WO2021250938A1 - 搬送装置、および分析システム - Google Patents

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WO2021250938A1
WO2021250938A1 PCT/JP2021/004435 JP2021004435W WO2021250938A1 WO 2021250938 A1 WO2021250938 A1 WO 2021250938A1 JP 2021004435 W JP2021004435 W JP 2021004435W WO 2021250938 A1 WO2021250938 A1 WO 2021250938A1
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transport
voltage pulse
coil
transport device
transport container
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啓之 小林
悟 金子
武司 玉腰
康明 青山
遼佑 星
洋 渡辺
邦昭 鬼澤
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株式会社日立ハイテク
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    • G01N2035/0474—Details of actuating means for conveyors or pipettes
    • G01N2035/0477—Magnetic

Definitions

  • the present invention relates to a sample analysis system that analyzes a biological sample such as blood or urine (hereinafter referred to as a sample), a transport device suitable for a sample pretreatment device that performs pretreatment necessary for the analysis, and an analysis system. ..
  • Patent Document 1 describes several container carriers, each of which is at least one magnetically active device.
  • a container carrier preferably equipped with at least one permanent magnet and adapted to carry the sample container, a transfer plane adapted to carry the container carrier, and several stationary arrangements below the transfer plane.
  • the electromagnetic actuator comprises an electromagnetic actuator adapted to move the container carrier on a transport plane by applying a magnetic force to the container carrier.
  • Patent Document 2 is configured to move a transfer surface, a plurality of sample container carriers, and a sample container carrier on the transfer surface.
  • the driving means and the control device configured to control the movement of the sample container carrier on the transfer surface by driving the driving means so that the sample container carrier moves along the corresponding transfer path. It is stated that a plurality of optically recognizable geometries are placed on the transfer surface, each of which represents a dedicated field on the transfer surface.
  • sample processing device for clinical examination, the specified analysis items are inspected for samples (samples) such as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids.
  • samples such as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids.
  • devices having a plurality of functions can be connected to automatically process each process.
  • the analysis departments of multiple analysis fields such as biochemistry and immunity are connected by a transport line and operated as one device.
  • the conventional transfer line is mainly a belt drive system, and if the transfer is stopped due to some abnormality during the transfer, the sample cannot be supplied to the device on the downstream side.
  • Patent Document 1 describes several container carriers, each provided with at least one magnetically active device, preferably at least one permanent magnet, to carry a sample container.
  • a container carrier adapted to, a transfer plane adapted to carry the container carrier, and several electromagnetic actuators stationary and placed below the transfer plane by applying magnetic force to the container carrier. It is described that it comprises an electromagnetic actuator adapted to move the container carrier on a transport plane.
  • Patent Document 2 has a position sensor that detects the position of a permanent magnet installed in the sample, and corresponds to a direction in which the sample is to be transported according to the position information detected by the position sensor. It is described that the sample is transported by exciting the electromagnetic actuator.
  • a container carrier detection device for detecting the position of the magnetically active device provided in the sample transport carrier is provided.
  • the laboratory sample distribution system is provided with a transfer surface. Further, a plurality of electromagnetic actuators are arranged below the transfer surface. In addition, a plurality of position sensors are distributed over the transfer surface.
  • the position sensor is embodied as a hall sensor.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 require a plurality of container carrier detection devices, and there is a concern that the cost will increase and the reliability will decrease due to the failure of the detection device.
  • Patent Document 1 discloses the method. It has not been. On the other hand, for example, a method of arranging a dedicated device for detecting the position of the container carrier at a position on the transport plane where the electromagnetic actuator is not arranged can be considered, but it is necessary to add a dedicated device further. It leads to an increase in cost.
  • the present invention provides a transport device and an analysis system with improved transport stability at start-up while realizing cost reduction by eliminating a position sensor.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and one example thereof is a transport device for transporting a transport container having a magnet or a magnetic material, and a thrust for transporting the transport container.
  • a plurality of coils that generate a voltage
  • a coil drive unit that applies a voltage to each of the plurality of coils
  • a calculation unit that estimates the position of the transport container based on current information when a voltage pulse is applied to the coils.
  • the calculation unit applies a positive voltage pulse and a negative voltage pulse to the target coil, and determines the position of the transport container from the current information flowing through each coil. It is characterized by detecting.
  • the schematic block diagram of the transfer apparatus of the Example of this invention The schematic diagram which shows a part of the cross-sectional configuration example of the transport device of an Example.
  • the functional block diagram of the arithmetic part of the transfer apparatus of an Example The figure which shows the current change amount characteristic with respect to the position of a transport container.
  • the position coordinate explanatory view of the top view of the transfer apparatus of an Example The figure for demonstrating the voltage waveform (positive pulse) applied to the coil by the transfer apparatus of an Example for detecting the position of a transfer container, and the corresponding current waveform.
  • the explanatory view of the residual pattern of the transport container which should be considered when detecting the transport container position in the transport device of an Example.
  • the explanatory view of the residual pattern of the transport container which should be considered when detecting the transport container position in the transport device of an Example.
  • the explanatory view of the residual pattern of the transport container which should be considered when detecting the transport container position in the transport device of an Example.
  • the explanatory view of the residual pattern of the transport container which should be considered when detecting the transport container position in the transport device of an Example.
  • FIGS. 1 to 20 Examples of the transport device and the analysis system of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 20.
  • the same or corresponding components may be designated by the same or similar reference numerals, and repeated description of these components may be omitted.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of a transport device of this embodiment in which two coils 25 and a permanent magnet 10 operate relatively.
  • the transport device 1 shown in FIG. 1 is a device that transports a transport container 20 having a permanent magnet 10 to a target position, and is composed of a permanent magnet 10, a columnar core 22, and a winding 21 wound on the outer peripheral side of the core. It includes a coil 25, a drive circuit 50, a current detection unit 30, a calculation unit 40, and a power supply 55.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a partial cross-sectional configuration example of the transport device 1 shown in FIG.
  • the transport container 20 such as the sample holder shown in FIG. 2 is configured such that the holding portion of the sample container for holding the sample and the permanent magnet 10 are integrated.
  • the transport container 20 is arranged so as to face the coil 25 via the transport surface 15.
  • a permanent magnet such as neodymium or ferrite is used.
  • the permanent magnet 10 will be described in the first embodiment, other magnets or soft magnetic materials can be used instead of the permanent magnet 10. Further, the permanent magnet 10 and the soft magnetic material can be used in combination.
  • an electromagnetic force is generated in the core 22 by passing an electric current through the winding 21 of the coil 25, and the permanent magnet 10 arranged in the transfer container 20 is placed between the plurality of coils 25 (coil 25 and coil). It is controlled to move relatively above (between the 25) and on the transport surface 15 so as to slide, and the transport container 20 is transported to a desired position.
  • the transport device 1 requires relative position information between the permanent magnet 10 and the coil 25. This is because the electromagnetic force generated in the core 22 by passing an electric current through the winding 21 of the coil 25 is efficiently applied to the permanent magnet 10, and the permanent magnet 10 is efficiently moved in a target direction. This is to make it happen.
  • the magnetic flux generated by the permanent magnet 10 acts on the coil 25.
  • the magnitude of the magnetic flux acting on the coil 25 on the near side and the coil 25 on the far side of the permanent magnet 10 are different. That is, the magnitude of the magnetic flux acting on the coil 25 changes depending on the relative position between the permanent magnet 10 and the coil 25.
  • the core 22 is made of a magnetic material, and the magnetic flux passing through the core 22 has the property that it becomes difficult to pass as the magnetic flux increases.
  • a voltage is applied to the winding 21 and a current is passed through it, a magnetic flux generated by the current is generated in the core 22. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet 10 and the magnetic flux generated by the current flowing through the winding 21 are generated in the core 22.
  • inductance when a current is passed through the winding 21, a magnetic field is generated around it, and the generated magnetic flux is proportional to the current value passed. This proportionality constant is called inductance. However, in a circuit having a magnetic material such as the core 22, the inductance changes depending on the saturation characteristic of the core 22.
  • the inductance changes depending on the magnitude of the magnetic flux generated in the core 22. That is, the inductance of the winding 21 changes depending on the magnitude of the magnetic flux of the permanent magnet 10. This means that the inductance of the winding 21 changes depending on the position of the permanent magnet 10.
  • V -d ⁇ / dt (1) It is represented by.
  • ⁇ is a magnetic flux and t is a time.
  • the voltage V is represented by the amount of change in the magnetic flux per unit time.
  • the inductance L can be calculated by detecting the current flowing through the winding 21 and the flow method thereof. That is, if the inductance L of the winding 21 that changes depending on the position of the permanent magnet 10 is detected, the position of the permanent magnet 10 that affects the inductance can be obtained.
  • the drive circuit 50 is connected to the winding 21 of the coil 25, and the current detecting unit 30 for detecting the current value flowing through the winding 21 is provided.
  • the position of the transport container 20 is estimated based on the current information when 81 is applied.
  • a voltage is applied to the winding 21 by the drive circuit 50, and the current value generated by the voltage is detected by the current detection unit 30.
  • the current detection unit 30 for detecting the current may be a series resistor, a current transformer, a Hall current sensor, or the like, but is not limited thereto.
  • the size in order to prevent liquid leakage, it is desired to limit the size to a size that does not generate thrust with respect to the transport container 20 by applying a voltage pulse for position detection.
  • the drive circuit 50 is connected to the power supply 55, receives a current from the power supply 55, and supplies a current to the winding 21 of the coil 25 to apply a voltage to each of the plurality of coils 25a and 25b.
  • the calculation unit 40 calculates the relative positional relationship between the coil 25 and the permanent magnet 10 based on the current value detected by the current detection unit 30, and estimates the position of the permanent magnet 10 in the transport device 1. Further, the calculation unit 40 uses the calculated position information of the permanent magnet 10 to determine the timing for supplying the current required for driving the permanent magnet 10 from the drive circuit 50, and causes the appropriate coil 25 to supply the current. ..
  • the arithmetic unit 40 when the power supply of the apparatus is started, has at least one pulse of positive voltage pulse 80 (see FIG. 7 and the like) and at least one pulse of negative voltage pulse on the target coils 25a and 25b. 81 (see FIG. 9 and the like) is applied to detect the position of the transport container 20 from the current information flowing through the coils 25a and 25b, respectively. The details will be described later.
  • the power supply time of the device is after starting various power sources such as when starting the analysis start or when restarting from an unexpected stop in the case of the transport device constituting the analysis system.
  • FIG. 3 An example of the transport container 20 position detection control at this time is shown in the block diagram of FIG.
  • the magnitude and duty ratio of the voltage pulse applied by the duty setting unit 60 are calculated based on the order determined by the energization coil determination unit 63 among the calculation units 40, and output to the drive circuit 50. Further, the energization coil determination unit 63 outputs a start command signal to the drive circuit 50 scheduled to apply the voltage pulse in advance.
  • the energization order at the time of position detection is not particularly limited, such as a form in which all the coils are energized at the same time, a form in which the coil 25 located at the end of the transport device 1 is energized in order, and the like.
  • a mode in which a transport path determined based on an instruction of a transport destination from the control computer 101 of FIG. 20, which will be described later, can be considered.
  • the current value when the voltage pulse is output to the coil is detected by the current detection unit 30, the current change amount calculation unit 61 calculates the current change amount (dI / dt) of the coil, and the sample is calculated according to the value.
  • the position estimation calculation unit 62 estimates the position of the transport container 20. The estimation result is transmitted to, for example, an external server 65 or the like that manages the state of the transport device 1.
  • the control block described here can be realized by an arithmetic unit such as a microcomputer.
  • FIG. 4 is a graph in which the distance from the selected nearest coil 25 is on the horizontal axis and the amount of current change with and without the transport container 20 is on the vertical axis.
  • FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis is the same as in FIG. It is a characteristic that the distance from the coil 25 and the vertical axis show the difference between the presence and absence of the transport container 20. As described above, by using the characteristics of FIG. 5, it is possible to know the distance from the selected coil 25 corresponding to the amount of change in current.
  • the current information used by the calculation unit 40 is a current change amount which is the difference between the maximum current and the minimum current flowing in the coils 25a and 25b when the voltage pulse 80 in the positive direction and the voltage pulse 81 in the negative direction are applied. Is desirable.
  • FIG. 6 shows an overall view of the transport surface 15 of the transport device when viewed from above.
  • the transport container 20 on the coil 25 adjacent to the top, bottom, left and right of the coil 25 is attracted. That is, in order to more reliably prevent the transport containers 20 in which a plurality of mounted containers from colliding with each other, the transport paths are skipped by one row and one row as shown in FIG. 6 without densely laying the coils 25. It is preferable to arrange them in a grid pattern. As a result, the coil 25 can be omitted in the region outside the transport path, and the additional effect that the component cost can be reduced and the weight can be reduced can be obtained.
  • the maximum distance between the transport container 20 and the coil 25 on the transport surface 15 is d (the transport container 20 is out of the transport path). Maximum distance when entering a place without a core 22). On the other hand, on the transport path, the maximum distance between the transport container 20 and the coil 25 is d / 2.
  • 7 to 10 are diagrams for explaining a voltage waveform applied to the coil by the transfer device 1 to detect the position of the transfer container 20 and a current waveform corresponding to the voltage waveform.
  • the magnitude (V) and pulse width (T) of the voltage pulse 80 are determined by how much voltage is applied to the coil 25. Then, when the permanent magnet 10 of the transport container 20 approaches the coil 25, the current waveform 70a shown in FIG. 7 changes to the current waveform 70b shown in FIG. 8 due to the magnetic saturation of the coil 25.
  • 11 and 12 are diagrams illustrating changes in the magnetic flux of the magnet due to the difference in the positional relationship between the transport container 20 and the magnet.
  • the position of the transport container 20 is detected by increasing the magnetic flux to generate magnetic saturation and changing the amount of change in the current of the coil 25. Therefore, the position detection accuracy of the transport container 20 is improved by applying a positive voltage pulse in a direction of increasing magnetic saturation, that is, by applying a positive current.
  • FIGS. 11 and 12 the case where the upper surface side of the permanent magnet 10 is the S pole and the lower surface side is the N pole is shown, but the idea is the same even when the directions of the SN are reversed.
  • 13 to 17 show patterns in which the transport container 20 can remain when the device is stopped.
  • a position detection method for each residual pattern of the transport container 20 will be described when it is assumed that the transport container 20 is located near the coordinate axis (0,0). The detailed procedure of the specific transport container 20 position detection method will be described later.
  • FIG. 13 shows a case where the transport container 20 exists directly above one coil 25 of the coil 25. In this case, the position is detected by the amount of current change when the coil 25 at coordinates (1 and 2) is excited.
  • FIG. 14 shows a case where the transport container 20 exists between the two coils 25 of the coil 25.
  • the currents when the two coils 25 of the coordinates (1, 2) and (2, 2) are excited are respectively.
  • the position is detected by the amount of change.
  • FIG. 15 shows a case where the transport container 20 is equidistant from the three coils 25 of the coil 25.
  • the three coils 25 having the coordinates (0,0), (0,1), and (1,0) are used. The position is detected by the amount of change in each current when excited.
  • FIG. 16 is close to FIG. 14, but when the transport container 20 is present in the direction in which the coil 25 is not present on one side, in this case, the position is detected by the amount of current change when the coil 25 at coordinates (2, 1) is excited. do.
  • the vicinity of the transport container 20 is a place without the core 22, there is only one coil 25 that can be excited near the transport container 20, and the coordinates (2, 1) are It is necessary to determine whether the transport container 20 exists in the left direction or the transport container 20 in the right direction in FIG. 16 when viewed from the coil 25.
  • the four coils 25 having the coordinates (1,0), (3,0), (1,2), and (3,2) at the four corners when viewed from the coordinates (2,1) coil are added.
  • the position is detected by the amount of current change when excited.
  • the position is specified from the amount of current change when the coil 25 at coordinates (1,0) and (3,0) is excited.
  • FIG. 17 shows a case where the transport container 20 exists at a position where the coil 25 does not exist, and the coordinates (0,1), (1,0), (1,2), (2,1) close to the transport container 20 are 4. The position is detected from the amount of change in each current when the individual coils 25 are excited.
  • the voltage pulses 80 and 81 shown in FIGS. 7 to 10 are applied to all the coils 25 on the transport surface 15, and in the case of FIG. 6, from the coordinates (0,0) to the coordinates (m, n).
  • the position of the transport container 20 is detected from the amount of change in each current by sequentially applying it to all the coils of.
  • the transport container 20 remains at a position slightly deviated from directly above FIG. 13, but in that case, it is classified into one of the above five patterns according to the degree of dislocation, and the current changes. Based on the size of the quantity, the positional relationship between the transport container 20 and the coils 25a and 25b is output in the coordinate system.
  • FIG. 18 shows an output method when outputting positive and negative voltage pulses.
  • a voltage pulse is actually applied, the same amount of current change is not always detected even if the position of the transport container 20 is the same, and there are variations such as the amount of current change 70e1, 70e2, 70e3.
  • the present invention it is desired to detect the position of the transfer container 20 with a small voltage pulse so as not to move the transfer container 20, but when the voltage pulse is small, the difference in the amount of current change for each position of the transfer container 20 is different. It becomes smaller. That is, since it becomes difficult to detect the position, it is desirable to ensure high position detection accuracy by suppressing the above-mentioned variation.
  • the positive voltage pulse 80 is applied to the same coil 25 a plurality of times, and the negative voltage pulse 81 is applied to the same coil 25 a plurality of times for averaging.
  • a process that reduces variation by performing a process or the like is desired.
  • the order in which the positive and negative voltage pulses are applied is not particularly limited, and even in the form of continuously applying the positive voltage pulse 80 and then continuously applying the negative voltage pulse 81, the positive and negative voltage pulses are applied. Even in the form in which the voltage pulse 80 in the direction and the voltage pulse 81 in the negative direction are alternately applied multiple times, the voltage pulse 80 in the positive direction is continuously applied, then the voltage pulse 81 in the negative direction is continuously applied, and then the voltage pulse 81 in the negative direction is continuously applied.
  • the voltage pulses 80 and 81 in the positive direction and the negative direction may be applied to the voltage pulses 80 and 81.
  • the number of times of application is preferably at least 2 times, but there is no particular limitation. However, in consideration of the balance between the suppression of variation and the shortening of the position detection time, it is desirable to apply the voltage pulse 80 in the positive direction and the voltage pulse 81 in the negative direction the same number of times.
  • the interval between the voltage pulses 80 and 81 to be applied is not particularly limited, but it is desirable to apply the next pulse after one pulse is applied and after a predetermined time T1 has elapsed.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a detection procedure for each of the 20 positions of the transport container of the sample position estimation calculation unit 62.
  • step S1000 positive voltage pulses for position detection are sequentially applied to all coils 25 on the transport surface 15 N times (step S1001A). After that, a negative voltage pulse for position detection is sequentially applied to all the coils 25 on the transport surface 15 N times (step S1001B).
  • step S1002 the current change amount detected when both positive and negative pulses are applied is averaged for each coil 25 (step S1002). This corresponds to the pretreatment for detecting the position of the transport container 20.
  • step S1003 it is determined whether or not the amount of current change when a positive voltage pulse is applied is equal to or greater than the predetermined amount of current change
  • step S1004 it is determined that the transport container 20 exists directly above the exciting coil (FIG. 13) (step S1004), and the determination process ends (step S1004). Step S1014).
  • step S1005 when it is determined that the amount of change in current is less than
  • step S1006 it is determined that the transport container 20 exists between the corresponding two coils (FIG. 14) (step S1006), and the determination process is performed. It ends (step S1014).
  • Step S1007 when it is determined that the amount of current change is less than
  • step S1008 When it is determined that all the current changes are
  • the current change when both positive and negative voltage pulses are applied next is
  • step S1009 When it is determined that all the determination conditions in step S1009 are satisfied, the process proceeds to step S1010, and it is determined that the transport container 20 exists at a position (FIG. 16) d / 2 away from the relevant coil in the direction without the core 22. (Step S1010), and the determination process is terminated (step S1014).
  • step S1009 when it is not determined that all the determination conditions in step S1009 are satisfied, the current change when a negative voltage pulse is applied to 3 or more of the 4 closest coils at the position where the core 22 is not present. It is determined whether or not the amount is
  • step S1011 When it is determined that all the determination conditions in step S1011 are satisfied, the process proceeds to step S1012, it is determined that the transport container 20 exists at a position (FIG. 17) without the core 22 (step S1012), and the determination process ends (step S1012). Step S1014).
  • step S1011 when it is not determined that all the determination conditions in step S1011 are satisfied, it is determined that the transport container 20 does not exist (step S1013), and the determination process is terminated (step S1014).
  • FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration example of the analysis system of this embodiment.
  • the analysis system 100 shown in FIG. 20 includes a control computer 101, a plurality of analysis devices 102, and a plurality of transfer devices 1 for transporting the transfer container 20 between the analysis devices 102.
  • the number of the analyzer 102 and the transport device 1 varies depending on the type of the sample to be analyzed and the content of the analysis, and may be one or more.
  • the analysis system 100 can be provided with various sample pretreatment / posttreatment units for performing pretreatment and posttreatment on the sample in the transport container 20.
  • the detailed configuration and number of sample pretreatment / posttreatment units are not particularly limited, and one or more known pretreatment apparatus configurations can be adopted.
  • the control computer 101 controls the entire system, such as designating a transport route for transporting the transport container 20 and the order of analysis. Further, the control computer 101 performs a designated operation in response to an instruction input from the operator.
  • a drive circuit that applies a voltage to each of the plurality of coils 25a and 25b for generating a thrust for transporting the transfer container 20 and the plurality of coils 25a and 25b.
  • 50 and a calculation unit 40 that estimates the position of the transport container 20 based on the current information when the voltage pulses 80 and 81 are applied to the coils 25a and 25b.
  • a positive voltage pulse 80 and a negative voltage pulse 81 are applied to the target coils 25a and 25b, and the position of the transport container 20 is detected from the current information flowing through the respective coils 25a and 25b.
  • the transport container 20 can be transported without delay, and stable sample transport can be performed. Can be realized.
  • the current information used by the calculation unit 40 is the amount of current change which is the difference between the maximum current and the minimum current flowing in the coils 25a and 25b when the voltage pulse 80 in the positive direction and the voltage pulse 81 in the negative direction are applied.
  • the distance from the target coil 25 to the transfer container 20 can be estimated more accurately, and a more stable sensorless transfer device 1 can be obtained.
  • the calculation unit 40 outputs the positional relationship between the transfer container 20 and the coils 25a and 25b in the coordinate system based on the magnitude of the current change amount, so that the position estimation of the transfer container 20 is easier and higher. It can be executed with precision.
  • the transport device 1 when the transport device 1 is in use, it is assumed that the device power supply is shut down and then restarted due to a power failure or some kind of failure. At the time of such a restart, the transport container 20 remains on the transport surface 15, but it is desirable to smoothly restart the transport even in such a state.
  • the position of the transport container 20 is estimated according to the current information. It is essential to apply a voltage pulse for position estimation to the coil 25.
  • the voltage pulses 80 and 81 are set to such a size that no thrust is generated with respect to the transport container 20, so that the transport container 20 moves in an unintended direction due to the voltage pulses 80 and 81 when the position of the transport container 20 is detected. It is possible to suppress the occurrence of inconveniences such as liquid leakage and liquid leakage, and it is possible to realize faster and more reliable transportation of the transport container 20.
  • the voltage pulse 80 in the positive direction and the voltage pulse 81 in the negative direction are continuously applied, so that the transport container 20 is unintentionally applied. It is possible to suppress the movement more.
  • the voltage pulses 80 and 81 can reduce the variation at the time of applying the voltage pulse once by applying the voltage pulse 80 in the positive direction a plurality of times and the voltage pulse 81 in the negative direction a plurality of times. More accurate position estimation is possible.
  • the positive voltage pulse 80 and the negative voltage pulse 81 are generated more times than necessary for position estimation. It is possible to realize the application of a well-balanced voltage pulse that can sufficiently improve the accuracy of position estimation while suppressing the application.
  • Transfer device 10 Permanent magnet (magnetic material) 15 ... Conveying surface 20 ... Conveying container 21,21a, 21b ... Winding 22, 22a, 22b ... Core 25, 25a, 25b ... Coil 30 ... Current detection unit 40 ... Calculation unit 50 ... Drive circuit (coil drive unit) 55 ... Power supply 60 ... Duty setting unit 61 ... Current change amount calculation unit 62 ... Specimen position estimation calculation unit 63 ... Energizing coil determination unit 65 ... External servers 70a, 70b, 70c, 70d ... Current waveforms 70e1, 70e2, 70e3 ... Current change Quantity 80, 81 ... Position detection voltage pulse 100 ... Analysis system 101 ... Control computer 102 ... Analyzer

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Abstract

搬送容器２０を搬送するための推力を発生させる複数のコイル２５ａ，２５ｂと、複数のコイル２５ａ，２５ｂの各々に電圧を印加する駆動回路５０と、コイル２５ａ，２５ｂに電圧パルス８０，８１を印加した際の電流情報に基づいて搬送容器２０の位置を推定する演算部４０と、を備え、演算部４０は、装置の電源起動時に、対象のコイル２５ａ，２５ｂに正方向の電圧パルス８０および負方向の電圧パルス８１を印加して、各々のコイル２５ａ，２５ｂに流れる電流情報から搬送容器２０の位置を検出する。これにより、位置センサレス化による低コスト化を実現しつつ、再起動時における搬送の安定性をより高めた搬送装置、および分析システムを提供する。

Description

搬送装置、および分析システム
　本発明は、例えば血液や尿などの生体試料（以下検体と記載）の分析を行う検体分析システムや、その分析に必要な前処理を行う検体前処理装置に好適な搬送装置、および分析システムに関する。
　非常に柔軟であり高い搬送性能を与える、研究室試料配送システムおよび対応する動作方法の一例として、特許文献１には、いくつかの容器キャリアであって、各々が少なくとも１つの磁気的活性デバイス、好ましくは少なくとも１つの永久磁石を備え、試料容器を運ぶように適合された容器キャリアと、容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面と、搬送平面の下方に静止して配置された幾つかの電磁アクチュエータであって、容器キャリアに磁力を印加することによって搬送平面の上で容器キャリアを移動させるように適合された電磁アクチュエータと、を備える、ことが記載されている。
　また、移送面上の位置が認識されうる検査室試料分配システムの一例として、特許文献２には、移送面と、複数の試料容器キャリアと、試料容器キャリアを移送面上で動かすように構成された駆動手段と、試料容器キャリアが対応する移送経路に沿って動くように、駆動手段を駆動することによって、試料容器キャリアの移送面上での動きを制御するように構成された制御装置とを備え、光学的に認識可能な複数の幾何学形状が、移送面に置かれ、それぞれの幾何学形状が、移送面上の専用のフィールドを表す、ことが記載されている。
特開２０１７－２２７６３５号公報 特開２０１８－１１９９６２号公報
　臨床検査のための検体処理装置では、血液，血漿，血清，尿、その他の体液等の検体（サンプル）に対し、指示された分析項目を検査する。これらの検体処理装置では、複数の機能の装置をつなげ、自動的に各工程を処理することができる。つまり、検査室の業務合理化のために、生化学や免疫など複数の分析分野の分析部を搬送ラインで接続し、１つの装置として運用している。
　従来の搬送ラインは主にベルト駆動方式がメインであり、搬送途中でなんらかの異常により搬送が停止してしまうと、それより下流側の装置に検体を供給できなくなる。
　また、医療の高度化および高齢化社会の進展により検体処理内容の多様化と検体数の増加が予想され、多様な検体をより速く運搬することが必要になる。
　そこで、検体処理装置の処理能力の向上のために必要な、検体の高速搬送や大量同時搬送および複数方向への搬送を実現するべく、電磁搬送方式の検討が行われている。
　電磁搬送方式の例としては、例えば、特許文献１には、いくつかの容器キャリアであって、各々が少なくとも１つの磁気的活性デバイス、好ましくは少なくとも１つの永久磁石を備え、試料容器を運ぶように適合された容器キャリアと、容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面と、搬送平面の下方に静止して配置された幾つかの電磁アクチュエータであって、容器キャリアに磁力を印加することによって搬送平面の上で容器キャリアを移動させるように適合された電磁アクチュエータと、を備える、ことが記載されている。
　また検体の搬送方法の一例として、特許文献２には、検体に設置された永久磁石位置を検出する位置センサを有しており、位置センサが検知した位置情報に応じて搬送したい方向に対応する電磁アクチュエータを励磁することで検体搬送を行うことが記載されている。
　上記特許文献１に記載の技術では、検体搬送キャリアに設けられた磁気活性デバイスの位置を検出する容器キャリア検出デバイスが設けられている。
　また特許文献２においては、ラボラトリ試料分配システムが移送面を備えている。また、移送面の下方に複数の電磁アクチュエータが配置されている。さらに、複数の位置センサが移送面の上に分配される。位置センサはホールセンサとして具体化されている。
　しかしながら、上記した特許文献１や特許文献２のシステムでは容器キャリア検出デバイスが複数必要となり、高コスト化や検出デバイスの故障による信頼性低下が懸念される。
　また、何らかの異常が発生して容器キャリアが搬送経路外の電磁アクチュエータが配置されていない場所に逸脱した場合に、容器キャリアの有無を検出する必要があるが、その方法について特許文献１には開示されていない。これに対し、例えば、搬送平面上で電磁アクチュエータが配置されていない位置には、容器キャリアの位置検出用の専用デバイスを配置するなどの方法が考えられるが、専用デバイスの追加が更に必要となり、コスト増加につながる。
　これらの課題に対し、位置検出デバイスを用いないセンサレスの搬送装置を実現することが考えられるが、検出デバイス無しでどのようにして容器キャリアの位置を高精度に検出するかが課題となる。特に、再起動時や電源ＯＮ時など、搬送を開始・再開する際にどの位置に搬送容器が存在しているかを正確に把握しないことには搬送を安定かつ高精度に行うことは困難である。
　本発明は、位置センサレス化による低コスト化を実現しつつ、起動時における搬送の安定性をより高めた搬送装置、および分析システムを提供する。
　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、磁石または磁性体を有する搬送容器を搬送する搬送装置であって、前記搬送容器を搬送するための推力を発生させる複数のコイルと、前記複数のコイルの各々に電圧を印加するコイル駆動部と、前記コイルに電圧パルスを印加した際の電流情報に基づいて前記搬送容器の位置を推定する演算部と、を備え、前記演算部は、装置の電源起動時に、対象の前記コイルに正方向の電圧パルスおよび負方向の電圧パルスを印加して、各々のコイルに流れる電流情報から前記搬送容器の位置を検出することを特徴とする。
　本発明によれば、位置センサレス化による低コスト化を実現しつつ、起動時における搬送の安定性をより高めることができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例の搬送装置の概略構成図。 実施例の搬送装置の断面構成例の一部を示す模式図。 実施例の搬送装置の演算部の機能ブロック図。 搬送容器の位置に対する電流変化量特性を示す図。 搬送容器の位置に対する電流変化量偏差（搬送容器有無の差）を示す図。 実施例の搬送装置の上面図の位置座標説明図。 実施例の搬送装置が搬送容器の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形（正パルス）とそれに対応する電流波形とを説明するための図。 図７とは異なるコイルに印加する電圧波形（正パルス）とそれに対応する電流波形とを説明するための図。 実施例の搬送装置が搬送容器の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形（負パルス）とそれに対応する電流波形とを説明するための図。 図９とは異なるコイルに印加する電圧波形（負パルス）とそれに対応する電流波形とを説明するための図。 実施例の搬送装置における、コイル直上に搬送容器がある場合の磁石磁束の変化の説明図。 実施例の搬送装置における、コイル間に搬送容器がある場合の磁石磁束の変化の説明図。 実施例の搬送装置における、搬送容器位置を検出する際に考慮すべき搬送容器の残存パターンの説明図。 実施例の搬送装置における、搬送容器位置を検出する際に考慮すべき搬送容器の残存パターンの説明図。 実施例の搬送装置における、搬送容器位置を検出する際に考慮すべき搬送容器の残存パターンの説明図。 実施例の搬送装置における、搬送容器位置を検出する際に考慮すべき搬送容器の残存パターンの説明図。 実施例の搬送装置における、搬送容器位置を検出する際に考慮すべき搬送容器の残存パターンの説明図。 実施例の搬送装置における、コイルに時間間隔を空けて複数回印加する電圧波形（正パルス）とそれに対応する電流波形とを説明するための図。 実施例の搬送装置における、検体位置推定演算部の処理を説明するフローチャート。 実施例の分析システムの概略構成例を示す図。
　本発明の搬送装置、および分析システムの実施例について図１乃至図２０を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　最初に本実施例の搬送装置の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、２つのコイル２５と永久磁石１０が相対的に動作する本実施例の搬送装置の概略を模式的に示した図である。
　図１に示す搬送装置１は、永久磁石１０を有する搬送容器２０を目的位置へ搬送する装置であり、永久磁石１０、円柱状のコア２２とコアの外周側にまかれた巻線２１とで構成されるコイル２５、駆動回路５０、電流検出部３０、演算部４０、電源５５を備えている。
　図２は、図１に示す搬送装置１の部分的断面構成例を示す模式図である。図２に示す検体ホルダなどの搬送容器２０は、検体を保持する検体容器の保持部と永久磁石１０とが一体となるように構成される。搬送容器２０は、搬送面１５を介して、コイル２５と対向して配置される。
　搬送容器２０に設けられる永久磁石１０には、例えば、ネオジムやフェライトなどの永久磁石が使用される。なお、本実施例１では、永久磁石１０を使用して説明するが、永久磁石１０の代わりに、その他の磁石や軟磁性体を使用することができる。また、永久磁石１０と軟磁性体とを組み合わせて、使用することができる。
　通常、搬送装置１は、コイル２５の巻線２１に電流を流すことにより、コア２２に電磁力を発生させ、搬送容器２０に配置する永久磁石１０が、複数のコイル２５間（コイル２５とコイル２５との間）の上方で、かつ搬送面１５上を滑るようにして相対的に移動するように制御し、搬送容器２０を所望の位置まで搬送する。
　搬送装置１では、永久磁石１０とコイル２５との相対的な位置情報が必要となる。これは、コイル２５の巻線２１に電流を流すことによりコア２２に発生させた電磁力を効率よく永久磁石１０に作用させるためであり、また、永久磁石１０を目的の方向に効率的に移動させるためである。
　例えば、永久磁石１０が、２つのコイル２５の一方の上方（直上）にある場合を想定する。永久磁石１０の直下にあるコイル２５ａの巻線２１ａに電圧を印加しても、永久磁石１０には、搬送方向への推力は発生しない。
　一方、永久磁石１０が上方（直上）にない、すなわち永久磁石１０の直下にないコイル２５ｂの巻線２１ｂに電圧を印加すると、永久磁石１０をそのコイル２５ｂに引き寄せる力が発生し、搬送方向への推力が発生する。
　つまり、所望のコイル２５の巻線２１に電圧を印加することによって、永久磁石１０に効率よく搬送方向への力を発生させることができる。そして、電圧を印加するコイル２５の巻線２１を適切に選択することによって、搬送方向への力の向き（方向）を制御することができる。
　本発明では、装置再起動時に搬送容器２０を動かさずに搬送容器２０位置を検出することが望まれることから、永久磁石１０がコイル２５の直上に無い場合でも動かない程度の電流を印加することが望まれる。
　続いて位置センサを用いることなく搬送容器２０位置を推定する方法について説明する。図１の手前側のコイル２５の上に永久磁石１０があった場合、永久磁石１０が作る磁束がコイル２５に作用する。ここで、永久磁石１０が近い側のコイル２５と遠い側のコイル２５とでは、作用する磁束の大きさが異なる。つまり、永久磁石１０とコイル２５の相対位置によってコイル２５に作用する磁束の大きさが変わることになる。
　コア２２は磁性体で構成されており、コア２２を通る磁束は、磁束が大きくなると通りにくくなる、との性質がある。ここで、巻線２１に電圧を印加して電流を流すと、その電流によって生じた磁束がコア２２に発生する。したがって、コア２２には、永久磁石１０による磁束と巻線２１に流した電流によって生じる磁束とが発生する。
　一般的に、巻線２１に電流を流すとその周りに磁場が発生し、生じる磁束は流した電流値に比例する。この比例定数はインダクタンスとよばれる。しかし、コア２２などの磁性体を有した回路では、コア２２の飽和特性によりインダクタンスが変化する。
　コア２２の飽和が発生すると、コア２２に生じる磁束の大きさによってインダクタンスが変わる。つまり、永久磁石１０の磁束の大きさによって巻線２１のインダクタンスが変化する。これは、永久磁石１０の位置によって巻線２１のインダクタンスが変化することを意味する。
　巻線２１に生じる電圧Ｖは、以下に示す　
　Ｖ＝－ｄφ／ｄｔ　　　（１）
　で表される。ここで、φは磁束、ｔは時間である。電圧Ｖは単位時間当たりの磁束の変化量で表される。
　また、電流Ｉ、インダクタンスＬとすると、以下に示す　
　ｄＩ／ｄｔ＝（１／Ｌ）×（ｄφ／ｄｔ）　　　（２）
　との関係が成立する。これら式（１）および式（２）から　
　ｄＩ／ｄｔ＝－Ｖ／Ｌ　　　（３）
　との関係が成立する。
　つまり、一定の電圧を巻線２１に印加した場合、式（３）に示すようにインダクタンスＬの大きさによって供給される電流Ｉの時間微分が変化する。これは、電圧を印加した場合に供給される電流の立ち上がり方が異なること意味する。
　従って、巻線２１に電圧を印加した場合、巻線２１に流れる電流とその流れ方を検出することで、インダクタンスＬを演算で求めることができる。つまり、永久磁石１０の位置によって変化する巻線２１のインダクタンスＬを検出すれば、そのインダクタンスに影響を与える永久磁石１０の位置が求められることになる。
　そのために、コイル２５のうち巻線２１に駆動回路５０を接続するとともに、巻線２１に流れる電流値を検出する電流検出部３０を設けて、演算部４０においてコイル２５ａ，２５ｂに電圧パルス８０，８１を印加した際の電流情報に基づいて搬送容器２０の位置を推定する。
　本実施例では、駆動回路５０により巻線２１に電圧を印加し、その電圧によって生じる電流値を電流検出部３０で検出する。電流を検出する電流検出部３０は、直列抵抗や、カレントトランスによるもの、ホール電流センサを用いたものなどが考えられるが、これらに限定するものではない。
　ここで、本発明では、液漏れを防止するために、位置検出のための電圧パルス印加により搬送容器２０に対する推力が生じない大きさに制限することが望まれる。
　駆動回路５０は電源５５に接続されており、電源５５から電流を受け取り、コイル２５の巻線２１に電流を供給することで複数のコイル２５ａ，２５ｂの各々に電圧を印加する。
　演算部４０は、電流検出部３０によって検出された電流値を基に、コイル２５と永久磁石１０との相対位置関係を演算して、搬送装置１内における永久磁石１０の位置を推定する。また、演算部４０は、この演算した永久磁石１０の位置情報を用いて、駆動回路５０から永久磁石１０の駆動に必要な電流を供給するタイミングを決定し、適切なコイル２５に電流を供給させる。
　本発明では、演算部４０は、装置の電源起動時に、対象のコイル２５ａ，２５ｂに少なくとも１パルス分の正方向の電圧パルス８０（図７など参照）および少なくとも１パルス分の負方向の電圧パルス８１（図９等参照）を印加して、各々のコイル２５ａ，２５ｂに流れる電流情報から搬送容器２０の位置を検出する。その詳細は後述する。
　なお、装置の電源起動時とは、分析システムを構成する搬送装置であれば、分析開始のための起動時や、不慮の停止からの再起動時等の各種の電源を起動した後である。
　このときの搬送容器２０位置検出制御の一例を図３のブロック線図に表す。図３に示すように、演算部４０のうち通電コイル決定部６３で決定した順番に基づいて、デューティー設定部６０で印加する電圧パルスの大きさやデューティ比を演算し、駆動回路５０に出力する。また、通電コイル決定部６３は、先んじて電圧パルス印加予定の駆動回路５０に対して起動指令信号を出力する。
　ここで、位置検知時および通常搬送時における各コイル２５への通電順序の情報が通電コイル決定部６３に予め記憶されている。位置検出時の通電順序は、すべてのコイルに一斉に通電する形態や、搬送装置１の端に位置するコイル２５から順に通電する形態等、特に限定されない。通常搬送時の通電順序は、例えば後述する図２０の制御用コンピュータ１０１からの搬送先の指示に基づいて決定された搬送路を実現する形態が考えられる。
　また、コイルに電圧パルスを出力した時の電流値を電流検出部３０で検出して、電流変化量演算部６１でコイルの電流変化量（ｄＩ／ｄｔ）を演算し、その値に応じて検体位置推定演算部６２で搬送容器２０の位置を推定する。推定結果を例えば搬送装置１の状態を管理している外部サーバ６５等に送信する。なお、ここで述べた制御ブロックはマイクロコンピュータ等の演算装置で実現することができる。
　図４は、選択された最寄りのコイル２５からの距離を横軸、搬送容器２０が有る時と無い時の電流変化量を縦軸にしたグラフであり、図５は横軸は図４と同じコイル２５からの距離、縦軸に搬送容器２０有無の差異を取った特性である。このように、図５の特性を用いることで、電流変化量に対応する、選択したコイル２５からの距離を知ることができる。そこで、演算部４０で用いる電流情報は、正方向の電圧パルス８０および負方向の電圧パルス８１を印加した時にコイル２５ａ，２５ｂに流れる最大電流と最小電流との差分である電流変化量とすることが望ましい。
　続いて、図６は搬送装置の搬送面１５を上面から見た時の全体図を示している。電流を印加して、電流変化量から搬送容器２０位置を検出した後、外部サーバ６５等に位置情報を通知する手段として一例として位置のＸＹ座標を送信する。座標軸の設定は任意であるが、今回は左下のコイルを（０，０）とした。
　搬送面１５の直下に配置されたコイル２５に関して、１つのコイル２５を励磁すると、そのコイル２５の上下左右に隣接するコイル２５上の搬送容器２０が引き寄せされる。すなわち、複数載置された搬送容器２０同士が衝突しやすくなることをより確実に防ぐために、コイル２５を密に敷き詰めずに、図６に示すように搬送経路は１列飛びおよび１行飛びの格子状に配置する方が望ましい。これにより、搬送経路外の領域ではコイル２５を省略することができ、部品コストを削減したり、軽量化したりすることができる、との追加の効果も得られる。
　コイル２５間の距離（コイル２５の中心間の距離）をｄとすると、搬送面１５上での搬送容器２０とコイル２５との距離は、最大でｄとなる（搬送容器２０が搬送経路から外れてコア２２が無い箇所に進入してしまったときの最大距離）。一方、搬送経路上では、搬送容器２０とコイル２５との距離は、最大でｄ／２となる。
　搬送装置１における、搬送容器２０の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形と対応する電流波形について説明する。図７乃至図１０は、搬送装置１が搬送容器２０の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形とそれに対応する電流波形とを説明するための図である。
　電圧パルス８０の大きさ（Ｖ）やパルス幅（Ｔ）は、コイル２５に、どの程度の電圧を印加するかによって決定される。そして、搬送容器２０の永久磁石１０がコイル２５に接近すると、コイル２５の磁気飽和によって、図７に示す電流波形７０ａから図８に示す電流波形７０ｂに変化する。
　これは負方向の電圧パルス８１を印加する場合も同様であり、搬送容器２０の永久磁石１０がコイル２５に接近すると、コイル２５の磁気飽和によって、図９に示す電流波形７０ｃから図１０に示す電流波形７０ｄに変化する。
　正パルスを印加した場合には、図７に示すように、コイル２５が搬送容器２０の永久磁石１０による影響を受けない場合は、電流変化量はＩ１となる。
　一方、図８に示すように、例えば、コイル２５の真上や近傍に永久磁石１０がある場合などの、コイル２５が搬送容器２０の永久磁石１０による影響を受ける場合は、電流変化量はＩ１より大きいＩ２となる。
　また、負パルスを印加した場合には、図９に示すように、コイル２５が搬送容器２０の永久磁石１０による影響を受けない場合は、電流変化量はＩ３となる。
　一方、図１０に示すように、例えば、コイル２５の真上や近傍に永久磁石１０がある場合などの、コイル２５が搬送容器２０の永久磁石１０による影響を受ける場合は、電流変化量はＩ３より大きさの大きいＩ４となる。ただし、Ｉ３とＩ４はそれぞれ負の値である。
　続いて、正負の電圧パルスを用いることで搬送容器２０位置の検出性能が高まることを図１１および図１２を用いて説明する。図１１および図１２は、搬送容器２０と磁石との位置関係の違いによる磁石磁束の変化を説明した図である。
　図１１に示しようにコイル２５の直上に永久磁石１０がある場合、磁石が作る磁束はコイル２５ａの上部から入って下部に抜けていく。上述した通り、本発明では、磁束を大きくすることで磁気飽和が発生してコイル２５の電流変化量が変化することで搬送容器２０の位置を検出する。このため、磁気飽和を増加させる方向、すなわち正の電圧パルスを印加して正電流を流すことで搬送容器２０の位置検出精度を向上させる。
　次に、図１２に示すように搬送容器２０位置がコイル２５から離れた位置にあると、磁石が作る磁束はコイル２５ａの下部から入って上部に抜けていく。また、コイル２５ｂ側にも同様の磁束が発生する。このように、永久磁石１０とコイル２５が所定の距離だけ離れると、永久磁石１０が作る磁束の向きが逆転する。このため、磁気飽和を造作させるためには、負の電圧パルスを印加して負電流を流して搬送容器２０位置検出精度を向上させる必要がある。
　図１１および図１２では、永久磁石１０の上面側がＳ極、下面側がＮ極のケースを示しているが、ＳＮの向きは逆転した場合でも考え方は同じである。ただし、ＳＮの向きを逆転させる場合には、コイル２５の直上で負の電圧パルスを、コイル２５とコイル２５間に搬送容器２０がある時には正パルスを印加することが望ましい。すなわち、永久磁石１０の向きとコイル２５に印加する電圧パルスをセットで制御することで磁気飽和しやすくして、検出精度の更なる向上を図ることが望ましい。
　装置停止時に搬送容器２０が残存しうるパターンを図１３乃至図１７に示す。簡単のために座標軸を（０，０）近辺に搬送容器２０があると仮定した時の、各搬送容器２０残存パターンに対する位置検出方法を説明する。具体的な搬送容器２０位置検出方法の詳細の手順は後述する。
　図１３はコイル２５の１つのコイル２５直上に搬送容器２０が存在する場合で、この場合は座標（１，２）のコイル２５を励磁した時の電流変化量で位置を検出する。
　図１４はコイル２５の２つのコイル２５の間に搬送容器２０が存在する場合で、この場合は座標（１，２）、（２，２）の２つのコイル２５を励磁した時のそれぞれの電流変化量で位置を検出する。
　図１５はコイル２５の３つのコイル２５から等距離に搬送容器２０が存在する場合で、この場合は座標（０，０）、（０，１）、（１，０）の３つのコイル２５を励磁した時のそれぞれの電流変化量で位置を検出する。
　図１６は図１４に近いが、片方にコイル２５が無い方向に搬送容器２０が存在する場合で、この場合は座標（２，１）のコイル２５を励磁した時の電流変化量で位置を検出する。このケースでは、図１４に示したケースと違い、搬送容器２０近傍がコア２２の無い箇所になるため、搬送容器２０近傍で励磁可能なコイル２５は１個しかなく、座標（２，１）のコイル２５から見て図１６中左方向に搬送容器２０が存在しているか右方向に搬送容器２０が存在しているかを判別する必要がある。そこで、追加処理として、座標（２，１）コイルから見て４隅の座標（１，０）、（３，０）、（１，２）、（３，２）の４個のコイル２５を励磁した時の電流変化量で位置を検出する。図１６では、座標（１，０）、（３，０）のコイル２５を励磁した時の電流変化量から位置を特定する。
　図１７はコイル２５が無い位置に搬送容器２０が存在する場合で、搬送容器２０に近接する座標（０，１）、（１，０）、（１，２）、（２，１）の４個のコイル２５を励磁した時のそれぞれの電流変化量から位置を検出する。
　そこで、本発明では、図７乃至図１０で示した電圧パルス８０，８１を搬送面１５上のすべてのコイル２５、図６であれば、座標（０，０）から座標（ｍ，ｎ）までの全コイルに順次印加して、それぞれの電流変化量から搬送容器２０の位置を検出する。
　実際には、例えば図１３直上からわずかにずれた位置に搬送容器２０が残存するケースも考えられるが、その場合には、ずれ具合に応じて上記５パターンのいずれかに分類して、電流変化量の大きさに基づき、搬送容器２０とコイル２５ａ，２５ｂとの位置関係を座標系で出力する。
　正負の電圧パルスを出力する時の出力方法について図１８に示す。実際に電圧パルスを印加した場合、搬送容器２０位置が同じでも常に同じ電流変化量を検出するわけではなく、電流変化量７０ｅ１，７０ｅ２，７０ｅ３のようにばらつきが存在する。
　ここで、本発明では、搬送容器２０を動かさないために小さい電圧パルスで搬送容器２０位置を検出することが望まれるが、電圧パルスが小さい場合は搬送容器２０位置毎の電流変化量の違いが小さくなる。すなわち、位置検出しづらくなるため、上記したばらつきを抑制することで位置検出精度を高く担保することが望ましい、といえる。
　従って、ばらつきの度合いによっては、図１８に示すように同一のコイル２５に対して正方向の電圧パルス８０を複数回、および負方向の電圧パルス８１を複数回に分けて印加して、平均化処理等を施すことでばらつきを低減する処理が望まれる。
　複数回印加する際に、正負の電圧パルスを印加する順序に特に限定はなく、正方向の電圧パルス８０を連続して印加した後に負方向の電圧パルス８１を連続して印加する形態でも、正方向の電圧パルス８０と負方向の電圧パルス８１を交互に複数回印加する形態でも、正方向の電圧パルス８０を連続して印加した後に負方向の電圧パルス８１を連続して印加し、さらにその後に正方向や負方向の電圧パルス８０，８１を印加する形態でもよい。
　また、印加する回数も少なくとも２回以上が望ましいが特に限定はない。但し、バラツキ抑制と位置検知の短時間化とのバランスを鑑みると、正方向の電圧パルス８０と負方向の電圧パルス８１とを同じ回数印加することが望ましい。
　更に、印加する電圧パルス８０，８１の間隔についても特に限定はないが、１パルス印加後、所定時間Ｔ１経過後に次のパルスを印加することが望ましい。
　次に、本実施例に係る起動時の搬送容器２０の位置検出の流れについて図１９を参照して説明する。図１９は検体位置推定演算部６２の搬送容器２０位置毎の検出の手順を示すフローチャートである。
　図１９に示すように、処理の開始（ステップＳ１０００）後、搬送面１５上の全コイル２５に順次位置検出用の正電圧パルスをＮ回印加する（ステップＳ１００１Ａ）。その後、搬送面１５上の全コイル２５に順次位置検出用の負電圧パルスをＮ回印加する（ステップＳ１００１Ｂ）。
　次いで、各コイル２５毎に正負両パルスの印加時に検出した電流変化量の平均化処理を行う（ステップＳ１００２）。ここまでが搬送容器２０の位置検出を行うための前処理に相当する。
　次に、正電圧パルスを印加した時の電流変化量が所定の電流変化量｜ｃ１｜以上であったか否かを判定する（ステップＳ１００３）。
　電流変化量が｜ｃ１｜以上であったと判定されたときは処理をステップＳ１００４に進め、励磁コイル直上（図１３）に搬送容器２０が存在すると判定（ステップＳ１００４）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　これに対して電流変化量が｜ｃ１｜未満であったと判定されたときは、次いで隣接する２コイルが負電圧パルスを印加した時の電流変化量が両方とも｜ｃ２｜以上であったか否かを判定する（ステップＳ１００５）。
　電流変化量が｜ｃ２｜以上であったと判定されたときは処理をステップＳ１００６に進め、該当する２コイルの間（図１４）に搬送容器２０が存在すると判定（ステップＳ１００６）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　これに対して電流変化量が｜ｃ２｜未満であったと判定されたときは、次いで隣接する３コイルに負電圧パルスを印加した時の電流変化量が全て｜ｃ３｜以上であったか否かを判定する（ステップＳ１００７）。
　電流変化量が全て｜ｃ３｜以上であったと判定されたときは処理をステップＳ１００８に進め、該当する３コイルに近接する位置（図１５）に搬送容器２０が存在すると判定（ステップＳ１００８）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　これに対して電流変化量のうち一つ以上が｜ｃ３｜未満であったと判定されたときは、次いで正負両電圧パルスを印加した時の電流変化量が｜ｃ４｜以上、かつ当該コイルの４隅のうちの２コイルに負の電圧パルスを印加した時の電流変化量の総和が｜ｃ５｜以上であったか否かを判定する（ステップＳ１００９）。
　ステップＳ１００９における判定条件をすべて満たすと判定されたときは処理をステップＳ１０１０に進め、該当コイルからコア２２の無い方向に向かってｄ／２離れた位置（図１６）に搬送容器２０が存在すると判定（ステップＳ１０１０）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　これに対してステップＳ１００９における判定条件をすべて満たすと判定されなかったときは、次いでコア２２の無い位置の最近接コイル４コイルのうち、３コイル以上で負の電圧パルスを印加した時の電流変化量が｜ｃ６｜以上であったか否かを判定する（ステップＳ１０１１）。
　ステップＳ１０１１における判定条件をすべて満たすと判定されたときは処理をステップＳ１０１２に進め、コア２２の無い位置（図１７）に搬送容器２０が存在すると判定（ステップＳ１０１２）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　これに対してステップＳ１０１１における判定条件をすべて満たすと判定されなかったときは、搬送容器２０が存在しないと判定（ステップＳ１０１３）し、判定処理を終了する（ステップＳ１０１４）。
　上述した実施例の搬送装置が好適に適用される本発明の実施例の分析システムについて図２０を用いて説明する。図２０は本実施例の分析システムの概略構成例を示す図である。
　図２０に示す分析システム１００は、制御用コンピュータ１０１と、複数の分析装置１０２と、分析装置１０２間で搬送容器２０を搬送する複数の搬送装置１と、を備える。
　分析装置１０２や搬送装置１の数は、分析対象の検体の種類や分析内容によって変わるものであり、１つ以上であればよい。
　また、分析システム１００は、搬送容器２０内の検体に対する前処理や後処理を実行する各種検体前処理・後処理部を設けることができる。検体前処理・後処理部の詳細な構成や数についても特に限定されず、公知の前処理装置の構成を１つ以上採用することができる。
　制御用コンピュータ１０１は、搬送容器２０を搬送する搬送経路の指定や分析の順序など、システム全体の制御を行う。また、制御用コンピュータ１０１は、オペレータからの指示入力に応答して、指定された動作を行う。
　次に、本実施例の効果について説明する。
　上述した本実施例の分析システム１００の搬送装置１では、搬送容器２０を搬送するための推力を発生させる複数のコイル２５ａ，２５ｂと、複数のコイル２５ａ，２５ｂの各々に電圧を印加する駆動回路５０と、コイル２５ａ，２５ｂに電圧パルス８０，８１を印加した際の電流情報に基づいて搬送容器２０の位置を推定する演算部４０と、を備え、演算部４０は、装置の電源起動時に、対象のコイル２５ａ，２５ｂに正方向の電圧パルス８０および負方向の電圧パルス８１を印加して、各々のコイル２５ａ，２５ｂに流れる電流情報から搬送容器２０の位置を検出する。
　このような構成によって、搬送対象の位置を検出するための専用のセンサを用いる必要のない、センサレスの搬送装置を実現することができる。また、停電等の予期せぬ事態で装置が停止した場合や分析業務開始などの起動時に高い精度で搬送対象の位置を特定できるため、滞りなく搬送容器２０搬送を開始でき、安定した検体の搬送を実現することができる。
　また、演算部４０で用いる電流情報は、正方向の電圧パルス８０および負方向の電圧パルス８１を印加した時にコイル２５ａ，２５ｂに流れる最大電流と最小電流との差分である電流変化量であるため、対象のコイル２５から搬送容器２０までの距離をより正確に推定でき、より安定したセンサレスの搬送装置１とすることができる。
　更に、電圧パルス８０，８１の正負を、永久磁石１０の向きによって変更することで、搬送容器２０に設けられる磁性体の状態に応じた位置推定を高い精度で実施可能となる。
　また、演算部４０は、電流変化量の大きさに基づき、搬送容器２０とコイル２５ａ，２５ｂとの位置関係を座標系で出力することにより、搬送容器２０の位置推定がより容易に、かつ高い精度で実行することができる。
　ここで、搬送装置１の使用している際に、停電もしくは何らかの故障によって装置電源がシャットダウンされた後に再起動することが想定される。こうした再起動時には、搬送容器２０が搬送面１５上に残存しているが、このような状態でもスムーズに搬送を再開することが望ましい。特許文献１，２のように位置センサを有している構成では、位置を検出可能であるため、特段の課題は生じないが、本発明では電流情報に応じて搬送容器２０位置を推定するため、位置推定用の電圧パルスをコイル２５に印加することが必須となる。
　また、意図しないタイミングで電源がシャットダウンした場合、直後に搬送容器２０がどこにあるか不明なため、コイル２５に不用意に電流を印加した時に意図せぬ推力が発生してしまうことによって搬送容器２０が意図せぬ方向へ搬送されてしまうこと、また搬送対象が検体などの液体であれば、予期せぬ液漏れが懸念される。
　したがって、電圧パルス８０，８１は、搬送容器２０に対する推力が生じない大きさとすることで、搬送容器２０の位置検出を行う際の電圧パルス８０，８１によって搬送容器２０が意図せぬ方向へ移動してしまうことや液漏れ等の不都合が生じることを抑制でき、より高速でかつ確実な搬送容器２０の搬送を実現できる。
　また、正方向の電圧パルス８０と負方向の電圧パルス８１とを印加する間隔を所定時間空けることにより、電圧パルス８０，８１が連続して印加されてしまうことによって意図せずに搬送容器２０が動くことをより抑制することができる。
　また、電圧パルス８０，８１は、正方向の電圧パルス８０を複数回、および負方向の電圧パルス８１を複数回に分けて印加することにより、一回の電圧パルス印加時のばらつきを低減でき、より精度の高い位置推定が可能となる。
　更に、正方向の電圧パルス８０と負方向の電圧パルス８１とを同じ回数印加することで、位置推定のために必要以上の回数に渡って正方向の電圧パルス８０および負方向の電圧パルス８１を印加することを抑制しつつ、十分に位置推定の精度を高めることができるバランスのとれた電圧パルスの印加を実現できる。
　＜その他＞　
　なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
１…搬送装置
１０…永久磁石（磁性体）
１５…搬送面
２０…搬送容器
２１，２１ａ，２１ｂ…巻線
２２，２２ａ，２２ｂ…コア
２５，２５ａ，２５ｂ…コイル
３０…電流検出部
４０…演算部
５０…駆動回路（コイル駆動部）
５５…電源
６０…デューティー設定部
６１…電流変化量演算部
６２…検体位置推定演算部
６３…通電コイル決定部
６５…外部サーバ
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ…電流波形
７０ｅ１，７０ｅ２，７０ｅ３…電流変化量
８０，８１…位置検出用電圧パルス
１００…分析システム
１０１…制御用コンピュータ
１０２…分析装置

Claims (9)

  1. 　磁石または磁性体を有する搬送容器を搬送する搬送装置であって、
    　前記搬送容器を搬送するための推力を発生させる複数のコイルと、
    　前記複数のコイルの各々に電圧を印加するコイル駆動部と、
    　前記コイルに電圧パルスを印加した際の電流情報に基づいて前記搬送容器の位置を推定する演算部と、を備え、
    　前記演算部は、装置の電源起動時に、対象の前記コイルに正方向の電圧パルスおよび負方向の電圧パルスを印加して、各々のコイルに流れる電流情報から前記搬送容器の位置を検出する
    　ことを特徴とする搬送装置。
  2. 　請求項１に記載の搬送装置において、
    　前記演算部で用いる電流情報は、前記正方向の電圧パルスおよび前記負方向の電圧パルスを印加した時にコイルに流れる最大電流と最小電流との差分である電流変化量である
    　ことを特徴とする搬送装置。
  3. 　請求項２に記載の搬送装置において、
    　前記演算部は、前記電流変化量の大きさに基づき、前記搬送容器と前記コイルとの位置関係を座標系で出力する
    　ことを特徴とする搬送装置。
  4. 　請求項１に記載の搬送装置において、
    　前記電圧パルスの正負を、前記磁石または磁性体の向きによって変更する
    　ことを特徴とする搬送装置。
  5. 　請求項１に記載の搬送装置において、
    　前記電圧パルスは、正方向の電圧パルスを複数回、および負方向の電圧パルスを複数回に分けて印加する
    　ことを特徴とする搬送装置。
  6. 　請求項５に記載の搬送装置において、
    　前記正方向の電圧パルスと前記負方向の電圧パルスとを同じ回数印加する
    　ことを特徴とする搬送装置。
  7. 　請求項１に記載の搬送装置において、
    　前記電圧パルスは、前記搬送容器に対する推力が生じない大きさとする
    　ことを特徴とする搬送装置。
  8. 　請求項１に記載の搬送装置において、
    　前記正方向の電圧パルスと前記負方向の電圧パルスとを印加する間隔を所定時間空ける
    　ことを特徴とする搬送装置。
  9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の搬送装置を備えたことを特徴とする分析システム。
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