特許 5775160 栓体開閉機構およびそれを備えた自動分析システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775160

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】栓体開閉機構およびそれを備えた自動分析システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/02 20060101AFI20150820BHJP

   B67B 7/15 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/02 B

   B67B7/14

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-522870(P2013-522870)

(86)(22)【出願日】2012年6月26日

(86)【国際出願番号】JP2012066271

(87)【国際公開番号】WO2013002216

(87)【国際公開日】20130103

【審査請求日】2013年11月13日

(31)【優先権主張番号】特願2011-145166(P2011-145166)

(32)【優先日】2011年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077816

【弁理士】

【氏名又は名称】春日 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100156524

【弁理士】

【氏名又は名称】猪野木 雄一

(72)【発明者】

【氏名】山形 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 賢一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】山口 茂輝

【審査官】 谷垣 圭二

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１４１９５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２６４４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４３６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６４８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１４７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３５／１０

Ｂ６７Ｂ ７／００−７／９２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

栓体を把持する第一の栓チャックと、
前記第一の栓チャックの下方に位置する第二の栓チャックと、
前記第一および第二の栓チャックの間に配置された第三の栓チャックと、を備え、
前記第一から第三の栓チャックは、栓体を複数の方向から把持する少なくとも３つの支持体を有し、
前記第三の栓チャックの支持体は弾性体からなることを特徴とする栓体開閉機構。

【請求項2】

請求項１記載の栓体開閉機構であって、
前記第一の栓チャックの支持体および前記第二の栓チャックの支持体は少なくとも一つの突起部を有し、
前記第一の栓チャックおよび前記第二の栓チャックの突起部の形状は互いに異なることを特徴とする栓体開閉機構。

【請求項3】

請求項２記載の栓体開閉機構であって、
前記第一の栓チャックの支持体が有する突起部は、前記第二の栓チャックの支持体が有する突起部よりも栓体に対して突出していることを特徴とする栓体開閉機構。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の栓体開閉機構であって、
前記第三の栓チャック機構の支持体は、前記第一の栓チャックおよび前記第二の栓チャックの支持体よりも栓体に対して突出していることを特徴とする栓体開閉機構。

【請求項5】

栓体を着脱可能な検体容器を搬送する搬送機構を備えた自動分析システムにおいて、
第一の栓チャック、第一の栓チャックの下方に位置する第二の栓チャック、第一および第二の栓チャックの間に配置された第三の栓チャックからなり、
第一から第三の栓チャックにおいて栓体を複数方向から把持する少なくとも３つの支持体と、
前記支持体による栓体の把持動作を制御するクランプ機構と、を有し、前記第三の栓チャックの支持体は弾性体からなる栓体開閉機構を備えたことを特徴とする自動分析システム。

【請求項6】

請求項５記載の自動分析システムにおいて、
搬送された検体容器に対応した栓体の有無、栓体の種別の少なくともいずれかを特定する判別手段と、
前記栓体開閉機構の上下動作を制御する上下機構と、を備え、
前記判別手段によって特定された栓体の種別に基づいて、前記栓体開閉機構の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とする自動分析システム。

【請求項7】

請求項６記載の自動分析システムであって、
前記制御部は、前記判別手段によって判別された栓体の種別に基づいて、前記栓体開閉機構の各支持体が前記栓体を把持する位置、前記栓体の回転角度、開閉処理に伴う前記上下機構の変位量、の少なくともいずれかを制御することを特徴とする自動分析システム。

【請求項8】

請求項６記載の自動分析システムであって、
前記栓体開閉機構で開栓処理を実施する検体容器を搬送する搬送機構の近傍に、検体に関する情報を識別する識別手段と、
前記識別手段によって識別した検体情報と、開栓処理が行われる前記栓体開閉装置に関する情報とを、対応付けて記憶する記憶機構を備えたことを特徴とする自動分析システム。

【請求項9】

請求項８記載の自動分析システムであって、
前記栓体開閉機構へ閉栓処理を実施する検体容器を搬送する搬送機構の近傍に、検体に関する情報を識別する識別手段を備え、
前記制御部は、当該識別手段により識別された情報に基づいて、当該検体容器の栓体に対して開栓処理を実施した栓体開閉機構を特定し、当該栓体開閉機構に対して閉栓処理を行う検体容器を搬送するよう搬送機構を制御することを特徴とする自動分析システム。

【請求項10】

請求項５〜９のいずれかに記載の自動分析システムであって、
前記栓体開閉機構は、開栓処理によって取り外された栓体を、閉栓処理が実施されるまで保持していることを特徴とする自動分析システム。

【請求項11】

請求項６〜１０のいずれか記載の自動分析システムであって、
前記第一から第三の栓チャックを回転動作させる回転機構を備え、
前記栓体開閉機構が栓体を把持した状態で、前記回転機構によって栓体を回転させながら前記上下機構によって上下動させることを特徴とする自動分析システム。

【請求項12】

請求項１１記載の自動分析システムであって、
前記回転機構，上下機構の少なくともいずれかにかかる負荷を検知するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサで検知された負荷が所定の範囲をはずれた場合に、開閉処理に異常が生じたと判断することを特徴とする自動分析システム。

【請求項13】

請求項１２記載の自動分析システムであって、
前記制御部が開閉処理の異常を検知した場合には、その旨を通知する通知手段を備えたことを特徴とする自動分析システム。

【請求項14】

請求項１２記載の自動分析システムであって、
前記制御部が開閉処理の異常を検知した場合には、開閉処理のリトライ動作を行うよう制御することを特徴とする自動分析システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、血液，尿等の液体検体を収容した容器に装着可能な栓体を自動的に開閉する栓体開閉機構、および当該機構を備え、開栓処理が行われた容器に対して何らかの処理を実行する自動分析システムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動分析システムは、試料（例えば、血清や尿などの生体試料、或いは、それらと試薬との混合液）の物性を測定する分析システム，試料の物性測定に先立って試料を処理する検体処理システム、および、検体処理システムと分析システムを統合したシステムのいずれかを含むものである。自動分析システムは、容器開栓行程，分注工程，容器閉栓工程，攪拌工程，分析工程など種々の工程を実行する処理ユニットや、処理ユニット間で試料を搬送する搬送装置を備えている。

【0003】

容器開栓工程とは栓体が装着された状態の検体容器に対して、栓体を開栓処理する工程である。分注工程とは、開栓された後の検体容器に収容された試料の一部を分取して他の容器に吐出する工程である。容器閉栓工程とは、分注処理などの所定の工程が終了した検体容器に再度栓体を閉栓処理する工程である。攪拌工程とは、分注された検体を攪拌して内容物を均一化する処理である。分析工程とは、分注されて反応が進行中、または反応が終了した検体の内容物を定性的，定量的に測定する工程である。

【0004】

検体処理システムの容器開栓工程，容器閉栓行程においては、検体容器の開栓，閉栓（以下、開栓処理，閉栓処理と称する）を行う開閉装置の従来技術として、例えば、特許文献１〜３に記載の開閉手段がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４２１０３０６号公報

【特許文献2】特開２００９−３６５１１号公報

【特許文献3】特開平１１−３０４８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された開栓手段は、栓つき試験管を自動で開栓するための機構が開示されている。しかし、特許文献１に開示された方法では、ゴムまたは合成樹脂からなる栓体を圧入して閉栓するタイプの検体容器のみが開栓処理の対象である。そのため、スクリュー栓によって閉栓するタイプの検体容器に対する開栓処理はできなかった。

【0007】

特許文献２に記載の開閉手段では、異なる長さや径，栓の形状の検体容器を開栓するための機構が開示されている。しかし、開栓した後の栓体を再利用して閉栓処理を行うことについての記載はない。そのため、特許文献２に開示された方式で栓体を開栓処理した場合には、開栓した栓体に傷がついたり、変形したりすることがあり、閉栓処理時に栓体を再利用できない場合が生じる可能性があった。

【0008】

特許文献３には、長さや太さの異なる多種類の採血管を閉栓するための栓とその閉栓機構が開示されている。この方法では、多種類の採血管に対応した一種類の栓で多種類の採血管の閉栓を行うことができる。しかしこの方式では、種類の異なる検体容器を閉栓するためには、閉栓のための専用栓を使用する必要があることから、開栓・閉栓処理にコストがかかることや、検体が付着した栓体が大量に廃棄されるといった問題点が懸念される。

【0009】

以上を鑑みて本発明の目的は、長さ，径，栓の種類の異なる検体容器の栓体を同一の機構で開栓処理し、外した栓を再利用して閉栓する栓体開閉機構を備えた自動分析システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

【0011】

すなわち、栓体を把持する第一の栓チャックと、前記第一の栓チャックの下方に位置する第二の栓チャックと、前記第一および第二の栓チャックの間に配置された第三の栓チャックと、を備え、前記第一から第三の栓チャックは、栓体を複数の方向から把持する少なくとも３つの支持体を有し、前記第三の栓チャックの支持体は弾性体からなることを特徴とするものである。

【0012】

栓体とは、ゴムやプラスチックなどで成型され、検体容器に収容された検体が漏れ出さないようにしているものであり、ねじ込み式のスクリュー栓であっても良いし、圧入されている圧入栓であっても良い。

【0013】

検体容器とは、測定対象の試料を封入した容器で、ラックに搭載されていてもホルダに搭載されていても、移送が可能であれば良い。

【0014】

栓体開閉機構とは、栓体を取り外す開栓処理と、栓体を取り付ける閉栓処理ができるように管理されたものであればどのようなものでも良く、望ましくは、開栓処理から閉栓処理まで、栓体を保持・管理できるものである。例えば、ロボットアームにより保持・管理を行うもの、ターンテーブルによる回転保持・管理を行うもの、エレベータによる垂直保持・管理を行うもの、などが考えられる。なお、栓体の保持と管理とは、栓体と容器のコンタミネーションの防止が行えれば何でも良い。遮蔽によるもの、吸引・廃棄処理を行うもの、洗浄・滅菌処理を行うものなどが一般的である。

【0015】

また、本発明の他の構成としては以下のものがある。

【0016】

すなわち、栓体を着脱可能な検体容器を搬送する搬送機構を備えた検体処理システムにおいて、栓体の種別に対応する栓体の開閉動作を記憶する記憶手段と、搬送された検体容器に対応した栓体の有無、栓体の種別の少なくともいずれかを特定する判別手段と、該検体容器に対して栓体の開栓処理および閉栓処理を行う栓体開閉機構を備え、当該栓体開閉機構は、第一の栓チャック，前記第一の栓チャックの下方に位置する第二の栓チャック，前記第一および第二の栓チャックの間に配置された弾性体からなる第三の栓チャックからなり、前記第一から第三の栓チャックにおいて栓体を複数の方向から把持する少なくとも３つの支持体と、前記複数の支持体による栓体の把持動作を制御するクランプ機構と、当該栓体開閉機構の上下動作を制御する上下機構と、を有し、前記判別手段によって特定された栓体の種別および前記記憶手段に記憶された栓体の開閉動作に関する情報に基づいて、前記栓体開閉機構の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。

【0017】

本発明において検体処理システムとは、自動分析装置での検体の分析を行うため、検体に対して、遠心分離，子検体分注，開栓，閉栓，バーコードラベル貼り付けなどの各種前処理を行う前処理装置を含むシステムを意味する。自動分析装置をシステム内に含んでいても良いが、システムとしては最低限、開栓，閉栓，分注機構、それらの間で検体を搬送する搬送機構を備えていれば良い。

【0018】

検体容器の搬送機構とは、前記ラックや前記ホルダの移送が可能であれば、何でも良い。ベルトコンベア状のもの、ツメ送りのもの、ロボットアームにより搬送するもの、などが一般的である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、自動分析システムに備えられた同一の開閉機構で、検体容器の開栓処理と閉栓処理が可能となる。これにより、オペレータによる検体容器の選択肢が広がるとともに、システムの省スペース化と、低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施例１にかかる自動分析システムの構成図の例である。

【図2A】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図2B1】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図2B2】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図2C】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図2D】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図2E】自動分析システムに投入する生体試料と検体容器の例である。

【図3】栓体開閉機構を説明する図の例である。

【図4A】チャック機構の拡大図の例である。

【図4B1】チャック機構の拡大図の例である。

【図4B2】チャック機構の拡大図の例である。

【図4C】チャック機構の拡大図の例である。

【図4D】チャック機構の拡大図の例である。

【図4E】チャック機構の拡大図の例である。

【図4F】チャック機構の拡大断面図の例である。

【図4G】チャック機構の拡大断面図の例である。

【図4H】チャック機構の拡大断面図の例である。

【図5】チャック回転機構を説明する図の例である。

【図6】チャック機構のタイミングチャートを説明する図の例である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本実施例では、同一の機構で、検体容器の開栓処理と閉栓処理を実施できる開閉機構を備えた自動分析システムの例を説明する。

【0022】

図１は、本実施例にかかる自動分析装置の構成図の例である。

【0023】

本実施例における自動分析システム１００は、血液，尿、などの生体試料の成分を自動で分析するシステムである。主な構成要素は、検体投入部１１０，搬送機構１２０，栓体開閉機構１３０，検体分注機構１４０，反応ディスク１５０，試薬ディスク１６０，自動分析システムの制御コンピュータ１７０である。他の構成による自動分析システムであっても本願発明の構成を達成しうるものであれば良い物とする。例えば、前処理システムや、前処理システムと分析システムを統合したシステムであっても良い。

【0024】

搬送機構１２０の周囲には、検体認識手段１２３が設置され、搬送中の検体容器１０２に付されたバーコード１０４（図４Ｅ参照）を読み取り、搬送された検体１０１を特定する情報を得る。検体容器１０２の認識はバーコード以外の記録媒体により行われても良い。たとえば、検体容器にＲＦＩＤなどを備えて、検体認識手段１２３がその記録媒体に記憶された検体情報（検体ＩＤなど）を読み取るように構成しても良い。また、検体認識手段はＣＣＤなどの撮像装置であっても良い。

【0025】

さらに、搬送中の検体容器について栓体１０３の開閉状況および栓体１０３の種類に関する情報を取得できる栓検知手段１２４を必要に応じて設置することが可能である。栓検知手段１２４は、ＣＣＤなどの撮像装置を備え、検体容器１０２を撮像して画像を取得し、当該の画像を解析して、検体容器１０２の開栓状況（栓体１０３の装着状況）の判断、および栓体１０３の種別の特定を行う。栓検知手段１２４は画像認識による栓検知以外の方式で栓体の有無および栓体の種別を特定しても良い。たとえば、発光素子と受光素子を対面するように配置して、受光素子の出力を検知して栓体の有無や栓体の種別を認識しても良いし、その他の方式で栓体の有無を検知するようにしても良い。

【0026】

栓検知手段１２４は、例えば図１のように栓体開閉機構１３０の近傍に備えられていることが望ましい。開閉処理の前に検体容器１０２の画像を撮像して栓体の種別を判断し、最適な開栓・閉栓方法を栓体開閉機構１３０に指示するとともに、開閉処理が終了した後に再度検体容器の栓体装着状況をチェックすることで、開栓・閉栓処理が適切に行われたか否かを判定する。本実施形態では開閉前後の栓体装着状況のチェックを１つの栓検知手段１２４で兼用することが可能である。他の実施形態として、複数の栓体開閉機構１３０を備える場合に、それぞれの栓体開閉機構１３０に搬送される搬送路の手前に栓検知手段を設けることも考えられる。この場合には、栓体の種別に応じて開栓・閉栓処理がもっとも効率的に行うことができる栓体開閉機構１３０へと検体容器を搬送することが可能となる。

【0027】

栓体開閉機構１３０は、搬送された検体容器１０２の栓体１０３を開栓する機能と、前記取り外した栓体１０３を保持する機能，同一の検体容器１０２に対応していた同一の栓体１０３を閉栓する機能を持つ。

【0028】

検体分注機構１４０は、検体プローブを使って、前記栓体開閉機構１３０で開栓された検体容器１０２から、生体試料を吸引し、反応ディスク１５０上の所定の反応セル１５１内に吐出する。反応ディスク１５０は、反応セル１５１，攪拌機構１５２，検出機構１５３，洗浄機構１５４からなる。反応セル１５１は生体試料と試薬を混合して、両者を反応させる。攪拌機構１５２は、前記反応セル１５１内の混合物の攪拌を行い、両者の反応を促進する。検出機構１５３は、前記反応セル１５１内の混合物の光学的性質を測定し、取得するデータを制御コンピュータ１７０に転送する。洗浄機構１５４は、測定の終えた反応セル１５１を洗浄する。試薬ディスク１６０は、生体試料の成分分析に必要な試薬を保管する。また、試薬プローブ１６１は、試薬の吸引・吐出を行う。

【0029】

制御コンピュータ１７０は、上記に記載した各動作の制御と、測定データの解析を行う。当然ながら、該制御コンピュータは上述の手段や機構および各キャリア認識手段１２６との通信が可能である。

【0030】

図２Ａ乃至図２Ｅは、自動分析システム１００に投入する生体試料と検体容器１０２の例を示している。

【0031】

生体試料は、採取後、専用の検体容器１０２に封入されている。そして、システム投入前の検体容器には専用の栓体１０３が装着され、外部の物質の混入を防いでいる。栓体１３には、検体容器１０２の種類に適合した圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）（各々図２Ａ，図２Ｂ１，図２Ｂ２参照）や、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）（各々図２Ｃ，図２Ｄ，図２Ｅ参照）などが、それぞれつけられている。栓体にはゴムなどの弾性体でできたタイプや、合成樹脂などの硬い素材からなるタイプがある。
合成樹脂などの硬い素材からなる栓体は、自動開栓処理を行う場合に、過度の荷重がかかって栓体外周面に傷がついたり、栓体形状が変形しないように留意する必要がある。また、栓体の種類によっては検体容器に対して深く挿入されていることがあるため、開栓処理および閉栓処理実行時に栓体を掴む位置が限られる。

【0032】

検体容器１０２の外周表面にはバーコード１０４などの情報媒体が貼付されている。バーコード以外にも２次元コードやＲＦＩＤ等が貼付されていても良い。該検体容器１０２は、ホルダやラックなどの専用のキャリア１０５に架設されて、自動分析システム１００内を移動する。

【0033】

図３は、前記栓体開閉機構１３０を説明する図の例である。前記栓体開閉機構１３０の主な構成要素は、開閉アーム機構１３１，開閉上下機構１３２，検体容器１０２のクランプ機構１３４、およびチャック機構１３３である。

【0034】

開閉アーム機構１３１は、チャック機構１３３の移動を行う。図面では回転軸を中心としてチャック機構１３３を回転移動させる方式が開示されているが、本方式に限定されない。たとえば、ＸＹ軸を備え、ＸＹ方向に沿って栓体チャック機構を移動させる方式としても良い。

【0035】

クランプ機構１３４は、栓体の開閉動作時に、検体容器１０２の持ち上げと固定を行う。

【0036】

チャック機構１３３は、栓体１０３の開栓処理と閉栓処理を行う。また、開栓処理した後の栓体を、閉栓処理に用いるまで保持しておく機能も備える。一方で、栓体開閉機構１３０の近傍に栓体１０３の廃棄場所を備え、取り外した栓のうち閉栓が不要な場合は廃棄することができるように構成しても良い。また、栓体開閉機構１３０の近傍に栓体１０３の供給場所を設置しても良い。これにより、閉栓専用の栓体１０３で閉栓する場合にも対応可能である。

【0037】

栓体開閉機構１３０の下方には、キャリア認識手段１２６が設けられる。キャリア認識手段１２６は、栓体開閉機構１３０へと搬送された検体容器１０２を搭載したキャリアに対し、当該キャリアの記録媒体に記録されたキャリアＩＤ情報や検体ＩＤ情報を読み取る。検体認識手段１２３によって読み取られた検体を識別する情報と、キャリア認識手段１２６によって読み取られたキャリアＩＤ情報が、制御コンピュータ１７０に送信され、制御コンピュータ１７０は両者の情報をリンク付けして自動分析システム１００内で当該検体容器１０２を特定するユニークな情報を構成する。

【0038】

次に、図１〜図３を使用して、検体容器１０２の開閉処理と検体分注処理の流れを説明する。

【0039】

生体試料の入った検体容器１０２が、オペレータにより検体投入部１１０に投入されると、搬送機構１２０によって自動分析システム１００へと搬送される。自動分析システム１００内部の通信手段を経由して、自動分析システム１００に搬送された検体容器１０２の情報が制御コンピュータ１７０に伝わる。この通信に対する返信をトリガーとして、検体容器１０２は搬送機構１２０により自動で自動分析システム１００内の各機構に搬送される。

【0040】

検体認識手段１２３は、バーコード１０４を、また、キャリア認識手段１２６は使用されているキャリアＩＤ情報をそれぞれ読み取り、制御コンピュータ１７０に送信する。制御コンピュータ１７０は両者の情報を対応付けし、自動分析システム１００内で当該検体容器１０２を示すユニークな情報を構成する。

【0041】

栓検知手段１２４は、ＣＣＤなどの撮像装置を備え、検体容器１０２の画像を解析して検体容器１０２の開栓状況（栓体１０３の有無）の判断、および栓体１０３の種別の特定を行う。栓検知手段１２４は画像認識による栓検知以外の方式で栓体の有無および栓体の種別を特定しても良い。たとえば、発光素子と受光素子を対面するように配置して、受光素子の出力を検知して栓体の有無や栓体の種別を認識しても良いし、その他の方式で栓体の有無を検知するようにしても良い。

【0042】

制御コンピュータ１７０は、当該解析情報に基づき栓体１０３の処理内容（開栓処理の有無、使用する栓体開閉機構１３０、各機構部の動作パラメータなど）を決定し、処理情報として搬送機構１２０に指示する。制御コンピュータ１７０によって開栓処理が必要だと判断された検体容器が搭載されたキャリアに対しては、栓体開閉機構１３０による栓体１０３開栓処理が実施される。開栓処理が完了すると、栓体開閉機構１３０の下に設置しているキャリア認識手段１２６で当該検体容器を搭載しているキャリアのキャリアＩＤを読み取り、制御コンピュータ１７０に送信することで、制御コンピュータ１７０内では当該キャリアＩＤ情報と共に、「どの栓体開閉機構１３０で開栓処理が成功した」という情報が記憶される。以上の処理により、制御コンピュータ１７０内では、各検体容器１０２に関する情報と、開栓を実施した栓体開閉機構１３０が対応付けされる。

【0043】

また、栓体開閉機構１３０は、後述する閉栓処理が行われるまで、取り外した栓体１０３を保持する機能を有する。取り外した栓体を保持する場合には、新たな検体容器１０２の開栓処理は実施しない。あるいは、閉栓処理が不要な場合は、廃棄場所まで移動して開栓処理した後の栓体を廃棄する。専用の新しい栓体１０３で閉栓する場合は、廃棄場所で開栓処理した後の栓体を廃棄したあと、隣接する供給場所１３５から栓体１０３を掴み、閉栓処理に使用する。

【0044】

開栓処理を終えた検体容器１０２は検体分注位置１４２に搬送され、到達した順に検体分注処理が施される。検体分注位置１４２の下にもキャリア認識手段１２６が設置され、キャリアＩＤ情報を読み取ると制御コンピュータ１７０に送信する。制御コンピュータ１７０ではキャリアＩＤ情報とともに、「分注処理が成功した」という情報を対応付けて記憶する。

【0045】

分注を終えた検体容器１０２は、閉栓処理が必要な場合には再度、栓体開閉機構１３０まで搬送される。検体容器１０２がキャリア認識手段１２６によってキャリアＩＤの認識が可能なエリアに到達すると、キャリアＩＤ情報を読み取り、制御コンピュータ１７０へ送信する。

【0046】

制御コンピュータ１７０は、送信されたキャリアＩＤ情報を、開栓処理時に送信されたキャリアＩＤ情報と照会し、当該検体容器１０２の開栓処理を実施した栓体開閉機構１３０を特定する。制御コンピュータ１７０は照会した情報に基づき、閉栓処理の必要性を判断し、適切な栓体開閉機構１３０へと検体容器を搬送する。ここで閉栓処理の必要性とは、例えば閉栓処理の必要性の有無、使用する栓体開閉機構１３０の種類、栓体開閉機構１３０の各機構部の動作パラメータ（例えば、チャック機構１３３が栓体を掴む位置，閉栓処理時の正常トルク範囲など）など、検体容器１０２に適合した処理情報が含まれる。
このようにして、再び検体容器１０２が栓体開閉機構１３０に戻るように搬送されると閉栓処理が行われる。以上のようにすることで、検体容器１０２に対して、開栓処理前に元々装着していた栓体１０３を分注処理後の検体容器１０２に元通りに装着させることが可能となる。閉栓処理後、キャリア認識手段１２６は読み取ったキャリアＩＤ情報を制御コンピュータ１７０に送信し、制御コンピュータ１７０はキャリアＩＤと共に「閉栓処理が成功した」という情報を記憶する。

【0047】

閉栓処理を終えた検体容器１０２は、搬送機構１２０の流れに沿って、検体収納部１１１まで搬送される。検体容器１０２は、制御コンピュータ１７０で指示されたポジションに収納される。

【0048】

図４Ｆ，図４Ｇ，図４Ｈは、チャック機構１３３が各種栓体を掴んでいる様子を示す断面図の例である。図４Ａ乃至図４Ｈを用いて、本願の特徴である栓体開閉機構１３０について説明する。

【0049】

チャック機構１３３には、栓体１０３を把持するための栓チャック部１３９が一組備えられている。本発明における栓チャック部１３９は、圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）の開閉処理に適した形状の栓チャック１３９ａｂと、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）の開閉処理に適した形状の栓チャック１３９ｃｄとが、上下に離間させ重なるように配置され、構成されている。望ましくは、栓チャック１３９ａｂと栓チャック１３９ｃｄとの間に弾性体の栓チャック１３９ｅを挟んだ構成で配置されている。

【0050】

各栓チャックは複数の支持体によって形成されており、該複数の支持体の中心には栓体を開閉処理時に栓体を掴み、保持するためのスペースが空いている。開栓処理時に支持体と栓体とが接触する部分に荷重が集中して栓体に傷がつくことや変形することを防ぐため、支持体は３枚以上備わっていることが望ましい。

【0051】

また、栓チャック１３９ａｂの複数の支持体によって形成されるスペースは、栓チャック１３９ｃｄによって形成されるスペースよりも小さく、栓チャック１３９ｅによって形成されるスペースはさらに、栓チャック１３９ａｂによって形成されるスペースよりも小さくなるように構成されている。

【0052】

これらの栓チャック（１３９ａｂ，１３９ｃｄ）は、例えば、ステンレスなどの金属により構成され、栓チャック１３９ｅは、例えば、ゴムで構成されている。また、栓チャック１３９ａｂと栓チャック１３９ｃｄは、栓体１０３と接する部分に複数の突起を有する突起部１３９Ｘ，１３９Ｚをそれぞれ有している（各々図４Ｆ，図４Ｈ参照）。

【0053】

初めに、圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）を把持するときの処理について、図４Ａ及び図４Ｂ１、図４Ｂ２を用いて説明する。図４Ａおよび図４Ｂ１、図４Ｂ２は異なるタイプの圧入栓を本発明におけるチャック機構１３３が把持している図である。
圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）の栓チャック１３９ａｂは、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）の栓チャック１３９ｃｄの上側に離間され配置されている。圧入タイプの栓体１０３と接する栓チャック１３９ａｂの突起部１３９Ｘは、スクリュー栓と接する栓チャック１３９ｃｄの突起部１３９Ｚより栓に対して突出している。従って、チャック機構１３３が栓チャックのスペースに栓体１０３を掴む際、まず栓チャック１３９ａｂの突起部１３９Ｘが栓体１０３を圧接し、栓体１０３が変形して凹むと、次に弾性体の栓チャック１３９ｅが栓体１０３を圧接して保持する。

【0054】

以上のようにすることで、栓チャック１３９ａｂが栓体１０３を把持した時に、突起部１３９Ｘが栓体を圧接するためチャック力を伝達しやすく、栓体１０３が滑らないように把持することができる。さらに圧入すると、突起部の数を多くした（望ましくは円形状である）栓チャック１３９ｅまたは栓チャック１３９ｃｄが圧接されるため、開栓処理によって栓体１０３に荷重が円周方向に不均一に加わることを防止し、栓体１０３の変形や傷付きを防ぐことができる。

【0055】

閉栓時には、同様に栓チャック１３９ａｂの突起部１３９Ｘが栓体１０３を固定し、栓チャック１３９ｃｄおよび栓チャック１３９ｅが栓体１０３に対してチャック機構の力を伝える上に、これらの栓チャックの上部に備えられた支持部１３７が栓体１０３を上方より押さえつけるため、上方から圧入しつつ閉栓処理することが可能である。

【0056】

次に、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）を把持するときの処理について、図４Ｃ、図４Ｄおよび図４Ｅを用いて説明する。図４Ｃ、図４Ｄおよび図４Ｅは異なるタイプのスクリュー栓を本発明におけるチャック機構１３３が把持している図である。

【0057】

スクリュー栓は栓体を特定方向にスクリューさせることで開閉可能な栓であり、開閉させやすいように栓体の外周面には滑り止めの溝が複数付けられているのが一般的である。

【0058】

スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）用の栓チャック１３９ｃｄは、弾性体から成る栓チャック１３９ｅの下側に配置されている。また、栓チャック１３９ｃｄの突起部１３９Ｚは、栓体に対して弾性体の栓チャック１３９ｅの接触ライン（１３９Ｙ、図４Ｇ参照）よりも引っ込んだ位置に位置している。従って、チャック機構１３３がスクリュー栓の栓体１０３を掴む際、まず弾性体の栓チャック１３９ｅが栓体１０３を圧接し、栓チャック１３９ｅが変形して凹むと、突起部の数の多い栓チャック１３９ｃｄの突起部１３９Ｚが栓体１０３を圧接するようになっている。

【0059】

なお、栓チャック１３９ｃｄよりも栓体に対して突出した突起部１３９Ｘを持つ栓チャック１３９ａｂが栓体に接触すると、突起部１３９Ｘによって栓体に傷が付くおそれがあるため、制御コンピュータ１７０は、栓チャック１３９ａｂは栓体には接触しないような高さにチャック機構１３３を位置づけるよう、開閉上下機構１３２の下降量を指示する。
また、栓チャックの上部に備えられた支持部１３７の開口部１３７ｄが、栓体１０３ｄの上部に設けられた円筒形の突起部との干渉を避けることができるため、栓体を確実に把持することが可能である。
以上のようにすることで、栓体に対して突出した栓チャック１３９ｅの弾性体、および、栓チャック１３９ｃｄの突起部１３９Ｚがスクリュータイプの栓体１０３の外周面の溝にはまり込むため、すべることなく栓体を確実に開閉処理することができる。
また、栓チャック１３９ｃｄと栓チャック１３９ｅが３枚以上の支持体を有することによって、栓体１０３を真っ直ぐ把持することができ、栓体１０３の保持が傾くことによる開閉処理の失敗を抑止することが可能となる。同時に、栓チャック１３９ｅが弾性体からなり円形状の突起部を有していることにより、栓体１０３に対する接触面積を大きく確保できるため、チャック力を効率的に伝達することができる。また前述したように、突起部の数を多くした（望ましくは円形状である）栓チャック１３９ｅまたは栓チャック１３９ｃｄが栓体１０３を把持した時に、栓体１０３に対してのチャック力が栓体の外周面に不均一に加わることを防ぎ、栓体１０３の変形を抑止することが可能となる。

【0060】

また、これらの栓チャック１３９ａｂと栓チャック１３９ｃｄと栓チャック１３９ｅを組み合わせる位置関係は、栓体１０３を挟み込む方向に対して可変できる構造としても良い。つまり、各栓チャックの開き量を可変に制御できるようにし、開閉動作の開始直後は栓体を軽く把持することによって栓体の変形・傷つきを防ぎ、開閉動作の終了時には栓体を強く把持することによって栓体を確実に開栓・閉栓することができる。これにより、栓体１０３の外径，材質や硬さの違いに応じて柔軟に対応することが可能であり、どのような栓体１０３であっても失敗することなく開閉処理を行うことができる。

【0061】

このように、本発明のチャック機構１３３は、それぞれの特徴を考慮した形状の栓チャック１３９ａｂと栓チャック１３９ｃｄと、栓チャック１３９ｅを組み合わせた構成であるので、栓体１０３が圧入栓であっても、スクリュー栓のどちらの場合であっても、栓体１０３の変形や傷や滑りを防止できるため、開閉に必要な把持が可能となり、栓体１０３の開閉処理の失敗を回避することができる。

【0062】

図５は、チャック回転機構１３８の概略図の例である。

【0063】

チャック機構１３３は、栓体１０３の上端面と接する支持部１３７と、栓体１０３の外周面を把持する栓チャック部１３９と、栓体１０３を把持して回転させるチャック回転機構１３８と、栓体チャック機構にかかるトルクを検出する力センサ１７８と、エンコーダ１７３を概略備えている。

【0064】

チャック回転機構１３８は、モータ１７１によって開栓方向と閉栓方向の両方向に回転できるようになっており、図には明示されていない開閉上下機構１３２によって開栓方向の上昇動作と閉栓方向の下降動作の両方が動作できるようになっている。

【0065】

これらのモータ１７１と図には明示されていない上下モータは、制御コンピュータ１７０によってこれらのモータ駆動を制御するようになっている。

【0066】

モータ１７１の駆動電流を電流計１７２により検出して制御コンピュータ１７０に入力し、制御コンピュータ１７０が、この電流値によってトルクを算出することができる。

【0067】

また、モータ１７１にはエンコーダ１７３が設けられており、モータ１７１の回転によって出力されるパルスをカウントすることにより、制御コンピュータ１７０がチャック機構１３３の回転角度を算出することができる。
一方、制御コンピュータ１７０からは、モータ１７１の駆動を制御する指令信号を出力するようになっており、チャック機構１３３の回転による栓体１０３の締付けトルクを制御するトルク指令信号１７４と、栓体１０３の回転角度および回転速度の指令信号１７５を出力することが可能である。

【0068】

図３〜図５を使用して、チャック機構１３３による栓体１０３の開閉処理の例を示す。

【0069】

前述したように、検体容器１０２と栓体１０３の種別の特定が行われると、制御コンピュータ１７０は、解析情報に基づき検体容器１０２の開閉処理の内容を決定する。なお、この開閉処理の内容は、あらかじめオペレータにより登録されていても良い。

【0070】

検体容器１０２の栓体１０３の種類が、圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）の場合は、制御コンピュータ１７０からの指示に従い、開閉上下機構１３２とチャック回転機構１３８の動作により、開栓時には回転させながら栓体１０３を持ち上げる開栓処理を行い、閉栓時には回転させながら栓体１０３を押し込む閉栓処理が行われる。

【0071】

一方、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）の場合は、制御コンピュータ１７０からの指示に従い、圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）の場合とは回転力や回転数などが異なる回転動作を行いながら、ねじピッチに合わせた上昇動作と下降動作を行う。このように、検体容器１０２と栓体１０３の情報に応じて、開閉動作時に回転力や回転数などの動作パラメータをそれぞれ切り替えることによって最適な開閉処理を実現することができる。

【0072】

通常、圧入栓（１０３ａ，１０３ｂ１，１０３ｂ２）の閉栓処理の場合、押し付け力は大きく、回転トルクも大きい。一方、スクリュー栓（１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）の閉栓処理の場合、押し付け力は小さく、回転トルクも小さい。前述したように、栓体１０３を把持している栓チャック部１３９は、検体容器１０２と栓体１０３の情報に応じて、選択されたチャック部が使用される（圧入栓の場合、栓チャック１３９ａｂ、スクリュー栓の場合、栓チャック１３９ｃｄ）。このため、栓チャック部１３９は、チャック回転機構１３８による回転トルクを栓体１０３に要求されている締付けトルクとして、伝達させることが可能である。いずれの場合でも、回転動作時に栓体１０３がすべらないことが可能である。

【0073】

本発明は、栓チャック部１３９の形状に対するこの相反する要求を同時に満たす栓チャック部１３９を用いていることを特徴としている。

【0074】

図６は、栓体開閉機構１３０におけるチャック機構１３３の上下動作とチャック回転機構１３８の回転動作と回転トルクに着目した、開閉処理の流れを示すタイミングチャートの例である。

【0075】

図６上段は、開閉上下機構１３２による、チャック機構１３３の駆動高さ、図６中段は、モータ１７１によるチャック回転機構１３８の回転速度、図６下段は、チャック回転機構１３８の締付けトルク、をそれぞれ示す。

【0076】

図３〜図６を使用して、チャック機構１３３による栓体１０３の開閉処理の例を示す。

【0077】

初めに、前述のように、検体容器１０２が搬送機構１２０によって搬送され、栓体開閉機構１３０の開閉ポジションに停止する。この段階は図６上段のタイミングチャートのＡより前に相当する。

【0078】

（処理Ａ〜Ｃ）チャック機構１３３が、開閉上下機構１３２によって下降し（図６上段、Ａ〜Ｂ区間）、Ｃ位置で栓体１０３を把持する。この時、チャック回転機構１３８の位置決めを行っても良い。図６中段においては、チャック回転機構１３８がＢ〜Ｃ区間で回転して、原点復帰のための位置だし動作を行っている。

【0079】

（処理Ｃ〜Ｄ）チャック機構１３３が栓体１０３を把持すると、開閉上下機構１３２の動作とあわせて、チャック回転機構１３８が回転動作する。この時、制御コンピュータ１７０からのトルク指令信号１７４と、回転速度および回転角度の指令信号１７５とがモータ１７１に送られ、このモータ１７１の駆動により栓体１０３を把持するチャック回転機構１３８が回転を制御する。

【0080】

モータ１７１の駆動によって、図６上段Ｃ位置からチャック機構１３３が回転を開始し、Ｄ位置で指令回転角度Ｓ０に到達して停止する。このときの最大回転トルクはＴ０であり、実回転が指令回転に追従するように充分に高い値になっている。Ｃ〜Ｄ区間でチャック機構１３３を開栓方向に回転させながら上昇し、Ｄの時点で開栓処理が終了する。

【0081】

（処理Ｄ〜Ｅ）開栓処理が終了すると、チャック機構１３３が上昇して、検体容器１０２の開口部から栓体１０３を上方へ抜き取る。図６上段のＤ位置からチャック機構１３３が上昇を開始し、Ｅ位置まで持ち上げることにより、栓体１０３を検体容器１０２の開口部から完全に抜き取ることができる。

【0082】

（処理Ｅ〜Ｆ）チャック機構１３３が、栓体１０３を保持する。開栓処理を実施した検体が検体分注処理が終了し、栓体開閉機構１３０の位置に戻ってくるまでは、チャック機構１３３はこの高さに位置している（図６上段Ｅ〜Ｆ区間）。

【0083】

次に、搬送機構１２０によって、検体分注処理を終えた検体容器１０２が搬送され、栓体開閉機構１３０の開閉位置に停止する。

【0084】

（処理Ｆ〜Ｇ）チャック機構１３３が、栓体１０３を保持した状態で開閉上下機構１３２によって下降する。この時、チャック回転機構１３８の位置決めを行っても良い。

【0085】

（処理Ｇ〜Ｈ）チャック機構１３３は栓体１０３を保持した状態で開閉上下機構１３２の下降動作とあわせて、チャック回転機構１３８を回転させる。チャック回転機構１３８の回転動作については、制御コンピュータ１７０からのトルク指令信号１７４と、回転速度および回転角度の指令信号１７５とがモータ１７１に送られ、このモータ１７１の駆動により栓体１０３を把持するチャック機構１３３を回転する。

【0086】

モータ１７１の駆動によって、図６上段Ｇ時点からチャック機構１３３が回転を開始し、Ｈ時点で指令回転角度Ｓ１に到達して停止する。一方、指令トルクの最大値はＴ１であり、実回転が指令回転に追従するように充分に高い値になっている（チャック機構１３３を閉栓方向に回転させる。Ｇ〜Ｈ区間で下降し、Ｈ時点で閉栓処理が終了する。）。

【0087】

（処理Ｈ〜Ｉ）閉栓処理が正常に行われたか否かの判定を行う。なお、図６下段に、異常時の回転トルクの例を示す。前述のように、栓体１０３の閉栓処理時のトルクを力センサ１７８で検出することにより、栓体１０３の閉栓処理や開栓処理時における異常発生を検知することが可能となる。例えば、正常なトルク値の範囲を予め定めておき、その範囲を逸脱した場合に開閉処理異常が生じたと判断しても良いし、正常な開閉処理時のトルク波形のパターンを記憶しておき、力センサ１７８により得られた実測トルク波形の形状が正常のトルク波形の形状と異なる場合に異常が生じたと判断しても良い。また、本実施例には閉栓処理の判定を述べたが、同様にして区間Ｅ〜Ｆにおいて開栓処理の判定を行っても良い。

【0088】

（処理Ｉ〜Ｊ）開栓処理が終了すると、チャック機構１３３が上昇し、次の処理まで待機する。

【0089】

以上の処理を行うことにより、例えば、チャック機構１３３が栓体１０３を斜めに把持してしまい、検体容器１０２に対して斜めに栓体１０３を押し付けた状態で、不完全な閉栓状態になってしまった場合等の、閉栓異常をトルク検出や負荷検出などから監視することが可能となる。

【0090】

不完全な開閉処理を検知した場合には、その旨をオペレータに通知しても良い。例えば、制御コンピュータ１７０に表示装置が備わっている場合には、その旨を画面表示しても良いし、アラームや表示灯を点灯して注意を喚起しても良い。この場合、オペレータは検体の様子を目視で確認して、異常原因があればそれを排除するなどのリカバリ動作を行う。また、不完全な閉栓状態になってしまった場合、リトライ動作（異常検出時に、開けてから閉め直す）に遷移して完全に閉栓処理させても良く、このような処理を行うことで正常動作に復帰することが可能となる。

【0091】

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

【0092】

従来技術においては、自動分析システムのサンプルラインにおいて、検体容器の開閉処理と検体分注処理を行う場合、特定の栓の種類に対応した開栓機構と閉栓機構を別々に備えることが通常であった。開閉処理を一つの機構で実施しようとする場合、異なる形状の栓体や、圧入式やスクリュー式といった異なる方式の開栓・閉栓動作に対応する必要があるため機構が複雑となることが問題であった。そのため、閉栓処理には専用の栓を使用しており、検体容器を密閉していた栓体を再利用して閉栓処理することは困難であると考えられていた。また、専用栓による閉栓処理では圧入式による押し込み閉栓方式が通常であった。そのため、閉栓異常時の正確な判定が困難であった。

【0093】

上記目的を達成するために、本発明の実施の形態においては、開栓処理により検体容器から取り外した栓体を、同一の検体容器に閉栓処理するために、栓体と検体容器とを対応付けて管理する管理システムと、開栓後の栓体を保持・管理する栓体チャック手段を備え、閉栓処理する必要の生じた検体容器を元の栓体に閉栓できるように構成したので、栓体の再利用を確実に行うことができる。

【0094】

また、栓の素材や開栓・閉栓方式の種類に適合した複数の栓体チャックを備え、回転角度や上下駆動などの開閉動作を、栓体の種類に応じて切り替える制御部を備えているため、複数種類の栓体の開閉処理が同一の開閉機構で行うことができる。

【0095】

このため、検体容器の開栓処理と閉栓処理が確実にできる栓体開閉機構を備えた自動分析システムを提供することが可能である。

【符号の説明】

【0096】

１００ 自動分析システム
１０２ 検体容器
１０３ 栓体
１０４ バーコード
１０５ キャリア
１１０ 検体投入部
１１１ 検体収納部
１２０ 搬送機構
１２３ 検体認識手段
１２４ 栓検知手段
１２６ キャリア認識手段
１３０ 栓体開閉機構
１３１ 開閉アーム機構
１３２ 開閉上下機構
１３３ チャック機構
１３４ クランプ機構
１３７ 支持部
１３８ チャック回転機構
１３９ 栓チャック部
１４０ 検体分注機構
１４２ 検体分注位置
１５０ 反応ディスク
１５１ 反応セル
１５２ 攪拌機構
１５３ 検出機構
１５４ 洗浄機構
１５５ 光源
１６０ 試薬ディスク
１７０ 制御コンピュータ
１７１ モータ
１７２ 電流計
１７３ エンコーダ
１７４ トルク指令信号
１７５ 回転速度の指令信号
１７６ データベース
１７７ 判断手段

【図1】

【図2A】

【図2B1】

【図2B2】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4A】

【図4B1】

【図4B2】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図4H】

【図5】

【図6】