JP5462126B2 - 検体自動仕分システム - Google Patents
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Description
特許文献1には、従来人間の手によってなされていた血液、血漿、血清等の検体の仕分けや搬送作業をロボットに行わせて検体の検査作業を自動化する技術が提案されている。
この理由から、ロボットによる検体の検査作業を自動化するに際してはロボットによる検体の仕分搬送あるいはハンドリングの精度及び確実性を常に向上させていくことが求められている。
本願発明にかかる検体自動仕分システムは、複数の検体容器を収納可能な検体ラックを搬送する搬送ラインと、搬送ライン上の検体容器のそれぞれについて検体の状態が予め設定された条件を満たすか否かを検知するセンサ部と、空の検体ラックを供給する検体ラック供給部と、検体容器を把持するハンド機構を有するロボットと、少なくともロボットの動作を制御するコントローラと、を有し、コントローラは、ロボットを動作させて、検体の状態が条件を満たさない規格外検体を収納した検体ラックであるか否かを判定し、規格外検体を収納したと判定された場合には、当該検体ラックから条件を満たす規格内検体を全て把持させ、把持した規格内検体を検体ラック供給部から供給される空の検体ラックへ移し替えることを特徴としている。
また、検体容器を把持するハンド機構を有する第2ロボットを有し、コントローラは、第2ロボットを制御して検体情報記憶部に記憶された情報と予め設定された仕分先マスター情報に基づいて、検体ラックに収納された規格内検体のそれぞれを設定された搬出位置に移し替えることが好ましい。
また、第2搬出部に貯留する検体ラックが予め設定された数量に達すると、第2搬出部に貯留する検体ラックを結束させる結束機構と、結束機構により結束された検体ラック束を貯留する検体ラック束貯留部と、を有し、コントローラは、ロボットを動作させて、結束機構により結束された検体ラック束を把持して検体ラック束貯留部に移し替えることが好ましい。
また、ハンド機構は、検体容器把持機構と別に検体ラック束を把持するラック束把持機構を有していることが好ましい。
また、検体ラックは検体容器を収納する開口を有するものであり、検体ラックは、水平面に対して予め設定された傾斜角度だけ傾斜した状態で載置されることが好ましい。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[第1区画]
第1区画は仕切り壁100Aの内部に配設されたロボット101A,作業台102A,センサユニット(センサ部)103,搬送ライン104,規格外検体搬出ベルト(第1搬出部)105,検体ラック供給ベルト(検体ラック供給部)106,ラックストック部(第2搬出部)107,プッシャ(第1導出機構)108,導出ベルト(第2導出機構)109,結束装置110,検体ラックストッカ111,検体撹拌装置112,搬送ライン113を有している。
第1区画と第2区画とは搬送ライン113で連結されており、第1区画から第2区画へ検体ラックが搬送されるようになっている。
なお、図1〜図4では説明を容易にするためロボット等を模式的に表わしており、説明を容易とするため、ロボット(以下、ロボット101A,101Bを特定しない場合はロボット101と記載する)に装着されるハンド機構(図2,図4等参照)11,12については図1,図3では図示を省略している。
ロボット101A及び後述するロボット101Bは、ハンドユニット11,12の構成も含めてそれぞれ同様に構成されており、ここでは、ロボット101Aについてのみ、より詳細な構成を説明し、ロボット101Bについては重複説明を省略する。
図2に示すように、ロボット101Aは、基台1が図示しないアンカーボルトでフロアに固定され、この基台1の上には、アクチュエータを介して胴部2が基台1に対して旋回自在に設けられている。
この胴部2には、第1アーム3L及び第2アーム3Rがそれぞれ左右に設けられている。
第2アーム3Rには、右肩部4Rが水平面(フロアと平行な面)に沿って旋回可能に設けてある。この右肩部4Rには右上腕A部5Rを揺動可能に設けている。この右上腕A部5R先端には右上腕B部6Rを設けている。なお、この右上腕B部6Rは旋回する捻り動作が付与されている。
なお、この右手首A部8Rは旋回する捻り動作、右手首B部9Rは曲げ動作を行う旋回動作が付与されている。
右手首B部9Rの先端には右フランジ10Rが設けてあり、右フランジ10Rには、右ハンドユニット(ハンド機構)11が取り付けられている。
左フランジ10Lには、左ハンドユニット(ハンド機構)12が取り付けられている。ロボット101Aの各関節部(旋回部,揺動部,ハンドユニット)には、それぞれサーボモータを有するアクチュエータ(図示省略)が内蔵されており、各可動部の回転位置は、アクチュエータに内蔵のエンコーダからの信号としてコントローラ120に入力されるようになっている。
なお、右ハンドユニット11及び左ハンドユニット12の詳細な構成については後述する。
レーザセンサ103A,カメラ103B,識別センサ103C,X線センサ103Dの検出結果はコントローラ120に入力されるようになっている。
レーザセンサ103Aは、搬送ライン104を搬送される検体容器Wに対して2次元にレーザを走査し、レーザセンサ103Aと被検査物との距離を検出するようになっている。
カメラ103Bは、CCDやCMOS等の撮像素子を有しており、搬送ライン104を搬送される各検体容器Wを撮像するようになっている。
識別センサ103Cは、検体容器Wに取り付けられたICタグやバーコード等の識別情報を読取り、識別センサ103Cの識別情報に基づいてコントローラ120で検体容器Wのアドレス情報が作成される。アドレス情報は、検体容器Wが各検体ラックRのどの位置にあるかについての収納位置情報でありセンサユニット103による検知結果と対応付けられた検体情報としてコントローラ120の記憶装置に記憶されるようになっている(検体情報記憶部)。
X線センサ103Dは、検体容器WにX線を照射して検体の液量及び検体の凝固状態等を検出するようになっている。
なお、コントローラ120には各検体ラックRの位置情報がロボット101の動作教示位置として予め教示されており、後述するように検体容器Wが後工程などで異なる検体ラックRに移し変えられた場合には、各検体容器W毎のアドレス情報がコントローラ120によって更新され、検体情報は各検体容器Wの現在の位置と各センサで検出された検出情報とが常時対応づけられるようになっている。
図5に示すように検体ラックRは、ここでは、検体容器Wを収納可能な円形断面開口を有する収納部R1が10個一列に連なった形状に構成されている。なお、ここでは開口の形状が円形なものを例に説明しているが、検体ラックRの開口は検体容器Wを収納しやすい形状であれば、矩形状等であってもよい。
検体容器Wはそれぞれ、円柱状の容器であり中央部から底部にかけては底部に向かうほど断面積が小さくなるようなテーパ形状となっている。また、検体容器Wの上部には蓋が設けられ、上述したように検体容器Wの外壁部にはICタグやバーコード等の各検体容器Wの識別情報が取り付けられている。
規格外検体搬出ライン105には後述する条件を満たさない規格外検体W2のみが取り残された検体ラックRがプッシャ108の動作により搬送ライン104から規格外検体搬出ライン105側に移送されるようになっている。
なお、本実施形態ではラックストック部107に検体ラックRが5個並んで貯留されるようになっている。
また、搬送ライン104上を検体ラックが搬送される際には、搬送ライン104と干渉しないように退避するようになっている。
搬送ライン113は、検体撹拌装置112による検査作業を終了した検体ラック束Rbが載置され、図示省略のゲートを通って第1区画から第2区画へと検体ラック束Rbが搬送されるようになっている。
コントローラ120には、予め、入力装置(例えば、プログラミングペンダント)を介して、ロボット101A及びハンドユニット11,12の動作の態様が教示された教示データが記憶されており、コントローラ120は、動作実行時には教示された動作に従ってロボット101A及びハンドユニット11,12並びに検体自動仕分システム100内の各部に対して動作信号を与えるようになっている。
そして、センサユニット103を通過した検体ラックRに規格外検体W2が含まれているか、即ち、規格外検体W2を収納した検体ラックであるか否かを判定するようになっている。
条件1:レーザセンサ103Aの検出結果に基づいて、各検体容器Wが予め記憶された規格サイズの形状であること。
条件2:識別センサ103Cの検出結果が予め記憶された正常なものに適合すること
条件3:レーザセンサ103A及びカメラ103Bからの入力に基づいて検体容器Wに不要な物体が付着していないと判定されること
条件4:カメラ103Bからの入力に基づいて検体容器Wの蓋が正常に取り付けられていること
条件5:X線センサ103Dからの入力に基づいて検体容器W内の検体の液量が規定値内にあり、かつ検体が凝固していないと判定されること
条件2は、本来の工程に存在すべきでない検体容器等を除去するためのものである。
条件3は、検体容器Wに付着物が付着するとロボット101Aによる把持動作等の精度が低下する虞があるためこのような検体容器を除去するためのものである。
条件4は、条件3と同様、検体容器Wの蓋が正常に取り付けられていないと判定されるものはロボット101Aによる把持動作等の精度が低下する虞があるためこのような検体容器を除去するためのものである。
条件5は、検体の液量が検査に必要な最低量以下であるために検査が実施出来ない可能性のある検体や、検体の液量が多過ぎるために撹拌が確実に実施出来ない可能性のある検体、そして検体そのものが凝固しているために正確な測定が出来ない検体を除去するためのものである。
次に、右ハンドユニット11及び左ハンドユニット12のより詳細な構成について説明する。右ハンドユニット11及び左ハンドユニット12はそれぞれ同様に構成されているのでここでは右ハンドユニット11について詳細構成を説明し、左ハンドユニット12についての詳細な説明は省略する。
図6〜図9に示すように、右ハンドユニット11は、それぞれ5個の検体容器用把持ハンド(検体容器把持機構)31と2つのガイドロッド32,33と、エアシリンダ34と、を有している。さらに、右ハンドユニット11は、エアサプライヤ35,検体ラック束用ハンド(ラック束把持機構)36及びブラケット37を有して構成されている。
ブラケット37は、ボルトによって右フランジ10Rに固定されている。ブラケット37の右フランジ10Rとの固定部を境界とした一方側にはガイドロッド32,33及びエアシリンダ34を支持する支持部材38が固定されている。
ガイドロッド32,33には、検体容器用把持ハンド31が取り付けられており、検体容器用把持ハンド31はエアサプライヤ35からのエアの供給により一対の把持部材31A,31Bが互いに開閉することで、検体容器Wを把持及び把持解除可能となっている。
5個の検体容器用把持ハンド31,ガイドロッド32,33及びエアシリンダ34は、特に図6に示すように、それぞれ並行して配設されており、また図7に示すように各検体容器用把持ハンド31の中心軸の間隔は、検体ラックRの各収納部R1の開口中心2つ分の長さdに設定されている。
これにより、隣接する検体容器用把持ハンド31に持ち上げられた検体容器Wが同時にその間にある検体容器Wと干渉して間にある検体容器Wを検体ラックRから脱落させたり、検体ラックR内の収納状態を不良とさせたりするなどの不具合が防止される。
図9に示すように、検体ラック束用ハンド36は、一対のエアシリンダ40の駆動により互いに離接する方向にスライド移動する一対の把持部材36A,36Bを有しており各把持部材36A,36Bには凹凸が設けられており、検体ラック束Rbの凹凸に把持部材36A,36Bの凹凸が係合するようになっている。
図3に示すように、第2区画は仕切り壁100Bの内部に配設されたロボット101B,作業台102B,複数の検体ラックストッカ114,検体ラック束供給部115,複数の搬出ライン116を有している。
第2区画へは第1区画から搬送ライン113を通って検体ラック束Rbが供給され、ロボット101Bの近傍にまで搬送されるようになっている。
検体ラックストッカ114はそれぞれ検体ラックストッカ111と同様に構成されており、水平に対して傾斜した検体ラック載置面と検体ラック束Rbを位置決めするストッパとを有している。
なお、本実施形態では最も簡単に2本の搬出ライン116と3個の検体ラックストッカ114をそなえるものを例示している。
仕分先マスター情報は、検体情報と対応付けられており、各規格内検体W1が複数の搬出ライン116のうちのどの搬送ライン116に送られるかという情報を含む、各規格内検体W1の仕分情報である。
検体ラック束供給部115も搬送ベルトとして構成されており、仕切り壁100Bの外側から空の検体ラック束Rbをロボット101Bの近傍に搬入するようになっている。
本発明の一実施形態にかかる検体自動仕分システム100はこのように構成されており、コントローラ120に予め設定された教示データに従って以下のように動作する。
図10に示すように、前工程から搬送ライン104に沿って検体ラックRに収納された検体容器Wが搬送され、ステップS10としてセンサユニット103で、各検体容器Wに対してレーザセンサ103A,カメラ103B,識別センサ103C、X線センサ103Dによる検出結果がコントローラ120に入力される。
そして、検体ラックRに収納された全ての検体容器Wが規格内検体W1である場合には、ステップS60に進み検体ラックRはそのまま搬送ライン104を搬送されて導出ベルト109上に達し、そこで搬送ライン104は停止する。搬送ライン104が停止すると導出ベルト109が動作して検体ラックRを搬送ライン104からラックストック部107に移送する。
なお、本実施形態では、ステップS30とステップS40の動作を2回に分けて全ての規格内検体W1を空の検体ラックRに移送する。
ステップS50は、ステップS40と並行して実行され、プッシャ108が作動して規格内検体W1が取り除かれた検体ラックRを搬送ライン104から規格外検体搬出ライン105側に移送する。
ステップS70では、ラックストック部107に貯留される検体ラックRの数量がカウントされ、検体ラックRの数量が予め設定された数量(本実施形態では5個)に達しない場合は再びステップS10からの処理が実行される。なお、ステップS10〜S70までの処理は右ハンドユニット11と左ハンドユニット12とで並行して実行されるようにしてもよい。これにより、処理時間を短縮することができる。
そして、ステップS90として右ハンドユニット11,左ハンドユニット12のいずれかの検体ラック束用ハンド36により検体ラック束Rbが把持されて、ステップS100として検体ラックストッカ111の検体ラック載置面111Aに把持した検体ラック束Rbを置き、検体ラック束用ハンド36の把持を解除する。
ステップS110では、右ハンドユニット11,左ハンドユニット12のいずれかによって、図6に示すように、検体ラックストッカ111にセットされた検体ラック束Rbから規格内検体W1を取り出して検体撹拌装置112の検体容器収納部位に規格内検体W1を移送させる。このときも、ロボット101Aの移送作業は各検体ラックRあたり2回に分けて行なわれる。
なお、検体ラックRの収納部R1の開口よりも規格内検体W1の寸法の方が小さいため、検体ラックストッカ111の載置面111Aが作業台102Aの面に対して傾斜していない場合は、図12に示すように、検体ラックRの各収納部R1毎に規格内検体W1がバラバラに傾くこととなり、ロボット101Aが教示データに沿って動作した場合でも規格内検体W1を把持できない場合が考えられた。
そして、第1区画では再びステップS10に戻りステップS10〜S140の動作が実行される。
なお、この時点で前回の制御により、検体ラックストッカ114には、各搬出ライン116に対応付けられた空の仕分用検体ラック束Rbが準備されている。
ステップT40において、コントローラ120は、検体ラック束Rbに収納された各規格内検体W1毎の検体情報を読み込み、予め設定された仕分先マスター情報に基づいてロボット101Bの検体容器用把持ハンド31を動作させて第1区画から搬入された各規格内検体W1を適切な搬出ライン116に対応づけられた仕分用検体ラック束Rb側へと移し替える。なお、検体ラック束Rbに収納された全ての規格内検体W1を仕分用検体ラック束Rb側へ移し終えると、コントローラ120はロボット101Bを動作させ、検体ラック束Rbを搬出ライン116に搬送する。
その後、ステップT10〜T90の動作が繰り返し実行される。
2 胴部
3R 第2アーム(第1アーム)
3L 第1アーム(第2アーム)
4R 右肩部
4L 左肩部
5R 右上腕A部
5L 左上腕A部
6R 右上腕B部
6L 左上腕B部
7R 右下腕A部
7L 左下腕A部
8R 右手首A部
8L 左手首A部
9R 右手首B部
9L 左手首B部
10R 右フランジ部
10L 左フランジ部
11 右ハンドユニット(ハンド機構)
12 左ハンドユニット(ハンド機構)
31 検体容器用把持ハンド(検体容器把持機構)
32,33 ガイドロッド
34 エアシリンダ
35 エアサプライヤ
36 検体ラック束用ハンド(ラック束把持機構)
37 ブラケット
38 支持部材
100 検体自動仕分システム
100A,100B 仕切り壁
101A,101B ロボット
102A,102B 作業台
103 センサユニット(センサ部)
104 搬送ライン
105 規格外検体搬出ベルト(第1搬出部)
106 検体ラック供給ベルト(検体ラック供給部)
107 ラックストック部(第2搬出部)
108 プッシャ(第1導出機構)
109 導出ベルト(第2導出機構)
110 結束装置
111 検体ラックストッカ
112 検体撹拌装置
113 搬送ライン
114 検体ラックストッカ
115 検体ラック束供給部
116 搬出ライン
Claims (8)
- 複数の検体容器を収納可能な検体ラックを搬送する搬送ラインと、
前記搬送ライン上の前記検体容器のそれぞれについて検体の状態が予め設定された条件を満たすか否かを検知するセンサ部と、
空の前記検体ラックを供給する検体ラック供給部と、
前記検体容器を把持するハンド機構を有するロボットと、
少なくとも前記ロボットの動作を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記ロボットを動作させて、前記検体の状態が前記条件を満たさない規格外検体を収納した検体ラックであるか否かを判定し、規格外検体を収納した検体ラックであると判定された場合には、当該検体ラックから前記条件を満たす規格内検体を全て把持させ、
前記把持した前記規格内検体を前記検体ラック供給部から供給される空の検体ラックへ移し替える
ことを特徴とする、検体自動仕分システム。 - 前記コントローラは、
前記検体容器の前記検体ラックへの収納位置情報と、前記センサ部による検知結果情報とを対応付けて記憶する検体情報記憶部を有している
ことを特徴とする、請求項1記載の検体自動仕分システム。 - 前記検体容器を把持するハンド機構を有する第2ロボットを有し、
前記コントローラは、前記第2ロボットを制御して
前記検体情報記憶部に記憶された情報と予め設定された仕分先マスター情報に基づいて、前記検体ラックに収納された前記規格内検体のそれぞれを設定された搬出位置に移し替える
ことを特徴とする、請求項2記載の検体自動仕分システム。 - 前記規格外検体を収納した検体ラックを搬出する第1搬出部と、
前記規格内検体のみを収納した検体ラックを搬出する第2搬出部と、
前記ロボットにより前記規格内検体が取り除かれた前記検体ラックを前記搬送ラインから前記第1搬出部に搬出する第1導出機構と、
前記規格内検体のみを収納した検体ラックを前記第2搬出部に導く第2導出機構と、を有している
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の検体自動仕分システム。 - 前記第2搬出部に貯留する前記検体ラックが予め設定された数量に達すると、前記第2搬出部に貯留する検体ラックを結束させる結束機構と、
前記結束機構により結束された検体ラック束を貯留する検体ラック束貯留部と、を有し、
前記コントローラは、
前記ロボットを動作させて、前記結束機構により結束された前記検体ラック束を把持して前記検体ラック束貯留部に移し替える
ことを特徴とする、請求項4記載の検体自動仕分システム。 - 前記ハンド機構は、
前記検体ラックに収納可能な前記検体容器の数量の半分数の検体容器把持機構を備え、
前記検体容器把持機構は、それぞれ、前記検体ラックの各収納部の開口中心2つ分に対応する間隔を有して配置されている
ことを特徴とする、請求項5記載の検体自動仕分システム。 - 前記ハンド機構は、
前記検体容器把持機構と別に前記検体ラック束を把持するラック束把持機構を有している
ことを特徴とする、請求項6記載の検体自動仕分システム。 - 前記検体ラックは前記検体容器を収納する開口を有するものであり、
前記検体ラックは、水平面に対して予め設定された傾斜角度だけ傾斜した状態で載置される
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の検体自動仕分システム。
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