JP5179577B2 - 検体前処理システム - Google Patents

Description

本発明は血液、尿などの生体サンプル（検体）を分析処理するための前処理を自動で行う検体前処理システムに係り、特に検体容器の栓を開ける開栓ユニットを備えた検体前処理システムの開栓技術に関する。

検体前処理システムは、検体容器を搭載した検体ラックを各ユニットに搬送し、検体の前処理を行う。検体ラック投入ユニットにセットできる栓つき検体容器は、一般的に、ゴム製の栓つき検体容器、樹脂製の栓つき検体容器、またはシールタイプの栓つき検体容器があり、開栓ユニットでの開栓処理は、栓の種類に応じて行う必要がある。

従来の開栓ユニットは、栓つき検体容器の栓の種類に応じた専用のユニットであり、異なる種類の栓つき検体容器の混在使用は基本的にできない。このため、従来の開栓ユニットを備えた検体前処理システムでは、処理する栓つき検体容器を上記の種類の中から選択しなければならない。どうしても混在使用したい場合は、同一前処理システム内に複数の開栓ユニットを用意する必要があるが、場所やコスト的な関係から現実的ではない。

よって、ユーザは検体前処理システム導入時に、使用する栓つき検体容器を、ゴム製の栓つき検体容器、樹脂製の栓つき検体容器、またはシールタイプの栓つき検体容器の中から予め選択しておく必要があり、ユーザが混在使用を希望しても対応は困難であった。また、複数の病院などから委託された検体容器を収集して処理を行う検査センタなどでは、検体前処理システムに使用可能な検体容器に検体を入れ替える作業が発生するなど、人的作業の負担も少なくなかった。

特開２００３−１４７７０号公報

従来技術では、例えば特許文献１に示す開栓装置では、第一開栓モードでの開栓動作において、過負荷センサが過負荷を検出すると第二開栓モードに切り替わり、第二開栓モードにおいて、過負荷センサが過負荷を検出すると第一開栓モードに切り替わる。この開栓モードの切り替えにより、圧入栓とスクリュー栓の開栓を可能としていることを特徴としているが、この場合、過負荷検出による開栓モード切り替えには時間的なロスがあり、処理能力の低下が懸念される。

また、圧入栓は、例えばゴム製の場合と樹脂製の場合とでは、栓チャック時の変形状態が異なるため、同一の開栓機構では開栓に失敗しエラーが発生することがある。これは、ゴム製の栓は栓チャック時のチャック力による変形が大きく、樹脂製の栓は変形が小さいのであるが、このような材料による栓の変形の違いが考慮されていないためである。従って、材料による栓の特性を考慮した栓チャック部が望ましいが、栓チャック部の形状や栓材料に対する記述はなく、ゴム製と樹脂製の栓に対し、どちらの種類でもエラー無く開栓を実施するには課題があると言える。

本発明は、処理能力を低下させることなく、検体容器の栓の材質がゴム製と樹脂製のどちらであっても開栓できる開栓ユニットを備える検体前処理システムを提供することを目的とする。

本発明の検体前処理システムは、採取した検体を入れた栓つき検体容器を少なくとも１つ載置できる検体ラックと、前記検体ラックを搬送する搬送ラインとを有する検体前処理システムであって、前記栓つき検体容器を開栓時に保持するクランプ機構と、前記クランプ機構により保持された前記栓つき検体容器の栓を挟持し開栓する栓チャック機構とから構成される開栓ユニットを有し、前記栓チャック機構は、ゴム製および樹脂製の栓つき検体容器を開栓可能なことを特徴としている。

具体的には、前記栓チャック機構に、ゴム製の栓つき検体容器の開栓に適した形状の開栓チャックと、樹脂製の栓つき検体容器の開栓に適した形状の開栓チャックとを組み合わせて配置し、どちらの栓に対しても開栓時の変形に対応できることを特徴とする。また、検体容器の栓がスクリュー栓の場合は、検体前処理システムと通信ケーブルにて接続された制御部からの指示により、スクリュー栓専用の動作パラメータにて開栓を可能にしている。

本発明によれば、検体前処理システム内の単一開栓ユニットにおいて、ゴム製および樹脂製の栓つき検体容器の開栓が可能となる。これにより、ユーザ側の検体容器の選択肢が広がるとともに、検体前処理システムとしての柔軟性が高まる。

本発明の実施例に係わるもので、開栓ユニットの概略平面図。 本発明の実施例に係わるもので、検体ラックと検体容器、および開栓機構部の概略を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、開栓チャック詳細図。 本発明の実施例に係わるもので、開栓時の開栓チャック平面図。 本発明の実施例に係わるもので、開栓機構部の開栓動作の概略説明図。

本発明に係わる実施例について、図１〜図５を用いて説明する。

始めに、図１と図２を用いて、開栓ユニットとその処理の概要を説明する。図１は、検体前処理システムにおける開栓ユニットを上方から見た概略平面図であり、図２は、検体ラックと検体容器、および開栓機構部の概略を示す図である。

開栓ユニット１は、搬送ライン２に接続されて、検体ラック搬入口３より検体ラック４の搬入を行う。検体ラック４には、図２に示すように、検体容器１３ａ〜１３ｅが搭載される。検体容器１３ａにはゴム製の圧入栓、検体容器１３ｂには樹脂製のスクリュー栓、検体容器１３ｃには樹脂製の圧入栓が、それぞれつけられている。また、検体容器１３ｄ、１３ｅは、開栓済の検体容器である。

搬入された検体ラック４は、バッファリング部５を通り、検体ラック識別部６に搬送される。バッファリング部５は、搬送ライン２から随時搬送されてくる検体ラック４の停滞を防止するために備えられている。

検体ラック識別部６は、各検体ラック４に付与されている識別番号１２を読み取り、通信ケーブル７にて接続された制御部５０に識別番号１２を送信し、制御部５０から検体ラック４に搭載された検体容器１３ａ〜１３ｅの情報および開栓処理内容に関する指示を入手する。検体容器の情報とは、各検体容器１３ａ〜１３ｅの高さ、径、栓の有無や種類などであり、開栓処理内容に関する指示とは、各検体容器１３ａ〜１３ｅに対する開栓が必要か不要かの指示、スクリュー栓１３ｂに対する動作パラメータ（開栓時に必要な回転動作のパラメータ）の指示など、検体容器の情報に応じた処理の指示が含まれる。

検体ラック識別部６に搬送後、検体ラック４は、開栓位置８に搬送される。開栓位置８には検体ラック４の上方に開栓機構部が設けられている。開栓機構部は、検体ラック４が搬送されると、制御部５０から入手した検体容器１３ａ〜１３ｅの情報および開栓処理内容に関する指示に従い、下降して開栓動作を実施し、開栓した栓を栓廃棄位置１０に廃棄する。また、栓の無い検体容器や開栓不要の検体容器については、開栓処理をスキップする。開栓機構部については、後述する。

開栓位置８には開栓状態を確認する栓検知センサ１１が備えられており、開栓処理に失敗した場合には、予め設定した所定のリトライ回数だけ開栓動作を繰り返す。開栓動作をリトライ回数だけ繰り返しても開栓処理を失敗した場合には、エラーを発生させて制御部５０に報告し、該当する検体ラックを開栓ユニット１から搬出後、検体前処理システム内に別途設けられたエラー検体ラック収納部に収納する。

開栓動作が正常に終了した場合、検体ラック４は、開栓ユニット１の検体ラック搬出口９を通り、搬送ライン２に搬出され、次の検体前処理ユニットに搬送される。

次に、図２、図３および図５を用いて開栓機構部と開栓動作について説明する。図２は、前述したように、開栓機構部の概略および検体ラック４、検体容器１３ａ〜１３ｅを示す図であり、図３は開栓チャックの詳細図、図５は開栓機構部の開栓動作の概略説明図である。

開栓位置８に備えられている開栓機構部には、検体ラック４に搭載した栓つき検体容器１３ａ〜１３ｅが、搬送ライン２およびバッファリング部５（図１参照）を経由して搬送される。

開栓機構部は、図２に示したように、栓つき検体容器１３ａ〜１３ｅを１つずつ保持するクランプ機構１４と、保持した栓つき検体容器を開栓する栓チャック機構１５から構成されている。栓チャック機構１５は、クランプ機構１４にて固定された栓つき検体容器１３ａ〜１３ｅの栓を相対する二方向から挟み込んで上方に引き抜くことで、開栓動作を行う。

ここで、開栓機構部による開栓動作の概略を、図５を用いて説明する。栓つき検体容器２２がクランプ機構１４（図５には示さず）により固定されると、開栓動作が開始される。開栓機構部の押動部２１が下向きに動いて圧縮ばね２０を圧縮すると、図５（ａ）のように、栓チャック機構１５は左右に開く。次に、圧縮ばね２０が反発力により押動部２１を上方に押し戻すと、栓チャック機構１５が閉じてきて、栓つき検体容器２２の栓２３を左右から挟み込む。詳細は後述するが、栓チャック機構１５は、ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃとを有する開栓チャック１５ａを備えており、これらの開栓チャックで検体容器２２の栓２３を挟持する。そして、図５（ｂ）のように、栓チャック機構１５は、圧縮ばね２０のばね力で栓つき検体容器２２の栓２３を挟持したまま、回転しながら上昇する。栓つき検体容器２２はクランプ機構１４で固定されているので、栓２３のみが動いて上方に引き抜かれる。このようにして、開栓機構部により栓つき検体容器２２が開栓される。

このとき、制御部５０は、検体ラック識別部６で得られた検体容器１３ａ〜１３ｅの情報に基づき栓チャック機構１５に指示を出し、栓チャック機構１５は、この指示に従い、検体容器１３ａ〜１３ｅの高さや外径などに合わせて位置を変えて開栓動作を行う。

また、スクリュー栓１３ｂの場合は、制御部５０からの指示に従い、圧入栓１３ａ、１３ｃの場合とは回転力や回転数などが異なる回転動作を加えながら上方に引き抜く開栓動作を行う。このように、開栓時の回転動作は、検体容器１３ａ〜１３ｅの情報に応じて、回転力や回転数などの動作パラメータがそれぞれ異なる。

ここで、栓チャック機構１５について説明する。図３に示すように、栓チャック機構１５には、開栓するための開栓チャック１５ａが一対備えられている。開栓チャック１５ａは、ゴム製の栓つき検体容器１３ａの開栓に適した形状のゴム用開栓チャック１５ｂと、樹脂製の栓つき検体容器に適した形状の樹脂用開栓チャック１５ｃとの組み合わせにて構成される。ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃは、例えばステンレスなどの金属製で、ゴム用開栓チャック１５ｂが樹脂用開栓チャック１５ｃの上面に重なるように配置され、両者はネジ１８で固定されている。

ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃの、栓を挟み込む方向の相対的な位置は、ネジ１８で変えることができる。すなわち、ゴム用開栓チャック１５ｂは、栓を挟み込む方向に長い形状のネジ穴が設けられており、樹脂用開栓チャック１５ｃの上で移動させ、所望の位置においてネジ１８で固定して使用することができる。このように、ゴム用開栓チャック１５ｂを樹脂用開栓チャック１５ｃの上に重ね合わせた開栓チャック１５ａを用いることで、検体容器の栓がゴム製であっても樹脂製であっても開栓可能になる。

また、ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃは、栓と接する部分に複数の突起（歯）を有する歯状部１９ａ、１９ｂをそれぞれ有する。

次に、開栓動作時の開栓チャック１５ａの状態について、図４を用いて説明する。

一対の開栓チャック１５ａが栓を相対する二方向から挟み込む際、チャック力により、栓が変形する。変形量は、ゴム製の栓１６と樹脂製の栓１７とでは異なり、一般的にゴム製の栓１６は変形量が大きく（図４（ａ））、樹脂製の栓１７は変形量が少ない（図４（ｂ））。また、ゴム製の栓１６は、摩擦が大きく開栓時に開栓チャックが滑ることはないが、樹脂製の栓１７は、摩擦が小さく開栓チャックが滑りやすい。そのため、ゴム製の場合と樹脂製の場合において、それぞれの特徴を考慮した形状の開栓チャックが望ましい。

本発明の開栓チャック１５ａは、それぞれの特徴を考慮した形状のゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃとを組み合わせた構成であるので、栓がゴム製と樹脂製のどちらの場合であっても開栓失敗を回避することができる。開栓動作を行う際、ゴム用開栓チャック１５ｂの歯状部１９ａと樹脂用開栓チャック１５ｃの歯状部１９ｂは、それぞれ相対する二方向から栓を圧接して挟み込み、上方に引き抜く。歯状部の歯の数（以下「歯数」と称する）は、ゴム用開栓チャック１５ｂの歯状部１９ａと樹脂用開栓チャック１５ｃの歯状部１９ｂとでは異なる。これは、ゴム製の栓は、チャック力による変形量が多く、歯数が少ないと栓全体が不均一に変形し開栓を失敗しやすいので、歯数が多い方がよく、一方、樹脂製の栓は、歯数が多いとチャック力が分散して開栓チャックが滑り開栓を失敗しやすいので、歯数が少ない方がよいためである。本発明は、開栓チャックの形状に対するこの相反する要求を同時に満たす開栓チャック１５ａを用いていることを特徴としている。

ゴム用開栓チャック１５ｂの歯状部１９ａは、樹脂用開栓チャック１５ｃの歯状部１９ｂよりも、歯数が多い。これは、ゴム製の栓１６の変形に適した形状であり、変形により栓に対してチャック力が不均一に加わるのを防止し、開栓失敗を回避することができる。一方、樹脂用開栓チャック１５ｃは、変形量の少ない樹脂製の栓１７にチャック力を伝達しやすく、またチャック力が分散して栓が滑らないように、ゴム用開栓チャック１５ｂよりも歯数が少ないものとする。具体的には、ゴム用開栓チャック１５ｂの歯数は５〜１０個、樹脂用開栓チャック１５ｃの歯数は、３個以下が望ましいが、これに限るものではなく、必要に応じて変えることができる。

また、樹脂用開栓チャック１５ｃは、ゴム用開栓チャック１５ｂの下面に重なるように配置されているが、栓と接する歯状部１９ｂは、ゴム用開栓チャック１５ｂの歯状部１９ａより栓を挟み込む方向内側に突出している。従って、開栓チャック１５ａが栓を挟み込む際、まず歯数の少ない樹脂用開栓チャック１５ｃが栓を圧接し、栓が変形して凹むと、次に歯数の多いゴム用開栓チャック１５ｂが栓を圧接するようになっている。

ゴム製の栓１６を開栓する場合（図４（ａ））は、最初に歯数の少ない樹脂用開栓チャック１５ｃが栓１６を圧接すると、栓１６はチャック力により変形する。このとき、栓１６は、樹脂用開栓チャック１５ｃの歯状部１９ｂが接触している部分は押しつぶされて凹むように変形するが、歯数が少ないので凹んでいる部分（チャック力が加わっている部分）も少なく、このため、歯状部１が接触していない部分が押し出されて突出するようになる。これは、栓１６にチャック力が不均一に加わり、変形も不均一になっている状態である。

次に、ゴム用開栓チャック１５ｂが栓１６を圧接することで、前記突出した部分にも歯数の多い歯状部１９ａによりチャック力が加わり、栓１６全体が圧接される。従って、チャック力と変形が不均一になっている状態が解消され、栓１６全体でチャック力を保持し、開栓動作を失敗せずに行うことができる。

一方、樹脂製の栓１７を開栓する場合（図４（ｂ））は、チャック力による栓１７の変形が少ないことから、ゴム用開栓チャック１５ｂの下面に配置されている樹脂用開栓チャック１５ｃのみが栓１７を圧接し、ゴム用開栓チャック１５ｂは栓１７を圧接しない。樹脂用開栓チャック１５ｃは、歯状部１９ｂの歯数が少ないのでチャック力が分散して滑ることなく栓１７を圧接し、開栓動作を失敗せずに行うことができる。

また、前述したように、ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃとを組み合わせる位置関係は、栓を挟み込む方向に対して可変できる構造としているが、これにより、栓の外径、材質や硬さの違いに応じて柔軟に対応することが可能であり、どのような栓であっても失敗することなく開けることができる。

以上の実施例では、図３に示すように、樹脂用開栓チャック１５ｃがゴム用開栓チャック１５ｂの下面に重なるように配置した場合について説明している。ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃの配置に関しては、栓の形状に応じて、ゴム用開栓チャック１５ｂが樹脂用開栓チャック１５ｃの下面に重なるように配置してもよい。このように配置した場合でも、ゴム用開栓チャック１５ｂと樹脂用開栓チャック１５ｃとを組み合わせる位置関係を可変することで、チャック力の分散やチャック力による栓の変形を防ぐことができ、どのような栓であっても失敗することなく開けることができる。

前述したように、栓の材質については、ゴムを含む弾性材料に対しては、チャック力による栓の変形を防ぐ歯数の多いゴム用開栓チャック１５ｂを用いることが有効であり、樹脂を含む塑性材料に対しては、チャック力が分散して栓が滑らない歯数の少ない樹脂用開栓チャック１５ｃを用いることが有効である。

１…開栓ユニット、２…搬送ライン、３…検体ラック搬入口、４…検体ラック、５…バッファリング部、６…検体ラック識別部、７…通信ケーブル、８…開栓位置、９…検体ラック搬出口、１０…栓廃棄位置、１１…栓検知センサ、１２…ラック識別番号、１３ａ…ゴム製の栓つき検体容器（圧入栓）、１３ｂ…樹脂製の栓つき検体容器（スクリュー栓）、１３ｃ…樹脂製の栓つき検体容器（圧入栓）、１３ｄ、１３ｅ…開栓済の検体容器、１４…クランプ機構、１５…栓チャック機構、１５ａ…開栓チャック、１５ｂ…ゴム製の栓に適したゴム用開栓チャック、１５ｃ…樹脂製の栓に適した樹脂用開栓チャック、１６…ゴム製の栓、１７…樹脂製の栓、１８…ネジ、１９ａ…ゴム用開栓チャックの歯状部、１９ｂ…樹脂用開栓チャックの歯状部、２０…圧縮ばね、２１…押動部、２２…栓つき検体容器、２３…栓つき検体容器の栓、５０…制御部。

Claims (8)

1. 栓つき検体容器を少なくとも１つ載置した検体ラックを搬送する搬送ラインと、前記搬送ラインで搬送されてきた検体ラックに載置されている栓つき検体容器を開栓する開栓ユニットとを有する検体前処理システムであって、
   前記開栓ユニットは、前記搬送ラインで搬送されてきた前記栓つき検体容器を開栓時に保持するクランプ機構と、前記クランプ機構により保持された前記栓つき検体容器の栓を挟持し開栓する栓チャック機構とを備え、
   前記栓チャック機構は、栓と接する部分に複数の突起を有する一対の開栓チャックを２種類備え、この２種類の開栓チャックが上下に重なって配置されており、
   前記２種類の開栓チャックは、前記突起の数が互いに異なり、
   前記２種類の開栓チャックのうち、前記突起の数が多いものはゴム製の栓を挟持するために備え、前記突起の数が少ないものは樹脂製の栓を挟持するために備えることを特徴とする検体前処理システム。
2. 請求項１記載の検体前処理システムにおいて、
   前記栓チャック機構は、前記２種類の開栓チャックのうち、上側の開栓チャックの前記突起の数が、下側の開栓チャックの前記突起の数よりも多い検体前処理システム。
3. 請求項１記載の検体前処理システムにおいて、
   前記栓チャック機構の２種類の開栓チャックは、前記栓つき検体容器の栓を挟持する方向の相対的な位置が可変である検体前処理システム。
4. 請求項１記載の検体前処理システムにおいて、
   前記栓チャック機構は、前記栓つき検体容器の栓を挟持し回転しながら上方に動くことで、前記栓つき検体容器を開栓する検体前処理システム。
5. 請求項１記載の検体前処理システムにおいて、
   前記検体前処理システムは、本検体前処理システムの運転制御を行う制御部と、前記検体ラックに付与された識別番号を読み取る識別部とを有し、
   前記開栓ユニットは、読み取った前記識別番号に基づく前記制御部の指示により、前記栓つき検体容器の栓に応じて開栓動作を行う検体前処理システム。
6. 請求項５記載の検体前処理システムにおいて、
   前記開栓ユニットは、読み取った前記識別番号に基づく前記制御部の指示により、前記検体容器の開栓が不要な場合または前記検体容器に栓がない場合は、その検体容器の開栓動作を行わない検体前処理システム。
7. 請求項５記載の検体前処理システムにおいて、
   前記検体前処理システムは、エラー検体収納部を有し、
   前記開栓ユニットは、開栓動作を失敗した場合、予め定めた所定回数だけ開栓動作を繰り返し、前記所定回数の開栓動作が全て失敗した場合には、開栓エラーとして前記エラー検体収納部に開栓動作が全て失敗した検体容器を載置した検体ラックを搬送する検体前処理システム。
8. 請求項１記載の検体前処理システムにおいて、
   前記栓チャック機構は、前記２種類の開栓チャックのうち、上側の開栓チャックの前記突起の数が、下側の開栓チャックの前記突起の数よりも少ない検体前処理システム。

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