特開 2022-188463 マニピュレーションシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022188463

(43)【公開日】2022-12-21

(54)【発明の名称】マニピュレーションシステム

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/32 20060101AFI20221214BHJP

   B25J 7/00 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

G02B21/32

B25J7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021096508

(22)【出願日】2021-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 諭

【テーマコード（参考）】

2H052

3C707

【Ｆターム（参考）】

2H052AD14

2H052AF14

2H052AF19

3C707AS09

3C707BS03

3C707JS02

3C707JU12

3C707KT01

3C707KT06

(57)【要約】

【課題】操作性を向上させることができるマニピュレーションシステムを提供する。
【解決手段】マニピュレーションシステムは、駆動装置の駆動位置及び駆動速度に応じて操作部材の位置及び速度が制御されるマニピュレータと、駆動装置の駆動位置及び駆動速度を制御するためのジョイスティックと、操作部材の移動制御モードとして、ジョイスティックの操作量に応じた位置に駆動装置の駆動位置を制御する位置制御モード、又は、ジョイスティックの操作量に応じた速度で駆動装置の駆動速度を制御する速度制御モードの少なくとも一方を有する制御回路と、を有し、制御回路は、位置制御モード又は速度制御モードの少なくとも一方で、ジョイスティックからの出力信号に基づいて、駆動装置の目標速度を演算する演算回路と、演算回路から出力された駆動装置の目標速度の情報に基づいて駆動信号を生成し、駆動装置に駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微小対象物を操作する操作部材と、前記操作部材を移動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置の駆動位置及び駆動速度に応じて前記操作部材の位置及び速度が制御されるマニピュレータと、
前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度を制御するためのジョイスティックと、
前記操作部材の移動制御モードとして、前記ジョイスティックの操作量に応じた位置に前記駆動装置の前記駆動位置を制御する位置制御モード、又は、前記ジョイスティックの操作量に応じた速度で前記駆動装置の前記駆動速度を制御する速度制御モードの少なくとも一方を有する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記位置制御モード又は前記速度制御モードの少なくとも一方で、前記ジョイスティックからの出力信号に基づいて、前記駆動装置の目標速度を演算する演算回路と、前記演算回路から出力された前記駆動装置の前記目標速度の情報に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動装置に前記駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有する
マニピュレーションシステム。

【請求項2】

前記演算回路は、前記速度制御モードで、前記ジョイスティックの操作量に応じた前記駆動装置の前記目標速度を演算し、前記位置制御モードで、前記ジョイスティックの操作量に応じた前記駆動装置の目標位置と、現在の前記駆動装置の前記駆動位置との差分に応じて前記目標速度を演算する
請求項１に記載のマニピュレーションシステム。

【請求項3】

前記駆動制御回路は、前記位置制御モード及び前記速度制御モードで、前記演算回路からの前記駆動装置の前記目標速度と、前記駆動装置の前記駆動速度とを比較して、前記駆動装置の加減速を制御する
請求項１又は請求項２に記載のマニピュレーションシステム。

【請求項4】

前記制御回路は、前記操作部材の移動制御モードとして、前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度をあらかじめ決められた順番で実行するシーケンスモードを有し、
前記演算回路は、前記シーケンスモードで、前記駆動装置の前記目標速度をあらかじめ決められた前記駆動速度に設定する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステム。

【請求項5】

前記シーケンスモードにおける前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度の一連の動作に関する情報を含むシーケンスデータを記憶する記憶領域を有する
請求項４に記載のマニピュレーションシステム。

【請求項6】

前記制御回路は、外部制御回路と接続可能に設けられ、
前記記憶領域は、前記外部制御回路から供給された前記シーケンスデータを格納する
請求項５に記載のマニピュレーションシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マニピュレーションシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

バイオテクノロジ分野において、微小な対象物に微細な操作を行うマイクロマニピュレーションシステムが知られている。下記特許文献１から６には、ハンドルの操作量（例えば傾斜角度）に応じてピペットやキャピラリ等の操作部材の移動を制御するジョイスティック及びマニピュレータシステムが記載されている。

【0003】

マニピュレーションシステムの移動制御は、速度制御モードと位置制御モードとに切り替え可能となっている。速度制御モードは、ハンドルの傾き角度に応じた速度で操作部材を移動させる操作モードである。位置制御モードは、ハンドルの傾き角度に応じた位置に操作部材を移動させる操作モードである。位置制御モードでの、駆動装置（モータ）の駆動速度は、いわゆる台形制御で行われる場合がある（特許文献５、６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１５－５２８７４９号

【特許文献2】特開平７－４９７１５号公報

【特許文献3】国際公開第２０１６／１６３４０１号

【特許文献4】特開２０１５－２０５３７０号公報

【特許文献5】特開２００４－２８２９７２号公報

【特許文献6】特開２００１－３２７１９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

駆動装置（モータ）を台形制御で行う場合、加速度や最高速度が固定されているため、高応答でかつ滑らかな制御が困難となる可能性がある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、操作性を向上させることができるマニピュレーションシステム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】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムは、微小対象物を操作する操作部材と、前記操作部材を移動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置の駆動位置及び駆動速度に応じて前記操作部材の位置及び速度が制御されるマニピュレータと、前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度を制御するためのジョイスティックと、前記操作部材の移動制御モードとして、前記ジョイスティックの操作量に応じた位置に前記駆動装置の前記駆動位置を制御する位置制御モード、又は、前記ジョイスティックの操作量に応じた速度で前記駆動装置の前記駆動速度を制御する速度制御モードの少なくとも一方を有する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記位置制御モード又は前記速度制御モードの少なくとも一方で、前記ジョイスティックからの出力信号に基づいて、前記駆動装置の目標速度を演算する演算回路と、前記演算回路から出力された前記駆動装置の前記目標速度の情報に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動装置に前記駆動信号を供給する駆動制御回路と、を有する。

【0008】

これによれば、位置制御モード及び速度制御モードのそれぞれで、ジョイスティックの操作量に応じた速度制御がなされる。したがって、位置制御モードにおいても、ジョイスティックの速く大きな操作や、ゆっくりと小さな操作の両方に対応して、駆動装置の駆動速度及び駆動位置が制御される。

【0009】

マニピュレーションシステムの望ましい態様として、前記演算回路は、前記速度制御モードで、前記ジョイスティックの操作量に応じた前記駆動装置の前記目標速度を演算し、前記位置制御モードで、前記ジョイスティックの操作量に応じた前記駆動装置の目標位置と、現在の前記駆動装置の前記駆動位置との差分に応じて前記目標速度を演算する。

【0010】

これによれば、マニピュレーションシステムは、位置制御モードで、駆動装置の目標位置と、現在の駆動装置の駆動位置との差分が大きいほど駆動速度を大きくし、駆動装置の目標位置と、現在の駆動装置の駆動位置との差分が小さいほど駆動速度を小さくするように制御することができる。すなわち、マニピュレーションシステムは、位置制御モードで、ジョイスティックの操作量に応じて滑らかな速度制御が可能である。

【0011】

マニピュレーションシステムの望ましい態様として、前記駆動制御回路は、前記位置制御モード及び前記速度制御モードで、前記演算回路からの前記駆動装置の前記目標速度と、前記駆動装置の前記駆動速度とを比較して、前記駆動装置の加減速を制御する。

【0012】

これによれば、位置制御モード及び速度制御モードで、駆動制御回路は、共通の演算処理を行うことができ、駆動装置には共通の駆動制御回路から駆動信号が供給される。また、駆動制御回路は、位置制御モード及び速度制御モードでそれぞれ異なる演算処理を行う演算回路よりも、演算処理に用いられるプログラミング量を減らすことができ、より安価な演算回路にすることができる。

【0013】

マニピュレーションシステムの望ましい態様として、前記制御回路は、前記操作部材の移動制御モードとして、前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度をあらかじめ決められた順番で実行するシーケンスモードを有し、前記演算回路は、前記シーケンスモードで、前記駆動装置の前記目標速度をあらかじめ決められた前記駆動速度に設定する。

【0014】

これによれば、マニピュレーションシステムは、シーケンスモードで、あらかじめ決められた駆動装置の駆動速度（例えば最大目標速度）で制御することができる。すなわち、マニピュレーションシステムは、あらかじめ決められた駆動位置及び駆動速度にしたがって、シーケンスモードで滑らかな速度制御が可能である。

【0015】

マニピュレーションシステムの望ましい態様として、前記シーケンスモードにおける前記駆動装置の前記駆動位置及び前記駆動速度の一連の動作に関する情報を含むシーケンスデータを記憶する記憶領域を有する。

【0016】

これによれば、マニピュレーションシステムは、記憶領域に格納されたシーケンスデータから所望のシーケンスを選択し、あるいは、所望の駆動位置及び駆動速度を組み合わせて所望のシーケンスを設定することができる。

【0017】

マニピュレーションシステムの望ましい態様として、前記制御回路は、外部制御回路と接続可能に設けられ、前記記憶領域は、前記外部制御回路から供給された前記シーケンスデータを格納する。

【0018】

これによれば、マニピュレーションシステムは、外部制御回路と連動して駆動装置の制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、操作性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成を模式的に示す図である。

【図2】図２は、マニピュレーションシステムの制御ブロック図である。

【図3】図３は、ジョイスティックの構成例を示す正面図である。

【図4】図４は、ジョイスティックの構成例を示す上面図である。

【図5】図５は、位置制御モードにおけるハンドルの傾斜角度と、駆動装置の目標位置との関係を模式的に示すグラフである。

【図6】図６は、位置制御モードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７は、駆動装置の目標位置及び駆動位置と、時間との関係を模式的に示すグラフである。

【図8】図８は、駆動装置の目標速度と、時間との関係を模式的に示すグラフである。

【図9】図９は、駆動装置の駆動速度と、時間との関係を模式的に示すグラフである。

【図10】図１０は、速度制御モードにおけるハンドルの傾斜角度と、駆動装置の目標速度との関係を模式的に示すグラフである。

【図11】図１１は、速度制御モードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

【図12】図１２は、シーケンスモードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0022】

（実施形態）
図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成を模式的に示す図である。マニピュレーションシステム１０は、顕微鏡観察下で微小対象物（例えば細胞や卵など）である試料を操作するためのシステムである。図１に示すように、マニピュレーションシステム１０は、顕微鏡ユニット１２と、第１マニピュレータ１４と、第２マニピュレータ１６と、マニピュレーションシステム１０を制御するコントローラ４３とを備えている。顕微鏡ユニット１２の両側に第１マニピュレータ１４と第２マニピュレータ１６とが分かれて配置されている。

【0023】

顕微鏡ユニット１２は、撮像素子を含むカメラ１８と、顕微鏡２０と、試料ステージ２２とを備えている。試料ステージ２２は、シャーレなどの試料保持部材１１を支持可能であり、試料保持部材１１の直上に顕微鏡２０が配置される。顕微鏡ユニット１２は、顕微鏡２０とカメラ１８とが一体構造となっており、試料保持部材１１に向けて光を照射する光源（図示は省略している）を備えている。なお、カメラ１８は、顕微鏡２０と別体に設けてもよい。

【0024】

試料保持部材１１には、試料を含む溶液が収容される。試料保持部材１１の試料に光が照射され、試料保持部材１１の試料で反射した光が顕微鏡２０に入射する。試料に関する光学像は、顕微鏡２０で拡大された後、カメラ１８で撮像される。顕微鏡ユニット１２は、カメラ１８で撮像された画像を基に試料の観察が可能となっている。

【0025】

図１に示すように、第１マニピュレータ１４は、第１ピペット保持部材２４と、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６と、Ｚ軸テーブル２８と、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６を駆動する駆動装置３０と、Ｚ軸テーブル２８を駆動する駆動装置３２とを備える。第１マニピュレータ１４は、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３軸構成のマニピュレータである。

【0026】

なお、本実施形態において、水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と交差する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと交差する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。試料ステージ２２の表面は、ＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸方向と直交する。

【0027】

Ｘ－Ｙ軸テーブル２６は、駆動装置３０の駆動により、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸テーブル２８は、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６上に上下移動可能に配置され、駆動装置３２の駆動によりＺ軸方向に移動可能になっている。駆動装置３０、３２は、コントローラ４３に接続されている。

【0028】

第１ピペット保持部材２４は、Ｚ軸テーブル２８に連結され、先端に毛細管チップである第１ピペット２５が取り付けられている。第１ピペット保持部材２４は、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６とＺ軸テーブル２８の移動に従って３次元空間を移動領域として移動できる。

【0029】

第１ピペット２５には、チューブ等の配管４５ａを介してポンプ装置４５が接続される。第１ピペット２５及び配管４５ａの内部は、液体、気体、又は液体と気体との混合流体によって満たされている。第１ピペット２５の内部圧力は、ポンプ装置４５から供給される圧力により制御される。ポンプ装置４５は、コントローラ４３に電気的に接続されている。

【0030】

マニピュレーションシステム１０は、第１マニピュレータ１４によって第１ピペット２５の先端を微小対象物に合わせ、ポンプ装置４５によって吸引することによって、微小対象物を第１ピペット２５の先端に保持することができる。すなわち、第１マニピュレータ１４は、微小対象物の保持に用いられる保持用マニピュレータであり、第１ピペット２５は、微小対象物の保持手段として用いられるホールディングピペットである。

【0031】

第２マニピュレータ１６は、第２ピペット保持部材３４と、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６と、Ｚ軸テーブル３８と、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６を駆動する駆動装置４０と、Ｚ軸テーブル３８を駆動する駆動装置４２とを備える。第２マニピュレータ１６は、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３軸構成のマニピュレータである。

【0032】

Ｘ－Ｙ軸テーブル３６は、駆動装置４０の駆動により、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸テーブル３８は、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６上に上下移動可能に配置され、駆動装置４２の駆動によりＺ軸方向に移動可能になっている。駆動装置４０、４２は、コントローラ４３に接続されている。

【0033】

第２ピペット保持部材３４は、Ｚ軸テーブル３８に連結され、先端にガラス製の第２ピペット３５が取り付けられている。第２ピペット保持部材３４は、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８の移動に従って３次元空間を移動領域として移動できる。第２ピペット保持部材３４は、試料保持部材１１に収容された試料を人工操作することが可能である。すなわち、第２マニピュレータ１６は、微小対象物の操作（ＤＮＡ溶液の注入操作や穿孔操作など）に用いられる操作用マニピュレータであり、第２ピペット３５は、微小対象物のインジェクション操作手段として用いられるインジェクションピペットである。第１ピペット２５及び第２ピペット３５は、操作対象を操作するための操作部材である。

【0034】

Ｘ－Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８は、第２ピペット保持部材３４を、試料保持部材１１に収容された試料などの操作位置まで粗動駆動する粗動機構（３次元移動テーブル）として構成されている。また、Ｚ軸テーブル３８と第２ピペット保持部材３４との連結部には、ナノポジショナとして微動機構４４が備えられている。微動機構４４は、第２ピペット保持部材３４をその長手方向（軸方向）に移動可能に支持するとともに、第２ピペット保持部材３４をその長手方向（軸方向）に沿って微動駆動するように構成される。

【0035】

なお、微動機構４４は、微小対象物の操作用の第２マニピュレータ１６に設けられるとしているが、微小対象物の固定用の第１マニピュレータ１４に設けてもよく、省略することも可能である。

【0036】

コントローラ４３は、演算手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）及び記憶手段としてのハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のハードウェア資源を備える。コントローラ４３は、記憶領域６７（図２参照）に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行い、演算結果に従って各種の制御を行うように駆動信号を出力する。

【0037】

コントローラ４３は、第１マニピュレータ１４の駆動装置３０、駆動装置３２、第２マニピュレータ１６の駆動装置４０、駆動装置４２、ポンプ装置４５等を制御する制御回路である。コントローラ４３は、必要に応じて設けられたドライバやアンプ等（不図示）を介して、第１マニピュレータ１４、第２マニピュレータ１６、ポンプ装置４５等のそれぞれに駆動信号を出力する。コントローラ４３は、駆動装置３０、３２、４０、４２にそれぞれ駆動信号Ｖ_ｘｙ、Ｖ_ｚ（図１参照）を供給する。駆動装置３０、３２、４０、４２は、駆動信号Ｖ_ｘｙ、Ｖ_ｚに基づいてＸ－Ｙ－Ｚ軸方向に駆動する。コントローラ４３は、微動機構４４にナノポジショナ制御信号Ｖ_Ｎ（図１参照）を供給して、微動機構４４の制御を行ってもよい。

【0038】

コントローラ４３は、情報入力手段としてジョイスティック４７、４８と、ポンプインターフェース４６と、入力部４９（図２参照）とが接続されている。入力部４９は、例えばキーボードやタッチパネル、マウス等である。ジョイスティック４７、４８は、公知のものを用いることができる。ジョイスティック４７、４８の構成例については図３、４にて後述する。

【0039】

ポンプインターフェース４６は、操作者がポンプ装置４５に対する操作情報を入力するためのポンプ操作情報入力部である。ポンプインターフェース４６は、操作ノブ４６ａを備えている。ポンプインターフェース４６は、操作ノブ４６ａを回転させることで、回転変位量に対応してポンプ装置４５から供給される圧力を調整することができる。

【0040】

次に、コントローラ４３によるマニピュレーションシステム１０の制御について図２を参照して説明する。図２は、マニピュレーションシステムの制御ブロック図である。

【0041】

図２に示すように、コントローラ４３は、ジョイスティック４７、４８からのジョイスティック出力信号ＳＪ及び選択信号ＳＥＬに基づいて、第１マニピュレータ１４及び第２マニピュレータ１６の駆動を制御する。ジョイスティック出力信号ＳＪは、例えば、ジョイスティック４７の操作量（例えば、ハンドル５１の傾斜角度及び回転入力部５３の回転角度（図３、４参照））に関する情報を含む。選択信号ＳＥＬは、例えば、制御モード切替スイッチ５５（図３、４参照）の操作（位置）に応じた情報を含む。

【0042】

コントローラ４３は、ジョイスティック出力信号ＳＪ及び選択信号ＳＥＬに基づいて、駆動装置３０、３２、４０、４２に駆動信号を供給し、駆動装置３０、３２、４０、４２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰを制御する。これにより、第１ピペット２５及び第２ピペット３５（操作部材）の位置及び移動速度が制御される。

【0043】

コントローラ４３は、第１ピペット２５及び第２ピペット３５（操作部材）の移動制御モードとして、少なくとも、ジョイスティック４７の操作量に応じた位置に駆動装置３０、３２、４０、４２の駆動位置ＳＰを制御する位置制御モードＭ１と、ジョイスティック４７の操作量に応じた速度で駆動装置３０、３２、４０、４２の駆動速度ＶＰを制御する速度制御モードＭ２と、を有する。さらに、コントローラ４３は、移動制御モードとして、駆動装置３０、３２、４０、４２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰをあらかじめ決められた順番で実行するシーケンスモードＭ３を有する。位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２及びシーケンスモードＭ３は、選択信号ＳＥＬに基づいて切り替えられる。

【0044】

コントローラ４３は、駆動制御回路６１と演算回路６２とを含む。演算回路６２は、位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２及びシーケンスモードＭ３のそれぞれで、ジョイスティック出力信号ＳＪに基づいて、駆動装置３０、３２、４０、４２の目標速度ＶＴを演算する回路である。

【0045】

駆動制御回路６１は、演算回路６２から出力された駆動装置３０、３２、４０、４２の目標速度ＶＴの情報に基づいて駆動信号を生成し、駆動装置３０、３２、４０、４２に駆動信号を供給する回路である。駆動制御回路６１は、駆動装置３０、３２、４０、４２に供給される駆動信号（駆動パルス）の周期よりも速い動作が可能となっており、高速だが複雑な演算を必要としない処理が割り当てられている。一方、演算回路６２は、駆動制御回路６１よりも低速であるが、制御モードごとの各種演算処理や、外部制御回路１００との通信等、複雑な演算処理が割り当てられる。

【0046】

コントローラ４３は、外部制御回路１００が接続可能に設けられる。外部制御回路１００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ、いわゆるパソコン）である。あるいは、外部制御回路１００は、スマートフォンやタブレット等の携帯端末であってもよい。なお、マニピュレーションシステム１０は、外部制御回路１００と非接続状態で、すなわちコントローラ４３単独で第１マニピュレータ１４、第２マニピュレータ１６、ポンプ装置４５等の制御を行うことができる。あるいは、マニピュレーションシステム１０は、外部制御回路１００と連動して第１マニピュレータ１４、第２マニピュレータ１６、ポンプ装置４５等の制御を行うこともできる。

【0047】

また、外部制御回路１００から出力されたシーケンスデータＳＱＦは、コントローラ４３の記憶領域６７に格納される。シーケンスデータＳＱＦは、シーケンスモードＭ３の第１ピペット２５及び第２ピペット３５の移動制御の情報を含む。より具体的には、シーケンスデータＳＱＦは、駆動装置３０、３２、４０、４２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰの一連の動作に関する情報を含む。

【0048】

より詳細には、駆動制御回路６１は、信号処理回路６３、駆動信号演算回路６４及び駆動信号出力回路６５を含む。演算回路６２は、駆動速度演算回路６６、記憶領域６７及び判定回路６８を有する。

【0049】

信号処理回路６３は、アナログ信号であるジョイスティック出力信号ＳＪ及び選択信号ＳＥＬを受け取って、デジタル信号に変換する回路である。また、信号処理回路６３は、必要に応じて信号の増幅等の処理を行う。

【0050】

演算回路６２は、信号処理回路６３で信号処理されたジョイスティック出力信号ＳＪ及び選択信号ＳＥＬを受け取って、各種演算を行う回路である。判定回路６８は、選択信号ＳＥＬを受け取って、操作部材の移動制御モードが位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２及びシーケンスモードＭ３のいずれであるかを判定する回路である。

【0051】

記憶領域６７は、上述したシーケンスデータＳＱＦに加え、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２の各種設定値（ゲイン量、閾値、目標位置等）の情報を記憶する回路である。

【0052】

駆動速度演算回路６６は、判定回路６８からの移動制御モードの情報と、信号処理回路６３からのジョイスティック出力信号ＳＪとに基づいて、駆動装置３０、３２、４０、４２の目標速度ＶＴを演算する回路である。演算回路６２及び駆動速度演算回路６６は、速度制御モードＭ２だけではなく、位置制御モードＭ１及びシーケンスモードＭ３でも、ジョイスティック出力信号ＳＪ、すなわちジョイスティック４７の操作量に応じた目標速度ＶＴを演算する。

【0053】

駆動制御回路６１の駆動信号演算回路６４は、演算回路６２から目標速度ＶＴに関する情報を受け取って、目標速度ＶＴと、駆動装置３０、３２、４０、４２の現在の駆動速度ＶＰと、を比較して、駆動装置３０、３２、４０、４２の加減速を演算する。駆動信号出力回路６５は、駆動信号演算回路６４から受け取った加減速の情報に応じて、駆動信号（駆動パルス）を生成し、駆動装置３０、３２、４０、４２に駆動信号を供給する。

【0054】

このように、３つの移動制御モードのいずれにおいても、演算回路６２は、ジョイスティック４７の操作量に応じた目標速度ＶＴを演算する。すなわち、マニピュレーションシステム１０は、位置制御モードＭ１に速度制御方式を組み合わせることで、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動速度ＶＰで駆動装置３０、３２、４０、４２が駆動される。これにより、位置制御モードＭ１の速度制御方式で、単純に台形制御を行う場合に比べて、滑らかな速度制御を行うことができる。

【0055】

また、３つの移動制御モードのいずれにおいても速度制御方式が採用されているため、駆動制御回路６１での演算処理を３つの移動制御モードで共通化することができる。このため、コントローラ４３の演算処理の負荷を抑制することができ、また、コントローラ４３の低コスト化を図ることができる。

【0056】

次にジョイスティック４７、４８の構成例について説明する。図３は、ジョイスティックの構成例を示す正面図である。図４は、ジョイスティックの構成例を示す上面図である。なお、図３及び図４では、ジョイスティック４７を示しているが、ジョイスティック４７についての説明はジョイスティック４８にも適用できる。

【0057】

また、マニピュレーションシステム１０は、２つのジョイスティック４７、４８を有する構成に限定されず、１つのジョイスティック４７を有する構成であってもよい。なお、図３、図４では図示を省略するが、ジョイスティック４７、４８は、微動機構４４、ポンプ装置４５等の各駆動を操作するためのボタン４７Ａ、４８Ａ（図１参照）を備えていてもよい。以下の説明では、ジョイスティック４７が第１マニピュレータ１４（第１ピペット２５）を操作する例を示すが、ジョイスティック４７が第２マニピュレータ１６（第２ピペット３５）の操作に用いられてもよい。

【0058】

図３に示すように、ジョイスティック４７は、筐体５０と、ハンドル５１と、ノブ５２と、回転入力部５３と、先端スイッチ５４と、制御モード切替スイッチ５５と、ゲイン調整ダイヤル５６と、を有する。ハンドル５１は、筐体５０から直立して設けられ。中立位置Ｐ０を中心に揺動可能に設けられる。

【0059】

ノブ５２及び回転入力部５３は、ハンドル５１の先端に設けられている。操作者は、ノブ５２を把持してジョイスティック４７のハンドル５１を傾斜させるように操作することで、駆動装置３０、４０のＸ－Ｙ駆動を行うことができる。なお、操作者がハンドル５１を傾斜させた状態で、操作を中断しても（すなわち、ハンドル５１から手を放しても）、ハンドル５１は、中立位置Ｐ０に戻らずに、例えば摩擦力により傾斜した姿勢を維持する。

【0060】

回転入力部５３は、ノブ５２の上部に設けられている。図４に示すように、回転入力部５３は、中心軸５３ｃを中心として回転可能にノブ５２に設けられている。回転入力部５３は、基準位置Ｒ０を基準として、第１方向Ｒ１側の最大回転位置Ｒｍａｘから、第２方向Ｒ２側の最小回転位置Ｒｍｉｎまで回転可能に設けられている。操作者は、マーク５３ｍを目印として、回転入力部５３の操作位置（回転角度）を視認することができる。

【0061】

操作者は、回転入力部５３をねじることで駆動装置３２、４２のＺ駆動を行うことができる。例えば、操作者が、基準位置Ｒ０から第１方向Ｒ１に回転入力部５３を回転させると、第１ピペット２５をＺ方向の上側に移動させることができる。また、基準位置Ｒ０から第２方向Ｒ２に回転入力部５３を回転させると、第１ピペット２５をＺ方向の下側に移動させることができる。なお、回転入力部５３も、操作者が回転入力部５３を回転させた状態で、操作を中断しても（すなわち、回転入力部５３から手を放しても）、基準位置Ｒ０に戻らずに、例えば摩擦力により基準位置Ｒ０から回転した姿勢を維持する。

【0062】

図３に示すように、先端スイッチ５４（操作切替スイッチ）は、回転入力部５３の上に設けられる。先端スイッチ５４は、ハンドル５１の軸方向に押し込まれることで、オン、オフが切り替えられる。先端スイッチ５４は、ハンドル５１による移動制御の有効及び無効を切り替えるためのスイッチである。

【0063】

制御モード切替スイッチ５５は、筐体５０の側面に設けられる。制御モード切替スイッチ５５は、第１ピペット２５（操作部材）の移動制御を、位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２又はシーケンスモードＭ３に切り替えるためのスイッチである。

【0064】

位置制御モードＭ１は、ハンドル５１の傾斜角度θに応じた位置に第１ピペット２５を移動させる操作モードである。言い換えると、駆動装置３０、４０は、傾斜角度θに応じた駆動量でＸ－Ｙ駆動を行う。位置制御モードＭ１は、操作部材を小さく動かす際に便利である。

【0065】

速度制御モードＭ２は、ハンドル５１の傾斜角度θに応じた速度で第１ピペット２５を移動させる操作モードである。言い換えると駆動装置３０、４０は、傾斜角度θに応じた速度でＸ－Ｙ駆動を行う。速度制御モードＭ２は、操作部材を大きく動かす際に便利である。

【0066】

また、Ｚ軸方向での移動制御においても、制御モード切替スイッチ５５により、位置制御モードＭ１と速度制御モードＭ２とに切り替えられる。すなわち、位置制御モードＭ１では、回転入力部５３の回転角度（操作量）に応じた位置に、第１ピペット２５をＺ軸方向に移動させる。速度制御モードＭ２では、回転入力部５３の回転角度（操作量）に応じた速度で、第１ピペット２５をＺ軸方向に移動させる。

【0067】

また、シーケンスモードＭ３は、シーケンスデータＳＱＦであらかじめ決められた順番（速度及び位置）で、第１ピペット２５及び第２ピペット３５の移動を制御する操作モードである。

【0068】

制御モード切替スイッチ５５は、水平方向に移動可能に設けられている。ジョイスティック４７は、例えば、制御モード切替スイッチ５５が図３の左側に位置した状態で位置制御モードＭ１に切り替えられ、図３の右側に位置した状態で速度制御モードＭ２に切り替えられる。また、制御モード切替スイッチ５５が中央に位置した状態でシーケンスモードＭ３に切り替えられる。

【0069】

ゲイン調整ダイヤル５６は、筐体５０の側面に設けられる。操作者は、ゲイン調整ダイヤル５６を回転させて操作することで、ハンドル５１の傾斜角度θに応じた第１ピペット２５の移動量又は速度を調整することができる。具体的には、ゲイン調整ダイヤル５６の操作により、例えば図５に示すハンドル５１の傾斜角度θｘと、駆動装置３０（第１ピペット２５）の目標位置ＳＴとの関係を示す直線の傾きを変えることができる。

【0070】

なお、図３及び図４に示したジョイスティック４７の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、制御モード切替スイッチ５５は、スライド式のスイッチに限定されず、押しボタン式のスイッチや回転式のスイッチ等、他の種類を採用してもよい。また、制御モード切替スイッチ５５の位置は、筐体５０の側面に限定されず、別の位置であってもよい。制御モード切替スイッチ５５を設けずに、先端スイッチ５４のオン、オフのみで位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２及びシーケンスモードＭ３の切り替えを制御してもよい。

【0071】

次に、図５から図９を参照して、位置制御モードＭ１でのマニピュレーションシステム１０の制御方法を説明する。なお、以下の説明では、ジョイスティック４７を操作して、第１マニピュレータ１４の駆動装置３０、３２の駆動位置、駆動速度を制御する方法について説明する。ただし、これに限定されず、以下の説明では、ジョイスティック４８を操作して、第２マニピュレータ１６の駆動装置４０、４２を制御する場合にも適用できる。

【0072】

図５は、位置制御モードにおけるハンドルの傾斜角度と、駆動装置の目標位置との関係を模式的に示すグラフである。図５では、位置制御モードＭ１の一例として、Ｘ軸方向に第１ピペット２５を移動させる場合の動作例を示す。図５に示すグラフの横軸は、ハンドル５１のＸ軸方向の傾斜角度θｘを示す。縦軸は、駆動装置３０のＸ軸方向の目標位置ＳＴ（Ｘ）、すなわち第１ピペット２５のＸ軸方向の目標位置を示す。図５に示すように、位置制御モードＭ１では、傾斜角度θｘが０、すなわち、ハンドル５１が中立位置Ｐ０である状態の駆動装置３０の位置を原点として、駆動装置３０の目標位置ＳＴは、傾斜角度θｘに比例してＸ軸方向に変化する。例えば、ハンドル５１の傾斜角度θａに、駆動装置３０の目標位置Ｘａが対応付けられている。

【0073】

駆動装置３０は、コントローラ４３からの駆動信号により駆動され、駆動装置３０の駆動位置ＳＰが、ハンドル５１の傾斜角度θｘに応じた目標位置Ｘａに一致するように、演算された駆動速度ＶＰで制御される。駆動装置３０の駆動にしたがって、第１ピペット２５のＸ軸方向の位置が移動する。

【0074】

図６は、位置制御モードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図６のフローチャートでは、ジョイスティック４７からの選択信号ＳＥＬに基づいて、信号処理回路６３及び判定回路６８により、位置制御モードＭ１であると判定された後のフローについて示している。

【0075】

図６に示すように、位置制御モードＭ１では、演算回路６２の駆動速度演算回路６６は、信号処理回路６３を介してジョイスティック出力信号ＳＪを取得する（ステップＳＴ１１）。駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック出力信号ＳＪに対応する目標位置ＳＴを演算する。ジョイスティック出力信号ＳＪと目標位置ＳＴとの対応関係（例えば、図５参照）についての情報は、あらかじめ記憶領域６７に格納されている。

【0076】

ここで、図７は、駆動装置の目標位置及び駆動位置と、時間との関係を模式的に示すグラフである。なお、図７は、理解を容易にするために、駆動装置３０、３２の現在の駆動位置ＳＰが時刻ｔ１から時刻ｔ２に亘って線形に示している。図７は、時刻ｔ１で、ジョイスティック４７が操作されてジョイスティック出力信号ＳＪが出力された場合を示す。図７に示すように、時刻ｔ１で、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック出力信号ＳＪを取得し、ジョイスティック出力信号ＳＪに応じた駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴを演算する。

【0077】

次に、図６及び図７に示すように、駆動速度演算回路６６は、駆動制御回路６１を介して、駆動装置３０、３２から現在の駆動位置ＳＰを取得する。そして、駆動速度演算回路６６は、目標位置ＳＴと駆動位置ＳＰの差分の信号（以下、位置差分信号Ｓｄと表す）を演算する（ステップＳＴ１２）。

【0078】

次に、駆動速度演算回路６６は、位置差分信号Ｓｄと位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐとを比較し、ジョイスティック４７の操作の有無を判定する（ステップＳＴ１３）。位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐは、あらかじめ記憶領域６７に格納された値であり、例えば、ジョイスティック４７の原点（中立位置Ｐ０）近傍の不感帯領域に対応して設定された値である。不感帯領域は、ジョイスティック４７が操作されても駆動装置３０、３２が駆動されない領域である。

【0079】

位置差分信号Ｓｄが位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐ以下の場合（ステップＳＴ１３、Ｎｏ）、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック４７の操作が無いと判定し、各種演算処理を行わずステップＳＴ１１に戻る。なお、位置差分信号Ｓｄが位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐよりも小さい場合とは、ジョイスティック４７の操作量が不感帯領域の範囲内の場合である。

【0080】

位置差分信号Ｓｄが位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐよりも大きい場合（ステップＳＴ１３、Ｙｅｓ）、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック４７の操作が有ると判定し、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴを演算する（ステップＳＴ１４）。

【0081】

図８は、駆動装置の目標速度と、時間との関係を模式的に示すグラフである。図８に示すように、駆動速度演算回路６６は、位置差分信号Ｓｄに、定数Ｇを乗算することで目標速度ＶＴ（＝Ｓｄ×Ｇ）を演算する。つまり、目標速度ＶＴは、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴに対して、駆動装置３０、３２の現在の駆動位置ＳＰが離れているほどが大きくなり、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴに駆動装置３０、３２の現在の駆動位置ＳＰが近づくにしたがって目標速度ＶＴが小さくなる。

【0082】

また、時刻ｔ１から時刻ｔ１１までの範囲では、点線に示す目標速度ＶＴ（＝Ｓｄ×Ｇ）は、最大目標速度ＴＨ－Ｖ以上となる。この場合、駆動速度演算回路６６は、目標速度ＶＴとして最大目標速度ＴＨ－Ｖを設定する。これにより、ジョイスティック４７が速く大きな操作量で操作された場合でも、駆動装置３０、３２の急激な駆動が抑制される。

【0083】

なお、最大目標速度ＴＨ－Ｖ及び定数Ｇはあらかじめ記憶領域６７に格納された値である。最大目標速度ＴＨ－Ｖ及び定数Ｇは、駆動装置３０、３２の急激な駆動及び停止を抑制して安定して動作できるように設定される。あるいは、定数Ｇは、ジョイスティック４７のゲイン調整ダイヤル５６（図３参照）で調整することもできる。

【0084】

図６に戻って、駆動速度演算回路６６は、演算された目標速度ＶＴを駆動制御回路６１に出力する（ステップＳＴ１５）。

【0085】

駆動信号演算回路６４は、目標速度ＶＴを受け取り、さらに駆動装置３０、３２から現在の駆動速度ＶＰを受け取る。駆動信号演算回路６４は、目標速度ＶＴと駆動装置３０、３２の現在の駆動速度ＶＰとを比較して、駆動装置３０、３２の加減速を演算する。言い換えると、駆動装置３０、３２の現在の駆動速度ＶＰが目標速度ＶＴに近づくように、駆動装置３０、３２の駆動速度ＶＰの加減速を演算する。

【0086】

図９は、駆動装置の駆動速度と、時間との関係を模式的に示すグラフである。図９の縦軸は、目標速度ＶＴに基づいて、駆動信号演算回路６４で演算された駆動速度ＶＰである。図８及び図９に示すように、駆動信号演算回路６４は、目標速度ＶＴが現在の駆動速度ＶＰよりも大きい場合（時刻ｔ１から時刻ｔ１２までの間）、駆動速度ＶＰを増大させるように加速度ＶＡを演算する。駆動信号演算回路６４は、目標速度ＶＴが現在の駆動速度ＶＰと一致している場合（時刻ｔ１２から時刻ｔ１１までの間）、駆動速度ＶＰを維持する。駆動信号演算回路６４は、目標速度ＶＴが現在の駆動速度ＶＰよりも小さい場合（時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの間）、駆動速度ＶＰを減少させるように減速度ＶＢを演算する。

【0087】

図６に戻って、駆動信号演算回路６４は、演算された加速度ＶＡ、減速度ＶＢを駆動信号出力回路６５に出力する。駆動信号出力回路６５は、加速度ＶＡ、減速度ＶＢに基づいて複数の駆動パルスからなる駆動信号を生成し、駆動装置３０、３２に駆動信号を出力する（ステップＳＴ１５）。

【0088】

上述したように、駆動制御回路６１は、演算回路６２よりも高速の演算処理が可能である。駆動信号演算回路６４及び駆動信号出力回路６５は、演算回路６２で演算された目標速度ＶＴを受け取って、加速度ＶＡ、減速度ＶＢに基づいて、駆動パルスを高い周波数で発生させて駆動信号を生成する。これにより、駆動制御回路６１は、複数の駆動パルスからなる駆動信号を出力して駆動装置３０、３２を駆動することができる。したがって、マニピュレーションシステム１０は、駆動装置３０、３２の応答性を向上させることができる。

【0089】

また、演算回路６２は、位置制御モードＭ１で、速度制御を組み合わせて目標速度ＶＴを演算する。すなわち、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴと、現在の駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰとの差分（位置差分信号Ｓｄ）が大きいほど目標速度ＶＴを大きくし、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴと、現在の駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰとの差分（位置差分信号Ｓｄ）が小さいほど目標速度ＶＴを小さくするように制御することができる。すなわち、マニピュレーションシステム１０は、位置制御モードＭ１で、ジョイスティック４７の操作量に応じて滑らかな速度制御が可能である。

【0090】

次に、図１０及び図１１を参照して、速度制御モードＭ２でのマニピュレーションシステム１０の制御方法を説明する。

【0091】

図１０は、速度制御モードにおけるハンドルの傾斜角度と、駆動装置の目標速度との関係を模式的に示すグラフである。図１０では、速度制御モードＭ２の一例として、Ｘ軸方向に第１ピペット２５を移動させる場合の動作例を示す。図１０に示すグラフの横軸は、ハンドル５１のＸ軸方向の傾斜角度θｘを示す。縦軸は、駆動装置３０のＸ軸方向での目標速度ＶＴ（Ｘ）、すなわち第１ピペット２５のＸ軸方向での目標速度を示す。図１０に示すように、速度制御モードＭ２では、傾斜角度θｘが０、すなわち、ハンドル５１が中立位置Ｐ０である状態では、駆動装置３０の目標速度ＶＴは０であり、すなわち駆動装置３０及び第１ピペット２５は静止している。駆動装置３０の目標速度ＶＴは、傾斜角度θｘに比例して変化する。例えば、ハンドル５１の傾斜角度θｂに、駆動装置３０の目標速度Ｖｂが対応付けられている。

【0092】

駆動装置３０は、コントローラ４３からの駆動信号により駆動され、ハンドル５１の傾斜角度θｘに応じた目標速度ＶＴに一致するように、演算された駆動速度で制御される。駆動装置３０の駆動にしたがって、第１ピペット２５のＸ軸方向の位置が移動する。速度制御モードＭ２では、例えば、ハンドル５１が傾斜角度θｂで維持された場合に、駆動装置３０は、目標速度Ｖｂに対応する一定の駆動速度ＶＰで駆動される。そして、第１ピペット２５は、駆動装置３０の駆動により、一定の速度で移動を続ける。

【0093】

図１１は、速度制御モードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図１１のフローチャートでは、ジョイスティック４７からの選択信号ＳＥＬに基づいて、信号処理回路６３及び判定回路６８により、速度制御モードＭ２であると判定された後のフローについて示している。

【0094】

図１１に示すように、速度制御モードＭ２では、演算回路６２の駆動速度演算回路６６は、信号処理回路６３を介してジョイスティック出力信号ＳＪを取得する（ステップＳＴ２１）。

【0095】

次に、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック出力信号ＳＪと閾値とを比較し、ジョイスティック４７の操作の有無を判定する（ステップＳＴ２２）。

【0096】

ジョイスティック出力信号ＳＪが閾値以下の場合（ステップＳＴ２２、Ｎｏ）、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック４７の操作が無いと判定し、各種演算処理を行わずステップＳＴ２１に戻る。なお、ジョイスティック出力信号ＳＪが閾値よりも小さい場合とは、ジョイスティック４７の操作量が不感帯領域の範囲内の場合である。

【0097】

ジョイスティック出力信号ＳＪが閾値よりも大きい場合（ステップＳＴ２２、Ｙｅｓ）、駆動速度演算回路６６は、ジョイスティック４７の操作が有ると判定し、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴを演算する（ステップＳＴ２３）。なお、ジョイスティック出力信号ＳＪと目標速度ＶＴとの対応関係についての情報（例えば、図１０参照）は、あらかじめ記憶領域６７に格納されている。

【0098】

駆動速度演算回路６６は、演算された目標速度ＶＴを駆動制御回路６１に出力する（ステップＳＴ２４）。

【0099】

駆動制御回路６１は、ステップＳＴ２５、ＳＴ２６で、図６で説明した位置制御モードＭ１でのステップＳＴ１６、ＳＴ１７と同じ制御がなされる。

【0100】

次に、シーケンスモードＭ３でのマニピュレーションシステム１０の制御方法を説明する。図１２は、シーケンスモードにおけるマニピュレーションシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

【0101】

なお、図１２のフローチャートでは、ジョイスティック４７からの選択信号ＳＥＬに基づいて、信号処理回路６３及び判定回路６８により、シーケンスモードＭ３であると判定された後のフローについて示している。

【0102】

図１２に示すように、シーケンスモードＭ３では、演算回路６２の駆動速度演算回路６６は、記憶領域６７からシーケンスデータＳＱＦを取得する（ステップＳＴ３１）。シーケンスデータＳＱＦは、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴや移動の順番等、各種情報を含む。

【0103】

次に、駆動速度演算回路６６は、駆動制御回路６１を介して、駆動装置３０、３２から現在の駆動位置ＳＰを取得する。そして、駆動速度演算回路６６は、シーケンスデータＳＱＦのあらかじめ決められた目標位置ＳＴと、現在の駆動位置ＳＰとの差分の信号（位置差分信号Ｓｄ）を演算する（ステップＳＴ３２）。

【0104】

次に、駆動速度演算回路６６は、位置差分信号Ｓｄと位置差分信号閾値ＴＨ－Ｐとを比較し、ジョイスティック４７の操作の有無を判定する（ステップＳＴ３３）。

【0105】

ステップＳＴ３３がＹｅｓの場合、駆動速度演算回路６６は、シーケンスデータＳＱＦに基づいて、駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴを演算する（ステップＳＴ３４）。例えば、駆動速度演算回路６６は、目標速度ＶＴとしてあらかじめ決められた最大目標速度ＴＨ－Ｖ（図８参照）に設定する。以下のステップＳＴ３５からステップＳＴ３７では、駆動制御回路６１及び演算回路６２は、図６で示した位置制御モードＭ１のステップＳＴ１４からステップＳＴ１７と同じ制御がなされる。

【0106】

また、コントローラ４３の、少なくとも駆動制御回路６１は、位置制御モードＭ１、速度制御モードＭ２及びシーケンスモードＭ３で、同じプログラムで制御可能であり、各制御モードで共通の演算処理が行われる。

【0107】

なお、上述した図２に示すブロック図は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、駆動制御回路６１が有する機能の一部（例えば、信号処理回路６３）は、演算回路６２に設けられていてもよい。また、演算回路６２が有する機能の一部が駆動制御回路６１に設けられていてもよい。また、図６、図１１、図１２に示すフローチャートも、あくまで模式的に示したものであり、適宜変更することができる。

【0108】

以上説明したように、本実施形態のマニピュレーションシステム１０は、微小対象物を操作する操作部材（第１ピペット２５）と、操作部材を移動させる駆動装置３０、３２と、を備え、駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰに応じて操作部材の位置及び速度が制御されるマニピュレータ（第１マニピュレータ１４）と、駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰを制御するためのジョイスティック４７と、操作部材の移動制御モードとして、少なくとも、ジョイスティック４７の操作量に応じた位置に駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰを制御する位置制御モードＭ１と、ジョイスティック４７の操作量に応じた速度で駆動装置３０、３２の駆動速度ＶＰを制御する速度制御モードＭ２と、を有する制御回路（コントローラ４３）と、を有する。制御回路は、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２のそれぞれで、ジョイスティック４７からの出力信号に基づいて、駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴを演算する演算回路６２と、演算回路６２から出力された駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴの情報に基づいて駆動信号を生成し、駆動装置３０、３２に駆動信号を供給する駆動制御回路６１と、を有する。

【0109】

これによれば、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２のそれぞれで、ジョイスティック４７の操作量に応じた速度制御がなされる。したがって、位置制御モードＭ１においても、ジョイスティック４７の速く大きな操作や、ゆっくりと小さな操作の両方に対応して、駆動装置３０、３２の駆動速度ＶＰ及び駆動位置ＳＰが制御される。

【0110】

また、マニピュレーションシステム１０において、演算回路６２は、速度制御モードＭ２で、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴを演算し、位置制御モードＭ１で、ジョイスティック４７の操作量に応じた駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴと、現在の駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰとの差分に応じて目標速度ＶＴを演算する。

【0111】

これによれば、マニピュレーションシステム１０は、位置制御モードＭ１で、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴと、現在の駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰとの差分が大きいほど駆動速度ＶＰを大きくし、駆動装置３０、３２の目標位置ＳＴと、現在の駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰとの差分が小さいほど駆動速度ＶＰを小さくするように制御することができる。すなわち、マニピュレーションシステム１０は、位置制御モードＭ１で、ジョイスティック４７の操作量に応じて滑らかな速度制御が可能である。

【0112】

また、マニピュレーションシステム１０において、駆動制御回路６１は、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２で、演算回路６２からの駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴと、駆動装置３０、３２の駆動速度ＶＰとを比較して、駆動装置３０、３２の加減速を制御する。

【0113】

これによれば、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２で、駆動制御回路６１は、共通の演算処理を行うことができ、駆動装置３０、３２には共通の駆動制御回路６１から駆動信号が供給される。また、駆動制御回路６１は、位置制御モードＭ１及び速度制御モードＭ２でそれぞれ異なる演算処理を行う演算回路６２よりも、演算処理に用いられるプログラミング量を減らすことができ、より安価な演算回路６２にすることができる。

【0114】

また、マニピュレーションシステム１０において、制御回路は、操作部材の移動制御モードとして、駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰをあらかじめ決められた順番で実行するシーケンスモードＭ３を有する。演算回路６２は、シーケンスモードＭ３で、駆動装置３０、３２の目標速度ＶＴをあらかじめ決められた駆動速度ＶＰに設定する。

【0115】

これによれば、マニピュレーションシステム１０は、シーケンスモードＭ３で、あらかじめ決められた駆動装置３０、３２の駆動速度ＶＰ（例えば最大目標速度）で制御することができる。すなわち、マニピュレーションシステム１０は、あらかじめ決められた駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰにしたがって、シーケンスモードＭ３で滑らかな速度制御が可能である。

【0116】

また、マニピュレーションシステム１０は、シーケンスモードＭ３における駆動装置３０、３２の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰの一連の動作に関する情報を含むシーケンスデータＳＱＦを記憶する記憶領域６７を有する。

【0117】

これによれば、マニピュレーションシステム１０は、記憶領域６７に格納されたシーケンスデータＳＱＦから所望のシーケンスを選択し、あるいは、所望の駆動位置ＳＰ及び駆動速度ＶＰを組み合わせて所望のシーケンスを設定することができる。

【0118】

また、マニピュレーションシステム１０において、制御回路は、外部制御回路１００と接続可能に設けられ、記憶領域６７は、外部制御回路１００から供給されたシーケンスデータＳＱＦを格納する。

【0119】

これによれば、マニピュレーションシステム１０は、外部制御回路１００と連動して駆動装置３０、３２の制御を行うことができる。

【符号の説明】

【0120】

１０ マニピュレーションシステム
１４ 第１マニピュレータ
１６ 第２マニピュレータ
２４ 第１ピペット保持部材
２５ 第１ピペット
３０、３２、４０、４２ 駆動装置
３４ 第２ピペット保持部材
３５ 第２ピペット
４３ コントローラ
４７、４８ ジョイスティック
６１ 駆動制御回路
６２ 演算回路
６３ 信号処理回路
６４ 駆動信号演算回路
６５ 駆動信号出力回路
６６ 駆動速度演算回路
６７ 記憶領域
６８ 判定回路
１００ 外部制御回路
Ｍ１ 位置制御モード
Ｍ２ 速度制御モード
Ｍ３ シーケンスモード
ＳＥＬ 選択信号
ＳＪ ジョイスティック出力信号
ＳＰ 駆動位置
ＳＴ 目標位置
ＶＰ 駆動速度
ＶＴ 目標速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】