JP2007532867A - 実験装置上の対象物を識別し、位置決めし、そして追跡するためのデバイスおよび手順 - Google Patents

Abstract

この発明は実験装置(４)のワークテーブル(３)上に位置できる対象物(２)を位置決めするか追跡するシステム(１)に関し、少なくとも、RF信号を送受信し、受信したRF信号を変換し、そして、変換された信号をコンピュータ(７)に送信する能力を持つ中央送信機(５)と、ワークテーブル(３)の表面(８)上に装着され、RF信号を送受信する能力を持つローカルユニット(６)と、位置決めされるか追跡されるべき、ローカルユニット(６)または、実験器具の物品(１５)に取り付けられるべきRFIDタグ(１０)と、ワークテーブル(３)と、実験装置(４)に結合でき、かつ、インターフェースを介して中央送信機(５)にリンクされるコンピュータ(７)とを備え、コンピュータ(７)は、中央送信機(５)から受信した信号を処理し、そして、中央送信機(５)を通じ、選択されたRFIDタグ(１０)をアドレスするために中央送信機(５)と通信する能力を持つ。

Description

この発明は、取り付けられたコンピュータ制御の無線周波識別(RFID)システムおよび無線周波識別ラベルまたは“RFIDタグ”の使用により、実験装置の対象物を、識別し、位置決めし、そして追跡するための装置および手順に関する。

諸産業の多くの分野で、ワークステーション上のまたはそれらの間で商品を移動するために自動化システムを要求する。より特別には、これは、特定のワークステーションでの商品を走査するためのデバイスを備える各ワークステーションで商品の正確な位置決めに対する位置決めシステムに関する。例えば、薬学研究や医療診断において、いくつかのタイプの自動化システムが用いられる。これらの双方の場合で、これは、液体又は乾燥の標本を、一つの容器から別の容器兵藤するための手順の変形から常に基本的になる通常の設備に関する。更に、これらの標本は、光学測定、ピペットによる移動、洗浄、培養およびフィルタ処理のような公知の方法により試験され、処理される。

そのような公知の自動化システムは、サンプルの移動および操作が“ワークステーション”または、特定の装置により実行される限り、同様である。これらのワークステーションは、個々に、手作業または、自動化システムに一体的に結合されて操作されるかも知れない。自動化システムでは、ユーザーは、処理のすべての個々の方法に対して、実行することや備えることは必要でない。そのような公知のシステムを結合する別の共通要素は、サンプルが標準化されたマイクロプレートでしばしば処理されるという事実がある。そのようなマイクロプレートは、すべての可能なフォーマット内で得ることができるが、典型的には、９６個のサンプル容器または、中心間で9mmの間隔で、規則的な８×１２個の軌跡に整列された“くぼみ”を備える。多数のくぼみ、または、この個数の一部のくぼみを有するマイクロプレートも使用される。異なるワークステーションは、マイクロプレートを搬送するために、一つ以上のロボットに結合されてもよい。直交座標システムに従って移動する一つ以上のロボットは、ワークベンチのトップで使用されてもよい。これらの座標ロボットは、プレートまたは他のサンプル容器を運び、また、液体も運ぶことができる。中央制御システムまたは、コンピュータは、これらの公知のシステムをモニターし、制御し、それの際だった利点は、ワークプロセスの完全な自動化にある。結果として、そのようなシステムは、いずれかの人が介在することを要求することなく、数時間または数日にわたって動作できる。

通称の“プレートスタッカー”の使用は、別のタイプのロボットの使用を可能にする。従って、例えば、液体を扱うシステムや光プレートスキャンデバイスのような装填用のスタッカーは、装置の１片側に位置することができ、出力スタッカーは他の側に位置できる。マイクロプレートは、コンベアベルトまたはロボットアーム、例えば“取り上げ、そして置く”アームにより、マイクロプレートは、装填用スタッカーの入力ゾーン内に導入できる。自動化システムによるプロセスのステップの完了時、マイクロプレートは、出力スタッカーの入力ゾーン上に配置される。このようなスタッカーは、除去可能なカセットをしばしば使用し、そのため、ほぼ２０個のマイクロプレートを一つのシステムから他へ一度に移動できる。これは、通常、手動により、または、接合アームロボットにより、ワークステーション間でスタッカーの移動のために実施される。そのサンプルは、スタック全体を培養器の中へ単に挿入することにより、培養され得る。プレートスタッカーは、通常のワークステーションと結合することもできる。

より多くの自動化産業の諸分野で、これが薬学研究、医療診断または、そのような製品の製造に関係しようと、実験装置上の対象物を位置決めし、そして追跡するためのデバイスまたは手順に対する要求がある。これは、特に、液体サンプルを扱うワークステーショュンのワークテーブル上の対象物を位置決めし、かつ追跡するためのシステムまたは手順に関する。

US 6,429,016から、自動化システムにてサンプルを位置決めするか、特定のデバイスに関連して装填するためのシステムおよび手順が公知である。ワークステーション間のより大きいサンプルの移動に対する“マイクロ位置決めシステム”およびサンプルの正確な位置決めに対する“マイクロ位置決めシステム”の２部分の設備が開示される。その“マイクロ位置決めシステム”は、サンプル容器、例えばマイクロプレートを搬送しながら、追跡システムまたはレール上を、たはそれらに沿って移動するロボットに基づく。所望のワークステーションで、ワークステーションおよびサンプルホルダー間の各時間で調停する下位の“マイクロ位置決めシステム”は、ワークステーション上の予め決定された位置内のサンプルの正確な位置決めを行う。この位置は、サンプルと相互作用するため、または、サンプルへの特定のタスクを実行するために用いられるデバイスの装備(例えば、ピペット用または分配用デバイス)に対応する。ロボットが定められた目的地に達した時、それが正確な位置にあるかを調べるために、認識され、さしてチェックされる。このことは、赤外線インク、近接する無線周波、無線周波識別(RFID)、電気的接触または、１次元または２次元のキーバーコードを用いて実施される。このシステムの複雑さは、それぞれが自身の自立系のナビケーションシステムを有する対象物搬送用ロボットの個数に少なくとも部分的に関係する。ロボットがワークテーブルの表面上のトラックのシステムに沿って移動するという事実により、このシステムには制限がある。それは“トラフィック領域”であり、サンプルの処理に利用できないので、少なくともこのトラックシステムにより占有される領域の大半がアクセス不能であることを意味する。

ドキュメントおよび他の対象物を位置決めし、そして追跡するための手順およびデバイスは、US 6,127,928で公知である。これは、オフィスのファイルのようなドキュメントや同種のものの格納位置を、自動的にかつ高速に見つける無線周波制御システムを開示する。パーソナルコンピュータ(PC)により制御される中央送信機は、ブックケース内または、引きだし内に位置する、安価に製作され、アドレス可能なローカル送信機／受信機に第１の周波数でコード化された無線周波信号(RF信号)を送信する。これらのローカルの、かつ系列的にアドレス可能な送信機は、アンテナを通じて第２の周波数でコード化されたRF信号を応答する。ローカル送信機により中継されるような同じコードを含む受動の無線周波識別(RFID)タグは、例えばファイリングキャビネットに固定され、そして、そのタグがローカル送信機のアンテナに接近して位置するなら、ローカル送信機により発生されたRF電界からのエネルギーを受信する。このアクティブにされたRFIDタグは、第２の周波数でRF信号を変調し、この変調された信号は、中央送信機により受信される。中央送信機に結合されたPCを通じて、システムは、今やイネーブルにされ、RFIDがラベル貼付されたドキュメントフォルダーの位置を、オフィス環境内の特定の引きだしまたは、特定のブックケースの棚のレベルへの決定を自動的にかつ高速に行う。しかしながら、スペシャリストは、実験装置上の対象物を識別し、位置決めし、そして追跡するように適合する方法を理解できない。

従って、この発明の目的は、実験装置上の対象物を識別し、位置決めし、そして追跡するための代替のシステムおよび手順を提供することである。この発明の別の目的は、実験装置上の対象物を識別し、位置決めし、そして追跡するために、機能および使用の面で簡単なシステムおよび手順を提供することである。この発明の別の目的は、実験装置上の対象物を識別し、位置決めし、そして追跡するために、動作面をトラフィックエリアとして占有しないシステムおよび手順を提供することである。

これらのおよび他の目的の解決は、独立クレームの特徴により提供される。この発明の好ましい改善および追加的な特徴は、従属クレームから明白になるであろう。

この発明は、以下の概念に基づく。
実験装置、例えばモジュール、キャリアおよび実験器具の物品は、ワークテーブル上に置かれるべきすべての対象物は、第１に、無線周波識別(RFID)ラベルまたはタグを備える。この発明によるシステムは、これらのRFIDタグをアクティブにし、そして、これらのRFIDタグから送信されたRF信号を受信するための手段を備える。

３次元構成の少なくとも３つのRFIDタグスキャナーデバイスおよび、時間ベースの質問によるRFIDタグの識別および３次元測量を備える(よりの高価となる)位置識別システムの代わりに、一般の励起に、位置ベースの励起を組み合わせ、その後、各々の場合に、存在するRFIDタグが取得されるより簡単なシステムが提供される。提案された方法は、従って、丈夫な位置ベースの丈夫なタグ識別を容易にするのに大いに適する。

存在するすべてのRFIDタグをアクティブにするように構成された手段が備えられ、その結果、これらのタグからのすべてのRF信号を集め、そして、ラベルされた対象物のタイプにより、グループにリストされ得る。ワークテーブル上にある各RFIDタグを個別にアクティブにでき、その結果、システムのワークテーブル上の座標格子内の各RFIDタグの現在位置を検出できるように構成された手段も備える。

この発明により提供される利点を以下に示す。
１．ワークテーブル上のキャリアまたはラックの起こり得る誤った位置決めの取得であり、ロボットの移動または座標システムの誤った位置決めは、個別に検出される。
２．キャリアまたはラック上のマイクロプレートまたはチューブのような一般の実験器具の起こり得る誤まった位置決めの取得。
３．キャリアまたはラックの起こり得る誤った位置決めの取得(１)および、一般の実験器具の起こり得る誤まった位置の取得(２)に対応した位置および移動のリスト作成であり、これらのリストは、ロボットの移動または座標システムと独立して作成される。
４．より高いランキングの論理システムへの(３)に基づく分配の統合であり、例えば、化学的なライブラリ、スタッカー、培養器、解析マシン、円心分離機、イメージングシステムなどを備える。
５．機械的な固定ようが使用されない場合に、平坦なワークテーブルの表面上でのマイクロプレートキャリアおよびチューブラックの正確な固定。
６．機械的な固定ようが使用されない場合に、清掃および殺菌のみを要求する、完全に平坦で滑らかなワークテーブル表面を使用することの可能性。
７．マイクロプレートおよびサンプルチューブのような、一般の実験器具のようなキャリアまたはラックの位置取得および移動の空間解像度が、公知技術のシステムのものより遙かに高い。
８．公知のシステムのように、RFIDタグのローカル励起機の現在位置を知る必要がない。ローカル励起機の現在位置は、自動的に取得され得る。
９．RFIDラベル(タグ)の発明による使用は、バーコードのような他の識別システムの並行使用または同時使用と十分にコンパチブルである。

この発明によるシステムまたは手順は、例示的な図面を参照してより詳細に説明される。これらの図面は、この発明の範囲を限定するものではない。

この発明にな基づく第１の実施形態では、ワークテーブル３上に位置する対象物２の位置または追跡を認識するのに役立つシステム１が提供される。そのワークテーブル３は、液体をくみ上げそして開放するためのピペット装置または、液体を測定するためのディスペンサーのようなロボットによるサンプルプロセッサ(RSP)の形態の実験装置４の一部である。そのシステム１は、無線周波信号を送受信できる少なくとも１つの中央送信機５を備える。第１の実施形態の中央送信機５は、また、受信したRF信号を変換し、そして、これらの変換された信号をシステム１のコンピュータ７に中継できる。そのシステム１は、少なくとも１つのローカルユニット６を備え、それは、ワークテーブル３の表面８に装着され、また、RF信号を送受信できる。そのシステム１は、ローカルユニット６に固定された無線周波識別(RFID)タグおよび、認識され、位置決めされ、または追跡されるべき実験器具の物品を備える。(既に注目したような)そのシステム１は、実験装置４のワークテーブル３および、実験装置４に接続でき、かつ、インターフェースを介して中央送信機５に接続されるコンピュータ７を備える。そのコンピュータ７は、中央送信機５に通信でき、中央送信機５から受信した信号を処理でき、そして、中央送信機５を通じて選択されたRFIDタグ１０を呼び出すことができる。この最小の装備で、実験器具の個々の物品１５(例えばマイクロプレート)および、実験器具の物品１５(例えばサンプルチューブ)の現在の位置および動きは決定でき、実験器具の物品１５は、取り上げができるように、個々のキャリア１３またはラック１４上に位置する。中央送信機５とRFIDタグ１０との間の通信は、(図４Ａにおける通信図に基づき)RF信号のみを用いて、第１の実施形態(詳細には示めされず)に基づき実施される。この第１の実施例の簡単な機能は、以下の第２の実施形態(図面にも示される)を読むことにより、技術者には明白になるであろう。少なくとも１つのユニークな認証を備え、および／または、認証が備えられる実験器具の物品１５のタイプを与えるより多くの複雑な情報のような、より多くの情報を送信することが可能にされたRFIDタグ１０は、この第１の実施形態に対して使用されなくてはならない。この最小レベルの装備で、認証および情報および実験器具の物品１５の個数についての、および、個々のマイクロプレートの位置についての情報を得ることができる。しかしながら、挿入位置内の光バリアのような追加的な手段なしでは、認証のみが得られ、実験器具の物品１５(例えばサンプルチューブ)の多数の物品の位置は得られない。別の開発された、それ故好ましい第２の実施形態は図１および２に示される。図１は、実験装置４のワークテーブル３の平面図を示し、この発明によるシステム１は、この発明の第２の実施形態に対応して変化する第１および第２の格子内に埋め込まれる。示された実験装置４は、ロボットによるサンプルプロセッサ(RSP)の形態であり、そして、ピペットデバイス３０が本質的にワークテーブル３のワーク領域全体を横切って移動するために、ワークテーブル３およびロボットアーム２９を備える。実験装置４は、液体のくみ取り、および開放のためのピペット装置または、液体を測定するためのディスペンサーの形態をとる。他のサンプルプロセッサは、マイクロプレートのごとき、実験器具の物品１５に対するスタッカーまたは培養器を備え、実験器具の物品１５に対するシステムを計量し、マイクロプレートまたはサンプルチューブのような、実験器具の物品１５を遠心分離し、サンプルへのチェックおよび操作を実行するためのするにデバイスおよび他の器具を走査するか、イメージングする。このワークテーブル３は、縦方向(X)および横方向(Y)に延在して図示され、これらの２方向は、正確な角度を含む。与えられたワークステーションまたは、異なったワークステーションの異なる動作または格納ゾーンは、例えばプレートキャリングロボット(図２を参照)のような一つ以上のロボットハンドル器３２に、または、コンベヤベルトまたはレールシステムなどのような他のロボット移送デバイスに一緒に結合できる。

対象物２は、実験装置４のワークテーブル３上に位置するか、位置できる。この発明に関連して、そのような対象物２は、ワークテーブル３の表面に固定できるローカルユニット６を含む。ローカルユニット６は、能動化ユニット９(図１には図示せず、図２を参照)からのエネルギーを受け取り、無線周波(RF)信号を放射し、そして、多数の無線周波識別(RFID)タグ１０(図２参照)を呼び出し、能動化させることができる。ここで、ローカルユニット６は、キャリア１３に組み込まれ、これらのキャリア１３は、実験器具の物品１５に適合するラック１４を備える。この発明に関連して、そのような実験器具の物品１５は、サンプルチューブ内のまたは、すべての可能な寸法およびすべての可能な容積の容量のマイクロプレート(例えば好ましくは96、384または1536個のくぼみを持つ)内の液体サンプルのようなサンプルのための容器を備える。実験装置４のワークテーブル３は、ローカルユニット６を能動化させるために、少なくとも１つのアドレス可能な能動化ユニット９に装備される(図１には図示せず、図２を参照)。ワークテーブル３は、ワークテーブル表面８を格子ユニット１２に分割するために設計された仮想格子１１を備える。この発明の第１の変形によると、この格子１１は、ワークテーブル３のカバー２３内に到達するスルーホール２４の配列の中心を通過するライン(図１参照)により、マークされるような直交座標システムである。仮想格子１１がより小さい格子ユニット１２で定義されるなら、スルーホール２４間の距離は、低減される。代わりに、第２の変形によれば、格子１１は、縦方向側Xおよび横方向側Yに対して傾けることができる。格子１１の第２の変形の傾き角度は、好ましくは４５°に等しい。別の代替例によると、格子１１の２つの変形が図１の左上で示すように組み合わされてもよい。

図示されたスルーホール２４を備えた金属カバー２３の変形では、対象物２は、プラスチック(または少なくともプラスチックの表面層)で作られたカバー２３上に位置することができ、そのプラスチックは、スルーホール２４に替えて透明部を持っても持たなくてもよい。別の可能性は、スルーホール２４を持たないアルミで作られたカバー２３の使用である。いずれの場合でも、ワークテーブル３の使用に附随して、清掃および殺菌動作が容易に達成されるように、ワークテーブル３の表面が可能な限り滑らかに形成される。金属、プラスチックまたはアルミのようなワークテーブル３の表面８に対し、化学的不活性材料が好ましくは与えられる。例えばスルーホール２４、または代わりに光学的に透明部２８に接近してプラグ２５が使用されるなら、滑らかで平坦なテーブル表面８が得られるために、プラグ表面２６または光学的に透明な部分の表面が、ワークテーブル３の表面８と平にすべきである。完全に平な上部表面を持つワークテーブル３が採用されるなら、ワークテーブル３のカバー２３は、ローカルユニット６の能動化に使用される可能な電磁波の波長に好ましくは透明であるべきである。

図２は、図１による実験装置のワークテーブル３の垂直部分断面を示す。実験装置４のワークテーブル３に位置してもよい対象物２を認証し、位置を決定し、そして追跡するためのシステム１を示す。このシステム１は、実験装置４の少なくとも１つのワークテーブル３、中央送信機５、少なくとも１つのローカルユニット６、コンピュータ７、少なくとも１つのアドレス可能な能動化ユニット９、RFIDタグ１０および格子ユニット１２からなる格子１１を備える。

対象物、キャリア１３またはラック１４を含む実験器具の物品１５(例えばサンプルチューブまたはマイクロプレート)は、この実験装置４のワークテーブル３上に位置する。RFIDタグは、これらの対象物２であるか、これらに既に固定されている。これらのRFIDタグ１０の能動化により、これらの対象物２は、識別されることができ、そして、ワークテーブル３上のそれらの現在位置を位置決めできる。もし、これらの対象物２が、移動前、または移動後に、認識され、位置決定されるなら、ワークテーブル３の表面８上の対象物２のすべての移動は、追跡され得る。このように、すべての対象物は、それらが能動化されたRFIDタグ１０を担い、かつ、それらの位置が格子１１にな関して確立できるので、認識でき、位置決めされ、追跡できる。

単純なRFIDタグ１０は、標準化されたRF信号が送信されることにより、イネーブルにされ得る。しかしながら、RFIDタグ１０に対し、例えば、位置決めされるべき対象物のタイプを示すメッセージの形態で、個々の認証を送信できることが望ましい。特に好ましくは、特定のRFIDタグ１０は、個々の(ユニークな)認証を送信し、その認証は、また、この特定のタグ１０を持つ実験器具の物品１５に含まれるサンプルのタイプおよび履歴を与える。特に好ましいRFIDタグ１０は、現在および未来の商業的に得られるRFIDタグのすべての特性を備える。特に、重要なことは、書き換え可能なRFIDタグ１０である。

実験装置４のワークテーブル３は、ワークテーブル３の表面８を格子ユニット１２(図１参照)に分割する格子１１を備える。ワークテーブル３はまた、ローカルユニット６内に組み込まれる受信要素にエネルギーを送信する送信要素２２を備える。これらの送信要素２２は、ワークテーブル３の表面８下のそれらの位置またはそれらの配置により、格子１１の格子交差点を決定する。

第２の実施形態におけるシステム１(図４Ａ内の第１の通信図(１)を参照)は、インターフェースを通じてコンピュータ７に接続され、無線周波(RF)信号を送受信できる中央送信機５を備える。その中央送信機５はまた、好ましくは、ワークテーブル３上に位置する少なくとも１つのローカルユニット６を制御するためにイネーブルにされる。第２の実施形態によると、これらのローカルユニット６は、ワークテーブル３の表面８に固定されるための能力を持ち、そして、少なくとも１つの能動化ユニット９からのエネルギーを受信できるようにされる。中央送信機５は、受信したRF信号を変換し、これらの変換した信号をコンピュータ７へ中継する能力を持つ。コンピュータ７は、実験装置７に接続でき、そして、インターフェースを介して中央送信機５および能動化ユニット９の双方に接続される。コンピュータ７は、中央送信機５と通信でき、中央送信機から受信した信号を処理し、そして、選択された能動化ユニットを制御する。

実験装置４の表面８へのローカルユニットの固定は、ワークテーブル３のいずれかの変化をマークすることなく、つまり、例えば、ワークテーブル３のカバー内またはカバー上にあってもよい、例えば、いずれかのノッチ、レール、びょうまたは同種のものを用いることなく、可能である。

本質的に平坦なワークテーブル３上へのローカルユニット６の装着は、従って、好ましくは、ローカルユニット６の一部である位置決めデバイス１７によって実施される。これらの位置決めデバイス１７は好ましくは、磁石または磁石デバイス２０の形態をとり、それらは、永久磁石および／または電磁石を備える。位置決めデバイス１７は、受信要素１９および／または、マイクロ位置決め要素２１を備える。そのマイクロ位置決め要素２１はまた、先に装着された位置決めデバイス１７と個別のローカルユニット６の中に組み込まれてもよい。ローカルユニット６はまた、RF信号を送信し、そして、ある個数のRFIDタグ１０を制御し、能動化させることができる。

上述したように、図示された実験装置４は、ロボットによるサンプルプロセッサ(RSP)の形態をとり、そのサンプルプロセッサは、ワークテーブル３およびロボットアーム２９を備える。そのロボットアームでもって、ピペット用デバイス３０は、ワークテーブル３の動作領域全体を実質的に移動できる。ワークテーブル３は、ここでは、縦方向(X)および横方向(Y)に延在し、これらの２つの方向は正確な角度を含む(図１参照)。ピペット用デバイス３０、または、ピペット用デバイスに固定された少なくともピペットの針またはピペットのチップは、Z方向に移動でき、このZ方向は、縦方向(X)および横方向(Y)に延在に延在するワークテーブル３と本質的に垂直である。与えられたワークステーションまたは異なるワークステーションの異なる動作または格納領域は、例えば、プレート搬送ロボット(図２を参照)または、コンベアベルトやレールシステム等の他のロボット搬送デバイスのような一つ以上のロボットマニュピュレータ３２で互いに結合できる。

ローカルユニット６は、好ましくは、実験器具の物品１５を受け取るように設計されたラックを備えるクキャリア１３内に組み込まれる。ラックの各々は、少なくとも一つのアンテナ１６内に位置する実験器具の物品１５を識別するために備えられる。システム１により備えられた少なくとも１つのアドレス可能な能動化ユニットは、ローカルユニット６を機能させるために、送信要素２２を通じて使用に供される。

第２の実施形態におけるシステム１(図４Ｂの通信図を参照)も、インターフェースを介してコンピュータ７に接続され、そして、ワークテーブル３上の少なくとも１つのローカルユニットからRF信号を受信するためにイネーブルにされる中央送信機５を備える。更に、中央送信機５は、実験器具の物品１５に固定されたRFIDタグ１０からRF信号を受信できる。これらのローカルユニット６は、ワークテーブル３の表面８に固定でき、そして、能動化ユニット９からエネルギーを引き出せる。このことが起きた時、ローカルユニット６によるエネルギー引きだしは、好ましくは、ローカルユニット６の識別に結合される。特定のローカルユニット６の識別は、格子１１上の特定の位置でのエネルギーの抽出に基づき、このローカルユニット６の存在を確立することにより実行できる。更に、個々の認証が実行され、このローカルユニット６は、電気回路上の変調された周波数に重なり、その電気回路を通じて、送信要素２２および受信要素１９を介しエネルギーがこのローカルユニット６に到達する。この周波数変調は、好ましくは、グリッド１１上の特定の位置に対して典型的である。

代替として、特定のローカルユニット６の識別は、ローカルユニット６に固定されたRFIDタグ１０により発生されたRF信号の放射により実行され得る。この場合、RFIDタグ１０は、送信要素２２および受信要素１９を通じて能動化され、これらの要素は、格子１１上の特定の場所に接触して動作する。集積化されたスイッチ１８は、好ましくは備えられ、そのスイッチで、ローカルユニット６のRFIDタグ１０に供給されるべき能動化エネルギーが制御される。

図３Ａは、マイクロプレートに対しキャリア１３の形態で作られたローカルユニットの垂直部分断面図を示す。ローカルユニット６も、図２で示し、かつ、上で述べたような位置決めデバイス１７を、磁石または磁石デバイス２０の形態で備える。その位置決めデバイス１７は、ここでは、受信要素１９および２つの磁石デバイス２０を備える。

受信要素１９は、送信要素２２の電界により能動化できる誘導性コイルの形態をとり、その送信要素２２は、電磁石コイル(詳細には示さず)の形態をとる。各送信要素２２は、ワークテーブル３の表面８下に整列され、そして、格子１１に関して位置が決定される。ローカルユニット６の受信要素１９が送信要素２２に記録されて整列された時(図２を参照)、送信要素２２の電界は、電気的誘導により、受信要素１９内に電流を発生させる。この理由のために、ローカルユニット６に電流を供給するためのあらゆるソケットも備える必要がなく、そのため、ワークテーブル３の表面８を平坦に維持できる。もちろん、ワークテーブル３のカバー２３または、スルーホール２４を閉じる少なくともプラグは、送信要素２２の電界に対して透過性でなくてはならない。

代替として、受信要素１９は、光エネルギーを受け、そして光を電気エネルギーに変換できる光学要素の形態をとることができる。この場合、ワークテーブル３のカバー２３下に整列され、かつ、格子１１に関して位置が決定された送信要素２２は、光学要素、例えば高輝度のレーザダイオードの形態をとる。当然、ワークテーブル３のカバー２３、表面層２７または、スルーホール２４を閉じる少なくともプラグ２５は、送信要素２２により放射された光に対して透過性でなくてはならない。

受信要素１９は、いずれの場合でも、好ましくは、集積化スイッチ１８に接続され、その集積化スイッチ１８にはアンテナ１６が接続される。例えばもし、固定されたRFIDタグ１０を備えるマイクロプレートが、キャリア１３またはラック１４上に配置されるように、アンテナ１６が整列されるので、アンテナ１６は、実験器具の物品１５のRFIDタグに接近する。この理由のため、キャリア１３を囲む受信要素１９の能動化に対しては、キャリア１３により受信された実験器具の物品１５のRFIDタグ１０の排他的な能動には、弱いRF信号であっても十分である。

図３Ｂは、サンプルチューブのためにラック１４の形態で作られたローカルユニット６の垂直部分断面図を示す。ローカルユニット６は、図２に示され、かつ、磁石または磁石デバイス２０の形態で説明した位置決めデバイス１７を備える。その位置決めデバイス１７は、ここでは、受信要素１９および２つの磁石２０を備える。受信要素１９も、好ましくは集積化スイッチ１８に接続され、そのスイッチは多数のアンテナ１６に接続される。
固定されたRFIDタグ１０を備える多数のサンプルチューブがキャリア１３またはラック１４上に配置されるようにアンテナ１６が整列されるので、アンテナは、実験器具の物品１５のRFIDタグ１０の各位置に接近して位置する。この理由のために、キャリア１３の受信要素１９の能動化により発生された弱いRF信号は、キャリア１３上に整列された実験器具の物品１５のこれらのRFIDタグ１０を強力に能動化させるには十分である。集積化スイッチ１８は好ましくは、特定のサンプルチューブの選択を可能にする。

実験器具の物品１５、つまり、これら実験器具の物品１５に固定されたTRIDタグ１０の現在位置を明確に確立するために、一つの特定の個々のRFIDタグ１０がアンテナ１６によりアドレスされ、そして、能動化されることが絶対的に必要である。通常、個々のRFIDタグ１０と、それを能動化させるように設計されたアンテナ１６との接近は、選択されたRFIDタグ１０への信頼できるRF信号の送信を可能にし、その結果、存在する他のRFIDタグ１０のいずれもが、この送信を認識しない。ここのRFIDタグ１０および／またはアンテナ１６の追加的な仕切りは、受信の信頼性を更に増す。

単純化した図面における関心事として、図３Ｂでは単に４個のサンプルチューブが示される。しかしながら、１、２のような、または、これらの複数、８、１２、１５、２４またはn個のようないずれかの一般的な個数のサンプルチューブが、対応して設計されたキャリア１３またはラック１４によって受け止められることができる。マイクロ位置決め要素２１は、受信要素１９の一部として、ローカルユニット６内に組み込むことができる。理想位置からの小さな変位をも検出するために、特別に配列された磁石や光バリアが好ましくは備えられる。受信要素１９と送信要素２２間の正確な配列位置からの変位の検出を実行できるために、スペシャリストなら、適したタイプのそのようなマイクロ位置決め要素２１(不図示)のいかに選択するかを知っている。

マイクロ位置決め要素２１は、磁石デバイス２０の一部としてローカルユニット６内に組み込むことができる。理想位置からの僅かな変位をも検出できるように、特別に配列された磁石が好ましくは備えられる。ローカルユニット６とワークテーブル３の磁石２０との間の正確な整列位置からの変位の検出を実行できるように、スペシャリストなら、そのような磁石(不図示)の適したタイプの選択を知っている。

RFIDタグ１０がローカルユニット６に固定されるなら、そのローカルユニットも中央送信機５にRF信号を送信できる。アンテナ１６の使用により、ローカルユニット６は、このローカルユニット６のキャリア１３上に位置する実験器具の物品１５の複数の選択されたRFIDタグ１０を個別にアドレスし、能動化できる。

図４Ａは、この発明による第１の通信図(１)を示す。この通信図(１)は、一般的な識別のために使用され、そのため、実験装置４のワークテーブル３上の対象物２を、キャリア１３、実験器具の物品１５およびサンプルのクラスに副分割する。中央送信機５は、第１の通信チャンネル(c1)を用いてRF信号を送信し、そして第２の通信チャンネル(c2)を用いてRF信号を受信できる。

この発明に関連して、“通信チャンネル”の用語は、情報の送信および/または受信に対するいずれかの想像可能な手順によるいずれかの可能な経路を意味することを理解されるべきである。この発明に関連して、“通信チャンネル”の用語は、特定の無線周波、割り当てられた対のケーブル、特定の変調スキーム(例えばRF変調、振幅変調)、または特定の帯域幅を意味することを理解されるべきである。図４Ａでは、２つの形態の通信チャンネルが示され、RF信号c1およびc2と、インターフェースを介し中央送信機５およびコンピュータ７間のをリンクするケーブル(終端を共に矢印を付記)とである。

図４Ｂは、この発明による第２の通信図(２)を示す。その通信図(２)は、キャリア１３、実験器具の物品１５およびサンプルのような実験装置４のワークテーブル３上にある対象物２の個々の識別のために使用される。中央送信機５は、第２の通信チャンネルc2を用いてRF信号を送信し、そして第３の通信チャンネルc3を用いて信号を受信する能力を持つ。第３の通信チャンネルc3は、コンピュータ７を能動化ユニット９へリンクする第１の部分と、能動化ユニット９を少なくとも１つの送信要素２２に接続する第２の部分(c3a)と、ローカルユニット６を少なくとも１つの実験器具の物品１５にリンクする第３の部分(c3b)を備える。

図４Ｂは、様々なタイプの通信チャンネルが示される。RF信号c2およびc3、能動化ユニット９と送信要素２２間のケーブルによる双方向の信号、送信要素２２を介した受信要素１９の能動化、および、インターフェースを通じ中央送信機５をコンピュータ７にリンクするケーブル(両端に矢印を付記)である。更に、ローカルユニット６とそのアンテナ１６との間の配線および、受信要素１９と、ローカルユニット６のRFIDタグ１０の間の配線が示される(図４の(t)を参照)。

ローカルユニット６のRFIDタグ１０は、第１の通信チャンネル(図４Ａ参照)c1のRF信号を受信し、それらの信号を、第２の通信チャンネル対応するc2 RF信号に変換し、そして、第２の通信チャンネルのこれらのc2 RF信号を中央送信機５に送信するローカルの送信/受信の形態をとる。

そのローカルユニット６も好ましくは、送信要素２２を通じて電流が供給されるため、および、ローカルユニット６に固定されたRFIDタグ１０でRF信号を発振するためにイネーブルにされる。ローカルユニット６はまた、送信要素２２を通じてアクティブにされるために、および、アンテナ１６を通じて、c3b信号を、キャリア１３内で受信された実験器具の物品１５に固定されたRFIDタグ１０に送信するために、イネーブルにされる。このRFIDタグ１０に関しては、c2 RF信号を中央送信機５に送信する能力を持つ。各RFIDタグ１０は、受動のRFIDタグ１０であってもよく、第１の通信チャンネル上のRF信号および第３の通信チャンネル上のc3b信号を受信すると共に、第２の通信チャンネル上のc2 RF信号を送信する。

送信要素２２、能動化ユニット９およびコンピュータ７の間で第３の通信チャンネルc3が、逆方向に使用されたなら、送信機要素２２は、コンピュータ７により認識され得る。個々のローカルユニット６の受信要素１９は、ワークテーブル３下で、かつ、格子ユニット１２に合致して配列された送信エレメント２２を通じて、個々にアドレス可能である。送信要素２２については、これらは、能動化ユニット９を通じて個々に制御され、アクティブにされ得る。

ワークテーブル３を構成できる方法にいくつかの好ましい変形がある。第１の変形は、アレーに整列し、かつ、格子１１に対応するスルーホール２４を有する金属カバー２３を備える。各々の場合、スルーホール２４に接近するプラグ２５下に合致して送信要素が存在する。これは、各プラグ２５の表面２６がワークテーブル３の表面８と平坦にされる方法で実行される。

ワークテーブル３の第２の変形は、表面８上にプラスチックの表面層２７を備え、この費用面層２７は、格子１１に対応するアレー内に光学的に透明な部分２８を表示する。各々の場合、送信要素２２は、光学的に透明な部分２８の下方で、かつ、それに合致して整列される。

ワークテーブル３の第３の変形は、アルミカバー２３を備える。送信要素２２は、アルミカバーの下に配列される。送信要素２２の各々は、電磁石送信機として装備され、アル
ミカバーは、送信要素２２の磁場に対して透過できる。

実験装置４またはシステム１のワークテーブル３上に整列された対象物２を識別するためのこの発明による好ましい手順の適用は、第１の組みの発生情報を得るのに役立ち、以下の手順のステップを備える。
a) 認識のための全ての対象物２は、好ましくは無線周波識別(RFID)タグが備えられる。ローカルユニット６も、第３の通信チャンネルc3a(図４Ｂを参照)を用いて、送信要素２２/受信要素１９の組み合わせを通じてアドレスされ得るので、ローカルニット６にRFIDタグ１０を備えることは絶対的に必要ではない。しかしながら、サンプルチューブまたはマイクロプレートの形態り実験器具の各物品１５に対しては、RFIDタグ１０に適用されることが不可欠である。

b) キャリア１３は、ワークテーブル３の表面８上に設置される。これらのキャリア１３は、すでに、ラック１４を備えるか、または、実験器具の物品１５を受け取るように設計されたラックが備えられてもよい。そのような実験器具の物品１５は、場合によって、キャリア１３またはラック１４上に位置できる。キャリア１３の位置決めは、全ての場合でローカルユニット６えるが、手動により、または、実験装置４のロボットにより達成できる。実験器具の物品１５の位置決めは、手動により、または、実験装置４のロボットによる自動運転により達成できる。

c) 一般の無線周波(RF)信号の放射のための命令は、コンピュータ７により、インターフェースを通じてコンピュータに接続された中央送信機５(図４Ａの双方向の矢印を参照)に送出される。この命令は、オペレータにより、または、コンピュータプログラムに対応するプログラムステップにより開始される。

d) 要求された一般のRF信号は、第１の通信チャンネルc1を用いて中央送信機５により送信される。この送信には第１の周波数のRF信号を用いるのが望ましい。

e) ステップ(d)で送信された一般のRF信号は、対象物２に固定されたすべてのTFIDタグ１０により受信される。少なくともすべての実験器具の物品１５にそのようなRFIDタグ１０が備えられるため、実験器具の物品１５に固定されたすべてのこれらのRFIDタグ１０は、この一般の信号の受信によりアクティブにされる。ローカルユニット６もRFIDタグ１０に適合されるなら、これらのRFIDタグ１０も一般の信号を受信し、そして、またアクティブにされる。そのRFIDタグ１０は、好ましくは、第１の周波数のRF信号を受信するように設計される。

f) ステップ(e)にてRFIDタグ１０により受信されたRF信号は変換され、その変換されたRF信号はそのRFIDタグ１０により中央送信機５に、第２の通信チャンネルc2(図４Ａを参照)を用いて送信される。RFIDタグ１０からのRF信号が例えば、第１の周波数と異なる波長の第２の周波数で送信されてもよいように、いずれかの可能なタイプの非干渉プロトコルを使用できる。採用されたRFIDタグ１０のキャパシティによれば、中央送信機に送信されたRF信号は、RFIDタグ１０の存在、それ故、ローカルユニット６または実験器具の物品１５の存在を単に通信する単に簡単な品号を用いてもよい。しかしながら、RFIDタグ１０が送信するたてめに使用されるなら、RF信号は、タグが固定されている対象物２のタイプに関するある情報を与えるようにイネーブルされるのが好ましい。問題にする実験器具の物品１５内に含まれるサンプルまたは複数のサンプルのタイプおよび履歴についての補足情報を送信するのが特に好ましい。特に好ましくは、現在および未来の商業的に得られるRFIDタグ１０のすべての特性を含み、これらの中で、書き換え可能なRFIDタグ１０が特に好ましい。

g) ステップ(f)にてRFIDタグ１０により送信されたRF信号は、中央送信機５により受信される。

H) 中央送信機５は、ステップ(g)で受信した信号をデジタルデータに変換する。その中央送信機５は、第１の周波数のRF信号を送信し、そして第２の周波数のRF信号を受信する能力を持つのが好ましい。

i) 中央送信機５は、ステップ(h)で変換されたデジタルデータをコンピュータ７に送信する。

J) コンピュータ７は、ステップ(i)で中央送信機５により送信されたデジタルデータを送信し、そして、それらを処理する。中央送信機５により伝えられた情報、つまり、RFIDタグ１０を起源とする情報に基づき、そのコンピュータは、実験装置４のワークテーブル３上にあるRFIDタグ１０または対象物２の個数を確立する。このカウント動作は、非干渉プロトコルが使用されるなら、実行はかなり容易である。そのような非干渉プロトコルは、例えば、RFIDタグ１０から中央送信機５にRF信号を系列的に送信するか、または、デジタルデータを中央送信機５からコンピュータ７へ系列的に伝えることであってもよい。RFIDタグ１０が追加的な情報を送信するなら、コンピュータ７は、ワークテーブル３上にあるすべての対象物２のリストをコンパイルする能力を持つ。この手順の最も好ましいバーションでは、コンピュータは、ワークテーブル上にある全ての対象物２および全てのサンプルのリストをも作成する。実験装置４のワークテーブル３上に位置する対象物２の識別および位置を決めるための好ましい手順の使用は、以下の方法ステップを備える。

k) エネルギーを選択されたローカルユニット６へ供給する命令は、この発明に基づき、コンピュータ７により、システム１の能動化ユニット９に送出される。再度、この命令は、オペレータまたは、対応するコンピュータプログラムのプログラムステップにより開始されてもよい。その能動化ユニット９は、インターフェースを通じてコンピュータ７に接続され、そして、この目的のために、第３の通信チャンネルc3aが使用される。この第３の通信チャンネルc3aは、能動化ユニット９をワークテーブル３上の全ての送信要素２２にリンクするケーブルの形態をとる。送信要素２２と能動化ユニット９との間を個々にケーブル接続することにより、各送信要素２２は、個々にエネルギーが供給され得る。しかしながら、送信要素２２またはそれらの全てのいずれかの所望される選択が同時に実行されてもよい。

i) この発明に基づく実験装置４のワークテーブル３のカバー下に整列された送信要素２２を通じて選択されたローカルユニット６は、これらの送信要素２２によりエネルギーが供給される。これは、例えば、電磁石コイルまたは光学要素の形態をとる送信要素２２により可能にされる。

m) ステップ(i)でアクティブにされたローカルユニット６は、一つ以上のアンテナ１６を通じて、c3b RF信号を、ローカルユニット６のキャリア１３内に受け取られた実験器具の物品１５に固定されたRFIDタグ１０に送信する。ローカルユニット６のキャリア１３内に挿入された各サンプルチューブに対し、好ましくは、アンテナ１６に接近し、現在送信しているRFIDタグ１０のみがアクティブにされる。この理由のために、ローカルユニット６のアンテナ１６が、系列的に励起された時、サンプルチューブの単一のRFIDタグ１０の各々は、個々にアクティブにされる。ローカルユニット６の集積スイッチがアンテナ６の送信ポイントを知っているので、各RFIDタグ１０は、サンプルチューブ内のそれの個々のサンプルと共に、識別でき、位置決めされるか、参照される。ローカルユニット６のキャリア上に位置するマイクロプレートに対しては、対応する等価の手順が採用され得る。これはまた、一つ以上のマイクロプレートがキャリア１３上に位置するかを実施する。c3b RF信号は好ましくは第１の周波数のRF信号であり、中央送信機５りよの送信されたRF信号と同じ周波数である。

n) 送信アンテナ１６に接近する実験器具の物品１５に固定されたRFIDタグ１０は、対応するローカルユニット６のc3b RF信号を受信する。通常、タグの能動化のために設計された選択されたアンテナに接近した個々のRFIDタグ１０は、このRFIDタグへの排他的なRF信号の送信を確実とするに十分であり、またこのキャリア１３上にある他のRFIDタグ１０のいずれもが、この信号送信を認識しない。個々のRFIDタグ１０および／またはアンテナ１６の追加的な仕切り(例えばアルミ箔片の使用による)は、受信の信頼性を更に増す。その結果、これらのRF信号の受信により、一つの特定のRFIDタグ１０のみが選択され、そして、個々にアクティブにされる。このRFIDタグ１０は、ステップ(m)で受信されたc3b RF信号を、第２の通信チャンネルのc2 RF信号に変換し、そして、それらを中央送信機５へ送信する。そのc2 RF信号は好ましくは、RFIDタグ１０により送信されたRF信号の第２の周波数に対応する第２の周波数を示す。

o) 中央送信機５は、ステップ(n)でRFIDタグ１０により送信されたこれらのc2 RF信号を受信し、そして、これらのデータをデジタルデータにし、その後、コンピュータ７へ送信するこのデータを移動する。このデータ移動は、中央送信機５をインターフェースを介してコンピュータ７にリンクさせるケーブル接続で実行される。

p) コンピュータ７は、ステップ(o)で受信したデジタルデータを解析し、そして、ワークテーブル３上にある実験器具の物品１５のX/Yマップ座標を確立する。ワークテーブル３上のX/Y座標は、格子１１の格子ユニット１２上に位置するローカルユニット６の現在位置により決定される。個々のZ値(または高さの値)は、ローカルユニット上に位置する実験器具の物品１５の現在位置のX/Y座標マップに好ましくは追加される。マイクロプレートのスタックを受け取る“ホテル”の形態をとるキャリア１３が使用されるなら、各実験器具の物品１５に対するZ値または各Z値は、好ましくは、同じ方法で、X/Y分布マップに記録される。そのようなZ値の取得を可能にするために、マイクロプレートを挿入できる各階に、または、Zレベルに、アンテナ１６(および必要な箇所にスクリーン)が備えられる。これらのローカルユニット６の識別は、能動化ユニット９を通じて選択的にアドレスすることにより、能動化ユニット６といくつかまたは全てのローカルユニット６との間の系列的な通信により、通信チャンネル c3b(図４Ｂを参照)を用いて実行される。この方法の変形として、RFIDタグ１０が中央送信機５に取り付けられるなら、ローカルユニット６は、中央送信機５によりアドレスされ得る。この場合、そのようなRFIDタグ１０は好ましくは、ローカルユニット６のタイプについての情報を、タグが取り付けられる物にも送信できるように、設計されるべきである。

位置または移動の変化についての情報を得る目的のために、実験装置４のワークテーブル３上に位置する対象物２の識別および位置決定に対するこの発明に基づく手順の使用は、上述したステップ(a)から(p)のいくつか、またはそのすべての繰り替えしを備える。

実験装置４のワークテーブル３下に配列された送信要素２２を用いた、選択されたローカルユニット６の能動化は、ワークテーブル３の表面８を通じてエネルギーを伝えることのできるいずれかのシステムで実行され獲る。そのようなエネルギー転送の好ましいシステムは、電気的インダクタンス、容量性結合または光学転送の使用を含む。

同様に、実験器具の物品１５に固定されたRFIDタグ１０は、そのような実験器具の物品１５により占有された個々の位置をターゲットにしてエネルギーを供給できるいずれかのシステムにより励起されてもよい。そのような好ましいエネルギー転送システムは、RF信号、電気的誘導、容量性結合または光(例えば可視または赤外光)の転送の使用を含む。光転送に対し特に好ましいものは、RFIDタグ内に集積化された、または、それに機能的に結合したフォトセルに合焦する赤外光の使用である。そのような光・電RFIDタグにエネルギーを転送して、高輝度のレーザダイオードまたは、個々の実験器具の物品に導く個々の光導体が、ローカルユニットをイネーブルできるように、各実験器具の物品１５に対する１つの光学要素は、励起されるべきである。ローカルユニット６上に位置するいくつかの実験器具の物品１５に対して光導体が使用されるなら、励起光の個々の光波長は、各光チャンネルに対して配置されるべきである。

光エネルギー、特に合焦した赤外光の使用の利点は、励起されるべきでない実験器具の物品１５に接近した物品のRF信号に対してより容易に十分に遮蔽することである。ローカルユニットおよび実験器具の物品１５上のRFIDタグ１０へのエネルギー転送の混合された変形方法は、電気的誘導により励起されるが、実験器具の物品１５のRFIDタグ１０は、光、好ましくは合焦した赤外光により励起される。

この発明の実知れ低の形態に対する代替として、光(例えば可視または赤外光の形態)は、スイッチング用パルスをトリカーするためにも使用できる。実施形態のこの特別の形態では、エネルギー伝達は、電気的誘導またしRF信号により達成される。個々の光パルスは好ましくは、アクティブにされるためにRFIDタグに対して照射され、そして、そのRFIDタグにリンクした対応するセンサにより検出される。これは、共通のエネルギー源が確実にされ、そして、指定された一つ以上のRFIDタグを通じた個々の応答に拘わらず、複雑な遮蔽プロトコルを備える必要がないという利点を持つ。

ローカルユニット６を、ワークテーブル３の表面８上にそれらの位置を保つために(但し、レール、ノッチ、くぼみまたはプラグのような手段を機械的に保つ手段を使用せずに)、磁気デバイス２０(図２および３を参照)が採用される。このように、ラック１４を備えたキャリア１３も、ワークテーブル３上の位置に維持され得る。ローカルユニット６(これは、実験器具の物品１５を受け取るために、キャリア１３またはラック１４を備えるように設計される)の正確な位置を決定するために、特別に設計された送信要素２２および受信要素１９をマイクロ位置決め要素２１として使用できる。この目的のために、送信および受信要素は、ミリメータまたはそれ以下の大きさの空間上の差異を検出できるように選択される。そのような高い解像度は、光バリアまたは誘導システムの使用を通じてのみ達成できる。送信要素２２および受信要素は、実験装置４のワークテーブル３上に合致して、一方が他方の上に配置された時、送信要素２２および受信要素は、電場ラインの極めて狭い重なりのラップを示すように、その誘導システムは、従って、送信要素２２および受信要素のためのコイルを備える。能動化ユニット９は、ローカルユニット６と通信した時、ローカルユニット６のエネルギー取り込みが大きく低下するという事実により、最も僅かな変位が検出された場合でも、誤った位置を容易に検出できる。

そのようなマイクロ位置決め要素２１は、送信要素２２および受信要素１９の部分を形成できる。これらは、磁気デバイス２０の一部として、または、ローカルユニット６内で、かつ、ワークテーブル３の表面下方の他のシステムから隔てられた異なる構成で構成することもできる。各々の場合において、マイクロ位置決め要素２１の正確な位置は、好ましくは格子１１および格子ユニット１２に関連して決定される。

コンピュータ７に対応するソフトウエアが備えられるなら、コンピュータは、詳細な表面マップおよび対象物２(つまり、ローカルユニット６、キャリア１３およびラック１４および、同様な実験器具の物品１５および実験装置４のワークテーブル３上に位置するサンプル)のリストを描く能力を持つ。そのような実験装置４は、単一の器具または、サンプル(人や動物の血液または他の体液のような)を扱い、または処理するためのより高いランキングの論理システム３１であってもよい。そのようなより高いランキングのシステム３１は、生体的または化学的なサンプルを処理、解析、扱い、移動および格納するために必要なすべての器具およびデバイスを備えることができる。コンピュータ７は、好ましくは、ワークテーブル３の表面８上の対象物２の識別および位置に関するすべてのデジタルデータを、そのようなより高いランキングの論理システムに供給または提供する能力を持つ。そのような実験装置４は、ワークテーブル３の個々のサンプルの現在位置および移動の表示を、所望されるサンプルの処理および解析のためのより高いランキングの論理システム内へ統合できる。与えられたワークステーションのいくつかの異なる動作または格納のゾーンまたは、異なるワークステーションさえも、例えば、プレート搬送ロボット(図２参照)または、コンベアベルトやレールシステムなどのような他のロボットによる移動デバイスのような一つ以上のロボットによるマニュピュレータ３２と一体に結合され得る。

参照シンボルは、説明されていなくても、すべての図面で対応する要素を示す。図面または説明で示されたすべての理にかなった文字は、この発明の一部を構成する。商業的に利用できる多様なRFIDタグは、完全なデータ格納機能の範囲、識別性、周波数範囲、大きさ、空間的な動作ゾーンおよび、非干渉プロトコルを含む通信プロトコルを示す。この発明は、そのようなRFIDタグを使用するが、そのRFIDタグは、しかしながら、この発明の一部を構成しない。この理由のために、この発明は、特定のタイプのRFIDシステムや一つのRFID解決に制限されない。

励起のために特定の受取人をターゲットにできる、提示された限りのこの発明の実施形態での変形では、領域内のすべてのRFIDタグ１０の同時の励起に対する設備も可能である。しかし、すべてのタグが応答を出力するのが防止されるために、特定の選択が電子的な妨害に供せられてもよい。干渉による負の選択は、妨害信号をより容易に発振でき、または容易に送信でき、かつ、ターゲットにされるものよりもより正確に励起が可能であるという利点を持つ。RFIDタグからのいずれかの可能な応答は、ターゲットされた妨害により抑制される。RFIDタグ１０を識別するために、通信チャンネル、特にc3aおよびc3bを逆方向に使用することも可能である。スペシャリストに対しては、ここで述べたこの発明の特性の適切な結合もこの発明の範囲内である。

実験装置のワークテーブルの平面図であり、の発明によるシステムが、第２の形態の実例に基づく第１および第２の格子の変形で具体化された図。 図１による実験装置のワークテーブルに対する垂直部分断面図。 マイクロプレートキャリアとして具体化したローカルユニットに対する垂直部分断面図。 サンプルチューブ用のラックとして具体化したローカルユニットに対する垂直部分断面図。 この発明による第１の通信図。 この発明による第２の通信図。

符号の説明

１：システム
２：対象物
３：ワークテーブル
４：実験装置
５：中央送信機
６：ローカルユニット
７：コンピュータ
９：能動化ユニット
１０：RFIDタグ
１１：格子
１２：格子ユニット
１３：キャリア
１４：ラック
１５：実験器具の物品
２３：金属カバー
２４：スルーホール

Claims (35)

1. 実験装置(４)のワークテーブル(３)上に位置できる対象物(２)を位置決めするか追跡するシステム(１)であり、
   a) 無線周波(RF)信号を送受信し、受信したRF信号を変換し、そして、変換された信号をコンピュータ(７)に送信する能力を持つ中央送信機(５)と、
   b) ワークテーブル(３)の表面(８)上に装着され、RF信号を送受信する能力を持つローカルユニット(６)と、
   c) 位置決めされるか追跡されるべき、ローカルユニット(６)または、実験器具の物品(１５)に取り付けられるべき無線周波識別(RFID)タグ(１０)と、
   d) ワークテーブル(３)と、実験装置(４)に結合でき、かつ、インターフェースを介して中央送信機(５)にリンクされるコンピュータ(７)とを備え、
   コンピュータ(７)は、中央送信機(５)から受信した信号を処理し、そして、中央送信機(５)を通じ、選択されたRFIDタグ(１０)をアドレスするために、中央送信機(５)と通信する能力を持つことを特徴とするシステム(１)。
2. 実験装置(４)のワークテーブル(３)上に位置できる対象物(２)を認識し、位置決めし、または追跡するシステム(１)であり、
   a) 無線周波(RF)信号を送受信し、受信したRF信号を変換し、そして、変換された信号をコンピュータ(７)に送信する能力を持つ中央送信機(５)と、
   b) ワークテーブル(３)の表面(８)上に装着され、かつ、能動化ユニット(９)からエネルギーを受信し、そして、多数の無線周波識別(RFID)タグ(１０)をアドレスしてアクティブにする能力を持つ少なくとも１つのローカルユニット(６)と、
   c) ローカルユニット(６)をアクティブにするために、少なくとも１つの能動化ユニット(９)および、表面(８)を格子ユニット(１２)に分割するように設計された格子(１１)を備える、実験装置(４)のワークテーブル(３)と、
   d) 識別、位置決めまたはし追跡されるべき対象物(２)に取り付けられるRFID(１０)タグと、
   e) 実験装置(４)に接続され、そして、インターフェースを介し中央送信機(５)および能動化ユニット(９)に接続されたコンピュータ(７)とを備え、
   中央送信機から受信した信号を処理し、そして、選択された能動化ユニット(９)をアドレスするために、前記コンピュータ(７)は、中央送信機(５)と通信する能力を持つことを特徴とするシステム(１)。
3. ローカルユニット(６)は、中央送信機(５)または能動化ユニット(９)を通じた個々の選択のために設計される請求項２記載のシステム。
4. ローカルユニット(６)はまた、RF信号を受信し、これらの信号を変換し、そしてRF信号を送信するように設計される請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. ローカルユニット(６)は、光エネルギーまたはスイッチングパルスを実験器具の物品(１５)に送信するための少なくとも１つの光送信要素を備える請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
6. 実験装置(４)は、ロボットによるサンプルプロセッサ(RSP)である請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. ローカルユニット６は、実験器具の物品(１５)の受容のためのラック(１４)を持つキャリア(１３)内に組み込まれ、ラック(１４)の各々は、ターゲットにされた励起および実験器具の物品(１５)の識別のために少なくとも１つのアンテナ(１６)を備える請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
8. ローカルユニット(６)は、実験器具の物品(１５)の受容のためのラック(１４)を持つキャリア(１３)内に組み込まれ、ラック(１４)の各々は、ターゲットにされた励起および実験器具の物品(１５)の識別のために少なくとも１つの光源を備える請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
9. キャリア(１３)はまた、ワークテーブル(３)の表面(８)上のキャリア(１３)の位置決めを制御するための位置決めデバイス(１７)を備える請求項７または８に記載のシステム。
10. 位置決めデバイス(１７)は、ローカルユニット(６)をアクティブにするための受信要素(１９)および、キャリア(１３)を所定位置に保持するための磁石デバイス(２０)を備える請求項９に記載のシステム。
11. 位置決めデバイス(１７)は、ローカルユニット(６)を認識し、アクティブにするための受信要素(１９)および、キャリア(１３)を所定位置に保持するための磁石デバイス(２０)を備える請求項９に記載のシステム。
12. 位置決めデバイス(１７)は、ローカルユニット(６)をアクティブにし、認識させ、そして、ローカルユニットと通信できるように適合された受信要素(１９)および、キャリア(１３)を所定位置に保持するための磁石デバイス(２０)を備える請求項９に記載のシステム。
13. 位置決めデバイス(１７)は、キャリア(１３)の正確な位置を取得するためにマイクロ位置決め要素(２１)を備える請求項９から１２のいずれかに記載のシステム。
14. 中央送信機(５)は、第１の通信チャンネル(c1)を用いてRF信号を送信するように、かつ、設計され、第２の通信チャンネル(c2)を用いてRF信号を受信するように設計された請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
15. ローカルユニット(６)は、第１の通信チャンネル(c1)のRF信号を受信し、それらを第２の通信チャンネル(c2)の対応するRF信号に変換し、そして、第２の通信チャンネル(c2)のRF信号を送信する能力を持つ請求項１４に記載のシステム。
16. コンピュータ(７)は、第３の通信チャンネル(c3)を用いるように設計され、この第３の通信チャンネル(c3)は、コンピュータ(７)を能動化ユニット(９)にリンクする第１の部分を備え、能動化ユニット(９)を少なくとも１つの送信要素(２２)にリンクする第２の部分(c3a)を備え、更に、ローカルユニット(６)を少なくとも１つの実験器具の物品(１５)にリンクする第３の部分(c3b)を備える請求項１から１５のいずれかに記載のシステム。
17. ローカルユニット(６)は、送信要素(２２)の能動化に対して、および、ローカルユニット(６)に取り付けられたRFIDタグ(１０)でのRF信号の送信に対して設計される請求項１６記載のシステム。
18. ローカルユニット(６)は、送信要素(２２)をアクティブにするように設計され、少なくとも１つのアンテナ(１６)で(c3b) RF信号をRFIDタグ(１０)に送信するために装備され、これらのRFIDタグ(１０)は、キャリア(１３)内に受け止められた実験器具の物品(１５)に取り付けられ、かつ、(c2)RF信号を中央送信機(５)へ送信するように設計される請求項１６記載のシステム。
19. ローカルユニット(６)は、少なくとも１つの送信要素および、送信要素(２２)をアクティブにするために、および、(c3b) 光信号をRFIDタグ(１０)に送信するために一つの光源が備えられ、これらのRFIDタグ(１０)は、受光するためのフォトセルを備え、キャリア(１３)により受け止められた実験器具の物品(１５)に取り付けられ、かつ、(c2)RF信号を中央送信機(５)へ送信するように設計される請求項１６記載のシステム。
20. 送信要素(２２)、能動化ユニット(９)およびコンピュータ(７)の間で第３の通信チャンネル(c3)が逆方向に使用されるなら、送信要素(２２)は、コンピュータ(７)により認識されるように設計される請求項１６記載のシステム。
21. 各RFIDタグ(１０)は、第１の通信チャンネル(c1)または第の通信チャンネル(c3)が使用された時にRf信号を受信するように、かつ、第２の通信チャンネル(c2)を用いてRF信号を送信するように、受動RFIDタグとして設計される請求項１から１５のいずれかに記載のシステム。
22. 各ローカルユニット(６)の受信要素(１９)は、格子ユニット(１２)に合致して、ワークテーブル(３)下に配置された送信要素(２２)を通じて、個々にアドレス可能に設計され、送信要素(２２)は、自身が個々にアドレス可能であり、そして、能動化ユニット(９)によりアクティブ可能であり、そして、電磁波を送信するよう設計される請求項１０から２１のいずれかに記載のシステム。
23. ワークテーブル(３)は、格子(１１)に対応した配列で配列されたスルーホール(２４)を持つ金属カバー(２３)を示し、そして、送信要素(２２)の各々は、スルーホール(２４)下に、かつ、プラグ(２５)に合致して整列され、各プラグ(２５)は、スルーホール(２４)を閉じ、そして、金属カバー(２３)の表面(８)と同一面であるプラグ表面(２８)を呈す請求項２２記載のシステム。
24. ワークテーブル(３)は、その表面(８)上にプラスチック表面層(２７)を示し、送信要素(２２)は、このプラスチック層の直下に配列される請求項２２記載のシステム。
25. ワークテーブル(３)は、アルミカバー(２３)を示し、すべての送信要素は、誘導性送信機として、このアルミカバー下に配置され、アルミカバーは、これらの誘導性送信要素(２２)の磁場に透過性である請求項２２記載のシステム。
26. 実験装置(４)のワークテーブル(３)上の対象物(２)を識別するための手順であり、
    a) 識別のために、無線周波識別(RFID)タグ(１０)を備えた対象物(２)を準備するステップと、
    b) ローカルユニット(６)およびラック(１４)を備え、ラック(１４)内に実験器具の物品(１５)を備えるかまたは備えなくてもよいキャリア(１３)を、ワークテーブル(３)の表面(８)上に配置するステップと、
    c) コンピュータ(７)による、一般の無線周波(RF)信号の送信のための命令を、インターフェースを介してコンピュータ(７)に接続された中央送信機(５)へ送信するステップと、
    d) 第１の通信チャンネル(c1)を用いて中央送信機(５)で一般のRF信号を送信するステップと、
    e) 対象物(２)上のRFIDタグ(１０)により、ステップ(d)からの一般のRF信号を受信するステップと、
    f) ステップ(e)で受信されたRF信号を変換し、その変換されたRF信号を第２の通信チャンネル(c2)を用いて送信するステップと、
    g) ステップ(f)にてRFIDタグ(１０)により送信されたRF信号を中央送信機(５)により受信するステップと、
    h) ステップ(g)で受信されたRF信号を、中央送信機(５)により、デジタルデータに変換するステップと、
    i) ステップ(h)にて変換されたデジタルデータを、中央送信機(５)からコンピュータ(７)へ送信するステップと、
    j) ステップ(i)にて中央送信機(５)により送信されたデジタルデータを受信し、そして、それらのデータをコンピュータ(７)で処理するステップとを備える手順。
27. ステップ(i)でのデジタルデータの処理は、ワークテーブル(３)上にある対象物(２)のリストをコンパイルできるように、その対象物の分類および計数を含む請求項２６記載の手順。
28. k) 選択されたローカルユニット(６)へエネルギーの送信のために、コンピュータ(７)からの命令を能動化ユニット(９)へ送信するステップと、
    能動化ユニット(９)は、インターフェースを介してコンピュータ(７)に接続され、そして、第３の通信チャンネル(c3a)が採用され、
    l) 選択されたローカルユニット(６)を、実験装置(４)のワークテーブル(３)の下に配置された送信要素(２２)によりアクティブにするステップと、
    m) 少なくとも１つのアンテナ(１６)によって(c3b)RF信号を、または(c3b)光信号を、ステップ(l)でアクティブにされたローカルユニットにより、キャリア(１３)内に受け止められた実験器具の物品(１５)に取り付けられた少なくとも１つのRFIDタグ(１０)に送信するステップと、
    n) ステップ(m)で送信された(c3b)RF信号または光信号を受信し、そしてそれらの信号を、実験器具の物品に取り付けられた少なくとも一つのRFIDタグ(１０)でもって第２の通信チャンネル(c2)のRF信号に変換し、そしてこれらの(c2)信号を中央送信機へ送信するステップと、
    o) ステップ(n)にて、RFIDタグ(１０)により送信された(c2)RF信号を中央送信機(５)により受信し、これらのRF信号をデジタルデータに変換し、そして、これらのデジタルデータをコンピュータ(７)へ送信するステップと、
    p) ステップ(o)で得られたデジタルデータを解析し、そして、コンピュータ(７)により根錬る実験器具の物品(１５)のX/YまたはX/Y/Zの分布マップを描くステップとを更に備える請求項２６または２７記載の手順。
29. ローカルユニット(６)はRFIDタグ(１０)を備える請求項２８記載の手順。
30. ステップ(m)で受信した第３の通信チャンネル(c3b)のRFまたは光の信号の受信および、それらの信号の第２の通信チャンネル(c2)のRF信号への変換は、実験器具の物品(１５)のすべてのRFIDタグ(１０)およびアクティブにされたローカルユニット(６)により達成される請求項２８または２９記載の手順。
31. RFIDタグ(１０)を担う対象物(２)の追跡のための手順ステップのいくつか、または全てが繰り替えされる請求項２８から３０のいずれかに記載の手順。
32. 選択されたローカルユニット(６)の能動化は、実験装置(４)のワークテーブル(３)下に配列された送信要素(２２)により、電気的誘導または光の励起を採用して、達成される請求項２８記載の手順。
33. キャリア(１３)を、ラック(１４)に含まれた状態で、ワークテーブル表面(８)上に保持するために磁石デバイス(２０)が使用される請求項２６から３２のいずれかに記載の手順。
34. ワークテーブルの表面(８)上のキャリア(１３)の正確な位置を確立するため、送信要素(２２)および受信要素(１９)が用いられるか、磁石デバイス(２０)または個別の光デバイスが用いられる請求項３３記載の手順。
35. ワークテーブルの表面(８)上の対象物(２)の位置に対応したデジタルデータは、より高いランキングの論理システムに適用可能である少なくとも請求項２６から３４に基づく手順の請求項１から請求項２５の少なくとも１つに基づくシステムの製品。

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