JP6193126B2 - 試験管搬送用ホルダー - Google Patents

Description

本発明は、血液や尿、或いは体液など検体が入った試験管を載せて主にベルトコンベヤーで自動分析装置などに搬送するために用いられる試験官ホルダーに関する。

大量の血液等の検体を分析する大型病院や検査センターは、検査効率の向上やオペレーターと血液等の検体の接触低減を目的として、検体の搬送や前処理の自動化が進んでいる。血液等の検体は試験管やカップ等の容器に収容されてバーコードなどが印刷されているラベルが貼られていて処理される。

試験管はおおむね外径がφ１６とφ１３が多く使われているが、製造元ごとに数ミリ程度のばらつきがある。また、外形にテーパーが形成されており、容器底部の外径が容器開口部の外径よりも小さい形状のものもある。

これらの試験管は試験管ホルダーに載せられた状態で、搬送ライン等の搬送装置で前処理を行う装置や分析装置へ運ばれる。特許文献１には試験管ホルダーを使用する一般的なシステムが開示されている。このようなシステムでは、検体の投入部で試験管を試験管ホルダーに挿入し、検体の収納部或いは途中の工程で試験管の取出しや挿入といった処理が繰り返される。また、試験管ホルダーは外形が異なる試験管をほぼ垂直に保持する必要がある。
そのため保持する構造は特許文献２や３などのように、金属等の弾性を有するバネが上向きに設置されている場合が多い。

ＷＯ２０１１／０４０２０３ 特開２０１０−２７１２０４号公報 特開２００５−２６２０４１号公報

試験管ホルダーは、システム内で試験管の挿入・取出しといった工程を何度も繰り返すため、ばね部にはある程度の耐久性が求められ、通常は金属等の弾性体で形成される。また、試験管の試験管ホルダーへの挿入はオペレーターもしくはロボットが行うが、必ずしも試験管ホルダーが試験管を受ける挿入部の中心軸と、試験管の中心軸或いは試験管が、垂直に挿入されるとは限らない。従い、従来技術に記載されたように、試験管を保持するアダプタあるいは保持部が上向きに形成されていると、当該アダプタあるいは保持部と試験管が衝突してしまい、長期間の使用で試験管ホルダーの金属性のバネが変形してしまうことがある。

また、従来技術に開示された試験管ホルダーの構造は、金属性のバネと樹脂性の本体を組み合わせた構造であり、製造コストや生産工数が多いためコストの低減が困難であることや、特定の形状の試験管の保持に特化しており、多種類の試験管の保持には不向きであるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑み、耐久性が高く且つ、コスト低減が可能な試験管ホルダーを提供することを目的とする。

本発明の構造は以下の通りである。すなわち、内部に空洞部を有するハウジング部と、前記ハウジング部の上側に位置し、試験管を受け入れる開口部と、受け入れた試験管を収容する収容部と、を有する保持部と、収容した試験管に当接するよう、前記保持部の内側に形成された弾性部と、を備えた試験管ホルダーであって、前記空洞部内に収容される錘を有する構成である。

さらに言えば、試験管を収納する収納部を有する保持部と、収納した試験管に当接するよう、前記保持部の内側に形成された弾性部は、同一材料で製作されていても良い。

さらに言えば、前記ハウジングと、試験管を収納する収納部を有する保持部と、収納した試験管に当接するよう、前記保持部の内側に形成された弾性部は同一材料で製作されていても良い。

本発明によれば、搬送中の安定性がよく、且つ、試験管を繰り返し出し入れしても、試験管やホルダー自体を傷つけたり、汚染することがない試験管ホルダーを提供することが可能である。

また、本発明の他の効果においては、製造コストが安価である試験管ホルダーを提供することが可能である。

また、本発明の他の効果においては、用途に応じて色々な種類の試験管ホルダーを簡易かつ安価に供給することが可能な試験管ホルダーを提供することが可能になる。

本発明の実施例１に係わる試験管ホルダーの断面図。 本発明の実施例１に係わる試験管ホルダーの構成を表す図。 本体ハウジングの断面図。 ばね付きハウジングの詳細図。 底部ふた状ハウジングと電波による個別識別タグの組込例。 本発明の実施例１に係わる試験管ホルダー。 本発明の試験管ホルダーの使用例。 金属錘を使用しない場合のタグ表面の共振周波数の測定値。 金属錘を使用した場合のタグ表面の共振周波数の測定値。 本発明の実施例２に係わる試験管ホルダーの断面図。 試験管下部固定用シート。 検体ホルダーの重心位置 本発明の実施例３に係わる試験管ホルダーの図。 本発明の実施例４に係わる試験管ホルダーの図。

以下、発明の実施例について、図面に従って詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係わる試験管ホルダーの断面図である。図２−Ａは、本発明の実施例１に係わる試験管ホルダーの構成部品を表す図である。図４は、本発明の実施例１に係わる試験管ホルダーの斜視図である。

図４の試験管ホルダーの構造を図１〜図３で説明する。図２−Ａに示す通り、試験管ホルダー９の構成は、試験管を固定するばね付きハウジング１と試験管ホルダー本体ハウジング２と底部ふた状ハウジング３のハウジングで構成されている。

試験管を固定するばね付きハウジング１を図２−Ｃを用いて説明する。臨床用の試験管は、ＮＣＣＬＳが発行しているＬａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ：Ｓｐｅｃｉｍｅｎ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒに概要が記載されている。試験管の外径は、φ１３であれば実際の寸法は、１１．５から１４．０ｍｍであり、φ１６であれば、１５．０から１７ｍｍである。ばね部４は、上部の開口部のＢ寸法は、１７．０ｍｍ以下であり下部の開放部のＡ寸法は１１．４ｍｍ以上でありばね部４は上部端面から少なくとも１７．５ｍｍ必要である。また、ばね部４は図２−ＣのＥ部に示す通り内周の円周線とほぼ同等になるように円弧形の形状をしている。

ばね付きハウジング１の構造は、中央部は試験管を挿入するために円形にえぐられており、上側に伸びる突起部（アーム）の内側にばね部４を有している。なお、ばね付きハウジング１は本実施例では円柱形状をベースとしているが、ハウジングに等間隔もしくは等角度に設けられたばね部４によって試験管を垂直に保持できるものであればよく、外形は多角柱形状であってもよい。また、試験管をロボットアーム、もしくはオペレーターによって試験管ホルダーに供給する際に、試験管の中心軸がホルダーの中心軸とずれた状態で供給されると、試験管底部がホルダーのばね付きハウジング１に接触して、試験管あるいはホルダーが破損する可能性がある。そのため、ばね付きハウジング１の上端面はＲ状や面取り形状といったように、試験管が接触しても衝撃が少ない形状に加工しても良い。

また、アームはホルダーの中心軸に対して対象となるよう、等間隔に設けられているのが望ましい。望ましくは、アームとアームの間隔は４mm以上開いている方が良い。

ばね部４は試験管８挿入されたときや引き抜かれたときに、直に試験管と接触する部位である。試験管８は収容している検体を識別するために通常、バーコードラベルなどの紙製のラベルが貼られている。バーコードは検体を分析する自動分析装置などのバーコードリーダーで読み込まれて、その読み込まれたデータを用いて分析の項目や結果を管理したりするが、堅い金属製のばねが接触すると、バーコードラベルに傷や汚れが付く可能性がある。従い、ばね部４は樹脂で製作され、試験管を固定するばね付きハウジング１と一体成型されることが望ましい。

実施例１では、ハウジング１にポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ，ＰＥＥＫ）が使用されている。その他の工業材料としてＰＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ），ＰＥＫＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅｋｅｔｏｎｅ），ＰＥＥＫＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅｋｅｔｏｎｅ）などの芳香族ポリエーテルケトンの材料なども有効である。

上記実施例１の材料は、一般的に樹脂材料としては高価であるため、例えばハウジング２や蓋３を違う材料で製作することもできる。実施例１ではポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌ，ＰＯＭ）を使用している。ハウジング１には、高価ではあるが、高強度、弾性や耐久性に優れたＰＥＥＫを使用しハウジングや蓋３は耐摩耗性に優れた安価な材料を使用することで安価で高耐久性な試験管ホルダーを実現できる。

また、ばね部４はばねに限定される必要はなく、接触によって試験管を垂直に保持できるものであれば、例えばゴム等、弾性を有する部材であれば良い。また、ばね付きハウジング１、本体ハウジング部２、底部ふた状ハウジング３などを同じ材料で製作してもよい。

試験管ホルダーの本体ハウジング２は図２−Ｂで図示されているように内部は空洞になっている。本体ハウジング２は外面の一部が取り外し可能な蓋に形成されている。本実施例の場合は、本体ハウジング２の下面が底部ふた状ハウジング３として取り外し可能となっている。この空洞部には、用途に応じて錘５やシート１３、識別タグ等が内蔵できる構造になっている。空洞部に所望の部材を収納した場合は、底部ふた状ハウジング３の外周部に設けられたフック状固定部７を、本体ハウジング２に設けられた孔と係合させることにより、部材を空洞部内に保持できる。必要な場合には、フック状固定部７と本体ハウジング２に設けられた孔は、ドライバー等によって簡単に開くのが望ましい。ばね付きハウジング１と本体ハウジング２の結合も上記方式で結合される。また、ばね付きハウジング１や本体ハウジング２、底部ふた状ハウジング３にネジ部を設けてねじ込み式で結合してもよい。

本体ハウジング部内に収容可能な部材である錘５は、ある程度の重量を有するものである。ここで錘５の必要性について説明する。本発明における試験管ホルダーは、本体ハウジングの内部が空洞であって、外壁を樹脂で成形している。一方で、試験管８は通常直径が１６ｍｍか１３ｍｍで長さは１００ｍｍ又は７５ｍｍである。試験管は血液などの液体が収容されている。そのため、直径１６ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験管に血液等の検体が収容されている場合、試験管の重量が試験官ホルダーよりも重く、且つ、重心が高くなることで、搬送ラインでの搬送時に試験管ホルダーが不安定で転倒などの不具合を生じる可能性がある。

図１０は、上記錘５によるホルダーの重心位置違いを示している。直径１６ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験管に水を８ｍｌ入れたとき（図１０（ａ））のホルダー９の重心位置を図１０（ｂ）に示している。本実施例では、ホルダーの直径は３０ｍｍであり高さは４２ｍｍであり、錘５は、２５ｇである。上記条件で錘５をホルダー内に入れていないときの重心位置を図１０の（ｃ）に示している。図１０の（ｂ）では、重心位置は、ホルダー低面から２１．２ｍｍとなり図１０（ｃ）では、４０．８ｍｍである。傾斜バランスの角度もそれぞれ、５４．７１９°と６９．８１４°であり、錘５によりホルダーの安定性が向上することは明らかである。なお、上記の結果は、一例を示したに過ぎず、錘の重さやホルダーの形状寸法を規定するものではない。また、重心位置を特定するものではない。

従来技術では、試験管を保持したホルダーの転倒防止のため、試験管ホルダーに設けられた環状溝が、搬送レールの突起と嵌合することによって試験管を安定させる構造とする等の対処を行っていた（例えば特許文献１参照）。しかし、この方式では常に試験管ホルダーの環状溝と搬送ラインの突起物が接触しながら試験管の搬送を行うため、長期間の使用によって試験管ホルダーが削れてしまい、搬送ラインの突起物とうまく嵌合しなくなるなどの不具合を生じる可能性があった。本実施例では、試験管ホルダー内部に錘を収容することで試験管を搭載した状態で試験管ホルダーの重心を低くし、安定した搬送を実現可能であるため、搬送ラインの突起やエッジなどの接触による問題が生じない。錘５は金属で形成されていても良い。

また、本体ハウジング部には、電波による個別識別タグ６が内蔵されていても良い。この電波による個別識別タグ６は、あらかじめ記録されているタグ固有の番号（英数字または記号）を読み取り、この情報に基づいて試験管ホルダーの搬送制御を行う場合等に使用される。電波による個別識別タグ６を使用した非接触でのＩＤ読み取り方法は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの技術が一般的に使用されている。これは、数センチ程度のタグにデータを書き込み、そのデータを電波及び電磁波などで読み取る技術である。

しかし、ＲＦＩＤは情報の書き込みや読み取りに電波や電磁波を使用するため、タグの近くに金属等の導電体があるとデータを上手く読み取れないことがある。この現象は、タグのデータを読み取る電磁波を照射したときに錘の金属表面に渦電流が発生してこの渦電流の影響で照射した電磁波と逆向きの反対方向の磁界が発生して照射した電磁波を打ち消す作用が発生するためである。

本発明の試験管ホルダーの構造による金属錘の影響を図６と図７で説明する。図６は金属錘を使用しない場合のタグ表面の共振周波数であり、照射電磁波の周波数は１３.５５ＭＨｚである。なお、電磁波照射は試験管ホルダーの下側から行われている。図７は、図１で示されているような試験管ホルダーの構造で、個別識別タグ６の上部に錘５を取り付けて、図６と同じ条件で試験管ホルダー下側から電磁波を照射した時の、個別識別タグ６の表面で測定した共振周波数である。照射した電磁波の周波数は１３.５５ＭＨｚに調整されているにもかかわらず測定した周波数は１４.４ＭＨｚになっており、タグのデータの正確な読み取りができない現象が発生していることが確認される。

そのため、金属製の錘とＲＦＩＤタグの両方を本体ハウジング部の空洞部に入れる場合は、試験管ホルダー本体ハウジング２の内部空洞部の錘５と個別識別タグ６の間に、金属製の錘によるＲＦＩＤ不良を防ぐため、電磁波吸収体を取り付けることが望ましい。電波吸収体はシート形状や板状といった形状が考えられるが、金属製錘によるＲＦＩＤタグへの影響を遮蔽するものであれば、他の形状であっても良い。この電磁波吸収体により錘５の表面に電磁波が届き、表面に渦電流が発生して、タグのデータ読み取りができなくなることを抑えている。また、錘の表面に格子状の溝を形成して渦電流を抑制することとしても良い。

次に図８を用いて実施例２を説明する。図８は、テーパーのある試験管１２を保持するための試験管ホルダーであって、当該試験管を保持するシート１３を内蔵した試験管ホルダーである。

図９にシート１３の形状の一例を示す。中央部に十字に切り込みがあるおおむね２ｍｍ程度の厚みのシートであり、シリコン樹脂が主な材料成分である。本実施例で試験管ホルダーに保持される試験管は、直径が１６ｍｍもしくは１３ｍｍの物であると想定しており、試験管ホルダーは、試験管の直径が１６ｍｍ〜１３ｍｍの間でばね部４により試験管外壁を６０〜９０ｇの保持力で固定するものである。しかしながらテーパーのある試験管は、ばね部４との接触部の直径が１３ｍｍ以下になる上に、試験管の外壁に沿ってばね部が試験管を押し上げてしまう。そのため、搬送中の振動で試験管が浮き上がったり、試験管の中心軸が傾く等の問題が生じる場合がある。

シート１３はこの問題を解決するために取り付けられたものであり、試験管ホルダーの本体ハウジング２の内部の空洞部に設置され、テーパーのある試験管１２の先端部分をシート１３の中央部分にある十字状の切り込み部の穴で固定する。この作用によりテーパーのある試験管１２は先端部をシート１３で固定し、さらにその上部をばね部４で固定することができるため、搬送ラインの振動による浮き上がりや倒れを防止できる。

なお、テーパーのある試験管１２の先端を保持できれば、シート１３の形状及び孔の形状は図９に限られない。例えば、シートの中央に試験管の先端の外径と同形の孔を設けたシートであっても良い。また、シート以外でテーパーのある試験管の先端を保持できる部材を本体ハウジング２内に設けることで試験管を支える試験管ホルダーであっても良い。

なお、試験管を固定するばね付きハウジング１と本体ハウジング２は一体構造として形成されていても構わない。試験管の形状は、多種多様であり上記シール１３などでは固定が不完全な場合が予想される。この場合、本発明の試験管ホルダーは、試験管を固定するばね付きハウジング１を改良して試験管ホルダー本体ハウジング２や底部ふた状ハウジング３は共用部品として使用できるために、特別な注文にもコストを安く提供が可能となる。

図１１を用いて実施例３を説明する。

分子生物学や細胞工学の分野では微量の検体試料を保存するために２ｍｌ以下の検体を入れる検体容器を用いることが多い。例えば、図１１における検体容器１６はこのような２ｍｌ以下の検体を入れる代表的な検体容器である。外径はおおむね１１ｍｍ以下で、長さはおおむね３０ｍｍ以下である。このような容器は、前述のφ１３やφ１６の試験管にあわせてつくられたばね付きハウジングでは保持が困難である。

専用ハウジング１５は、内部に検体容器１６の外径（おおむね１１ｍｍ）に合わせた実施例１で示したばね部４と同じ構造のばね部を持ち、本体ハウジング２との結合を、実施例１で示した本体ハウジング２との勘合部を持つ。従って本体ハウジング２と蓋３は他の実施例の物と同じもので製作することが可能であり検体容器が特殊なものでも検体ホルダーを個別に製作する必要がなく製作コストを安く提供できる。

実施例３では、検体容器が２ｍｌ以下であり、外径はおおむね１１ｍｍ以下であり、長さはおおむね３０ｍｍ以下であるため、前述φ１３やφ１６、長さ７５ｍｍや１００ｍｍの試験管に比べて重心位置が低い。このような場合は、本体ハウジング２の空洞部に組み込まれた、錘５は必要がないために取り除くことができ、更に安価な試験管ホルダーを提供できる。

図１２を用いて実施例４を説明する。

自動的に生体試料を分析する従来の自動分析装置では、一般試料をラックで当該自動分析装置内に投入する場合、一般試料のラック供給部の他に、標準液ラック及びコントロール検体ラックを反復して供給するための供給部を設け、これら２つの供給部を搬送ラインに接続する構成を有することがある。

実施例４は、上記標準液ラックやコントロール検体ラックとして、自動分析装置で必要な校正用の標準液や、自動分析装置の流路を洗浄するための洗剤を充填したボトル１９を検体ホルダーに搭載することにより、反復して供給する場合の実施例を示している。

溶液１７は、前述の検体試料とは異なる洗剤や食塩水、標準液、水などの溶液である。また、試薬などであっても良い。キャップ１８は、ボトル１９の上部にねじ込み式或いはキャップ１８の内周とボトル１９の上部の外周が密着して取り付けられる溶液１７の蒸発や漏れを防ぐものである。

ボトル１９を検体ホルダーに装着する場合は、ばね付きハウジング１を本体ハウジング２から取り外し、ばね付きハウジングが係合していた突起部に、ボトル１９を係合させる。そのため、ボトル１９の底面は本体ハウジング１に設けられた突起部と係合するような凹状構造（凹部）を有している。

さらに望ましくは、容器を安定的に搬送するため、容器の外径は本体ハウジング部の外径以下であれば良い。また、容器を安定的に検体ホルダーに装着するため、ハウジング部の突起部と、容器底面の凹部が係合した際の隙間は０．５ｍｍ以下であることが望ましい。

この場合、検体ホルダーは、特定のタイミングで専用の供給部から搬送ベルトを介して、分注位置や処理位置に反復して搬送される。

このような用途で検体ホルダーを使用する場合も、本体ハウジング２と底部ふた状ハウジング３は他の実施例の物と同じ形状で製作することが可能であり、検体容器以外の特殊な容器を載せる場合でも、検体ホルダーを個別に製作する必要がなく製作コストを安く提供できる。

１ ばね付きハウジング
２ 本体ハウジング
３ 底部ふた状ハウジング
４ ばね部
５ 錘
６ 個別識別タグ
７ フック状の固定部
８ 試験管
９ 試験管ホルダー
１０ 搬送ライン
１１ モーター
１２ テーパーのある試験管
１３ シート
１４ 検体試料
１５ 専用ハウジング１５
１６ 検体容器
１７ 溶液
１８ キャップ
１９ ボトル

Claims (14)

1. 内部に空洞部を有する本体ハウジング部と、
   前記本体ハウジング部の上側に装着され、試験管を受け入れる開口部と、受け入れた試験管を収容する収容部を有する保持部と、
   収容した試験管に当接するよう前記保持部の内側に形成された弾性部と、を備えた1本検体容器ホルダーであって、
   前記本体ハウジング部は、前記空洞部を有する本体ハウジングと、前記本体ハウジング部の下面を構成し、前記本体ハウジングに着脱可能である蓋部材と、前記空洞部内に収容された錘とを有し、
   前記錘は、前記蓋部材を前記本体ハウジングに着脱することによって前記空洞部に対して収納または取出し可能である、1本検体容器ホルダー。
   
2. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記保持部と前記弾性部は樹脂で形成されている1本検体容器ホルダー。
   
3. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記保持部は内部に収容する試験管の中心軸に沿って上向きに伸びる突起部を有し、
   前記弾性部は、前記突起部の先端が当該１本検体容器ホルダーの中心軸方向に屈曲して形成された板ばねである1本検体容器ホルダー。
   
4. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記空洞部に収容される非接触式の識別タグを有する1本検体容器ホルダー。
   
5. 請求項４記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記識別タグはＲＦＩＤタグである1本検体容器ホルダー。
   
6. 請求項５記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記錘は導電体で形成されており、
   前記本体ハウジング部の空洞部は、前記錘と前記ＲＦＩＤタグの間に非磁性体の遮蔽部材を有する1本検体容器ホルダー。
   
7. 請求項５記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記錘は導電体で形成されており、表面に少なくとも２か所の溝を有する1本検体容器ホルダー。
   
8. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記本体ハウジング部は、前記収容部に収容した試験管の先端を挿入可能な孔を有し、前記本体ハウジング部の空洞部は、前記孔を介して試験管の先端を支持する支持部材を有する1本検体容器ホルダー。
   
9. 請求項８記載の1本検体容器ホルダーであって、
   前記支持部材はシリコン樹脂を主な材料としたシートであって、試験管の先端と接触して支持する1本検体容器ホルダー。
   
10. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
    前記保持部は、上向きに突出するように形成され、前記収容部の周りに等間隔で配置された複数のアームを有し、
    前記アームのそれぞれには、前記収容部に面して弾性部が形成されており、
    前記アームの上端面はＲ状或いは面取り加工がされ、
    前記収容部に収容されている容器の側壁面に前記弾性部を当接させることで収容部内の容器を保持することを特徴とする1本検体容器ホルダー。
    
11. 請求項１０記載の1本検体容器ホルダーであって、
    前記アームは４ｍｍ以上の間隔を設けて設置されていることを特徴とする1本検体容器ホルダー。
    
12. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
    前記弾性部は、前記保持部の開口部側から本体ハウジング部側に向かって下向きに形成されたばねであり、
    当該ばねの下端は前記保持部に接していない1本検体容器ホルダー。
    
13. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
    前記開口部は１７．０ｍｍ以下の直径を有する試験管を受け入れ可能であり、
    前記弾性部は１１．４ｍｍ以上の直径を有する試験管を保持可能であって、かつ、少なくとも１７．５ｍｍの長さを有することを特徴とする1本検体容器ホルダー。
    
14. 請求項１記載の1本検体容器ホルダーであって、
    前記弾性部は、当該試験管ホルダーの中心軸を中心とし、当該弾性部の内周の円周線とほぼ同等になるように円弧形の形状をしている1本検体容器ホルダー。

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