(57)【要約】【課題】サンプルチューブを密封する装置および方法を提供する。【解決手段】サンプルチューブを密封する装置は、複数のサンプル貯蔵チューブ（２０）を保持するラック（１０）と連動する工具アセンブリを備える。工具アセンブリは、複数のパンチ（３２２）、および複数の切断孔を有するダイプレート（３２４）を保持し、各切断孔には一つのパンチ（３２２）が入る。工具アセンブリは、ホイルシート（１３１）をパンチ（３２２）とダイプレート（３２４）の間に入れる。装置は、工具アセンブリの直線運動を可能にするアクチュエータを備え、ラック（１０）への工具アセンブリの直線運動は、ダイプレート（３２４）をラック（１０）に係合させ、切断孔を通り抜けるようにパンチ（３２２）を押し込み、ホイルシート（１３１）から複数の密封セクションを打ち抜いてそれぞれを各サンプル貯蔵チューブ（２０）の上端に圧接させて密封する。【選択図】図８Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサンプル貯蔵チューブを保持するラックと相互に作用するように構成された工具アセンブリであって、複数の加熱されたパンチ、および複数の切断孔を有するダイプレートを含み、前記複数の切断孔のそれぞれが、前記複数の加熱されたパンチのうちの一つを受け入れ、当該工具アセンブリが、さらに、ホイルシートを前記加熱されたパンチと前記ダイプレートとの間に受け入れるように構成されている、工具アセンブリと、
前記工具アセンブリの直線運動を可能にするアクチュエータであって、前記ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動が、前記ダイプレートを前記ラックに係合させて、前記ダイプレートの前記切断孔を通り抜けるように前記加熱されたパンチを押し込むことにより、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いて当該密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させて密封する、アクチュエータと、
を備える、サンプルチューブを密封する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記工具アセンブリが、さらに、前記複数のパンチを保持する取付部材、および前記複数の加熱されたパンチと前記ダイプレートとの間のホイルガードを含み、前記ホイルガードが、前記取付部材に向かう当該ホイルガードの運動を可能にするように前記取付部材から懸架されている、装置。
【請求項３】
複数のサンプル貯蔵チューブを保持するラックと相互に作用するように構成された工具アセンブリであって、複数のパンチを保持する取付部材、前記取付部材から懸架されたダイプレート、および前記複数のパンチと前記ダイプレートとの間のホイルガードを含み、前記ダイプレートが複数の切断孔を有し、前記複数の切断孔のそれぞれが、前記複数のパンチのうちの一つを受け入れ、前記ホイルガードが、前記取付部材に向かう当該ホイルガードの運動を可能にするように前記取付部材から懸架されており、当該工具アセンブリが、さらに、ホイルシートを前記ホイルガードと前記ダイプレートとの間に受け入れるように構成されている、工具アセンブリと、
前記工具アセンブリの直線運動を可能にするアクチュエータであって、前記ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動が、（ｉ）前記ダイプレートを前記ラックに係合させて、（ｉｉ）運動を続けることによって前記ホイルガードを前記ホイルシートおよびダイプレートに向けて動かして、（ｉｉｉ）運動を続けることによって前記ダイプレートの前記切断孔を通り抜けるように前記複数のパンチを動かすことにより、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いて当該密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させて密封する、アクチュエータと、
を備える、サンプルチューブを密封する装置。
【請求項４】
複数のサンプル貯蔵チューブを保持するラックと相互に作用するように構成された工具アセンブリであって、複数の加熱されたパンチを保持する取付部材、前記取付部材に摺動可能に接続されたダイプレート、および前記複数の加熱されたパンチと前記ダイプレートとの間のホイルガードを含み、前記ダイプレートが複数の切断孔を有し、前記複数の切断孔のそれぞれが、前記複数の加熱されたパンチのうちの一つを受け入れ、前記ホイルガードが、前記取付部材に向かう前記ガードプレートの運動を可能にするように前記取付部材に摺動可能に接続されており、当該工具アセンブリが、さらに、ホイルシートを前記ホイルガードと前記ダイプレートとの間に受け入れるように構成されており、前記ホイルシートが、前記ダイプレートに面するポリマー層を有する、工具アセンブリと、
前記工具アセンブリの直線運動を可能にするアクチュエータであって、前記ラックが前記ダイプレートに隣接配置されてかつ前記ホイルシートが前記ホイルガードと前記ダイプレートとの間にあるとき、前記ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動が、前記ダイプレートを前記ラックに係合させて、前記ダイプレートが前記ラックに当接した状態での当該ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動が、（ｉ）前記ホイルガードを前記ホイルシートに向けて動かして、（ｉｉ）前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いて、（ｉｉｉ）前記密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させて、前記複数の加熱されたパンチのそれぞれが、それぞれの密封セクションの前記ポリマー層を前記サンプル貯蔵チューブの前記上端に溶着させる、アクチュエータと、
を備える、サンプルチューブを密封する装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の装置において、前記ラックに対する前記工具アセンブリの直線運動が、前記ホイルシートから前記複数の密封セクションを打ち抜く継続の直線運動の前に、前記ホイルガードを前記ホイルシートおよび前記ダイプレートに圧接させる、装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載の装置において、前記ホイルガードが、少なくとも１つのホイルガードばねにより前記取付部材に摺動可能に接続されており、前記少なくとも１つのホイルガードばねは、前記ホイルガードが前記取付部材に向けて動かされるときに当該ホイルガードにホイルガード復元力を印加し、かつ、前記ダイプレートが、少なくとも１つのダイプレートばねにより前記取付部材に摺動可能に接続されており、前記少なくとも１つのダイプレートばねは、前記ダイプレートが前記取付部材に向けて動かされるときに当該ダイプレートにダイプレート復元力を印加する、装置。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一項に記載の装置において、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いた後、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの直線運動時に、前記ホイルガード復元力が前記ホイルガードおよびホイルシートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かしかつ前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記ホイルガードから遠ざけるように動かし、前記ホイルシートの移動を可能にする、装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置において、さらに、
前記ラックの下に配置されるボトムプレートを備え、前記ラックは、前記複数のサンプル貯蔵チューブが前記ラック内において垂直に摺動することを可能にするものであり、前記密封セクションを前記ラック内のサンプル貯蔵チューブの上端に圧接させることが、前記複数のサンプル貯蔵チューブの下端を前記ボトムプレートに当接するように動かす、装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置において、前記ダイプレートの前記複数の切断孔のそれぞれは、前記ダイプレートが前記ラックに係合したときに前記複数のサンプル貯蔵チューブのうちの一つを取り囲むように構成されている、装置。
【請求項１０】
請求項１、２および４から９のいずれか一項に記載の装置において、前記複数の加熱されたパンチは、当該加熱されたパンチの温度が前記ダイプレートの温度と等しいときには前記ダイプレートとぶつかるように、しかし、当該複数の加熱されたパンチを加熱して前記ダイプレートと当該加熱されたパンチとに温度差を形成した後は前記切断孔を通り抜けるように構成されている、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記複数の加熱されたパンチが、前記ダイプレートに熱を伝達させて当該加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を受動的に維持するように構成されている、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記取付部材が、さらに、前記複数の加熱されたパンチの温度を検出する第１の温度センサを有し、前記ダイプレートが、当該ダイプレートの温度を検出する第２の温度センサを有し、かつ、前記加熱されたパンチとダイプレートとの密な熱的結合のタイミングは、前記温度差を維持することによって前記複数の加熱されたパンチが前記複数の切断孔を通り抜けることを可能にするように制御される、装置。
【請求項１３】
請求項１、２および４から１２のいずれか一項に記載の装置において、さらに、
前記ダイプレートを受け止めて当該ダイプレートから熱エネルギーを吸収するように構成されたヒートシンクと、
前記ダイプレートを受け止めるように構成されたストッパであって、前記複数の加熱されたパンチを前記ダイプレートとの密な熱的結合状態に動かすことによって前記ダイプレートを受動的に加熱するという前記工具アセンブリの運動を可能にする、ストッパと、
を備える、装置。
【請求項１４】
請求項２から１３のいずれか一項に記載の装置において、前記工具アセンブリが、さらに、前記ホイルガードを前記取付部材に摺動可能に接続する第１のセットのガイド、および前記ダイプレートを前記取付部材に摺動可能に接続する第２のセットのガイドを含み、前記第１のセットのガイドの端部は、前記工具アセンブリが初期位置に動かされてかつ前記ホイルガードが下向きに湾曲した位置にあるときに当該装置の静止部材に当接するように構成されており、この当接が前記ホイルガードを初期位置に動かし、かつ、前記第２のセットのガイドの端部は、前記工具アセンブリが初期位置に動かされてかつ前記ダイプレートが下向きに湾曲した位置にあるときに当該装置の静止部材に当接するように構成されており、この当接が前記ダイプレートを初期位置に動かす、装置。
【請求項１５】
工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、
前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、
複数の加熱されたパンチを、ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、
前記複数のパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれを前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これにより前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端を密封する過程と、
を備える、サンプルチューブを密封する方法。
【請求項１６】
工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、
前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、
前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記工具アセンブリのホイルガードを、前記ダイプレートと当該ホイルガードとの間に配置されたホイルシートに向けて動かす過程と、
前記工具アセンブリの複数のパンチを、前記ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、
前記複数のパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれを前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これにより前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端を密封する過程と、
を備える、サンプルチューブを密封する方法。
【請求項１７】
工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、
前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、
前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記工具アセンブリのホイルガードを、前記ダイプレートと当該ホイルガードとの間に配置されたホイルシートに向けて動かす過程であって、前記ホイルシートが前記ダイプレートに面するポリマー層を有する、過程と、
複数の加熱されたパンチを、前記ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、
前記複数の加熱されたパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれの前記ポリマー層を前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これによりそれぞれの密封セクションの前記ポリマー層を前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に溶着させることによって前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端を密封する過程と、
を備える、サンプルチューブを密封する方法。
【請求項１８】
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記押し込む過程の前に、ホイルシートを前記ダイプレートと前記工具アセンブリのホイルガードとの間に圧接させる過程、
を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程であって、これにより前記ホイルシートを通り抜けるように前記複数のパンチを押し込む過程、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程が、さらに、前記ダイプレートにダイプレート復元力を印加することを含み、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの運動時に、前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かす、方法。
【請求項２１】
請求項１６および１７に記載の方法において、さらに、
前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程であって、これにより前記ホイルシートを通り抜けるように前記複数のパンチを押し込み前記工具アセンブリの前記ホイルガードを前記ホイルシートに向けて動かす過程、
を備える、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程が、前記ダイプレートにダイプレート復元力を印加すること、および前記ホイルガードにホイルガード復元力を印加することを含み、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの運動時に、前記ホイルガード復元力が前記ホイルガードおよび前記ホイルシートを前記複数のパンチから遠ざけるように動かし、前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かす、方法。
【請求項２３】
請求項１５から２２のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記ラックの下にボトムプレートを用意する過程、
を備え、前記密封セクションを前記ラック内のサンプル貯蔵チューブの前記上端に圧接させる過程が、さらに、前記複数のサンプル貯蔵チューブの下端を前記ボトムプレートに当接するように動かすことを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１５から２３のいずれか一項に記載の方法において、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる前記過程が、さらに、前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれを前記ダイプレートの前記複数の切断孔のうちの一つで取り囲むことを含む、方法。
【請求項２５】
請求項１５および１７から２４のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記複数の加熱されたパンチを加熱して前記ダイプレートと当該加熱されたパンチとに温度差を形成することによって、当該複数の加熱されたパンチのうちの少なくとも一つがダイプレートとぶつかるのを防ぐ過程、
を備える、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、さらに、
前記加熱されたパンチから前記ダイプレートに熱を伝達させる過程であって、前記加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を維持する過程、
を備える、装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、さらに、
前記複数の加熱されたパンチの温度を検出する過程と、
前記ダイプレートの温度を検出する過程と、
を備え、前記加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を維持する過程が、さらに、前記複数の加熱されたパンチが前記複数の切断孔を通り抜けることを可能にするように当該複数の加熱されたパンチと前記ダイプレートとの密な熱的結合の持続時間を制御することを含む、方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法において、さらに、
前記ダイプレートを受け止めて当該ダイプレートから熱エネルギーを吸収するように構成されたヒートシンクを用意する過程であって、当該ヒートシンクに向けて前記工具アセンブリを動かすことが、前記工具アセンブリの前記ダイプレートを当該ヒートシンクに係合させて前記ダイプレートを受動的に冷却する、過程と、
前記ダイプレートを受け止めるように構成されたストッパを用意する過程であって、当該ストッパに対して前記工具アセンブリを動かすことが、前記複数の加熱されたパンチを前記ダイプレートとの密な熱的結合状態に動かして前記ダイプレートを受動的に加熱する、過程と、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2015年2月6日付出願の米国仮特許出願第62/112,936号の利益を主張する。この米国仮特許出願の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【背景技術】
【０００２】
典型的に、生体サンプルの高密度貯蔵は、個々のサンプル貯蔵チューブに生体サンプルを貯蔵し、これらを大型の貯蔵ラックにおいて搬送、貯蔵効率および分類のために一緒にまとめる方法を用いる。ラボラトリーオートメーションに典型的に用いられる既知の切断密封押込み（ＣＳＰ）装置は、ヒートシールとしても知られる溶着プロセスを利用して、チューブラック内においてアレイ状に保持されたチューブを密封するものである。ＣＳＰ装置は、チューブの上部にホイルシールを配置することによって当該チューブ内の生体サンプルを密封する。これらの装置は、典型的に、９６個または３８４個の未密封のサンプル貯蔵チューブを含むラックを受け入れて（input）、一回の動作でそれらすべてのチューブにシールを設置する。また、同様寸法のサンプル収容部、例えば、マルチウェルプレート、マイクロプレート等を密封するプレートシーラとしても知られる装置が存在する。ＣＳＰ装置は、プレートシーラとは違って、チューブを密封するだけでなく、ホイルシートから円形状のシールを切断するとともに、チューブをラック内における当該チューブの最終的な位置に押し込む。サンプルを後で利用するために各々のチューブにアクセスできるようにするには、チューブがまとめてホイルシートで溶着される方法ではなくて、上記のように個別に密封されるプロセスが必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存のＣＳＰ装置は、単一のチューブラックにより保持されたすべてのサンプル貯蔵チューブを、加熱されたシールプレートの形状の工具を典型的に用いて一度に密封する。密封後には、切断工程が、ダイプレートと典型的に９６個または３８４個の切断ダイとからなる工具を用いて典型的に行われる。典型的には、この工具が、チューブをさらに下方に当該チューブがラック内における所望の位置に位置するまで押し込むのにも用いられる。既存のＣＳＰ装置のなかには、第３の工具を用いて、先ほどの密封工程時に必要となる反力を印加するものがある。他の既知の装置では、この第３の工具が、チューブをラックの上縁から突出するように上方に押し出すのに用いられる。このような装置の一つが、３８４個のサンプル貯蔵チューブを含むラックを受け入れて、当該チューブを次に述べるようなプロセスにかける、本願の出願人のＣＳＰ３８４−ＲＳ装置である。第一に、そのラックが装置内に搬送されて、エジェクタピンがサンプル貯蔵チューブのそれぞれを、切断ダイを通り抜けるように上方に持ち上げて、当該チューブをホイルシートに、加熱されたシールプレートが当該ホイルシートの反対側に圧接した状態で、当接させることにより、当該チューブをそのホイルシートで密封する。第二に、上記エジェクタピンがラックから後退させられて、複数のパンチが上記切断ダイを通り抜けるように駆動されることにより、上記ホイルシートから個々の密封セクションを切断するとともに、密封済みのサンプル貯蔵チューブをラック内に押し戻す。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例的な一実施形態は、サンプルチューブを密封する装置である。この装置は、複数のサンプル貯蔵チューブを保持するラックと相互に作用するように構成された工具アセンブリであって、複数のパンチ、および複数の切断孔を有するダイプレートを含み、前記複数の切断孔のそれぞれが、前記複数のパンチのうちの一つを受け入れる、工具アセンブリを備える。前記工具アセンブリは、ホイルシートを、前記パンチと前記ダイプレートとの間に受け入れる。前記装置は、前記工具アセンブリの直線運動を可能にするアクチュエータを備える。前記ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動は、前記ダイプレートを前記ラックに係合させて、前記ダイプレートの前記切断孔を通り抜けるように前記パンチを押し込むことにより、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いて当該密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させて密封する。
【０００５】
一部の実施形態において、前記複数のパンチは、複数の加熱されたパンチである。
【０００６】
一部の実施形態では、前記ホイルシートが、前記ダイプレートに面するポリマー層を有し、かつ、前記密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させることは、前記複数の加熱されたパンチのそれぞれが、それぞれの密封セクションの前記ポリマー層を前記サンプル貯蔵チューブの前記端部に溶着させることを含む。
【０００７】
一部の実施形態において、前記工具アセンブリは、さらに、前記複数のパンチを保持する取付部材、および前記複数の加熱されたパンチと前記ダイプレートとの間のホイルガードを含み、前記ホイルガードが、前記取付部材に向かう当該ホイルガードの運動を可能にするように前記取付部材から懸架されており、前記ラックに向かう前記工具アセンブリの直線運動は、（ｉ）前記ダイプレートを前記ラックに係合させて、（ｉｉ）運動を続けることによって前記ホイルガードを前記ホイルシートおよびダイプレートに向けて動かして、（ｉｉｉ）運動を続けることによって前記ダイプレートの前記切断孔を通り抜けるように前記複数のパンチを動かすことにより、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いて当該密封セクションのそれぞれを前記ラック内の前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させて密封する。前記ラックに対する前記工具アセンブリの直線運動は、当該工具アセンブリの、前記ホイルシートから前記複数の密封セクションを打ち抜く継続の直線運動の前に、前記ホイルガードを前記ホイルシートに圧接させ得るかまたは前記ホイルガードを前記ホイルシートおよび前記ダイプレートとの近接状態に配置し得る。
【０００８】
前記ホイルガードは、少なくとも１つのホイルガードばねにより前記取付部材に摺動可能に接続され得る。前記少なくとも１つのホイルガードばねは、前記ホイルガードが前記取付部材に向けて動かされるときに当該ホイルガードにホイルガード復元力を印加する。前記ダイプレートは、少なくとも１つのダイプレートばねにより前記取付部材に摺動可能に接続されており、前記少なくとも１つのダイプレートばねは、前記ダイプレートが前記取付部材に向けて動かされるときに当該ダイプレートにダイプレート復元力を印加する。一部の実施形態では、前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜いた後、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの直線運動時に、前記ホイルガード復元力が前記ホイルガードおよびホイルシートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かしかつ前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記ホイルガードから遠ざけるように動かし、前記ホイルシートの移動を可能にする。
【０００９】
前記装置は、前記ラックの下に配置されるボトムプレートを備えてもよく、前記ラックは、前記複数のサンプル貯蔵チューブが前記ラック内において垂直に摺動することを可能にするものであり、前記密封セクションを前記ラック内のサンプル貯蔵チューブの上端に圧接させることが、前記複数のサンプル貯蔵チューブの下端を前記ボトムプレートに当接するように動かす。
【００１０】
前記ダイプレートの前記複数の切断孔のそれぞれは、前記ダイプレートが前記ラックに係合したときに前記複数のサンプル貯蔵チューブのうちの一つを取り囲むように構成され得る。
【００１１】
一部の実施形態において、前記複数の加熱されたパンチは、当該加熱されたパンチの温度が前記ダイプレートの温度と等しいときには前記ダイプレートとぶつかるように、しかし、当該複数の加熱されたパンチを加熱して前記ダイプレートと当該加熱されたパンチとに温度差を形成した後は前記切断孔を通り抜けるように構成されている。前記複数の加熱されたパンチは、前記ダイプレートに熱を伝達させて当該加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を受動的に維持するように構成され得る。前記取付部材は、さらに、前記複数の加熱されたパンチの温度を検出する第１の温度センサを有してもよく、前記ダイプレートが、当該ダイプレートの温度を検出する第２の温度センサを有し、かつ、前記加熱されたパンチとダイプレートとの密な熱的結合のタイミングは、前記温度差を維持することによって前記複数の加熱されたパンチが前記複数の切断孔を通り抜けることを可能にするように制御される。
【００１２】
一部の実施形態において、前記装置は、前記ダイプレートを受け止めて当該ダイプレートから熱エネルギーを吸収するように構成されたヒートシンクと、前記ダイプレートを受け止めるように構成されたストッパであって、前記複数の加熱されたパンチを前記ダイプレートとの密な熱的結合状態に動かすことによって前記ダイプレートを受動的に加熱するという前記工具アセンブリの運動を可能にする、ストッパと、を備える。
【００１３】
本発明の例的な一実施形態は、サンプルチューブを密封する方法である。この方法は、（ａ）工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、（ｂ）前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、（ｃ）複数の加熱されたパンチを、ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、（ｄ）前記複数のパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれを前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これにより前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端を密封する過程と、を備える。
【００１４】
例的な他の実施形態は、サンプルチューブを密封する方法である。この方法は、（ａ）工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、（ｂ）前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、（ｃ）前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記工具アセンブリのホイルガードを、前記ダイプレートと当該ホイルガードとの間に配置されたホイルシートに向けて動かす過程と、（ｄ）前記工具アセンブリの複数のパンチを、前記ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、（ｅ）前記複数のパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれを前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これにより前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端を密封する過程と、を備える。
【００１５】
例的なさらなる他の実施形態は、サンプルチューブを密封する方法である。この方法は、（ａ）工具アセンブリをラックの上に配置する過程であって、前記ラックが複数のサンプル貯蔵チューブを保持している、過程と、（ｂ）前記工具アセンブリを前記ラックに向けて動かす過程であって、前記工具アセンブリのダイプレートを前記ラックに係合させる過程と、（ｃ）前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記工具アセンブリのホイルガードを、前記ダイプレートと当該ホイルガードとの間に配置されたホイルシートに向けて動かす過程であって、前記ホイルシートが前記ダイプレートに面するポリマー層を有する、過程と、（ｄ）複数の加熱されたパンチを、前記ホイルシートおよび前記ダイプレートにおける対応する切断孔を通り抜けるように押し込む過程であって、これにより前記ホイルシートから複数の密封セクションを打ち抜く過程と、（ｅ）前記複数の加熱されたパンチにより、前記複数の密封セクションのそれぞれの前記ポリマー層を前記複数のサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に圧接させる過程であって、これによりそれぞれの密封セクションの前記ポリマー層を前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの上端に溶着させることによって前記密封セクションで前記サンプル貯蔵チューブのそれぞれの当該上端を密封する過程と、を備える。前記方法は、前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程であって、これにより前記ホイルシートを通り抜けるように前記複数のパンチを押し込む過程、を備えてもよい。
【００１６】
一部の実施形態において、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程は、さらに、前記ダイプレートにダイプレート復元力を印加し、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの運動時に、前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かす。
【００１７】
一部の実施形態において、前記ダイプレートを前記ラックに係合させた状態で、前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程は、前記ホイルシートを通り抜けるように前記複数のパンチを押し込み前記工具アセンブリの前記ホイルガードを前記ホイルシートに向けて動かす。前記ラックに向けて前記工具アセンブリを動かし続ける過程は、前記ダイプレートにダイプレート復元力を印加すること、および前記ホイルガードにホイルガード復元力を印加することを含んでもよく、前記ラックから遠ざかる前記工具アセンブリの運動時に、前記ホイルガード復元力が前記ホイルガードおよび前記ホイルシートを前記複数のパンチから遠ざけるように動かし、前記ダイプレート復元力が前記ダイプレートを前記複数の加熱されたパンチから遠ざけるように動かす。
【００１８】
前記方法は、前記複数の加熱されたパンチを加熱して前記ダイプレートと当該加熱されたパンチとに温度差を形成することによって、当該複数の加熱されたパンチのうちの少なくとも一つがダイプレートとぶつかるのを防ぐ過程と、前記加熱されたパンチから前記ダイプレートに熱を伝達させる過程であって、前記加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を維持する過程と、を備えてもよい。一部の実施形態において、前記方法は、前記複数の加熱されたパンチの温度を検出する過程と、前記ダイプレートの温度を検出する過程と、を備える。前記加熱されたパンチと前記ダイプレートとの前記温度差を維持する過程は、前記複数の加熱されたパンチが前記複数の切断孔を通り抜けることを可能にするように、当該複数の加熱されたパンチと前記ダイプレートとの密な熱的結合の持続時間を制御することを含んでもよいし、または前記ダイプレートとヒートシンクとの係合の時間を制御することを含んでもよい。
【００１９】
一部の実施形態において、前記方法は、前記ダイプレートを受け止めて当該ダイプレートから熱エネルギーを吸収するように構成されたヒートシンクを用意する過程であって、当該ヒートシンクに向けて前記工具アセンブリを動かすことが、前記工具アセンブリの前記ダイプレートを当該ヒートシンクに係合させて前記ダイプレートを受動的に冷却する、過程と、前記ダイプレートを受け止めるように構成されたストッパを用意する過程であって、当該ストッパに対して前記工具アセンブリを動かすことが、前記複数の加熱されたパンチを前記ダイプレートとの密な熱的結合状態に動かして前記ダイプレートを受動的に加熱する、過程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
前述の内容は、添付の図面に示す、本発明の例的な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになる。添付の図面では、異なる図をとおして同一の参照符号が同一の構成／構成要素を指すものとする。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、むしろ、本発明の実施形態を示すことに重点が置かれている。
【図１Ａ】切断−押込み−密封（ＣＰＳ）装置の実施形態の概略図であって、サンプル貯蔵チューブのラックおよびホイルシートのスプールとともに示す図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＣＰＳ装置の実施形態の概略図であって、サンプル貯蔵チューブのラックおよびホイルシートのスプールがさらなる詳細を示すために省略された図である。
【図２】図１ＡのＣＰＳ装置の実施形態の概略背面図である。
【図３】ＣＰＳ装置内に配置されたＣＰＳ工具アセンブリの破断図である。
【図４】図３のＣＰＳ工具アセンブリの破断図である。
【図５】ＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の等角図である。
【図６】図５のＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の底面図である。
【図７Ａ】図５のＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の断面図である。
【図７Ｂ】図５のＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の他の断面図である。
【図８Ａ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリがラック内の複数のサンプル貯蔵チューブの上に配置された様子を示す図である。
【図８Ｂ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリがラック内の複数のサンプル貯蔵チューブの上に配置された様子を示す他の図である。
【図９Ａ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられてダイプレートがラックに係合している様子を示す図である。
【図９Ｂ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられてダイプレートがラックに係合している様子を示す他の図である。
【図１０Ａ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて加熱されたパンチがホイルシートに係合している様子を示す図である。
【図１０Ｂ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて加熱されたパンチがホイルシートに係合している様子を示す他の図である。
【図１１Ａ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて、パンチがホイルシートを通り抜けるように駆動されて、切断されたばかりの密封セクションをサンプル貯蔵チューブに係合させている様子を示す図である。
【図１１Ｂ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて、パンチがホイルシートを通り抜けるように駆動されて、切断されたばかりの密封セクションをサンプル貯蔵チューブに係合させている様子を示す他の図である。
【図１２Ａ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、サンプル貯蔵チューブがラックホルダに圧接されて、加熱されたパンチにより密封される様子を示す図である。
【図１２Ｂ】図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、サンプル貯蔵チューブがラックホルダに圧接されて、加熱されたパンチにより密封される様子を示す他の図である。
【図１３Ａ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが熱制御アセンブリの２つのストッパ柱体に係合しており、これにより、加熱されたパンチをダイプレートとの密な熱的結合状態に置いている様子を示す図である。
【図１３Ｂ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが熱制御アセンブリの２つのストッパ柱体に係合しており、これにより、加熱されたパンチをダイプレートとの密な熱的結合状態に置いている様子を示す他の図である。
【図１４Ａ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリのダイプレートが熱制御アセンブリのヒートシンクに当接しており、これにより、当該ダイプレートの温度を下降させる様子を示す図である。
【図１４Ｂ】ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリのダイプレートが熱制御アセンブリのヒートシンクに当接しており、これにより、当該ダイプレートの温度を下降させる様子を示す他の図である。
【図１５】図１４ＡのＣＰＳ装置の実施形態における、熱制御アセンブリの断面図であって、ダイプレートがヒートシンクに当接している様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の例的な実施形態について説明する。
【００２２】
実施形態は、ホイルシートから密封セクションを切断し、サンプル貯蔵チューブをサンプル貯蔵チューブのラック内における当該サンプル貯蔵チューブの最終的な位置に押し込み、前記密封セクションで当該サンプル貯蔵チューブを密封する装置を含む。この装置は、電気リニアアクチュエータにより駆動される工具アセンブリであって、追加の空気圧技術を必要とすることなく、リールトゥリール式のホイル搬送系統により供給されたホイルシートから密封セクションを打ち抜きかつ当該密封セクションをサンプル貯蔵チューブの上部に溶着させる工具アセンブリであってもよい。この装置は、一度に８個のチューブ、または９６ウェイラックのうちのユーザの自由裁量による８の倍数個のチューブを密封、切断および押込みし得る。典型的に、前記密封セクションは、穿孔可能ホイルと称されるホイル（例えば、アルミナ−ポリプロピレン複合材）からなる。前記密封セクションは、後でチューブラックからの選択的な取出しを可能とするために、一つ一つのチューブを完全に密封しつつ選択されたチューブをラック外に押し出せるようにするのに十分な小ささの小片に切断される。前記密封セクションは、チューブの外径よりもほんのわずかに大きい丸形状の切断片とされ得る。上記のような処理を行うために、前記サンプル貯蔵チューブは、当該サンプル貯蔵チューブの初期位置でラックの上部から突出するものとされる。その処理の一部として、前記チューブは切断されたシールで密封されるだけでなく、ラック内における当該チューブの最終的な位置に押し下げられる（典型的には、ラックの上面から少し後退させられる）。この過程が終わると、ラックが再び前記装置外に移動させられる。
【００２３】
本発明にかかる装置の実施形態は、加熱プレートと切断用工具と押込み用工具とを、一体に組み合わせている。その機能における切断、押込みおよび密封の相異なる工程は、このサイクルを開始させるために当該工具を下方に動かす単一の軸により、機械的に制御される。第２の軸が、ラックを前記装置内外に移動させたりラックを当該工具の下に配置したりする役割を担う。第３の軸が、リールトゥリール式のホイル搬送を実行するために存在する。温度制御付きの加熱構成要素が、前記密封工程を所望のパンチ・ダイ温度で実行するのに用いられ得る。
【００２４】
従来技術の設計と異なるのは、本発明にかかる装置が、前記押込み用工具をその温度範囲全体にわたって制御することができ、前記工具アセンブリの重要な構成要素間の定められたまたは最小の温度差を維持することができるので、動作時に当該押込み用工具（パンチ）がシールプレートとしても機能することが可能な点である。一部の実施形態において、前記押込み用工具の温度の設定点は、良好なヒートシールを可能にするように最小で約１７６℃とされるが、当該工具の構造における温度勾配を補償するように局所的に最大で約２１０℃とされ得る。前記押込み用工具（パンチ）の温度は、市販の温度制御装置により維持される。他方で、ダイプレートの温度は、最小で４５℃または最大で７０℃とされ得る。したがって、パンチとダイプレートとの典型的な温度差は約１３０Ｋであるが、最大で約１５５Ｋとなり得る。一例として長さ＝６３ｍｍとした場合、そのような温度に起因する押込み用工具（パンチ）とダイプレートとの寸法差は最大で０．０７８ｍｍとなり得るが、このような寸法差は、室温でそれよりも短い寸法となる押込み用工具（パンチ）を製造することにより、当該押込み用工具（パンチ）の寸法とダイプレートの寸法とがそれらの動作時温度で合致するものとなることによって補償される。ある程度の変動を許容するために、個々のパンチとダイ開口部との間の切断隙間の平均が、約０．０２５ｍｍと比較的大きく維持されてもよい。前記押込み用工具（パンチ）とダイプレートとは、歪みの差異が半分しか関与しないように同心状に取り付けられてもよい。
【００２５】
さらに、開示する実施形態は、前記ダイプレートの温度を、当該ダイプレートが毎回の切断工程で加熱されて切断工程間で冷却されるというソフトウェア上の可変の待機状態によって維持する。始動時に前記ダイプレートは、前記押込み用工具（パンチ）を当該ダイプレートに近付ける（例えば、当該パンチを加熱することからの廃熱を利用する）ことによって当該ダイプレートを加熱することにより定格温度まで加熱されるので、当該ダイプレートの能動的な加熱が不要である。性能を向上させるために、冷却サイクルは、前記ダイプレートをヒートシンクに当接させることによって短縮され得る。これらの構成を用いることにより、開示する実施形態は、上記した数値よりも適切な温度差を維持し得る。
【００２６】
従来技術の設計は典型的に切断と押込み機能とを組み合わせているものの、工具の機械的な構成要素に必要とされる高い精度が原因となって、シールプレートが切断用工具とは別体の分離した部品とされていた。有利なことに、開示する実施形態は、３つすべての処理を一体の工具の一体の動作で（すなわち、単一のリニアアクチュエータを用いて）行っている。
【００２７】
開示する実施形態は、ダイプレートおよび押込み用工具（パンチ）に対して様々な寸法を与える切断用工具を提供し得る。低温（例えば、周囲温度）時の前記パンチは、前記ダイプレートとぶつかるので動作不能であり得る。前記押込み用工具（パンチ）は、典型的に、前記ダイプレートよりも０．１３ｍｍ短いものであり得る。本明細書で開示する実施形態は、熱歪みによって前記押込み用工具（パンチ）が前記ダイプレートの寸法に合致する十分な大きさになるまで当該パンチを加熱することにより、これを解決する。制御系統が、このプロセスを可能とするようにダイプレートとパンチとの温度差を監視し得る。一部の実施形態では、前記押込み用工具（パンチ）と前記ダイプレートとに１つずつで２つの熱電対が、必要となるフィードバックを提供する。
【００２８】
図１Ａは、ＣＰＳ装置の実施形態の概略図であって、サンプル貯蔵チューブのラックおよびホイルシートのスプールとともに示す図である。切断、押込み、密封（ＣＰＳ）装置１００は、ラック１０内に配置された一列のサンプル貯蔵チューブ２０に穿孔可能サーモシールを配置するように構成されている。サンプル貯蔵チューブ２０は、例えば、ＲＥＭＰ  ＳＴＢＲ９６であり得る。ＣＰＳ装置１００は、ラックスレッド（racksled）１４０、ホイルのスプール１３０、および工具アセンブリ１１０に接続されたリニアアクチュエータ１０１を備える。ラックスレッド１４０は、スレッドレール（sledrail）１４１上を移動し、かつ、ベルトモータ１４３により駆動されるベルト１４２に接続されている。ホイルのスプール１３０は、ソースリールハブ１０３上に配置されており、ホイルシート１３１を工具アセンブリ１１０に供給する。工具アセンブリ１１０を通過した後のホイルシート１３１は、廃棄リールハブ１０６に接続されている。ホイルシート１３１は、廃棄リールハブ１０６の回転によりホイルのスプール１３０から引き出されて、工具アセンブリ１１０に入る前に第１のホイルガイド１０４回りを経て、工具アセンブリ１１０を出た後は第２のホイルガイド１０５回りを経て引き出される。第１および第２のホイルガイド１０４，１０５は、ホイルシート１３１を、工具アセンブリ１１０の運動と直交する方向で当該工具アセンブリ１１０を通過するように案内する。
【００２９】
動作時には、サンプルハンドリングチューブ２０を含むラック１０がラックボトムプレート１１に配置された後、前記ベルト駆動部がラックスレッド１４０を介してラック１０を工具アセンブリ１１０の下に移動させる。工具アセンブリ１１０内部の動作については、図８Ａ〜図１２Ｂで詳細に描いているので、まずは簡単にだけ触れておく。動作を開始するには、ベルト駆動モータ１４３が特定の列のサンプルハンドリングチューブ２０を工具アセンブリ１１０の下に移動させて、リニアアクチュエータ１０１が工具アセンブリ１１０をラック１０に向けて駆動する。ホイルシート１３１のセクション（一部）を含んだ工具アセンブリ１１０がリニアアクチュエータ１１０によりラック１０に向けて駆動されると、当該工具アセンブリ１１０は、ラック１０の上部に係合してホイルシート１３１のそのセクションを対象となる列におけるサンプル貯蔵チューブのそれぞれの上部に対して配置する。リニアアクチュエータ１０１が工具アセンブリ１１０をラック１０に向けて移動させ続けて、工具アセンブリ１１０がホイルシート１３１から、その対象となる列における各々のサンプルハンドリングチューブ２０に対応するセクション（以降、密封セクション（図１１Ｂの符号１１３１）と称する）を打ち抜く。工具アセンブリ１１０がホイルシート１３１をサンプル貯蔵チューブ２０の列に当接するようにまたは当該列の極めて近傍に配置する結果、当該サンプル貯蔵チューブ２０は、ラック１０内において垂直方向のスタンドオフ（膠着状態）をもって配置される。このスタンドオフは、押込み動作がホイルシート１３１から前記密封セクションを切断するとともに同じ動作でサンプル貯蔵チューブ２０をボトムプレート１１に当接するように下方に押し込むための、クリアランスを提供する。工具アセンブリ１１０は、最後に、前記密封セクションのそれぞれをそれぞれのサンプル貯蔵チューブ２０に圧接させることにより、それぞれの前記密封セクションでサンプル貯蔵チューブ２０を密封する。
【００３０】
一部の実施形態では、ホイルシート１３１の工具アセンブリ１１０側または工具アセンブリ１１０とは反対側が、例えば、ポリエチレン層、他のポリマーまたはシーラントを有してもよく、かつ、工具アセンブリ１１０が、前記密封セクションがサンプル貯蔵チューブ２０の上部に圧接されるときに当該密封セクションを加熱し得る。前記ポリエチレン層を加熱することにより、前記密封セクションがサンプル貯蔵チューブ２０に溶着される。動作時には、前記ポリプロピレン層がサンプル貯蔵チューブ２０と係合した後、当該ポリプロピレン層が、前記工具アセンブリのパンチ（図示せず）により溶融されて当該工具アセンブリ１１０によりサンプル貯蔵チューブ２０の上部との密封接触状態に圧接される。一部の実施形態では、サンプル貯蔵チューブ２０の上部がポリエチレンを有し、密封工程時に前記工具アセンブリがホイルシート１３１の前記ポリエチレン層をそのポリエチレンを有するサンプル貯蔵チューブ２０に溶着させることにより、穿孔可能サーモシールを形成する。
【００３１】
図１Ｂは、図１ＡのＣＰＳ装置の実施形態の概略図であって、サンプル貯蔵チューブのラックおよびホイルシートのスプールがさらなる詳細を示すために省略された図である。図１Ｂには、ラックスレッド１４０が、工具アセンブリ１１０の下への当該ラックスレッド１４０の移動中にラック１０およびボトムプレート１１を正しく位置決めするための位置決め形状部１４４を有する様子が示されている。ラックスレッド１４０は、さらに、当該ラックスレッド１４０のそれぞれの端部に防護シート１４５を有する。ラックスレッド１４０が工具アセンブリ１１０の下に配置された状態のとき、防護シート１４５は、押込み工程中の望ましくない侵入（すなわち、指の侵入）を防ぐ。また、防護シート１４５は、前記ラックスレッドが前記工具アセンブリの下に移動されるときにホイルシート１３１の下部に沿って動かされるので、ＣＰＳ装置１００の動作時に異物が工具アセンブリ１１０内に入ったり当該工具アセンブリ１１０と干渉したりする可能性を低減させる。ラックスレッド１４０を移動させるために、当該ラックスレッド１４０はベルト１４２に固定されたタペット１４６に取り付けられており、そのベルト１４２がベルト駆動モータ１４３により駆動される。ベルト駆動モータ１４３の回転が、ラックスレッド１４０を保持するかまたはラックスレッド１４０をレール１４１に沿って牽引するタペット１４６を移動させる。前記工具アセンブリの切断、押込み、密封工程（単に、押込み動作と称する場合もある）の後、当該工具アセンブリ１１０はリニアアクチュエータ１０１により後退させられて、ホイル搬送駆動部１０７が廃棄リールハブ１０６を回転させて工具アセンブリ１１０内のホイルシート１３１を前進させる。ホイルシート１３１を前進させることは、シートの打抜き済みセクションを工具アセンブリ１１０内から取り除いて後続の押込み動作のためにホイルシート１３１の新しいセクションを提供するのに必要である。さらに、第１および第２のホイルガイド１０４，１０５が、ホイルシート１３１を工具アセンブリ１１０外に水平に案内することにより、打抜き済みのホイルセクションに工具アセンブリ１１０の内部要素が付着するのを防ぐ。例えば、工具アセンブリ１１０が後退させられたとき（すなわち、当該工具アセンブリ１１０の開始位置にあるとき）、ガイド１０４，１０５によりホイルシート１３１は、工具アセンブリ１１０のどの部分とも当接しないように位置決めされ得る。これは、押込み動作後に工具アセンブリ１１０を通過するホイルシート１３１の適切な前進を確実にする。
【００３２】
図２は、図１ＡのＣＰＳ装置の実施形態の概略背面図である。図２には、図１ＢのＣＰＳ装置の裏側が示されている。図２には、アセンブリ取付プレート２９２が垂直に取り付けられているとともに複数のガセット２９３により支持されている、アセンブリベースプレート２９１が描かれている。アセンブリベースプレート２９１には、図１Ａに示したレール１４１およびラックスレッド１４０系統が固定されており、アセンブリ取付プレート２９２には、工具アセンブリ１１０、リニアアクチュエータ１０１、ホイルハブ１０３，１０６およびガイド１０４，１０５が固定されている。ホイル搬送駆動部１０７は、ホイル駆動ベルト２４３により廃棄リールハブ１０６に接続されている。ホイル駆動ベルト２４３は、廃棄リールハブ１０６がホイル搬送駆動部１０７により回転されて当該廃棄リールハブ１０６がホイルシート１３１をソースリール１０３から第１および第２のホイルガイド１０４，１０５回りを経て前進させることを可能にする。さらに、ソースリールハブ１０３が、当該ソースリール１０３の戻り回転を防いでホイルシート１３１のテンション（張力）を維持するラチェット機構２４２により、アセンブリ取付プレート２９２に固定されている。第１のホイルハブガイド１０４は、ホイル搬送駆動部１０７および廃棄リールハブ１０６の回転に応じたホイルシート１３１の前進を正確に測定するエンコーダ２４１を介して、アセンブリ取付プレート２９２に接続されている。
【００３３】
図３は、ＣＰＳ装置内に配置されたＣＰＳ工具アセンブリの破断図である。図３には、リニアアクチュエータ１０１および工具アセンブリ１１０の断面が示されている。工具アセンブリ１１０は、工具ホルダ３１１および工具本体３２１を含む。工具本体３２１は、複数のパンチ３２２、ダイプレート３２４、およびパンチ３２２とダイプレート３２４との間のホイルガード３２３を有する。工具ホルダ３１１は、工具アセンブリ取付ブラケット１０２の下側に固定されており、工具本体３２１を保持する。ホイルガード３２３とダイプレート３２４との間をホイルシート１３１が通過し、これらダイプレート３２４およびホイルガード３２３は、パンチ３２２がホイルシート１３１をダイプレート３２４に対して押圧するよりも前に当該ダイプレート３２４およびホイルガード３２３が一緒に摺動して当該ホイルシートの位置決めを行うことを可能にするように、工具本体３２１に摺動可能に接続されている。リニアアクチュエータ１０１は、リードスクリュー３１２および駆動ナット３１３を含む。工具アセンブリ取付ブラケット１０２は、一端で工具ホルダ３１１を固定し、他端で駆動ナット３１３に接続されている。リードスクリュー３１２に沿った駆動ナット３１３の直線運動は、工具アセンブリ取付ブラケット１０２を、アセンブリ取付プレート２９２に取り付けられたレール１０９上で垂直に摺動させる。
【００３４】
動作時にリニアアクチュエータ１０１は、工具ホルダ３１１を介してダイプレート３２４を、当該ダイプレート３２４の下にあるラック１０に向けて駆動する。ダイプレート３２４が、そのラックに当接する。取付ブラケット１０２の継続の運動により、ホイルガード３２３がダイプレート３２４近傍に動かされて、前記ホイルシートを当該ホイルガード３２３との近接状態（例えば、０．５ｍｍ）に動かす。工具本体３２１の継続の運動は、パンチ３２２をホイルシート１３１に圧接させて、ダイプレート３２４における切断孔（図示せず）が、当該パンチを受け入れることによってホイルシート１３１から個々の密封セクション（図示せず）を打ち抜く。
【００３５】
図４は、加熱されたパンチを含むＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の破断図である。図４には、工具アセンブリ１１０が工具ホルダ３１１を含み、工具ホルダ３１１が複数の加熱されたパンチ３２２を有する工具本体３２１を支持する様子が示されている。工具ホルダ３１１は、さらに、複数の加熱されたパンチ３２２周りの遮熱性ケーシング４２２、ならびにダイプレート３２４およびホイルガード３２３を工具ホルダ３１１に摺動可能に接続する２つのセットのガイドロッドを有する。それぞれのダイプレートガイドレール４２４は、ダイプレート３２４を加熱されたパンチ３２２からの離間状態に定格的に位置決めする、ダイプレート３２４と工具本体３２１との間のばね４４４および当該工具本体３２１とは反対側のストッパ（図５のストッパ５９２）を有する。ばね４４４は、押込み動作時に加熱されたパンチ３２２がリニアアクチュエータ１０１によりダイプレート３２４に向けて押圧された後に当該ダイプレートを定格位置に戻すように、当該ダイプレート３２４に復元力を印加する。同様に、ホイルガードガイドレール４２３は、ホイルガード３２３を工具本体３２１から遠ざかった状態に定格的に位置決めしかつ押込み動作時にホイルガード３２３が工具本体３２１に向けて移動させられた後には当該ホイルガード３２３を定格位置に戻すように当該ホイルガード３２３に復元力を印加する、ばね（図５のばね５４３）およびストッパ（図５のストッパ５９３）を有する。工具アセンブリ１１０が閉じて押込み動作を完了するときのパンチ３２２は、ホイルシート１３１を切断する際にホイルガード３２３および最終的にダイプレート３２４を通り抜けている。ダイプレート３２４がホイルシート１３１のパンチ３２２を取り囲む切断されていないセクションを押しとどめて、ばね５４３が前記ホイルガードをパンチ３２２から遠ざけるように動かす。押込み工程が終わって工具アセンブリ１１０がラック１０から遠ざかるように動かされるとき、ばね４４４がダイプレート３２４を前記パンチから遠ざけるように動かすことによって工具アセンブリ１１０を開く。前記ばねが前記ダイプレートおよびホイルガードを動かすには大き過ぎる摩擦または何らかのずれが生じている場合に備えて、ホイルガードガイド４２３およびダイプレートガイド４２４の上端は、アクチュエータ取付プラットフォーム１０８の下側に当たって前記ダイプレートおよびホイルガードをリニアアクチュエータ１０１の力により当該ダイプレートおよびホイルガードの開始位置に確実に戻すように、構成されたものであってもよい（図８Ａを参照のこと）。
【００３６】
工具本体３２１は、工具ホルダ３１１から、ホイルガードガイド４２３およびダイプレートガイド４２４への熱流を抑制するように熱的ケーシング４２２によって遮断されている。熱的ケーシング４２２は、加熱されたパンチ３２２を工具本体３２１から遮断し、当該加熱されたパンチ３２２からダイプレート３２４およびホイルガード３２３への熱伝達を低減する。これは、パンチ３２２とダイプレート３２４との温度差を維持するのに役立つ。温度差を向上し得る任意の他の構成として、ホイルガード３２３の鏡面仕上げ（電解研磨またはその他）が挙げられる。この鏡面仕上げは、輻射による熱伝達を、ダイプレート３２４を遮蔽することによって小さくする。前記ダイプレートを比較的低温に維持する理由の一つは、チューブ収容物（すなわち、サンプル）への熱的影響を低減するためである。
【００３７】
図５は、ＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の等角図である。図５には、工具アセンブリ１１０が工具ホルダ３１１を含み、工具ホルダ３１１が工具本体３２１をねじ５９１により固定している様子、ホイルガード３２３がガイドレール４２３により工具ホルダ３１１に摺動可能に接続されている様子、さらには、ダイプレート３２４がガイドレール４２４により工具ホルダ３１１に摺動可能に接続されている様子が示されている。工具ホルダ３１１は、工具本体３２１の温度を検出する熱センサ３１９を有し、前記ダイプレートは、当該ダイプレート３２４の温度を検出する熱センサ３１９を有する。前記熱センサは、例えば、熱電対、サーミスタ、赤外線検出装置等であり得る。ダイプレート３２４用ガイドレール４２４は、ダイプレート３２４を図示の休止位置に位置決めするばね４４４およびストッパ５９２を有する。ダイプレート３２４用ばね４４４は、ダイプレート３２４が例えば押込み動作時等に工具ホルダ３１１に向けて移動させられるときに当該ダイプレート３２４に復元力を付与する。ホイルガード３２３用ガイドレール４２３も、前記ホイルガードを図示の定格休止位置に位置決めするばね５４３およびストッパ５９３を有する。ばね５４３は、工具ホルダ３１１に向かうダイプレート３２４の運動によってホイルガード３２３が撓むときに当該ホイルガード３２３に復元力を付与する。
【００３８】
図６は、図５のＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の底面図である。図６には、工具ホルダ３１１をホイルガード３２３およびダイプレート３２４とともに含む工具アセンブリ１１０が示されている。ダイプレート３２４は、対応する複数のパンチ３２２を受け入れるように構成された複数の切断孔６３４を有する。図示の構成の前記ダイプレートは、ラック１０内に配置された一列のサンプル貯蔵チューブ２０を工具アセンブリ１１０が密封することを可能にする。
【００３９】
図７Ａおよび図７Ｂは、図５のＣＰＳ工具アセンブリの実施形態の断面図である。図７Ａは、工具アセンブリ１１０の、当該工具アセンブリ１１０の長軸に沿った断面、すなわち図６のＡ−Ａ断面を示す図である。図７Ａには、工具本体３２１を工具ホルダ３１１から断熱する断熱性ケーシング４２２、ならびに、ホイルガード３２３における対応する貫通孔７３２およびダイプレート３２４における切断孔６３４と位置合わせされた複数のパンチ３２２が示されている。図７Ｂは、工具アセンブリ１１０の、図７ＡのＢ−Ｂ断面を示す図である。図７Ｂには、工具本体３２１が、当該工具本体３２１の長さに沿って延在し当該工具本体およびパンチ３２２に熱エネルギーを供給する２つの加熱ユニット７５１を有する様子が示されている。ホイルガード３２３ガイドレール４２３が、ブッシング７９９を用いて前記工具ホルダに摺動可能に接続されている。
【００４０】
図８Ａおよび図８Ｂは、ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリがラック内の複数のサンプル貯蔵チューブの上に配置された様子を示す図である。図８Ａには、ＣＰＳ装置１００がサンプル貯蔵チューブ２０の列を密封する前に当該サンプル貯蔵チューブ２０の列を工具アセンブリ１１０のダイプレート３２４の下に配置するラックスレッド１４０を備える、ＣＰＳ装置が示されている。図８Ｂでは、ダイプレート３２４がサンプル貯蔵チューブ２０の列の上方にあり、ホイルシート１３１がダイプレート３２４とホイルガード３２３との間にある。これは、ラックスレッド１４０が密封対象のサンプル貯蔵チューブ２０の列を工具アセンブリ１１０に送ったときの、当該工具アセンブリ１１０の形態である。
【００４１】
図９Ａおよび図９Ｂは、図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリがリニアアクチュエータ１０１により下げられてダイプレートがラックに係合している様子を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂに示すＣＰＳ装置１００の形態から図９Ａおよび図９Ｂに示す形態へは、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を前記ラックに向けて駆動してダイプレート３２４を当該ラック１０に係合させ、ダイプレート３２４用ばね４４４が当該ラック１０に抗する復元力を、工具ホルダ３１１が当該ラックに向かって動くにつれて印加する。図示のこの位置では、ダイプレート３２４における切断孔６３４が対象となる列におけるサンプル貯蔵チューブ２０の上部を取り囲み、前記ホイルシートがその対象となる列におけるサンプル貯蔵チューブ２０のそれぞれの上面の上方に配置される。さらに、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を前記ラックに向けて動かし続けた結果、ホイルガード３２３をダイプレート３２４に係合させている。この位置では、それぞれのサンプル貯蔵チューブ２０同士の長さのわずかな違いがダイプレート３２４からのホイルシート１３１の望ましくない折曲りまたは分離を引き起こすことのないようにするため、前記ホイルガードが、当該ホイルガードとサンプル貯蔵チューブ２０の上部のすぐ上方にある前記ホイルシートとの間に小さな隙間を残すように、当該ホイルガードの縁のみで（すなわち、加熱されたパンチ３２２の経路外の領域で）ホイルシート１３１に直接圧接し得る。
【００４２】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて加熱されたパンチがホイルシートに係合している様子を示す図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すＣＰＳ装置１００の形態から図１０Ａおよび図１０Ｂに示す形態へは、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を、加熱されたパンチ３２２が前記ホイルガードにおける対応する貫通孔７３２を通り抜けてホイルシート１３１に当接するまで前記ラックに向けて駆動する。
【００４３】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが下げられて、加熱されたパンチがホイルシートを通り抜けるように駆動され、切断されたばかりの密封セクションをサンプル貯蔵チューブに係合させている様子を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すＣＰＳ装置１００の形態から図１１Ａおよび図１１Ｂに示す形態へは、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を前記ラックに向けて駆動し、加熱されたパンチ３２２がホイルシート１３１を通り抜けるように駆動され、ダイプレート３２４における切断孔６３４がホイルシート１３１から密封セクション１３１を切断する。同じ動作で、加熱されたパンチ３２２が密封セクション１１３１を加熱して当該セクションの下部のポリエチレン層を溶融し、加熱された密封セクション１１３１をサンプル貯蔵チューブ２０の上部に圧接させる。
【００４４】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、図８ＡのＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、サンプル貯蔵チューブがラックホルダに当接するように下方に押し込まれて、加熱されたパンチにより密封される様子を示す図である。図８Ａおよび図Ｂに示すＣＰＳ装置１００の形態から図１２Ａおよび図１２Ｂに示す形態へは、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を前記ラックに向けて駆動し続けて、加熱されたパンチ３２２がサンプル貯蔵チューブ２０をラック１０内に、当該サンプル貯蔵チューブ２０がボトムプレート１１に当接するまで押し込む。サンプル貯蔵チューブ２０が加熱されたパンチ３２２とボトムプレート１１との間に挟持された状態で、リニアアクチュエータ１０１の力と加熱されたパンチ３２２からの熱とが、密封セクション１１３１をサンプル貯蔵チューブ２０の上部に溶着させる（例えば、サーモシールを形成する）。溶着が完了すると、リニアアクチュエータ１０１が工具ホルダ３１１を前記ラックから遠ざけるように持ち上げることにより、加熱されたパンチ３２２をダイプレート３２４から後退させ、ホイルガード３２３が打抜き済みのホイルシートを加熱されたパンチ３２２から離すことを可能にする結果、リニアアクチュエータ１０１が工具アセンブリ１１０を図８Ａおよび図８Ｂに示す形態に戻す。この時点で、ホイル搬送駆動部１０７は、ホイルシート１３１の切断されていないセクションを工具アセンブリ１１０に後続の押込み動作のために位置決めするように当該ホイルシート１３１を工具アセンブリ１１０を通過させて前進させるとともに、密封対象のサンプル貯蔵チューブ２０の異なる列を工具アセンブリ１１０の下に移動させる。
【００４５】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリが熱制御アセンブリの２つのストッパ柱体に係合しており、これにより、加熱されたパンチをダイプレートとの密な熱的結合状態に置いている様子を示す図である。図１３Ａには、ダイプレート３２４が２つのストッパ柱体１３８２に当接している様子が示されている。ストッパ柱体１３８２は、タペット１４６に取り付けられた熱制御アセンブリ（図１５）の一部である。このため、ベルト駆動モータ１４３がストッパ柱体１３８２をダイプレート３２４の下に配置し、前記リニアアクチュエータが工具ホルダ３１１を、前記ダイプレートが停止するまでストッパ柱体１３８２に向けて駆動し、加熱されたパンチ３２２が図１３Ｂに分かりやすく描かれているようにダイプレート３２４との密な熱的結合状態に動かされる。この位置は、加熱されたパンチ３２２がダイプレート３２４に熱エネルギーを伝達させることを可能にし、これにより、加熱されたパンチ３２２とダイプレート３２４との所望の温度差を維持するように当該ダイプレートの温度を上昇させる。この温度差は、工具本体３２１の温度センサ３１９およびダイプレート３２４の温度センサ３１９を用いて検出され得る。図１３Ｂでは、加熱されたパンチ３２２が、ホイルガード３２３の内部にかつホイルシートおよびダイプレート３２４の極めて近傍に配置されている。加熱されたパンチ３２２は、前記ポリエチレン層を溶融しないようにホイルシート１３１には当接されない。この位置は、例えばダイプレート３２４が周囲温度であり得る始動時にＣＰＳ装置１００を初期設定するのに用いられ得る。
【００４６】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、ＣＰＳ装置の実施形態の断面図であって、ＣＰＳ工具アセンブリのダイプレートが熱制御アセンブリのヒートシンクに当接しており、これにより、当該ダイプレートの温度を下降させる様子を示す図である。図１４Ａには、ダイプレート３２４がヒートシンク１３８３に当接している様子が示されている。このヒートシンクは、タペット１４６に取り付けられた熱制御アセンブリ１３８１の一部である。このため、ベルト駆動モータ１４３がヒートシンク１３８３をダイプレート３２４の下に配置し、前記リニアアクチュエータが工具ホルダ３１１を、図１４Ｂに分かりやすく描かれているようにダイプレート３２４が当該ヒートシンクに当接するまで当該ヒートシンクに向けて駆動する。この位置は、ダイプレート３２４がヒートシンク１３８３に熱エネルギーを伝達することを可能にし、これにより、加熱されたパンチ３２２とダイプレート３２４との所望の温度差を維持するように当該ダイプレートの温度を下降させる。この温度差は、工具本体３２１の温度センサ３１９およびダイプレート３２４の温度センサ３１９を用いて検出され得る。図１４Ｂでは、ホイルガード３２３が、ダイプレート３２４に当接することによって当該ホイルガード３２３の温度を下げることを支援するように配置されている。ホイルガード３２３は加熱されたパンチ３２２と近接するものであるから、当該ホイルガード３２３は少なくともダイプレート３２４以上の温度になり得るし、ホイルガード３２３を冷却することは、押込み動作時に加熱されたパンチ３２２によりダイプレート３２４が加熱される速度を遅くし得る。
【００４７】
図１５は、図１４ＡのＣＰＳ装置の実施形態における、熱制御アセンブリの断面図であって、ダイプレートがヒートシンクに当接している様子を示す図である。図１５には、タペット１４６に取り付けられた熱制御アセンブリ１３８１が示されている。熱制御アセンブリ１３８１は、ダイプレート３２４に係合するように構成された、ヒートシンク１３８３およびストッパ柱体１３８２を含む。図示ではヒートシンク１３８３がダイプレート３２４に当接しているが、ベルト駆動モータ１４３によりタペット１４６を少し移動させると、ストッパ柱体１３８２がダイプレート３２４と係合するように配置される。
【００４８】
本発明を例的な実施形態を参照しながら具体的に図示・説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含された本発明の範囲を逸脱しない範疇で形態や細部に様々な変更を施せることを理解するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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