(57)【要約】      （修正有）【課題】ピペットからチップを離脱させる操作と、市販の手動式のピペットを使用して分注を行うことができる分注ロボット及びその制御方法を提供する。【解決手段】第１当接面８２ａを備え、下端にチップ７１が装着され且つ装着されたチップ７１をチップエジェクタ６５の押下により離脱させることが可能なように構成されたピペット６１を、分注ロボットが操作することによって分注を行う。ピペット６１に装着されたピペット保持具５１を保持するハンド４１を含むロボットアームと、ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、制御器は、ロボットアームが、チップ７１が装着されたピペット６１を、ハンド４１によってピペット保持具５１を保持することによって保持し、且つ、保持したピペット６１のチップエジェクタ６５の上端部を第１当接面８２ａに下方から当ててチップエジェクタ６５を押下させるようロボットアームを制御する。【選択図】図６Ｂ
2019117075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向における下方向又は斜め下方向を向いた第１当接面を備え、下端にチップが装着され且つ装着されたチップをチップエジェクタの押下により離脱させることが可能なように構成されたピペットを、分注ロボットが操作することによって分注を行うよう構成されたアッセイロボットシステムの前記分注ロボットであって、
前記ピペットに装着されたピペット保持具を保持するハンドを含むロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記ロボットアームが、前記チップが装着された前記ピペットを、前記ハンドによって前記ピペット保持具を保持することによって保持し、且つ、保持したピペットの前記チップエジェクタの上端部を前記第１当接面に下方から当てて前記チップエジェクタを押下させるよう前記ロボットアームを制御するように構成されている、分注ロボット。
【請求項２】
前記アッセイロボットシステムは、平面視において延在する第２当接面と、前記チップが前記ピペットから離脱したこと検知するチップ離脱検知器とをさらに備え、
前記制御器は、前記チップエジェクタが押下された後、前記チップ離脱検知器を用いて前記チップが前記ピペットから離脱しなかったことを検知すると、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項１に記載の分注ロボット。
【請求項３】
前記ピペットは、複数のチップを装着することが可能に構成されており、
前記第２当接面は、平面視において円弧状に延在しており、
前記制御器は、前記ロボットアームが前記チップの先端部を前記第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御する際に、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の中央における前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御するように構成されている、請求項２に記載の分注ロボット。
【請求項４】
前記ピペット保持具を備え、前記ピペット保持具は、複数の部分円筒状部材によって構成される保持部を備え、前記複数の部分円筒状部材は、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間が前記ピペットのグリップ部の所定部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の分注ロボット。
【請求項５】
鉛直方向における下方向又は斜め下方向を向いた第１当接面を備え、下端にチップが装着され且つ装着されたチップをチップエジェクタの押下により離脱させることが可能なように構成されたピペットを、分注ロボットが操作することによって分注を行うよう構成されたアッセイロボットシステムの前記分注ロボットの制御方法であって、
前記分注ロボットは、前記ピペットに装着されたピペット保持具を保持するハンドを含むロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、
前記分注ロボットの制御方法は、前記制御器によって、前記ロボットアームが、前記チップが装着された前記ピペットを、前記ハンドによって前記ピペット保持具を保持することによって保持し、且つ、保持したピペットの前記チップエジェクタの上端部を前記第１当接面に下方から当てて前記チップエジェクタを押下させるよう前記ロボットアームを制御することを含む、分注ロボットの制御方法。
【請求項６】
前記アッセイロボットシステムは、平面視において延在する第２当接面と、前記チップが前記ピペットから離脱したこと検知するチップ離脱検知器とをさらに備え、
前記ロボットの制御方法は、前記チップエジェクタが押下された後、前記制御器が前記チップ離脱検知器を用いて前記チップが前記ピペットから離脱しなかったことを検知すると、前記制御器によって、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御することをさらに含む、請求項５に記載の分注ロボットの制御方法。
【請求項７】
前記第２当接面は、平面視において円弧状に延在しており、
前記制御器によって、前記ロボットアームが前記チップの先端部を前記第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御することにおいて、前記制御器によって、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の中央における前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御する、請求項６に記載の分注ロボットの制御方法。
【請求項８】
前記ピペット保持具を備え、前記ピペット保持具は、複数の部分円筒状部材によって構成される保持部を備え、前記複数の部分円筒状部材は、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間が前記ピペットのグリップ部の所定部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成されている、請求項５乃至７のいずれかに記載の分注ロボットの制御方法。
【請求項９】
ピペットに装着されたピペット保持具をロボットアームのハンドにより保持し、
前記ピペットをチップに挿入させるように前記ピペットを移動させて、前記ピペットに前記チップを装着し、
前記チップが装着された前記ピペットを用いて液体を分注し、
保持された前記ピペットのチップエジェクタを当接部材に当てるように前記ピペットを移動させて、前記液体の分注に用いられた前記チップを前記ピペットから離脱させる、分注方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注ロボット、分注ロボットの制御方法及び分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、理化学、医科学分野の実験室で少量の液体を分注するために、ピペットが用いられていた。このようなピペットを用いた分注は、人が手動式のピペットを操作して行われる場合が多い。この種のピペットは、下端にチップが装着され且つ装着されたチップを離脱させることが可能なように構成されている。また、この種のピペットは、人が、ピペットを握った状態でプランジャによる分注対象液の吸引及び吐出とチップエジェクタによるチップの離脱とを行いやすいように、プランジャの操作部とチップエジェクタの操作部とがピペットの上端部にそれぞれ配置されている。チップエジェクタは、その操作部を押下すると、ピペットの下端に装着されたチップがピペットから離脱するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０１２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、産業界において、人が行う作業をロボットに行わせたいという要求が存在する。分注においても、そのような要求が存在する。この場合、ランニングコスト及び使用実績の観点から市販の手動式のピペットを使用したいという要求が存在する。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、市販の手動式のピペットを使用して分注を行うことができる分注ロボット、分注ロボットの制御方法及び分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一の態様(aspect)に係る分注ロボットは、鉛直方向における下方向又は斜め下方向を向いた第１当接面を備え、下端にチップが装着され且つ装着されたチップをチップエジェクタの押下により離脱させることが可能なように構成されたピペットを、分注ロボットが操作することによって分注を行うよう構成されたアッセイロボットシステムの前記分注ロボットであって、前記ピペットに装着されたピペット保持具を保持するハンドを含むロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記ロボットアームが、前記チップが装着された前記ピペットを、前記ハンドによって前記ピペット保持具を保持することによって保持し、且つ、保持したピペットの前記チップエジェクタの上端部を前記第１当接面に下方から当てて前記チップエジェクタを押下させるよう前記ロボットアームを制御するように構成されている。
【０００７】
この構成によれば、ロボットアームが、ハンドによって保持した、チップが装着されたピペットのチップエジェクタの上端部を第１当接面に下方から当ててチップエジェクタを押下させると、チップがピペットから離脱する。従って、従来、人が行っていたピペットからチップを離脱させる操作を分注ロボットが行うことができる。しかも、ハンドがピペットに装着されたピペット保持具を保持することによってロボットアームがピペットを保持するので、ピペット保持具を、市販の手動式のピペットを所定の精度に保持できるように設計することによって、市販の手動式のピペットを所定の精度で保持することができるので、市販の手動式のピペットを使用して、分注を精度良く行うことができる。
【０００８】
前記アッセイロボットシステムは、平面視において延在する第２当接面と、前記チップが前記ピペットから離脱したこと検知するチップ離脱検知器とをさらに備え、前記制御器は、前記チップエジェクタが押下された後、前記チップ離脱検知器を用いて前記チップが前記ピペットから離脱しなかったことを検知すると、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御するように構成されていてもよい。
【０００９】
この構成によれば、チップエジェクタが押下されてもチップがピペットから離脱しなかった場合に、チップ離脱検知器を用いて、チップがピペットから離脱しなかったことが検知され、且つ、ロボットアームがチップの先端部を、平面視において第２当接面の前方向から当該第２当接面に当てるので、それによって離脱しなかったチップがピペットから離脱する。その結果、ピペットからのチップの離脱操作を的確に行うことができる。
【００１０】
前記ピペットは、複数のチップを装着することが可能に構成されており、前記第２当接面は、平面視において円弧状に延在しており、前記制御器は、前記ロボットアームが前記チップの先端部を前記第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御する際に、前記ロボットアームが前記チップの先端部を、平面視において前記第２当接面の中央における前方向から当該第２当接面に当てるよう前記ロボットアームを制御するように構成されていてもよい。
【００１１】
ピペットに複数にチップが装着されている場合、複数本のチップが離脱しないで残る場合があり得る。この場合、一度に複数のチップを第２当接面に当てて離脱させようとすると大きな力が必要となる。しかし、上記構成では、第２当接面が平面視において円弧状に延在していて、ロボットアームがチップの先端部を、平面視において第２当接面の中央部における前方向から当該第２当接面に当てるので、第２当接面の中央に対応するチップからそれより外側の部分に対応するチップへとこれらのチップが順番に第２当接面に当たることとなり、複数のチップが順番に離脱していく。その結果、小さな力で複数のチップを離脱させることができる。
【００１２】
前記ピペット保持具を備え、前記ピペット保持具は、複数の部分円筒状部材によって構成される保持部を備え、前記複数の部分円筒状部材は、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間が前記ピペットのグリップ部の所定部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成されていてもよい。ここで、「部分円筒」とは、円筒の周方向における部分をいう。ちなみに、「半円筒」とは、円筒の周方向における半分をいう。また、保持部は「所定部分」に装着されるので、「所定部分」は、保持部が装着される部分を意味する。
【００１３】
この構成によれば、ピペット保持具が、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間がピペットのグリップ部の所定部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成された複数の部分円筒状部材によって構成される保持部を備えるので、ピペット保持具が市販のピペットの形状に適合するものとなる。その結果、市販の手動式のピペットを精度良く保持することができる。
【００１４】
本発明の他の態様(aspect)に係る分注ロボットの制御方法は、鉛直方向における下方向又は斜め下方向を向いた第１当接面を備え、下端にチップが装着され且つ装着されたチップをチップエジェクタの押下により離脱させることが可能なように構成されたピペットを、分注ロボットが操作することによって分注を行うよう構成されたアッセイロボットシステムの前記分注ロボットの制御方法であって、前記分注ロボットは、前記ピペットに装着されたピペット保持具を保持するハンドを含むロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、前記分注ロボットの制御方法は、前記制御器によって、前記ロボットアームが、前記チップが装着された前記ピペットを、前記ハンドによって前記ピペット保持具を保持することによって保持し、且つ、保持したピペットの前記チップエジェクタの上端部を前記第１当接面に下方から当てて前記チップエジェクタを押下させるよう前記ロボットアームを制御することを含む。
【００１５】
この構成によれば、従来、人が行っていたピペットからチップを離脱させる操作を分注ロボットが行うことができる。しかも、市販の手動式のピペットを所定の精度で保持することができるので、市販の手動式のピペットを用いて、分注を精度良く行うことができる。
【００１６】
本発明のさらなる他の態様(aspect)に係る分注方法は、ピペットに装着されたピペット保持具をロボットアームのハンドにより保持し、前記ピペットをチップに挿入させるように前記ピペットを移動させて、前記ピペットに前記チップを装着し、前記チップが装着された前記ピペットを用いて液体を分注し、保持された前記ピペットのチップエジェクタを当接部材に当てるように前記ピペットを移動させて、前記液体の分注に用いられた前記チップを前記ピペットから離脱させる。
【００１７】
この構成によれば、従来、人が行っていたピペットによる分注を、ロボットにより行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の分注ロボット、分注ロボットの制御方法及び分注方法は、市販の手動式のピペットを使用して、分注を行うことができる分注ロボット、分注ロボットの制御方法及び分注方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る分注ロボットが用いられるアッセイロボットシステムの概要を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の分注ロボットのハードウエアの構成を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ピペット保持具の構成を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのピペット保持具が装着され且つピペットチップが装着されたピペットを示す斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図１の分注ロボットのハンドに、ピペット保持具が装着され且つピペットチップが装着されたピペットが保持された様子を示す斜視図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの状態においてピペットのチップエジェクタが押下されてピペットからピペットチップが離脱した様子を示す斜視図である。
【図４】図４は、図１の分注ロボットの制御系統の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図１の分注ロボットの分注動作を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、図１の分注ロボットがチップエジェクタの上端を第１当接面に当てる動作において、チップエジェクタが第１当接面の下方に位置する状態を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図１の分注ロボットがチップエジェクタの上端を第１当接面に当てる動作において、チップエジェクタが第１当接面によって下方に押下された状態を示す模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図１の分注ロボットがチップエジェクタの上端を第１当接面に当てた後、ピペットチップがピペットから離脱した否かをチップ離脱検知器によって確認している状態を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図１の分注ロボットがピペットチップを第２当接面に当てる動作において、ピペットチップが第２当接面の前方に位置する状態を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図１の分注ロボットがピペットチップを第２当接面に当てる動作において、複数のピペットチップのうちの中央部に位置するものが第２当接面に当たって落下した状態を示す模式図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図１の分注ロボットがピペットチップを第２当接面に当てる動作において、複数のピペットチップの全てが第２当接面に当たって落下した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。また、添付図面は、本発明を説明するための図である。それ故、本発明に無関係な要素が省略される場合、誇張のため寸法が正確でない場合、簡略化される場合、複数の図面において同一の要素の形状が互いに一致しない場合等がある。
【００２１】
（実施形態１）
［構成］
図１は、本発明の実施形態１に係る分注ロボットが用いられるアッセイロボットシステムの概要を示す斜視図である。
【００２２】
＜アッセイロボットシステム＞
図１を参照すると、実施形態１のアッセイロボットシステム１００は、ロボットモジュール１０１と、試薬モジュール１０２と、チップモジュール１０３と、プレートストッカーモジュール１０４と、計測器モジュール１０５と、制御モジュール１０６と、屑箱７と、ピペットラック８と、第１当接部材８２と、を備える。各モジュール１０１〜１０６は、各々の専用の台車を備える。これらの台車は、連結器具によって互いに連結される。また、アッセイロボットシステム１００は、下端が開放された直方体状の透明なケース（図示せず）によって覆われている。
【００２３】
ロボットモジュール１０１においては、台車の上に、分注ロボット１と搬送ロボット２とが間隔を置いて設けられている。なお、正確には、台車の上には、分注ロボット１のロボットアームと、搬送ロボット２のロボットアームとが設けられている。分注ロボット１及び搬送ロボット２は、それぞれ、各々のロボットアームと各々のロボットアームの動作を制御する制御器とで構成される。これらの制御器は台車の内部に設けられている。分注ロボット１と搬送ロボット２との間に、プレート１６が載置される作業台９が配置されている。プレート１６は、検体が配置された検体プレートとＥＬＩＳＡプレート（分析用プレート）との２種類のプレートを含む。
【００２４】
試薬モジュール１０２においては、台車の上に試薬リザーバ３が配置されている。チップモジュール１０３においては、台車の上に複数のチップラック４が設けられている。各チップラック４には多数のチップ７１が正立して配置されている。プレートストッカーモジュール１０４においては、台車の上にプレートストッカー１７が設けられている。プレートストッカー１７には、上述の２種類のプレート１６が貯蔵される。
【００２５】
計測器モジュール１０５においては、台車の上に計測器（図示せず）、ウォッシャー６が設けられている。制御モジュール１０６においては、台車の上に、計測器モジュール１０５の計測器の入出力装置５が設けられている。入出力装置５は、例えば、パーソナルコンピュータで構成される。
【００２６】
＜ピペット＞
図３Ａは、ピペット保持具の構成を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａのピペット保持具が装着され且つピペットチップが装着されたピペットを示す斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいては、便宜上、図の上下方向をハンドの上下方向とする。
【００２７】
図３Ｂを参照すると、ピペット６１として、市販の手動式のピペットが用いられる。ピペット６１として、例えば、レイニン社製、エッペンドルフ社製、ニチリョー社製、ギルソン社製のものを使用することができる。
【００２８】
ここでは、ピペット６１は、８つのピペットチップ（チップ）７１が装着可能に構成された８チャンネルタイプのピペットである。なお、チャンネルの数は限定されない。図３Ｂに示すように、ピペット６１は、正立した状態において、下端にチップ７１が装着され且つ装着されたチップ７１をチップエジェクタ６５の押下により離脱させることが可能なように構成されている。具体的には、ピペット６１は、全体として上下方向に延在する形状を有していて、本体６２を有する。本体６２は、ヘッド部６２ａを有する。ヘッド部６２ａの上方にグリップ部６２ｂが配置されている。ヘッド部６２ａとグリップ部６２ｂとは図示されない部材で連結されている。ヘッド部６２ａは中空に形成されていて、ヘッド部６２ａの下端から８本の円筒状のチップ装着部材６３が延出している。チップ装着部材６３の先端部（下端部）は縮径部に形成されていて、この縮径部にピペットチップ７１の上端部が圧入されて装着される。８つのチップ装着部材の基端は図示されないシリンダに接続されている。シリンダの内部には図示されないピストンが配置されている。ピストンにはプランジャ６４の下端部が接続されている。グリップ部６２ｂは中空に形成されていて、プランジャ６４はグリップ部６２ｂを貫通してグリップ部６２ｂの上端から延出している。プランジャ６４の上端部は操作部として形成されている。この操作部にプランジャ駆動部４４の従動歯車４４ｂが当接する。プランジャ６４は、例えば、押下されていない状態で圧縮バネ（非図示）によって上方向に付勢されていて、ストッパ（非図示）により上方への移動を制止されている。これにより、プランジャ６４は、押下されると下降し、押下が解除されると圧縮バネによって上昇する。プランジャ６４の上昇によってピペットチップ７１内に分注対象液が吸入され、プランジャ６４の下降によってピペットチップ７１から分注対象液が吐出される。
【００２９】
ヘッド部６２ａの下側には、矩形断面を有する筒状の押出部材６６が、８つのチップ装着部材に隙間を有して嵌合されて、上下移動自在に設けられている。押出部材６６はエジェクタ６５にリンク部材を介して連結されている。エジェクタ６５は、グリップ部６２ｂを貫通してグリップ部６２ｂの上端から延出している。エジェクタ６５の上端部は操作部として形成されている。エジェクタ６５は、例えば、押下されていない状態で圧縮バネ（非図示）によって上方向に付勢されていて、ストッパ（非図示）により上方への移動を制止されている。エジェクタ６５は、押下されると下降し、押下が解除されると圧縮バネによって上昇する。一方、押出部材６６は、エジェクタ６５が押下されると下降し、チップ装着部材６３に装着されているピペットチップ７１の上端部を押下する。これにより、図３Ｄに示されるように、ピペットチップ７１がチップ装着部材６３から離脱する。そして、押下が解除されると、エジェクタ６５は元の位置に戻る。これにより、押出部材６６も元の位置に戻る。
【００３０】
＜ピペット保持具＞
ピペット保持具５１は、分注ロボット１又はアッセイロボットシステム１００が備える。
【００３１】
図１及び図３Ｂを参照すると、図１に二点鎖線で示されるように、アッセイロボットシステム１００は、ピペットラック８を備える。ピペットラック８は、例えば、屑箱７及び分注ロボット１の近傍に設けられる。ピペットラック８の形状は任意である。ピペットラック８には、図３Ｂに示すようにピペット保持具５１が装着されたピペット６１が載置されている。ここでは、ピペットラック８には、容量の異なる複数のピペット６１が載置されている。ピペットラック８は、ロボットアーム１１が、各ピペット６１のピペット保持具５１をハンド４１によって把持することによって各ピペット６１を保持（取着）し、且つ、ロボットアーム１１が、ハンド４１により把持（保持）されているピペット６１を解放して当該ピペット６１をラックの所定位置に載置することが可能なように構成されている。このようにして、分注ロボット１又はアッセイロボットシステム１００は、ピペット保持具５１を、ピペット６１に装着された態様で備える。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、ピペット保持具５１は、主保持部５１ａと、上側補助保持部５１ｂと、下側補助保持部５１ｃとを備える。ピペット保持具５１は、市販の手動式のピペット６１に個々に適合させて、当該ピペット６１を主保持部５１ａに係合させ、ロボットアーム１１に装着されたエンドエフェクタが保持できるように設計される。
【００３３】
主保持部５１ａは、ピペット６１のグリップ部６２ｂの下部を保持する部分であり、且つ、ハンド４１のピペット保持部４３によって保持される部分である。
【００３４】
主保持部５１ａは、一対の半円筒状部材５２Ａ、５２Ｂによって構成される。この一対の半円筒状部材５２Ａ、５２Ｂは、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するように形成されている。以下、便宜上、このように対向配置された一対の半円筒状部材５２Ａ、５２Ｂを「対向配置部材５２Ａ、５２Ｂ」と略記する。対向配置部材５２Ａ、５２Ｂは、上端部及び下端部が短円柱状に形成され、この短円柱状の上端部と下端部との間に位置する部分が８角柱状に形成されている。これにより、ハンド４１のピペット保持部４３の一対の爪部材４８の一対の当接部材４９によって把持された場合に、ピペット６１の周方向に姿勢が正確に定まる。そして、対向配置部材５２Ａ、５２Ｂの内部空間が、ピペット６１のグリップ部６２ｂの主保持部５１ａが装着される部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成されている。これにより、主保持部５１ａが、市販のピペット６１の形状に適合するものとなる。また、対向配置部材５２Ａ、５２Ｂの上端部と下端部との間の寸法が、ハンド４１のピペット保持部４３における一対の爪部材４８の内面にそれぞれ設けられた一対の板状の当接部材４９のＹ軸方向の寸法より少し大きい寸法に設計されている。また、対向配置部材５２Ａ、５２Ｂは、互いに対向する端面間の隙間が、ピペット６１のグリップ部６２ｂの側面に位置するとともに８角柱部分の側面の中央部に位置するように設計されている。これにより、後述するように、一対の半円筒状部材５２Ａ、５２Ｂが、対向配置部材５２Ａ、５２Ｂとしてピペット６１に装着されてハンド４１に保持された場合に、ピペット６１の正面が前方向を向く（図３Ｃ参照）。
【００３５】
ここでは、半円筒部材５２Ａがピペット６１のグリップ部６２ｂの前半分に位置し、半円筒部材５２Ｂがピペット６１のグリップ部６２ｂの後半分に位置するように設計されている。
【００３６】
一対の半円筒状部材５２Ａ、５２Ｂは、ピペット６１のグリップ部６２ｂの下端部の所定部分を挟み且つ周方向の両端面が所定の隙間を有して互いに対向するように配置された後、所定の複数の締結部材（図示せず）によって締結される。
【００３７】
上側補助保持部５１ｂは、ピペット６１のグリップ部６２ｂの上部の形状に沿った形状に形成されており、所定の複数の締結部材（図示せず）によって、グリップ部６２ｂの上部を支持するように締結されるとともに主保持部５１ａの対向配置部材５２Ａ、５２Ｂに固定される。
【００３８】
下側補助保持部５１ｃは、ピペット６１のヘッド部６２ａの形状に沿った形状に形成されており、所定の複数の締結部材（図示せず）によって、ヘッド部６２ａを支持するように締結されるとともに主保持部５１ａの対向配置部材５２Ａ、５２Ｂに固定される。
【００３９】
なお、簡略化する場合は、上側補助保持部５１ｂ及び下側補助保持部５１ｃを省略してもよい。
【００４０】
また、主保持部５１ａが、３以上の部分円筒状部材によって構成されてもよい。この場合、３以上の部分円筒状部材は、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間がピペット６１のグリップ部６２ｂの所定部分（主保持部５１ａが装着される部分）の外周形状に対応する内周形状を有するように形成される。
【００４１】
＜分注ロボット＞
図２は、図１の分注ロボットのハードウエアの構成を示す模式図である。図２を参照すると、分注ロボット１は、ロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の先端に装着されたハンド４１と、制御器１０と、を備える。ロボットアーム１１と制御器１０とが分注ロボット１を構成する。
【００４２】
{ロボットアーム}
ロボットアーム１１は、基台１５と、基台１５に支持された腕部１３と、腕部１３の先端に支持された手首部１４と、手首部１４に装着されたエンドエフェクタとしてのハンド４１と、を備えている。ここで、エンドエフェクタとしてのハンド４１は、予めロボットアーム１１の腕部１３の先端に支持された手首部１４に装着されていてもよいし、別途装着される構成でもよい。
【００４３】
ロボットアーム１１は、図２に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１〜ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１ａ〜１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、捩じり回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１ｆの先端部は、メカニカルインターフェースが設けられている図３Ａに示すエンドエフェクタとしてのハンド４１の基部４２aに着脱可能に装着される。メカニカルインターフェースは、ハンド４１と電気的に接続可能なコネクターを有している。
【００４４】
上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１１の腕部１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１１の手首部１４が形成されている。
【００４５】
関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータ（図示せず）が設けられている。駆動モータは、例えば、制御器１０から送信される制御信号によってサーボアンプを介してサーボ制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、駆動モータの回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）と、駆動モータの電流を検出するための電流センサ（図示せず）とが設けられている。
【００４６】
{制御器}
制御器１０は、例えば、プロセッサとメモリとを備える。制御器１０は、メモリに格納された所定の動作プログラムをプロセッサが読み出して実行することにより、ロボットアーム１１の動作を制御する。制御器１０は、具体的には、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等で構成される。制御器１０は、回転角センサの検出信号と電流センサの検出信号とをフードバック信号として用いてロボットアーム１１の腕部１３及び手首部１４の制御信号を生成し、腕部１３及び手首部１４の動作をフィードバック制御する。さらに、制御器１０は、上述の所定の動作プログラムに従ってロボットアーム１１のハンド４１の動作を制御する。
【００４７】
{ハンド}
図３Ｃは、図１の分注ロボットのハンドによって、ピペットチップが装着されたピペットを係合したピペット保持具が把持された様子を示す斜視図である。図３Ｄは、図３Ｃの状態においてピペットのチップエジェクタが押下されてピペットからピペットチップが離脱した様子を示す斜視図である。図３Ｃ及び図３Ｄにおいては、便宜上、図の上下方向をハンドの上下方向とする。
【００４８】
図３Ｃを参照すると、ハンド４１は、本体部４２と、ピペット保持部４３と、プランジャ駆動部４４と、を備える。本体部４２及びプランジャ駆動部４４は、カバーで覆われているが、ハンド４１の内部構造を示すためこのカバーが省略されている。ハンド４１には、制御器１０によるハンド４１の動作の制御において、基準座標系が設定（定義）されている。この基準座標系は、左手直交座標系であって、例えば、Ｙ軸が手首部１４の第６リンク１１ｆのねじり回転における回転軸に一致する。
【００４９】
本体部４２は、逆Ｌ字状に形成された枠体で構成される。例えば、本体部４２は、基部４２ａの中心を、Ｙ軸に一致するハンド４１の基準軸２０１が通り、基部４２ａからＺ方向に延びた後、Ｙ方向に延びるように形成されている。基部４２ａは、ロボットアーム１１の手首部１４の第６リンク１１ｆの先端部のメカニカルインターフェースに装着される。この場合、基部４２ａは、ハンドの基準軸２０１が手首部１４の第６リンク１１ｆのねじり回転における回転軸に一致するように装着される。従って、ハンド４１が図３Ａ〜３Ｃに示される姿勢を取ると、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が、それぞれ、左右方向、上下方向、及び前後方向となり、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が、それぞれ、左方向、下方向、及び前方向となり、且つ、Ｘ方向と反対方向、Ｙ方向と反対方向、及びＺ方向と反対方向が、それぞれ、右方向、上方向、及び後方向となる。
【００５０】
図３Ｃ及び図３Ｄを参照すると、本体部４２の先端部４２ｂには、ピペット保持部４３が設けられている。ピペット保持部４３は、例えば、エアチャックで構成されている。エアチャックは、本体部４２の先端部４２ｂに固定された本体４７を備える。本体４７には、一対の爪部材４８が、Ｘ軸方向に離隔及び近接自在に設けられている。一対の爪部材４８の内面には、それぞれ、一対の板状の当接部材４９が設けられている。図３Ｃには、一対の爪部材４８が離隔された状態が示されており、図３Ｄには、一対の爪部材４８が近接されて、ピペット６１に装着されたピペット保持具５１を把持（挟持）した状態が示されている。
【００５１】
図３Ｃを参照すると、本体部５２の中央部には、プランジャ駆動部４４が設けられている。プランジャ駆動部４４には、Ｘ軸に平行な軸線の周りに揺動可能な揺動アーム４４ａが設けられている。揺動アーム４４ａは、図示されない駆動モータによって、歯車減速機構を介して駆動される。揺動アーム４４ａの先端部には従動歯車４４ｂが設けられている。従動歯車４４ｂは、ピペット保持部４３に保持されたピペット６１のプランジャ６４の操作部に当接し、揺動アーム４４ａの揺動駆動力を従動回転しながらプランジャ６４に伝達する。これにより、従動歯車４４ｂが介在しない場合における揺動アーム４４ａとプランジャ６４の摺動を回避しながら、プランジャ６４が直線駆動される。
【００５２】
＜第１及び第２当接面並びにチップ離脱検知器＞
図６Ａは、図１の分注ロボットがチップエジェクタの上端を第１当接面に当てる動作において、チップエジェクタが第１当接面の下方に位置する状態を示す模式図である。図７Ａは、図１の分注ロボットがピペットチップを第２当接面に当てる動作において、ピペットチップが第２当接面の前方に位置する状態を示す模式図である。
【００５３】
図１Ａ及び図６Ａを参照すると、屑箱７の上方に一部が位置するように第１当接部材８２が設けられている。第１当接部材８２は、例えば、図１のアッセイロボットシステム１００の適所に立設された支柱と、当該支柱の上部から水平方向に屑箱７の上方に突出する腕部とを含むように構成される。ここでは、第１当接部材８２の腕部の下面が第１当接面８２ａである。第１当接面８２ａは、ここでは、下方向を向いていている。しかし、第１当接面は、これには限定されず、斜め下方向を向いていてもよい。第１当接面８２ａが斜め下方を向いていても、ピペット６１のチップエジェクタ６５が当接すると、チップエジェクタ６５が押下されて、ピペットチップ７１がピペット６１から離脱するからである。
【００５４】
また、屑箱７と第１当接面８２ａとの間の高さに位置するようにチップ離脱検知器８１が設けられている。チップ離脱検知器８１は、例えば、カメラ（デジタルカメラ）、レーザセンサ、発光素子と受光素子との組合せ等によって構成される。チップ離脱検知器８１は、ここでは、カメラで構成されている。このカメラは、光軸８１が所定の撮像領域を通るように設けられている。この所定の撮像領域は、ハンド４１がチップ離脱確認位置に位置する場合に、ハンド４１に保持されたピペット６１の８つのチップ装着部材６３に装着された８つのピペットチップ７１の中央部が位置する領域である。チップ離脱確認位置は任意の位置に設定できるが、ここでは、屑箱７の上方であって、ハンド４１に保持されたピペット６１のチップエジェクタ６５が第１当接面８２ａの下方に位置し且つプランジャが第１当接面８２ａ下方に位置しない位置である。この理由は、チップ離脱確認位置を、チップエジェクタ６５を第１当接面８２ａに当てる際の待機位置として利用するためである。カメラは、所定の撮像領域の画像、すなわち、チップ離脱確認位置に位置するハンド４１に保持されたピペット６１からピペットチップ７１が離脱していない又は離脱した画像を撮像し、その画像データを制御器１０に送る。
【００５５】
図１、図６Ａ、及び図７Ａを参照すると、屑箱７は直方体状に形成されている。屑箱７の内部には、屑箱７の上端から一定高さ下がった位置から漏斗状にシュート７ａが形成されている。また、屑箱７の一辺の内面には、シュート７ａより上方に位置するように第２当接部材７ｂが設けられている。第２当接部材７ｂは、水平に円弧状に延在し、且つ、両端が屑箱７の当該一辺に接続するように設けられている。この第２当接部材７ｂの前側の面が第２当接面９１である。ここで、「前方向」とは、第２当接部材７ｂが呈する円弧形状の中央の法線方向をいう。
【００５６】
＜制御系統の構成＞
図４は、図１の分注ロボットの制御系統の構成を示すブロック図である。図４を参照すると、制御器１０は、ロボットアーム１１を制御する。また、制御器１０は、チップ離脱検知器８１からの検知信号に基づいてピペット６１からピペットチップ７１が離脱したか否かを検知する。具体的には、制御器１０は、チップ離脱検知器８１としてのカメラの動作を制御し、且つ、カメラから送られる画像データを画像処理して、ピペット６１からピペットチップ７１が離脱したか否かを検知する。
【００５７】
［動作］
次に、以上のように構成されたアッセイロボットシステム１００及び分注ロボット１の分注動作を説明する。分注自体は周知であるので、ここでは、分注のうち、実施形態１に係る発明に関連する動作を主に説明する。
【００５８】
図１及び図３Ｃを参照すると、分注ロボット１及び搬送ロボット２は、それぞれの役割を分担しながら、プレートストッカー１７、試薬リザーバ３、チップラック４、計測器（図示せず）、及びウォッシャー６等を利用して、一連の分注動作を行う。
【００５９】
この一連の分注動作において、分注ロボット１は、ハンド４１に保持されたピペット６１のチップ装着部材６３をチップラック４上のピペットチップ７１に圧入し、チップ装着部材６３にピペットチップ７１を装着する。そして、分注ロボット１は、このピペットチップ７１を用いて所定の処理作業を行う。そして、所定の処理作業が終了すると、分注ロボット１は、屑箱７上でピペット６１からピペットチップ７１を離脱させて、それを屑箱７に廃棄する。
【００６０】
次に、分注ロボット１のこの分注動作（制御方法）を詳しく説明する。図５は、図１の分注ロボット１の分注動作を示すフローチャートである。この分注ロボット１の動作は制御器１０が所定の制御プログラム（動作プログラム）を実行することによって実現される。
【００６１】
図３Ｃ及び図３Ｄを参照すると、分注ロボット１は、ハンド４１のピペット保持部４３のエアチャックの一対の爪部材４８の一対の当接部材４９によって、ピペット６１に装着されたピペット保持具５１の主保持部５１ａを保持する。この際、主保持部５１ａの対向配置部材５２Ａ、５２Ｂのうちの部材５２ＡがＺ方向側に位置し、且つ、対向配置部材５２Ａ、５２Ｂの８角柱部分の、互いに対向する端面間の隙間が存在する側面を一対の当接部材４９によって把持する。これにより、ハンド４１に保持されたピペット６１がＹ軸方向に延在し、且つ当該ピペット６１の正面がＺ方向を向く。
【００６２】
図３Ｂ、図３Ｃ及び図５を参照すると、分注ロボット１は、まず、ロボットアーム１１のハンド４１によって、ピペット６１に装着されたピペット保持具５１を把持し、それによって、ピペット６１を保持する８ステップＳ１）。
【００６３】
次いで、分注ロボット１は、ピペットチップ７１を上述のように装着する（ステップＳ２）。
【００６４】
次いで、分注ロボット１は、上述のように分注を行う（ステップＳ３）。この際、分注ロボット１は、予め揺動アーム４４ａを所定位置まで下方に揺動させて置き、そこから揺動アーム４４ａを上方に揺動させる。すると、圧縮バネによりプランジャ６４が上昇して、ピペットチップ７１内に分注対象液が吸入される。その後、分注ロボット１は、揺動アーム４４ａを所定位置まで下方に揺動させる。すると、プランジャ６４が下降して、ピペットチップ７１から分注対象液が吐出される。
【００６５】
図６Ａ乃至図６Ｃ及び図５を参照すると、次いで、分注ロボット１は、チップエジェクタ６５の上端を第１当接面８２ａに当てる（ステップＳ４）。この動作は、チップエジェクタ６５の上端を第１当接面８２ａに当てることができれば、どのように行われてもよい。ここでは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように行われる。まず、図６Ａに示すように、分注ロボット１は、ハンド４１を上述のチップ離脱確認位置に位置させる。次いで、図６Ｂに示すように、分注ロボット１は、ハンド４１を上昇させてチップエジェクタ６５の上端を第１当接面に当てる。すると、押出部材６６に押下されてピペットチップ７１がチップ装着部材６３から離脱する。離脱したピペットチップ７１は屑箱７に落下し、シュート７ａを滑り落ちて屑箱７に廃棄される。
【００６６】
図６Ｃ及び図５を参照すると、次いで、分注ロボット１（正確には制御器１０）は、ピペットチップ７１がピペット６１から離脱したか否か確認する（ステップＳ５）。この理由は、本発明者等の検討結果では、約１／２０００の確率でピペットチップ７１がピペット６１から離脱しないからである。具体的には、分注ロボット１は、ハンド４１をチップ離脱確認位置に位置させる。次いで、分注ロボット１（正確には制御器１０）が、チップ離脱検知器８１としてのカメラに上述の所定の撮像領域を撮像させ、その画像データに基づいて、ピペットチップがピペット６１から離脱したか否か確認する。
【００６７】
全てのピペットチップ７１がピペット６１から離脱した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、分注ロボット１は、分注動作を終了する。
【００６８】
少なくとも一部のピペットチップ７１がピペット６１から離脱しない場合（ステップＳ５でＮＯ）、分注ロボット１は、ピペットチップ７１を第２当接面９１に当てる（ステップＳ６）。具体的には、分注ロボット１は、図７Ａに示すように、ハンド４１に保持されたピペット６１に残ったピペットチップ７１の先端部を、屑箱７の上部に設けられた第２当接部材７ｂの前面である第２当接面９１の前方に位置させる。次いで、図７Ｂに示すように、ピペット６１を第２当接面９１に向けて移動させて、ピペットチップ７１の先端部を第２当接面９１に当てる。すると、第２当接面９１の中央に対応するピペットチップ７１からそれより外側の部分に対応するピペットチップ７１へとこれらのピペットチップ７１が順番に第２当接面９１に当たり、複数のピペットチップ７１が順番に離脱する。これにより、小さな力で複数のピペットチップ７１を離脱させることができる。
【００６９】
次いで、図７Ｃに示すように、分注ロボット１は、ピペット６１を、第２当接面９１を通過するように移動させる。これにより、全てのピペットチップ７１がピペット６１から離脱する。
【００７０】
次いで、分注ロボット１は、分注動作を終了する。
【００７１】
以上に説明したように、実施形態１によれば、分注ロボット１によって、ピペット６１からピペットチップ７１を離脱させる操作を行うことができ、しかも、ハンド４１がピペット６１に装着されたピペット保持具５１を保持することによってロボットアーム１１がピペット６１を保持するので、ピペット保持具５１を、市販の手動式のピペット６１を所定の精度に保持できるように設計することによって、市販の手動式のピペット６１を所定の精度で保持することができる。その結果、市販の手動式のピペット６１を使用して、分注を精度良く行うことができる。
【００７２】
さらに、チップエジェクタ６５が押下されてもピペットチップ７１がピペット６１から離脱しなかった場合に、チップ離脱検知器８１を用いて、ピペットチップ７１がピペット６１から離脱しなかったことが検知され、且つ、ロボットアーム１１がピペットチップ７１の先端部を、平面視において第２当接面９１の前方向から当該第２当接面９１に当てるので、それによって離脱しなかったピペットチップ７１がピペット６１から離脱する。その結果、ピペット６１からのピペットチップ７１の離脱操作を的確に行うことができる。
【００７３】
また、ピペット保持具５１が、周方向の両端面が微小な隙間を有して互いに対向するように配置されると、全体として円筒形状を有するとともに内部空間がピペット６１のグリップ部６２ｂの所定部分の外周形状に対応する内周形状を有するように形成された複数の部分円筒状部材５２Ａ、５２Ｂによって構成される保持部５１ａを備えるので、ピペット保持具５１が市販のピペット６１の形状に適合するものとなる。その結果、市販の手動式のピペット６１を精度良く保持することができる。
【００７４】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、図７Ａ乃至７Ｃに示される屑箱７が第２当接部材７ｂを備えておらず、且つ、図５に示されるピペットチップ７１の離脱確認動作（ステップＳ４）及びピペットチップ７１を第２当接面９１に当てる動作（ステップＳ５）が省略される。これ以外の点は実施形態１と同様である。
【００７５】
（その他の実施形態）
実施形態１において、第２当接面は円弧状ではなくてもよく、平面視において延在すればよい。
【００７６】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の分注ロボット及びその制御方法は、ピペットからチップを離脱させる操作を行うことができ、しかも、市販の手動式のピペットを使用して分注を行うことができる分注ロボット及びその制御方法として有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１  分注ロボット
２  搬送ロボット
３  試薬リザーバ
４  チップラック
５  入出力装置
６  ウォッシャー
７  屑箱
７ａ  シュート
７ｂ  第２当接部材
８  ピペットラック
９  作業台
１０  制御器
１１  ロボットアーム
１６  プレート
１７  プレートストッカー
４３  ピペット保持部
４４  プランジャ駆動部
４４ａ  揺動アーム
４４ｂ  従動歯車
４８  爪部材
４９  当接部材
５１  ピペット保持具
６１  ピペット
７１  ピペットチップ
８１  チップ離脱検知器
８２  第１当接部材
８２ａ  第１当接面
９１  第２当接面
１００  アッセイロボットシステム
２０１  基準軸
【図１】
2019117075.tif 000003
【図２】
2019117075.tif 000004
【図３Ａ】
2019117075.tif 000005
【図３Ｂ】
2019117075.tif 000006
【図３Ｃ】
2019117075.tif 000007
【図３Ｄ】
2019117075.tif 000008
【図４】
2019117075.tif 000009
【図５】
2019117075.tif 000010
【図６Ａ】
2019117075.tif 000011
【図６Ｂ】
2019117075.tif 000012
【図６Ｃ】
2019117075.tif 000013
【図７Ａ】
2019117075.tif 000014
【図７Ｂ】
2019117075.tif 000015
【図７Ｃ】
2019117075.tif 000016