(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の環境条件に維持された筐体の内部に生化学物質を収容した容器を複数個収納し、これらの容器を順次取り出して生化学処理を行う生化学処理装置であって、前記筐体内部に配置され前記容器を載置するための複数の載置部を有する載置棚と、前記載置部とこの載置部に載置される容器との対応関係を表す配置データを予め記憶する配置データ記憶部と、前記載置部にこれから載置される容器を識別して特定する容器特定手段と、この容器特定結果と前記配置データに基づいて、当該特定された容器が載置棚上で載置されるべき載置位置を指示する載置位置指示処理部と、指示された載置位置を視覚的に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする生化学物質処理装置。
【請求項２】
前記載置棚は複数の載置部の載置部を有するテーブルが複数段上下に連結されたものであり、前記筐体に扉により開閉自在な開口部を設け、更に前記表示手段として前記開口部の周囲に前記載置位置指示処理部で指示された載置部を示すための複数のＬＦＤ表示灯を設けたことを特徴とする請求項１記載の生化学物質処理装置。
【請求項３】
所定の環境条件に維持された筐体の内部に生化学物質を収容した容器を複数個収納しておき、予め定められた処理手順に従って前記筐体から前記容器を取り出してこの容器内の生化学物質を処理する生化学処理方法であって、前記筐体内の載置棚の載置部上に前記容器を載置する際に、容器を識別して特定する工程と、この容器特定結果と予め配置データ記憶部に記憶されている配置データとに基づいて容器が載置棚上で載置されるべき載置位置を指示する工程と、指示された載置位置を表示手段により視覚的に表示する工程とを含むことを特徴とする生化学物質処理方法。
【請求項４】
前記載置棚は複数の載置部の載置部を有するテーブルが複数段上下に連結され且つ前記筐体に扉により開閉自在な開口部を設けたものであり、また前記表示手段は前記開口部の周囲に前記載置位置指示処理部で指示された載置部を示すための複数のＬＦＤ表示灯から成るものであること特徴とする請求項３記載の生化学物質処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞や微生物などの生化学物質の培養や分注処理を行う生化学物質処理装置および生化学物質処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生化学分野においては、微生物などの生化学物質の培養や分注などの各種の処理が行われる。これらの処理は、通常多数の試料を対象として系統的に行われる場合が多い。このため培養や分注などの処理を行う処理装置は、試料を収容する容器であるプレートを多数収納できるようになっている。そして一連の生化学処理の開始に際しては、所定の試料を収容したプレートと、培養器であるインキュベータ内でのプレートの載置位置との関連付けを行い、個々の試料を正しく識別できるようにする必要がある。この関連付けは、作業者がプレートを載置する際に、予め準備されたリストの指定に従って定められた載置位置に載置するか、あるいはプレートを載置する都度その位置をコンピュータなどに入力することにより記憶させるなどの方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の作業はいずれも作業者が多数のプレートを個々に確認しながら、同一構造の載置棚が多数反復して設けられている載置部に配置していくものであるため、作業者は載置部の確認に際して錯誤を生じ易い。例えばリストの指定に従ってプレートを載置する際に誤って隣の載置位置に容器を置いたり、プレートの載置の都度容器の識別コードを入力する際に誤って隣に既に載置されているプレートの識別コードを読みとってしまうなどの人為ミスが避けられないものであった。
【０００４】
そしてこれらのミスが発見されないまま各種の処理や試験が進行した場合には、誤った処理結果や試験結果を導くおそれがあり、結果的に全く無駄な作業を行って材料的、時間的に大きな損失を招く場合があった。このように、従来の生化学処理においては、試料の特定と確認を人手に委ねていることに起因して、作業能率が悪く処理や試験の結果の信頼性が必ずしも確保されないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、試料を収納したプレートを載置する際の作業能率を向上させ、処理や試験の結果の信頼性を確保することができる生化学物質処理装置および生化学物質処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の生化学物質処理装置は、所定の環境条件に維持された筐体の内部に生化学物質を収容した容器を複数個収納し、これらの容器を順次取り出して生化学処理を行う生化学処理装置であって、前記筐体内部に配置され前記容器を載置するための複数の載置部を有する載置棚と、前記載置部とこの載置部に載置される容器との対応関係を表す配置データを予め記憶する配置データ記憶部と、前記載置部にこれから載置される容器を識別して特定する容器特定手段と、この容器特定結果と前記配置データに基づいて、当該特定された容器が載置棚上で載置されるべき載置位置を指示する載置位置指示処理部と、指示された載置位置を視覚的に表示する表示手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の生化学物質処理装置は請求項１記載の生化学物質処理装置において、前記載置棚は複数の載置部の載置部を有するテーブルが複数段上下に連結されたものであり、前記筐体に扉により開閉自在な開口部を設け、更に前記表示手段として前記開口部の周囲に前記載置位置指示処理部で指示された載置部を示すための複数のＬＦＤ表示灯を設けた。
【０００８】
請求項３記載の生化学物質処理方法は、所定の環境条件に維持された筐体の内部に生化学物質を収容した容器を複数個収納しておき、予め定められた処理手順に従って前記筐体から前記容器を取り出してこの容器内の生化学物質を処理する生化学処理方法であって、前記筐体内の載置棚の載置部上に前記容器を載置する際に、容器を識別して特定する工程と、この容器特定データと予め配置データ記憶部に記憶されている配置データとに基づいて載置棚上での容器の載置位置を指示する工程と、指示された載置位置を表示手段により視覚的に表示する工程とを含む。
【０００９】
請求項４記載の生化学物質処理方法は請求項３記載の生化学物質処理方法であって、前記載置棚は複数の載置部の載置部を有するテーブルが複数段上下に連結され且つ前記筐体に扉により開閉自在な開口部を設けたものであり、また前記表示手段は前記開口部の周囲に前記載置位置指示処理部で指示された載置部を示すための複数のＬＦＤ表示灯から成るものである。
【００１０】
本発明によれば、載置棚の載置部上に容器を載置する際に、容器特定結果と予め配置データ記憶部に記憶されている配置データとに基づいて容器が載置棚上で載置されるべき載置位置を指示し、指示された載置位置を表示手段により視覚的に表示することにより、錯誤により正しい載置位置以外の載置部に容器を配置する配置ミスを減少させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の生化学物質処理装置の斜視図、図２は同インキュベータの透視斜視図、図３は同インキュベータの側断面図、図４、図５は同インキュベータの平断面図、図６は同生化学物質処理装置の制御系の構成を示すブロック図、図７は同インキュベータの処理機能ブロック図、図８は同生化学物質処理に先だって行われるプレート載置処理のフロー図、図９は同プレート載置処理の説明図である。
【００１２】
まず図１を参照して生化学物質処理装置について説明する。この生化学物質処理装置は、所定の環境条件に維持された筐体の内部に生化学物質を収容した容器を複数個収納し、これらの容器を順次取り出して生化学処理を行うものである。図１において、生化学物質処理装置はインキュベータ１と分注装置６より構成される。インキュベータ１は略箱型の筐体２より成り、前面には開閉自在な扉３が設けられ、側面にはプレート出し入れ口４が設けられている。筐体２はウォータジャケット（図示省略）を内蔵した断熱壁を有しており、環境コントロール部である環境コントローラ（図外）によって筐体２の内部の温度や湿度、二酸化炭素濃度などの環境条件を所定の条件に維持するようになっている。プレート出し入れ口４はシャッタ５を備えている。
【００１３】
インキュベータ１と隣接して分注装置６が配設されている。分注装置６の基台７上面は分注ステージ８となっており、分注ステージ８には複数のプレート９が載置されている。プレート９は、生化学物質などを含む試料を収容するウェルを多数備えた容器である。分注ステージ８上にはＸ軸テーブル１０が配設されており、Ｘ軸テーブル１０には多数の分注チップ１２が装着された分注ヘッド１１が結合されている。
【００１４】
Ｘ軸テーブル１０を駆動することにより分注ヘッド１１は分注ステージ８内を移動し、載置されたプレート９のうちの１つから試料を吸引し他のプレート９へ吐出する分注操作が行われる。この分注操作とインキュベータ１内での培養を組み合わせて行うことにより、プレート９内に収容された生化学物質に対して所定の生化学処理が行われる。
【００１５】
また分注ステージ８上には、プレート搬送機構１３が設けられている。プレート搬送機構１３はＸ軸テーブル１４、Ｙ軸テーブル１５、Ｚθ軸テーブル１６およびＺθ軸テーブル１６に結合された搬送アーム１７より構成される。プレート搬送機構１３を駆動することにより、分注ステージ８上のプレート９を搬送アーム１７によってクランプし、インキュベータ１の内部に搬入しまた取り出す出し入れ作業を、プレート出し入れ口４を介して行うことができる。
【００１６】
プレート出し入れ口４の側方には、バーコード読み取り部１８が脱着可能に設けられている。各プレート９の側面には識別マークであるプレート番号を示すバーコードが付されており、バーコード読み取り部１８は搬送アーム１７に把持されたプレート９のバーコードを読み取る。また、作業者が手作業でプレート９をインキュベータ１内に配置する場合には、バーコード読み取り部１８をインキュベータ１から取り外し、手作業でプレート９のバーコードを読み取ることができる。
【００１７】
次に、図２、図３、図４および図５の各図を参照して筐体２の構造について説明する。図３に示すように、筐体２の前面には第１開口部２ａが設けられ、第１開口部２ａは第１の扉である扉３によって開閉自在となっている。また筐体２の側面にはプレート９が通過できる大きさの第２開口部２ｂが設けられており、第２開口部２ｂは上述のプレート出し入れ口４として用いられる。第２開口部２ｂには上下方向に開閉自在の第２の扉であるシャッタ５が設けられている。シャッタ５は図示しない駆動手段によって上下方向に自動的に開閉する。図４は扉３が開放されて第１開口部２ａが開けられ、第２開口部２ｂがシャッタ５により閉じられた状態を示している。
【００１８】
筐体２の内部には円形のテーブル２１を複数段連結した載置棚２０が配設されている。図３、図４に示すように、テーブル２１は中心部に円孔２１ａが設けられた円環部材であり、テーブル２１の上面には、プレート９を載置するための複数（本実施の形態１では１２）の載置部２１ｂが放射状に配置されている。各載置部２１ｂにはプレート９が載置される。各載置部２１ｂには、図３に示すように各載置部２１ｂの位置を特定する符号（Ａ，Ｂ，Ｃ・・Ｌ）が時計回りに付されており、人や制御部によって特定の載置部２１ｂを識別できるようになっている。
【００１９】
回転棚２０を構成する各テーブル２１には、図５に示すように上から順に［１］、［２］、［３］、・・・の番号が付されており、この番号によってテーブル２１が特定される。この番号と前述の各テーブル２１の載置部２１ｂの英符号を組み合わせることにより（例：［１］−Ａ）、載置棚２０の各載置部２１ｂを特定する番号（以下、棚番号と称する）が設定される。
【００２０】
図５に示すように載置棚２０は複数のテーブル２１を連結部材２６によって上下に連結して構成されており、最上段のテーブル２１は昇降部材２８に回転自在に支持された回転体２７に連結部材２６を介して結合されている。回転体２７には垂直に配置されたスプライン軸２５が摺動自在に挿通しており、スプライン軸２５の下端部は筐体２の底面に設けられた軸受け３１によって支持されている。
【００２１】
図２に示すように、スプライン軸２５の上部は、隔壁２９に設けられた軸孔内に取り付けられた軸受け２９ａに軸支されて第２の空間Ｓ２に突出しており、スプライン軸２５の上端部にはプーリ３４が結合されている。隔壁２９の上面に配設されたＲ軸モータ３０にはプーリ３２が結合され、プーリ３２とプーリ３４にはベルト３３が調帯されている。Ｒ軸モータ３０を駆動することによりスプライン軸２５が回転し、この回転が回転体２７に伝達されることにより載置棚２０はスプライン軸２５とともに回転運動を行う。したがって、Ｒ軸モータ３０、プーリ３２、ベルト３３、プーリ３４はスプライン軸２５を回転させることにより載置棚２０を回転させる回転駆動手段となっている。
【００２２】
昇降部材２８の対角位置の２ヶ所には２つのナット２４が結合されており、２つのナット２４には送りねじ２３が上下方向に螺入している。隔壁２９に設けられた軸孔内に取り付けられた軸受け２９ｂに軸支されて空間Ｓ２に突出しており、送りねじ２３の上端部にはプーリ３８が結合されている。隔壁２９上に配設されたＺ軸モータ３５にはプーリ３７が結合されており、プーリ３７とプーリ３８にはベルト３９が調帯されている。
【００２３】
昇降部材２８には２本のスライドガイド２２に摺動自在な状態で係合するスライダ２２ａ（図２では１個のみ図示）が取り付けられており、昇降部材２８の昇降動作をこのスライドガイド２２とスライダ２２ａとで案内する。モータ３５を駆動することにより送りねじ２３が回転し、昇降部材２８は昇降動作を行う。したがって、Ｚ軸モータ３５、プーリ３７、プーリ３８、ベルト３９は送りねじ２３を回転させる昇降駆動手段となっている。
【００２４】
昇降部材２８の昇降に伴って、載置棚２０も同様に昇降するが、このときスプライン軸２５によって載置棚２０は上下方向のどの位置にあっても回転可能なので、載置棚２０は回転動作と昇降動作を組み合わせた移動動作を行うことができる。前記回転駆動手段および昇降駆動手段は、載置棚２０を移動させる移動手段を構成している。この移動動作において、Ｒ軸モータ３０、Ｚ軸モータ３５に備えられたエンコーダから発生されるパルス信号をカウントすることにより、各載置部２１ｂの現在位置が特定される。
【００２５】
図５に示すように筐体２の前面の開口部２ａの周囲には、表示手段であるＬＥＤ表示灯Ａ、Ｂ−１〜４が設けられている。これらの表示灯は載置棚上へのプレート９の載置時に点灯し、当該載置時にプレート９が載置されるべき正しい載置位置を視覚的に表示する。ＬＥＤ表示灯Ａは開口部２ａの中央部に位置しており、この開口部２ａの中央部に位置する載置部２１ｂがプレート載置位置であることを示している。また開口部２ａの側方に位置するＬＥＤ表示灯Ｂ−１〜４は、複数のテーブル２１のうち、当該作業時にプレート９が載置される対象のテーブル２１を示すものである。すなわち、点灯したＬＥＤ表示灯Ｂの高さ位置に合致したテーブル２１がプレート載置対象に該当する。
【００２６】
高さ位置を示すためのＬＥＤ表示灯Ｂは開口部２ａの中間の高さ位置近傍、すなわち作業者によるプレート載置作業に適した高さ位置に配置される。またこの場合に配置されるＬＥＤ表示灯の数は、テーブル２１の数と昇降ストロークとの関係から決定される。本実施の形態に示す例では、４個のＬＥＤ表示灯Ｂを配置すれば、載置棚２０を昇降させることによって８段のテーブル２１のすべての段の高さ位置を表示することができる。
【００２７】
次に図６を参照して生化学物質処理装置の制御系の構成を説明する。図６において、制御部４０は全体制御装置であり、以下に説明する各部を制御する。記憶部４１は各部の動作や処理に必要なプログラムや、インキュベータ１内でのプレート９の載置棚上での載置位置とこの載置位置に載置されるプレート９との対応関係を示すプレート配置データなどを記憶する。すなわち記憶部４１は配置データ記憶手段となっている。
【００２８】
シリンダ駆動部４２は、第２開口部２ｂを開閉するシャッタ５の上下駆動を行うシリンダ（図示せず）を駆動する。搬送機構駆動部４３は、プレート搬送機構１３を駆動する。分注ヘッド駆動部４４は分注ヘッド１１や分注ヘッド１１を移動させるＸ軸テーブル１０を駆動する。
【００２９】
表示部５はモニタ用のディスプレイ装置であり、操作・入力時の画面表示を行う。操作・入力部４６は、マウスやキーボード等であり、プレート載置データの登録時のデータ入力などの各種の操作や入力を行う。バーコード読み取り部１８によって読み取られたプレート識別データであるプレート番号は、記憶部４１に記憶される。ＬＥＤ制御部４８は、筐体２の前面に設けられたＬＥＤ表示灯Ａ，Ｂ−１〜４の点灯を制御する。モータ駆動部４９はＲ軸モータ３０、Ｚ軸モータ３５を駆動する。Ｒ軸モータ３０、Ｚ軸モータにそれぞれ備えられたエンコーダ３０ａ，３５ａからの信号は、Ｒ軸カウンタ５１、Ｚ軸カウンタ５０によってカウントされる。環境コントローラ５２は制御部４０によって制御され、これにより筐体２内部の環境条件が所定条件に維持される。
【００３０】
次に図７を参照して生化学物質処理装置の処理機能について説明する。図７において破線枠［４０］内に示す各処理機能は、図６に示す制御部４０によって行われる処理を示している。プレート識別部４０ａは、バーコード読み取り部１８によって読み取られたプレート番号により、もしくは操作入力部４６から入力された入力データに基づいて、容器であるプレートを識別して特定する。すなわちバーコード読み取り部１８とプレート識別部４０ａとの組み合わせ、もしくは操作入力部４６とプレート識別部４０ａとの組み合わせは、容器であるプレートを識別して特定する容器特定手段となっている。
【００３１】
記憶部４１には、予め作成されたプレート配置データが記憶されている。プレート載置位置指示処理部４０ｂ（載置位置指示処理部）は、プレート識別部４０ａによって識別され特定されたプレート番号のデータと、記憶部４１から読み出されたプレート配置データとに基づいて当該プレートが載置されるべき位置であるプレート載置位置を指示する。この指示により、特定されたプレートが載置されるべき載置位置、すなわち該当する載置部２１ｂの棚番号を決定し、このデータをデータ変換部４０ｃおよび載置棚駆動処理部４０ｅに出力する。
【００３２】
載置棚駆動処理部４０ｅには、Ｚ軸カウンタ５０、Ｒ軸カウンタ５１からの信号に基づいて載置棚位置検出処理部４０ｄによって検出された載置棚位置が伝達されており、載置棚駆動処理部４０ｅはこの載置棚の検出位置と、当該プレートが載置されるべき載置位置データに基づき、当該載置位置を作業者によるプレート載置作業位置まで移動させるべくモータ駆動部４９を制御する。これにより、Ｒ軸モータ３０、Ｚ軸モータ３５が駆動され当該載置部２１ｂがプレート載置作業位置まで移動する。これと同時にデータ変換部４０ｃはプレート載置位置指示に基づいてＬＥＤ制御部４８を制御し、プレート載置作業位置に対応するＬＥＤ表示灯を点灯させる。
【００３３】
次に図８を参照して、生化学物質処理に先立って行われるプレート載置処理について説明する。図８において入力待ちの状態から入力が行われたか否かが判断され（ＳＴ１）、入力ありの場合には入力情報の識別が行われる（ＳＴ２）。ここで操作入力部４６からの終了コマンドが入力されている場合にはそのまま終了し、入力情報がプレートを識別・特定するプレート番号である場合には、プレート載置位置指示処理部４０ｂはこのプレート番号に対応するプレート載置位置を記憶部４１のプレート配置データ４１ａから読み取って載置棚駆動処理部４０ｅおよびデータ変換部４０ｃに出力する（ＳＴ４）。
【００３４】
この出力を承けて、載置棚駆動処理部４０ｅからモータ駆動部４９に対して載置棚駆動指令が出力され（ＳＴ５）、当該プレートが載置されるべき載置部２１ｂが作業者の前面のプレート載置作業位置に移動するとともに、データ変換部４０ｃによって変換された信号に基づいてＬＥＤ制御部４８を制御することにより、ＬＥＤ表示灯が点灯してプレート載置作業位置の表示が行われる。
【００３５】
例えば、（ＳＴ４）で読み取られたプレート載置位置が上から２段目で載置部が符号Ｆで示される位置の場合、このプレート載置作業において載置棚２０の各テーブル２１が図９（ａ）に示すような位置にある状態から、図９（ｂ）に示すように載置棚が移動し、プレート９が載置されるべき正しい載置部の位置の表示が行われる。図９（ｂ）は、識別されたプレート９が載置されるべき載置位置が上から２番目のテーブル２１−［２］の載置部２１ｂ（符号Ｆ）の位置を視覚的に表示する例を示している。
【００３６】
この場合には、載置棚２０はＬＥＤ表示灯Ｂの高さ位置に該当する高さ位置まで移動し、この上下動が停止した位置においてテーブル２１−［２］の高さを示すＬＥＤ表示灯Ｂ−２が点灯する。さらに載置棚２０が回転することにより載置対象の載置部２１ｂ（符号Ｆ）が開口部２ａの中央位置（矢印Ｃ）に向かって移動し、回転動作が停止したならば当該載置部２１ｂが中央に正しく位置していることを示すＬＥＤ表示灯Ａが点灯する。点灯したＬＥＤ表示灯Ａ，Ｂ−２を目印としてプレート載置作業を行うことにより、載置位置の錯誤によるミスが有効に防止される。このプレート載置処理は、全作業が終了して操作入力部４６から終了コマンドが入力されるまで反復して繰り返される。
【００３７】
このように、プレート載置作業において、プレート番号と載置位置との対応を示すプレート配置データが既に作成されている場合に、作業者は各プレートを載置する際に、単にプレート番号を手動入力するか、またはバーコードなどによって番号が付与されている場合には単にバーコードの読み取りを行わせるのみで、当該プレートを載置すべき載置位置が視覚的に明確に指示される。これにより、プレートの載置棚への載置作業を効率よく行うことができるとともに、作業者の錯誤による載置ミスを排除して、各種試験の信頼性を確保することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、載置棚の載置部上に容器を載置する際に、容器特定データと予め配置データ記憶部に記憶されている配置データとに基づいて載置棚上での容器の載置位置を指示し、指示された載置位置を表示手段により視覚的に表示する用にしたので、錯誤により載置すべき位置以外の載置部に容器を配置する配置ミスを減少させることができる。また載置棚上に前記容器を載置する際に、載置棚上での容器の載置位置を表示手段により視覚的に表示し、容器特定データと表示された載置位置とを関連づけて配置データ記憶部に記憶させることによっても、同様に載置部の位置錯誤に起因する配置データのミスを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の生化学物質処理装置の斜視図
【図２】  本発明の実施の形態のインキュベータの透視斜視図
【図３】  本発明の実施の形態のインキュベータの側断面図
【図４】  本発明の実施の形態のインキュベータの平断面図
【図５】  本発明の実施の形態のインキュベータの平断面図
【図６】  本発明の実施の形態の生化学物質処理装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】  本発明の実施の形態のインキュベータの処理機能ブロック図
【図８】  本発明の実施の形態の生化学物質処理に先だって行われるプレート載置処理のフロー図
【図９】  本発明の実施の形態のプレート載置処理の説明図
【符号の説明】
１  インキュベータ
２  筐体
６  分注装置
９  プレート
１８  バーコード読み取り部
２０  載置棚
２１  テーブル
２１ｂ  載置部
４０  制御部
４０ａ  プレート識別部
４０ｂ  プレート載置位置指示処理部
４１  記憶部
４１ａ  プレート配置データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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