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公開番号2021058052
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019181674
出願日20191001
発明の名称搬送装置、および分析システム
出願人株式会社日立ハイテク
代理人特許業務法人平木国際特許事務所
主分類H02P 25/064 20160101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】容器キャリア検出デバイスを用いずに各アクチュエータ(磁極)の位置を感度よく検出する技術を提供する。
【解決手段】本開示は、磁石または磁性体を含む搬送容器を搬送経路に沿って目標位置に搬送する搬送装置であって、コアとコイルを含む磁極を複数個配置して構成され、搬送経路を有する搬送面と、コイルに電流を供給する駆動部と、搬送容器の位置を推定する処理を実行する位置検出部と、を備え、位置検出部は、搬送容器の位置を検出するために選択された第1磁極を励磁すると共に、第1磁極から所定範囲にある周辺の磁極であって第1磁極とは異なる少なくとも1つの第2磁極に対して第1磁極の励磁電流とは逆極性となる向きに電圧を印加する処理と、第1磁極の電流値に基づいて、搬送容器の位置を推定する処理と、を実行する搬送装置を提案する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項1】
磁石または磁性体を含む搬送容器を搬送経路に沿って目標位置に搬送する搬送装置であって、
コアとコイルを含む磁極を複数個配置して構成され、搬送経路を有する搬送面と、
前記コイルに電流を供給する駆動部と、
前記搬送容器の位置を推定する処理を実行する位置検出部と、を備え、
前記位置検出部は、
前記搬送容器の位置を検出するために選択された第1磁極を励磁すると共に、前記第1磁極から所定範囲にある周辺の磁極であって前記第1磁極とは異なる少なくとも1つの第2磁極に対して前記第1磁極の励磁電流とは逆極性となる向きに電圧を印加する処理と、
前記第1磁極の電流値に基づいて、前記搬送容器の位置を推定する処理と、を実行する搬送装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
請求項1において、
前記位置検出部は、前記逆極性となる向きに直流電圧あるいはパルス電圧を前記第2磁極に印加する、搬送装置。
【請求項3】
請求項1において、
前記搬送面には、配置可能な個数よりも少ない個数の磁極が配置されている、搬送装置。
【請求項4】
請求項3において、
前記複数個の磁極は、前記搬送面において、格子状に配列されている、搬送装置。
【請求項5】
複数の分析装置と、当該複数の分析装置の間に配置された複数の搬送装置と、前記分析装置および前記搬送装置の動作を制御する制御用コンピュータと、を備え、
前記複数の搬送装置のそれぞれは、磁石または磁性体を含む搬送容器を搬送経路に沿って目標位置に搬送する搬送装置であって、
コアとコイルを含む磁極を複数個配置して構成され、搬送経路を有する搬送面と、
前記コイルに電流を供給する駆動部と、
前記搬送容器の位置を検出する処理を実行し、位置検出の結果に基づく情報を前記制御用コンピュータに通知するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、選択された磁極に励磁電流を流したときの電流変化値に基づいて、前記搬送容器が前記選択された磁極から逸脱したか否か判断して、前記制御用コンピュータに前記判断結果を通知する、分析システム。
【請求項6】
請求項5において、
前記プロセッサは、前記搬送容器が前記選択された磁極から逸脱した場合、当該選択された磁極周辺の搬送容器を別の磁極の位置に移動させるように前記駆動部を制御する、分析システム。
【請求項7】
請求項5において、
前記プロセッサは、前記搬送容器が前記選択された磁極から逸脱した場合、当該選択された磁極周辺の搬送容器を別の搬送装置に移動させるように前記駆動部を制御する、分析システム。
【請求項8】
請求項5において、
前記搬送装置の前記プロセッサは、前記搬送容器の位置を検出するために選択された第1磁極を励磁すると共に、前記第1磁極から所定範囲にある周辺の磁極であって前記第1磁極とは異なる少なくとも1つの第2磁極に対して前記第1磁極の励磁電流とは逆極性となる向きに電圧を印加することにより、前記磁極が配置されていない位置における前記搬送容器の有無を判断し、判断結果を前記制御用コンピュータに通知し、
前記制御用コンピュータは、前記搬送装置からの前記判断結果に基づいて、前記分析システムにおける処理中断、処理再開、処理継続を判断する、分析システム。
【請求項9】
請求項8において、
前記プロセッサは、前記磁極が配置されていない位置における前記搬送容器の存在を確認した場合、当該搬送容器を前記搬送経路に引き込むように前記駆動部を制御する、分析システム。
【請求項10】
請求項9において、
前記プロセッサは、前記搬送容器の前記搬送経路への引き込み処理の結果を前記制御用コンピュータに通知する、分析システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、搬送装置、および分析システムに関する。
続きを表示(約 6,400 文字)【背景技術】
【0002】
臨床検査のための検体分析システムでは、血液、血漿、血清、尿、その他の体液などの検体(サンプル)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。
【0003】
近年、医療の高度化及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、及び、複数方向への搬送が要望されている。
【0004】
例えば、特許文献1は、高い搬送性能を有する研究室試料配送システムについて開示している。具体的に、特許文献1には、「研究室試料配送システム(100)は、いくつかの容器キャリア(1)であって、各々が少なくとも1つの磁気活性デバイス、好ましくは少なくとも1つの永久磁石を備え、試料容器(3)を運ぶように適合された容器キャリアと、前記容器キャリアを運ぶように適合された搬送平面(4)と、前記搬送平面の下方に静止して配置された複数の電磁アクチュエータであって、前記容器キャリアに磁力を印加することによって前記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」と記載されている(要約参照)。
【0005】
また、特許文献1は、「システムは、搬送平面上に位置する容器キャリアの存在および位置を検知するように適合された容器キャリア検知デバイスをさらに備えることができる。この容器キャリア検知デバイスは、搬送平面の上に配設された容器キャリアの最適化された追跡を提供する」と記述している(段落[0034]参照)。
【0006】
さらに、特許文献1は、「電磁アクチュエータ5は、行と列、たとえば16行と16列の形で配置され、この行および列は第1の格子寸法g1または第2の格子寸法g2のどちらかを有し、ここでg2=2×g1である。隣接する行は異なる格子寸法を有し、隣接する列は異なる格子寸法を有する。搬送平面上のある位置またはフィールドが、目的の宛先としてアクセス可能でなければならない場合、その目的の宛先の下に、対応する電磁アクチュエータが設けられる。特定のフィールドまたは領域がアクセス可能である必要がない場合、その位置における電磁アクチュエータは省略されてもよい」と述べている(段落[0053]参照)。なお、ここで電磁アクチュエータとは、磁極(磁性体コアとコイルの組)を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特許第6072052号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1によると、検体分析システムでは検体搬送キャリアに設けられた磁気活性デバイスの位置を検出する容器キャリア検出デバイスが複数必要となる。また、これらの容器キャリア検出デバイスは移送面側に配置する必要があるため、専用のプリント回路基板が必要となる。従って、装置の複雑化とコスト増加につながるという課題がある。
【0009】
また、特許文献1では、特定のフィールドまたは領域がアクセス可能とする必要性がない場合、その位置における電磁アクチュエータは省略される場合がある。これは装置の簡略化とコスト低減の観点から望ましいが、容器キャリアがその場所に逸脱したり、何らかの原因で固着してしまった場合、その位置を検知する手段について考慮されていないので、このような事態が発生したときにシステムをスムーズに動作させることができない。
本開示はこのような状況に鑑み、容器キャリア検出デバイスを用いずに各アクチュエータ(磁極)の位置を感度よく検出する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、本開示は、磁石または磁性体を含む搬送容器を搬送経路に沿って目標位置に搬送する搬送装置であって、コアとコイルを含む磁極を複数個配置して構成され、搬送経路を有する搬送面と、コイルに電流を供給する駆動部と、搬送容器の位置を推定する処理を実行する位置検出部と、を備え、位置検出部は、搬送容器の位置を検出するために選択された第1磁極を励磁すると共に、第1磁極から所定範囲にある周辺の磁極であって第1磁極とは異なる少なくとも1つの第2磁極に対して第1磁極の励磁電流とは逆極性となる向きに電圧を印加する処理と、第1磁極の電流値に基づいて、搬送容器の位置を推定する処理と、を実行する搬送装置を提案する。
【0011】
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、低コストで信頼性が高く、検出感度の高い搬送装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
基本原理に係る搬送装置1の概略構成を示す図である。
図1に示す搬送装置1の部分的断面構成例を示す模式図である。
基本原理によって搬送装置1が搬送容器20の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形とそれに対応する電流波形とを説明するための図である。
電流検出のための具体的構成例を示す模式図である。
搬送装置1の磁極25が配置された搬送平面の概略構成例を示す上面図である。
選択した磁極25(最寄の磁極25)からの距離を横軸、電流変化量を縦軸にしたグラフである。
改良案による搬送装置1における磁極の配置(1)を説明する説明図である。
改良案による搬送装置1における磁極の配置(2)を説明する説明図である。
改良案による搬送装置1における磁極の配置(3)を説明する説明図である。
選択したコイル21の励磁電流とは逆特性の電圧特性の例を示す図である。
磁極と搬送容器の距離と、パルス電圧を印加したときの、コイルの電流変化量の関係を示す説明図である。
改良案による搬送装置1において、磁極25を励磁したときの磁路を模式的に示す図である。
本実施形態による分析システム100の概略構成例を示す図である。
分析システム100の搬送経路を構成する、個々の搬送装置1の制御回路構成例を示すブロック図である。
分析システム100で実行される位置検出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本実施形態は、例えば、血液、血漿、血清、尿、その他の体液などの生体試料(以下「検体」と呼称する)の分析を実行する検体分析装置やこの分析に必要な前処理を実行する検体前処理装置などの検体分析システムに使用する搬送装置に関するものである。
【0015】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【0016】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【0017】
更に、本開示の実施形態は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。
【0018】
(1)基本原理
<搬送装置の概略構成>
(i)部分構成例
図1は、本実施形態による搬送装置1の概略構成を示す図である。図1は、2つの隣り合う磁極25と永久磁石10が相対的に動作する搬送装置の概略を模式的に示している。
【0019】
搬送装置1は、永久磁石(磁性体)10を具備する搬送容器20(搬送容器(検体ホルダ)20と同義である:図2参照)をその上方で搬送する搬送平面(図5など参照)と、搬送平面の下方に配置され、磁性体であるコア22とその外周側に巻回される巻線であるコイル21とを具備する磁極25と、磁極25のコイル21に電圧を印加する駆動部(搬送容器を駆動する駆動装置)50と、コイル21に流れる電流を検出する電流検出部30と、検出した電流値に基づき駆動部50を制御する演算部(駆動装置を制御する制御装置)40と、を備える。
【0020】
永久磁石10は、搬送容器20に配置される。永久磁石10には、例えば、ネオジムやフェライトなどの永久磁石10が使用される。なお、本実施形態1では、永久磁石10を使用して説明するが、永久磁石10の代わりに、その他の磁石や軟磁性体を使用してもよい。また、永久磁石10の代わりに、永久磁石10と軟磁性体とを組み合わせて、使用してもよい。
【0021】
なお、ここで「磁性体」とは、永久磁石10、その他の磁石や軟磁性体、又は、永久磁石10と軟磁性体との組み合わせなどを、意味することとする。ここでは、磁性体の一例(代表例)として、永久磁石10を使用して基本原理について説明する。
【0022】
(ii)部分的断面構成例
図2は、図1に示す搬送装置1の部分的断面構成例を示す模式図である。検体ホルダなどの搬送容器20は、検体(容器)の保持部と永久磁石10とが一体となるように構成される。搬送容器20は、搬送平面を介して、磁極25と対向して配置される。
【0023】
搬送装置1は、磁極25のコイル21に電流を流すことにより、コア22に電磁力を発生させ、搬送容器20に配置する永久磁石10が、複数の磁極25間(磁極25と磁極25との間)の上方で、かつ搬送平面上を滑るようにして、相対的に移動するように制御し、搬送容器20を所望の位置まで搬送する。
【0024】
搬送装置1では、永久磁石10と磁極25との相対的な位置情報が必要となる。これは、磁極25のコイル21に電流を流すことによりコア22に発生させた電磁力を効率よく永久磁石10に作用させるためであり、また、永久磁石10を目的の方向に移動させるためである。例えば、永久磁石10が、2つの磁極25の一方の上方(直上)にある場合を想定する。永久磁石10の直下にある磁極25a(コイル21a)に電圧を印加しても、永久磁石10には、搬送方向への力(推力)が発生しない。一方、永久磁石10が上方(直上)にない(永久磁石10の直下にない)磁極25b(コイル21b)に電圧を印加すると、永久磁石10をその磁極25bに引き寄せる力が発生し、搬送方向への力(推力)が発生する。つまり、所望の磁極25(コイル21)に電圧を印加することによって、永久磁石10に効率よく搬送方向への力を発生させることができる。そして、電圧を印加する磁極25(コイル21)を選択することによって、搬送方向への力の向き(方向)を制御することができる。
【0025】
<搬送容器の位置検出の原理>
搬送経路上の搬送容器20の位置検出について説明する。図1の手前側の磁極25の上に永久磁石10があった場合、永久磁石10が作る磁場が磁極25に作用する。ここで、永久磁石10に近い側の磁極25と、遠い側の磁極25とでは、作用する磁場の大きさが異なる。つまり、永久磁石10と磁極25の相対位置によって磁極25に作用する磁場の大きさが変わることになる。
【0026】
コア22は磁性体で構成されており、コア22を通る磁束は、磁束が大きくなると通りにくくなる、という性質がある。ここで、コイル(巻線)21に電圧を印加して電流を流すと、その電流によって生じた磁束(磁場)がコア22に発生する。したがって、コア22には、永久磁石10による磁束(磁場)と、コイル(巻線)21に流した電流によって生じる磁束(磁場)と、が発生する。一般的に、コイル(巻線)21に電流を流すと、その周りに磁場が発生し、生じる磁束は流した電流値に比例する。この比例定数はインダクタンスとよばれる。しかし、コア22などの磁性体を有した回路では、コア22の飽和特性により、インダクタンスが変化する。
【0027】
コア22の飽和が発生すると、コア22に生じる磁束の大きさによってインダクタンスが変わる。つまり、永久磁石10の磁束の大きさによってコイル(巻線)21のインダクタンスが変化する。これは、永久磁石10の位置によってコイル(巻線)21のインダクタンスが変化することを意味する。つまり、永久磁石10からの磁場があるとコイル(巻線)21に磁気飽和が起こって透磁率が小さくなるため、コイル(巻線)21に流れる電流に変化が生じることになる。
【0028】
従って、コイル(巻線)21に電圧を印加した場合、コイル(巻線)21に流れる電流とその流れ方を検出することにより、インダクタンスLを演算で求めることができる。つまり、永久磁石10の位置によって変化するコイル(巻線)21のインダクタンスLを検出すれば、そのインダクタンスに影響を与える永久磁石10の位置が求められることになる。そのため、磁極25のうちコイル(巻線)21に駆動部50を接続するとともに、コイル(巻線)21に流れる電流値を検出する電流検出部30(例えば、抵抗を配置)を設ける。そして、駆動部50によりコイル(巻線)21に電圧を印加し、その電圧によって生じる電流値を電流検出部30で検出し、その値を演算部40で読み取る。
【0029】
<コイルへの印加電圧波形と検出される電流波形>
搬送装置1における、搬送容器の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形と対応する電流波形について説明する。図3は、基本原理によって搬送装置1が搬送容器20の位置を検出するためにコイルに印加する電圧波形とそれに対応する電流波形とを説明するための図である。
【0030】
電圧パルス60の大きさ(V)やパルス幅(T)は、磁極25に、どの程度の電圧を印加するかによって決定される。そして、搬送容器20の永久磁石10が磁極25に接近すると、磁極25の磁気飽和によって、電流波形70aから電流波形70bに変化する。
(【0031】以降は省略されています)

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