(57)【要約】      （修正有）【課題】プログラミング可能な方式で実験用ピペットを操作するための装置及び方法を提供する。【解決手段】用いられる消耗品のタイプ、位置、同一性を識別し、液体ハンドリングを行うために複数のピペットを操作し、その実行中及び実行後のプロセスをモニタリングし、複数の作動に関する詳細なレポートを生成する特定のプロセスを行うために使用者が装置を制御することを可能にする装置及び方法。ピペットの液体分注性能、映像による個別作動のモニタリング及び制御、拡張現実ソフトウェアインターフェースによるプロトコル規定の仮想化、従来の実験室の環境の作業の流れにおけるシステム統合の最適化を含む、装置及び方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的または化学的な流体を処理するための装置であって、
複数のピペットと、
少なくとも１つのピペットを操作する少なくとも１つの機械的アームと、
ピペットの操作を制御するソフトウェアインターフェースとを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
操作は、コンピュータ映像により支援されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ピペット容積の設定は、映像フィードバックにより支援されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ピペットのハンドリングは、映像フィードバックにより支援されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のピペットは、手動の液体ハンドリングの作動のために使用され得もすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
ソフトウェアインターフェースは、液体ハンドリング・プロトコルのプログラミングを許容することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ピペットの数は、１つまたはそれ以上及び６つまたはそれ以下であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
アーム操作は、ピペットの移動と、チップの挿入及び排出と、所望の容量の設定と、液体の吸引及び分注とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
吸引及び分注の順によるピペットの操作は、液体混合を許容することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
生物学的または化学的な流体を処理するための装置であって、
稼動アーム上に装着され撮像可能なカメラと、
複数の消耗品を含む板領域とを含み、
カメラによる板領域の画像は、消耗品を認識し、消耗品に対してアームを局在化することを許容することを特徴とする装置。
【請求項１１】
カメラは、立体型カメラであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
カメラ画像は、画像の差動分析により消耗品を認識し局在化することを許容する複数の位置及び角度から撮影されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
マイクロプレートは、二側面間の所定比を有する矩形と認識されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
様々なピペットのためのチップは、撮像により測定されたチップの直径によって
識別されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
画像からの焦点情報は、消耗品の高さに関する情報を抽出するのに用いられることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
様々な消耗品の正確なカラーマップは、消耗品の識別のために用いられることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
消耗品は、消耗品保持手段上に位置設定されたタグにより認識されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
消耗品の存在は、画像内におけるタグの不在により計ることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
消耗品に対するアームの相対的な位置は、画像内でのタグの復旧位置、配向及び大きさのうち少なくとも１つの特性により抽出されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
タグは、バーコードであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
消耗品からのカメラの距離は、周知の実際の寸法のタグの画像内における外見上の大きさから復旧されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
消耗品からのカメラの距離は、周知の距離とタグの外見上の相互距離から測定されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
消耗品に対するカメラの側方向の位置は、画像内の１つ以上のタグの外見上の位置から測定されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
相対的な位置は、画像内におけるその位置、大きさ及び配向により単一タグから復旧されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
消耗品の可用性に関する情報は、タグとの相互距離から抽出されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
所定の位置に複数の消耗品を含む板領域を含む生物学的または化学的な流体を処理するための装置であって、
前記位置は、柔軟で整列した構成で組み立てられることを特徴とする装置。
【請求項２７】
消耗品の位置の数と位置設定とに柔軟性があることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
整列した構成は、規定された位置の配向であることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
整列した構成は、磁気力または機械的キーにより達成されることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】
板は、装置自体の外部にあることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
複数の消耗品をホスティングするための板を含む生物学的または化学的な流体を処理するための装置であって、
板は、ホルダタイプまたは自己組立タイプであることを特徴とする装置。
【請求項３２】
板は、実験台に対して等角であることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
板は、使用者に消耗品に対する最適な位置を示す情報をプリントすることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
機械的アームによって組み立てられるピペットにより液体ハンドリングを行なう方法であって、
機械的アームによってピペットを把持するステップと、
ピペットを所望の容量に設定するステップと、
機械的アームによってチップを挿入するステップと、
機械的アームによってチップを排出するステップと、
機械的アームによってピペットを移動するステップと、
機械的アームによって液体を吸引するステップと、
機械的アームによって液体を分注するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
分注は、チップが目的サンプル内に浸漬しないように行なわれることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
液体ハンドリング・アンドロイド内でのピペットの容量キャリブレーションのための方法であって、
複数の事前設定された容量のサンプルを少なくとも１つの消耗品内に分注するステップと、
分注されるサンプルの実際の容量を評価するステップとを含み、
キャリブレーションの結果的概念は、ピペットの物理的変更なくソフトウェアインターフェース内に統合されることを特徴とする方法。
【請求項３７】
液体ハンドリング・アンドロイド内でピペットの容量再現性を改善するための方法であって、
吸引及び分注のために親指動作を実行するステップと、
親指の位置、圧力、速度のうち少なくとも１つをモニタリングするステップと、
液体の容量及び用いられる液体の関数によって親指の位置、圧力及び速度のうち少なくとも１つを調節するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
親指の速度は、親指の位置の関数であることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
ピペットは、請求項３６に記載の方法によってキャリブレートされることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
湿度または温度または圧力を測定する少なくとも１つのセンサを含む液体ハンドリング・アンドロイドの容量再現性を改善するための方法であって、
容量キャリブレーションは、センサ情報に基づくことを特徴とする方法。
【請求項４１】
液体ハンドリング・アンドロイド内でピペットを操作するための方法であって、
親指の位置の関数によって親指の圧力を測定するステップと、
吸引及び分注のために正しい親指動作を決定するよう親指の位置及び速度を制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項４２】
生物学的または化学的な液体を処理する方法であって、
カメラにより光に対して部分的に透明なピペットチップを撮像するステップを含み、
画像は、チップ内に収容された実際の液体容量を評価するようにすることを特徴とする
方法。
【請求項４３】
画像は、オンライン処理なく可能な帰納的調査のために単純に保存されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
画像は、液体レベルの感知のために自動で処理されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
異種生体流体を処理する方法であって、
液体ハンドリング・アンドロイドによりピペットを操作するステップと、
カメラでチップの位置を撮像するステップと、
カメラで生体流体内部における分離を撮像するステップとを含み、
生体流体の構成要素に対するチップの相対的な位置は、分離された生体流体の構成要素の吸引または分注のためにピペットの操作を制御するのに用いられることを特徴とする方法。
【請求項４６】
異種生体流体は、分離された血液であることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
液体ハンドリング・アンドロイド内で生物学的または化学的な流体を処理する方法であって、
カメラによってピペットチップ及び消耗品を同時に撮像するステップを含み、
画像は、ピペットを操作するために消耗品に対するチップの相対的な位置を判別することを許容することを特徴とする方法。
【請求項４８】
焦点情報が用いられることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
チップの位置情報は、消耗品に連結されたタグから抽出されることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
カメラは、立体型カメラであることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
立体的情報は、消耗品に対してカメラの偏位または傾斜により獲得される複数の画像により獲得されることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
容器内に収容される液体レベルを判別するための方法であって、
物体が液体と接触しない時、カメラで物体を撮像するステップと、
物体を液体レベルに接近させるステップと、
液体レベルと潜在的に接触する時、物体を撮像するステップとを含み、
画像内の相対的な差により液体と物体との間の接触の発生が判別されることを特徴とする方法。
【請求項５３】
物体は、チップであることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
液体または物体の画像は、光の内部反射の結果によって変化することを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
光は、ＬＥＤまたはレーザにより生成されることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
チップラック内のチップに対する情報を判別する方法であって、
カメラでチップラックを撮像するステップと、
チップラックのチップの位置に位置する１つ以上のタグを識別するステップと、
空間情報を獲得するために１つ以上のタグの位置を処理するステップとを含み、
空間情報は、利用可能なチップの数及び位置を復旧することを許容することを特徴とする方法。
【請求項５７】
タグは、その外見上の寸法によってイメージの空間スケールを復旧することを許容することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
チップは、２．２５ｍｍ、４．５ｍｍ、９ｍｍの値のうちから選択されたピッチに整列され構成されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
タグは、チップラック内部で１つ以上のチップを代替することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
タグは、チップラック内部で１つ以上のチップに連結されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
使用可能なチップの数及び位置は、タグによって規定された少なくとも１つのコーナーを有する多角形境界部により限定されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
タグは、グラフィックパターン、バーコード、二次元バーコード、光源、カラー目標のうちから選択されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１１月２３日に提出された米国仮出願第６１／４１６，５４６号に優先権を主張し、その内容は全て本願で参照として含まれる。
【０００２】
本発明は、化学的、生物学的、生化学的処理または反応の自動操作分野に関するものである。より具体的に、本願ではプログラミング可能な方式でピペットを操作するための装置及び方法を開示する。
【背景技術】
【０００３】
伝統的に且つ歴史的に、液体ハンドリングは多数の産業で行われるほとんどの生化学的、化学的、及び生物学的テストの基礎的な構成要素を構成する。
【０００４】
液体ハンドリングは、実質的に、 １つのサンプルを他のものと接触させる作業として
規定され、時折繰り返しの方法で用いられる２つのサンプルのうち少なくとも１つの量を定量することができる。狭義の定義は、液体、厳格には液体状の材料を示すにもかかわらず、以下、本願は固体（例えばパウダー）、液体またはガス状或いはかかる状態の任意の混合（例えば、細胞培養のように共に混合される固体及び液体を含む不均一試料及びジェルのように共に混合されるエマルジョンまたはガス）で材料を処理する一般的な作動を液体ハンドリングと称する。
【０００５】
液体ハンドリングの分野において、ほとんどのソリューションは、性能の度合いの違いによって特徴付けられることが可能であり、ここでの性能とは、例えば、柔軟性、使いやすさ、作業処理量、再現性、追跡可能性、及びコスト節減効果のように、使用者の関心と実用的な理由を含む様々な様相によって規定される。柔軟性は、広範囲な容積に亘って様々な特性の液体のみならず、様々な特性及び要求条件に関して不均一プロセスを処理する能力として規定される。使いやすさは、その使用のために最低限求められる教育の質、及び適切且つ所望の作動のための使用者のより早く直感的な理解として規定される。特に、その実行中に、直接的な介入を求めず、所望の作動を行うための使用者の理解もプログラミングの可能性と称される。作業処理量は、適切な単位の時間内に行われ得る独立的、部分的に非独立的または非独立的プロセスの量として規定される。再現性は、何らかの理由で同一プロトコルの様々な実行間の最小の偏差として規定される。再現性は、同じオペレータまたは装置によって同時にまたは別の瞬間に行われるプロトコルについて評価され得るが、これは、特に、使用者によって規定された精度とも称される目標性能について評価される際に、様々なオペレータまたは様々な装置によって導入される偏差を含むこともできる。例えば、生物学的プロセスにおける精度の欠乏は、液体ハンドリングの過程で用いられるスロークロックにより、または液体ハンドリング装置の容積比率の不正確なキャリブレーションにより発生し得る。追跡可能性は、帰納的な分析及び検証のために、可能性のある欠陥及び誤作動のようにプロトコル実行中に予想できない出来事を含む実行された実際のプロセスの記録を保持する特性として規定される。コスト節減効果は、液体ハンドリング装置の取得時のコスト要素、使用者の教育、消耗品の価格、メンテナンス費用、作動費用、修理費用及び製品寿命後の処分費用の加重和として規定される。
【０００６】
今日、液体ハンドリングは、人間のオペレータによって手動で、または多様なタイプの作動装置によって行われる。
【０００７】
大半の従来の実験室の環境では、液体ハンドリングは移送されるサンプルの定量的評価を許容するピペットで規定されるツールによって行われる。液体の場合、一般的な慣例は
、その容量によってサンプルの量を評価する。従って、手動の液体ハンドリングは、一般に、オペレータによって事前に規定された周知の量で１つの容器から他の容器へ液体を移送することができる容量調節可能なピペットにより行われる。以下では、本願は、手動の液体ハンドリングの手順のために最初に予想され使用され、或いは、本出願について少なくとも部分的に計画され、または、かかる目的のために用いられるツールについて構成された液体ハンドリングツールをピペットとして規定する。また、電子的ピペット及び機械的ピペットの２つのタイプのピペットが商業的に入手可能であることが言及されるべきである。電子的ピペットがキャリブレーション及び人体工学的の面でいくつかの利点を提供するが、機械的ピペットも依然として市場で大きな部分を占めており、経済的で性能に優れ、安定的且つ低廉で操作が簡単である。何よりも、それらは非常に正確な標準、例えばＩＳＯ８６５５規格に相応する産業標準ツールとなる。人体工学において異なる点は、ピペット自体の上に、例えば液体吸引、分注、混合、及びチップ排出のためにオペレータの親指（親指移動とも規定される）により加えられた力に主に関連する。ピペットに関するあらゆるセットの手順は、以下ではピペットの操作と称する。
【０００８】
大半の場合、汚染を避けるために、ピペットは一般にチップによりサンプルにインターフェイスされ、これは液体とピペット自体の直接的な接触を回避することを意図した消耗品であるが、そうしなければ、好ましくない分子が好ましくない場所に不可避に移送される。チップの使用は、産業及び研究の環境において標準的慣行となり、多数のタイプが、その最大容量、フィルタの存在、分子の表面吸収特性、材料、ブランド及び究極的な価格によって消費者により使用され選ばれる。ピペットチップは、その中でも液体ハンドリング及び生物学的または化学反応の分野で一般に用いられるマイクロプレート、チューブ、エッペンドルフ（Eppendorf）チューブ、マイクロチューブ、真空採血器、フィルタ、容
器、カプセル、ガラス瓶及びボトルを含む特定のピペット付属品、または代案として消耗品に規定される、より大きな規模の実験室装置の一部として考慮できる。
【０００９】
最近、薬学、生命工学、化学、医療及び関連産業は、多様な反応及び分析を行うために自動化されたソリューションをしばしば採択している。こうした自動化装置の利点は、再現性、速度、能力、及び高い処理量で究極的なコスト削減を含み、幾人かの使用者が制限された人的介入によって多数の反応を行うと共に、多重反応を行うことができるようにする。
【００１０】
自動装置は、一般に、相当数のプロセスが行われるときに、それらの大きさ、コスト及び作動の複雑さによって使用者がそれらを採択するため、大きな生産能力を必要とする実験室と関連する。しかし、自動装置は、時折医療及び診断の分野のように再現性及び追跡可能性の特性が厳格に求められるとき、低、中間の処理量の環境でも用いられる。
【００１１】
医療分野における適用例は、巨視的なレベルで視覚的に選択可能な他の要素を提供する生物学的または化学的流体として規定される異種生体流体を処理することを含む。周知の例は、赤血球または血漿（または血清）から軟膜を分離するために、例えば、部分分離によって分離された血液を処理することを含む。手動のピペット操作によってチューブから軟膜を抽出するのは非常に信頼性がなく、不正確且つ困難であり、時間を消費する作業である。従って、血液銀行は、高い処理量で正確且つ再現可能な作動の必要性を提起するQuillan et al.（International Journal of Epidemiology 2008；37：i51-i55）により説
明されているような非常に複雑な自動化された専用システムを採用する。しかし、より少数の患者のサンプルを処理する病院及び分析実験室のようなより小さな臨床環境では、さらに制限された処理量における再現性について同じ利点を得る。
【００１２】
自動装置の費用は、しばしばその機械的複雑性と関連する：大きなエリア上での正確且つ再現可能な移動は、かなりの重量を決定する変形しない金属枠を含む正確な器具を必要
とするため、究極的にこれらのシステムを非運搬型とし、製造時のコストを増加させる。また、重量と寸法は、メンテナンス、修理、トレーニング、及びアップグレードが現場で専門的な人員によって行われなければならないので、作業コストに相当な影響力を与える。そして、重いシステムは、より強いモータとより高い電流吸収を伴うため、装置の携帯性及び現在使用されている実験室内での容易な統合は言うまでもなく、そのデザインを更に複雑にし、生産における費用を増加させる。
【００１３】
その中でも、液体ハンドリングプロセスの決定的な要求条件は、最新の有効なプロトコルに対するその実際の再現性である。ほとんどの分析の開発が手動の液体ハンドリングによって行われるため、手動の液体ハンドリングから導き出される結果はしばしば所定の液体ハンドリングシステムに関する基準を構成する。しかし、手動の液体ハンドリングは、特に追跡可能性、精度、及び再現性を看過するというのが技術分野（例えば、Pandya et al. - Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 53, 2010, pg. 623-630）
の当業者に良く知られている。これはツールのキャリブレーション及び性能によって部分的に処理されるが、それは何よりも人間の特性及び教育を含む人間同士の指示の偏差が存在するためである。また、手動の液体ハンドリングツールの低い取得費用に比べて、人間のオペレータを雇用する必要性によって生じるかなりの運用費用を看過してはならない。さらに、ピペットに伴う繰り返し作業が結果的に職業関連の疾病を発病させるムスコ・スケレタル（musco-skeletal）のシステム上でかなりの緊張を誘発すると判明されたというのは一部事実である。よって、１人のオペレータの潜在的な生産性は、蓄積外傷疾患（ＣＴＤ）及び反復運動過多損傷（ＲＳＩ）のような他の健康異常の発生の危険を最小限に制限すべきである。明らかに、職業的な環境からこのような危険を完全に取り除くことが好ましいが、人に代わって自動液体ハンドリングシステムへの直接の入れ替えは、多様な作業で求められる柔軟性の必要性に抵触するだけでなく、自動化の基盤施設の採用及び作業のために着手すべき相当な初期費用によって経済的な考慮事項がぶつかり合う。要約すると、手動の液体ハンドリング作動と自動の液体ハンドリングシステムとの間に現在明白なギャップが存在し、これは究極的には他の方法で液体ハンドリングの目標を提示するが、有用性の面で合わない。本発明は、このようなギャップを提起し、研究環境及び産業に有用な道具を提供する。
【００１４】
液体ハンドリングシステムのもう一つの重要な要求条件は、その運搬性及び実験室内での小さな空間の使用法にある。運搬性は、使用者にシステムの現場設置と現場支援とメンテナンスとを回避させることで、より低い最終コストを可能にする。省スペース及び軽量のシステムは、特定の基盤施設の必要もなく、従来の実験室の環境でのその設置、及び既存の実験室の作業の流れにおいて、より良好な統合を許容する。軽量システムは、更に、より少ない電流を吸収し、電気供給の制限されたそのエリアでバッテリまたは太陽動力の使用を可能にする。
【００１５】
手動の液体ハンドリングのために最新のデザインソリューションを含むピペットについて、いくつかの従来技術の概要は次を含む：
Gilson et al.（ＵＳ３８２７３０５）は、調節可能な容積メカニズムを有する手動の
支援ピペットを示唆している。
【００１６】
Magnussen et al.（ＵＳ４９０５５２６）は、電動アシストピペットを示唆している。
Scordato et al.（ＵＳ４８２１５８６）は、コンピュータ制御型ピペットの例を示唆
している。
【００１７】
Gilson et al.（ＵＳ６１５８２９２）は、液体ハンドリングピペットに対するチップ
排出システムを示唆している。
【００１８】
Cronenberg et al.（ＵＳ６９７７０６２）は、チップ認識方法を含む自動チップ制御
システムを示唆している。
【００１９】
自動液体ハンドリングシステムとして、その工学的ソリューション及びその概念的デザイン、いくつかの従来技術の概要は次のとおりである：
Gilman et al.（ＵＳ２００３／０２２５４７７）は、ハンドリングの実験機器のため
のモジュール式装置及び方法を開示している。
【００２０】
Pfost et al.（ＵＳ５１０４６２１）は、自動化された多目的分析化学プロセッシングセンター及び実験室のワークステーションを開示している。
【００２１】
Shumate et al.（ＵＳ６３７２１８５）は、液体の化学的分注方法及び装置を開示している。
【００２２】
Bjornson et al.（ＵＳ２００６／０１２７２８１）は、統合された液体レベル及び／
またはガス気泡感知部を有するピペット装置を開示している。
【００２３】
Kowalski et al.（ＵＳ５１３９７４４）は、モジュール認識手段を有する自動化され
た実験室のワークステーションを開示している。
【００２４】
低い処理量にて専用システム内で自動操作を統合し、または特定の適用例について専用システムを説明する他のソリューションとして、従来技術は次を含む：
Zucchelli et al.（ＵＳ７１５２６１６）は、流体のプログラミング可能な微小規模の操作のための装置及び方法を示唆している。
【００２５】
Blanton et al.（ＵＳ７６０１３００）は、診断環境において低い処理量でサンプルテストを処理するためのコンパクト統合型システムを示唆している。
【００２６】
Clark et al.（ＵＳ５４８２８６１）は、自動化された連続及びランダムなアクセス分析システムを示唆している。
【００２７】
Wegrzyn et al.（ＵＳ２００４／０２４１８７２）は、光学的感知液体ハンドリングロボットのシステムを示唆している。
【００２８】
Ruddock et al.（ＵＳ７１０５１２９）は、動力アンビル（anvil）を用いるウェル・
プレート用液体ハンドリングロボットを示唆している。
【００２９】
従来技術の１つの欠点は、一般に、完全にプログラム可能で且つ設定可能な装置の形態における柔軟性と、低コスト製造及び低コスト作業の形態における単純性と、自動化された液体ハンドリングシステムの特性である再現性とを調和させるのが難しいという点である。
【００３０】
本発明は、液体ハンドリングを行うための柔軟性であり、再現可能で追跡可能なソリューションに対する必要性を満たすと共に、手動作業の利点を改善し、より低コストで自動化の利点を導き出す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、プログラム可能な方式でピペットを操作するための装置及び方法に関するものである：本願は、その方法を用いるシステム及び装置を液体ハンドリング・アンドロイ
ドまたは単にアンドロイドと定義する。
【００３２】
その結果、本発明の一様相において、複数のピペットは、複数のピペットを含む装置により作動し、少なくとも１つのアームは複数のピペットのうち少なくとも１つのピペットを操作し、１つのソフトウェアインターフェースはアーム挙動を実行し制御するために液体ハンドリング・プロトコルを規定することができるようにする。
【００３３】
本発明のまた別の様相において、適切なチップを把持し、正確な分注要領を設定し、所望の量の液体を混入し、所望の量の液体を分注し、チップを排出するために機械的アームにより自動作動する手動ピペットによって液体ハンドリングを行う方法が開示されている。
【００３４】
本発明のまた別の様相において、カメラは複数の角度及び位置から板領域を撮像すると共に、その形状、寸法、カラー、高さ、バーコード、独特な特徴により消耗品を認識、測定して局在化することで液体ハンドリング用として用いられる。
【００３５】
本発明のまた別の様相において、カメラは液体ハンドリング装置に統合され、ピペット移動を制御するアームと共に移動し、使用映像が消耗品を識別し、消耗品の位置に対してピペットの相対的な位置を正確に認知させるように画像からの位置情報を用いることができるようにする。
【００３６】
本発明のまた別の様相において、生物学または化学的流体を処理するための装置は、所定の位置に複数の消耗品を含む板領域を含み、前記位置は柔軟で整列した構成で組み立てられる。
【００３７】
本発明のまた別の様相において、液体ハンドリング・アンドロイドにおいてピペットの容量キャリブレーションのための方法は、複数の事前設定された量のサンプルを少なくとも１つの容器に分注し、分注されたサンプルの実際の量を評価し、ピペットに対する変更を行うことなくソフトウェアインターフェース内でキャリブレーションの概念を統合することで達成される。
【００３８】
本発明のまた別の様相において、液体ハンドリング・アンドロイドにおいてピペットの容量再現性を改善するための方法は、容量、ピペットのピストンの位置、及び使用される液体の範疇の関数によって調節される親指の動作の速度を制御することで達成される。
【００３９】
本発明のまた別の様相において、液体ハンドリング・アンドロイドの容量再現性を改善するための方法は、湿度または温度または圧力を測定する少なくとも１つのセンサを含み、センサ情報に基づいてピペットのキャリブレーションを調整することで達成される。
【００４０】
本発明のまた別の様相において、液体ハンドリング・アンドロイドにおいてピペットを操作するための方法は、好ましくは帰納的であるだけでなく、リアルタイムで親指の位置の関数として親指動作の圧力を測定し、その後親指の位置及び速度のみに基づいて親指動作を制御することで達成される。
【００４１】
本発明のまた別の様相において、ピペットを操作するための方法は、親指の位置の関数として親指動作の圧力を測定し、その位置のみに基づいて親指を作動することを含む。
【００４２】
本発明のまた別の様相において、生物学または化学的な流体の処理のための装置であって、消耗品をホスティングする板を含む板はホルダタイプまたは自己組立タイプを有する。
【００４３】
本発明のまた別の様相において、生物学または化学的な流体の処理のための方法であって、カメラはピペットチップを撮像することができ、同じチップは光に対して部分的に透明で、カメラはチップ内部の液体を視覚化でき、カメラで撮影された画像は、検証、容量の判断、追跡及び品質制御のためにチップに収容される液体の要領を評価することができる。
【００４４】
本発明のまた別の様相において、分離された血液または分離された乳液または細胞を含む流体またはビード積載液体または懸濁液またはエマルジョンのような異種生体流体を処理するための方法であって、機械的アームはピペットを操作し、カメラはピペットチップを撮像し、且つ生体流体を撮像することができ、多様な生体流体の構成に対してチップの相対的な位置は画像から抽出され、特定の位置でピペットの吸引及び分注を制御するために用いられる。
【００４５】
本発明のまた別の様相において、液体ハンドリング・アンドロイドにおいて生物学的または化学的な流体を処理するための方法は、カメラにより消耗品に対するピペットチップを同時撮像するステップと、ピペットを操作するために消耗品に対してチップの空間で相対的な位置を判別するために画像からの情報を用いるステップとを含む。
【００４６】
本発明のまた別の様相において、容器内における液体レベルを判別するための方法は、液体外部の物体を撮像するステップと、液体の表面側に向けて移動しながら同じ物体の画像を比較するステップとを含み、物体と液体との接触によって精製される物体画像における変化は、物体に対する液体レベルの位置を判別させることを含む。
【００４７】
本発明のまた別の様相において、チップラックに収容されるチップに関する情報を判別するための方法は、チップラックを撮像するステップと、チップラックの内部に１つ以上のタグを識別するステップとを含み、タグはラック内部にチップの数、位置、または種類に関する情報を提供する。
【００４８】
本発明のこのような利点そして他の利点、目的及び特徴は、実施形態の詳細な説明及びここに添付する図面を通じて明らかになるはずである。また、当然のことながら、先の包括的な説明、及び次の詳細な説明は、例示的なものであり、本発明の領域を制限しない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、液体ハンドリング・アンドロイドを例示する三次元図面である。
【図２】図２は、映像基盤のフィードバックによりピペットの所望の容積を設定する詳細を例示する図面である。
【図３】図３は、固定型固定部及びピペット自体の移動によりチップを排出する方法を例示する図面である。
【図４】図４は、用いられる液体容量の映像基盤の追跡の詳細を例示する図面である。
【図５】図５は、他の消耗品に対してピペットチップの映像基盤の相対位置設定の詳細を例示する図面である。
【図６】図６は、液体ハンドリング・アンドロイドの第２の実施形態を例示する三次元図面である。
【図７】図７は、ピペットを把持し、吸引及び分注させ、チップを排出することができるハンドの詳細を説明する三次元図面である。
【図８】図８は、ドミノブロックによるドミノ板の構造及び構成を例示する図面である。
【図９】図９は、アームの位置の三次元局在化のためにコンピュータ映像を用いる１つの実施形態を例示する図面である。
【図１０】図１０は、アームの位置の三次元局在化の能力及びシステム固有の空間的分析を改善するための方法の適用例を例示する図面である。
【図１１】図１１は、チップラックに利用可能なチップを局限させるためにコンピュータ映像の使用に関する一実施形態を例示する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明は、ピペットの操作及び多数のその適用例に関するものである。例示のために、図面及びその説明は、一般に、このようなソリューションを扱う装置を液体ハンドリング・アンドロイドと呼ぶ。しかし、本発明に開示されている手段は、液体ハンドリングの分野でより一般的な実施形態に対して同等に適用可能である。
【００５１】
液体ハンドリング・アンドロイドの一般的な説明
液体ハンドリング・アンドロイドの全体的な構造は、幾つかの要素を含み、そのいずれもが構成内で与えられた役割をする。実質的に、液体ハンドリング・アンドロイドは、アンドロイドベース自体を含む或いは含まない任意の板上で作動する。板は柔らかいまたは固い物理的な部分、或いは、例えば実験台に属する境界のない仮想領域となり得る。また、板は、より大きな作動表面を形成するために共に結合されるブロックと呼ばれているより小さなユニットの物理的な組立体であり得る。ベースとも呼ばれる液体ハンドリング・アンドロイド本体は、アームに物理的な支持部を提供し、パワー・コード・コネクタ、汎用スイッチ、照明、ツイスタ、設定カメラ、アーム固定部、ＵＳＢハブ、チップ・ウエスト・トレイ、ピペットラック、リフティングハンドルなどの付加的なハードウェアを含み得る。その最も重要な目的は、アーム移動に任意の安定的な固定装置を提供することである。アームは、主な電気機械的要素を構成する：これは、１つの空間でハンドの移動を発生させ、主に二次元表面上で移動するだけでなく、所望のピペットの動作を行うためにピペットを昇降することができる。アームは本体に取り付けられ、ハンドを含む、またはハンドに連結され得る。ハンドは、ピペットと接触する本体部分を構成し、ピペットラック上でピペットを把持していれることのできる選択的機能を有する。また、ハンドは、ハンドカメラ、吸引及び分注のためにピペットノブを操作する機能、チップを排出させる機能、所望の容積を設定するためにピペットを作動させる機能を含み得る。システムは、ソフトウェアインターフェースにより補完され、その目的はアームの移動及びハンドの動作を制御してカメラと通信し、画像を処理し、そして、何よりも、プログラム可能にプログラムされ、使用者との全ての相互適用を管理することである。
【００５２】
可能な液体ハンドリング・アンドロイドは、図１に図示されているように作ることができる。本体１０１は、動的要素（電子装置及びカメラ）及び好ましくは、下部部分１０４に位置するウェイト・バラスト（固体または液体で充填される）のような静的要素を含む、一体型または多様な部分で射出成形されたポリマー構造であり得る。幾つかの実施形態において、本体は付加的な安定性を提供するために意図された受け台（図示省略）を含み得る。他の実施形態において、本体は実験台上に位置し得るが、バッテリ及びインターフェースをホスティングすることで、作業現場または携帯用実施形態におけるような様々な環境で使用されるようにデザインすることもできる。図面において、本体は、バラスト１０４、移動可能なチップトレイ１０３用レセプタクル、容量設定のための、また好ましくは板領域をモニタリングするための、及び進入感知を検査するための位置１０２内に本体カメラ、レセプタクルまたは係止固定部または磁気保持部の形態で、または１０５で示したようなピペットをホスティングするために同様にデザインされた複数のピペットスロット１２１をホスティングする。本体は、１０８で示したような上昇ハンドルと、例えばチップ用排出ボタンへの容易な接近を許容することでピペットとの相互作用をより容易にする１０９で示したような機械的要素を含み得る。本体は、ピペット容積を設定できるアクチュエーターとして規定されたツイスタ１２２を含み得る。一般に、かかる動作はピペッ
トのノブを回すことで行われるが、これは電子ピペット用の電子装置手段、例えば、遠隔ブルータス通信または物理的電気リンクによっても達成できる。更なる電子装置の付属品がシステムの利点を向上させ得るという点に留意すべきである：例えば、好ましくは、ＵＳＢハブに連結され、ソフトウェアインターフェースから直接判読される温度または圧力または湿度センサは、かかる情報を統合し補正することによってピペットのキャリブレーションを向上させることを可能にする。
【００５３】
板領域１０６は、アームの作動範囲より大きいまたは小さい或いは同等の液体ハンドリング・アンドロイドの作動表面を規定する。板領域は、円形、矩形またはそれと似た現象を有し得る。好ましくは、板は使用者に正しい配向について知覚を起こさせる現象を有する。板は、例えば、簡単な照明により境界が定められる仮想領域であるだけでなく、柔らかなパッド（例えば、作業台上に位置したとき、その大きさを減少させ、平らな等角形状を回復するように、その上向きに容易に巻き取り可能なシリコンパッド）、または剛性メタル、或いは木または合成材料を含むポリマープレートであり得る。液体ハンドリング・アンドロイドの携帯性は、サービス及び支援作業時に主要な利点を提供するため、アンドロイドの輸送をコスト面においてより効果的に行うことができる仮想またはホルダ型板の利点を強調することが重要である。また、ホルダ型または仮想板は、アンドロイドが使用中でないときに空間を節約することを可能にする。板は、使用者またはシステム自体に特定情報を提供する複数の位置を含み得る。例えば、使用者に提示されるラベル、警告、指示、境界、及びディスクレーマー（disclaimer）のみならず、局在化マーク、バーコード、コード型シンボル、タグ、基準地点は、カメラによるピペット及び消耗品の空間局在化を改善する。消耗品のタイプの大多数、例えば、１０７で示したマイクロプレートは自由型構成で、或いは固定型または準固定型構成で板上に位置し得る。固定型構成は、その配向に対して任意の選択性を与えず、所定の位置に消耗品を正確に局在化させることを意味する反面、準固定型構成は消耗品のための概略的な領域を占有するが、同一のものに対する公称位置近傍で回転及び変位に対する選択性を与える。固定型構成は、スロット、レールまたは類似するソリューションから利点が得られる。全ての構成において、セリグラフィ型（serigraphic）またはプリント型グラフィックの存在は、プレートを位置せしめる
使用者の作業を容易にするだけでなく、カメラにより消耗品の局在化機能を簡単にし、使用者の認知に対してオーダーセンサを提供して、同じプロトコルの繰り返しをより容易なタスクとする。任意で、プリント型グラフィック及び情報は異なるカラーで提供され、これに存在する情報の一部を識別するカメラについてより選択性を持たせる。
【００５４】
この場合、要素１１０と要素１１３との間の構造として規定されたアームは、類似する機能性（例えば、モータがアームの外側へ実質的に局在化するケーブル駆動システム、またはアクチュエータとしてシリンダを使用する空圧システム）を有する複数のアクチュエータまたはソリューションを含む。本実施形態において、アクチュエータは、その本体と出力軸との間に所定の角度でアクチュエータを設定するギア減速及び角度フィードバックを統合するサーボモータの範疇で選択される。単一ユニットで、例えば、ユニット１１０で動力の供給及び直列通信リンク（例えばＲＳ２３２、ＲＳ４８５、またはＵＳＢ標準）の設備は、異なる情報を入力及び出力するようにする：入力の例としては、所望の位置、移動に対する速度プロファイル、最大トルク、角度許容ウィンドウ（angular acceptance
window）であり；出力の例としては、現在位置、現在速度、ユニット温度、ユニット状
態、及び可能性のある欠陥である。アームの運動は、水平面で主に起こり、これにより典型的な生化学的作動がわずかに異なる高さを有する消耗品と共に平面及び水平の作業台で行われる。しかし、チップの挿入、並びに液体の吸引及び分注は、例えば垂直移動も求める。こうした特定の実施形態において、アームは略水平面内で作動し、これは垂直平面内でより制限された偏位を有する。求められる変位を得る１つの方法は、例えば、水平面及び垂直線状アクチュエータ内で位置を設定する２つの角度アクチュエータに依存することである。代案として、線状アクチュエータの重量及び複雑な特徴は、２つの角の移動、例
えば角度アクチュエータ１１２，１１３によって位置交換が提供でき、同時の移動を通じて空間内でその配向を維持することでピペットを上下に移動させる。かかる特徴は、ピペットの垂直性がピペットのより良い要領性能のための重要な要求条件であるという事実を考慮することにおいて重要である。別の理由で、水平面内での移動のための角度アクチュエータの数を増加させることが好ましい。例えば、幾つかの実施形態において、方位角の回転に対して垂直のピペットの配向を規定することが好ましい：これは、水平移動のため少なくとも３つのアクチュエータが必要なことを自動的に意味する。妨害物または固定型構造物の存在は、多数のアクチュエータ、例えば、図１に示したように４つを必要とすることもある。アームの構成に対する選択は、適用例及び角度アクチュエータの性能を考慮して、充分な工学的経験及び一般的な常識に従う。
【００５５】
ハンドのデザインは、アームに適用されるものと類似する概念及び構成要素が採用できる。図示された実施形態において、ハンドは、実際に、ピペットの把持動作を管理するアクチュエータであるアクチュエータ１１４から始まる。明確に図示されていない把持手段は、ピペットの二側面上に圧力を加え得る簡単なクローのメカニズムであり得る。また、これは、稼動型クローがピペットに対して等角である固定型クローに対向するとき、単一のクローメカニズムであり得る。クローは、一般に、等角形状、平面形状、またはピペットと制限された数の接触点を有し得る。他のデザインは他の長所を有する：本実施形態によれば、液体ハンドリング・アンドロイドは、単一タイプのピペットまたは多数のモデルを取り扱うようにデザインされ得る。クローはそれによって構想されなければならず、その概念は他のピペットについては異なり得るということが当業者に明白である。ピペットと共に独立的にまたは従属的に異なる方向へ配向し移動するハンドは、空間内で消耗品とその位置と共に、ピペットが本体スロット１２１から一旦把持されると、チップ１２０またはピペット１１９の位置も識別するためのカメラ１２３を更に含み得る。板から過度に離れて行われることなく生物学的または化学的テストを行える典型的な板表面特性を固定されたカメラで撮像できるように具現することが重要である。そのため、提案された実施形態は、使用可能な表面部分を個別に覆う一連の写真で板領域を撮像することにより問題に対するソリューションを提示する。画像は、板空間及びそれに収容された消耗品のシノプティックビュー（synoptic view）を可能にする適切なソフトウェアによりモザイクで
再構成され得る。合成画像はまた、カメラまたはハンドの傾斜または並進運動により同じ板またはその一部で多数の画像を生成できる。かかる特徴は、立体的な情報のために三次元情報の少なくとも一部を再構成するために容易に採用され得る。かかる特徴は、消耗品の高さから情報を抽出するために具体的に関連し、好ましくはピペットの吸引及び分注位置の正確な設定のために求められる。三次元情報は、カメラが調整可能な焦点を有し、光学的構成が制限された深さの焦点を有する場合、カメラからの焦点情報を用いることで獲得することもできる。かかる方法は、事物そのものを単純にスキャンし、画像の空間的対比分析で深さ情報を抽出できるようにする。カラーカメラは、例えば、カラー空間の分注に基づいて消耗品及びピペットまたは他の付属品を識別するようにする更なる情報を提供することもできる。ハンドは、親指型アクチュエータ１１５を含み得、その目的はピペットの操作時に人間の親指と似た機能性を有する親指部１１６を作動させることである。親指動作は、軸周りへの単純な部分回転であり得るが、例えば、人間の親指と類似するようにその速度、位置、圧力感度において親指の動作の精度を改善することによって、ピペット操作において多様な改善点を導き出せるという点に注目することが大切である：例えば、ノブ１１７の往復を通じた早い吸引／分注の順序により液体の混合が改善され、再現可能な位置変位または速度プロファイルによる分注の精度が改善され、圧力フィードバックのメカニズムによるピペット停止の感知が改善される。最終的に、親指の動作は、ピペットを粘性液体または不均一試料として最適の状態で動作させる溶液特性にも依存し得る。別の例として、速い且つ再現可能な親指の動作は、収納容器の液体と物理的接触なく液体を分注すると定義された液体のオン・ザ・フライ（on the fly）分注に関する性能及び信頼性を改善することができる。この実施例は、時間とチップの使用を顕著に節約すること
で手動式ピペットの作動により達成できない性能を可能にする。任意の液体（下記で説明するような）に対してそれらを個別にキャリブレートする可能性と結合された多数の分注及び吸引方法の組合せは、液体ハンドリング・アンドロイドが容量及び品質において手動式オペレータよりも優れた性能を有し得るという証拠を裏付ける。
【００５６】
液体ハンドリング・アンドロイドの第２の実施形態は図６に図示される。プラスチック・インクローズ６０１は、ベースプレート６０２上に装着される垂直構造でデザインされたメイン本体を構成し含む。ベースプレート６０２は、システムに安定性を提供し、且つシステムをアンドロイド自体または外部作用により誘導される作業台支持部における可能性のある振動及び揺動から独立させることを目的とする。また、本体６０１は、容積設定手順の実行のための回転アクチュエータ６０３を含む。回転アクチュエータは、内部照明６０５によりピペット６０６上に位置したデジタルカウンタを撮像することのできるカメラ６０４により支援される。かかる実施形態において、本体６０１は、電子装置及び機械装置を含む：実際に、アームの垂直移動は、アームに求められる垂直往復移動を許容する肩部６０７を垂直に上昇させる線状アクチュエータ（図示省略）により達成される。この結果として、アーム機能は水平面でハンド６０８の変位に対して制限され、垂直移動が本体６０１内部で達成される。従って、図１と異なり、アームは意図した領域の完全なカバーを可能にする３つのサーボモータ６０９のみを含む。
【００５７】
ハンドに関する詳細は図７に図示する。２つのサーボモータ７０１，７０２は、チップを把持及び排出し、液体の吸引と分注のためのピペットノブ７０５を作動させることを含むピペットを操作する場合にハンドを支援する。サーボモータ７０１は、ピペットノブ７０５上で求められる圧力を適用し、圧力フィードバックのモニタリングと、ピペットの停止を判別するためにノブの位置をモニタリングすることを含む二重機能を有する。二重機能は、カムにより達成され、ここでカム７０４は、サーボモータ７０１の軸と常に共に稼動するが、カム７１２は制限された角度領域内でのみカム７０４によって作動する。カム７１２上のカム７０４の圧力は、ピペット上のボタン７０６を作動させてピペットからチップ７０９の排出を誘導する。別のカムは、サーボモータ７０２により作動する：カム７０３は、順にピペット本体に対してクランプ７０８を押してピペットを把持させるウェッジ７０７上に摺動するレバー（図示省略）を作動させる。対称メカニズムがピペットの他方の側面上に存在し、対称型締力を発生させることでハンドの軸とピペットの軸とを整列させる。
【００５８】
重要なことに、ハンドはカメラ７１１及び関連光源７１０をホスティングする。ライトの目的は、カメラ７１１の観測視野に均一且つ一定の照明を適用し、観測視野は板に対するバードフライト（bird flight）観測視野、チップ７０９及びこの場合はピペット端部
７１３を含む。
【００５９】
観測視野内でかかる構成要素を有することは、カメラ画像内のこうした物体の相対的な位置を測定することを可能にする。実際に、レンズの光学的歪みの補正によってカメラ７１１の対物レンズを通過し、観測視野内に物体が置かれる放射状ラインが判別される。従って、その横方向の位置は、その垂直位置を推定することで再構成できる。要素の垂直位置、例えばチップ端部は、レンズの焦点によって、周知の垂直位置（垂直モーションの圧力フィードバックを介して感知された）の基準に対して同じ物体の接触によって、ハンドの連結されていない物体の多数の変位した画像によって、ハンド上に装着された２つのカメラの立体的画像によって、周知の寸法の二次元バーコードの外見上の大きさの測定及び他の方法によって、異なる方法で測定され得る。
【００６０】
容量設定の詳細な説明
調整可能なピペットに事前設定された容積を規定するための方法及び装置を説明する好
ましい実施形態が図２に図示されている。図面において、カメラ２０３は本体２０１の内部に位置し、本体は図１で既に説明した。カメラは、ピペット２０４の分注／吸引容積を示すピペットディスプレイ２１５（図面に直接図示されていないものの、ピペット本体によりカバーされ、例えば図３の位置３１３に図示されている）を撮像することができる方式で位置する。明らかに、部分的に視覚化されたアーム（アクチュエータ２１３，２１４）は、この位置に到達するようにするために適切にデザインされる。カメラは前方から、或いはどんな方向及び平面（例えば、上端または下端から、左側または右側から）であれ、ある角度からディスプレイを撮像できる。カメラは、周辺から、或いは液体ハンドリング・アンドロイドに含まれた光源からの、人工照明によって、または自然光源によって支援され得る。ピペット容量の設定を調節する能力とディスプレイモニタリングとを結合することは有用である。これは、ノブ・ツイスタ２０７に連結されたアクチュエータ２０６により実現される。アクチュエータは、その角度位置により、またはその角速度により設定され得る。ノブ・ツイスタは、好ましくは弾性素材の要素であり、これはツイスタに対するノブの単純な圧力によりノブ上にトルクを印加することができるようにデザインされることでほとんどのピペットタイプに対して行われるように、求められるピペットの調節を行うことを許容する。幾つかの実施形態において。ツイスタはその本体内部に凹（円錐台形）円錐状を有するゴム系シリンダであり得る：円錐状は、様々なサイズのピペット・ノブに等角調節することが可能である。
【００６１】
チップ排出の詳細な説明
チップ排出の動作のための装置及び方法を説明する好ましい実施形態が図３に図示されている。明らかに、液体ハンドリング・アンドロイドでのチップの排出は、ピペットへのチップ挿入によって補完される。しかし、現在のピペットのほとんどにおいて、チップの挿入はピペット本体がチップ内部に挿入されるとき任意の圧力を加えることで簡単に行われる。明らかに、このような作動は、図１に説明されているような実施形態で実行可能である。チップの排出に関して最も好ましくは、液体ハンドリング・アンドロイドのハンドに位置する専用アクチュエータによる排出ボタンの直接作動を含む多数のソリューションが採用され得る。しかし、図１に既に記載されている液体ハンドリング・アンドロイドの実施形態について図３に図示されているように、更なるアクチュエータを必要としない経済的なソリューションが存在する。アームには、同一ピペットの排出ボタン３０５が、例えば本体構造３０１について固定された固定型構造３０６に向いている構成でピペット３０３を配置することができる。排出ボタンの作動は、アーム自体によって、例えば、固定型構造３０６及び排出ボタン３０５を互いに押すようにするためにアクチュエータ３０９，３１０の作動により生じる力によって達成される。このようなソリューションは、ハンドで少なくとも１つのアクチュエータを節減し、任意の複雑性を減少することでより軽くより信頼性のあるものとなる。また、構造３０６の形状の適切な選択は、他の空間的位置、及び図１に図示されたウェイスト・トレイ１０３の制限領域内部にチップの蓄積を回避することができる好ましい任意の位置にチップを排出するようにする。
【００６２】
容積モニタリングの詳細な説明
容積モニタリング及びピペット作動の追跡可能性を達成する方法及び装置の好ましい実施形態が図４に図示されている。４つの画像は、既に説明した液体ハンドリング・アンドロイドにおいて図１のカメラ１２３またはカメラ１０２であり得るカメラによって撮影された４つの異なるスナップショットに該当する。説明の簡素化のために、画像はピペット軸に直交する位置から撮影される：しかし、これは厳格に求められず、ほとんどの視野角度が可能である。画像は、ピペット本体４０２及びチップ４０１の一部または全部を視覚化できる。最も左側の画像で見られるように、空のピペットの基準画像が基準を構成し、一時的または永久的に保存することもできる。画像は、アームの基準位置で撮影でき、均一且つ一定の背景情報及び照明を提供するということが理解できる。
【００６３】
図４の左から二番目の写真に調節可能なピペットの容積設定によって与えられた量の液体で充填されたチップが図示されている。あらゆる容積設定が与えられたチップに対する液体メニスカス４０３の与えられた位置に該当するということは当業者に明白である。従って、この点で、メニスカスの位置は所望の液体量を正確に吸引する指示手段として機能する。
【００６４】
反対に、基準画像は、液滴または残留液体の存在が同様に検知されることもある分注作動後に論理的基準として機能する。図４の左から三番目の写真に吸引が正確に起こらない非正常的な場合が図示されている。明らかに、空気４０５の泡がピペット内に導入され、所望の容積に対してピペット内に収容された実際の液体容積を変更させる。泡によりメニスカス４０４は正確な位置に（同一図面の左から二番目の写真で行われたものを考慮して規定される）あり、よってチップ内の実際の液体容積は予想よりも低いことを示す。また、液体メニスカスは、例えば、泡が吸引後に形成されたことを示す、より高いレベルにあり得るか、または予想されたものより低いこともあり、これは液体収集において深刻な問題を暗示している。実験室における実行において発生する単純且つ実際の事例が図４の最も右側の写真に図示されている：ピペットが液体を吸引する場合、容器内の液体の不足、または液体レベルに対するチップの不正確な位置は、ピペット内に収容された空気により液体が部分的に吸引されることになる。メニスカス４０５は、最も可能性のある正確な位置で発生する；しかし、第２の液体−空気インターフェースは位置４０７で見ることができる。これらの好ましくない挙動は、使用者が利用でき、分析評価により生成されたデータの解析を著しく改善できる。あらゆる場合において、画像は手動操作で見逃され得る顕著な情報を含む。かかる有用な情報は、プロセスの再具現を試みるためにオンラインで処理が可能であり、オペレータのモニタリング及び品質の制御のために単純にオフラインで保存することもできる。全体的に、似たような撮像構成が液体レベルに関する消耗品においてチップの位置を制御するために使用できる。消耗品の撮像及び液体レベルの識別により、液体とチップとの間の垂直距離が判別でき、正確なシッピング（sipping）または液
体の分注が可能である。同様に、同じ手順が例えば血漿／血清と赤血球との間のインターフェースで血液の分離及び軟膜の吸引の場合の特定の垂直位置で液体を吸引するように適用し得る。
【００６５】
映像支援型チップの位置設定の詳細な説明
映像支援型チップの位置設定を具現するための方法及び装置を説明する可能な実施形態が図５に図示されている。画像は、好ましくはピペットハンドに連結されるカメラ、例えば、図１に図示されているカメラ１２３により撮影された画像に該当する。カメラが図１のチップ１２０に連結されるピペット１１９を把持するピペットハンドに連結されると、図５に図示されているピペットチップ５０４は再現可能な一定の位置となる。従って、このような情報によって、ハンドからピペットを適切に把持するとき即時重要な制御が行われる。異なるピペットと異なるチップは、異なる画像と異なる形状からなり得るため、チップの撮像において誤認が生じないように確認するための好ましい方法も提示されるということが理解できる。さらに、図５の場合のように画像は観測視野内に更なる物体を含み得る。任意の物体が用いられる光学レンズ及びセンサのタイプに応じて、また明らかにカメラからのそれらの距離に応じて、焦点の内外にある可能性もあるということが従来技術においてよく知られている。アームの能力に応じてアームを所望の高さに作動させることが可能で、これはもちろん消耗品とチップとの間の距離が所望の値に設定されることを意味する。かかる条件において、次の方法により所望のウェルの位置５０７に対してチップ５０４の側方向の整列を識別することが可能である：チップ５０３の軸５０４は、延長したとき、チップが垂直移動により行われる軌跡と同一になる（チップが垂直の例において、一般的であるべきである）。しかし、消耗品に対してチップの所定且つ典型的な距離は、チップが識別されたウェルと同じ高さに局在化されるときに交差する画像の単一地点を規定する。従って、チップの相対的な水平整列は、観測視野内で同一のチップを撮像し、
撮像面にオフセットを適用することで達成できる：この地点は、消耗品からチップの距離を変更せず、アームの側方向の移動を適用することによって、所望の目的地上に直接位置設定されるべきである。かかる方法は、映像分析方法または実験的整列により全体的に補正できる光学歪みが存在するときも適用できるという点に注目すべきである。
【００６６】
例えば、図７に図示されているような他の実施例において、カメラはチップが液体表面に接近する間、チップを撮像することができる。チップが液体から遠く離れている場合の液体に対して、チップが液体と接触する場合の画像にチップの画像を変更し、従って、そのようは変更は、チップが例えば液体表面近傍で吸引または分注のために液体表面に接触する位置を識別するために使用できる。
【００６７】
画像における差異点は、チップまたは液体に対する適切な照明によって発生し得る：それらが接触する場合、チップポリマーの屈折率と液体の屈折率とは類似し、従って、光は材料表面に沿って内部反射の誘導の下、他の媒体を通って伝えられる。照明の構成を変更することでチップ−液体の接触が感知され識別され得る。内部の反射促進に特に適する照明条件は、ＬＥＤ、またはレーザ、または例えば光ファイバのような導光の誘導により達成できる。
【００６８】
ドミノ板の詳細な説明
板構成の好ましい実施形態が図８に図示されている。図１に記載の板と異なり、消耗品は１つ以上の消耗品を有し得る再使用可能なまたは再使用不可能な支持部として規定されたブロックと呼ばれる保持手段によって幾何学的方式で構成される。ブロックの特徴は、幾つかのあらかじめ定義された規則に沿うが、任意のあらかじめ定義された可撓性として構成される平面配置されたブロックであるモザイクと呼ばれるより大きな構成でそれらを組み立てることができるという点である。図８において、異なるタイプのブロックが共に組み立てられる：例えば、ブロック８０１は、用いられたチップを収集するために意図されたものであり、ブロック８０２は、異なるタイプのマイクロチューブを収容して支持するようにデザインされたものであり、ブロック８０３は、チップ・ラックを保持して支持するように意図されたものであり、ブロック８０４は、例えば１５ｍＬ、５０ｍＬ、及び血液チューブのようなより大きなチューブの支持部としての役割をし、ブロック８０５は、マイクロプレートを収容する。これらのブロックは、あらゆる可能性を完璧にカバーすることはできない。例えば、ブロックはチップ、情報処理のためのバーコード、チューブ、及び使用者が自身のサンプルを提供することができるようにする空の消耗品のような特定の消耗品と、あらかじめ搭載された試料とを同時にホスティングするようにデザインされ得る。このような最終構成において、処理のための外部ブロックを必要としない単一ユニットとしてドミノブロックを構成することができ、よって、ドミノ板を互いに従属しない一連の独立した実験装置として作製することが可能である。重要なことには、ドミノブロックはＮＦＣ、ＲＦＩＤ、線形バーコード、光学認識マーク、８０６で示した二次元バーコードによる情報で補完され得る。更なる情報を提供する目的は、例えば、図７に記載のカメラ７１１によるブロックの能動的且つ非接触識別のシステムの負荷を緩和させることである。ドミノブロックの情報を抽出する他の方法は、その側面に位置設定された電気接触部により近くのブロックと接触することで電気的ネットワークにより他のブロックに伝播されるというものである。ドミノ板の１つの重要な特徴は、ブロックの組立体を構成及び制御できると共に、その構成を使用者の要求に応じて適用できるという点である。実際に、ドミノブロックは使用者がドミノブロックを不正確に組み立てることを防止し、組立体全体を組み立てた状態で維持する若干の力によって構成の選択性を付与する側面上のキー、例えば、機械的キーまたは磁性のキーを付随的に提供することができる。キーに関する一実施形態は、教育及び遊びのためのレゴのおもちゃにより実施されるものと似た機械的構成である。他のメカニズムは、特に磁石配位である：例えば、「下降」方向に配向するようにデザインされた側面に沿って、側面は適切な磁石配位を提供する複数の磁石を
ホスティングすることができる。ＳＮＳ（Ｓｏｕｔｈ−Ｎｏｒｔｈ−Ｓｏｕｔｈ）構成の磁石は、引力の結果としてＮＳＮ（Ｎｏｒｔｈ−Ｓｏｕｔｈ−Ｎｏｒｔｈ）を提供する側面に整合し得る反面、側面ＮＳＮは側面ＮＳＮから押し出される（ＳＮＳ側面に対して押されたときＳＮＳ側面の斥力と類似する）。磁石配位の利点は、引力が許容された構成を付与しながら、斥力は組立ブロックの間違った配向を防止するという点である。このような磁力は、外部の基準構造に連結することによってドミノ板全体の構成を改善することもできる。例えば、図８において、ブロック８０７は、生じるＮＳＮの磁石配位に面するＳＮＳの磁石配位によりアンドロイドの本体下のベースの側面８０９に内蔵する磁石によって発生する磁力で取り付けられる。同様に、ブロック８０８は、ＮＳＮの磁石配位に面するＳＮＳの磁石配位を介してアンドロイドベースの側面８１０に位置する磁石に磁気的に連結される。かかる例において、ブロックを９０度回転することを防止するものは、側面８０９より短い側面８１０上の磁石との間の別のピッチである。同じ理由で、ドミノ板のブロックは、１８０度または９０度回転することができない。
【００６９】
ドミノ板の重要な利点は、アンドロイド本体の外部に存在する実験台の最適空間を占有するという点にある。実際に、システムにより占有される空間は、関連する実験と関係なく作業台の空間を占有する今日の液体ハンドラーの構成と相反する所定の実験で求められる空間に制限される。更に、これは、例えばドミノブロックを任意の場所に積載したり、またはそれらを単一のドミノブロックの空間を占有する垂直の積み重なりで組み立てられることにより、システムが使用されないときに占有された作業台の空間を最小化するようにする。一般に、使用者は求められる多様なタイプのブロックの量を変化させ、不要なブロックを使用しないことでその特別な実験に応じて様々なドミノブロックを用いることができる。
【００７０】
アームの空間局在化の詳細な説明
位置設定のための多数の手順と方法は、精密機械の使用及びＸ−Ｙ−Ｚ直交座標のロボットのエンコーダとデコーダとを含む従来技術において当業者に周知されているが、可動アーム上に装着された簡単なカメラにより消耗品の識別及び局在化に特に適する方法を説明する。本願で説明するカメラ及びアームの幾何学的形状は図６に図示されており、アーム６０９はカメラ７１１及び関連する照明７１０と共に図７に図示される把持手段７０８によりピペット６０８を保持する。図９は、１つの所定の位置（例えばウェル９１０）内にピペット操作のために正確に接近するよう任意のブロック上に移動しながら、カメラ７１１により撮影された好ましい画像を図示している。所望のピペット操作位置に関して三次元でピペット軸の相対的な位置を抽出することが重要であるということに留意すべきである。ピペットチップの長さが周知され（例えばピペットモデルによりまたはピペットチップの接触の感知、立体的撮像、図６のカメラ６０４による外部測定、及び他の技術により）、ピペットチップがカメラの観測視野内で視覚化され得るという事実で（カメラ７１１の適切な対物レンズを採用することでピペット７０９について図７で可能なように）、カメラ軸に対するピペットチップ端部の側方向の位置は画像センサの座標（ピクセル）の空間で演算でき、変換スケールはピペットチップの端部が属する平面に関して周知されると、実際の空間の側方変位で変換され得る。変換スケールは、同じ平面で周知の寸法の二次元バーコードの使用を含む様々な方法で達成できる。しかし、消耗品９０２に関して所定のオフセット（実際の空間において）でカメラ軸（十字の点線９０１で図示されている）を移動させることが求められるため、カメラに関してピペットチップ端部の相対的な位置を周知することは、ウェル９１０内部へのピペットチップ端部の位置設定で提起される問題に対する部分的なソリューションであるということを図９は図示している。次の方法は、早く安定的で、ずれの補償が可能で、それぞれ個別のブロックまたは板の小さな領域に応じて調整できる利点を有する手順を説明している。実際に、ブロック９１１には異なる特徴が備えられている。１つの特徴として、画像をマイクロプレートの側面から上方に反射する水平面に対して４５度である平面上に位置するミラー９０３，９０４，９０５，
９０６の存在である。これらのミラーは、マイクロプレートの垂直側面上に置かれる使用者がラベリングした任意のバーコードの光学検査を可能にし、それはバーコードが適用される側面に関係なく、また、使用者のバーコードがマイクロプレートの決められた側面にある場合、潜在的にマイクロプレートの回転を感知できるカメラ７１１により容易に測定できる。同一バーコードの識別能力は、例えば、位置９０８及び９０９のようにブロック９１１内部に実施された他のバーコードを感知するために利用できる。２つのバーコードを選択することは、システムの安定性またはカメラにより読み取られる情報量を増加させるために、１つのバーコードに減らしたり複数に増やしたりすることができるということを重視すべきである。ブロック９１１に装着された二次元バーコードは、ウェルと略同じ高さに、または垂直平面で周知のオフセットに位置する。また、バーコード、例えばＱＲバーコードを読み取ることにより、その空間内でカメラにより測定された（一般に、センサの次元の方向に沿ってピクセルで測定された）大きさであるその外見上の大きさに関する情報を使用者に提供する。よって、周知の寸法、またはバーコード自体の内容によって報告される寸法を有することで、カメラによって測定された任意の距離を同一平面で実際の寸法に変換するために空間変換スケールを規定するようにする。代案として、バーコードが未知の寸法を有する場合、周知の距離での２つのバーコードは、例えばバーコード９０８とバーコード９０９との間の距離を知ることにより同じ目的を満たすことができる。実際に、未知のピクセル形状を有するカメラの場合、バーコードの角度に関する情報は適切な変換スケール（画像センサの二方向において異なる）を抽出するために用いられなければならない。要約すると、単一の二次元バーコードの寸法及び角度を測定することによりバーコードの同一平面またはその近傍で距離を測定することができる。しかし、所定のカメラ及び対物レンズにとって変換スケールは、カメラの画像が対物レンズの歪みに対して補正されると、簡単な投影法で距離により変化する。従って、周知のステップ（例えば、周知のギア係数及びモータでアームを垂直に移動させるステップ）でカメラを垂直に移動することにより行われる垂直スキャンは、使用者に内挿法及び外挿法により、バーコード自体から所定のカメラ及び対物レンズに対する垂直距離を自動的に提供するカーブを形成するようにする。最終的に、同一カーブがバーコードからカメラの実際の距離を抽出するように、そしてカメラに対してピペットチップ端部のオフセットを周知するように、逆の方法で使用できる：この逆の方法は、ウェル９１０に対してピペットチップ端部の垂直位置設定の問題を解決することができる。
【００７１】
同様に、ウェル９１０に対するカメラ軸９１０の軸方向のオフセットは、矢印９１２，９０７で図示されている基準フレームでバーコード９０９に対するウェル９１０の軸方向オフセットを把握することで演算できる。前記オフセットは、それぞれのモジュールによって特定化され、モジュールに外部的にまたは内部的に適切な方法（例えば、バーコードデータ内部のデータベースによって、或いはＲＦＩＤまたはＮＦＣタグによって）保存できる。アームの相対的な位置設定の目標を達成するために、カメラ軸９０１は、バーコードの角度の測定値によって基準フレーム９１２，９０７に、及びセンサ画像における前述の空間変換スケールでその位置するに局在化するという点に留意すべきである：カメラの基準フレームとブロックの実際の空間基準フレームとの間の変形は、単一画像により独自に識別される。従って、あらゆる要素を組み立てるとき、本願の方法は、バーコードにより提供された情報を用いて、ロボット式アームに取り付けられたカメラによって所定の消耗品の位置に対するピペットの正確な相対的位置設定を可能にする。
【００７２】
実際に、本願の方法は、図６のサーボモータ６０９の角度を１つのブロック内での相対的な座標に変換するパラメータを正確に識別するのにも使用できる。上記接近法は、アームのねじり、ベンディング、角度判別における不完全性、不正確なアームの大きさ及び寸法、組立の不正確性が存在する所で機械的精度を正確に向上させるという利点を持ち、一般に再現性を改善させる。要約すると、実際の空間内のカメラの位置におけるサーボモータの角度の非線形、非可逆性変形は、多数の外部パラメータに依存するが、基本三角法に
よる周知の分析関数である。しかし、多数のこのようなパラメータは、局所的に計算されるとき、例えば、アームのベンディングがアームの構成（例えばその延長部）の関数として変化するとき、より正確である。本願に開示されている方法は、画像が周知の任意のモータの局所的角度量によって変更する図９の画像と類似するブロック９１１の複数の画像に基づき、バーコードの位置及び角度がカメラの画像内で測定される画像のデータセットを生成させる。単一画像について先に詳述した説明を用いて、バーコード基準フレーム９１２，９０７におけるカメラの理論上の位置と実際の距離との間の距離は、最小二乗最小化アルゴリズムによって最小化でき、よって、最適な位置変形は、その後生成及び使用できる。例えば、システムを高い再現性で維持するために、アーム作動中の理論上の位置と実際の位置との間の大きな不一致により誘発される上記手順は、時間が経つにつれて急速に繰り返される。図１１では、多数の角度設定のために図６に図示されている３つのサーボモータ６０９の角度位置を個別に変更することで獲得できる残差（residual）の例が図示されている（図面のラベルで図示されているように、１つの個別のモータの角度の変更に対応するそれぞれの交差ライン）。図面における矢印は、先に説明した最小化の手順が適用された後、予想位置とカメラにより測定された実際の位置との偏差として定義される残差を示す。矢印の大きさは、（図面でそれらを視覚化させるために５倍率に拡大されている）システムの位置設定におけるエラーを示す。本願に記載の方法は、システムの空間精度を６倍に改善させ、６ｍｍから（主に機械機器システム及び電子装置の精度により与えられる）１ｍｍ以下に平均残差を取る。
【００７３】
チップの識別及び局在化の詳細な説明
液体ハンドリング器具の具体的な問題は、チップと呼ばれる液体調節消耗品を識別、局在化、カウント、及び配置する必要性があるという点である。多くの様々なタイプのチップが存在するが、一般的な液体ハンドリング作動は更なる汚染を回避するために各々の液体分注ステップ後にチップを処理することを含む。その結果、手動作動及び自動化システムにより行われる液体ハンドリングのいずれも相対的に単純なプロトコルであっても複雑な実行計画を有する。とりわけ、幾つかの分野におけるピペットチップはまた、作動が実際に始まる前に消毒及び汚染の観点から厳しい要求条件を有する：その結果、一般的な実験室は多様なチップのタイプ、各々の装備とメーカーに対する各々のチップの互換性、及びそれらと関連するフォーマットとパッケージの互換性により誘発される非常に複雑なチップの管理実行計画を有する。実質的に、全ての器具メーカーは使用者にそれらのチップラックを供給し、チップラックは、規則的な整列でチップを構成する構造を取り、任意の器具上で任意の作動を許容するために可能な最も幅広い選択性を提供する。結果的に、チップを供給することは、使用者及び器具供給者いずれも高い費用のかかる作業である。
【００７４】
そのため、本願のアンドロイドは、実験室で既に用いられている任意のチップを使用できるようにする独自のソリューションを説明している。ソリューションは、チップラック、例えば、チップを収容する保持手段から完全に独立している。また、ソリューションは、チップを独自に識別して使用されていない新たなチップラックで作動を開始しなければならない要求条件（ほとんどの器具に求められる）なしにチップが１つのラックで使用可能か否かを知らせてくれる。かかる方法で、消費者には確実な経済性を提供することができると共に、アンドロイド上で高品質の消耗品を使用する際、最大の柔軟性を提供する。
【００７５】
ソリューションは、平面映像、例えば、図７のカメラ７１１により獲得したものによってチップを識別且つ局在化することである。任意のチップラックも図１１に図示されているようなドミノブロックに位置でき、ドミノブロックは実質的に商業上入手可能なほとんどのチップラックをホスティングすることができる簡単なボックス（好ましくは、チップラック自体において時間が経つことによって好ましくない移動を回避するために滑り止めパッドを有する表面を備える）である。マイクロプレート・ウェルと同じ幾何学的構成でチップ消耗品、例えば９ｍｍ離隔した矩形状配列の１２×８チップを構成するチップラッ
クを購入することが非常に一般的である。このような構成であれば、本願はチップを効果的に使用することができるように多様な様相のチップのタイプの識別、利用可能なチップの識別、ピペット端部と接触するチップの上部の高さの決定を扱う必要がある。これらの作業は、ダイレクトな画像処理、例えば形状及び構造を識別する映像基盤アルゴリズムにより行われても、帰納的に周知されていない数百の異なる構成及びデザインを扱うのに安定的ではない。
【００７６】
本願の映像基盤のソリューションは、チップラック内部に２つのボタン１１０１，１１０２を挿入することにある。ボタンは、使用者によって実験を行う前に、また更なる再使用のためにチップを高圧殺菌する前に、或いは製造時に挿入できる。対応するタイプのチップ内部に挿入される簡単なコルクとして、またはチップの上部と類似し同じ外部直径を有する手動スタッブとして、２つのボタンは異なる方式で作製可能である。ボタンは上部にバーコードまたは類似する光学マークを必要とし、バーコードはアーム上に装着される上部映像カメラによる識別及び局在化のために容易且つ安定的なソリューションである。二次元バーコードを用いるにあたっての利点は、把持のためのチップの精密な垂直位置と、空間の寸法を復旧させる画像における変換スケールを識別するための正確な横断比率を自動的に提供するという事実にある。空間座標は、チップを把持するためにアームの移動を案内するのに、また、利用可能なチップの数、そしてそれらの局在化を計算し決定するのに必要である。実際に、バーコード１１０１，１１０２は、チップが存在するチップラックの領域を規定するのに用いられる。図１１からの例において、コーナーとして２つのボタンにより規定されたマトリクス内に局在化された全ての３４のチップは、アームがチップを把持する領域となり、前記領域は点線の矩形境界線１１０３により写真内で強調される。コーナーを適切に選択することで、使用されるチップラックの領域を選択することができ、（チップのうち周知のピッチにより）可能なチップの数を計算することができるということは当業者に明らかである。同様に、バーコードの内容は、特定のラック内にホスティングされるチップのタイプに関する情報をシステムに提供する。２つのバーコードによる本願に記載の方法は、複数のバーコードを有する方法と、チップの抽出のためのラックの使用可能なセクタを示すための他の方法とに容易に拡張できる。よって、かかる方法は、実質的に一般のチップラック内でチップを局在化させ、識別し計算する方法を提供し、同一原理は、例えばチップのフォーマットで可能な孔（前提として、位置１１０４にない１つのチップ）を発見するチップの認知方法と組み合わせて部分的な情報を抽出するために使用できる。
【００７７】
同一の方法は、把持作動を含む異なるタイプの消耗品に適用でき、例えば、液体ハンドリングのためのニードルが同等の目的をもって同じ手順の下で考慮できるという点を留意すべきである。
【００７８】
ソフトウェアインターフェースの詳細な説明
液体ハンドリング・アンドロイドの重要な要素は、カメラ、アクチュエータ、電子機器と通信し、それらの作動を制御及び同期化し、送信され収集された情報を処理するが、特に使用者と情報の外部ソース（例えば、ウェブサイトやサーバ）と相互作用するパッケージを含む総称であるソフトウェアインターフェースにより構成される。使用者との相互作用は、その作動能力、欠陥、チェックポイントを含む液体ハンドリングのプロセスに関するフィードバックがシステム上にプログラミング及び適用できる。１つの好ましい実施形態において、液体ハンドリング・アンドロイドのカメラ及びアクチュエータはＵＳＢによって制御され、ＵＳＢハブは本体内部に局在化する。前記実施形態において、単一のＵＳＢケーブルは液体ハンドリング・アンドロイド自体に使用者のインターフェースを構成するパーソナルコンピュータまたはタブレットに連結できる。別の実施形態において、Ｗｉ-Ｆｉに連結されることで物理的なリンクの必要性を回避する目的を満たすことができる
。従って、ソフトウェアの制御は、ＵＳＢドライバ、及び開発を最小化するために個別の
構成要素が提供されるソフトウェア開発キットを採用することができ、同様に、映像処理のために、そして角度と空間において、ピペットの所定の位置に対するアクチュエータの角度の設定を判別する逆変換のために存在するパッケージを統合することができる。
【００７９】
ソフトウェアの重要は様相は、使用者のインターフェースにより構成される。プロセスの実際の画像をキャプチャ可能なカメラにより、使用者に実際の画像から部分的に、また総合情報から部分的に起因する情報が制御システムのスクリーン上に提供される仮想現実に基づいた接近法を使用することが提案できる。この方法で、本来のプロトコルは、オペレータの性能を改善し、可能性のある欠陥を最小限に減らす、使用者により分かりやすい方法で忠実に作られ得る。
【００８０】
また、ソフトウェアインターフェースは、液体ハンドリングのステップの実行中に使用者と相互作用し得る。例えば、プロトコルは、特定の液体ハンドリングのステップ、或いはアンドロイド自体から実行できない分光測定法、位相分離、顕微鏡検査または似たような作動を要求できる。従って、ソフトウェアインターフェースは、例えば視覚表示、ハンド・ウェイビング、音響信号、Ｅ−ＭＡＩＬ、ＳＭＳ、または使用者との電話通話により使用者が介入（または代案として単純にこれを指す）することができる。
【００８１】
ソフトウェアの目的は、プロトコルの実行に制限されず、例えば、ハードウェアの性能を改善するための他の作動に拡張することもできる。例えば、正確なピペットの性能のために頻繁なキャリブレーションが要求され、その性能は周囲のパラメータ及びその使用に関連するということが従来技術で周知されている。液体ハンドリング・アンドロイドは、例えば消耗品の内部に充分な回数の分注ステップを繰り返したり、分注された容積を示す物理的パラメータをモニタリング（重量、比色法、蛍光発光、または同様の技術により）するピペットのキャリブレーション手順を実行するという方法でソフトウェアにより制御され得る。液体ハンドリング・アンドロイドにおいて、ソフトウェアがキャリブレーションテーブルによって所望の容量を達成するように設定された周知の実際の容積を自動的に定義することが可能なため、ピペットのキャリブレーション比率を物理的に且つ厳格に調整する必要はないという点に留意すべきである。
【００８２】
本発明の一部の実施形態が今説明されたが、前述のものは単に例示であり、例として提供されたものであるが制限はされないという点は当業者に明白なはずである。多様な変形例及び他の実施形態は、本発明の包括的な技術領域内にあり、添付の請求項及びそれと同等なものによって規定されるように本発明の領域に含まれるものとして考慮される。本出願を通じて引用された文献の内容は、本願で参照として含まれる。本明細書の固有の構成要素、プロセス、及び方法は、本発明及びその実施形態により選択され得る。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月17日(2019.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップラック内のチップに対する情報を判別する方法であって、
カメラでチップラックを撮像するステップと、
チップラックのチップの位置に位置する１つ以上のタグを識別するステップと、
空間情報を獲得するために１つ以上のタグの位置を処理するステップとを含み、
空間情報は、利用可能なチップの数及び位置を復旧することを許容することを特徴とする方法。
【請求項２】
タグは、その外見上の寸法によってイメージの空間スケールを復旧することを許容することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
チップは、２．２５ｍｍ、４．５ｍｍ、９ｍｍの値のうちから選択されたピッチに整列され構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
タグは、チップラック内部で１つ以上のチップを代替することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
タグは、チップラック内部で１つ以上のチップに連結されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
使用可能なチップの数及び位置は、タグによって規定された少なくとも１つのコーナーを有する多角形境界部により限定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
タグは、グラフィックパターン、バーコード、二次元バーコード、光源、カラー目標のうちから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明のまた別の様相において、適切なチップを把持し、正確な分注容量を設定し、所望の量の液体を混入し、所望の量の液体を分注し、チップを排出するために機械的アームにより自動作動する手動ピペットによって液体ハンドリングを行う方法が開示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明のまた別の様相において、生物学または化学的な流体の処理のための方法であって、カメラはピペットチップを撮像することができ、同じチップは光に対して部分的に透明で、カメラはチップ内部の液体を視覚化でき、カメラで撮影された画像は、検証、容量の判断、追跡及び品質制御のためにチップに収容される液体の容量を評価することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
この場合、要素１１０と要素１１３との間の構造として規定されたアームは、類似する機能性（例えば、モータがアームの外側へ実質的に局在化するケーブル駆動システム、またはアクチュエータとしてシリンダを使用する空圧システム）を有する複数のアクチュエータまたはソリューションを含む。本実施形態において、アクチュエータは、その本体と出力軸との間に所定の角度でアクチュエータを設定するギア減速及び角度フィードバックを統合するサーボモータの範疇で選択される。単一ユニットで、例えば、ユニット１１０で動力の供給及び直列通信リンク（例えばＲＳ２３２、ＲＳ４８５、またはＵＳＢ標準）の設備は、異なる情報を入力及び出力するようにする：入力の例としては、所望の位置、移動に対する速度プロファイル、最大トルク、角度許容ウィンドウ（angular acceptance window）であり；出力の例としては、現在位置、現在速度、ユニット温度、ユニット状態、及び可能性のある欠陥である。アームの運動は、水平面で主に起こり、これにより典型的な生化学的作動がわずかに異なる高さを有する消耗品と共に平面及び水平の作業台で行われる。しかし、チップの挿入、並びに液体の吸引及び分注は、例えば垂直移動も求める。こうした特定の実施形態において、アームは略水平面内で作動し、これは垂直平面内でより制限された偏位を有する。求められる変位を得る１つの方法は、例えば、水平面及び垂直線状アクチュエータ内で位置を設定する２つの角度アクチュエータに依存することである。代案として、線状アクチュエータの重量及び複雑な特徴は、２つの角の移動、例えば角度アクチュエータ１１２，１１３によって位置交換が提供でき、同時の移動を通じて空間内でその配向を維持することでピペットを上下に移動させる。かかる特徴は、ピペットの垂直性がピペットのより良い容量性能のための重要な要求条件であるという事実を考慮することにおいて重要である。別の理由で、水平面内での移動のための角度アクチュエータの数を増加させることが好ましい。例えば、幾つかの実施形態において、方位角の回転に対して垂直のピペットの配向を規定することが好ましい：これは、水平移動のため少なくとも３つのアクチュエータが必要なことを自動的に意味する。妨害物または固定型構造物の存在は、多数のアクチュエータ、例えば、図１に示したように４つを必要とすることもある。アームの構成に対する選択は、適用例及び角度アクチュエータの性能を考慮して、充分な工学的経験及び一般的な常識に従う。