検体処理装置
【課題】分注ヘッド、分類ハンドのような処理作業部材の設置数を着脱によって変更し、処理速度と複数の子検体容器への分注、複数の子検体容器の一動作での分類を可能とし、処理の多様化に対応し、且つ高速化で省スペースな検体分注装置を提供する。
【解決手段】分注ヘッド１１ａ〜１１ｅや分類ハンドのような処理作業部材をＺ軸駆動用アクチュエータとともに一つのＸ軸２に対して着脱できるようにすることで、処理作業部材の数の変更に自由に対応可能になる。Ｘ軸２上の複数の各処理作業部材については、Ｘ軸２方向への移動量がリニアモータを応用して任意に制御される。処理作業部材のＸ軸２上の位置は、リニアスケール１８を用いることで高精度に制御できる。またＹ軸駆動用アクチュエータ及び全てのＸ軸駆動用アクチュエータ及びＺ軸駆動用アクチュエータをコントローラによって同時に制御することができる。
【解決手段】分注ヘッド１１ａ〜１１ｅや分類ハンドのような処理作業部材をＺ軸駆動用アクチュエータとともに一つのＸ軸２に対して着脱できるようにすることで、処理作業部材の数の変更に自由に対応可能になる。Ｘ軸２上の複数の各処理作業部材については、Ｘ軸２方向への移動量がリニアモータを応用して任意に制御される。処理作業部材のＸ軸２上の位置は、リニアスケール１８を用いることで高精度に制御できる。またＹ軸駆動用アクチュエータ及び全てのＸ軸駆動用アクチュエータ及びＺ軸駆動用アクチュエータをコントローラによって同時に制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査のために採取した血液や尿等の検体を通常複数個の別の容器に分注する検体分注装置、或いは検体の入った容器を目的毎に分類する検体分類装置等の検体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院や検査機関は、検査のために採取した血液や尿等の検体を別の容器に分注する検体分注装置や、分注した検体容器を目的別に分類する検体分類装置を備えている。検体分類装置は採取された親検体を種々の分析装置で使用するための子検体容器に分注する装置であり、検体分類装置は分注された子検体容器を分類する装置である。
【０００３】
これらの検体処理装置は、検体搬送ラインに接続して親検体の搬入から、検体分注装置における分注、及び検体分類装置における分類をラインとして処理しているが、検査項目の増加や選択の組合せの数の増加に対応する処理の多様化、搬入から分注・分類までの処理の高速化、分注・分類の正確性を確保する高信頼化、検査室に設置される装置の省スペース化などにおいて改善が求められている。
【０００４】
従来の検体処理装置においては、Ｚ軸（鉛直方向）に分注ヘッドや試験管等の検体容器のハンド機構を取り付け、その分注ヘッドで親検体から子検体容器へ指定量だけ分注し、分注した検体容器を目的別のトレイにハンド機構により分類することが行われている（例えば、特許文献１参照）。分注ヘッドや分類ハンドの取り付け総数は予め決められており、システムの要求に合せて変更することはできない構造となっている。
【０００５】
従来の検体分注装置では、分注数を優先する方式と処理速度を優先する方式の２つの方式がある。分注数を優先する方式では、１〜２本の分注ヘッドを搭載し、それぞれの分注ヘッドがＸ軸方向（複数ヘッドの並び方向）に自由に動作させることで、１つの元検体から複数の子検体容器への分注を可能としている。また、処理速度を優先する方式では、多数（検体容器搬送用ラックの検体容器の搭載数で決まり、一般的には５本）の分注ヘッドを搭載し、それぞれの分注ヘッドがＸ軸方向への動作が無い、又は、一定間隔の動作のみ可能とし、１つの元検体から一つ又は複数の子検体容器へ分注ヘッド数分の同時分注を行うことで、処理速度を向上させている。
【０００６】
従来の検体分類装置では、複数の分類ハンドを搭載することで、同時処理可能なものは一度に処理動作が可能なように構成されている。分注ヘッドや分類ハンドの数は、装置の設計・製造段階で決まっており、実稼動後や後々のシステム変更時に合わせて増減させる変更は困難である。
【特許文献１】特開２０００−９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、検体処理装置においては、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材を着脱できるようにしてシステム要求に応じて処理作業部材の数を容易に変更可能にする点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の数の変更を容易にして、複数の子検体容器への分注や複数の子検体容器の一動作での分類を可能とし、処理の多様化に対応し且つ高速化で省スペースな検体処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の駆動手段としてリニアモータを応用し、リニアモータの固定子に対して、処理作業部材をリニアモータの可動子及びＺ軸駆動用アクチュエータとともに着脱可能にすることで、処理作業部材の数の変更を容易に且つ柔軟性を以て対応可能である。
【００１０】
一つのＸ軸に複数個の処理作業部材が搭載され、且つ各処理作業部材のＸ軸方向への移動量は、それぞれに任意に制御可能である。また、Ｙ軸駆動用アクチュエータ及び全てのＸ軸駆動用アクチュエータ及びＺ軸駆動用アクチュエータを同時に制御できるコントローラを検体処理装置に搭載することができる。
【００１１】
また、複数の分類ハンドを搭載することで、一度に処理可能な場合の分類処理の高速が可能となる。さらに、システム変更等による処理作業部材の数の変更にも対応できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の検体処理装置によれば、一つの親検体から複数の子検体容器への分注も可能であるばかりでなく、複数の親検体を同時に複数の子検体容器に分注することもできる。また、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の数をシステム要求に合せて容易に変更することができ、一回で複数分注、分類が可能であり、処理作業部材の数に応じて全体としての処理速度を変更し、処理作業速度が高速で且つ省スペースな検体処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図５に、本発明による検体処理装置を検体分注装置に適用した一実施例を示す。図１は検体分注装置の概略を示す斜視図、図２は図１に示す検体分注装置のＸ軸の正面図、図３は同じくＸ軸の上面図、図４は分注ヘッド装着時のＸ軸の側面図、図５は分類ヘッドの側面図である。この実施例では、検体分注装置には、一つのＸ軸に５本のフレキシブル分注ヘッドが搭載されている。
【００１４】
図１に示すように、検体分注装置の要部である分注機構部は、Ｙ軸（前後水平動）１，１と、Ｘ軸（左右水平動）２と、Ｘ軸２に対して並んで配設されている分注ヘッド群３から構成されている。Ｙ軸１とＸ軸２とは、水平面内の直交する２軸を構成している。Ｙ軸１，１は、図示しないが、モータによりベルトを介して駆動される。また、Ｙ軸１は、リニアモータを用いることで、ベルトレスにも構成できる。Ｘ軸２は、Ｙ軸１，１に取り付けられており、Ｙ軸１，１に対して直交を維持しながら、全体が前後水平動可能である。分注ヘッド群３は、複数個（この実施例の場合、５個）の分注ヘッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ（以後、符号「１１」で総称する）から成っている。
【００１５】
図２〜図４に示すように、Ｘ軸２の長手方向に延びるＸ軸ベース１０には、固定子（微小磁区列で構成した永久磁石）１２と分注ヘッド１１の位置検出のためのリニアスケール１８とが、Ｘ軸ベース１０の長手方向に延びるように組み込まれている。また、分注ヘッド１１の揺れ止めのために、Ｘ軸ベース１０に並行にガイドレールを追加しても良い。
【００１６】
各分注ヘッド１１には、それぞれ分注ヘッド１１がＸ軸方向に移動するのに必要な電磁石１４と、位置検出を行うための位置検出器１７ａ，１７ｂ・・・１７ｅ（総称して「１７」とする）とが取り付けられている。固定子１２と電磁石１４とはリニアアクチュエータを構成する。即ち、分注ヘッド１１において、電磁石１４は固定子１２に対して僅かの隙間を介して対向配置されており、固定子１２との磁気的な相互作用によって、分注ヘッド１１はＸ軸２の長手方向に駆動される。また、位置検出器１７は、リニアスケール１８に対向して僅かの隙間を介して配置されており、リニアスケール１８を読むことで、Ｘ軸２における自己位置を知ることができる。
【００１７】
各分注ヘッド１１には、それぞれＺ軸（上下動）ベース１３，１３ｂ・・・１３ｅ（総称して「１３」とする）が取り付けられている。Ｚ軸ベース１３においては、Ｚ軸駆動ガイド１９が取り付けられている。Ｚ軸ベース１３は、Ｚ軸ベース部分１５ａとＺ軸ベース部分１５ｂとに分離可能であり、また、Ｚ軸ベース固定ネジ１５ｃによって一体的に固定可能でもある。Ｚ軸ベース固定ネジ１５ｃを外しＺ軸ベース部分１５ｂを外すことで、Ｚ軸ベース１３をＸ軸ベース１０から取り外すことができる構造となっている。
【００１８】
分注ヘッド１１（図５に示す分類ヘッド３０の場合も同様、以下同じ）は、１本のＸ軸ベース１０に対してＺ軸ベース部分１５ａ，１５ｂ及びＺ軸ベース固定ネジ１５ｃによって着脱することにより、Ｘ軸ベース１０への搭載数を増減可能である。搭載数を変更した場合であっても、後述するように、例えば全体制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００のパラメータとして設定・保存することで、分注ヘッド１１の数の把握、各ヘッドの種別、動作指示、結果の判定を行うことができる。また、分注ヘッド１１には、常に右（又は左）から番号を付けることで、例えば、最右側のヘッドを取り外した時は、左側の番号が繰り上げることで対応できる。あるいは、ベッドの幅とワークエリアの幅で決まる最大ヘッド数に対応した番号にしておき、未搭載分は欠番とすることでもできる。
【００１９】
分注ヘッド１１は、Ｚ軸駆動ガイド１９に取り付けられており、Ｚ軸方向の移動に必要なＺ軸駆動モータ２０と当該モータ２０を駆動するためのドライバ及び、検体を吸引／吐出するための機構が内蔵されている。
【００２０】
リニアアクチュエータとしては、磁気式リニアモータのほかに、超音波式リニアモータ、静電気式リニアモータ等が適用可能である。
【００２１】
次に、図６−ａと図６−ｂを参照して本検体処理装置の制御方法について説明をする。図６−ａは、本検体処理装置の作動を制御するための制御系統の制御ブロック図であり、この制御系統は上下に階層性を以て構築された複数の制御コントローラから成る。即ち、ＭＡＩＮ−ＣＰＵから成る全体制御コントローラ１００は、上位ＣＰＵ２００より依頼される分注オーダ２０１の解析を行い、解析した結果に基づいて分注動作のスケジューリングを行い、Ｙ軸制御コントローラ１１０にはＹ軸動作目標位置指示１０１を、Ｘ軸制御コントローラ１２０にはＸ軸動作目標位置指示１０２を、そしてＺ軸制御コントローラ１３０にはＺ軸動作目標位置指示１０３を送信する。各軸の制御コントローラ１１０〜１３０は、ＳＵＢ−ＣＰＵから成っている。
【００２２】
Ｙ軸制御コントローラ１１０は、受信したＹ軸動作目標位置指示１０１により、モータドライバを介してＹ軸モータの制御を行い、Ｙ軸動作結果１１１を全体制御コントローラ１００へ送信する。Ｘ軸制御コントローラ１２０は、受信したＸ軸動作目標位置指示１０２により、複数のＸ軸モータがお互いに衝突しないように速度制御と位置制御を行い、モータドライバを介してＸ軸モータの制御を行い、Ｘ軸動作結果１２１を全体制御コントローラ１００へ送信する。Ｚ軸制御コントローラ１３０は、受信したＺ軸動作目標位置指示１０３により、モータドライバを介してＺ軸モータの制御を行い、Ｚ軸動作結果１３１を全体制御コントローラ１００へ送信する。各軸からの動作結果１１１、１２１、１３１から動作結果の判断を行い次の動作に移行する。
【００２３】
Ｘ軸モータドライバとＸ制御コントローラ１２０との間は配線１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃによって接続されており、Ｚ軸モータドライバとＺ制御コントローラ１３０と間は配線１３５ａ，１３５ｂ及び１３５ｃによって接続されている。省配線化を行うために、モータ制御用信号を電気信号／光信号変換器を使用して光通信で代用してもよい。
各軸のアクチュエータ、分注ヘッド、分類ハンドへの電源供給は、例えば、ＤＣ２４Ｖの共通配線から、コネクタで分岐することで供給できるので、処理作業部材の数の増減にも対応可能である。
電力の伝送は、光や高周波磁界、電波等による無線伝送も考えられる。
【００２４】
図６−ｂは、本検体処理装置の作動を制御するための別の制御系統の制御ブロック図であり、この制御系統も図６−ａに示す制御系統と同様に、上下に階層性を以て構築された複数の制御コントローラから成る。図６−ａに示した構成要素と同等のものには同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。図６−ｂに示す制御系統においては、制御信号は光信号変換機１４０から１本の光ファイバ１４１によるローカルネットワークを経て、更に光信号変換機１４２から分岐して供給され、Ｘ１軸〜Ｘｎ軸モータと、Ｚ１軸〜Ｚｎ軸モータの各モータドライバへ送信されることにより、各分注ヘッド、分類ハンドのアドレスを決めて信号の授受を行うことで、分注ヘッド、分類ハンドの増減に対応できる。
【００２５】
更に、電源に制御信号、計測データ及び計測結果を高周波信号にして重畳して通信することで、電源ケーブルだけを配線し、通信ネットワークを形成することも可能である。この場合、耐ノイズ性を向上させるため、スペクトル拡散ＣＤＭＡ（Code Division Multi Access）通信方式等を応用し、ホストと各分注ヘッド、分類ハンドのそれぞれに拡散コードを割当てることで、多重通信が可能となる。
【００２６】
次に、図７−ａ〜図７−ｆを参照して、本発明による検体処理装置の具体的な動作の説明をする。図７−ａ〜図７−ｆに示す検体分注装置は、図１〜図５に示した５本の分注ヘッドが装着された検体分注装置の動作例である。
【００２７】
分注ヘッド群３と親検体ライン５０と子検体ライン６０を備えた分注装置において、上位ＣＰＵ２００より１対２分注（１つの親検体から２つの子検体を作成する）の依頼があった場合、図７−ａに示すようにＹ軸、Ｘ軸を親検体５０上の位置へ移動させることで、親検体５０の検体を吸引することが可能になる。分注ヘッド群３の各分注ヘッド１１は、親検体５０の並び間隔と同様の間隔でＸ軸上に集合されている。
【００２８】
次に、親検体５０より吸引を行うために、図７−ｂに示すように、各分注ヘッド１１はＺ軸を親検体５０の中に降下させるとともに、検体の依頼された分注量の吸引動作を行う。親検体５０の吸引動作完了後は、親検体５０から離脱して子検体６０の位置に移動させるために、一度Ｚ軸を上昇させるので、再び図７−ａの位置を占める。
【００２９】
次に、図７−ｃに示すように、各分注ヘッド１１を子検体の位置に合わせるために、Ｙ軸を移動して各分注ヘッド１１を子検体６０の並びに合わせ、更に各分注ヘッド１１のＸ軸上の互いの間隔を広げて、それぞれ一つ置きの子検体（奇数番号の子検体）の位置へ移動させる。次に、吸引した検体を子検体６０の各容器に吐出するために、図７−ｄに示すように、各分注ヘッド１１のＺ軸を容器の底付近まで降下させ、吸引した検体を依頼された分注量だけ吐出する。子検体吐出動作完了後は、次の子検体の位置に移動させるために、一度Ｚ軸を上昇させ、再び図７−ｃの位置を占める。
【００３０】
次に、残りの検体を子検体容器に吐出するために、図７−ｅに示すように、各分注ヘッド１１をＸ軸について移動させ子検体（偶数番号の子検体）位置へ移動させる。吸引した検体を子検体６０の各容器に吐出するために、図７−ｆに示すように、各分注ヘッド１１Ｚ軸を容器の底付近まで降下させ、吸引した検体を依頼された分注量だけ吐出する。最後に次の検体を処理するために、Ｚ軸を上昇させると、再び図７−ｅの位置を占める。
【００３１】
図８には、本発明による検体処理装置が検体分注装置であるときの、検体を親検体容器から子検体容器へ分注する分注ヘッドの一例が縦断面図として示されている。分注ヘッド１５０内には、検体吸引用のベローズ１５１と、ベローズ１５１を伸縮するベローズ駆動用アクチュエータ１５２と、分注動作の検出を行う圧力センサ１５３が内蔵されている。ベローズ駆動用アクチュエータ１５２を駆動してベローズ１５１の内部スペースを拡大することで、負圧によって検体を吸引することができる。吸引圧力を圧力センサ１５３が検出しているので、分注動作が行われたか否かの検出をすることができる。
【００３２】
以上のような構成、動作により、システム要求にフレキシブルに対応可能な分注装置、分類装置等の検体処理装置を提供でき、装置構成の簡略化、検体処理速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による検体処理装置の一実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１に示す実施形態の検体処理装置のＸ軸の正面図。
【図３】図１に示す実施形態の検体処理装置のＸ軸の上面図。
【図４】図１に示す実施形態の検体処理装置の分注ヘッド搭載時のＸ軸の側面図。
【図５】図１に示す実施形態の検体処理装置の分類ヘッドの側面図。
【図６−ａ】図１に示す実施形態の検体処理装置の制御コントローラの一例を示す制御ブロック図。
【図６−ｂ】図１に示す実施形態の検体処理装置の制御コントローラの別の例を示す制御ブロック図。
【図７−ａ】図１に示す実施形態の検体処理装置の動作例であって、分注ヘッドの親検体への降下前の状態を示す図。
【図７−ｂ】図７−ａに示す検体処理装置において、分注ヘッドを親検体へ降下させた状態を示す図。
【図７−ｃ】図７−ｂに示す分注ヘッドを子検体の位置に広げた状態を示す図。
【図７−ｄ】図７−ｃに示す分注ヘッドを子検体へ降下させた状態を示す図。
【図７−ｅ】図７−ｃに示す分注ヘッドを別の子検体の位置に広げた状態を示す図。
【図７−ｆ】図７−ｅに示す分注ヘッドを子検体へ降下させた状態を示す図。
【図８】本発明による検体処理装置が検体分注装置であるときの、分注ヘッドの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・Ｙ軸 ２・・・Ｘ軸 ３・・・Ｚ軸
１０・・・Ｘ軸ベース １１・・・分注ヘッド １２・・・固定子（永久磁石）
１３・・・Ｚ軸ベース １３a・・・Ｚ軸ベースＡ １３ｂ・・・Ｚ軸ベースＢ
１３ｃ・・・Ｚ軸ベース固定ネジ
１４・・・電磁石 １７・・・位置検出器 １８・・・リニアスケール
１９・・・Ｚ軸駆動ガイド ２０・・・Ｚ軸駆動モータ
５０・・・親検体ライン ６０・・・子検体ライン
１００・・・全体制御コントローラ １０１・・・Ｙ軸動作目標位置指示
１０２・・・Ｘ軸動作目標位置指示 １０３・・・Ｚ軸動作目標位置指示
１１０・・・Ｙ軸制御コントローラ １１１・・・Ｙ軸動作結果
１２０・・・Ｘ軸制御コントローラ １２１・・・Ｘ軸動作結果
１２５・・・Ｘ軸モータ制御信号
１３０・・・Ｚ軸制御コントローラ １３１・・・Ｚ軸動作結果
１３５・・・Ｚ軸モータ制御信号
１４０，１４２・・・光信号変換機 １４１ 光ファイバ
２００・・・上位ＣＰＵ（ＨＯＳＴコンピュータ） ２０１・・・分注依頼
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査のために採取した血液や尿等の検体を通常複数個の別の容器に分注する検体分注装置、或いは検体の入った容器を目的毎に分類する検体分類装置等の検体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院や検査機関は、検査のために採取した血液や尿等の検体を別の容器に分注する検体分注装置や、分注した検体容器を目的別に分類する検体分類装置を備えている。検体分類装置は採取された親検体を種々の分析装置で使用するための子検体容器に分注する装置であり、検体分類装置は分注された子検体容器を分類する装置である。
【０００３】
これらの検体処理装置は、検体搬送ラインに接続して親検体の搬入から、検体分注装置における分注、及び検体分類装置における分類をラインとして処理しているが、検査項目の増加や選択の組合せの数の増加に対応する処理の多様化、搬入から分注・分類までの処理の高速化、分注・分類の正確性を確保する高信頼化、検査室に設置される装置の省スペース化などにおいて改善が求められている。
【０００４】
従来の検体処理装置においては、Ｚ軸（鉛直方向）に分注ヘッドや試験管等の検体容器のハンド機構を取り付け、その分注ヘッドで親検体から子検体容器へ指定量だけ分注し、分注した検体容器を目的別のトレイにハンド機構により分類することが行われている（例えば、特許文献１参照）。分注ヘッドや分類ハンドの取り付け総数は予め決められており、システムの要求に合せて変更することはできない構造となっている。
【０００５】
従来の検体分注装置では、分注数を優先する方式と処理速度を優先する方式の２つの方式がある。分注数を優先する方式では、１〜２本の分注ヘッドを搭載し、それぞれの分注ヘッドがＸ軸方向（複数ヘッドの並び方向）に自由に動作させることで、１つの元検体から複数の子検体容器への分注を可能としている。また、処理速度を優先する方式では、多数（検体容器搬送用ラックの検体容器の搭載数で決まり、一般的には５本）の分注ヘッドを搭載し、それぞれの分注ヘッドがＸ軸方向への動作が無い、又は、一定間隔の動作のみ可能とし、１つの元検体から一つ又は複数の子検体容器へ分注ヘッド数分の同時分注を行うことで、処理速度を向上させている。
【０００６】
従来の検体分類装置では、複数の分類ハンドを搭載することで、同時処理可能なものは一度に処理動作が可能なように構成されている。分注ヘッドや分類ハンドの数は、装置の設計・製造段階で決まっており、実稼動後や後々のシステム変更時に合わせて増減させる変更は困難である。
【特許文献１】特開２０００−９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、検体処理装置においては、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材を着脱できるようにしてシステム要求に応じて処理作業部材の数を容易に変更可能にする点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の数の変更を容易にして、複数の子検体容器への分注や複数の子検体容器の一動作での分類を可能とし、処理の多様化に対応し且つ高速化で省スペースな検体処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の駆動手段としてリニアモータを応用し、リニアモータの固定子に対して、処理作業部材をリニアモータの可動子及びＺ軸駆動用アクチュエータとともに着脱可能にすることで、処理作業部材の数の変更を容易に且つ柔軟性を以て対応可能である。
【００１０】
一つのＸ軸に複数個の処理作業部材が搭載され、且つ各処理作業部材のＸ軸方向への移動量は、それぞれに任意に制御可能である。また、Ｙ軸駆動用アクチュエータ及び全てのＸ軸駆動用アクチュエータ及びＺ軸駆動用アクチュエータを同時に制御できるコントローラを検体処理装置に搭載することができる。
【００１１】
また、複数の分類ハンドを搭載することで、一度に処理可能な場合の分類処理の高速が可能となる。さらに、システム変更等による処理作業部材の数の変更にも対応できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の検体処理装置によれば、一つの親検体から複数の子検体容器への分注も可能であるばかりでなく、複数の親検体を同時に複数の子検体容器に分注することもできる。また、分注ヘッドや分類ハンドのような処理作業部材の数をシステム要求に合せて容易に変更することができ、一回で複数分注、分類が可能であり、処理作業部材の数に応じて全体としての処理速度を変更し、処理作業速度が高速で且つ省スペースな検体処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図５に、本発明による検体処理装置を検体分注装置に適用した一実施例を示す。図１は検体分注装置の概略を示す斜視図、図２は図１に示す検体分注装置のＸ軸の正面図、図３は同じくＸ軸の上面図、図４は分注ヘッド装着時のＸ軸の側面図、図５は分類ヘッドの側面図である。この実施例では、検体分注装置には、一つのＸ軸に５本のフレキシブル分注ヘッドが搭載されている。
【００１４】
図１に示すように、検体分注装置の要部である分注機構部は、Ｙ軸（前後水平動）１，１と、Ｘ軸（左右水平動）２と、Ｘ軸２に対して並んで配設されている分注ヘッド群３から構成されている。Ｙ軸１とＸ軸２とは、水平面内の直交する２軸を構成している。Ｙ軸１，１は、図示しないが、モータによりベルトを介して駆動される。また、Ｙ軸１は、リニアモータを用いることで、ベルトレスにも構成できる。Ｘ軸２は、Ｙ軸１，１に取り付けられており、Ｙ軸１，１に対して直交を維持しながら、全体が前後水平動可能である。分注ヘッド群３は、複数個（この実施例の場合、５個）の分注ヘッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ（以後、符号「１１」で総称する）から成っている。
【００１５】
図２〜図４に示すように、Ｘ軸２の長手方向に延びるＸ軸ベース１０には、固定子（微小磁区列で構成した永久磁石）１２と分注ヘッド１１の位置検出のためのリニアスケール１８とが、Ｘ軸ベース１０の長手方向に延びるように組み込まれている。また、分注ヘッド１１の揺れ止めのために、Ｘ軸ベース１０に並行にガイドレールを追加しても良い。
【００１６】
各分注ヘッド１１には、それぞれ分注ヘッド１１がＸ軸方向に移動するのに必要な電磁石１４と、位置検出を行うための位置検出器１７ａ，１７ｂ・・・１７ｅ（総称して「１７」とする）とが取り付けられている。固定子１２と電磁石１４とはリニアアクチュエータを構成する。即ち、分注ヘッド１１において、電磁石１４は固定子１２に対して僅かの隙間を介して対向配置されており、固定子１２との磁気的な相互作用によって、分注ヘッド１１はＸ軸２の長手方向に駆動される。また、位置検出器１７は、リニアスケール１８に対向して僅かの隙間を介して配置されており、リニアスケール１８を読むことで、Ｘ軸２における自己位置を知ることができる。
【００１７】
各分注ヘッド１１には、それぞれＺ軸（上下動）ベース１３，１３ｂ・・・１３ｅ（総称して「１３」とする）が取り付けられている。Ｚ軸ベース１３においては、Ｚ軸駆動ガイド１９が取り付けられている。Ｚ軸ベース１３は、Ｚ軸ベース部分１５ａとＺ軸ベース部分１５ｂとに分離可能であり、また、Ｚ軸ベース固定ネジ１５ｃによって一体的に固定可能でもある。Ｚ軸ベース固定ネジ１５ｃを外しＺ軸ベース部分１５ｂを外すことで、Ｚ軸ベース１３をＸ軸ベース１０から取り外すことができる構造となっている。
【００１８】
分注ヘッド１１（図５に示す分類ヘッド３０の場合も同様、以下同じ）は、１本のＸ軸ベース１０に対してＺ軸ベース部分１５ａ，１５ｂ及びＺ軸ベース固定ネジ１５ｃによって着脱することにより、Ｘ軸ベース１０への搭載数を増減可能である。搭載数を変更した場合であっても、後述するように、例えば全体制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００のパラメータとして設定・保存することで、分注ヘッド１１の数の把握、各ヘッドの種別、動作指示、結果の判定を行うことができる。また、分注ヘッド１１には、常に右（又は左）から番号を付けることで、例えば、最右側のヘッドを取り外した時は、左側の番号が繰り上げることで対応できる。あるいは、ベッドの幅とワークエリアの幅で決まる最大ヘッド数に対応した番号にしておき、未搭載分は欠番とすることでもできる。
【００１９】
分注ヘッド１１は、Ｚ軸駆動ガイド１９に取り付けられており、Ｚ軸方向の移動に必要なＺ軸駆動モータ２０と当該モータ２０を駆動するためのドライバ及び、検体を吸引／吐出するための機構が内蔵されている。
【００２０】
リニアアクチュエータとしては、磁気式リニアモータのほかに、超音波式リニアモータ、静電気式リニアモータ等が適用可能である。
【００２１】
次に、図６−ａと図６−ｂを参照して本検体処理装置の制御方法について説明をする。図６−ａは、本検体処理装置の作動を制御するための制御系統の制御ブロック図であり、この制御系統は上下に階層性を以て構築された複数の制御コントローラから成る。即ち、ＭＡＩＮ−ＣＰＵから成る全体制御コントローラ１００は、上位ＣＰＵ２００より依頼される分注オーダ２０１の解析を行い、解析した結果に基づいて分注動作のスケジューリングを行い、Ｙ軸制御コントローラ１１０にはＹ軸動作目標位置指示１０１を、Ｘ軸制御コントローラ１２０にはＸ軸動作目標位置指示１０２を、そしてＺ軸制御コントローラ１３０にはＺ軸動作目標位置指示１０３を送信する。各軸の制御コントローラ１１０〜１３０は、ＳＵＢ−ＣＰＵから成っている。
【００２２】
Ｙ軸制御コントローラ１１０は、受信したＹ軸動作目標位置指示１０１により、モータドライバを介してＹ軸モータの制御を行い、Ｙ軸動作結果１１１を全体制御コントローラ１００へ送信する。Ｘ軸制御コントローラ１２０は、受信したＸ軸動作目標位置指示１０２により、複数のＸ軸モータがお互いに衝突しないように速度制御と位置制御を行い、モータドライバを介してＸ軸モータの制御を行い、Ｘ軸動作結果１２１を全体制御コントローラ１００へ送信する。Ｚ軸制御コントローラ１３０は、受信したＺ軸動作目標位置指示１０３により、モータドライバを介してＺ軸モータの制御を行い、Ｚ軸動作結果１３１を全体制御コントローラ１００へ送信する。各軸からの動作結果１１１、１２１、１３１から動作結果の判断を行い次の動作に移行する。
【００２３】
Ｘ軸モータドライバとＸ制御コントローラ１２０との間は配線１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃによって接続されており、Ｚ軸モータドライバとＺ制御コントローラ１３０と間は配線１３５ａ，１３５ｂ及び１３５ｃによって接続されている。省配線化を行うために、モータ制御用信号を電気信号／光信号変換器を使用して光通信で代用してもよい。
各軸のアクチュエータ、分注ヘッド、分類ハンドへの電源供給は、例えば、ＤＣ２４Ｖの共通配線から、コネクタで分岐することで供給できるので、処理作業部材の数の増減にも対応可能である。
電力の伝送は、光や高周波磁界、電波等による無線伝送も考えられる。
【００２４】
図６−ｂは、本検体処理装置の作動を制御するための別の制御系統の制御ブロック図であり、この制御系統も図６−ａに示す制御系統と同様に、上下に階層性を以て構築された複数の制御コントローラから成る。図６−ａに示した構成要素と同等のものには同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。図６−ｂに示す制御系統においては、制御信号は光信号変換機１４０から１本の光ファイバ１４１によるローカルネットワークを経て、更に光信号変換機１４２から分岐して供給され、Ｘ１軸〜Ｘｎ軸モータと、Ｚ１軸〜Ｚｎ軸モータの各モータドライバへ送信されることにより、各分注ヘッド、分類ハンドのアドレスを決めて信号の授受を行うことで、分注ヘッド、分類ハンドの増減に対応できる。
【００２５】
更に、電源に制御信号、計測データ及び計測結果を高周波信号にして重畳して通信することで、電源ケーブルだけを配線し、通信ネットワークを形成することも可能である。この場合、耐ノイズ性を向上させるため、スペクトル拡散ＣＤＭＡ（Code Division Multi Access）通信方式等を応用し、ホストと各分注ヘッド、分類ハンドのそれぞれに拡散コードを割当てることで、多重通信が可能となる。
【００２６】
次に、図７−ａ〜図７−ｆを参照して、本発明による検体処理装置の具体的な動作の説明をする。図７−ａ〜図７−ｆに示す検体分注装置は、図１〜図５に示した５本の分注ヘッドが装着された検体分注装置の動作例である。
【００２７】
分注ヘッド群３と親検体ライン５０と子検体ライン６０を備えた分注装置において、上位ＣＰＵ２００より１対２分注（１つの親検体から２つの子検体を作成する）の依頼があった場合、図７−ａに示すようにＹ軸、Ｘ軸を親検体５０上の位置へ移動させることで、親検体５０の検体を吸引することが可能になる。分注ヘッド群３の各分注ヘッド１１は、親検体５０の並び間隔と同様の間隔でＸ軸上に集合されている。
【００２８】
次に、親検体５０より吸引を行うために、図７−ｂに示すように、各分注ヘッド１１はＺ軸を親検体５０の中に降下させるとともに、検体の依頼された分注量の吸引動作を行う。親検体５０の吸引動作完了後は、親検体５０から離脱して子検体６０の位置に移動させるために、一度Ｚ軸を上昇させるので、再び図７−ａの位置を占める。
【００２９】
次に、図７−ｃに示すように、各分注ヘッド１１を子検体の位置に合わせるために、Ｙ軸を移動して各分注ヘッド１１を子検体６０の並びに合わせ、更に各分注ヘッド１１のＸ軸上の互いの間隔を広げて、それぞれ一つ置きの子検体（奇数番号の子検体）の位置へ移動させる。次に、吸引した検体を子検体６０の各容器に吐出するために、図７−ｄに示すように、各分注ヘッド１１のＺ軸を容器の底付近まで降下させ、吸引した検体を依頼された分注量だけ吐出する。子検体吐出動作完了後は、次の子検体の位置に移動させるために、一度Ｚ軸を上昇させ、再び図７−ｃの位置を占める。
【００３０】
次に、残りの検体を子検体容器に吐出するために、図７−ｅに示すように、各分注ヘッド１１をＸ軸について移動させ子検体（偶数番号の子検体）位置へ移動させる。吸引した検体を子検体６０の各容器に吐出するために、図７−ｆに示すように、各分注ヘッド１１Ｚ軸を容器の底付近まで降下させ、吸引した検体を依頼された分注量だけ吐出する。最後に次の検体を処理するために、Ｚ軸を上昇させると、再び図７−ｅの位置を占める。
【００３１】
図８には、本発明による検体処理装置が検体分注装置であるときの、検体を親検体容器から子検体容器へ分注する分注ヘッドの一例が縦断面図として示されている。分注ヘッド１５０内には、検体吸引用のベローズ１５１と、ベローズ１５１を伸縮するベローズ駆動用アクチュエータ１５２と、分注動作の検出を行う圧力センサ１５３が内蔵されている。ベローズ駆動用アクチュエータ１５２を駆動してベローズ１５１の内部スペースを拡大することで、負圧によって検体を吸引することができる。吸引圧力を圧力センサ１５３が検出しているので、分注動作が行われたか否かの検出をすることができる。
【００３２】
以上のような構成、動作により、システム要求にフレキシブルに対応可能な分注装置、分類装置等の検体処理装置を提供でき、装置構成の簡略化、検体処理速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による検体処理装置の一実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１に示す実施形態の検体処理装置のＸ軸の正面図。
【図３】図１に示す実施形態の検体処理装置のＸ軸の上面図。
【図４】図１に示す実施形態の検体処理装置の分注ヘッド搭載時のＸ軸の側面図。
【図５】図１に示す実施形態の検体処理装置の分類ヘッドの側面図。
【図６−ａ】図１に示す実施形態の検体処理装置の制御コントローラの一例を示す制御ブロック図。
【図６−ｂ】図１に示す実施形態の検体処理装置の制御コントローラの別の例を示す制御ブロック図。
【図７−ａ】図１に示す実施形態の検体処理装置の動作例であって、分注ヘッドの親検体への降下前の状態を示す図。
【図７−ｂ】図７−ａに示す検体処理装置において、分注ヘッドを親検体へ降下させた状態を示す図。
【図７−ｃ】図７−ｂに示す分注ヘッドを子検体の位置に広げた状態を示す図。
【図７−ｄ】図７−ｃに示す分注ヘッドを子検体へ降下させた状態を示す図。
【図７−ｅ】図７−ｃに示す分注ヘッドを別の子検体の位置に広げた状態を示す図。
【図７−ｆ】図７−ｅに示す分注ヘッドを子検体へ降下させた状態を示す図。
【図８】本発明による検体処理装置が検体分注装置であるときの、分注ヘッドの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・Ｙ軸 ２・・・Ｘ軸 ３・・・Ｚ軸
１０・・・Ｘ軸ベース １１・・・分注ヘッド １２・・・固定子（永久磁石）
１３・・・Ｚ軸ベース １３a・・・Ｚ軸ベースＡ １３ｂ・・・Ｚ軸ベースＢ
１３ｃ・・・Ｚ軸ベース固定ネジ
１４・・・電磁石 １７・・・位置検出器 １８・・・リニアスケール
１９・・・Ｚ軸駆動ガイド ２０・・・Ｚ軸駆動モータ
５０・・・親検体ライン ６０・・・子検体ライン
１００・・・全体制御コントローラ １０１・・・Ｙ軸動作目標位置指示
１０２・・・Ｘ軸動作目標位置指示 １０３・・・Ｚ軸動作目標位置指示
１１０・・・Ｙ軸制御コントローラ １１１・・・Ｙ軸動作結果
１２０・・・Ｘ軸制御コントローラ １２１・・・Ｘ軸動作結果
１２５・・・Ｘ軸モータ制御信号
１３０・・・Ｚ軸制御コントローラ １３１・・・Ｚ軸動作結果
１３５・・・Ｚ軸モータ制御信号
１４０，１４２・・・光信号変換機 １４１ 光ファイバ
２００・・・上位ＣＰＵ（ＨＯＳＴコンピュータ） ２０１・・・分注依頼
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液や尿などの検体を処理する検体処理装置において、
左右方向に延びる１つのＸ軸駆動用アクチュエータの固定子と、当該固定子に沿って移動可能に設けられそれぞれが前記固定子と協働するＸ軸駆動用アクチュエータ可動子及び前記検体を処理する処理ツールを備えた１乃至複数の処理作業部材とを備え、
前記各処理作業部材は、前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ可動子に対して前記処理ツールを上下動可能にするＺ軸駆動用アクチュエータを有するＺ軸機構を備えていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の検体処理装置において、
前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ可動子に対して、前記Ｚ軸機構及び前記処理ツールが着脱可能であることを特徴とする検体処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検体処理装置において、
前記検体処理装置は、前記処理ツールを分注ヘッドとして前記検体を親検体容器から子検体容器へ分注する検体分注装置であり、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータは前記分注ヘッド内に内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の検体処理装置において、
前記分注ヘッド内に、検体吸引用のベローズ、当該ベローズを伸縮するベローズ駆動用アクチュエータ、及び分注動作の検出を行う圧力センサが内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の検体処理装置において、
前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータ及び前記ベローズ駆動用アクチュエータの制御信号伝達に光通信を用いたことを特徴とする検体処理装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の検体処理装置において、
前記検体処理装置は、前記処理ツールを分類ハンドとして検体容器を目的に対応して分類する検体分類装置であり、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータは前記分類ハンド（駆動機構部）内に内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の検体処理装置において、
複数の前記Ｘ軸駆動用アクチュエータと複数の前記Ｚ軸駆動用アクチュエータを同時に制御可能な制御コントローラを搭載したことを特徴とする検体処理装置。
【請求項１】
血液や尿などの検体を処理する検体処理装置において、
左右方向に延びる１つのＸ軸駆動用アクチュエータの固定子と、当該固定子に沿って移動可能に設けられそれぞれが前記固定子と協働するＸ軸駆動用アクチュエータ可動子及び前記検体を処理する処理ツールを備えた１乃至複数の処理作業部材とを備え、
前記各処理作業部材は、前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ可動子に対して前記処理ツールを上下動可能にするＺ軸駆動用アクチュエータを有するＺ軸機構を備えていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の検体処理装置において、
前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ可動子に対して、前記Ｚ軸機構及び前記処理ツールが着脱可能であることを特徴とする検体処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の検体処理装置において、
前記検体処理装置は、前記処理ツールを分注ヘッドとして前記検体を親検体容器から子検体容器へ分注する検体分注装置であり、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータは前記分注ヘッド内に内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の検体処理装置において、
前記分注ヘッド内に、検体吸引用のベローズ、当該ベローズを伸縮するベローズ駆動用アクチュエータ、及び分注動作の検出を行う圧力センサが内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の検体処理装置において、
前記Ｘ軸駆動用アクチュエータ、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータ及び前記ベローズ駆動用アクチュエータの制御信号伝達に光通信を用いたことを特徴とする検体処理装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の検体処理装置において、
前記検体処理装置は、前記処理ツールを分類ハンドとして検体容器を目的に対応して分類する検体分類装置であり、前記Ｚ軸駆動用アクチュエータは前記分類ハンド（駆動機構部）内に内蔵されていることを特徴とする検体処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の検体処理装置において、
複数の前記Ｘ軸駆動用アクチュエータと複数の前記Ｚ軸駆動用アクチュエータを同時に制御可能な制御コントローラを搭載したことを特徴とする検体処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−ａ】
【図６−ｂ】
【図７−ａ】
【図７−ｂ】
【図７−ｃ】
【図７−ｄ】
【図７−ｅ】
【図７−ｆ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−ａ】
【図６−ｂ】
【図７−ａ】
【図７−ｂ】
【図７−ｃ】
【図７−ｄ】
【図７−ｅ】
【図７−ｆ】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６８７２８（Ｐ２００９−１６８７２８Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２７９（Ｐ２００８−９２７９）
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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