JPH07287018A - 試料管ラック識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】試料管検出の素子劣化を事前に検出すると共
に、試料管搬送ラックの個体識別と試料管の高さ検出を
搬送中に自動的に行うこと。 【構成】硝子管による受光素子への微小な入力変化を検
出するための微分回路と受発光装置のバラツキを補正す
るためのフィードバック回路とアンプ飽和によりそのフ
ィードバックループゲインが一を切り誤動作することを
事前にチェックする電圧コンパレータとを有し、誤動作
を事前チェックできる試料管ラック識別装置。 【効果】システムが使用不可能になる前に劣化検出が可
能となり、またそもそも必要な自動搬送中にラックＩＤ
を読み取れ機構が簡単になり、処理能力が高く信頼性の
高いシステムが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検体検査自動化システ
ムや自動分析装置等に用いられるラックによる試料の自
動搬送システムにおける試料管ラック識別装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、検体検査自動化システムや大型の
自動分析装置等では、採血管やサンプルカップに入った
検体の搬送が複数の採血管やサンプルカップを１つのラ
ックに搭載して行われている。ここでラックのすべての
ポジションに試験管やサンプルカップがセットされてい
るとは限らないため、各セットポジションに採血管やサ
ンプルカップが搭載されているかどうかチェックして、
搭載されていないポジションでは分注等のサンプリング
動作をせず動作時間をスキップするなどして時間短縮を
図っている。

【０００３】このために特開昭58−221181号公報に記載
されているように、光電変換技術を用いて試料管検知を
行っている。オペアンプ等を用いた光電変換を含む負帰
還回路を構成し受光素子の電圧が一定の値になるようフ
ィードバックを掛けている。これにより受発光素子の光
電変換効率等のバラツキ・温度変化に対する影響が無く
受光素子の電圧は一定になる。負帰還ループ回路にダイ
オードを用いたヒステリシス充放電によるピークホール
ド回路により硝子管等透明な試料管でも透過光量減少が
多少でも生じると発光素子の光量増加方向へのフィード
バックは時間がかかるため受光素子の電圧は通常フィー
ドバックが効いているときの一定値より低い電圧とな
り、その時間はヒステリシス充放電時間になる。ここで
受光素子の電圧を通常フィードバックが効いているとき
の一定値より多少低い電圧と比較するコンパレータを備
えることにより、硝子管等透明な試料管が光軸を遮ると
ヒステリシス充放電時間だけのパルス出力が得られ、試
料管の有無を検出できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では受発
光素子の光電変換効率等のバラツキはフィードバックル
ープゲインにより補正され正常に試料管の有無を検出で
きる。しかし、検体検査自動化システムや自動分析装置
等では試薬等を使用しておりその環境は受発光素子も汚
れやすい状態に有る。このために、光電変換率が低下し
汚れが進行すると光電変換を含むループゲインが低下し
オペアンプ等の飽和に至り発光素子は受光素子の電圧を
一定に保てるだけの発光ができなくなる。したがって汚
れ等の劣化が進行すると受光素子の電圧が低下しコンパ
レータの出力は常に試料管が有るのと同じ状態の出力に
なり、使用不能状態になる。

【０００５】さらに上記従来技術では、試料管の有無に
ついては判別できるがその試料管が何のどのような試料
であるか、血液・血清でいえば誰のどのような検査を必
要としている試料であるかを判別する個体識別に関して
はなんら検討されていない。また試料管の有無判定は、
受発光素子の光軸間に何も無い状態から硝子管等の光量
を多少でも変化させる物体が光軸を遮ったときに負帰還
ループ回路のダイオードを用いたヒステリシス充放電に
よるピークホールド回路の時定数に相当する時間パルス
が発生することのみ検討しており、具体的にラックの移
動とパルスの取り込み検出方法に関してはなんら検討さ
れていない。等の問題が有った。

【０００６】本発明の目的は、これら問題を解決し試料
管検出用フィードバック回路の特に受発光素子の汚れ等
の光電変換効率劣化を事前に検出し、さらにラックを自
動搬送するだけでラックの個体識別まで行うことにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発光素子と受光素子を向
かい合わせ、その間を硝子管やプラスチック管が通過で
きるだけの間隔を設け、受光素子の出力電圧をある一定
の基準電圧とオペアンプ等の差動増幅回路により誤差増
幅し、その出力に充電と放電とで時間的ヒステリシスを
持ったＲ・Ｃ・Ｄ充放電回路を設け受光素子の入力光が
増加し発光素子の出力光を減少させる場合には時間遅れ
なくフィードバックし一瞬のうちに発光量を適量に減少
し、受光素子の出力電圧をある一定の基準電圧と同じ値
に保つように働き、逆に光軸間を硝子管やプラスチック
管が遮る等受光素子の入力光が減少し、発光素子の出力
光を増加させる場合には時間遅れを持ってフィードバッ
クし徐々に発光量を適量に増加させ、受光素子の出力電
圧がＲＣの時定数に対応した時間だけある一定の基準電
圧より低い値となり、徐々に基準電圧にフィードバック
されて戻るようにする。Ｒ・Ｃ・Ｄ充放電回路では直接
発光素子を駆動できないため、インピーダンス変換発光
素子ドライバーをＲ・Ｃ・Ｄ充放電回路と発光素子の間
に用いる。ここで発光素子ドライバーの出力にはおのず
と使用電源による上限下限が存在し、光軸が遮断されな
い状態では上下限の間に裕度を持って出力されていなけ
ればならない。しかし受発光素子の光電変換効率の劣化
や受発光素子の汚れ等が進行すると発光量を増加させな
ければならないようにフィードバックが働きついには上
限値に張り付き、正常動作しなくなる。この発光素子ド
ライバーの出力をモニターし上限値よりある一定値低い
値を超えた場合に受発光素子の汚れ・劣化等が進行し近
い将来使用不能状態になることを事前にアラーム出力で
きるコンパレータを設けることにより、使用不可能にな
る前にメンテナンスが可能となる。

【０００８】さらに試料管を搬送するラックに試料管の
数に対応した数の列だけ穴の開き塞がりを二進数の識別
として設け、試料管のそれぞれの搭載位置に搭載されて
いるかどうかをこのラックの識別穴を読み取るタイミン
グ間にパルス出力が有ったかどうか判定するためのフリ
ップフロップ等によるラッチ回路によりそれぞれの搭載
位置ごとに判定することができる。またラックの識別用
穴の列を識別の桁としてラッチ回路にラックの識別符号
と試料管の有無を１桁にして記録しラッチ回路１組を１
桁とすることにより、ラックの移動搬送時に穴の列通過
ごとにカウンタでラッチ回路を進めることにより、自動
搬送するだけでラックの識別と試料管の有無を同時に検
出できる。

【０００９】

【作用】発光素子・受光素子・受光素子の出力電圧をあ
る一定の基準電圧と差動増幅するオペアンプ・充電と放
電とで時間的ヒステリシスを持ったＲ・Ｃ・Ｄ充放電回
路・インピーダンス変換発光素子ドライバーのループ回
路により光電変換を含むフィードバック回路を構成する
ことにより受光素子の出力電圧は基準電圧と同電位にな
るように作用する。さらに発光素子ドライバーの出力電
圧も発光量を一定のフィードバック量になるよう作用す
る。しかし受発光素子の光電変換効率の劣化や受発光部
の汚れ等の進行により発光素子ドライバーの出力電圧も
それを補正するよう増加し、電源電圧等の制限による上
限値に張り付きそれ以上は増加できず動作不能状態にな
る。そこまで劣化が進行する前に発光素子ドライバーの
出力モニタが上限値よりも一定値低い値と比較してその
値より高くなることによりコンパレータが反転して劣化
進行により使用不能状態が近づいたことを知らせるよう
に作用し、使用不能状態になる前にメンテナンスができ
る。

【００１０】さらに試料管を搬送するラック設けた識別
符号用穴の開閉を受発光素子で検出しラックの固体識別
ができる。また識別用の穴は試料管の搭載ポジションに
対応して設けることにより、ラック識別用の穴を読み取
るタイミング間隔中のパルスの有無をフリップフロップ
等によるラッチ回路に記録するように作用し試料管有無
の識別が各搭載ポジションごとに行えるようになる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を以下図面を用いて説明す
る。

【００１２】図１のように、検体等の入った試料管２を
搭載した試料管搬送ラック１に読み取りタイミング発生
用受発光素子３ラック識別用受発光素子４パリティー用
受発光素子５に対応した穴を設け、読み取りタイミング
発生用受発光素子３用穴は全て光が透過するように開け
ておき、ラック識別用受発光素子４パリティー用受発光
素子５用穴は試料管搬送ラック１の個体識別用に設けた
ＩＤナンバーに対応した穴の開き塞がりが２進数の１・
０に対応するようにしておく。ここで各ポジションをＩ
Ｄナンバーの桁に対応させ、また各桁は１６進数にして
分かりやすくするため、４bit とする。パリティーは万
一の読み取り異常を検出するために１bit 設けている。
試料管検出用受発光素子６は試料管２の有無とその高さ
検出もできるように複数個設けている。ここでは便宜上
３個であるが検出したい高さ分設ける。

【００１３】試料管２の検出は試料管検出用帰還回路１
３により発光素子８の出力電圧を一定値にフィードバッ
クしＲＣＤ充放電回路２９の時間遅れによるパルス出力
で検出する。具体的には、図２のように発光素子８の出
力をオペアンプ２８により基準電圧Ｖｆ２６と差動増幅
しＲＣＤ充放電回路２９バッファーアンプ３０を通して
受光素子７を制御する。これにより発光素子８の出力は
基準電圧Ｖｆ２６と同電位になるが試料管２により光軸
が遮られ発光素子８に入力される光量が減少するとＲＣ
Ｄ充放電回路２９によりオペアンプ２８の出力が上がっ
てもバッファーアンプ３０の出力は徐々にしか上がらな
いため、コンパレータ９の出力ｄはＲＣ時定数と基準電
圧Ｖｆ２６基準電圧Ｖｒ２５の差によるパルスを出力す
る。ここで基準電圧Ｖｒ２５は基準電圧Ｖｆ２６よりも
多少低い電圧としておく。しかし図４に示すように受光
素子７発光素子８の汚れ等による光電変換効率が劣化し
てくると発光量を上げるようにフィードバックが掛かり
バッファーアンプ３０の出力が上がり電源電圧等に飽和
する。さらに劣化が進行すると発光素子８の出力ｆがＶ
ｆから下がっていきついにはＶｒより低下しコンパレー
タ９の出力ｄはＨのままとなり使用不能状態になる。し
かしバッファーアンプ３０の出力ｅが基準電圧Ｖｓ２７
を超えるとコンパレータ９が反転しフィードバックルー
プ出力により使用不能になる前に劣化検出できる。これ
が試料管検出回路１２帰還部飽和チェック回路１４の動
作であり帰還部飽和チェック回路１４の出力はＣＰＵ１
９に直接またはＤＩ３８を通して入力されアラーム出力
によりメンテナンス要求を事前に出力する。

【００１４】また試料管２の高さ検出は試料管検出用受
発光素子６の上部が検出されれば必ず下部も検出される
ために２のｎ乗個の試料管検出用受発光素子６がある場
合にはエンコーダ１５によりｎこの出力に圧縮できる。

【００１５】ラック識別用受発光素子４パリティー用受
発光素子５による試料管搬送ラック１の個体識別は受光
素子７を飽和させるだけ発光素子８を発光させ、受光素
子７の出力を基準電圧Ｖｅ２４とコンパレータ９により
比較することにより容易に穴の開閉を検出できる。

【００１６】検出動作タイミングは、まず受光素子７発
光素子８の光軸に試料管搬送ラック１がかからない状態
から、ＣＰＵ１９の指示によりモータ制御回路２０・モ
ータ駆動回路２１によりモータ２２を駆動させ、ラック
搬送機構２３により試料管搬送ラック１および試料管２
を受光素子７発光素子８の光軸を通過させる。この場合
の各出力は図３のようになる。読み取りタイミング発生
用受発光素子３に対応するタイミング穴により明暗出力
が得られ、試料管搬送ラック１のＩＤはラック識別用受
発光素子４パリティー用受発光素子５の出力が最も安定
な明の中間点で取り込まれる。具体的には、受光素子７
の出力を基準電圧Ｖｅ２４とコンパレータ９で比較し読
み取りタイミング用ディレイ回路１０で波形の立ち上が
りを遅延させコンパレータ９により再び波形整形した後
カウンタ回路１７によりラッチ回路１６にデータを記録
する。さらにクリア信号用ディレイ回路１１であるディ
レイ用１ショット回路３２の出力ｂはラッチタイミング
よりもさらに遅れた立ち上がりを持ちこの立上りにより
クリア信号用１ショット回路３１の出力ｃを作る。これ
によりフリップフロップ４３の出力であるカップ検知出
力は、ラッチ回路１６に取り込まれたあとクリアされ、
コンパレータ９の出力ｄの試料管２の有無によるパルス
の有無で再度Ｈ・Ｌになりクリア前に試料管搬送ラック
１のＩＤと共にラッチ回路１６に取り込まれる。

【００１７】ラッチ回路１６に取り込まれたデータは図
５のようにＣＰＵ１９からＤＯ３７の３bit を用いてデ
コード素子３６によりそれぞれのポジションに相当する
ラッチ素子３９をセレクトしＤＩ３８によりラッチデー
タを読み込む。さらに光軸を試料管搬送ラック１が通過
時にはカウンタ素子３４により各ポジションに相当する
カウントを行い、デコード素子３５によりラッチ素子３
９をセレクトしてデータをラッチする。ＡＮＤ回路３３
は万一のカウンタ素子３４の暴走を防止するものであ
る。デコード素子３６はラッチ素子３９のセレクト以外
にも試料管搬送ラック１の通過後にカウンタ素子３４及
びフリップフロップ４３のリセット・イニシャライズを
行うもので、電源ｏｎ時のイニシャライズも兼ねてい
る。インバータ４１は論理を合わせるためのものでＯＲ
回路４０はクリア信号用１ショット回路３１の出力とｏ
ｒを取るためのものである。

【００１８】ここでラッチ素子３９は一般に８bit が多
く試料管搬送ラック１のＩＤをパリティーを含めて５bi
t とすると残り３bit がエンコーダ１５の出力となり、
よって試料管２の高さ識別は、２の３乗の８段階以下が
一般的になる。

【００１９】以上のような機構を図６のようにラック識
別機構４２として自動分析等のラック搬送部に採用すれ
ば、そもそも必要な搬送中に試料管搬送ラック１の個体
識別及び試料管２有無高さ検出が自動的に行え余計な機
構を必要とせず且つ停止させることも無いため処理能力
も上がり安定した動作が可能となる。さらに試料管２の
高さが判別できるために、サンプリング機構４４の制御
も試料管２の上限までは高速で下降させそこからは、液
面検出に必要なある程度の低速で下降させる等の処理能
力向上が可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、試料管検出の受発光素
子が光電変換効率劣化や受発光部の汚れ等によるフィー
ドバックループ内のアンプ飽和による、試料管検知誤動
作という動作不能状態にいたる前に劣化進行を発光素子
ドライバーの出力電圧が電源電圧等で規定される飽和電
圧にいたるある一定の基準電圧を超えることによりモニ
ターコンパレータを反転しアラーム出力することで動作
不能状態に近づいてきたことを事前に察知することがで
き、動作不能状態にいたる前にメンテナンスが可能とな
る。したがって、動作不能になってからサービスメンテ
ナンスマンを呼び修理する場合その間のシステムダウン
となりユーザーに多大な迷惑となるが、本発明では劣化
の進行を検出するために、アラームがでてもしばらくは
なんら問題無く使用できるため、ユーザーの使用に支障
の無い休日等運用停止日に清掃・受発光素子の交換等メ
ンテナンスが行え、ユーザのシステムダウンという多大
な迷惑を掛けることが無くなり製品の信頼性が向上す
る。

【００２１】さらに、試料管搬送用ラックの個体識別を
試料管の搭載ポジションに対応した識別用穴列の開閉で
検出するため、試料管検出用出力パルスの取り込みタイ
ミングが各搭載ポジションごとにラックの識別穴の読み
取りタイミングとして得られ、搭載ポジションごとの試
料管検知が的確に行える。さらに同時に試料管搬送用ラ
ックの個体識別が可能になり、さらにそのどの搭載ポジ
ションの試料管であるかにより試料そのものの個体識別
が簡単な機構で行える。

【００２２】また各搭載ポジションの試料管の有無とそ
のポジションに対応した試料管搬送用ラックの１列の穴
の開閉データを１組としてそれをラッチ回路等の記録素
子に記録し、トリガ穴の出力によりカウンタ回路でラッ
チ回路を進めることにより、試料管搬送ラックを自動搬
送するだけで、各ポジションの試料管の有無と各列の個
体識別用の穴の開閉データが簡単な機構で実現でき、さ
らに自動搬送のみで識別ができるため処理能力が向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブロック図である。

【図２】試料管検出部の回路図である。

【図３】検出タイミング図である。

【図４】劣化検出図である。

【図５】データ読み取り部の回路図である。

【図６】自動分析装置への応用図である。

【符号の説明】

１…試料管搬送ラック、２…試料管、３…読み取りタイ
ミング発生用受発光素子、４…ラック識別用受発光素
子、５…パリティー用受発光素子、６…試料管検出用受
発光素子、７…受光素子、８…発光素子、９…コンパレ
ータ、１０…読み取りタイミング用ディレイ回路、１１
…クリア信号用ディレイ回路、１２…試料管検出回路、
１３…試料管検出用帰還回路、１４…帰還部飽和チェッ
ク回路、１５…エンコーダ、１６…ラッチ回路、１７…
カウンタ回路、１８…デコード回路、１９…ＣＰＵ、２
０…モータ制御回路、２１…モータ駆動回路、２２…モ
ータ、２３…ラック搬送機構、２４…基準電圧Ｖｅ、２
５…基準電圧Ｖｒ、２６…基準電圧Ｖｆ、２７…基準電
圧Ｖｓ、２８…オペアンプ、２９…ＲＣＤ充放電回路、
３０…バッファーアンプ、３１…クリア信号用１ショッ
ト回路、３２…ディレイ用１ショット回路、３３…ＡＮ
Ｄ回路、３４…カウンタ素子、３５，３６…デコード素
子、３７…ＤＯ、３８…ＤＩ、３９…ラッチ素子、４０
…ＯＲ回路、４１…インバータ、４２…ラック識別機
構、４３…フリップフロップ、４４…サンプリング機
構。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験管やサンプルカップ等の試料管を載せ
   て搬送するためのラックと、そのラックを自動搬送する
   機構とを有し、搬送されるラックに試験管やサンプルカ
   ップ等が搭載されているかどうかを検出するための発光
   素子と受光素子を有する試料管識別装置において、硝子
   管による受光素子への微小な入力変化を検出するための
   微分回路と受発光装置のバラツキを補正するためのフィ
   ードバック回路とアンプ飽和によりそのフィードバック
   ループゲインが一を切り誤動作することを事前にチェッ
   クする電圧コンパレータとを有し、誤動作を事前チェッ
   クできることを特徴とする、試料管ラック識別装置。
2. 【請求項２】請求項１において、試料管を搬送するラッ
   クに識別用の穴を設けその穴に光を透過する穴と透過し
   ない穴とを組み合わせたいわゆる２進の識別符号を有し
   受発光素子により透過の有無を判別しラックの個体識別
   を上記試料管識別と同時に行えるようにしたことを特徴
   とする、試料管ラック識別装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、カウンタ回路と
   ラッチ回路とそのトリガとのなるためのカウント穴とデ
   ィレイ回路を設け、試料管を搬送するラックに搭載され
   る複数の試料管と複数の識別用穴の透過の有無をラック
   を自動搬送するだけで識別できるようにしたことを特徴
   とする、試料管ラック識別装置。