JP4324583B2 - 検体処理システム - Google Patents

Description

本発明は検体処理システムに関し、特に自動開栓ユニットを備えた検体処理システムに関する。

検体処理システムは、一般に、ラベルリーダーユニット、開栓ユニット、分注ユニットなどを有し、各ユニットによってラックに保持された各検体容器（採血管、採尿管など）が処理される。例えば、採血後の採血管を処理する検体処理システムでは、ラベルリーダーユニットにおいて、採血管に付されたラベルのラベル情報が読み取られ、開栓ユニットにおいて採血管の栓（押し込み型又はスクリュー型のゴム栓、開口縁に貼着されたフィルム状のシール栓）が取り除かれ、分注ユニットにおいて、採血管内の検体（血液）が複数の子検体容器に分注される。検体処理システムに更に遠心分離ユニット、分析ユニット、等が設けられる場合もある。

特許文献１−３には従来の開栓ユニットが記載されている。特に特許文献３には、検体容器及びその栓を計測する各種のセンサを搭載した開栓機構が示されている。なお、特許文献４にはバーコードリーダーユニットが記載されている。そのユニットにはバーコードを光学的に読み取るリーダーの他、開栓のために検体容器の計測を行う機構は搭載されていない。

特開２００３−１４７７０号公報 特開２００３−９４３７４号公報 特開２００３−９５３８８号公報 特開平１１−３２６３３７号公報

開栓ユニットにおいては、開栓処理に先立って、検体容器について各種の計測を行う必要がある。例えば、検体容器の長さ、栓の有無及び栓の種類を検出した上で、その検出結果に基づいて開栓機構の動作条件が自動的に定められる。よって、開栓に先立って、検体容器を引き上げている途中であるいは引き上げ後に検体容器について計測を行わなければならず、その時間分だけ開栓動作の開始が遅れる。システム全体として、単位時間当たりの処理本数を向上するため、開栓動作についても出来るだけ短時間動作が要請されている。

本発明の目的は、開栓処理時間を従来よりも短縮できる検体処理システムを提供することにある。

本発明は、少なくとも１つの検体容器を保持したラックを搬送する搬送機構と、前記ラックから検体容器を引き上げて、当該検体容器に設けられたラベルからラベル情報を光学的に読み取るラベルリーダーユニットと、前記ラックの搬送経路における前記ラベルリーダーユニットの後段に設けられ、前記ラックから検体容器を引き上げて、当該検体容器に設けられた栓を取り外す開栓ユニットと、を含み、前記ラベルリーダーユニットは、前記検体容器に対するラベル情報の読み取りに際して、前記検体容器について開栓用事前計測を行う事前計測機構を含み、前記開栓用事前計測によって得られた事前計測情報が前記開栓ユニットの動作制御に利用される、ことを特徴とする。

上記構成によれば、開栓ユニットよりも上流に設けられているラベルリーダーユニットにおいて、検体容器に対するラベル情報の読み取りが行われるが、それに際して、後の開栓処理のために検体容器に対する事前計測が前もって実行される。よって、開栓ユニットにおいて、その動作条件を的確にするための計測の全部又は一部が事前に完了しているので、そのような計測のために開栓処理時間が増大してしまう分だけ、開栓処理時間を短縮することができる。例えば、事前に検体容器について高さ情報（長さ情報）を事前に取得しておけば、開栓ユニットにおいて、その高さ情報に基づいて検体容器を迅速に所定高さまでに引き上げることができる。検体容器に設けられる栓はゴム栓であるのが望ましいが、シール栓などであってもよい。事前に栓の有無や種別を検出しておければ、誤り無く適切な条件で開栓処理を進行させることができる。例えば、栓を有していない検体容器が混載されている場合において、それを開栓処理の対象から除外して、スキップ動作させることも容易である。

従来においては、各処理ユニットごとにそこでの完結した計測及び動作を前提としてシステム設計がなされていたが、本発明によれば、システム全体としての効率を重視してユニット間における機能移行を図るシステム設計を行うことにより、処理速度の面でボトルネックとなりやすい開栓処理を迅速化することができる。特に、開栓ユニット及びラベルリーダーユニットは、いずれも検体容器を引き上げて処理を行うものであり、また、前者は下流側に設けられ、後者は上流側に設けられるため、開栓ユニットの一部機能をラベルリーダーユニットへ移行することは極めて合理的である。

望ましくは、前記事前計測機構は、前記検体容器の長さ、栓の有無及び栓の種類の内の少なくとも１つを検出する。更に、検体容器の直径などの計測を行うようにしてもよい。

望ましくは、前記事前計測機構は、前記引き上げられた検体容器の上方に設けられて前記検体容器における栓の有無及び種類の少なくとも一方を検出する栓検出器を有する。栓検出器としては、単一のセンサを設けるようにしてもよいし、多面的な検出によって正確な判定を行うために互いに異なる方式をもった複数のセンサを設けるようにしてもよい。複数のセンサを利用する場合に、必要に応じて、それらの位置を相対的に入れ替える機構を設けるようにしてもよい。ラベル情報の読み取り動作と栓検出動作が少なくとも一部期間において同時並行的に実施されるようにすれば、ラベルリーダーユニットにおける単位検体当たりの処理時間を短縮化できる。

望ましくは、前記ラベルリーダーユニットは、前記検体容器をクランプするクランプ機構を備え、前記事前計測機構は、前記検体容器が引き上げられる過程で、前記検体容器における上端位置の高さを検出する高さ検出器と、前記検体容器を引き上げた状態で、前記検体容器の上方に位置して、前記検体容器の栓の有無及び種類の少なくとも一方を検出する栓検出器と、を含む。上記の高さ検出器は、検体容器の長さに関する情報を検出し、その検出は例えば引き上げ途中で実行される。栓検出器は、ゴム栓及びシール栓の別やその有無などを検出する。ゴム栓は検体容器の開口縁から上方へ突出した形態を有し、シール栓は開口縁に貼着したフィルム状の形態を有するので、それぞれを的確に識別する複数のセンサを設けるのが望ましい。

望ましくは、前記開栓ユニットは、前記引き上げられた検体容器の直上に設けられた開栓機構を備え、前記ラックからの検体容器の引き上げ完了の直後から前記開栓機構によって開栓処理が実行される。すなわち、引き上げ完了後に１又は複数の計測を行うような場合には開栓処理速度が低下しまうが、本発明によれば、それを事前に行っておくことで、引き上げ完了後に速やかに開栓処理を開始させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、開栓処理時間を従来よりも短縮できる検体処理システムを提供できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る検体処理システムの好適な実施形態が示されており、図１にはその全体構成が示されている。

検体処理システムは、搬送機構１０、検体情報取得ユニット１６、自動開栓ユニット１８、分注ユニット２０及び制御ユニット２２を有している。この他にも、必要に応じて、遠心分離ユニット、分析ユニットなどが組み込まれてもよい。

搬送機構１０はコンベア１２を有しており、コンベア１２によってラック１４が搬送される。ラック１４は、複数の検体容器を起立保持してなるものである。検体容器は、例えば、採血管である。採血管には、ゴム栓あるいはシール栓などの栓が設けられている。また、採血管にはその側面にバーコードラベルが貼付されている。これは各検体を管理するためである。

検体情報取得ユニット１６は、ラベルリーダーユニットとして機能し、各検体容器をつかみ上げて、検体容器に貼付されたバーコードラベルに対してラベル情報の読取りを行う。本実施形態においては、そのラベル情報の読取りに際して、自動開栓ユニット１８における動作条件を定めるために、開栓用情報２００Ａが取得されている。例えば、検体容器の長さ、栓の種別及び栓の有無などの情報が取得されている。従来においては、そのような情報は自動開栓ユニット１８内部において取得されていたが、本実施形態においては、開栓処理速度を高めるために、そこで必要となる計測情報については検体情報取得ユニット１６上において事前に検出されるようにしている。

自動開栓ユニット１８は、ラック１４上から各検体容器を引き上げて、各検体容器に設けられている栓を取り外す機構である。本実施形態においては、特にゴム栓を取り外す機構が設けられている。ただし、シール栓を取り外す機構を設けるようにしてもよいし、また、ゴム栓及びシール栓の両方に対応した機構を設けるようにしてもよい。自動開栓ユニット１８に対しては、制御ユニット２２を経由して、上記の開栓用情報２００Ａが渡される（符号２０２Ａ参照）。

分注ユニット２０は、開栓後の各検体容器に対して分注処理を実行するユニットであり、この分注ユニット２０は例えば自動分注装置によって構成されるものである。制御ユニット２２は、図１に示される各構成の動作制御を行っており、その動作制御用の信号が符号２００，２０２，２０４などによって示されている。なお、開栓用情報２００Ａについては、本実施形態においては、上述したように制御ユニット２２を経由して自動開栓ユニット１８へ渡されているが、検体情報取得ユニット１６から自動開栓ユニット１８へ開栓用情報２００Ａを直接的に伝送するようにしてもよい。

図２には、検体情報取得ユニット１６の一例が示されている。検体情報取得ユニット１６は検体容器２６をつかみ上げるハンドリング機構２４、検体容器２６に設けられた栓に対して計測を行う第１検出部２８、及び、検体容器２６における上端位置を検出する第２検出部３０などを有し、更に検体容器２６の側面に貼付されたバーコードラベルを光学的に読み取るバーコードリーダー３２を有している。

ハンドリング機構２４は、図示されるように、垂直に起立したプレート状のベース３４を有しており、そのベース３４上には可動部３８を上下方向に駆動するための昇降機構３６が設けられている。昇降機構３６はその駆動源としてのモータ５０を有し、そのモータ５０によって軸５２を回転駆動することにより、その回転力が可動部３８の垂直方向の運動力として伝達される。

可動部３８は、ベース３４上に設けられたレール５４上を上下方向にスライド運動するものであり、上述したように、可動部３８は昇降機構３６によって上下に駆動される。可動部３８はクランプ機構４０を有しており、クランプ機構４０は一対のアーム４２，４４によって構成される。各アーム４２，４４は図示されるように、Ｌ字型の形態を有しており、それらの先端部４２Ａ，４４Ａによって検体容器２６がその両側から保持される。

可動部３８上には開閉機構５６が搭載されており、開閉機構５６によってクランプ機構４０に対して開閉駆動力を与えることができる。開閉機構５６はモータ５８を有しており、そのモータ５８によって生じた回転力が軸６０に伝達され、その軸６０が回転することにより、図示されていないギアのかみ合わせによって、一対のアーム４２，４４が互いに近づく方向に運動し、あるいは互いに離れる方向に運動する。クランプ機構４０には、回転機構５９が設けられている。すなわち検体容器２６をつかむ部位には本実施形態において符号６１で示されるように、４つのローラーが設けられている。４つのローラーの内で一方側に設けられた２つのローラーはモータ６３の回転力によって回転駆動される。これによって、ラベル情報を読み取る際には、検体容器２６をその軸中心を回転軸として一定速度で回転させることが可能であり、検体容器２６上におけるラベルの向きが異なっていたとしても、それを回転させることにより誤りなくラベル情報を読取ることが可能となる。

バーコードリーダー３２は、図示されるようにファンビーム形状の読取ビーム２１０を形成するものであり、具体的には、細いビームを上下方向に連続的に走査することによって読取りビーム２１０が形成されている。

第１検出部２８は、図２においてはハンドリング機構２４のかなり上方に示されているが、実際には、引き上げられた検体容器２６の上端部に近接する高さに第１検出部２８が位置決めされている。

第１検出部２８は、本実施形態において、例えば超音波センサなどによって構成される近接センサ７２と、光学的な三眼センサとしての光学式反射型センサ７０とを有している。センサ７２は主にシール栓の有無を検出し、センサ７０は主にゴム栓の有無を検出する。すなわち、センサ７２は近接センサであって、一定の距離範囲内に物体があるか否かを判断するものであり、センサ７０は検体容器２６の上部から盛り上がった各種の形態を有するゴム栓についてその形態を判定するものである。２つのセンサ７０，７２によって栓の種別及び栓の有無が判定されることになる。符号２１２は、図２において検体容器２６の中心軸を延長した仮想ラインを示しており、その軸上にセンサ７０又はセンサ７２を位置決めするためセンサ回転機構が設けられている。符号７４はそのセンサ回転機構の駆動源としてのモータを表している。２つのセンサ７０，７２を符号２１４で示されるように回転させると、検体容器２６の直上にいずれか一方のセンサを位置決めすることが可能である。もちろん、そのような回転機構を設けることなく２つのセンサによって同時に検出が行われるようにしてもよい。

図２に示される各センサの構成は一例であって、栓の種別及び有無が確実に検出できる限りにおいて各種のセンサを設けることが可能である。例えば単一のセンサのみを設けるようにしてもよい。

第２検出部３０は、ハンドリング機構２４によって引き上げられた検体容器２６における上端縁の高さを検出する光学的な検出器である。第２検出部３０は所定高さに設定された発光器６２及び受光器６４によって形成され、両者間を結ぶ光ビームを検体容器２６の上端部が横切った時点での高さから検体容器２６の長さが検出される。

なお、ハンドリング機構２４には、各種のセンサやリミットスイッチなどが設けられている。その中にはたとえば検体容器２６の直径を判別するセンサなどが含まれる。

図３には、図１に示した自動開栓ユニット１８の一例が示されている。自動開栓ユニットは、図３に示す例では、ハンドリング機構１００と、開栓機構１０４と、検出部１０６とを有している。

ハンドリング機構１００は図２に示したハンドリング機構２４と同様の機構を具備している。すなわちハンドリング機構１００は、ベース１０８上に設けられた昇降機構１１０を有しており、その昇降機構１１０によって可動部１１２が上下方向に駆動されている。可動部１１２はクランプ機構１１４を備えており、そのクランプ機構１１４は一対のアーム１１６，１１８を有する。可動部１１２に設けられた開閉機構１１７は、クランプ機構１１４に対して開閉駆動力を与えるものである。開栓機構１０４は、ハンドリング１００によってつかみ上げられた検体容器１０２に設けられている栓を自動的に取り外す機構である。図３においては、開栓機構１０４がハンドリング機構１００に対してかなり上方に図示されているが、実際には、引き上げられた検体容器１０２の栓を適切につかめる位置に開栓機構１０４が設けられている。開栓機構１０４は、図示されるようにベース１０２を有しており、そのベース１０２にはつかみ機構１２２が設けられており、つかみ機構１２２はモータ１２６の駆動力によって動作する。つかみ機構１２２は複数の爪１２４を有しており、検体容器１０２に設けられたゴム栓は複数の爪によってつかまれ、その状態において複数の爪を所定方向に回転させることによって栓の取り外しが行われる。その場合においてはハンドリング機構１００によって検体容器１０２を追従下降させる制御が行われる。開栓時においては、検体容器１０２の直上につかみ機構１２２が位置決められ、開栓処理が終了した後においては、栓を保持したつかみ機構１２２を有するベース１２０が所定方向に搬送され、つかみ機構１２２が廃棄位置に位置決めされると、そこでつかみ機構１２２から取り外し後の栓が解放される。

検出部１０６は、開栓後において機能するものであり、すなわち、検体容器１０２を上方から下方へ引き下ろす際に、検体容器１０２における上端位置において栓が確実に取り外されたことを光学的に検出するものである。検出部１０６は、図２に示した第２検出部３０と同様の構成を有しており、すなわち発光部１３０及び受光部１３２を有している。

なお、図２及び図３から理解されるように、仮に、図３に示された自動開栓ユニットに、図２に示された第１検出部を設けた場合、その第１検出部と開栓機構とが物理的に干渉してしまう。したがって、それらの機構の入れ替えなどが必要となり、そのための機構や動作時間を確保する必要が生じる。

本実施形態によれば、第１検出部が検体情報取得ユニットに設けられ、すなわちそのユニットにおいて解放されている空き空間を利用して第１検出部の配置を行うことができるので、上記のような物理的な干渉による問題を防止することが可能となる。

次に、図４及び図５を用いて検体情報取得ユニット及び自動開栓ユニットの動作例について説明する。図４には、検体情報取得ユニット１６の動作がフローチャートとして示されている。まず、Ｓ１０１では、図２に示したハンドリング機構によって対象となる検体がクランプされる。この場合において、必要に応じてそのクランプにかかる一対のアームの距離から検体容器の直径が計測される。Ｓ１０２では、クランプされた検体容器がハンドリング機構の作用によって上方へ引き上げられる。この場合においては、第２検出部３０における検出精度を高めるためその上昇速度は低速とされる。その過程において、第２検出部によって検体容器の長さが判定されることになる。その後、検体容器が上昇点まで引き上げられるが、その後においてはＳ１０３で示されるように、第１検出部を利用して栓の種別や栓の有無が検出されることになる。その一方において、Ｓ１０４において検体容器を回転させながらラベルに対する光学的な読取りが実行される。Ｓ１０３とＳ１０４の各工程は少なくともその一部において同時進行されるのが望ましく、そのような構成によれば検体情報取得ユニットにおける処理時間をより短縮することが可能となる。もちろん、例えばＳ１０３を実行した後にＳ１０４を実行するようにすることも可能である。

Ｓ１０５では、ラベル読取り後の検体容器が上方から下方へ引き下ろされ、それがラック上の元の位置に収容される。Ｓ１０６では、クランプされている検体容器が解放される。なお、Ｓ１０３の工程においては、図２を用いて説明したように、必要に応じて複数のセンサの位置が入れ替えられ、これによって総合的な検出が実行される。

図５には、図３に示した自動開栓ユニットの動作がフローチャートとして示されている。Ｓ１０１では、対象となる検体容器がハンドリング機構によってクランプされる。Ｓ１０２では、既に検体容器についての長さ情報について取得されているので、その情報にしたがって、検体容器の長さに対応した適切な高さまで検体容器が高速で引き上げられる。Ｓ１０３では、開栓が実行される。この場合において開栓の動作条件は上述した栓の種別にしたがったものである。Ｓ１０４では、開栓後の検体容器が引き下げられ、その場合においては、図３に示した検出部によって、開栓後の状態が確認される。Ｓ１０５では、ラック上に検体容器が収容され、その時点においてクランプされていた検体容器が解放される。

検体検査システムにおいては、特に開栓処理において時間を消費しており、そこがボトルネックとなって検体処理システム全体としての動作効率を高められない場合もある。そのような場合に、上記実施形態を採用すれば、開栓処理ユニットにおける一部の処理工程をその上流側における検体情報取得ユニットにおいて遂行させることができるので、システム全体としての動作効率を極めて高めることが可能となる。すなわち、開栓のために必要となる情報が上流側において既に取得されているので、実際に開栓を行う段階においては既に取得された情報にしたがって速やかに動作を行わせることができ、これによって開栓処理の時間を短縮化することができる。もちろん、ラック上に栓を有していない検体容器などがあった場合、その検体容器についてのラベル読取時において栓が存在していないことが確認されるので、開栓処理段階においては当該検体容器については処理をスキップさせることも可能であり、そのような制御によれば不必要な検体容器の引き上げに伴う時間的なロスを排除できるという利点がある。

本発明に係る検体処理システムの全体構成を示すブロック図である。 検体情報取得ユニットを示す斜視図である。 自動開栓ユニットを示す斜視図である。 検体情報取得ユニットの動作を示すフローチャートである。 自動開栓ユニットの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 搬送機構、１２ コンベア、１４ ラック、１６ 検体情報取得ユニット、１８ 自動開栓ユニット、２０ 分注ユニット、２２ 制御ユニット、２４ ハンドリング機構、２６ 検体容器、２８ 第１検出部、３０ 第２検出部、３２ バーコードリーダー、３６ 昇降機構、３８ 可動部、４０ クランプ機構、５６ 開閉機構、５８ 回転機構、１００ ハンドリング機構、１０２ 検体容器、１０４ 開栓機構、１０６ 検出部、１１２ 可動部、１１４ クランプ機構、１１６ 開閉機構、１２２ つかみ機構。

Claims (5)

1. 少なくとも１つの検体容器を保持したラックを搬送する搬送機構と、
   前記ラックから検体容器を引き上げて、当該検体容器に設けられたラベルからラベル情報を光学的に読み取るラベルリーダーユニットと、
   前記ラックの搬送経路における前記ラベルリーダーユニットの後段に設けられ、前記ラックから検体容器を引き上げて、当該検体容器に設けられた栓を取り外す開栓ユニットと、
   を含み、
   前記ラベルリーダーユニットは、前記検体容器に対するラベル情報の読み取りに際して、前記検体容器について開栓用事前計測を行う事前計測機構を含み、
   前記開栓用事前計測によって得られた事前計測情報が前記開栓ユニットの動作制御に利用される、
   ことを特徴とする検体処理システム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記事前計測機構は、前記検体容器の長さ、栓の有無及び栓の種類の内の少なくとも１つを検出する、
   ことを特徴とする検体処理システム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記事前計測機構は、前記引き上げられた検体容器の上方に設けられて前記検体容器における栓の有無及び種類の少なくとも一方を検出する栓検出器を有する、
   ことを特徴とする検体処理システム。
4. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記ラベルリーダーユニットは、前記検体容器をクランプするクランプ機構を備え、
   前記事前計測機構は、
   前記検体容器が引き上げられる過程で、前記検体容器における上端位置の高さを検出する高さ検出器と、
   前記検体容器を引き上げた状態で、前記検体容器の上方に位置して、前記検体容器の栓の有無及び種類の少なくとも一方を検出する栓検出器と、
   を含むことを特徴とする検体処理システム。
5. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記開栓ユニットは、前記引き上げられた検体容器の直上に設けられる開栓機構を備え、
   前記ラックからの検体容器の引き上げ完了の直後から前記開栓機構によって開栓処理が実行されることを特徴とする検体処理システム。
   

Images