JP5310668B2 - 試料搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料が収容された複数の試料容器が設置された棚から分析すべき試料の試料容器を自動的に取り出して分析装置に設置する試料搬送装置に関するものである。

複数の試料を自動で連続的に分析する自動分析装置などでは、試料を連続して自動的に搬送する試料搬送装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。試料搬送装置の一つとして、試料容器を載置したラックを収容しておくラック棚とラック棚からラックを取り出し分析装置の所定の位置へ搬送する搬送機構からなるものがある。ラック棚にはラックを収容するラック収容部が複数設けられており、ラックをラック棚のラック収容部に設置しておくと、搬送機構の保持部が分析すべき試料容器が載置されたラックの位置まで移動してラックを保持し、分析装置の所定の位置まで搬送する。

特開２００６−１８９３６２号公報

ところで、試料搬送装置を組み立てて据え付けたときは搬送機構にラック棚の各ラック収容部との位置関係を覚えこませるティーチングという作業を行なう必要がある。ティーチング作業は、保持部をマニュアル操作でラック収容部の基準位置へ移動させてその位置情報を装置に保存する作業である。ティーチング作業が正確に行なわれなかった場合は、保持部のラック収容部に対する位置決めにずれが生じ、保持部がラック本体と干渉するなどの不具合が生じる。

そこで本発明は、ラックの搬送の際のラック収容部に対する保持部の位置決め精度を高めることを目的とするものである。

本発明は、試料容器を保持するラックを収容するための複数のラック収容部と、ラックの保持面を保持する保持部を有し、保持部を移動させることによりラックを搬送する搬送機構と、保持部の先端面に設けられて保持面の存在を検出するセンサと、必要に応じてラック収容部に収容され、上記ラックとは異なるラックであって、その保持面の一部領域にセンサの検知部よりも広い面積の開口部又は凹部からなる被識別領域をもっている位置検出用ラックと、ラック収容部に対する保持部の位置決めの基準となる予め設定された基準位置の位置情報を保持する位置情報保持部と、位置検出用ラックをラック収容部に収容した状態で、位置情報保持部に保持されている位置情報に基づいてセンサを被識別領域内の位置に位置決めした後、センサによって被識別領域の境界位置を検出し、その境界の位置情報に基づいて基準位置の位置情報を変更する補正手段と、補正手段により求めた新たな基準位置情報を保持する補正情報保持部と、補正情報保持部に保持されている基準位置情報に基づいてラックの搬送動作を行なうための搬送手段と、補正手段及び搬送手段に従って搬送機構を制御する制御部と、を備えた試料搬送装置である。

上記の予め設定された「位置情報」とは、装置の組立て時や据付け時に行なわれるティーチング作業で得られた位置情報である。ティーチング作業は、作業者がマニュアル作業でラック収容部に対して保持部の位置決めを行ない、そのときの位置情報を保存する作業である。本発明の試料搬送装置は、この作業者によるティーチング作業で得られた位置情報をセンサを用いた補正動作によって補正する機能を備えている。ティーチング作業で得られた位置情報はその補正動作でセンサを被識別領域内の位置へ位置決めする際に利用される。被識別領域はセンサの面識別能力よりも広く形成されているため、ティーチング作業で得られた位置情報がそれほど高精度のものでなくともセンサを被識別領域内の位置へ位置決めすることができる。

センサとしては、先端部が検出側に向かって傾倒し、その先端部にラックの保持面が接触したときに変異してスイッチをオンにするアクチュエータを有するマイクロスイッチを挙げることができる。

本発明の試料搬送装置では、位置検出用ラックをラック収容部に収容した状態で、位置情報保持部に保持されている位置情報に基づいてセンサの検知部を開口部又は凹部からなる被識別領域内の位置に位置決めした後、センサによって被識別領域の境界位置を検出し、その境界の位置情報に基づいて基準位置情報を変更する補正動作を行なうための補正手段を備えているので、ティーチング作業でラック収容部の高精度な基準位置情報が得られなくてもその位置情報の精度を高めることができる。さらに、補正動作で変更した基準位置情報に基づいて搬送機構を制御する搬送手段も備えているので、搬送時におけるラック収容部への保持部の位置決め精度が向上し、保持部がラックに干渉するなどの不具合を防止できる。

試料搬送装置の一実施例を示す斜視図である。 同実施例の制御系統を概略的に示すブロック図である。 同実施例のラック収容部に収容されるラックの一例とそのラックを保持するための保持部の一例を説明するための図であり、（Ａ）は通常のラック、（Ｂ）はダミーラック、（Ｃ）は保持部をそれぞれ示す斜視図である。 同実施例の位置情報の設定手順を示すフローチャートである。 同実施例の位置情報の補正動作を示すフローチャートである。 マイクロスイッチの動作を説明するためのダミーラックの被識別領域の位置での縦断面図であり、（Ａ）マイクロスイッチがオンの状態、（Ｂ）マイクロスイッチがオフの状態を示す図である。 基準位置の位置情報の補正動作を工程順に示すダミーラックの平面図である。

試料搬送装置の一実施例を図１から図７を用いて説明する。
図１に示されているように、この実施例の試料搬送装置はラック棚２と搬送機構６とを備えている。図示は省略されているが、この試料搬送機構は分析装置の近傍に配置され、ラック棚２に収容されているラックを搬送機構６によって分析装置のラック設置位置へ設置し又は分析装置にて分析の終了した試料のラックを搬送機構６によってラック棚２の所定の位置へ収容するための装置である。この実施例では、分析装置のラック設置位置は、搬送機構６を挟んでラック棚２とは反対側に配置されているものとする。ラック棚２には試料容器を載置したラックを収容しておく複数のラック収容部４が設けられている。各ラック収容部４のラック取出し・収容口はラック棚２の正面側に設けられている。

搬送機構６はラック収容部４に収容されているラックを保持するための保持部１６を備え、保持部１６を移動させることによってラックの搬送を行なうものである。保持部１６はラックを保持するための爪部１８を備えてアーム１４の先端に固定されている。アーム１４は垂直方向の垂直ガイド１０上に配置された垂直移動部１２に一定方向へ伸縮可能に保持されている。垂直移動部１２は垂直ガイド１０に沿って垂直方向に移動可能であるとともに垂直ガイド１０を中心に回転可能である。垂直ガイド１０は棒ネジであり、垂直移動部１２は垂直ガイド１０と螺合しており、垂直移動部１２が垂直ガイド１０に対して相対的に回転することにより垂直方向の上下に移動する。垂直ガイド１０の下端部は水平移動部９に支持されている。水平移動部９はラック棚２と平行に配置された水平ガイド８上に配置され、水平ガイド８に沿って移動可能である。

この構成により、搬送機構６は水平移動部９及び垂直移動部１２の位置決めによって保持部１６をラック棚２の任意のラック収容部４の位置へ移動させてそこに収容されているラックを取り出すことができるともに、垂直移動部１２の１８０°の回転と水平移動部９及び垂直移動部１２の位置決めによって取り出したラックを分析装置のラック設置位置に設置することができる。分析の終了したラックを分析装置からラック収容部４へ戻す場合も搬送機構６は同様の動作をする。

図３（Ａ）はラック収容部４に収容される通常の試料用ラックを示したものである。試料用ラック２２は正面が保持部１６によって保持される保持面となっており、その保持面に保持部１６の爪部１８を挿入して係合させるための保持用開口部２４を備えている。試料用ラック２２には試料容器としてのマイクロプレート２６が載置されている。

保持部１６の前面部に保持部１６がラック２２を保持しているか否かを検知する保持センサとしてのマイクロスイッチ２０が設けられている。マイクロスイッチ２０は、図３（Ｃ）により詳しく示されているように、保持部１６の前面側へ先端部が傾倒したアクチュエータ２０ａを備えている。アクチュエータ２０ａが傾倒しているときはオフの状態であり、アクチュエータ２０ａの先端部がラック２２の保持面に接触して変異したときにオンとなる。保持部１６がラック２２を保持しているときはマイクロスイッチ２０がオンとなるため、マイクロスイッチ２０がオンになっているか否かで保持部１６がラック２２を保持しているか否かを確認することができる。

ラック棚２はラック収容部４に収容して待機させる試料の温度を一定に保つためにラック収容部４内を冷蔵する機能を備えている。試料を収容しない空きのラック収容部４ができる場合に、その空きのラック収容部４にラックを収容せずに内部を開放していると、冷蔵機能によって冷やされているラック収容部４の内壁に外気が触れて結露が発生する。そのため、試料を収容しないラック収容部４であってもラックを収容しておくことが必要である。その場合、通常の試料用ラック２２を収容しておいてもよいが、そうすると試料を載置したラック２２であるのか結露防止用に収容したラック２２であるのかが識別できないため、空きのラック収容部４には図３（Ｂ）に示されるようなダミーラック２２ａが収容される。

ダミーラック２２ａが試料用ラック２２と異なっている点は保持面の一部領域に被識別領域２８が設けられている点である。被識別領域２８はマイクロスイッチ２０のアクチュエータ２０ａ先端部よりも広く形成された開口部又はアクチュエータ２０ａ先端部が接触しない深さの凹部からなる。被識別領域２８の中心位置は、このダミーラック２２ａを保持するために位置決めされた保持部１６のアクチュエータ２０ａ先端部がくる位置から一定距離だけ下方の位置に設定されている。ダミーラック２２ａも保持面に保持部１６の爪部１８を係合させるための保持用開口部２４を備えている。

ここで、以下の説明では、各ラック収容部４のダミーラック２２ａ収容時に被識別領域２８の中心がくる位置を「識別位置」と呼び、各ラック収容部４のラック２２又は２２ａを取り出す際に位置決めされる保持部１６のマイクロスイッチ２０のアクチュエータ２２ａの先端部の位置を「基準位置」と呼ぶ。マイクロスイッチ２０のアクチュエータ２０ａが「基準位置」にあるときも「識別位置」にあるときも、爪部１８がともに保持用開口部２４内にあるように保持用開口部２４は上下方向に延びた長穴として形成されている。
なお、この実施例では、「基準位置」と「識別位置」との位置関係が「識別位置」が「基準位置」よりも一定距離だけ下方に位置するように設定されているが、このような上下の位置関係に限定されず、左右の位置関係などであってもよい。

被識別領域２８が開口部又はアクチュエータ２０ａ先端部が接触しない深さの凹部であるため、この領域２８内にマイクロスイッチ２０を位置決めしてもアクチュエータ２０ａがダミーラック２２ａ保持面に接触して変異せず、マイクロスイッチ２０はオフのままとなる。マイクロスイッチ２０は、各ラック収容部４におけるラック２０又は２２の存在の確認に利用されるとともに、そのラックが試料用ラック２２であるかダミーラック２２ａであるかを判別するために利用される。図６（Ａ）に示されているように、保持部１６を各ラック収容部４の基準位置に位置決めしてラック収容部４側へ接近させたときにマイクロスイッチ２０がオンになればその位置にラック２２又は２２ａのいずれかが存在する。さらに、保持部１６をラック収容部４の識別位置に位置決めしてラック収容部４側へ接近させ、マイクロスイッチ２０がオンになればそのラック収容部４には試料用ラック２２が収容されており、マイクロスイッチ２０がオフのままであればダミーラック２２ａが収容されている。

次に、搬送機構６の制御系統について図２を用いて説明する。
搬送機構６の動作は制御部３１を介して演算処理部３０により制御される。演算処理部３０は実行する工程に応じた指令を制御部３１に送り、制御部３１は演算処理部３０からの指令に応じたパルス数の信号を水平移動部９、垂直移動部１２又はアーム１４に与える。演算処理部３０は、搬送手段３２、補正手段３４、位置情報保持部３６及び補正情報保持部３８を備えている。位置情報保持部３６には、予め作業者によるティーチング作業で設定された各ラック収容部４に対する保持部１６の位置決めの基準位置情報が保持されている。補正手段３４は位置情報保持部３６に保持されている位置情報の補正動作を実行するように構成されている。この補正動作により補正された基準位置情報は補正情報保持部３８に保持される。搬送手段３２は、補正情報保持部３８に保持されている基準位置情報に基づいて保持部１６をラック収容部４及び分析装置のラック設置位置を含む所定の位置に移動させてラックの取出しや収容といった搬送動作を実行するように構成されている。

保持部１６のラック収容部４に対する位置決め用の位置情報の設定手順について図４のフローチャートを用いて説明する。
まず、操作者がマニュアル操作で保持部１６のラック収容部４に対する位置決めの基準位置を設定するためのティーチング作業を行なう（ステップＳ１）。ティーチング作業は全てのラック収容部４について行なうものであってもよいし、特定のラック収容部４について行なうものであってもよい。ここでは、４隅のラック収容部４の基準位置を設定する。各ラック収容部４間の位置関係は予め決まっており、４隅のラックの基準位置が決まれば残りの全ラック収容部４の基準位置を計算により求めることができる。

ティーチング作業は４隅のラック収容部４に試料用ラック２２を収容した状態で行なう。試料用ラック２２の保持面の基準位置には作業者が目視で確認できる目印が記されており、ティーチング作業ではその目印にアクチュエータ２０ａ先端部がくるように保持部１６の位置を調整し、その位置情報を位置情報保持部３６に保存する（ステップＳ２）。この操作を４隅のラック収容部４について行なう。

ティーチング作業が終了した後は、作業者が補正動作の開始の指示を入力することにより、４隅のラック収容部４の位置情報を補正する補正動作が自動で行なわれる（ステップＳ３）。補正動作については後述する。この補正動作により、４隅のラック収容部４についての補正した位置情報が補正情報保持部３８に保存される（ステップＳ４）。

補正動作について図５のフローチャートと図７のダミーラック２２ａ保持面の平面図を用いて説明する。
補正動作では、４隅のラック収容部４は試料用ラック２２が収容されていない状態にしておき、ダミーラック２２ａを位置検出用ラックとして用いる。補正を行なうラック収容部４へのダミーラック２２ａの収容は搬送機構６で自動的に行なうようにしてもよいし、作業者が予め４隅のラック収容部４にダミーラック２２ａを収容するようにしてもよい。ダミーラック２２ａの被識別領域２８を被識別領域としてマイクロスイッチ２０で検出し、そのときの位置情報に基づいてラック収容部４の基準位置の補正を行なう。この例では、搬送機構６が所定の場所に設置されているダミーラック２２ａを４隅のラック収容部４に順に搬送して収容する（ステップＳ１１）。ダミーラック２２ａの搬送時の各ラック収容部４に対する保持部１６の位置決めは、位置情報保持部３６の位置情報に基づいて行なわれる。

所定のラック収容部４にダミーラック２２ａを収容した後、位置情報保持部３６の基準位置の情報からそのラック収容部４の識別位置を割り出し、その識別位置に保持部１６を移動させる（ステップＳ１２、図７（Ａ）参照）。保持部１６を識別位置に移動させると、マイクロスイッチ２０のアクチュエータ２０ａの先端部は被識別領域２８内に位置する。この位置で保持部１６をダミーラック２２ａ側へ接近させてもマイクロスイッチ２０はオフのままである。

アクチュエータ２０ａが被識別領域２８内に位置する状態から一定方向へ微小距離移動させてから保持部１６をダミーラック２２ａ側へ接近させる動作を繰り返し、マイクロスイッチ２０がオフのままの位置とオンになる位置との境界を探索する（図７（Ｂ）参照）。その境界の位置が被識別領域２８の境界の位置である。この動作を左右方向と上下方向の４方向について行ない、被識別領域の左右端の位置と上下端の位置に基づいて被識別領域２８の中心位置を求める（ステップＳ１３、図７（Ｃ）参照）。求めた被識別領域２８の中心位置から一定距離だけ上方の位置を新たな基準位置情報として補正情報保持部３８に保存する（ステップＳ１５、図７（Ｄ）参照）。４隅のラック収容部４について以上の動作を行なう（ステップＳ１６）。

この実施例ではラック収容部４内の結露を防止するためのダミーラック２２ａを利用して補正動作を行なうように構成しているため、新たに補正動作用のラックを作成したりすることなく従来の装置構成のままでラック収容部４に対する保持部１６の位置決め精度を高めることができる。

２ ラック棚
４ ラック収容部
６ 搬送機構
８ 水平ガイド
９ 水平移動部
１０ 垂直ガイド
１２ 垂直移動部
１４ アーム
１６ 保持部
１８ 爪部
２０ マイクロスイッチ
２０ａ アクチュエータ
２２ 試料ラック
２２ａ ダミーラック
２４ 保持用開口部
２６ 試料容器（マイクロプレート）
２８ 被識別領域
３０ 演算処理部
３１ 制御部
３２ 搬送手段
３４ 補正手段
３６ 位置情報保持部
３８ 補正情報保持部

Claims (2)

1. 試料容器を保持するラックを収容するための複数のラック収容部と、
   前記ラックの保持面を保持する保持部を有し、前記保持部を移動させることにより前記ラックを搬送する搬送機構と、
   前記保持部の先端面に設けられて前記保持面の存在を検出するセンサと、
   必要に応じて前記ラック収容部に収容され、前記ラックとは異なるラックであって、その保持面の一部領域に前記センサの検知部よりも広い面積の開口部又は凹部からなる被識別領域をもっている位置検出用ラックと、
   前記ラック収容部に対する前記保持部の位置決めの基準となる予め設定された基準位置の位置情報を保持する位置情報保持部と、
   前記位置検出用ラックを前記ラック収容部に収容した状態で、前記位置情報保持部に保持されている位置情報に基づいて前記センサを前記被識別領域内の位置に位置決めした後、前記センサによって前記被識別領域の境界位置を検出し、その境界の位置情報に基づいて前記基準位置の位置情報を変更する補正動作を行なうための補正手段と、
   前記補正動作で求めた新たな基準位置情報を保持する補正情報保持部と、
   前記補正情報保持部に保持されている基準位置情報に基づいてラックの搬送動作を行なうための搬送手段と、
   前記補正手段及び搬送手段にしたがって前記搬送機構を制御する制御部と、を備えた試料搬送装置。
2. 前記センサは先端部が検出側に向かって傾倒し、その先端部にラックの保持面が接触したときに変異してスイッチをオンにするアクチュエータを有するマイクロスイッチである請求項１に記載の試料搬送装置。

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