WO2022239377A1 - 検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法 - Google Patents

検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法 Download PDF

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信二 東
弘樹 赤瀬
洋 渡辺
茂 矢野
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    • G01N2035/0474Details of actuating means for conveyors or pipettes
    • G01N2035/0477Magnetic

Definitions

  • the present invention provides a sample analysis system for analyzing a biological sample (hereinafter referred to as a sample) such as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids, and a sample used in a sample pretreatment system for performing pretreatment necessary for analysis.
  • a biological sample hereinafter referred to as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids
  • the present invention relates to a transport device, a sample analysis system, and a sample transport method.
  • a vessel carrier preferably equipped with at least one permanent magnet and adapted to carry sample vessels, a transport plane adapted to carry the vessel carriers, and several stationary arranged below the transport plane. and an electromagnetic actuator adapted to move the container carrier over the transport plane by applying a magnetic force to the container carrier.
  • sample analysis system for clinical examination, for example, biological samples (samples) such as blood, plasma, serum, urine, and other body fluids (hereinafter referred to as "specimen") are tested for specified analysis items. Run.
  • samples biological samples
  • devices having a plurality of functions are connected to automatically execute each process.
  • the analysis part analysis process
  • the pretreatment part pretreatment process
  • Patent Document 1 As a background technology in this technical field, there is a technology described in Patent Document 1.
  • the holder In the technique described in Patent Document 1, the holder is driven by an electromagnetic force generated by applying current to the coil. This system is expected to consume more power than the motor, pulley, and belt system. Therefore, a transport system has been proposed that drives the holder while suppressing power consumption.
  • the electromagnetic force also serves to detect the position of the holder at the same time as driving the holder, so there is a trade-off relationship between increasing the accuracy of position detection and decreasing the driving force, and increasing the driving force and decreasing the accuracy of position detection. It is in. Therefore, it is difficult to satisfy both, and improvement is awaited.
  • the present invention provides a sample transport device, a sample analysis system, and a sample transport method that enable stable transport while suppressing power consumption.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems.
  • One example is a sample transport device for transporting a sample container containing a sample, the sample transport device having a magnetic material, a holder for holding a sample container; and a carrier tile having a plurality of magnetic poles having a coil shaft and a coil wound around the outer circumference of the coil shaft.
  • the specifications of either the coil or the coil shaft are different between the magnetic pole and the magnetic pole immediately below the position where the holder stops.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a sample analysis system including a sample transport device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a top view showing an example of the configuration of a sample transport device according to an embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A' in FIG. 2
  • FIG. It is a figure explaining the relationship between the coil shaft diameter and thrust in electromagnetic conveyance. It is a figure explaining the relationship between the coil shaft diameter in electromagnetic conveyance, and the inductance change rate related to detection.
  • FIG. 3 is a view corresponding to the A-A′ cross section of FIG. 2, showing another configuration example of the sample transport device according to the embodiment;
  • FIG. 3 is a view corresponding to the A-A′ cross section of FIG.
  • FIG. 3 is a view corresponding to the A-A′ cross section of FIG. 2, showing still another configuration example of the sample transport device according to the embodiment;
  • FIG. 11 is a top view showing still another configuration example of the sample transport device according to the embodiment;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 9;
  • FIG. 1 An embodiment of the sample transport apparatus, sample analysis system, and sample transport method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • FIG. 1 the same or corresponding components are denoted by the same or similar reference numerals, and repeated descriptions of these components may be omitted.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the entire sample analysis system including the sample transport device according to the present embodiment.
  • the sample analysis system 1000 in this embodiment shown in FIG. 1 is a system equipped with analyzers for automatically analyzing components of samples such as blood and urine.
  • the main components of the sample analysis system 1000 are a container holder 100 (see FIG. 3) mounted with a sample container 150 containing a sample (see FIG. 3, etc.) or an empty container holder without a sample container 150 mounted thereon. 100 to a predetermined destination, a plurality of analyzers 800 (four in FIG. 1), and a control computer 900 for integrated management of the sample analysis system 1000 .
  • the analysis device 800 is a unit that performs qualitative/quantitative analysis of the components of the specimen transported by the transport device 700 .
  • Analysis items in this unit are not particularly limited, and the configuration of a known automatic analyzer that analyzes biochemical items and immune items can be adopted. Furthermore, when providing a plurality of them, they may have the same specifications or different specifications, and are not particularly limited.
  • Each conveying device 700 is mounted on the container holder 100 by sliding on the conveying path due to the interaction between the magnetic pole 707 (see FIG. 3) and the magnetic body 105 (see FIG. 3) provided on the container holder 100. It is a device that transports a sample container 150 containing a sample to a destination (analyzer 800, extraction port, etc.). The details will be described in detail with reference to FIG. 2 and subsequent figures.
  • the control computer 900 controls the operation of the entire system including the transportation device 700 and the analysis device 800, and is composed of a computer having a display device such as a liquid crystal display, an input device, a storage device, a CPU, a memory, and the like. be. Control of the operation of each device by the control computer 900 is executed based on various programs recorded in the storage device.
  • control processing executed by the control computer 900 may be integrated into one program, may be divided into a plurality of programs, or may be a combination thereof. Also, part or all of the program may be realized by dedicated hardware, or may be modularized.
  • FIG. 1 described above describes a case where four analysis devices 800 are provided, the number of analysis devices 800 is not particularly limited, and may be one or more. Similarly, the number of transport devices 700 is not particularly limited, and may be one or more.
  • sample analysis system 1000 can be provided with various sample pre-processing/post-processing units that perform pre-processing and post-processing on samples.
  • the detailed configuration of the sample pretreatment/posttreatment section is not particularly limited, and the configuration of a known pretreatment device can be adopted.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of the sample transport device
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A' in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the coil shaft diameter and thrust in electromagnetic transfer
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the coil shaft diameter and the inductance change rate related to detection in electromagnetic transfer.
  • 6 to 8 are diagrams corresponding to the A-A' cross section of FIG. 2, showing other configuration examples of the sample transport apparatus.
  • FIG. 9 is a top view showing an example of still another configuration of the sample transport device
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG.
  • a sample to be tested in the sample analysis system 1000 is collected and stored in a sample container 150 and handled.
  • the sample container 150 is inserted into the container holder 100 manually by an operator or by an automatic insertion unit, transported through the system, and subjected to various processes such as pretreatment and analysis.
  • One or more container holders 100 on which sample containers 150 containing samples are mounted are provided in the transport device 700, and each has a magnetic body 105 and a gripping portion 101 that supports the sample container 150. ing.
  • the magnetic body 105 is provided near the bottom surface of each of the plurality of container holders 100 , and the container holder 100 is conveyed by the electromagnetic force acting on the magnetic body 105 .
  • the magnetic body 105 is composed of, for example, a permanent magnet such as neodymium or ferrite, but it can also be composed of other magnets or magnetic bodies, and can be combined as appropriate.
  • the container holder 100 having the magnetic material 105 slides on the carrier tile 120 .
  • magnetic poles 707 and 707A composed of cylindrical coil shafts 705 and 705A and coils 706 wound around the outer circumferences of the coil shafts 705 and 705A are provided below the conveying tile 120. Multiple are provided.
  • the magnetic poles 707 and 707A constitute each of a plurality of detection points for detecting the position of the magnetic body 105.
  • FIG. Moreover, a plurality of transport paths are provided above the magnetic pole 707 so as to cover the magnetic pole 707 . Details of the coil shafts 705, 705A and the coil 706 will be described later.
  • the transport tile 120 is composed of a flat surface with a small frictional force, and the container holder 100 slides on its upper surface.
  • a plurality of magnetic poles 707 provided inside the device detect the position of the magnetic body 105 and also transport the magnetic body 105, that is, transport the sample.
  • a driving unit 708 is connected to the magnetic pole 707 to apply a predetermined voltage to the magnetic pole 707 to cause a predetermined current to flow through the coil 706 .
  • a magnetic pole 707 to which a voltage is applied by the drive unit 708 acts as an electromagnet and attracts the magnetic material 105 of the container holder 100 on the transfer tile 120 . After the container holder 100 is attracted by the magnetic pole 707, the application of the voltage to the magnetic pole 707 from the drive unit 708 is stopped, and the voltage is applied from the drive unit 708 to the different magnetic pole 707 adjacent to the magnetic pole 707 in the same manner as described above. The magnetic material 105 of the container holder 100 is attracted to the adjacent magnetic poles 707 .
  • the sample accommodated in the sample container 150 mounted on the container holder 100 provided with the magnetic material 105 is transported to the destination.
  • the calculation unit 709 calculates the current to be applied to each coil 706 using various information such as position information, speed information, and weight information of the container holder 100 and outputs command signals to each drive unit 708 .
  • the drive unit 708 applies a voltage to the corresponding coil 706 based on the command signal.
  • the detection unit 710 is configured to indirectly determine the position of the sample container 150 by detecting the current flowing through the coil 706 of the magnetic pole 707 and its flow method to determine the position of the magnetic body 105 . This principle is as follows.
  • the coil shaft 705 is made of a magnetic material, and the magnetic flux passing through the coil shaft 705 has the property that it becomes difficult to pass as the magnetic flux increases.
  • a voltage is applied to the coil 706 to flow a current, magnetic flux generated by the current is generated in the coil shaft 705 . Therefore, magnetic flux generated by the magnetic body 105 and magnetic flux generated by the current flowing through the coil 706 are generated in the coil shaft 705 .
  • the inductance changes depending on the magnitude of the magnetic flux generated in the coil shaft 705 . That is, the inductance of the coil 706 changes depending on the magnitude of the magnetic flux of the magnetic body 105 . This means that the inductance of coil 706 changes depending on the position of magnetic body 105 .
  • the inductance L can be calculated by detecting the current flowing through the coil 706 and how it flows. That is, by detecting the inductance L of the coil 706, which varies depending on the position of the magnetic body 105, the position of the magnetic body 105 that affects the inductance L can be obtained.
  • the container holder 100 can be transferred over a short distance of several meters to a long distance of several tens of meters. At least one or more, preferably a plurality of transport tiles 120 are arranged.
  • Magnetic poles 707 are arranged in a grid pattern in the conveying device 700, and an electromagnetic force is generated by applying a current to the coils 706 of the arranged magnetic poles 707.
  • the container holder 100 is transported using the force of adsorption, and the required characteristics of the plurality of magnetic poles in the transporting device 700 differ depending on the arrangement position within the transporting device 700 .
  • the coefficient of static friction that works at the moment an object starts moving is greater than the coefficient of dynamic friction that works while the object is moving. That is, the magnetic pole directly below the position where the container holder 100 does not stop, that is, the magnetic pole that generates the driving force for starting the movement of the container holder 100 from the position where the container holder 100 stops, has a greater driving force than the magnetic pole directly below the position where the container holder 100 stops. power is required.
  • the magnetic pole immediately below the position where the container holder 100 stops is required to have a high stopping position accuracy of the container holder 100 in order to ensure the robustness when the container holder 100 operates next and interfere with the adjacent container holder 100. be done.
  • the “position where the container holder 100 stops” is a position where it is required to change the conveying direction of the container holder 100. In FIG. The positions of the parts correspond.
  • the “position where the container holder 100 does not stop” is a position where it is not required to change the conveying direction of the container holder 100.
  • the position adjacent to the central portion corresponds to the position where a large thrust force is required to start moving the container holder 100 stopped at the stop position.
  • the magnetic poles for conveying also serve to detect the position of the container holder 100 at the same time as driving the container holder 100 .
  • driving force and position detection accuracy there is a trade-off between driving force and position detection accuracy.
  • (a) is the case where the diameter of the coil shaft 705 is large. Since the amount of magnetic flux entering the coil shaft 705 is large, the electromagnetic force to the magnetic body 105 on the container holder 100 side, that is, the thrust force can be increased.
  • (b) is a case where the diameter of the coil shaft 705 is small, and the amount of magnetic flux entering the coil shaft 705 is small, so the thrust becomes small.
  • (a) is a case where the diameter of the coil shaft 705 is small, and since the magnetic flux of the coil shaft 705 is easily saturated, the rate of change in inductance is large.
  • (b) is a case where the diameter of the coil shaft 705 is large, and since the magnetic flux of the coil shaft 705 is difficult to saturate, the inductance change rate is small.
  • Magnetic permeability ⁇ is the ease of magnetization of a substance, and is a numerical representation of the ease of magnetization of a substance.
  • the magnetic permeability of the coil shaft 705 of the magnetic pole 707 at the stop position is made smaller than the magnetic permeability of the coil shaft 705A of the magnetic pole 707A at the non-stop position.
  • the coil 706 of the magnetic pole 707 at the stop position and the coil 706 of the magnetic pole 707A at the non-stop position have the same specifications, but they do not have to be the same, and various specifications such as the material, the number of turns N, and the length l. can be different.
  • Examples of materials suitably selected for the coil shafts 705 and 705A having different magnetic permeability ⁇ include iron and aluminum having a smaller magnetic permeability ⁇ than iron. Also, with iron, the amount of carbon contained can be increased or decreased (magnetic permeability is greater than less).
  • the difference between the magnetic pole 707 immediately below the position where the container holder 100 does not stop and the magnetic pole 707 immediately below where the container holder 100 stops is not limited to the magnetic permeability ⁇ of the coil shafts 705 and 705A as shown in FIGS. . Examples of other forms will be described below with reference to FIGS. 6 to 8.
  • FIG. 1 The difference between the magnetic pole 707 immediately below the position where the container holder 100 does not stop and the magnetic pole 707 immediately below where the container holder 100 stops is not limited to the magnetic permeability ⁇ of the coil shafts 705 and 705A as shown in FIGS. . Examples of other forms will be described below with reference to FIGS. 6 to 8.
  • the number of turns N of the coils 706 and 706B can be changed between the magnetic pole 707 directly below the position where the container holder 100 does not stop and the magnetic pole 707B directly below where the container holder 100 stops.
  • the inductance L is proportional to the square of the total number of turns N of the coil 706, the greater the number of turns N of the coil 706, the smaller the inductance change rate.
  • the number of turns of the coil 706 of the magnetic pole 707 at the stop position is made smaller than the number of turns of the coil 706B of the magnetic pole 707B at the non-stop position.
  • the coil shaft 705 of the magnetic pole 707 at the stop position and the coil shaft 705 of the magnetic pole 707B at the non-stop position have the same specifications, but they do not have to be the same.
  • one or more of various specifications such as material, cross-sectional area, and length may be different.
  • the cross-sectional areas S of the coils 706 and 706C can be different.
  • the inner diameters of the coils 706, 706C are the same as the outer diameters of the coil shafts 705, 705C.
  • the larger the diameter of the coil shaft the smaller the magnetic resistance and the larger the amount of magnetic flux that enters.
  • the diameter of the coil shaft is small, the magnetic resistance increases and the amount of magnetic flux entering decreases. That is, the larger the cross-sectional area S of the coil 706, the smaller the inductance change rate.
  • the cross-sectional areas of the coil shaft 705 and the coil 706 of the magnetic pole 707 at the stop position are made narrower than the cross-sectional areas of the coil shaft 705C and the coil 706C of the magnetic pole 707C at the non-stop position.
  • the thickness of the wire that constitutes the coil 706 can be changed.
  • the length l of the coils 706D, 706E and the coil shafts 705D, 705E can be changed.
  • the inductance L is inversely proportional to the length l of the coil 706, the shorter the coil length l, the smaller the inductance change rate.
  • the lengths of the coil shaft 705E and the coil 706E that constitute the magnetic pole 707E at the non-stop position are made shorter than the lengths of the coil shaft 705D and coil 706D of the magnetic pole 707D at the stop position.
  • any one of "the magnetic permeability ⁇ of the coil shaft 705, the winding N of the coil 706, the cross-sectional area S of the coil 706, and the length l of the coil 706" A form using magnetic poles with two types of one specification is exemplified. This is because the smaller the number of specifications, the easier the manufacturing, the higher the manufacturing cost, and the lower the power consumption. can.
  • 3, 5, 6, and 7 can be appropriately mixed, such as changing "the magnetic permeability ⁇ of the coil shaft 705 and the winding N of the coil 706," and three or more specifications can be changed. can.
  • the magnetic poles more specialized for position detection and the magnetic poles suitable for driving can be arranged at suitable locations respectively.
  • FIG. 9 An example of a magnetic pole arrangement suitable for the case where the conveying devices 700 are adjacent will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 9 An example of a magnetic pole arrangement suitable for the case where the conveying devices 700 are adjacent will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the end of the transport tile 120 is preferably yoke-shaped, which is provided at the end of the coil shaft 705 opposite to the transport tile 120 side, so that the thrust is weakened.
  • the edge of the transport tile 120 that contacts another transport tile 120 is positioned at the end so that the container holder 100 does not stop. It is desirable that the magnetic pole 707F at the non-stop position, where the transport tile 120 of the other transport device 700 is located, is designed to emphasize the driving force compared to the magnetic pole 707G at the stop position.
  • the magnetic permeability of the coil shaft 705F is made larger than that of the coil shaft 705G of the magnetic pole 707G at the stop position, Make the cross-sectional area of coil shaft 705F and coil 706F wider and narrower than the cross-sectional area of coil shaft 705G and coil 706G, or make coil shaft 705F and coil 706F shorter than coil shaft 705G and coil 706G. , or other specifications may be different, and is not particularly limited.
  • the position adjacent to the central portion of the cross-shaped portion in the transfer tile 120 which is defined as "the position where the container holder 100 does not stop” in FIG. 2 and the like, the position adjacent to the central portion of the portions arranged in a cross shape in the transport tile 120 is defined as the "non-stop position of the container holder 100".
  • Magnetic poles with the same specifications as the ends, or even different specifications can be arranged.
  • the magnetic poles 707A, 707B, 707C, 707E, and 707G immediately below the position where the container holder 100 does not stop in the transport tile 120 and the container holder 100 stop. With the magnetic poles 707, 707D, 707G directly below the position where the Specifications are different.
  • the magnetic permeability ⁇ of the coil shafts 705, 705A, the number of turns N of the coils 706, 706B, the cross-sectional area S of the coils 706, 706C, or the length l of the coils 706D, 706E are changed. It can be easily changed without changing many, and it is possible to achieve both stable transportation and suppression of increase in power consumption.
  • the thrust is expected to be low at the end.
  • the magnetic poles 707F having a large value, the container holder 100 can be conveyed stably and quickly.

Abstract

搬送タイル120内において容器ホルダ100が停止しない位置の直下の磁極707A,707B,707C,707E,707Gと容器ホルダ100が停止する位置の直下の磁極707,707D,707Gとで、コイル706,706B,706C,706D,706E,706F,706G、コイルシャフト705,705A,705C,705D,705E,705F,705Gのうちいずれか一方の仕様が異なる。これにより、消費電力を抑えつつ、安定搬送が可能な検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法を提供する。

Description

検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法
 本発明は、例えば血液,血漿,血清,尿、その他の体液等の生体試料(以下検体と記載)の分析を行う検体分析システムや分析に必要な前処理を行う検体前処理システムに用いられる検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法に関する。
 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。
特開2017-77971号公報
 臨床検査のための検体分析システムでは、例えば血液、血漿、血清、尿、その他の体液などの生体試料(サンプル)(以下「検体」と呼称する)に対して、指示される分析項目の検査を実行する。この検体分析システムでは、複数の機能を有する装置を接続して、自動的に各工程の処理を実行する。つまり、検査室の業務合理化のため、生化学や免疫などの複数の分析を実行する分析部(分析工程)やこの分析に必要な複数の前処理を実行する前処理部(前処理工程)などを搬送ラインで接続して、1つの検体分析システムとして使用する。
 近年、医療の高度化および患者の高齢化によって、検体分析の重要性が高まっている。そこで、検体分析システムの分析処理能力を向上させるため、検体の高速搬送、大量搬送、同時搬送、および複数方向への搬送が要望されている。
 このような本技術分野の背景技術として、特許文献1に記載の技術がある。特許文献1に記載の技術では、コイルへの電流印加により発生する電磁力によりホルダを駆動させる。この方式は、モータ、プーリ、ベルト方式と比較して消費電力が高くなることが予想される。そこで、消費電力を抑えつつホルダを駆動させる搬送システムが提案されている。
 しかしながら、電磁力は、ホルダ駆動と同時にホルダ位置検出も兼ねており、位置検出の精度を高めようとすると駆動力が落ち、駆動力を高めようとすると位置検出の精度が落ちるというトレードオフの関係にある。このため、両方を満足することは困難であり、改善が待たれている。
 本発明は、消費電力を抑えつつ、安定搬送が可能な検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法を提供する。
 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、検体が収容された検体容器を搬送する検体搬送装置であって、磁性体を有しており、前記検体容器を把持するホルダと、コイルシャフトおよび前記コイルシャフトの外周側に巻かれているコイルを有する磁極を複数有する搬送タイルと、を備え、前記搬送タイル内において前記ホルダが停止しない位置の直下の前記磁極と前記ホルダが停止する位置の直下の前記磁極とで、前記コイル、前記コイルシャフトのうちいずれか一方の仕様が異なることを特徴とする。
 本発明によれば、消費電力を抑えつつ、安定搬送を実現することができる。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。
本発明の実施例に係る検体搬送装置を備えた検体分析システム全体の構成を示す平面図である。 実施例に係る検体搬送装置の構成の一例を示す上面図である。 図2のA-A’断面図である。 電磁搬送におけるコイルシャフト径と推力との関係を説明する図である。 電磁搬送におけるコイルシャフト径と検出に関係するインダクタンス変化率との関係を説明する図である。 実施例に係る検体搬送装置の他の構成の例を示す、図2のA-A’断面に相当する図である。 実施例に係る検体搬送装置の更に他の構成の例を示す、図2のA-A’断面に相当する図である。 実施例に係る検体搬送装置の更に他の構成の例を示す、図2のA-A’断面に相当する図である。 実施例に係る検体搬送装置の更に他の構成の例を示す上面図である。 図9のB-B’断面図である。
 本発明の検体搬送装置、および検体分析システム、並びに検体の搬送方法の実施例について図1乃至図10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、検体分析システムの全体構成について図1を用いて説明する。図1は本実施例に係る検体搬送装置を備えた検体分析システム全体の構成を示す平面図である。
 図1に示した本実施例における検体分析システム1000は、血液、尿などの検体の成分を自動で分析するための分析装置を備えたシステムである。
 検体分析システム1000の主な構成要素は、検体が収容された検体容器150(図3等参照)が搭載された容器ホルダ100(図3参照)もしくは検体容器150が搭載されていない空の容器ホルダ100を所定の目的地まで搬送する複数の搬送装置700(図1では12個)、複数の分析装置800(図1では4個)、検体分析システム1000を統合管理する制御用コンピュータ900である。
 分析装置800は、搬送装置700により搬送された検体の成分の定性・定量分析を行うユニットである。このユニットにおける分析項目は特に限定されず、生化学項目や免疫項目を分析する公知の自動分析装置の構成を採用することができる。更に、複数設ける場合に、同一仕様でも異なる仕様でもよく、特に限定されない。
 各々の搬送装置700は、磁極707(図3参照)と容器ホルダ100に設けられた磁性体105(図3参照)との相互作用によって搬送路上を滑走させることで容器ホルダ100に搭載された、検体が収容された検体容器150を目的地(分析装置800や取り出し口など)まで搬送する装置である。その詳細は図2以降を用いて詳細に説明する。
 制御用コンピュータ900は、搬送装置700や分析装置800を含めたシステム全体の動作を制御するものであり、液晶ディスプレイ等の表示機器や入力機器、記憶装置、CPU、メモリなどを有するコンピュータで構成される。制御用コンピュータ900による各機器の動作の制御は、記憶装置に記録された各種プログラムに基づき実行される。
 なお、制御用コンピュータ900で実行される動作の制御処理は、1つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに別れていてもよく、それらの組み合わせでもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェアで実現してもよく、モジュール化されていても良い。
 なお、上述の図1では、分析装置800が4つ設けられている場合について説明しているが、分析装置800の数は特に限定されず、1つ以上とすることができる。同様に、搬送装置700の数についても特に限定されず、1つ以上とすることができる。
 また、検体分析システム1000には、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は特に限定されず、公知の前処理装置の構成を採用することができる。
 次に、本実施例の搬送装置700の構成について図2乃至図10を用いて説明する。図2は検体搬送装置の構成の一例を示す上面図、図3は図2のA-A’断面図である。図4は電磁搬送におけるコイルシャフト径と推力との関係を説明する図、図5は電磁搬送におけるコイルシャフト径と検出に関係するインダクタンス変化率との関係を説明する図である。図6乃至図8は検体搬送装置の他の構成の例を示す、図2のA-A’断面に相当する図である。図9は検体搬送装置の更に他の構成の例を示す上面図、図10は図9のB-B’断面図である。
 図2および図3に示すように、検体分析システム1000における検査対象である検体は、検体容器150に採取,収容された状態でハンドリングされる。検体容器150はオペレータによって手作業で、または自動挿入ユニットによって容器ホルダ100に挿入され、システム内を搬送され、前処理や分析等の各種の処理が実施される。
 検体が収容された検体容器150が搭載された容器ホルダ100は搬送装置700中に1個以上設けられており、各々が、磁性体105と、検体容器150を支える把持部101と、を有している。
 磁性体105は、複数の容器ホルダ100の各々の底面付近に設けられており、容器ホルダ100はこの磁性体105に作用する電磁力により搬送される。
 磁性体105は、例えばネオジムやフェライトなどの永久磁石で構成されるが、その他の磁石、あるいは磁性体でも構成でき、それらを適宜組み合わせたものとすることができる。
 磁性体105を有する容器ホルダ100は、搬送タイル120の上を滑るように移動する。その搬送力を生成するために、搬送タイル120の下部には、円柱状のコイルシャフト705,705A、およびそのコイルシャフト705,705Aの外周に巻かれたコイル706で構成される磁極707,707Aが複数設けられている。この磁極707,707Aが、磁性体105の位置を検出する複数の検出点の各々を構成する。また、この磁極707を覆うようにその上方に搬送路が複数設けられる。コイルシャフト705,705Aおよびコイル706の詳細は後述する。
 搬送タイル120は、摩擦力の小さい平らな面で構成されており、容器ホルダ100がその上面を滑走する。
 本実施例の搬送装置700では、その内部に複数設けられている磁極707は、磁性体105の位置検出を担うとともに、磁性体105の搬送、すなわち検体の搬送を担っている。
 磁極707には、磁極707に対して所定の電圧を印加することで所定の電流をコイル706に流す駆動部708が接続されている。この駆動部708によって電圧が印加された磁極707は電磁石として働き、搬送タイル120上にある容器ホルダ100に有する磁性体105を引き付ける。磁極707によって容器ホルダ100を引き付けた後に、磁極707への駆動部708より電圧印加を止め、磁極707と隣り合う異なった磁極707に前述と同様にして駆動部708より電圧を印加することで、隣り合った磁極707に容器ホルダ100に有する磁性体105を引き付ける。
 この手順を、搬送路を構成するすべての磁極707で繰り返すことによって、磁性体105が設けられている容器ホルダ100に搭載された検体容器150内に収容された検体を目的地まで搬送する。
 演算部709は、容器ホルダ100の位置情報や速度情報、重量情報等の各種情報を用いて、各々のコイル706に流す電流を演算し、各々の駆動部708に指令信号を出力する。駆動部708はその指令信号に基づいて対応するコイル706に電圧を印加する。
 検出部710は、磁極707のコイル706を流れる電流とその流れ方を検出して磁性体105の位置を求めることで間接的に検体容器150の位置を求める構成である。この原理は以下の通りである。
 コイルシャフト705は磁性体で構成されており、コイルシャフト705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、コイル706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イルシャフト705に発生する。したがって、コイルシャフト705には、磁性体105による磁束と、コイル706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、コイル706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、コイルシャフト705などの磁性体を有した回路では、コイルシャフト705の飽和特性によりインダクタンス(L=μ・N・S/l、L:インダクタンス、μ:透磁率、N:コイル706の巻き数、S:コイルシャフト705,コイル706の断面積、l:コイル706の長さ)が変化する。
 また、コイルシャフト705の飽和が発生すると、コイルシャフト705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、磁性体105の磁束の大きさによってコイル706のインダクタンスが変化する。これは、磁性体105の位置によってコイル706のインダクタンスが変化することを意味する。
 コイル706に生じる電圧Vは、以下に示すような 
 V=-dφ/dt   (1)
 との関係で表される。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、一定の電圧をコイル706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、コイル706に電圧を印加した場合、コイル706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、磁性体105の位置によって変化するコイル706のインダクタンスLを検出すれば、そのインダクタンスLに影響を与える磁性体105の位置が求められる。
 次いで、本発明の搬送装置700における磁極707の構成について説明する。
 上述のように、電磁搬送による搬送方式では、数メートルの短距離から数十メートルの長距離での容器ホルダ100の搬送を可能とするため、磁極707が縦横、数十個をひとまとまりとする搬送タイル120を少なくとも1以上、好適には複数並べている。
 搬送装置700中では、磁極707が格子状に配列されており、配列した磁極707のコイル706に電流を印加することで電磁力を発生させ、容器ホルダ100内の磁性体105が当該電磁力に吸着する力を用いて容器ホルダ100を搬送させるが、搬送装置700内の複数の磁極は、搬送装置700内の配置位置によって求められる特性が異なる。
 一般的に、物体が移動を開始する瞬間に働く静止摩擦係数は、物体が移動中に働く動作摩擦係数よりも大きい。すなわち、容器ホルダ100が停止しない位置直下の磁極、すなわち、容器ホルダ100が停止している位置から動き出すための駆動力を発生させる磁極では、容器ホルダ100が停止する位置直下の磁極よりも大きな駆動力が必要となる。
 一方、容器ホルダ100が停止する位置直下の磁極は、隣の容器ホルダ100との干渉や容器ホルダ100が次に動作する際のロバスト性を担保するため、容器ホルダ100の停止位置精度が高く要求される。
 なお、「容器ホルダ100の停止する位置」とは、容器ホルダ100の搬送方向を変えることが求められる位置であり、図2等においては、搬送タイル120内において十字状に配置された部分の中央部分の位置が相当する。
 また、「容器ホルダ100の停止しない位置」とは、容器ホルダ100の搬送方向を変えることが求められない位置であり、図2等においては、搬送タイル120内において十字状に配置された部分の中央部分に隣接する位置が相当し、停止位置で停止している容器ホルダ100を動き出させるために大きな推力が必要となる位置である。
 ここで、本実施例の搬送装置700では、搬送用の磁極は、容器ホルダ100駆動と同時に容器ホルダ100の位置検出も兼ねている。しかしながら、駆動力と位置検出精度は、トレードオフの関係にある。
 図4中、(a)はコイルシャフト705の径が大きい場合である。コイルシャフト705は磁束が入る量が多いため、容器ホルダ100側の磁性体105への電磁力、すなわち推力が大きくできる。また、図4中、(b)はコイルシャフト705の径が小さい場合であり、コイルシャフト705は磁束が入る量が少ないため、推力が小さくなってしまう。
 図5中、(a)はコイルシャフト705の径が小さい場合であり、コイルシャフト705は磁束が飽和しやすいため、インダクタンスの変化率が大きい。図5中、(b)はコイルシャフト705径が大きい場合であり、コイルシャフト705は磁束が飽和しにくいため、インダクタンス変化率が小さい。
 このように、同じ仕様の磁極では駆動力の確保と位置検出精度との両方を満足することは困難である。これに対し、本発明者らが鋭意検討した結果、容器ホルダ100が停止しない位置直下の磁極707と停止する直下の磁極707Aとで、コイル706、コイルシャフト705,705Aのうちいずれか一方の仕様を異なるものとすることを発想した。
 図2および図3では、コイルシャフト705,705Aのみを異なる2つの仕様とした。
 より具体的には、仕様として、コイルシャフト705,705Aの透磁率μを変えている。透磁率μは、物質の磁化のしやすさであり、物質の磁化されやすさを数値化したものである。
 停止する位置では高い検出感度を必要とするが、これにはインダクタンスLの変化率が小さいことを要し、高い推力を要する停止しない位置では、逆にインダクタンスLの変化率が大きいことが望ましい。
 ここで、上述のようにインダクタンスLはL=μ・N・S/lの関係にあるため、コイルシャフト705の透磁率μは高いほどインダクタンス変化率は小さいことになる。
 そこで、停止する位置の磁極707のコイルシャフト705の透磁率を、停止しない位置の磁極707Aのコイルシャフト705Aの透磁率より小さくする。
 なお、停止する位置の磁極707のコイル706と、停止しない位置の磁極707Aのコイル706とは同じ仕様としているが、同じである必要はなく、材質や巻き数N、長さlなどの各種仕様を異なるものとしてもよい。
 透磁率μが異なり、コイルシャフト705,705Aとして好適に選定される材料としては、鉄と、鉄より透磁率μの小さいアルミニウムなどが挙げられる。また、鉄でも、含有する炭素の多い、少ない(透磁率は多>少)とすることができる。
 但し、トランスの設計には、インダクタンスを高くするほうが良い事が多いが、必要以上に高くすると磁束密度が高くなり、磁気飽和や磁気ノイズの発生を招く恐れがあることから、これを避けるために最適な範囲とすることが望まれる。
 仕様として容器ホルダ100が停止しない位置直下の磁極707と停止する直下の磁極707とで異ならせるのは、図2および図3に示すようなコイルシャフト705,705Aの透磁率μのみに限られない。以下、図6乃至図8を用いて他の形態の例について説明する。
 例えば、図6に示すように、容器ホルダ100が停止しない位置直下の磁極707と停止する直下の磁極707Bとで、仕様として、コイル706,706Bの巻き数Nを変えることができる。
 インダクタンスLはコイル706の総巻き数Nの2乗に比例していることから、コイル706の巻線Nは多いほどインダクタンス変化率は小さくなる。
 そこで、図6に示す搬送装置700Aでは、停止する位置の磁極707のコイル706の巻き数を、停止しない位置の磁極707Bのコイル706Bの巻き数より少なくする。
 なお、停止する位置の磁極707のコイルシャフト705と、停止しない位置の磁極707Bのコイルシャフト705とは同じ仕様としているが、同じである必要はなく、図2等のように透磁率を変えてもよいし、また材質や断面積、長さなどの各種仕様のうち1つ以上を異なるものとしてもよい。
 また、図7に示す搬送装置700Bのように、コイル706,706Cの断面積Sを異なるものとすることができる。
 コイル706の断面積Sは、直径に対して2乗で比例(S=PI×D/4)する。ここで、コイル706,706Cはコイルシャフト705,705Cの外周に巻かれているため、コイル706,706Cの内径はコイルシャフト705,705Cの外径と同じである。
 このため、コイルシャフト705,705Cの材質が同じとすると、コイルシャフトの径が太い場合は磁気抵抗が小さくなり、磁束が入る量が多くなる。これに対して、コイルシャフトの径が細い場合は磁気抵抗が大きくなって磁束が入る量が少なくなる。すなわち、コイル706の断面積Sは大きいほど、インダクタンス変化率は小さいことになる。
 そこで、停止する位置の磁極707のコイルシャフト705およびコイル706の断面積を、停止しない位置の磁極707Cのコイルシャフト705Cおよびコイル706Cの断面積より狭くする。
 なお、コイル706,706Cの巻き数Nの替わりに、コイル706を構成する巻き線の線の太さを変えることもできる。巻き線の径を太くすると、抵抗の公式からI[A]=V/Rにおける抵抗Rが小さくなるため、I[A]が大きくなる。すなわち推力を確保することができることから、太い巻線で構成されるコイルを停止しない位置の磁極として用い、相対的に細い巻線で構成されるコイルを停止する位置の磁極として用いることができる。
 更に、図8に示すように、仕様として、コイル706D,706E、コイルシャフト705D,705Eの長さlを変えることができる。
 インダクタンスLはコイル706の長さlに反比例していることから、コイルの長さlが短いほどインダクタンス変化率は小さいことになる。
 そこで、図8に示す搬送装置700Cでは、停止しない位置の磁極707Eを構成するコイルシャフト705Eおよびコイル706Eの長さを、停止する位置の磁極707Dのコイルシャフト705Dおよびコイル706Dより短くする。
 但し、長くなればなるほど、磁気抵抗が上がり磁束が入る量が少なくなる恐れがあるため、適切な長さとすることが望ましい。
 なお、上述の図3、図5、図6、図7では、それぞれ「コイルシャフト705の透磁率μ、コイル706の巻線N、コイル706断面積S、コイル706の長さl」のうちいずれか1つの仕様を2種類とした磁極を用いる形態を例示した。これは、仕様が少ないほど製造などが容易になる、製造コストの上昇を抑制できる、消費電力上昇を抑制できるためであり、実装に適した構成であるが、3つ以上の仕様を変えることができる。
 また、「コイルシャフト705の透磁率μ、およびコイル706の巻線N」を変える等、図3、図5、図6、図7を適宜混ぜることができ、3つ以上の仕様を変えることもできる。
 仕様を3つ以上変える構成によれば、より位置検出に特化した磁極と駆動に適した磁極とをそれぞれ好適な箇所に配置することができるようになる、との利点が得られることになる。
 次いで、搬送装置700が隣接する場合に好適な磁極配置の一例について図9および図10を用いて説明する。
 搬送タイル120の端部は、好適にコイルシャフト705の搬送タイル120側とは反対側の端部に設けられるヨーク形状の関係で推力が弱くなる。
 そこで、図9および図10に示すように、搬送タイル120を複数備える場合、他の搬送タイル120と接する搬送タイル120の端部を容器ホルダ100が停止しない位置として、端部に位置し、隣に他の搬送装置700の搬送タイル120が位置する、停止しない位置の磁極707Fを、停止する位置の磁極707Gに比べて駆動力を重視した仕様とすることが望ましい。
 停止しない位置の磁極707Fの仕様については、コイルシャフト705Fの透磁率を停止する位置の磁極707Gのコイルシャフト705Gに比べて大きくする、コイル706Fの巻き数を停止する位置の磁極707のコイル706Gの巻き数に比べてより多くする、コイルシャフト705Fおよびコイル706Fの断面積をコイルシャフト705Gおよびコイル706Gの断面積より広く狭くする、またはコイルシャフト705Fおよびコイル706Fをコイルシャフト705Gおよびコイル706Gより短くする、のいずれか一つ以上であってもよいし、他の仕様を異なるようにしてもよく、特に限定されない。
 また、図9および図10では、図2等で「容器ホルダ100の停止しない位置」としている搬送タイル120内において十字状に配置された部分の中央部分に隣接する位置についても「容器ホルダ100の停止する位置」としている形態を示したが、図2等と同様に、搬送タイル120内において十字状に配置された部分の中央部分に隣接する位置を「容器ホルダ100の停止しない位置」として、端部と同じ仕様、もしくはさらに異なる仕様の磁極を配置することができる。
 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検体分析システム1000が備えている搬送装置700では、搬送タイル120内において容器ホルダ100が停止しない位置の直下の磁極707A,707B,707C,707E,707Gと容器ホルダ100が停止する位置の直下の磁極707,707D,707Gとで、コイル706,706B,706C,706D,706E,706F,706G、コイルシャフト705,705A,705C,705D,705E,705F,705Gのうちいずれか一方の仕様が異なる。
 これによって、搬送装置700の搬送タイル120内における磁極707A,707B,707C,707D,707E,707F,707Gの位置の役割に応じた、「容器ホルダ100の駆動」と「容器ホルダ100の位置検出」とのいずれかに適した磁極707A,707B,707C,707D,707E,707F,707Gを提供することができ、消費電力を抑えつつ、安定搬送を実現することができる。
 また、仕様として、コイルシャフト705,705Aの透磁率μ、コイル706,706Bの巻き数N、コイル706,706Cの断面積S、またはコイル706D,706Eの長さlを変えているため、仕様を多数変えることなく簡易に異なるものとすることができ、安定した搬送と消費電力の増大の抑制の両立を確実に図ることができる。
 更に、搬送タイル120を複数備える場合に、他の搬送タイル120と接する搬送タイル120の端部を容器ホルダ100が停止しない位置とすることで、推力が低くなることが想定される端部において推力の大きな磁極707Fを配置して、容器ホルダ100の搬送を安定して、かつ速やかに行うことを実現することができる。
 <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。
100…容器ホルダ
101…把持部
105…磁性体
120…搬送タイル
150…検体容器
700,700A,700B,700C…搬送装置
705,705A,705C,705D,705E,705F,705G…コイルシャフト
706,706B,706C,706D,706E,706F,706G…コイル
707,707A,707B,707C,707D,707E,707F,707G…磁極
708…駆動部
709…演算部
710…検出部
800…分析装置
900…制御用コンピュータ
1000…検体分析システム

Claims (8)

  1.  検体が収容された検体容器を搬送する検体搬送装置であって、
     磁性体を有しており、前記検体容器を把持するホルダと、
     コイルシャフトおよび前記コイルシャフトの外周側に巻かれているコイルを有する磁極を複数有する搬送タイルと、を備え、
     前記搬送タイル内において前記ホルダが停止しない位置の直下の前記磁極と前記ホルダが停止する位置の直下の前記磁極とで、前記コイル、前記コイルシャフトのうちいずれか一方の仕様が異なる
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  2.  請求項1に記載の検体搬送装置において、
     前記仕様として、前記コイルシャフトの透磁率を変えている
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  3.  請求項1に記載の検体搬送装置において、
     前記仕様として、前記コイルの巻き数を変えている
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  4.  請求項1に記載の検体搬送装置において、
     前記仕様として、前記コイルおよび前記コイルシャフトの断面積を変えている
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  5.  請求項1に記載の検体搬送装置において、
     前記仕様として、前記コイルの長さを変えている
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  6.  請求項1に記載の検体搬送装置において、
     前記搬送タイルを複数備える場合に、他の前記搬送タイルと接する前記搬送タイルの端部を前記ホルダが停止しない位置とし、他の箇所のうち1箇所以上を停止する位置とする
     ことを特徴とする検体搬送装置。
  7.  請求項1に記載の検体搬送装置を備えた
     ことを特徴とする検体分析システム。
  8.  磁性体を備えるホルダに保持された検体容器に収容された検体の搬送方法であって、
     コイルシャフトおよび前記コイルシャフトの外周側に巻かれているコイルを有する磁極を複数有する搬送タイルを1枚以上並べ、
     前記磁性体と前記磁極との相互作用によって前記ホルダを前記搬送タイル上を滑走させることで前記検体を搬送するにあたり、
     前記ホルダが停止しない位置の直下の前記磁極と前記ホルダが停止する位置の直下の前記磁極とで、前記コイル、前記コイルシャフトのうちいずれか一方の仕様が異なるようにした
     ことを特徴とする検体の搬送方法。
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