(57)【要約】【課題】自動分析装置のような高速処理が求められる装置に使用される吸着ヘッドを駆動方法において、吸着の成功率を高めることを目的とする。【解決手段】負圧により反応容器３１を吸着する容器ピックアップ装置２１の駆動方法であって、反応容器３１に対する吸引力を発生し得ると推定される吸引推定領域に設定された予備位置に容器ピックアップ装置２１を配置した状態で、容器ピックアップ装置２１に負圧を加える第１のステップと、該第１のステップにおいて容器ピックアップ装置２１により反応容器３１を吸着できなかった場合には、容器ピックアップ装置２１に負圧を加えた状態で、前記吸引推定領域において容器ピックアップ装置２１を移動させる第２のステップと、を有することを特徴とする容器ピックアップ装置２１の駆動方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧によりワークを吸着する吸着ヘッドの駆動方法であって、
ワークに対する吸引力を発生し得ると推定される吸引推定領域に設定された予備位置に前記吸着ヘッドを配置した状態で、前記吸着ヘッドに負圧を加える第１のステップと、
該第１のステップにおいて前記吸着ヘッドにより前記ワークを吸着できなかった場合には、前記吸着ヘッドに負圧を加えた状態で、前記吸引推定領域において前記吸着ヘッドを移動させる第２のステップと、を有することを特徴とする吸着ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記第２のステップにおいて、予め設定された設定時間又は設定回数のもとに前記予備位置においてワークを吸着し得るとされる吸引圧が得られなかった場合には、前記吸引推定領域で前記吸着ヘッドを移動させることを特徴とする吸着ヘッドの駆動方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、前記吸着ヘッドを前記ワークから退避する方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着ヘッドの駆動方法。
【請求項４】
前記第２のステップにおいて、前記吸着ヘッドを前記ワークの外形に沿った方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着ヘッドの駆動方法。
【請求項５】
前記予備位置は、前記ワークから離間した位置に設定したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の吸着ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧によるワークを吸着する吸着ヘッドの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空吸着チャックによるピックアンドプレース方式の搬送装置は、大気圧と広義の真空圧との差圧を吸着力として利用し、専用の搬送路を必要とせず、重量物以外の多種多様な搬送物品（ワークともいう）を比較的簡単な作動機構で搬送できることが知られている。
【０００３】
この種の搬送装置は、例えば、自動車などの自動組み立て製造ラインや、電子部品、光学部品などを用いた機械の製造工程、電子写真印刷機の紙送り機構などに使用されている。
【０００４】
真空チャック方式の特徴の一つは、ワークの吸着の成否を、吸引配管中に設置された圧力センサから出力される圧力（吸引圧ともいう）値をモニタすることにより確認することができる点にある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
吸着ヘッドへのワークの吸着により吸着ヘッドの吸引口が塞がれ、吸引圧が急激に低下する（真空に近い状態になる）。これとは反対に、吸着ヘッドにワークが吸着されなかった場合には、空気のリークにより吸引圧が低下しない。
【０００６】
真空チャック方式によりワークを吸着できるか否かは、ワークに密着する吸着ヘッドの吸着面が形成する閉曲線によって切り取られるワークの表面積、大気圧と真空圧との差圧、および垂直吊りの場合にはワークの自重により左右される。
【０００７】
自動分析装置内の反応容器の搬送機構として真空チャック方式を採用した自動分析装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これは、下端に環状弾性体を装着したパッドを有するエアの吸引・吐出が可能な吸着ヘッドを具備し、該パッドを、上部開口に密閉シールを施した反応容器上部に押し当てた状態でエアを吸引することによって容器を密着し、この状態で反応容器を搬送するものである。
【特許文献１】特開２００１−５４８８６号公報
【特許文献２】特公平７−９５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、反応容器と反応容器ストレージラックとの間には隙間が形成されているため、反応容器が位置ずれを起こしたり、反応容器ストレージラック内で傾くおそれがある。
【０００９】
そのため、吸着ヘッドと反応容器との間に隙間が生じ、そこから空気がリークして、反応容器がピックアップに失敗するおそれがある。その結果、処理時間のロスにより、自動分析装置の高速処理化を妨げるおそれがある。
【００１０】
ここで、各反応容器の位置を位置決めセンサーなどの検知手段を用いて検知し、この検知結果に基づき吸着ヘッドを移動させる方法も考えられるが、この方法では装置が煩雑化するとともにコストが増大する。
【００１１】
そこで、本願発明は、例えば自動分析装置のような高速処理が求められる装置に使用される吸着ヘッドを駆動方法において、吸着の成功率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための、本願発明の負圧によりワークを吸着する吸着ヘッドの駆動方法は、ワークに対する吸引力を発生し得ると推定される吸引推定領域に設定された予備位置に前記吸着ヘッドを配置した状態で、前記吸着ヘッドに負圧を加える第１のステップと、該第１のステップにおいて前記吸着ヘッドにより前記ワークを吸着できなかった場合には、前記吸着ヘッドに負圧を加えた状態で、前記吸引推定領域において前記吸着ヘッドを移動させる第２のステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記第２のステップにおいて、予め設定された設定時間又は設定回数のもとに前記予備位置においてワークを吸着し得るとされる吸引圧が得られなかった場合には、前記吸引推定領域で前記吸着ヘッドを移動させることができる。
【００１４】
また、前記第２のステップにおいて、前記吸着ヘッドを前記ワークから退避する方向に移動させてもよいし、前記吸着ヘッドを前記ワークの外形に沿った方向に移動させてもよい。
【００１５】
前記予備位置は、前記ワークから離間した位置に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、吸引推定領域で吸着ヘッドを移動させることにより、高い確率でワークを吸着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
ここで、図１及び図２は、本発明の吸着ヘッドを適用した自動分析装置の平面図であり、図１は吸着前の状態を図示しており、図２は吸着時の状態を図示している。ただし、これらの図では、説明を簡素化するため、自動分析装置の下工程に設置される機器（例えば、分注装置、インキュベータ）を省略して図示している。図３は、ピックアップ装置の断面図である。図４は、ピックアップ装置の動作制御を行うためのブロック図である。
【００１９】
これらの図において、ピックアップ装置１１は、搬送アーム１２に支持されており、ピックアップ装置搬送モータユニット５３（図４参照）から駆動力を受けて搬送アーム１２上をX軸方向にスライド移動する。この搬送アーム１２は、搬送アーム駆動モータユニット５２（図４参照）から駆動力を受けて、Y軸方向、Z軸方向にピックアップ装置１１とともに一体的に移動する。
【００２０】
CPU５１（図４参照）は搬送アーム駆動モータユニット５２及びピックアップ装置搬送モータユニット５３に対して電気的に接続されており、不図示のコンピュータを介して入力された位置情報からこれらのモータユニット５２、５３の必要駆動パルス数を算出し、この駆動パルス数に応じた駆動を行うように、駆動信号を出力する。
【００２１】
この駆動信号に基づき、ピックアップ装置１１及び搬送アーム１２には、前記位置情報に応じた位置、例えば、図２に図示するように、容器ストレージラック３の左下隅に配置される反応容器（ワーク）３１の真上に移動する。
【００２２】
ピックアップ装置１１には、容器ストレージラック３にマトリクス状に配置された反応容器３１をピックアップするための容器ピックアップ装置（吸着ヘッド）２１と、不図示のピペットチップをピックアップするためのチップピックアップ装置２２が搭載されている。
【００２３】
反応容器３１には、測定対象物質に対する抗体等を固定した水不溶性固相や、測定対象物質に対する、酵素等で標識された標識抗体等の試薬が収容されており、分注液の注入などの各種操作に対応させるために上部開口が設けられており、この上部開口は密閉シールにより覆われている。なお、上記免疫測定用の反応容器３１に代えて、試料中の微量生理活性物質を検出するために用いられる生化学反応用容器を用いることもできる。
【００２４】
搬送レーン１６は、X軸方向にスライド移動可能に設けられており、この搬送レーン１６の略一端部に設定された容器載置予定位置１６aに、容器ピックアップ装置２１で吸着された反応容器３１が搬送されるようになっている。
【００２５】
次に、図３及び図４を参照しながら、容器ピックアップ装置２１の構成について詳細に説明する。
【００２６】
容器ピックアップ装置２１は、負圧源５４（図４参照）に接続された吸引パイプ２１aと、この吸引パイプ２１aの先端部に一体的に形成され、反応容器３１を吸着するための吸着部２１ｂと、吸着部２１ｂの周囲に設けられた吸着パット２１eと、吸着部２１ｂに吸着された反応容器３１を挟持するための一対の容器捕捉アーム２１ｃとから構成されている。
【００２７】
このように、吸着部２１ｂの周囲に吸着パット２１eを設けることにより、吸着部２１ｂ及び反応容器３１の中心軸が位置ずれした場合であっても、確実に反応容器３１を吸着することができる。
【００２８】
吸引パイプ２１aには、圧力センサ５５が設けられており、この圧力センサ５５から出力された圧力情報はCPU５１に入力される。
【００２９】
各容器捕捉アーム２１ｃは、アーム回転軸２１ｄに対して回転可能に支持されており、捕捉アーム駆動モータユニット５６から駆動力を受けて回転される。なお、搬送アーム駆動モータユニット５２、ピックアップ装置搬送モータユニット５３、捕捉アーム駆動モータユニット５６には、例えば、ステッピングモータ、超音波モータを用いることができる。
【００３０】
チップピックアップ装置２２は、負圧源からの負圧によりピペットチップをピックアップするが、詳細な説明については省略する。なお、この負圧源は、容器ピックアップ装置２１と共用してもよいし、別体で構成することもできる。
【００３１】
次に、図５及び図６を参照しながら、容器ピックアップ装置２１の動作について説明する。ここで、図５は容器ピックアップ装置２１の動作説明図であり、図６は容器ピックアップ装置の動作方法を示すフローチャートである。なお、下記の動作制御は、CPU５１によって実行されるものとする。
【００３２】
初期状態において、ピックアップ装置１１は図１に図示する位置で待機しているものとする。
【００３３】
不図示の動作開始ボタンがオンされると、搬送アーム駆動モータユニット５２及びピックアップ装置搬送モータユニット５３により、ピックアップ装置１１は容器ストレージラック３に収容された反応容器３１の真上に設定された予備位置に移動する（ステップS１０１、図５（a）参照）。
【００３４】
ここで、予備位置は、反応容器３１に対する吸引力を発生しうると推定される推定領域（吸引推定領域）の内部に設定されており、反応容器３１から離間した位置に設定するのが好ましい。
【００３５】
これは、容器ピックアップ装置２１の吸着部２１ｂを反応容器３１に接触させるよりも、反応容器３１から離間した位置に配置するほうがピックアップに成功する確率が高いという経験的な事実に基づくものである。
【００３６】
その理由は、反応容器３１から離間した位置に吸着部２１ｂを配置することにより、吸着部２１ｂと反応容器３１との間に反応容器３１の移動スペースが形成され、粘性を有する空気の流れにより、反応容器３１が容器ストレージラック３から浮き上がって吸着部２１ｂに吸着されるためだと考えられる。
【００３７】
これにより、予備位置で反応容器３１をピックアップする確率が高まり、推定領域内でピックアップ装置１１を移動させる（詳細については後述する）回数および時間（つまり、タイムロス）を減らすことができ、その結果、自動分析装置の処理速度を速めることができる。
【００３８】
また、推定領域については、予備位置を複数の異なる位置に設定して、ピックアップ動作を繰り返し行うことにより、実験的に導くことができる。例えば、ピックアップ動作を１００回行い、そのうちピックアップの失敗が２回未満であれば、推定領域に属すると判定することができる。
【００３９】
また、予備位置は、この推定領域の中で最もピックアップの失敗が少なかった位置に設定するのが好ましい。これにより、予備位置で反応容器３１をピックアップできる確率が高まり、推定領域内でピックアップ装置１１を移動させる（詳細については後述する）回数および時間（つまり、タイムロス）を減らすことができるため、自動分析装置の処理速度を速めることができる。
【００４０】
容器ピックアップ装置２１の動作説明に戻る。ステップS１０１において、容器ピックアップ装置２１が予備位置に移動すると、負圧源５４に動作開始信号が出力され、容器ピックアップ装置２１による吸引動作が開始される（ステップS１０２）。
【００４１】
CPU５１は、圧力センサ５５から出力される圧力情報に基づき、吸引圧が閾値を超えたかどうかをモニタしており（ステップS１０３）、吸引圧が閾値を超えた場合には、反応容器３１の吸着に成功したものと判別して、反応容器３１を搬送レーン１６に搬送するよう搬送アーム駆動モータユニット５２、ピックアップ装置搬送モータユニット５３及び捕捉アーム駆動モータユニット５６に駆動信号を出力する（ステップS１０４）。
【００４２】
ステップS１０５において、設定時間内に吸引圧が閾値を超えなかったと判別した場合には、該推定領域内で容器ピックアップ装置２１を移動させるように、ピックアップ装置搬送モータユニット５３及び捕捉アーム駆動モータユニット５６に駆動信号を出力する（ステップS１０６）。
【００４３】
具体的には、予備位置にある容器ピックアップ装置２１を反応容器３１の上側に退避させる方向に移動させたり、反応容器３１の外形に沿った方向（つまり、YZ面内方向）に移動させることもできる。さらに、これらの軌道を組み合わせて、容器ピックアップ装置２１を反応容器３１から退避する方向に螺旋軌道を描きながら移動させてもよい。
【００４４】
このように、予備位置から容器ピックアップ装置２１を退避する方向に移動させることにより、予備位置と反応容器３１との間隔が狭すぎて吸着に失敗した場合であっても、高い確率で反応容器３１を吸着することができる。
【００４５】
従来は、ピックアップの位置を予備試験などにより予め設定し、吸引圧などを観察しながら真空吸着の成否を1回判断し、そこで失敗すればそのワークのピックアップをあきらめ、隣のワークのピックアップを試みるというのが通常であった。
【００４６】
これに対して、本実施形態の構成によれば、予備位置での吸着に失敗した場合には、推定領域で容器ピックアップ装置２１を移動させることにより反応容器３１を高い確率で吸着できるため、従来の自動分析装置よりもタイムロスを少なくすることができる。
【００４７】
ステップS１０５で設定時間内に吸引圧が閾値を超えなかったと判別した場合には、ステップS１０７に進み、次の反応容器３１の吸着を行う。
（他の実施例）
上述の実施形態では、ステップS１０５において容器ピックアップ装置２１を推定領域内で移動させるかどうかの判別を設定時間をカウントすることにより行ったが、設定回数をカウントすることにより行ってもよい。例えば、設定回数を５回に設定し、各吸引位置にて０．０７５秒間吸引動作を行って吸着できなかった場合に、ピックアップの失敗と判別することができる。
【００４８】
また、ステップS１０３において、吸引圧が閾値を超えたかどうかで吸着の有無を判別したが、他の方法を用いることもできる。例えば、容器ストレージラック３に反応容器３１の位置を検出する位置センサ（フォトダイオードなど）を配置して、この位置センサから出力される位置情報に基づき、吸着の有無を判断してもよい。
【００４９】
上述の容器ピックアップ装置２１は、反応容器３１以外の他のワークを搬送するために用いることもできる。また、上述の容器ピックアップ装置２１を用いて、ワークを横から吸着することもできる。
【００５０】
吸着部２１ｂに反応容器３１が吸着されることにより生じる衝撃力を緩和するための緩衝手段（例えば、弾性部材）を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】自動分析装置の平面図である（反応容器の吸着前）。
【図２】自動分析装置の平面図である（反応容器の吸着時）。
【図３】ピップアップ装置の断面図である。
【図４】ピックアップ装置の動作制御を行うためのブロック図である。
【図５】容器ピックアップ装置の動作説明図である。
【図６】容器ピックアップ装置の動作方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
３  容器ストレージラック
１１  ピックアップ装置
１２  搬送アーム
１６  搬送レーン
１６ａ  容器載置予定位置
２１  容器ピックアップ装置
２１a  吸引パイプ
２１ｂ  吸着部
２１ｃ  容器捕捉アーム
２１e  吸着パット
２１ｄ  アーム回転軸
２２  チップピックアップ装置
３１  反応容器
５１  ＣＰＵ
５２  搬送アーム駆動モータユニット
５３  ピックアップ装置搬送モータユニット
５４  負圧源
５５  圧力センサ
【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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