(57)【要約】【課題】生化学試験のための一連の作業処理を行う試験処理システムにおいて、ハイスループットとシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することができるマイクロプレートの搬送装置を提供することを目的とする。【解決手段】マイクロプレート２を対象として作業モジュールによって一連の作業を行う試験処理システムに用いられるマイクロプレートの搬送装置において、マイクロプレート２を搬送するコンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂを複数並列したプレート搬送部１４と、マイクロプレート２をコンベアと作業モジュールとの間で移送するロボットアーム１７と、当該搬送装置の台部１０を前後左右に位置する他装置と連結するための連結プレート１２、１３とを備えた構成とする。これにより、マイクロプレートの搬送処理効率の向上およびシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプレートを対象として生化学試験のための所定の作業を行う複数の作業モジュールを備え、これらの作業モジュールによって前記マイクロプレートを対象として一連の作業を行う試験処理システムにおいて、前記作業モジュールに前記マイクロプレートを搬送するマイクロプレートの搬送装置であって、
前記マイクロプレートをコンベア上に載置して第１方向に搬送するコンベア式搬送機構を複数並列したプレート搬送部と、
前記マイクロプレートをピックアップして移動させることにより、前記コンベアと前記作業モジュールに設けられたプレート受渡部との間でマイクロプレートを移送するピックアンドプレース式搬送機構と、
前記プレート搬送部およびピックアンドプレース式搬送機構が上面に設けられた台部と、
前記台部において前記第１方向の両端面および第１方向と直交する第２方向の両端面にそれぞれ設けられ、前記台部を前記第１方向に連結された他のマイクロプレートの搬送装置の台部と連結するための第１方向連結部および前記台部を前記第２方向に隣接して配置された前記作業モジュールの台部と連結するための第２方向連結部とを備えたことを特徴とするマイクロプレートの搬送装置。
【請求項２】
前記プレート搬送部は前記コンベア式搬送機構を２列並設して成り、前記ピックアンドプレース式搬送機構は、前記２列のコンベア式搬送機構の間に前記第１方向に移動自在に配設されたロボットアームであることを特徴とする請求項１記載のマイクロプレートの搬送装置。
【請求項３】
前記第１方向連結部および第２方向連結部には、当該マイクロプレートの搬送装置と前記他のマイクロプレートの搬送装置および前記作業モジュールとを位置合わせするための位置合わせ部が設けられていることを特徴とする請求項２記載のマイクロプレートの搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学的な試験研究を行う分野で用いられるマイクロプレートを搬送するマイクロプレートの搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
創薬スクリーニングや医学研究などの分野においては、物質の生化学的反応などの試験が多数の検体を対象として系統的に行われる。これらの試験は、検体となる試料を収納したマイクロプレートを分注装置やインキュベータなど複数の試験装置に順次搬送し、各試験装置において所定の試験作業をマイクロプレートに対して実行することにより行われる。このような試験作業を自動的に行うためのシステムとして、従来より種々の形態の試験装置や処理システムが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、個々の試験作業を行う複数の作業部をマイクロプレートの搬送系とともに同一装置内に組み込んだ一体型の分注装置の例が示されており、１つの基台上にマイクロプレートを載置するステージや分注ティップ装着用のステージなど各種の作業を実行するためのステージを設け、これらのステージの上方に設けられたロボットハンドによって、マイクロプレートの搬送を行うようにしている。このような一体型の構成を採用することにより、装置のコンパクト化が実現出来るという利点がある。
【０００４】
また特許文献２には、ライン型の分注システムの例が示されており、複数レーンのベルトコンベアを備えたレーン部に沿って、ドロッパーや分注部などの作業部を配置した構成となっている。このような構成により、複数のプレートを同時並行的に搬送することができ、短時間で効率よく分注を行うことができるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−３３３４５０号公報
【特許文献２】特開２００４−８５５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
創薬スクリーニングの分野においては、膨大な数量の試料を対象として各種の生化学試験をより迅速に処理することが要請されており、このような試験作業に使用される処理システムには、ハイスループットを実現するためマイクロプレートの搬送における搬送処理効率の向上とともに、試験の目的に応じて構成を自由に設定・変更可能なフレキシビリティがより強く求められるようになってきている。
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献例に示す従来技術においては、上述の搬送処理効率の向上とシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することが困難であった。すなわち特許文献１に示すような一体型では、試験目的によって新たな作業機能を有するモジュールを追加したいような場合においても、装置のプラットフォームとなる基台のサイズや形状が予め制約されており、拡張性に難点がある。そして新たにモジュールを追加する場合においても、マイクロプレートの搬送手順が最適な形となるような配置でモジュールを追加配置できるとは限らず、搬送処理効率の向上は必ずしも担保されない。また特許文献２に示すようなライン型においても、レーン部の構成は予め固定されているため、新たなモジュールの追加を自由に行うことはできず、フレキシブルな構成を実現することが難しい。このようにマイクロプレートに収納された試料を対象として各種の生化学試験のための一連の作業処理を行う試験処理システムにおいては、ハイスループットとシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、生化学試験のための一連の作業処理を行う試験処理システムにおいて、ハイスループットとシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することができるマイクロプレートの搬送装置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】
【０００８】
本発明のマイクロプレートの搬送装置は、マイクロプレートを対象として生化学試験のための所定の作業を行う複数の作業モジュールを備え、これらの作業モジュールによって前記マイクロプレートを対象として一連の作業を行う試験処理システムにおいて、前記作業モジュールに前記マイクロプレートを搬送するマイクロプレートの搬送装置であって、前記マイクロプレートをコンベア上に載置して第１方向に搬送するコンベア式搬送機構を複数並列したプレート搬送部と、前記マイクロプレートをピックアップして移動させることにより、前記コンベアと前記作業モジュールに設けられたプレート受渡部との間でマイクロプレートを移送するピックアンドプレース式搬送機構と、前記プレート搬送部およびピックアンドプレース式搬送機構が上面に設けられた台部と、前記台部において前記第１方向の両端面および第１方向と直交する第２方向の両端面にそれぞれ設けられ、前記台部を前記第１方向に連結された他のマイクロプレートの搬送装置の台部と連結するための第１方向連結部および前記台部を前記第２方向に隣接して配置された前記作業モジュールの台部と連結するための第２方向連結部とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マイクロプレートを対象として一連の作業を行う試験処理システムに用いられ作業モジュールにマイクロプレートを搬送するマイクロプレートの搬送装置において、マイクロプレートをコンベア上に載置して第１方向に搬送するコンベア式搬送機構を複数並列したプレート搬送部と、マイクロプレートをコンベアと作業モジュールとの間で移送するピックアンドプレース式搬送機構と、当該搬送装置の台部を前後左右に位置する他装置と連結するための第１方向連結部および第２方向連結部とを備えた構成とすることにより、生化学試験のための一連の作業処理を行う試験処理システムにおいてマイクロプレートの搬送処理効率を向上させることができ、ハイスループットとシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の試験処理システムの構成を示す平面図、図２は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおいて使用される搬送モジュールの斜視図、図３は本発明の一実施の形態における搬送モジュールに備えられたロボットアームの斜視図、図４は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける搬送モジュールと作業モジュールとの間のマイクロプレートの受渡形態の説明図、図５は本発明の一実施の形態の試験処理システムの通信ネットワークの構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける管制モジュールの制御系の構成を示すブロック図、図７は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける搬送モジュールの制御系の構成を示すブロック図、図８は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける作業モジュールの制御系の構成を示すブロック図、図９は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理のコマンド配列を示す図、図１０は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理の手順を時系列的に示すガントチャート、図１１は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理の手順説明図、図１２は本発明の一実施の形態の試験処理システムにおいて実行される搬送可否確認処理の説明図である。
【００１１】
まず図１を参照して、試験処理システム１の構成を説明する。試験処理システム１は、創薬スクリーニングや医学研究分野などにおいて、マイクロプレート２に収納された試料を対象として生化学試験を実行するために用いられるものである。ワークであるマイクロ
プレート２は、液体の試料を収納するためのウェル２ａが格子配列で形成された樹脂製の矩形の箱状部品であり（図３参照）、試験処理システム１の両端部に備えられたストッカ３Ａ、３Ｂに収納される。
【００１２】
ストッカ３Ａ、３Ｂのいずれかから取り出されたマイクロプレート２は、複数の搬送モジュールＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３を直列に連結して形成された搬送ラインによってＸ方向（第１方向）に搬送される。この搬送過程においてマイクロプレート２は、以下に説明する作業モジュールに受渡され、これらの作業モジュールによって所定の試験作業が各マイクロプレート２を対象として実行される。そして作業完了後のマイクロプレート２は、ストッカ３Ａ、３Ｂのいずれかに回収される。
【００１３】
搬送モジュールＣＶ１のＹ方向（第２方向）の両側には、それぞれ作業モジュールＡ、作業モジュールＤが隣接して配置されており、また搬送モジュールＣＶ２の両側には作業モジュールＢ、作業モジュールＥが、さらに搬送モジュールＣＶ３の両側には、作業モジュールＣ、作業モジュールＦがそれぞれ隣接して配置されている。これらの作業モジュールは、マイクロプレート２を対象として生化学試験のための所定の作業を行う機能を有しており、標準化された寸法形状の共通の台部上に設けられた作業テーブルに、それぞれの作業を実行する作業部を配置した構成となっている。なお、本実施の形態においてはこれら各モジュールの位置関係を特定するために方向の定義をしている。すなわち図１における右側を前側、左側を後ろ側としてＹ方向における前後を定義し、図１における上側を左側、下側を右側として左右方向を定義している。
【００１４】
作業モジュールＡ（分注モジュール）は、マイクロプレート２のウェル２ａ内に薬液や検体などの液体を各ウェル２ａ毎に所定量だけ吐出し、またウェル２ａからこれらの液体を吸引する機能を有する。作業モジュールＢ（プレートストックモジュール）は、試験の過程においてマイクロプレート２をストックして保持する機能を有する。作業モジュールＣ（ドロッパーモジュール）は、同一種類の液体をディスペンサによってマイクロプレート２の各ウェル２ａに規定量だけ供給する機能を有する。
【００１５】
作業モジュールＤ（インキュベータモジュール）は、液体が分注された後のマイクロプレート２を所定環境条件下で保持することにより、生化学反応を進行させる機能を有する。作業モジュールＥ（ウオッシャモジュール）は、試験の過程においてウェル２ａ内に洗浄液を注入・撹拌・除去することにより、不要物を除去する機能を有する。そして作業モジュールＦ（計測モジュール）は、生化学反応後のウェル２ａ内を対象として、カメラによる試料の観察や分光分析などの各種の分析手法を用いた計測処理などを行う。なお図１では、各作業モジュールにおいてこれらの機能を実行する作業部の図示は省略している。
【００１６】
試験処理システム１はこれらの各モジュールの動作制御を行う管制モジュール４を備えており、管制モジュール４は上述の各モジュールと通信ネットワークによって接続されている（図５参照）。管制モジュール４は各種のデータ入力や指示入力のためのキーボード６および入力時の案内画面などを表示する表示パネル５を備えており、試験担当者は管制モジュール４によって生化学試験のためにマイクロプレート２を各作業モジュールに適正な順序で搬送して効率よく試験処理を遂行するためのプログラミングを、自動的に行うことができるようになっている。
【００１７】
すなわち、試験処理システム１は、ワークであるマイクロプレート２を対象として所定の作業を行う複数の作業モジュールと、作業モジュールとは別個に設けられマイクロプレート２の搬送を行う搬送モジュールと、複数の作業モジュールおよび複数の搬送モジュールを制御する管制モジュールとを有しており、搬送モジュールを複数連結するとともに各搬送モジュールに隣接する位置に作業モジュールを配置し、搬送モジュールによってマイ
クロプレート２を各作業モジュールへ予め定められた順序で移送することにより、マイクロプレート２を対象として複数の作業モジュールによる一連の作業を行う形態となっている。
【００１８】
次に図２を参照して、搬送モジュールＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３の構造を説明する。これらの搬送モジュールは、いずれも同一構成を有する標準モジュールであり、以下の記述においては、これらの区別する必要がある場合には搬送モジュールＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３のように添字を付して記述し、区別する必要がない場合には単に搬送モジュールＣＶと記述する。搬送モジュールＣＶは、上述の作業モジュールによってマイクロプレート２を対象として一連の作業を行う試験処理システムにおいて、各作業モジュールにマイクロプレート２を搬送するマイクロプレートの搬送装置となっている。
【００１９】
図２において、アジャストボルト１１によってフロア面に支持された台部１０の上面には、２列のコンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂが並設されている。コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂは、いずれもＸ方向（第１方向）に配設された搬送レール１５を備えており、ベルトコンベアなどのコンベアをＸ方向に往復駆動することにより、コンベア上に載置されたマイクロプレート２をＸ方向に往復移動させて平面的に搬送する。すなわち２列並設されたコンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂは、マイクロプレート２をコンベア上に載置してＸ方向（第１方向）に搬送するコンベア式搬送機構を複数並列したプレート搬送部１４を構成する。そして前述のマイクロプレート２を搬送する搬送ラインは、複数の搬送モジュールＣＶのコンベア式搬送機構１４Ａ，１４ＢをそれぞれＸ方向に連結することにより構成される。これらの複数の搬送ラインにおけるマイクロプレート２の搬送方向は、それぞれを正逆いずれかの方向に固定して用いてもよく、また必要に応じて正逆切換を行う形態でもよい。
【００２０】
なおプレート搬送部１４の構成として、ここではコンベア式搬送機構を２列並設した例を示したが、各搬送モジュールＣＶに３列以上のコンベア式搬送機構を設けることにより、搬送ラインを３列以上並列して配置するようにしてもよい。これにより、各搬送ラインに搬送対象となるマイクロプレートを、種類や搬送経路などの特性に応じて振り分けることができ、搬送処理をより効率的に行うことができる。
【００２１】
コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂの間には、移動テーブル１６がＸ方向に配設されており、移動テーブル１６にはロボットアーム１７がＸ方向に移動自在に装着されている。移動テーブル１６を駆動することにより、ロボットアーム１７は台部１０の上面の略全長に亘って移動し、これにより、コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂのコンベアと作業モジュールに設定されたワーク受渡部（図４に示すワーク受渡ポート９Ｂ１，９Ｂ２，９Ｅ参照）との間でマイクロプレート２をピックアップして移送することができる。すなわち、２列のコンベア式搬送機構１４Ａ，１４Ｂの間にＸ方向に移動自在に配設されたロボットアーム１７は、マイクロプレート２をピックアップして移動させることにより、コンベアと作業モジュールに設けられたワーク受渡部との間でマイクロプレート２を移送するピックアンドプレース式搬送機構となっている。
【００２２】
台部１０において、Ｘ方向の前後の端面１０ｘには、平板状の連結プレート１２がそれぞれ上下２位置に水平配置で設けられており、それぞれの連結プレート１２には、位置決め嵌合部１２ａが設けられている。また台部１０においてＹ方向の左右の端面１０ｙには、同様に平板状の連結プレート１３がそれぞれ上下２位置に水平配置で設けられており、それぞれの連結プレート１３には、位置決め嵌合部１３ａが設けられている。位置決め嵌合部１２ａ、１３ａとしては、位置決め孔と位置決めピンとを組み合わせた構成や、係合溝と係合部材との組み合わせなど、相互に嵌合または係合することによって位置決めができるものであれば、どのような構造のものであってもよい。
【００２３】
連結プレート１２は、台部１０を他の搬送モジュールＣＶの台部１０とＸ方向に直列に連結するために設けられており、２つの搬送モジュールＣＶをＸ方向に連結する際には、それぞれの搬送モジュールＣＶの台部１０において相互に対向する位置にある２つの連結プレート１２を突き合わせ、対応する位置の２つの位置決め嵌合部１２ａを嵌合もしくは係合させる。これにより、２つの搬送モジュールＣＶは、Ｘ方向について相互に正しい位置関係に位置合わせされた状態で連結される。
【００２４】
同様に連結プレート１３は、搬送モジュールＣＶを前述の各作業モジュールとＹ方向に隣接する位置に連結して配置するために設けられている。すなわち、各作業モジュールの標準化された台部には、搬送モジュールＣＶの台部１０に設けられた連結プレート１３と同様の連結プレートがそれぞれ対応する位置に設けられており、搬送モジュールＣＶといずれかの作業モジュールをＹ方向に隣接して配置する際には、各作業モジュールと搬送モジュールＣＶとの組み合わせにおいて相互に対向する位置にある２つの連結プレート１３を突き合わせ、対応する位置の２つの位置決め嵌合部１３ａを嵌合もしくは係合させる。これにより、各作業モジュールと搬送モジュールＣＶは相互に正しい位置関係に位置合わせされた状態で配置される。
【００２５】
すなわち、連結プレート１２および連結プレート１３は、台部１０においてＸ方向の両端面１０ｘ、およびＹ方向の両端面１０ｙにそれぞれ設けられ、台部１０をＸ方向に連結された他の搬送モジュールＣＶの台部１０と連結するための第１方向連結部および台部１０をＹ方向に隣接して配置された作業モジュールの台部と連結するための第２方向連結部となっている。そして位置決め嵌合部１２ａ、１３ａは、第１方向連結部および第２方向連結部に設けられ、当該搬送モジュールＣＶと他の搬送モジュールＣＶおよび作業モジュールとを位置合わせするための位置合わせ部となっている。
【００２６】
図３を参照して、ロボットアーム１７について説明する。ロボットアーム１７は、多関節型ロボットであり、旋回駆動機構２０を介して移動テーブル１６に装着され、Ｘ方向に移動自在となっている。ロボットアーム１７は、旋回駆動機構２０から上方に延出して設けられた旋回軸２０ａに、３つの関節部２１、２３、２５および３つの駆動アーム２２、２４、２６を直列に結合した構成となっている。旋回駆動機構２０および各関節部２１、２３、２５を駆動することにより、先端部の駆動アーム２６を所定の動作範囲内で３次元動作を行わせることができる。駆動アーム２６には２つのチャック爪２７ａを備えたチャック機構２７が装着されており、チャック機構２７はロボットアーム１７による３次元範囲内で移動する。
【００２７】
このチャック機構２７の移動により、ロボットアーム１７は各搬送モジュールＣＶにおいて、コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂのコンベア上に載置されたマイクロプレート２を２つのチャック爪２７ａによって両側から挟んで把持し、隣接して配置された作業モジュールに移送して受渡すことができる。マイクロプレート２には、複数の液体収納用のウェル２ａが格子配列で設けられており、各作業モジュールにおいては、ウェル２ａを対象として液体の分注やインキュベータによる培養、培養結果の観察・計測などの各種の試験作業が実行される。
【００２８】
次に図４を参照して、搬送モジュールＣＶと各作業モジュールとの間でのマイクロプレート２の受渡しの態様について説明する。なお図４においては、搬送モジュールＣＶ２と作業モジュールＢ、作業モジュールＥとの間におけるマイクロプレート２の受渡しの例を示している。作業モジュールＢ、作業モジュールＥなど各作業モジュールは、作業部が配置された作業テーブル８を備えており、各作業モジュールと搬送モジュールＣＶとの間のマイクロプレート２の受渡しは、作業テーブル８を介して行われる。
【００２９】
コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂには、ロボットアーム１７によってマイクロプレート２を移送するための移載作業ポイント１７ａが設定されており、コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂ上に設定された各移載作業ポイント１７ａには、コンベアによって搬送されるマイクロプレート２を停止させるためのストッパ機構（図示省略）が設けられている。そしてロボットアーム１７は、これらのストッパ機構によって停止した状態のマイクロプレート２をチャック機構２７によって把持する。これらのストッパ機構は個別に動作させることができるようになっており、同一のコンベア式搬送機構のコンベア上に載置された複数のマイクロプレート２のうち、特定の移載作業ポイント１７ａにおいてマイクロプレート２を停留させた状態で、他のマイクロプレート２の搬送を行うことができるようになっている。
【００３０】
ロボットアーム１７は移動テーブル１６によってＸ方向の任意位置に移動可能であり、本来機能としては作業テーブル８において搬送リーチ内の任意の位置を対象としてマイクロプレート２の移送が可能であるが、本実施の形態においては、コンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂにおける移載作業ポイント１７ａに対応した隣接位置に、同様の移載作業ポイント１７ａを固定された標準位置として設定するようにしている。これにより、マイクロプレート２の移送作業におけるロボットアーム１７の作業動作の制御パターンを標準化して、プログラミング負荷を低減することが可能となっている。
【００３１】
ここで作業テーブル８における移載作業ポイント１７ａのうち、当該作業モジュールに配置された作業部との関係において、ロボットアーム１７によるマイクロプレート２の受渡しに最も適していると判断された移載作業ポイント１７ａは、当該作業モジュールにおけるマイクロプレート２の受渡しのための受渡ポート９として選定され、ロボットアーム１７によるマイクロプレート２の移送は、全て受渡ポート９を経由して行われる。図２に示す例では、作業モジュールＢにおいては４つの移載作業ポイント１７ａが設定され、このうちの２つが受渡ポート９Ｂ１，９Ｂ２として設定されている。
【００３２】
また作業モジュールＥにおいては１つの移載作業ポイント１７ａが設定され、この移載作業ポイント１７ａが受渡ポート９Ｅとして設定されている。これらの受渡ポート９は、隣接する位置に配置された搬送モジュールＣＶとの間でマイクロプレート２の受渡しを、所定位置である特定の移載作業ポイント１７ａにおいて行うワーク受渡部となっている。すなわち作業モジュールは、隣接する位置に配置された搬送モジュールとの間でマイクロプレート２の受渡しを所定位置である移載作業ポイント１７ａにて行う受渡ポート９を備えた形態となっている。
【００３３】
なお本実施の形態に示す例では、単に作業テーブル８上にマイクロプレート２の移載作業ポイントとして設定された受渡ポート９がワーク受渡部となっているが、ワーク受渡部としては、種々の態様が想定可能である。例えば、当該作業モジュールに備えられた作業部が作業実施のために固有のハンドリング形態を必要とする場合には、その作業部に設けられたプレートハンドリング機構の受渡端末が、ワーク受渡部となる。
【００３４】
次に図５を参照して、試験処理システム１の通信ネットワークの構成を説明する。図５に示すように、試験処理システム１は、管制モジュール４と複数の搬送モジュールＣＶ（搬送モジュールＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３）および複数の作業モジュール（作業モジュールＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）を、通信ネットワーク７によって相互に接続した構成となっている。これにより、管制モジュール４から搬送モジュールＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３および作業モジュールＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆへ、プレート搬送指令や作業実行などの作業指令を送信することができるとともに、管制モジュール４を介することなくこれらモジュール間相互で通信を行うことが可能となっている。
【００３５】
次に試験処理システム１を構成する各モジュールの制御系の構成および機能を説明する。まず図６を参照して、管制モジュール４の制御系を説明する。管制モジュール４は、処理・演算部３０、記憶部３１、通信インターフェイス３２、表示部３３、操作・入力部３４より構成される。処理・演算部３０はＣＰＵであり、試験処理システム１を構成する複数のモジュールの処理動作を管制するために必要な演算処理を行う機能要素のほか、各搬送モジュールによるマイクロプレート２の搬送動作のプログラミングを自動的に行うための機能として、スケジューラー３０ａ、コマンド列出力部３０ｂを備えている。
【００３６】
スケジューラー３０ａは、マイクロプレート２を対象として特定の試験目的に応じて設定される一連の作業を個々の搬送モジュールおよび作業モジュールに実行させるための動作スケジュールを作成する処理を行う。この動作スケジュールの作成は、上述の一連の作業を個々の作業に細分化し、これらの個々の作業を実行するためのコマンドを生成し、さらにこれらのコマンドを時系列順で配列したコマンド列を生成することによって行われる。このコマンド列を生成する処理は、試験処理システム１のシステム構成を示すシステム構成情報および一連の作業を実行するための作業手順を示す作業手順情報（プロセス情報）に基づいて行われる。
【００３７】
ここでシステム構成情報には、試験処理システム１を構成する個々の作業モジュールおよび搬送モジュールを個別に識別する識別情報、およびこれら各モジュールの位置関係を認識するためのモジュール配置情報が含まれる。識別情報は、搬送モジュールＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３についてはそれぞれＣＶ１、ＣＶ２，ＣＶ３がこれらモジュールを個別に識別する識別情報であり、作業モジュールＡ〜ＦについてはＡ〜Ｆが、これらのモジュールを個別に識別するための識別情報となる。そして図１において各モジュールの位置関係を示す配置情報が、モジュール配置情報となる。
【００３８】
作業手順情報は、試験処理を実行するための処理プロセス、すなわちマイクロプレート２を対象として試験作業を実行する作業モジュールおよび作業実行順序を特定する情報である。前述のスケジューラ３０ａによるコマンド列の生成においてはこの作業手順情報が参照されるが、本実施の形態に示すように複数の作業モジュールを搬送モジュールを介して連結した構成の試験処理システムにおいては、この作業手順情報のみでは試験処理のための作業、すなわち各作業モジュールによる試験作業にマイクロプレート２の搬送作業を加えた全体作業のスケジューリングを行うための情報としては不十分である。
【００３９】
このため本実施の形態においては、前述の作業手順情報にシステム構成情報を加味することにより、マイクロプレート２を作業実行対象となる複数の作業モジュールに指定された作業実行順序に従って搬送するための搬送経路を、スケジューラ３０ａの処理機能によって自動的に特定するようにしている。そしてスケジューラ３０ａは、このようにして特定された搬送経路に基づいて、関連した搬送モジュールが実行すべき作業を示すコマンドを生成し、各作業モジュールによる試験作業を示すコマンドにこれらの搬送作業を示すコマンドを加え合わせて、前述のコマンド列を生成する。したがってスケジューラー３０ａは、システム構成情報および作業手順情報に基づいて、上述の一連の作業を実行させるための個々の作業モジュールおよび搬送モジュールの作業手順を、個々の作業に対応したコマンドを時系列順で配列したコマンド列の形態で生成するコマンド列生成部となっている。
【００４０】
このように、作業手順情報とシステム構成情報に基づいてコマンド列を生成するスケジューラー３０ａを備えることにより、システム構成の変更により柔軟に対応することが可能となる。すなわち試験目的に応じて作業モジュールの配置が変更された場合においても、各作業モジュールの物理的な位置関係と以下に説明するシステム構成情報記憶部３１ｂ
に記憶されるシステム構成情報とを常に一致させておけば、そのシステム構成に対応したコマンド列をスケジューラー３０ａによって自動的に生成することができ、作業モジュールの変更の都度煩雑なスケジューリング作業を行う必要がない。
【００４１】
コマンド列出力部３０ｂはスケジューラー３０ａによって生成されて、後述するガントチャート記憶部３１ｃに記憶されたコマンド列を、各モジュールに通信ネットワーク７を介して出力する。出力されるコマンド列には、複数の搬送モジュールのそれぞれにおいて当該搬送モジュールに連結された他の搬送モジュールまたは隣接して配置された作業モジュールとの間でのワーク搬送動作の実行を指令するワーク搬送指令が含まれている。すなわち、コマンド列出力部３０ｂを備えた管制モジュール４は、このワーク搬送指令を通信ネットワーク７を介してそれぞれの搬送モジュールＣＶに送信する。
【００４２】
記憶部３１は、プロセス記憶部３１ａ、システム構成情報記憶部３１ｂ、ガントチャート記憶部３１ｃを備えている。プロセス記憶部３１ａは、試験処理を実行するための処理プロセスである前述の作業手順情報を記憶する。すなわちプロセス記憶部３１ａは、前述の一連の作業の手順に関する作業手順情報を格納した作業手順記憶部となっている。システム構成情報記憶部３１ｂは、前述の識別情報およびモジュール配置情報を含むシステム構成情報を格納する。これらの作業手順情報およびシステム構成情報は、入力用キーボード６によって入力され、スケジューラー３０ａによるスケジューリング処理においては、これらの情報が記憶部３１から読み出されて参照される。
【００４３】
ガントチャート記憶部３１ｃはスケジューラー３０ａによって生成されたコマンド列を、時間軸上に時系列順に配列したガントチャート（図１１参照）を記憶する。通信インターフェイス３２は、通信ネットワーク７を介して接続された搬送モジュールや作業モジュールとの間の通信処理を行う。表示部３３はスケジューラー３０ａによるスケジューリングに必要なデータ入力時の案内画面や、ガントチャート記憶部３１ｃに記憶されたガントチャートを表示パネル５に表示させる処理を行う。操作・入力部３４は、入力用キーボード６によって入力されたデータや指令コマンドを、処理・演算部３０や記憶部３１に入力するための処理を行う。
【００４４】
次に搬送モジュールＣＶの制御系の構成を、図７を参照して説明する。搬送モジュールＣＶの制御系は、処理・演算部３５、記憶部３６、コンベア制御部３７、ロボットアーム制御部３８、通信インターフェイス３９より構成される。処理・演算部３５はＣＰＵであり、この搬送モジュールによるマイクロプレート２の搬送動作に必要な処理や演算を実行するための演算機能のほか、搬送可否確認処理部３５ａを備えている。搬送可否確認処理部３５ａは、当該搬送モジュールに係るマイクロプレート２の搬送動作が実行可能か否かを確認する搬送可否確認処理を行う。
【００４５】
記憶部３６は、コマンド列一時記憶部３６ａ、連結情報記憶部３６ｂを備えている。コマンド列一時記憶部３６ａは、管制モジュール４のコマンド列出力部３０ｂから通信ネットワーク７を介して送信されたコマンド列を一時的に記憶する。連結情報記憶部３６ｂは、連結情報、すなわち連結された他の搬送モジュールの識別情報および隣接する作業モジュールの識別情報を記憶する。例えば、図１２（ｂ）に示すように、搬送モジュールＣＶ２の例では、連結情報として、ＳｉｄｅＬ（左側方）、ＳｉｄｅＲ（右側方）に作業モジュールＢ、作業モジュールＥがそれぞれ隣接して配置され、Ｆｗｄ（前側）、Ｂａｃｋ（後側）に搬送モジュールＣＶ３、搬送モジュールＣＶ１がそれぞれ連結されていることを示すデータが記憶される。同様に搬送モジュールＣＶ３の例では、連結情報として、ＳｉｄｅＬ（左側方）、ＳｉｄｅＲ（右側方）に作業モジュールＣ、作業モジュールＦがそれぞれ隣接して配置され、Ｂａｃｋ（後側）に搬送モジュールＣＶ２が連結されていることを示すデータが記憶される。
【００４６】
コンベア制御部３７、ロボットアーム制御部３８は、当該搬送モジュールＣＶに備えられたコンベア式搬送機構１４Ａ、１４Ｂおよびロボットアーム１７の動作をそれぞれ制御する。この動作制御は、コマンド列一時記憶部３６ａに記憶されたコマンド列にしたがって実行される。通信インターフェイス３９は、通信ネットワーク７を介して接続された管制モジュール４、他の搬送モジュールや作業モジュールとの間の通信処理を行う。
【００４７】
作業モジュールＡ〜Ｆの構成を図８を参照して説明する。作業モジュールＡ〜Ｆは、処理・演算部４０、記憶部４１、制御部４２、通信インターフェイス４３より構成される。処理・演算部４０はＣＰＵであり、当該作業モジュールによるマイクロプレート２を対象とした作業動作に必要な処理や演算を実行するための演算機能のほか、搬送可否確認処理部４０ａを備えている。搬送可否確認処理部４０ａは、当該作業モジュールを対象として搬送モジュールによって実行されるワーク搬送動作が実行可能か否かを確認する搬送可否確認処理を行う。
【００４８】
記憶部４１は、コマンド列一時記憶部４１ａ、連結情報記憶部４１ｂを備えている。コマンド列一時記憶部４１ａは、管制モジュール４のコマンド列出力部３１ｂから送信されたコマンド列を一時的に記憶する。連結情報記憶部４１ｂは、連結情報、すなわち隣接して配置された搬送モジュールの識別情報を記憶する。例えば、図１２（ｂ）に示すように、作業モジュールＡ、作業モジュールＢ、作業モジュールＣの例では、連結情報として、搬送モジュールＣＶ１、搬送モジュールＣＶ２、搬送モジュールＣＶ３がそれぞれ隣接して配置されていることを示すデータが記憶される。
【００４９】
制御部４２は、当該作業モジュールに備えられた作業部による処理動作を制御する。ここで、同一モジュール内に複数の作業部が設けられている場合には、それぞれの作業部に制御部４２が設けられる。通信インターフェイス４３は、通信ネットワーク７を介して接続された管制モジュール４、他の搬送モジュールや作業モジュールとの間の通信処理を行う。
【００５０】
次に、試験処理システム１による生化学試験処理におけるスケジューリングの一例について説明する。ここでは、図１に示すモジュール配置で作業モジュールが配列された構成の試験処理システム１を用い、Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｄ−Ｆの作業手順で一連の作業を実行する例を示す。この作業手順を示す作業手順情報は、予め管制モジュール４の入力用キーボード６より入力され、プロセス記憶部３１ａに格納される。
【００５１】
この試験プロセスにおいては、まず作業モジュールＤにマイクロプレート２を搬送して、ディスペンサによって細胞溶液をマイクロプレート２の各ウェル２ａに分注する。次いで分注後のマイクロプレート２を作業モジュールＤに搬送し、ここで所定環境雰囲気下で所定時間培養を行い、この後、培養後のマイクロプレート２は作業モジュールＡに送られ、各ウェル２ａ内で培養された細胞に対して、分注装置によって薬液が分注される。次に、マイクロプレート２は再び作業モジュールＤに送られ、ここで再び所定時間の培養が行われた後、マイクロプレート２は作業モジュールＦに送られて所定項目についての観察および計測が実行される。
【００５２】
図９，図１０，図１１は、上述の試験処理の処理手順のうち、Ｃ−Ｄの範囲についてのスケジューリングを詳述するものである。このスケジューリングは、スケジューラ３０ａによって行われる。すなわちスケジューラ３０ａは、作業手順情報に基づいてスケジューリング対象となる作業モジュールＣ，Ｄを特定し、さらに作業モジュールＣと作業モジュールＤの位置関係を、システム構成情報記憶部３１ｂに記憶されたシステム構成情報を参照して認識する。そして認識結果より、作業モジュールＣから作業モジュールＤへマイク
ロプレート２を搬送するための搬送経路を特定する。ここに示す例では、スケジューラ３０ａは図１に示す配置情報から、作業モジュールＣから作業モジュールＤに至る搬送経路が、ＣＶ３−ＣＶ２−ＣＶ１であることを特定する。そしてこのようにして特定された搬送経路に基づいて、マイクロプレート２を搬送するためのコマンド列を生成する。
【００５３】
ここで図９は、これらの一連の作業を試験処理システム１の各モジュールによって実行する際の、各モジュールが実行すべき単位作業を示すコマンドを、実行順に配列したコマンド列を示している。ここでは、搬送モジュールＣＶによって実行される搬送動作に対応するコマンドを［Ａｃｔ］で示し、作業モジュールによって実行される作業処理を［Ｏｐ］で示している。
【００５４】
上述の試験処理を実行するには、まず作業モジュールＣにマイクロプレート２を搬送する必要があることから、作業モジュールＣに隣接する搬送モジュールＣＶ３からマイクロプレート２をロボットアーム１７によって作業モジュールＣの受渡ポート９Ｃ１に搬入するためのコマンド［ＣＶ３：Ａｃｔ１］が生成される。次いで、作業モジュールＣにて、細胞試料を２段階で分注するための２つのコマンド［Ｃ：Ｏｐ（Ｃ１）］および［Ｃ：Ｏｐ（Ｃ２）］が生成される。次いで、作業モジュールＣにて作業が完了したマイクロプレート２を、受渡ポート９Ｃ２から搬送モジュールＣＶ３にロボットアーム１７によって移送するためのコマンド［ＣＶ３：Ａｃｔ２］が生成される。
【００５５】
そしてこれ以降、このマイクロプレート２を作業モジュールＤまで搬送するためのコマンドが生成される。すなわち、マイクロプレート２をまず搬送モジュールＣＶ２に渡すためのコマンド［ＣＶ３：Ａｃｔ３］が、次いで搬送モジュールＣＶ２に渡されたマイクロプレート２をさらに搬送モジュールＣＶ１に渡すためのコマンド［ＣＶ２：Ａｃｔ４］が生成される。次いで、マイクロプレート２を渡された搬送モジュールＣＶ１において、マイクロプレート２を作業モジュールＤにおける受渡ポート９Ｄの直近位置の移載作業ポイント１７ａまで搬送するためのコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ５］が生成され、次いで、マイクロプレート２を作業モジュールＤの受渡ポート９Ｄまでロボットアーム１７によって移送するためのコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ６］が生成される。
【００５６】
そして作業モジュールＤにて、マイクロプレート２をインキュベータ内に搬入して所定時間保持して細胞を培養する作業を行うためのコマンド［Ｄ：Ｏｐ（Ｄ）］が生成される。次いで、作業モジュールＤにて所定時間の培養が完了したマイクロプレート２を受渡ポート９Ｄから搬送モジュールＣＶ１にロボットアーム１７によって移送するためのコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ７］が生成される。これ以降、図９においては省略されているＤ−Ａ−Ｄ−Ｆの一連の作業についても、同様にコマンドが生成され、これらのコマンドを作業手順に従って時系列順に配列したコマンド列が生成される。
【００５７】
図１０は、これらのコマンドを作業処理が開始した時刻からの経過時間を示すシステム時刻に合わせて表示したガントチャートを示している。試験担当者が管制モジュール４によって試験処理作業のスケジューリングを実行する際には、入力用キーボード６に表示されるスケジューリング画面上で各コマンドを作業点順にしたがって配列するとともに、各コマンドにおける作業開始タイミングをシステム時刻の時間軸上に割り付ける操作を行う。これにより、生化学試験における一連の作業の手順および実行タイミングを視覚的に確認しながら、スケジューリングを効率よく且つ正確に実行することができるようになっている。
【００５８】
そしてこのようにしてスケジューリングされたコマンド列がコマンド列出力部３０ｂから通信ネットワーク７を介して各モジュールに送信されることにより、図１１に示すマイクロプレート２の処理動作が実行される。すなわちコマンド［ＣＶ３：Ａｃｔ１］が搬送
モジュールＣＶ３によって実行されることにより、搬送モジュールＣＶ３のコンベア式搬送機構１４Ａからマイクロプレート２がロボットアーム１７によって作業モジュールＣの受渡ポート９Ｃ１に搬入され、次いでコマンド［Ｃ：Ｏｐ（Ｃ１）］および［Ｃ：Ｏｐ（Ｃ２）］を作業モジュールＣが順次実行することにより、作業モジュールＣにて細胞試料を分注する作業が２段階で実行され、作業実行後のマイクロプレート２は、受渡ポート９Ｃ２から搬送モジュールＣＶ３のコンベア式搬送機構１４Ｂにロボットアーム１７によって移送される。
【００５９】
そしてこれ以降、コマンド［ＣＶ３：Ａｃｔ３］、［ＣＶ２：Ａｃｔ４］を実行することにより、マイクロプレート２は搬送モジュールＣＶ２のコンベア式搬送機構１４Ｂを経由して搬送モジュールＣＶ１に渡され、さらにコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ５］を実行することにより、マイクロプレート２は作業モジュールＤにおける受渡ポート９Ｄの直近位置の移載作業ポイント１７ａ（図４参照）まで搬送される。
【００６０】
次いでコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ６］を実行することにより、マイクロプレート２は受渡ポート９Ｄまでロボットアーム１７によって移送される。この後、コマンド［Ｄ：Ｏｐ（Ｄ）］を実行することにより、作業モジュールＤにてマイクロプレート２をインキュベータ内に搬入して細胞を培養する作業が行われ、さらにコマンド［ＣＶ１：Ａｃｔ７］を実行することにより、所定時間の培養が完了したマイクロプレート２は、受渡ポート９Ｄから搬送モジュールＣＶ１のコンベア式搬送機構１４Ｂにロボットアーム１７によって移送される。
【００６１】
次に図１２を参照して、上述試験処理のマイクロプレート２の搬送において実行される搬送可否確認処理について説明する。搬送可否確認処理は、搬送モジュール相互または搬送モジュールと作業モジュールとの間で通信ネットワーク７を介して実行される処理である。まず図１２（ａ）に示すように、搬送モジュールにおいては相手側状態確認を実行する（ＳＴ１）。すなわち、連結情報記憶部３６ｂに記憶された連結情報を参照して、搬送の対象となる作業モジュールに状態確認を促す信号を送信する。
【００６２】
この信号を受けた作業モジュールは状態確認を実行する（ＳＴ１１）。この状態確認は、例えば当該作業モジュールの動作状態が正常であるか否か、また当該作業モジュールの受渡ポート９が他のマイクロプレート２によって占有された状態となっているか否かなどを確認することによって行われる。そして当該作業モジュールは、確認結果を相手方の搬送モジュールに返信し（ＳＴ１２）、返信を受けた搬送モジュールは、その返信の結果にしたがって搬送可否を判定する（ＳＴ２）。ここで搬送不可と判定された場合には、（ＳＴ１）に戻って相手側状態確認を反復しながら待機し、（ＳＴ２）にて搬送可と判断されたならば、ワーク搬送指令に基づいたワーク搬送動作を実行する（ＳＴ３）。
【００６３】
すなわち搬送モジュールは、当該搬送モジュールに係るワーク搬送動作が実行可能か否かを確認する搬送可否確認処理を、連結された他の搬送モジュールまたは隣接して配置された作業モジュールとの間で通信ネットワーク７を介して実行し、搬送可否確認処理の処理結果にしたがって、管制モジュール４から送信されたワーク搬送指令に基づくワーク搬送動作を実行する。
【００６４】
この搬送可否確認処理は、それぞれのモジュールの連結情報記憶部に記憶された連結情報を参照することによって実行される。例えば図１２（ｂ）に示すように、搬送モジュールＣＶ３と作業モジュールＣとの間でマイクロプレート２を受け渡しする場合には、管制モジュール４を介することなく、搬送モジュールＣＶ３と作業モジュールＣとの間で、図１２（ａ）に示す処理を実行する。このとき、それぞれの連結情報記憶部に記憶された連結情報、すなわち連結もしくは隣接して配置されたモジュールを示す識別情報によって特
定される他の作業モジュールもしくは搬送モジュールとの間で、搬送可否確認処理が実行される。このような構成を採用することにより、管制モジュール４の制御処理負荷を軽減して、処理効率を向上させることが可能となっている。
【００６５】
上記説明したように、本実施の形態に示す試験処理システムは、マイクロプレートの搬送を行う搬送モジュールを複数連結してプレート搬送ラインを構成するとともに、マイクロプレートを対象として作業を行う複数の作業モジュールを搬送モジュールに隣接させて配置し、さらにこれらのモジュールを通信ネットワークを介して管制モジュールに接続し、搬送モジュールによる各作業モジュールへのワーク搬送指令を管制モジュールによって各搬送モジュールに送信するとともに、各モジュール間において通信ネットワークを介して搬送可否確認処理を行う構成としたものである。
【００６６】
これにより、マイクロプレートの搬送を効率的に行って試験処理システム全体の処理効率を向上させることができ、試験処理システムのハイスループットを実現することが可能となっている。また対象となる試験目的に応じて新たな作業機能が必要とされる場合には、搬送モジュールを追加してプレート搬送ラインを延長するとともに、必要とされる作業機能を備えた作業モジュールを搬送モジュールに隣接して配置することにより、システムの拡張を高い自由度で行うことができシステム構成におけるフレキシビリティの向上が実現される。
【００６７】
なお本実施の形態においては、ワークの処理システムの例として、マイクロプレートを対象として生化学試験を行う試験処理システムの例を示したが、本発明の適用はこのような試験処理システムには限定されるものではない。例えば、電子機器製造分野において、ワークとしての基板を搬送モジュールによって搬送し、この基板を対象として、複数の作業モジュールによって順次作業を行う構成においても、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のワークの処理装置は、ハイスループットとシステム構成におけるフレキシビリティの向上をともに実現することができるという効果を有し、マイクロプレートを対象として生化学的試験を実行する試験処理システムなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施の形態の試験処理システムの構成を示す平面図
【図２】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおいて使用される搬送モジュールの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態における搬送モジュールに備えられたロボットアームの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける搬送モジュールと作業モジュールとの間のマイクロプレートの受渡形態の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の試験処理システムの通信ネットワークの構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける管制モジュールの制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける搬送モジュールの制御系の構成を示すブロック図
【図８】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおける作業モジュールの制御系の構成を示すブロック図
【図９】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理のコマンド配列を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理の手順を時系列的に示すガントチャート
【図１１】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおけるマイクロプレートの搬送処理の手順説明図
【図１２】本発明の一実施の形態の試験処理システムにおいて実行される搬送可否確認処理の説明図
【符号の説明】
【００７０】
１  試験処理システム
２  マイクロプレート
３Ａ，３Ｂ  ストッカ
４  管制モジュール
７  通信ネットワーク
８  作業テーブル
９Ｂ１，９Ｂ２，９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ，９Ｅ  受渡ポート
１０  台部
１２，１３  連結プレート
１２ａ，１３ａ  位置合わせ嵌合部
１４  プレート搬送部
１４Ａ，１４Ｂ  コンベア式搬送機構
１７  ロボットアーム
１７ａ  移載作業ポイント
ＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３  搬送モジュール
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ  作業モジュール
【図１】
2008241513.tif 000003
【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】
2008241513.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008241513.tif 000013
【図１２】
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