(57)【要約】【解決手段】  コロニーのピッキング用ヘッドやロボット式ピペット工具の様なロボット操作式工具（１０）は、工具（１０）上にプロセッサ（２）を備えている。プロセッサ（２）は、ロボット制御装置から高レベルのインストラクションを受信し、そのインストラクションを使用して工具（１０）上の装置に所望の機能を実行させる。プロセッサ（２）は、工具（１０）の過去の使用や修理に関する保守及びその他の情報も記憶することができる。更に、プロセッサ（２）は、工具（１０）の自己診断試験を行ったり、或いは工具（１０）のベンチテストの間に機能を実行させるために使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット操作式工具において、
工具本体と、
前記工具本体に取り付けられており、ロボット側の対応する連結部と連動して、前記ロボットが、前記工具と機械的に接続し、前記工具を操作し、且つ前記工具から機械的に接続解除することができるように構成配置されている連結部と、
前記工具の機能を実行するための、前記工具本体に取り付けられている少なくとも１つの装置と、
前記機能を実行し、信号を処理し、そして少なくとも１つの装置に前記機能を実行させるよう、前記工具に要求する信号をロボット制御装置から受信するために構成配置されている、前記工具本体上のプロセッサと、を備えている工具。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記ロボット制御装置から高レベルのインストラクションを受信して、前記インストラクションを解読し、解読されたインストラクションに基づいて前記少なくとも１つの装置に所定の機能を実行させるように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記少なくとも１つの装置により実行された過去の機能に関する情報を記憶するように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記工具上の前記少なくとも１つの装置の少なくとも１つの診断試験を実行するように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記工具上のセンサから情報を受信して、前記情報を処理し、その情報を処理した結果として、前記ロボット制御装置に知的情報を提供するように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項６】
前記連結部は、前記ロボットと前記工具を電気的に連結するように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項７】
前記連結部は、前記ロボットと前記プロセッサとの間で前記連結部を介して信号が送信できるように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項８】
前記連結部は、前記ロボットと前記工具との間で、電気的、光学的、及び流体的信号の内の少なくとも１つを送信できるように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項９】
前記少なくとも１つの装置は、ゲノム又は蛋白質の処理に適した液体取り扱い機能を実行するように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記工具をロボットに連結することなく、前記工具に機能を実行させることができるように構成配置されている、請求項１に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、交換可能なロボット式試料取り扱い装置の様なロボット操作式工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット操作式工具は、各種用途に広く使用されている。例えば、自動化された蛋白質及びゲノムの研究では、多種多様な工具を採用して様々なオペレーションを行っている。そのような工具の一種として、マイクロタイタートレイ、分離されたＤＮＡ断片を有するゲル、及びその他の材料保持装置の様な、多種多様な作業域に対して試料を出し入れするために、ロボットにより使用される工具がある。この工具は、他の機能を実行する場合、ロボットによって把持工具の様な別の工具に取り替えられる。こうして、それぞれが１つ又は複数の機能を実行できるように特別に構成された複数の交換可能な工具類が、各種処理を行うため、ロボットによって取り扱われている。
【０００３】
ロボットが使用する交換可能な工具類は、それぞれ、通常はロボット制御装置によって制御される。即ち、ロボット制御装置、例えば望ましいやり方でロボットの各部分を動かすためにロボットの各部に信号を送る、ロボットの一部であるプログラムされたコンピュータが、工具にも信号を送って工具に所望の機能を実施させるようにする。ロボットが複数の異なる工具を使用する場合、ロボット制御装置は、ロボットにリンクされる多種多様な工具を認識するように構成せねばならない。ロボット制御装置は、そのような工具を認識せねばならないだけでなく、それを作動させるために工具に専用の信号のセットを送らなければならない。例えば、ロボット制御装置には、液体取り扱い工具に所定の信号を送って、当該工具に液体試料を吸引、分注、又は他の取り扱い動作をさせることが求められる。しかしながら、把持工具の様な他の種類の工具には他の信号が必要である。更に、工具は、それぞれ異なる通信プロトコルなどを使用する多数の又は多種類のアクチュエータを有しているので、異なる種類の液体取り扱い工具の様な、同類工具であっても異なる種類の工具には、異なる作動信号が必要である。その結果、ロボット制御装置は、使用するそれぞれ特定の工具毎に特別に構成せねばならず、工具上で各装置を操作するための詳細なインストラクションを提供することができなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一の態様では、交換可能なロボット式工具にプロセッサが設けられている。ロボット式工具にプロセッサを載置することにより、ロボット制御装置が、例えば、液体取り扱い工具の様なある類の工具の動作を、共通のインストラクションのセットを使って制御することができるようになるなど、様々な利点が得られることになる。例えば、どの工具のプロセッサも、ロボット制御装置が使用する共通の信号のセットから１つ又は複数の信号を受信し、制御装置から受信した信号を解読し、解読した信号を使って工具に適切な動作を起こさせるように構成することができる。本願に使用する「解読(decode)」という用語は、所望の機能を工具に実行させることを目的として、信号に含まれている１つ又は複数のインストラクションを翻訳するための適しているあらゆる種類の信号処理をいう。デコーディングは、「３６針分注」の様な高レベルのインストラクションを、「スイッチを起動する、エンコーダを読み取る、駆動モータを起動する、分注量を検知する」などの様な、当該機能を実現するために行う必要がある複数の機能に構文解析する段階を含んでいる。従って、ロボット制御装置は、必ずしもロボットで使用する個々の工具と対話するように構成する必要はなく、その代わり、工具を、ロボット制御装置が提供するインストラクションのセットを使って作動するように構成することができる。これにより、ロボット制御装置は、高レベルのインストラクションを工具に提供することができるようになると共に、ロボット制御装置には、所望の成果を達成するために工具が実行する特定の動作に関する「知識」が不要となる。
【０００５】
工具上プロセッサは、自己診断試験、工具保守情報の保存と処理、及び／又はロボット制御装置に対する知的フィードバックの提供の様な、その他の有用な機能も実行することができる。
【０００６】
本発明の上記及びこの他の態様は、以下の説明と特許請求の範囲の内容から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明による例示的実施形態について、以下、図面を参照しながら説明するが、図中、同一要素には同一符号を付って示している。
本発明の各種態様を、例示的実施形態を参照しながら以下に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる適性のあるシステム及び装置にも使用できる旨理解頂きたい。
【０００８】
図１は、本発明による交換可能な工具１０を操作しているロボット１の概略図である。図示の実施例では、工具１０は材料取り扱い工具であり、ゲノム又は蛋白質の処理のために材料の試料を移動し、混合し、或いは操作する場合にロボット１が使用する工具である。例えば、工具１０の針４は、マイクロタイタートレイ、分離されたＤＮＡ断片を含むゲル、又は他の生物的材料などの、１つ又は複数の作業領域の材料をピックアップし、及び／又は置く場合に使用される。ロボット１は、１つ又は複数の針４がマイクロタイタートレイに対して適切に位置決めされるように工具１０を移動させて、次いで、１つ又は複数の針４を作動させて材料をマイクロタイタートレイの溜め部から取り出し、或いは材料を当該溜め部に置く。当業者には理解頂けるように、針は、機械視認システム指示の下にコロニー又はプラークをピッキングする様な他の材料取り扱い動作を行うように作動させることもできる。しかしながら、本発明の態様は、図示の材料取り扱い工具に限定されるわけではない旨理解頂きたい。代わりに、工具１０は、あらゆる適した機能を実行し、把持工具、穿孔工具、機械視覚工具などの様なロボットが使用するのに適したあらゆる種類の工具であってもよい。
【０００９】
図１に示すロボットは、基部と連接アームを有するものとして示しているが、ロボット１は、適していればどの様な型式又は構造であってもよいし、適していればどの様な数の自由度で工具１０を動かせるようになっていてもよい。例えば、ロボットは、工具１０を３自由度で動かすことのできるガントリー型ロボットであってもよい。無論、１自由度以上の自由度で工具１０を動かすことのできる他の適したロボット構成を使用してもよい。ロボット制御装置（図示せず）は、視認システム、位置センサ、又は工具１０の位置決めを制御するのに適した他の適した装置を含んでいてもよく、周知の通りである。
【００１０】
図示の実施形態では、ロボット１は、工具１０を他の工具に取り替えて様々な異なる機能を行うことができる。従って、工具１０とロボット１は、ロボット１が、工具１０と接続すること、例えば工具１０をピクアップすること、機能を実行するために工具１０を操作すること、及び別の工具に取り替えるために工具を切り離すこと（例えば、工具を落すこと）ができるようにするための対応する連結部６を含んでおり、ロボット１が自動化された操作を異なる工具で行えるようにしている。工具１０とロボット１の間の連結部６は、工具１０に対して物理的支持を提供すると共に、電力、制御信号、流体供給、又はその他の流体信号なども提供する。本願に使用する「流体」という用語は、気体及び／又は液体をいう。この様に、工具１０は、連結部その他を介して（例えば、無線信号を介して）受け取る電気的、流体的、機械的、又はその他の適した信号を使うことができる。ロボット制御装置から受信した信号を使用して、プロセッサ２は、アクチュエータ３又は工具１０の工具本体５の他の部分に所望の機能を実行させる。アクチュエータ３と工具１０の他の部分を図１に概略的に示しているが、当業者には理解頂けるように、工具上の機能を実行するためのアクチュエータ及び他の装置は、適していればどの様な形態でもよい。
【００１１】
プロセッサ２は、配線経由、又は無線のリンクなど、適していればどの様な方式で信号を受信してもよいが、図２に示すように、この実施形態のプロセッサ２は、連結部６と連通している１つ又は複数の配線６１を介して信号を受信する。受信信号は、適していればどの様なフォーマット、通信プロトコルなどで提供してもよい。例えば、信号は、電気及び／又は光学信号でもよいし、デジタル及び／又はアナログフォーマットでもよい。情報は、周知のように、適していればどの様な方式で暗号化されていてもよい。
【００１２】
プロセッサ２は、工具１０が適切に制御されるように、受信信号を解読し、又は他のやり方で処理する。例えば、プロセッサ２は、ロボット制御装置からの高レベルのインストラクションを受信し、このインストラクションを解読して、１つ又は複数の信号を生成し、各スイッチ２１、２２、アクチュエータ３、又は工具１０のその他の部分に適切な信号が送られるようにする。図２に示す実施形態では、プロセッサは、１つ又は複数の配線２３を介して、スイッチ２１と２２、アクチュエータ２３、及び他の構成要素に信号が送られるようにする。これに応じて、スイッチ２１と２２、アクチュエータ３、又はその他の構成要素は、工具１０の各部分を作動させて、ロボット制御装置が高レベルのインストラクションで指示した機能を実行させる。例えば、ロボット制御装置は、プロセッサ２に、工具上の１つ又は複数の針４から流体を分注するようにインストラクションを与える。プロセッサ２は、インストラクションを処理して、スイッチ２１と２２及び／又はアクチュエータ３に適した信号を送り、適切な針４を作動させる。針４を作動させると、針４は、工具から遠ざかる方向に伸張して材料をピックアップし、又は作業域に置くなど、工具１０に対して動き、流体を針に引き入れ、針から押し出すなど、針内の流れを制御し、或は他のやり方で１つ又は複数の材料取り扱い機能を実行することができるようになる。無論、工具１０は、針４又は他の類似装置を作動させることに限定されるわけではなく、適した何れの装置をも使って適したどの様な機能でも実行することもできる。
【００１３】
プロセッサ２は、スイッチ２１と２２、アクチュエータ３、又は工具１０の他の構成要素に対してあらゆる適した信号又は信号の組み合わせを供給する、工具１０上の制御装置と関係付けられている。例えば、プロセッサ２の指示により、制御装置は、電気信号、磁気信号、光学信号、流体信号（例えば、流体圧及び／又は流量の変化）、或いは電気信号と流体信号の両方を供給するなど、上記信号の組み合わせを、工具１０の構成要素に供給する。通常、制御装置が供給する信号は、アクチュエータ又は工具上の他の構成要素の種類によって異なる。例えば、アクチュエータ３は、流体信号に基づいて開閉し又は他の方式で状態を変える空圧制御型流体弁でもよい。無論、アクチュエータ３は、電気制御流体弁、リレー、又は対応する針又は他の装置を作動させるのに適した他の装置を含んでいてもよい。例えば、工具１０が各針毎に１つのアクチュエータを有していて、各アクチュエータは弁とこれに付帯した空気ラムを含んでおり、弁が開いて空気圧が開いた弁を通して供給されると、空気ラムが伸びて、対応する針４が本体５から伸張するようになっている。この様に、アクチュエータは、制御装置から受信した２つ又はそれ以上の信号に応じて針４を作動させる。
【００１４】
ロボット制御装置及び／又はプロセッサ２は、どの様な適した汎用データ処理システムを含んでいてもよく、そのようなシステムは、適正にプログラムされた汎用コンピュータ又は汎用コンピュータのネットワーク、及び、通信装置及び／又は所望の入出力又はその他の機能を実行するのに必要な他の回路又は構成要素を含むその他の付帯装置、であってもよいし、それらを含んでいてもよい。ロボット制御装置／プロセッサ２は、少なくとも部分的には、単一の特定用途用の集積回路（例えばＡＳＩＣ）、又はＡＳＩＣのアレイとして実体化することもでき、後者の場合、それぞれが、システム全体を制御するための主又は中央プロセッサ部と、中央プロセッサ部の制御下で多様な異なる特定の計算処理、機能、及び他の処理を実行するために専用に設けられた別個の部分とを有することになる。ロボット制御装置／プロセッサ２は、複数の個別専用プログラム可能集積又は他形式の電子回路又は装置、例えば、個別素子回路又はプログラム可能な論理装置の様な配線電子回路又は論理回路を使用して実体化することもできる。ロボット制御装置、又は工具上のプロセッサ２に関係付けられた制御装置は、情報表示装置、ユーザー入力装置、データ記憶装置、通信装置、弁、モーター、機械的リンク機構、又は他の電子回路又は構成要素の様な他の装置も含んでいる。
【００１５】
プロセッサ２は、ロボット制御装置からのインストラクションを処理する以外にも、他の有用な機能を実行することができる。例えば、プロセッサ２は、工具１０の各部分の保守情報を記憶することもできる。例えば、プロセッサ２は、工具１０の１つ又は複数の部分が実行するサイクル数に関する情報を記憶して、ロボット制御装置に通知するか、又はサイクル数が特定のレベルに達すると工具１０を検査するように表示することもできる。例えば、針アクチュエータ３は、保守検査と次回検査の間に１０万サイクル実行できるように作られているとする。プロセッサ２は、アクチュエータ３の実行するサイクルを数えて、１０万サイクルに達すると表示する。すると、工具１０を稼動状態から取り外し、検査し、及び／又は必要に応じて再生又は修理することになる。
【００１６】
プロセッサ２は、ロボット制御装置に知的フィードバックを提供するために、工具１０のセンサとも通信する。即ち、プロセッサ２は、１つ又は複数のセンサから入力を受信して、その入力を処理し、情報をロボット制御装置に提供する。例えば、プロセッサ２は、ピペットプランジャの、そのプランジャが往復運動するシリンダに対する位置の様な、工具１０上の２つの部分の相対位置を示す、工具１０上の位置エンコーダから、入力を受信する。プロセッサ２は、エンコーダの提供する位置情報が、シリンダに対するプランジャの運動が適切でない旨を示している、例えば位置情報が、部品のゆるみが原因でプランジャがシリンダに対して安定しない即ちギクシャクした動きをしていることを示している、ということを検知する。プロセッサ２が問題を表示すると、工具１０を検査し、及び／又は必要に応じて稼動状態から取り外す。当業者には理解頂けるように、プロセッサ２によって各種自己診断試験を実施することができる。
【００１７】
プロセッサ２は、例えば工具１０が保守の際にベンチテストされる場合、工具１０に起動又は停止ルーチン、又は適していればどの様な他のルーチンでも実行させることができる。従って、技術者がベンチテストの際にプロセッサ２に適切な電力供給とインストラクションを提供することができるので、工具１０は、ロボットにリンクすることなく或る一定の機能を実行することができる。工具１０に関する保守又はその他の記録が維持され、工具１０から常時アクセスできるように、プロセッサ２が保守又はその他の情報も記憶することができる。保守情報は中央で維持及び検索する必要がないので、これは、工具１０を散らばった場所で検査及び／又は保守する場合に役立つ。技術者は、工具に関する情報を工具自身から得ることができる。一例を挙げると、技術者が、特定の工具がどのバージョンで、誰が最後に工具１０の整備を行ったかを知りたい場合、技術者は、適切な情報を得て先の技術者に前回の修理をどのように行ったかを尋ねることができる。この情報は、プロセッサ２から容易に検索することができる。
【００１８】
以上、本発明につき、各種実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるわけではない。而して、当業者にとって上記実施形態に対する数多くの変更、修正、及び変形が明らかなのは自明のことである。従って、ここに記載の本発明の実施形態は、説明を目的としたもので限定を意図しているわけではない。本発明から逸脱することなく各種変更を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるロボット操作式工具の概略図である。
【図２】本発明による工具の概略斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2005533669.tif 000005
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