JP5683901B2

JP5683901B2 - 容器搬送装置

Info

Publication number: JP5683901B2
Application number: JP2010241877A
Authority: JP
Inventors: 正博和出; 圭太松本
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: JP2012091299A

Description

本発明は容器搬送装置に関し、特に、血液試料等の検体を収容した容器をマニピュレータを使って搬送する装置に関する。

容器搬送装置は、容器をつかんで搬送する装置である。代表的な容器搬送装置として試験管搬送装置があげられる。かかる試験管搬送装置においては、試料（検体）や試薬を収容した試験管が搬送される。具体的には、試験管ラックによって保持された試験管の上部がマニピュレータによってつかまれ、その試験管が他の試験管ラック等の移送先に搬送される（特許文献１、２参照）。マニピュレータは複数のつかみ部材を有し、それらを閉運動させることにより試験管がつかまれ、その後に複数のつかみ部材を開運動させることにより試験管が解放される。試料は例えば血液、尿などである。試験管搬送装置が分注装置等の検体前処理装置に組み込まれることもある。

一般に、試験管にはバーコードラベルが貼付され、それによって個々の試験管が管理される。バーコードラベルはシール状の部材であり、その裏面側には粘着材料が塗布されている。試験管の管理を行う必要から、試験管に対してバーコードラベルとは別に帯状のテープなどが巻き付けられることもある。そのような部材の裏面側にも粘着材料が塗布されている。

特開２００３−８０４８７号公報特開２００４−３７３２２号公報

バーコードラベルや帯状のテープなどが部分的に剥がれていたり、試験管の側面に粘着材料が付着していたりする場合、複数のつかみ部材を開運動させて試験管を解放しても、実際には試験管がいずれかのつかみ部材に付いてしまって離れないことがある。そのような付着状態つまり非分離状態において、開運動の完了後にマニピュレータを引き上げると、その引き上げ過程においてあるいはその後の水平運動過程においてマニピュレータから試験管が落下してしまうおそれが生じる。落下しないとしても、マニピュレータの搬送先においてそれに付着した試験管が他の試験管等に衝突してしまう可能性がある。

この問題は試験管以外の容器を搬送する場合にも生じ得るものである。但し、血液等の検体を入れた試験管を搬送する場合においては汚染防止等の観点から試験管の落下や倒れ込みを確実に防止することが強く要請される。

本発明の目的は、開運動後のマニピュレータに容器が付着していても、その付着状態を解消して動作の信頼性を高めることにある。

本発明の他の目的は、容器を離した後において容器がマニピュレータに付着している状態を検知できるようにすることにある。

本発明に係る容器搬送装置は、容器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機構と、前記マニピュレータ及び前記搬送機構の動作を制御する手段であって、前記マニピュレータの下降により搬送先へ容器を差し込んだ後に前記マニピュレータを開運動させる開運動制御と、前記マニピュレータの開運動の開始後に前記マニピュレータを再下降させる再下降制御と、前記マニピュレータの再下降後に前記マニピュレータを上昇させる上昇制御と、を実行する制御部と、を含むものである。

上記構成によれば、搬送先に容器を差し込んでマニピュレータの開運動を開始させた後に（開運動完了後に又は開運動途中から）マニピュレータを再び下降させる再下降制御が実行される。よって、粘着剤その他によって容器がマニピュレータに付着している状態が生じても、開運動後に容器に対してマニピュレータを引き下げて、マニピュレータから容器を強制的に引き離すことができる。すなわち、付着状態が生じていてもそれを容易に解消することが可能となる。再下降を行う下降量は、付着状態を効果的に解消可能であってマニピュレータが他の部材に衝突しない範囲内で定めるのが望ましい。

例えば、試験管搬送装置において、試験管が搬送先ラックのいずれかの収容孔に差し込まれる。収容孔に差し込まれた状態では試験管は基本的にそれ以上下方へ動くことはできず、突き当たり状態となっているから、その状態においてマニピュレータの引き下げを行えば、容器に対して相対的にマニピュレータを下方運動させて付着状態を解消させることが可能となるのである。その結果、その後のマニピュレータの上昇運動やそれに続く水平運動において試験管の落下を効果的に防止できるから、汚染を未然に防止することが可能となる。特に、バーコードラベルや他のシート状部材が試験管に貼付されている場合に開動作後の付着という問題が生じやすいので、そのような場合に上記再下降制御を適用するのが望ましい。

望ましくは、前記制御部は、前記マニピュレータの開運動の完了後に前記再下降制御を開始する。この構成によれば、開運動の完了を待ってから再下降運動が開始されるから、中途半端な開運動状態でマニピュレータを下降させる場合に生じ得る問題、つまり容器やラベル等への傷付けといった問題を未然に防止できる。望ましくは、前記制御部は、前記マニピュレータの開運動の途中において前記再下降制御を開始する。この構成によれば、開運動の完了を待たずに再下降制御を始めることができるから、単位時間当たりの搬送量つまり処理効率を高めることが可能となる。

望ましくは、前記容器の高さに応じて前記開運動を行う高さ及び前記再下降により到達する高さが可変設定される。容器の高さは、容器の種類や栓の有無その他を示すデータを参照することにより判断可能である。開運動実行高さを基準として再下降量を定めれば確実な剥がし作用を得つつ過剰な下方運動を防止することができる。

望ましくは、前記制御部は、前記マニピュレータの上昇途中において前記マニピュレータに閉運動を行わせる確認制御を実行し、前記マニピュレータの閉運動において物体挟み込みが検知された場合にエラー制御を実行する。この構成によれば、マニピュレータの引き上げ時間を利用して物体つまり容器の残留の有無を判定可能である。上記の再下降制御によってほとんどの場合にマニピュレータから容器が完全に分離するが、そのような制御によってもなお付着状態が解消されないことも予想され得る。そこで、上昇途中での閉運動により容器の有無を判定し、万が一にも容器が存在していればエラー制御の実行により容器の落下等の問題を回避することができる。容器の存在が判定された時点で直ちに搬送を停止させてもよい。容器の存在が判定されて所定のポジションにマニピュレータが位置した時点で搬送を停止させてもよい。後者によれば容器の取り外し等の作業性を考慮して停止ポジションを一義的に定めることが可能である。閉運動によって物体が検知された場合にはそのまま閉運動力を維持するのが望ましく、すなわちつかみ状態を形成した上でエラー処理を適用するのが望ましい。

望ましくは、前記容器の高さに応じて前記閉運動を開始させる高さが可変設定される。この構成によれば、正規に差し込まれた容器を誤って挟み込んでしまう問題を回避できる。また、付着容器が存在している場合にそれを早期につかんで上昇途中での容器落下の可能性を低減できる。閉運動の開始高さを、搬送先に差し込まれた容器における最上端の若干上方に設定するのが望ましい。すなわち、容器の最上端を通過した直後から閉運動を開始させるのが望ましい。

本発明によれば、開運動後のマニピュレータに容器が付着していても、その付着状態を解消して動作の信頼性を高められる。あるいは、本発明によれば、容器を離した後において容器がマニピュレータに付着している状態を確実に検知できる。

実施形態に係る試験管搬送装置の全体構成を示す概念図である。図１に示した装置の動作を説明するための説明図である。図１に示した装置の動作を説明するための図であって、特に付着状態を強制的に解消させる動作を示す説明図である。図１に示した装置の制御例を説明するための説明図である。図１に示した装置の他の制御例を説明するための説明図である。

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、本発明に係る容器搬送装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す概念図である。この容器搬送装置は具体的には試験管搬送装置である。試験管搬送装置は、分注装置としての検体前処理装置に組み込まれ、あるいは、分析装置に組み込まれるものである。搬送対象となる検体は例えば血液試料であり、あるいは試薬である。もちろん他の液体が搬送対象となってもよい。検体は具体的には試験管の中に収容されている血液等である。試験管は透明なチューブである。

図１において、試験管搬送装置は、可動部１０、搬送機構１２、制御部１４等を有している。可動部１０は搬送機構１２によってＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に搬送される機構である。可動部１０がＺ方向すなわち上下方向の昇降機構を備えていてもよい。制御部１４はマイコンやパーソナルコンピュータ等によって構成される。制御部１４は、本実施形態において、搬送機構１２の動作および後に説明するマニピュレータ２０におけるアクチュエータ２２の動作を制御するモジュールである。制御部１４には記憶部１６が接続されている。記憶部１６内には制御データが格納されている。

マニピュレータ２０は、試験管２６をつかんで搬送する機構であり、マニピュレータ２０はベース１８上に搭載されている。マニピュレータ２０はフィンガ２４およびアクチュエータ２２を有する。フィンガ２４は試験管２６をつかむ機構であり、アクチュエータ２２はフィンガ２４の開閉駆動力を発生させる駆動部である。フィンガ２４は本実施形態において複数のつかみ部材２４Ａ，２４Ｂを有している。図１においては二つのつかみ部材２４Ａ，２４Ｂが示されているが、三つあるいはそれ以上のつかみ部材を設けるようにしてもよい。各つかみ部材２４Ａ，２４Ｂはその先端部の内側に接触子２５Ａ，２５Ｂを備えている。接触子２５Ａ，２５Ｂはパッドにより構成される。容器２６の側面にはバーコードが記載されたラベルが貼付されている。容器２６の例えば上端部分に付箋として機能するテープなどが巻き付けられる場合もある。

符号２８は元ラックを示している。元ラック２８上には複数の試験管が保持されており、図１においては、破線２６Ａによって搬送対象となった試験管が示されている。当搬送経路３０で示されるように、その試験管が持ち上げられて搬送先ラック３２へ搬送される。すなわちマニピュレータ２０によって試験管がつかまれ、その状態において搬送機構１２によってマニピュレータ２０が搬送先ラック３２まで搬送され、これによって試験管が搬送先ラック３２の所定の収容孔４２内に差し込まれる。図１において、搬送先ラック３２にはすでに搬送された試験管３４，３６，３８，４０が収容されている。ここで、試験管３４は栓を有しておらず、試験管３６はシール栓を有しており、試験管３８，４０はゴム栓を有している。本実施形態においては、試験管の高さ情報（栓の有無および種類を含む）に応じて適切な位置決め制御を行うことが可能である。なお、各試験管には上述したようにラベルが貼り付けられており、その貼り付け高さや向きはそれぞれの試験管ごとにまちまちである。

次に、図２および図３を用いて図１に示した装置の動作について説明する。

図２において、ｈ1は試験管２６Ａの上端の高さを示している。ｈ２はマニピュレータ２０Ａの開動作を行う高さを示している。ここでは二つの接触子の中間位置を高さｈ２としている。ｈ３は、そのようなつかみ位置についての再下降制御後の到達位置すなわち最下端位置を示している。Δｈは再下降量を示している。ちなみに、対象となった試験管についての各部位の高さをもってその基準高さとすることが可能である。また可動部についてもいずれかの部位の高さをもってその基準高さとすることが可能である。図２においては、つかみ位置の高さをもって可動部の高さを表現している。

（Ａ）には下降動作が示されている。すなわち搬送機構によりマニピュレータ２０Ａが所定高さｈ２まで引き下げられる。（Ｂ）には開動作が示されている。すなわち高さｈ２に維持されたマニピュレータ２０Ａにおいて二つのつかみ部材を開く動作が実行される。これによって、通常は容器２６Ａの側面から二つの接触子が離れることになる。（Ｃ）には再下降動作が示されている。高さｈ２から高さｈ３へマニピュレータ２０Ａを引き下げる動作が実行される。その際の再下降量が上述したΔｈである。（Ｄ）には上昇動作が示されている。すなわち再下降端の位置から上方へマニピュレータ２０Ａが引き上げられる。（Ｅ）には上昇途中において実行される開動作が示されている。すなわち、マニピュレータ２２Ａが有する二つのつかみ部材を互いに近づける動作が実行される。これは二つの接触子間に物体が存在しているか否かを確認する動作であり、仮にその両者間に試験管が存在していたならばマニピュレータ２０Ａが有するセンサによってその状態が検知される。そして必要なエラー制御が実行される。（Ｆ）には閉動作後の開動作が示されている。すなわちこの開動作は上昇途中において行われてもよいし、上昇後の水平搬送過程において実行されてもよい。図２において、ｈ４は閉動作を行う高さ、具体的には閉動作の開始高さを示している。ｈ５は開動作を行う高さを示している。

図３はラベルの一部が剥がれて当該剥がれ部分がマニピュレータに付着している状態を示している。（Ａ）には下降後の開動作が示されている。開動作を行っても、符号４２で示されるようにラベルの一部がマニピュレータに付着しており、容器２６Ａとマニピュレータ２０Ａとが不分離の状態にある。すなわち、二つのつかみ部材２４Ａ，２４Ｂは接触子２５Ａ，２５Ｂを有しており、そのうちで一方の接触子２５Ａの表面にラベルの一部分が貼り付いている。このような状態のまま、直ちにマニピュレータ２０Ａを上方に引き上げるならば、マニピュレータ２０Ａとともに試験管２６Ａが引き上げられてしまい、途中での落下等の問題が生じてしまう。

これに対し、本実施形態においては、（Ｂ）に示すように、開動作後に再下降動作が実行される。すなわち、マニピュレータ２０Ａが所定の再下降量だけさらに下方に引き下げられる。これによって符号４４で示されるように、今まで付着していた部分が接触子２５Ａから引き剥がされ、マニピュレータ２０Ａと容器２６Ａとが完全に分離された状態となる。このような段階の後に、マニピュレータ２０Ａを上方に引き上げるならば、試験管２６Ａの引き上げといった問題を未然に回避することが可能となる。さらに、本実施形態においては、引き上げの途中において確認的な閉動作が実行されるため、試験管をつかんでいないことを事後的に検査できるという利点も得られる。

図４には、マニピュレータにおける基準位置の高さの時間変化がグラフ２００として示されている。横軸は時間軸であり縦軸は高さｈを示している。符号１００は下降動作を示しており、この下降動作によってマニピュレータが高さｈ２に位置決められる。下降動作１００の直後において開動作１０２が実行される。その場合においてマニピュレータの高さは維持される。開動作１０２の完了後、直ちに再下降動作１０４が実行される。すなわち所定の再下降量Δｈだけマニピュレータが引き下げられる。

再下降動作１０４の後、上昇動作１０６が実行される。すなわちマニピュレータが最下端位置ｈ３から所定の高さ（水平搬送を行う高さ）まで引き上げられる。そのような上昇過程において、閉動作１０８が実行される。具体的には、高さｈ１を超えたタイミングで閉動作１０８が実施される。高さｈ１は容器によって変動するため、制御部はそのような各試験管の最上端高さに応じて閉動作のタイミングを切り替えている。ちなみに容器の高さに応じて開動作の実施高さｈ２および最下端の高さｈ３も可変設定される。再下降量Δｈは固定量であってもよいし、容器に応じて変動させてもよい。

上昇動作１０６の後、マニピュレータが所定の高さまで到達すると、次に水平動作１１０が実行される。すなわち次の試験管を搬送する工程が開始される。そのような水平搬送過程において、開動作１１２が実行される。これによって次の試験管をつかむための準備が完了する。

閉動作１０８において物体の挟み込みが検知された場合、直ちにマニピュレータを停止させるようにしてもよいし、所定の高さまでマニピュレータを引き上げてからその動作すなわち搬送を停止させるようにしてもよい。前者によればエラーが検知された時点でマニピュレータを停止させることができる。後者によれば、作業性が良好な位置に試験管を停止させることができる。いずれの場合においても、容器の最上端の高さｈ１を通過してすぐに閉動作１０８の実行が開始されているので、すなわち容器の最上端の高さｈ１に応じて閉動作の開始タイミングが制御されているので、仮に容器が付着していたとしてもそれを早期につかんでその試験管の落下を防止できるという利点が得られる。

図５には変形例が示されている。なお、図１に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。この変形例において、下降動作１００の完了後に開動作１０２Ａが実施されるが、開動作１０２Ａの完了を待たずに、再下降動作１０４Ａの実行が開始されている。すなわち符号１１４はタイムラグを示しており、下降動作１００の終了後、タイムラグ１１４をおいたタイミングで再下降動作１０４Ａが実施される。再下降動作１０４Ａの終了タイミングが開動作１０２Ａの終了タイミングに実質的に一致している。これによれば、開動作１０２Ａの実施期間内において再下降動作１０４Ａを並列的に実行できるので、装置の動作効率すなわち単位時間当たりの処理本数を高められるという利点が得られる。なお、図４に示した動作例によれば、開動作の完了後に再下降動作が実行されるため、中途半端な状態での引き下げを回避できるので、マニピュレータによるラベルや容器への傷付けといった問題を未然に回避できるという利点が得られる。

上述した実施形態においては、容器の高さ（全長）に応じて開運動高さおよび再下降動作によって到達する高さが制御されている。また、容器の高さに応じて上昇途中における開動作の開始タイミングが制御されている。そのような制御を行うために、図１に示した記憶部内に各容器ごとの高さ情報を登録しておくのが望ましい。あるいは、容器の種別や栓の有無などの個別データを登録しておき、そのようなデータに基づいて最適な制御高さを計算により求めるようにしてもよい。容器にラベルが貼付されているか否かに応じて再下降動作の実施有無を切り替えるようにしてもよい。上述した実施形態においては容器としての試験管が搬送されていたが、そのような試験管の概念には採血管が含まれる。バイアル等を搬送する場合においても上記の技術を適用することが可能である。

上記実施形態によれば、既存の構成を有効活用し、動作制御の内容の変更によって容器のマニピュレータへの付着の問題を効果的に解消することができ、極めて実用的価値の高い容器搬送装置を提供することが可能である。

１０可動部、１２搬送機構、１４制御部、１８ベース、２０マニピュレータ、２２アクチュエータ、２４フィンガ、２６試験管（容器）。

Claims

容器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機構と、
前記マニピュレータ及び前記搬送機構の動作を制御する手段であって、前記マニピュレータの下降により搬送先へ容器を差し込んだ後に前記マニピュレータを開運動させる開運動制御と、前記マニピュレータの開運動の開始後に前記マニピュレータを再下降させる再下降制御と、前記マニピュレータの再下降後に前記マニピュレータを上昇させる上昇制御と、を実行する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記マニピュレータの開運動の途中において前記再下降制御を開始する、ことを特徴とする容器搬送装置。
容器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機構と、
前記マニピュレータ及び前記搬送機構の動作を制御する手段であって、前記マニピュレータの下降により搬送先へ容器を差し込んだ後に前記マニピュレータを開運動させる開運動制御と、前記マニピュレータの開運動の開始後に前記マニピュレータを再下降させる再下降制御と、前記マニピュレータの再下降後に前記マニピュレータを上昇させる上昇制御と、を実行する制御部と、
を含み、
前記容器の高さに応じて前記開運動を行う高さ及び前記再下降により到達する高さが可変設定される、ことを特徴とする容器搬送装置。
容器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機構と、
前記マニピュレータ及び前記搬送機構の動作を制御する手段であって、前記マニピュレータの下降により搬送先へ容器を差し込んだ後に前記マニピュレータを開運動させる開運動制御と、前記マニピュレータの開運動の開始後に前記マニピュレータを再下降させる再下降制御と、前記マニピュレータの再下降後に前記マニピュレータを上昇させる上昇制御と、を実行する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記マニピュレータの上昇途中において前記マニピュレータに閉運動を行わせる確認制御を実行し、前記マニピュレータの閉運動において物体挟み込みが検知された場合にエラー制御を実行する、ことを特徴とする容器搬送装置。
請求項３記載の装置において、
前記容器の高さに応じて前記閉運動を開始させる高さが可変設定される、ことを特徴とする容器搬送装置。