JP4634675B2

JP4634675B2 - 閉栓装置

Info

Publication number: JP4634675B2
Application number: JP2001296399A
Authority: JP
Inventors: 昌己池谷; 泰道井田
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003098179A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は閉栓装置に関し、特に試験管などの容器に栓を自動的に装着する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、血液分析に当たっては、人体から採取された血液試料が試験管（採血管を含む）に収容されている状態において、その試験管に対し、まず遠心分離処理が実行される。ここで、各試験管の上部開口には一般に栓が施されている。次に、分注処理が実行されるが、それに先立って、各試験管から栓を取り除く開栓処理が実行される。分注処理においては、試験管内から元検体としての血液試料（血清）が吸引され、その血液試料が複数の試験管へ小分け吐出される。この分注により作成される検体は特に子検体と称され、その子検体が分析処理に渡される。分注処理後、必要に応じて、元検体及び子検体の両者あるいは一方について、試験管の上部開口に栓を装着する閉栓処理が実行される。これは検体の保存管理に当たって汚染、汚物混入などを防止することと蒸発による検体の濃縮を防止するためである。
【０００３】
従来において、以上の一連の処理を完全に自動化したシステムも実用化されている。なお、血液試料以外の尿その他の試料についても同様に閉栓処理が求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、容器の上部開口に対する栓の装着に関し、閉栓状態を確実なものにするためには、容器の上部開口に栓が強固に嵌合する必要がある。栓を容器の上部開口に完全かつ確実に押し込むためには、栓を装着する機構が十分な押圧力を発揮する能力を有していなければならない。
【０００５】
しかしながら、従来、栓を装着する機構として、一般的には、マニピュレータ及びそれを搬送するロボットからなるマニピュレータ機構が用いられているが、そのマニピュレータ機構だけで、十分な押圧力を発揮させようとすると、どうしても当該機構がかなり大型化してしまい（駆動源の大型化及び構造強化から）、これは機構の大型化や複雑化、あるいは製造コストの増大という結果を招く。マニピュレータ機構がもつ本来的役割は栓の搬送にあり、当該機構に栓の圧入のすべてを委ねるのは合理的でない面がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、容器の上部開口を閉栓する場合において、全体として比較的簡易な機構をもって確実に閉栓を行えるようにすることにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、栓の搬送から押し込みまでの一連の閉栓過程を複数の機構によって分担実施させ、これによって合理的な閉栓を実現することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、互いに異なる押圧方式を組み合わせて、簡便かつ確実な閉栓を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ラックに保持された容器の上部開口に栓を差し込み、更に第１押圧力をもって栓を仮押し込みする前処理機構と、前記仮押し込みされた栓を第２押圧力をもって本押し込みする後処理機構と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、前処理機構によって容器本体に対して栓が仮押し込みされ、次に、後処理機構によって栓が本押し込みされる。よって、このような二段階（あるいは複数段階）の押し込みにより、栓の装着がより確実となり、栓の浮き上がりなどの問題を防止できる。また、二段階の押し込みを行うので、複数の押し込み方式の適用、複数の押し込み力の段階的な印加など、従来の単純な押し込みでは得られない閉栓プロセスを実現できる。
【００１１】
望ましくは、前記第２押圧力は前記第１押圧力よりも大きい。この構成によれば、本押し込みにおいて、特に強い力を発揮させて、より確実な閉栓を行える。
【００１２】
望ましくは、前記前処理機構と前記後処理機構は互いに異なる押圧力発生方式を有する。
【００１３】
望ましくは、前記前処理機構は、栓をつかむマニピュレータと、前記マニピュレータを搬送する搬送ロボットと、を含む。この構成によれば、栓の最初の差し込み時に仮押し込みがなされる。つまり、そのようなマニピュレータ機構によって、強大な押圧力を発生するには大きな制約があるが、仮押し込み程度は可能である。
【００１４】
望ましくは、前記マニピュレータは、栓の側面をつかむ複数のフィンガと、前記複数のフィンガの間に設けられ、栓の上面に当接して押圧力を与える押圧ブロックと、を有する。押圧ブロックが栓の上面に対して直接的に押圧力を与えるので、つかみ力などに影響されずに、直接的に力の伝達を行える。
【００１５】
望ましくは、前記マニピュレータによって栓をつかむ場合には栓の上面に前記押圧ブロックを当接することによってつかみ高さが決定される。この構成によれば、押圧ブロックをつかみ時の位置決め手段として利用できる。また、押圧ブロックの下面と栓の上面との間に隙間がない状態を形成できるので、仮押し込み時に即座に力を伝達できる（つかみ位置のズレ問題も防止できる）。
【００１６】
望ましくは、前記後処理機構は、前記ラック上の検体容器が通過可能な高さに設けられたベース部材と、前記ベース部材に設けられた少なくとも１つの本押込ユニットと、を含み、前記本押込ユニットは、エアシリンダーと、前記エアシリンダー内で進退するピストンに連結され、前記仮押し込みされた栓を本押し込みする押込部材と、前記本押し込み時に前記エアシリンダー内にエアを導入して前記ピストンを駆動するエア導入機構と、を含む。この構成によれば、いわゆるエア圧力伝達によって強い押圧力を発生でき、よって本押し込みを確実に行える。
【００１７】
望ましくは、前記ベース部材にはラック上の容器の配列に対応して複数の本押込ユニットが設けられる。容器の配列に本押し込みユニットが配列されているので、ラック搬送時に特別な位置決め制御が不要となる。なお、ラック上の全部の容器に対して同時に本押し込みを行うと、ラックにかなりの荷重をかけてしまうので、１本又は数本を単位として本押し込みを行ってもよい。
【００１８】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の容器を保持したラックを搬送する搬送路と、前記搬送路上に設定された第１位置にラックを位置決めする位置決め機構と、前記第１位置にラックが位置決めされた場合に、そのラックに保持された容器の上記開口に栓を差し込み、栓を仮押し込みするマニピュレータ機構と、前記搬送路上における第１位置の下流側に設定された第２位置で、前記仮押し込みされた各栓を本押し込みする本押し込み機構と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、搬送路の上流側において栓の仮押し込みがなされ、搬送路の下流側において栓の本押し込みがなされ、それらの作業を並列実行させることができる。
【００２０】
望ましくは、前記搬送路上における前記第１位置の上流側には、ラックに保持された複数の容器について高さ情報を取得する高さセンサが設けられ、前記高さ情報に基づいて、前記栓の差し込み動作が制御される。この場合、ラック上において最も高い容器を検出するようにしてもよいし、各容器の高さを個別的に検出するようにしてもよい。例えば、マニピュレータを容器直上の所定高さまで高速で下降させ、そこからマニピュレータを低速で下降させて、栓の差し込み及び仮押し込みを行うような場合において、ラック上の全容器あるいは特定容器が低いと事前に判明していれば、高速下降を停止させる高さを引き下げて、処理効率を上げることができる。
【００２１】
望ましくは、前記栓は二段の環状リブを有する。この種の栓に対しては特に二段階の押し込みが有効である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１には、本発明に係るシステムの好適な実施形態が示されており、図１はシステムの全体構成を示す概念図である。本実施形態に係るシステムは検体処理システムとしての閉栓システムである。
【００２４】
図１において、このシステムは、直列連結された複数の閉栓ユニット（閉栓装置）を有しており、本実施形態においては３つの閉栓ユニット１０，１２，１４が相互に連結されている。ここで、閉栓ユニット１０は、先頭ユニットであり、閉栓ユニット１４は最後尾ユニットであり、閉栓ユニット１２は中間ユニットである。もちろん、図１には３つの閉栓ユニットが直列連結されているが、２台あるいは４台以上の閉栓ユニットを直列連結し、それによってシステムを構成するようにしてもよい。本実施形態においては、各閉栓ユニットが独立性を有しているため、任意台数の閉栓ユニットを連結して容易にシステムを構築することが可能であり、またシステム構築後においてもシステム変更が容易である。
【００２５】
先頭ユニットとしての閉栓ユニット１０の上流側には導入ユニット（導入装置）１６が設けられている。この導入ユニット１６は、上位装置１８からベルトコンベア上を搬送されてきたラックを先頭ユニットとしての閉栓ユニット１０へ導入するための装置である。
【００２６】
各閉栓ユニット１０，１２，１４は、基本的に同一の構成を有している。そして、それらの閉栓ユニット１０内に設けられるユニット制御部５０における動作条件を切り替えることによって、各閉栓ユニット１０が設けられた位置に対応した動作が実現されている。以下においては、閉栓ユニット１０を代表して各閉栓ユニットの具体的な構成について説明する。
【００２７】
閉栓ユニット１０における作業台上にはＸ方向（図１において左右方向）に伸長した主搬送路（搬送ライン）２０が設けられている。この主搬送路２０は本実施形態においてベルト搬送機構として構成されており、そのベルトの一端側は入口端２０Ｆとされ、そのベルトの他方端は出口端２０Ｒとされている。ちなみに、その入口端２０Ｆは、上位装置１８におけるベルトコンベアの終端に近接している。また、その出口端２０Ｒは、次の閉栓ユニット１２における入口端に近接している。すなわち、導入ユニット１６と閉栓ユニット１０との間でラックの受け渡しが行えるように構成されており、また、これは各閉栓ユニット１０，１２，１４間においても同様である。
【００２８】
本実施形態において、ラック上には例えば５×６本の試験管が収容されており、各試験管には後述するように栓が装着される。すなわち、閉栓ユニット１０は各試験管ごとに栓を装着するための装置である。
【００２９】
上記の主搬送路２０上には、その上流側に第１待機位置が設定され、その下流側に第２待機位置が設定される。ここで、図１においては、閉栓ユニット１０における第１待機位置が符号Ａ１で示され、閉栓ユニット１０における第２待機位置が符号Ｂ１で示されている。これと同様に、閉栓ユニット１２，１４においても、それぞれ主搬送路上における第１待機位置Ａ２，Ａ３及び第２待機位置Ｂ２，Ｂ３が示されている。ここで、第１待機位置及び第２待機位置はバッファエリアあるいはバッファポジションに相当するものである。
【００３０】
閉栓ユニット１０において、第１待機位置Ａ１には第１ストッパ２６が設けられ、第２待機位置Ｂ１には第２ストッパ２８が設けられている。第１ストッパ２６は主搬送路２０を横切る方向に伸長したストップバー２６Ｂとそのストップバーを開閉駆動する駆動部２６Ａとからなるものであり、ストップバー２６Ｂが閉じた状態（通常状態）においては主搬送路２０によってラックが上流から搬送されてきても、そのストップバー２６Ｂによって当該ラックは強制的に停止される。これと同様に、第２ストッパ２８は、ストップバー２８Ｂとそれを開閉駆動する駆動機構２８Ａとからなり、ストップバー２８Ｂが主搬送路上に横渡しされた状態においては、上流から搬送されてくるラックはそのストップバー２８Ｂによって、強制的に停止される。もちろん、第１ストッパ２６及び第２ストッパ２８においてストップバー２６Ｂ，２８Ｂを開いてすなわち主搬送路から退避させると、主搬送路２０の搬送作用と相俟って、ラックを下流に送り出すことができる。
【００３１】
図１に示されるように、第１待機位置Ａ１には押出機構３０が設けられている。この押出機構３０は、第１待機位置Ａ１にあるラックを押し出して以下に説明する副搬送路２２へ送り出す機構である。具体的には、この押出機構３０は押出板とそれを前後動させる駆動部とからなるものであり、その押出板上あるいはその近傍には第１待機待機センサＳ２が設けられている。この第１待機センサＳ２は第１待機位置Ａ１にラックがあるか否かを検出するセンサである。
【００３２】
なお、第２待機位置Ｂ１には第２待機センサＳ３が設けられている。この第２待機センサＳ３は、第２待機位置Ｂ１にラックがあるか否かを検出するためのセンサである。
【００３３】
図１に示されるように、第１待機位置Ａ１からＹ方向に沿って（図１において上下方向に沿って）、副搬送路（搬送ライン）２２が伸長形成されている。この副搬送路２２においては、そこに投入されたラックが本実施形態においては送り機構４８によって搬送されている。送り機構４８は例えばラックの両側面に係合する一対の爪部材などを有し、その一対の爪部材を前方に送ることによってそれらに係合したラックを搬送する機構である。ちなみに、そのような一対の爪部材は副搬送路２２における上流側へ移動する際には自然にあるいはラック前面への当接により引き込まれ、その後にラックの両側面に係合する。
【００３４】
副搬送路２２の上流側には受取位置（チャッキング位置）Ｃ１が設定されている。これと同様に、閉栓ユニット１２，１４においても、受取位置Ｃ２，Ｃ３が設定されている。
【００３５】
第１待機位置Ａ１から受取位置Ｃ１へのラックの搬送は上記の押出機構３０と送り機構４８の共同によってなされるが、もちろんそれには限られない。
【００３６】
受取位置Ｃ１の上流側には高さセンサＳ４が設けられている。この高さセンサは副搬送路２４の両側に配置された光ビームを形成する発光器及び受光器からなり、それらは所定の高さに位置決めされている。これによってラック上に収容されている試験管が長いものであるかあるいは短いものであるかを光学的に検出することができる。このような検出結果は後述の閉栓処理において動作条件を設定する際に利用される。
【００３７】
上記の受取位置Ｃ１には、チャッキング機構３２が設けられている。このチャッキング機構は押出板及びそれを前後動させる駆動部とからなるものであり、ラックの一方側面を押し出して当該ラックを当接板３４との間に挟み込むことによって、ラックの保持及び位置決めがなされる。
【００３８】
また、受取位置Ｃ１には受取センサＳ５が設けられており、この受取センサＳ５は受取位置Ｃ１にラックがあるか否かを検出する。
【００３９】
受取位置Ｃ１においてラックがチャッキングされると、マニピュレータ機構によって各試験管の上部開口に栓が差し込まれ、かつその栓が仮押し込みされる。すなわち、受取位置Ｃ１は本実施形態において前処理を行う位置に相当しており、その位置において各試験管に対して第１段階目の閉栓処理として各試験管に対する栓の仮装着がなされる。ここで、マニピュレータ機構は、栓をつかむマニピュレータ４２とそのマニピュレータ４２を搬送する搬送ロボット４０とからなるものであり、そのマニピュレータ機構が本実施形態において前処理機構あるいは仮押込機構として機能している。
【００４０】
ちなみに、符号４６は、栓を整列しつつ供給する栓供給部を示している。これ自体は公知の構成である。よって、マニピュレータ機構は、栓供給部４６から供給される栓をつかみ、それを処理対象となる試験管の上方開口に差込み、さらに一定の押圧力を加えることによって、仮押込みを実施する。そして、これをラック上の各試験管の全てに対して実施する。
【００４１】
ちなみに、その場合において、本実施形態においては、高さセンサＳ４によって検出された容器の高さ情報が利用されている。本実施形態においては、ラック上に少なくとも一つの長い試験管（ロングサイズ）が含まれている場合にはその長い試験管に対応した動作条件が設定され、そのような長い試験管が一本も含まれていない場合には、短い試験管（ショートサイズ）に対応した動作条件が設定される。ここで、長い試験管に対応した動作条件とは、そのような長い試験管の上部開口よりも一定距離隔てられた位置（高レベル）までマニピュレータ４２を高速で下降させ、その後、その位置からマニピュレータを低速で下降させることにより、栓の仮押込を行うものである。また、短い試験管に対応した動作条件は、短い試験管の上部開口から一定距離上方の高さ（低レベル）までマニピュレータを高速で下降させ、そこからマニピュレータを低速で下降させるものである。すなわち、栓の差込に当たって、それを高速で行うと過剰負荷や栓の破損といった問題が生じるため、栓の差込み自体は定速で行わせる必要があり、上記動作条件が設定されている。しかしながら、高速から低速への切換え位置を常に高い位置に設定すると、装置の動作効率が低下することになるため、本実施形態においては上記の高さセンサの検出結果をもって、動作条件の切換えがなされている。したがって、各容器ごとに高さ検出を行うようにしてもよく、また各列ごとに高さ検出を行うようにしてもよい。そして、そのような検出単位ごとに動作条件の切換えを行ってもよい。
【００４２】
受取位置Ｃ１においてラック上の全ての試験管に対する栓の仮装着が完了すると、上記のチャッキングが解除され、送り機構４８によってラックが前方すなわち図１において下方に送られる。
【００４３】
副搬送路２２には後処理位置が設定されており、その後処理位置には閉栓部３６が設置されている。この閉栓部３６は容器に対する本押込すなわち後処理を実施するための機構である。本実施形態においては、閉栓部３６が圧縮エアによって駆動される複数の押込ユニットを有しており、そのような押込ユニットを利用してそれぞれの栓に対する本押込が実施される。この閉栓部３６は、例えば６つの押込ユニットを有しており、それらはラック上における試験管の配列に対応した配列を有している。本実施形態において、ラックは、その搬送方向に５本、それと直交する方向に６本の試験管配列を有しており、それに対応して閉栓部３６が６個の押込ユニットを有している。ただし、６個の押込ユニットは２列にグループ分けされ、千鳥状の配列によって設けられている。よって後処理位置においてはラックが１ピッチずつ送られ、同時には６本の試験管に対する本押込がなされるが、図１において横方向の６本の試験管からなる列に着目すると、その列においては同時には１つおきの３本の試験管について本押込が実施される。
【００４４】
もちろん、ラック上の全部の試験管に対して同時に本押込を行うことも可能であるが、その場合においては、ラック自体に過大な加重が加わってしまうため、上記のように一部の試験管について同時に本押込を行うようにするのが望ましい。従って、ラックの強度等にもよるが、例えば１本ずつ本押込を行うようにしてもよく、あるいは２本あるいは３本などの単位ごとに本押込を行うようにしてもよい。ちなみに、本押込ユニットにおける後述する押込板の動作ストロークは、長い試験管及び短い試験管の両者に対応したものとなっている。
【００４５】
副搬送路２２の下流側は排出部２４として構成されており、その搬出部２４においては、送り機構４８によって送り込まれるラックにより、それまで搬出部に存在していたラックが突き出される。そして、最終的に先頭のラックが副搬送路２２の末端に到達すると、そのラックが満載センサＳ６によって検出され、ユーザーに対して満載の報知あるいはアラームが出力される。ユーザーは、そのような満載の報知がなされた時点で、あるいはアラームが発生する以前で、閉栓処理完了後の各ラックを取り出す。
【００４６】
図１において、本実施形態においては、主搬送路２０の入口端２０Ｆの近傍に進入センサＳ１が設けられている。この進入センサＳ１は、導入ユニット１６によってラックが当該閉栓ユニット１０に導入されたことを検知するセンサである。また、その近傍には、閉栓ユニット１０に限り、ゲートＧが設けられている。このゲートＧは主搬送路の上方に横渡しされたゲートバーを有するものであり、そのゲートバーが所定高さに設定され、装置が受入れ可能な長さ以上の長さをもった試験管の投入が物理的に阻止されている。このゲートＧは閉栓ユニット１２，１４に設けられていないが、それらの閉栓ユニット１２，１４にもゲートＧを設けることが可能である。
【００４７】
閉栓ユニット１０は、例えばマイクロコンピュータで構成されるユニット制御部５０を有している。このユニット制御部５０には、上記の各センサＳ１〜Ｓ６の各出力信号が入力されている。また、このユニット制御部５０は、ユニット内における各構成、具体的には、主搬送路２０、副搬送路２２、第１ストッパ２６、第２ストッパ２８、押出機構３０、チャッキング機構３２、閉栓部３６、搬送ロボット４０、マニピュレータ４２、栓供給部４６、送り機構４８、などの各構成の動作制御を行っている。その制御内容については後に図５〜図７を用いて説明するが、本実施形態においては、このユニット制御部５０が基本的に当該ユニット１０内における制御だけを司っており、その制御の基本的なルールが極めてシンプルに構成されている。よって、合理的な分配を行いつつも、システム全体を単一の制御部によって制御する場合における各種の問題を回避することができる。
【００４８】
図１において、閉栓ユニット１２，１４は、基本的に、上記の閉栓ユニット１０と同様の構成を有している。すなわち、それらのユニット１０，１２，１４は互いに配置を交換することも可能である。また、さらに同一構成をもったユニットを前段あるいは後段に接続することも可能である。最後尾の閉栓ユニット１４については、当然のごとく、第１ストッパ２６及び第２ストッパ２８は開閉動作せず、すなわち、第１待機位置Ａ３にラックが到達すると、受入位置Ｃ３の空きを待って、そのラックが受入位置Ｃ３へ送り込まれる。つまり、第２待機位置Ｂ３は無効となる。
【００４９】
よって、例外的な構成としては、例えば最後尾の閉栓ユニット１４については、不要な構成を除去してユニットを構成することも可能である。
【００５０】
本実施形態においては、ユニット制御部５０は、最後尾のユニット以外のユニットについて、共通の制御内容を有しており、そのユニット制御部５０が設けられたユニットが最後尾のユニットとなる場合には、一部の動作内容を切り離すことによって、最後尾のユニットに要求される簡略化された動作条件に適合させることができる。
【００５１】
次に、図２には、図１に示した受取位置における動作内容が概念的に示されている。受取位置においては、上述したように、チャッキング機構３２が動作し、すなわち駆動部８０によって押出板８２が前方に押し出され、これによって押出板８２と当接板３４との間にラック７０が狭持される。すなわちラック７０が位置決めされる。ここでラック７０には複数の試験管７２が起立保持されている。
【００５２】
上記のように、栓供給部４６は、１つずつ栓７４を供給しており、符号４２’で示されるように、マニピュレータ４２が栓７４をつかんでその栓７４を搬送する。ここで、マニピュレータ４２は、複数の（２つの）フィンガ７６を有し、その複数のフィンガ７６によって栓７４の側面をつかむものである。本実施形態においては、その複数のフィンガ７６の間に所定の長さをもった押しブロック７８が固定的に設けられている。すなわち、この押しブロック７８は、符号４２’で示されるように、栓７０のつかみ時に、栓７０の上面に当接され、これによって位置決め用部材として機能する。また、栓７４を試験管７２の上部開口に差込み、その後仮差込みする場合においては、その押しブロック７８によってマニピュレータ４２の下方への運動が押圧力として栓７４に伝達される。すなわちフィンガ７６によるつかみ位置のずれなどといった問題を回避することができる。しかしながら、このような押しブロック７８を利用しても、ロボット機構による下方への押圧力には一定限度があり、このため、この段階においては必ずしも栓７４が試験管７２に完全に装着されない状態となる。ちなみに、図２においては、搬送ロボット４０については図示省略されている。また、図１に示した送り機構４８などについても同様である。
【００５３】
図３には、閉栓部３６の構成例が示されている。図３に示されるように、後処理位置にはラック７０の通過を許容するアーチ状のベース部材９０が設けられている。そのベース部材９０には、ラック７０における試験管７２の配列に対応した配列で本実施形態において６つの押込ユニット９２が設けられている。この６つの押込ユニット９２は上述したように千鳥状の配列を有している。各押込ユニット９２に着目すると、エアシリンダー９４はエア圧力によってピストンを駆動するものであり、そのピストンの駆動軸９６には押込板９８が取付けられている。すなわち、ピストンを下方へ運動させると、押込板９８が栓７４の上面に当接されているため、その栓７４が下方に強い力で押し込まれ、これによって本押込が実行される。上記の仮押込よりもこの本押込の方が押込力が大きく、例えば仮押込の際の押圧力は４Ｋｇであり、この本押込時の押圧力は例えば７Ｋｇである。
【００５４】
エアシリンダー９４には配管１００が取付けられており、この配管１００を介してエアがエアシリンダー９４内に導入される。符号１０２は電磁弁を表しており、この電磁弁１０２の動作は図１に示したユニット制御部５０によって制御される。符号１０４はリーク弁を示している。ピストンの駆動時において、電磁弁１０２を開き、エアポンプあるいはコンプレッサからのエアをエアシリンダー９４内に送り込む。本押込が完了すると、図示されていないスプリングの作用によってピストンが上方に引き上げられ、それと同時に電磁弁１０２がエアシリンダー９４内を大気解放する。これによってエアが外部に流出する。リーク弁１０４は、エアの送り込み時におけるピストンの動作速度を規定するものである。もちろん、図３に示される構成は一例であってこれ以外にも他の構成例を採用し得る。
【００５５】
閉栓対象となる栓としては、例えば図４に示されるような栓１０６を上げることができる。ここで、図４において、（Ａ）には、図２に示したように、マニピュレータ４２によって栓１０６を試験管７２に差込む際の動作が示され、（Ｂ）には、仮押込時の動作が示され、（Ｃ）には本押込時の動作が示されている。
【００５６】
栓１０６にはその試験管７２に挿入される栓体部分に環状の二段のリブ１０８，１０９が突出形成されている。このようなタイプの栓１０６に対して仮押込を行うと、典型的には、一番目のリブ１０８が試験管７２内に入り込んだ段階ですなわち、二番目のリブ１０９が露出した状態が形成され、その後、（Ｃ）に示す本押込を実施することによって、上記のエアシリンダー９４による強大なパワーによって、押込板９８が下方に引き下げられ、栓１０６における栓体部分の全体すなわち二段のリブ１０８，１０９を含む部分の全部が試験管７２内に完全に押し込まれる。
【００５７】
図１に戻って、導入ユニット１６について説明する。この導入ユニット１６は、既に説明したように、上位装置１８によって搬送されてくるラックを、所定条件の下で、先頭の閉栓ユニット１０へ送り込む装置である。この導入ユニット１６は大別して、導入機構６０及びユニット制御部６６によって構成され、ここで導入ユニット６０は、ベルトコンベアを横切る長さをもったプレート６４と、そのプレートを駆動するスライド機構６２とからなる。スライド機構６２は、プレート６４を上流側において引き下ろし、そしてプレート６４を先頭の閉栓ユニット１０側へ押出し、その後そのプレート６４を上方に退避させて、再びこの工程を繰り返すことによりラックの送り出しを行う。もちろん、これ以外にも各種の機構を採用することができる。ちなみに、導入ユニット１６には、到着センサＳ７が設けられ、この到着センサＳ７によってラックの到着が判定される。上位装置１８としては、一般のラック搬送装置を上げることができるが、この他にも検体前処理装置としての分注システムなどを上げることができる。ユニット制御部６６は上記のスライド機構６２の動作制御を行っている。
【００５８】
図１に示される各閉栓ユニット１０，１２，１４において、ユニット制御部５０間において、少ないながらいくつかのデータが交換されている。あるユニット制御部に着目すると、直後ユニットのユニット制御部からその第１待機位置が空き状態である情報を取得しており、また直前ユニットに対し、自己の第１待機位置が空き状態であることを示す情報を提供している。もちろん、そのような情報の授受については、取得要求の発行に応じて情報の提供を行うようにしてもよく、情報を必要とする方が自ら参照するようにしてもよい。いずれにしても、ユニット制御部間においてメッセージ交換がなされることにより、開栓ユニット間における動作の連携が図られている。これは、先頭の開栓ユニット１０と導入ユニット１６との間においても同様である。ユニット制御部６６は、開栓ユニット１０からその第１待機位置が空き状態であることを示す情報が提供されると、それに従って、ラックを閉栓ユニット１０へ導入する動作を実行させる。それ以外の場合においては、ラックの導入は行わない。ちなみに、上位装置１８における単位時間当たりの最大のラック排出数に対応して必要な台数の閉栓ユニット１０が相互連結されているため、この導入ユニット１６上においてラックが渋滞してしまうような問題は生じない。
【００５９】
図５には、ユニット制御部６６の動作例が示されている。まず、Ｓ１０１では、図１に示した到着センサＳ７の出力に基づいて、ラックが到着したか否かが判断されている。ここで、ラックが到着していると、Ｓ１０２において、ユニット制御部５０から提供される情報に従って、先頭の開栓ユニット１０における第１待機位置Ａ１が空き状態であるか否かが判断される。もちろん、ユニット制御部６６が実際に第１待機位置Ａ１の状態を参照することは必ずしも必要でなく、ユニット制御部５０がラック要求を発行し、それに応じてユニット制御部６６がラック導入を判断するようにしてもよい。いずれにしても、第１待機位置Ａ１が空き状態にある場合には、ユニット制御部６６の制御によって、ラックが先頭の開栓ユニット１０へ投入される（Ｓ１０３）。Ｓ１０４には、本処理を終了するか否かが判断され、終了しない場合には上記のＳ１０１からの各工程が繰り返し実行される。
【００６０】
上記のように、導入ユニット１６は、システム全体の稼動状況などは一切考慮しておらず、自己の直下にある第１待機位置Ｓ１の状態だけで導入の可否を判定している。したがって、図５に示されるように、その動作条件は極めてシンプルである。これは、次に説明するユニット制御部５０の動作内容についても同様に言えることである。
【００６１】
図６及び図７には、ユニット制御部５０の制御内容の一例が示されている。図６には第１待機位置に関する制御内容が示され、図７には第２待機位置に関する制御内容が示されている。
【００６２】
図６において、Ｓ２０１では、上流の導入ユニット１６からラックを送った旨の通知があったこと、あるいは進入センサＡ１がラックの導入を検知したことが判定される。このような判定がなされると、Ｓ２０２において、主搬送路２０におけるベルト搬送が開始される。すると、そのベルト上に載置されたラックが主搬送路２０上に沿って図１において左から右へ送り出され、Ｓ２０３において、第１待機センサＳ２がラックを検知すると、Ｓ２０４においてベルト搬送が停止される。ただし、後述のように、第２待機位置Ｂ１から次のユニット１２へのラックの送り込みが同時進行で行われる場合、すなわち、他の理由からベルト搬送が必要な場合には、このＳ２０４においてベルト搬送の停止はなされず、そのままベルトが送られる。上述したように第１ストッパ２６によって、第１待機位置において常に１度はラックが留められ、その状態においては、仮にベルトが送られてもその上においてラックはスリップするだけであり、第１待機位置Ａ１へのラックの待機は確実になされる。
【００６３】
Ｓ２０５では、受取位置Ｃ１に設けられた受取センサＳ５の出力信号に基づいて、受取位置Ｃ１にラックがあるか否かが判断される。ここで、その受取位置Ｃ１にラックが無ければ、ただちにラックをその受取位置Ｃ１に投入することが可能であるので、図１に示した押出機構３０が動作し、これによって第１待機位置Ａ１にあるラックが副搬送路２２方向へ押し出される（Ｓ２０６）。すると、ラックが受取位置Ｃ１に達し、その際に受取センサＳ５がラックを検知する（Ｓ２０７）。もし、その検知がなされなければ、Ｓ２０８において例えばエラー処理が実行される。受取センサＳ５によってラックが検知された場合、当該ラックのチャッキングが行われるのは上述の通りである。
【００６４】
一方、Ｓ２０５において、受取センサＳ５がラックを検知している場合、すなわち受取位置Ｃ１にラックが既に存在して処理中である場合には、処理がＳ２０９に移行する。このＳ２０９では、第２待機位置Ｂ１に設けられた第２待機センサＳ３の出力が参照され、第２待機位置Ｂ１にラックが存在しているか否かが判断される。ここで、第２待機位置Ｂ１にラックがあれば、処理がＳ２０５へ戻される。Ｓ２０９において、第２待機位置Ｂ１にラックが無ければ、Ｓ２１０において、第１ストッパ２６が開き動作し、これと共に主搬送路２０が動作を開始し、ラックが第１待機位置Ａ１から下流側へ送り出される。第１待機位置Ａ１からラックの送り出しが完了すると、第１ストッパ２６は再び元の閉動作状態に戻る。
【００６５】
Ｓ２１１では、第２待機センサＳ３の出力に基づいて、送り出されたラックが第２待機位置Ｂ１に到達したか否かが判断され、第２待機位置Ｂ１にラックが到達すると、Ｓ２１２においてベルト搬送が停止される。もちろん、この場合において第１待機位置Ａ１へのラック投入がなされている場合にはそれが終了するまでベルト搬送の停止はなされない。
【００６６】
そして、Ｓ２１３では、以上の処理を続行させるか否かが判断され、その処理を続行させる場合には上記Ｓ２０１からの各工程が繰り返し実行される。ちなみに、図６は、図１に示したシステムの動作をより分かり易く説明するために描かれたものであり、実際の閉栓ユニット１０においては、図６に示す全工程を複数のルーチンに分断し、それらのルーチンを並列実行させるのが望ましい。これは図７に示す動作内容についても同様である。
【００６７】
図６に示す制御によれば、第１待機位置Ａ１においては、受取位置Ｃ１への投入が優先されており、すなわちシステム全体をみた場合、より上流側における閉栓ユニット１０の稼動効率が高まるように条件付けされている。また、第１待機位置Ａ１にラックがある場合において、受取位置Ｃ１及び第２待機Ｂ２のいずれも空き状態にない場合には、そのいずれかが空き状態となるまで、第１待機位置Ａ１にラックが保持されている。すなわち、第１待機位置Ａ１から分岐送り及び通過送りのいずれもできない場合には、そこにラックを待機させることによって、下流側におけるラックの渋滞が防止されている。また、第１待機位置Ａ１が存在しているので、受取位置Ｃ１が空き状態になった時点において速やかにその受取位置Ｃ１にラックを導入することができ、その意味においても装置の効率を高められる。
【００６８】
ちなみに図６に示したように、第１待機位置Ａ１にラックが到着した時点で受取位置Ｃ１及び第２待機位置Ｂ１のいずれか一方が空き状態にある場合には、当然、その空き状態にある位置へラックが送り出されることになる。
【００６９】
次に、図７には、第２待機位置Ｂ１に関わる制御内容が示されている。Ｓ３０１では、第２待機センサＳ３の出力に基づいて、第２待機位置Ｂ１にラックがあるか否かが判断され、ラックがある場合には以下の各工程が実行される。すなわち、Ｓ３０２では、直後のユニットにおける第１待機位置が空き状態であることが判定されると、あるいは、直後のユニットからその第１待機位置や空き状態にあることに起因してラック要求が出されると、それがＳ３０２において判定される。すると、Ｓ３０３において第２ストッパ２８が開き動作し、それと共に、主搬送路２０がベルト搬送を開始する。ラックが第２待機位置Ｂ１を出ると、第２ストッパ２８が閉じ動作を行う。ベルトの搬送は、ラックが出口端Ｒまで送り出され、さらに次の直後のユニット内に送り込める段階までなされ、そのベルト搬送の終了は一定の時間管理によって行うようにしてもよいし、Ｓ３０４に示されるように例えば直後のユニットからの進入センサによる進入検知の報告をまってなされるようにしてもよい。いずれにおいても、Ｓ３０５においてはベルトの搬送が停止される。そして、Ｓ３０６においては、本処理を続行するか否かが判断され、続行する場合にはＳ３０１からの各工程が繰り返し実行される。
【００７０】
したがって、図７に示す制御例によれば、直後のユニットにおける第１待機位置の空き状態に基づいてバッファとして機能する第２待機位置からラックを送り出すことができ、直後のユニットの稼動効率を高めることができる。
【００７１】
図６及び図７に示した制御は、図１に示した開栓ユニット１０に限られず、他の開栓ユニット１２，１４においても実行されるものである。ただし、最後尾の閉栓ユニット１４においては、図７に示す動作は実行されず、また図６においてもＳ２０５から破線の矢印で示されるように、第１待機位置Ａ３にラックがある場合においては、受取位置Ｃ１に設けられた受取センサによって空き状態が確認されるまで、第１待機位置Ａ３上にラックがそのまま待機される。
【００７２】
よって、以上の説明から明らかなように、本実施形態のユニット構成によれば、特定の閉栓ユニットが最後尾のユニットとして用いられる場合であっても、ユニット制御部の制御内容を一部切り離すだけで、それに対応することができるという利点がある。もちろん、以上説明した構成例及び動作例は一例であって、これ以外にも各種の構成例及び動作例を採用することができる。例えば、上記のラック搬送制御方式は、閉栓システムには限られず、例えば開栓システムや分注システムなどに応用することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、容器の上部開口を閉栓する場合において、全体として比較的簡易な構成をもって確実に閉栓を行える。また、本発明によれば、栓の搬送から押込みまでの一連の閉栓過程を複数の機構によって分担実施させ、これによって合理的な閉栓を実現できる。また、本発明によれば、互いに異なる押圧方式を組み合わせて簡便かつ確実な閉栓を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るシステムの全体構成を示す概念図である。
【図２】マニピュレータによる栓の仮装着を説明するための図である。
【図３】閉栓部による栓の本押込を説明するための図である。
【図４】二段リブをもった栓を試験管に装着する場合を示す図である。
【図５】導入ユニットの動作例を示す図である。
【図６】第１待機位置に関連する制御内容を説明するための図である。
【図７】第２待機位置に関連する制御内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１２，１４閉栓ユニット（閉栓装置、検体処理ユニット）、１６導入ユニット、２０主搬送路、２２副搬送路、２６第１ストッパ、２８第２ストッパ、３０押出機構、３２チャッキング機構、３４当接板、３６閉栓部、４０搬送ロボット、４２マニピュレータ、４６栓供給部、Ａ１，Ａ２，Ａ３第１待機位置、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３第２待機位置、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３受取位置、Ｓ１進入センサ、Ｓ２第１待機センサ、Ｓ３第２待機センサ、Ｓ４高さセンサ、Ｓ５受取センサ、Ｓ６満載センサ、Ｓ７到着センサ。

Claims

ラック搬送路に設けられ、ラックに保持された複数の容器の上部開口にそれぞれ栓を差し込み、更に第１押圧力をもって各栓を仮押し込みする前処理機構と、
前記ラック搬送路において前記前処理機構の下流側に設けられ、前記仮押し込みされた複数の栓をそれぞれ前記第１押圧力よりも大きな第２押圧力をもって本押し込みする後処理機構と、
を含み、
前記前処理機構は、
前記栓をつかむマニピュレータと、
前記マニピュレータを搬送する搬送ロボットと、
を含み、
前記後処理機構は、
前記ラック搬送路上で前記ラック上の複数の容器が通過可能な高さに設けられたベース部材と、
前記ラックに保持された複数の容器の配列に対応した配列を有し、前記ベース部材に設けられた複数の本押込ユニットと、
を含むことを特徴とする閉栓装置。
請求項１記載の装置において、
前記マニピュレータは、
栓の側面をつかむ複数のフィンガと、
前記複数のフィンガの間に設けられ、栓の上面に当接して押圧力を与える押圧ブロックと、
を有することを特徴とする閉栓装置。
請求項２記載の装置において、
前記マニピュレータによって栓をつかむ場合には栓の上面に前記押圧ブロックを当接することによってつかみ高さが決定されることを特徴とする閉栓装置。
請求項１記載の装置において、
前記前処理機構によって前記ラックに保持された複数の容器に対してそれぞれ栓を差し込んで仮押し込みするときに前記ラックを挟み込んで位置決め保持するチャッキング機構を含むことを特徴とする閉栓装置。
請求項１記載の装置において、
前記各本押込ユニットは、
エアシリンダーと、
前記エアシリンダー内で進退するピストンに連結され、前記仮押し込みされた栓を本押し込みする押込部材と、
前記本押し込み時に前記エアシリンダー内にエアを導入して前記ピストンを駆動するエア導入機構と、
を含むことを特徴とする閉栓装置。
請求項１記載の装置において、
前記複数の本押込ユニットは千鳥状の配列を有することを特徴とする閉栓装置。