移し替え制御装置
【課題】 採尿カップから試験管に所定量の内容物を正確に移し替える。
【解決手段】 所定の単位時間当たりの流量の内容物が他の容器に移し替えられるように、採尿カップHCをDR4方向に傾斜させる速度（回転速度）を制御する。さらに、センサ２ｂで所定量の液面を検知した時間およびセンサ２ｃで所定量の液面を検知した時間から、移し替えを終える反転時間を算出する。反転時間に採尿カップHCをDR5方向に反転させる。
【解決手段】 所定の単位時間当たりの流量の内容物が他の容器に移し替えられるように、採尿カップHCをDR4方向に傾斜させる速度（回転速度）を制御する。さらに、センサ２ｂで所定量の液面を検知した時間およびセンサ２ｃで所定量の液面を検知した時間から、移し替えを終える反転時間を算出する。反転時間に採尿カップHCをDR5方向に反転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汎用カップに採取した内容物を、他の容器に正確に移し替えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康診断などで実施される尿検査の際には、図１６に示すような採尿カップHCが用いられており、被験者自身がトイレで尿を採尿カップ２に採取するのに用いられる。採尿カップHCに採取された尿は、医師や看護師、検査技師などが手作業で検査用の試験管に移し替え、複数の検査が行われる。
【０００３】
従来は、採尿カップHC内の尿LQを試験管などの他の容器に移し替える際に、分注用の器具DB（例えば、特許文献１の図６に示す分注・廃液ノズル１１５）を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４２２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術のように、採尿カップHC内に分注用の器具DB（図１６）を入れると所定量の尿を移し替えることは可能であるが、尿LQが付着した器具を洗浄する必要が生じてしまう。一方で、分注用の器具DBを用いずに、正確な量を採尿カップHCから他の容器に移し替えることが困難であると考えられていた（患者により採取された尿LQの量がバラバラである等の理由から）。
【０００６】
この発明は、内容物を入れた状態の採尿カップから、分注用の器具を使用することなく、他の容器に正確に内容物を移し替えることが可能な移し替え制御の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）この発明の移し替え制御装置は、
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサと、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段と、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段と、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする。
【０００８】
これにより、他の容器に移し替えられている内容物の量を、正確に把握してすることが可能となり、分注用の器具を使用せずに所定量の移し替え制御を行うことができる。
【０００９】
（２）この発明の移し替え制御装置は、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、所定の単位時間当たりの流量に対応する回転速度を記憶した記憶部を備え、
前記傾斜速度制御手段は、前記記憶部を参照して、前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御すること、
を特徴とする。
【００１０】
これにより、各角度に対応する回転速度を記憶した記憶部を参照するだけで、単位時間当たりの流量が所定値になるように制御することができる。
【００１１】
（３）この発明の移し替え制御装置は、
前記単位時間当たりの流量が、前記傾斜される角度について一定の値に設定されたこと、
を特徴とする。
【００１２】
これにより、一定の単位時間当たりの流量に基づいて、移し替えを終える時間を正確に算出することができる。
【００１３】
（４）この発明の移し替え制御装置は、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、内容物の残り容積を記憶した記憶部、
前記容器に入っている内容物の量が残り容積以下とならない最大の角度を初期傾斜角度として決定し、当該初期傾斜角度まで傾斜するように前記傾斜手段を制御する手段、
を備えたこと、
を特徴とする。
【００１４】
これにより、液面が注ぎ口付近まで到達した初期傾斜角度から、内容物の移し替えを開始することができる。
【００１５】
（８）この発明の移し替え制御装置は、
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御する手段と、
前記単位時間当たりの移し替え量から算出される反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を特徴とする。
【００１６】
これにより、容器が傾斜される速度を、容器の形状に応じて、単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の内容物移し替え装置１００の構成を示す図である。
【図２】内容物移し替え装置１００（図１）のα矢視図である。
【図３】内容物移し替え装置１００（図１）のβ矢視図である。
【図４】本発明の移し替え制御装置２００のハードウェア構成を示す図である。
【図５】傾斜速度制御テーブル３４のデータ例を示す図である。
【図６】内容物移し替え装置１００の動作および制御処理を示すフローチャートである。
【図７】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０２）を示す図である。
【図８】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０４）を示す図である。
【図９】採尿カップHCの開口部を変形させた状態および注ぎ口成形用の型の詳細を示す図である。
【図１０】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０８）を示す図である。
【図１１】移し替え装置１００の動作および制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】移し替えを開始した後の経過時間tと、移し替えられた尿LQの容積（総分注量）Vとの関係を示すグラフである。
【図１３】傾斜速度制御テーブル３４を算出するために用いられるデータの具体例を示す図である。
【図１４】単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つ場合の、傾斜角度θと回転速度ｎとの関係を示す図である。
【図１５】採尿カップHCを角度θだけ傾斜させたときの採尿カップHCの底面と、尿LQの液面との位置関係を示す図である。
【図１６】一般的な採尿カップHCの外形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．内容物移し替え装置１００の構造
本発明の内容物移し替え装置１００の構造を図１に示す。図１は、動作前の内容物移し替え装置１００の状態を示す側面図である。なお、以下の実施形態では、容積200mLの採尿カップHCに尿LQが140mLが入っている状態から、他の容器である試験管BTに10mL（設定量）を移し替える場合を例として説明する。
【００１９】
まず、図１に示す内容物移し替え装置１００が備える採尿カップ傾斜装置TD、試験管受け台BSによって行われる一連の動作について、図１および図８、図１０を用いて簡単に説明する。
【００２０】
採尿カップ傾斜装置TDは、図１に示す状態から動作を開始し、リフトプレートLPを前方向DR1、上方向DR2に順に移動させて採尿カップHCを保持する（図８）。さらに、図１０に示すように、尿LQの液面が採尿カップHCの縁に達する手前の所定角度（初期傾斜角度α）まで採尿カップHCを傾斜させる。一方、試験管受け台BSは、尿LQが移し替えやすいように、試験管BTを方向DR3に旋回させる（図８）。
【００２１】
図１０に示す状態から、採尿カップ傾斜装置TDは、採尿カップHCをさらに傾斜させる。これにより、尿が採尿カップHCから試験管BTに移し替えられる。このとき、予め設定された単位時間当たりの流量Ｑで移し替えられるように、採尿カップHCを傾斜させる速度（回転速度）が制御される（後述する）。
【００２２】
つぎに、図１に示す内容物移し替え装置１００の各部の構造について、具体的に説明する。
【００２３】
図１に示す採尿カップHCには、予め患者などにより採取された尿LQが入れられている。採尿カップHCは、機械により自動的に、または人間がコースターCOの上に載置して配置される。また、コースターCOが載置されるコースター受け台CSには、尿LQの容積を算出するための重量センサ３が設けられている。コースター受け台CSは、載置面FDに対して固定されている。
【００２４】
図１の採尿カップ傾斜装置TDは、コースターCOを介して採尿カップHCを持ち上げるためのリフトプレートLPと、リフトプレートLPを採尿カップHCに対して前後方向に移動させるモーター４ａと、リフトプレートLPを上下方向に移動させるモーター４ｂと、モーター４ａとモーター４bとを一体的に固定する固定プレートFPと、回転軸AX1を中心として回転するスイングプレートSPと、スイングプレートSPを回転させるためのモーター４dと、スイングプレートSPに一体的に固着されるレールプレートRPとを備える。
【００２５】
図１に示すリフトプレートLPは、前方向DR1に移動した後、上方向DR2に移動したときに、コースターCOの縁を下から持ち上げることが可能な形状（例えば、コの字型）に成形される。
【００２６】
図２は、図１に示す内容物移し替え装置１００のα矢視図である。モーター４dは、図２に示すように、片側の筐体HSに取り付けられており、モーター４dの駆動軸はスイングプレートSPに噛み合っている。このため、モーター４dの駆動軸が回転すると、これと噛み合うスイングプレートSPが図１に示すDR4方向（反転のときは、DR5方向）に回転する構造となっている。
【００２７】
図１の試験管受け台BSは、他の容器である試験管BTを採尿カップHCの開口部に近づけるための装置である。このため、試験管受け台BSは、図１に示すように、試験管BTを保持するためのスイング部SWと、回転軸AX2を介してスイング部SWに連結される固定部FXと、スイング部SWを所定角度まで旋回させるためのモーター４ｃとを備える（図１）。
【００２８】
試験管受け台BSのモーター４ｃ（図１）は、載置面FDに対して固定された固定部FXに取り付けられており、モーター４ｃの駆動軸が回転すると、これと噛み合うネジ機構を備えた回転軸AX2が回転し、回転軸AX2を中心として、スイング部SWが図１に示すDR3の方向に旋回される。図３は、図１に示す内容物移し替え装置１００のβ矢視図である。図３に示すように、試験管BTは、採尿カップHCの中心Oに向かうDR3の方向に旋回する。
【００２９】
図１に示すように、試験管受け台BSのスイング部SWには、試験管BTが差し込まれている。また、スイング部SWの側壁には、試験管BTの液面位置を検知するための３つの液面センサ（図１に示すトリガーセンサ２ａ、第１センサ２b、第２センサ２c）が所定位置に取り付けられている。例えば、トリガーセンサ２ａは約0.2mL、第１センサ２bは3mL、第２センサ２cは8mLの液面レベルを検知する。
【００３０】
なお、図１のトリガーセンサ２ａは、試験管BTに尿が移し替えられ始めたことを検知するための液面センサである。このため、厳密に所定量であることを検知する必要はない。これに対し、図１の第１センサ２bおよび第２センサ２cは、移し替えを終える正確な時間を算出するために、それぞれ所定量の液面レベルを検知する必要がある。このため、第１センサ２ｂおよび第２センサ２cは、それぞれ所定量に対応する液面位置に向けて正確に取り付けられる。
【００３１】
なお、図１に示すように、第１センサ２ｂおよび第２センサ２cは試験管BTの中央位置Ｃでの液面を測定している。このため、試験管BTが傾斜しても、液面レベルの測定に問題は生じない。これは、試験管BTの形状が第１センサ２bおよび第２センサ２cが取り付けられた付近において円柱であるため、試験管BTが鉛直方向のときの水平面と、傾斜した状態での水平面と、試験管BTの側面とで形成される空間の体積が、中央位置Ｃを挟んだ両側で等しくなるからである。
【００３２】
図１に示す内容物移し替え装置１００の動作を制御する移し替え制御コンピュータ（移し替え制御装置）２００のハードウェア構成について、図４を用いて説明する。
【００３３】
図４に示すように移し替え制御コンピュータ２００は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２２、表示部２４、フラッシュメモリ２６、入力手段２８、Ｉ／Ｏ３０などを備えている。移し替え制御コンピュータ２００には、Ｉ／Ｏ３０を介して、液面センサ２（図１のセンサ２ａ〜２ｃ）、重量センサ３（図１）、駆動部４（図１のモーター４ａ〜４ｄ）が接続されている。
【００３４】
図４に示すように、移し替え制御コンピュータ２００のフラッシュメモリ２６には、移し替え制御プログラム３２と傾斜速度制御テーブル３４が記憶されている。図５に、傾斜速度制御テーブル３４のデータ例を示す。なお、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４では、単位時間当たりの流量Ｑを4.6375[mL/sec]に設定し、各値を算出している。
【００３５】
傾斜速度制御テーブル３４には、少なくとも採尿カップHCを傾斜する角度θに対応づけられた回転速度ｎが記憶されている。また、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４には、さらに、傾斜する角度θに対応づけられた採尿カップHCの残り容積Ｒが記憶されており、初期傾斜角度αを決定するために用いられる。
【００３６】
移し替え制御プログラム３２（図４）は、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照して、予め設定された単位時間当たりの流量Ｑの尿LQを試験管BTに移し替えるように、モーター４ｃ（図１）の回転速度ｎを制御する。具体的には、モーター４ｃ（図１）の回転速度ｎは、所定角度だけ軸を回転させるために必要なパルス数と、所定角度だけ軸を回転させるのに要する所要時間との関係に基づいて制御される。なお、図５に示す回転速度ｎの算出方法については、後で説明する。
【００３７】
図５に示す残り容積Rは、採尿カップHCを所定角度θだけ傾けたときの最大容積、すなわち、採尿カップHCにどれだけの量（容積）が残っているかを示す値である。例えば、容積Rの値は、採尿カップHCの形状と、各傾斜角度θにおける液面位置とで仕切られる容積を３次元CAD等を用いて算出することで得られる。
【００３８】
なお、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照すると、10mLの設定量を移し替えるのに必要な傾斜角度（すなわち、移し替えを開始した角度と、移し替えを終えた角度との差）は、最初に採尿カップHCに144mL入っているときは約４°（３０°〜３４°）であるのに対し、最初に103mL入っているときは約３°（４５°〜４８°）であり、最初に採尿カップHCに入っている尿LQの量によって異なることが分かる。
【００３９】
２．内容物移し替え装置１００の動作
図６のフローチャートなどを用いて、内容物移し替え装置１００（図１）の動作および制御処理について説明する。
【００４０】
まず、移し替え制御プログラム３２（図４）による制御を受けて、図１のモーター４ａが駆動し、図７に示すように、リフトプレートLPを採尿カップの方向DR１に移動させる（図６のステップＳ０２）。
【００４１】
さらに、モーター４bが駆動し、リフトプレートLPを上方向DR２に移動させる（図６のステップＳ０４）。これにより、図８に示すように、採尿カップHCが、コースターCOごと持ち上げられる。このとき、採尿カップHCの開口部が、図９Ａに示す注ぎ口成形用の型MLに押し込まれて把持され、注ぎ口PSが設けられる。
【００４２】
図９Ａは、図８に示す内容物移し替え装置１００のγ断面矢視図であり、図９Ａでは、突起PJが取り付けられるレールプレートRPを点線で示している。図９Ａに示すように、注ぎ口成形用の型MLは、注ぎ口PSに対応する位置を除いてＣ型に配置された、複数の突起PJを備えている。また、図９Ｂに示すように、各突起PJは、下方向に開いたテーパー状に成形されており、採尿カップHCがリフトプレートLPによって持ち上げられた際に、それぞれの突起PJが採尿カップHCの開口部を外側から押圧して注ぎ口PSが設けられる。
【００４３】
また、図６のステップＳ０４と同時に（またはステップＳ０４の前後に）、モーター４ｃが駆動し、スイング部ＳＷを所定角度まで旋回させる。これにより、図８に示すように、回転軸AX1の付近（つまり、採尿カップHCの注ぎ口PS付近）に、試験管BTの口が近づけられる。
【００４４】
さらに、ＣＰＵ２０（図４）は、採尿カップHCの重量を重量センサ３から取得し、これに基づいて尿LQの容積を算出する（図６のステップＳ０６）。例えば、重量センサ３から取得した重量の値から、採尿カップHCおよびコースターCOの重さを差し引いて、比重から演算すればよい。
【００４５】
さらに、移し替え制御プログラム３２による制御を受けて、モーター４ｄが駆動して、スイングプレートSPを回転させ、所定の初期傾斜角度αまで、採尿カップHCを傾斜させる（図６のステップＳ０８）。初期傾斜角度αに致るまでの回転速度は、特に限定されないが、液垂れが生じない程度で、できるだけ速やかに行うのがよい。
【００４６】
所定の初期傾斜角度αは、ステップＳ０８で算出した尿LQの容積に基づいて、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照することで得られる。具体的には、ステップＳ０８で算出した容積が、残り容積Ｒ以下とならない最大の角度θを初期傾斜角度αとして決定する。例えば、図６のステップＳ０６で得られた尿LQの容積が140mLであった場合には、図５の傾斜速度制御テーブル３４から、容積Ｒが140mL以下とならない最大の角度である３１°を初期傾斜角度αとする。
【００４７】
以上の処理により、図１０に示す状態、すなわち、尿LQの液面が採尿カップHCの注ぎ口PS付近に達し、内容物の移し替えが可能な状態になる。その後、移し替え制御処理（図６のステップＳ１０）が以下のように行われる。
【００４８】
３．移し替え制御処理（ステップＳ１０）の詳細
移し替え制御プログラム３２による移し替え制御処理（図６のステップＳ１０）の詳細について、図１１のフローチャート、図１２のグラフなどを用いて以下に説明する。図１２は、移し替え開始からの経過時間ｔと、既に移し替えられた内容物の容積（総分注量）Ｖとの関係を示すグラフである。
【００４９】
図６のステップＳ０８において、所定の初期傾斜角度αまで、採尿カップHCを傾斜させた後、ＣＰＵ２０（図４）は、傾斜速度制御テーブル３４を参照して、初期傾斜角度αから移し替え開始速度ｎ０を決定する（図１１のステップＳ１２）。具体的には、移し替え開始速度ｎ０は、移し替えの開始時に液垂れの発生を防止するため、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎを所定倍（例えば、２．５倍程度）した値とする。例えば、図５の傾斜速度制御テーブル３４を参照すると、α＝３１°のとき、回転速度は151.4［pps］なので、その２．５倍の速さ378.5［pps］が、移し替え開始速度ｎ０として決定される。
【００５０】
ＣＰＵ２０（図４）は、ステップＳ１２で決定した移し替え開始速度ｎ０で、回転軸AX1を中心として採尿カップHCを傾斜させ（図１１のステップＳ１４）、さらに、液面がトリガーセンサ２ａに検知されたか否かを検知する（図１１のステップＳ１６）。図１２のグラフに示すように、容積Ｖ０の液面がトリガーセンサ２ａに検知される時間ｔ０まで、総分注量Vは、移し替え開始速度ｎ０に対応する傾きで直線的に増加する。なお、単位時間当たりの流量Ｑの変化は、図１２のグラフにおいて傾きで表される。
【００５１】
液面がトリガーセンサ２ａに検知されると（図１１のステップＳ１６のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０（図４）は、傾斜速度制御テーブル３４を参照して、移し替えられる尿LQの単位時間当たりの流量Ｑが設定値になるように、モーター４ｄの回転速度ｎを制御する（図１１のステップＳ１８）。すなわち、液面がトリガーセンサ２ａに検知された後は、図５に示す傾斜角度制御テーブル３４の回転速度ｎと同じになるようにモーター４ｄの回転速度が制御される。
【００５２】
すなわち、時間ｔ０からｔ１までは、図１２のグラフに示すように、設定された単位時間当たりの流量に対応する傾きに近づくように制御される。このとき、時間ｔ０からｔ１までのグラフの傾きは、時間ｔ０までの傾きより小さくなる（単位時間当たりの流量Ｑが１／２．５倍に減少したため）。なお、図１２のグラフから、時間ｔ０を過ぎてから、単位時間当たりの流量Ｑが一定になるには少し時間がかかっているが、これは慣性力による影響がしばらく残っているためである。
【００５３】
その後、ＣＰＵ２０（図４）は、液面が第１センサ２ｂに検知された時間ｔ１を記憶し（図１１のステップＳ２０）、さらに、液面が第２センサ２ｃに検知された時間ｔ２をＲＡＭ２２に記憶する（図１１のステップＳ２２）。すなわち、図１２のグラフに示す、容積Ｖ１のときの時間ｔ１、および容積Ｖ２のときの時間ｔ２が記憶される。
【００５４】
さらに、ＣＰＵ２０（図４）は、ステップＳ２０およびステップＳ２２でＲＡＭ２２に記憶したデータに基づいて、設定量Ｖ３を移し替え終わるまでの時間ｔ３を、以下のように算出する（図１１のステップＳ２４）。
【００５５】
図１２のグラフでは、時間ｔ１からｔ２までの間に、容積がＶ１からＶ２に増加している。このため、単位時間当たりの容積増加率ΔVは、（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）となる（ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａに相当）。また、ｙ＝ａｘ＋ｂに、x＝ｔ１のとき、y＝Ｖ１を条件として代入すると、ｂ＝Ｖ１−ｔ１（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）である。そうすると、例えば、（ｔ１，Ｖ１）＝（0.5，2.8）、（ｔ２，Ｖ２）＝（1.8，8）であったとき、ａ＝4となり、ｂ＝0.8となる。
【００５６】
これより、時間ｔ３を算出するための式y＝４x＋０．８が得られる。よって、採尿カップHCから、試験管BTに設定量Ｖ３（10mL）だけ分注するときの時間ｔ３は、ｔ３＝2.3［s］となる。つまり、移し替えを開始してから２．３秒後に採尿カップHCを反転させればよいことになる。なお、時間ｔ１からは１．８秒後、時間ｔ２からは０．５秒後に相当する。
【００５７】
最後に、ＣＰＵ２０（図４）は、算出した上記時間ｔ３に達したときに、採尿カップを素早く図１のDR５方向に反転させるように、モーター４ｄを制御する（図１１のステップＳ２６）。なお、採尿カップHCの回転はできるだけ速やかに行うべきであり、例えば、図１１のステップＳ１２で決定した移し替え開始速度ｎ０で、逆方向に反転させればよい。
【００５８】
以上の処理により、予め設定した単位時間当たりの流量Ｑに基づいて、所定量の尿LQを正確に移し替えることができる。
【００５９】
４．傾斜速度制御テーブル３４のデータについて
図５に示す傾斜速度制御テーブル３４の各データを算出する方法について、図１３を用いて以下に説明する。図１３は、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４において、パルス数Ｎ、単位時間当たりの流量Ｑ、容積差ΔＲ、所要時間Δｔのデータ項目を追加したものである。
【００６０】
各角度θについて、単位時間当たりの流量Ｑ（例えば、4.6375[mL/sec])を設定すると、以下のように、各角度θに対応する回転速度ｎを算出することができる。
【００６１】
まず、図１３に示す採尿カップHC内の残り容積Ｒの差、容積差ΔＲをおよび単位時間当たりの流量Ｑを、（式）Δｔ＝ΔＲ／Ｑ（設定値）に代入して、各角度θについての所要時間Δｔが得られる。さらに、回転速度ｎは、ｎ＝８０／Δｔで得られる。ここで、８０は、採尿カップHCを１度だけ傾斜させるのに必要なパルス数である。
【００６２】
なお、図５の傾斜角度制御テーブル３４のように、少なくとも傾斜角度θと回転速度ｎを対応づけたテーブルさえ記憶しておけば、上記のような計算をその都度行う必要は無い。
【００６３】
図１４は、単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つときの、採尿カップHCの傾斜角度θとその角度θにおける回転速度ｎとの関係を示すグラフである。図１４に示すグラフには、回転速度ｎが最小になるピーク角度θｐ（図１４に点Ｐで示す）が存在する。これは、図１３のデータにおいて、θ＝５２°のときに回転速度ｎが最小となるピーク角度θｐが存在することに対応する。
【００６４】
すなわち、採尿カップHCの傾斜を開始してから、採尿カップHCの底に達するまでの間（図１５Ａの状態）は、容積差ΔＲ（図１３）は徐々に大きくなるので、図１４に示すように回転速度ｎは減少する（単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つため）。さらに、採尿カップHCの底に初めて達すると（図１５Ｂの状態）、ピーク角度θｐ（図１３に示すθ＝５２°）で、容積差ΔＲが最大となり、回転速度ｎが最小になる。その後、さらに、採尿カップHCを傾斜させると、容積差ΔＲ（図１３）は徐々に小さくなるので、図１４に示すように回転速度ｎは増加する（単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つため）。
【００６５】
また、図１４のグラフおける回転速度ｎの減少率は、液面が採尿カップHCの底（図１５Ｂの状態）に近づくほど大きくなる。これは、採尿カップHCの液面が底面に近づくほど、容積差ΔＲ（図１３）の増加率が大きくなるからためである。さらに、ピーク角度θｐ（図１３に示すθ＝５２°）を超えると、図１４のグラフに示す回転速度ｎの増加率は、徐々に大きくなる。これは、採尿カップHCの液面が底面を超えると（図１５Ｃの状態）、容積差ΔＲ（図１３）の減少率が徐々に小さくなるからである。
【００６６】
５．その他の実施形態
なお、上記実施形態では、傾斜角度θに対応づけて回転速度ｎが記憶された傾斜角度制御テーブル３４（図５）を用いて制御することとしたが、これに限られず、容器の形状に対応した計算式から同様のデータを得て制御するようにしてもよい。
【００６７】
なお、上記実施形態では、所定の単位時間当たりの流量Ｑを、傾斜角度制御テーブル３４と同じ設定にして、傾斜角度（回転速度）を制御することとしたが、これに限られず、傾斜角度制御テーブル３４の設定とは異なる流量になるように制御するようにしてもよい。例えば、図５に示す単位時間当たりの流量Ｑを、設定値4.6375 [mL/sec]として生成された傾斜角度制御テーブル３４を用いて、設定値の２倍、すなわち9.275[mL/sec]の単位時間当たりの流量を得たいような場合は、傾斜角度制御テーブル３４の各角度θに対応する回転速度ｎを２倍すればよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、予め設定する単位時間当たりの流量Ｑを一定の値、すなわち、図１２のグラフ（流量Ｑに対応する傾きａの部分）で示されるような線形の方程式から得られる値としたが、これに限られず、例えば、一定の割合で増加または減少する値（非線形の方程式から得られる値）に、各角度θにおける単位時間当たりの流量Ｑを設定してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、単位時間当たりの流量Ｑを一定の値に設定して回転速度ｎを変化させたが、回転速度ｎを一定の値に設定して単位時間当たりの流量Ｑを変化させてもよい。このとき、移し替えを開始してからの総流量（時間的に変化する流量を加算したもの）が設定量となったときに、採尿カップHCを反転させればよい。
【００７０】
なお、上記実施形態では、移し替え開始速度ｎ０を、移し替えの開始時に液垂れの発生を防止するため、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎを所定倍（例えば、２．５倍程度）した値としたが（図１１のステップＳ１２）、これに限られず、例えば、移し替え開始速度ｎ０を、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎと同じにしてもよい。このとき、単位時間当たりの流量Ｑは、移し替え開始から一定となるため、センサ２を設けなくても（図１）、ｔ３＝Ｖ３／Ｑの関係より、単位時間当たりの流量Ｑと、移し替える設定量Ｖ３から、移し替えを終わる時間ｔ３を簡単に算出することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、採尿カップHCを傾斜させるための回転軸ＡＸ１（図１）を採尿カップHCの注ぎ口付近に設けたが、これに限られず、例えば、採尿カップHCの重心位置に回転軸ＡＸ１（図１）を設けて、液面の揺れを低減させてもよい。
【００７２】
なお、上記実施形態では、試験管BTを傾斜させることとしたが（図８）、これに限られず、試験管BTを傾斜させないようにしてもよい。
【００７３】
なお、上記実施形態では、尿LQの粘性や表面張力を考慮しないデータ（図５の傾斜角度制御テーブル３４）を用いて制御したが、これに限られず、尿LQの粘性や表面張力を考慮して補正したデータを用いて制御してもよい。
【００７４】
なお、上記実施形態では、注ぎ口PSを設ける際に、容器を安定に保持するとともに、液の幅を狭めて液垂れを防止するという目的から、採尿カップHCの開口部を少し変形させているが（図９Ａ）、これに限られず、採尿カップHCの開口部を全く変形させないようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記実施形態では、底が平面の採尿カップHCを用いることとしたが、これに限られず、底が平面でない容器（例えば、底が曲面の容器）を用いることもできる。
【００７６】
なお、上記実施形態では、内容物として尿（液体）を移し替えることとしたが、これに限られず、他の液体または粉状（粒状）の固体を移し替えるようにしてもよい。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汎用カップに採取した内容物を、他の容器に正確に移し替えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康診断などで実施される尿検査の際には、図１６に示すような採尿カップHCが用いられており、被験者自身がトイレで尿を採尿カップ２に採取するのに用いられる。採尿カップHCに採取された尿は、医師や看護師、検査技師などが手作業で検査用の試験管に移し替え、複数の検査が行われる。
【０００３】
従来は、採尿カップHC内の尿LQを試験管などの他の容器に移し替える際に、分注用の器具DB（例えば、特許文献１の図６に示す分注・廃液ノズル１１５）を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４２２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術のように、採尿カップHC内に分注用の器具DB（図１６）を入れると所定量の尿を移し替えることは可能であるが、尿LQが付着した器具を洗浄する必要が生じてしまう。一方で、分注用の器具DBを用いずに、正確な量を採尿カップHCから他の容器に移し替えることが困難であると考えられていた（患者により採取された尿LQの量がバラバラである等の理由から）。
【０００６】
この発明は、内容物を入れた状態の採尿カップから、分注用の器具を使用することなく、他の容器に正確に内容物を移し替えることが可能な移し替え制御の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）この発明の移し替え制御装置は、
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサと、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段と、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段と、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする。
【０００８】
これにより、他の容器に移し替えられている内容物の量を、正確に把握してすることが可能となり、分注用の器具を使用せずに所定量の移し替え制御を行うことができる。
【０００９】
（２）この発明の移し替え制御装置は、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、所定の単位時間当たりの流量に対応する回転速度を記憶した記憶部を備え、
前記傾斜速度制御手段は、前記記憶部を参照して、前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御すること、
を特徴とする。
【００１０】
これにより、各角度に対応する回転速度を記憶した記憶部を参照するだけで、単位時間当たりの流量が所定値になるように制御することができる。
【００１１】
（３）この発明の移し替え制御装置は、
前記単位時間当たりの流量が、前記傾斜される角度について一定の値に設定されたこと、
を特徴とする。
【００１２】
これにより、一定の単位時間当たりの流量に基づいて、移し替えを終える時間を正確に算出することができる。
【００１３】
（４）この発明の移し替え制御装置は、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、内容物の残り容積を記憶した記憶部、
前記容器に入っている内容物の量が残り容積以下とならない最大の角度を初期傾斜角度として決定し、当該初期傾斜角度まで傾斜するように前記傾斜手段を制御する手段、
を備えたこと、
を特徴とする。
【００１４】
これにより、液面が注ぎ口付近まで到達した初期傾斜角度から、内容物の移し替えを開始することができる。
【００１５】
（８）この発明の移し替え制御装置は、
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御する手段と、
前記単位時間当たりの移し替え量から算出される反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を特徴とする。
【００１６】
これにより、容器が傾斜される速度を、容器の形状に応じて、単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の内容物移し替え装置１００の構成を示す図である。
【図２】内容物移し替え装置１００（図１）のα矢視図である。
【図３】内容物移し替え装置１００（図１）のβ矢視図である。
【図４】本発明の移し替え制御装置２００のハードウェア構成を示す図である。
【図５】傾斜速度制御テーブル３４のデータ例を示す図である。
【図６】内容物移し替え装置１００の動作および制御処理を示すフローチャートである。
【図７】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０２）を示す図である。
【図８】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０４）を示す図である。
【図９】採尿カップHCの開口部を変形させた状態および注ぎ口成形用の型の詳細を示す図である。
【図１０】内容物移し替え装置１００が動作した状態（図６のＳ０８）を示す図である。
【図１１】移し替え装置１００の動作および制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】移し替えを開始した後の経過時間tと、移し替えられた尿LQの容積（総分注量）Vとの関係を示すグラフである。
【図１３】傾斜速度制御テーブル３４を算出するために用いられるデータの具体例を示す図である。
【図１４】単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つ場合の、傾斜角度θと回転速度ｎとの関係を示す図である。
【図１５】採尿カップHCを角度θだけ傾斜させたときの採尿カップHCの底面と、尿LQの液面との位置関係を示す図である。
【図１６】一般的な採尿カップHCの外形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．内容物移し替え装置１００の構造
本発明の内容物移し替え装置１００の構造を図１に示す。図１は、動作前の内容物移し替え装置１００の状態を示す側面図である。なお、以下の実施形態では、容積200mLの採尿カップHCに尿LQが140mLが入っている状態から、他の容器である試験管BTに10mL（設定量）を移し替える場合を例として説明する。
【００１９】
まず、図１に示す内容物移し替え装置１００が備える採尿カップ傾斜装置TD、試験管受け台BSによって行われる一連の動作について、図１および図８、図１０を用いて簡単に説明する。
【００２０】
採尿カップ傾斜装置TDは、図１に示す状態から動作を開始し、リフトプレートLPを前方向DR1、上方向DR2に順に移動させて採尿カップHCを保持する（図８）。さらに、図１０に示すように、尿LQの液面が採尿カップHCの縁に達する手前の所定角度（初期傾斜角度α）まで採尿カップHCを傾斜させる。一方、試験管受け台BSは、尿LQが移し替えやすいように、試験管BTを方向DR3に旋回させる（図８）。
【００２１】
図１０に示す状態から、採尿カップ傾斜装置TDは、採尿カップHCをさらに傾斜させる。これにより、尿が採尿カップHCから試験管BTに移し替えられる。このとき、予め設定された単位時間当たりの流量Ｑで移し替えられるように、採尿カップHCを傾斜させる速度（回転速度）が制御される（後述する）。
【００２２】
つぎに、図１に示す内容物移し替え装置１００の各部の構造について、具体的に説明する。
【００２３】
図１に示す採尿カップHCには、予め患者などにより採取された尿LQが入れられている。採尿カップHCは、機械により自動的に、または人間がコースターCOの上に載置して配置される。また、コースターCOが載置されるコースター受け台CSには、尿LQの容積を算出するための重量センサ３が設けられている。コースター受け台CSは、載置面FDに対して固定されている。
【００２４】
図１の採尿カップ傾斜装置TDは、コースターCOを介して採尿カップHCを持ち上げるためのリフトプレートLPと、リフトプレートLPを採尿カップHCに対して前後方向に移動させるモーター４ａと、リフトプレートLPを上下方向に移動させるモーター４ｂと、モーター４ａとモーター４bとを一体的に固定する固定プレートFPと、回転軸AX1を中心として回転するスイングプレートSPと、スイングプレートSPを回転させるためのモーター４dと、スイングプレートSPに一体的に固着されるレールプレートRPとを備える。
【００２５】
図１に示すリフトプレートLPは、前方向DR1に移動した後、上方向DR2に移動したときに、コースターCOの縁を下から持ち上げることが可能な形状（例えば、コの字型）に成形される。
【００２６】
図２は、図１に示す内容物移し替え装置１００のα矢視図である。モーター４dは、図２に示すように、片側の筐体HSに取り付けられており、モーター４dの駆動軸はスイングプレートSPに噛み合っている。このため、モーター４dの駆動軸が回転すると、これと噛み合うスイングプレートSPが図１に示すDR4方向（反転のときは、DR5方向）に回転する構造となっている。
【００２７】
図１の試験管受け台BSは、他の容器である試験管BTを採尿カップHCの開口部に近づけるための装置である。このため、試験管受け台BSは、図１に示すように、試験管BTを保持するためのスイング部SWと、回転軸AX2を介してスイング部SWに連結される固定部FXと、スイング部SWを所定角度まで旋回させるためのモーター４ｃとを備える（図１）。
【００２８】
試験管受け台BSのモーター４ｃ（図１）は、載置面FDに対して固定された固定部FXに取り付けられており、モーター４ｃの駆動軸が回転すると、これと噛み合うネジ機構を備えた回転軸AX2が回転し、回転軸AX2を中心として、スイング部SWが図１に示すDR3の方向に旋回される。図３は、図１に示す内容物移し替え装置１００のβ矢視図である。図３に示すように、試験管BTは、採尿カップHCの中心Oに向かうDR3の方向に旋回する。
【００２９】
図１に示すように、試験管受け台BSのスイング部SWには、試験管BTが差し込まれている。また、スイング部SWの側壁には、試験管BTの液面位置を検知するための３つの液面センサ（図１に示すトリガーセンサ２ａ、第１センサ２b、第２センサ２c）が所定位置に取り付けられている。例えば、トリガーセンサ２ａは約0.2mL、第１センサ２bは3mL、第２センサ２cは8mLの液面レベルを検知する。
【００３０】
なお、図１のトリガーセンサ２ａは、試験管BTに尿が移し替えられ始めたことを検知するための液面センサである。このため、厳密に所定量であることを検知する必要はない。これに対し、図１の第１センサ２bおよび第２センサ２cは、移し替えを終える正確な時間を算出するために、それぞれ所定量の液面レベルを検知する必要がある。このため、第１センサ２ｂおよび第２センサ２cは、それぞれ所定量に対応する液面位置に向けて正確に取り付けられる。
【００３１】
なお、図１に示すように、第１センサ２ｂおよび第２センサ２cは試験管BTの中央位置Ｃでの液面を測定している。このため、試験管BTが傾斜しても、液面レベルの測定に問題は生じない。これは、試験管BTの形状が第１センサ２bおよび第２センサ２cが取り付けられた付近において円柱であるため、試験管BTが鉛直方向のときの水平面と、傾斜した状態での水平面と、試験管BTの側面とで形成される空間の体積が、中央位置Ｃを挟んだ両側で等しくなるからである。
【００３２】
図１に示す内容物移し替え装置１００の動作を制御する移し替え制御コンピュータ（移し替え制御装置）２００のハードウェア構成について、図４を用いて説明する。
【００３３】
図４に示すように移し替え制御コンピュータ２００は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２２、表示部２４、フラッシュメモリ２６、入力手段２８、Ｉ／Ｏ３０などを備えている。移し替え制御コンピュータ２００には、Ｉ／Ｏ３０を介して、液面センサ２（図１のセンサ２ａ〜２ｃ）、重量センサ３（図１）、駆動部４（図１のモーター４ａ〜４ｄ）が接続されている。
【００３４】
図４に示すように、移し替え制御コンピュータ２００のフラッシュメモリ２６には、移し替え制御プログラム３２と傾斜速度制御テーブル３４が記憶されている。図５に、傾斜速度制御テーブル３４のデータ例を示す。なお、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４では、単位時間当たりの流量Ｑを4.6375[mL/sec]に設定し、各値を算出している。
【００３５】
傾斜速度制御テーブル３４には、少なくとも採尿カップHCを傾斜する角度θに対応づけられた回転速度ｎが記憶されている。また、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４には、さらに、傾斜する角度θに対応づけられた採尿カップHCの残り容積Ｒが記憶されており、初期傾斜角度αを決定するために用いられる。
【００３６】
移し替え制御プログラム３２（図４）は、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照して、予め設定された単位時間当たりの流量Ｑの尿LQを試験管BTに移し替えるように、モーター４ｃ（図１）の回転速度ｎを制御する。具体的には、モーター４ｃ（図１）の回転速度ｎは、所定角度だけ軸を回転させるために必要なパルス数と、所定角度だけ軸を回転させるのに要する所要時間との関係に基づいて制御される。なお、図５に示す回転速度ｎの算出方法については、後で説明する。
【００３７】
図５に示す残り容積Rは、採尿カップHCを所定角度θだけ傾けたときの最大容積、すなわち、採尿カップHCにどれだけの量（容積）が残っているかを示す値である。例えば、容積Rの値は、採尿カップHCの形状と、各傾斜角度θにおける液面位置とで仕切られる容積を３次元CAD等を用いて算出することで得られる。
【００３８】
なお、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照すると、10mLの設定量を移し替えるのに必要な傾斜角度（すなわち、移し替えを開始した角度と、移し替えを終えた角度との差）は、最初に採尿カップHCに144mL入っているときは約４°（３０°〜３４°）であるのに対し、最初に103mL入っているときは約３°（４５°〜４８°）であり、最初に採尿カップHCに入っている尿LQの量によって異なることが分かる。
【００３９】
２．内容物移し替え装置１００の動作
図６のフローチャートなどを用いて、内容物移し替え装置１００（図１）の動作および制御処理について説明する。
【００４０】
まず、移し替え制御プログラム３２（図４）による制御を受けて、図１のモーター４ａが駆動し、図７に示すように、リフトプレートLPを採尿カップの方向DR１に移動させる（図６のステップＳ０２）。
【００４１】
さらに、モーター４bが駆動し、リフトプレートLPを上方向DR２に移動させる（図６のステップＳ０４）。これにより、図８に示すように、採尿カップHCが、コースターCOごと持ち上げられる。このとき、採尿カップHCの開口部が、図９Ａに示す注ぎ口成形用の型MLに押し込まれて把持され、注ぎ口PSが設けられる。
【００４２】
図９Ａは、図８に示す内容物移し替え装置１００のγ断面矢視図であり、図９Ａでは、突起PJが取り付けられるレールプレートRPを点線で示している。図９Ａに示すように、注ぎ口成形用の型MLは、注ぎ口PSに対応する位置を除いてＣ型に配置された、複数の突起PJを備えている。また、図９Ｂに示すように、各突起PJは、下方向に開いたテーパー状に成形されており、採尿カップHCがリフトプレートLPによって持ち上げられた際に、それぞれの突起PJが採尿カップHCの開口部を外側から押圧して注ぎ口PSが設けられる。
【００４３】
また、図６のステップＳ０４と同時に（またはステップＳ０４の前後に）、モーター４ｃが駆動し、スイング部ＳＷを所定角度まで旋回させる。これにより、図８に示すように、回転軸AX1の付近（つまり、採尿カップHCの注ぎ口PS付近）に、試験管BTの口が近づけられる。
【００４４】
さらに、ＣＰＵ２０（図４）は、採尿カップHCの重量を重量センサ３から取得し、これに基づいて尿LQの容積を算出する（図６のステップＳ０６）。例えば、重量センサ３から取得した重量の値から、採尿カップHCおよびコースターCOの重さを差し引いて、比重から演算すればよい。
【００４５】
さらに、移し替え制御プログラム３２による制御を受けて、モーター４ｄが駆動して、スイングプレートSPを回転させ、所定の初期傾斜角度αまで、採尿カップHCを傾斜させる（図６のステップＳ０８）。初期傾斜角度αに致るまでの回転速度は、特に限定されないが、液垂れが生じない程度で、できるだけ速やかに行うのがよい。
【００４６】
所定の初期傾斜角度αは、ステップＳ０８で算出した尿LQの容積に基づいて、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４を参照することで得られる。具体的には、ステップＳ０８で算出した容積が、残り容積Ｒ以下とならない最大の角度θを初期傾斜角度αとして決定する。例えば、図６のステップＳ０６で得られた尿LQの容積が140mLであった場合には、図５の傾斜速度制御テーブル３４から、容積Ｒが140mL以下とならない最大の角度である３１°を初期傾斜角度αとする。
【００４７】
以上の処理により、図１０に示す状態、すなわち、尿LQの液面が採尿カップHCの注ぎ口PS付近に達し、内容物の移し替えが可能な状態になる。その後、移し替え制御処理（図６のステップＳ１０）が以下のように行われる。
【００４８】
３．移し替え制御処理（ステップＳ１０）の詳細
移し替え制御プログラム３２による移し替え制御処理（図６のステップＳ１０）の詳細について、図１１のフローチャート、図１２のグラフなどを用いて以下に説明する。図１２は、移し替え開始からの経過時間ｔと、既に移し替えられた内容物の容積（総分注量）Ｖとの関係を示すグラフである。
【００４９】
図６のステップＳ０８において、所定の初期傾斜角度αまで、採尿カップHCを傾斜させた後、ＣＰＵ２０（図４）は、傾斜速度制御テーブル３４を参照して、初期傾斜角度αから移し替え開始速度ｎ０を決定する（図１１のステップＳ１２）。具体的には、移し替え開始速度ｎ０は、移し替えの開始時に液垂れの発生を防止するため、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎを所定倍（例えば、２．５倍程度）した値とする。例えば、図５の傾斜速度制御テーブル３４を参照すると、α＝３１°のとき、回転速度は151.4［pps］なので、その２．５倍の速さ378.5［pps］が、移し替え開始速度ｎ０として決定される。
【００５０】
ＣＰＵ２０（図４）は、ステップＳ１２で決定した移し替え開始速度ｎ０で、回転軸AX1を中心として採尿カップHCを傾斜させ（図１１のステップＳ１４）、さらに、液面がトリガーセンサ２ａに検知されたか否かを検知する（図１１のステップＳ１６）。図１２のグラフに示すように、容積Ｖ０の液面がトリガーセンサ２ａに検知される時間ｔ０まで、総分注量Vは、移し替え開始速度ｎ０に対応する傾きで直線的に増加する。なお、単位時間当たりの流量Ｑの変化は、図１２のグラフにおいて傾きで表される。
【００５１】
液面がトリガーセンサ２ａに検知されると（図１１のステップＳ１６のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０（図４）は、傾斜速度制御テーブル３４を参照して、移し替えられる尿LQの単位時間当たりの流量Ｑが設定値になるように、モーター４ｄの回転速度ｎを制御する（図１１のステップＳ１８）。すなわち、液面がトリガーセンサ２ａに検知された後は、図５に示す傾斜角度制御テーブル３４の回転速度ｎと同じになるようにモーター４ｄの回転速度が制御される。
【００５２】
すなわち、時間ｔ０からｔ１までは、図１２のグラフに示すように、設定された単位時間当たりの流量に対応する傾きに近づくように制御される。このとき、時間ｔ０からｔ１までのグラフの傾きは、時間ｔ０までの傾きより小さくなる（単位時間当たりの流量Ｑが１／２．５倍に減少したため）。なお、図１２のグラフから、時間ｔ０を過ぎてから、単位時間当たりの流量Ｑが一定になるには少し時間がかかっているが、これは慣性力による影響がしばらく残っているためである。
【００５３】
その後、ＣＰＵ２０（図４）は、液面が第１センサ２ｂに検知された時間ｔ１を記憶し（図１１のステップＳ２０）、さらに、液面が第２センサ２ｃに検知された時間ｔ２をＲＡＭ２２に記憶する（図１１のステップＳ２２）。すなわち、図１２のグラフに示す、容積Ｖ１のときの時間ｔ１、および容積Ｖ２のときの時間ｔ２が記憶される。
【００５４】
さらに、ＣＰＵ２０（図４）は、ステップＳ２０およびステップＳ２２でＲＡＭ２２に記憶したデータに基づいて、設定量Ｖ３を移し替え終わるまでの時間ｔ３を、以下のように算出する（図１１のステップＳ２４）。
【００５５】
図１２のグラフでは、時間ｔ１からｔ２までの間に、容積がＶ１からＶ２に増加している。このため、単位時間当たりの容積増加率ΔVは、（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）となる（ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａに相当）。また、ｙ＝ａｘ＋ｂに、x＝ｔ１のとき、y＝Ｖ１を条件として代入すると、ｂ＝Ｖ１−ｔ１（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）である。そうすると、例えば、（ｔ１，Ｖ１）＝（0.5，2.8）、（ｔ２，Ｖ２）＝（1.8，8）であったとき、ａ＝4となり、ｂ＝0.8となる。
【００５６】
これより、時間ｔ３を算出するための式y＝４x＋０．８が得られる。よって、採尿カップHCから、試験管BTに設定量Ｖ３（10mL）だけ分注するときの時間ｔ３は、ｔ３＝2.3［s］となる。つまり、移し替えを開始してから２．３秒後に採尿カップHCを反転させればよいことになる。なお、時間ｔ１からは１．８秒後、時間ｔ２からは０．５秒後に相当する。
【００５７】
最後に、ＣＰＵ２０（図４）は、算出した上記時間ｔ３に達したときに、採尿カップを素早く図１のDR５方向に反転させるように、モーター４ｄを制御する（図１１のステップＳ２６）。なお、採尿カップHCの回転はできるだけ速やかに行うべきであり、例えば、図１１のステップＳ１２で決定した移し替え開始速度ｎ０で、逆方向に反転させればよい。
【００５８】
以上の処理により、予め設定した単位時間当たりの流量Ｑに基づいて、所定量の尿LQを正確に移し替えることができる。
【００５９】
４．傾斜速度制御テーブル３４のデータについて
図５に示す傾斜速度制御テーブル３４の各データを算出する方法について、図１３を用いて以下に説明する。図１３は、図５に示す傾斜速度制御テーブル３４において、パルス数Ｎ、単位時間当たりの流量Ｑ、容積差ΔＲ、所要時間Δｔのデータ項目を追加したものである。
【００６０】
各角度θについて、単位時間当たりの流量Ｑ（例えば、4.6375[mL/sec])を設定すると、以下のように、各角度θに対応する回転速度ｎを算出することができる。
【００６１】
まず、図１３に示す採尿カップHC内の残り容積Ｒの差、容積差ΔＲをおよび単位時間当たりの流量Ｑを、（式）Δｔ＝ΔＲ／Ｑ（設定値）に代入して、各角度θについての所要時間Δｔが得られる。さらに、回転速度ｎは、ｎ＝８０／Δｔで得られる。ここで、８０は、採尿カップHCを１度だけ傾斜させるのに必要なパルス数である。
【００６２】
なお、図５の傾斜角度制御テーブル３４のように、少なくとも傾斜角度θと回転速度ｎを対応づけたテーブルさえ記憶しておけば、上記のような計算をその都度行う必要は無い。
【００６３】
図１４は、単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つときの、採尿カップHCの傾斜角度θとその角度θにおける回転速度ｎとの関係を示すグラフである。図１４に示すグラフには、回転速度ｎが最小になるピーク角度θｐ（図１４に点Ｐで示す）が存在する。これは、図１３のデータにおいて、θ＝５２°のときに回転速度ｎが最小となるピーク角度θｐが存在することに対応する。
【００６４】
すなわち、採尿カップHCの傾斜を開始してから、採尿カップHCの底に達するまでの間（図１５Ａの状態）は、容積差ΔＲ（図１３）は徐々に大きくなるので、図１４に示すように回転速度ｎは減少する（単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つため）。さらに、採尿カップHCの底に初めて達すると（図１５Ｂの状態）、ピーク角度θｐ（図１３に示すθ＝５２°）で、容積差ΔＲが最大となり、回転速度ｎが最小になる。その後、さらに、採尿カップHCを傾斜させると、容積差ΔＲ（図１３）は徐々に小さくなるので、図１４に示すように回転速度ｎは増加する（単位時間当たりの流量Ｑを一定に保つため）。
【００６５】
また、図１４のグラフおける回転速度ｎの減少率は、液面が採尿カップHCの底（図１５Ｂの状態）に近づくほど大きくなる。これは、採尿カップHCの液面が底面に近づくほど、容積差ΔＲ（図１３）の増加率が大きくなるからためである。さらに、ピーク角度θｐ（図１３に示すθ＝５２°）を超えると、図１４のグラフに示す回転速度ｎの増加率は、徐々に大きくなる。これは、採尿カップHCの液面が底面を超えると（図１５Ｃの状態）、容積差ΔＲ（図１３）の減少率が徐々に小さくなるからである。
【００６６】
５．その他の実施形態
なお、上記実施形態では、傾斜角度θに対応づけて回転速度ｎが記憶された傾斜角度制御テーブル３４（図５）を用いて制御することとしたが、これに限られず、容器の形状に対応した計算式から同様のデータを得て制御するようにしてもよい。
【００６７】
なお、上記実施形態では、所定の単位時間当たりの流量Ｑを、傾斜角度制御テーブル３４と同じ設定にして、傾斜角度（回転速度）を制御することとしたが、これに限られず、傾斜角度制御テーブル３４の設定とは異なる流量になるように制御するようにしてもよい。例えば、図５に示す単位時間当たりの流量Ｑを、設定値4.6375 [mL/sec]として生成された傾斜角度制御テーブル３４を用いて、設定値の２倍、すなわち9.275[mL/sec]の単位時間当たりの流量を得たいような場合は、傾斜角度制御テーブル３４の各角度θに対応する回転速度ｎを２倍すればよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、予め設定する単位時間当たりの流量Ｑを一定の値、すなわち、図１２のグラフ（流量Ｑに対応する傾きａの部分）で示されるような線形の方程式から得られる値としたが、これに限られず、例えば、一定の割合で増加または減少する値（非線形の方程式から得られる値）に、各角度θにおける単位時間当たりの流量Ｑを設定してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、単位時間当たりの流量Ｑを一定の値に設定して回転速度ｎを変化させたが、回転速度ｎを一定の値に設定して単位時間当たりの流量Ｑを変化させてもよい。このとき、移し替えを開始してからの総流量（時間的に変化する流量を加算したもの）が設定量となったときに、採尿カップHCを反転させればよい。
【００７０】
なお、上記実施形態では、移し替え開始速度ｎ０を、移し替えの開始時に液垂れの発生を防止するため、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎを所定倍（例えば、２．５倍程度）した値としたが（図１１のステップＳ１２）、これに限られず、例えば、移し替え開始速度ｎ０を、初期傾斜角度αに対応する回転速度ｎと同じにしてもよい。このとき、単位時間当たりの流量Ｑは、移し替え開始から一定となるため、センサ２を設けなくても（図１）、ｔ３＝Ｖ３／Ｑの関係より、単位時間当たりの流量Ｑと、移し替える設定量Ｖ３から、移し替えを終わる時間ｔ３を簡単に算出することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、採尿カップHCを傾斜させるための回転軸ＡＸ１（図１）を採尿カップHCの注ぎ口付近に設けたが、これに限られず、例えば、採尿カップHCの重心位置に回転軸ＡＸ１（図１）を設けて、液面の揺れを低減させてもよい。
【００７２】
なお、上記実施形態では、試験管BTを傾斜させることとしたが（図８）、これに限られず、試験管BTを傾斜させないようにしてもよい。
【００７３】
なお、上記実施形態では、尿LQの粘性や表面張力を考慮しないデータ（図５の傾斜角度制御テーブル３４）を用いて制御したが、これに限られず、尿LQの粘性や表面張力を考慮して補正したデータを用いて制御してもよい。
【００７４】
なお、上記実施形態では、注ぎ口PSを設ける際に、容器を安定に保持するとともに、液の幅を狭めて液垂れを防止するという目的から、採尿カップHCの開口部を少し変形させているが（図９Ａ）、これに限られず、採尿カップHCの開口部を全く変形させないようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記実施形態では、底が平面の採尿カップHCを用いることとしたが、これに限られず、底が平面でない容器（例えば、底が曲面の容器）を用いることもできる。
【００７６】
なお、上記実施形態では、内容物として尿（液体）を移し替えることとしたが、これに限られず、他の液体または粉状（粒状）の固体を移し替えるようにしてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサと、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段と、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段と、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項２】
請求項１の移し替え制御装置において、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、所定の単位時間当たりの流量に対応する回転速度を記憶した記憶部を備え、
前記傾斜速度制御手段は、前記記憶部を参照して、前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御すること、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の移し替え制御装置において、
前記単位時間当たりの流量が、前記傾斜される角度について一定の値に設定されたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの移し替え制御装置において、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、内容物の残り容積を記憶した記憶部、
前記容器に入っている内容物の量が残り容積以下とならない最大の角度を初期傾斜角度として決定し、当該初期傾斜角度まで傾斜するように前記傾斜手段を制御する手段、
を備えたこと、を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項５】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御プログラムであって、
コンピュータを、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサ、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段、
として機能させることを特徴とする移し替え制御プログラム。
【請求項６】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御方法であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることをセンサにより検知し、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御し、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出し、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する、
ことを特徴とする移し替え制御方法。
【請求項７】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段と、
他の容器に移し替えられた内容物の量を測定するセンサと、
前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する制御部と、
を備えた、内容物を他の容器に移し替えるための内容物移し替え装置であって、
前記制御部は、単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御し、前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出し、当該反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させること、
を特徴とする内容物移し替え装置。
【請求項８】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御する手段と、
前記単位時間当たりの移し替え量から算出される反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項１】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサと、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段と、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段と、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項２】
請求項１の移し替え制御装置において、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、所定の単位時間当たりの流量に対応する回転速度を記憶した記憶部を備え、
前記傾斜速度制御手段は、前記記憶部を参照して、前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御すること、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の移し替え制御装置において、
前記単位時間当たりの流量が、前記傾斜される角度について一定の値に設定されたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの移し替え制御装置において、さらに、
前記容器が傾斜される角度に対応づけて、内容物の残り容積を記憶した記憶部、
前記容器に入っている内容物の量が残り容積以下とならない最大の角度を初期傾斜角度として決定し、当該初期傾斜角度まで傾斜するように前記傾斜手段を制御する手段、
を備えたこと、を特徴とする移し替え制御装置。
【請求項５】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御プログラムであって、
コンピュータを、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることを検知するセンサ、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する傾斜速度制御手段、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出する手段、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段、
として機能させることを特徴とする移し替え制御プログラム。
【請求項６】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御方法であって、
他の容器に移し替えられた内容物の量が、少なくとも第１の所定量および第２の所定量であることをセンサにより検知し、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御し、
前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出し、
前記反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する、
ことを特徴とする移し替え制御方法。
【請求項７】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段と、
他の容器に移し替えられた内容物の量を測定するセンサと、
前記内容物を入れた容器が傾斜される速度を制御する制御部と、
を備えた、内容物を他の容器に移し替えるための内容物移し替え装置であって、
前記制御部は、単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御し、前記センサから第１の所定量および第２の所定量を検知したことを受けると、当該第１の所定量の検知を受けた時間および当該第２の所定量の検知を受けた時間に基づいて、設定量の内容物を移し替え終わる反転時間を算出し、当該反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させること、
を特徴とする内容物移し替え装置。
【請求項８】
内容物を入れた容器を傾斜させる傾斜手段を制御して、内容物を他の容器に移し替えるための移し替え制御装置であって、
単位時間当たりの移し替え量が設定値になるように、前記傾斜手段により前記容器が傾斜される速度を制御する手段と、
前記単位時間当たりの移し替え量から算出される反転時間に達すると、前記傾斜手段を反転させように制御する手段と、
を備えたこと、
を特徴とする移し替え制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１０７９７２（Ｐ２０１２−１０７９７２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６５８６（Ｐ２０１０−２５６５８６）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（５９１０２９５１８）テラメックス株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（５９１０２９５１８）テラメックス株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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