜、遊び又はバクラッシュを低減するべく操作可能な、効果的で信頼性のある低価なヒステリシス補償装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は正確で再現性のある自動式実験装置を経済的に確保することに関する。本発明の第一実施形態において、自動式実験装置におけるヒステリシスを低減するための装置が液体取扱い装置を含んでいて、液体取扱い装置が：歯車ラックと；前記歯車ラックに係合するべく操作可能な少なくとも一つの駆動歯車を有しているシャーシアセンブリと；前記歯車ラックに係合している少なくとも一つのヒステリシスブレーキであって、前記ヒステリシスブレーキは回転に対して抵抗するべく操作可能であり、従って前記駆動歯車と前記歯車ラックとの能動的係合を維持するようになっている。この実施形態は、ピペットアセンブリをさらに具備している。さらに、前記ヒステリシスブレーキが前記シャーシアセンブリに設置されている。さらに、前記ヒステリシスブレーキが磁気式ブレーキで又は、電磁気式ブレーキである。
【０００６】
本発明の第二実施形態において、少なくとも一つのピペット実験器具の精密な線形位置決めを提供するための装置が：ラックと；線形ラックに係合するべく操作可能な駆動コンポーネントを有している駆動機構と；前記駆動機構の運動に対して抵抗する力を提供するべく操作可能なラックと係合する磁気式ブレーキと；を具備している。第二実施形態において、前記駆動機構及び前記磁気式ブレーキとを保持する送り装置をさらに備えている。さらに、ピペットが前記送り装置又は歯車ラックに接続されている。
【０００７】
本発明の第三実施形態において、液体取扱い装置における精度を向上するための装置が：第一歯車に接続されている駆動モータと；前記第一歯車に接触しているラックと；前記第一歯車の運動に対して抵抗する力を提供するべく操作可能な磁気式ブレーキを備えた第二歯車と；を具備している。さらに本装置は、前記駆動モータを制御するべく操作可能なソフトウェアをさらに備えている。前記ソフトウェアは前記駆動モータの出力を調節するべく操作可能であって、前記駆動モータの逆転時に前記装置の誤差マージンが補償されるようになっている。
【０００８】
本発明の第四実施形態において、液体取扱い実験装置におけるヒステリシスを補償するための補償方法が：線形歯車ラックに係合する駆動歯車を備えた送り装置を準備段階と；駆動トレインを介して前記駆動歯車に接続するモータを準備する段階と；前記歯車ラックに係合するヒステリシスブレーキを準備する段階と；前記歯車ラックの運動に対して抵抗力が提供されるように、従って前記駆動歯車が前記歯車ラックと能動的係合を維持するように前記ヒステリシスブレーキを作動する段階と；前記駆動トレインが能動的係合されるように前記モータを係合し、前記駆動歯車が前記歯車ラックを第一方向に移動させる段階と；を含んでいる。前記駆動歯車が前記歯車ラックを第二方向に移動するように、前記駆動モータを逆転させる段階をさらに含んでいる。前記歯車ラックの方向反転に含まれる前記駆動トレインにおける遊びにより生じる誤差マージンを計算する段階をさらに含んでいる。誤差マージンに等しい計算された距離だけ前記モータを回転することにより、前記歯車ラックの方向が反転される場合に生じる誤差マージンを補償する段階をさらに含んでいる。誤差マージンを計算する前記段階及び誤差マージンを補償する前記段階とがソフトウェアプログラムを使用することにより行なわれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は実験装置の精密な自動化に関する。詳しくは、本発明は自動化ピペットの位置決めが予定通りにかつ確実に正確に操作できるようになっているピペット装置に関する。
【００１０】
図１において、本発明の一実施形態におけるピペット駆動装置１０が歯車ラック２０及び送り装置３０を備えていて、送り装置３０は、歯車ラック２０に対して移動するべく操作可能なように係合している。歯車ラック２０が線形部材を備えていて、その線形部材は一方の側面に沿っている歯２１と、歯の両側におけるリッジ２２とを有している。送り装置３０がシャーシ３５と、駆動歯車４０と、貫通穴４３と、ヒステリシスブレーキ５０とを備えている。さらに駆動歯車４０は係合可能に歯車ラック２０と接触していて、そしてヒステリシスブレーキ５０は同様に歯車ラック２０に係合している。
【００１１】
図２は本発明の一実施形態におけるピペット駆動装置１０の拡大図である。図示してあるように、駆動歯車アセンブリ４０の歯とヒステリシスブレーキ５０との関係が理解できる。駆動歯車４１が複数の歯を有していて、送り装置３０が歯車ラック２０に係合可能に取り付けられた場合、それらの歯は歯車ラック２０の歯２１に係合可能に噛合する。送り装置３０がチャンネル３３を含んでいて、チャンネル３３は、送り装置３０を歯車ラック２０に対して正しい方向に向けるように、かつ歯車ラック２０の歯２１が駆動歯車４１から正しい距離にあることを保証していて、駆動歯車の歯に係合するように、歯車ラック２０のリッジにスライド可能に係合している。駆動歯車４１が中心軸を貫通する長方形の穴を含んでいて、その長方形の穴は駆動モータからの駆動シャフトを受容するようになっていて、駆動シャフトは駆動歯車４１を回転するべくトルクを提供している。ヒステリシスブレーキアセンブリ５０のヒステリシス歯車５１も歯を有していて、送り装置３０が歯車ラック２０に係合可能に取り付けられる場合、その歯は歯車ラック２０の歯２１に係合可能に噛合する。従って駆動歯車アセンブリ４０は、モータ又は他の回転装置に連結されると、歯車ラック２０を送り装置３０に対して直線的に操作可能に移動する。
【００１２】
図７における実施形態において、駆動トレインは、電動モータを駆動歯車アセンブリ４０に接続している。駆動トレインがモータと駆動シャフトとを備えていて、駆動シャフトは駆動歯車アセンブリ４０の中央の長方形の穴を貫通して延伸している正方形状のシャフトである。操作において、モータは特定の方向に回転するべく指令され、接続している駆動シャフトを回転し駆動歯車アセンブリ４０を回転するようになっている。前述したように、駆動歯車アセンブリ４０の回転が歯車ラック２０を送り装置３０に対して移動するようになっている。いずれの数の駆動コンポーネントが電動モータから送り装置又はラックに力を伝達し移動するべく使用されてもよい。駆動トレイン又は駆動機構各々が力を送り装置又はラックの運動に転じている。しかしながら、駆動トレインにおける接続点又はコンポーネントは、ヒステリシスをもたらす、機械的な遊びを備えている。
【００１３】
図３は、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０の斜視図であって、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０は図１及び２におけるピペット駆動装置１０のコンポーネントである。図４は図３における磁気ヒステリシスブレーキアセンブリ５０の拡大図である。図３及び４に図示するように、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０は二つの取り付け板５２にはさまれたヒステリシス歯車５１を備えている。取付け板各々が、ヒステリシス歯車５１に対面している内面５２ａと、ヒステリシス歯車５１に対面していない外面５２ｂとを含んでいる。複数の磁石５３が取り付け板５２の内面５２ａ周囲に設置されている。ヒステリシス歯車５１は二つの金属製側面プレート５１ｂの間に設置された歯付きの円形歯車部分５１ａを含んでいる。接続軸５４が歯付きの円形歯車部分の両側面の中心から延伸していて、歯付き歯車部分５１ａの回転が軸５４を回転するようになっている。各取り付け板５２が、軸５４を支持しそして取り付け板５２に対する軸の回転を可能にするブッシュ５２ｃを含んでいる。取り付け板５２は送り装置に取り付けられ、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０が送り装置３０に回転可能に取り付けられることを可能にしている。ヒステリシスブレーキの操作において、取り付け板５２における磁石５２は金属製側面プレート５１ｂに引き付けられる。このマグネットの引力が、金属製側面プレート５１ｂと接続されたヒステリシス歯車５１との取り付け板５２に対する抵抗力となっている。ヒステリシスブレーキアセンブリ５０は市場で入手可能な数例の装置の代表的なものであって、マサチューセッツ州、オックスフォードのMagnetic Technologies社製のものである。機能的には、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０はヒステリシス歯車５１の回転に抵抗するべく作用している。というのはその回転が、磁力線による内部磁石５３の回転を引き起こすからである。
【００１４】
操作において、歯車ラック２０が送り装置３０に対して移動するので、ヒステリシス歯車５１が歯車ラック２０に係合しそして軸を回転する。図１において、歯車ラック２０が駆動歯車４０の反時計まわりの回転により下向きに駆動される場合、送り装置３０は停止したままである。この操作中、ヒステリシスブレーキアセンブリ５０のヒステリシス歯車５１は軸５４と共に反時計まわりに回転する。同様に、歯車ラック２０が上向きに駆動されると、送り装置３０は停止したままであって、ヒステリシス歯車５１が軸５４と共に時計まわりに回転する。ヒステリシスブレーキアセンブリ５１の磁石はヒステリシス歯車の回転に抵抗となるので、ヒステリシスブレーキアセンブリは歯車ラック２０の送り装置３０に対する移動に抵抗するブレーキ力を提供している。図８はこのブレーキ力を図式的に図示している。図８において、歯車ラック２０は、歯車４０により作用される駆動力（Ｆ１）によりシャーシ３５に対して速度（Ｖ）で下向きに移動している。歯車ラック２０が下向きに移動するので、ヒステリシスブレーキ５０はシャーシ３５に対する歯車ラック２０の移動に抵抗し、その結果歯車ラックに作用する上向きの力（Ｆ２）をもたらしている。駆動歯車が回転を停止すると、下向きの駆動力（Ｆ１）が歯車ラックから解除される。しかしながらヒステリシスブレーキによる上向きの力は作用したままである。従って、駆動トレインのコンポーネントすべては完全に係合したままである。もしヒステリシスブレーキ５０による上向きの力がないと、歯車ラックの停止された運動は駆動装置にヒステリシスバック（hysteresis back）の導入をもたらし、ヒステリシスは、歯車ラックが停止後の運動を開始する以前に補償されねばならない。
【００１５】
ヒステリシスブレーキ５０は送り装置３０に対する歯車ラック２０の直線運動に抵抗するべく作用するようになっているので、歯車ラック２０を移動するためにはヒステリシスブレーキ５０の抵抗力より大きな力を駆動歯車４１に作用しなければならない。さらに、ヒステリシスブレーキ５０の抵抗力はほぼ一定になっており、そしてヒステリシスブレーキ５０の抵抗力は外力（例えば重力、モーメント）より大きいので（さもなければ駆動トレインの駆動コンポーネントを係合解除してしまう）、駆動トレインは、停止する場合でさえも“能動的係合（positive engagement）”のままである。ここで使用する用語“能動的係合”は、モータの間欠的回転が、コンポーネント間で機械的遊び又はヒステリシスがほとんどないか又は全然ない被駆動装置の等価な移動をもたらすように、駆動トレインコンポーネント各々が十分に係合している場合の、駆動トレインの状態を表わしている。従って、駆動トレインが“能動的係合”になっている場合、駆動歯車４１の歯は歯車ラック２０の歯２１に完全に係合し能動的接触したままであって、駆動歯車４１の間欠回転が歯間に遊びのない歯車ラック２０の等価な移動をもたらすようになっている。さらに、駆動トレインが停止後に再駆動されると、駆動歯車４１の歯は歯車ラック２０の歯と能動的接触となっていて、駆動歯車４１の回転は停止にいたる以前の移動方向と同一の方向のままである。さらに、停止中のヒステリシスブレーキ５０における一定な抵抗力は、駆動歯車の歯及び歯元だけではなく、駆動トレインのコンポーネントすべての能動的接触を確保している。従って、停止中にヒステリシスが駆動トレインに導入されないので、駆動トレインコンポーネント間の遊びは排除され、そして駆動歯車４１の回転ごとに送り装置３０が移動する距離は一定である（駆動トレインの移動する新しい方向は以前の方向と同一なものとなっている）。従って、駆動歯車４１の回転は歯車ラック２０の所定の正しい移動をもたらすようになっている。
【００１６】
前述したように、ヒステリシスブレーキ５０により発生される抵抗は、駆動歯車４１の歯と歯車ラック２０の歯との能動的係合を維持している。駆動歯車４１が一方向に回転する場合能動的係合は維持されたままであって、駆動歯車４１が停止し以前の方向と同一方向を継続する。前述したように、この能動的係合はヒステリシスブレーキにより提供された抵抗力のために維持されたままである。しかしながら、もし駆動トレインの方向が反転されると、駆動トレインに固有のヒステリシスが装置に導入されるであろう。そのようなヒステリシスを図５に図示する。図５に図示するように、もし駆動歯車４１の回転が時計まわりから反時計まわりに逆転されると、駆動歯車４１の歯６０は、歯車ラック２０の第一歯７０が係合解除され、そして歯車ラック２０の第二歯７１が完全に係合する以前に、距離２００だけ回転するにちがいない。駆動歯車の歯６０が距離２００だけ移動し、歯車ラックの第二歯７１に係合すると、駆動トレインの能動的係合が再度達成される。この距離２００が、駆動トレインコンポーネント間に見られるヒステリシスの例である。当然のことであるが、同様のヒステリシスが他の駆動トレインコンポーネント間に見られ、それらが駆動装置の誤差マージンの総計又は合計ヒステリシスをもたらしている。幸いなことに、駆動トレインが方向を切かえた場合の駆動装置の合計ヒステリシスは適切な精度で計算することができる。歯車の歯間遊びは駆動歯車４１の方向変換時だけに生じる所定の距離に分割できるので、送り装置の移動は正確に計算し、再現することができ、そしてヒステリシスは排除されるか大幅に低減することができる。
【００１７】
前述したように、モータが同一方向に回転している限り、ヒステリシスブレーキ５０は駆動トレインのいずれのコンポーネントの機械的接合部各々における能動的係合を確保している。さらに一方向の能動的係合は、モータが逆転した場合、能動的係合が解除される前に送りモータの回転が再現可能なものとなっている。ここで“誤差マージン”と呼んでいる、再現可能で予測可能な距離は、距離を計算するべく機械の較正により計算することができて、能動的係合が回復される前にモータが回転されねばならない。さらに、“誤差マージン”はソフトウェアプログラム又は他の手段により較正され補償することができる。誤差マージンは計算後に予測可能なので、駆動トレインの方向が逆転した場合にコンピュータプログラムがモータの運転員に誤差マージンに関する距離だけモータを回転することを指示することができる。この距離は、駆動トレインの方向が反転され、そして駆動トレインが反転した方向に能動的係合する場合に、駆動トレインのコンポーネント間の遊びを補償している。誤差マージンが補正された場合、駆動トレインのコンポーネントが能動的係合になっていると、モータは駆動されるコンポーネントを必要距離だけ駆動するのに十分な距離だけ回転移動される。
【００１８】
図６は、送り装置３０との関係で移動する歯車ラック２０における予測可能な誤差マージンを補償するための方法の実施形態のフローチャートである。図６に図示するように、装置を使用する以前に、誤差マージン（又は合計ヒステリシス）が手動又はソフトウェアを利用して最初に補償される（符号１００）。この誤差マージンは、駆動トレインの一方向の能動的係合と駆動トレインの他の方向の能動的係合との間におけるヒステリシス量を反映している。この誤差マージンを用いて、ソフトウェアがモータの回転量を計算するようになっていて、そのモータの回転量は駆動トレインの一方向における能動的係合の状態及び駆動トレインの他方向における能動的係合の状態から切り換るために必要とされるものである（すなわち、駆動トレインが方向を切換える場合、歯車ラック２０が移動される前に必要とされるモータの回転量である）。誤差マージンが計算されると、装置は通常運転の準備ができたことになり、方向反転時における誤差マージンの補償を可能にする操作ができるようになっている。
【００１９】
通常運転において（図６において符号１０２で図示）、ソフトウェアが、駆動されるコンポーネント（例えば歯車ラック及び結合されたピペット）を必要とされる移動方向及び移動距離だけ移動するために、駆動トレイン用のシステムのユーザからインプットを受け取る。符号１０４で図示するように、システムは、必要とされる方向が駆動トレインの以前の移動方向と同じであるかどうかを決定する。もし必要とされる方向が以前の方向と同一であるなら、モータの各回転が歯車ラック２０を送り装置３０に対して一定距離だけ移動する（符号１０８）。前述したように、駆動モータが歯車ラックを移動するために必要とされる回転数を正確に決定することは可能である。というのはヒステリシスブレーキが停止される場合、駆動トレインエレメントの能動的係合を維持しているからである。従って、必要とされる方向が以前と同一方向である場合、駆動モータの追加した回転のいずれもが歯車ラックの対応する移動をもたらすようになっている。他方で、符号１０６で図示するように、もし必要とされる方向が以前の駆動トレインの移動方向と異なると、計算された誤差マージンが回転数に追加される。さもないと歯車ラックを必要とされる距離だけ移動する必要がある。従って、必要とされる方向が以前に必要とされた方向と同一か異なるかを識別することにより、ソフトウェアは誤差マージンがモータの回転数を計算しなければならないのかどうかを決定することができる。もし必要とされる方向がモータの移動した以前の方向と同一ならば、モータの回転数の計算には誤差マージンを含めるべきではない。しかしながら、もし必要とされる方向がモータの移動した以前の方向と同一でないならば、ソフトウェアは、モータを新しい方向に能動的係合するのに必要とされる回転数を補償された新しい方向における回転数により、誤差マージンを補償する。さらに、歯車ラック２０を送り装置３０に対して必要とされる距離だけ移動するために、プログラムは新しい方向におけるモータの回転数を計算し実行する。続いて、符号１１０で図示するように、ソフトウェアは、以前の方向表示を最新の必要とされる移動方向に等しいものにリセットする。最後に、符号１１２で図示するように、プログラムはモータを停止し、そして必要とされる移動方向及び移動距離の指示を待つ。
【００２０】
図７において、ヒステリシス補償機構を備えたピペット装置の一つの実施形態が連動する八つのピペット駆動装置１０を含んでいる。ピペット駆動装置各々が送り装置３０を含んでいて、送り装置３０は、歯車ラック２０が送り装置３０に対して垂直に移動できるように、垂直に固定され操作可能に歯車ラック２０に接続されている。歯車ラック２０及び接続された送り装置３０は独立した二列に配置されていて、第一列の歯車ラックは第二列の歯車ラックに対して１８０°回転されている。水平なラックアセンブリ１００は、連動するピペット駆動装置１０を水平面において移動するべく操作可能である。ピペット接続具１１０は、各々の歯車ラックアセンブリ２０の底部に取り付けられていて、ピペット先端へのアタッチメントとなっており、かつピペットの液体を操作するようになっている。送り装置各々は対応する駆動モータを有していて、モータは水平なラックアセンブリの上に位置している。細長い駆動シャフト２０が各駆動モータから延伸している。各々の細長いシャフト２０は送り装置の一つにおける駆動歯車アセンブリ４０に係合していて、そして他の列における送り装置の貫通穴４３を貫通して延伸している。本実施形態において、駆動歯車４１の回転は歯車ラック２０の上下方向の直線移動をもたらしている。各々の歯車ラック２０と接続した送り装置３０とは異なるモータと駆動シャフトとに接続されているので、歯車ラック２０とそれに接続されたピペットとは他の歯車ラック及びピペットとは独立に移動することができる。
【００２１】
特定の実施形態を用いて本発明を詳細に説明してきたけれども、他の変更も可能である。例えば、前述のヒステリシスブレーキは、遊び及びガタを防止するために他の円形歯車に係合する駆動歯車に使用されてもよい。さらに、送り装置３０が歯車ラック２０に沿って移動する場合、歯車ラック２０は停止されていてもよい。ラックに係合する駆動機構の別の実施形態も可能である。例えば、ゴムのホィールが歯車の代わりに使用されてもよい。さらに、移動を拘束するための手段がばね、弾性バンド又はゴムバンドを備えていて、コンポーネントの移動に抵抗しそして能動的係合を確保するようになっていてもよい。別の例として、いずれの数の異なるピペット装置がヒステリシス補償装置に使用されてもよい。例えば図７に図示する装置は図示された歯車ラックに対して１８０°対向している歯車ラックを含んでいてもよい。別の例において、いずれの数の歯車ラック及び接続されたピペットがいずれの一つの装置に使用されてもよい。さらに本発明は液体取り扱い装置だけでなく、モータ及び駆動トレインが駆動されるコンポーネントを自動的に移動するのに使用されるいずれの数の自動化された実験装置に使用されてもよい。従って、特許請求の範囲及び精神は、前述の好適な実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ヒステリシス補償機構を備えたピペット駆動装置の斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるピペット駆動装置の拡大斜視図である。
【図３】図３は、図１における磁気ヒステリシスブレーキの斜視図である。
【図４】図４は、図３における磁気ヒステリシスブレーキの拡大斜視図である。
【図５】図５は、図１におけるピペット駆動装置の歯車ラックと駆動歯車との歯の相互関係を図示する断面図である。
【図６】図６は、液体処理装置におけるヒステリシス補償方法を図示するブロックダイアグラムである。
【図７】図７は、複数のピペットを有しているピペット駆動装置の斜視図である。
【図８】図８は、ヒステリシス補償機構を備えたピペット駆動装置が作動している場合の力／速度ベクトルを図示している。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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