JP2004317211A - 容器検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容器の上方に設置することができ、例えば高密度で配置された複数の容器に対しても対応することができる容器検出装置を提供すること。
【解決手段】容器検出装置１は、移動手段７により把持装置本体１１に対し左右方向にスライド可能な検出装置本体２と、該検出装置本体２の下部に設置された試験管８と同数の光学センサー３と、各光学センサー３から出力される信号に基づいて試験管（容器）８の有無を検知する検知手段４とを有している。光学センサー３は、試験管８の上端開口の縁部８２に検出光３３を投光する発光素子３１と、検出光３３が縁部８２で反射した反射光３４を受光し、光電変換する受光素子３２とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】容器検出装置１は、移動手段７により把持装置本体１１に対し左右方向にスライド可能な検出装置本体２と、該検出装置本体２の下部に設置された試験管８と同数の光学センサー３と、各光学センサー３から出力される信号に基づいて試験管（容器）８の有無を検知する検知手段４とを有している。光学センサー３は、試験管８の上端開口の縁部８２に検出光３３を投光する発光素子３１と、検出光３３が縁部８２で反射した反射光３４を受光し、光電変換する受光素子３２とを備えている。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば試験管のような容器を検出する容器検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試験管（筒状の容器）の外径を測定する装置として、近赤外光ビームを発する発光部と、近赤外光ビームを受光する受光部とを有し、これらにより近赤外光の発光、受光を行うとともに、前記発光部と前記受光部との間に試験管を搬送し、その透過光量を測定して試験管の外径を算出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、試験管の外径を検出する装置であるが、試験管の通過の有無を検知する装置として応用することもできる。
【０００３】
しかし、この装置では、発光部および受光部が試験管の側部に設置されているため、測定部に広い場所が必要となり、測定部全体が大型化する。そのため、例えば複数の試験管が行列状に配置されているような、試験管の配置密度が高いような場所においての使用は困難であるという欠点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４７２２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容器の上方に設置することができ、小型化に適し、広い設置スペースを必要としない容器検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
【０００７】
（１） 容器保持具に容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に設置され、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える光学センサーと、
前記検出光の光路が前記縁部を横切るように前記光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器の有無を検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【０００８】
（２） 複数の容器を保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【０００９】
（３） 複数の容器を一列に並べて保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対しその容器配列方向に相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【００１０】
（４） 前記検知手段は、全ての光学センサーの受光素子から容器の存在を検出する信号が出力された場合には、前記容器保持具に全ての容器が装填されていると判断する上記（２）または（３）に記載の容器検出装置。
【００１１】
（５） 前記検知手段は、各光学センサーの受光素子から出力された信号を保持するラッチ回路を有する上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１２】
（６） 前記検知手段は、前記各ラッチ回路から出力された信号を入力するアンド回路を有する上記（５）に記載の容器検出装置。
【００１３】
（７） 容器保持具を把持する機能を有する把持装置に設置されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１４】
（８） 前記把持装置は、複数の前記容器保持具が並べて設置されている状態で、それらのうちの任意の容器保持具を上方から把持し、持ち上げることができるよう構成されている上記（７）に記載の容器検出装置。
【００１５】
（９） 複数の容器保持具に対し、順次、容器の有無の検知作業を行う上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１６】
（１０） 前記容器は、少なくともその上部が筒状をなすものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１７】
（１１） 前記容器は、試験管である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の容器検出装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の容器検出装置の実施形態を示す側面図、図２は、容器（試験管）に対する検出光の走査パターン（走査履歴）を示す平面図、図３は、本発明の容器検出装置における検知手段の構成を示す回路図である。以下の説明では、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、図１および図２中の左側を「左」または「左方」、右側を「右」または「右方」と言う。
【００２０】
図１に示す容器検出装置（試験管検出装置）１は、ラック（容器保持具）９を把持する機能を有する把持装置１０に設置（搭載）されている。まず、この把持装置１０について説明する。
【００２１】
把持装置１０は、把持装置本体１１を有し、把持装置本体１１の両側部には、それぞれ、把持部材１２、１２が設置されている。把持部材１２は、それぞれ、２本のアーム１３を有し、各アーム１３の先端には、容器保持具であるラック９に係合する爪１４が設けられている。すなわち、合計４個の爪１４を備えている。
【００２２】
把持装置本体１１の上方に設置された図示しない駆動手段を駆動すると、把持部材１２、１２は、把持装置本体１１の一方の側部にある２つの爪１４と、把持装置本体１１の他方の側部にある２つの爪１４とが互いに接近するように作動し、各爪１４がラック９の上部に係合してラック９を把持する。また、前記駆動手段を逆方向に駆動すると、把持装置本体１１の両側部にある爪１４同士が離間するように作動し、ラック９の把持を解除する。
【００２３】
このような把持装置１０は、ラック９を把持した状態で、図１中の上下方向および図１の紙面に垂直な方向に移動することができ、これにより、ラック９を他所へ搬送することができる。
【００２４】
図１等に示すように、ラック９は、複数の有底筒状の容器（少なくとも上部が筒状をなす容器）、すなわち複数本（本実施形態では６本）の試験管８を図１中左右方向に一列に並べて保持し得る容器保持具（試験管保持具）である。この場合、各試験管８は、等間隔で保持されているのが好ましい。また、同一サイズの試験管８を保持する場合、全ての試験管８の上端が揃っている（同一高さである）のが好ましい。
【００２５】
各試験管８には、例えば、液体状の検体（例えば血液または血液成分）または試薬、検査薬、培養液、その他各種液体等が必要に応じ入れられている。
【００２６】
容器検出装置１は、把持装置本体１１に対し左右方向にスライド（移動）可能な検出装置本体２を有している。この検出装置本体２の下部であって、各試験管８の上方には、試験管８と同数の光学センサー３が設置されている。光学センサー３の設置間隔は、試験管８の設置間隔にほぼ等しい。
【００２７】
また、容器検出装置１は、各光学センサー３の受光素子３２から出力される信号に基づいて試験管８の有無を検知する検知手段４を有している。以下、これらの構成について詳述する。なお、各光学センサー３は、それぞれ、同一の構成であるため、以下、１つの光学センサー３について代表的に説明する。
【００２８】
光学センサー３は、試験管８の上端開口８１の縁部８２に検出光（照射光）３３を投光する発光素子３１と、検出光３３が縁部８２で反射した反射光３４を受光し、光電変換する受光素子３２とを備えている。
【００２９】
発光素子３１としては、例えば、半導体レーザー光源、赤外線発光素子、可視光発光素子、紫外線発光素子、照明用光源等が挙げられる。受光素子３２としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、撮像素子（ＣＣＤ）等が挙げられる。
【００３０】
図１および図３に示すように、通電回路３５により光学センサー３の発光素子３１に通電すると、光学センサー３の発光素子３１は検出光３３を発する。この光学センサー３の直下に試験管８の縁部８２が存在する場合、この検出光３３は、走査の過程において当該試験管８の縁部８２で反射され、その反射光３４は、受光素子３２で受光され、光電変換される。これにより、受光素子３２から信号（Ｈｉ信号）が出力される。一方、光学センサー３の直下に試験管８が存在しない場合には、縁部８２による反射光３４は得られないので、受光素子３２からは信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００３１】
なお、試験管８は、通常、透明なガラスまたは樹脂、金属材料等で構成され、その上端部、特に縁部８２は、検出光３３を十分に反射し得るようになっているが、試験管８の縁部８２に対し、検出光３３の反射を助長または促進させるような処理、例えば、縁部８２を平坦にする加工、鏡面加工、金属薄膜の形成等を行うこともできる。これにより、試験管有無の検出精度の向上が図れる。
【００３２】
各光学センサー３に対しては、それぞれ、ラッチ回路５１、５２、５３、５４、５５および５６が設置され、各受光素子３２から出力されたＨｉ信号は、対応するラッチ回路５１〜５６に一旦ラッチ（保持）される。ラッチ回路５１〜５６は、各光学センサー３から出力されるＨｉ信号の時間的なズレを吸収する機能を有する。
【００３３】
各ラッチ回路５１〜５６の出力側は、アンド回路６の入力側に接続されている。ラッチ回路５１〜５６は、それぞれ、対応する受光素子３２からのＨｉ信号が入力された場合に限り、アンド回路６へ信号を出力する（一定時間、Ｈｉ信号を出力し続ける）。また、ラッチ回路５１〜５６へリセット信号（クリア信号）Ｒが入力された場合には、各ラッチ回路５１〜５６は、リセットされる。
【００３４】
アンド回路６は、全てのラッチ回路５１〜５６からＨｉ信号が入力された場合に限り、その出力側にＨｉ信号を出力し、その他の場合は、信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００３５】
このようなラッチ回路５１〜５６およびアンド回路６により、検知手段４が構成される。この検知手段４は、例えばプリント回路基板として構成され、検出装置本体２の内部または把持装置本体１１の内部等に設置されている。
【００３６】
検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３は、移動手段７の作動により、把持装置本体１１に対し左右方向に移動する。
【００３７】
図１に示すように、この移動手段７は、把持装置本体１１側に設置された一対のモータ７１と、これらのモータ７１の駆動制御回路（図示せず）と、各モータ７１の回転軸に設置されたピニオンギア７２と、検出装置本体２側に設けられ、前記各ピニオンギア７２に噛合するラックギア７３とで構成されている。
【００３８】
各モータ７１は、駆動制御回路による通電方向の切り替えにより、正転／逆転可能となっている。また、モータ７１として、ステッピングモータを用いることもできる。
【００３９】
駆動制御回路の制御により、両モータ７１を正転させると、両ピニオンギア７２が図１中時計回りに回転し、これらに噛合する両ラックギア７３が左方へ移動し、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３が同方向へ移動する。この際、モータ７１の回転量（回転時間）により、各光学センサー３の移動距離を制御することができる。
【００４０】
駆動制御回路の制御により、両モータ７１を逆転させると、両ピニオンギア７２が図１中反時計回りに回転し、これらに噛合する両ラックギア７３が右方へ移動し、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３が同方向へ移動する。この際、モータ７１の回転量（回転時間）により、各光学センサー３の移動距離を制御することができる。
【００４１】
なお、移動手段７の構成は、図示のようなラックギアおよびピニオンギアによる構成に限らず、検出装置本体２または容器検出装置１を移動し得るものであれば、いかなる構成のものでもよい。さらに、移動手段７は、ラック９側を移動するものであってもよい。
【００４２】
次に、試験管の検出手順（方法）の一例について図２に基づき説明する。なお、図２（ａ）（ｄ）中の白丸（符号３３’）は、検出光照射位置、すなわち、実際には検出光が照射されていないが、この検出光を照射すべき位置を示し、図２（ｂ）（ｃ）中の斜線を施した丸（符号３３）は、実際に検出光３３が照射されている状態を示す。
【００４３】
まず、ラック９に各試験管８を装填した状態で、各光学センサー３の真下（検出光照射位置３３’）に、対応する試験管８の縁部８２が位置するようにラック９および／または容器検出装置１をセットする（図１および図２（ａ）参照）。この時点では、まだ検出光３３の投光は行わない。
【００４４】
次に、両モータ７１を所定時間逆転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を右方へ所定距離移動し、この移動が完了したら、各発光素子３１を発光して検出光３３を下方に向けて投光する（図２（ｂ）参照）。検出光は、試験管８の上端開口８１内に投光される。
【００４５】
この状態から、両モータ７１を所定時間正転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を左方へ所定距離移動する。この移動により、図２（ｃ）に示すように、検出光３３は、試験管８に対し左方へ移動し、試験管８の縁部８２と交差した（試験管８の縁部８２を横切った）後、試験管８の外部に出る。検出光３３が試験管８の縁部８２と交差する（重なる）際、検出光３３は縁部８２に反射され、その反射光３４が受光素子３２で受光され、これにより当該受光素子３２からＨｉ信号が出力される。
【００４６】
光学センサー３の真下に対応する試験管８が存在しない場合、検出光３３の縁部８２による反射光３４は得られないので、受光素子３２から信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００４７】
前述したように、ラック９に全ての試験管８が装填されている場合、全光学センサー３（全受光素子３２）からＨｉ信号が出力され、さらに全ラッチ回路５１〜５６から信号が出力され、それらがアンド回路６に入力されるので、アンド回路６からＨｉ信号（全ての試験管８が存在する旨の信号）が出力される。これにより、ラック９に全ての試験管８が装填されていること（正常であること）が検知される。
【００４８】
なお、ラック９に全ての試験管８が装填されている場合でも、各受光素子３２からＨｉ信号が出力されるには時間差が生じることがあるが、各ラッチ回路５１〜５６は、リセットされるまではＨｉ信号を出力し続けるため、このような時間差は吸収される。
【００４９】
一方、ラック９に試験管８が１本でも存在しない場合、それに対応する光学センサー３の受光素子３２は縁部８２による反射光３４を受光しないので、当該受光素子３２から信号は出力されず（Ｌｏｗ信号が出力される）、これに対応するラッチ回路からも信号が出力されず、よって、アンド回路６からは信号が出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。これにより、ラック９に全ての試験管８が装填されていないこと、すなわち、少なくとも１本の試験管８が装填されていないこと（異常であること）が検知される。
【００５０】
最後に、図２（ｃ）に示す状態で、各発光素子３１を消灯し、両モータ７１を所定時間逆転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を右方へ所定距離移動し、元の位置に戻す。すなわち、検出光照射位置３３’が、対応する試験管８の縁部８２に位置するようにする。また、各ラッチ回路５１〜５６へリセット信号Ｒを入力して、各ラッチ回路５１〜５６をリセットする。これにより、次のラック９に対する試験管有無の検知の準備が完了する。
【００５１】
なお、本実施形態では、把持装置本体１１に対し検出装置本体２が移動して検出光３３を走査する構成であるが、これに限らず、把持装置１０全体を移動して検出光３３を走査するような構成であってもよい。
【００５２】
また、図３に示す回路構成の検知手段４は、ラック９に全ての試験管８が装填されているか否かを検知するものであるが、ラック９に全ての試験管８が装填されていない場合に、欠如している試験管８の本数を検知し得る構成、または欠如している試験管８がどれであるかを特定し得る構成とすることもできる。
【００５３】
本実施形態における把持装置１０は、複数の同様のラック９に対し、順次、把持作業（搬送作業）を行う。把持装置１０に設置された容器検出装置１は、例えば、把持装置１０がラック９を把持する直前または直後に、当該ラック９に対し前述した試験管の有無の検知作業を行うことができる。
【００５４】
図４および図５は、それぞれ、ラック９の配置の例を示す平面図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【００５５】
図４に示すように、把持装置１０の下方に、例えばベルトコンベアーで構成されるラック９の搬送路１６が設けられ、ラック９は、この搬送路１６を図４中左側から右側に向かって搬送される。搬送路１６の下流側（右側）から搬送されて来るラック９は、把持装置１０の真下で停止し、把持装置１０に設置された容器検出装置１により試験管の有無が検知される。その結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されている場合には、「正常」と判断され、さらに搬送路１６の下流側（左側）へ搬送される。
【００５６】
検知の結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されていない（１本以上の試験管が欠如している）場合には、「異常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、搬送路１６外へ移送される。
【００５７】
このようにして１つのラック９に対する検知および処理が終了したら、次のラック９に対し同様の作業を行い、これを複数回繰り返す。
【００５８】
図５に示すように、把持装置１０の下方に、ラック集積部１７が設けられており、このラック集積部１７には、例えば複数（図示の例では、１０個）のラック９が並べて設置されている。把持装置１０は、図１中の上下方向に移動可能であるとともに、ラック９が並べられている方向（図５中の上下方向）にも移動可能とされている。
【００５９】
所定のラック９の上方に把持装置１０を位置させた状態で、例えば把持装置１０がラック９を把持する直前に、当該ラック９に対し、把持装置１０に設置された容器検出装置１により試験管の有無の検知作業を行う。その結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されている場合には、「正常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、処理部（図示せず）へ搬送される。処理部では、例えば試験管８内への液体の注入、試験管８内の液体の吸引等の所定の処理がなされる。
【００６０】
検知の結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されていない（１本以上の試験管が欠如している）場合には、「異常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、前記処理部以外の場所へ搬送される。このラック９に対しては、処理部での処理は行われない。
【００６１】
このようにして１つのラック９に対する試験管有無の検知およびその結果に応じた処理が終了したら、ラック集積部１７にある他のラック９に対し同様の作業を行い、以後、この作業を繰り返し、ラック集積部１７にある全てのラック９に対し、試験管有無の検知およびその結果に応じた処理を行う。このような作業の終了後または作業中に、ラック集積部１７には、新たなラック９が補充される。
【００６２】
以上説明したように、把持装置１０およびこれに設置された容器検出装置１は、ラック９の各試験管８に対し、上方から接近し、上方で検知作業や把持作業を行うので、把持装置１０および容器検出装置１を小型化することができ、それらの設置スペースも小さくてよいという効果の他に、次のような効果を奏する。
【００６３】
すなわち、図４に示す構成では、搬送路１６の両側部に光学センサー等を設置する必要がなく、搬送路１６の両側部のスペースを自由に使用することができる。
【００６４】
また、図５に示す構成では、ラック集積部１７にラック９を高密度で収納した場合、すなわち、隣接するラック９間の隙間を比較的狭くした場合でも、把持装置１０および容器検出装置１による作業を、容易、迅速、確実に行うことができる。これにより、試験管８を集積、保持する場合のスペース効率が良く、把持装置１０および容器検出装置１の移動距離（移動範囲）も小さくてよいため、より迅速な処理が可能となる。
【００６５】
以上、本発明の容器検出装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、容器検出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【００６６】
例えば、前述の実施形態では、容器検出装置は、把持装置に設置（搭載）されているものであるが、これに限らず、他の装置に設置されたもの、あるいは、容器検出装置単独で存在するものでもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、容器保持具に装填された複数の容器（試験管）の有無を検出する場合を例に説明したが、本発明は、単一の容器を検出するものでもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、容器検出装置が検知する容器として、試験管（筒状容器）を例に説明したが、容器の種類や形態は、これに限定されない。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、装置を検出対象物である容器の上方に設置することができ、小型化に適し、広い設置スペースを必要としない。
【００７０】
また、容器の上方に設置することができるので、例えば、容器保持具が狭い場所にある場合や、例えば行列状などのように高密度で配置された複数の容器（試験管）に対しても、十分に対応することができる。
【００７１】
そして、複数の容器の有無を検知する場合でも、検知手段は、全ての容器が装填されているか否かを検知するものであるので、簡易な回路構成とすることができる。
【００７２】
また、本発明の容器検出装置は、容器有無の検知の精度（信頼性）も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の容器検出装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】試験管に対する検出光の走査パターン（走査履歴）を示す平面図である。
【図３】本発明の容器検出装置における検知手段の構成を示す回路図である。
【図４】容器保持具の配置の例を示す平面図である。
【図５】容器保持具の配置の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 容器検出装置（試験管検出装置）
２ 検出装置本体
３ 光学センサー
３１ 発光素子
３２ 受光素子
３３ 検出光
３３’ 検出光照射位置
３４ 反射光
３５ 通電回路
４ 検知手段
５１〜５６ ラッチ回路
６ アンド回路
７ 移動手段
７１ モータ
７２ ピニオンギア
７３ ラックギア
８ 試験管（容器）
８１ 上端開口
８２ 縁部
９ ラック
１０ 把持装置
１１ 把持装置本体
１２ 把持部材
１３ アーム
１４ 爪
１６ 搬送路
１７ ラック集積部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば試験管のような容器を検出する容器検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試験管（筒状の容器）の外径を測定する装置として、近赤外光ビームを発する発光部と、近赤外光ビームを受光する受光部とを有し、これらにより近赤外光の発光、受光を行うとともに、前記発光部と前記受光部との間に試験管を搬送し、その透過光量を測定して試験管の外径を算出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、試験管の外径を検出する装置であるが、試験管の通過の有無を検知する装置として応用することもできる。
【０００３】
しかし、この装置では、発光部および受光部が試験管の側部に設置されているため、測定部に広い場所が必要となり、測定部全体が大型化する。そのため、例えば複数の試験管が行列状に配置されているような、試験管の配置密度が高いような場所においての使用は困難であるという欠点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４７２２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容器の上方に設置することができ、小型化に適し、広い設置スペースを必要としない容器検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
【０００７】
（１） 容器保持具に容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に設置され、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える光学センサーと、
前記検出光の光路が前記縁部を横切るように前記光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器の有無を検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【０００８】
（２） 複数の容器を保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【０００９】
（３） 複数の容器を一列に並べて保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対しその容器配列方向に相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。
【００１０】
（４） 前記検知手段は、全ての光学センサーの受光素子から容器の存在を検出する信号が出力された場合には、前記容器保持具に全ての容器が装填されていると判断する上記（２）または（３）に記載の容器検出装置。
【００１１】
（５） 前記検知手段は、各光学センサーの受光素子から出力された信号を保持するラッチ回路を有する上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１２】
（６） 前記検知手段は、前記各ラッチ回路から出力された信号を入力するアンド回路を有する上記（５）に記載の容器検出装置。
【００１３】
（７） 容器保持具を把持する機能を有する把持装置に設置されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１４】
（８） 前記把持装置は、複数の前記容器保持具が並べて設置されている状態で、それらのうちの任意の容器保持具を上方から把持し、持ち上げることができるよう構成されている上記（７）に記載の容器検出装置。
【００１５】
（９） 複数の容器保持具に対し、順次、容器の有無の検知作業を行う上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１６】
（１０） 前記容器は、少なくともその上部が筒状をなすものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１７】
（１１） 前記容器は、試験管である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の容器検出装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の容器検出装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の容器検出装置の実施形態を示す側面図、図２は、容器（試験管）に対する検出光の走査パターン（走査履歴）を示す平面図、図３は、本発明の容器検出装置における検知手段の構成を示す回路図である。以下の説明では、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、図１および図２中の左側を「左」または「左方」、右側を「右」または「右方」と言う。
【００２０】
図１に示す容器検出装置（試験管検出装置）１は、ラック（容器保持具）９を把持する機能を有する把持装置１０に設置（搭載）されている。まず、この把持装置１０について説明する。
【００２１】
把持装置１０は、把持装置本体１１を有し、把持装置本体１１の両側部には、それぞれ、把持部材１２、１２が設置されている。把持部材１２は、それぞれ、２本のアーム１３を有し、各アーム１３の先端には、容器保持具であるラック９に係合する爪１４が設けられている。すなわち、合計４個の爪１４を備えている。
【００２２】
把持装置本体１１の上方に設置された図示しない駆動手段を駆動すると、把持部材１２、１２は、把持装置本体１１の一方の側部にある２つの爪１４と、把持装置本体１１の他方の側部にある２つの爪１４とが互いに接近するように作動し、各爪１４がラック９の上部に係合してラック９を把持する。また、前記駆動手段を逆方向に駆動すると、把持装置本体１１の両側部にある爪１４同士が離間するように作動し、ラック９の把持を解除する。
【００２３】
このような把持装置１０は、ラック９を把持した状態で、図１中の上下方向および図１の紙面に垂直な方向に移動することができ、これにより、ラック９を他所へ搬送することができる。
【００２４】
図１等に示すように、ラック９は、複数の有底筒状の容器（少なくとも上部が筒状をなす容器）、すなわち複数本（本実施形態では６本）の試験管８を図１中左右方向に一列に並べて保持し得る容器保持具（試験管保持具）である。この場合、各試験管８は、等間隔で保持されているのが好ましい。また、同一サイズの試験管８を保持する場合、全ての試験管８の上端が揃っている（同一高さである）のが好ましい。
【００２５】
各試験管８には、例えば、液体状の検体（例えば血液または血液成分）または試薬、検査薬、培養液、その他各種液体等が必要に応じ入れられている。
【００２６】
容器検出装置１は、把持装置本体１１に対し左右方向にスライド（移動）可能な検出装置本体２を有している。この検出装置本体２の下部であって、各試験管８の上方には、試験管８と同数の光学センサー３が設置されている。光学センサー３の設置間隔は、試験管８の設置間隔にほぼ等しい。
【００２７】
また、容器検出装置１は、各光学センサー３の受光素子３２から出力される信号に基づいて試験管８の有無を検知する検知手段４を有している。以下、これらの構成について詳述する。なお、各光学センサー３は、それぞれ、同一の構成であるため、以下、１つの光学センサー３について代表的に説明する。
【００２８】
光学センサー３は、試験管８の上端開口８１の縁部８２に検出光（照射光）３３を投光する発光素子３１と、検出光３３が縁部８２で反射した反射光３４を受光し、光電変換する受光素子３２とを備えている。
【００２９】
発光素子３１としては、例えば、半導体レーザー光源、赤外線発光素子、可視光発光素子、紫外線発光素子、照明用光源等が挙げられる。受光素子３２としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、撮像素子（ＣＣＤ）等が挙げられる。
【００３０】
図１および図３に示すように、通電回路３５により光学センサー３の発光素子３１に通電すると、光学センサー３の発光素子３１は検出光３３を発する。この光学センサー３の直下に試験管８の縁部８２が存在する場合、この検出光３３は、走査の過程において当該試験管８の縁部８２で反射され、その反射光３４は、受光素子３２で受光され、光電変換される。これにより、受光素子３２から信号（Ｈｉ信号）が出力される。一方、光学センサー３の直下に試験管８が存在しない場合には、縁部８２による反射光３４は得られないので、受光素子３２からは信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００３１】
なお、試験管８は、通常、透明なガラスまたは樹脂、金属材料等で構成され、その上端部、特に縁部８２は、検出光３３を十分に反射し得るようになっているが、試験管８の縁部８２に対し、検出光３３の反射を助長または促進させるような処理、例えば、縁部８２を平坦にする加工、鏡面加工、金属薄膜の形成等を行うこともできる。これにより、試験管有無の検出精度の向上が図れる。
【００３２】
各光学センサー３に対しては、それぞれ、ラッチ回路５１、５２、５３、５４、５５および５６が設置され、各受光素子３２から出力されたＨｉ信号は、対応するラッチ回路５１〜５６に一旦ラッチ（保持）される。ラッチ回路５１〜５６は、各光学センサー３から出力されるＨｉ信号の時間的なズレを吸収する機能を有する。
【００３３】
各ラッチ回路５１〜５６の出力側は、アンド回路６の入力側に接続されている。ラッチ回路５１〜５６は、それぞれ、対応する受光素子３２からのＨｉ信号が入力された場合に限り、アンド回路６へ信号を出力する（一定時間、Ｈｉ信号を出力し続ける）。また、ラッチ回路５１〜５６へリセット信号（クリア信号）Ｒが入力された場合には、各ラッチ回路５１〜５６は、リセットされる。
【００３４】
アンド回路６は、全てのラッチ回路５１〜５６からＨｉ信号が入力された場合に限り、その出力側にＨｉ信号を出力し、その他の場合は、信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００３５】
このようなラッチ回路５１〜５６およびアンド回路６により、検知手段４が構成される。この検知手段４は、例えばプリント回路基板として構成され、検出装置本体２の内部または把持装置本体１１の内部等に設置されている。
【００３６】
検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３は、移動手段７の作動により、把持装置本体１１に対し左右方向に移動する。
【００３７】
図１に示すように、この移動手段７は、把持装置本体１１側に設置された一対のモータ７１と、これらのモータ７１の駆動制御回路（図示せず）と、各モータ７１の回転軸に設置されたピニオンギア７２と、検出装置本体２側に設けられ、前記各ピニオンギア７２に噛合するラックギア７３とで構成されている。
【００３８】
各モータ７１は、駆動制御回路による通電方向の切り替えにより、正転／逆転可能となっている。また、モータ７１として、ステッピングモータを用いることもできる。
【００３９】
駆動制御回路の制御により、両モータ７１を正転させると、両ピニオンギア７２が図１中時計回りに回転し、これらに噛合する両ラックギア７３が左方へ移動し、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３が同方向へ移動する。この際、モータ７１の回転量（回転時間）により、各光学センサー３の移動距離を制御することができる。
【００４０】
駆動制御回路の制御により、両モータ７１を逆転させると、両ピニオンギア７２が図１中反時計回りに回転し、これらに噛合する両ラックギア７３が右方へ移動し、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３が同方向へ移動する。この際、モータ７１の回転量（回転時間）により、各光学センサー３の移動距離を制御することができる。
【００４１】
なお、移動手段７の構成は、図示のようなラックギアおよびピニオンギアによる構成に限らず、検出装置本体２または容器検出装置１を移動し得るものであれば、いかなる構成のものでもよい。さらに、移動手段７は、ラック９側を移動するものであってもよい。
【００４２】
次に、試験管の検出手順（方法）の一例について図２に基づき説明する。なお、図２（ａ）（ｄ）中の白丸（符号３３’）は、検出光照射位置、すなわち、実際には検出光が照射されていないが、この検出光を照射すべき位置を示し、図２（ｂ）（ｃ）中の斜線を施した丸（符号３３）は、実際に検出光３３が照射されている状態を示す。
【００４３】
まず、ラック９に各試験管８を装填した状態で、各光学センサー３の真下（検出光照射位置３３’）に、対応する試験管８の縁部８２が位置するようにラック９および／または容器検出装置１をセットする（図１および図２（ａ）参照）。この時点では、まだ検出光３３の投光は行わない。
【００４４】
次に、両モータ７１を所定時間逆転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を右方へ所定距離移動し、この移動が完了したら、各発光素子３１を発光して検出光３３を下方に向けて投光する（図２（ｂ）参照）。検出光は、試験管８の上端開口８１内に投光される。
【００４５】
この状態から、両モータ７１を所定時間正転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を左方へ所定距離移動する。この移動により、図２（ｃ）に示すように、検出光３３は、試験管８に対し左方へ移動し、試験管８の縁部８２と交差した（試験管８の縁部８２を横切った）後、試験管８の外部に出る。検出光３３が試験管８の縁部８２と交差する（重なる）際、検出光３３は縁部８２に反射され、その反射光３４が受光素子３２で受光され、これにより当該受光素子３２からＨｉ信号が出力される。
【００４６】
光学センサー３の真下に対応する試験管８が存在しない場合、検出光３３の縁部８２による反射光３４は得られないので、受光素子３２から信号は出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。
【００４７】
前述したように、ラック９に全ての試験管８が装填されている場合、全光学センサー３（全受光素子３２）からＨｉ信号が出力され、さらに全ラッチ回路５１〜５６から信号が出力され、それらがアンド回路６に入力されるので、アンド回路６からＨｉ信号（全ての試験管８が存在する旨の信号）が出力される。これにより、ラック９に全ての試験管８が装填されていること（正常であること）が検知される。
【００４８】
なお、ラック９に全ての試験管８が装填されている場合でも、各受光素子３２からＨｉ信号が出力されるには時間差が生じることがあるが、各ラッチ回路５１〜５６は、リセットされるまではＨｉ信号を出力し続けるため、このような時間差は吸収される。
【００４９】
一方、ラック９に試験管８が１本でも存在しない場合、それに対応する光学センサー３の受光素子３２は縁部８２による反射光３４を受光しないので、当該受光素子３２から信号は出力されず（Ｌｏｗ信号が出力される）、これに対応するラッチ回路からも信号が出力されず、よって、アンド回路６からは信号が出力されない（Ｌｏｗ信号が出力される）。これにより、ラック９に全ての試験管８が装填されていないこと、すなわち、少なくとも１本の試験管８が装填されていないこと（異常であること）が検知される。
【００５０】
最後に、図２（ｃ）に示す状態で、各発光素子３１を消灯し、両モータ７１を所定時間逆転させ、検出装置本体２およびこれに設置された各光学センサー３を右方へ所定距離移動し、元の位置に戻す。すなわち、検出光照射位置３３’が、対応する試験管８の縁部８２に位置するようにする。また、各ラッチ回路５１〜５６へリセット信号Ｒを入力して、各ラッチ回路５１〜５６をリセットする。これにより、次のラック９に対する試験管有無の検知の準備が完了する。
【００５１】
なお、本実施形態では、把持装置本体１１に対し検出装置本体２が移動して検出光３３を走査する構成であるが、これに限らず、把持装置１０全体を移動して検出光３３を走査するような構成であってもよい。
【００５２】
また、図３に示す回路構成の検知手段４は、ラック９に全ての試験管８が装填されているか否かを検知するものであるが、ラック９に全ての試験管８が装填されていない場合に、欠如している試験管８の本数を検知し得る構成、または欠如している試験管８がどれであるかを特定し得る構成とすることもできる。
【００５３】
本実施形態における把持装置１０は、複数の同様のラック９に対し、順次、把持作業（搬送作業）を行う。把持装置１０に設置された容器検出装置１は、例えば、把持装置１０がラック９を把持する直前または直後に、当該ラック９に対し前述した試験管の有無の検知作業を行うことができる。
【００５４】
図４および図５は、それぞれ、ラック９の配置の例を示す平面図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【００５５】
図４に示すように、把持装置１０の下方に、例えばベルトコンベアーで構成されるラック９の搬送路１６が設けられ、ラック９は、この搬送路１６を図４中左側から右側に向かって搬送される。搬送路１６の下流側（右側）から搬送されて来るラック９は、把持装置１０の真下で停止し、把持装置１０に設置された容器検出装置１により試験管の有無が検知される。その結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されている場合には、「正常」と判断され、さらに搬送路１６の下流側（左側）へ搬送される。
【００５６】
検知の結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されていない（１本以上の試験管が欠如している）場合には、「異常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、搬送路１６外へ移送される。
【００５７】
このようにして１つのラック９に対する検知および処理が終了したら、次のラック９に対し同様の作業を行い、これを複数回繰り返す。
【００５８】
図５に示すように、把持装置１０の下方に、ラック集積部１７が設けられており、このラック集積部１７には、例えば複数（図示の例では、１０個）のラック９が並べて設置されている。把持装置１０は、図１中の上下方向に移動可能であるとともに、ラック９が並べられている方向（図５中の上下方向）にも移動可能とされている。
【００５９】
所定のラック９の上方に把持装置１０を位置させた状態で、例えば把持装置１０がラック９を把持する直前に、当該ラック９に対し、把持装置１０に設置された容器検出装置１により試験管の有無の検知作業を行う。その結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されている場合には、「正常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、処理部（図示せず）へ搬送される。処理部では、例えば試験管８内への液体の注入、試験管８内の液体の吸引等の所定の処理がなされる。
【００６０】
検知の結果、ラック９に全ての試験管８が搭載されていない（１本以上の試験管が欠如している）場合には、「異常」と判断され、当該ラック９は、把持装置１０により把持されて上方に持ち上げられ、前記処理部以外の場所へ搬送される。このラック９に対しては、処理部での処理は行われない。
【００６１】
このようにして１つのラック９に対する試験管有無の検知およびその結果に応じた処理が終了したら、ラック集積部１７にある他のラック９に対し同様の作業を行い、以後、この作業を繰り返し、ラック集積部１７にある全てのラック９に対し、試験管有無の検知およびその結果に応じた処理を行う。このような作業の終了後または作業中に、ラック集積部１７には、新たなラック９が補充される。
【００６２】
以上説明したように、把持装置１０およびこれに設置された容器検出装置１は、ラック９の各試験管８に対し、上方から接近し、上方で検知作業や把持作業を行うので、把持装置１０および容器検出装置１を小型化することができ、それらの設置スペースも小さくてよいという効果の他に、次のような効果を奏する。
【００６３】
すなわち、図４に示す構成では、搬送路１６の両側部に光学センサー等を設置する必要がなく、搬送路１６の両側部のスペースを自由に使用することができる。
【００６４】
また、図５に示す構成では、ラック集積部１７にラック９を高密度で収納した場合、すなわち、隣接するラック９間の隙間を比較的狭くした場合でも、把持装置１０および容器検出装置１による作業を、容易、迅速、確実に行うことができる。これにより、試験管８を集積、保持する場合のスペース効率が良く、把持装置１０および容器検出装置１の移動距離（移動範囲）も小さくてよいため、より迅速な処理が可能となる。
【００６５】
以上、本発明の容器検出装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、容器検出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【００６６】
例えば、前述の実施形態では、容器検出装置は、把持装置に設置（搭載）されているものであるが、これに限らず、他の装置に設置されたもの、あるいは、容器検出装置単独で存在するものでもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、容器保持具に装填された複数の容器（試験管）の有無を検出する場合を例に説明したが、本発明は、単一の容器を検出するものでもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、容器検出装置が検知する容器として、試験管（筒状容器）を例に説明したが、容器の種類や形態は、これに限定されない。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、装置を検出対象物である容器の上方に設置することができ、小型化に適し、広い設置スペースを必要としない。
【００７０】
また、容器の上方に設置することができるので、例えば、容器保持具が狭い場所にある場合や、例えば行列状などのように高密度で配置された複数の容器（試験管）に対しても、十分に対応することができる。
【００７１】
そして、複数の容器の有無を検知する場合でも、検知手段は、全ての容器が装填されているか否かを検知するものであるので、簡易な回路構成とすることができる。
【００７２】
また、本発明の容器検出装置は、容器有無の検知の精度（信頼性）も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の容器検出装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】試験管に対する検出光の走査パターン（走査履歴）を示す平面図である。
【図３】本発明の容器検出装置における検知手段の構成を示す回路図である。
【図４】容器保持具の配置の例を示す平面図である。
【図５】容器保持具の配置の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 容器検出装置（試験管検出装置）
２ 検出装置本体
３ 光学センサー
３１ 発光素子
３２ 受光素子
３３ 検出光
３３’ 検出光照射位置
３４ 反射光
３５ 通電回路
４ 検知手段
５１〜５６ ラッチ回路
６ アンド回路
７ 移動手段
７１ モータ
７２ ピニオンギア
７３ ラックギア
８ 試験管（容器）
８１ 上端開口
８２ 縁部
９ ラック
１０ 把持装置
１１ 把持装置本体
１２ 把持部材
１３ アーム
１４ 爪
１６ 搬送路
１７ ラック集積部
Claims (11)
- 容器保持具に容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に設置され、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える光学センサーと、
前記検出光の光路が前記縁部を横切るように前記光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器の有無を検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。 - 複数の容器を保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対し相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。 - 複数の容器を一列に並べて保持し得る容器保持具に各容器が装填されているか否かを検出する容器検出装置であって、
前記容器の上方に、容器の上端開口の縁部に検出光を投光する発光素子と、前記検出光が前記縁部で反射した反射光を受光し、光電変換する受光素子とを備える複数の光学センサーが各容器に対し設置され、
前記各光学センサーの検出光の光路が対応する容器の縁部を横切るように前記各光学センサーを前記容器保持具に対しその容器配列方向に相対的に移動する移動手段と、
前記各光学センサーの受光素子から出力される信号に基づいて前記容器保持具に全ての容器が装填されているか否かを検知する検知手段とを有することを特徴とする容器検出装置。 - 前記検知手段は、全ての光学センサーの受光素子から容器の存在を検出する信号が出力された場合には、前記容器保持具に全ての容器が装填されていると判断する請求項２または３に記載の容器検出装置。
- 前記検知手段は、各光学センサーの受光素子から出力された信号を保持するラッチ回路を有する請求項２ないし４のいずれかに記載の容器検出装置。
- 前記検知手段は、前記各ラッチ回路から出力された信号を入力するアンド回路を有する請求項５に記載の容器検出装置。
- 容器保持具を把持する機能を有する把持装置に設置されている請求項１ないし６のいずれかに記載の容器検出装置。
- 前記把持装置は、複数の前記容器保持具が並べて設置されている状態で、それらのうちの任意の容器保持具を上方から把持し、持ち上げることができるよう構成されている請求項７に記載の容器検出装置。
- 複数の容器保持具に対し、順次、容器の有無の検知作業を行う請求項１ないし８のいずれかに記載の容器検出装置。
- 前記容器は、少なくともその上部が筒状をなすものである請求項１ないし９のいずれかに記載の容器検出装置。
- 前記容器は、試験管である請求項１ないし１０のいずれかに記載の容器検出装置。
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