CN115698727A - 检体输送装置 - Google Patents

Abstract

提供一种检体输送装置，无需设置位置传感器就能够高精度地检测检体的位置。本发明的检体输送装置的特征在于，具有：检体容器，收纳检体，并设置磁性体；输送面，输送检体容器；多个线圈(25a、25b)，配置于输送面的与磁性体对置的面的相反侧的面；线圈驱动部(50)，对线圈(25a、25b)施加电压；以及位置推定部，基于在通过线圈驱动部(50)对线圈施加电压时产生的电流变化来推定检体容器的位置，位置推定部通过线圈驱动部对多个线圈中相邻的线圈彼此施加具有相位差的电压脉冲，来推定输送容器的位置。

Description

检体输送装置

技术领域

本发明涉及检体输送装置。

背景技术

在用于临床检查的检体处理装置中，对血液、血浆、血清、尿以及体液等检体(样本)检查所指示的分析项目。这些检体处理装置将具有检查各个分析项目的功能的多个装置相连，能够自动地处理各工序。换句话说，为了检查室的业务合理化，用输送线连接生物化学、免疫等多个分析领域的分析部，作为一个装置运用。以往的输送线主要是带驱动方式为主，若在输送中途因某些异常而输送停止，则这以后无法再向下游侧的装置供给检体。此外，由于医疗的高水平化以及高龄化社会的进展，检体处理的重要性不断提高，为了提高检体处理装置的处理能力，期望开发能够进行检体的高速输送、大量同时输送以及向多个方向输送的装置。

针对这样的课题，在专利文献1中记载了如下内容，作为非常灵活且带来高的输送性能的研究室试样配送系统以及对应的动作方法，研究室试样配送系统具备：容器载具，其是若干容器载具，分别具备至少一个磁活性器件，优选具备至少一个永久磁铁，且适合于运送试样容器；输送平面，适合于运送容器载具；以及电磁致动器，是在输送平面的下方静止地配置的若干电磁致动器，适合于通过对容器载具施加磁力而使容器载具在输送平面上移动。

此外，在专利文献2中记载了如下内容，作为具有与试样分配系统相关地最佳化的动作参数的实验室分配系统，实验室分配系统具备多个电磁致动器，各电磁致动器具备铁磁性铁芯以及励磁绕组。

在这些输送方法以及系统中，设置有检测设置于检体输送载具的磁活性器件的位置的容器载具检测器件。在专利文献1中，为了探测位于输送平面上的容器载具的存在以及位置，设置有容器载具探测器件。此外，在专利文献2中，实验室分配系统具备移送面，在移送面的下方配置有多个电磁致动器。在该移送面上分配多个位置传感器。作为位置传感器，有使用霍尔传感器的记载。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017—77971号公报

专利文献2：日本特开2017-102103号公报

发明内容

-发明所要解决的课题-

在上述专利文献1以及专利文献2中，在大量且高速地输送检体的情况下，在这些系统中需要大量容器载具检测器件即位置传感器，有可能导致高成本化、检测器件的故障导致的可靠性降低。进而，在专利文献1以及专利文献2中使用位置传感器的情况下，如果检体没有某种程度接近位置传感器，就无法探测有无检体，因此还考虑检体的位置检测精度存在极限这样的课题。

本发明是为了解决上述课题而产生的，其目的在于提供一种无需设置位置传感器就能够高精度地检测检体的位置的检体输送装置。

-用于解决课题的手段-

为了实现上述目的，本发明提供一种检体输送装置，其特征在于，具有：检体容器，收纳检体，并设置磁性体；输送面，输送检体容器；多个线圈，配置于输送面的与磁性体对置的面的相反侧的面；线圈驱动部，对线圈施加电压；以及位置推定部，基于在通过线圈驱动部对线圈施加电压时产生的电流变化来推定检体容器的位置，位置推定部通过线圈驱动部对多个线圈中相邻的线圈彼此施加具有相位差的电压脉冲，来推定检体容器的位置。

本发明的更具体的结构记载于权利要求书。

-发明效果-

根据本发明，能够提供无需设置位置传感器就能够高精度地检测检体的位置的检体输送装置。

上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而变得明确。

附图说明

图1是表示本发明的检体输送装置的一实施方式的概要结构的图。

图2是表示图1的运算部40的处理内容的功能框图。

图3是表示线圈25的电感的位置特性的图表。

图4是表示线圈25的电流变化量的位置特性的图表。

图5是表示使用了PWM变换方式的电压脉冲的波形的一例的图表。

图6是表示使用了PWM变换方式的电压脉冲的波形的另一例的图表。

图7是表示本发明的检体输送装置的线圈的整体外观的图。

图8是表示构成检体输送装置的线圈与检体的位置关系的例子的示意图。

图9是表示相邻线圈间的磁通干涉的概念图。

图10是表示相邻线圈间的位置检测用的电压脉冲的相位关系的例子的图表。

图11是表示相邻线圈间的位置检测用的电压脉冲的相位关系的例子的图表。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详述。首先，使用图1对本发明的检体输送装置的概要结构进行说明。图1是表示本发明的检体输送装置的一实施方式的概要结构的图。如图1所示，本发明的检体输送装置1具备：磁性体(永久磁铁)10；多个线圈25a、25b，与磁性体10对置设置；线圈驱动部50，对线圈25a、25b施加电压；以及运算部40，包括推定永久磁铁10的位置的位置推定部。在线圈25a、25b与线圈驱动部50之间设置有电流检测器30a、30b。电流检测器30a、30b、运算部40以及线圈驱动部50与电源55连接。以下，有时将“检体输送装置”简称为“输送装置”。

虽然在图1中没有示出，但永久磁铁10设置于收纳成为检查对象的检体的检体容器(输送容器)。此外，在设置有永久磁铁10的检体容器与线圈25之间具备输送面。线圈25由圆柱状且包含磁性体的铁芯22和缠绕在铁芯的外周侧的绕组21构成，配置为永久磁铁10位于铁芯22上。通过使电流在绕组21中流动，能够使电磁力作用于永久磁铁10，永久磁铁10能够隔着输送面在多个线圈25之间滑动地进行移动。由此，检体容器被输送至期望的位置。

在这样的电磁式的输送中，为了使电磁力高效地作用于永久磁铁10，此外，为了使检体容器向目标方向移动，需要永久磁铁10与线圈25a、25b的相对位置信息。例如，在图1中，永久磁铁10位于两个线圈中的一方的线圈25a的正上方，但在这种情况下，即使在线圈25a中流过电流，也不会产生向横向即输送方向的力。相反，通过使电流在与线圈25a相邻的线圈(在正上方没有永久磁铁10的线圈)25b中流动，能够产生将永久磁铁10向线圈25b拉近的力，能够向输送方向(图1的箭头方向)输送。

换句话说，在掌握永久磁铁10的位置、并对其在处于输送方向的线圈25b产生拉近的力(吸引力)的情况下，能够高效地产生力并控制该力的方向。

根据以上可知，为了控制电磁式的输送装置1，需要检测位于输送面上的永久磁铁10的位置。根据该位置信息的必要性，如现有技术所示，将大量位置传感器配置在输送面上，检测检体容器的位置。

在此，在如上述那样使用了大量位置传感器的情况下，虽然能够得到正确的位置信息，但由于新需要安装位置传感器的基板，因此认为会招致成本的上升、装置的大型化。因而，优选不使用位置传感器地检测检体容器的位置。作为其一个方法，可以考虑测量根据附在检体容器的永久磁铁10的位置而变化的线圈的电感的方法。以下，对基于线圈的电感特性的位置检测方式进行叙述。

首先，在图1的跟前侧的线圈25a上存在永久磁铁10的情况下，永久磁铁10产生的磁通作用于线圈25a。在此，在靠近永久磁铁10的一侧的线圈25a和远离的一侧的线圈25b中，作用的磁通的大小不同。换句话说，根据永久磁铁10与线圈的相对位置，作用于线圈侧的磁通的大小发生变化。此外，铁芯22由磁性体构成，穿过铁芯22的磁通具有若磁通变大则变得难以穿过的性质。在此，如果由线圈驱动部50对绕组21施加电压而使电流流动，则通过该电流产生的磁通在铁芯22产生。因此，在铁芯22中产生由永久磁铁10产生的磁通和因流过绕组21的电流而产生的磁通。

一般而言，当在绕组21中流过电流时，在其周围产生磁场，产生的磁通与流过的电流值成比例。该比例常数称为电感。但是，在具有铁芯22等磁性体的电路中，电感根据铁芯22的磁饱和特性而变化。如果在铁芯22产生磁饱和，则电感根据在铁芯22产生的磁通的大小而变化。换句话说，绕组21的电感根据永久磁铁10的磁通的大小而变化。这意味着绕组21的电感根据永久磁铁10(即，检体容器)的位置而变化。因此，只要能够测量该绕组21的电感，就能够检测输送面上的永久磁铁10的位置。以上是基于线圈的电感特性的位置检测方式的概要。

接下来，对更具体的位置检测方式的原理进行叙述。首先，在绕组21中产生的电压V由以下的式(1)表示。

在此，

为磁通，t为时间。电压V由每单位时间的磁通的变化量表不。

此外，如果设为电流I、电感L，则以下的式(2)的关系成立。

根据这些式(1)以及式(2)，以下的式(3)的关系成立。

dI/dt＝-V/L...式(3)

换句话说，在将固定的电压施加于绕组21的情况下，如式(3)所示，根据电感L的大小供给的电流I的时间变化量发生变化。这意味着在施加电压的情况下供给的电流的上升方式不同。因此，在对绕组21施加电压的情况下，通过检测绕组21中产生的电流的变化量(dI/dt)，能够通过运算求出电感L。换句话说，只要能够预先掌握根据永久磁铁10的位置而变化的绕组21的电感特性，则通过施加位置检测用的电压信号，检测由此产生的电流的变化量(dI/dt)，从而求出永久磁铁10、即检体容器的位置。通过这样的结构，能够无位置传感器地掌握检体容器的位置。

接下来，叙述实现上述无位置传感器方法的电路结构。首先，如图1所示，在线圈25a、25b的绕组21连接线圈驱动部50，并且设置检测流过绕组21的电流的电流检测器30a、30b。这样，在本实施例中，由线圈驱动部50对绕组21施加电压，由电流检测器30检测通过该电压而流动的电流。在此，线圈驱动部50例如相当于由PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号驱动的双向斩波器等。此外，检测电流的电流检测器30有基于分流电阻、电流互感器的电流检测器、使用了霍尔电流传感器的电流检测器等，但在本实施例中，并不特别限定于这些。另外，线圈驱动部50与电源55连接，通过对该电源电压进行占空比控制，使给定的电流流过线圈25a、25b的绕组21。

运算部40运算为了得到输送检体容器所需的推力而向线圈驱动部50施加的电压指令，并且根据由电流检测器30检测出的电流值，来测量线圈25的电感(即，电流变化量dI/dt)，运算线圈25与永久磁铁10的相对位置关系，推定输送装置1内的永久磁铁10的位置。运算部40使用该运算出的永久磁铁10的位置信息，来决定从线圈驱动部50供给永久磁铁10(检体容器)的输送所需的电流的定时，并向适当的线圈25a、25b供给电流。

将此时的检体输送控制的一例表示在图2的框线图中。图2是表示图1的运算部40的处理内容的功能框图。如图2所示，运算部40被输入由检体容器的输送速度的目标值决定的推力指令，由占空比设定部60决定PWM等电压脉冲信号，并向线圈驱动部50输出。此时，为了决定在多个线圈25a、25b中的哪个线圈通电，将来自电流检测器30的电流值作为输入，由电流变化量运算部61运算线圈的电流变化量(dI/dt)，根据该值在检体位置推定部62中推定检体容器的位置。进而，由通电线圈决定部63基于检体的输送目标位置和前述的检体容器的位置来决定实际进行通电的线圈，根据该决定位置，在线圈切换部64中切换电路，以使得能够向期望的线圈通电。另外，在此所述的控制模块能够通过微型计算机等运算装置来实现。

对图2所示的检体位置推定部62进行详细叙述。在检体位置推定部62中，如上所述输入电流变化量(dI/dt，即，相当于线圈25a、25b的电感L)，输出检体容器的位置推定值。图3是表示线圈25的电感的位置特性的图表，图4是表示线圈25的电流变化量的位置特性的图表。在图3中，P3意味着永久磁铁10位于线圈25a的正上方，P0意味着永久磁铁10远离线圈25a，位于相邻配置的线圈25b上。进而，图3的纵轴L表示线圈的电感。观察该特性可知，随着从P3变化为P0，电感增加。如上所述，该特性是由于在线圈25通电而产生的磁通和由永久磁铁10产生的磁通的作用而产生的电感的变化。在本实施例中，利用该电感的位置特性来推定检体容器的位置是原理，但在实际的控制逻辑中，由于将线圈的电流变化量作为输入，因此在检体位置推定部62内设定为图4所示那样的电流变化量(dI/dt)的位置特性数据表。上述电感L与电流变化量(dI/dt)之间的关系如上述的式(3)所示。

接下来，对用于检测检体容器位置所需的电压的施加方法进行叙述。图5是表示使用了PWM变换方式的电压脉冲的波形的一例的图表。图5所示的电压脉冲是通过PWM变换方式生成的电压信号，通过对电压指令值和PWM载波进行比较来生成电压脉冲信号。一般而言，PWM变换将振幅的大小变换为脉冲的宽度。因此，图5下部所示的电压脉冲包括图的上部所示的电压指令值的信息。在此所示的电压指令值是将用于产生输送检体容器的推力的电压和用于推定检体容器的位置的电压脉冲相加而得到的值。在将该电压施加于线圈25的情况下，成为合成了用于产生推力的平均电流和因脉冲而产生的电流脉动的电流。

另外，在图5中，示出了成为位置检测用的电压脉冲的电压输出方法，其中，该位置检测用的电压脉冲利用PWM变换而成为相对高的PWM周期和比其低的周期，但只要能够输送检体容器并测量此时的电流变化量，则并不限定于此。图6是表示使用了PWM变换方式的电压脉冲的波形的另一例的图表。例如，如图6所示，也可以使PWM周期更低，使其与位置检测用的电压脉冲的周期相同。

图7是表示本发明的检体输送装置的线圈的整体外观的图。另外，在图1中图示了圆柱状的线圈，但线圈形状没有特别限定，也可以如图7所示是四方柱形状。如图7所示，实际上在检体输送装置中配置有大量线圈，根据这些线圈中的检体的输送路径，对输送路径以及检体容器附近的线圈施加电压脉冲，掌握检体容器位置且实施检体输送。在作为本发明的对象的图7所示的电磁输送装置中，希望检体的输送能力的增大，今后有大量输送的倾向。这样，当输送的检体的数量增加时，检体输送装置的线圈25的数量增加，该多个线圈的间隔距离变短，并且输送的检体的距离变近，同时通电相邻的线圈的可能性变高。

因而，在本发明中，构成为在相邻的线圈之间不产生磁通的干涉。图8是表示构成检体输送装置的线圈与检体的位置关系例的示意图，图9是表示相邻线圈间的磁通干涉的概念图。图8的(1)是在相邻的两个线圈25a、25b各自的正上方具有检体70a、70b的情况，线圈25a、25b分别探测到在正上方具有检体70a、70b，进行各个检体的输送驱动。另一方面，图8的(2)是在相邻的两个线圈25a、25b之间存在检体70的情况下，对各个线圈25a、25b施加相互位置检测用的电压脉冲，探测到检体70位于各个线圈之间。

在这样的情况下，如图9所示，由于分别施加电压脉冲P1、P2而通电，因此在各个线圈25a、25b中产生与电压脉冲对应的磁通的变化。

如上所述，在相邻的线圈的间隔小的情况下，相互接受分别产生的磁通的变化，成为相互感应电压的干涉而产生外扰。在本发明中作为对象的无位置传感器方式中，施加位置检测用的电压脉冲，基于由电压脉冲产生的电流变化量来检测检体的位置。因此，在产生了该磁干涉外扰的情况下，电流变化量在相邻的线圈25a、25b相互变化。

图10以及图11是表示相邻线圈间的位置检测用的电压脉冲的相位关系的例子的图表。例如，如图10所示，在相邻的线圈之间施加了相同相位的电压脉冲的情况下，因磁性的干涉外扰而产生电流的脉动，在相互的线圈中产生的电流变化量的检测值出现产生误差的可能性。其结果，检体位置的推定值产生误算，推力特性降低，检体输送能力有可能降低。

因而，为了解决以上那样的课题，在本发明中，在对相邻的线圈施加位置检测用电压脉冲并进行通电时，如图11所示，使相邻的线圈间的位置检测用电压脉冲的相位错开是有效的。如图11所示，在使电压脉冲的相位错开的情况下，一方的脉冲产生电压变化，在检测此时的电流变化量时，另一方的线圈的电压脉冲不变化而固定，因此上述那样的因磁性干涉而引起的外扰下的电流变化量的检测误差的影响变小。该检测误差的影响最小的是如图11所示将电压脉冲的相位差设为90度的情况。此时，相邻的线圈间的电压脉冲的相位差不需要严格为90度，只要设为对另一方的线圈的磁通干涉的影响不会对检体的输送性能造成影响的程度的相位差即可。

另外，如上所述，在今后输送装置1的检体输送量增加的情况下，认为输送大量的检体，在各个检体之间始终难以赋予(不受到)磁通干涉的程度的相位差。在这样的情况下，在图2中的通电线圈决定部63中，在根据输送路径的信息等而设想之后对相邻的线圈施加位置检测用的电压脉冲的时间点使对双方的线圈施加的电压脉冲具有相位差即可。

根据上述结构，能够抑制为了输送大量检体而对多个线圈通电时的线圈间的磁干涉的影响，确保检体载具的位置推定精度，实现高精度的检体输送装置的推力控制。

如以上说明的那样，根据本发明，示出了不需要设置位置传感器就能够高精度地检测检体的位置的检体输送装置。

另外，本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。

上述的实施例是易于理解地说明了本发明的例子，并不限定于必须具备所说明的全部结构。此外，也能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某实施例的结构中添加其他实施例的结构。此外，对于各实施例的结构的一部分，也能够进行其他结构的追加/删除/置换。

-附图标记说明-

1...输送装置、10...永久磁铁、21...绕组、22...铁芯、25a、25b...线圈、30a、30b...电流检测器、40...运算部、50...线圈驱动部、55...电源、60...占空比设定部、61...电流变化量运算部、62...检体位置推定部、63...通电线圈决定部、64...线圈切换部、70a、70b...检体。

Claims (3)

1.一种检体输送装置，其特征在于，具有：

检体容器，收纳检体，并设置磁性体；

输送面，输送所述检体容器；

多个线圈，配置于所述输送面的与所述磁性体对置的面的相反侧的面；

线圈驱动部，对所述线圈施加电压；以及

位置推定部，基于在通过所述线圈驱动部对所述线圈施加电压时产生的电流变化来推定所述检体容器的位置，

所述位置推定部通过所述线圈驱动部对所述多个线圈中相邻的线圈彼此施加具有相位差的电压脉冲，来推定所述检体容器的位置。

2.根据权利要求1所述的检体输送装置，其中，

所述相位差为90度。

3.根据权利要求1或者2所述的检体输送装置，其中，

所述位置推定部在所述检体容器的前方的输送路径中设想向所相邻的所述线圈同时施加电压脉冲的时间点，使向所相邻的所述线圈施加的脉冲电压间具有相位差。

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