JP6247953B2 - 検体処理システム - Google Patents

Description

本発明は、血液や尿などの検体サンプルをベルトコンベヤにより搬送する検体搬送システムに関する。

血液、尿などの生体サンプルの分析を自動で行うための検体処理システムとして、検査のために採取した血液や尿などの検体を遠心分離や分注処理、ラベリング処理などを行う検体前処理システム、検体前処理システムで処理された検体を分析する自動分析システムがある。これらの処理、分析は多種のものがあるため、それぞれの処理を別々の処理（分析）ユニットとし、それら処理（分析）ユニット間で検体を搬送する検体搬送ラインを介して接続した検体処理システムが用いられる。

このような検体処理システムにおいて、検体の入った試験管を運ぶ場合、１本または多本をホルダやラックに入れて搬送する。試験管１本をホルダで搬送する場合、一般的な方法としてベルトコンベヤ駆動を使用することが多い。しかし、ベルトコンベヤ機構の周囲に多数の機構が位置しており、搬送されてきた試験管に対して何らかの処理を実行するサンプリング機構や攪拌機構、分析機構などがベルトコンベヤ機構上の試験管に対して直接アクセスできない配置となっていることも考えられる。

特許文献１には、１本ずつ試験管容器を搬送する臨床試験装置用コンベヤシステムにおいて、主移送コンベヤと試験管に対して処理を施す補助コンベヤとの間でホルダを移動可能な境界面ゲートを備えた臨床試験装置用コンベヤシステムが開示されている。

特開平１１−２４２０３９号公報

特許文献１の臨床試験装置用コンベヤシステムでは、ホルダをくぼみに保持したスターホイール装置を回転駆動させることにより、主移送コンベヤと並走した補助コンベヤとの間でホルダを移動させる境界面ゲート装置が記載されている。しかし、ホルダに試験管が傾いた状態で保持され、搬送されてきた場合、特許文献１に記載されている境界面ゲート装置では、試験管の状態を一定に保持させることはできない。そのため、サンプリングや攪拌、分析を一定の状態で実施することはできない。

一方、境界面ゲート装置に単に試験管を固定するための保持具を取り付けただけでは、ホルダをサンプリング位置まで搬送する機構と、サンプリング位置でホルダ内の試験管の位置を固定する機構が必要になるため、それぞれの機構にモータやソレノイドを複数用いらなければならず、構造が複雑になる。

本発明の目的は、簡易な機構でホルダをベルトコンベヤ機構以外の位置に搬送すると共に、当該位置で試験管の角度や位置を補正することができる機構を簡易な構成で実現する検体処理システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本願発明の構成は以下の通りである。すなわち、一本の管状容器を保持したホルダを搬送するベルトコンベヤ機構と、前記容器または前記容器内の液体を処理する機能を有し、前記ベルトコンベヤ機構上以外の位置にアクセス位置を有する処理機構と、ホルダ搬入位置で受け入れたホルダを前記ベルトコンベヤ機構と前記アクセス位置との間で搬送するホルダ搬送機構と、前記アクセス位置においてホルダに保持された容器の位置および角度を固定する容器固定機構と、前記ホルダ搬送機構を前記ホルダ搬入位置と前記アクセス位置を通過するように回転させると共に、この駆動に同期して前記容器固定機構が前記アクセス位置で容器を固定させる単一のモータと、を有することを特徴としている。

本発明によれば、ホルダをベルトコンベヤ機構以外の位置に搬送するとともに、当該位置で試験管の角度や位置を補正することができる機構を、簡易な構成で実現することができる。

本発明における検体処理システムの一例を示す全体図である。 本発明における検体搬送ラインと自動分析装置の接続部分の一例を示す全体図である。 本発明のサンプリング位置保持機構の一例を示す模式図である。 本発明のホルダ搬送プレートの一例を示す模式図である。 本発明のホルダ搬送プレートの動作フローの一例を示す図である。 本発明の試験管保持アームの一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明における検体処理システムの全体図の例である。

検体処理システムは、分析対象である血液検体や血清検体に対して分析前に必要となる前処理を実行するための検体前処理システムと、前処理が完了した後の検体に対して分析を実行する自動分析システムにより構成されている。

例えば、検体前処理システムとしては、検体に対して種々の前処理を実行する前処理モジュールが複数配置された検体前処理装置１０と、オペレータが検体の処理に必要な情報の入力および確認を行うための検体処理システム用操作部４０としてコンピュータ等を有する。検体処理システム用操作部４０は、検体前処理装置１０の近傍に配置され、検体前処理装置１０と、検体搬送ライン２０と、検体後処理装置３０の動作を制御する。一例として、検体前処理装置１０は、検体を検体前処理装置１０に投入するための投入モジュール、検体に対して遠心分離処理を実行する遠心モジュール、検体容器の開口部に装着されたキャップを開栓する開栓モジュール、検体容器中の検体を所望の数の子検体容器に小分けするオンライン分注モジュール、子検体容器にバーコードラベルを貼付するバーコード貼付モジュール、容器の開口部にキャップを装着する閉栓モジュール、分析目的や搬送先によって検体容器を分類する検体分類モジュール、等からなり検体の前処理を行うが、本構成に限られたものではなく、公知の検体前処理装置を任意に組み合わせて配置することが可能である。

自動分析システムは、前処理が終了し、検体搬送ライン２０を介して搬送された検体に対して、生化学分析、免疫分析、凝固分析等の種々の分析を実行するための自動分析装置５０と、分析に必要な情報の入力および確認を行うための自動分析システム用操作部６０としてコンピュータ等を有する。自動分析システム用操作部６０は、自動分析装置５０の近辺に設けられ、自動分析装置５０の動作を制御する。なお、本発明においては、自動分析システムへ検体を搭載したホルダ００６を搬送する検体搬送ライン２０は、自動分析装置５０の内部までホルダ００６を引き込んで搬送する構造を備える代わりに、サンプリング位置保持機構００４（詳細は後述）を備えている。

検体後処理装置３０は、分析が完了した検体を収納するための収納モジュールを有している。検体前処理装置１０、自動分析装置５０、検体後処理装置３０は、検体搬送ライン２０により接続されており、分析状況に応じて適切な装置へと自動的に搬送される。

なお、本実施例では検体前処理システムに対して一つの自動分析システムを接続した検体処理システムを記載しているが、この形態に限られるものではなく、二つ以上の自動分析システムを接続するように構成していても良い。

図２は本発明の検体処理システムにおける検体搬送ライン２０と自動分析システム５０との接続部を示す図である。

搬送ラインユニット００１は、検体搬送ライン２０の一部を構成するユニットであり、検体容器を搭載したホルダ００６を搬送するベルトコンベヤ機構００３と、サンプリング位置保持機構００４を備えた構造である。搬送ラインユニット００１のベルトコンベヤ機構００３は隣接する他の搬送ラインユニットのベルトコンベヤ機構と接続可能であり、ユニット間で試験管００５の受け渡しが可能となるように構成されている。

搬送ラインユニット００１には、分注機構００７を備えた自動分析装置５０が隣接しており、ベルトコンベヤ機構００３上を搬送された試験管００５から一部を分取し、試薬分注処理、攪拌処理などの処理を実行して分析をおこなう。分注機構００７は、検体を吸引吐出するための分注ノズルが回転駆動するアームに取り付けられており、所定のサンプリング位置１０４ｂの上方に分注ノズルを移動させ、検体容器に向けて分注ノズルを下降させ、吸引処理を行った後に、分注ノズルを上昇させ、アームを回転させることにより反応容器等の吐出位置へ分注ノズルを移動させてから吐出する。

分注機構００７のアームの長さや、ベルトコンベヤ機構００３の配置は、それぞれの装置により固定的に設計されているため、搬送ラインユニット００１と自動分析装置５０の組み合わせによっては、分注機構００７のノズルの移動軌跡がベルトコンベヤ機構００３の搬送軌跡と交わらず、検体の分注処理が実行できない場合がある。そのような場合であっても分注機構００７による分注を可能とするため、搬送ラインユニット００１は、ベルトコンベヤ機構００３により搬送された試験管００５を載せたホルダ００６を、サンプリング位置１０４ｂへ搬送すると同時に試験管００５が垂直姿勢となるように把持するサンプリング位置保持機構００４を備える。これにより、分注機構００７のアクセス位置が搬送ラインユニット００１から離れている場合であっても、サンプリングが可能となる。

図３は本発明のサンプリング位置保持機構００４を上から表した図である。

本実施例におけるサンプリング位置保持機構００４は、同軸で回転可能なホルダ搬送機構と試験管保持機構とからなり、ホルダ搬送プレート１０５、試験管保持アーム１０６、モータ１０８、楕円形カム１０９から構成される。

ホルダ搬送プレート１０５は、ベルトコンベヤ機構００３により運ばれてくる検体入り試験管００５を載せた１本搬送のホルダ００６を受け止めるための凹部１１０をその外縁の一部に有する。凹部１１０はホルダ００６の外周に接触することにより、ホルダ００６を保持する。ホルダ００６を凹部１１０に保持した状態でモータ１０８がホルダ搬送プレート１０５を回転させることにより、ホルダ００６を自動分析装置５０の分注機構００７によるサンプリング位置１０４ｂまで移動させる。ホルダ搬送プレート１０５の回転に伴い、ホルダ搬送プレート１０５と同じ軸１０７で保持されている試験管保持アーム１０６も同様に回転し、サンプリング位置１０４ｂにおいてホルダ００６に載せられた試験管００５を保持する。これにより、たとえホルダ００６に試験管００５が傾いた状態で保持されていたとしても、サンプリング位置１０４ｂにおいては試験管００５の位置、角度高さを一定に保持することが可能となる。

また、サンプリング位置１０４ｂにおける分注処理が終了した後、更にホルダ搬送プレート１０５を回転させることによって、試験管保持アーム１０６による試験管００５の保持を解除すると同時に、ホルダ００６をベルトコンベヤ機構００３へ戻すことができる。

このようなホルダ搬送機構を備えることにより、ベルトコンベヤ機構００３により搬送されたホルダ００６を、ベルトコンベヤ機構００３の外側に位置するサンプリング位置１０４ｂへ搬送すると共に、サンプリング位置１０４ｂで試験管００５を把持して固定的に保持することが可能となる。これにより、サンプリング位置１０４ｂにおいて試験管００５が傾くことによるサンプリングの精度不良を防ぐことが可能である。また、ホルダ搬送機構と試験管保持機構は、同一のモータ１０８により駆動するため、部品点数が増えることによる装置コストアップを防止することができる。

また、ホルダ搬送プレート１０５の回転角度を制御することにより、ホルダ００６を任意の位置で停止させることを可能とし、その位置に合わせて試験管００５の保持位置の調整も可能である。

図４はサンプリング位置保持機構００４のホルダ搬送機構の詳細を表す図である。

ホルダ搬送機構は、ホルダ搬送プレート１０５と、ホルダ搬送プレート１０５を回転させるモータ１０８に加え、ホルダ搬送プレート１０５の所定の角度に取り付けられた検出板２０２ａ，２０２ｂと、検出板の有無を検知するセンサ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃと、ホルダ搬送プレート１０５にホルダ００６が保持されていることを検知するホルダ有無センサ２０３を備えていても良い。

ホルダ００６を凹部１１０に収容した状態でモータ１０８が回転することにより、凹部１１０および凹部１１０に収容されたホルダ００６を、ホルダ搬入位置１０４ａ、サンプリング位置１０４ｂ、ホルダ搬出位置１０４ｃのそれぞれの位置に位置付けることができる。

凹部１１０がそれぞれの位置に位置付けられていることを検出するため、ホルダ搬送プレート１０５の周囲にはセンサ２０１ａ、センサ２０１ｂ、センサ２０１ｃが固定されており、これらのセンサで検出されるべきセンサ検知板２０２ａとセンサ検体板２０２ｂがホルダ搬送プレート１０５の所定の位置に取り付けられている。ホルダ搬送プレート１０５の回転と同期して、センサ検知板２０２ａおよび２０２ｂが回転移動することにより、センサ２０１ａ、センサ２０１ｂ、センサ２０１ｃがセンサ検知板２０２ａ、センサ検知板２０２ｂの位置、ひいては凹部１１０の位置を検出することができるように構成されている。これにより、ホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０に保持されたホルダ００６を、任意の位置で停止させることが可能となる。

センサは一般的な光学式センサを用いることが考えられるが、特定の位置における検知板の有無を検出できるものであれば、他の方式を用いてもよい。また、本実施例では検知板２０２ａおよび検知板２０２ｂの二種類を使用しているが、一種類の検知板でホルダ搬送プレート１０５の回転状態を検出可能となるように設けていてもよい。また、各センサがどのようにホルダ搬送プレート１０５の回転状態を検知するかについては後述する。

さらに、凹部１１０におけるホルダ００６の有無を検知するホルダ有無センサ２０３を備えることで、凹部１１０にホルダ００６が受け入れきれない状態でホルダ搬送プレート１０５が回転することにより、ホルダ００６がベルト搬送機構００３とホルダ搬送プレート１０５との間で挟まる事態を回避することができる。ホルダ搬送プレート１０５が、ホルダ搬出位置１０４ｃからホルダ搬入位置１０４ａに戻る場合も、ホルダ有無センサ２０３でホルダ００６が無いことを確認すれば、意図していないホルダ００６がホルダ搬送プレート１０５によりホルダ搬入位置１０４ａへ戻されることはない。

図５はホルダ搬送プレート１０５の動作フロー例を表す図である。

まず、ベルトコンベヤ機構００３で搬送されたホルダ００６は、ホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０で受け止められる（図５（ａ））。ホルダ有無センサ２０３を備えることにより、ホルダ００６がホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０に保持されたことを確認することができる。

この状態でモータ１０８によりホルダ搬送プレート１０５を回転させ、ホルダ００６をサンプリング位置１０４ｂへ搬送させる（図５（ｂ））。ホルダ搬送プレート１０５の回転を用いてホルダ００６を搬送させることにより、ベルトコンベヤ機構００３の搬送方向以外の方向（例えば、ベルトコンベヤ機構００３による搬送方向と垂直方向）にホルダ００６を移動させることが可能である。なお、凹部１１０がサンプリング位置１０４ｂに位置していることは、センサ検知板２０２ｂの存在をセンサ２０１ｂが検知していることにより確認できる。

検体のサンプリング完了後、再びモータ１０８を駆動させ、ホルダ搬送プレート１０５を回転させて、ホルダ００６をホルダ搬出位置１０４ｃへ搬送させる（図５（ｃ））。これにより、ホルダ００６は再びベルトコンベヤ機構００３の上に戻される。なお、凹部１１０がホルダ搬出位置１０４ｃに位置していることは、センサ検知板２０２ｂの存在をセンサ２０１ｃが検知していることにより確認できる。

凹部１１０がホルダ搬出位置１０４ｃに位置づけられると、ベルトコンベヤ機構００３の駆動により、ホルダ００６はホルダ搬送プレート１０５から搬出される（図５（ｄ））。

ホルダ００６が凹部１１０から搬出された後、モータ１０８でホルダ搬送プレート１０５を逆回転させ、再び凹部１１０をホルダ搬入位置１０４ａに位置付ける（図５（ｅ））。なお、凹部１１０がホルダ搬入位置１０４ａに位置していることは、センサ検知板２０２ａの存在をセンサ２０１ａが検知していることにより確認できる。

図６はサンプリング位置保持機構００４の試験管保持機構の構成例を表す図である。

試験管保持機構は、試験管保持アーム１０６と、開閉保持用バネ４０１と、固定された楕円形カム１０９と、ベアリング４０３ａ，４０３ｂを備える。試験管保持アーム１０６と、開閉保持用バネ４０１と、ベアリング４０３ａ，４０３ｂは、ホルダ搬送プレート１０５の回転と同期して一体的に回転可能である。図６（ａ）は、ホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０がホルダ搬入位置１０４ａ（あるいはホルダ搬出位置１０４ｃ）に位置付けられている際の試験管保持アーム１０６の状態であり、図６（ｂ）はホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０がサンプリング位置１０４ｂに位置付けられている際の試験管保持アーム１０６の状態を示す。試験管保持アーム１０６と接続された２つのベアリング４０３ａ，４０３ｂが、固定された楕円形カム１０９の円周上に沿って移動することで、開閉保持用バネ４０１が伸縮し、試験管保持アーム１０６の開閉を行う構造とする。

例えば、図６（ａ）の状態では、二つのベアリング４０３ａ，４０３ｂは楕円形カム１０９の長軸位置に接触しているため、試験管保持アーム１０６は最も開いた状態となり、搬送されてくるホルダ００６を凹部１１０に受け入れる、あるいは凹部１１０に保持されたホルダ００６をベルトコンベヤ機構００３へ解放するといった処理が可能である。

その後、モータ１０８により、ホルダ搬送プレート１０５の凹部１１０をサンプリング位置１０４ｂに位置付けるよう９０度回転させると、試験管保持アーム１０６もホルダ搬送プレート１０５の駆動に同期して９０度回転する（図６（ｂ））。この状態では、二つのベアリング４０３ａ，４０３ｂは楕円形カム１０９の短軸位置に接触しているため、試験管保持アーム１０６は閉じた状態となり、サンプリング位置１０４ｂで試験管００５を挟持して固定することが可能となる。なお、サンプリング位置１０４ｂで試験管００５を挟持することできるため、試験管００５が傾いた状態でホルダ００６に搭載されていたとしても、サンプリング位置１０４ｂでは垂直に保持することができ、確実に分注処理を実行することができる。

また、異なる径を持つ試験管００５が混在して搬送されてくる場合も考えられる。一般的に使用される試験管００５としては、φ１３ｍｍとφ１６ｍｍの試験管００５が混在している場合である。φ１３ｍｍの試験管００５に合わせて試験管保持アーム１０６、ベアリング４０３ａ，４０３ｂ、楕円形カム１０９の位置を調整すると、φ１６ｍｍの試験管００５を把持する際に、ベアリング４０３ａ，４０３ｂと楕円形カム１０９との間に隙間４０４ａ，４０４ｂが生じることがある。試験管保持アーム位置保持機構４０５を試験管保持アーム１０６に取り付けることで、試験管００５がサンプリング位置１０４ｂの中心に位置するように試験管保持アーム１０６位置を保持することが可能となる構造とする。

試験管保持アーム位置保持機構４０５は、ベルト４０６と、プーリ４０７ａ，４０７ｂと、固定部品４０８ａ，４０８ｂと、アームプレート４０９ａ，４０９ｂを備える。アームプレート４０９ａ，４０９ｂとベルト４０６は、固定部品４０８ａ，４０８ｂで固定され、固定部品４０８ａとプーリ４０７ａの距離が近くなると、自動的に固定部品４０８ｂとプーリ４０７ｂも同じ距離分近くなり、逆に固定部品４０８ａとプーリ４０７ａの距離が遠くなると、自動的に固定部品４０８ｂとプーリ４０７ｂも同じ距離分遠くなる構造とする。この試験管保持アーム位置保持機構４０５によりアームプレート４０９ａ，４０９ｂと試験管保持アーム１０６を固定することで、左右の試験管保持アーム１０６が楕円形カム１０９の中心にある軸１０７を基準に左右対称に平行移動させることが可能である。これにより、φ１６ｍｍの試験管００５を把持する際に発生するベアリング４０３ａ，４０３ｂと楕円形カム１０９の隙間４０４ａ，４０４ｂが同じ距離となり、試験管００５がサンプリング位置１０４ｂの中心に位置するように試験管保持アーム１０６位置を保持することが可能となる。

また、この試験管保持アーム１０６は、検体入りの試験管００５を垂直に保つものだが、アームの加工によっては、試験管００５を傾けて保持することも可能となる。

また、本実施例ではサンプリング位置１０４ｂへホルダ００６を搬送するホルダ搬送プレート１０５について説明したが、検体容器または検体に対して実行すべき処理であれば、サンプリング以外の処理に対してアクセスする位置に対しても適用可能である。たとえば、検体を攪拌する攪拌位置、検体容器に貼付されたバーコードを読み取るバーコード読取位置、検体容器内の検体の状態をセンシングするサンプルチェック位置、検体容器の開口部にキャップを着脱する開栓閉栓位置、ホルダ００６から検体容器を抜き取るための取り出し位置、等に向けてホルダ００６を移動させる際にホルダ搬送プレート１０５を適用してもよい。

１０ 検体前処理装置
２０ 検体搬送ライン
３０ 検体後処理装置
４０ 検体処理システム用操作部
５０ 自動分析装置
６０ 自動分析システム用操作部
００１ 搬送ラインユニット
００３ ベルトコンベヤ機構
００４ サンプリング位置保持機構
００５ 試験管
００６ ホルダ
００７ 分注機構
１０４ａ ホルダ搬入位置
１０４ｂ サンプリング位置
１０４ｃ ホルダ搬出位置
１０５ ホルダ搬送プレート
１０６ 試験管保持アーム
１０７ 軸
１０８ モータ
１０９ 楕円形カム
１１０ 凹部
２０１ａ〜ｃ センサ
２０２ａ，２０２ｂ センサ検知板
２０３ ホルダ有無センサ
４０１ 開閉保持用バネ
４０３ａ，４０３ｂ ベアリング
４０４ａ，４０４ｂ 隙間
４０５ 試験管保持アーム位置保持機構
４０６ ベルト
４０７ａ，４０７ｂ プーリ
４０８ａ，４０９ｂ 固定部品
４０９ａ，４０９ｂ アームプレート

Claims (8)

1. 一本の管状容器を保持したホルダを搬送するベルトコンベヤ機構と、
   前記容器または前記容器内の液体を処理する機能を有し、前記ベルトコンベヤ機構上以外の位置にアクセス位置を有する処理機構と、
   ホルダ搬入位置で受け入れたホルダを前記ベルトコンベヤ機構と前記アクセス位置との間で搬送するホルダ搬送機構と、
   前記アクセス位置においてホルダに保持された容器の位置および角度を固定する容器固定機構と、
   前記ホルダ搬送機構を前記ホルダ搬入位置と前記アクセス位置を通過するように回転させると共に、当該ホルダ搬送機構の動作に同期して前記容器固定機構が前記アクセス位置で容器を固定させる単一のモータと、を有することを特徴とする検体処理システム。
   
2. 請求項１記載の検体処理システムにおいて、
   前記ホルダ搬送機構はさらに、前記処理機構による処理が終了した容器を前記ベルトコンベヤ機構へと戻すホルダ搬出位置へとホルダを搬送することを特徴とする検体処理システム。
   
3. 請求項２記載の検体処理システムにおいて、
   前記ホルダ搬送機構は、周縁部にホルダを受け入れる凹部を有するプレートと、当該プレートを前記モータにより回転させるための回転軸と、を有し、
   前記プレートは、前記回転軸を中心として回転することにより、前記凹部が、前記ホルダ搬入位置、前記アクセス位置、および前記ホルダ搬出位置を通過させることが可能であることを特徴とする検体処理システム。
   
4. 請求項３記載の検体処理システムにおいて、
   前記容器固定機構は少なくとも二方向から容器を挟持するアームと、
   固定された楕円形カムと、
   前記楕円形カムの外周に接触して移動可能であり、前記アームと接続されたベアリングと、を備え、
   前記アームおよび前記ベアリングは、前記ホルダ搬送機構の回転に同期して回転することを特徴とする検体処理システム。
   
5. 請求項４記載の検体処理システムにおいて、
   前記プレートと前記アームは同一の回転軸を持つことを特徴とする検体処理システム。
   
6. 請求項３記載の検体処理システムにおいて、
   前記プレートの回転位置を検出するセンサを有することを特徴とする検体処理システム。
   
7. 請求項１記載の検体処理システムにおいて、
   前記ホルダ搬入位置においてホルダの有無を検知するセンサを有することを特徴とする検体処理システム。
   
8. 請求項４項記載の検体処理システムにおいて、
   径の大きさが違う試験管を保持する時に、楕円形カムと２つのベアリングにそれぞれ隙間が発生する場合でも試験管保持アーム位置保持機構を試験管保持アームに取り付けることで、試験管がサンプリング位置の中心に固定することが可能な手段を備えたことを特徴とする検体処理システム。