特許 6594024 検体処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6594024

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】検体処理システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/06 20060101AFI20191010BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   B25J9/06 A

   G01N1/00 101

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-95034(P2015-95034)

(22)【出願日】2015年5月7日

(65)【公開番号】特開2016-209949(P2016-209949A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114891

【氏名又は名称】ヤマト科学株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】514074382

【氏名又は名称】カワダロボティクス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(72)【発明者】

【氏名】本島 和幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 太輔

(72)【発明者】

【氏名】小野 隆嗣

(72)【発明者】

【氏名】井原 茂男

(72)【発明者】

【氏名】和田 洋一郎

【審査官】 松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−００３３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７１３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１６３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７４４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５９０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１７８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５９９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−００５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２３５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３３６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基台に旋回可能に設けられた胴体部と、
上記胴体部に設けられた複数のアームと、
上記胴体部に関節部を介して設けられた頭部と、
上記アームに脱着可能に装着される複数の手先ツールと、を備え、
上記頭部がステレオカメラを有し、
上記アームが、少なくとも３つの関節部を有し、かつそのアームの先端に手先ツールを装着する装着部とハンドカメラとを有するものであり、
検体に対して行う処理に応じた手先ツールを選択して上記複数のアームそれぞれに異なる手先ツールを装着し、
上記アームに装着された手先ツールの届く範囲内に配置された器具の位置や大きさを上記ステレオカメラ及び上記ハンドカメラで認識して上記胴体部と上記複数アームとの各関節部が、互いに協調して動き、且つ上記複数のアームに装着された異なる手先ツールが互いに協調して上記器具を用いて検体に対して処理を行う検体処理システムであり、
上記手先ツールが、把持ハンド、ピペット操作ハンドから選択される手先ツールを含み、
上記装着部に把持ハンドとピペット操作ハンドとを装着し、
上記ピペット操作ハンドがピペットを固定するホルダと、押圧部材とを備え、ピペット操作ハンドのみでピペットの操作が可能なものであり、
上記把持ハンドと上記ピペット操作ハンドが協調して検体処理を行うことを特徴とする検体処理システム。

【請求項2】

上記把持ハンドが、互いに遠近する方向に移動する２つ把持部材を有する把持部材対を備え、上記２つ把持部材それぞれの上側に突出した把持突起を複数有する把持ハンドを含むことを特徴とする請求項１に記載の検体処理システム。

【請求項3】

上記把持ハンドが、互いに遠近する方向に移動する２つ把持部材を有する把持部材対を備え、上記２つ把持部材それぞれの下側に突出した把持突起を複数有する把持ハンドを含むことを特徴とする請求項１に記載の検体処理システム。

【請求項4】

上記把持ハンドが、互いに遠近する方向に移動する２つ把持部材を有する把持部材対を、該２つの把持部材が遠近する方向と略直交する方向に複数備え、
該複数の把持部材対が、上記２つ把持部材が遠近する方向と略直交方向に移動して遠近する把持ハンドを含むことを特徴とする請求項１に記載の検体処理システム。

【請求項5】

ディスポーザブルチップ立ての位置及び大きさを上記ステレオカメラで認識し、
ディスポーザブルチップの有無を上記ハンドカメラで認識して作業することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の検体処理システム。

【請求項6】

上記基台がスライドレール上を移動するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の検体処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検体に対する処理を行う検体処理システムに係り、更に詳細には、従来、作業者が行っている検体に対する処理を自動化する検体処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

生命科学研究や、新薬開発などのライフサイエンスの現場における細胞工学的処理や
分子生物学的技術は、ほとんどの行程を作業従事者の手作業に依存しており、従事者の多大な時間と労力が費やされるにも関わらず、人的要因がもたらすバラツキなどデータの再現性に課題を残している。
また、検体によっては、生体にとって危険な毒性を有する細菌や劇薬等の危険物、高線量の放射性同位元素等を扱うことがあるため、作業の自動化は従事者の安全に寄与することができる。加えて、汎用の実験器具を用いた自動化により、大量の検体を長時間にわたって正確に処理することが可能となり、一連の作業の自動化は従事者の一層効率的な配置の面からも望まれている。

【0003】

特許文献１〜３には、２つの把持部材で実験器具等を把持するロボットにより、検体処理を自動化する検体処理システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５３０５１７４号公報

【特許文献2】特許第５３０５１７５号公報

【特許文献3】特許第５３０５１７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１〜３に記載のものにあっては、上記２つの把持部材で把持することができない実験器具については、該実験器具に応じたホルダが用意されている。
しかし、上記２つの把持部材が遠近する動作のみによって上記ホルダの操作を行うものであるため、上記ホルダを操作する動作が限られており、上記ホルダを用いたとしても行える操作・作業が制限されてしまう。したがって、熟練した作業者のテクニックやコツをまねた細かな作業を実験に採用することが困難であり、期待する処理を行えないことがある。

【0006】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動化された検体処理において、熟練者のテクニックやコツをまねた細かな作業を可能にすると共に、調製サンプル間のバラツキの発生を防止できる検体処理システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、複数の手先ツールの中から、行う処理に適した手先ツールを選択してアームに装着し、該手先ツールを用いて検体処理を行うことにより、行える操作や作業の制限が大幅に緩和され、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0008】

即ち、本発明の検体処理システムは、基台に旋回可能に設けられた胴体部と、
上記胴体部に設けられた複数のアームと、
上記胴体部に関節部を介して設けられた頭部と、
上記アームに脱着可能に装着される複数の手先ツールと、を備え、
上記頭部がステレオカメラを有し、
上記アームが、少なくとも３つの関節部を有し、かつそのアームの先端に手先ツールを装着する装着部とハンドカメラとを有するものであり、
検体に対して行う処理に応じた手先ツールを選択して上記複数のアームそれぞれに異なる手先ツールを装着し、
上記アームに装着された手先ツールの届く範囲内に配置された器具の位置や大きさを上記ステレオカメラ及び上記ハンドカメラで認識して上記胴体部と上記複数アームとの各関節部が、互いに協調して動き、且つ上記複数のアームに装着された異なる手先ツールが互いに協調して上記器具を用いて検体に対して処理を行う検体処理システムであり、
上記手先ツールが、把持ハンド、ピペット操作ハンドから選択される手先ツールを含み、
上記装着部に把持ハンドとピペット操作ハンドとを装着し、
上記ピペット操作ハンドがピペットを固定するホルダと、押圧部材とを備え、ピペット操作ハンドのみでピペットの操作が可能なものであり、
上記把持ハンドと上記ピペット操作ハンドが協調して検体処理を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の関節部を有し、自在に可動する複数のアームの先端に、検体に対して行う処理に適した手先ツールを装着して検体処理を行うこととしたため、自動化された検体処理において、熟練者のテクニックやコツを再現した細かな作業を行うことができると共に、調製サンプル間のバラツキの発生が防止された検体処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の検体処理システムのロボットの本体部の一例を示す図である。

【図2】ロボットのアームと手先ツールとの接合部の一例を示す図である。

【図3】本発明の検体処理システムの作業台の配置例を示す図である。

【図4】処理用器具を把持する手先ツールの一例を示す図である。

【図5】処理用器具を把持する手先ツールの他の一例を示す図である。

【図6】処理用器具を把持する手先ツールの他の一例を示す図である。

【図7】処理用器具を把持する手先ツールの他の一例を示す図である。

【図8】処理用器具を把持する手先ツールの他の一例を示す図である。

【図9】ワンハンドでシャーレ蓋の開閉する状態の例を示す図である。

【図10】処理用器具を把持する手先ツールの他の一例を示す図である。

【図11】ピペットを操作する手先ツールの一例を示す図である。

【図12】ピペットを操作する手先ツールと処理用器具を把持する手先ツールを協調させた処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の検体処理システムについて詳細に説明する。
本発明の検体処理システムは、複数のアームを有する本体部と、上記アームに脱着可能に装着される複数の手先ツールとを備えたロボットを含み、上記アームに装着された手先ツールの届く範囲内に検体に対して処理を行うための処理用器具が配置される。
そして、検体に対して行う処理に応じて、上記ロボットが適切な手先ツールを選択し上記アームに装着して処理を行うものである。

【0012】

＜本体部＞
ロボットの本体部１は、図１に示すように、複数のアーム２を有するものであり、上記ロボットは、検体処理動作を制御する演算装置、記憶装置、入出力装置等を備えた制御装置と相互通信可能に接続される。

【0013】

上記アーム２は、マニピュレータとして機能するものであり、基台３上に第七関節部４０７によって旋回可能に設けられた胴体部４の左右両側にそれぞれ一本ずつ、合計二本設けられることが好ましい。
アームの数は、多ければ多いほど、複数のアームを協調させることで複雑な操作・作業が可能になるが、本発明においては、処理に応じて手先ツールを交換するものであるため、可能な操作・作業の幅が格段に広いものである。したがって、アームが左右に二本あれば熟練者のテクニックやコツを再現した細かな検体処理が可能であり、さらに、省スペース化を図ることが可能となる。

【0014】

上記左右のアーム２（Ｒ、Ｌ）は、胴体部４から順に、肩部２１（Ｒ、Ｌ）、上腕部２２（Ｒ、Ｌ）、第一前腕部２３（Ｒ、Ｌ）、第二前腕部２４（Ｒ、Ｌ）、手首部２５（Ｒ、Ｌ）がそれぞれ関節部を介して連結されている。そして、上記の関節部それぞれには、各関節部を回転駆動するサーボモータを備えるアクチュエータ及び力覚センサが設けられる。

【0015】

上記肩部２１は、ロボットの長手方向と略平行方向の回転軸を有する第一関節部２０１（Ｒ、Ｌ）によって回転可能に胴体部４に連結され、上記第一関節部２０１によって、アーム２をひねり方向に動作させることが可能となる。

【0016】

上記上腕部２２は、前記第一関節部２０１の回転軸方向と略直交方向の回転軸を有する第二関節部２０２（Ｒ、Ｌ）によって上記肩部２１に対して回転可能に連結され、上記第二関節部２０２の回転によって上記上腕部２２より下部のアームが上下方向に動く。

【0017】

上記第一前腕部２３は、上記第二関節部２０２の回転軸方向と略平行方向の回転軸を有する第三関節部２０３（Ｒ、Ｌ）によって上記上腕部２２に対して回転可能に連結され、上記第二関節部２０２と同様、上記第一前腕部２３より下部のアームが上下方向に動く。そして、上記第二関節部２０２と第三関節部２０３とが協調して回転することで、装着した手先ツールを前後方向に動かすことが可能となる。

【0018】

また、上記第二前腕部２４は、上記第三関節部２０３の回転軸方向と略直交方向の回転軸を有し、ひねり方向に回転する第四関節部２０４（Ｒ、Ｌ）を有し、第四関節部２０４（Ｒ、Ｌ）によって処理用器具を傾けたり裏返したりする動作が可能となる。

【0019】

上記手首部２５は、上記第四関節部２０４の回転軸方向と略直交方向の回転軸を有する第五関節部２０５（Ｒ、Ｌ）によって上記第二前腕部２４に対して回転可能に連結される。
また、上記手首部２５の先端には、前記第五関節部２０５の回転軸方向と略直交方向の回転軸を有する第六関節部２０６（Ｒ、Ｌ）を有する。また、上記第六関節部２０６の回転によって自在に回転する手先ツールを装着する装着部２６を備える。該装着部２６に装着された手先ツールは、上記第六関節部２０６の回転に伴って回転する。

【0020】

上記の各関節部が互いに協調して回転することで、上記ロボットの周囲に配置された処理用器具との干渉を避けて作業することが可能となる。
なお、アームの関節部は、回転軸方向が異なる関節部が３以上あればよく、６つに限られるものではない。

【0021】

上記各関節部に設けられたアクチュエータは、それぞれ、減速機を備えるサーボモータ等により構成されており、各アクチュエータの回転位置は、各アクチュエータに設けられたエンコーダからの信号として、上記制御装置に入力される。

【0022】

同様に、各関節部に設けられた力覚センサからの信号も上記制御装置に入力され、上記各アクチュエータによる関節部の回転駆動にフィードバックされる。
図１において、胴体部に備える２本アームは左右対称の構成であり、同一の符号を付して説明を省略する。

【0023】

ここで上記手首部と手先ツールとの装着部について説明する。
手先ツールを装着する手首部の装着部と手先ツールの手首部との接合部を図２に示す。
手先ツールの接合部５１に係合穴５１１が設けられ、他方、手首部の先端に設けられた手先ツールを装着する装着部２６には、上記係合穴５１１と係合する爪２６１が設けられる。そして、エアチャックによって手首ツールの脱着が行われる。
具体的には、上記手首部の装着部２６の爪２６１をエアによって動作させ、上記手先ツールの接合部の係合穴５１１に引っ掛けることで、手首部２５に手先ツールが装着される。

【0024】

また、上記装着部及び接合部にはコネクタ５１２が備えられ、手先ツールの把持部材等を駆動するための電力、電気信号や空圧が本体部から送られ、また、手先ツールから本体部への電気信号の転送が行われる。

【0025】

上記手首部２５には、ハンドカメラ２７を備えることが好ましい。手首部の先端のカメラで撮影した画像を２値化処理することで、手先ツールで把持した処理用器具内での被処理検体の位置や状態、例えば、傾けたシャーレ内の被処理検体の存在範囲等を確実に認識することが可能となる。したがって、シャーレ内の被処理検体に直接薬液を注液したり、シャーレの縁から薬液を伝わせて注液を穏やかに行ったりすることや、廃液後のシャーレ内の残液の有無の確認等、精緻な操作・作業が可能になる。
上記ハンドカメラ２７は、汚れ防止の観点から防汚カバー２７１を備えることが好ましい。

【0026】

上記ハンドカメラ２７に加えて、ステレオカメラ６１を備えることが好ましい。ステレオカメラ６１を備えることで、実験器具等の処理用器具の位置、大きさ、距離や、作業台の空きスペース等を認識することができ、実験器具等の配置が変化しても検体処理を行うことができる。また、上記実験器具や作業台等の端部にはマーカーを設けることが好ましい。上記マーカーにより処理用器具の大きさ等をより確実に認識することができる。
具体的には、作業台等の端部に設けられたマーカーにより作業台等の外縁を認識し、該作業台上、すなわち、認識エリア内を撮影して得られた画像を２値化処理して、実験器具の有無、大きさ、形状を認識する。そして、手先ツールに設けられたファイバーセンサーからの情報、上記ハンドカメラ及びステレオカメラからの情報とから実験器具の正確な位置を認識する。

【0027】

上記ステレオカメラ６１は本体上部に設けることが好ましく、胴体部４の上にステレオカメラを備える頭部６を設けることが好ましい。上記頭部６は、回転軸が互いに略直交する第八関節部６０８と図示しない第九関節部を介して胴体部４に連結されることが好ましい。上記第八関節部６０８と第九関節部とによって頭部６を上下左右に動かすことができ、胴体部４を旋回させることなく広範囲の撮像が可能となる。

【0028】

上記本体部はスライドレール７上に設置することができる。本体部がスライドレール７上を移動することで作業可能範囲が広がり、多くの器具等を必要とする複雑な検体処理や、使用する器具が異なる複数種の検体処理等を、ロボットの周囲に必要な処理用器具を配置することで行うことが可能となる。

【0029】

処理用器具を配置する作業台８のレイアウト例を図３に示す。本発明の検体処理システムにおけるロボットは、胴体部を旋回可能にする第七関節部４０７を有するため、ロボットの正面だけでなく、図３（ａ）に示すように、左右や背面にも処理用器具を配置することができる。また、スライドレールを設けることで、図３（ｂ）に示すように、アームに装着された手先ツールの届く範囲が大幅に拡大し、処理用器具の配置の自由度が大きくなる。
また、図３（ｃ）に示すように、スライドレール上にロボットを複数配置し、複数のロボットを協調させて検体処理を行ってもよい。
なお、図３には直線状のスライドレール７を示したが、曲線部を有してもよく、円形や楕円形であってもよい。

【0030】

＜手先ツール＞
本発明の検体処理システムは、アームの脱着可能に装着される複数の手先ツールを備え、行う処理に応じた手先ツールを選択し上記アーム２に装着して検体処理を行う。
手先ツールとしては、試験管、ビーカー、シャーレ、スクレーパー、ハケ、ガラス棒等の器具を把持する把持ハンドや、ピペットを操作するピペット操作ハンド等が挙げられる。

【0031】

図４（ａ）は、把持ハンド５Ａの例を示す平面図であり、図４（ｂ）はシャーレ８１を把持した状態を示す側面図である。上記把持ハンド５Ａは、上記装着部２６との接合部５１と、該接合部５１の側方に突出して設けられた２つの把持部材５２で構成される把持部材対と、シャーレ等の被把持物の有無を検知する図示しないファイバーセンサーとを有する。
上記２つの把持部材５２は、対向する側に略円弧上の凹部５２１が設けられ、２つ把持部材５２が互いに遠近する方向に移動して処理用器具を把持する。なお、上記円弧状の凹部５２１は、シャーレ８１や試験管８３等と把持部材との接触面積が大きくなればよく、シャーレ８１や試験管８３の外形と同一形状をしている必要はない。
図４に示す把持ハンド５Ａによれば、シャーレ等の上方から把持ハンド５Ａを下してシャーレ等を把持するだけでなく、シャーレ等の側方から把持ハンド５Ａの把持部材５２侵入させて把持することができる。

【0032】

図５（ａ）は、他の把持ハンド５Ｂの例を示す平面図であり、図５（ｂ）はシャーレ８１の蓋８２を把持した状態を示す側面図である。図５に示す把持ハンド５Ｂは、上記装着部２６との接合部５１と、該接合部５１の側方に突出して設けられた２つの把持部材５２で構成される把持部材対とを有し、２つの把持部材それぞれの下側にゴム等のすべり止めを有する把持突起５２２を２つずつ備える。また、いずれか一方の把持部材５２の上側、すなわち、上記把持突起５２２とは反対側にフック５２３が設けられる。
図５に示す把持ハンド５Ｂによれば、シャーレ等の上端部を把持することができるため、障害物よけてシャーレ等を置くことができる。具体的には、後述する図６に示す把持ハンド５Ｃの把持突起５２２等と干渉することなく、シャーレ８１を持ち替えることができる。
また、恒温槽等のドアの下部に設けられた図示しない突起に上記フック５２３を引っ掛けることで、シャーレ等を把持したままドアを開けることができる。

【0033】

図６（ａ）は、さらに他の把持ハンド５Ｃでシャーレ８１を把持した状態の例を示す平面図であり、図６（ｂ）はその側面図である。図６に示す把持ハンド５Ｃは、２つの把持部材５２それぞれの上側にゴム等のすべり止めを有する把持突起５２２を２つずつ有する。また、いずれか一方の把持部材の下側にフック５２３が設けられる。
図６に示す把持ハンド５Ｃの把持部材は、図４に示す把持ハンドの把持部材５２とは異なり、円弧状の凹部５２１を有さず、２つの把持部材の対向する側に直線部５２４を有する。２つの把持部材５２の対向する側が直線状であることで、把持部材５２上にシャーレ８１等の縁が載った状態でしっかりと把持できるため、シャーレ等を搖動させて検体を撹拌する等の操作ができる。
また、恒温槽等のドアの上部に設けられた突起に上記フック５２３を引っ掛けることで、シャーレ等を把持したままドアを開けることができる。

【0034】

図７（ａ）は、さらに他の把持ハンド５Ｄの例を示す平面図であり、図７（ｂ）は試験管８３を把持した状態を示す側面図である。２つの把持部材５２の対向する側の略円弧上の凹部５２１が、試験管８３の把持に適した形状をしている他は、上記図４に示す把持ハンド５Ａと同様である。

【0035】

図８に示す把持ハンド５Ｅは、図４に示す把持ハンド５Ａの把持部材対を、該把持部材対の２つの把持部材５２が遠近する方向と直交する方向、すなわち、上下方向に複数の把持部材対を備えるものである。そして、上記２つ把持部材５２が遠近する方向と略直交方向（上下方向）に、上記把持部材対のいずれか一方又は両方が移動して遠近する。
上記把持部材対が遠近することで、図９示すように、上側の把持部材対でシャーレの蓋８２を把持し、下側の把持部材対でシャーレ８１を把持することができる。例えば、下側の把持対を支えるロッド５２５を伸ばし、上記２つの把持部材対の間隔を広げることでシャーレ等の蓋の開閉をワンハンドで行うことが可能となる。

【0036】

上記把持ハンド５Ａ〜５Ｅの把持部材対は、把持部材５２の根元を軸として互いに反対方向に回転させ、把持部材対の先端が最も遠近するように移動させてもよいが、２つの把持部材同士を互いに平行移動させて遠近させることが好ましい。平行移動させることで様々な大きさの処理用器具の把持が可能になる。

【0037】

図１０（ａ）は、さらに他の把持ハンド５Ｆの例を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、該把持ハンド５Ｆでスクレーパー８４を把持した状態を示す斜視図である。
図１０に示す把持ハンド５Ｆは、上記の把持ハンド５Ａ〜５Ｅとは把持部材５２の配置が異なるものであり、２つの把持部材５２の合わせ面が手先ツールを回転させる上記第六関節部２０６の回転軸の略延長線上に配置される。該把持ハンド５Ｆによれば、例えば、上記第六関節部２０６を回転させることで、把持ハンド５Ｆが把持するスクレーパー８４の向きを変えることができる。上記第六関節部２０６の回転とアーム２の前後動とを協調させることで、シャーレ８１の縁に沿ってスクレーパー８４を動かすことができ、検体等を残さず掻き取ることが可能となる。
なお、２つの把持部材５２はスクレーパーの柄に合わせた凹部５２１を有することが好ましい。

【0038】

上記各把持ハンド５Ａ〜５Ｆの把持部材対は、それぞれ、アクチュエータ及び力覚センサを備え、２つの把持部材５２の間隔や、力覚センサからの信号が上記制御装置に入力され、アクチュエータによる把持部材５２の駆動にフィードバックされる。

【0039】

上記各把持ハンド５Ａ〜Ｆは、基台３に設けられた（図示しない）載置台に置かれることが好ましい。基台３に設けられた載置台に置くことで本体部１がスライドレール７上を移動しても、常に把持ハンドがアーム２の可動域内にあるため、手先ツールを交換する際、本体部１が移動して手先ツールを取りに行く必要がなく、作業効率が向上する。

【0040】

図１１に示すピペット操作ハンド５Ｇは、上記装着部２６との接合部５１、ピペットを固定するホルダ５３、ピペット８５のプッシュボタン８５１を押す押圧部材５４を備え、該押圧部材５４はサーボモータ等を有するアクチュエータにより駆動される。また、押圧部材５４の押圧力を力覚センサで検知し、該力覚センサらの信号を制御装置に転送し、上記アクチュエータの駆動にフィードバックすることで、薬液の吸入、排出及び、ディスポーザブルチップ８５２の廃棄がワンハンドで行われる。

【0041】

上記ピペット操作ハンド５Ｇは、ワンハンドでピペットを操作できるため、ピペット８５を傾けた状態での注液等が可能であり、試験管８３の内壁を伝わせた注液等、熟練者が行う細かな作業をまねることが可能となる。

【0042】

また、上記図８、９に示す把持ハンド５Ｅと図１１に示すピペット操作ハンド５Ｇとを協調させることで、例えば、図１２に示すように、シャーレ８１の蓋８２を僅かに開いて処理がすることが可能となる。したがって、シャーレ内の検体が外界に曝されることを最小限にする等、熟練者のテクニックをまねることが可能になるだけでなく、蓋８２を外して置く動作を省略でき作業効率が大幅に向上する。

【0043】

上記ピペット操作ハンド５Ｇは、特定の薬液や処理用器具と共に使用されることが多く、基台３に設けられた載置台に置くだけでなく、上記薬液や処理用器具等の近くにおいてもかまわない。

【0044】

＜検体処理システム＞
本発明の検体処理システムは、検体（細胞 血液、組織、尿等）に対して、試薬の注入、撹拌、分離、上澄み液の吸引、加熱や冷却等の処理を実行するシステムであり、スライドレール７上を移動する上記ロボットのアーム２の先端に装着された手先ツールが届く範囲内に処理用器具を有する。
処理用器具としては、シャーレ、シャーレ台、スクレーパー、スクレーパー立て、試験管、試験管立て、ピペット、ピペット立て、ディスポーザブルチップ、ディスポーザブルチップ立て、恒温槽、遠心機、撹拌機、加熱・冷却器、及びこれらを載置する作業台、廃液タンク、廃棄ボックス等、検体処理に使用される器具が挙げられる。

【0045】

上記シャーレは、検体を収納する蓋付きの平皿であり、手先ツールが届く範囲内に配置されたシャーレ台上に載置される。上記シャーレを用いるときは、例えば図４〜６、図８に示す把持ハンド５Ａ〜５Ｃ、５Ｅが用いられる。

【0046】

上記スクレーパーは、検体を掻き混ぜたり、掻き寄せたりするための器具であり、スクレーパー立てに並置されている。上記スクレーパーを用いるときは、例えば図１０に示す把持ハンド５Ｆが用いられる。

【0047】

また、上記試験管は、検体に対して様々な処理を行うための器具であり、試験管立てに並置されており、試験管立ては作業台の他、恒温槽等にも配置される。上記試験管としては、通常の試験管の他、遠心機に使用可能なマイクロチューブ等が含まれる。
上記試験管を用いるときは、例えば図７に示す把持ハンド５Ｄが用いられる。

【0048】

上記ピペットは、試薬や上澄み液を吸引・注入するための機器であり、本発明においては、容量が異なる容量固定型のピペットを複数備える。
上記各ピペットは、それぞれ、図７に示すピペット操作ハンド５Ｇに定着して設けられ、各ピペット操作ハンド５Ｇがピペット立てに載置される。また、上記ピペット立ての近傍には、ディスポーザブルチップ立てに配置されたディスポーザブルチップを備える。

【0049】

上記恒温槽は、例えば、ＣＯ_２インキュベーター等の検体を培養するための機器であり、加熱・冷却器は、検体の加熱・冷却を行うための機器である。これらの機器には検体が収納されたシャーレや試験管が収容される。

【0050】

上記遠心機は、試験管内の検体を構成する成分を、遠心力により分離又は分画するための機器であり、また上記撹拌機は、試験管内の検体を撹拌するための機器である。

【0051】

上記廃液タンクは使用後の薬液等を捨てる容器であり、廃棄ボックスは使用済のスクレーパー、ディスポーザブルチップ等の消耗品を捨てる容器である。

【0052】

処理用機器としては、上記の機器に限られず他の機器を含んでいてもよく、また、上記機器のうち１つ以上の機器を省略してもかまわない。

【0053】

次に、検体処理システムの動作について説明する。
上記ロボットの動作は上記制御装置によって制御され、上記ロボットは上記制御装置からの動作指令が入力されることで動作を開始する。検体処理は両方のアームを協調して動作させて行うが、作業によってはいずれか一方のアームのみで行ってもよい。

【0054】

上記制御装置からの指令を受けるとロボットは、一方のアーム２（Ｒ）を動かし、アーム２（Ｒ）の装着部２６と、基台３の載置台に載置された図５に示す把持ハンド５Ｂの接合部５１とを合わせてアーム２（Ｒ）に上記把持ハンド５Ｂを装着する。また、他方のアーム２（Ｌ）を動かし、アーム２（Ｌ）の装着部２６と、基台３の載置台に載置された図６に示す把持ハンド５Ｃの接合部５１とを合わせてアーム２（Ｌ）に上記把持ハンド５Ｃを装着する。

【0055】

一方のアーム２（Ｒ）を動かし、図５に示す把持ハンド５Ｂを用い、作業台８上の検体（例えば、細胞）が入ったシャーレ８１の蓋８２を上方から把持して蓋８２を持ち上げて開け、該蓋８２をシャーレ８１の横に置く。そして、同じアーム２（Ｒ）を動かし把持ハンド５Ｂで作業台８上の検体が入ったシャーレ８１を把持し、他方のアーム２（Ｌ）に装着された図６に示す把持ハンド５Ｃ上に検体が入った上記シャーレ８１を置く。図６に示す把持ハンド５Ｃは該シャーレを把持することで、図５に示す把持ハンド５Ｂから図６に示す把持ハンド５Ｃに持ち替えが行われる。

【0056】

一方のアーム２（Ｒ）は、図５に示す把持ハンド５Ｂを外して所定の載置台上に置き、アーム２（Ｒ）を動かして図１１に示すピペット操作ハンド５Ｇを装着する。そして、ディスポーザブルチップ立て上にアーム２（Ｒ）を動かし、ハンドカメラ２７でディスポーザブルチップ８５２有無（位置）を認識し、ピペット８５をディスポーザブルチップ８５２に押し付けて嵌め込む。

【0057】

その後、一方のアーム２（Ｒ）は、ピペット操作ハンド５Ｇの押圧部材５４でピペット８５のプッシュボタン８５１を押しながら、ピペットの先端を薬液に浸け、プッシュボタン８５１を離して定量の薬液をピペット内に吸入する。

【0058】

そして、他方のアーム２（Ｌ）に装着された把持ハンド５Ｃで把持している検体が入ったシャーレ８１上にピペット８５の先端を移動させ、ハンドカメラ２７でシャーレ８１内の検体の位置を確認し、ピペット８５のプッシュボタン８５１を押して所望の位置に薬液を滴下する。
その後、他方のアーム２（Ｌ）を動かして歳差運動のようにシャーレ８１を揺らし、薬液を検体全体に行きわたらせる。このように、図６に示す把持ハンド５Ｃによれば、シャーレ８１の底部の縁が把持部材５２上に載った状態で把持することができ、かつシャーレの側壁が把持突起５２２で押さえているため、シャーレ８１を揺らしてもずれることがない。
このとき、一方のアーム２（Ｒ）は、廃棄ボックス上でピペット操作ハンド５Ｇの押圧部材５４でピペット８５のプッシュボタン８５１を最後まで押し込み、ディスポーザブルチップ８５２を廃棄ボックスに投棄する。そして、ピペット操作ハンド５Ｇを載置台に置き、再び図５に示す把持ハンド５Ｂを装着する。

【0059】

薬液を検体全体に行きわたらせたら、他方のアーム２（Ｌ）で把持している検体が入ったシャーレ８１を、一方のアーム２（Ｒ）に装着した把持ハンド５Ｂに持ち替える。

【0060】

その後、他方のアーム２（Ｌ）に装着された図６に示す把持ハンド５Ｃのフック５２３を恒温槽のドアの下部に設けられた突起に引っ掛けて開ける。そして、上記フック５２３を恒温槽内のスライド棚に設けられた突起に引っ掛け、スライド棚を引き出す。
なお、図７に示す把持ハンド５Ｄや、図１０に示す把持ハンド５Ｆを用いて恒温槽のドアを開けたり、スライド棚を引き出したりしてもよく、必ずしもドアや棚に上記フックを引っ掛けるための突起を設ける必要はない。

【0061】

そして、一方のアーム２（Ｒ）に装着された把持ハンド５Ｂで把持しているシャーレ８１をスライド棚上に置いた後、アーム２（Ｒ）を動かして把持ハンド５Ｂでシャーレの蓋８２を把持し、スライド棚上のシャーレ８１に蓋をする。その後、スライド棚を押して中に戻し、恒温槽のドアを押して閉める。

【0062】

所定時間が経過したら、一方のアーム２（Ｒ）に装着されている図５に示す把持ハンド５Ｂを載置台に置き、図８に示す把持ハンド５Ｅを装着する。他方のアーム（Ｌ）に装着された図６に示す把持ハンド５Ｃのフック５２３を恒温槽のドアに引掛けて開ける。そして、上記フック５２３を恒温槽内のスライド棚に引掛け、スライド棚を引き出す。

【0063】

そして、図８に示す把持ハンド５Ｅの上側の把持部材対でシャーレの蓋８２を把持し、下側の把持部材対でシャーレ８１を把持し、シャーレを恒温槽からとり出す。
その後、他方のアーム（Ｌ）に装着された把持ハンド５Ｃのフック５２３を用いてスライド棚を元に戻し、恒温槽のドアを閉める。そして、他方のアーム２（Ｌ）は、図６に示す把持ハンド５Ｃを所定の載置台に置き、図１１に示すピペット操作ハンド５Ｇを装着する。そして、ディスポーザブルチップ８５２をピペット８５に嵌め込み、押圧部材５４でピペット８５のプッシュボタン８５１を押しながら、ピペット８５の先端を薬液に浸け、プッシュボタン８５１を離して定量の薬液をピペット内に注入する。

【0064】

その後、図８に示す把持ハンド５Ｅのロッド５２５を動かして、図１２に示すようにシャーレ８１の蓋８２を僅かに開き、ハンドカメラ２７でピペット８５の先端とシャーレ８１との位置を確認してシャーレ内に薬液を滴下する。薬液の添加が終了したら、すぐに上記把持ハンドのロッド５２５を動かして蓋をする。そして蓋をしたシャーレ８１をスライド棚に置き、スライド棚を押して中に戻し、恒温槽のドアを閉める。
そして、他方のアーム（Ｌ）は、廃棄ボックス上で、ピペット操作ハンド５Ｇの押圧部材５４でピペット８５のプッシュボタン８５１を最後まで押し込み、ディスポーザブルチップ８５２を廃棄ボックスに投棄する。その後ピペット操作ハンド５Ｇ、及び、図８に示す把持ハンド５Ｅを所定の載置台に置く。

【0065】

所定時間が経過したら、一方のアーム２（Ｒ）を動かし、アーム２（Ｒ）の装着部２６と、基台３の載置台に載置された図５に示す把持ハンド５Ｂの接合部５１とを合わせてアーム２（Ｒ）に上記把持ハンド５Ｂを装着する。また、他方のアーム２（Ｌ）を動かし、アーム２（Ｌ）の装着部２６と、基台３の載置台に載置された図６に示す把持ハンド５Ｃの接合部５１とを合わせてアーム（Ｌ）に上記把持ハンドＣを装着する。
そして、他方のアーム２（Ｌ）に装着された図６に示す把持ハンド５Ｃのフック５２３を恒温槽のドアの突起に引っ掛けて開ける。そして、上記フック５２３を恒温槽内のスライド棚に引っ掛け、スライド棚を引き出す。

【0066】

一方のアーム２（Ｒ）を動かし、図５に示す把持ハンド５Ｂを用い、作業台８上の検体が入ったシャーレ８１の蓋８２を上方から把持して蓋を開け、該ふたを作業台８に置く。
そして、同じ一方のアーム２（Ｒ）を動かしスライド棚上の検体が入ったシャーレ８１を把持ハンド５Ｂで把持し、該検体が入ったシャーレ８１を、他方のアーム２（Ｌ）に装着された図６に示す把持ハンド５Ｃ上に置く。図６に示す把持ハンド５Ｃは該シャーレ８１を把持する。

【0067】

その後、一方のアーム２（Ｒ）は、図５に示す把持ハンド５Ｂを載置台に置き、図１０に示す把持ハンド５Ｆを装着し、スクレーパー立てのスクレーパー８４を図１０（ｂ）に示すように把持する。

【0068】

そして、ハンドカメラ２７でシャーレ８１の縁とスクレーパー８４の端部との位置を認識し、スクレーパー８４の端部をシャーレの縁に沿わせながら動かし、シャーレ全体をまんべんなくスクレーパーで掻いて、シャーレ底に張り付いたすべての検体を掻き出す。
そして、ハンドカメラ２７で検体が残っていないことを確認し、スクレーパー８４を廃棄ボックスに投棄する。
図６に示す把持ハンド５Ｃによれば、シャーレ８１の底部の縁が把持部材５２上に載っており、把持突起５２２でシャーレ８１の側壁を押さえて把持できるため、スクレーパー８４で強く押しても把持ハンド５Ｃ上のシャーレ８１がずれることがないため、確実に掻き寄せることが可能である。

【0069】

以上説明したように、本発明の検体処理システムは、自在に可動するアームと複数の手先ツールとを備えるロボットと、複数の処理用器具器とを備え、該複数の処理用器具が、ロボットアームに装着された手先ツールが届く範囲内に配置されている。上記ロボットは、検体に対して行う処理に応じて手先ツールを選択装着し、上記処理用器具器を使用して検体に対する処理を実行する。本発明の検体処理システムは、上記の検体処理に限られず、手先ツールや処理手法を適宜組み合わせて様々な処理を行うことが可能である。

【0070】

そして、処理に応じた上記手先ツールを選択使用するものであるため、どのような上記処理用器具であっても手先ツールを交換するだけで使用することができ、処理用器具を検体処理システムに合わせる必要がない。したがって、作業者が手作業で処理する際に用いる汎用の処理用器具をそのまま使用でき、低コストで検体処理を自動化できる。

【0071】

また、本発明における検体処理システムで検体処理を自動化することで、作業者の手作業によるバラツキを排除することができ、作業者が異なること等による再現性の低下が防止されると共に、熟練した作業者のテクニック・コツをまねた作業が可能となり、期待どおりの処理結果を得ることができる。

【0072】

また、本発明における検体処理システムによれば、薬液の添加時間等を厳密に定めることができ、複数種の薬液（例えば、炎症性メディエーター、架橋剤、ホルマリン、グリシン、リン酸緩衝生理食塩水）の添加間隔を替えた複数の検体を作製し、薬液の添加間隔の違いによる影響等を観察することも可能である。

【符号の説明】

【0073】

１ ロボット本体部

２ アーム
２１ 肩部
２２ 上腕部
２３ 第一前腕部
２４ 第二前腕部
２５ 手首部
２６ 装着部
２６１ 爪
２７ ハンドカメラ
２７１ 防汚カバー
２０１ 第一関節部
２０２ 第二関節部
２０３ 第三関節部
２０４ 第四関節部
２０５ 第五関節部
２０６ 第六関節部

３ 基台

４ 胴体部
４０７ 第七関節部

５Ａ 把持ハンド
５Ｂ 把持ハンド
５Ｃ 把持ハンド
５Ｄ 把持ハンド
５Ｅ 把持ハンド
５Ｆ 把持ハンド
５Ｇ ピペット操作ハンド
５１ 接合部
５１１ 係合穴
５１２ コネクタ
５２ 把持部材
５２１ 凹部
５２２ 把持突起
５２３ フック
５２４ 直線部
５２５ ロッド
５３ ホルダ
５４ 押圧部材

６ 頭部
６１ ステレオカメラ
６０８ 第八関節部
６０９ 第九関節部

７ スライドレール

８ 作業台
８１ シャーレ
８２ 蓋
８３ 試験管
８４ スクレーパー
８５ ピペット
８５１ プッシュボタン
８５２ ディスポーザブルチップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】