JP4674259B2 - 試験試料担体用運搬システム - Google Patents

Description

（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は概して、生物学、微生物学、化学または他のタイプの試料を試験する器具およびシステムの分野に関する。より詳細には、本発明は、自動試料試験器具を通して試験試料装置を保持する担体を移動させる運搬システムに関する。

（関連技術の説明）
生物学試料は反応させ、透過率および／または蛍光光学分析を含む様々な技術を使用して、化学または光学分析を行うことができる。分析の目的は、試料中の知られていない生物剤または目標物を特定する、試料中の物質の濃度を決定する、または生物剤が特定の抗生物質に敏感であるかどうかと、生物剤によって起こる感染を治療するのに効果的である抗生物質の濃度を決定することであってもよい。

１９７０年代半ばに、出願人の譲受人および前任者と一緒に働いていた技術者および科学者が、複数の小さな試料ウェルを含む密封された試験試料カードを使用して生物試料の光学分析を行う技術を開発した。この技術と、関連する器具および装置は「Ｖｉｔｅｋ（登録商標）システム」として当業界で知られるようになった。Ｖｉｔｅｋ（登録商標）システムは、商業的成功であった（また、現在もそうであり続ける）。

Ｖｉｔｅｋシステムで使用されるカードは特許文献により既知である。例えば、米国特許第４，１１８，２８０号、第３，９６３，３５５号、第４，０１８，６５号、第４，１１６，７７５号、および第４，０３８，１５１号を参照のこと。より最近版のカードが、米国意匠第３８２，６４７号、および第４１４，２７２号、特許第５，６０９，８２８号、第５，７４６，９８０号、第５，７６６，５５３号、第５，８４３，３８０号、第５，８６９，００５号、第５，９１６，８１２号、第５，９３２，１７７号、第５，９５１，９５２号、および第６，０４５，７５８号に記載されている。

カードは、試料中に存在する可能性がある知られていない微生物の識別、および抗生物質の正確にキャリブレーションされた濃度に対する既知の生物の感度の両方のために開発された。カードの製造中、ウェルは様々なタイプのいずれかの様々な生物剤用培養培地、あるいは異なる抗生物質の濃縮物で満たされ、透明な密封テープで覆われる。

カードは、流体試料がカードの中に入ることを可能にする機構として外部運搬管ポートを有する。カードはさらに、流体が運搬管ポートからカードのウェルに入ることを可能にする内部流体通路構造を含む。ストロー状運搬管の一端部が運搬管ポートに挿入される。もう一方の端部は、試験される流体試料を入れる開口レセプタクル（例えば、試験管）に挿入される。従来技術のＣｈａｒｌｅｓ他の特許、米国特許第４，１８８，２８０号の教示によると、取り付けられた運搬管および試験管を備えるカードは、Ｖｉｔｅｋ（登録商標）フィラーシーラとして知られる独立型真空および充填密封機内に配置される。充填および密封機は真空を作り出す。真空が解放されると、流体試料は試験管から運搬管内に、およびカードの内部経路を通してすべての試料ウェル内のすべてに引き込まれる。従来技術のＣｈａｒｌｅｓ他の第‘２８０号の器具では、カードのウェルに試料を装填した後、カードは機械内のシーラモジュール内のスロットに手動で挿入され、ここで運搬管が切断および溶融されて、カードの内部を密封する。

カードはその後、フィラー／シーラモジュールから手動で取り除かれ、Ｃｈａｒｌｅｓ他の第‘２８０号に記載されたＶｉｔｅｋ（登録商標）リーダとして知られる、読取培養機内に装填される。読取培養機は所望の温度でカードを培養する。カードのウェルの透過性試験を行う光学リーダが設けられる。基本的に、カードは読取機内の列内に積み重ねられ、光学システムはカードの列を上下に移動させて、カードを一つずつ透過性光学部品内に引き込み、カードを読み取り、カードの列内にカードを戻す。

（Ｃｈａｒｌｅｓ他の第‘２８０号に記載された）初期のＶｉｔｅｋシステムの配列は、二つの機械、フィラー／シーラおよび読取装置がカードを処理および解析する必要があるという点において、いくつかの制限がある。さらに、カードの完全な解析を行うため、追加の時間および労力が必要である。出願人の譲受人は後に、本明細書で言及され、「Ｖｉｔｅｋ２」器具として当業界で知られている、完全に自動化された器具を開発し、商品化した。Ｖｉｔｅｋ２器具は真空装填および密封動作の両方を自動化し、単一の器具内で培養および読取と組み合わせた。

要するに、「Ｖｉｔｅｋ２」システムは、感度試験用の希釈を行い、真空ステーションでカードに試料を充填し、運搬管を切断することによってカードを密封する自動試料試験機を提供し、カードの培養と光透過率および蛍光分析をすべて自動で行う。この機械は、新規のピペットおよび希釈ステーションを提供して、流体を試験管に追加する、または一つの試験管から別の試験管に運ぶことが可能になる。機械は、単一の試験管に配置された試料の感度および識別試験を同時に行うことが可能である。機械は、試料の迅速かつ自動的な識別および感度試験を行う。

器具は、試料トレイまたは「ボート」、および様々なステーションの中の矩形ベースパンの周りで四つの独立経路内で「ボート」を移動させる試験試料位置決めまたは輸送システムを使用する。ユーザはカードが装填されたカセット、および試料を入れた試験管を装填ステーションでボート内に配置する。位置決めシステムの設計は、カスタム構造のステーションを基本的にベースパンの上にすることを可能にするようになっている。追加の円形コンベヤおよび読取ステーション、または追加の希釈ステーションまたは真空ステーションなどの中間進行ステーション内の追加のタイプを含むように機械を拡張することは簡単に達成することができる。

器具全体は、米国特許第５，７６２，８７３号および第６，０８６，８２４号を含むいくつかの特許に記載されている。Ｖｉｔｅｋ２器具の試験試料位置決めシステムは、米国特許第５，７３６，１０２号、第５，７６２，８７４号、第５，７９８，１８２号、第５，７９８，０８４号、第５，８５３，６６７号、および第５，８９７，８３５号に記載されている。これらの特許の内容を参照として援用する。

元のＶｉｔｅｋシステムと同様に、Ｖｅｔｅｋ２システムはまた商業的成功を収めた。Ｖｅｔｅｋ２システムは、高容量および高スループット試験システムに対する特定の需要がある、より大きな診療所または試験室で特に好評である。しかし、より小さい研究室および診療所は、最新の診断および試料試験器具の機能および特性を必要としているが、必ずしもＶｉｔｅｋ２システムによって提供される高容量および総合自動操作を必要とはしない。本発明の試験試料用運搬システムは、より小型で、費用がかからず、あまり複雑でないシステムに適していることが理想的である。しかし、運搬システムの特性を完全に自動化されたシステムに適用させることができる。

このような背景の説明は、最近の公知の従来技術に関して本発明の内容を記載しているが、本発明の運搬システムの様々な態様および特性は、現在当業界で知られている、または後に開発される可能性のある他のタイプの試料試験および処理システムに適用することができる。したがって、発明者は本発明の範囲を、あらゆる特定の試料試験装置形式、器具、または試験規則に限らない。さらに、本発明のシステムの特性は、他のタイプの試験、生物学試料試験以外の他の器具構造、および本明細書に記載された特定の器具に適用することができる。本発明の範囲に関する全ての質問は、添付された特許請求の範囲を参照することによって回答されるものとする。

（発明の概要）
第１の態様では、自動試料試験機用運搬システムが提供される。運搬システムは、一式の試験試料装置を保持する担体を備えている。担体は、担体および試験試料装置の位置を追跡する位置追跡機構を有する。試験試料装置は、様々な形態および形状をとることができ、寸法および構造は特に関係ない。運搬システムはさらに、自動試料試験機を通して担体を移動させる駆動サブシステムを備えている。駆動サブシステムは、担体と係合し、担体を所定の長手方向経路内で前後に移動させる往復運動モータ駆動ブロックを備えている。長手方向経路は、担体が器具内に装填される入口ステーションに第１の端部と、第２の反対側の端部（例示する実施形態ではホーム位置）とを有する。この経路は、入口ステーションから自動試料試験機内の複数の処理ステーションまで長手軸に沿って延びる。処理ステーションは、担体が経路に沿って移動される時に、アクセスされる。システムはさらに、担体が経路に沿って移動される時に、位置追跡機構の位置を検出する、経路に沿って配置された少なくとも一つの担体位置追跡センサを備えている。

別の態様では、運搬システムが自動試料試験機に設けられている。この機械は、試験装置を支持するために担体を使用する。運搬システムは、担体と係合し、担体を所定の長手方向経路内で前後に移動させるようになっている往復運動モータ駆動ブロックを備えている。ブロックは、第１の端部および第２の端部を有するねじ付きシャフトの回転によって移動され、シャフトは経路の第１と第２の端部の間に延びている。サーボモータがシャフトを駆動する。固定された前部ベアリングマウントが、シャフトの第２の端部を受け取る。前部ベアリングマウントは、シャフトの第２の端部を受け取る。スライドは、第１と第２の端部の間の経路に沿ってねじ付きシャフトと平行に延びており、ブロックを通過する。運搬システムはさらに、ねじ付きシャフトを受け取るブロックに対して固定されたねじ付き部材（例えば、ナット）を備えている。シャフトがねじ付き部材内で回転すると、ブロックはスライドに沿って摺動して、担体と係合し（すなわち、担体を押すまたは引き）、それによって担体を経路の第１と第２の端部の間で経路に沿って配置された処理ステーションまで移動させる。

さらに別の態様では、担体が試料試験機を通して移動される時に、試験試料装置を保持する担体によって担持される試験試料装置の位置を決定する方法が提供される。この方法は、試料試験機内の所定の固定位置に複数の光学遮断センサを設けるステップと、担体内の機構を保持する試験試料装置と位置合わせされて（したがって、担体内の試験試料装置と位置合わせされて）担体内に形成された、複数の位置追跡機構を担体内に設けるステップと、試料試験機を通して担体を移動させるステップと、光学遮断センサで位置追跡機構を検出するステップとを含み、光学遮断センサでの位置追跡機構の検出により、担体によって担持された試験試料装置の位置が検出される。

本発明の別の態様および特性は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照すれば分かるだろう。

試験試料および試験試料装置処理用の小型一体化システムの好ましい実施形態の斜視図である。器具は担体に受け取られる試験試料装置の真空装填用の左側にある真空ステーションと、試験試料装置が真空ステーションによって装填された後に担体および試験試料装置を処理する右側にある別個の担体および試験試料装置処理サブシステムとを備える。運搬位置システムは、担体試験試料装置処理サブシステムを通して担体を自動的に移動させる。 図１の器具の正面図である。 図１の器具の上面図である。 前部ドアおよびパネルが開き、上部パネルおよびユーザアクセス上部が取り除かれた、図１の器具の正面図である。 試験試料装置および試験管が真空チャンバ内に位置決めされた、装填担体の配置を示す、ドアが開いている真空チャンバの詳細正面図である。 器具内の特定のサブアセンブリおよびサブシステムの一般的な位置を示す、図１の器具のそれぞれ上面図および正面図であり、これらの図に慣れることは後の図面のより詳細な図、特に図１６〜２１を理解するのに有用である。 器具内の特定のサブアセンブリおよびサブシステムの一般的な位置を示す、図１の器具のそれぞれ上面図および正面図であり、これらの図に慣れることは後の図面のより詳細な図、特に図１６〜２１を理解するのに有用である。 多ウェル試験試料カードの形の試験試料装置の平面図である。図１〜５の器具は担体によって一度に図６の１束のカードを処理するように設計されている。担体は図６の複数の試験試料カードと、試験する流体試料を入れる複数の開口レセプタクル、例えば試験管を受け取る。 試験試料装置および開口レセプタクルを装填した担体の斜視図である。試験試料装置およびレセプタクルが担体内に配置されると、各試験試料装置が図示する運搬管により開口レセプタクル内の試料と流体連通されて配置される図である。 図７の空の担体の斜視図である。 図７の空の担体の別の斜視図である。 図７の担体の上面図である。 図７の担体の側面図である。 図１１に示す担体の反対側の、図７の担体の側面図である。 ハンドルを示す、図７の担体の端面図である。 図７の担体の反対側の端面図である。 図７の担体の底面図である。 廃棄物収集および担体装填／脱装填ドアが取り除かれ、前部ユーザアクセスドアが取り除かれた、図１の器具の正面斜視図である。 器具のサブシステムおよびサブ構成部品、特に真空、廃棄物処理、および試験試料装置リーダサブシステムをよりよく図示するように、器具の前側および左手側を全体的に示す、器具パネルおよびドアのすべてが取り除かれた、図１から１６の器具の斜視図である。 器具のサブシステムおよびサブ構成部品、特に廃棄物処理、シーラ、および培養ステーションサブシステムをよりよく図示するため、器具の前側および右手側を全体的に示す、器具パネルおよびドアのすべてが取り除かれた、図１から１６の器具の別の斜視図である。 図１６および１７の器具の上面図である。 図１６〜１９の器具の正面図である。 器具の様々な構成部品およびサブシステムをよりよく図示するため、上部パネルが取り除かれた器具の上面斜視図である。 図２０のシーラステーションの展開斜視図である。 図２２のシーラステーションの別の展開斜視図である。 シーラアセンブリの組立斜視図である。 カード自動装填装置サブアセンブリの側面図である。 図２５のカード自動装填装置サブアセンブリの斜視図である。 図１の器具の培養ステーション内にカードを装填する、図２５および２６のカード自動装填装置サブアセンブリの動作を示す二つの斜視図である。 図１の器具の培養ステーション内にカードを装填する、図２５および２６のカード自動装填装置サブアセンブリの動作を示す二つの斜視図である。 図１の器具内の担体および試験試料装置処理サブシステムの様々なモジュールおよびステーションを通して、図７〜１７の担体を移動させる輸送アセンブリの展開斜視図である。 図２９の輸送アセンブリの正面図である。 図２９および３０の輸送アセンブリの端面図である。 図２９〜３１の担体係合ブロックの詳細斜視図である。 器具内の特定の処理モジュールに対する、ここでは図２５および２６のカード自動装填装置サブアセンブリに対する担体の位置を検出する検出ステーションを通る装填担体の移動を示す図である。 器具および関連する担体、試験試料レセプタクル、および試験試料装置を使用する際のステップの流れおよび順序を示す詳細フローチャートである。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、試験試料器具を通して一式の試験試料装置を保持する試験試料担体を移動させる運搬システムに関する。運搬システムの現時点で好ましい実施形態を、図１、７、１６〜１９、および特に図２９〜３３と合わせて以下に説明する。運搬システムは、試験試料装置１００を保持する担体２００と、自動器具１０を通して担体２００を移動させる運搬システム１０００とを備えている。例示した実施形態の運搬システムがどのように作動するかをよりよく理解するため、本明細書は特定の試料試験器具および試験試料装置形式（試料ウェルを有するカード状の物体）の内容で、本発明を説明する。しかし、当業者は、本発明を他の環境で実施することができること、特定の実施に合わせるように本明細書に開示した特定の実施形態による変形形態に到達することができること、およびそれによって好ましい実施形態および発明を実施する最良の形態の説明は、限定するためでなく例示するために行われていることは、容易に理解できるであろう。

（システム概要）
次に試験試料を処理する小型の高スループット器具の概要を、図１〜５と合わせて説明する。器具の構成および動作の詳細は、図６〜３４と合わせて後に説明する。

器具１０は、例示した実施形態で多ウェル試験試料カードの形の１束の試験試料装置を処理する。代表的な試験試料カード１００が図６に示され、その後に説明する。カード１００は、図７〜１５に示すカセット（担体）２００内に最初装填される。担体２００はさらに、流体試料を入れた一式の流体レセプタクル（試験管）１０６（図７）を担持する。各試験試料装置１００は、図６および７に示す、運搬管１０２によって関連する流体レセプタクル１０６と流体連通するように配置されている。試料は、以下に説明する方法で、器具１０内の真空装填ステーションによってカード内に装填される。

図１〜５の器具は、試料試験システム全体の試料処理およびデータ収集部である。システム全体は、試験試料装置上のバーコードが走査される別個の独立型識別ステーションを備え、カードは担体２００内に装填され、担体はバーコードが供給され、走査される。これらの機能は、本明細書に参照として援用された、Ｆａｎｎｉｎｇ他の米国特許第５，８６９，００６号の特許に記載された別個の識別システムと同様である。システム全体はさらに、器具内の読取システムからデータを受け取るコンピュータ処理システムを有するワークステーションを備えている。システム全体のこれらの識別およびコンピュータ処理態様は、本明細書に特に関連するものではなく、関連する限りにおいてのみ、さらに論じる。

例示した器具は、臨床的および工業的市場の両方で、低範囲から中間範囲の応用例で使用するため、上記Ｆａｎｎｉｎｇ他の特許に記載されたシステムなどのより複雑な試料試験器具のより小さく、より低コストの代替物として設計された。器具は、以下に詳細に説明するように、試験試料装置の半自動充填、密封、および装填を行う。しかし、従来技術のＦａｎｎｉｎｇ他の第‘００６号特許およびＶｅｔｅｋ２器具は自動希釈およびピペット機能を支持したが、これらの機能は手動または他の装置を使用することのいずれかでユーザによってオフラインで行われる。すなわち、ユーザは試料を作製し、それによって関連する試験管から試験試料装置内に直接装填することができる。これらのオフライン作業は、図３４のワークフローチャートと合わせてより詳細に論じる。

Ｖｉｔｅｋ２の器具の場合と同様に、図１〜５の器具１０は図６の試験試料カード１００のウェル１０４内に流体試料の培養用真空ステーション３００を提供する。しかし、本システムでは、真空装填は完全に自動的にではなく、本明細書に説明するように半自動的に行われる。特に、ユーザは装填担体を真空ステーション内に手動で配置する。流体試料がカード１００のウェル１０４内に入ると、流体試料は、製造時に前もってカードのウェル内に装填された試薬を再水和する。

真空装填後、担体２００は次いで、担体および試験試料装置処理サブシステム５０を含む器具１０内の別個の区画内に手動で配置される。このサブシステム５０は、流体運搬管１０２を切断することによって、カードを密封するように作動する密封ステーション４００を備えている。器具１０は、培養ステーション６００内にカード１００を一つずつ自動的に装填するカード自動装填装置サブシステムを備えている。培養ステーション６００は、カードを保持する回転円形コンベヤを備えている。カードは、正確に制御された温度で保持されている。培養システムは、円形コンベヤから一つずつカードを排出し、カード読取サブシステム８００にカードを運ぶ運搬アセンブリ７００上にカードを配置するカード排出機構を備えている。カード読取サブシステム８００は、カード１００のウェル１０４の周期比色分析読取を行う透過率光学素子ステーションを備えている。ソフトウェアアルゴリズムが、個別の試薬ウェル１０４のパターンの変化を決め、これらのパターンを生物識別または抗菌結果に翻訳する。読取が完全であるとみなされると、カード１００がカード運搬アセンブリ７００によって、ユーザが器具から取り除くようにカードを保持するカード処分システム９００に送られる。読取がさらに必要な場合、カードは培養ステーション６００内に戻るように移動されて、さらなる培養および追加の読取が行われる。

器具１０の担体および試験試料装置処理サブシステム５０の内部で装填された担体２００を前後に移動させるように、担体運搬システム１０００が器具内に設けられる。運搬アセンブリ１０００を図２９〜３３と合わせて説明する。

図１〜５および１６〜３３の器具は、同時に６０個以上の試験試料カードを処理する能力を与えるように、拡大または縮小することができる。この議論は、６個の完全に装填された担体（６０個の試験試料装置）を順次処理する実施形態に焦点を当てる。より大きな円形コンベヤ培養ステーション、または第２の培養ステーション、第２の光学素子ステーション、および関連するカード運搬アセンブリを提供することによって、能力を２倍にできることが分かる。

器具１０は、試料ウェル（試験試料カード）充填および培養／光学読取のすべての制御を行う。器具１０はまた、試験予備処理用の２ステップユーザワークフロー、すなわち試薬水和、および試料接種（真空装填）を支持する。試験予備処理の後に、器具内で自動的に行われるステップ、すなわち器具内の戦略的に配置されたバーコード読取装置を使用したカセットおよび試験セットアップ検証、カード運搬管密封、培養ステーション内の試験試料カードの装填、カードの読取、および脱装填、および処理された担体および試験管のユーザへの返却が行われる。培養システム６００内へのカード１００の装填の際、器具は、培養温度、光学読取、および試験処理期間中のワークステーションコンピュータ処理システムへのデータ転送を制御する。器具はその後、カード処分システム９００内に試験試料カードを運搬することによって、試験終了の際にカードを排出する。

（ドアおよびユーザインターフェース特性（図１〜３Ｂ））
最初に図１〜３Ｂを参照すると、器具１０は内部試料処理装置を覆う一式のパネル１２を備えている。内部処理装置が、図１６以下に、より詳細に説明されている。パネル１２は、器具内の真空装填システム３００の一部である真空チャンバ３０４へのアクセスを提供する、ヒンジ付真空ドア３０２を備えている。ユーザは、完全にまたは部分的に装填されたカセット２００（図７に示すように、運搬管１０２を介して関連する試験管１０６にそれぞれ連結された、一式の最大１０個の試験試料カード１００）を図３Ｂに示す方法で真空チャンバ３０４内に配置し、真空ドア３０２を閉じる。チャンバ３０４内に真空が引かれ、真空の解放により試験試料カード１００のウェル内に流体試料を装填する。図４に示すように、真空システム３００はさらに、真空チャンバ３０４に真空を供給する真空ポンプアセンブリ３０６を備えている。

器具はさらに、ヒンジ付装填／脱装填ドア１４を備えている。ユーザは、図３Ａによく示した、担体装填および脱装填ステーション１６を露出するようにこのドアを開き、（装填された）担体を担体および試験試料装置処理サブシステム５０内に導入する。（真空装填がちょうど完了した）装填された担体２００が、担体装填ステーション１６で機械の中に配置されて、器具の次の処理（密封、培養、読取、処分）が行われる。器具内の運搬システム１０００は装填された担体２００と係合し、以下に詳細に説明するように、器具内のステーションに担体をユニットとして運ぶように前進する。

器具はさらに、カード処分システム９００の一部である廃棄物アクセスドア９０２を備えている。ドア９０２は、ユーザが廃棄物区画９０４へのアクセスを得る手段である。バケツの形の取外し可能レセプタクル（９０６、図１６）は、廃棄物区画９０４内に配置されている。試験試料カードは、読取過程が完了した後にバケツ９０６内に落とされる。バケツがいっぱいになると、バケツは取り除かれ、カードが廃棄され、バケツが廃棄物区画９０４内に再び配置される。

器具はさらに、前部ユーザアクセスドア１８と、上部ユーザアクセスドア２０と、この議論に関係ない上部サービスパネル側部および後部パネルとを備えている。これらのドアにより、器具の周期的な洗浄、および器具内の構成部品の定期点検のためのアクセスが提供される。器具１０の内部へのアクセスは、ユーザの安全のため、およびカードの中断されない処理を保証するように、処理中に制限される。器具１０は、センサを介してすべてのドアの状態をモニターする。前部ユーザアクセスドア１８および装填／脱装填ドア１４などの移動部品へのアクセスを提供するドアはまた、モニターされるドアロックを有する。

真空ドア３０２および装填／脱装填ドア１４は、円形の窪み付きドアである。ドアは、真空チャンバ３０４から装填ステーション１６までカセット２００を遮られないで運ぶように、反対方向に旋回する。これらのドアのヒンジ内の戻り止めにより、ユーザが閉じる準備ができるまで、ドアを９０°より大きく開いておくことが可能になる。ヒンジは窪みが付いており、ドアが閉じている場合に視界から隠される。

器具は、小型のユーザインターフェース２２を備えている。ユーザインターフェースは、図１に示すように、器具１０の上部左側でユーザインターフェース前部パネル上に配置された、キーボードおよびＬＣＤスクリーンを備えている。器具は、その動作および状態に関するメッセージを伝達するためにスクリーンを使用する。作業が完了した場合、または異常が起こった場合に、ユーザに通知するように、音響表示器がまたＬＣＤディスプレイと合わせて使用される。指示に反応し、器具への命令を送信し、他の機能を行うように、キーパッドが使用される。真空ドアおよび装填／脱装填ドアの隣に配置された表示灯が、ユーザに追加の状態情報を提供する。

（試験試料装置１００の特性（図６））
例示した実施形態は、多ウェル試験試料カードの形の試験試料装置を処理するように設計されている。当業者は、器具およびその構成部品を、他のタイプの試験試料装置を処理するように構成することができ、本発明は試験試料装置のあらゆる特定の形式または設計に限られるものではないことが分かるだろう。

代表的な試験試料カードが図６に示されている。カード１００は、はっきりした酸素透過透明密封テープで覆われた表面と裏面を有する、平面の薄い物体である。カードは、６４個の試験試料ウェル１０４と、各ウェル１０４を流体流入口１１０および流体分配マニホールドに連結させる内部流体通路ネットワーク１０８とを含む。流体運搬管１０２は、示した方法で流体流入口１０８内に自動的に挿入され、Ｏ’Ｂｅａｒ他の米国特許第６，３０９，８９０号の教示を使用して定位置に係止されている。カードの真空装填中、流体試料１２０は流体運搬管１０２からカード１００に入り、内部流体通路ネットワーク１０８の経路に沿って移動する。流体試料はカードのウェル１０４を満たし、ここで流体は乾燥試薬または培養培地を再び水和する。培養の状態で、カードのウェル内の試薬と流体試料内の微生物の間で反応が起こる。この反応の結果、ウェルを通る光の透過率が変わる。器具１０内の光学素子は、特定の光波長での透過率測定を得ることによって、カード１００のウェルを周期的に読み取る。

例示した実施形態で使用されるカードは、特許文献で十分説明されており、それによってより詳細な議論は省く。読み手は、さらなる詳細について以下の米国特許第５，６０９，８２８号、第５，７４６，９８０号、第５，６７０，３７５号、第５，９３２，１７７号、第５，９１６，８１２号、第５，９５１，９５２号、第６，３０９，８９０号、および第５，８０４，４３７号を参照のこと。これらの特許はそれぞれ、本明細書に参照として援用する。

（担体２００の特性（図７〜１５））
次に図７〜１５を参照すると、担体２００またはカセットは、一式の試験試料カード１００および関連する試験管１０６を保持する成形プラスチック構成部品である。例示した実施形態では、担体２００は特別に合わせたスロット２０２内に最大１０個の試験カードを保持する。カセット２００の前部２０４は、各試験管１０６用の試験管スロット２０６を有する。スロットは、識別する目的で、カセットの前部にわたって１〜１０と番号が付けられている。右側のハンドル２０８により、片手で運ぶことが可能になる。取外し可能なバーコードラベル２１０が、平面パネル部２１５内で担体２００の反対側に付けられている（図７および１４参照）。バーコード２１０は、器具１０内のバーコード読取装置によって読み取られた場合に、カセットの識別を行う。各試験試料カードには、図７に示すように、バーコード１２０が付けられている。

ユーザは、充填過程のために担体を真空チャンバ３０４（図３Ａ）内に配置する前に、担体２００を患者分離体（または、より一般的には流体試料）の管１０６、および試験カード１００で装填する。図３Ｂに示すような担体２００の非対称形状、および真空チャンバ３０４内の受入構造により、担体２００が器具内に適切に装填される（すなわち、ハンドル２０８が器具の前部に向かっている）ことが保証される。真空装填過程が終了すると、ユーザは真空チャンバ３０４に対してドア３０２を開き、担体２００を真空チャンバ３０４から取り除き、装填／脱装填ステーション１６内に配置する。

担体２００は、運搬システム１０００の主な構成部品である。運搬システム１０００内の特別なブロック特性により、運搬システムが担体および試験試料装置処理サブシステム５０内の処理ステーションを通して担体を移動させ、装填／脱装填ステーション１６に戻すことが可能になる。運搬システム内の光学遮断センサは、担体２００の底部に形成されたスロット２１２（図８、９および１５）を検出する。光学遮断センサおよびスロットにより、器具マイクロコントローラがカセット位置を追跡することが可能になる。遮断スロット２１２は、担体２００の底部に形成されたリブ２１４に形成されたＵ字型空隙である。各スロット２１２は、その直接上にカードの位置と位置合わせされて位置決めされている。したがって、遮断センサがスロット２１２の位置を検出すると、関連するカードの位置も検出する。この特性により、自動密封動作の正確な担体位置決め、および培養ステーション内の入口スロット内への担体２００からのカードの自動的な装填が簡単になる。

（真空ステーション３００の特性（図１〜４、７、１７））
図１〜４および７を参照すると、ユーザは図７に示すような試験試料カード１００および試験管１０６が装填された担体２００を図３Ａの真空チャンバ３０４内に配置し、ドア３０２を閉じる。真空過程が、ユーザインターフェース２２のキーパッドにより作動される。真空チャンバのドア３０２上のシリコンシール３０６は、前部パネル表面３０８に対して押し付け、真空チャンバ３０４を密封する。真空ポンプアセンブリ３０６内の真空ポンプ（図４、１７）は、チャンバ３０４から空気を引き始める。空気は、カード経路およびウェルから運搬管を介して、試験管１０６内の懸濁液または流体試料を通して上に逃げる。各カード内の経路およびウェルはここでは真空である。

真空ステーションは、Ｆａｎｎｉｎｇ他の米国特許第５，９６５，０９０号に教示された真空変位原則を使用して、カードを試験管１０６内の培養懸濁液で満たす。この内容は、本明細書に参照として援用する。真空の変化速度は、マイクロコントローラ制御により、空気圧サーボフィードバックシステムによってモニターおよび調節される。

特に、短期間の後に、真空は真空チャンバから制御された速度で解放される。チャンバ内の空気圧が増加することにより、各試験管１０６から運搬管１０２を通してカード１００の内部流体経路およびウェル１０４内に懸濁液が押される。この経過の過程が、真空チャンバ内の担体内のすべてのカードと同時に起こる。その結果、担体２００内のすべてのカード１００が真空装填される。担体２００はここで、図３Ａの装填ステーション１６内への挿入、および器具１０の残りの担体および試験装置処理サブシステム５０によるその中の処理の準備ができている。

（担体および試験試料装置処理サブシステム（図１、４、５、１６〜３３））
次に、担体２００および試験装置１００は真空ステーション３００内で処理され、担体２００はここで装填ステーション１６内に配置されるように準備され、本明細書では担体および試験試料装置処理サブシステム５０と総称して呼ばれる、残りの器具のサブシステムによって処理される。この群の構成部品は、運搬システム１０００と、密封ステーション４００と、カード自動装填装置サブアセンブリ５００と、培養ステーション６００と、カード運搬サブシステム７００と、光学読取ステーション８００と、処分システム９００とを含む。これらの特性を、この項目において、さらに詳細に説明する。

（担体装填および脱装填ステーション１６（図１、３Ａ、１６））
装填／脱装填ステーション１６は、オペレータが充填されたカードの担体を手動で装填して、密封、培養、および読取過程を開始するところである。装填／脱装填ドア１４（図１）は、ユーザが担体を装填または脱装填する準備ができない限り、常に係止されたままである。ドア１４は図では、装填／脱装填ステーション１６をよりよく図示するように、図１６の器具から取り除かれる。

装填された担体２００（図３Ｂ、７）は、開口した装填／脱装填ステーションドア１４を通して器具１０内に装填される。装填領域内の反射センサ１０４０（図１７）は、装填／脱装填ステーション１６内の担体２００の存在を感知するために使用される。装填／脱装填ステーション１６の上の表示灯３２は、装填／脱装填ステーションの状態をユーザに示す。ドア１４が閉じると、処理サイクルが自動的に開始する。

運搬システム１０００（図２９〜３３）は、以下に説明する方法で器具内で各処理ステーションを通して引っ張る、または押すことによって担体２００を移動させる。器具マイクロコントローラは、担体２００が配置される軌跡、および（上記）担体の底部に成形されたスロット２１２、および運搬システム１０００内に戦略的に配置された光学センサ１０５０Ａ〜Ｃ（図２９）を利用する運搬システムの状態を保持する。運搬システム１０００は、装填／脱装填ステーション１６から、担体バーコード（図７）および試験試料バーコードが読み取られるバーコードスキャナ、シーラステーション４００、およびカードが円形コンベヤ培養ステーション６００内に装填されるカード自動装填装置ステーション５００まで担体を移動させて、装填／脱装填ステーション１６に戻して、担体２００および試験管および運搬管１０２の残りを取り除く。担体は装填／脱装填ステーション１６に置かれ、ドア１４は係脱され、オペレータは装填／脱装填表示灯３２によって通知される。担体２００はその後取り除くことができ、処理した試験管１０６および運搬管１０２の廃棄物の処分が可能になり、試験カードおよび関連する流体試料の次バッチの試験のために担体を準備する。

（バーコード読取装置ステーション６０（図４、５、２０、１７））
バーコード読取装置ステーション６０（図４、５）は、普通は読取ステーション８００の下で器具１０内に位置決めされる。ステーション６０は、ステーションを通過するときに、各担体２００および担体２００内の試験カード（図７参照）に関するバーコード情報を自動的に走査する。バーコード読取装置ステーション６０は、バーコードスキャナ６２（図２０）およびカードセンサ１０４２からなる（図１７）。カードセンサ１０４２は、できるだけカセット内のカードの近くで培養アセンブリ６００のハウジング上に配置される。カードセンサ１０４２は、担体２００内のカード１００の存在およびスロットの位置を確認する。担体の底部のスロット２１２により、運搬システム１０００が各カードをバーコードスキャナ６２内に位置決めすることが可能である。

図７に示すように、各カード１００は、試験タイプ、ロット番号、使用期限、および特有の連番などの情報を含む工場で付けられたバーコード１２０を有する。カードのバーコード１２０がカードを担体２００内に装填するときに、別個のワークステーションで走査されると、器具のバーコード読取装置６２は、カード１００がユーザによって指示されるように装填されたことを確認することによって、追加レベルの安全性を提供する。バーコードが別個のワークステーションで走査されない場合（「装填および実行」モード）、カード１００が指示するように担体２００内に装填されることを確認するために、実験室の技術者のワークシートを使用することができる。

十分走査された担体２００および試験カード１００は、シーラステーション４００に続くことが可能である。欠落したまたは損傷したバーコード、期限切れのカード、および対応していないカードタイプなどの異常によりステーション６０で読み取ることができない担体２００およびカード１００が、装填／脱装填ステーション１６、およびユーザインターフェース２２または表示灯３２により通知されたユーザまで戻される。ユーザは、限られた時間内で問題を修正し、担体２００を再装填する機会が与えられている。

（シーラステーション４００（図４、６、７、および１７〜２４））
図４、６、７、および１７〜２４を参照すると、試験カード１００を培養および読み取ることができる前に、試験試料カードのウェル１０４を外部環境から密封しなければならない。シーラステーション４００は、一つずつ担体２００内に装填されるすべてのカードにこの機能を提供する。シーラステーション４００は、収縮式加熱ニクロムワイヤ４０２を使用して運搬管１０２を溶融および密封し、それによってカードを密封する。次にこの動作をより詳細に説明する。

担体２００を器具内に装填した後、運搬システム１０００内の運搬ブロックは担体２００と係合し、担体センサ１０４０、カードセンサ１０４２、およびバーコードスキャナ６２を通して運搬システムトラックに沿ってカセット２００を引っ張る。担体が検査に合格した場合、装填／脱装填ドア１４に向かって運搬システム１０００の軌跡に沿って移動し戻され、ここでシーラステーション４００は担体２００内のすべてのカードを切断および密封するように動作する。

特に、担体２００がステーション４００を通って移動すると、熱ワイヤ４０２は担体２００内の運搬管１０２の同じ平面にエンクロージャまたはハウジング４０６内の開口部４０４を通して下向きにある角度で平行移動され、それによって各運搬管１０２に曝される。担体２００が担体運搬システム１０００によってゆっくり前進すると、各運搬管は熱ワイヤ４０２を通して押される。熱ワイヤ４０２により、プラスチックの運搬管１０２が溶融されて、試験管１０６内に入る大部分の運搬管を分離させる。運搬管の残りが、カード内の流体流入口１１０から外側に延びる短い密封されたスタブ（例えば、長さが１．５ｍｍ）を形成する（図６）。密封処理が終了すると、電力がワイヤ４０２に対して遮断され、ユーザ接触をなくすようにそのハウジング４０６内に引っ込め戻される。ワイヤ４０２の温度は、本明細書に参照として援用する、Ｋａｒｌ他の米国特許第５，８９１，３９６号に記載されたように、マイクロコントローラ制御された一定の電流源によって制御される。

運搬管１０２を切断するシーラの動作全体は、Ｋａｒｌ他の第‘３９６号特許に記載された過程に類似している。カード１００がシーラを通して移動すると、運搬管１０２が熱ワイヤ４０２を通して押されて、プラスチックを溶融し、カードを密封する。ワイヤ４０２およびその関連するアセンブリ４０８はその後、ハウジング４０６内に収縮する。担体２００はその後、担体２００から横方向に、培養システム６００の入口開口部内にカードを移動させるカード自動装填装置ステーション５００に移動される。

シーラアセンブリ４００は、ａ）その電子制御方法、ｂ）その機械的位置合わせ、ｃ）運搬管を切断および密封する前に、器具内で各カードが固定構造物に対して偏倚される予備装填特性、およびｄ）無許可のユーザアクセスを防ぐ特性のいくつかの点において特有である。

特性ａ）に関して、マイクロコントローラは、カード／カセットサイクル要件毎に開口部４０４を通してワイヤ４００を収縮および伸長しながら、熱ワイヤ４０２内の一定の電流を維持することによって確実な切断および密封を保証する。

特性ｂ）に関して、シーラハウジングまたはエンクロージャ４０６は、ワイヤアセンブリ４０８および関連する駆動機構４１０をある角度に方向付けて、水平および垂直位置を制御するようにモータ４１２を一つだけ使用してワイヤ４０２の位置合わせが可能になる。ワイヤ位置合わせは、器具内へのハウジング４０６の取り付けまたはハウジングへの駆動機構４１０の位置合わせを調節することによって、および／またはファームウェア内のモータ４１２の限界位置を設定することによって達成される。

特性ｃ）およびｄ）に関して、ワイヤ４０２、その関連するアセンブリ４０８、および駆動機構４１０は通常ハウジング４０６内に配置されている。シールド４１６は入口開口部４０６を覆う。カードが密封位置にある場合、モータ４１２は付勢され、モータはワイヤアセンブリ４０８を開口部４０６を通してある角度で下に移動させるように働く。この動作により、シールド４１６が収縮位置まで範囲外で移動する。ワイヤアセンブリ４０８内にあり、ワイヤ４０２の前に配置されたばね装填パッド４１４は、カード１００の縁部に接触し、コイルばね４１５を使用して、器具内の固定構造物または止め具に対してカード１００を予備装填または偏倚させる。固定構造物は、培養ステーション６００のハウジング６０２の面に沿って長さ方向に延びるレール６０４の形をしている。他の構成ももちろん可能である。ワイヤ４０２はその後、カード１００が固定シーラワイヤ４０２を通して移動されると、均一なスタブ長さを作り出すように運搬管を切断する。密封動作が完了した後、モータ４１２は、ワイヤアセンブリ４０８をハウジング４０６内に収縮させるように付勢される。そうすると、回転シールド４１６は重力によって、開口部４０４を覆う閉位置まで収縮する。開口部４０４をこのように覆うことによって、ユーザの収縮された熱ワイヤ４０２へのアクセスを防止する。

担体２００がシーラステーションに近づくと、運搬システム１０００はその移動を低速にする。シーラステーション４００内のモータ４１２は、開口部４０４を通してワイヤサブアセンブリ４０８を移動させ、ワイヤ４０２を露出するように付勢する。パッドまたは「シュー」４１４は、シーラワイヤ４０２の約２．０ｍｍ前に取り付けられている。シューは、図２２に示す圧縮ばね４１５によってばね装填されている。シューまたはパッド４１４は、単一の段付きねじ４２０に取り付けられ、回転防止特性を組み込む。カード１００が熱ワイヤ４０２に近づくと、シュー４１４はカードと初期接触して、ばね４１５を偏向させ、培養アセンブリパネル６０２上のレール６０４（図２７）に対してカード１００を予備装填する。これにより、運搬管のスタブ長さの一貫性が保証される。熱ワイヤ４０２を通る担体２００の前進動作により運搬管１０２が切断されて、プラスチック運搬管１０２を溶融し、各カードを密封する。担体内のすべてのカード１００が密封された後、運搬システム１００はまた、その軌跡に沿って方向を反対にし、各カードはカード自動装填装置システム５００と位置合わせして配置されて、培養のために円形コンベヤ培養ステーション６００内に装填される。

好ましい実施形態のシーラワイヤ４０２は、金属エンクロージャまたはハウジング４０６内で摺動ブロック機構４２２上に取り付けられた、加熱１８ゲージクロメルＡワイヤである。ハウジング４０６は、駆動機構４１０をある角度に位置決めし、長いシーラワイヤ／予備装填シュー４１４を正確な高さに配置し、シーラワイヤ４０２および駆動機構へのユーザのアクセスを防止する。駆動機構４１０は、水平および垂直位置合わせを簡単にするように、ある角度で取り付けられている。ステッピングモータ４１２は、水平および垂直位置を同時に調節するように、水平から３０度の角度で熱ワイヤ取付ブロック４２６を延ばす。この角度はもちろん、異なる実施形態で変化することができ、例えば２０から７０度までの間で変化することができる。シーラワイヤ４０２の正確な位置合わせは、１．０から２．５ｍｍまでの均一なスタブ長さを保証するように、モータ４１２の限界を制御するファームウェアによって調節可能である。切断および密封動作が終了すると、ステッピングモータ４１２は、駆動システム内のブロック４２６上のフラッグ４２４がホーム位置センサ４２８によって感知されるまで、熱ワイヤアセンブリ４０８を収縮させる（図２２参照）。アセンブリは、切断ワイヤ４０２に電流を供給するワイヤ４４６を保護するように働くチェーン４４８を備えている。

熱ワイヤアセンブリ４０８および取付ブロック４２６が収縮すると、回転シールド４１６は重力によって降下し、ハウジング開口部４０４を覆う。シールド４１６は突起部４３０およびフランジ４５２を有する。フランジ４５２は、装置が組み立てられるときにハウジング４０６の細長い開口４５４内に位置決めされる。フランジ４５２は、ブロック４２６が収縮ホーム位置に近づくと、取付ブロック４２６のショルダ４２６に接触する。突起部４３０およびフランジ４５２は、ユーザがシールド４１６を持ち上げ、熱ワイヤへのアクセスを得るのを防ぐ。シーラモータ４１２が付勢されると、ピン４６２が駆動機構４１０内でスロット４６０を通してスライドし、それによって熱ワイヤ取付ブロック４２２を延ばす。保護シールド４０６は、シールドを上向きに回転させて熱ワイヤ４０２を露出させるブロック４２２の面と予備装填シュー４１４の間の接触によって押されて開く。マイクロコントローラは、カードが通過したときに運搬管を切断する適切な温度を作り出すのに十分な一定の電流をワイヤ４０２に供給して、プラスチックを溶融し、管の小さなスタブを残して、カードの内部を大気から密封する。

（カード自動装填装置ステーション５００（図２０、および２５〜２８））
次に図２０および２５〜２８を参照すると、器具１０はさらに、密封されたカード１００を培養ステーション６００内に装填するカード自動装填装置ステーション５００を備えている。カードが密封された後、担体２００は自動装填装置ステーション５００に移動される。担体２００の底部のスロット２１２（図８）により、図２８によく示すように、運搬システム１０００は各カードを培養装置６００の入口スロット６１０のすぐ前に位置決めすることが可能になる。担体内のスロットは、器具の内部マイクロコントローラによって自動的に決まり、追跡される。

自動装填装置ステーション５００は、担体２００の上に配置された、往復運動モータ駆動プッシャ機構５０２を備えている。機構５０２は、培養ステーション６００内の円形コンベヤ（図示せず）内の担体２００から横方向にカード１００を押す。培養ステーション６００の円形コンベヤは、３０または６０個のスロットを有する側部に向けられた（水平軸周りに回転する）円形のコンベヤである。スロットの一つが、カード入口スロット６１０と直接位置合わせされて、６時の位置に位置決めされる。プッシャ機構５０２はホームに戻り、運搬システム１０００および円形コンベヤは次のカード位置に動かされる。担体２００内の次のカードの装填は、同じ方法で進行する。すべてのカードの装填が終了すると、運搬システム１０００は担体２００および試験管１０６を装填／脱装填ステーション１４に戻し、表示器３２およびユーザインターフェース２２を介してユーザに通知する。

次に特に図２５〜２８を参照すると、自動装填装置は、カードプッシャ機構５０２に取り付けられたブロック５０６を駆動するモータ５０４を備えている。ブロック５０６は、担体２００の経路にわたって横方向に延びるねじ付きシャフト５１０と係合する雌ねじを有する。モータ５０４がブロック５０６を駆動すると、ブロック５０６および取り付けられたプッシャ５０２はガイド５０８に沿ってスライドする。プッシャ５０２は担体内のカード１００と接触し、培養ステーション６００のスロット６１０内にカードを自動的に挿入する。シャフト５１０およびガイド５０８の先端５１２および５１４は、図２７および２８に示すように、培養ステーションのハウジング６０２に取り付けられた板６１２内の開口部に受け取られる。１対のガイド６１２は、カード１００をスロット６１０に案内する。

（培養ステーション（図１６〜２０））
器具１０内の培養ステーション６００を次に、図１６〜２０と合わせて説明する。培養ステーションは円形のコンベヤを備えている。培養エンクロージャを形成する取外し可能なアクセスカバー６３０によって覆われているので、円形のコンベヤは図示しない。円形コンベヤは、図１８に示すモータ６３２によって回転される。培養ステーション６００およびその関連する円形コンベヤの構造および動作は基本的に、特許文献に記載されたものと同じである。本明細書に参照として援用する、米国特許第６，０２４，９２１号、第６，１３６，２７０号、および第６，１５５，５６５号を参照のこと。また、米国特許第５，７６２，８７３号を参照のこと。したがって、培養ステーション６００の構成の詳細な説明は簡潔にするために省略する。

試験試料カードが密封され、カードが入口スロット６１０を介して円形コンベヤ内に装填されると、試験期間中（最大１８時間）、または所定の時間割当が満たされるまで、円形コンベヤ内に留まっている。時間割当は、カードの各試薬またはタイプにより変化する。円形コンベヤは、アクセスパネル６３０によって囲まれた、温度制御チャンバ（培養装置）内に含まれる。

好ましい実施形態の円形コンベヤ自体は、米国特許第６，１３６，２７０号に教示された、共に最大６０個の試験カードを培養装置内に保持することが可能な四つの象限（ｑｕａｄｒａｎｔ）（象限（ｑｕａｄｒｏｃｅｌｌ）または象限（ｑｕａｄ）とよばれる）からなっている。代わりの構成も可能である。円形コンベヤの位置決めは、円形コンベヤの上部および底部に配置された光学センサによって達成され、円形コンベヤの外縁部上のスロットの位置決めとも理解できる。各円形コンベヤの象限（ｑｕａｄｒａｎｔ）は、洗浄のために独立して取り除くことができる。しかし、四つの円形コンベヤの象限（ｑｕａｄ）はすべて、カードを処理するために、定位置に配置しなければならない。

培養装置システムは、円形コンベヤ内のカードの温度を調節する。温度は、３５．５±１℃の平均円形コンベヤ温度で維持されるマイクロコントローラによってモニターされた精密サーミスタの使用によりモニターおよび制御される。別個のユーザ設置プローブ温度計へのアクセスが、培養装置カバーの前部に提供されている。これによりユーザは、別個のキャリブレーションされた温度計を使用して、培養装置の温度の精度を検証することが可能である。回転円形コンベヤシステムは、試験が終了するまで、１時間に４回、読取装置ステーション８００にカードを移動させるカード運搬システム７００に試験カードを運ぶ。読取装置ヘッド光学素子は各カードを走査し、培養装置に戻す。円形コンベヤは、円形コンベヤ内の１２時の位置からカードを排出し、光学素子ステーション８００への運搬用の試験カード運搬システム７００（図１６）内に配置して培養ステーション６００に戻す、図１８によく示すカード排出機構６４０を備えている。これは、例えば、米国特許第５，７６２，８７３号に記載されているものと同じである。

（カード運搬システム７００（図１６、１７、および２０））
図１６、１７および２０によく示すように、器具はカード１００内のウェル１０４を読み取るために、光学読取ステーション８００を通して培養ステーション６００からカードを運ぶカード運搬システム７００を備えている。カード運搬システム７００は基本的に、本明細書に参照として援用される、従来技術の米国特許第５，７９８，０８５号、第５，８５３，６６６号、および第５，８８８，４５５号に記載されたものと同じである。したがって、簡潔にするためより詳細な説明は省略する。基本的に、カードはベルト７０４と棚７０２の間に垂直な姿勢で保持され、ベルト７０４を前後に駆動するモータによって右から左に、および左から右に移動される。棚は、ベルトが棚を前後に駆動すると、カードを垂直位置に保持するスロット機構を備えている。カードが透過性光学素子ヘッドを通して移動されると、カードは、ウェルの幅にわたって多数の位置でカード内の各ウェルに対する透過率測定を得るため、以下に説明する正確な方法で移動される。カードは、光学システム内にウェルを正確に位置決めするように、内蔵位置合わせセンサ止め具孔１３０（図６）を備えている。

（読取ステーション８００（図４、５、１６および１７））
カードがカード運搬システム７００内に配置されると、読取ステーション８００を通して移動される。読取ステーションは、カードの内のウェルの列と同じ方向に垂直に向けられた二つの透過性光学素子モジュール８０２（図１６および１７参照）を備えている。各モジュール８０２は、１列のウェルから測定を得る。併せて、モジュール８０２は、カードのウェルの透過性測定を２列のウェルについて同時に得る。光学読取装置ステーション８００の動作の構成および方法は基本的に、従来技術の米国特許第５，７９８，０８５号、第５，８５３，６６６号、および第５，８８８，４５５号に記載されたものと同じであり、したがって、簡潔にするために一般的な概要および議論のみを本明細書に記載する。これらの特許と異なり、例示した実施形態は透過性測定のみを提供するが、三つのモジュールを提供するようにモジュール８０２の一つを蛍光モジュール（米国特許第５，９２５，８８４号参照）と交換する、または蛍光モジュールを追加することによって、もちろん蛍光測定をこれらの特許で記載されたように行うことができる。追加のモジュールをもちろん提供することができる。

カード１００は、透過性光学素子システムモジュール８０２によって位置決めおよび読取され、そこから排出される円形コンベヤスロットに戻される。器具内ではデータ分析は行われず、光学データが収集され、遠隔ワークステーションに伝達されて分析される。器具とワークステーションの間の通信が起こっていない場合に、生のデータを待ち行列に入れ、後にワークステーションに伝達することができる。

読取装置ステーション８００は、１５分毎に１回、各カード１００を走査する、すなわち１時間毎に４回の走査を行う。カードが読み取られる度に、次の読取サイクルまで、培養される円形コンベヤに戻る。最後の読取サイクルが終了した後、カードは光学素子を通してカード処分システム９００まで運搬されて、カードを廃棄物収集容器内に排出する。

読取装置システム８００およびカード運搬システム７００は共に、試験カードのウェル内で生物の成長を周期的にモニターするため、カード位置決めおよび光学データ収集を行う。各ウェル対時間の光透過率を測定することによって生物の成長を定量化するために、光学透過性データが使用される。例示した実施形態は現時点で、二つのタイプの光学素子モジュール８０２を支持している。第１のモジュール８０２は、各ウェルに対して６６０ｎｍのＬＥＤ照明源を有する。他のモジュール８０２は、各ウェルに対して４２８ｎｍおよび５６８ｎｍのＬＥＤを有する。追加の波長を有する第３のモジュールの開発ももちろん可能である。

各光学素子モジュール８０２は８個の測定ＬＥＤを有し、それによって１列毎に８個の試料ウェルを読み取ることができる。各カードは、１カード毎に合計６４個のウェルに対して８（または１６）列のウェルを有する。各モジュール８０２は、各ウェルに対して透過性ＬＥＤ光源だけでなく、ウェルを通過した後にＬＥＤ光を捕捉する各ウェル用の検出器を備えている。検出器は、シリコン光ダイオードを使用する。８列の８個の試料ウェルを備えたカードがモジュール８０２の光経路（ＬＥＤから光ダイオードまで）を通して移動すると、サンプリングが起こる。カードが運搬システム７００によって１６の空間的に分離されたステップで移動されて、１ステップ毎に３回の読取を行うので、読取システムは各ウェルにわたって走査する。このデータはその後、ウェル内に形成されたあらゆる気泡の効果を少なくするように処理される。読取は円滑化され、ピーク値が選択される。

モジュール８０２内のエミッタおよび検出器ハウジングは、修理および光学素子領域の洗浄のためのアクセスを容易にするためヒンジ付けされている。この検出システムは、３０％から１００％の透過率で空気を通して内部で自動キャリブレーションすることが可能である（無光から全光まで）。光学素子は、各カードを読み取る前に、空気を通して１００％の透過率に自動的にキャリブレーションされる。

（処分システム９００（図１６、１７、２０））
試験試料カード１００の培養および光学試験が完了すると、カードは培養ステーション６００内の円形コンベヤから自動的に取り除かれ、読取装置ステーション８００を通過し、処分システム９００に運ばれる。処分システムは、廃棄物容器９０６を保持する処分エンクロージャ９０４と、カードを、カード運搬システム７００の縁部から廃棄物容器９０６のすぐ上に位置決めされたシュート９１０内に導くランプ９０８とを備えている。廃棄物容器は、器具１０から取外し可能であり、図１に示すドア９０２を介してアクセスされる。カードは、単に運搬システム７００内のベルトを左側に操作して、左手側の棚７０２の縁部を通してカードを担持することによって、ランプ９０８に運ばれる。

廃棄物収集ステーション９００は、器具１０の前で真空ステーション３００の下に配置されている。このステーションは、容器が設置された場合に検出するように、取外し可能な廃棄物容器９０６（図１６参照）およびセンサ（図示せず）を格納する。ユーザは、廃棄物容器９０６がユーザインターフェース２２によりいっぱいになるまたは詰まった場合に通知される。器具内のソフトウェアは、空になった後に、容器に追加されるカードの数を追跡する。

（担体運搬システム１０００（図２９〜３３））
器具１０は、担体および試験装置処理サブシステム５０を通して装填および脱装填ステーション１６から担体２００を運ぶシステム１０００を備えている。運搬システム１０００は図では、システムの構成部品をよりよく図示するように、図２９〜３３では隔離されている。器具１０内の様々なモジュールとの相互関係は、残りの図、例えば図１７、１９、および２０の検討、および以下の議論により分かるであろう。

基本的に、運搬システム１００は担体２００と、担体２００を前後に移動させる運搬サブアセンブリ１００２とを備えている。運搬サブアセンブリ１００２は、以下に説明する方法で担体と係合するようになっているブロックの形のカセット係合部材１００４を備えている。運搬サブアセンブリ１００２は、ブロック１００４および担体２００を、担体装填および脱装填ステーション１６、密封ステーション４００、および培養装填ステーション５００の間の単一の長手方向軸に沿って前後に移動させるように構成および配置されている。

運搬サブアセンブリ１００２は、ねじ付きシャフト１０１０を回転させる線形アクチュエータモータ１００６を備えている。ねじ付きシャフト１０１０は、ブロック１００４に取り付けられたねじ付きナット１００５（図３２）内に受け取られる。円筒形ガイド部材１００８は、モータ／ガイドロッドマウント１０１８および前部ベアリングマウント１０２０の間に延びている。前部ベアリングマウント１０２０は、図２９に示すように、運搬サブアセンブリ１００２の基部１０１６に締め付けられている。１対のリフトピン１０１２は、ブロック１００４内の開口部１０２４を通して駆動ナット係合スライド１０２２から上向きに延びる。リフトピンは、ばね１０７０によって下側位置まで偏倚され、ブロック１００４が装填／脱装填ステーション１４に位置決めされると、リフトピン１０１２の下縁部は基部１０１６に形成されたランプまたはカム表面１０１４と接触する。ブロック１００４がモータ１００６によって器具の後部に向かって移動されると、リフトピンはランプ１０１４の上に上がり、開口部１０２４を通して延びる。この上部位置では、リフトピンはその後、担体２００の下側の機構と接触することができ、モータ１００６がブロック１００４を器具の後部に向かってバーコード読取ステーション６０に移動させると、リフトピンはトラック１０３０に沿って担体を引っ張る。

実際、図１７に示す培養ステーションハウジングの側部に位置決めされた反射センサ１０４０は、装填および脱装填ステーション１６内の担体の存在を検出する。線形アクチュエータモータ１００６がシャフト１０１０を回転させると、ブロック１００４は器具１０の前部から移動され、二つのリフトピン１０１２が持ち上げられて試験試料担体２００と係合する。ピン１０１２は、運搬サブアセンブリ１００２の基部１０１６内に成形されたカム表面１０１４によって持ち上げられる。ピン１０１２は、ボールベアリングホイール（図示せず）を保持する駆動ナット係合スライド１０２２に取り付けられている。ボールベアリングは、モータ１００６が器具の後部にブロック１００４を移動させるように動かされた場合、カム表面１０１４の上に上がって、ピン１０１２を持ち上げる。担体２００はその後、試験試料カードの数を数え、担体内の位置を決める、第２の反射センサ１０４２（また、図１７に示す）を通して器具内に引き込まれる。担体２００およびその試験試料カードはその後、試験試料カード１００および担体２００の上のバーコードを読み取るバーコード読取装置ステーション６０に提示される。

バーコードを読み取った後、モータは反転し、担体を装填および脱装填ステーション１４に向かって器具の前部に向かって移動させる。前進移動中、密封ステーション４００内の熱ワイヤが展開され、試験試料カードが密封される。モータ１００６は再び反転し、担体２００はカード自動装填装置ステーション５００まで移動し、試験試料カードを担体２００から培養ステーション６００内に押し込むことができる場所に配置されている。

三つの光学遮断センサ１０５０Ａ、１０５０Ｂ、および１０５０Ｃ（図２９および３０）は、全体の移動にわたって担体２００の位置を追跡する。三つのセンサ１０５０は、運搬サブアセンブリ基部１０１６内にスナップ嵌めされた単一のプリント基板１０５２に取り付けられる。担体２００は、取外し可能および交換可能なウェアストリップ１０５４の上をスライドする。ウェアストリップ１０５４は、担体２００と基部１０１６の間の摩擦を最小限に抑える。

上に記すように、線形アクチュエータステッピングモータ１００６はブロック１００４を移動する。ブロック１００４はリフトピン１０１２を制限する。モータのシャフト１０１０は、サブアセンブリ１００２の全長近く延びる。シャフト１０１０の端部は、図２９によく示したピローブロックベアリング１０２０を回転させる。モータ側の端部は、アルミニウムブラケット１０１８内に取り付けられる。モータ１００６は、四つの振動制御グロメットおよび段付きねじを介して間接的にブラケット１０１８に取り付けられている。

回転モータ１００６は、シャフト１０１０の長さに沿ってアクメねじ付きナット１００５（図３２）を駆動する。ナット１００５は、二つの振動制御グロメット１０５８および段付きねじ１０５９を介して駆動ブロック１００４に間接的に結合された、アルミニウムブロック１０５６内に押し込まれる。段付きねじ１０５９により、ナット１００５は自動位置合わせすることが可能になり、ナット１００５とシャフト１０１０の結合が防止される。グロメット１０５８は、ナット１００５によって発生する雑音が駆動ブロック１００４を通して基部１０１６内に伝達するのを防ぐ。

駆動ブロック１００４は、ナット１００５によって水平方向に移動される。器具の前部に向かって移動する場合、ブロック１００４上のベアリング表面１０６０が、担体２００の裏面２２０（図１４）を押す。器具の後部に向かって移動する場合、二つのリフトピン１１２は駆動ブロック内の孔１０２４を通して持ち上がって、試料担体の裏側のリブ２２２と係合する（図１５参照）。

駆動ブロック１００４が前部にある場合、ブロックは器具に挿入される新しい試料担体２００用の止め具として働く。駆動ブロック１００４が器具の後部にある場合、反射センサ１０６４（図２９）はこれを検出し、器具マイクロコントローラにブロック１００４がホーム位置にあることを表示する。

三つの光学遮断センサ１０５０Ａ、１０５０Ｂ、および１０５０Ｃは、プリント基板１０５０に取り付けられている。プリント基板１０５２の使用により、基部１０１６にセンサを直接取り付ける場合に必要なワイヤねじを排除する。センサ１０５０Ａ、１０５０Ｂ、および１０５０Ｃは、上に説明するように、担体２００の裏側の切り欠き２１２を検出する。各切り欠きは、試験試料カードの位置に対応する。センサは、カードカウンタ反射センサ位置（センサ１０５０Ａ）、バーコード読取位置（センサ１０５０Ｂ）、および培養装填位置（センサ１０５０Ｃ）で、プリント基板上に配置されている。センサ１０５０Ａ〜Ｃにより、担体の位置を連続的にモニターすることが可能になる。

リフトピンサブアセンブリは、ホイールとして働く、ピンの基部に二つのボールベアリングローラ（図示せず）を含むアルミニウムブロック１０２２内に取り付けられた二つの垂直ピン１０１２からなる。ホイールがその上を転動する水平表面１０６６は、カムまたはランプ表面１０１４を提供するように、器具の前部の近くでステップ付けされる。ステップは、ホイールが上下に転動することが可能になるような角度をしており、ピン１０１２を上げ下げする。駆動ブロック１００４とリフトピンサブアセンブリの本体の間のピン上の圧縮ばね１０７０により、カム１０１４を落下させる場合に、リフトピンアセンブリが落ちることを確実にする。

レール１０７２は、前後への担体の移動を制限するように設けられている。ウェアストリップ１０５４は、担体２００が上を摺動する低摩擦および磨耗表面を提供するように、図２９に示されたように、基部１０１６の左右水平表面上に取り付けられている。

器具の培養ステーション６００の前部カバー６０２は、運搬システムに三つの機能を提供する。第１に、水平リブ１０８０（図１７）は、培養ステーション６００内に挿入する前に、試験試料カードが担体２００の右側から摺動するのを防ぐ。第２に、前部の近くに取り付けられた反射センサ１０４０（また、図１７）は、担体２００が装填ステーション内に存在するときを判断する。第３に、センサ１０４０のちょうど後に取り付けられたセンサ１０４２は試験試料カード１００を計数し、担体２００上の位置を決める。

図３Ａおよび１６によく示すように、器具の前部パネルは、担体２００に装填するように装填および脱装填ステーション１６内のテーパ状通路を有する。担体２００は、駆動ブロック１０１４に接触するまで挿入される。ドア１４は閉じられ、センサ１０４０はキャリヤの存在を登録する。ドア１４と駆動ブロック１００４の間の空間は、担体２００が装填および脱装填ステーション内に存在する場合に、反射センサ１０４０が常に担体２００を検出する。

（制御電子部品およびファームウェア）
器具１０は、器具の様々なモジュールおよびサブシステムの動作を制御する制御電子部品およびファームウェアを備えている。制御電子部品は従来のものである。このような電子部品およびファームウェアは、当業界の現在の状況を考えて、本開示から当業者によって通常の努力で開発することができる。

（ワークフロー（図３４））
器具１０のワークフローおよび処理ステップを次に、他の図と共に図３４と合わせて説明する。ステップ１１００では、ユーザは試料接種材料をオフラインで準備し、流体試料を試験管に装填し、カード１００上のバーコードを走査し、カード１００および試験管を担体（カセット）２００内に装填する。バーコードは、別個のバーコードスキャナでオフラインで走査することができる。走査ステップは、試験される試料、使用されるカード上のバーコードの走査、および担体バーコードの走査に関する情報を受け取るようにプログラミングされたワークステーションまたはコンピュータを有する別個の識別ステーションで行うことができる。

ステップ１１０２では、ユーザは真空チャンバドア３０２を開き、装填された担体（図７に示す）を真空チャンバ３０４内に装填する。図３Ａ参照のこと。ユーザはその後、ドア３０２を閉じ、それによってチャンバを密封する。

ステップ１１０４では、ユーザはユーザインターフェース２２のキーパッドを介してカードを充填する真空サイクルを開始する。

ステップ１１０６では、真空ポンプは付勢され、真空が真空チャンバ３０４内に生成される。真空変位により、上記の方法で担体内のカードが充填される。

ステップ１１０８では、試薬充填が成功したかどうか確認するように試験が行われる。試薬充填を保証するために真空勾配および時間をモニターする。

ステップ１１１０では、試薬充填が成功しなかった場合、担体処理はステップ１１１２で示すように中断され、ユーザは真空ステーション３００から担体２００を取り除く。

ステップ１１１４では、試薬充填が成功した場合、ユーザは真空チャンバ３０４から担体を脱装填する。

ステップ１１１６では、ユーザはドア１４を開き、担体を装填および脱装填ステーション１６内に手動で配置する。担体の検出は、センサ１０４０によって行われる（図１７）。

ステップ１１１８では、運搬システム１０００は、担体２００をバーコード読取装置ステーション６０に移動させる。途中で、担体に装填されたカード１０００がカードセンサ１０４２によって検出される（図１７）。

ステップ１１２０では、担体内およびカード上のバーコードが、読取装置ステーション６０内のバーコードスキャナによって読み取られる。担体およびカード用バーコードは、オフラインで走査されたバーコードと比較される（このような走査が行われた場合）。

ステップ１１２２では、器具はバーコード読取が成功したかどうかを判断する。成功でない場合、過程はステップ１１２４に進み、ここで運搬システム１０００は担体を装填／脱装填ステーション１６に戻すように移動させ、ドア１４が係脱される。ステップ１１２６では、ユーザは可能であればエラーを修正する。

バーコード読取が成功した場合、過程はステップ１１２８に進む。このステップでは、運搬システムは担体をシーラステーション４００に移動させる。

ステップ１１３０では、シーラステーション４００は、上記の方法で担体内に各試験試料カードを密封するように働く。運搬管残留物は、試験管内に落ちる。残りのスタブは試験試料カードを密封する。

ステップ１１３２では、すべてのカードの密封が成功したかどうか判断するように検査を行う。これは、熱シーラワイヤ電流をモニタリングし、シーラモータステップをモニタリングし、運搬モータステップおよびエラーがない場合に、作動しているシーラをモニターすることによって行われる。

密封ステップが成功しなかった場合、過程はステップ１１４２に進み、試験が中断し、処理はステップ１１３８に進む。

密封ステップが成功した場合、ステップ１１３４で示されるように、運搬システム１０００は担体２００をカード自動装填装置システム５００に移動させる。カード自動装填装置は、前に説明されている。

ステップ１１３６では、カード自動装填装置ステーション５００は、培養ステーション６００内の円形コンベヤ内に一つずつカードを装填するように働く。培養装置円形コンベヤは、次のカードに対応するように、あらゆる利用可能な位置に回転する、または動かすことができる。

ステップ１１３８では、ステップ１１３６が終了した後、運搬システム１０００は試験管および運搬管残留物を備える担体を装填および脱装填ステーション１６に移動させる。

ステップ１１４０では、ユーザは担体２００を取り除き、試験管および内容物を処分する。担体は次に再利用の準備ができている。

ステップ１１４４では、次にカード１００は培養ステーション６００内に格納され、ここで一定の温度で培養される。

ステップ１１４６では、カードは円形コンベヤ内のスロットから周期的に押し出され、カード運搬システム７００内に配置され、ここで読取システム８００に対して前後に往復運動される。カード内のすべてのウェルの読取は、１５分毎に起こるように設計されている。

ステップ１１４８では、光学素子モジュール８０２によって得られる透過率測定値は、器具１０内の通信ポートまたはインターフェースを介して別個のワークステーションに伝達される。

ステップ１１５０では、カードの読取が完了したかどうかを判断する検査が行われる。これは、カードの周期的な読取によって示される試料識別あるいは決定できた試料感度のように、一つまたは複数のウェル内で反応が起こっているかどうかによって見出される。試験が完了しない場合（すなわち、もっと読取が起こる必要がある場合）、処理は経路１１５２に進み、カードは円形コンベヤ内のスロットに送り戻されて、さらなる培養および追加の読取を行い、ステップ１１４４、１１４６、１１４８、および１１５０が繰り返される。

ステップ１１５０で、読取が完了した場合、処分ステーションエンクロージャ９０４内の廃棄物容器がいっぱいであるかどうかを確認する試験が行われる。そうである場合、ユーザはステップ１１５８で通知される。そうでない場合、カード運搬システム７００はカードを棚７０２の端部を通して左側にずっと移動し、カードは処分システムシュート９１０内に落ち、エンクロージャ９０４内の廃棄物容器内に落ちる。

ステップ１１６２では、ユーザは廃棄物容器を定期的に空にする。

開示された実施形態の詳細による変形形態が、試験装置の構成および他の要素によって期待される。本発明の範囲は、上記のことを鑑みて、添付の特許請求の範囲を参照して決まるものである。

Claims (4)

1. 担体に担持される試験試料装置の位置を、前記担体が試料試験機を通して移動するときに決定する方法であって、
   前記試料試験機内の所定の固定位置に複数の光学遮断センサを設けるステップと、
   前記担体内の試験試料装置保持機構と位置合わせして前記担体内に形成された、複数の位置追跡機構を前記担体内に設けるステップと、
   前記試料試験機を通して前記担体を移動させるステップと、
   前記光学遮断センサで前記位置追跡機構を検出するステップと
   を含む方法であって、
   前記光学遮断センサで前記位置追跡機構を検出することによって、前記担体に担持される試験試料装置の位置が検出され、
   前記試験試料装置は、複数の試料ウェルを有する平らで薄いカード状物体を備える方法。
2. 前記位置追跡機構は、前記担体内に形成された空隙機構を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記試料試験機は、前記試験試料装置を処理する培養ステーションと、前記試験試料装置を前記担体から前記培養ステーション内に移動させる装填ステーションとを備え、前記光学遮断センサの一つが前記装填ステーションの近くに配置されて前記試験試料装置が前記装填ステーションと位置合わせされ、前記試験試料装置が前記担体から前記培養ステーション内に自動的に装填される、請求項１に記載の方法。
4. 前記試験試料装置は流体運搬管を備え、
   前記試料試験機は、前記流体運搬管を切断し、前記運搬管を密封して前記試験試料装置を密封する密封ステーションを備え、
   前記光学遮断センサの一つが前記密封ステーションの近くに配置され、前記担体が前記密封ステーションを通って移動するときに、前記試験試料装置が前記密封ステーションと位置合わせされる、請求項１に記載の方法。

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