JP2010197109A - 自動分析装置及びそのラック搬送制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラックを搬送ベルトに追従させて移動させることが可能な自動分析装置及びそのラック搬送制御方法を提供すること。
【解決手段】複数の容器を搭載するラックを搬送ベルトによって搬送する搬送手段を備えた自動分析装置及びそのラック搬送制御方法。自動分析装置１は、搬送ベルト３２の送り速度を変化させ、搬送ベルト３２とラック３１との共振を抑制する共振制御部５ａを備えている。共振制御部５ａは、搬送ベルト３２を所定の送り速度で駆動する際に少なくとも増速制御又は減速制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動分析装置及びそのラック搬送制御方法に関するものである。

従来、自動分析装置は、検体と試薬とを反応させた反応液の光学的特性を測定することにより検体に含まれる特定成分を分析している。このとき、自動分析装置は、検体を収容した検体容器をラックに保持させ、このラックを搬送ライン等によって検体吸引位置へ搬送し、検体容器内の検体を反応容器に分注している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２８２１１５号公報

ところで、特許文献１の搬送ラインを含め従来のラックを搬送する搬送手段は、モータによって駆動されるベルトコンベア等の搬送ベルトを使用している。一般に、モータは、駆動に伴って振動を生じ、この振動を受けて搬送ベルトもモータと同じ周波数で振動する。このとき、モータは、駆動速度を変化させて、搬送ベルトの送り速度を変化させると、これに伴って振動の共振周波数が変化する。このため、搬送手段は、モータの共振周波数がラックの固有振動数と一致すると、ラックが搬送ベルトと共振することがある。

このようなラックと搬送ベルトとの共振が発生すると、搬送手段では、ラックが搬送ベルト上を滑って搬送ベルトに追従して移動しなくなる。この結果、自動分析装置は、ラックの移動速度が搬送ベルトの送り速度よりも低下し、規定時間内にラックを目標位置まで搬送できず、分注装置等、他の駆動部の動きとのタイミングに影響を及ぼすという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラックを搬送ベルトに追従させて移動させることが可能な自動分析装置及びそのラック搬送制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、複数の容器を搭載するラックを搬送ベルトによって搬送する搬送手段を備えた自動分析装置であって、前記搬送ベルトの送り速度を変化させ、前記搬送ベルトと前記ラックとの共振を抑制する共振制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の自動分析装置は、上記の発明において、前記共振制御手段は、前記搬送ベルトを所定の送り速度で駆動する際に少なくとも増速制御又は減速制御することを特徴とする。

また、本発明の自動分析装置は、上記の発明において、前記ラックの移動速度を検出する速度検出手段を備え、前記共振制御手段は、前記速度検出手段が検出した前記ラックの移動速度が前記搬送ベルトの所定の送り速度よりも遅い場合に、前記搬送ベルトの送り速度を変化させることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置のラック搬送制御方法は、複数の容器を搭載するラックを搬送ベルトによって搬送する搬送手段を備えた自動分析装置のラック搬送制御方法であって、前記搬送ベルトの送り速度を変化させ、前記搬送ベルトと前記ラックとの共振を抑制する共振制御工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の自動分析装置のラック搬送制御方法は、上記の発明において、前記共振制御工程は、前記搬送ベルトを所定の送り速度で駆動する際に少なくとも増速制御又は減速制御することを特徴とする。

また、本発明の自動分析装置のラック搬送制御方法は、上記の発明において、前記ラックの移動速度を検出する速度検出工程を含み、前記共振制御工程は、前記速度検出工程で検出した前記ラックの移動速度が前記搬送ベルトの送り速度よりも遅い場合に、前記搬送ベルトの送り速度を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、搬送ベルトの送り速度を変化させることで搬送ベルトとラックとの共振を抑制するので、ラックを搬送ベルトに追従させて移動させることができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の自動分析装置及びそのラック搬送制御方法にかかる実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、自動分析装置の構成を、搬送装置を斜視図にして示すブロック図である。図２は、検体容器と、検体容器を保持する複数の凹部を示すラックの斜視図である。

自動分析装置１は、生化学検査用の分析装置であり、図１に示すように、分析装置本体２と、ラックを搬送する搬送装置３と、ラックの移動速度を検出する速度検出装置４と、搬送装置３とラックとの共振を制御する共振制御部５ａを有する搬送制御部５とを備えている。

分析装置本体２は、搬送される反応容器に、検体等の試料および試薬を順次分注し、攪拌した後、検体と試薬が反応した反応液を光学的に測定する部分であり、装置本体２の駆動を制御すると共に、測定結果を分析する制御部を有している。なお、前記制御部は、速度検出装置４及び搬送制御装置５と情報を相互に送受信することで、作動上のタイミングを調整している。

搬送装置３は、図１に示すように、検体容器３１ａを搭載したラック３１を載置して検体分注位置まで搬送する搬送手段であり、搬送ベルト３２及び駆動モータ３５を有している。搬送ベルト３２は、駆動モータ３５の回転軸に取り付けたプーリとガイドフレーム３３，３４間に回転自在に取り付けたプーリ３６との間に巻き掛けられている。ガイドフレーム３３，３４は、搬送時の振動によるラック３１の搬送ベルト３２からの脱落を防止する。駆動モータ３５は、パルスモータが使用され、この駆動力によって搬送ベルト３２を駆動し、搬送ベルト３２に載置したラック３１を搬送する。

また、搬送装置３は、ラック３１を搬送する搬送ベルト３２の終端近傍に搬送されるラック３１を強制的に停止させるストッパ機構３７が配置されている。ストッパ機構３７によって停止されたラック３１は、搬送制御部５の制御のもとに、搬送ベルト３２によって検体容器３１ａの１つ分ずつ歩進されながら終端へと搬送される。なお、搬送装置３のストッパ機構３７を挟んで搬送ベルト３２と対向する側には検体分注装置が配置されている。検体分注装置は、検体容器３１ａに保持された検体を検体プローブによって分析装置本体２のキュベットホイールに配置された反応容器へ分注する。

ここで、ラック３１は、図２に示すように、検体容器３１ａを保持する複数の凹部３１ｂが長手方向に沿って形成されている。ラック３１は、側面及び端面にラック３１の種類やＩＤ番号等の識別情報に加えて、ラック３１が保持する検体容器３１ａに収容されている検体の識別情報や分析情報などを所定の形式でコード化して記録した記録媒体Ｍrが貼付されている。また、検体容器３１ａは、患者から採取した検体が収容され、外壁には検体のＩＤ番号等の識別情報や分析項目等の分析情報などを所定の形式でコード化して記録したバーコード等の記録媒体Ｍtが貼付されている。

速度検出装置４は、図１に示すように、ＣＣＤカメラ４１と画像処理部４２とを有している。ＣＣＤカメラ４１は、搬送ベルト３２の送り速度がＶcsに保持される定速域の所定時刻（図３の時刻Ｔc）に搬送ベルト３２によって搬送されるラック３１を撮像する。画像処理部４２は、ＣＣＤカメラ４１が撮像したラック３１の画像情報をもとにラック３１の移動速度を演算によって検出する。検出したラック３１の移動速度は、移動速度信号として画像処理部４２から共振制御部５ａへ出力される。

搬送制御部５は、駆動モータ３５の駆動を制御して搬送ベルト３２の送り速度を制御するＥＣＵ等の電子制御手段である。搬送制御部５は、ラック３２を搬送する際の搬送ベルト３２の送り速度を駆動開始からの経過時間によって制御する基本速度パターンＰが予め記憶されている。基本速度パターンＰは、図３に示すように、停止（送り速度Ｖ＝０、時刻Ｔ0＝０）から送り速度Ｖcs（時刻Ｔ1）へ直線的に加速する加速域、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2まで送り速度Ｖcsに保持する定速域及び送り速度Ｖcsから停止（時刻Ｔ3）へ直線的に減速する減速域を有している。ここで、駆動モータ３５はパルスモータであることから、実際の基本速度パターンＰは、拡大して見ると階段状に速度が変化するが、簡単のため直線で表示している。

共振制御部５ａは、定速域における搬送ベルト３２の送り速度Ｖcsとラック３１の移動速度とをもとに搬送ベルト３２の送り速度を変化させてラック３１と搬送ベルト３２との共振を抑制する。ここで、定速域におけるラック３１の移動速度は、定速域の時刻ＴcにおいてＣＣＤカメラ４１が撮像したラック３１の画像情報をもとに画像処理部４２が検出する。また、共振制御部５ａは、検出したラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の送り速度Ｖcsよりも遅いか否かを判定する比較する。そして、共振制御部５ａは、定速域におけるラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の送り速度Ｖcsよりも遅い場合、搬送ベルト３２の送り速度を加速又は減速する制御を行う。

以上のように構成される自動分析装置１は、搬送装置３の搬送ベルト３２によって搬送されるラック３１をストッパ機構３７によって分注位置で停止させる。次に、自動分析装置１は、搬送ベルト３２によってラック３１を検体容器３１ａの１つ分ずつ歩進させながら、各検体容器３１ａに保持された検体を検体プローブによって分析装置本体２のキュベットホイールに配置された反応容器へ順次分注してゆく。

そして、自動分析装置１は、分析装置本体２において検体が分注された反応容器へ試薬を分注して検体と反応させ、反応液の光学特性を測定し、測定した光学特性に基づいて検体の特定成分を分析する。なお、測定後、反応容器は、分析装置本体２の洗浄部において洗浄液によって洗浄され、繰り返し分析に使用される。

このとき、自動分析装置１は、通常、共振制御部５ａによって図３に示す基本速度パターンＰとなるように搬送ベルト３２の送り速度が制御されている。以下、自動分析装置１において実行されるラック搬送制御方法を図４に示すフローチャートを参照して説明する。

先ず、搬送制御部５は、駆動モータ３５を起動し、搬送ベルト３２の送り速度を停止から速度Ｖcsまで加速する（ステップＳ１００）。次に、搬送制御部５は、駆動モータ３５を制御し、搬送ベルト３２の送り速度を速度Ｖcsに保持する（ステップＳ１０２）。

次いで、速度検出装置４が、ラック３１の移動速度を検出する（ステップＳ１０４）。ラック３１の移動速度は、搬送ベルト３２の送り速度が速度Ｖcsに保持される定速域の所定時刻（図３の時刻Ｔc）にＣＣＤカメラ４１が撮像したラック３１の画像情報をもとに画像処理部４２が検出する。

そして、検出したラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の速度Ｖcsよりも遅いか否かを共振制御部５ａが判定する（ステップＳ１０６）。このとき、搬送ベルト３２が速度Ｖcsに保持される定速域において、ラック３１と搬送ベルト３２とが共振を生じたとする。すると、ラック３１が搬送ベルト３２上を滑ってしまうため、ラック３１の移動速度が、図５に示すように、搬送ベルト３２の速度Ｖcsに対して減少してゆく。

このため、時刻Ｔcにおけるラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の速度Ｖcsよりも遅い場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、ラック３１は、搬送ベルト３２との間に共振を生じていることになる。このため、共振制御部５ａは、搬送ベルト３２の送り速度を変化させる（ステップＳ１０８）。この場合、共振制御部５ａは、駆動モータ３５の駆動速度を変化させるため、図５に示すように、搬送ベルト３２の送り速度を速度Ｖcsから速度ＶH（＞Ｖcs）へ加速させた後、速度ＶHから速度Ｖcs近傍へ減速させる制御を２回繰り返す（折れ線Ｌb参照）。ここで、搬送ベルト３２の送り速度ＶHは、速度Ｖcsを基準として共振が生じなくなる速度を測定して予め共振制御部５ａに入力しておくか、又は共振制御部５ａによって駆動モータ３５の駆動速度を変化（加速又は減速）させた際に、ラック３１が搬送ベルト３２に追従するようになる速度に決定する。

これにより、駆動モータ３５は、共振周波数が変化するので、ラック３１と搬送ベルト３２との共振が抑制される。この結果、ラック３１の移動速度が、図５に示すように、搬送ベルト３２の送り速度と等しくなり、ラック３１が搬送ベルト３２に追従して移動するようになる（折れ線Ｌr参照）。

その後、搬送制御部５は、搬送ベルト３２の送り速度を速度Ｖcsから停止へ減速する（ステップＳ１１０）。これにより、ラック３１は、上述のように、保持した検体容器３１ａ内の検体を分注するため、搬送ベルト３２が停止する前にストッパ機構３７によって分注位置で強制停止させられる。そして、引き続いてラック３１は、ストッパ機構３７による強制停止が解除され、搬送ベルト３２によって歩進され、搬送ベルト３２が停止する前に一検体分移動したストッパ機構３７のストッパによって分注位置で強制停止させられる。この動作を検体容器３１ａの数だけ検体容器３１ａから検体が順次反応容器へと分注され、検体の分析が開始される。総ての検体容器３１ａから検体の分注が終了すると、ラック３１は、搬送ベルト３２の終端へ搬送されてラック回収部へと回収されてゆく。

一方、時刻Ｔcにおけるラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の送り速度Ｖcsに等しい場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、ラック３１は、搬送ベルト３２との間に共振を生じていない。このため、共振制御部５ａは、基本速度パターンＰに従って搬送ベルト３２の送り速度を速度Ｖcsに保持する定速域での制御を終了した後、ステップＳ１１０へ移行する。

このように、実施の形態１によれば、ラック３１の移動速度の減少からラック３１と搬送ベルト３２との共振の発生を検出した場合に、駆動モータ３５の駆動速度を変化させることで共振周波数を強制的に変化させ、ラック３１と搬送ベルト３２との共振を抑制している。従って、本発明の自動分析装置１とそのラック搬送制御方法は、ラック３１を搬送ベルト３２に追従させて移動できるので、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させることができる。

ここで、実施の形態１では、搬送ベルト３２は、２回繰り返して送り速度を変化させたが、繰り返しの回数は、搬送ベルト３２を送り速度Ｖcsに保持する定速域において、ラック３１と搬送ベルト３２との共振を抑制することができれば１回であっても、或いは３回以上であってもよい。

また、ラック３１の移動速度を検出する回数も複数回であってもよい。この場合のラック搬送制御方法を、図６に示すフローチャートを参照して以下に説明する。この場合、搬送制御部５は、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させるため基本速度パターンＰの定速域における搬送ベルト３２の送り速度を速度Ｖcsから最高速度Ｖmaxに変更する。

先ず、搬送制御部５は、駆動モータ３５を起動し、搬送ベルト３２の送り速度を停止から最高速度Ｖmaxまで加速する（ステップＳ２００）。次に、搬送制御部５は、駆動モータ３５を制御し、搬送ベルト３２の送り速度を最高速度Ｖmaxに保持する（ステップＳ２０２）。

次いで、速度検出装置４は、ラック３１の移動速度を検出する（ステップＳ２０４）。そして、検出したラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の最高速度Ｖmaxよりも遅いか否かを共振制御部５ａが判定する（ステップＳ２０６）。

判定の結果、時刻Ｔcにおけるラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の最高速度Ｖmaxに等しい場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ラック３１は、搬送ベルト３２との間に共振を生じていない。このため、搬送制御部５は、搬送ベルト３２の送り速度を最高速度Ｖmaxに保持する定速域での制御を終了し、搬送ベルト３２の送り速度を最高速度Ｖmaxから停止へ減速する（ステップＳ２０８）。これにより、ラック３１は、上述のように保持した検体容器３１ａ内の検体を分注するため、搬送ベルト３２が停止する前にストッパ機構３７によって分注位置で強制停止させられた後、検体が反応容器へ分注される。

一方、時刻Ｔcにおけるラック３１の移動速度が搬送ベルト３２の最高速度Ｖmaxよりも遅い場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、ラック３１は、搬送ベルト３２との間に共振を生じている。このため、共振制御部５ａは、搬送ベルト３２の送り速度を最高速度Ｖmaxから速度ＶHへ減速させる（ステップＳ２１０）。前記速度VHは、ＣＣＤカメラ４１が撮像したラック３１の画像情報をもとにラック３１の移動速度を演算によって検出し、ラック３１と搬送ベルト３２との速度差が所定の範囲値であると確認されたときの値である。前記所定の値はラック３１と搬送ベルト３２が共振しない範囲で設定される。次に、共振制御部５ａは、搬送ベルト３２の送り速度を速度ＶHに保持する（ステップＳ２１２）。

次いで、共振制御部５ａは、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させることが可能か否かを演算によって判定する（ステップＳ２１４）。その結果、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させることが可能な場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）、共振制御部５ａは、搬送ベルト３２の送り速度を最高速度Ｖmaxに保持する定速域での制御を終了し、ステップＳ２０８へ移行する。

一方、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させることが不可能な場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）、共振制御部５ａは、加速による到達が可能か否かを演算によって判定する（ステップＳ２１６）。その結果、加速による到達が不可能な場合（ステップＳ２１６，Ｎｏ）、共振制御部５ａは、駆動モータ３５に停止信号を出力し、搬送装置３をエラー停止させる（ステップＳ２１８）。これと共に、共振制御部５ａは、自動分析装置１の制御部へ搬送装置３を停止させた旨のエラー信号を出力する。

これに対し、加速による到達が可能な場合（ステップＳ２１６，Ｙｅｓ）、共振制御部５ａは、搬送ベルト３２の送り速度を速度ＶHから最高速度Ｖmaxへ加速させる（ステップＳ２２０）。そして、共振制御部５ａは、規定時間が終了するまでステップＳ２０２以降のステップを繰り返す。

（実施の形態２）
次に、本発明の自動分析装置及びそのラック搬送制御方法にかかる実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態１の自動分析装置は、ラックの移動速度を検出する速度検出装置を備えていたのに対し、実施の形態２の自動分析装置は速度検出装置を備えていない。図７は、自動分析装置の構成を、搬送装置を斜視図にして示すブロック図である。ここで、以下の説明において、実施の形態２の自動分析装置は、実施の形態１の自動分析装置１と同一の構成要素には同一の符号を使用する。

自動分析装置５０は、図７に示すように、分析装置本体２と、ラック３１を搬送する搬送装置３と、搬送装置３とラック３１との共振を制御する共振制御部５ａを有する搬送制御部５とを備えている。

自動分析装置５０は、図７に示すように、ラック３１の移動速度を検出する速度検出装置４を備えていない。このため、共振制御部５ａは、図３に示す基本速度パターンＰおいて時刻Ｔ1から時刻Ｔ2まで送り速度Ｖcsに保持する定速域における搬送ベルト３２の送り速度を変化させ、搬送ベルト３２とラック３１との共振を抑制する。即ち、共振制御部５ａは、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2の間の搬送ベルト３２の送り速度を、図８に示す折れ線Ｌbcのように速度ＶHと速度ＶL（（ＶH＋ＶL）／２＝Ｖcs）との間で直線的に増減速を繰り返すように変化させている。

これにより、共振制御部５ａは、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2の間における駆動モータ３５、従って搬送ベルト３２の共振周波数を変化させ、搬送ベルト３２とラック３１との共振を抑制している。従って、本発明の自動分析装置５０とそのラック搬送制御方法は、ラック３１を搬送ベルト３２に追従させて移動できるので、規定時間内にラック３１を目的位置へ到達させることができる。

しかも、実施の形態２においては、ラック３１の移動速度を検出することなく、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2の間の搬送ベルト３２の送り速度を変化させているので、ラック３１の移動速度を検出する速度検出装置４が不要なことから、実施の形態１に比べて簡単な構成で搬送ベルト３２とラック３１との共振を抑制することができる。

尚、実施の形態の自動分析装置は、自動分析装置本体としての分析ユニットが１つの場合について説明した。しかし、本発明は、駆動に伴って振動の共振周波数が変化する駆動手段によって駆動される搬送ベルトによってラックを搬送するラック搬送装置を備えた自動分析装置であれば適用することができ、例えば、分析ユニットが複数連結された複合タイプの自動分析装置に沿ってラック搬送装置が配置され、ラック搬送装置によってそれぞれの分析ユニットへラックを搬送する自動分析装置にも適用可能である。

実施の形態１の自動分析装置の構成を、搬送装置を斜視図にして示すブロック図である。 検体容器と、検体容器を保持する複数の凹部を示すラックの斜視図である。 搬送ベルトの送り速度に関する基本速度パターンを示す図である。 実施の形態１の自動分析装置において実行されるラック搬送制御方法を説明するフローチャートである。 図４のフローチャートに従って制御した際のラックの移動速度と搬送ベルトの送り速度を示す図である。 ラック搬送制御方法の他の例を説明するフローチャートである。 実施の形態２の自動分析装置の構成を、搬送装置を斜視図にして示すブロック図である。 実施の形態２における搬送ベルトの送り速度を示す図である。

１ 自動分析装置
２ 分析装置本体
３ 搬送装置
３１ａ 検体容器
３１ ラック
３２ 搬送ベルト
３３，３４ ガイドフレーム
３５ 駆動モータ
３６ プーリ
３７ ストッパ機構
４ 速度検出装置
４１ ＣＣＤカメラ
４２ 画像処理部
５ 搬送制御部
５ａ 共振制御部
Ｍr，Ｍt 記録媒体

Claims (6)

1. 複数の容器を搭載するラックを搬送ベルトによって搬送する搬送手段を備えた自動分析装置であって、
   前記搬送ベルトの送り速度を変化させ、前記搬送ベルトと前記ラックとの共振を抑制する共振制御手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 前記共振制御手段は、前記搬送ベルトを所定の送り速度で駆動する際に少なくとも増速制御又は減速制御することを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。
3. 前記ラックの移動速度を検出する速度検出手段を備え、
   前記共振制御手段は、前記速度検出手段が検出した前記ラックの移動速度が前記搬送ベルトの所定の送り速度よりも遅い場合に、前記搬送ベルトの送り速度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
4. 複数の容器を搭載するラックを搬送ベルトによって搬送する搬送手段を備えた自動分析装置のラック搬送制御方法であって、
   前記搬送ベルトの送り速度を変化させ、前記搬送ベルトと前記ラックとの共振を抑制する共振制御工程を含むことを特徴とする自動分析装置のラック搬送制御方法。
5. 前記共振制御工程は、前記搬送ベルトを所定の送り速度で駆動する際に少なくとも増速制御又は減速制御することを特徴とする請求項４に記載の自動分析装置のラック搬送制御方法。
6. 前記ラックの移動速度を検出する速度検出工程を含み、
   前記共振制御工程は、前記速度検出工程で検出した前記ラックの移動速度が前記搬送ベルトの送り速度よりも遅い場合に、前記搬送ベルトの送り速度を変化させることを特徴とする請求項５に記載の自動分析装置のラック搬送制御方法。

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