JP4139016B2

JP4139016B2 - 試験管搬送装置

Info

Publication number: JP4139016B2
Application number: JP27950899A
Authority: JP
Inventors: 浩之鈴木
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP2001105374A

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９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】
検体検査などで用いられる試験管には、図９に示した直円筒状の試験管２００だけでなく、図１０に示すように先細りになったテーパ付き試験管３００がある。このようなテーパ付き試験管を図９の従来装置の把持ユニット１０で把持しようとした場合、パッド１２２と試験管側面とが斜めになるので、両者の接触面積が直円筒状の試験管の場合よりもはるかに小さくなる。したがって、テーパ付き試験管を直円筒状試験管と同じ圧力で把持したのでは、摩擦力が小さくなるため把持の安定性が低下する。かといって、十分な摩擦力を確保するためにテーパ付き試験管を把持する力を大きくしたのでは、樹脂などで形成されることの多い試験管の過度の変形や、場合によっては破損を招くおそれもある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、テーパ付き試験管などに対しても十分な接触面積で把持動作が可能な試験管搬送装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明に係る試験管把持装置は、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、を備え、前記把持指は、前記駆動部に接続されて駆動される本体部と、試験管の側面に追従して当接可能なよう前記本体部に対して回転可能に接続された当接部と、を有し、更に、試験管のテーパ角度とその試験管の種類との対応関係を記憶すると共に、及び試験管の種類ごとにその試験管の搬送先を記憶する記憶部と、前記当接部の回転角を検出する回転角センサと、試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき、把持している試験管の種類に対応する搬送先を前記記憶部から求め、求めた搬送先に当該試験管が搬送する搬送部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成では、駆動部で把持指の本体部を閉じていく際、テーパ付き試験管の側面に当接部が接触すると、以降本体部の閉動作に伴い、当接部が試験管の側面に追従して回転する。この結果、当接部の当接面が試験管の側面に密着した状態で、試験管が把持されることになる。したがって、試験管側面と当接部とに十分な接触面積が確保されるので、試験管に過度の力を加えなくても把持に十分な摩擦力を得ることができ、試験管の破損などを招かずに安定して把持することができる。
【００１０】
本発明の好適な態様は、試験管把持動作時の前記回転角センサの検出角度の変化に基づき、前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この態様によれば、回転角センサの検出角度が変化し始めたことにより、当接部が試験管に当たり始めたと判定でき、その後検出角度の変化が止まることにより、当接部が試験管側面に沿って密着したと判定できる。このような判定に応じて駆動部による把持指の駆動状態を制御することにより、適切な把持が可能になる。
【００１２】
また、別の好適な態様は、試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき、把持している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。
【００１３】
この態様によれば、回転角センサで検出した試験管のテーパ角度に基づき試験管を分類することができる。そして、この分類結果に応じた種々の制御を行うことができる。
【００１４】
また、別の好適な態様は、前記当接部の試験管に対する接触圧力を検出する感圧センサと、試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき試験管に対する最適把持力を求め、前記感圧センサの検出圧力がこの最適把持力に適合するように前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この態様によれば、回転角センサにて試験管のテーパ角度を求めることができ、このテーパ角度から試験管を把持する際の最適な把持力を求め、その最適把持力で試験管を把持することができる。
【００１６】
また、別の好適な態様は、前記当接部は、試験管側面に向かって二股に開いた二股部を有することを特徴とする。
【００１７】
この態様では、１つの把持指ごとに二股で挟み込むように試験管を押圧するので、試験管把持時の試験管の傾斜を防止することができ、ラック孔等に対する試験管の抜き差しがスムーズに行える。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
把持ユニット１０は、試験管を挟んで把持する２本の把持指本体部１２と、これら把持指本体部１２を駆動する把持指駆動部１８を含む。把持指本体部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。各把持指本体部１２の下端部には、試験管を挟むために試験管側面に当接する当接部１４が、回転軸１３回りに回転可能に取り付けられている。当接部１４は、例えば下端部に錘を内蔵するなどにより、下方が上方より重い構造となっている。このため、試験管等に当接していない状態では、当接部１４はほぼ垂直起立状態で回転軸１３から下がっている。なお、当接部１４の内側面、すなわち試験管への当接面には、ゴム等の材質のパッド１５が設けられている。
【００２１】
図２は、把持指本体部１２を下側から見た状態を示す図である。この図に示すように、当接部１４が取り付けられた回転軸１３には、所定の基準位置から見た当接部１４の回転角度を検出する回転角センサ１６が設けられる。回転角センサ１６は、２つの把持指本体部１２のいずれか一方に設ければよい。また、両方に設けてもよい。
【００２２】
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。なお、搬送機構２０としては、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。
【００２３】
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、把持ユニット１０及び搬送機構２０を制御して試験管の搬送を実現するための制御機構であり、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、把持指本体部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、把持指本体部１２に設けられた回転角センサ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。分類処理部４３は、回転角センサ１６の回転角検出結果に基づき、把持している試験管の分類を行う。
【００２４】
次に、この試験管搬送装置の動作手順を説明する。搬送処理が始まると、制御処理部４２の制御の下、まず把持ユニット１０が、搬送機構２０により搬送対象の試験管のＸＹ座標位置まで移動し、その後Ｚ（垂直）方向に試験管を挟める高さまで下降する。次に、制御処理部４２の制御信号に応じ、把持指駆動部１８が把持指本体部１２を閉じる方向に駆動する。
【００２５】
ここで、試験管が図１０に示したテーパ付きのものであった場合、試験管側面に対して当接部１５の当接面が斜めとなり、当接部１４が試験管側面に当接し始めるときには、その当接面の上端のみが試験管側面に当接し、下端が試験管側面から離れている。この状態から把持指本体部１２の閉動作が続行されると、当接部１４の中央が把持指本体部１２の回転軸１３から加えられる内向きの力と、当接部１４の上端が試験管側面から受ける外向きの力とにより、把持指本体部１２の閉動作に従って当接部１４が試験管側面に追従するように回転する。そして、最終的には図４に示すように、当接部１４の当接面が垂直方向全域にわたってテーパ付き試験管３００の側面に接触する状態となる。
【００２６】
この間、制御処理部４２は、回転角センサ１６の検出角度を監視し、この検出角度の変化に応じ、把持指駆動部１８による把持指本体部１２の駆動動作を制御する。すなわち、例えば、当接部１４がテーパ付き試験管３００に当接すると当接部１４が回転を開始することから、回転角センサ１６の検出角度が変化し始めたのを検出すると、把持指本体部１２の駆動速度を小さくなどの制御が可能である。これによれば、当接部１４が試験管に接触し始めた後、微妙な制御が可能となる。その後、回転角センサ１６の検出角度が変化しなくなると、当接部１４が試験管側面に密着したと判断できるので、このタイミングを基準に、駆動部１８に対し把持指本体部１２の駆動停止を指示することもできる。このような制御により、テーパ付き試験管３００をしっかりと、適度な力で把持することが可能になる。
【００２７】
なお、把持対象の試験管が直円筒状の場合も、当接部１４はその試験管の側面に合わせ、垂直状態で試験管に密着することはいうまでもない。
【００２８】
このようにして試験管の把持が完了すると、制御処理部４２は搬送機構駆動部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）及び搬送を指示する。これにより、把持された試験管がラックから抜き出され、目的の場所（例えば別のラック）まで搬送され、把持指本体部１２を開いて試験管が解放される。これで一連の試験管の搬送動作が完了する。
【００２９】
なお、分類処理部４３は、試験管をしっかりと把持した状態での回転角センサ１６の検出角度に基づき試験管のテーパ角度を求め、このテーパ角度からその試験管がどの種類のものであるか分類する。この分類のため、分類処理部４３には、予め試験管の各種類とそのテーパ角度の対応情報が登録されている。分類処理部４３による分類結果は、試験管の仕分けなどに応用することができる。例えば１つのラックにテーパの異なる多種類の試験管が混在しており、これらを種類ごとに別々のラックに分別したい場合には、本実施形態によれば、種類ごとに移動先のラックを指定しておくことにより、後は制御処理部４２が自動的に試験管の種類を判定してその移動先を判別し、搬送機構駆動部２２を制御してその移動先に試験管を搬送することができる。また、検体の種類により異なる種類の試験管を用いている場合には、万が一ラックに異なる種類の検体の試験管が混入した場合でも、それを検知してアラームを発することができる。
【００３０】
このように本実施形態では、把持指本体部１２の先端を、試験管側面に追従できるよう回転可能な当接部１４としたことにより、テーパ付き試験管を把持する場合でも、当接部１４がその側面に密着し、直円筒状の試験管を把持する場合と実質上等しい接触面積を確保することができる。したがって、本実施形態によれば、テーパ付きの試験管であっても、試験管に過度の力を加えずに、十分な摩擦力でしっかりと把持することができる。
【００３１】
［変形例１］
図５及び図６を参照して本実施形態の変形例を説明する。この変形例では、図５に示すように、把持指本体部１２の当接部１４の当接面に感圧センサ１７を設け、この感圧センサ１７で検出した試験管と当接部１４の接触圧に基づき、試験管把持動作を制御する。基本的な構成は、感圧センサ１７を設けた点以外は、図１に示したものと同様でよい。感圧センサ１７としては、例えば、圧力によって導電性が変化する加圧導電ゴムを用いることができる。把持した試験管の重量を検知する重量センサ１９（図６）を設けることも好適である。重量センサ１９は、回転軸１３の支持部などに設けることができる。図６は、この変形例の制御機構を示す図であり、図３に示す構成要素と同等の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
この変形例では、制御処理部４２は、回転角センサ１６の検出角度が変化しなくなると、当接部１４が試験管側面に密着したと判断し、このときの検出角度から、試験管に対する最適把持力を求める。すなわち、同じ重量の試験管であっても、試験管側面のテーパが異なると、安定した把持のために必要な当接部１４と試験管側面との接触圧が異なってくる。この必要な接触圧を最適把持力として、各テーパ角度ごとに制御処理部４２に予め登録しておく。最適把持力は、この登録情報から求める。個々の試験管の重量が比較的大幅に異なる場合には、重量センサ１９を設け、制御処理部４２は、回転角センサ１６の検出角度に加えてこの重量センサ１９で検出した試験管の重量も考慮して、最適把持力を求める。この場合、最適把持力は、例えばテーパ角度と試験管重量の組合せごとにテーブルとして登録しておけばよい。
【００３３】
制御処理部４２は、当接部１４が試験管側面に密着したと判断した後、感圧センサ１７の検出圧力を監視しつつ把持指駆動部１８に対し把持指本体部１２の閉動作を指示する信号を送る。そして、制御処理部４２は、感圧センサ１７の検出圧力が、先ほど求めた最適把持力に達すると、把持指駆動部１８に把持指本体部１２の駆動を停止する信号を送る。
【００３４】
このような制御により、試験管を適切な把持力で安定して把持することが可能になる。
【００３５】
［変形例２］
実施形態では、把持指本体部１２の当接部１４は、当接面が平面であった。これに対してこの変形例では、図７に示すように、試験管の側面に向かって二股に開いた当接部２４を用いる。図７も、図２と同様、把持指本体部１２を下から見た状態を示している。当接部２４は、把持指本体部１２に設けられた回転軸１３に、回転可能に取り付けられている。
【００３６】
当接部２４の二股に分かれた各突起、すなわち２つの二股部２５のそれぞれの内面が試験管側面と当接する当接面である。対向する２本の把持指本体部１２の当接部２４を共にこの構造とすることにより、試験管を多方向から押さえることができ、これにより試験管を傾斜状態のまま把持することを防ぐことができる。これにより、試験管を傾斜したまま把持してラックから試験管が抜けなかったり、搬送先のラックに試験管がうまく挿入できなかったり、等の問題を回避することができる。
【００３７】
当接部１４の各二股部２５の内面（当接面）に感圧センサ２７を設け、上記変形例１のような制御を行うこともできる。感圧センサ２７としては加圧導電ゴムを用いることができる。また、このように各二股部２５の内面に感圧センサ２７を設けることで、把持すべき試験管がない場合把持指本体部１２同士が閉じきっても感圧センサ２７の検出信号のレベルが上昇しないので、これをもって試験管が存在しないことを検知でき、エラー処理を行うことができる。
【００３８】
［変形例３］
上記実施形態は、２本の把持指本体部１２が互いに平衡状態を維持したまま開閉するタイプのものであった。しかしながら、本発明は、このようなタイプの把持ユニットだけでなく、把持指が軸を中心に回転しながら開閉するタイプの把持ユニットにも適用可能である。
【００３９】
図８は、この変形例に係る把持ユニットの構成例を示す。この把持ユニットにおいて、２本の把持指本体部５２は、駆動部６０により図中矢印の方向に開閉駆動される。把持指本体部５２の下端には、回転軸５３を中心に回転可能な当接部５４が設けられる。試験管把持時には、この当接部５４が回転軸５３回りに回転しつつ、試験管２００の側面に追従し、密着する。
【００４０】
回転開閉タイプの指を持つ従来の把持ユニットの場合、直円筒状の試験管であっても、試験管の太さによって把持指の当接面と試験管との接触面積が変化した。これに対してこの変形例の場合、当接部５４は、把持指本体部５２の角度θによらず、常に試験管の側面に最大限接触する。テーパ付き試験管の場合も、上記実施形態と同様の動作で、当接部５４は試験管側面に最大限接触する。
【００４１】
したがって、この変形例によれば、試験管把持時に、試験管の太さやテーパによらず常に十分な接触面積が得られるので、過度の力を加えることなく試験管を安定的に把持することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明した。以上の例では、２つの把持指で試験管を把持する把持ユニットを例にとったが、当然ながら本発明はこれに限らず、３以上の把持指をもつ把持ユニットを用いる装置にも適用可能である。
【００４３】
また、以上の実施形態及び各変形例は、あくまで本発明の適用例の一例を示すに過ぎない。上記実施形態や変形例を適宜組み合わせた構成も本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、試験管に当接する当接部を把持指の本体部に対して回転可能としたことにより、当接部が試験管の側面の傾斜に追従して回転するので、試験管と当接部は常に十分な接触面積を確保することができ、この結果試験管に過度の力を加えることなく、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る試験管搬送装置の概要を示す図である。
【図２】把持指の構成を詳しく説明するための図である。
【図３】実施形態の制御機構を示す図である。
【図４】把持指にてテーパ付き試験管を把持した状態を示す図である。
【図５】変形例１の把持指の当接部を説明するための図である。
【図６】変形例１の制御機構を示す図である。
【図７】変形例２の把持指の当接部を説明するための図である。
【図８】変形例３の把持ユニットの構成を示す図である。
【図９】従来の試験管搬送装置の概要を示す図である。
【図１０】テーパ付き試験管を示す図である。
【符号の説明】
１０把持ユニット、１２把持指本体部、１３回転軸、１４当接部、１５パッド、１８把持指駆動部、２０搬送機構。

Claims

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、を備え、
前記把持指は、
前記駆動部に接続されて駆動される本体部と、
試験管の側面に追従して当接可能なよう前記本体部に対して回転可能に接続された当接部と、
を有する試験管搬送装置であって、更に、
試験管のテーパ角度とその試験管の種類との対応関係を記憶すると共に、及び試験管の種類ごとにその試験管の搬送先を記憶する記憶部と、
前記当接部の回転角を検出する回転角センサと、
試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき、把持している試験管の種類に対応する搬送先を前記記憶部から求め、求めた搬送先に当該試験管が搬送する搬送部と、
を有する試験管搬送装置。
請求項１記載の試験管搬送装置であって、
試験管把持動作時の前記回転角センサの検出角度の変化に基づき、前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする試験管搬送装置。
請求項１記載の試験管搬送装置であって、
試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき、把持している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。
請求項１記載の試験管搬送装置であって、
前記当接部の試験管に対する接触圧力を検出する感圧センサと、
試験管把持時の前記回転角センサの検出角度に基づき試験管に対する最適把持力を求め、前記感圧センサの検出圧力がこの最適把持力に適合するように前記駆動部の駆動動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする試験管搬送装置。
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の試験管搬送装置であって、
前記当接部は、試験管側面に向かって二股に開いた二股部を有することを特徴とする試験管搬送装置。