JP2022518101A - 自動化生物学システム用プロセスモジュール - Google Patents

Abstract

生物学ラボラトリーシステムのプロセスモジュール120に関し、ハウジング102と、ハウジング102内に配置された作業デッキ330と、細胞培養プレート160を受容するための複数の作業デッキプレートスロットと、液体培地を吸引するための少なくとも１つのピペットを具備する液体ハンドリングロボット340と、細胞培養プレート160を保管するための第１の保管モジュール124と連係する第１の移送インターフェース124とを有し、作業デッキ330は、複数の作業位置に移動可能であり、１つの作業位置において細胞培養プレート160が液体ハンドリングロボット340の操作点の下方に配置され、別の作業位置において細胞培養プレート160が、ハウジング102の外部と作業デッキプレートスロット110との間の細胞培養プレート160の移送のために第１の移送インターフェース134と位置合わせする。第１の移送インターフェース134又は第２のインターフェース130は、ラボウェア300又は液体材料を保管するための第２の保管モジュール100,122と連係して運ばれることができ、別の作業位置において、１つの作業デッキプレートスロット110により担持されるラボウェア300又は液体材料を有するプレートが、ハウジングの外部と作業デッキプレートスロット110との間でプレートを有するラボウェア300又は液体材料を移送するために第１又は第２の移送インターフェース130,134と位置合わせする。

Description

本発明は、生物学ラボラトリーシステムのためのプロセスモジュールに関し、ハウジングと、ハウジング内に配置された作業デッキとを備え、細胞培養プレートを受容するための作業デッキプレートスロットと、液体培地を吸引するための少なくとも１つのピペットを具備する液体ハンドリングロボットと、細胞培養プレートを保管するための第１の保管モジュールと連係する第１の移送インターフェースとを有し、作業デッキは複数の作業位置に移動可能であり、１つの作業位置において細胞培養プレートが液体ハンドリングロボットの操作点の下方に配置され、別の作業位置において細胞培養プレートが、ハウジングの外部と作業デッキプレートスロットとの間で細胞培養プレートを移送するために、第１の移送インターフェースと位置合わせされる。

本発明はさらに、細胞培養をメンテナンスするための生物学ラボラトリーシステムにおけるシングルウェルプレートの使用、又は、プレートに関する。

自動化された生物学ラボラトリーシステムは、特許文献１に開示されている。

生物学ラボラトリーシステムにおいて、複数のマイクロプレートを自動充填する機械が特許文献２に開示されている。

化学又は生物学の自動試料分析器が、特許文献３に開示されている。

自動化学分析用の試料ラックの移送装置が、特許文献４に開示されている。

特許文献５は、２又はそれ以上の細胞培養装置の間で生物学的連係を容易とするシステムを示している。流体収集装置は、流体装置の出力ポート又は入力ポートに係合するチップを有する。複数の流体装置がカルーセル上に格納される。

特許文献６は、クローズシステムの培養コンテナを収容するためのインキュベーターを含む細胞培養装置を示している。

特許文献７は、細胞培養物及びラボウェアを保管するための保管装置と、マイクロプレート及びラボウェアを取り扱うための三次元移動可能なロボットアームとを有する自動細胞培養オペレーターを示している。

特許文献８は、自動メンテナンスのためにマイクロプレートを移送する移送手段を備えた自動培養システムを開示している。

特許文献９は、マイクロ細胞培養物のメンテナンスのための自動ロボットシステムを開示している。

その他のマイクロ流体細胞培養システムは、特許文献１０、１１又は１２から知られている。

細胞培養は、高度な技術を必要とするが、手間がかかり煩雑であるため、人件費がかさむ。さらに、ワークフローが難しく、複雑で、何週間もかかることもあるため、再現性が低いこともある。そこで、細胞培養の自動化が試みられている。

細胞は、インキュベーター内のプラスチック器具（フラスコ、丸皿、ボトル、マルチウェルプレート）内で培養される。細胞を通過させるための通常の手順は：冷蔵庫に保管されている培地、ＰＢＳ、トリプシン（冷蔵庫内に保管）を予熱すること、冷凍庫に保管されているウシ胎児血清(ＦＢＳ)などの添加物や成長要因などの特別な添加物を除霜すること；新しいプラスチック器具（新しいプレート、血清ピペット、ピペットチップ）を用意すること；インキュベーターからフローフードに細胞を移すこと（すなわち、無菌状態であるが、インキュベーターから出ている時間を最小限とすることが望ましい）；顕微鏡下で細胞をチェックすること；細胞をＰＢＳで洗浄すること；細胞をトリプシンで取り除いて懸濁し、一定分量を取り、そして顕微鏡の計数スライドで細胞濃度をカウントすること；適切な量の細胞、及び任意の培地を追加すること；そして、細胞をインキュベーターに戻すこと、を含む。大量の液体の移送は、血清ピペットで行われ、少量のものは使い捨てのピペットチップを有するマイクロピペットで行われる。

細胞生物学を自動化する既存のシステムがある。これらのシステムは、一般的には一緒に稼動させるように設計されていない、様々なベンダーの提供する様々な形式による様々な実験設備部品（液体ハンドラー、自動インキュベーター、冷蔵庫など）を組み合わせて構成されている。これらは、多くの場合、テーブルやその他のマシンのベッドに装置をボルトで固定して組み立てられる。その後、３Ｄロボットアームと一体化される。

中国特許第104777321号明細書 米国特許第6,360,792号明細書 米国特許第7,670,553号明細書 特開平1－1189561号公報 米国特許出願公開第2016/0145555号明細書 米国特許出願公開第2018/0044624号明細書 米国特許第7,883,887号明細書 米国特許出願公開第 2016/0201022 号明細書 米国特許第8,652,829号明細書 米国特許第9,388,374号明細書 米国特許出願公開第2017/0145366号明細書 米国特許第9,057,715号明細書

本発明の目的は、長期間にわたって完全に自動化されて稼動できる生物学ラボラトリーシステムで使用するための処理モジュールを提供することである。

本発明のさらなる目的は、プロセスモジュールで用いるラボウェアを改変することである。
本発明は、上述した課題の解決手段を提供する。

本発明のプロセスモジュールは、第１の移送インターフェース又は第２の移送インターフェースが、ラボウェア又は液体材料を保管するための第２の保管モジュールと連係していることを特徴とする。その場合、別の作業位置では、作業デッキプレートスロットの１つに搭載されたラボウェア又は液体材料を有するプレートが、ハウジングの外側と作業デッキプレートスロットとの間でラボウェア又は液体材料を有するプレートを移送するために、前記第１又は第２の移送インターフェースと位置合わせされる。
その方法は以下のステップを含む：
細胞培養プレートを、ハウジングの外側から、少なくとも１つの移送インターフェースを介して、作業デッキプレートスロットの１つに移送するステップ、
ラボウェア又は液体材料を搭載したプレートを少なくとも１つの移送インターフェースを介してハウジングの外側から別の作業デッキプレートスロットに移送するステップ、
作業用デッキを別の位置に移動するステップ、
液体ハンドリングロボットを用いて、液体培地を搭載したプレートから液体培地を吸引するステップ、及び／又は、
ラボウェアを搭載したプレートからラボウェアを掴むステップ、
ラボウェアを用いることにより細胞培養プレートに液体培地を適用するステップ、
作業デッキを別の作業場所に移動するステップ、
少なくとも１つの移送インターフェースを介して、細胞培養プレートを排出するステップ。
以下の機能は任意に実現可能である：生物学ラボラトリーシステム用のプロセスモジュールが設けられ、それは以下の事項を有する：
ハウジング；
ハウジング内の作業デッキであって、作業デッキには、マイクロプレート又はラボウェアを保持するための少なくとも１つのプレートスロットがある；
作業デッキの上方に配置された液体ハンドリングロボット；
作業デッキが移動可能であり、特に作業デッキプレートスロットを液体ハンドリング装置の操作点の下方に位置させるために回転可能である；
プレートスロットが、ハウジングの外側と作業デッキプレートスロットとの間でマイクロプレート又はラボウェアを１つの水平面内で移送するために、インターフェースと位置合わせ可能である。
これにより、生物学システムの処理を１つのモジュールで行うことができ、処理が完了したプレート又はラボウェアは、ターンテーブル又は作業デッキからモジュールの外に移送したり、又は処理が必要なときは作業デッキ上に移したりすることができる。
好ましくは、液体ハンドリングロボットはピペッティングロボットである。これにより、作業デッキ上のラボウェア間及びラボウェア内への液体の移動が可能になる。好ましくは、プロセスモジュールは、作業デッキの上方に配置された、顕微鏡、キャッパー／デキャッパーロボット、リッダー／デリッダーロボットのいずれかをさらに有する。これにより、処理されたプレートを検査のために別のモジュールに移動させたり、デキャッピングのために培地を別のモジュールに移動させたりすることなく、すべての処理を１つのモジュールで行うことができる。これにより、ロボットの移動時間が短縮されるだけでなく、処理時間も短縮され、遅延によるサンプルの腐敗を防ぐことができる。
好ましくは、作業デッキプレートスロットは、作業デッキの回転中心軸に対して放射状に配置されている。これにより、作業デッキを回転させたときに、回転のステップ毎にプレートスロットが常に同じ位置となるようになっている。これにより、作業デッキが回転しても、様々なロボット（ピペッティングロボットなど）が異なるプレートスロットに対して一貫した位置を確保することができる。
好ましくは、作業デッキプレートスロットが、作業デッキの表面内に落とし込まれている。前述のチャネルと同様に、その凹部は、処理中にプレート又はラボウェアが作業デッキ上で回転又は移動するのを阻止する。好ましくは、作業デッキプレートスロットは、作業デッキの外縁に位置する位置合わせ手段を有し、その位置合わせ手段は、モジュールの中心までの距離が短くなるにつれて減少するプレートスロットの入口の幅を規定する。これにより、プレートスロットにプレートが運ばれてきたときに、衝突の心配がなく、すぐに位置合わせすることができる。
好ましくは、作業デッキは、液体ハンドリングロボットによるプレートスロットの操作のための位置を提供するために、又は作業デッキプレートスロットをインターフェースに位置合わせるための位置を提供するために、１又は複数の位置に機械的に割り出しされる。その割り出しは、作業デッキが回転したときに、プレートスロットがインターフェースと位置合わせされた位置、又はロボット装置の下方や装置の前方の処理を行う位置で停止することを確保する。
好ましくは、システムが、少なくとも１つの保管プレートスロットを有する回転可能なカルーセルを備えたさらなるモジュールを有し、保管プレートスロットは、インターフェース及び作業デッキプレートスロットと半径方向に位置合わせ可能である。これにより、さらなるモジュールがプロセスモジュールに対して供給及び排出することができる。さらなるモジュールは、ラボウェア又はプレートを移送するために、プロセスモジュールとさらなるモジュールの間の共通のインターフェースと位置合わせするプレートスロットを有する。
好ましくは、保管プレートスロット、インターフェース、及び作業デッキプレートスロットは同じ水平面内にあり、保管プレートスロットと作業デッキプレートスロットとの間のマイクロプレート又はラボウェアの移送は、単一の直線的な動きを介して行われる。これにより、鉛直方向の移動が不要（又は、モジュールを積み重ねた場合は水平方向の移動が不要）となり、１回の移動でプレートを保管モジュールからプロセスモジュールのスロットに入れることができ、又はその逆もできるので、ロボットの動きが確保される。
好ましくは、回転可能なカルーセルが、インキュベーターモジュール、冷蔵庫モジュール、冷凍庫モジュール、又はプラスチック器具保管モジュールに収容されている。好ましくは、作業デッキは、作業デッキプレートスロットをインターフェース及びカルーセルプレートスロットと位置合わせするための位置を設けるために、１又は複数の位置に機械的に割り出しされる。
さらなる実施形態では、プロセスモジュールを操作する方法が提供され、この方法は以下のステップを含む：
プロセスモジュール内の作業デッキを回転させて、プレートスロットをプロセスモジュールのインターフェースと半径方向に位置合わせするステップ；
カルーセルプレートスロットを有する隣接モジュールのカルーセルを回転させて、カルーセルプレートスロットをインターフェースと半径方向に位置合わせし、インターフェースによってマイクロプレート又はラボウェアをプロセスモジュールから隣接モジュールへ又はプロセスモジュールから隣接モジュールへ移送するステップ：
カルーセルプレートスロット又はプレートスロットの収容物を、インターフェースを介して半径方向に位置合わせされたプレートスロットに移送するステップ；
モジュール内の作業デッキを、作業デッキプレートスロットが液体ハンドリング装置の下方に位置する位置まで回転させるステップ；
液体ハンドリング装置を操作して、プレートスロットの収容物を処理するステップ；及び
作業デッキを回転させて、液体ハンドリング装置の下方の作業デッキ上にさらなるプレートスロットを配置するインターフェース。
これにより、保管モジュールからプロセスモジュールへのラボウェアの移送、ラボウェア内の培地の処理、プロセスモジュールから保管モジュールへのラボウェアの移送が可能となる。
好ましくは、カルーセルプレートスロット又はプレートスロットの収容物の移送は、隣接するモジュールに設置されたロボットハンドリング装置のグラバーの直線的な水平運動を介して行われる。好ましくは、グラバーは、隣接するモジュールの中心からインターフェースの方向における単一の水平方向に、そして鉛直方向に延びるように制限されている。
さらなる実施形態では、生物学的材料を処理するためのモジュールが提供されている。そのモジュールは以下を有する：
ピペッティングロボット；
検査ツール；及び
プロセス材料担体を保持するための第１の保持スロットと、細胞培養担体を保持するための第２の保持スロットとを有するターンテーブル；
細胞培養担体がターンテーブル上で処理されること；及び
ターンテーブルは、ピペッティングロボット及び検査ツールが第１の保持スロットと第２の保持スロットにアクセスできるように回転可能であること。
ターンテーブルは、プロセスモジュールを極めて容易にコンパクト化 (実質的に立方体で、約８０ｃｍ^２のフットプリント) する。これは、ターンテーブルが、ピペッティングロボットの作業領域にプレートを出し入れするための非常にコンパクトな機構だからである。これは、プロセス機能のすべて又はほとんどを単一のモジュールに配置する場合にも有利である。つまりこれは、システムが、機能をあまり必要としない保管庫により囲まれた統合されたプロセスモジュールを有することを意味する。好ましくは、第１の保持スロットと第２の保持スロットは同じ大きさである。これにより、統一されたシステムとラボウェアが確保される。好ましくは、プロセス材料は液体である。好ましくは、プロセス材料担体は、マイクロプレート、又はマイクロプレートと同じフットプリントを有するラボウェアである。
規格化されたサイズによって、モジュール及びシステム内のすべてのアイテムに同じプレートスロット又はハンドリング装置を使用することができる。好ましくは、検査ツールは顕微鏡である。これにより、モジュール内での細胞培養担体の解析が可能になる。そのため、プレート又はラボウェアをモジュールから取り外すことなく、プロセスが完了したか否かを判断することができる。好ましくは、モジュールは、密閉されたハウジングで構成されている。好ましくは、モジュールは、濾過された空気を循環させる手段を備えている。これにより、モジュール内には常に清浄な空気が供給され、その流れは、いずれかの容器からの排出物が他の容器に影響を与えないことを確保する。
好ましくは、モジュールは、マイクロプレート又はマイクロプレートと同じフットプリントを有するラボウェアをモジュールに出し入れして交換するためのインターフェースを有する。プロセスモジュール又はプロセスモジュールを含むシステムは、開示されたプロセスモジュールを操作するためのソフトウェアを含むコンピュータとしての制御ユニットを有することができ、ハンドリングロボットは電気的に駆動される。

本発明は、シングルウェルプレートの新規な使用法を提供する。シングルウェルプレートは、長方形の平らな水平底部と４つの鉛直壁とを有する。４つの鉛直壁が１つのウェルを囲んでいる。１つのウェルが液体の容量となる。この種のシングルウェルプレートは、細胞培養を維持するために使用される液体培地のリザーバーとして、上述した生物学ラボラトリーシステムで使用される。液体はロボットによって取り扱われ、そのロボットは、液体培地を吸引し、細胞培養プレートに保存されている細胞培養に液体培地を適用するための少なくとも１つのピペットを有する。シールされた保管ウェルは、ウェル又はプレート全体の上縁に取り付けられた、又はその近傍にあるフィルムによって気密又は少なくとも液密にシールされてもよい。ウェルは、マイクロプレートの大きさの生物材料の成長領域を形成する。

本発明はさらに、そのようなプレート及び類似のプレートの使用に関する。それは、供給者から生物学ラボラトリーシステムに液体を輸送し、細胞培養維持のためにその液体を適用するための輸送装置と、複数のウェルとを有する。少なくとも１つのウェルの上部開口は箔でシールされる。 プレートは、マイクロプレートフットプリントを有することが好ましい。好ましくは、箔は、壁の上縁にヒートシールされる。好ましくは、少なくとも１つのウェルのシールされた上部開口が、蓋で覆われている。シールされた保管ウェルは、ウェル又はプレート全体の上縁に、又はその近傍に取り付けられたフィルムによって、気密に又は少なくとも流密にシールされることができる。フィルムは、プラスチックの使い捨てピペットチップが貫通できるようにする切れ目のある特徴などの、破壊強度又は特徴部を有することができる。
本発明のこれら及び他の特徴は、添付の図面を参照して、純粋に例として、より詳細に説明される。

図１は、モジュールの実施形態の概略平面図を示す。 図２は、モジュールのシステムへと形成された図１のモジュールの概略平面図を示す。 図３Ａは、異なる構成のシステムへと形成された図１及び図２のモジュールの概略平面図を示す。 図３Ｂは、異なる構成による図３Ｂによるシステムの概略平面図を示す。 図４Ａは、モジュール間のインターフェースの概略平面図を示す。 図４Ｂは、モジュール間のインターフェースの概略平面図を示す。 図４Ｃは、モジュール間のインターフェースの概略平面図を示す。 図５は、モジュールのプレートスロット、プレート及びグリッパーの概略側断面図を示す。 図６は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃによるインターフェースの概略側断面図を示す。 図７Ａは、モジュール間のインターフェースのさらなる実施形態の概略平面図を示す。 図７Ｂは、モジュール間のインターフェースのさらなる実施形態の概略平面図を示す。 図８は、モジュール間のインターフェースのさらなる実施形態の概略平面図を示す。 図９Ａ及び図９Ｂは、鉛直方向に積層された２つのモジュールの概略側断面図を示す。 図１０は、鉛直方向及び水平方向に配置されたモジュールの概略側面図を示す。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、２つのモジュール間のバッファスロットの概略平面図を示す。 図１２Ａ～図１２Ｆは、３つのモジュールのバッファスロットを用いるステップの概略平面図を示す。 図１３Ａ及び図１３Ｂは、一実施形態によるラボウェアの概略側面図を示す。 図１４は、ラボウェアの概略平面図を示す。 図１５Ａは、保管モジュール及びプロセスモジュールの概略側断面図を示す。 図１５Ｂは、図１５Ａの保管モジュール及びプロセスモジュールの概略平面図を示す。 図１６は、プロセスモジュール及びエアハンドラーの概略側面図を示す。 図１７は、プレート及びプレートスロットの概略側面図を示す。 図１８は、検知手段を具備するモジュール間のインターフェースの概略平面図を示す。 図１９は、モジュール間のプレート移送ステップの概略平面図を示す。 図２０は、モジュール間のプレート移送ステップの概略平面図を示す。 図２１は、一実施形態によるハンドリング装置及びプレートの概略平面及び側面図を示す。 図２２は、図２１のハンドリング装置及びプレートスロット及びさらなるハンドリング装置の概略平面図を示す。 図２３は、図２１のハンドリング装置及びプレートスロット及びさらなるハンドリング装置の概略平面図を示す。 図２４は、図２１のハンドリング装置で使用するためのラボウェアの概略平面及び側面図を示す。 図２５は、図２１のハンドリング装置で使用するためのボトルの概略側面図を示す。 図２６は、一実施形態によるハンドリング装置の概略的平面及び側面図を示す。 図２７は、キャップ及び蓋で取り扱うためのインターフェースを具備するラボウェアの概略平面及び側面図を示す。 図２８Ａは、一実施形態による中央ロボットハンドラーを具備するモジュールのシステムの概略平面図を示す。 図２８Ｂは、一実施形態による中央ロボットハンドラーを具備する鉛直方向に積層されたモジュールのシステムの概略側面図を示す。 図２９Ａは、さらなるカルーセルを具備する図２８Ａのシステムの概略平面図を示す。 図２９Ｂは、さらなるカルーセルを具備する図２８Ｂのシステムの概略側面図を示す。 図３０は、モジュールのロボットハンドリング装置及びラックの概略的な拡大側面図を示す。 図３１Ａは、一実施形態による回転可能なロボットハンドリング装置の概略側面図を示す。 図３１Ｂは、一実施形態による回転可能なロボットハンドリング装置の概略側面図を示す。 図３２は、一実施形態によるマガジンラック及びモジュールを具備するロボットハンドリング装置の概略側面図を示す。 図３３は、一実施形態によるモジュールのシステム及びレール上のロボット装置の概略平面図を示す。 図３４は、一実施形態による、鉛直方向に積層されたモジュールにおけるモジュール間のプレートを移送するステップの概略平面図を示す。 図３５は、本発明のさらなる実施形態における図１と同様の平面図を示す。 図３６は、液体培地を収容するためのシングルウェルプレートを示す。 図３７は、液体培地を収容するためのシングルウェルプレートを示す。 図３８は、シール要素３１１と接続された２つの隣接するモジュールを示す。 図３９は、シール要素３１１と接続された２つの隣接するモジュールを示す。

図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すると、本明細書に記載のモジュールのいずれかとすることができる、さらなるモジュール１００に接続されたプロセスモジュール１２０が示されている。
プロセスモジュール１２０は、回転要素１０８すなわちターンテーブルを有する。しかしながら、プロセスモジュール１２０内でターンテーブル１０８が、単一表面でありかつ様々な鉛直ラック２１０を有しない場合もある。その替わりに、ターンテーブル１０８の頂面が、作業デッキ３３０又は少なくとも作業デッキ３３０の一部を形成する。ターンテーブル作業デッキは、ラボウェア用の多数のスロットを有すると共に、プロセスモジュール内で機能モジュール（例えば液体ハンドリングロボット）と位置合わせされ、かつ別のモジュールからターンテーブル作業デッキ上にプレートが水平に移送されるインターフェースと位置合わせされることができる。したがって、ターンテーブル作業デッキは、プレートをモジュール内に移送し、かつ複数の機能要素間で移送するための非常にコンパクトで統合された、シンプルな手段として機能する。

プロセスモジュール１２０内には、液体ハンドリングロボット３４０が設けられている。液体ハンドラー３４０は、ターンテーブル１０８の上方に配置されている。図示の実施形態では、液体ハンドラー３４０は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示されるように作業デッキ３３０の上方の全領域を占めていない。図１５Ｂに示すように、ターンテーブル１０８は、５つのプレートスロット１１０が液体ハンドラー３４０の下方に位置するように回転させられる。液体ハンドラーは、その下方に配置されたプレートスロット１１０の各々に対して、又は、必要に応じて選択された個数に対して液体放出点を有するように構成できる。液体ハンドラーの実際の大きさは、システム９９の必要な機能に応じて変わり得る。所与の実施形態では作業デッキ３３０のすべてのプレートスロット１１０にアクセスするために位置付けされる。

上述した通り、プロセスモジュール１２０内のターンテーブル１０８ひいては回転作業デッキ３３０は、細胞培養プレート１１６や、ピペットチップ及び培地ボトルなどの消耗品を入れたプレートなど、様々なアイテムを保持することができる放射状に配置されたプレートスロット１１０を有する。汎用的な細胞培養システムでは、８個のスロットで十分かもしれないが、プレートスロット１１０の総数は、必要に応じて変更可能であり、例えば、プレートスロット１１０が互いに隣接する２つ以上のプレートを保持するように適応可能である。

図１５Ｂは、ターンテーブル１０８をその中で回転させられるように、プロセスモジュール１２０のプレートスロット１１０に配置された顕微鏡を示している。顕微鏡は、プレートの下方にレンズを有し（プレートの底面を通して細胞を観察するため）、そして例えばプレートの上方に高出力ＬＥＤアレイなどの光源を有する。顕微鏡３４２でプレート１１６を走査することを所望された作業デッキ３３０内の任意の位置は、したがって、プレート１１６の底面を顕微鏡レンズに曝すように、切欠きを有していなければならない。それに替えて、プレートを、回転する作業デッキからハンドリング手段で持ち上げて、顕微鏡に移すこともできる。顕微鏡は、ｘ及びｙの方向に移動又は走査することによって、プレート１１６全体を観察又は走査することができる。ターンテーブル１０８は、顕微鏡３４２が常に同じ位置に留まるように、顕微鏡３４２にインデックスを付けることで、下方にあるプレートや収容物の高品質な検査を確実に行うことができる。図示においては、顕微鏡３４２は、プレート１１６がインキュベーター１２４に出入りするために移送される位置に配置されている。これにより、プロセスモジュール１２０のターンテーブル１０８を回転させることなく、プレート１１６を顕微鏡３４２の下方にあるプレートスロット１１０に移送したり、プレートスロット１１０から移送したりすることができる。その結果、ターンテーブル作業デッキ３３０上で行われる他のプロセスが中断されない。他の実施形態も可能であり、例えば、顕微鏡３４２が、作業デッキ３３０の別のスロットに配置されることもあり得る。

顕微鏡３４２は、一般的に、細胞の状態(コンフルエントなど)をモニタリングするために用いられ、それにより細胞の成長速度を知り、次にいつ継代する必要があるか、又はどこに別のプロセスを開始するのに十分な細胞があるかを知る。別の実施形態では、顕微鏡３４２はさらに、（ｐＨ標識として機能する色素を担持する）培地のｐＨを検出でき、かつ／又は、（培地を酸性に（より黄色）にして曇らせる）粗大な微生物汚染を検出できる。

別の実施形態では、顕微鏡３４２がターンテーブル１０８に割り出しされるか、又は、顕微鏡３４２が必要なプレート１１６又はプレートスロット１１０の面積より大きい面積を見るように配置され、この視野の外側の特徴を無視するようにプログラムされるか、又はプレート１１６における位置ずれを補償するためにこれらを使用する。

任意のデキャッパーロボット３４４が示されており、ターンテーブル１０８が関係位置に回転させられたときにプレートスロット１１０の上方となる位置に設けられている。デキャッパー３４４は、バイアル３２１及びボトル３２３をデキャップする。デキャップする必要があるバイアル３２１及びボトル３２３は、そのプレートスロット１１０がターンテーブル１０８によりデキャッパー３４４の下方のデキャップ位置に回転させられる。その後、ターンテーブル１０８は、デキャップされたプレートスロット１１０を、液体ハンドラー３４０（例えばピペットロボット）のために必要となる位置まで回転させることができる。

任意のデリッダーステーション３４６も示されており、例えば細胞培養プレートであるプレート１１６の蓋外しをするために設けられている。当技術分野では、ピペットチップボックスやピペットチップスタックなどの消耗品、又は、マイクロプレートリザーバーなどのプレート類は、液体ハンドラーのデッキ上に収容されている。ここで説明されるシステムでは、人間が研究室で利用するであろう広範囲の消耗品に、プロセスモジュールがランダムにアクセスできるようにすることが望まれている。このために、プロセスモジュールは、自動インキュベーター、自動冷蔵庫、及び自動プラスチック器具保管庫と連係させられることによって、必要に応じて消耗品又は細胞培養プレートをプロセスモジュールに対しフレキシブルに出し入れできるようにされている。これを可能とするためには、ピペットチップボックス及びマイクロプレートリザーバーの蓋を開け閉めできるシステムが望ましい。当技術分野では、ピペットチップボックスの蓋は人間の使用に適応されており、ボックスに蝶番で取り付けられかつやや柔軟であり、通常、ポリプロピレンなどのポリマー製である。マイクロプレートリザーバーに蓋がある場合もまた、やや柔軟なポリマーの蓋を有する。ピペットチップボックス又はその他のラボウェア（マイクロプレートリザーバーなど）も、デリッダーで扱えるような蓋がついていれば、デリッダーで蓋外しすることができる。このような蓋は、細胞培養プレート用のものとして当技術分野で知られており、一般的に、ポリカーボネートなどの材料で作製され、剛性を要求される。それらの蓋は、当技術分野で知られているように、光沢があればさらに有利である。デリッダー３４６は、ターンテーブル１０８を回転させることにより、蓋を取り外す必要のあるプレートを載せたプレートスロット１１０の１つの上方に配置することができる。

したがって、図１５Ｂに示されるように、例示的なプロセスモジュール１２０は、１つの顕微鏡３４２、１つのデリッダー３４６、及び１つのデキャッパー３４４を有し、すべてが作業デッキ３３０上に設置されるように構成できる。システムの必要性に応じて他の構成も可能である。例えば、２つ以上の顕微鏡３４２が必要な場合、又は、デキャッパー３４４を必要としない構成も有り得る。

一例として、作業デッキ３３０は、プレートスロット１１０内に細胞培養プレート１１６を保持し、バイアル３２０（例えば試薬又は成長因子を含むバイアル）及びボトル３２２（例えば細胞培養液又はトリプシンを含むボトル）を具備するラック、２つの異なるサイズのピペットチップを具備するピペットチップボックス３２４を保持する。作業デッキ３３０は、液体ハンドラー３４０が液体の受け渡しを行う間、静止していてもよいし、様々な皿や他の消耗品を様々なタイミングで液体ハンドラー３４０に簡便に提示するように回転してもよい。さらに、顕微鏡３４２、デリッダー３４６又はデキャッパー３４４の下方位置に、細胞培養プレート１１６などの別のアイテムがあってもよい。顕微鏡３４２、デリッダー３４６及びデキャッパー３４４のための機構が作業デッキ３３０上のプレートスロット１１０の上方に配置されているとすると、ほとんどの場合、これは、液体ハンドラー３４０がそれらのプレートスロット１１０内のアイテムに到達することを妨げるであろう。顕微鏡３４２、デリッダー３４６又はデキャッパー３４４の下方のプレートスロット１１０内にあるアイテムは、作業デッキ３３０を回転させることによって、必要なときに液体ハンドラー３４０に対して露出させることができる。

作業デッキ３３０用のターンテーブル１０８は、ＳＬＡＳ（Society for Laboratory Automation and Screening）マイクロプレートフットプリントを具備する細胞培養プレート１１６のための８個の放射状に配置されたプレートスロット１１０を有し、例えば直径８０ｃｍ未満の小型のものとすることができる。これにより、プロセスモジュール１２０、又は同様の大きさのターンテーブルを具備する他のモジュール１００をコンパクトとし、かつ、実験室のクリーンルームのドアなどのドアを簡単に通過させることができる。これにより、モジュールを工場で組み立てた後に現場で組み合わせることができるので、システム９９の設置が一般的に簡便、迅速かつ経済的となる。

図１５Ｂに示すインキュベーター１２４のカルーセル１０８のような、ラックシステム２１０を具備するカルーセル１０８は、プロセスモジュール１２０の作業デッキ３３０に近接して配置でき、それによって、細胞培養プレート１１６などのラボウェア３００を、単純な水平移動によってインキュベーター１２４のカルーセル１０８のプレートスロット１１０から作業デッキ３３０のプレートスロット１１０に移送することができる。プレート１１６を移送するためのロボット装置１６０は、インキュベーター１２４内に設けることができる。

ロボットグラバー１６０を具備する外部固形廃棄物リセプタクル３４８が、プロセスモジュール１２０と連係して設けられている。プロセスモジュール１２０からの固形廃棄物（例えば、使用済みの細胞培養プレート、空のピペットチップボックス、空のボトル）を、固形廃棄物リセプタクル３４８に移送することができる。固形廃棄物リセプタクル３４８は、モジュール１００のサイズである必要はなく、より小さい容量を有することができ、おそらくはその内容物を袋に空けて実験室の外に運ぶ必要がある。パイプ片により形成されたシール手段３１１は、モジュール１００、１２０を気密に接続する。シール手段３１１は、２つのモジュール１００、１２０を強固に接続するために用いることができる。

図１６は、プロセスモジュール１２４を通過する空気の流れの概略図である。エアハンドラー３５０が設けられている。これは、床面積を節約するためにプロセスモジュール１２４の上に配置されている。しかしながら、エアハンドラー３５０は、所与のシステム９９において適切な他の位置に設置することができる。エアハンドラーは、清浄空気３５２をプロセスモジュール１２４に供給し、清浄空気３５２がプロセスモジュール１２４を横切って（すなわち水平に）排気に送られ、そこで排気３５４はエアハンドラー３５０に戻される。

好ましくは、ＨＥＰＡフィルターで濾過された空気がプロセスモジュール１２４に吹き込まれ通過する。水平方向に空気を送ると、開いた細胞培養プレート１１６又は試薬のバイアルやボトル内への粒子の落下を最小限に抑えることができる。微粒子を低減し、システム９９からの排気を低減させる方法として、ＨＥＰＡフィルターを介してＨＥＰＡ空気をシステム９９に再循環させることができる。レンチウィルスを扱うシステムにおけるように、室内に空気を排出したくない処理工程では、空気の再循環が好ましい場合がある。所与のシステムにおいては、空気を再循環させないことが好ましい場合もある。

一実施形態では、プロセスモジュール１２４がさらに、関係する表面を照射するように配置された過酸化水素蒸気、オゾン、エチレンオキシド、又は、ＵＶ ＬＥＤなどのＵＶライトなどの、定期的な滅菌のための何らかの手段をさらに有する。

図１７は、プレートスロット１１０の２つのバージョンを示している。一方のバージョンでは、プレート１１６又は他のラボウェア３００が、チャネル又はトラフ１５６内に載置され、そのチャネル１５６は、スロット側面部１５２とスロット側面部１５２に通常垂直である底面部１５４とにより形成されている。上述したように、プレート１１６又は他のラボウェア３００は、プレート１１６又は他のラボウェア３００自体の幅よりも広いフットプリント３６０を有する。これは、グラバー１６４がトラフ１５６内にスライド可能とするために使用することができる。しかしながら、図１７の右側のプレートスロット１１０に示されたチャネル１５６では、スロット側面部１５２が、チャネル１５６の底面部におけるより広い部分と、チャネル１５６の開口における狭い部分とを有する。この状況でのトラフの幅は、フットプリント３６０が狭い部分よりも広くなるように（しかし広い部分の間に嵌まることができるように）ようになっており、その場合、プレート１１６はプレートスロット１１０内で鉛直方向に対し拘束されている。これにより、ラボウェア３００の位置合わせが可能となり、ラボウェアの落下や紛失を防ぐことができる。

このような構成は、例えば、プロセスモジュール１２０の作業デッキ３３０上の場所で特に用いることができる。グラバー１６４ひいてはグリッパーフィンガー１６８が、スロット１１０内のプレート１１６の側面を下方に延びていない場合には、グリッパーフィンガーを収容するために、チャネル壁の追加の溝（例えば図５）、又は、ラボウェアの溝３７０（図１９Ａ）のいずれかを必要とする。あるいは、ロボットハンドリング装置１６０が必要とされる。これは、プレート１１６の前面を取り扱うグリッパーによって、又はプレート１１６がプレートスロット１１０に押し込まれたり押し出されたりすることによって実現できる。

面取り３６２が、チャネル１５６の開口におけるスロット側面部１５２の上縁に設けられる。これらの面取り３６２は、プレートスロット１１０内に配置されるプレート１１６を鉛直方向の位置から位置合わせすることを支援できる。チャネル１５６に様々な幅を提供する面取り３６２及びスロット側面部１５２などの上記の特徴は、側面部の溝１６６などの図５の特徴と組み合わせることができる。

図１８を参照すると、プレートスロット１１０の端部には、係合手段３６２が設けられている。係合手段３６２は、プレート１１６がスロット１１０内に存在することを示すために、プレート１１６の配置によって作動するか、又は他の方法でトリガーされる。一実施形態では、係合手段３６２は、プレート１１６が存在するときにプレートスロット１１０の壁内に後退した状態になるバネである。これにより、近接スイッチ又は圧力スイッチが作動し、プレートがプレートスロット１１０内に存在すること、又は適切に配置されていることを制御システムに知らせる。

それに替えて、係合手段３６２は、ラボウェア３００に係合する凹部、押圧フィット、又はバネであってもよい。係合手段３６２は、手段３６２がラボウェア３００によって最初に係合されたときにフィードバック（例えば、グリッパー１６４を駆動するモーターによって読み取られる）を提供し、ラボウェア３００がプレートスロット１１０に完全に係合されたときにさらなるフィードバックを提供することができる。スロット１１０内のプレート１１６の位置に応じたこのような信号の発生は、インピーダンスストリップなどの様々な手段によって、又は、係合手段３６２との接触によりトリガーされるプレート１１６の前端及び後端に配置された近接センサによって行うことができる。それに替えて、プレート１１６の前端から後端までの形状にばらつきがあると、係合手段３６２にかかる力が異なり得る。例えば、プレートは前部でより狭くすることができ、したがって、係合手段３６２は、係合手段３６２をより大きく後退させるプレート１１６のより広い部分よりも後退が小さい。このことはプレート１１６の一貫した位置合わせを必要とし、したがって、対応する係合手段３６２をプレートスロット１１０の入口部に設けることができる。

図１９及びサブ図Ａ、Ｂ、Ｃを参照して、サンプルプロセスを説明する。ここでは、細胞培養プレート１１６内の栄養培地の交換について説明する。

細胞が成長している間、栄養培地を入れた細胞培養プレート１１６は、インキュベーター１２４の中にある。老廃物が溜まっていたり、栄養分が不足していたりするため、培地を交換する必要がある。図１９Ａでは、プレート１１６は、ピペットチップ３２４及び新しい培地（これは、ディープウェルプレート３６４に入っていてもよいし、その替わりにアダプターラック内のボトルに入っていてもよいし、マイクロプレートフットプリントを有するボトルに入っていてもよい）と共に作業デッキ３３０に移される。細胞を有する関連プレート１１６は、ロボット装置１６０によってカルーセル１０８内のプレートホテル／ラック２１０のプレートスロット１１０から取り出される。ロボット装置１６０が鉛直方向に移動し、カルーセル１０８が回転することで、正しいプレート１１６をロボット装置１６０に提示し、ロボット装置１６０はプレート１１６をプレートスロット１１０から取り出す。次に、ロボット装置１６０は、鉛直方向に移動して、回転する作業デッキ３３０のスロットと位置合わせされているインキュベーター３２４のドア１３０と位置合わせされる。カルーセル１０８／回転作業デッキ３３０が回転して、回転デッキ３３０のターゲットプレートスロット１１０（すなわち、プレート１１６が移される場所）をインキュベーター３２４のドア１３０と位置合わせし、そして、ロボット装置１６０がプレート１１６を回転作業デッキ３３０のターゲットプレートスロット１１０に水平に移送する。プレート１１６は、例えば、回転作業デッキ３３０をデリッダーステーション３４６と位置合わせするまで回転させることにより蓋外しされる。そして、位置合わせしたデリッダーステーション３４６は、蓋を取り外して保管する。

ピペットチップ３２４、及び（ディープウェルプレート３６４内の）細胞培養液は、同様の方法で、ロボット装置１６０の鉛直方向の移動、カルーセル１０８の回転、及び作業デッキ３３０上の関連するターゲットプレートスロット１１０の関連する保管庫１２２のドア１３０との位置合わせによって、その別の保管庫１２２から回転する作業デッキ３３０上のターゲットプレートスロット１１０に移される。図１９Ｂでは、すべての必要な材料、すなわち、プレート１１６と培地とチップがプロセスモジュール１２０にある。

液体ハンドリングロボット３４０は、新しい使い捨ての無菌ピペットチップ３２４をピックアップする。使い捨てのピペットチップは、培地や細胞が、微生物や前回のピペッティングステップによる余計な化学物質で汚染されるのを防ぐために使用される。液体ハンドラーは、プレートから使用済みの培地を吸引し、廃棄物として処理する。その後、ピペットチップ３２４は廃棄され、新しいピペットチップ３２４がピックアップされる。次に、液体ハンドラー３４０は、リザーバー（例えば、ディープウェルプレート）から新鮮な培地を吸引し、細胞のあるプレートに培地を分注する。プレートは、シングルウェルプレートでも、マルチウェルプレートでもよいが、その場合、ピペットはウェルの列に分注し、すべてのウェルが新鮮な培地で満たされるまでこの操作を繰り返す。新鮮な培地を入れたプレート１１６に再び蓋をする：回転する作業デッキ３３０を、プレート１１６がそのプレート１１６から取り外された蓋を収容しているデリッダー３４６と位置合わせするまで回転させ、デリッダー３４６がプレート１１６に再び蓋をし、そのプレート１１６をインキュベーター１２４に戻す。それ以上必要とされない場合は、培地とピペットチップは保管庫１２２に戻される。

図１９Ｃは、プレート１１６とピペットチップ３２４とディープウェルプレート３６４をシステム９９の元の位置に戻した状態を示している。

図２０Ａ、Ｂ、Ｃを参照して、さらに例示的なサンプルプロセスを説明する。細胞は通常、例えば８０％コンフルエントになった時点で継代する。この例のプロセスでは、以下のものが回転する作業デッキ３３０に移される。
１．通常、コンフルエントに近い状態の細胞が入っているプレート１１６
２．１ｍｌのピペットチップ３２４のボックス。チップは、好ましくは、ワイドボアチップであってもよい。
３．ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）＋ＥＤＴＡ（又は同等の試薬）を含むディープウェルプレート３６４
４．トリプシン（又は同等の試薬）を含むディープウェルプレート３６４
５．新鮮な培地を入れたディープウェルプレート３６４
６．細胞を移すための２枚の新しいプレート１１６

材料の初期位置を図２０Ａに示す。液体は、任意に、プレート１１６をインキュベーター１２４に適当な期間移すことによって、予熱されてもよい。これは、これまで説明してきたように、プレート１１６を保管庫１２２から回転作業デッキ３３０に移し、その後、回転作業デッキ３３０からインキュベーター１２４に移すことによって実現され得る。

図２０Ｂでは、必要な材料が回転する作業デッキ３３０上にあり、関連するプレート１１６の蓋が外されると、液体ハンドリングヘッド３４０が、新しいピペットチップ３２４をピックアップし、通過しようとしているプレート１１６から古い培地を吸引する。培地は、液体廃棄部３６６に廃棄される。

残留した培地（血清を含む）は、その後、洗浄される。液体ハンドラー３４０は、新しいピペットチップをピックアップし、ＰＢＳを吸引し、プレート１１６のウェルにピペッティングする。その後、ＰＢＳを除去して廃棄する。このすすぎを繰り返すことで、残留する培地や血清の量をさらに減らすことができる。

次に、トリプシンが加えられる。図２０Ｂでは、多数のプレートが対角線上に配向されたデリッダー装置３４６の下方にあることに注目されたい。デリッダー装置３４６は、回転する作業デッキ３３０に固定されていないので、デッキが回転しても、デキャッパー３４４とデリッダー３４６は、位置が固定されたままである。また、対角線上の位置は、ピペッティングヘッドにとって不便な場合がある。したがって、この例では、回転式作業デッキ３３０を回転させて、プレート１１６を便利な向きや位置で提示することができるようになっている。

液体ハンドラー３４０が新しいピペットチップをピックアップした後、作業デッキ３３０を回転させることによって、液体ハンドラー３４０が関連するプレートに必要な（通常は最小限の）量のトリプシンを吸引する。作業デッキ３３０を再び回転させることによって、細胞の入ったプレート１１６を、ピペッティングヘッドがピペッティングしやすい位置に戻し、プレートのウェルにトリプシンを添加する。その後、プレートを数分間インキュベートし、トリプシンが細胞を剥離させる。いくつかの方法では、プレートを室温でインキュベートするが、これは回転する作業デッキ３３０に置いておくことで実現できる。他の方法では、細胞を剥離している間、プレートを３７℃でインキュベートする - これは、プレートをインキュベーター１２４に戻すことで実現できる。トリプシンによるインキュベーション時間の選択には様々な方法を用いることができ、例えば、所定の細胞株を用いた過去の結果に基づいてインキュベーション時間を予測することができる。それに替えて、自動化された顕微鏡を使って、細胞の剥離をモニタリングすることもできる。

細胞が十分に剥離されると、液体ハンドラー３４０は、トリプシンをクエンチするために、（トリプシンについて上述したように、作業デッキ３３０を必要に応じて回転させて）、典型的には血清を含む培地を添加する。それに替えて、血清でのクエンチングを必要としない、当該分野で知られている修飾トリプシンや類似の試薬もある。液体ハンドラーは、新しいピペットチップをピックアップし、必要な量の培地を吸引し、剥離した細胞を収容しているウェルにピペッティングする。剥離した細胞は、ワイドボアピペットチップなどを用いて、上下に優しくピペッティングして混ぜるなどして、再び懸濁させる（細胞へのシアストレスを軽減するため）。

その後、必要な数の細胞を２枚の新鮮なプレート１１６に移し、例えば２０％のコンフルエントである、新たに播種したプレートの目標コンフルエントを達成する。

移される細胞混合物の量を決定するには、様々な方法を用いることができる。例えば、自動化されたセルカウンターで細胞をカウントしてもよいし、継代直前のコンフルエントに基づいて細胞数を推定してもよい。いずれにしても、ピペッティングヘッドは、必要な量の細胞懸濁液（必要な数の細胞を含む）を吸引し、新鮮なプレートに細胞を播種する。新しいプレートのウェルには、必要に応じて新しい培地を補充し、ウェル当たりの培地の量を適正にする。その後、播種したばかりのプレートに再び蓋をして、インキュベーターに戻す。古いプレートは廃棄され、培地、ＰＢＳ、トリプシンは、図２０Ｃに示すように、関連するカルーセル１０８のプレートホテルの保管場所に戻すことができる。

簡単に説明したハンドリング方針においては、必要なすべての材料（新鮮なプレート、ＰＢＳ、トリプシン、培地、ピペットチップ）は、プロセスの最初に、回転する作業デッキ３３０にすべてロードされる。他の動きのシーケンスも可能である。例えば、予熱された液体は、必要なときだけ作業デッキ３３０にロードされてもよい。

上述した通り、より完全で統合されたワークフローを処理する自動化装置が求められている。現状では、自動化システムでは扱いの困難な、古くからある人間に最適化された多様なラボウェアを扱う装置を作る必要がある。ここで提供されるのは、ＳＬＡＳマイクロプレートフットプリントに準拠したラボウェアのみを実質的に使用して、複雑な細胞培養ワークフローのエンドツーエンドの自動化を実現し、それによりワークフローを自動化装置で容易に扱えるフォーマットに適合させることができるラボウェアセット及びその使用方法である。また、ロボットハンドラー、ラック、スロットなど、ラボウェアセットを扱うための普遍的なフォーマットと、このフォーマットに準拠した保管庫も提供される。

上述したように、マイクロプレートフットプリント１１６と互換性のあるフットプリントを有するラボウェアは、グラバーアーム１６４によって、より詳細にはグリッパーフィンガー１６８によって掴まれることになる。したがって、１つのロボット装置１６０がすべての保管モジュール（すなわち、冷蔵庫１２８、冷凍庫１２６、プラスチック器具及び室温試薬１２２など）にアクセスするために、プレート１１６の規格化されたフォームが使用される。マイクロプレート又はマイクロタイタープレート１１６は、細胞培養プロセスでよく使用される。

本明細書では、「マイクロプレート」及び「プレート」という用語は、「ＳＢＳ／ＳＬＡＳマイクロプレートフットプリントを備えたラボウェア」を意味する意図で、互換的に使用されており、マイクロプレート、マイクロプレートリザーバー、シングルウェル細胞培養プレート、マルチウェル細胞培養プレート、マイクロタイタープレート、ボトル、ピペットチップボックス、バイアル及び／又はボトル用アダプターラックを含むラボウェアのセットから構成されており、それらはすべて同じ底面フットプリントを使用しているため、同じロボット装置ハンドラー１６０によってモジュール１００内で操作することができる。さらに、これらのラボウェアはすべて、マイクロプレート底面のフットプリントを有することができ、互換性がある。

図１３Ａを参照すると、ラック３１０に並べられたラボウェア３００のセットが設けられている。ラック３１０は、２つの鉛直スタンド３１４の間でラック３１０の内部領域に若干に延びて配置されたラックレール３１２を有する鉛直スタンド３１４として配置されている。これらのラックレール３１２は内部領域の一部にしか延びていないので、レール３１２上にプレート１１６を置く場合、プレート１１６（又はラボウェア）の一部のみと相互作用し、かつラックスタンド３１４を横切って延びていないので高さを制限することもない。グリッパーフィンガー１６４は、ラックレール３１２の上を掴む際に、プレート１１６及び他のラボウェア３００と依然として相互作用することができる。これについては、以下に図１３Ｂを参照して詳細に説明する。

図１３Ａでは、ラック３１０のレール３１２にマイクロプレート１１６（又はそれに類するもの）が着座した状態が示されている。また、レール３１２上に設置されたバイアルプレート３２０も示されている。しかし、本実施形態では、バイアルプレート３２０のバイアル３２１は、その上に配置された次のレール３１２の高さを超えて延びている。レール３１２は、プレート１１６又はバイアルプレート３２０のフットプリントがレール３１２上に配置されるのに十分な距離を超えて、ラック３１０の内部領域に入り込んでいないので、バイアル３２１は、次のレール３１２の高さを超えて延びることができる。

鉛直スタンド３１４は、各カラムが横に並んでラック３１０の列を形成できるように配置することができ、レール３１２は鉛直スタンド３１４の両側面から延びている。これにより、各鉛直スタンド３１４は、さらなるラック３１０におけるラック３１０の一部を形成することができるため、コンパクトなラック３１０を実現することができる。この配置では、ロボット装置１６０は、単一の水平方向の次元での、すなわちラック３１０に向って及びラック３１０から離れる移動だけでなく、隣接するラック３１０にアクセスするために第２の水平方向の次元での、左及び右へのしたがってｚ軸及びｙ軸にも移動できる必要がある。カルーセル１０８にラック２１０が配置されている場合、複数のラックが放射状に配置されているため、２つのラック２１０に対して１つの鉛直スタンド３１４を使用することはできない。

ボトルトレイ３２２が、図１３Ａに示されており、マイクロプレート１１６のフットプリントには、多数のボトル３２３を保持するのに適したトレイが設けられている。バイアルプレート３２０と同様に、ボトル３２３は、その上のレール３１２の高さを超えて延びるように示されている。これが可能なのは、レール３１２がマイクロプレートフットプリントを保持する距離だけ、ラック３１０の内部領域に延びており、したがって高さを制限するものではないためである。ピペットチップトレイ３２４も示されており、他の例と同様に、マイクロプレート１１６のフットプリントが、多数のピペットを保持することができるピペットラックを有する一方で、レール３１２間の高さがピペットチップトレイ３２４の高さよりも短いラック３１０に収容され得る。

大型ボトル３２６、３２７の２つの例を図１３Ａに示す。大型ボトル３２６、３２７は、プレート１１６又はトレイ３２２、３２４と同じフットプリントになるように製造されている。そのため、他のラボウェア３３０の場合のように、ボトルがマイクロタイターフットプリントラックの上に置かれることはない。ボトル３２６の基部には、ボトル３２６、３２７がラックのレールによって吊り下げられるように、レール３１２間の幅よりも大きく、ラック３１０の隣接する鉛直スタンド３１４間の幅よりも小さい幅を有する延長部３２８が設けられている。そして、２本のレール３１２間の幅よりも細いボトルが、延長部３２８から延びている。また、レール３１２に吊り下げられるように、ラック３１０のレール３１２間に到達する上方の延長部３２９を有するボトル３２７も設けられている。しかしながら、上方の延長部３２９は、ボトル３２７が延長部３２９から両方向（すなわち、上下方向）に延びるようにボトルの中間の高さに配置されている。そのため、ボトル３２９は、より高い位置にあるレール３１２の上に置かれ、下方に吊り下げられながらも上方に延在することができる。これは、ラック３１０の高さに対して上方に延びる基部に延長部３２８を有するボトル３２６と対照的である。これにより、ボトル３２６をラック３１０の最下段のレール３１２に配置し、その上のレール３１２を通過させることができる。

延長部３２８、３２９及び／又はボトル３２６、３２７は、水平方向に円形の断面を持つ形状、すなわち、上から見たときに円の輪郭を形成する形状にすることができる。これにより、従来の形状のボトルであっても、レール３１２に保持することができる。あるいは、延長部３２８、３２９がレール３１２の長さに沿って延びる平らな側面を有することによって、ボトル３２６、３２７を吊るすためのより大きな支持面積を設けることもできる。ボトルは、円形又は同様の平らな側面を持つ形状にすることができ、その場合（上部から見たときに）より長方形の形状のボトルは、スペースをより効率的に使用することができ、そして細胞培養作業でよく使用される。

これにより汎用性の高いラックソリューションが提供されることによって、多様なラボウェアのために特別なサイズのプレートスロット１１０を用意する必要はなく、その替わりプレートスロット１１０は、多くの種類のラボウェアを収容することができる普遍的なものとなっている。さらに、いくつかの実施形態では、プレートスロット１１０は、特定の高さの収容物に対して特別なサイズである必要はなく、その替わりに、レール３１２の組がプレートスロット１１０ひいてはラック２１０、３１０の高さに入り込まないので、プレートスロット１１０はレール３１２の組よりも高いラボウェア３００のアイテムを許容することができる。

上述したラック２１０、３１０は、カルーセル１０８上に位置している。場合によっては、ラック２１０がカルーセル１０８から完全に取り外され、新しいラック２１０、３１０にロードすることができる。これにより、新しいプラスチック器具３００やプレート１１６のセットを予めラックにロードしておき、交換することができる。ラック２１０、３１０へのアクセスは、ユーザーがアクセス可能なドアを介して行うことができる。ドアの高さは、モジュール１００に取り外されたり置かれたりするラック２１０、３１０の高さと同じにする必要があるだろう。モジュールの汚染や環境の変化を避けるために、ラック２１０、３１０の交換をロードロックと組み合わせて行うことができる。場合によっては、ラック２１０、３１０の交換のためにアクセスできるのは、プラスチック器具の保管や室温での保管に使われるモジュール１００だけである。

カルーセル１０８は、各モジュール１００について単数形で説明された。しかしながら、複数の回転円盤を設けて、ラック２１０、３１０を保持するカルーセルを形成することも可能である。例えば、下段のターンテーブルと上段のターンテーブルには、ラック２１０、３１０が間に着座するためのスペースを設けることができる。いくつかの実施形態では、プレートスロット１１０の列は、同じモジュール１００内で独立して回転する独立したカルーセル１０８上に着座している。

研究者が大量の細胞を培養する場合、大量のフラスコを使うことになる。一方、プレートは、複数の培養や実験を並行して行うためにユーザーがマルチウェルプレートを必要とする場合に使用される。シングルウェルプレートは、Ｔ７５フラスコと同様に大きな液面面積、例えば７７ｃｍ^２の液面面積を有するものを設けることができる。シングルウェルプレートは、人間が使うには不便で普通ではないが、ロボット装置１６０は使うことができる。これにより、自動化されたシステムでの機械的なハンドリングが簡単になる。

図１３Ｂは、図１３Ａに示したようなラボウェア３００のセットを示している。しかしながら、グリッパーフィンガー１６８が、様々なラボウェア３００と相互作用していることが示されている。プレート１１６の場合、グリッパーフィンガー１６８は、プレート１１６（レール３１２上に載っているフットプリントを除く）の各側面を把持している。把持されるのがプレートの側面であることから、グリッパーフィンガー１６８がプレート１１６の上（又は下）の領域に侵入することはない。これにより、プレートや収容物の高さが制限されることはなく、高さに関する唯一の制限は、ラボウェア３００が置かれる予定のラック３１０（又はモジュール１００）の高さ、又は、ラボウェア３００が通過する予定のインターフェース１３４の高さとすることができる。

バイアルプレート３２０、ボトルトレイ３２２、ピペットチップトレイ３２４、及び大型ボトル３２６では、グリッパーフィンガー１６８はすべて、レール３１２上に着座するフットプリントの上でラボウェア３００を把持する。注目すべきは、ラック３１０上に置かれたとき、鉛直スタンド３１４とプレート１１６又はラボウェア３００の他の部分の側面との間に、グリッパーフィンガー１６８が収まることができる十分なスペースがあることである。これは、ラボウェア３００のフットプリント（大型ボトル３２６、３２７の場合は延長部３２８、３２９）が、ラボウェア３００の側面間の幅よりも広いからである。大型ボトル３２７の場合、延長部３２９がレール３１２に載っているため、グリッパーフィンガーは、延長部３２９よりも低い位置でボトル３２７を替わりに掴むことができる。

上述したシステムは、細胞培養プレート１１６、（一般にボトル３２３、３２６、３２７に入っている）液体培地、例えば２ｍｌバイアル３２１に入っている（成長因子などの）液体添加物、（細胞から採取したサンプルを保管するための）サンプルプレート１１６、（ピペットチップボックス３２４に入っている）ピペットチップなどを扱う。これらの異なる対象物は、ロボット装置１６０を使用して、同じシステム９９で異なるように処理することができる。これにより、長時間の操作にも耐えうる自律性の高度な自動細胞培養システム９９が実現される。

図３Ａ及び図３Ｂに戻って参照すると、プロセスモジュール１２０が示されており、ここでは、様々なラボウェア３００が、上述の説明によるカルーセル１０８の作業デッキ上に示されている。注目すべきは、プレートスロット１１０が、カルーセル１０８の作業デッキ上にあるものなどのように、システム９９全体で同じサイズ及び構成であるため、バイアル３２１、ボトル３２３、３２６、３２７及びピペットチップボックス３２４を含むすべてのラボウェア（例えばプラスチック器具）３００が、同じグリッパーフィンガー１６８で取り扱われ、同じ種類のラック２１０、３１０及びカルーセル１０８に収容され、そして回転する作業デッキ上の同じ種類のドック１１０に着座しているということである。

バイアルには通常、０．２～２ｍｌの液体が入っている。それらはスクリューキャップされることが多いが、他の方法も可能である。バイアルは、０．２～２ｍｌのクライオバイアルを使用することができる。

ピペットチップは、大量のスペースを占めるため、そしてシステム９９がそのような大量のピペットチップを使用するため、一般的に省スペースのスタック（マガジン）に保管されることがある。しかしながら、１０ｕｌ、１００ｕｌ、１ｍｌのチップなど、さまざまな種類のチップが用意されていることが有利である。さらに、他のチップ、例えば１００ｕｌや１ｍｌのワイドボアチップや、それらのチップのエアゾール耐性バージョンを有することが有利な場合もある。もし、複数のチップボックス３２４がデッキに予めロードされていたり、ボックス用のマガジンがあったりすると、このフレキシビリティのために多数のスロット１１０やマガジンが必要となるであろう。そのためには、大型の、又は複雑なデッキが必要になるかもしれない。したがって、１つのボックス３２４でチップを扱うことは、限られたスペースを大量に使用するように見えるが、実際には、仕組みを単純化することでフレキシビリティを高めかつダウンタイムを低減できるので、システム９９の良好な稼働率を実現している。また、必要に応じてチップを交換するための人手も少なくて済む。これらの実施形態のバリエーションは、システム９９の要件に応じて採用することができる。

図１４は、異なる機能のための異なるトレイ又はプレート１１６の平面図を示しており、例えば、左側にはボトル３２３のための４つの領域が画定されているボトルトレイ３２２が示されており、右側にはバイアル３２１のための４８のスロットが設けられているバイアルプレート３２０が示されている。しかしながら、中央のトレイ３２５には、ボトルやバイアルを１つのトレイ３２５に収容できるように、スロットやエリアの組み合わせが示されている。システム９９の要求に応じて、トレイ３２５のための様々な組み合わせを提供することができる。

様々なラボウェア３００は、バーコード、ＲＦＩＤ、ＮＦＣチップなどのコンピュータ読み取り可能な手段を有し、トレイやプレートの種類や構成をシステム上に記録することができる。トレイ又はプレートを選択する際にこれを検出するために、ロボット装置１６０に読み取り装置を存在させることができる。

細胞培養プレートには、通常１０～１５ｍｌの培地が必要である。この培地は、１００～５００ｍｌのボトルから１５～２０ｍｌの血清ピペットでピペッティングして使用するのが一般的である。血清用ピペットは、もともと手動で使用するために設計されたもので、通常はポリカーボネートなどのポリマー製で剛性の高く、その内径は、本体の長さの中央部が最も広く、そして先端部で狭くなっており、そして空気圧をかけて液体を吸引又は吐出する機構に接続する端部も狭くなっている。このため、従来はボトルや血清ピペットを扱う自動化システムが必要で、複雑で故障しやすいロボットになりがちであった。一方、従来のピペッティングロボットは、成熟度が高く信頼性も高いが、一般的にヘッドは１ｍｌまでしか扱えず、１０～１５ｍｌの培地を移送するためには、長いピペッティングステップが必要である。ピペッティングロボットは一般的にピストンを有し、空気の入れ替えで動作することが多い。使い捨てのピペットチップが用いられており、それらは、ある程度準拠していて、ピペットの「コーン」の外側にシール状態で取り付けられるように、一般的にポリプロピレンなどのポリマー製である。ピペットチップは、ピペットコーンに装着する部分の内径が大幅に大きくなっている。

また、ボトル３２３、３２６、３２７の代わりに、ディープウェルプレート１１６を培地保存容器として使用することができることに留意されたい。本システムではディープウェルプレートを使用することができ、自動化されたロボットシステム９９でのハンドリングが容易になる。さらに、ディープウェルプレート１１６は、（出荷時に液体が漏れるのを防ぐために）フィルムで封止することができ、このフィルムはピペットによって破られることができる。それに替えて、プレートの蓋が密閉されていたり、ガスケットがあったりする場合もある。２ｍｌのウェルを持つ９６ウェルプレートには、ボトルと同様に１９２ｍｌの培地を収容することができ、スペースを有効に活用することができる。ディープウェルプレートは、ボトルとは異なり、トラフリザーバーと同様に、マルチチャネルピペットヘッドにアクセス可能である。１ｍｌのピペットを具備する８チャネルピペットヘッドは、ディープウェルプレートから一度に８ｍｌのピペッティングができるので、シングルウェルプレートに最大１６ｍｌの培地を充填する場合、２回のピペッティングステップで済む。マルチチャネルピペットヘッドを使用してプレートに培地を充填することは、一見非効率的に見えるが、ディープウェルプレートを大容量の液体リザーバーとして使用し、マルチチャネルピペットでピペッティングすることで、自動化システムの機械的な複雑さを大幅に軽減し、スペース効率が良く、フレキシビリティがあるため、システムの占有率（すなわち効率的な使用）を高めることができる。シングルウェルプレートは、Ｔ７５フラスコの替わりにロボットが使用できるようになっている。Ｔ７５フラスコは培養面積が７５ｃｍ^２と大きく、細胞のストックを維持するのに有用であるが、人間が好んで使用するものであり、ロボットには不向きである。一方、シングルウェルプレートは存在するが、人間が使うには使いづらく、簡単に傾いて培地をこぼしてしまうため、ほとんど使われていない。しかしながら、シングルウェルプレートは、ロボットに適しており、７５ｃｍ^２以上の培養面積を有することができる。自動化されたシステムでは、プレートの高さを１５ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下にすることで、保存密度を高めることができることがさらに有利である。通常これは、プレートを傾けることで液体がこぼれやすくなるため、人間が使用するには不利な条件となる。

システムを使用する例では、ユーザーが、システム９９が必要とする液体をシステムにロードする。その液体は、ボトル３２６、３２７からディープウェルプレートに（例えば、自動液体ハンドラー又はディスペンサーによって）移されてもよいし、又は、上述したようにサプライヤによってディープウェルプレートに供給されてあったものでもよい。ユーザーは、培地、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水：Phosphate Buffered Saline）、及びトリプシンを含むディープウェルプレートを、例えばシステム９９の冷蔵庫１２８のカルーセル１０８内のラック２１０、３１０にロードすることができる。システム９９が細胞を継代する準備ができると、冷蔵庫１２８内のロボット装置１６０は、冷蔵庫１２８内のラック２１０、３１０から培地、ＰＢＳ、トリプシンを取り出し、インキュベーター１２４内の空のラック２１０、３１０に渡して５分間温める。５分後、システムは、１ｍｌのピペットチップ３２４のボックスと、少なくとも１枚の新鮮な細胞培養プレート１１６を作業デッキ１０８に移す。プラスチック器具保管庫１２２のロボット装置１６０は、カルーセル１０８のスロット１１０からチップボックス３２４を取り出し、プラスチック器具保管庫１２２のドア１３０に位置合わせするように回転させた作業デッキ１０８のスロット１１０上に渡し、そこでチップボックス３２４を渡すと共に、同様の方法で新鮮な組織培養プレート１１６を渡すようになっている。次に、作業デッキ１０８が回転して、ＰＢＳ、培地、トリプシンを受け取るスロット１１０をインキュベーター１２４のドア１３０に位置合わせし、インキュベーター１２４内のロボット装置１６０が（ディープウェルプレート１１６に入っている）それらの液体を、ターンテーブル１０８の適切なスロット１１０に渡す。その後、ロボット装置１６０は、継代する必要のある細胞を入れたプレート１１６を渡す。

図２１を参照すると、ロボット装置１６０の改良されたインターフェース、特にハンドラー又はグリッパーフィンガー１６８と、プレート１１６又は他の互換性のあるラボウェア３００との間のインターフェースが示されている。

一般的にインターフェースは、ハンドラーとラボウェアの「ドック＆キー」機能の組み合わせで構成されている。その特徴は、例えば斜角付けされたり、円錐形とされたりすることで、ラボウェアをピックアップする際にハンドラーの上に位置合わせし、数ミリのずれも補正できるようになっている。ハンドリングインターフェースにより、ラボウェアをより確実に保持することができる。この機能により、システムは、ハンドリングインターフェースを備えていない、サイズが正しくないラボウェアを検出し、拒否することができる。

図２１Ａでは、その側壁を通って延在する溝３７０を具備するフットプリント３６０を有するプレート１１６が示されている。特に、溝３７０は、フットプリント３６０の端部を起点として、プレート１１６の長さに沿って延びている。いくつかの実施形態では、溝３７０の長さはプレート１１６の長さの半分を超えず、さらにその長さはグリッパーフィンガー１６８の長さと同じ（又はそれよりも長い）である。溝３７０は、フットプリント３６０の上面と下面で閉じられている。しかしながら、溝３７０は、開放側に最も近いフットプリント３６０の側壁を開放して、チャネルを形成することができる。対向する（すなわち、プレート１１６の幅方向に亘る）端部にも、溝３７０が設けられている。２つの溝３７０は、一対のグリッパーフィンガー１６８が溝３７０に沿ってスライドしてプレート１１６を扱うことができるようなサイズになっている。プレート１１６以外のラボウェア３００は、好ましくは、プレート１１６と同様又は同一のフットプリントを有する。したがって、溝３７０は、すべてのラボウェア３００に設けることができる。

溝３７０の上面及び下面は、グリッパーフィンガー１６８に対するプレート１１６の鉛直方向の移動を制限する。その結果、グリッパーフィンガー１６８は、プレート１１６を扱うために水平方向の力に依存しなければならないだけでなく、プレートもまた鉛直方向に対し拘束される。そのため、プレート１１６を落としてしまう可能性が低くなる。プレート１１６の反対側の端部から同等の一対の溝３７０を設けることができ、それによってロボット装置１６０に関連するグリッパーフィンガー１６８がプレート１１６を両側から扱い、プレート１１６を互いに受け渡しできるようになる。

それに替えて、溝３７０は側面で囲まれていたり、下面で開いていたりすることもある。また、異なる形状の溝３７０を設けることも可能であり、例えば、断面が正方形や円形であることも可能である。グリッパーフィンガー１６８が溝３７０に位置合わせする替わりに、ラボウェア３００のフランジがグリッパーフィンガー１６８又はラック２１０の斜角付けされたた溝に位置合わせするように、この特徴を逆にすることができる。

図２１Ｂでは、円錐形又は角錐形の突起３７２を有する一組のグリッパーフィンガー１６８と、同等の円錐形又は角錐形の窪み３７４を有するプレート１１６が示されている。円錐形の突起３７２は、プレート１１６の側面に対向して把持するグリッパーフィンガー１６８の面に配置されている。対応する円錐形又は角錐形の窪み３７４は、グリッパーフィンガー１６８に対向するプレート１１６の外縁部に設けられている。操作時には、グリッパーフィンガー１６８が、プレート１１６の指定された長さに沿って延在し、プレート１１６に向かって閉じることにより、プレート１１６を把持する。この指定された長さは、窪み３７４と突起３７２とが位置合わせするような長さである。プレート１１６とグリッパーフィンガー１６８との間の少量のずれは、円錐形又は角錐形の突起３７２が窪み３７４内に移動して、グリッパーフィンガー１６８と正しく位置合わせするようにプレート１１６を移動させることにより、自動的に修正される。

対応する円錐形又は角錐形の突起３７２及び円錐形又は角錐形の窪み３７４は、プレート１１６の他方の側のグリッパーフィンガー１６８に設けられている。なお、突起３７２と窪み３７４は、水平方向に並んでいなくてもよい。突起と窪みの高さを２種類にすることで、例えばプレートの向きを間違えずに処理することができる。さらに、突起３７２と窪み３７４がプレート１１６の幅方向に水平に並んでいない場合、プレート１１６は窪みを中心に回転することができない。図２１Ｂでは、グリッパーフィンガー１６８の端部にて片側に配置された２つの突起３７２と窪み３７４が設けられており、すなわち、一方はグリッパーフィンガー１６８の端部に向かって配置され、他方はプレート１１６の端部の開始点に配置されている。他方の側には、もう一方のグリッパーフィンガー１６８の突起３７２と窪み３７４の間に水平に配置された単一の突起３７２と窪み３７４がある。円錐形又は角錐形の形状は位置合わせを可能にし、また、プレート１１６を保持するために必要なグリッパーフィンガー１６８の内向きの力だけでなく、ロボット装置１６０によりプレートが落とされる可能性を低減するために、円錐形又は角錐形の形状により提供される鉛直成分があることでも、把持を支援する。

円錐形や角錐形ではなく、他の形状を用いることも可能である。例えば、半円状の突起３７２や窪み３７４などが考えられる。また、所望に応じて、任意の数の突起３７２及び窪み３７４を設けることも可能である。例えば、両方のグリッパーフィンガー１６８に突起３７２及び窪み３７４がなくてもよい。

図２１Ｃを参照すると、図２１Ｂと同様の突起３７２及び窪み３７４の配置が示されている。しかし、追加の窪み３７４は、一方の側から接近したときにグリッパーフィンガー１６８が到達できないプレート１１６の側面に設けられている。さらに、窪み３７４は水平方向と鉛直方向の両方で鏡像になっている。すなわち、窪み３７４は、プレート１１６のいずれかの側から、突起３７２を有するロボット装置１６０によりプレートがピックアップ可能な位置にある。これにより、このような窪みを有するプレート１１６又は他のラボウェア３００を２台のロボット装置１６０で同時に扱うことができ、また、ロボット装置１６０又はモジュール１００の間で受け渡すことができる。

図２３は、一対のロボット装置１６０の間のそのような受け渡しを示している。ここでは、２組のグリッパーフィンガー１６８がプレート１１６に同時に係合して、プレート１１６の確実な制御が終始維持される受け渡しを提供することができる。

図２２を参照すると、ラボウェア３００のためのドックすなわちプレートスロット１１０は、ロボット装置１６０がプレートスロット１１０に受け渡しできるように、窪み３７４と相互作用するように設けられている。ここでは、プレートスロット１１０において、突起３７２を設ける替わりに、プレート１１６がプレートスロット１１０に配置されたときに、フィードバック手段３７８がプレート１１６の窪み３７４内に延在して、プレート１１６がプレートスロット１１０に完全に配置されたことをフィードバックする位置にフィードバック手段３７８が設けられている。

プレートスロット１１０のフィードバック手段３７８は、ｉ）ラボウェア３００がプレートスロット１１０に係合し始めたとき、ii）ラボウェア３００が完全に係合したこと、そしてiii）ラボウェア３００が正しい向きにありかつ正しいハンドリングインターフェースを搭載していたこと、などの機械的フィードバックを提供することができる。フィードバック手段は、先に図１８を参照して説明したものと同様の方法で行うことができ、すなわち、フィードバック手段３７８が窪み３７４内にあるときに接触がトリガーされる。それに替えて、フィードバックは、プレート１１６によって押し下げられたとき、及び、窪み３７４内にあるときに、フィードバック手段３７８内のスプリング又は他の弾性手段の押し下げに基づいて行うことができる。

フィードバックは、操作が逆になったとき、すなわちロボット装置１６０がプレートスロット１１０からラボウェア３００を取り除いているときには逆になる。作業デッキ３３０上又はラック２１０内のプレートスロット１１０の各々が、これらの特徴を有することができる。一実施形態では、これらの特徴の１つ又は複数又はすべてが、図１８を参照して説明した係合手段３６２と組み合わされる。

図２１Ｃのプレート１１６とグリッパーフィンガー１６８は、プレート１１６の各側面に単一の突起３７２と窪み３７４を有する。しかしながら、追加の窪み３７４が、プレートの前面及び後面１１６にそれぞれ設けられている。さらに、２つのグリッパーフィンガー１６８の間を垂直に延びてそれらを結合する、グラバー１６２のビーム３７６に突起３７２が設けられている。このような突起３７２及び窪み３７４は、プレート１１６の位置合わせをさらに提供する。前述したように、ビーム３７６又はグリッパーフィンガー１６８に設けられた突起３７２及び窪み３７４の両方の数又は形状は、上述したものに限定されない。一実施形態では、プレート１１６のそれぞれの端面の中心から外れた位置に窪みが設けられており、正しい方法で配置されたプレート１１６のハンドリングを制限している。

図２１Ｄを参照すると、ここでは、突起３７２及び窪み３７４が、プレート１１６のフットプリント３６０上に配置されていることが示されている。このことは、これらの突起３７２及び窪み３７４が、プレート１１６又はラボウェア３００の内部容量に侵入しないことをさらに強化するものであり、これらは、ハンドリングを支援するより広いフットプリント３６０面積を有する。例えば、図１３Ａ及び１３Ｂを参照して上述した規格化されたフットプリント３６０であれば、突起３７２及び窪み３７４は、上述したすべてのラボウェア３００と互換性がある。

２種類の特徴部である、溝３７０と、突起３７２及び窪み３７４とを、１つのインターフェース又はプレート１１６で組み合わせることができる。

突起３７２と窪み３７４の円錐嵌合は、プレート１１６がグリッパーフィンガー１６８と数ミリずれていても、自己位置合わせする傾向がある。また、上述した両方の嵌合特徴部（溝３７０又は円錐３７２、３７４）は、ラボウェア３００がグリッパーフィンガー１６８から、滑ったり、鉛直に落下したりすることを防止することによって、グリッパーフィンガー１６８がプレートをより確実かつ信頼性をもって保持することを可能にする。図２１Ｂ及び図２１Ｃの３つの窪み３７４により、プレート１１６の向きを独自に指定することができる。突起３７２と窪み３７４は、プレートを３次元的にグリッパーフィンガー１６８に位置合わせする。これは、プレートが正しい向きに正しく得られたという情報をフィードバックするために使用することができる。

溝３７０と窪み３７４の両方により、グリッパーフィンガー１６８は、ラボウェア３００が正しいハンドリングインターフェースを搭載するか否かを判断することができる。これにより、システムは、インターフェースを搭載していないラボウェア３００を除外することができ、ひいては、システム９９は、正しくないサイズのラボウェア３００を除外することができる。その結果、システムの信頼性が高まり、許容範囲の劣ったサードパーティ製のトレイを除外することができる。これを利用して、部分的に閉じたシステムを構築し、システム９９の信頼性をより簡単にコントロールすることができる。

溝３７０と突起３７２及び窪み３７４とを搭載するプレートは、依然としてマイクロプレート（ＳＬＡＳプレート）のフットプリントに準拠することができる。

上述したように、図２１Ａ～Ｄのインターフェースは、ラボウェア３００に使用することができ、厳密にはプレート１１６のみではない。図２４を参照すると、突起３７２及び窪み３７４が設けられたボトルトレイ３２２が示されている。特に、ボトルトレイ３２２は、窪み３７４を有しており、これらがボトルトレイ３２２のフットプリント３６０に配置されていることが確認できる。したがって、このことは、あらゆる種類のラボウェア３００に適応することができる。

図２５を参照すると、プレート１６の幅を有する大型のボトル３２６が提供されている。それは、突起３７２と窪み３７４の円錐嵌合を提供し、ボトル自体は、ボトルの本体に窪み３７４を有する。これにより、ボトル３２６が着座するためのトレイを使用することなく、グリッパーフィンガー１６８がボトル３２６の側面を把持することができる。一実施形態では、ボトル３２６は、それを所定の位置に保持するための突起３７２を有するラック２１０に保持される。

バイアルやピペット用のトレイ、プレート、ボックスも、溝３７０や円錐嵌合インターフェースにより機能するように適応されており、同様に想定されている。

これまでは一対のグリッパーフィンガーについて説明してきたが、他の実施形態では、プレートをピックするための追加の手段を使用することができる一方、オプションとして上述の突起や窪みを使用することができる。図２６を参照すると、規格のマイクロプレートフットプリント３６０を有するプレート１１６が設けられている。プレート１１６は、上述したようにラボウェア３００であり得る。動的又は受動的なグリッパーフィンガーの替わりに、ロボットハンドラーが、プレート１１６を操作して移動させるためにプレート１１６の下に延在する受動的なハンドリングプレート２６０を有するエンドエフェクタを有していてもよい。ハンドリングプレート２６０は、幅方向からプレート１１６に近づくように、プレート１１６の幅方向に延在するように示されている。しかしながら、他の実施形態も想定される。ハンドリングプレート２６０は、プレート１１６のフットプリント３６０がその上に配置されたときにそれに向かってハンドリングプレート２６０から上向きに延びる突起３７２を有する。プレート１１６には、そのフットプリント３６０に、窪み３７４と突起３７２が対応するように設けられている。

また、ハンドリングプレート２６０は、プレート１１６がハンドリングプレート２６０上に配置されたときに、プレート１１６の位置合わせを可能にする位置合わせ手段２６２を有している。これらの位置合わせ手段２６２は、ハンドリングプレート２６０上のプレート１１６の好ましい位置に沿って延びており、ハンドリングプレート２６０上に配置されたときにプレート１１６が正しい位置にスライドすることを促すように、傾斜又はテーパーが付けられている。

突起３７２と窪み３７４は、プレート１１６の中心線に対して偏心して配置されていることが示されている。しかしながら、グリッパーフィンガーについて述べたように、様々な構成が可能である。例えば、プレート１１６は、異なる方向から近づくハンドリングプレート２６０がプレート１１６をピックアップできるように、複数の窪み３７４を有することができる。また、突起３７２及び窪み３７４を逆にすることもできる。また、追加の突起３７２及び窪み３７４を設けることもできる。

ハンドリングプレート２６０のハンドリング幅はプレート１１６よりも小さいので、ハンドリングプレート２６０を使用することで、ハンドリング幅を考慮する必要なく、インターフェース１３４、ラック２１０、プレートスロット１１０の幅をプレート１１６の幅又は長さに最小化することができる。ハンドリングプレート２６０もまた、プレート搭載作業の安定性を高めるための強固な基盤となる。

図２７を参照すると、ボトルやバイアルに内蔵されているデキャッパーのインターフェースが示されている。蓋３８０を備えたボトル３２６が提供される。蓋３８０は、蓋３８０の上面にキャッピングインターフェース３８２を有する。キャッピングインターフェース３８２は、対応する形状の突起がキャッピングインターフェース３８２とインターフェースできる（すなわち内側にある）ような、六角形の形状を有する窪みである。このインターフェースは、蓋３８０を回転させると雄型の突起が回転し、その逆にもなるような回転ロックを提供する。この突起をデキャッパー３４４に使用することで、インターフェース３８２を持たない従来の蓋の把持やねじ外しよりも信頼性の高いデキャッピングやキャッピングを行うことができる。

キャッピングインターフェース３８２には、複数の形状やインターフェースを用いることができる。さらに、デキャッパーは雌型のインターフェースを有し、ボトルは雄型のインターフェースを有することができるが、これは通常の自動嵌合キャッピングプロセスによるものがより一般的である。

バイアル３２１もまた、バイアルのキャッピングインターフェース３８６が形成されるように、上面に窪みのある蓋３８４を有している。ボトル蓋３８０と同様に、バイアルのキャッピングインターフェース３８６は、上から見たときに六角形の形状を有することが示されている。これにより、対応する形状の突起がバイアル蓋３８４と回転可能にロックされ、信頼性の高いキャッピング又はデキャッピングプロセスを生じることができる。

ボトル３２６と同様に、キャッピングインターフェース３８６の様々な形状が使用され得る。例えば、別の多角形形状を使用して回転ロックを行うことができる。

ボトル３２６は、底面インターフェース３８８を有しており、ここでは、キャッピングインターフェース３８２のものと同様のくぼみが設けられ、ボトルの底面からボトル３２６の本体へと延びている。底面インターフェース３８８は、下側から見ると六角形の形状をしている。これにより、対応する六角形の突起が底面の窪みの中に収まり、回転可能にロックされる。バイアル３２１も同様に、ボトル３２６の底面インターフェース３８８と同じバイアル底面インターフェース３９０を有している。これらの底面インターフェース３８８、３９０により、ボトル３２６又はバイアル３２１を下側から回転可能に保持することができる。これにより、脱着機３４４を下側に取り付けるように構成したり、ボトルやバイアルの蓋のデキャッピング作業がボトルやバイアル自体の回転につながらないように、プレートの突起でボトルが回転しないように拘束することができる。

また、下側のインターフェースは、ボトル３２６やバイアル３２１を位置合わせするための特定の突起を備えたトレイに載せることにより、システム９９内を移動する際のボトル３２６やバイアル３２１の転倒や落下を防止するために使用することができる。これにより、ボトル３２６やバイアル３２１がトレイやプレート上に正しく配置され、様々なロボットハンドリング装置がそれらと相互に作用することも可能になる。

必要に応じて、上側と下側のインターフェースを組み合わせて使用することができる。上側と下側に用意されたインターフェースは、同じである必要はありません。しかしながら、インターフェースの同一性は、統一された操作のために役立つ可能性がある。バイアル３２１とボトル３２６は、同じ形状のインターフェースを有することができるので、同じピッキング又はデキャッピングロボット３４４上で、同じグリッパーによって取り扱うことができるようになっている。

蓋３８０、３８４の窪みが、キャップの奥よりも狭い口を有するアンダーカットインターフェース３９０など、キャッピングインターフェース３８２、３８６にさらなる変更を加えることができる。これにより、蓋３８０、３８４がボトル３２６又はバイアル３２１から取り外されると、突起が遠位端で拡大するといった、付加的な鉛直方向のロックを有するインターフェースが可能となる。これにより、ピッキング又はデキャッピングロボット３４４のグリッパーによって、蓋３８０、３８４が落とされるリスクを低減することができる。

上部又は下部のインターフェース３８２、３８６、３８８、３９０は、面取り又は斜角付けされており、デキャッパー又はピッカーのグリッパーがインターフェースに近づく際に位置合わせするようになっている。これにより、トレイやプレート、又はプレートスロット１１０自体のトレイやプレートなど、バイアル３２１又はボトル３２６の位置決めにおける多少の誤差を許容することができる。これは、マシンやロボットの誤差にも役立つ。また、これらの特徴により、正しいインターフェースを有していないラボウェア３００はマシンで使用できないため、サードパーティ製や公差の劣ったラボウェア３００は拒否され、より信頼性の高い自動化を実現することができる。

図１は、本発明の一実施形態による保管モジュール１００を示す。 保管モジュール１００は、４つの側面１０４を有する箱を形成する外殻又はハウジング１０２を有する。これらの側面１０４は、正方形のフットプリントを具備する保管モジュール１００を形成するように、すべて同じ長さであり得る。モジュールの性質と内部のカルーセル機能 (後に詳述する) のために、等しい長さの側面１０４が好ましいが、いくつかの実施形態では、側面１０４の長さを変えて、長方形又は他の多角形のモジュール１００とすることができる。４つ以上の側面１０４を有することもさらに可能である。

各側面１０４の長さ１０６は、７０ｃｍ～８０ｃｍとすることができる。特に、各保管モジュール１００の側面１０４の長さ１０６は、少なくとも２次元において８０ｃｍ以下とするべきである。これにより、モジュール１００のシステム９９全体がコンパクトになり、これは有利である。なぜなら、これらのシステムは、床面積が高価な実験室又はクリーンルームに設置され、そしてこれによりモジュール１００がドアを通り抜けることができるからである。これにより、保管モジュール１００の出荷の困難さとコストも削減される。

外郭シェル１０２の内部には、カルーセル１０８が設けられており、カルーセル１０８は、保管モジュール１００のフットプリントを占める円形のプレートである。カルーセル１０８は、その半径に沿って（すなわち放射状に）配置されたトレイスロット又はプレートスロット１１０を有する。カルーセル１０８の中心は開いており、センターウェル１１２がある。プレートスロット１１０は、それらの縁がすべてセンターウェル１１２に面するように配置される。図において、センターウェル１１２は、８つのトレイ縁１１４を有し、したがって八角形の形状である。いくつかの実施形態では、センターウェル１１２が、プレートスロット１１０の数に等しい数の辺を有する多角形であるように、平坦なトレイ縁１１４を有する。しかしながら、いくつかの実施形態では、円形の縁を有するセンターウェル１１２を使用することができ、トレイ縁１１４が円形のセンターウェル１１２の周囲を形成する。

プレートスロット１１０は、プレート、トレイ、又はラボウェアを保持するように指定された位置である。プレート又はトレイは、プロセスプレート、細胞培養プレート、マイクロタイター若しくはマイクロプレート、他のラボウェア若しくは容器を保持するプレート、又はラボウェア自体とすることができる。プレートスロットとプレートの詳細については後述する。

カルーセル１０８は、モジュール１００の床に置かれるか、床から持ち上げることができる。

モジュール１００は、外殻１０２が立方体（すなわち、立方体形状）を形成するような高さを有する。保管モジュール１００の高さは、長さ１０６と等しい必要はない。しかしながら、高さは、出入りするドアの高さを超えないことが好ましく、輸送及び組立てを容易にするために、理想的には出入りするドアよりも低いことが望ましい。

鉛直方向の配置（以下で詳細に説明する図９Ａ及び図９Ｂを参照）では、プレートスロット１１０は鉛直方向に積み重ねられるので、プロセスプレート又は他のラボウェアをラック２１０に鉛直方向に積み重ねることができる。したがって、各プレートスロット１１０は、その上にプレートスロットを有し、プレートスロット１１０のラック２１０を形成する。プレートスロット１１０の設計は、カルーセル１０８上に直接置かれるものから、カルーセル１０８の上方に高く（又は下方に）置かれるものまで、異なっていてもよい。これについては後に詳述する。

ラック２１０は、保管モジュール１００の高さ２０４を通して延在することができる。 カルーセル１０８が上昇している場合、その高さよりも下に延在することもできる。外殻又はハウジング１０２内の空間は、内部に清浄な空気を有することができ、各モジュール１００の要件に応じて、互いにロック可能な複数のモジュール１００を組み立てることによって構築される。したがって、内部は気密にシールされているので、追加の高価なシュラウドや、大型で高価なクリーンエアキャビネットに保管モジュール１００を設置する必要はない。

図２は、モジュール式システム９９を形成するためのモジュール式配置におけるいくつかの保管モジュール１００を示している。特に、左端にインキュベーターモジュール１２４、中央にプロセスモジュール１２０、そして右端にプラスチック器具保管モジュール１２２が示されている。これらのモジュールは指標であり、制限するものではない。ただし、示されているように、各モジュール１００は同じ形式を用いており、例えば、各々がカルーセル１０８を有し、その中又は上に形成されたプレートスロット１１０をそれぞれ有する。

冷凍庫（１２６；図３Ａ）などの他のモジュール１００を想定することができる。多くの実験、及び培養に必要な培地には、成長因子などの試薬が含まれており、１日又は２日以上保存する場合は凍結する必要がある。これにより、試薬を基本培地に混合することにより、毎日又は２日おきに培地を調製するシステム９９が得られ、その場合、試薬の一部はシステム内に凍結保存される。したがって、冷凍庫モジュール１２６を設けることができ、システム９９は凍結試薬を保管し、必要に応じてそれらを取り出して解凍することができる。システムの別のモジュール１００は、冷蔵庫（１２８；図３Ａ）である。多くの試薬、特に細胞培養培地は冷蔵庫に保管されており、冷凍庫モジュールのみに頼ると、試薬を繰り返し凍結融解するのは煩雑で、有害でさえある。

図２に示すように、細胞培養に使用されるモジュール式システム９９のこの例では、プロセスモジュール１２０、及び一連の保管庫、すなわち細胞培養のためのインキュベーター１２４及び右側のモジュールのようなプラスチック器具保管庫１２２が提供される。上述したように、他のモジュールは、培地を保管するための冷蔵庫、例えば成長因子や試料などを保管するための冷凍庫、及び室温試薬保管庫を含むことができる。マイクロプレートフットプリントを備えたスロットに適合するように設計されたラボウェア３００のセットを受容するように構成されたスロット１１０が設けられる。そのセット３００は、トレイ、ボトル若しくはバイアル用のアダプターラック、ボックス、ボトル又は皿を含むことができる。これについては、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して以下でより詳細に説明する。プレートスロット１１０には、プレート１１６（例えば、細胞培養プレート、アダプター ラック、又はラボウェア) を配置できる。プレート１１６は、試薬又は細胞培養物を保持できるバイアル又は容器を搭載することができる。プレート１１６は、例えばプレート１１６がインキュベーター１２４からプロセスモジュール１２０に渡されるように、モジュール１００間で移送され得る。移送は、モジュール１００の特定のインターフェース １３４で行われる。

保管モジュール１００は、モジュール１００がプレート１１６（又は他のプラスチック器具）を提示又は受け渡しできるインターフェース１３４を有する。インターフェース１３４は、隣接するモジュール１００上のインターフェース１３４と位置合わせして、プレート１１６を１つのモジュールから別のモジュールに移すことを可能にする。これにより、例えば、バイアルを保持するプレート１１６をインキュベーター１２４からプロセスモジュール１２０に移すことができる。インターフェース１３４は、モジュール１００へのアクセスを閉じるためのドア１３０を有することができる。これらのドアは、鉛直方向又は水平方向に開くことができ、引き戸にすることができ、複数のパネルを有することも単一のドア １３０とすることもできる。ドアは、モジュール１００の要件に応じて変えてもよい。例えば、いくつかのドアは、耐圧性又は断熱性である。これらのインターフェース１３４は、同じ平面に（例えば、ロボットのハンドリングを大幅に簡素化するために水平面内に）あることができる。それに替えて、一部のインターフェースは鉛直方向又はその変形とすることもできる。保管モジュール１００は、床面積を節約するために鉛直方向に積み重ねることができる。これにより、モジュール間にギャップ又はスペースを必要とせず、したがってトレイ１１６又は他のアイテムを間で移送するためのさらなる処理機能の必要性なしに、モジュール１００を一緒に積み重ねることによるシステム９９の構築が可能になる。それはまた、より多くのモジュール１００を積み重ねることにより、システム９９をアップグレードして、より多くの機能又はより多くの容量を追加することを可能にする。鉛直方向に積み重ねられたモジュールは、図９Ａを参照して詳細に説明される。それらは、グリッパーの通路を形成するシール要素３１１を使用して接続されている。

上述のように、モジュール１００はインターフェース１３４と一緒に接合され、いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは、シール要素３１１及び／又はドアによって気密にシールされる。それによって、モジュール１００を「接続」することにより、清浄な空気を含む完全なシステム９９を構築することができ、清浄な空気空間を含む高価でかさばるハウジングを必要としない。したがって、インターフェース１３４は、プレート１１６を外郭シェル１０２又はハウジングの外側の外部空間に通過させる替わりに、隣接するモジュール１００へのアクセスを提供するのみである。これを確実に維持するために、ドア１３０があれば、それらも互いに気密にシールされる。これには、ハンドリングが簡単になるという利点もある。

図２は、ロボット装置１６０も示している。ロボット装置１６０は、モジュール１００のセンターウェル１１２に配置されている。ロボット装置は、プレートスロット１１０からプレート１１６を保持できるグラバー１６２を有する。ロボット装置１６０はまた、グラバー１６２の伸張及び後退の作動を可能にするためにグラバー１６２に接続されるロボットアーム１６４を有する。ロボットアーム１６４は伸縮自在である。グラバー１６２は、プレートスロット１１０（又はスロット１１０のラック２１０）を保持するプレート１１６に到達し、プレートがスロット１１０又はラック２１０から引き出されてスロット１１０又はラック２１０に配置されるようにプレート１１６を拘束することができる。ロボット装置１６０はまた、プレートがロボット装置１６０の作動によって隣接するモジュール１００に渡されるように、インターフェース１３４を介してプレート１１６を通過又は移送するためにも使用される。図２は、同じ場所にグラバー１６２及びドア１３０を備えた類似のロボット装置１６０を有する２つのモジュール１００（例えば、インキュベーター１２４及びプラスチック器具保管庫１２２）を示す。すべてのモジュール１００がロボット装置１６０を有する必要はなく、いくつかのモジュール１００は、プレート１１６を通過させ又は移送するために、隣接モジュールからのロボット装置１６０に依存することができる。特に、プロセスモジュール１２０は、ロボット装置１６０なしで示されている。

モジュール１００のセンターウェル１１２内のロボット装置１６０は、ロボットアーム又はコンベヤーベルトなどの中間装置なしで、プレート１１６を別のモジュール１００内のプレートスロット１１０に渡すことができる。これは、中間装置をなくすことにより、より単純なシステム９９を提供する。 また、中間装置に必要なスペースをなくすことで、システム９９をよりコンパクトにし、位置合わせと公差積み上げの問題を低減し、二重ハンドリングを減らし、追加の外部シュラウドや清浄空気ハウジングを必要としないコンパクトなシステムの構築を容易にする。

センターウェル１１２内のロボット装置１６０は、非常に限られた動きの自由度を有することができる。それは、２つの自由度のみを有することができる。つまり、ウェル１１２内の鉛直方向と、ドア１３０若しくはインターフェース１３４を通るか又はスロット１１０内への水平方向である。カルーセル１０８は、ロボット装置１６０がラック２１０のすべてにアクセスできるように、回転するように構成することができる。したがって、ロボット装置１６０は、インターフェース１３４の方向に水平に（かつ直線的に）、及び鉛直方向に向かって移動するように制限される。それに替えて、いくつかの実施形態では、ロボット装置１６０を回転させることができ、カルーセル１０８を拘束することができる。あるいは、両方の組み合わせがある。ロボット装置１００は、ロボットアーム１６４を延ばす替わりに、レール内を走行するか又はレール内を走行するグラバー１６２を有するなど、さらに制限を受けることができる。これにより、ロボット装置１６０が位置合わせを損なう可能性が少なくなる。モジュール式システム９９は、再利用されるコードを備えたモジュール式ソフトウェアも可能にする。これは、例えば３Ｄロボットアームが到達する自動ドア１３０とカルーセル１０８とを備えたインキュベーター１２４を有する替わりに、プレート１１６（及び他のオブジェクト）を他のモジュール１００に自律的に提供するという意味で、保管モジュール１００を「自己完結型自動販売機」にすることによって部分的に達成される。

図３Ａ及びＢは、いくつかのモジュール１００を含むさらなるシステム９９の平面図を示す。複数のモジュール１００は水平に配置され、中央のプロセスモジュール１２０とインターフェースする、インキュベーター１２４、冷蔵庫１２８、冷凍庫１２６、及びプラスチック器具保管庫１２２から構築された一例の完全なシステム９９を提供する。プロセスモジュールを除く各モジュールが、センターウェル１１２にロボット装置１６０を備えているので、「外部」の拘束されていない３Ｄロボットアームは必要ない。すべてのモジュール１００は、プレート１１６が隣接するドア１３０又はインターフェース１３４を通過できるようにインターフェースする。プロセスモジュール１２０は、複数のモジュール１００（インキュベータ１２４、冷蔵庫１２８、冷凍庫１２６、及びプラスチック器具保管庫１２２）の各側面にアクセスできるように中央に配置される。伸長するロボットアーム１６４が（回転できないように）固定されている場合、プレート１１６がプロセスモジュール１２０に出入りできるように、ロボットアーム１６４はプロセスモジュール１２０のドアに向けられている。ロボット装置１６０を作動させるためのプロセッサユニット、動力手段、又はマシンユニットなどの追加機能を提供するために、サービスモジュール１３８を追加することができる。

いくつかの実施形態では、モジュール１００が外部からアクセス可能でありかつ別のモジュール１００に接続されていないドアを有する専用の「ロードロック」があってもよい。このロードロックは、日常的に人間がアクセスできる。これにより、ユーザーはプレートスロット１１０又はラック２１０と相互操作して、システム９９内で消耗品、細胞又は試料を含むプレートなどを交換することができる。ロードロックは、モジュール１００の内部の汚染又は環境状態の変化を避けるために、いつでもモジュール１００の外部又は内部に開くだけのプレートスロット１１０とすることができる。これにより、ユーザーがロードロックにアクセスしたときに、回転又は操作する機械へのアクセスが防止されるため、怪我のリスクを生じることなく、システム９９が動作し続けることができる。いくつかの実施形態では、ロードロックは、さらなるアクセス可能なドアにアクセスするため、又はロボットハンドラーがロードロック内に置かれた内容物にアクセスできるように回転可能とすることができる。

図３Ｂは、図３Ａと同じモジュール１００を備えたシステムを示している。すなわちインキュベーター１２４、冷蔵庫１２８、冷凍庫１２６、プラスチック器具保管庫１２２である。しかしながら、冷凍庫１２６は、プロセスモジュール１２０に接続された冷蔵庫モジュール１２８に接続されている。これは、冷凍庫１２６が冷蔵庫１２８を介してアクセスされることを意味し、冷凍庫１２６内の霜付きと温度サイクルを低減させる。冷蔵モジュールについては説明した。しかしながら、湿度、温度、又はガス濃度の変化など、モジュール１００間のさらなる環境変化が想定される。各モジュール１００の環境を制御するために、自動化された、又はユーザーが制御する制御手段が提供される。

プロセスモジュール１２０は、任意であるが、プレート１１６を移送するためのロボット装置１６０を含まないことも有り得る。しかしながら、自動化細胞培養システム９９用のプロセスモジュール１２０内に、他のロボット操作を設けることができる。プロセスモジュール１２０には、少なくとも１つのカルーセルとインターフェースする回転作業デッキ、すなわち「ターンテーブル作業デッキ」１０８を具備する液体ハンドラーを設けることができる。作業デッキのスロットには、適切に配置されたカルーセル１０８からの単純な（水平方向に直線的な）移送、及びターンテーブル作業デッキとカルーセル１０８の回転によって、マイクロプレート１１６又は互換性のあるラボウェアを配置できる。プロセスモジュール１２０には、顕微鏡、他のハンドリングモジュール（バイアルデキャッパー、バイアルピッカー、プレートデリッダー）、又は他の機能を設けることもできる。これらについては、図１５Ａ及び１５Ｂを参照して以下に説明する。

プレート１１６は、マイクロタイタープレート若しくはマイクロプレート、又は類似のフットプリントを有する他のラボウェアである。これらのプレートは、ＳＬＡＳ(Society for Laboratory Automation and Screening) 規格に準拠している。この規格では、幅８５．４８ｍｍ、長さ１２７．７６ｍｍのマイクロプレートが必要である。ただし、これの変更及び修正は可能である。

さらなるチューブピッキングロボット装置を冷蔵庫１２８又は冷凍庫１２６に設けることができ、それにより例えば、ラック２１０内の他のチューブの温度サイクルを最小限に抑えながら、ラック２１０から冷凍されたチューブをピッキングすることができる。ピッキングロボットは、冷蔵庫１２８又は冷凍庫１２６のラック２１０内で無駄になったスペースに組み込むことができる。

操作中、１つ又は複数のソース保管プレート１１６が、例えば冷凍庫１２６の棚又はラック２１０から取り出され、そのプレート１１６からターゲットプレート１１６に所望のチューブが取り出される。ソースプレート１１６は保管棚２１０に戻され、ピッキングされたチューブを搭載したターゲットプレート１１６は、解凍及び／又は加温されるインキュベーター１２４に移される。目標温度に到達するのに十分な時間が経過すると、チューブを具備するプレート１１６が作業デッキに移される。プロセスは、逆に、未使用の試薬を入れたチューブを冷凍庫保管庫１２６に戻す。ボトル又はバイアルは、インキュベーター１２４に移すことにより、解凍又は事前加温することができる。さらに、作業デッキのスペースを節約するために、インキュベーター１２４のラック２１０内のスロット１１０にデリッダーを組み込むことができる。

インキュベーター１２４用の高効率粒子状空気（ＨＥＰＡ）フィルターを設けることができ、インキュベーター１２４内の空気がフィルターを通して再循環されることで、インキュベーター１２４内の粒子状物質を減少させる。ＨＥＰＡエアフィルターには該当しないが、（通過する空気から）０．３μｍ以上の粒子を９９．９７％除去するエアフィルターも設けることができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、隣接するモジュール１００の２つの回転カルーセル１０８間のインターフェース１３４の平面図が示されている。図４Ｂは、境界面を通過する６ウェル組織培養プレート１１６を示す。モジュール１００間にはインターフェース１３４が設けられている。両方のモジュール１００は回転カルーセル１０８を有する。各回転カルーセル１０８の一部（すなわち、プレート１１６のための１つのスロット）のみが示されている。１つのモジュール１００は、ラック２１０（プレートホテルとも呼ばれる）を具備するカルーセル１０８を備えたインキュベーター１２４とすることができる。インターフェースで行われる主な操作は、２つのモジュール１００間でプレート１１６を移動することである。
いくつかの実施形態では、これらのプレートは、細胞培養プレート１１６（例えば、６ウェル細胞培養プレート１１６が示されている）、又は他の互換性のあるラボウェアなど、ＳＬＡＳサイズ規格に概ね適合する。モジュール間には自動ドア１３０（図示せず）が設けられている。一部のモジュールは、インターフェース１３４にドア１３０を必要としない。しかしながら、例えば、モジュール１００間の環境が異なる場合、ドア１３０が設けられる。２つのモジュール１００は、接続手段又は固定具（ボルト）１３２によりインターフェース１３４において固定又はロックされている。固定具１３２はインターフェース１３４の近くにあり、公差積み上げを最小化する。モジュール１００の外郭シェルすなわちハウジング１０２間の衝突なしにプレート１１６がモジュール１００間を通過できることを確保するために、固定具１３２は、モジュール１００が所定の位置に位置合わせ及び保持又はロックされることを確実にする。モジュール１００を互いに結合でき、又は他の特徴部若しくはモジュール１００に結合できるように、追加の固定具１３２を提供することもできる。したがって、インターフェース１３４は、プレート１１６を受け渡すために、プレート１１６の位置が拘束される制御された場所を提供する。接続手段又は固定具１３２は、プレート１１６が受け渡される場所の近くにある。
いくつかの実施形態では、固定具１３２は、インターフェース１３４の端からインターフェース１３４の幅の半分以下である。これにより「公差積み上げ」が低減される。公差積み上げがあると、固定具や製造のばらつき又は動作中の動きによって、位置合わせすることが重要な部品の位置合わせに影響を与える可能性がある。特に、固定具１３２がインターフェース１３４又はその近くに配置されるため、モジュール間の位置合わせのばらつきが減少する。接続手段１３２は、ボルト又は他の任意の手段とすることができ、それは２つの隣接するモジュール１００のハウジングを拘束又は押圧してそれらを互いに堅固に保持する。
いくつか実施形態では、接続手段１３２が位置合わせできるように、モジュールを位置合わせするためのインターロックリップ又は他の割り出し手段が設けられる。カルーセル１０８は、例えばピン１４０とスロット１４２の手段により、インターフェース１３４に対して割り出しされる。ピン１４０は、モジュール１００の壁に設けられている。位置合わせスロット１４２はカルーセル１０８に設けられ、そこで、カルーセル１０８がプレート１１６を受け取るか又は保持することができる。カルーセル１０８上の２つのプレートスロット１１０間でのプレート１１６（又は他の互換性のあるラボウェア）の移送が１つのプレートスロット１１０から別のカルーセル１０８上の隣接するプレートスロット１１０への単純な直線移動によって達成できるように、カルーセル１０８上のプレートスロット１１０は、カルーセル１０８をインターフェース１３４に対して割り出しすることによって、互いに位置合わせすることができる。ピン１４０は、位置合わせスロット１４２が常に拘束されないように移動することができる。
その替わりに、カルーセル１０８を移送位置に移動するときに位置合わせを行うことができ、他の時には自由に回転することができる。ピン１４０及びスロット１４２が図示されているが、電子的又は機械的な他の位置合わせ手段を設けることができる。例えば、ピン１４０がカルーセル１０８内に位置するように、スロットとピンの位置を入れ替えることができる。あるいは、カルーセル１０８のモーターを割出しして、所定の割出し位置で停止することができる。図４Ｂに、１つのプレートスロット１１０から別のプレートスロット１１０へインターフェース１３４を通過するように、モジュール１００間を通過するプレート１１６が示されている。プレート１１６は、ロボット装置１６０によって指示された向きに通過することができる。

この動きは、ロボット装置１６０によって駆動される。カルーセル１０８が回転し、そしてロボット装置１６０が鉛直方向に移動し、次にロボット装置１６０が、２つの拘束された軸に沿って高度に拘束された動きの組合せにより、プレート１１６をカルーセルラック２１０内の任意の位置からインターフェース１３４に移送する。つまり ラック内の適切なレベルへの鉛直移動、プレート１６０を取り出すための水平移動、カルーセル１０８の作業デッキ（すなわち、プレートスロット１１０）の高さまでの鉛直移動、及びカルーセル１０８上のプレートスロット１１０にプレート１１６を配置するための水平移動である。より具体的には、ロボット装置１６０は、隣接するモジュール１００のセンターウェル１１４の２つの中心軸を結ぶ線に沿った方向に水平に移動する。隣接するモジュール間のインターフェース／ドア１３０、１３４は、隣接するモジュール１００のセンターウェル１１４の２つの中心軸を結ぶ線上が幅方向の中心となるように、各モジュールの側壁に配置される。ロボット装置１６０は、プレート１１６をもう一方のカルーセル１０８のスロット１１０に直接移動するのに十分な水平移動を行うことができる。隣りのモジュール１００内にロボット装置１６０が存在することも有り得るので、すべてのロボット装置１６０がこの程度の水平移動を必要とするわけではない。そのような状況では、ロボット装置１６０は、隣りのモジュール１００内のロボット装置１６０に受け渡すことができる。

図４Ａは、移送中にプレート１１６が正確に位置合わせされることを確実にするためのさらなる位置合わせ機構１４４を示す。インターフェース１３４に対向するカルーセル１０８のプレートスロット１１０の端にある面取り１４４は、たとえそれが数ミリメートルの位置ずれであったとしても、入ってくるラボウェア１１６を捕捉して位置合わせする働きをする。これは、プレート１１６が面取り１４４と衝突し、面取り１４４がプレートスロット１１０に向かって傾斜し、したがってプレート１１６がスライドしてプレートスロット１１０に向かって位置合わせするときに生じる。それに替えて、位置合わせ機構１４６は、インターフェース１３４自体に、例えば開口部又はドア１３０に存在することができる。このような場合、ドア１３０又はモジュール間のインターフェース１３４に面取り１４６を設けることができ、面取り１４６は、いずれかのモジュール１００のプレートスロット１１０に向かって傾斜するように成形される。これを図４Ｂに示す。このような配置では、移送中に位置合わせから外れたプレート１１６は、面取り１４６と衝突し、再びプレートスロット１１０と位置合わせするように向けられる。

図８は、面取り１４６がモジュール１００の内部に向いたインターフェース１３４の表面に配置されている、インターフェースの代替的実施形態を示す。したがって、面取りは、モジュール１００の中心からの距離が増すにつれてインターフェース１３４の口の幅を狭める。これにより、インターフェース１３４の口に入るプレート１１６及び／又はグラバー１６４の位置合わせが可能になる。図示しないが、いくつかの実施形態では、プレート１１６が、プレートスロット１１０、インターフェース１３４、グラバー１６４、又は、プレート１１６と相互作用する可能性のある他の任意の特徴部に入るときに、プレート１１６の位置合わせを可能にする面取りを有することができる。プレート１１６のこのような位置合わせ機能は、さらにモジュール１００又はシステム９９を通過するプラスチック器具の位置合わせを可能にする。これらの面取り位置の組合せをモジュール１００に設けることができる。

図４Ｃを参照すると、プレートスロット１１０の１又は複数の縁に面取り１４４を設ける替わりに、又はそれに加えて、インターフェース１３４の壁に凹部１４８を設けることができる。凹部１４８は、インターフェース１３４の側面からインターフェース１３４の中心に向かって延びる形状を有する。凹部は、プレート１１６のための空間すなわち開口部１５０（モジュール１００間のインターフェース１３４によって画定される空間）がプレート１１６の幅のそれに近くなるように成形することができる。これにより、プレート１１６の側面が、通過時にインターフェース１３４の壁と面一になることが確保される。このような凹部は両方のモジュール１００上に存在することができ、それによってプレート１１６が凹部１４８内で位置合わせさせられる拡張領域が存在する。凹部は、位置合わせされていないプレート１１６がインターフェース１３４を通過するように位置合わせされるまで、凹部１４８の面を横切ってスライドするような形状となっている。場合によっては、プレート１１６を操作するグラバー１６４が、プレート１１６の幅よりも広い場合がある。このような場合、凹部１４８などの任意の位置合わせ手段は、グラバー１６４を収容するように、したがってグラバー１６４の外幅と等しいか又はそれよりわずかに大きいように構成されている。他の場合には、グラバー１６４の移動をガイド又はサポートするレール又はスロットが設けられることがある。いくつかの例では、プレート１１６及びグラバー１６４の幅よりもインターフェース１３４を狭くし、かつグラバー１６４が延びるインターフェースにスロットを設けることによって、スロットを構築することができる。カルーセルの面取り１４４、インターフェースの面取り１４６、及びインターフェースの凹部１４８の組合せを設けることができる。これらはすべて、移動するプラスチック器具とプレート１１６、及び／又はグラバー１６４を動的に位置合わせするように機能する。

異なるモジュール１００の明確な境界を設けるために図にはスペースが示されているが、インターフェース１３４は、それらが互いに面一になるように隣接することができる。さらに、上述したように、いくつかの実施形態では、インターフェース１３４は気密にシールされる。自動化細胞培養システム９９内のモジュール１００の少なくともいくつかは、ＨＥＰＡ濾過された清浄な空気を有する。インターフェース１３４をシールすることにより、濾過されていない空気の侵入が防止される。シールすることは、モジュール１００間に隙間がないようにすること、及び／又はインターフェース１３４若しくはドア１３０の周りにシールを配置することによって達成することができる。モジュール１００の縁同士の間にシールを設けることもできる。

開口部１５０（モジュール１００間のインターフェース１３４内）及びカルーセル１０８内のプレートスロット１１０は、プレート１１６（例えば、マイクロプレート）に密接して配置され、密着して適合することができる。それによって、開口部１５０及びプレートスロット１１０は、プレート１１６及び／又はロボット装置１６０のグラバー１６４がスライド又は走行する実質的に連続した「レース」又は「チャネル」を共に形成し、それにより、ラボウェアの位置は常に制限されているため、ラボウェアの落下、紛失、位置ずれの可能性が大幅に減少する。

特に、図５を参照すると、プレートスロット１１０の底面部１５４から延びるスロット側面部１５２を有するプレートスロット１１０が示されている。プレート１１６は、プレートスロット１１０の底面部１５４上でスロット側面部１５２間に位置する。スロット側面部は、プレート１１６の横方向の動きを制限する。プレート１１６の移動方向におけるプレートスロット１１０の端部とは反対側のプレートスロット１１０の端部は、さらに、例えば、スロット側面部１５２間に部分的又は完全に延びるバックプレート又はエンドストップにより閉鎖されることができ、プレート１１６の後方移動を防止する。スロット側面部１５２には、グリッパー溝１６６が存在する。これはスロット側面部１５２の長さに沿って延びる溝１６６である。グリッパー溝１６６は、プレート１１６が存在するときに、グラバー１６２のグリッパーフィンガー１６８がグリッパー溝１６６に沿って移動できるような形状である。マイクロプレート１１６が示されており、その場合、グラバー１６４すなわちグリッパーフィンガー１６８がプレート１１６のいずれかの側を囲むことによってプレート１１６を掴む。これにより、ロボット装置１６０は、必要に応じてプレート１１６をピックアップして動かすことができる。いくつかの実施形態では、グリッパー溝１６６が、スロット側面部１５２の長さに沿って部分的にのみ延在する。対応する溝１６６が反対側の縁から延在することができ、それにより、グリッパーフィンガー１６８がプレートをいずれの側からも掴むことができるようにする。グラブ機構の他の例を設けることができる。例えば、グリッパーフィンガー１６８がプレートスロット１１０の底面１５４の替わりにプレート自体１１６に適合するように溝を設けてもよいし、グリッパーフィンガー１６８がプレート本体に入るようにプレート１１６自体に溝を設けてもよい。

図５に示すマイクロプレート１１６は、その側面部の幅よりも広い底面部を有する。この形状に対応するために、プレートスロット１１０のスロット側面部１５２は、グリッパー溝１６６の上方及び下方で様々な幅を有することができる。

図６は、インターフェース１３４の側面断面図を示しており、下の図は、インターフェース１３４を通過するプレート１１６を例示的に示している。上述したように、カルーセル１０８のプレートスロット１１０は、スロット側面部１５２により形成された窪みを有することで、プレート１１６又は他のラボウェア、及び／又はロボット装置１６０のグラバー１６４が、チャネル１５６又はトラフ又はレース又はレール内を走行する。このようにして、プレート１１６及びグラバー１６４は高度に制限され、移送が非常に信頼できるものとなる。カルーセル１０８内のスロット１１０を具備するモジュール１００間、又は２つのカルーセル１０８間のインターフェース１３４に形成されたこの実質的に連続的なチャネル１５６は、チャネル１５６の床としてプレートスロット１１０の底面部１５４を使用する。プレート１１６又はその他のラボウェア、及び／又はグラバー１６４は、このチャネル１５６内をスライドする。チャネル１５６は、プレート１１６／ラボウェア及びグラバー１６４を物理的に拘束することで、ラボウェアの落下や紛失の可能性を大幅に減らし、システムをよりシンプルに、より信頼性が高く、プログラムをより容易にすることができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、カルーセル１０８のプレートスロット１１０内のプレート１１６が、インターフェース１３４を介して隣りのプレートスロット１１０に移動する準備ができている状態を示している。グリッパーフィンガー１６８を有するグラバー１６４を具備するロボット装置１６０が、インターフェース１３４を介してプレート１１６を移送する様子が示されている。ロボットアーム１６２は、グラバー１６４を動かすために作動する。インターフェース１３４の幅は、プレート及びグラバー１６４が確実に適合し、物理的に拘束されて位置合わせできることを確実にするために、グリッパーフィンガー１６８の幅に近いものとされている。

図８は、カルーセルに基づかないインターフェース１３４の代替的実施形態を示しており、モジュール１００上のプレートスロット１１０はコンベヤーベルト１７０である。このコンベヤー１７０は、インターフェース１３４を通って、又はインターフェース１３４に向かってプレートを通過させることができる。ロボット装置１６０は、コンベヤー１７０に対しプレート１１６を送達又は回収するために依然として存在し得る。上述のように、面取り１４６も示されているが、面取りは、モジュール１００の内部に面するインターフェース１３４の表面に配置されている。

モジュール１００は、さらなるフレキシビリティのために鉛直方向に配置することができる。図９Ａ及び図９Ｂは、そのように配置されたモジュール１００を有するシステム９９を示す。この配置により、システム９９のどこにモジュール１００を配置できるかに関してより自由度が高くなるので、システム９９の配置が容易になる。例えば、プラスチック製のラボウェア保管庫１２２又はインキュベーター１２４をより高く積み重ねることによって、システム９９により多くの容量を追加することが容易になる。モジュール１００を鉛直方向に積み重ねることにより、システム９９が占める床面積を少なくすることができる。

上述したように、２つのモジュール１００は、鉛直方向に積み重ねて配置されるように設けられる。モジュール間には、図４Ａ～図４Ｃに示される水平方向に配置されたモジュール１００間のインターフェース１３４に非常に類似している鉛直インターフェース２３４がある。鉛直インターフェース２３４は、任意であるが、ロボット装置１６０が鉛直方向に移動できるドア２３０又は開口部２３１を有する。モジュール１００は、ドア２３０又は開口部２３１の周りに接続手段又は固定点２３２を有し、鉛直に積み重ねられたモジュール１００が互いに確実に拘束されるようにする。固定点２３２は、開口部２３１又はドア２３０の近くに配置され、図４Ａ～図４Ｃの接続手段１３２を参照して説明したように、公差積み上げを低減する。気密シール手段３１１は、２つの隣接するモジュールのインターフェース１３４、２３４の間に配置することができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、複数の鉛直方向に積み重ねられたプレートスロット１１０が配置されたプレートラック２１０を示す。したがって、プレートスロット１１０が層状に形成されることにより、ラック２１０が形成される。図９Ａには２つのラック２１０が示されているが、ラック２１０は、図１に示されているカルーセル１０８の周りのプレートスロット１１０上に配置されている。簡単にするために、カルーセル１０８は図９Ａ又は図９Ｂには示されていない。しかしながら、プレートラック２１０は、ロボット装置１６０がラック２１０の各列にアクセスできるように、カルーセル１０８の回転軸を中心に回転する。ロボット装置１６０は、水平方向及び鉛直方向にのみ動けるように回転可能に固定されている。したがって、ロボット装置１６０の背後にあるプレートスロット１１０にアクセスするために、ラック２１０（したがってカルーセル１０８）は、必要なプレートスロット１１０がロボット装置に対向するように回転させられる。次に、ロボット装置の鉛直及び水平移動を実行して、プレートスロット１１０にアクセスすることができる。いくつかの代替構成では、プレートスロット１１０の層がその下方のプレートスロット１１０から独立して回転するように、ラック２１０がサブグループで回転することができる。あるいは、ロボット装置１６０が回転することができ、ラック２１０は静止して保持される。

前の議論から理解されるように、モジュール１００には水平インターフェース１３４が存在する。この水平インターフェース１３４は、現在のモジュール１００のプレートスロット１１０及び隣接モジュール１００の必要なプレートスロット１１０と同じ高さであるラック２１０内の高さに形成される。水平インターフェース１３４の高さ及び回転位置に位置するこれらのプレートスロット１１０は、移送スロットである。移送スロットは、モジュール１００のインターフェース１３４と位置合わせできるように、カルーセル１０８上で回転可能である。隣接するモジュール１００には、対応する移送スロットが存在する。いくつかの実施形態では、インターフェース１３４と水平に整列するラック２１０上の任意のプレートスロット１１０が、移送スロットとして機能することができ、これは、ラック２１０上で鉛直方向で整列するプレートスロット１１０を含むことができる。

使用時には、保管モジュール１００（インキュベーター１２４、冷蔵庫１２８、冷凍庫１２６、プラスチック器具保管庫１２２、ロードロックなど）からプレートを受け渡すために、カルーセル１０８を回転させて水平方向のインターフェース１３４のドアの割り出しを行い、ラック２１０の「移送スロット」をモジュール１００のインターフェース１３４の位置と一致させる。移送スロットは空でもよいし、移送されるプレート１１６が入っていてもよい。さらに、受け取りモジュール１００がインターフェース１３４の位置に割り出しされ、受け取り移送スロットが引き渡し移送スロット及びインターフェース１３４に位置合わせされ、ドアが存在する場合にはそれが開かれ、したがって、移送スロット、ドア又はインターフェース１３４、及び受け取り移送スロットからなる連続した空間又はチャネルを形成する。移送スロットがプレート１１６を含む場合、グラバー１６４が移送スロット内に水平に移動し、プレート１１６に係合し、次に同じ軸に沿って、プレート１１６が受け取り移送スロット内に位置するまでドア又はインターフェース（図７の１３４）を通ってさらに移動する。次に、グラバー１６４はプレート１１６を解放し、それ自身のセンターウェル１１２に後退する。いくつかの実施形態では、水平列の任意のスロットを移送スロットとして使用できる。いくつかの実施形態では、その水平列のスロットをバッファ(以下で説明)として使用できる。

いくつかの実施形態では、インターフェース１３４は、マイクロプレートなどの細胞培養プレート１１６を通過するのに十分な高さを有する。しかしながら、他の実施形態では、インターフェース１３４の高さは、より高いラボウェア３００をモジュール１００との間で移送できるようにするためにより大きい。その高さは、プレート１１６に応じて必要な高さまで開くドア３００によって指定することができる。このような場合、インターフェース１３４は、マイクロプレートの高さよりも鉛直方向に大きく延在することができる。より具体的には、いくつかの実施形態において、ドア１３０が、特定のモジュール１００においてより高くなり得る。例えば、冷蔵庫は、ボトルを収容するためにより高いドア１３０を有することができる。ドア１３０又はインターフェース１３４の高さは、ディープウェルプレートの移送を可能にする４ｃｍ、ボトルの移送を可能にする８ｃｍ、及びピペットボックスの移送を可能にする１０ｃｍとなるであろう。

ロボット装置１６０は、センターウェル１１２に配置され、プレート１１６又は他のラボウェアを、別の鉛直方向に配置されたモジュール１００内のラック２１０上のプレートスロット１１０へ、又はプレートスロット１１０から移送することができる。ロボットハンドリング装置１６０が完全に鉛直方向に移動してラック２１０上のすべてのプレートスロット１１０にアクセスできるように、ラック２１０の高さを適切に延ばす鉛直レール１７２が設けられる。ロボット装置１６０のグラバー１６２は、係合装置１７４によってレール１７２に接続されている。係合装置１７４は、ランナー１７６によってレール１７２に取り付けられる。ランナー１７６は、係合装置１７４のいずれかの端部に鉛直に配置されている。係合装置１７４は、ランナー１７６を作動させることによって、ロボット装置１６０を鉛直レール１７２に沿って鉛直方向に移動させる。作動手段はモーターとすることができる。グラバー１６２は、係合装置１７４に取り付けられ、係合装置１７４に沿って鉛直方向に移動する。これにより、グラバー１６２は、ラック２１０の高さに亘ってすべてのプレートスロット１１０に到達でき、係合装置１７４の高さに制限されない。グラバー１６２の鉛直移動は、係合装置１７４内にあるモーター又はサーボ機構を介して行うことができる。

１つのモジュール１００から別のモジュール１００に移行する場合、別のモジュール１００のレール１７２に移行する必要がある。これを達成するために、ランナー１７６が、ロボット装置１６０が移行しているモジュール１００のレールから外れ、したがって、ロボット装置は、係合装置１７４の対向する鉛直側でランナー１７６により保持される。次に、図９Ｂに示すように、係合解除されたランナー１７６は、ロボット装置１６０がまだ係合しているランナー１７６からの継続的な鉛直移動によって移行しつつあるモジュール１００のレール１７２と係合する。鉛直移動を続けると、他のランナー１７６が解放され、別のモジュール１００のレール１７２と再び係合する。したがって、ロボット装置１６０は、少なくとも１つのランナー１７６がレール１７２と係合する少なくとも１つのモジュール１００内に常に保持されかつ拘束される。

各モジュール１００は、それ自体のロボット装置１６０を有することができ、それに替えて、両方のモジュール１００の操作を実行する単一のロボット装置を設けることができる。複数のロボット装置１６０が設けられる場合、それらは互いに衝突しないように拘束される。いくつかの実施形態では、ロボット装置１６０は、異なる水平面で動く。それに加えて、又は代替として、それらは異なるレール１７２又は他の搬送手段上で動作する。共有レール１７２が複数のロボット装置１６０に使用される場合、モジュール１００のすべてのプレートスロット１１０へのアクセスを可能にするために、装置間でプレート１１６を受け渡す必要がある。

特定の構成について説明してきたが、ロボット装置１６０を移行させる他の手段も可能である。例えば、複数のランナー１７６、又はモジュール１００が常にレールに係合することを確実にするために、モジュール１００間のインターフェース２３４にまたがるような高さを有する単一のランナーを使用することができる。複数のレールを設けることにより、ロボット装置１６０が複数の点で拘束されることで、より良好な位置合わせと、プレート１１６の重量による垂れ下がりの低減を確保することができる。それに替えて、レール１７２を省略し、その替わりに一点に固定され、装置を鉛直に運ぶためのレール又は他の手段によって案内されない鉛直に延びるロボットアームを使用することができる。

したがって、ロボット装置１６０は、他のモジュール１００内の位置合わせ及び／又は割出しの機構（例えば、レール１７２、棚の面取り、スロット及びピン機構、割り出しモーター）と係合することができる。移送は下方向又は上方向とすることができるが、両方とする必要はない。

前述のように、ラック２１０は、回転するようにカルーセル１０８上に配置され、ロボット装置は１つの平面内での水平移動に拘束される。したがって、１つの面での鉛直移動と１つの面での水平移動によって、ロボット装置はラック２１０内のすべてのプレート１１６にアクセスできる。

図１０は、多数のモジュール１００が鉛直及び水平に積み重ねられた配置で設けられるシステムの概略図を示す。この構成では、システム９９に冷凍庫モジュール１２６が設けられる。冷凍庫モジュール１２６は、プレート１１６を掴むことができるロボット装置１６０を有する。ロボット装置１６０は、本明細書に記載のロボット装置のいずれかとすることができる。バイアルピッカーを設けることもできる（図１５Ｂを参照してさらに詳細に説明する）。冷凍庫モジュール１２６は、その水平側で冷蔵庫モジュール１２８及びプラスチック器具保管庫１２２に水平に接続されている。ロボット装置１６０は、これらの鉛直方向に接続されたモジュール間でプレート１１６（又は他のプラスチック器具）を移送することができる。冷蔵庫モジュール１２８もまた、ロボット装置１６０を有する。ロボット装置１６０は、本明細書に記載のロボット装置のいずれかとすることができる。インキュベーターモジュール１２４は、冷蔵庫モジュール１２８の上に鉛直方向に積み重ねられる。このインキュベーターモジュール１２４及び冷蔵庫モジュール１２８は、ロボット装置１６０の鉛直移動によってプレート１１６（又は他のプラスチック器具）をそれらの間で移送できるようなインターフェースを有する。インキュベーター１２４もまた、プレートを掴むためのロボット装置１６０を有する。ロボット装置１６０は、本明細書に記載のロボット装置のいずれかとすることができる。インキュベーター１２４には、任意にプレートデリッダーを設けることができる。
プロセスモジュール１２０は、インキュベーターモジュール１２４に対して水平に配置される。したがって、プロセスモジュール１２０は、冷凍庫モジュール１２６上に鉛直方向に積み重ねられる。しかし、プロセスモジュール１２０と冷凍庫モジュール１２６との間にインターフェースはない。プロセスモジュール１２０は、顕微鏡、バイアルデキャッパー、及び液体ハンドラーを有することができる。それは、ターンテーブル／カルーセル１０８も有する。しかしながら、この例では、プレート１１６を取り扱うためのロボット装置１６０はプロセスモジュール１２０に設けられていない。その替わりに、プレート１１６がカルーセル１０８上に置かれ、モジュール内の他の装置が操作を実行する。インキュベーター１２４及びプロセスモジュール１２０は、インキュベーターのロボット装置１６０がプレート１１６をインキュベーターからプロセスモジュール１２０のカルーセル１０８上に渡せるようにインターフェースする。プロセスモジュールは、プラスチック器具保管庫１２２に水平に接続され、インターフェースされる。プラスチック器具保管庫１２２は、室温で試薬を収容することもできる。冷凍庫１２６及びプロセスモジュール１２０が両方ともプラスチック器具保管庫１２２に水平に接続されているので、プラスチック器具保管庫１２２は、システム９９内の他のモジュール１００と比較して２倍の高さのモジュールである。例えば、モジュールは約７０ｃｍ^３の立方体になる。ただし、２倍の高さのモジュールの高さは約１．４ｍである。同じ効果を得るために、同じ仕様の２つのモジュールすなわち２つのプラスチック器具保管庫１２２を鉛直方向に積み重ねることもできる。しかしながら、このような配置は、単一モジュール１００では必要な機能に対して十分な大きさが得られそうにないロボット装置や密閉インターフェースのコストを削減することができる。図１０のプラスチック器具保管庫１２２は、プレートを掴むロボット装置１６０を有し、プロセスモジュール１２０と冷凍庫１２６の両方にプレート１１６（又は他のプラスチック器具）を受け渡しすることができる。

以上の説明から明らかなように、モジュール１００は、モジュールの積み重ねが可能となるように、互いに互換性のあるインターフェース形式を有する。これは特に、モジュールの構造が立方体で、モジュールが大きくなるとその立方体の整数倍になる場合に該当する。特に、別の保管庫１２２の上に積み重ねることにより、プラスチック器具保管庫１２２の容量を増やすことができる。プラスチック器具保管庫１２２の容量は、場合によっては制限される可能性がある。したがって、この配置により、モジュール性を維持したまま、例えば週末や休日などに再ストックすることなく長期間にわたってシステム９９を自律的に稼働させることができる。いくつかの実施形態では、システム９９は、少なくとも１５０～２００枚の細胞培養プレートを培養する能力を有する。

そのためにはさらに、約１００枚のプレートに相当する容量の冷蔵庫１２８を用意して、無人で稼動できるだけの十分な培地や他の液体を保管する必要がある。具体的には、各プレートに２日毎に平均１０ｍｌの培地が必要な場合、２００プレートには１日あたり１，０００ｍｌの培地が必要である。ディープウェルプレートは約１９２ｍｌの液体を保持するため、３日間の培地の供給には１６プレート（すなわち３×１，０００ｍｌ／１９２ ｍｌ）が必要であり、ディープウェルプレートは細胞培養プレートの少なくとも２倍の高さが必要である。よって培地だけでもプレートスロットで３２スロット相当が必要である。ＰＢＳ、トリプシンなどはさらに４０スロット以上必要である。プラスチック器具保管庫１２２は、ピペットチップボックスを収容するするかどうかに応じて、約４００個の細胞培養プレートに相当する容量を必要とする場合がある。

したがって、このような多数のプレートを処理すると、システム９９のロボット装置にかなりの負荷がかかる。液体ハンドラー３４０（以下で詳細に説明する）は、そのキャパシティに近い状態で動作することができる。このことは、サイクル時間を最小化することを必要とする場合があり、それによりプレートの移送時間（プロセスモジュール１２０への出入り）を最小化する必要がある場合がある。プロセスモジュール１２０がロード又はアンロードをされている間は、液体ハンドラー３４０が動作できない場合があるため、ロボット装置１６０は、液体ハンドリングロボット３４０と順次動作することができる。例えば、ロボット装置１６０がプラスチック器具保管庫１２２とプロセスモジュール１２０との間でアイテムを移送していた場合、このことは有効なシステム性能を低減させるボトルネックになり得る。

さらに、プレートの移送が厄介な問題になる可能性がある。具体的には、プレート１１６をプロセスモジュール１２０に出入りさせるロボット装置１６０は、プレートがプロセスモジュールに入る方向とプロセスモジュールから出る方向の２つの異なる方向でロボット装置１６０を「通過」するという意味で、２つの方向のトラフィックを有する。このような双方向のトラフィックは、特に利用率の高いロボット装置１６０では、効率的に処理することが難しくなり、ロボット装置１６０がボトルネックになる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、システム９９は「バッファリング」を使用する。すなわち、隣接するモジュール１００へのラボウェアの出入りのために、一時的に使用されるプレートスロット１１０を設けることである。このプレートスロット１１０はバッファーと呼ばれている。さらに、バッファーからプロセスモジュールへのプレートの移動は、短い動きで高速に行われる。さらに、トラフィックは本質的に非常にシンプルである。

インターフェース１３４と水平方向で同じレベルにあるラック２１０のレベル上、すなわち移送スロット上で、モジュール１００は、「パススルー」スロットとして機能する少なくとも１つの移送スロット又はスペースを有する。その場合、ロボット装置１６０は、パススルースロットにプレート１１６を通し、インターフェース１３４を通り、別のモジュール１００に渡すことができる。インターフェース１３４と同じレベルにあるすべての移送スロットがパススルースロットである場合、それらはバッファリングを提供するためのバッファーとして使用することができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すると、プロセスモジュール１２０のターンテーブルの半分にロードするステップである。プロセスモジュール１２０とインターフェースするモジュール１００（例えば、インキュベーター１２４）のバッファスロット１～３（図１１Ａでは２１１、２１２、２１３を参照）にプレート又は他のラボウェアを配置することができる。モジュール１００のロボット装置１６０は、モジュール１００の任意のスロット１１０からプレート１１６をピックアップし、適切なバッファスロット２１１、２１２、２１３に配置することができる（前述したように、いくつかの実施形態では、これは、ロボット装置１６０の単一平面における鉛直方向及び半径方向の動きと、カルーセル１０８の回転との組合せを介して行われる）。図１１Ｂを参照すると、プレート１１６は、プレートがプロセスモジュールのターンテーブル／カルーセル１０８上の所望の位置に置かれる結果となるような順序で配置することができる。このバッファリングは、プロセスモジュール１２０が作動している（例えば、液体のハンドリングを行っている）間に行うことができる。

プロセスモジュール１２０にロードするステップを考慮すると、保管モジュール１００のカルーセル１０８が回転して、例えばバッファー／移送スロット１ ２１１をプロセスモジュール１２０へのインターフェース１３４に合わせる。プロセスモジュール１２０のカルーセル１０８が回転することで、移送スロットをインターフェース１３４に位置合わせすることができる。次に、保管モジュール１００のロボット装置１６０は、第１のプレート１１６を移送スロットから、必要に応じて開かれるドア１３０を有してもよいインターフェース１３４を介して、プロセスモジュール１２０のカルーセル１０８の移送スロットに押し込む。そして、ロボット装置１６０は、保管モジュール１００のカルーセル１０８のセンターウェル１１２に後退する。その後、モジュール１００のカルーセル１０８が回転して、次に移送されるラボウェアを搭載する次の移送スロットであるバッファスロット２ ２１２をインターフェース１３４に位置合わせする。同時に、プロセスモジュール１２０のカルーセル１０８が回転して、次の移送スロットをインターフェース１３４に位置合わせする。次に、ロボット装置１６０は、第２のプレートを、移送スロットから、インターフェース１３４を介して、プロセスモジュールのカルーセル１０８の移送スロットに押し込み、その後、モジュール１００のカルーセル１０８のセンターウェル１１２まで後退する。この操作をもう一回繰り返して、残りのプレートを移送する。この例では、プロセスモジュール１２０及び保管モジュール１００の各々のカルーセル１０８が、カルーセル１０８上の次のプレートスロット１１０に回転して、次の操作を開始することができる。したがって、水平面上に８つのプレートスロット１１０を具備するカルーセル１０８の場合、カルーセル１０８は全回転の１／８だけ回転すればよいことになる。これにより、移動時間が短縮され、その結果、移送操作の間の時間が短縮される。

前述の例では、単一のモジュール１００がプロセスモジュール１２０にプレートを供給することを説明しているが、より多くのモジュールが同時にプロセスモジュール１２０に供給することができる。いくつかの実施形態では、これらのモジュールは、一般的に、プロセスモジュール１２０の反対側にある。これにより、プロセスモジュール１２０のカルーセル１０８の各半分が同時に充填（又は空に）されることになり、プロセスモジュール１２０への最も効率的な移送が可能となる。

図１２Ａ～図１２Ｆに示す実施形態では、２つのモジュール１００は、インキュベーター１２４とプラスチック器具保管庫１２２となる。これらの２つのモジュール１００は、最も多くのアイテムをプロセスモジュール１２０に送る。図１２Ａは、プレート１１６の流れを標示用の矢印を用いて示している。さらに、プロセスモジュール１２０のアンロードとロードは、典型的には、一時停止せずに連続して行われる。典型的には、各モジュール１００は、約４枚のプレートをそのバッファー、すなわち移送スロットにロードし、プロセスモジュール１２０に移送する準備をする。図１２Ｂは、モジュール１００がバッファリングされ、プロセスモジュール１２０がプレート１１６で満杯になっている開始位置を示している。例えば図示のように、プロセスモジュール１２０のカルーセル１０８が８枚のプレートを保持しており、モジュール１００のカルーセル１０８が８つのバッファー位置を持っている場合、２つのモジュール１００の結合された容量は、移送スロットに８枚までのプレート１１６をバッファリングすることができる。図１２Ｃは、プレート１１６の第１の移送を示している。使用時には、一方のモジュール１００がこの合計枚数の半分以上をバッファリングし、他方のモジュール１００がシステム９９の要件に応じて合計枚数の残りをバッファリングすることができる。同様に、各モジュール１００は、通常、そのバッファーの４つの移送スロットを空にしておき、プロセスモジュール１２０からアイテムを受け取る準備をする。上記と同様に、プレート１１６は、隣接するスロットにおいて必要とされるように移送スロット層上に編成することができるので、一連の１／８回転のみが必要とされ、これは、すべてのカルーセル１０８が１つのスロットを回転させる図１２Ｄに示されている。プロセスモジュール１２０の全体的なアンロードは、図１２Ｅに示されており、モジュール１００には、プロセスモジュール１２０からアンロードされたプレートと、ロードされるべきプレートとが混在している。次に、図１２Ｆは、プロセスモジュール１２０にロードする第１のステップを示す。

図１０に示すようなより大きなシステム９９を考えると、プレート１１６は、他のモジュール１００から、プロセスモジュール１２０とインターフェースするモジュール１００にバッファリングすることができる。例えば、培地は通常、冷蔵庫１２８に保存されるが、インキュベーター１２４で事前に温められる。冷凍品は、必要に応じて、冷蔵庫１２８、プラスチック器具保管庫１２２、又はインキュベーター１２４でバッファリングされてもよい。したがって、システム９９は、プロセスモジュール１２０が稼動している間に、プレート１１６を１つのモジュール１００から別のモジュール１００に移すことができる。例えば、プロセスモジュール１２０がサイクル時間を最小化するように稼動している間に、冷蔵庫１２８がインキュベーター１２４に対して移送することができる。この例（図示せず）では、移送中の温度障害を最小限にするために、冷蔵庫１２８はプラスチック器具保管庫１２２に、プラスチック器具保管庫１２２はインキュベーター１２４に接続されている。同様に、他の箇所で述べたように、冷凍庫１２６が冷蔵庫１２８とインターフェースし、かつ、システム９９が冷蔵庫１２８を介して冷凍庫１２６にアクセスし、冷凍庫１２６内の温度障害を最小限にすることが有利である。

プレートスロット１１０は、図１１Ａから図１２Ｆにおいて、センターウェル１１２に対向するより広い縁を有するものとして示されている。プレートスロット１１０の向きは、最高の効率を得るために必要に応じて変更することができる。

鉛直方向に積み重ねられたモジュール１００はまた、モジュール１００の外側に人間がアクセスできるドアを配置することができ、このドアを介してシステム９９が再ストックされ、例えば、便利な高さに新鮮なラボウェアが置かれる。このような外側のドアは、例えば、プラスチック器具保管庫１２２や冷蔵庫１２８に配置することができる。それに替えて、日常的に人が立ち入ることのできるドアを備えた唯一のモジュール１００である専用のロードロックがあってもよく、このロードロックを介して、ユーザーは、消耗品、細胞入りプレート、又は試料をシステム９９と交換することができる。

また、モジュールを鉛直方向に積み重ねることで、インキュベーター１２４のドア（インターフェースドア１３０、２３０又は人間がアクセスするための外側のドア）を壁の低い位置に配置することができ、ドアを開けたときに温かく湿ったＣＯ_２リッチな空気が流出するのを最小限に抑えることができる。また、冷蔵庫１２８と冷凍庫１２６をシステム９９内の低い位置に配置することができ、これはドア（インターフェースドア１３０、２３０又は人間がアクセスするための外側のドア）を側面の高い位置に配置することを意味し、ドアが開かれたときにそれらの保管庫１２６、１２８から流れ出る冷気を最小限に抑えることができる。

モジュールとインターフェースの革新性を示す他の可能な実施形態は、カルーセルと使用されることに限定されるものではなく、例えば、従来のロボットアームやガントリーロボットなどと併用することができる。

図２８Ａを参照すると、４つのモジュール１００の中央部４００にロボット装置１６０がある。アーム１６０は、中心軸を中心に回転し、グラバー１６２は、プレート１１６をモジュール１００に出し入れできるように並進移動し、ロボット装置１６０は、中心軸に沿って鉛直方向に移動する。モジュールの１つは、保管庫１２２とすることができる。保管庫１２２は、任意に、フルハイトの鉛直方向ドア４０２を有することにより、ロボット装置１６０が内部ラック２１０内の任意のレベルにアクセスできるようにする。その他のドアもフルハイトのドア４０２とすることができる。モジュール１００のカルーセル１０８は、必要なプレートスロット１１０にアクセスできるように回転する。カルーセル１０８の回転、及びロボット装置１６０の鉛直方向の移動により、ロボット装置がモジュール１００の任意のプレートスロット１１０にアクセスできるようになる。したがって、ロボット装置１１０の動き（軸を中心に回転、軸に沿って移動、モジュール１００に出入りする並進）と、カルーセル１０８の回転又はプロセスモジュール１２４内の作業デッキカルーセル１０８の回転との組み合わせにより、ロボット装置１６０は、システム９９内の任意の場所で任意のプレート１１６を移送することができる。これは、動きがシンプルでプログラムしやすく、ハードウェア的にもシンプルで信頼性が高いというメリットがある。

グラバー１６２は、機械的又は光学的に（例えば、マシンビジョン又は光学センサ若しくは磁気センサを使用して）、ドア４０２又はインターフェース１３０に割り出し又は位置合わせすることができる。インターフェース１３０は、既に説明したように、面取りなどの特徴、又はピン及びスロットの特徴などの特徴部を含む、機械的位置合わせの特徴部を有することができる。グラバー１６２、又はグラバー１６２の手首は、面取りなどの位置合わせ機能と位置合わせできるように、ある程度のコンプライアンスを有することができる。ロボット装置１６０は、グラバー１６２がドア４０２を通過する際に（例えばドア４０２上の）面取りが通常は接触しないように位置合わせできるが、グラバー１６２は、位置合わせを誤ると面取りにしか接触しない。 面取りとの接触により、動的又は機械的に位置ずれを修正することができる。面取りは、グラバー１６２を水平面、若しくは鉛直面、又はその両方で修正することができる。面取りとの接触は、ロボット装置１６０の位置合わせを修正するために使用できるフィードバックをさらに提供することができる。

図２８Ｂは、モジュール１００間のセンター４００に配置されたロボット装置１６０の側面図を示す。ここでは、鉛直方向に積み重ねられたモジュール１００が設けられている。ロボット装置１６０は、ドア４０２又はインターフェース１３０を通してすべてのモジュール１００に到達できるように、鉛直方向の動きをすることができる。ラック２１０又は作業デッキ３３０が配置されたカルーセル１０８は、ロボット装置１６０が必要なプレートスロット１１０にアクセスできるように回転することができる。

図３０を参照すると、モジュール１００のラック２１０と相互作用するロボット装置１６０の拡大図が示されている。ここで、グラバー１６２は、関連するラボウェア３００を掴むためにモジュール内に延びることができるような大きさである。

例えば図２８において前述したシステム９９は、既に述べたように、規格化されたインターフェースを有することができる。システム９９は、既に説明したように、回転作業デッキ３３０を有することができる。システム９９は、規格化されたラボウェア３００のセットを有することができ、すべてのラボウェア３００を同じ方法で取り扱うことができる。システム９９は、ＳＬＡＳマイクロプレート１１６の形式で、説明された完全なラボウェア３００のセットのみを使用して、システム９９によって自律的に実行される複雑なワークフローを可能にする、既に説明した方法を使用することができる。これらの機能はすべて、単独で又は組み合わせて使用して、モジュール１００のセンター４００内の単一のロボット装置１６０による簡単で信頼性の高いハンドリングを可能にすることができる。これらの機能を組み合わせて使用することで、システムは、３０，０００を超える、又は６０，０００を超えるプレート移送又は移動イベントの平均故障間隔を実現できる。「平均故障間隔」は、故障と故障の間のプレート移送又は移動の数の算術平均を意味し、１つの故障は、人間が問題を修正できるまでシステムを停止させるエラーのことである。

それに替えて、６軸アームなど、よりフレキシブルなロボットアームを使用することも可能である。マシンビジョンを使用してシステムを強化し、信頼性を高めることができる。システム９９は、水平方向の１レベルに配置できる。ロボット装置１６０はレール上を走ることができ、レールはドア４０２又はインターフェース１３０に割り出しされる。

図２９Ａ及び図２９Ｂを参照すると、ロボット装置１６０は、ここでもロボット装置１６０を取り囲むモジュールを具備して中心４００に配置することができる。しかしながら、ロボット装置１６０は、やはりセンター４００に配置されたターンテーブル４０４をポップするアーム４０６とすることができる。アーム４０６は、モジュール１００のプレートスロット１１０とターンテーブル４０４との間でプレート１１６を水平に移送することができる。アーム４０６はさらに、他のモジュール１００にアクセスするために、中心軸を中心に回転することができる。アームは中心軸に沿って鉛直方向に移動する。ターンテーブル４０４も上下に移動し、回転する。ロボット装置１６０を支持し、位置合わせを維持したり、ドア又はインターフェースに接続又は割り出しをしたりするために、鉛直レール４０８があってもよい。

図２９Ａ及び図２９Ｂの実施形態において、ターンテーブル４０４は、一時的な保管又はマガジンとして機能することができ、プレート１１６は、そこからプロセスモジュール１２４内のカルーセル１０８に移すことができる。

ここで、図３１Ａ及び図３１Ｂを参照すると、ターンテーブル４０４は、プロセスモジュール１２４に渡されてもよい。さらに２つのターンテーブル４０４があってもよく、１つは作業が行われているプロセスモジュール１２４にあり、２つ目は１つ目の作業中にロードすることができる。その後、ターンテーブル４０４を交換することができる。

図３２は、鉛直ラックであるマガジン４１０を備えたロボット装置１６０を示している。ロボット装置１６０は、次のワークフローのためにプレート１１６及び他のラボウェア３００をマガジン４１０に集め、次にそれらをマガジン４１０からプロセスモジュール１２４に移す。これにより、ロボット装置１６０が様々なモジュール１００とプロセスモジュール１２４との間を一度に１つのアイテムと共に移動する際の遅延が回避される。ロボット装置１６０は、２つのマガジン４１０をさらに有することができる。それは、プロセスモジュール１２４にロードされる次のアイテムを、１つのマガジン４１０にロードすることができる。次に、プロセスモジュール１２４から第２マガジン４１０にアンロードし、プロセスモジュール１２４に第１マガジン４１０から再ロードし、次に第２マガジン４１０から関連モジュール１００にアンロードする。

図３３を参照すると、モジュール１００は、２つの向かい合う列に配置することができる。それらは、レール４１２又はガントリーなどの同様の固定トラック上でそれらの間を移動するロボット装置１６０によってアクセスすることができる。ロボット装置１６０は、例えば、モジュール１００上のドア４０２又はインターフェース１３０に機械的又は光学的に割り出しすることができ、ロボット装置１６０は、固定されたレール上で、又はドア４０２若しくはインターフェース１３０に移動することができる。

図３３のロボット装置１６０では、重いロボット装置１６０や、移動距離が長くしたがって長いレール４１２や、移動速度が速いことの１又は複数を回避することが望ましい場合がある。なぜなら、許容範囲から逸脱することに対してシステムが脆弱になる可能性があるからである。ロボットは本質的には非常に正確なものであるが、ロボットをモジュールに固定したり位置合わせをしたりするための機構や固定具が撓んだり、歪んだり、ずれたりして、位置がずれてしまうことがある。

モジュール１００は、カルーセル１０８の使用に限定される必要はなく、替わりに、長方形に配置されたラック２１０を備えたモジュール１００を使用し、ラック２１０へのアクセスは、バイアルレール又は回転ラックシステムとすることができる。長方形に配置されたラックは、カルーセル１０８よりもスペース効率が良く、密度も高い。

したがって、既述のシステム９９は、モジュール１００の外側に配置されるロボット装置１６０を使用することができる。これは、先に述べた簡略化されたハンドリング（制限された軸に沿った動き、水平方向の移動、固定されたインターフェース、単一のプラスチック器具ハンドリングフォーマットなど）によって実用化されている。ロボット装置１６０は、モジュール１００上のインターフェース１３０にインターフェースすることができ、例えば、グラバー１６２は、ドア４０２に割り出しするか、又はドア４０２に位置合わせすることができる。ロボット装置１６０は、レール４１２上を走行することができ、レール４１２はインターフェース１３０に固定されている。モジュール１００は、固定されたインターフェース形式を有することができる。

図３４を参照すると、図を左から右に見たときの動作シーケンスが示されている。プレートスロット１１０を具備するラック２１０を有するモジュール１００が設けられている。モジュール１００上に鉛直方向に積み重ねられているのは、プロセスモジュール１２４である。ロボット装置１６０は、図９Ａ及び図９Ｂを参照して前述したように、レール１７２上でモジュール１００間を移動する。しかしながら、プロセスモジュール１２４のスペースは、液体ハンドラー、デキャッピングマシンなどによって占有されているため、プロセスモジュール１２４はラック２１０を有しない。したがって、プロセスモジュール１２４は、作業デッキ３３０を具備するカルーセル１０８を有する。ラボウェア３００及びプレート１１６を作業デッキ３３０に送達するために、ロボット装置１６０が部分的に通過できるように、既に説明したセンターウェル１１２と同様に作業デッキ３３０の中央部分は占有されていない。連続した図に示されているように、ロボットハンドラー１６０は、プロセスモジュール１２４を部分的に通過し、プレート１１６を作業デッキ３３０上のターゲットプレートスロット１１０に渡すことができる。したがって、プレート１１６とラボウェア３００の鉛直方向の送達が可能となる。これにより、プレート１１６の移動のためにプロセスモジュール１２４に必要なスペースを減らすことができる。また、鉛直移動に必要なレール１７２がない場合もあるためである。

上記の例では、回転機能（プレートホテル付きカルーセルなど）として実装されたモジュールを示しているが、当業者であれば、説明した機能や原理が他の種類のモジュールや移送にも適用できることを理解するであろう。

図３５は、図１に開示されているものと同様の代替装置を示している。

作業デッキプレートスロット１１０は、作業デッキ３３０の上側と下側に開口する窓１１１を有する。窓１１１は、例えば細胞培養プレート１１６などのプレートを作業デッキプレートスロット１１０から持ち上げるためのグリッパー（図示せず）のアームのために使用される。グリッパーは、プレートの下側の窪みに嵌合する突起を備えたトレイを有することができる。

図３５は、ハウジング１０２又は回転可能な作業デッキ３３０に対して異なる位置に配置された第１の移送インターフェース１３３及び第２の移送インターフェース１３４をさらに示す。第１の移送インターフェース１３３は、第１の保管モジュール（図３５には示されていないが、上で説明されている）と連係することができる。第２の移送インターフェース１３４は、第２の保管モジュール（図３５には示されていないが、上に開示されている）と連係することができる。保管モジュールの一方は、上に開示したように細胞培養プレート１１６を保管することができる。他方の保管モジュールは、上記のラボウェア又は上記の細胞培養プレートに適用するための液体培地を保管することができる。

図３６、図３７は、長方形の底部３０２を有するシングルウェルプレート３０１を示す。シングルウェルプレート３０１は、上記のマイクロプレートフットプリント（幅８５．５±１ｍｍ、長さ１２７．８±１ｍｍ）を有する。

シングルウェルプレート３０１は、上縁３０４を具備する４つの壁３０３を有する。箔（プラスチック箔）が縁３０４にシールされ、壁３０３によって囲まれたウェル３０７の上部開口を覆う。箔３０５と縁３０４との接続は、ヒートシール接続である。プレート３０１は、液体培地を供給者から生物学ラボラトリーシステムに輸送するために使用することができる。プレート３０１の密閉された開口部は、蓋３０９で覆うことができる。

箔３０５は、液体ハンドラー３４０のピペットの先端によって破られ、ウェル３０７内に収容された液体を吸引することができる。

図３８、図３９は、１つのモジュール１００と別のモジュール１２０との間で移動するプレートの通路を形成するシール要素３１１を示している。ここで、一方のモジュール１００は保管モジュールであり、他方のモジュール１２０はプロセスモジュール又は保管モジュール１００でもあり得る。フレーム３１５と、フレーム３１５の間に位置するシーリング要素３１１とによって形成される開口部１５０の高さは、示されているものよりも大きくすることができる。インターフェース１３４の高さは、インターフェース１３４を通してマイクロプレートを移動させるのにちょうど十分である。インターフェース１３４は、モジュール１００に保管されているボトル又は最も高い器具の高さよりも大きい均一な高さを有することができる。

これらすべての機能が組み合わされることで、ラボウェアの取扱いがよりシンプルで信頼性の高いものになり、ソフトウェアの作成やデバッグがより速く簡単になり、システムのソフトウェアが安定する。これは、不安定なソフトウェアが、妨げの大きな要因の一つとなっている現状とは対照的である。

細胞生物学を自動化する既存のシステムがある。これらのシステムは、一般的には一緒に稼動させるように設計されていない、様々なベンダーの提供する様々な形式による様々な実験設備部品（液体ハンドラー、自動インキュベーター、冷蔵庫など）を組み合わせて構成されている。これらは、多くの場合、テーブルやその他のマシンのベッドに装置をボルトで固定して組み立てられる。その後、３Ｄロボットアームと一体化される。
特許文献１３は、プレートスロットが放射状に配置されたカルーセルを含む細胞培養用の保管装置を開示しており、カルーセルの各レベルはプレートスロットにアクセスするためのドアを有する。
特許文献１４には、環状の棚板からなる保管室を規定するハウジングを有する保管ユニットが開示されている。
モジュール式化学分析装置は、特許文献１５に開示されている。
ターンテーブルを備えたプロセスモジュールと複数の保管モジュールで構成される自動生化学分析装置が、特許文献１６に開示されている。
ラバーを備えた分析装置は、特許文献１７に開示されている。
特許文献１８は、自動診断分析装置を開示している。
特許文献１９は、２つの保管モジュールを備えた極低温保管システムを開示している。
特許文献２０は、モジュール式のサンプル保管庫を開示している。
特許文献２１は、マイクロウェルプレートをスタックから移動させるための自動マイクロウェルプレートハンドリング装置を開示している。
特許文献２２は、ロボットが配置されるセンターウェルを有する円筒形ラックを備えた自動保管装置を開示している。
特許文献２３は、他のラボウェア用のボトルを運ぶための担体を開示している。
特許文献２４は、生物学的細胞培養のための液体ハンドリングシステムを開示している。
特許文献２５は、突起物を有するグリッパーアームを備えたロボットハンドリング装置を開示している。
特許文献２６は、ロボットハンドリング装置を有するインキュベーターを開示している。
特許文献２７は、ボトルを開けるためのロボットハンドリング装置を開示している。
特許文献２８は、ピペット装置を用いて細胞を培養する装置を開示している。
特許文献２９は、ロボットシステムを開示している。
特許文献３０は、ボトルのデキャップ装置を開示している。

中国特許第104777321号明細書 米国特許第6,360,792号明細書 米国特許第7,670,553号明細書 特開平1－1189561号公報 米国特許出願公開第2016/0145555号明細書 米国特許出願公開第2018/0044624号明細書 米国特許第7,883,887号明細書 米国特許出願公開第 2016/0201022 号明細書 米国特許第8,652,829号明細書 米国特許第9,388,374号明細書 米国特許出願公開第2017/0145366号明細書 米国特許第9,057,715号明細書 国際公開第03/008103号明細書 国際公開第 93/03891号明細書 欧州特許出願公開第2 068 155号明細書 米国特許第6,146,592号明細書 欧州特許出願公開第 3 229 028号明細書 米国特許出願公開第2014/0273242号明細書 米国特許出願公開第2018/0202908号明細書 国際公開第2011/047710号明細書 米国特許出願公開第2007/0059205 号明細書 欧州特許第1 573 340 号明細書 欧州特許出願公開第1 900 806号明細書 欧州特許出願公開第2 733 196号明細書 特開2009-291869号公報 特開2004-166558 号公報 米国特許出願公開第2017/036833 号明細書 欧州特許出願公開第 3 078 736 号明細書 米国特許出願公開第2005/0058574 号明細書 国際公開第2016/130964 号明細書

Claims (16)

1. 生物学ラボラトリーシステム用のプロセスモジュール（１２０）であって、
   ハウジング（１０２）と、
   前記ハウジング（１０２）内に配置された作業デッキ（３３０）と、
   第１のプレートスロット内の細胞培養物などの生物材料を搭載する少なくとも１つの第１の担体（１６０）を受容するための複数の作業デッキプレートスロット（１１０）と、
   液体を吸引するための少なくとも １つのピペットを含む液体ハンドリングロボット (３４０)と、
   第１の担体（１６０）用の第１の保管モジュール（１２４）と連係する第１の移送インターフェース（１３４）と、を有し、
   前記作業デッキ（３３０）は、複数の作業位置の間で移動可能であり、
   前記作業位置のうちの第１の位置にて、前記第１の担体（１６０）が液体ハンドリングロボット（３４０）の操作点の下方に位置し、
   前記作業位置のうちの第２の位置にて、前記第１の担体（１６０）が、前記ハウジング（１０２）の外側と前記作業デッキプレートスロット（１１０）との間で前記第１の担体（１６０）を移送するために、前記第１の移送インターフェース（１３４）と位置合わせされている、前記プロセスモジュール（１２０）において、
   前記第１の移送インターフェース（１３４）又は第２の移送インターフェース（１３３）が、ラボウェア（３００）又は液体を保管するための第２の保管モジュール（１００、１２２）と連係し、
   前記作業位置のうちの第３の位置にて、第２の作業デッキプレートスロット（１１０）により受容される、ラボウェア（３００）又は液体を搭載した少なくとも１つの第２の担体が、前記ハウジングの外側と前記作業デッキプレートスロット（１１０）との間で前記第２の担体を移送するために、前記第１又は第２の移送インターフェース（１３０、１３４）と位置合わせされていることを特徴とするプロセスモジュール。
2. 生物学ラボラトリーシステム用のプロセスモジュール（１２０）を操作する方法であって、前記システムが、
   ハウジング（１０２）と、
   前記ハウジング（１０２）内に配置された作業デッキ（３３０）と、
   第１のプレートスロット内の細胞培養物などの生物材料を搭載する少なくとも１つの第１の担体（１６０）を受容するための複数の作業デッキプレートスロット（１１０）と、
   液体を吸引するために少なくとも１つのピペットを有する液体ハンドリングロボット（３４０）と、
   少なくとも１つの移送インターフェース（１３３、１３４）と、を有し、
   前記方法が、
   前記第１の担体（１１６）を、前記ハウジング（１０２）の外側から少なくとも１つの前記移送インターフェース（１３０、１３４）を介して前記作業デッキプレートスロット（１１０）の１つに移送するステップと、
   前記ラボウェア（３００）又は液体を搭載する第２の担体を、少なくとも１つの前記移送インターフェース（１３０、１３４）を介して前記ハウジング（１０２）の外側から第２の作業デッキプレートスロット（１１０）に移送するステップと
   前記作業デッキ（３３０）を別の位置に移動させ、前記液体ハンドリングロボット（３４０）により液体を搭載する担体から液体を吸引しかつ／又はラボウェアを搭載する担体からラボウェアを把持するステップと、
   ラボウェアを用いて前記第１の担体（１１６）に液体を適用し、前記作業デッキ（３３０）を異なる作業位置に移動させ、少なくとも１つの前記移送インターフェース（１３３、１３４）を介して前記第１の担体（１６０）を排出するステップと、少なくとも有する方法。
3. 前記作業デッキ（３３０）の上方に配置された、顕微鏡（９４２）、キャッパー／デキャッパーロボット（３４４）又はリッダーー／デリッダーロボット（３４６）のいずれかをさらに有する、請求項１に記載のプロセスモジュール又は請求項２に記載の方法。
4. 前記作業デッキプレートスロット（１１０）が、前記作業デッキ（３３０）の回転中心軸に対して放射状に配置されている、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
5. 前記作業デッキプレートスロット（１１０）が前記作業デッキ（３３０）の表面内に落とし込まれており、かつ／又は、前記作業デッキ（３３０）の縁に開口しており、かつ／又は、前記担体を持ち上げるために、ハンドリングアームが、前記作業デッキプレートスロット（１１０）に配置されている前記担体の下方で落とし込み部分に到達するための凹部（１１１）を有する、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
6. 前記作業デッキプレートスロット（１１０）が、前記作業デッキ（３３０）の外縁に設けられた位置合わせ手段（１４４）を有し、前記位置合わせ手段（１４４）は、前記モジュールの中心までの距離が短くなるにつれて減少する前記作業デッキプレートスロット（１１０）の入口の幅を規定する、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
7. 前記作業デッキ（３３０）が、前記作業デッキプレートスロット（１１０）上での液体ハンドリングロボット（３４０）による操作のための位置を提供するために、又は、前記作業デッキプレートスロット（１１０）を前記移送インターフェース（１３３、１３４）と位置合わせさせるための位置を提供するために、１又は複数の位置に割り出しされる、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
8. 複数の前記作業デッキプレートスロット（１１０）が、均一な形状及びサイズを有する、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
9. 前記液体ハンドリングロボット（３４０）が、前記第２の作業デッキプレートスロット（１１０）に配置された前記第２の担体から液体を吸引しかつその液体を前記第１の作業デッキプレートスロット（１１０）に配置された前記第１の担体に移すために、回転可能な前記作業デッキ（３３０）の回転面に平行に走る面内で異なる作業デッキプレートスロット（１１０）に移動可能であり、かつ／又は、第３の作業デッキプレートスロット（１１０）に配置されたピペットチップボックス（３２４）からチップを掴む、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュール又は方法。
10. 第１及び／又は第２の移送インターフェース（１３３、１４４）が、保管モジュール（１２４）の対応する移送インターフェースに直接隣接しており、隣接する移送インターフェースを介した担体の移送が、直線的な水平運動に制限される、前出請求項の１つに記載のプロセスモジュールを有するシステム。
11. 前記担体が、マイクロプレートフットプリントを有するプレートである、請求項１～９のいずれかに記載のプロセスモジュール、又は請求項１～９のいずれかに記載の方法、又は請求項１０に記載のシステム。
12. 生物学ラボラトリーシステムのシングルウェル細胞培養プレート（３０１）の使用であって、
    ハウジング（１０２）と、
    前記ハウジング（１０２）内に配置され、細胞培養プレート（１６０）を受容するために少なくとも１つの作業デッキプレートスロット（１１０）を有する作業デッキ（３３０）と、
    液体培地を吸引し、前記液体培地を前記細胞培養プレート（１１６）に適用するための少なくとも１つのピペットを、前記液体培地の体積として有する液体ハンドリングロボット（３４０）と、を有し、
    前記シングルウェルプレート（３０１）は、長方形の形状を有する平らな水平底部（３０２）と、シングルウェル（３０７）を囲む４つの鉛直壁（３０３）とを有する、使用。
13. 前記シングルウェルプレート（３０１）の上部開口が箔（３０５）によってシールされている、請求項１２に記載のシングルウェルプレートの使用。
14. 液体（３０６）が充填された少なくとも１つのウェル（３０７）を囲む、平らな水平底部（３０２）と鉛直壁（３０３）とを有するプレート（３０１）の使用であって、液体を供給者から生物学ラボラトリーシステムに輸送するために前記ウェル（３０７）の上部開口が、箔（３０５）でシールされており、かつ、液体ハンドリングロボット（３４０）を用いて細胞培養の維持のために前記液体を適用する、使用。
15. 前記箔（３０５）が、前記壁（３０３）の上縁（３０４）にヒートシールされており、かつ／又は、前記箔がプラスチック製の使い捨てピペットチップを貫通させることができる破断強度を有するフィルムであり、かつ／又は、前記プレート（３０１）が蓋で覆われている、請求項１２～１４のいずれかに記載のシングルウェルプレートの使用。
16. 前出請求項のいずれかによって特徴付けられるプロセスモジュール又は方法又はシステム又はシングルウェルプレート又はプレート。
    
    

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