(57)【要約】ロボット操作式の試料取扱ツール１０は、例えばコロニー採取ヘッドやロボット操作式ピペット作業ツールなどであって、複数本のニードル４を備えたものである。複数個のアクチュエータ３は、その各々が、複数本のニードル４の１本ずつに対応しており、対応したニードルに関する流体の流れを制御することによって、例えばそのニードルを移動させたり、そのニードルを介して流体の吸入及び／または配給を行ったりするものである。複数個のアクチュエータ３を備えたことで、複数本のニードルの総本数より少ない個数の制御信号を出力するコントローラ２によって、複数本のニードルを個別に制御できるようにした。複数個のアクチュエータ３の各々は、例えば、コントローラから２つの信号を受け取るメンブレン弁とすることができ、その場合に、それら２つの信号のうち、第１の信号は、メンブレン弁を開閉する信号とし、第２の信号は、メンブレン弁を通過して流れる流体の流れを発生させる信号とすればよい。
2005521889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット操作式の試料取扱ツールにおいて、
ツールボディと、前記ツールボディに装備された複数本のニードルと、各々が前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応している複数個のアクチュエータと、前記ツールボディに装備された複数個の制御スイッチと、前記ツールボディに装備された複数個の駆動スイッチとを備え、
前記複数本のニードルは、Ｍ列Ｎ行のアレイに配列されており、前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されており、
前記複数個のアクチュエータは、その各々が、対応したニードルを作動させるように構成されており、前記複数個のアクチュエータは、第１個数の複数の制御グループに編成されると共に第２個数の複数の駆動グループに編成されており、各々の前記制御グループはＮ行のうちの１行ずつの複数本のニードルに対応しており、各々の前記駆動グループはＭ列のうちの１列ずつの複数本のニードルに対応しており、各々の前記制御グループには２個以上のアクチュエータが所属しており、各々の前記駆動グループには２個以上のアクチュエータが所属しており、ある１つの前記制御グループとある１つの前記駆動グループとに共通して所属するアクチュエータの個数はただ１個だけであり、
前記複数個の制御スイッチは、その各々が、前記複数の制御グループの１つずつに対応しており、前記複数個の制御スイッチは、その各々が、対応した制御グループに所属する複数個のアクチュエータへ制御信号を供給するように構成されており、
前記複数個の駆動スイッチは、その各々が、前記複数の駆動グループの１つずつに対応しており、前記複数個の駆動スイッチは、その各々が、対応した駆動グループに所属する複数個のアクチュエータへ駆動信号を供給するように構成されており、
前記複数個の制御スイッチと前記複数個の駆動スイッチとは、夫々に複数の制御信号と複数の駆動信号とを出力することによって、前記複数本のニードルの各々を個別に作動させることができるように構成されており、それら複数の制御信号及び複数の駆動信号の合計数は前記複数本のニードルの本数より少ない、
ことを特徴とする試料取扱ツール。
【請求項２】
前記複数個のアクチュエータのうちの少なくとも１個のアクチュエータが、ニードルに関する流体の流れを制御するメンブレン弁である請求項１記載の試料取扱ツール。
【請求項３】
前記複数個の制御スイッチがＮ個の弁を含んでおり、それらＮ個の弁は、その各々が、対応した制御グループに所属する複数個のアクチュエータへ空圧信号を供給するように構成されている請求項１又は２記載の試料取扱ツール。
【請求項４】
前記複数個の駆動スイッチがＭ個の弁を含んでおり、それらＭ個の弁は、その各々が、対応した駆動グループに所属する複数個のアクチュエータへ流体の流れを供給するように構成されている請求項１乃至３の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項５】
前記複数個の制御スイッチと前記複数個の駆動スイッチとが出力する複数の制御信号及び複数の駆動信号の合計数がＭ＋Ｎである請求項１乃至４の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項６】
前記複数個の制御スイッチは、その各々が、対応した制御グループに所属する複数個のアクチュエータへ流体制御信号を供給するようにしてあり、
前記複数個の駆動スイッチは、その各々が、対応した駆動グループに所属する複数個のアクチュエータへ流体駆動信号を供給するようにしてある、
請求項１乃至５の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項７】
複数本のニードルを同時に作動させることができるように構成されている請求項１乃至６の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項８】
ニードルを作動させることが、当該ニードルを介して流体を吸入すること及び当該ニードルを介して流体を配給することを含む請求項１乃至７の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項９】
ニードルを作動させることが、前記ツールボディから当該ニードルを延出させることを含む請求項１乃至８の何れか１項記載の試料取扱ツール。
【請求項１０】
ロボット操作式の試料取扱ツールの制御方法において、
第１本数の複数本のニードルを装備したツールボディを用意し、前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成しておき、
各々が前記第１本数の複数本のニードルのうちの１本ずつ対応している複数個のアクチュエータを用意し、前記複数個のアクチュエータは、その各々が、対応したニードルを作動させるように構成しておき、
コントローラを用意し、該コントローラは、最大で前記第１本数より少ない第２個数までの複数個の信号を前記複数個のアクチュエータへ供給することによって、前記複数個のアクチュエータの各々を制御し、且つ、前記複数個のアクチュエータを制御することで、前記第１本数の複数本のニードルの各々を個別に作動させることができるように構成しておく、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばロボット操作式ピペット作業デバイスなどの、ロボット操作式の試料取扱ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数本の採取ニードルを備えたロボット操作式のツールは、例えば蛋白質解析やゲノム解析などの用途に広く用いられている。この種のツールは、様々なワークエリアに試料を配給し、また、様々なワークエリアから試料を採取するために使用されており、ここでいうワークエリアとは、例えば、マイクロタイタートレイや、分離したＤＮＡ断片を含むゲルをはじめとする、試料保持デバイスなどである。この種のツールのうちには、複数本のニードルを、マイクロタイタートレイのウェルの配列に対応したアレイに配列したものがあり、マイクロタイタートレイとしては、例えば、１枚のトレイに９６個のウェルを備えた「９６ウェルプレート」や、３８４個のウェルを備えた「３８４ウェルプレート」などが広く知られている。１枚のマイクロタイタートレイのウェルの個数と同数のニードルを備え、それらニードルの配列をウェルの配列に対応させたツールを使用すれば、そのマイクロタイタートレイの全てのウェルにへ同時に試料を配給し、また、全てのウェルから同時に試料を採取することができるため、マイクロタイタートレイに保持する多数の試料に対する処理の実行速度をスピードアップすることができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの実施の形態によれば、ロボット操作式の試料取扱ツールは、ツールボディと、このツールボディに装備された複数本のニードルとを備えている。前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されている。前記試料取扱ツールは更に、各々が前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応している複数個のアクチュエータを備えている。前記複数個のアクチュエータは、その各々が、対応したニードルを作動させるように構成されており、また、前記複数個のアクチュエータは、第１個数の複数の制御グループに編成されると共に第２個数の複数の駆動グループに編成されており、ある１つの前記制御グループとある１つの前記駆動グループとに共通して所属するアクチュエータの個数はただ１個だけである。前記ツールボディには複数個の制御スイッチが装備されており、それら複数個の制御スイッチは、その各々が、前記複数の制御グループの１つずつに対応しており、またそれら複数個の制御スイッチは、その各々が、対応した制御グループに所属する複数個のアクチュエータへ制御信号を供給するように構成されている。前記ツールボディには複数個の駆動スイッチが装備されており、それら複数個の駆動スイッチは、その各々が、前記複数の駆動グループの１つずつに対応しており、またそれら複数個の駆動スイッチは、その各々が、対応した駆動グループに所属する複数個のアクチュエータへ駆動信号を供給するように構成されている。前記複数個の制御スイッチと前記複数個の駆動スイッチとは、夫々に複数の制御信号と複数の駆動信号とを出力することによって、前記複数本のニードルの各々を個別に作動させることができるように構成されている。
【０００４】
別の実施の形態によれば、ロボット操作式の試料取扱ツールは、ツールボディと、このツールボディに装備された第１本数の複数本のニードルとを備えている。前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されている。前記第１本数と同数の第１個数の複数個のメンブレン弁は、その各々が、前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応しており、対応したニードルに関する流体の流れを制御する。弁コントローラは、最大で前記第１本数より少ない第２個数までの信号を前記複数個のメンブレン弁へ供給することによって、前記複数個のメンブレン弁の各々を制御することができるように構成されている。前記弁コントローラは、前記複数個のメンブレン弁を制御することで、前記複数本のニードルの各々に関する流体の流れを個別に制御できるように構成されている。
【０００５】
別の実施の形態によれば、ロボット操作式の試料取扱ツールは、ツールボディと、このツールボディに装備された第１本数の複数本のニードルとを備えている。前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されている。前記試料取扱ツールは更に、第１個数の複数個のアクチュエータを備えており、それら複数個のアクチュエータは、その各々が、前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応しており、対応したニードルを前記ツールボディに対して相対的に移動させるものである。前記ツールボディにはコントローラが装備されており、このコントローラは、最大で前記第１本数より少ない第２個数までの信号を前記複数のアクチュエータへ供給することによって、前記複数のアクチュエータの各々を制御することができるように構成されている。前記コントローラは、前記複数個のアクチュエータを制御することで、前記複数本のニードルを、個別に及び／または同時に、前記ツールボディに対して相対的に移動させることができるように構成されている。
【０００６】
別の実施の形態によれば、ロボット操作式の試料取扱ツールは、ツールボディと、このツールボディに装備され、Ｍ列Ｎ行のアレイに配列された複数本のニードルとを備えている。前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されている。複数個のアドレッシング弁は、その各々が、前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応しており、対応したニードルに関する流体の流れを制御する。複数個のスイッチが、前記複数個のアドレッシング弁へ信号を供給するようにしてあり、それら複数個のスイッチの個数はＭ＋Ｎ個である。前記複数個のスイッチは、前記複数個のアドレッシング弁へ信号を供給することで、前記複数本のニードルの各々に関する流体の流れを個別に制御できるように構成されている。
【０００７】
別の実施の形態によれば、ロボット操作式の試料取扱ツールは、ツールボディと、このツールボディに装備され、Ｍ列Ｎ行のアレイに配列された複数本のニードルとを備えている。前記複数本のニードルは、その各々が、ワークエリアから試料を採取し、ワークエリアへ試料を配給することができるように構成されている。複数個のメンブレン弁は、その各々が、前記複数本のニードルのうちの１本ずつに対応しており、対応したニードルに関する流体の流れを制御することによって、当該ニードルを移動させ、及び／または、当該ニードルに流体を流すようにしたものである。複数個の制御弁が、前記複数個のメンブレン弁へ流体制御信号を供給するようにしてあり、それら複数個の制御弁は、その各々が、前記複数本のニードルの複数本の列のうちの１本ずつの列に対応しており、流体制御信号を出力することによって、対応した列に所属する複数本のニードルに対応した複数個のメンブレン弁を開弁状態と閉弁状態との間で制御するものである。複数個の駆動弁が、前記複数個のメンブレン弁へ流体駆動信号を供給するようにしてあり、それら複数個の駆動弁は、その各々が、前記複数本のニードルの複数本の行のうちの１本ずつの行に対応しており、流体駆動信号を出力することによって、対応した行に所属する複数本のニードルを移動させ、及び／または、対応した行に所属する複数本のニードルに流体を流すようにするものである。前記複数個の制御弁と前記複数個の駆動弁との合計個数はＭ＋Ｎ個であり、それら複数個の制御弁及び複数個の駆動弁は、前記複数個のメンブレン弁へ信号を供給することによって、前記複数本のニードルの各々の移動を個別に制御でき、及び／または、前記複数本のニードルの各々を流れる流体の流れを個別に制御できるように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照しつつ本発明の具体的な実施の形態について説明して行く、尚、図面中、同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
また具体的な実施の形態についての説明に関連させて、本発明の様々な特徴を明らかにして行くが、ただし本発明は、以下に述べる具体的な実施の形態に限定されるものではなく、その他の様々なシステムないし装置にも適用し得るものである。
【０００９】
本発明の特徴の１つに、ロボット操作式のツールに装備したコントローラによって、このツールに装備した複数本のニードルを個別に制御して作動させることができるようにしたことがあり、しかもそのコントローラは、最大でもツールに装備したニードルの総本数より少ない個数の信号を出力することで、それら複数本のニードルを個別に作動させることができるものである。より具体的には、例えば、ツールに装備した複数本のニードルがＭ×Ｎのアレイに配列されている場合には、コントローラは、最大でＭ＋Ｎ個までの信号を出力するだけで、選択された複数本のニードルを個別に作動させることができる。ここで、コントローラが出力する複数個の信号は、その各々の信号が、２つの状態（例えばオン状態とオフ状態）を取り得るものである。従って、ニードルの個別の制御を可能にするためには、制御信号と駆動信号との一方を出力するスイッチを使用し、そのスイッチが出力する信号が「オン信号」または「オフ信号」の２つの状態、或いは「作動信号」または「非作動信号」の２つの状態、或いは更にその他の２つの状態を取り得るようにすればよい。またここで、ニードルを作動させるということは、例えば、ツールボディに対してニードルを相対的に移動させることである場合もあり、これは例えば、あるニードルを、その他のニードルはそのままにしておいて、ツールボディから離隔する方向へ移動させることなどである。また、ニードルを作動させるということは、ニードルを流れる流体の流れを制御することである場合もあり、これは例えば、あるニードルを介して流体の吸入または配給を行うことなどである。また、ニードルを作動させるということは、その他のことである場合もあり、要するに、ニードルに１種類または複数種類の試料取扱機能を実行させることをもって、ニードルを作動させるというものである。更に、コントローラは、アレイに配列されている複数本のニードルの全てを同時に作動させることもでき、或いは、選択されたグループに所属する複数本のニードルだけを同時に作動させることもでき、特に後者の場合は、例えば、特定の列または行に所属するニードルの全てまたはそのうちの幾本かのニードルを同時に作動させることができる。以上の構成によれば、各々のニードルに対して１つずつの制御信号を個別に出力することなく、複数本のニードルを個別に制御することができる。
【００１０】
本発明の特徴の１つに、試料取扱ツールに装備した複数個のアクチュエータが、複数の制御グループに編成されると共に複数の駆動グループに編成されており、そして、ある１つの制御グループとある１つの駆動グループとに共通して所属するアクチュエータの個数はただ１個だけであるということがある。１つの制御グループに所属する複数個のアクチュエータは互いにリンクされているため、同一の制御グループに所属する全てのアクチュエータへ共通する１個の制御信号を供給することができ、それによって、例えば、それらアクチュエータを、それらアクチュエータに対応した夫々のニードルを作動させるこのとできる、イネーブル状態にすることができる。また、１つの駆動グループに所属する複数個のアクチュエータは互いにリンクされているため、同一の駆動グループに所属する全てのアクチュエータへ共通する１個の駆動信号を供給することができ、それによって、イネーブル状態にあるアクチュエータがその駆動信号を受け取ったならばニードルを作動させるようにしてある。ある１つの制御グループとある１つの駆動グループとに共通して所属するアクチュエータの個数はただ１個だけであるため、ある１本のニードルを作動させるには、そのニードルが所属する制御グループへ制御信号を供給すると共に、そのニードルが所属する駆動グループへ駆動信号を供給すればよい。即ち、ある１本のニードルを作動させるには、そのニードルに対応したアクチュエータへ制御信号と駆動信号との両方を供給すればよい。従って、コントローラは、複数本のニードルを個別に作動させるに際し、それら複数本のニードルの各々に１つずつが対応した、それらニードルと同数の制御信号を出力しなくれもよい。コントローラは、最大でも複数本のニードルの総本数より少ない個数の制御信号を出力するように構成すればよく、例えば、制御グループと駆動グループの合計数までの個数の制御信号を出力するように構成すればよい。以上の構成とすることで、ツールに装備した複数本のニードルの全てを同時に作動させることができ、また、選択されたグループに所属する複数本のニードルを同時に作動させることができる。
【００１１】
図１は、本発明に係る試料取扱ツール１０を操作しているロボット１を示した模式図である。ロボット１は、試料取扱ツール１０を移動させることができると共に、このツール１０に装備した複数本のニードル４によって、１つまたは複数のワークエリアから試料を採取し、また、１つまたは複数のワークエリアへ試料を配給することができ、ここでいうワークエリアとは、例えばマイクロタイタートレイである場合もあり、また、分離したＤＮＡ断片などの生物学的試料を含有するゲルなどである場合もある。より具体的には、例えばロボット１は、ツール１０を移動させて、１本または複数本のニードル４をマイクロタイタートレイに対して適切に位置付け、そして、その１本または複数本のニードル４を作動させて、マイクロタイタートレイのウェルから試料を採取し、或いは、マイクロタイタートレイのウェルへ試料を配給する。当業者であれば容易に理解されるように、ニードルを作動させることによって、その他の試料取扱操作を実行することもあり、例えば、マシンビジョンシステムの指示に従ってコロニーやプレークを採取する操作を行うこともある。この種の試料取扱操作の目的及び方法は当業者には周知のものであるため、ここではそれについての詳細な説明を省略する。
【００１２】
図１に示したロボット１は、ベースと多関節アームとを備えたものであるが、使用するロボットはこの型式のものに限定されず、必要とされる自由度をもってツール１０を移動させることのできる能力を備えたものであれば、いかなる型式及び構成のロボットを使用してもよい。例えば、３つの自由度をもってツール１０を移動させることのできるガントリ型式のロボットを使用することも可能である。更には、１つまたは幾つかの自由度をもってツール１０を移動させる能力を備えた適宜の構成のロボットを使用し得ることはいうまでもない。ツール１０とロボット１とを、着脱可能な連結構造によって連結し、ロボット１がツール１０を、別のツールに交換できるようにしてもよく、そうすれば、ロボット１が、様々なツールを使用して、複数種類の操作を自動的に実行することが可能になる。ロボット１またはシステムコントローラが、例えばビジョンシステムなどの、操作対象のワークエリアに対するニードル４の相対位置を制御するための、公知の適当なデバイスを備えるようにしてもよい。更に、ツール１０とロボット１との間を連結する連結構造は、ツール１０を機械的に支持すると共に、電力供給線、制御信号ライン、流体供給管路、流体信号ライン、等々を備えたものとするとよい。尚、本明細書で使用する「流体」という用語は、気体及び／または液体を意味するものである。
【００１３】
図１に示した具体例の構成においては、即ち図示例においては、ツール１０に、コントローラ２が装備されており、このコントローラ２が、複数個のアクチュエータ３へ信号を出力することによって、それらアクチュエータ３に対応した夫々のニードル４を作動させる。既述のごとく、ニードル４を作動させるということは、ツール１０に対してニードル４を相対的に移動させることである場合もあり、これは、例えば、ワークエリアから試料を採取したり、ワークエリアに試料を配給したりするために、ツールからニードルを延出させることなどである。また、ニードル４を作動させるということは、ニードルを流れる流体の流れを制御することである場合もあり、これは、例えば、ニードルへ流体を吸入したり、ニードルから流体を排出したりすることなどである。また、ニードル４を作動させるということは、その他のことである場合もあり、要するに、ニードルに１種類または複数種類の試料取扱機能を実行させることをもって、ニードルを作動させるというものである。図示例においては、コントローラ２、複数個のアクチュエータ３、及び複数本のニードル４は、いずれもツール１０のボディ５に装備されている。また、図示例では、ボディ５は直方体であるが、ただし、ボディ５の形状はこれ以外の形状としてもよく、その構造も様々なものとすることができる。更に、図示例では、ニードル４の総本数は１２本であり、それらが３×４のアレイに配列され、ボディ５の底面から延出するように装備されているが、ボディ５に装備するニードルの本数、配列、及び装備位置はこれに限られるものではなく、任意のものとすることができ、例えば、マイクロタイタートレイのウェルの特定の配列パターンに適合するような、本数、配列、及び装備位置としてもよい。ニードル４の構造は、取外し可能なピペットチップなどの、試料取り扱いのためのデバイスを嵌合する構造のものとしてもよく、或いは、試料を直接取り扱うような構造のものとしてもよい。
【００１４】
コントローラ２は、必ずしもツール１０それ自体に装備する必要はなく、ツール１０とは別の位置に配設してもよい。また、コントローラ２が、ニードル４を作動させるためにアクチュエータ３へ供給する信号は、様々な種類の信号とすることができ、２種類以上の信号を組合せたものとすることも可能である。例えば、コントローラ２がアクチュエータ３へ供給する信号は、電気信号としてもよく、また、磁気信号、光信号、流体信号（例えば流体圧力及び／または流体流量を変化させることによる信号）としてもよい。更には、それら信号の組合せとしてもよく、例えば、アクチュエータ３に電気信号と流体信号とを組合せて供給するようにしてもよい。通常は、コントローラ２がアクチュエータ３へ供給する信号の種類は、アクチュエータ３の型式に応じておのずから定まるものである。例えば、アクチュエータ３が、空圧制御による流体弁である場合には、流体信号を供給して、そのアクチュエータ３を開閉制御することになる。使用可能なアクチュエータの種類には様々なものがあり、電気制御式の流体弁や、リレーなどを使用することも可能であり、或いは更にその他の適宜のデバイスを使用することもでき、要するに、対応したニードルを作動させることのできるデバイスであればよい。例えば、ツール１０に装備する複数個のアクチュエータを、その各々が、ツール１０に装備する複数本のニードルの１本ずつに対応したものとする場合に、各アクチュエータの構成を、例えば、１個の弁と、その弁に付随する空圧ピストンとを備え、その弁が開弁して、その弁を介して空圧が供給されたときに、空圧ピストンが突出して、対応したニードル４をボディ５から延出させるような構成としてもよい。この構成とした場合には、アクチュエータ３は、コントローラ２から供給される２つの信号に応答してニードル４を作動させることになる。そして、アクチュエータ３が、コントローラ２から供給される２つの信号に応答するようにするならば、複数個のアクチュエータ３に対するアドレス方式を、マトリクス方式とすることができ、これについて以下に詳細に説明する。
【００１５】
コントローラ２は、他のものによって制御されることなく独立して動作してニードル４を作動させるものとしてもよく、或いは、試料取扱システムの一部を構成しているより高いレベルのコントローラの指示に従って動作するものとしてもよい。例えば、コントローラ２が、特定の時刻にニードルを作動させることや、ツール１０の特定の位置にある１本のニードルまたはある１つのグループに所属する複数本のニードルを作動させることなどを指示する指示信号を受け取り、その指示信号を受け取ったならば、然るべき信号を発生させて出力することにより、指示された通りにニードルを作動させるような構成としてもよい。コントローラ２が指示信号を受け取る方式は、特定の方式に限定されず、様々な方式を採用することができ、例えば、有線通信リンクを介してそれを受け取るようにしてもよく、無線通信リンクを介して受け取るようにしてもよい。また、コントローラ２が受け取る指示信号のフォーマット及び通信プロトコルも、特定のものに限定されず、様々なフォーマット及び通信プロトコルを採用することができる。コントローラ２及び／またはより高いレベルのコントローラは、適宜の汎用データ処理システムを使用して構成してもよく、例えば、適宜にプログラムされた汎用コンピュータや、汎用コンピュータのネットワークと、それに付随するその他のデバイスとで構成することができ、ここでいう付随するその他のデバイスとは、例えば、通信デバイスや、入出力機能などの必要とされる諸機能を実行するための回路ないしコンポーネントなどである。更に、コントローラ２及び／またはより高いレベルのコントローラは、少なくともその一部分を、単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって、または、複数のＡＳＩＣから成るアレイによって、構成するようにしてもよい。また、その場合には、各々のＡＳＩＣを、回路全体のシステムレベルでの制御を担当するメインプロセッサセクション（セントラルプロセッサセクション）と、このセントラルプロセッサセクションの制御の下に様々な特定計算処理や特定機能などの特定プロセスを実行する複数の専用の独立セクションとから成るものとするとよい。また、コントローラ２及び／またはより高いレベルのコントローラは、集積回路などとして構成されたプログラム可能な専用回路デバイスを複数個、組合せて構成するようにしてもよく、例えばロジック回路などの電子回路をハードワイヤ接続して構成することなどが可能であり、また、そのロジック回路は、ディスクリート素子で構成した回路とすることもでき、プログラム可能なロジックデバイスとすることもできる。コントローラ２及び／またはより高いレベルのコントローラには、更にその他のデバイスを装備するようにしてもよく、例えば、情報ディスプレイデバイス、キーボードなどのユーザが使用する入力デバイス、ユーザが使用するポインティングデバイス、タッチスクリーンなどのユーザインターフェース、データ格納デバイス、それに通信デバイスなどの、様々な電子回路ないしコンポーネントを備えたものとすることができる。
【００１６】
図２は本発明に係るツール１０の斜視図である。この図示例のツール１０は、３×４のアレイに配列した１２個のアクチュエータ３を備えており、それらアクチュエータ３は、その各々が、１本ずつのニードル４に対応している。従って、ある１個のアクチュエータ３が然るべき信号を受け取ったならば、そのアクチュエータ３に対応したニードル４が作動させられ、それによって、例えば、そのニードル４の中を流れる流体の流れが制御されたり、そのニードル４がボディ５に対して相対的に移動させられたりすることになる。図示例においては、コントローラ２は、その各々がツール１０に装備した複数個のアクチュエータ３の複数の行のうちの１行ずつに対応した４個の制御スイッチ２１と、その各々がツール１０に装備した複数個のアクチュエータ３の複数の列のうちの１列ずつに対応した３個の駆動スイッチ２２とを備えている。制御スイッチ２１及び駆動スイッチ２２へ供給するスイッチ制御信号は、ツール１０に装備したコントローラ２の一部分（例えば、データプロセッサ及びそれに付随するメモリ）から出力させるようにしてもよく、また、ツール１０とは別の位置に装備した信号出力手段から出力させるようにしてもよい。そのスイッチ制御信号に従って、制御スイッチ２１及び駆動スイッチ２２が、アクチュエータ３へ然るべき信号を供給し、それによって、特定の１本のニードルまたは特定の複数本のニードルが作動させられることになる。制御スイッチ２１及び駆動スイッチ２２は、スイッチ制御信号に応答して、対応したアクチュエータ３へ信号を供給することのできるものであれば、如何なるデバイスで構成してもよい。例えば、制御スイッチ２１及び駆動スイッチ２２は、高圧源や低圧源の流体配管や流体供給源の流体配管などの、２種類の流体配管の間で、制御ライン２３ないし駆動ライン２４の接続切換えを行うための電磁制御弁とすることもできる。配管（不図示）を介して制御スイッチ２１及び駆動スイッチ２２に接続する高圧源や低圧源、或いは流体供給源などは、例えば、ツール１０のボディとは別に所に装備したポンプや計量ピストンなどとすることができる。
【００１７】
図示例では、複数個のアクチュエータ３を行列状のアレイに配列しているが、本発明は複数個のアクチュエータを行列状のアレイに配列することに限定されるものではなく、例えば、複数個のアクチュエータ３を、適当な方法で、適当なパターンを有する複数の論理グループに編成するようにしてもよい。更に、図示例のツール１０では、１２個のアクチュエータ３を３×４の行列状のアレイに配列しているが、ツールに装備するアクチュエータの個数は１２個に限定されず、任意の適当な個数とすることができ、また、それらアクチュエータを配列するパターンも、行列状のアレイに限定されない。例えば、複数本のニードル４の配列を、規格に定められている「９６ウェル型」や「３８４ウェル型」のマイクロタイタートレイに対して使用するのに都合のよい配列にしたり、その他の試料サンプルホルダに対して使用するのに都合のよい配列にしたりすることのできる、アクチュエータの個数及び配列とするのもよい。従って、図面に示した、１２個のアクチュエータ３を３×４の行列状のアレイに配列した構成は、図を見易く、且つ、説明を理解し易くするために提示したものであって、本発明がこの構成に限定されるというものではない。
【００１８】
図３は、図２に示したツール１０の模式的平面図である。アクチュエータ３の各行にはＡ〜Ｄの文字を付してあり、それら第Ａ行〜第Ｄ行には、その各行に対応して１個ずつの制御スイッチ２１が設けられている。同様に、アクチュエータ３の各列には１〜３の数字を付してあり、それら第１列〜第３列には、その各列に対応して１個ずつの駆動スイッチ２２が設けられている。図示例においては、ある１個の制御スイッチ２１が出力した制御信号は、制御ライン２３を介して、その制御スイッチ２１に対応した行の３個のアクチュエータ３の全てへ略々同時に供給される。従って、図示例においては、アクチュエータ３のアレイの各行が、夫々１つずつの制御グループを成している。１つの制御グループへ制御信号を供給することによって、その制御グループに所属する全てのアクチュエータ３の状態を、イネーブル状態とディスエーブル状態との間で変化させることができる。ディスエーブル状態にあるアクチュエータ３は、対応したニードル４を作動させることができない。イネーブル状態にあるアクチュエータ３は、駆動信号を受け取ったならば対応したニードル４を作動させることができる状態にある。ある１個の駆動スイッチ２２が出力する駆動信号は、駆動ライン２４を介して、その駆動スイッチ２２に対応した列の４個のアクチュエータ３の全てに略々同時に供給される。従って、図示例においては、アクチュエータ３のアレイの各列が、夫々１つずつの駆動グループを成している。イネーブル状態にあるアクチュエータ３は、駆動信号を受け取ったならば対応したニードル４を作動させる。一方、ディスエーブル状態にあるアクチュエータ３は、駆動信号を受け取っても、対応したニードル４を作動させることはない。従って、ある１個のアクチュエータ３に対応した制御ライン２３へ制御信号を出力すると共に、そのアクチュエータ３に対応した駆動ライン２４へ駆動信号を出力することによって、そのアクチュエータ３にアドレスすることができ、この方式によって、複数個のアクチュエータ３の各々に、個別にアドレスすることが可能となっている。例えば、図３において、ツール１０の右上隅に位置しているアクチュエータ３にアドレスするには、第Ａ行の制御スイッチ２１から制御信号を出力させると共に、第３列の駆動スイッチ２２から駆動信号を出力させればよい。第Ａ行のその他のアクチュエータや、第３列のその他のアクチュエータは、そのアクチュエータに対応した制御ラインから制御信号を受け取っていないか、または、そのアクチュエータに対応した駆動ラインから駆動信号を受け取っていないかのいずれかであるため、対応したニードル４を作動させることはない。従って、ツール１０の右上隅に位置しているアクチュエータ３（第Ａ行第３列のアクチュエータ）が作動させられるとき、第Ａ行第１列のアクチュエータ及び第Ａ行第２列のアクチュエータは、第１列の駆動スイッチ２２及び第２列の駆動スイッチ２２から駆動信号が供給されていないため、作動させられることはない。従って、ツール１０に装備した複数個のアクチュエータの然るべきグループ（即ち、行及び／または列）へ然るべき信号を供給することによって、複数本のニードル４の各々を、個別に作動させることができるようになっている。
【００１９】
更に、第Ａ行〜第Ｄ行に、ないしは第１列〜第３列に、然るべき信号を供給することによって、選択したグループに所属する複数個のアクチュエータ３の全てをアドレスすることも可能となっている。例えば、ツール１０に装備されている全てのニードルを略々同時に作動させることも、また、選択した複数本のニードル（例えば、特定の行または列の複数本のニードル）を略々同時に作動させることも可能である。例えば、第Ａ行の全てのアクチュエータ３を作動させるには、第Ａ行の制御スイッチ２１から制御信号を出力させると共に、第１列〜第３列の３個の駆動スイッチ２２から駆動信号を出力させればよい。また、該当する制御ライン２３ないし駆動ライン２４を介して制御信号ないし駆動信号を供給することによって、その他の適宜のグループに所属する複数本のニードルを略々同時に作動させることも可能である。
【００２０】
図４は図３のＡ−Ａ線に沿ったツール１０の断面図であり、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿ったツール１０の断面図である。既述のごとく、ツール１０に装備する複数個のアクチュエータ３は、様々な形態で構成し得るものであるが、図示例においては、アクチュエータ３をメンブレン弁３１で構成している。また、それら複数個の弁３１を作動させるための制御ライン２３、駆動ライン２４、ニードル連通路３３、弁チャンバ、及びその他の構成要素は、ツールボディ１０の上部ブロック１１及び下部ブロック１２の内部に画成している。上下のブロック１１、１２の材料には、適宜の材料を使用すればよく、例えばプラスチック材料などを使用してもよい。連通路、ライン、弁チャンバ、及びその他の構成要素を画成するための加工方法には、適宜の方法を用いればよい。例えば、上下の各ブロック１１、１２を、２層以上のプラスチック材料層を貼り合わせた多層構造としてもよい。この場合、各プラスチック層に、所望のラインや連通路を画成するための溝や流路を形成しておくことによって、ツールボディ１０の内部に、それらラインや連通路を画成することができる。また、それらプラスチック材料層を貼り合わせて単一のブロックを形成する方法としては、例えば加圧プレス法などを採用すればよい。メンブレン弁３１を構成する方法としては、例えば、上側ブロック１１と下側ブロック１２との間に、シリコンラバー製シートなどから成る可撓性部材６を挟み込んだ上で、上下のブロック１１、１２を一体に組付けるようにすればよい。このメンブレン弁の構造は公知のものであり、また、当業者であれば、使用可能なその他の構造にも容易に想到し得るはずである。
【００２１】
図示例において、複数個のメンブレン弁３１は、対応した制御ライン２３を介して供給される制御信号に応答して動作する。例えば、図６に示したように、制御ライン２３の圧力が高圧になると、この制御ライン２３が連通しているメンブレン弁３１の可撓性部材６が下方へ膨出させられて弁チャンバの底部に押付けられ、駆動ライン２４からニードル連通路３３への流れを遮断する。そして、図７に示したように、制御ライン２３内の圧力を抜くと、可撓性部材６は無圧力位置へ復帰して、駆動ライン２４からニードル連通路３３への流れを許容するようになる。制御信号の切換えを実行している制御スイッチ２１は、例えば、制御ライン２３を、高圧源と、大気圧または低圧源との間で、選択的に切り換える弁などで構成することができ、それによって、制御ライン２３を介して弁３１を制御することができる。
【００２２】
図４及び図５に示したように、図示例においては、同じ行に所属する複数個の弁３１はそれら弁に共通する１本の制御ライン２３に接続されており、また、同じ列に所属する複数個の弁３１はそれら弁に共通する１本の駆動ライン２４に接続されている。また、図示例においては、制御ライン２３を介して供給される制御信号が、弁３１を開弁状態（イネーブル状態）と閉弁状態（ディスエーブル状態）との間で切り換えるように機能する。そして、ある弁がイネーブル状態にあるとき、その弁に接続している駆動ライン２４を介して供給される駆動信号は、その弁３１を通過して、その弁３１に接続している連通路３３へ供給される。従って、ある１つの行の全ての弁３１に制御信号が供給されていて、それら弁３１がイネーブル状態になっているときに、ある駆動ライン２４を介して、イネーブル状態になっているそれら弁３１のうちの１つへ駆動信号を供給すれば、その弁３１に対応したニードル４を作動させることができる。そのため、例えば、ある弁３１がイネーブル状態にあるときに、その弁３１を通過させて流体を流動させることで、ニードル４を介して流体を吸入し、或いは、ニードル４から流体を配給することができる。別法として、例えば駆動信号を高圧の液体の流れから成るものとし、その高圧の液体の流れが弁３１を通過して空圧ピストン３２などを駆動することによって、対応するニードル４を作動させるようにしてもよく、そのようにした場合には、例えば、ツール１０からニードルを突出させて、ワークエリアの試料を採取させることができる。従って、本発明の１つの実施の形態として、ツール１０のアクチュエータ３は、ニードル４を流れる流体の流れを制御するメンブレン弁などのデバイスで構成するようにしてもよく、また、別の実施の形態として、このアクチュエータ３を、対応したニードル４の移動を制御するメンブレン弁及び空圧ピストンで構成するようにしてもよい。
【００２３】
更に、制御信号及び駆動信号を供給することによって、メンブレン弁３１が、ニードルに関するその他の動作を実行するようにしてもよく、例えば、メンブレン弁３１が、対応したニードル連通路３３を介して液体を移送したり、対応したニードル４を介して所定量の液体を吸入ないし配給したりするようにしてもよい。液体を移送する動作や、所定量の液体を吸入ないし配給する動作などを実行させるには、例えば、先ず、弁３１の可撓性部材６を閉弁位置へ移動させ、その状態で、その弁３１に接続している駆動ライン２４を駆動スイッチ２２の位置で閉塞し、続いて、その弁３１の可撓性部材６を開弁位置へ移動させるようにすれば、それによってニードル４を介して流体を吸入することができる。そして、この可撓性部材６の移動を高精度で制御することによって、その弁３１に対応したニードル４を介して吸入または配給する流体の量を正確に計量することができる。また、可撓性部材６の移動を高精度で制御するには、例えば、弁３１から制御ライン２３へ吸入する流体の量を制御すればよい。更に、この吸入量の制御を行うには、例えば、制御ライン２３または駆動ライン２４に計量ピストンを接続しておき、弁３１を通って流れる流体の流量を一定に維持しつつ、制御スイッチ２１において弁３１の開閉のタイミングを正確に制御すればよく、或いは、当業者には容易に想到し得るその他の手段を用いてもよい。
【００２４】
図示例における制御スイッチ及び駆動スイッチは、各々の制御スイッチに対応した行の弁、または、各々の駆動スイッチに対応した列の弁における、流体の流れを制御するものであるが、本発明に使用する制御スイッチ及び駆動スイッチは、そのようなものに限定されない。例えば、それらスイッチは、これとは異なる種類の信号をアクチュエータへ供給するようなものとしてもよく、例えば、電子信号、光信号、磁気信号、及びその他の種類の信号を供給するものとしてもよい。また、アクチュエータ及び／または弁３１も、図示例における構成のものに限定されず、その他の構成とすることができ、例えば、電気リレー、光リレー、トランジスタ、それに光バルブなどで構成するようにしてもよく、また、アクチュエータ３は、その他の駆動要素としてもよく、例えば、油圧ピストン、電磁アクチュエータ、それにモータなどとしてもよい。従って、制御信号及び駆動信号を受け取って対応するニードルを作動させるためのアクチュエータとしては、適宜の構成の構成要素を用いればよい。
【００２５】
以上、本発明を様々な実施の形態に即して説明したが、ただし本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。当業者であれば、以上に説明した実施の形態に対して様々な改変を加え得ることは、当然のことである。従って、以上に説明した本発明の実施の形態は、あくまでも具体例を提示することを目的としたものであって、本発明をそれら実施の形態に限定することを意図したものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な改変を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るロボット操作式のツールの模式図である。
【図２】本発明に係るツールの模式的斜視図である。
【図３】図２のツールの平面図であり、個々のニードルアクチュエータにアドレスする方式を示した図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】対応したニードルの動作を制御する弁の模式図であり、弁が閉弁状態にあるところを示した図である。
【図７】図６と同様の模式図であり、弁が開弁状態にあるところを示した図である。
【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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【国際調査報告】
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