JP3619495B2 - 尿の自動検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿が充填されたコップに試験片を入れて検査する尿の自動検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の尿の自動検査装置は、尿を試験管のようなボトルに入れて定位置に装着して種々の項目の検査をする。この装置は、複数のボトルを並べてセットすると、ボトルに入れた尿の検査を自動的に順番に処理する。この装置は、セットされた複数のボトルの尿を自動的に検査できる。しかしながら、特定のボトルに、患者から採取された尿を移す必要がある。患者から直接に、細いボトルに尿を採取できないからである。患者は、紙コップに尿を採取する。紙コップの尿は、看護婦がボトルに移して自動検査装置にセットしている。
【０００３】
特定のボトルを使用して尿を自動的に検査する装置は、患者が採取した尿を直接に自動検査装置にセットできない。患者が尿を採取するためには、開口部を大きくする必要があり、自動検査装置は多数の尿を連続して自動的に検査するために、ボトルを細くして複数を並べてセットするからである。
【０００４】
患者が尿を採取する工程と、採取した尿を自動検査装置にセットする工程との間に、看護婦の操作を必要とする検査方法は、自動検査装置の処理能力がいかに優れたものであっても、患者が尿を採取した直後に速やかに検査できない。看護婦の操作が遅れることがあるからである。
【０００５】
患者が尿を採取したコップを直接にセットできる装置が開発されるなら、極めて速やかに尿の検査ができる。この装置は、たとえば、病院の便所に設置して、患者がコップに尿を採取してセットすると、直ちに検査して検査結果をオンラインで医者に伝送するシステムとして極めて便利に利用できる。
【０００６】
このことを実現する装置は、コップを直接に装着して、コップに充填している尿を検査する構造を必要とする。たとえば、セットされたコップに充填される尿を、カテーテルで吸入して試薬に接触させて検査する装置で実現できる。ただ、この構造の装置は、カテーテルで尿を吸入するので、各々の患者の検査が終了する毎に、カテーテルを洗浄または交換し、尿を吸入する配管を洗浄する必要がある。前後に検査する患者の尿が混合されると、正確に検査できなくなるからである。このため、ランニングコストが高くなると共に、洗浄機構等の構造が複雑になる。
【０００７】
コップに直接に試験片を挿入して、試験片の色の変化で尿の種々の項目を検査する装置は、カテーテルや尿の経路を洗浄する必要がない。このため、構造を簡素化できる特長がある。しかしながら、コップは、尿の採取に便利なように、開口部を大きくしているので、多量の尿がコップに充填されないと、尿のレベルが浅くなって、試験片を完全に尿に接触できなくなる。試験片は、縦に複数の試薬を付着させたもので、試薬部分全体を尿に接触させて、色の変化で種々の項目の検査をするからである。
【０００８】
本発明者等は、このような欠点を解決することを目的に、図１に示す装置を開発した（特開2001-21570）。この装置は、尿が充填されたコップ１を傾動させて余分の尿を排出した後、傾斜する姿勢のコップ１に試験片３を挿入する。試験片３は、コップ１の底部に挿入されて尿に接触される。この装置は、図１の矢印で示すように、傾斜するコップ１に試験片３を垂直方向に挿入して、試験片３を尿に接触させる。この姿勢で挿入される試験片３は、コップ１の下側傾斜面１Ａに沿って挿入されて尿に接触される。このため、コップ１に少量の尿を入れて、試験片３を充分に尿に接触できる特長がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、図１の装置は、少量の尿で正確に検査できる特長がある。このことは、尿の自動検査装置において大切なことである。それは、尿の検査する全ての患者が、多量の尿をコップに充填せず、あるいは充填できないこともあるからである。本発明者は、図１に示す構造の尿の自動検査装置を製作して、膨大な試験を繰り返した。その結果、定量の尿をコップに充填するにもかかわらず、正確に検査できない測定エラーがまれに発生することが確認された。測定エラーは、装置が正常に動作しているにもかかわらず発生した。この種の装置は、測定エラーの確率が極めて低くても使用できない。それは、測定エラーが発生するときに使用する患者は、自分の尿の測定結果を正確に得られないからである。測定エラーの原因を究明するために、膨大な試験を繰り返した。ところが、装置が正確に動作するにもかかわらず、測定エラーが発生するために、その原因究明は極めて難しかった。とくに、この装置が、尿を充填しているコップを、見えない状態で処理して試験することが、測定エラーの究明を難しくした。さらに、測定エラーが発生する頻度が少ないことも、原因究明を難しくした。
【００１０】
本発明者は、さらに種々の状態で試験を繰り返した結果、傾斜したコップに試験片を挿入するとき、試験片が正常に挿入されないことがあることを見い出した。傾斜する姿勢で底に尿を入れているコップに、試験片を挿入するとき、試験片の先端がコップの下側傾斜面に沿って挿入されないことがある。この原因は、試験片の先端がコップの下側傾斜面に引っかかってスムーズに挿入されず、あるいは、試験片が尿を吸収して柔軟になって下側傾斜面に沿ってコップの底まで挿入されなくなることが原因で発生した。
【００１１】
とくに、図２で示すように、コップ１が変形していると、挿入される試験片３の先端がコップ１の変形部１ａに引っかかって、試験片３が湾曲あるいは変形してコップ１の内部に正確に挿入できなくなることがある。この種の検査装置は、衛生面を考慮して、使い捨てできるコップを使用する。使い捨てされるコップは、ランニングコストの面からも薄くて軽い紙コップやプラスチック製のコップが使用される。したがって、患者が尿をとるときに、強く持つことによって変形してしまい、試験片３が正常に挿入されなくなることがある。
【００１２】
また、図３で示すように、コップ１の内面が平滑面でなく、凹凸面１ｂとなっているコップ等においても、挿入される試験片３の先端が凹凸面１ｂに引っかかって試験片３が湾曲あるいは変形してコップ１の内部に正確に挿入できなくなることがある。コップは、全てのものが内面が平滑面とはかぎらない。コップによっては、滑り止めのために凹凸面を設けたものもある。このため、この装置では、全てのタイプのコップに対応して確実に尿を検査できなくなる。
【００１３】
さらにまた、傾斜したコップに試験片を挿入する場合、コップを傾斜させるほどコップの開口部が傾斜するので、試験片を挿入する挿入面積が小さくなって試験片を正確に挿入し難くなる。とくに、試験片が反っていると、ますます挿入し難くなってしまう。
【００１４】
本発明者は、この弊害を避けるために、図４に示すように、傾斜するコップ１の開口部に、傾斜する姿勢で試験片３を挿入する装置を試作した。この姿勢でコップ１に挿入される試験片３は、コップ１の下側傾斜面１Ａにひっかからないように、コップ１の下側傾斜面１Ａから上に離れた位置に挿入した。しかしながら、この姿勢で挿入される試験片３も、重力で先端が曲がってコップ１の下側傾斜面１Ａに引っかかることがある。また、尿を吸収して柔軟になる試験片３は特に曲がりやすくなる。さらに困ったことに、試験片３を少量の尿に充分に接触させるためには、試験片３とコップ１の下側傾斜面１Ａとの間隔を接近させる必要がある。この状態にすると、試験片３がコップ１の下側傾斜面１Ａにとくに引っかかりやすく、この弊害が多くなった。図の鎖線で示すように、試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａから上に大きく離して、この弊害を少なくできる。ただ、試験片３とコップ１の下側傾斜面１Ａとの間隔を広くすると、少量の尿に試験片３を接触できなくなる。このように、少量の尿で正確に試験するためには、試験片３はコップ１の下側傾斜面１Ａから離すことができない。したがって、少量の尿で検査するために試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａに接近させると、測定エラーが発生し、この確率を皆無にできない弊害が発生した。
【００１５】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、少量の尿を使用して検査できると共に、測定エラーを極減して正確に検査できる尿の自動検査装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、全ての種類のコップに対応して、また、変形したコップであっても正確に試験片を挿入して確実に尿に接触させて検査できる尿の自動検出装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の尿の自動検査装置は、尿を充填しているコップ１に試験片３を挿入する試験片３の挿入機構４と、試験片３が挿入されたコップ１を傾動させて、試験片３と尿とを接触させる傾斜機構２と、コップ１に挿入されて尿に接触した試験片３の色を識別するカラーセンサー５と、カラーセンサー５の出力信号から試験項目を演算する演算手段６とを備える。この装置は、上端を開口部とする垂直姿勢のコップ１に、挿入機構４が上端の開口部から内部に試験片３を挿入し、試験片３が挿入されたコップ１を傾斜機構２が傾動させて、試験片３と尿を接触させる。
【００１７】
傾斜機構２は、尿を充填しているコップ１を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角と、試験片３を尿に接触させる第２傾斜角とを記憶することができる。この傾動機構２は、尿を充填しているコップ１を第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出した後、コップ１を垂直姿勢に戻して、挿入機構４で試験片３を挿入し、その後、第２傾斜角までコップ１を傾動させて試験片３を尿に接触させることができる。第２傾斜角は、第１傾斜角よりもコップ１を垂直に近い姿勢に傾斜させる角度とすることができる。
【００１８】
傾斜機構２は、尿を充填しているコップ１を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角を記憶して、挿入機構４で試験片３が挿入されたコップ１を、第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出すると共に、試験片３を尿に接触させることができる。この尿の自動検査装置は、余分な尿を排出する工程と試験片３を尿に接触させる工程とを併行して行うことができる。
【００１９】
試験片３に対してコップ１を相対的に傾動させて、試験片３を尿に接触させることができる。コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の上下端の中央よりも上方に位置させることができる。さらにまた、コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の中心軸から偏心して位置させることができる。
【００２０】
コップ１は、開口部に向かって次第に大きくなるテーパー状とすることができる。試験片３は、縦に区画して複数の試験領域２３を有する細長い形状とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための尿の自動検査装置を例示するものであって、本発明は自動検査装置を下記のものに特定しない。
【００２２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
図５に示す尿の自動検査装置は、尿を充填しているコップ１を保持して傾ける傾斜機構２と、尿を充填しているコップ１に試験片３を挿入する試験片３の挿入機構４と、挿入機構４でコップ１に挿入されて尿に接触した試験片３の色を識別するカラーセンサー５と、カラーセンサー５の出力信号から試験項目を演算する演算手段６とを備える。
【００２４】
傾斜機構２は、図６の平面図に示すように、コップ１を両側から挟着して保持する一対の保持アーム７と、この保持アーム７を回動させる回動機構８とを備える。保持アーム７は、先端部のコップ挟着部に、コップ１に沿う形状に湾曲している挟着部９を有する。
【００２５】
回動機構８は、保持アーム７を互いに接近する方向に移動させてコップ１を挟着し、反対方向に移動させて、コップ１の挟着状態を解除する。回動機構８は、図７の概略平面図に示すように、一対の保持アーム７をコップ１の挟着方向とその反対方向に往復運動させる挟着シリンダー１０と、このシリンダーを装着しているフレーム１１を回動させて、コップ１を傾ける傾動モーター１２と、この傾動モーター１２の回転を制御する制御回路１３と、傾動モーター１２を上下に移動させる上昇シリンダー（図示せず）とを備えている。傾動モーター１２は制御回路１３で回転角が制御されるステッピングモーターである。
【００２６】
図７に示す回動機構８は、挟着シリンダー１０で、一対の保持アーム７をコップ１の挟着方向とその反対方向に往復運動させている。ただ、回動機構は、図８に示す構造で一対の保持アームを往復運動させることもできる。この図に示す回動機構８は、フレーム１１に設けられたガイドレール２７に、保持アーム７を連結しており、一対の保持アーム７を、バネ２８によって、コップ１を挟着する方向に付勢している。バネ２８は、一対の保持アーム７が接近してコップ１を挟着した状態で、コップ１を潰すことがない弾性力に調整している。さらに、一対の保持アーム７を開閉するために、三角形状のガイド突起２９を基台３０に固定している。ガイド突起２９は両側に、上方に向かって接近する傾斜面２９Ａを有し、この傾斜面２９Ａに沿って保持アーム７を移動させて、一対の保持アーム７の間隔を変更している。この回動機構８は、フレーム１１を降下させると、ガイド突起２９の傾斜面２９Ａに案内されて、一対の保持アーム７が離れる方向に移動する。この状態で、一対の保持アーム７の保持部９の間にコップ１が装着される。さらに、回動機構８は、フレーム１１を上昇させると、一対の保持アーム７が、ガイド突起２９の傾斜面２９Ａに案内されながら、接近する方向にバネ２８で付勢されてコップ１を挟着する。さらに、回動機構は、一対の保持アームをコップの挟着方向とその反対方向に往復運動できる全ての機構とすることができる。
【００２７】
制御回路１３は、傾動モーター１２の回転を制御して、保持アーム７で挟着しているコップ１を、図９に示すように、所定の角度に傾ける。制御回路１３は、尿を充填しているコップ１を傾けて、余分の尿を排出する第１傾斜角と、第１傾斜角よりも垂直に近い第２傾斜角とを記憶している。制御回路１３は、尿を充填しているコップ１を保持アーム７で挟着する状態で、最初に第１傾斜角にコップ１を傾動させて、余分の尿を排出する。その後、コップ１を垂直の姿勢に傾動させてコップ１に試験片３を挿入し、試験片３が挿入されたコップ１を第２傾斜角まで傾動させる。第２傾斜角は、第１傾斜角よりも垂直に近い状態とする。この傾斜機構２は、第２傾斜角にコップ１を傾動させるとき、尿がコップ１から漏れるのを防止できる。第２傾斜角は、好ましくは、コップ１の下側傾斜面１Ａの水平に対する角度を２〜１０度とする。第２傾斜角が２度よりも水平に近くなると、コップ１からほとんどの尿が排出された尿量が少な過ぎる状態となり、反対に第２傾斜角が１０度よりも大きいと、試験片３の全ての試験領域２３に尿を付着さるために相当に多量の尿を必要とする。
【００２８】
ただ、傾斜機構４は、必ずしも最初に第１傾斜角にコップ１を傾動させて、余分の尿を排出した後、コップ１を垂直の姿勢に傾動させて試験片３を挿入し、再びコップ１を第２傾斜角まで傾動させる必要はない。傾動機構４は、垂直姿勢のコップ１に試験片３を挿入した後、試験片３が挿入されたコップ１を第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出しながら、試験片３に尿を接触させることもできる。この検査装置は、余分な尿を排出する工程と試験片３を尿に接触させる工程とを併行して行うことができる。
【００２９】
挿入機構４は、カートリッジ１４から取り出した試験片３をコップ１に挿入する。挿入機構４は、図９に示すように、上端を開口部とする垂直姿勢のコップ１に、開口部から試験片３を挿入する。挿入機構４は、上から下に垂直方向に移動して垂直姿勢の試験片３をコップ１に挿入する。さらに、挿入機構４は、好ましくは、コップ１の上端開口部のほぼ中央部から試験片３を挿入する。それは、コップ１が多少変形していても、あるいは、試験片３が多少反っていても、試験片３を確実にコップ１に挿入できるからである。ただ、挿入機構４は、コップ１の内周面に接近して試験片３を挿入することもできる。コップ１の上端の開口部から挿入される試験片３は、好ましくは、その先端がコップ１内の尿に浸されるが、コップ１の底には接触しない位置まで挿入される。ただ、挿入機構は、必ずしも試験片の先端が尿に浸されるまで挿入する必要はない。それは、傾動機構でコップを傾動する過程において、コップと試験片の相対位置を変化させることによって試験片の全ての試験領域に尿を接触させることができるからである。挿入機構４で試験片３が挿入された垂直姿勢のコップ１は、傾動機構２によって傾動される。傾動機構２は、コップ１に挿入された試験片３の全ての試験領域２３が、尿に接触するように傾動される。
【００３０】
カートリッジ１４は複数の試験片３を垂直に立てた姿勢で、横に並べて取り出しできるように保持する。カートリッジ１４を図１０〜図１２に示している。これ等の図に示すカートリッジ１４は、上下方向に延長して、試験片３を挿入できるスリット１５を設けており、このスリット１５に試験片３を挿入している。試験片３は、カートリッジ１４から上端を突出させており、この突出部を挿入機構４のチャック１６で挟着して取り出される。これらの図のカートリッジ１４は、１０枚の試験片３を保持する。カートリッジ１４は、さらに多数の、あるいは小数の試験片３を保持する構造とすることもできる。
【００３１】
挿入機構４は、試験片３を挟着して保持するチャック１６と、このチャック１６を移動させる駆動機構１７とを備える。チャック１６は、カートリッジ１４に装着している試験片３の上端を挟着してカートリッジ１４から取り出す。チャック１６は、試験片３をコップ１に挿入する。コップ１に挿入された試験片３は、傾動機構２でコップ１が傾動されて、全ての試験領域２３に尿が接触する。挿入機構４は、尿に接触した試験片３をカラーセンサー５の位置まで移送し、カラーセンサー５で検査した後、廃棄位置に移動させて挟着状態を解除する。
【００３２】
駆動機構１７は、図５において、チャック１６を上下左右に移動させて、チャック１６に挟着している試験片３を、カートリッジ１４から取り出し、尿を充填している垂直姿勢のコップ１に挿入し、カラーセンサー５の前方の吸着ホルダー１８に移動させ、検査後に吸着ホルダー１８から廃棄位置に移動させる。駆動機構１７は、チャック１６を上下左右に移動させるシリンダーや電動アクチュエーター（図示せず）とこれ等を制御する制御手段（図示せず）とを備える。制御手段は、シリンダーや電動アクチュエーター等を制御して、チャック１６を決められた位置に移動させる。
【００３３】
図５に示す挿入機構４は、試験片３をカートリッジ１４から垂直の姿勢で取り出して垂直姿勢のコップ１に挿入する。コップ１を傾動させるときに、試験片３を垂直姿勢で挟着するチャック１６は移動しない。すなわち、コップ１が試験片３に対して相対的に傾動される。試験片３を垂直姿勢に保持して、コップ１を傾動させて試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａの尿に効率よく接触させるために、コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の上下端の中央よりも上方に位置させる。図９の傾斜機構２は、コップ１の上端よりもさらに上方に位置する回転中心Ｘでコップ１を傾動させる。この位置を回転中心として傾動されるコップ１は、傾動することによって底が上昇しながら水平方向、図において右上方向に移動する。底がこの方向に移動すると、試験片３の先端部をコップ１の下側傾斜面１Ａに沿わせる状態となり、下側傾斜面１Ａに沿って広がる少量の尿に効率よく接触する。
図７の回動機構８は、図の矢印で示すように、傾動モーター１２の回転軸を中心にコップ１を傾動させる。したがって、この回動機構８は、傾動モーター１２を回転軸として、すなわち図９に示す回転中心Ｘを傾動中心としてコップ１を傾動させる。
【００３４】
さらに、図９の傾斜機構２は、コップ１の中心軸から偏心して、図において中心軸の左側に位置して回転中心Ｘを設けている。この位置に回転中心Ｘを設けた傾動機構２は、傾動するコップ１の開口部が挿入機構４のチャック１６等に当接することなく、いいかえるとチャック１６を移動することなくコップ１を傾動できる。とくに、この位置に回転中心Ｘを設けた傾動機構２は、挿入機構４でコップ１の中心に試験片３を挿入した状態で、チャック１６を移動することなくコップ１のみを傾動させて試験片３を理想的に尿に接触できる。
【００３５】
図９は、回転中心Ｘを垂直姿勢のコップ１の上端よりもさらに上方とし、中心軸から偏心した位置に設けているが、回転中心Ｘは、コップ１の上端部分の近傍とし、あるいは上端から上下端の中央までの間とし、また中心軸から偏心することなく中心軸上に設けることもできる。ただし、コップ１を傾動させる回転中心Ｘを上方に移動させるほど、傾動することによって底が水平方向に移動する距離が大きくなり、また、回転中心Ｘを下方に移動させるほど、傾動することによって開口部が移動する距離が大きくなる。また、回転の中心をコップ１の中心軸上に配置すると、傾動するコップ１の開口縁がこの中心軸に接近するので、試験片３をコップ１の中心に挿入し難くなる。したがって、回転中心Ｘの位置は、試験片３を挿入した状態におけるコップ１とチャック１６の相対位置と、コップ１を傾動させる傾斜角等を考慮して、最適な位置に設定される。
【００３６】
ただし、本発明の尿の自動検査装置は、垂直姿勢のコップ１に試験片３を挿入して傾動させるときに、試験片３を挟着しているチャック１６を移動させて、試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａに沿わせることもできる。
【００３７】
図１３に示す装置は、試験片３を挿入したコップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６を、傾動するコップ１の開口部に沿って平行移動している。この図に示す傾動機構２は、回転中心Ｘを、コップ１の上下端の中央よりも下方であって、中心軸上に設けている。この位置を回転の中心として傾動されるコップ１は、図の鎖線で示すように、開口部がコップの傾動方向に移動する。したがって、この装置は、挿入機構４で、傾動するコップ１の開口部に沿ってチャック１６を移動することによって、試験片３を下側傾斜面１Ａに沿わせることができる。この挿入機構４は、コップ１の下側傾斜面１Ａの開口端側の先端縁の移動軌跡に沿ってチャック１６を移動させる。挿入機構４は、傾動機構２の傾動に同期してチャック１６を移動させて、傾動するコップの所定の位置に試験片３を配設する。
【００３８】
さらに、図１４に示す装置は、試験片３を挿入したコップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６とコップ１を一緒に傾動させている。すなわち、チャック１６をコップの開口部に対してほぼ垂直の姿勢に保ったままコップ１を傾動している。さらにこの図は、鎖線で示すように、チャック１６を、試験片３がコップ１の下側傾斜面に沿う位置となるように移動させている。このようにチャック１６とコップ１を一緒に傾動させる装置は、試験片３をチャック１６の近傍で湾曲させることなく、試験片３をまっすぐな姿勢のままで尿に接触できる特長がある。湾曲しない試験片３は、コップ１から取り出してカラーセンサー５で検査する次の工程において、検出エラーの発生を極減できる。
【００３９】
コップ１に挿入して尿が付着された試験片３は、挿入機構４でもってカラーセンサー５の前方に配設している吸着ホルダー１８に移送される。吸着ホルダー１８は、尿の付着している試験片３を吸着して定位置に保持する。吸着ホルダー１８は、試験片３を垂直の姿勢で吸着して保持すると共に、試験片３に付着している過剰の尿を吸引して除去する。
【００４０】
吸着ホルダー１８を図１５〜図１７に示す。これ等の図に示す吸着ホルダー１８は、図１７の水平断面図に示すように、試験片３を装着するための縦溝１９を有する。縦溝１９は、試験片３をスムーズに定位置に装着できるように、両側面を、幅が次第に広く拡開されるテーパー面としている。縦溝１９は、試験片３を支持する支持凸部２２を底面に突出して設けている。支持凸部２２は、試験片３が縦溝１９の底面に密着するのを防止して、試験片３と縦溝１９の底面との間に、空気の吸入ダクト２０を設けている。支持凸部２２は、縦溝１９の中央に一定の間隔で設けて、試験片３を縦溝１９と平行に、垂直の姿勢で支持する。
【００４１】
縦溝１９の底面には、吸入ダクト２０の空気を吸入するために、複数の吸入路２１を開口している。吸入路２１は、空気の吸入ポンプ（図示せず）に連結されて、縦溝１９の吸入ダクト２０から空気を吸入して、試験片３を縦溝１９に吸着して垂直に保持すると共に、試験片３に付着している過剰の尿を吸い出して除去する。この構造の吸着ホルダー１８は、空気で試験片３を垂直に吸着して保持できると共に、余分の尿を除去して正確に検査できる。試験片３に余分の尿が付着すると、試験片３に沿って流下して、検査精度を低下させる。試験片３が、縦に複数の試験領域２３に区画して、複数の検査項目を１枚で処理できるようにしているからである。
【００４２】
カラーセンサー５は、上下に移動して、吸着ホルダー１８に垂直に保持される試験片３の試験領域２３の色を電気信号に変換する。カラーセンサー５はＣＣＤを内蔵しているカメラで、レンズの焦点を試験片３の試験領域２３に合わせて、単一の試験領域２３を１画面として映すようにしている。ただ、カラーセンサーは、複数の試験領域を１画面として同時に映すこともできる。カラーセンサー５は、順番に各々の試験領域２３の色を電気信号に変換して出力する。
【００４３】
カラーセンサー５は、試験片３に設けているひとつの試験領域２３の色信号を出力した後、上または下に移動して、上または下に設けている試験領域２３の色信号を出力する。すなわち、カラーセンサー５は、下から上に順番に移動し、あるいは上から下に移動して、試験片３に設けている各々の試験領域２３の色信号を、下から順番に、あるいは上から順番に経時的に色信号として出力する。
【００４４】
ただ、本発明の尿の自動検査装置は、必ずしもカラーセンサー５を、吸着ホルダー１８の前方で上下に移動させる必要はない。自動検査装置は、カラーセンサーを吸着ホルダー前方の定位置に固定して、試験片を挿入機構でもって、カラーセンサーの前方で上下に移動させることもできる。この装置は、試験片を上下に移動させる機構に挿入機構を併用できるので、装置を簡略化できる特長がある。さらに、本発明の装置は、カラーセンサーと試験片の位置を相対的に変化させる他の全ての機構を使用でき、試験片の試験領域を順番に読み取って経時的に色信号として出力することもできる。
【００４５】
演算手段６は、カラーセンサー５から入力される色信号から、各々の試験領域２３の色でもって検査結果を演算する。試験片３に設けている複数の試験領域２３は、検査項目によって色の変化が異なる。したがって、演算手段６は、カラーセンサー５が何処の試験項目の色信号であるかを特定して、色信号から検査結果を演算する。すなわち、演算手段６は、カラーセンサー５の位置を特定する信号と、色信号の両方から各試験項目の検査結果を演算する。
【００４６】
演算手段６で演算された各々の検査項目の検査結果は、プリンターに印刷して表示され、あるいは、記憶回路に記憶され、あるいはまた、ホストコンピュータ等に伝送される。
【００４７】
以上の尿の自動検査装置は、以下のように使用されて尿の検査をする。
(1) 患者がコップ１に尿を採取する。このコップ１には、患者を特定するバーコードが付着されている。
(2) 尿を入れたコップ１を自動検査装置にセットする。自動検査装置は、バーコードの読取機構を備えており、これでバーコードを読み取って患者を特定する。さらに、好ましくは、自動検査装置は、コップ１の尿の最小レベルを検査するレベルセンサーを設けている。レベルセンサーは、定位置に装着されたコップ１の内部に、上から下に光を照射して、尿のレベルを検出する。コップ１の尿量が最小レベルよりも少ないと、たとえば、音声で「尿の量が足りません」と発生する。尿量が不足すると、患者は再び尿を入れて定位置にセットする。
【００４８】
(3) 傾斜機構２が、保持アーム７でコップ１を両側から挟着して、コップ１を多少上昇させた後、第１傾斜角まで傾動させて、コップ１に入れた余分の尿を排出する。第１傾斜角まで傾動されたコップ１から排出される尿は、コップ１の下方に設けている排出路２４から排出する。ただ、本発明の装置は、必ずしもコップを第１傾斜角まで傾動させて、余分な尿を排出する必要はない。余分な尿を排出しない装置は、この工程を実施しない。
【００４９】
(4) 挿入機構４が、カートリッジ１４に装着している試験片３を挟着して取り出して、コップ１に挿入する。挿入機構４は、好ましくは、図９に示すように、コップ１の開口部のほぼ中央から試験片３を挿入する。
(5) 傾動機構２が、コップ１を第２傾斜角に傾動させる。図９に示す傾動機構２は、試験片３を挟着しているチャック１６を移動させることなくコップ１を傾動させる。図１３と図１４に示す装置は、コップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６をコップ１の開口部の回動軌跡に沿って移動させる。
コップ１が第２傾斜角まで傾動されることにより、試験片３の全ての試験領域２３に尿が付着される。
【００５０】
(6) 挿入機構４が、チャック１６で挟着した試験片３を、コップ１から吸着ホルダー１８に移送する。吸着ホルダー１８に移送された試験片３は、空気で吸着ホルダー１８に吸着されると共に、余分の尿が除去される。試験片３が取り出されたコップ１は、さらに傾動されて充填している全ての尿を排出する。その後、保持アーム７がコップ１の挟着を解除して、コップ１を開閉台２５の上に載せる。開閉台２５が開いて、コップ１が収納部２６に積層して収納される。
【００５１】
(7) カラーセンサー５は、吸着ホルダー１８に挟着している試験片３の各々の試験領域２３の色を順番に識別して、各々の試験領域２３の色信号を演算手段６に出力する。演算手段６は、試験領域２３を特定する信号と、色信号から、各々の試験領域２３の検査項目の検査結果を演算する。演算された各々の試験項目の試験結果は、プリンターで出力され、あるいはホストコンピュータに伝送される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の尿の自動検査装置は、少量の尿を使用して検査できると共に、測定エラーを極減して正確に検査できる特長がある。それは、本発明の自動検査装置が、上端を開口部とする垂直姿勢のコップに、挿入機構で上端の開口部から内部に試験片を挿入すると共に、試験片が挿入されたコップを傾斜機構が傾動させて試験片に尿を接触させているからである。この装置は、垂直姿勢のコップの上端の開口部から試験片を挿入するので、試験片を確実にコップの内部に挿入できる。さらに、試験片が挿入されたコップを傾斜させることによって、試験片を確実にコップの下側傾斜面に沿わせて尿に接触できる。したがって、本発明の尿の自動検査装置は、患者が少量の尿をコップに入れて、能率よく検査できると共に、全ての種類のコップに対応して、また、変形したコップであっても正確に試験片を挿入して検査でき、測定エラーを極減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者等が先に開発した自動検査装置で尿を検査する状態を示す概略断面図
【図２】傾斜させたコップに挿入する試験片が湾曲する状態を示す断面図
【図３】傾斜させたコップに挿入する試験片が湾曲する他の状態を示す断面図
【図４】傾斜させたコップに試験片を挿入する他の状態を示す断面図
【図５】本発明の実施例の尿の自動検査装置の概略断面図
【図６】本発明の実施例の尿の自動検査装置の傾斜機構の平面図
【図７】図６に示す傾動機構の概略平面図
【図８】傾動機構の他の一例を示す正面図
【図９】図５に示す傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１０】本発明の実施例の尿の自動検査装置のカートリッジの正面図
【図１１】図１０に示すカートリッジの平面図
【図１２】図１０に示すカートリッジの垂直断面図
【図１３】本発明の他の実施例にかかる尿の自動検査装置の傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１４】本発明の他の実施例にかかる尿の自動検査装置の傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１５】本発明の実施例の尿の自動検査装置の吸着ホルダーの一部断面側面図
【図１６】図１５に示す吸着ホルダーの一部拡大正面図
【図１７】図１５に示す吸着ホルダーの拡大水平断面図
【符号の説明】
１…コップ １Ａ…下側傾斜面
１ａ…変形部 １ｂ…凹凸面
２…傾斜機構
３…試験片
４…挿入機構
５…カラーセンサー
６…演算手段
７…保持アーム
８…回動機構
９…コップ挟着部
１０…挟着シリンダー
１１…フレーム
１２…傾動モーター
１３…制御回路
１４…カートリッジ
１５…スリット
１６…チャック
１７…駆動機構
１８…吸着ホルダー
１９…縦溝
２０…支持凸部
２１…吸入ダクト
２２…吸入路
２３…試験領域
２４…排出路
２５…開閉台
２６…収納部
２７…ガイドレール
２８…バネ
２９…ガイド突起 ２９Ａ…傾斜面
３０…基台
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿が充填されたコップに試験片を入れて検査する尿の自動検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の尿の自動検査装置は、尿を試験管のようなボトルに入れて定位置に装着して種々の項目の検査をする。この装置は、複数のボトルを並べてセットすると、ボトルに入れた尿の検査を自動的に順番に処理する。この装置は、セットされた複数のボトルの尿を自動的に検査できる。しかしながら、特定のボトルに、患者から採取された尿を移す必要がある。患者から直接に、細いボトルに尿を採取できないからである。患者は、紙コップに尿を採取する。紙コップの尿は、看護婦がボトルに移して自動検査装置にセットしている。
【０００３】
特定のボトルを使用して尿を自動的に検査する装置は、患者が採取した尿を直接に自動検査装置にセットできない。患者が尿を採取するためには、開口部を大きくする必要があり、自動検査装置は多数の尿を連続して自動的に検査するために、ボトルを細くして複数を並べてセットするからである。
【０００４】
患者が尿を採取する工程と、採取した尿を自動検査装置にセットする工程との間に、看護婦の操作を必要とする検査方法は、自動検査装置の処理能力がいかに優れたものであっても、患者が尿を採取した直後に速やかに検査できない。看護婦の操作が遅れることがあるからである。
【０００５】
患者が尿を採取したコップを直接にセットできる装置が開発されるなら、極めて速やかに尿の検査ができる。この装置は、たとえば、病院の便所に設置して、患者がコップに尿を採取してセットすると、直ちに検査して検査結果をオンラインで医者に伝送するシステムとして極めて便利に利用できる。
【０００６】
このことを実現する装置は、コップを直接に装着して、コップに充填している尿を検査する構造を必要とする。たとえば、セットされたコップに充填される尿を、カテーテルで吸入して試薬に接触させて検査する装置で実現できる。ただ、この構造の装置は、カテーテルで尿を吸入するので、各々の患者の検査が終了する毎に、カテーテルを洗浄または交換し、尿を吸入する配管を洗浄する必要がある。前後に検査する患者の尿が混合されると、正確に検査できなくなるからである。このため、ランニングコストが高くなると共に、洗浄機構等の構造が複雑になる。
【０００７】
コップに直接に試験片を挿入して、試験片の色の変化で尿の種々の項目を検査する装置は、カテーテルや尿の経路を洗浄する必要がない。このため、構造を簡素化できる特長がある。しかしながら、コップは、尿の採取に便利なように、開口部を大きくしているので、多量の尿がコップに充填されないと、尿のレベルが浅くなって、試験片を完全に尿に接触できなくなる。試験片は、縦に複数の試薬を付着させたもので、試薬部分全体を尿に接触させて、色の変化で種々の項目の検査をするからである。
【０００８】
本発明者等は、このような欠点を解決することを目的に、図１に示す装置を開発した（特開2001-21570）。この装置は、尿が充填されたコップ１を傾動させて余分の尿を排出した後、傾斜する姿勢のコップ１に試験片３を挿入する。試験片３は、コップ１の底部に挿入されて尿に接触される。この装置は、図１の矢印で示すように、傾斜するコップ１に試験片３を垂直方向に挿入して、試験片３を尿に接触させる。この姿勢で挿入される試験片３は、コップ１の下側傾斜面１Ａに沿って挿入されて尿に接触される。このため、コップ１に少量の尿を入れて、試験片３を充分に尿に接触できる特長がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、図１の装置は、少量の尿で正確に検査できる特長がある。このことは、尿の自動検査装置において大切なことである。それは、尿の検査する全ての患者が、多量の尿をコップに充填せず、あるいは充填できないこともあるからである。本発明者は、図１に示す構造の尿の自動検査装置を製作して、膨大な試験を繰り返した。その結果、定量の尿をコップに充填するにもかかわらず、正確に検査できない測定エラーがまれに発生することが確認された。測定エラーは、装置が正常に動作しているにもかかわらず発生した。この種の装置は、測定エラーの確率が極めて低くても使用できない。それは、測定エラーが発生するときに使用する患者は、自分の尿の測定結果を正確に得られないからである。測定エラーの原因を究明するために、膨大な試験を繰り返した。ところが、装置が正確に動作するにもかかわらず、測定エラーが発生するために、その原因究明は極めて難しかった。とくに、この装置が、尿を充填しているコップを、見えない状態で処理して試験することが、測定エラーの究明を難しくした。さらに、測定エラーが発生する頻度が少ないことも、原因究明を難しくした。
【００１０】
本発明者は、さらに種々の状態で試験を繰り返した結果、傾斜したコップに試験片を挿入するとき、試験片が正常に挿入されないことがあることを見い出した。傾斜する姿勢で底に尿を入れているコップに、試験片を挿入するとき、試験片の先端がコップの下側傾斜面に沿って挿入されないことがある。この原因は、試験片の先端がコップの下側傾斜面に引っかかってスムーズに挿入されず、あるいは、試験片が尿を吸収して柔軟になって下側傾斜面に沿ってコップの底まで挿入されなくなることが原因で発生した。
【００１１】
とくに、図２で示すように、コップ１が変形していると、挿入される試験片３の先端がコップ１の変形部１ａに引っかかって、試験片３が湾曲あるいは変形してコップ１の内部に正確に挿入できなくなることがある。この種の検査装置は、衛生面を考慮して、使い捨てできるコップを使用する。使い捨てされるコップは、ランニングコストの面からも薄くて軽い紙コップやプラスチック製のコップが使用される。したがって、患者が尿をとるときに、強く持つことによって変形してしまい、試験片３が正常に挿入されなくなることがある。
【００１２】
また、図３で示すように、コップ１の内面が平滑面でなく、凹凸面１ｂとなっているコップ等においても、挿入される試験片３の先端が凹凸面１ｂに引っかかって試験片３が湾曲あるいは変形してコップ１の内部に正確に挿入できなくなることがある。コップは、全てのものが内面が平滑面とはかぎらない。コップによっては、滑り止めのために凹凸面を設けたものもある。このため、この装置では、全てのタイプのコップに対応して確実に尿を検査できなくなる。
【００１３】
さらにまた、傾斜したコップに試験片を挿入する場合、コップを傾斜させるほどコップの開口部が傾斜するので、試験片を挿入する挿入面積が小さくなって試験片を正確に挿入し難くなる。とくに、試験片が反っていると、ますます挿入し難くなってしまう。
【００１４】
本発明者は、この弊害を避けるために、図４に示すように、傾斜するコップ１の開口部に、傾斜する姿勢で試験片３を挿入する装置を試作した。この姿勢でコップ１に挿入される試験片３は、コップ１の下側傾斜面１Ａにひっかからないように、コップ１の下側傾斜面１Ａから上に離れた位置に挿入した。しかしながら、この姿勢で挿入される試験片３も、重力で先端が曲がってコップ１の下側傾斜面１Ａに引っかかることがある。また、尿を吸収して柔軟になる試験片３は特に曲がりやすくなる。さらに困ったことに、試験片３を少量の尿に充分に接触させるためには、試験片３とコップ１の下側傾斜面１Ａとの間隔を接近させる必要がある。この状態にすると、試験片３がコップ１の下側傾斜面１Ａにとくに引っかかりやすく、この弊害が多くなった。図の鎖線で示すように、試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａから上に大きく離して、この弊害を少なくできる。ただ、試験片３とコップ１の下側傾斜面１Ａとの間隔を広くすると、少量の尿に試験片３を接触できなくなる。このように、少量の尿で正確に試験するためには、試験片３はコップ１の下側傾斜面１Ａから離すことができない。したがって、少量の尿で検査するために試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａに接近させると、測定エラーが発生し、この確率を皆無にできない弊害が発生した。
【００１５】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、少量の尿を使用して検査できると共に、測定エラーを極減して正確に検査できる尿の自動検査装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、全ての種類のコップに対応して、また、変形したコップであっても正確に試験片を挿入して確実に尿に接触させて検査できる尿の自動検出装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の尿の自動検査装置は、尿を充填しているコップ１に試験片３を挿入する試験片３の挿入機構４と、試験片３が挿入されたコップ１を傾動させて、試験片３と尿とを接触させる傾斜機構２と、コップ１に挿入されて尿に接触した試験片３の色を識別するカラーセンサー５と、カラーセンサー５の出力信号から試験項目を演算する演算手段６とを備える。この装置は、上端を開口部とする垂直姿勢のコップ１に、挿入機構４が上端の開口部から内部に試験片３を挿入し、試験片３が挿入されたコップ１を傾斜機構２が傾動させて、試験片３と尿を接触させる。
【００１７】
傾斜機構２は、尿を充填しているコップ１を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角と、試験片３を尿に接触させる第２傾斜角とを記憶することができる。この傾動機構２は、尿を充填しているコップ１を第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出した後、コップ１を垂直姿勢に戻して、挿入機構４で試験片３を挿入し、その後、第２傾斜角までコップ１を傾動させて試験片３を尿に接触させることができる。第２傾斜角は、第１傾斜角よりもコップ１を垂直に近い姿勢に傾斜させる角度とすることができる。
【００１８】
傾斜機構２は、尿を充填しているコップ１を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角を記憶して、挿入機構４で試験片３が挿入されたコップ１を、第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出すると共に、試験片３を尿に接触させることができる。この尿の自動検査装置は、余分な尿を排出する工程と試験片３を尿に接触させる工程とを併行して行うことができる。
【００１９】
試験片３に対してコップ１を相対的に傾動させて、試験片３を尿に接触させることができる。コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の上下端の中央よりも上方に位置させることができる。さらにまた、コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の中心軸から偏心して位置させることができる。
【００２０】
コップ１は、開口部に向かって次第に大きくなるテーパー状とすることができる。試験片３は、縦に区画して複数の試験領域２３を有する細長い形状とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための尿の自動検査装置を例示するものであって、本発明は自動検査装置を下記のものに特定しない。
【００２２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
図５に示す尿の自動検査装置は、尿を充填しているコップ１を保持して傾ける傾斜機構２と、尿を充填しているコップ１に試験片３を挿入する試験片３の挿入機構４と、挿入機構４でコップ１に挿入されて尿に接触した試験片３の色を識別するカラーセンサー５と、カラーセンサー５の出力信号から試験項目を演算する演算手段６とを備える。
【００２４】
傾斜機構２は、図６の平面図に示すように、コップ１を両側から挟着して保持する一対の保持アーム７と、この保持アーム７を回動させる回動機構８とを備える。保持アーム７は、先端部のコップ挟着部に、コップ１に沿う形状に湾曲している挟着部９を有する。
【００２５】
回動機構８は、保持アーム７を互いに接近する方向に移動させてコップ１を挟着し、反対方向に移動させて、コップ１の挟着状態を解除する。回動機構８は、図７の概略平面図に示すように、一対の保持アーム７をコップ１の挟着方向とその反対方向に往復運動させる挟着シリンダー１０と、このシリンダーを装着しているフレーム１１を回動させて、コップ１を傾ける傾動モーター１２と、この傾動モーター１２の回転を制御する制御回路１３と、傾動モーター１２を上下に移動させる上昇シリンダー（図示せず）とを備えている。傾動モーター１２は制御回路１３で回転角が制御されるステッピングモーターである。
【００２６】
図７に示す回動機構８は、挟着シリンダー１０で、一対の保持アーム７をコップ１の挟着方向とその反対方向に往復運動させている。ただ、回動機構は、図８に示す構造で一対の保持アームを往復運動させることもできる。この図に示す回動機構８は、フレーム１１に設けられたガイドレール２７に、保持アーム７を連結しており、一対の保持アーム７を、バネ２８によって、コップ１を挟着する方向に付勢している。バネ２８は、一対の保持アーム７が接近してコップ１を挟着した状態で、コップ１を潰すことがない弾性力に調整している。さらに、一対の保持アーム７を開閉するために、三角形状のガイド突起２９を基台３０に固定している。ガイド突起２９は両側に、上方に向かって接近する傾斜面２９Ａを有し、この傾斜面２９Ａに沿って保持アーム７を移動させて、一対の保持アーム７の間隔を変更している。この回動機構８は、フレーム１１を降下させると、ガイド突起２９の傾斜面２９Ａに案内されて、一対の保持アーム７が離れる方向に移動する。この状態で、一対の保持アーム７の保持部９の間にコップ１が装着される。さらに、回動機構８は、フレーム１１を上昇させると、一対の保持アーム７が、ガイド突起２９の傾斜面２９Ａに案内されながら、接近する方向にバネ２８で付勢されてコップ１を挟着する。さらに、回動機構は、一対の保持アームをコップの挟着方向とその反対方向に往復運動できる全ての機構とすることができる。
【００２７】
制御回路１３は、傾動モーター１２の回転を制御して、保持アーム７で挟着しているコップ１を、図９に示すように、所定の角度に傾ける。制御回路１３は、尿を充填しているコップ１を傾けて、余分の尿を排出する第１傾斜角と、第１傾斜角よりも垂直に近い第２傾斜角とを記憶している。制御回路１３は、尿を充填しているコップ１を保持アーム７で挟着する状態で、最初に第１傾斜角にコップ１を傾動させて、余分の尿を排出する。その後、コップ１を垂直の姿勢に傾動させてコップ１に試験片３を挿入し、試験片３が挿入されたコップ１を第２傾斜角まで傾動させる。第２傾斜角は、第１傾斜角よりも垂直に近い状態とする。この傾斜機構２は、第２傾斜角にコップ１を傾動させるとき、尿がコップ１から漏れるのを防止できる。第２傾斜角は、好ましくは、コップ１の下側傾斜面１Ａの水平に対する角度を２〜１０度とする。第２傾斜角が２度よりも水平に近くなると、コップ１からほとんどの尿が排出された尿量が少な過ぎる状態となり、反対に第２傾斜角が１０度よりも大きいと、試験片３の全ての試験領域２３に尿を付着さるために相当に多量の尿を必要とする。
【００２８】
ただ、傾斜機構４は、必ずしも最初に第１傾斜角にコップ１を傾動させて、余分の尿を排出した後、コップ１を垂直の姿勢に傾動させて試験片３を挿入し、再びコップ１を第２傾斜角まで傾動させる必要はない。傾動機構４は、垂直姿勢のコップ１に試験片３を挿入した後、試験片３が挿入されたコップ１を第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出しながら、試験片３に尿を接触させることもできる。この検査装置は、余分な尿を排出する工程と試験片３を尿に接触させる工程とを併行して行うことができる。
【００２９】
挿入機構４は、カートリッジ１４から取り出した試験片３をコップ１に挿入する。挿入機構４は、図９に示すように、上端を開口部とする垂直姿勢のコップ１に、開口部から試験片３を挿入する。挿入機構４は、上から下に垂直方向に移動して垂直姿勢の試験片３をコップ１に挿入する。さらに、挿入機構４は、好ましくは、コップ１の上端開口部のほぼ中央部から試験片３を挿入する。それは、コップ１が多少変形していても、あるいは、試験片３が多少反っていても、試験片３を確実にコップ１に挿入できるからである。ただ、挿入機構４は、コップ１の内周面に接近して試験片３を挿入することもできる。コップ１の上端の開口部から挿入される試験片３は、好ましくは、その先端がコップ１内の尿に浸されるが、コップ１の底には接触しない位置まで挿入される。ただ、挿入機構は、必ずしも試験片の先端が尿に浸されるまで挿入する必要はない。それは、傾動機構でコップを傾動する過程において、コップと試験片の相対位置を変化させることによって試験片の全ての試験領域に尿を接触させることができるからである。挿入機構４で試験片３が挿入された垂直姿勢のコップ１は、傾動機構２によって傾動される。傾動機構２は、コップ１に挿入された試験片３の全ての試験領域２３が、尿に接触するように傾動される。
【００３０】
カートリッジ１４は複数の試験片３を垂直に立てた姿勢で、横に並べて取り出しできるように保持する。カートリッジ１４を図１０〜図１２に示している。これ等の図に示すカートリッジ１４は、上下方向に延長して、試験片３を挿入できるスリット１５を設けており、このスリット１５に試験片３を挿入している。試験片３は、カートリッジ１４から上端を突出させており、この突出部を挿入機構４のチャック１６で挟着して取り出される。これらの図のカートリッジ１４は、１０枚の試験片３を保持する。カートリッジ１４は、さらに多数の、あるいは小数の試験片３を保持する構造とすることもできる。
【００３１】
挿入機構４は、試験片３を挟着して保持するチャック１６と、このチャック１６を移動させる駆動機構１７とを備える。チャック１６は、カートリッジ１４に装着している試験片３の上端を挟着してカートリッジ１４から取り出す。チャック１６は、試験片３をコップ１に挿入する。コップ１に挿入された試験片３は、傾動機構２でコップ１が傾動されて、全ての試験領域２３に尿が接触する。挿入機構４は、尿に接触した試験片３をカラーセンサー５の位置まで移送し、カラーセンサー５で検査した後、廃棄位置に移動させて挟着状態を解除する。
【００３２】
駆動機構１７は、図５において、チャック１６を上下左右に移動させて、チャック１６に挟着している試験片３を、カートリッジ１４から取り出し、尿を充填している垂直姿勢のコップ１に挿入し、カラーセンサー５の前方の吸着ホルダー１８に移動させ、検査後に吸着ホルダー１８から廃棄位置に移動させる。駆動機構１７は、チャック１６を上下左右に移動させるシリンダーや電動アクチュエーター（図示せず）とこれ等を制御する制御手段（図示せず）とを備える。制御手段は、シリンダーや電動アクチュエーター等を制御して、チャック１６を決められた位置に移動させる。
【００３３】
図５に示す挿入機構４は、試験片３をカートリッジ１４から垂直の姿勢で取り出して垂直姿勢のコップ１に挿入する。コップ１を傾動させるときに、試験片３を垂直姿勢で挟着するチャック１６は移動しない。すなわち、コップ１が試験片３に対して相対的に傾動される。試験片３を垂直姿勢に保持して、コップ１を傾動させて試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａの尿に効率よく接触させるために、コップ１を傾動させる回転中心Ｘは、コップ１の上下端の中央よりも上方に位置させる。図９の傾斜機構２は、コップ１の上端よりもさらに上方に位置する回転中心Ｘでコップ１を傾動させる。この位置を回転中心として傾動されるコップ１は、傾動することによって底が上昇しながら水平方向、図において右上方向に移動する。底がこの方向に移動すると、試験片３の先端部をコップ１の下側傾斜面１Ａに沿わせる状態となり、下側傾斜面１Ａに沿って広がる少量の尿に効率よく接触する。
図７の回動機構８は、図の矢印で示すように、傾動モーター１２の回転軸を中心にコップ１を傾動させる。したがって、この回動機構８は、傾動モーター１２を回転軸として、すなわち図９に示す回転中心Ｘを傾動中心としてコップ１を傾動させる。
【００３４】
さらに、図９の傾斜機構２は、コップ１の中心軸から偏心して、図において中心軸の左側に位置して回転中心Ｘを設けている。この位置に回転中心Ｘを設けた傾動機構２は、傾動するコップ１の開口部が挿入機構４のチャック１６等に当接することなく、いいかえるとチャック１６を移動することなくコップ１を傾動できる。とくに、この位置に回転中心Ｘを設けた傾動機構２は、挿入機構４でコップ１の中心に試験片３を挿入した状態で、チャック１６を移動することなくコップ１のみを傾動させて試験片３を理想的に尿に接触できる。
【００３５】
図９は、回転中心Ｘを垂直姿勢のコップ１の上端よりもさらに上方とし、中心軸から偏心した位置に設けているが、回転中心Ｘは、コップ１の上端部分の近傍とし、あるいは上端から上下端の中央までの間とし、また中心軸から偏心することなく中心軸上に設けることもできる。ただし、コップ１を傾動させる回転中心Ｘを上方に移動させるほど、傾動することによって底が水平方向に移動する距離が大きくなり、また、回転中心Ｘを下方に移動させるほど、傾動することによって開口部が移動する距離が大きくなる。また、回転の中心をコップ１の中心軸上に配置すると、傾動するコップ１の開口縁がこの中心軸に接近するので、試験片３をコップ１の中心に挿入し難くなる。したがって、回転中心Ｘの位置は、試験片３を挿入した状態におけるコップ１とチャック１６の相対位置と、コップ１を傾動させる傾斜角等を考慮して、最適な位置に設定される。
【００３６】
ただし、本発明の尿の自動検査装置は、垂直姿勢のコップ１に試験片３を挿入して傾動させるときに、試験片３を挟着しているチャック１６を移動させて、試験片３をコップ１の下側傾斜面１Ａに沿わせることもできる。
【００３７】
図１３に示す装置は、試験片３を挿入したコップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６を、傾動するコップ１の開口部に沿って平行移動している。この図に示す傾動機構２は、回転中心Ｘを、コップ１の上下端の中央よりも下方であって、中心軸上に設けている。この位置を回転の中心として傾動されるコップ１は、図の鎖線で示すように、開口部がコップの傾動方向に移動する。したがって、この装置は、挿入機構４で、傾動するコップ１の開口部に沿ってチャック１６を移動することによって、試験片３を下側傾斜面１Ａに沿わせることができる。この挿入機構４は、コップ１の下側傾斜面１Ａの開口端側の先端縁の移動軌跡に沿ってチャック１６を移動させる。挿入機構４は、傾動機構２の傾動に同期してチャック１６を移動させて、傾動するコップの所定の位置に試験片３を配設する。
【００３８】
さらに、図１４に示す装置は、試験片３を挿入したコップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６とコップ１を一緒に傾動させている。すなわち、チャック１６をコップの開口部に対してほぼ垂直の姿勢に保ったままコップ１を傾動している。さらにこの図は、鎖線で示すように、チャック１６を、試験片３がコップ１の下側傾斜面に沿う位置となるように移動させている。このようにチャック１６とコップ１を一緒に傾動させる装置は、試験片３をチャック１６の近傍で湾曲させることなく、試験片３をまっすぐな姿勢のままで尿に接触できる特長がある。湾曲しない試験片３は、コップ１から取り出してカラーセンサー５で検査する次の工程において、検出エラーの発生を極減できる。
【００３９】
コップ１に挿入して尿が付着された試験片３は、挿入機構４でもってカラーセンサー５の前方に配設している吸着ホルダー１８に移送される。吸着ホルダー１８は、尿の付着している試験片３を吸着して定位置に保持する。吸着ホルダー１８は、試験片３を垂直の姿勢で吸着して保持すると共に、試験片３に付着している過剰の尿を吸引して除去する。
【００４０】
吸着ホルダー１８を図１５〜図１７に示す。これ等の図に示す吸着ホルダー１８は、図１７の水平断面図に示すように、試験片３を装着するための縦溝１９を有する。縦溝１９は、試験片３をスムーズに定位置に装着できるように、両側面を、幅が次第に広く拡開されるテーパー面としている。縦溝１９は、試験片３を支持する支持凸部２２を底面に突出して設けている。支持凸部２２は、試験片３が縦溝１９の底面に密着するのを防止して、試験片３と縦溝１９の底面との間に、空気の吸入ダクト２０を設けている。支持凸部２２は、縦溝１９の中央に一定の間隔で設けて、試験片３を縦溝１９と平行に、垂直の姿勢で支持する。
【００４１】
縦溝１９の底面には、吸入ダクト２０の空気を吸入するために、複数の吸入路２１を開口している。吸入路２１は、空気の吸入ポンプ（図示せず）に連結されて、縦溝１９の吸入ダクト２０から空気を吸入して、試験片３を縦溝１９に吸着して垂直に保持すると共に、試験片３に付着している過剰の尿を吸い出して除去する。この構造の吸着ホルダー１８は、空気で試験片３を垂直に吸着して保持できると共に、余分の尿を除去して正確に検査できる。試験片３に余分の尿が付着すると、試験片３に沿って流下して、検査精度を低下させる。試験片３が、縦に複数の試験領域２３に区画して、複数の検査項目を１枚で処理できるようにしているからである。
【００４２】
カラーセンサー５は、上下に移動して、吸着ホルダー１８に垂直に保持される試験片３の試験領域２３の色を電気信号に変換する。カラーセンサー５はＣＣＤを内蔵しているカメラで、レンズの焦点を試験片３の試験領域２３に合わせて、単一の試験領域２３を１画面として映すようにしている。ただ、カラーセンサーは、複数の試験領域を１画面として同時に映すこともできる。カラーセンサー５は、順番に各々の試験領域２３の色を電気信号に変換して出力する。
【００４３】
カラーセンサー５は、試験片３に設けているひとつの試験領域２３の色信号を出力した後、上または下に移動して、上または下に設けている試験領域２３の色信号を出力する。すなわち、カラーセンサー５は、下から上に順番に移動し、あるいは上から下に移動して、試験片３に設けている各々の試験領域２３の色信号を、下から順番に、あるいは上から順番に経時的に色信号として出力する。
【００４４】
ただ、本発明の尿の自動検査装置は、必ずしもカラーセンサー５を、吸着ホルダー１８の前方で上下に移動させる必要はない。自動検査装置は、カラーセンサーを吸着ホルダー前方の定位置に固定して、試験片を挿入機構でもって、カラーセンサーの前方で上下に移動させることもできる。この装置は、試験片を上下に移動させる機構に挿入機構を併用できるので、装置を簡略化できる特長がある。さらに、本発明の装置は、カラーセンサーと試験片の位置を相対的に変化させる他の全ての機構を使用でき、試験片の試験領域を順番に読み取って経時的に色信号として出力することもできる。
【００４５】
演算手段６は、カラーセンサー５から入力される色信号から、各々の試験領域２３の色でもって検査結果を演算する。試験片３に設けている複数の試験領域２３は、検査項目によって色の変化が異なる。したがって、演算手段６は、カラーセンサー５が何処の試験項目の色信号であるかを特定して、色信号から検査結果を演算する。すなわち、演算手段６は、カラーセンサー５の位置を特定する信号と、色信号の両方から各試験項目の検査結果を演算する。
【００４６】
演算手段６で演算された各々の検査項目の検査結果は、プリンターに印刷して表示され、あるいは、記憶回路に記憶され、あるいはまた、ホストコンピュータ等に伝送される。
【００４７】
以上の尿の自動検査装置は、以下のように使用されて尿の検査をする。
(1) 患者がコップ１に尿を採取する。このコップ１には、患者を特定するバーコードが付着されている。
(2) 尿を入れたコップ１を自動検査装置にセットする。自動検査装置は、バーコードの読取機構を備えており、これでバーコードを読み取って患者を特定する。さらに、好ましくは、自動検査装置は、コップ１の尿の最小レベルを検査するレベルセンサーを設けている。レベルセンサーは、定位置に装着されたコップ１の内部に、上から下に光を照射して、尿のレベルを検出する。コップ１の尿量が最小レベルよりも少ないと、たとえば、音声で「尿の量が足りません」と発生する。尿量が不足すると、患者は再び尿を入れて定位置にセットする。
【００４８】
(3) 傾斜機構２が、保持アーム７でコップ１を両側から挟着して、コップ１を多少上昇させた後、第１傾斜角まで傾動させて、コップ１に入れた余分の尿を排出する。第１傾斜角まで傾動されたコップ１から排出される尿は、コップ１の下方に設けている排出路２４から排出する。ただ、本発明の装置は、必ずしもコップを第１傾斜角まで傾動させて、余分な尿を排出する必要はない。余分な尿を排出しない装置は、この工程を実施しない。
【００４９】
(4) 挿入機構４が、カートリッジ１４に装着している試験片３を挟着して取り出して、コップ１に挿入する。挿入機構４は、好ましくは、図９に示すように、コップ１の開口部のほぼ中央から試験片３を挿入する。
(5) 傾動機構２が、コップ１を第２傾斜角に傾動させる。図９に示す傾動機構２は、試験片３を挟着しているチャック１６を移動させることなくコップ１を傾動させる。図１３と図１４に示す装置は、コップ１を傾動させるとき、試験片３を挟着しているチャック１６をコップ１の開口部の回動軌跡に沿って移動させる。
コップ１が第２傾斜角まで傾動されることにより、試験片３の全ての試験領域２３に尿が付着される。
【００５０】
(6) 挿入機構４が、チャック１６で挟着した試験片３を、コップ１から吸着ホルダー１８に移送する。吸着ホルダー１８に移送された試験片３は、空気で吸着ホルダー１８に吸着されると共に、余分の尿が除去される。試験片３が取り出されたコップ１は、さらに傾動されて充填している全ての尿を排出する。その後、保持アーム７がコップ１の挟着を解除して、コップ１を開閉台２５の上に載せる。開閉台２５が開いて、コップ１が収納部２６に積層して収納される。
【００５１】
(7) カラーセンサー５は、吸着ホルダー１８に挟着している試験片３の各々の試験領域２３の色を順番に識別して、各々の試験領域２３の色信号を演算手段６に出力する。演算手段６は、試験領域２３を特定する信号と、色信号から、各々の試験領域２３の検査項目の検査結果を演算する。演算された各々の試験項目の試験結果は、プリンターで出力され、あるいはホストコンピュータに伝送される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の尿の自動検査装置は、少量の尿を使用して検査できると共に、測定エラーを極減して正確に検査できる特長がある。それは、本発明の自動検査装置が、上端を開口部とする垂直姿勢のコップに、挿入機構で上端の開口部から内部に試験片を挿入すると共に、試験片が挿入されたコップを傾斜機構が傾動させて試験片に尿を接触させているからである。この装置は、垂直姿勢のコップの上端の開口部から試験片を挿入するので、試験片を確実にコップの内部に挿入できる。さらに、試験片が挿入されたコップを傾斜させることによって、試験片を確実にコップの下側傾斜面に沿わせて尿に接触できる。したがって、本発明の尿の自動検査装置は、患者が少量の尿をコップに入れて、能率よく検査できると共に、全ての種類のコップに対応して、また、変形したコップであっても正確に試験片を挿入して検査でき、測定エラーを極減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者等が先に開発した自動検査装置で尿を検査する状態を示す概略断面図
【図２】傾斜させたコップに挿入する試験片が湾曲する状態を示す断面図
【図３】傾斜させたコップに挿入する試験片が湾曲する他の状態を示す断面図
【図４】傾斜させたコップに試験片を挿入する他の状態を示す断面図
【図５】本発明の実施例の尿の自動検査装置の概略断面図
【図６】本発明の実施例の尿の自動検査装置の傾斜機構の平面図
【図７】図６に示す傾動機構の概略平面図
【図８】傾動機構の他の一例を示す正面図
【図９】図５に示す傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１０】本発明の実施例の尿の自動検査装置のカートリッジの正面図
【図１１】図１０に示すカートリッジの平面図
【図１２】図１０に示すカートリッジの垂直断面図
【図１３】本発明の他の実施例にかかる尿の自動検査装置の傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１４】本発明の他の実施例にかかる尿の自動検査装置の傾動機構がコップを傾ける状態を示す垂直断面図
【図１５】本発明の実施例の尿の自動検査装置の吸着ホルダーの一部断面側面図
【図１６】図１５に示す吸着ホルダーの一部拡大正面図
【図１７】図１５に示す吸着ホルダーの拡大水平断面図
【符号の説明】
１…コップ １Ａ…下側傾斜面
１ａ…変形部 １ｂ…凹凸面
２…傾斜機構
３…試験片
４…挿入機構
５…カラーセンサー
６…演算手段
７…保持アーム
８…回動機構
９…コップ挟着部
１０…挟着シリンダー
１１…フレーム
１２…傾動モーター
１３…制御回路
１４…カートリッジ
１５…スリット
１６…チャック
１７…駆動機構
１８…吸着ホルダー
１９…縦溝
２０…支持凸部
２１…吸入ダクト
２２…吸入路
２３…試験領域
２４…排出路
２５…開閉台
２６…収納部
２７…ガイドレール
２８…バネ
２９…ガイド突起 ２９Ａ…傾斜面
３０…基台
Claims (9)
- 尿を充填しているコップ(1)に試験片(3)を挿入する試験片(3)の挿入機構(4)と、試験片(3)が挿入されたコップ(1)を傾動させて、試験片(3)と尿とを接触させる傾斜機構(2)と、コップ(1)に挿入されて尿に接触した試験片(3)の色を識別するカラーセンサー(5)と、カラーセンサー(5)の出力信号から試験項目を演算する演算手段(6)とを備える尿の自動検査装置であって、
上端を開口部とする垂直姿勢のコップ(1)に、挿入機構(4)が上から下に移動して垂直姿勢の試験片 (3) を上端の開口部から内部に挿入し、試験片(3)が挿入されたコップ(1)を傾斜機構(2)が傾動させて、試験片(3)と尿を接触させることを特徴とする尿の自動検査装置。 - 傾斜機構(2)が、尿を充填しているコップ(1)を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角と、試験片(3)を尿に接触させる第２傾斜角とを記憶しており、尿を充填しているコップ(1)を第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出した後、コップ(1)を垂直姿勢に戻して、挿入機構(4)で試験片(3)を挿入し、その後第２傾斜角までコップ(1)を傾動させて試験片(3)を尿に接触させる請求項１に記載される尿の自動検査装置。
- 第２傾斜角が第１傾斜角よりもコップ(1)を垂直に近い姿勢に傾斜させる請求項２に記載される尿の自動検査装置。
- 傾斜機構(2)が、尿を充填しているコップ(1)を傾斜して余分の尿を排出する第１傾斜角を記憶しており、挿入機構(4)で試験片(3)が挿入されたコップ(1)を、傾斜機構(2)が第１傾斜角まで傾斜して余分の尿を排出すると共に、試験片(3)を尿に接触させる請求項１に記載される尿の自動検査装置。
- 試験片(3)に対してコップ(1)を相対的に傾動させて、試験片(3)を尿に接触させる請求項１に記載される尿の自動検査装置。
- コップ(1)を傾動させる回転中心(X)をコップ(1)の上下端の中央よりも上方に位置させている請求項５に記載される尿の自動検査装置。
- コップ(1)を傾動させる回転中心(X)をコップ(1)の中心軸から偏心して位置させている請求項５に記載される尿の自動検査装置。
- コップ(1)が開口部に向かって次第に大きくなるテーパー状である請求項１に記載される尿の自動検査装置。
- 試験片(3)が、縦に区画して複数の試験領域(23)を有する細長い形状である請求項１に記載される尿の自動検査装置。
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