JP4117091B2 - 試験管搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験管をつかみ上げて搬送する試験管搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動分注装置や検体検査装置などでは、血液や尿などの検体（サンプル）は試験管（チューブとも呼ばれる）に収容された状態で取り扱われる。試験管は、通常、ラック（試験管立て）に複数本まとめてセットされ、そのラック単位で装置にセットされたり、装置内を搬送されたりする。ラックには複数の挿入部が形成されており、１つの挿入部に１本の試験管が挿入され、保持される。
【０００３】
分注装置などの通常の処理では、ラックに保持された試験管にノズルを挿入し、検体を必要量だけ吸い上げて分注するのであるが、処理の内容によっては、ラックから試験管ごと取り出し、装置上の別の場所に試験管をセットする必要がある場合がある。
【０００４】
自動分注装置などでは、このような試験管の搬送を自動化するために試験管搬送装置が設けられることがある。図６に従来の試験管搬送装置の要部を示す。この従来装置は、把持指駆動部１１０により開閉駆動される２本の把持指１２０を有する把持ユニット１００を備える。把持指１２０の内側面には、試験管２００を挟んだときの摩擦力を確保するために、ゴムなどの材質のパッド１２２が取り付けられている。把持ユニット１００は搬送機構１５０に取り付けられる。搬送機構１５０は、把持ユニット１００（及びこれに把持された試験管２００）を、例えば直交３軸方向に搬送することができる。
【０００５】
この搬送装置では、２本の把持指１２０で試験管を挟み、この状態で把持ユニット１００を垂直上方に移動させることによりラック２５０から試験管２００を抜き出し、把持ユニット１００を所望の場所まで移動させた後、把持指１２０を開いて試験管２００を解放する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
検体検査に用いられる試験管は、衛生面を考慮して使い捨てにされることが一般的となりつつある。このため、試験管の材質には、従来一般的なガラスに代えて、樹脂が用いられることが多くなっている。樹脂製の試験管には、硬質のものと軟質のものがある。このような試験管の硬さの違いは、材質や厚みの違いによるものであり、試験管の使用目的などによりこのように硬さの異なる試験管が用いられるようになりつつある。しかしながら、従来の試験管搬送装置では、このような試験管の硬さを考慮しておらず、常に一定の把持力で試験管を把持していた。
【０００７】
したがって、従来装置で硬質と軟質の試験管を取り扱おうとした場合、次のような問題が生じる恐れがある。
【０００８】
まず、軟質の試験管を、硬質の試験管を把持する際と同等の把持力で把持すると、試験管が大きく変形し、場合によっては試験管内の液体がこぼれ出るなどの不具合が生じる恐れがある。このような不具合が起こった場合、処理の遅延のみならず、貴重な液体が無駄になるなどの問題が生じる。
【０００９】
逆に、硬質の試験管を、軟質の試験管を把持する際と同等の把持力で把持すると、十分な把持力が得られず、把持状態が不安定になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、試験管を、硬さに応じて適切な把持力で把持して搬送することが可能な試験管搬送装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る試験管搬送装置は、複数の把持指と、試験管の把持動作のためにそれら複数の把持指を駆動する駆動部と、前記把持指に設けられ、前記試験管との接触圧力を検出するセンサと、把持動作時の前記センサの出力信号の上昇パターンに基づき前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、所定程度以上の変形が生じることなく前記把持指により把持可能な試験管の下限の硬さを記憶する記憶部と、を有し、前記制御部は、前記センサの出力信号の上昇パターンから前記試験管の硬さを判定し、この硬さが前記記憶部に記憶された前記下限の硬さより低い場合は、その試験管の把持動作を中止することを特徴とする。
【００１２】
この構成では、把持指に設けたセンサの出力信号の上昇パターンに応じて把持指の駆動動作を制御するようにした。試験管と把持指の接触圧力の上昇パターンは試験管の硬さ（すなわち変形のしやすさ）に依存するので、センサ出力の上昇パターンに従って把持指の駆動動作を制御することにより、試験管の硬さに応じた適切な把持動作を実現することができ、過度の変形などの不具合を回避しつつ、十分な把持力で安定して試験管を把持することができる。そして、当該装置ではうまく把持できない軟らかすぎる試験管を誤って把持することが防止でき、そのような場合における試験管の破損や内容物の漏れだしなどを回避できる。
【００１３】
好適な態様では、前記センサの出力信号の上昇パターンから前記試験管の硬さを判定し、この硬さに応じて前記試験管の最適把持力を求め、この最適把持力で前記試験管を把持するよう前記駆動部を制御する。
【００１４】
この態様によれば、例えば軟らかい試験管は比較的弱い把持力で試験管を把持することができるので、試験管の過度の変形を回避できる。
【００１７】
また、別の好適な態様は、試験管の種類ごとに前記センサの出力信号の上昇パターンを記憶した特性記憶手段と、把持動作時に実際に検知した前記センサの出力信号の上昇パターンが前記特性記憶手段に記憶したどの種類の試験管のものに該当するかを判別することにより、把持対象の試験管の分類を行う分類手段とを有する。
【００１８】
この態様によれば、試験管を自動分類し、この分類結果に応じて、搬送先の判定その他、試験管の種類に応じた把持動作や搬送動作の制御を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る試験管搬送装置の概略構成を示す図である。図１は、把持ユニット１０が、ラック２５０に挿入保持された試験管２００を把持したときの状態を示している。試験管搬送装置は、例えば自動分注装置や検体検査装置などに組み込まれる。
【００２１】
図１に示すように、試験管搬送装置は、把持ユニット１０、搬送機構２０、及びこれらを制御する制御装置（図３に示す）から構成される。
【００２２】
把持ユニット１０は、試験管２００を挟んで把持する２本の把持指１２と、これら把持指１２を駆動する把持指駆動部１８を含む。把持指１２は、把持指駆動部１８により平行状態を維持したまま開閉される。
【００２３】
把持指１２の先端部の２−２断面を図２に示す。図１及び図２に示すように、把持指１２の先端部の試験管と向かい合う当接面には、試験管２００との接触圧力を検出する感圧センサ１６が設けられる。そして、感圧センサ１６を覆って、当接面全体にわたって、ゴム製の当接パッド１４が設けられている。当接パッド１４は、把持時に試験管２００の側面との間で十分な接触面積と摩擦係数を確保するためのものであると同時に、感圧センサ１６の保護部材の役目も果たす。
【００２４】
感圧センサ１６には、例えば加圧導電ゴムを用いることができる。この場合、センサの抵抗値の変化から、加わっている圧力を求めることができる。なお、感圧センサ１６は、加圧導電ゴムに限らず様々なものを用いることができる。
【００２５】
図１に戻って、把持ユニット１０は、搬送機構２０に取り付けられている。搬送機構２０は、把持ユニット１０を直交座標系ＸＹＺ（垂直軸をＺ軸とする）の３軸方向に移動させることができるものであり、これ自体は公知の機構なので詳細な図示は省略する。なお、搬送機構２０は、これに限らず、水平１方向と垂直方向の２軸制御のものや、円筒座標系制御あるいは極座標系制御のものなど、様々なものを用いることができる。
【００２６】
図３は、本実施形態の制御系の構成を示す図である。制御装置４０は、例えばコンピュータを用いて構成することができる。制御装置４０において、制御処理部４２は、搬送機構２０を駆動する搬送機構駆動部２２や、把持指１２を駆動する把持指駆動部１８に対して駆動制御信号を供給する。この駆動制御信号は、ＵＩ（ユーザインタフェース）部４６によってユーザから指定された各種制御パラメータ（例えば搬送する試験管の位置や順番、搬送先の位置などの情報）と、把持ユニット１０や搬送機構２０に設けられた各種センサからの信号（例えば位置情報など）とに基づいて求められる。これらセンサの検出信号は、信号入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して制御処理部４２に入力される。なお、図３では、これら各種センサのうち、把持指１２に設けられた感圧センサ１６のみを取り上げ、他のセンサは省略している。なお当然ながら、制御装置４０は、本試験管搬送装置が組み込まれる上位装置（自動分注装置）の制御装置と共通のハードウエア上に構築することもできる。
【００２７】
図４は、本実施形態の装置の制御の手順を示すフローチャートである。この手順では、まず、制御装置４０の制御の下、把持ユニット１０が、搬送機構２０により搬送対象の試験管２００のＸＹ座標位置まで移動し、その後Ｚ（垂直）方向に試験管２００を挟める高さまで下降する（Ｓ１０）。次に、把持指駆動部１８により把持指１２が閉動作（把持動作）を開始する（Ｓ１２）。把持動作を開始すると、制御処理部４２は、把持指１２に設けられた感圧センサ１６の検出信号を監視する。感圧センサ１６は、試験管２００などに接触すると、出力信号のレベルが上昇する。
【００２８】
２本の把持指１２が完全に閉じるまで、感圧センサ１６の出力信号のレベル上昇が見られない場合（Ｓ１４の判定結果がＮｏ）、制御処理部４２は、把持すべき試験管がないと判定し、これに対応した所定のエラー処理を行う（Ｓ１６）。なお、把持指１２が完全に閉じたか否かは、把持指駆動部１８からの把持指１２の位置を示す信号などから判断できる。
【００２９】
感圧センサ１６の出力信号のレベル上昇を検出すると、制御処理部４２は把持指駆動部１８に制御信号を送って把持動作を中止させ（Ｓ１８）、試験管２００の硬さの判別処理を行う（Ｓ２０）。この硬さ判別処理は、それまでに受信したセンサ１６の出力信号のレベルの変化パターンに基づいて行う。
【００３０】
試験管を把持していく際の感圧センサ１６の出力信号は、基本的に、把持指１２の当接部が試験管に接触し始めるとレベルが上昇し始め、その後把持指１２の閉動作に従ってレベルが例えばほぼ一定の比率で上昇する。そして、所望の把持圧力に達した時点で把持指１２の閉動作が停止され、これ以降は感圧センサ１６の出力信号レベルはほぼ一定となる。ここで、把持する試験管の硬さにより、感圧センサ１６の出力信号のレベルの上昇率が変わってくる。図５に示すように、硬質試験管を把持した場合と、軟質試験管を把持した場合とでは、後者の方が感圧センサ１６の出力信号の上昇率が小さい。これは、軟質試験管の方が変形しやすく、この変形により把持力の一部が吸収されるためである。したがって、Ｓ２０では、感圧センサ１６の出力信号の上昇率が例えばある閾値より高いか低いかにより、把持使用としている試験管が硬質のものか、軟質のものかを判別することができる。
【００３１】
把持動作時の感圧センサ１６の出力信号の上昇パターンは、試験管の硬さだけでなく、把持指１２の閉駆動の速度の変化や感圧センサ１６の検出特性などにも依存している。このため、それら各種の特性の組合せによっては、必ずしも上に例示したような比例上昇のパターンになるわけではない。しかしながら、軟らかい試験管の方が硬い試験管より上昇率が低いという点は変わらないので、上記判断手法は基本的にどのような場合にも適用できる。
【００３２】
Ｓ２０での硬さの判別では、硬軟２種類の判別だけでなく、閾値を数段階にしてもっと多種類の硬さの判別を行うこともできる。
【００３３】
硬さ判別（Ｓ２０）が終わると、次に、判別した硬さが、当該把持ユニット１０で把持可能な下限の硬さ以上かどうかを判定する（Ｓ２２）。この把持可能下限硬さは、装置管理者が予め制御装置４０に登録しておく。把持対象の試験管の硬さがこの下限硬さより小さい場合は、制御処理部４２は当該試験管の把持のための一連の処理を中止し、所定のエラー処理を実行する（Ｓ２４）。このエラー処理は、例えば、当該試験管が把持不可能であることを示す処理ログを作成した上で、次の試験管の把持処理に移行するなどの処理である。把持不可能と判定した場合、アラームを発してもよい。このような処理により、非常に軟らかい試験管を把持により変形させて検体を漏らしたりするなどの不具合を回避することができる。
【００３４】
Ｓ２２で把持可能な硬さと判定された場合、制御処理部４２は、把持指駆動部１８に制御信号を送り、把持動作を再開する（Ｓ２６）。ここで、制御処理部４２は、把持指１２の駆動速度や駆動力（駆動部１８のモータのトルク）などを、Ｓ２０で判別した試験管の硬さに応じて適切に制御する。硬さに応じた駆動制御のパラメータは、制御処理部４２に予め登録しておく。基本的には、軟らかい試験管ほど、把持指１２の駆動速度を小さくし、微妙な制御を可能にする。
【００３５】
この把持動作の再開以降、制御処理部４２は感圧センサ１６の出力信号をモニタし、所定の判定サイクルごとに、把持指１２と試験管の接触圧力が最適把持力に達したかどうかを判定する（Ｓ２８）。ここで、最適把持力は、把持対象の試験管の硬さによって異なる。基本的には、軟らかい試験管ほど最適把持力は小さい。制御処理部４２には、例えば、試験管の硬さごとの最適把持力が予め登録されており、この登録情報から、Ｓ２０の硬さ判別結果に応じて把持対象の試験管の最適把持力を求める。
【００３６】
最適把持力に達したことを検知すると（Ｓ２８）、制御処理部４２は把持指駆動部１８に把持動作の停止を指示し、搬送機構駆動部２２に対し、把持ユニット１０の持ち上げ（Ｚ方向上向きの移動）を指示する（Ｓ３０）。これにより、把持された試験管２００がラック２５０から抜き出される。把持ユニット１０が所定高さまで持ち上げられ、試験管２００がラック２５０から完全に抜き出されて水平方向への移動が可能になると、制御処理部４２は、搬送機構２０を制御して把持ユニット１０及び試験管２００を目的の場所（例えば別のラック）まで搬送し、その場所の収容部に試験管２００を挿入した後、把持指１２を開いて試験管２００を解放する（Ｓ３２）。これで一連の試験管の搬送動作が完了する。この後、搬送対象の試験管が残っているか確認し（Ｓ３４）、残っていれば以上の動作を繰り返す。
【００３７】
以上が本実施形態の装置の試験管搬送動作の手順である。以上説明したように、本実施形態によれば、把持指１２の当接部に設けらた感圧センサの出力信号のパターンから試験管の硬さ（変形のしやすさ）を求め、これに応じて把持指の駆動動作を制御するようにしたので、硬質の試験管でも軟質の試験管でも、過度の変形などの不具合を回避しつつ、十分な把持力で安定して把持し、搬送することができる。
【００３８】
なお、以上では、硬さ判別（Ｓ２０）の結果を把持指の駆動速度や駆動力に用いたが、硬さ判別結果は更に別の応用が可能である。例えば、硬さ判別結果から試験管を分類し、その分類に応じてその試験管の搬送先を判定することができる。すなわち、試験管の種類ごとの搬送先のラックを、予め制御装置４０に登録しておくことにより、制御処理部４２は、硬さ判別結果に従って、把持した試験管を、それに対応するラックまで搬送することができる。
【００３９】
以上に説明した実施形態は、例示のためのものであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明は、上記実施形態以外にも様々な変形例を含みうる。
【００４０】
例えば、上記実施形態は２本の把持指で試験管を挟むタイプであったが、３本以上の把持指を有するタイプの装置にも当然ながら本発明は適用可能である。
【００４１】
また、以上の例では、全ての把持指に感圧センサを設けていたが、感圧センサは少なくとも１つの把持指に設ければよい。
【００４２】
また、以上の例では、感圧センサの出力信号の変化から試験管の硬さを判別し、この判別結果に応じて試験管の把持・搬送動作を制御したが、これに限らず、感圧センサの出力信号の上昇パターンそのものから把持・搬送動作を制御することも可能である。例えば、対象とする試験管の種類ごとに、把持動作時の感圧センサの出力信号の上昇パターンを予め実験等で求めて制御処理部４２に登録しておき、実際の搬送処理の際の感圧センサ出力の上昇パターンを、登録された各種試験管の上昇パターンと比較することにより、把持対象の試験管が、どの種類の試験管であるかを判別できる。試験管の各種類ごとに、把持指の最適な駆動制御パターンを登録しておけば、制御処理部４２は、試験管ごとに最適な把持動作を実行できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、把持指に設けた感圧センサの出力信号の上昇パターンに応じて把持指の駆動動作を制御するようにしたので、試験管の硬さに応じて適切な駆動動作で試験管を把持でき、試験管を、過度の変形などの不具合を回避しつつ、十分な把持力で安定して把持して搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の試験管搬送装置の概略構成を示す図である。
【図２】 把持指の先端部の構造を説明するための断面図である。
【図３】 実施形態の試験管搬送装置の制御機構を概略的に示す図である。
【図４】 実施形態の試験管搬送装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 試験管の硬さの違いによる感圧センサの出力信号の変化パターンの違いを説明するための図である。
【図６】 従来の試験管搬送装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 把持ユニット、１２ 把持指、１４ 当接パッド、１６ 感圧センサ、１８ 把持指駆動部、２０ 搬送機構、２２ 搬送機構駆動部、４０ 制御装置、４２ 制御処理部、４４ 信号入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）、４６ ＵＩ部、２００ 試験管、２５０ ラック。

Claims (3)

1. 複数の把持指と、
   試験管の把持動作のためにそれら複数の把持指を駆動する駆動部と、
   前記把持指に設けられ、前記試験管との接触圧力を検出するセンサと、
   把持動作時の前記センサの出力信号の上昇パターンに基づき前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、
   所定程度以上の変形が生じることなく前記把持指により把持可能な試験管の下限の硬さを記憶する記憶部と、
   を有し、前記制御部は、前記センサの出力信号の上昇パターンから前記試験管の硬さを判定し、この硬さが前記記憶部に記憶された前記下限の硬さより低い場合は、その試験管の把持動作を中止することを特徴とする試験管搬送装置。
2. 請求項１記載の試験管搬送装置であって、
   前記制御部は、前記センサの出力信号の上昇パターンから前記試験管の硬さを判定し、この硬さに応じて前記試験管の最適把持力を求め、この最適把持力で前記試験管を把持するよう前記駆動部を制御することを特徴とする試験管搬送装置。
3. 請求項１記載の試験管搬送装置であって、
   試験管の種類ごとに前記センサの出力信号の上昇パターンを記憶した特性記憶手段と、
   把持動作時に実際に検知した前記センサの出力信号の上昇パターンが前記特性記憶手段に記憶したどの種類の試験管のものに該当するかを判別することにより、把持対象の試験管の分類を行う分類手段と、
   を有することを特徴とする試験管搬送装置。

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