JP4932766B2

JP4932766B2 - 創薬用自動ティーチング装置及び方法

Info

Publication number: JP4932766B2
Application number: JP2008058149A
Authority: JP
Inventors: 広幸田池; 一弘堤; 久雄西井
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: JP2009213971A

Description

本発明は、創薬研究の分野において、多数の試料を識別・保管・観察するために使用される創薬用試料保管システムに関し、さらに詳しくは、創薬用試料を封入するマイクロチューブを複数本縦立収容する格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックに対して所定のマイクロチューブを抜き差しする創薬用ピッキング機構に収納セルの位置を予め認識させる創薬用自動ティーチング装置及び方法に関する。

創薬研究の分野においては、図１３に示すように、１６行２４列で３８４個の総区画数を有するＳＢＳ（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＢｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｒｅｅｎｉｎｇ）規格に準拠した保管ラック１００であって、マイクロチューブ１２０内の容量を増加させるために保管ラック１００を区画する隔壁を高さの低い格子状の隔壁１１０を残して取り除き、この格子状の隔壁１１０の交差部にチューブ支持ピン１１１を垂設した保管ラック１００が知られている。
この保管ラックは、角部を４５度の角度で面取り処理を施し、開口部をアルミシートで封鎖した四角筒状のマイクロチューブ１２０を縦列収容するものであって、いわゆる、アルミシートタイプの保管ラック１００として知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、図１４に示すように、前述した保管ラックと同様に１６行２４列で３８４個の総区画数を有する保管ラック２００であって、四角筒状で底部に向けて細くなっているマイクロチューブ本体２２２と、円筒形状の開口部２２３と、この開口部２２３に弾性力によって嵌合するキャップ２２４とを有するマイクロチューブ２２０を収容するキャップタイプの保管ラックも提案されている。

前述したような３８４個の総区画数を有する保管ラック（以下、「３８４ラック」という）にマイクロチューブを抜き差しするためには、１０μｍオーダーでの制御が可能な創薬用ピッキング機構が用いられている。
そして、創薬用ピッキング機構を用いて３８４ラックに対してマイクロチューブを抜き差しする場合、創薬用ピッキング機構に予め３８４ラックの各収納セルの中心位置を記憶させる、いわゆるティーチングと呼ばれる作業が必要であった。
このティーチングは、３８４ラックの四隅の収納セルの中心位置を求め、これらの四隅の収納セルの中心位置から残りの３８０個の収納セルの中心位置を計算によって求めていた。
特開２００７−２９７１１１号公報（第３頁第１１〜１６段落、図１）

ところが、四隅の収納セルの中心位置を求めるために、従来は、次のような人手に頼った能率の悪い方法を用いていた。
すなわち、（１）創薬用ピッキング機構にマイクロチューブを把持させ、創薬用ピッキング機構のＸ・Ｙ軸の位置を調整する。
（２）創薬用ピッキング機構の把持部を降下させて、３８４ラックの収納セル内にマイクロチューブが入るかどうかを目視により確認する。
（３）マイクロチューブが収納セル内に挿入できない場合は、創薬用ピッキング機構の把持部を上昇させて、前記（１）及び（２）の操作を繰り返す。
（４）最終的に、マイクロチューブが収納セル内に挿入されたことが確認された場合、Ｘ方向及びＹ方向から目視により、その収納セルの中心位置を割り出す。

したがって、従来のティーチングは、収納セルの中心位置の計測に長時間を要するという課題を有していた。
また、中心位置の計測は、０．１ｍｍオーダーの精度が要求されるが目視で行っているため、作業者によって計測精度にバラツキが生じ、さらに、目視の際に作業者が通電中の創薬用ピッキング機構に近づく必要があるため感電及び衝突の虞があり危険であるという課題を有していた。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、短時間で行え、計測精度が高精度であり、安全性が高い創薬用自動ティーチング装置及び創薬用自動ティーチング方法を提供することである。

まず、本請求項１に係る発明は、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された所定の数の収納セルを有する保管ラックの所望の収納セルに抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング装置において、前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入して前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする位置計測機能を有することにより、前記課題を解決したものである。
ここで、本発明において「測定用治具」とは、創薬用ピッキング機構に取り付けて収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に挿入可能な治具の総称である。

また、本請求項２に係る発明は、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された収納セルを有する保管ラックの所望の位置に抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング方法において、前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入させる第２工程と、前記測定用治具を前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測する第３工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする第４工程とを有することにより、前記課題を解決したものである。

本請求項１に係る発明によれば、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された所定の数の収納セルを有する保管ラックの所望の収納セルに抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング装置において、前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入して前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする位置計測機能を有することにより、人手に頼らず創薬用ピッキング機構のティーチングを行うことができるため、ティーチング時間の短時間化、ティーチング精度の高精度化、ティーチング時における安全性の向上が実現できる。
さらに、複雑なセンシング機能を必要としないので、装置構成の簡略化が図られ、製造コストの削減が実現できる。

また、本請求項２に係る発明によれば、創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された所定数の収納セルを有する保管ラックの所望の収納セルに抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング方法において、前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入させる第２工程と、前記測定用治具を前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測する第３工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする第４工程とを有することにより、作業者の勘や経験によらず一定のフローに従って収納セルの中心位置を求めることができるため、ティーチング時間の短時間化、ティーチング精度の高精度化が実現できる。

次に本発明の創薬用自動ティーチング装置及び方法の好ましい一実施例について、図１乃至図１２に基づいて説明する。
この実施例は、図１３に示した１６行２４列で３８４個の総区画数を有するアルミシートタイプの保管ラック１００を用いた場合における創薬用自動ティーチング装置及び方法に関するものであるが、図１４に示したようなキャップタイプの保管ラック２００並びに図示はされていないが、８行１２列で９６個の総区画数を有する保管ラックにも同様に適用することができる。

ここで、図１は、本実施例の創薬用自動ティーチング装置及び方法に使用される創薬用ピッキング機構の把持部の斜視図であり、図２は、図１に示した把持部を矢視ＩＩ方向から見たときの斜視図であり、図３は、図１に示した把持部を矢視ＩＩＩ方向から見たときの側面図である。
また、図４は、本実施例に使用する測定用治具の一例を示す斜視図であり、図５は、図４に示した測定用治具を矢視Ｖ方向から見たときの底面図である。
図６は、本実施例に使用する測定用治具の別の一例を示す斜視図であり、図７は、図６に示した測定用治具を矢視ＶＩＩ方向から見たときの底面図である。
図８は、本実施例に使用する測定用治具のさらに別の一例を示す斜視図であり、図９は、図８に示した測定用治具を矢視ＩＸ方向から見たときの底面図である。
そして、図１０は、図４に示した測定用治具の下部挿入部を保管ラックの１つの収納セルを構成する４つの隔壁に囲まれた領域内に挿入させたときの概略図であり、図１１及び図１２は、本実施例の自動ティーチングの動作を説明する断面図である。

本発明に使用される創薬用ピッキング機構は、１０μｍオーダーでの制御が可能なものであれば、特に限定されるものではないが、本実施例においては、図１乃至図３に示すような簡易な構造及び操作が簡単な板バネ状に形成された２つの爪部材を使用した把持部３００を備えた創薬用ピッキング機構を使用している。

すなわち、本実施例で使用する創薬用ピッキング機構の把持部３００は、鉄等からなる断面Ｌ字状の基準爪部材３１０と、ステンレス等からなる板バネ状に形成された２つの爪部材３３０、３４０を支持する鉄等からなる断面Ｌ字状の爪支持部材３２０とを有している。
そして、この把持部３００は、基準爪部材３１０と爪支持部材３２０とが、組み合わされてなる開口面が正方形の直方体空間であるマイクロチューブ収納穴３１５を有している。

そして、爪部材３３０、３４０は、図１に示すように、先端が円形に屈曲された先端円形部位３３０ａ、３４０ａを有している。図３には、爪部材３４０の先端円形部位３４０ａを隠れ線で示している。
これらの爪部材３３０、３４０の先端円形部位３３０ａ、３４０ａが、図１に示したように、爪支持部材３２０の爪部材３３０、３４０を固着した部分の下方に設けた挿通穴３２０ａ、３２０ｂからマイクロチューブ収納穴３１５内に突出している。

創薬用ピッキング機構の把持部３００がこのような構成を有していることによって、マイクロチューブは、爪部材３３０、３４０の先端円形部位３３０ａ、３４０ａによって、基準爪部材３１０のマイクロチューブ収納穴３１５を構成する直交する２つの内面に押し当てられる。
そして、マイクロチューブの頭部を突落し棒により押圧しマイクロチューブをマイクロチューブ収納穴３１５から保管ラックの収納セルに向けて押し出すとき及びマイクロチューブの底部を突上げ棒により押し上げマイクロチューブを保管ラックからマイクロチューブ収納穴３１５内に押し戻すときにマイクロチューブを円滑に摺動させることができる。

次に、本実施例で使用される測定用治具の一例について、図４及び図５に基づき説明する。
図４及び図５に示した測定用治具４００は、上部把持部４００ａがマイクロチューブの頭部と同形状であるとともに、下部挿入部４００ｂが収納セルの開口部の一辺の長さよりも十分に短い辺を有する断面正方形の突起形状である。
なお、ここで、本実施例において「十分に短い」とは、ティーチングの開始時において、作業者が測定用治具を収納セルを構成する４つの隔壁に囲まれた領域内に労せずして挿入することができるとともに、測定用治具が測定時に加わる負荷に耐えることができる長さのことを意味している。

また、本実施例で使用される測定用治具の別の例について、図６及び図７に基づき説明する。
図６及び図７に示した測定用治具５００は、上部把持部５００ａがマイクロチューブの頭部と同形状であるとともに、下部挿入部５００ｂが収納セルの開口部の一辺の長さよりも十分に短い直径を有する断面正方形の突起形状である。

さらに、本実施例で使用される測定用治具の別の例について、図８及び図９に基づき説明する。
図８及び図９に示した測定用治具６００は、上部把持部６００ａがマイクロチューブの頭部と同形状であるとともに、下部挿入部６００ｂが収納セルの開口部の一辺の長さよりも十分に短い直径を有する断面正方形の突起形状である。

測定用治具として、図４及び図５にしたような形状を有した測定用治具４００を用いたことにより、図１０に示したように測定用治具４００の下部挿入部４００ｂを保管ラック１００の１つの収納セル１１２を構成する４つの隔壁１１０に囲まれた領域内に挿入させ易いため、ティーチング時間のより一層の短時間化が実現でき、その効果は甚大である。
なお、図１０において、測定用治具４００の上部把持部の描写は省略している。

また、図６及び図７並びに図８及び図９に示した測定用治具５００、６００を用いた場合においても下部挿入部５００ｂ、６００ｂの直径又は長径が収納セル１１２の開口部の一辺の長さよりも十分に短く、保管ラック１００の１つの収納セル１１２を構成する４つの隔壁１１０に囲まれた領域内に挿入させ易いため、ティーチング時間のより一層の短時間化が実現できる。
さらに、下部挿入部５００ｂ、６００ｂに角がないため、隔壁１１０との接触時における衝撃を低減させるという効果が奏される。

ここで、測定用治具４００、５００、６００の材質は、特に限定されるものではないが本実施例においては、軽量であり加工性・耐薬性・耐久性に優れているアルミニウムを用いている。

次に、本実施例の主要部である収納セルの位置検出工程について、図１１及び図１２に基づいて説明する。
図１１及び図１２には、図１に示した創薬用ピッキング機構の把持部３００をＸＩ−ＸＩ線で切断して矢印方向から見たときの垂直断面図と、保管ラック１００の１つの収納セル１１２の垂直断面図と、測定用治具４００の側面図とが記載されている。

まず、図１１（ａ）に示すように、創薬用ピッキング機構の把持部３００のマイクロチューブ挿入穴３１５に測定用治具４００を把持させる（第１工程）。

そして、測定用治具４００の下部挿入部４００ｂを位置の認識対象となる収納セル１１２、すなわち、保管ラック１００の四隅のうちの１つの収納セル１１２を構成する４つの隔壁１１０に囲まれた領域内に挿入するように創薬用ピッキング機構の把持部３００を手動にて教示しながら矢印Ａ方向に降下させる。

次に、図１１（ｂ）に示すように、把持部３００が、保管ラック１００のチューブ支持ピン１１１に接触しない程度に降下させた後、突落し棒３５０を矢印Ｂ方向に降下させて測定用治具４００を降下させる。
そして、図示はされていないが、突落し棒３５０に付随する下限センサなどで測定用治具４００の下部挿入部４００ｂが、隔壁１１０に衝突することなく１つの収納セル１１２を構成する４つの隔壁１１０に囲まれた領域内に挿入されたことを検知する（第２工程）。

ここで、突落し棒３５０の降下にエアー機器を使用して、測定用治具４００の下部挿入部４００ｂが隔壁１１０に当接する速度と圧力を調整することにより、すなわち、当接させる速度を遅くし、当接時の圧力を弱くすることによって、保管ラック１００の隔壁１１０を傷つけることなく収納セル１１２の位置を検出することができる。

次に、測定用治具４００の下部挿入部４００ｂが隔壁１１０に衝突することなく１つの収納セル１１２を構成する４つの隔壁１１０に囲まれた領域内に挿入されたことを検知したら、図１１（ｃ）に示すように、突上げ棒３６０を矢印Ｃ方向に上昇させて、測定用治具４００を把持部３００のマイクロチューブ挿入穴３１５内に戻す。
そして、把持部３００が、図１１（ａ）と同じ高さとなるまで矢印Ｄ方向に上昇させる。

そして、図１１（ｄ）に示すように、把持部３００を矢印Ｅ方向（Ｘ軸マイナス方向）に微少移動させる。本実施例では、１０μｍ移動させている。
その後、再び、図１１（ａ）に示すように、再び、把持部３００を降下させる。
このような図１１（ａ）〜（ｄ）に示した一連の操作を創薬用ピッキング機構の制御装置により自動的に繰り返す。
そして、図１２（ａ）に示すように、創薬用ピッキング機構の把持部３００を矢印Ｆ方向に降下させ、図１２（ｂ）に示すように、把持部３００が、保管ラック１００のチューブ支持ピン１１１に接触しない程度に降下させた後、突落し棒３５０を矢印Ｇ方向に降下させて測定用治具４００を降下させる。
その結果、図１２（ｃ）に示すように、測定用治具４００の下部挿入部４００ｂが、隔壁１１０の上部に当接したことが検知されたら、その時のＸ軸方向の位置をＸａとして創薬用ピッキング機構の制御回路内のメモリに記憶する。

次に、前述した一連の操作を対面する隔壁に対して行う。
すなわち、図１１（ｄ）の矢印Ｅ方向を逆向き（Ｘ軸プラス方向）にして、図１１（ａ）〜（ｄ）に示した一連の操作を繰り返す。
その結果、測定用治具４００の下部挿入部４００ｂが、隔壁１１０の上部に当接したことが検知されたら、その時のＸ軸方向の位置をＸｂとして創薬用ピッキング機構の制御回路内のメモリに記憶する。
さらに、創薬用ピッキング機構の把持部３００の移動方向をＹ軸方向に換えて、前述したＸ軸方向の座標位置の検出と同様の方法により、ＹａとＹｂを検出して、創薬用ピッキング機構の制御回路内のメモリに記憶する（第３工程）。

そして、創薬用ピッキング機構のＸ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値の平均、すなわち、（Ｘａ＋Ｘｂ）／２を求めて、これを位置の認識対象となる収納セル１１２のＸ軸方向の座標位置Ｘ１とする。
また、創薬用ピッキング機構のＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値の平均、すなわち、（Ｙａ＋Ｙｂ）／２を求めて、これを位置の認識対象となる収納セル１１２のＹ軸方向の座標位置Ｙ１とする。

そして、最終的に位置の認識対象となる収納セル１１２の中心位置が、（Ｘ１，Ｙ１）として求められる（第４工程）。

前述したような収納セル１１２の中心位置のＸ座標及びＹ座標を求める作業を、保管ラック１００の四隅の収納セル１１２の全てに対して行い、求められた四隅の収納セル１１２の座標位置、すなわち、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）と保管ラック１００の既知のピッチ（本実施例の場合、４．５ｍｍ）とに基づき、保管ラック１００の３８４個全ての収納セルの中心位置を計算によって算出する。

前述のようなティーチングを最初のピッキング動作の前に行うことにより、保管ラックの成形時に生じがちな公差の影響をほとんど受けることなく、円滑なピッキングを行うことができ、その効果は甚大である。

本発明によれば、創薬用ピッキング機構の最初のピッキング動作を行う前に実施するティーチング作業を自動で行うことができるため、作業が簡単であり、時間を短縮することができ、精度を向上させることができ、ティーチング作業時に生じがちな感電や衝突などの危険を回避することができ、その産業上の利用可能性はきわめて高い。

実施例の創薬用ピッキング機構の把持部を示した斜視図。図１に示した把持部を矢視ＩＩ方向から見たときの斜視図。図１に示した把持部を矢視ＩＩＩ方向から見たときの側面図。実施例の測定用治具の一例を示す斜視図。図４に示した測定用治具を矢視Ｖ方向から見たときの底面図。実施例の測定用治具の別の一例を示す斜視図。図６に示した測定用治具を矢視ＶＩＩ方向から見たときの底面図。実施例の測定用治具のさらに別の一例を示す斜視図。図８に示した測定用治具を矢視ＩＸ方向から見たときの底面図。図４に示した測定用治具の下部挿入部を収納セルに挿入させたときの概略図。本実施例の自動ティーチングの動作を説明する断面図。本実施例の自動ティーチングの動作を説明する断面図。アルミシートタイプの保管ラックの斜視図。キャップタイプの保管ラックの斜視図。

１００、２００・・・保管ラック
１１０・・・（保管ラックの）隔壁
１１１・・・（保管ラックの）チューブ支持ピン
１１２・・・（保管ラックの）収納セル
１２０、２２０・・・マイクロチューブ
２２２・・・（マイクロチューブの）チューブ本体
２２３・・・（マイクロチューブの）開口部
２２４・・・（マイクロチューブの）キャップ
３００・・・（創薬用ピッキング機構の）把持部
３１０・・・基準爪部材
３１５・・・マイクロチューブ収納穴
３２０・・・爪支持部材
３２０ａ、３２０ｂ・・・（爪支持部材の）挿通穴
３３０、３４０・・・爪部材
３３０ａ、３４０ａ・・・（爪部材の）先端円形部位
３５０・・・突落し棒
３６０・・・突上げ棒
４００、５００、６００・・・測定用治具
４００ａ、５００ａ、６００ａ・・・（測定用治具の）上部把持部
４００ｂ、５００ｂ、６００ｂ・・・（測定用治具の）下部挿入部

Claims

創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された所定の数の収納セルを有する保管ラックの所望の収納セルに抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング装置において、
前記創薬用ピッキング機構が、測定用治具を把持するとともに、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入して前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測し、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする位置計測機能を有することを特徴とする創薬用自動ティーチング装置。
創薬用試料を封入するマイクロチューブを格子状の隔壁によって区画された所定の数の収納セルを有する保管ラックの所望の収納セルに抜き差しする創薬用ピッキング機構に対して、最初のピッキング動作を行う前に前記収納セルの位置を認識させる創薬用自動ティーチング方法において、
前記創薬用ピッキング機構が測定用治具を把持する第１工程と、位置を認識させる前記収納セルの４つの隔壁に囲まれた領域内に前記測定用治具を挿入させる第２工程と、前記測定用治具を前記４つの隔壁方向に移動させて、前記測定用治具が隔壁の上部に当接する位置を計測する第３工程と、Ｘ軸方向の移動から得られた２つのＸ座標値とＹ軸方向の移動から得られた２つのＹ座標値を求め、前記２つのＸ座標値の平均と前記２つのＹ座標値の平均とを前記収納セルの中心位置とする第４工程とを有することを特徴とする創薬用自動ティーチング方法。