JP2009020069A

JP2009020069A - 創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JP2009020069A
Application number: JP2007184862A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Taike; 広幸田池
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】保管用ラックへ効率よくマイクロチューブを挿入できるとともに、マイクロチューブ挿入時に無理な力が保管用ラックやマイクロチューブに加わることのない創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】所定のマイクロチューブを保管用ラックの所定の位置に挿入する際に、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で、所定の距離α移動させる第１工程と、所定の距離α移動後においても挿入できない場合、移動前の初期のマイクロチューブの位置Oを中心として、距離αを半径として、所定のマイクロチューブを旋回させ、１周しても挿入できない場合、所定の距離αを所定量Δα増大させる第２工程とを有し、挿入位置が見つかるか、所定の距離αが所定の最大値に到達するまで、前記第２工程を繰り返す。
【選択図】図３

Description

本発明は、創薬研究等の分野において、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するものであり、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に区画された保管用ラックに所定のマイクロチューブを挿入する創薬用ハンド機構の位置ずれを制御する制御装置及び制御方法に関するものである。

創薬研究等の分野においては、図７（ａ）に示すように創薬用試料を溶解した溶液をマイクロチューブ１１０と呼ばれる円筒状容器に封入し、このマイクロチューブ１１０を格子状に、例えば、１６行２４列で３８４個に区画された保管用ラック１００に縦列収容して運搬・保管・観察することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、図７（ｂ）に示すように１６行２４列で３８４個の総区画数を有する保管用ラック２００であって、マイクロチューブ内の容量を増加させるために保管用ラック２００を区画する隔壁を高さの低い格子状の隔壁を残して取り除き、この格子状の隔壁の各格子点にチューブ支持ピン２２０を垂設し、角部を４５度の角度で面取り処理、すなわちＣ面取り処理を施した四角筒状のマイクロチューブ２１０を縦列収容して運搬・保管・観察することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３４２１２５２号公報（第２頁第５段落、図１）特開２００７−３３０６１号公報（第３頁第１１段落、図１）

ところが、前述したような円筒状のマイクロチューブ１１０を格子状に１６行２４列で３８４個に区画された保管用ラック１００に挿入する場合や、四角筒状のマイクロチューブ２１０を格子状に１６行２４列で３８４個に区画された保管用ラック２００に挿入する場合には、各区画とマイクロチューブ１１０、２１０とのクリアランスが極端に狭くなる。したがって、所定の区画に所定のマイクロチューブ１１０、２１０を一回の操作で確実に挿入するためには、きわめて高精度のハンド機構が必要となり、不経済であった。また、通常のハンド機構を用いてマイクロチューブ１１０、２１０の挿入を行う場合には、保管用ラックの格子状の隔壁に、マイクロチューブ１１０、２１０の底部が接触し、そのたびにマイクロチューブ１１０、２１０を引き上げて再び挿入する作業を繰り返さなければならなかった。その時、挿入する位置を若干移動させて再挿入することも行われていたが、移動のさせ方に規則性がなく、経験と勘に頼った試行錯誤で行っていたため、きわめて非効率であった。

また、ハンド機構によってマイクロチューブ１１０、２１０を保管用ラック１００、２００に挿入する力を大きくすれば、挿入できる場合もあるが、マイクロチューブ１１０、２１０や保管用ラック１００、２００に無理な力が掛かるため、マイクロチューブ１１０、２１０や保管用ラック１００、２００が傷みやすく、寿命が短くなるという課題も指摘されていた。

そこで、本発明の目的は、ハンド機構の精度を上げることなく、保管用ラックへ効率よくマイクロチューブを挿入できるとともに、マイクロチューブ挿入時に無理な力が保管用ラックやマイクロチューブに加わることなく保管用ラックやマイクロチューブの長寿命化が図られる創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置及び制御方法を提供することにある。

本発明は、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に区画された保管用ラックに所定のマイクロチューブを挿入する創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置及び制御方法において、前記所定のマイクロチューブを保管用ラックの所定の位置に前記創薬用ハンド機構により挿入する際に、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で、所定の距離α移動させる第１工程と、該所定の距離α移動後においても挿入できない場合、移動前の初期のマイクロチューブの位置Oを中心として、前記距離αを半径として、前記所定のマイクロチューブを前記保管用ラックに当接させた状態を維持して旋回させ、１周しても挿入できない場合、前記所定の距離αを所定量Δα増大させる第２工程とを有し、挿入できる位置が見つかるか、あるいは、前記所定の距離αが所定の最大値に到達するまで、前記第２工程を繰り返すことによって、前記の課題を解決するものである。

なお、本発明における創薬用ハンド機構の形式は、特に限定されるものではないが、例えば、開口面が正方形であるマイクロチューブ収納穴を有しマイクロチューブを前記マイクロチューブ収納穴の隣り合う２面に押し付け固定する弾性力を有する２つのステンレス等で成形された板バネを備えた爪部材と、保管用ラックの所定の区画にマイクロチューブを収納する際、前記爪部材とマイクロチューブとの挟持状態を解除するためにマイクロチューブの頭部を押圧する突き落とし棒とを有するハンド機構や、電磁ソレノイドなどにより開閉動作する複数の爪部材を有するハンド機構、あるいは、マイクロチューブの直径より若干小さな幅で対峙し、弾性変形により拡幅してマイクロチューブを挟持するプラスチック等からなる把持爪と、挟持したマイクロチューブを保管用ラックに移す際にマイクロチューブの頭部を押圧する突き落とし棒とを有するハンド機構などが用いられる。

また、本発明においては、保管用ラックの挿入時における位置ずれ制御の対象をマイクロチューブとしているが、例えば、バイアル瓶などの筒状容器の位置ずれ制御にも適用可能である。

本発明は、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に区画された保管用ラックに所定のマイクロチューブを挿入する創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置及び制御方法において、前記所定のマイクロチューブを保管用ラックの所定の位置に前記創薬用ハンド機構により挿入する際に、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で、所定の距離α移動させる第１工程と、該所定の距離α移動後においても挿入できない場合、移動前の初期のマイクロチューブの位置Oを中心として、前記距離αを半径として、前記所定のマイクロチューブを前記保管用ラックに当接させた状態を維持して旋回させ、１周しても挿入できない場合、前記所定の距離αを所定量Δα増大させる第２工程とを有し、挿入できる位置が見つかるか、あるいは、前記所定の距離αが所定の最大値に到達するまで、前記第２工程を繰り返すことにより、以下のような本発明に特有の効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、マイクロチューブを保管用ラックに挿入する際に保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合であっても、マイクロチューブを再度持ち上げることなく、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で挿入位置を自動的に細かく無駄なく移動させることができるので、ハンド機構の精度を上げることなく、保管用ラックの所定の位置に効率よく短時間でマイクロチューブを挿入することができる。

しかも、マイクロチューブ挿入時に無理な力が保管用ラックやマイクロチューブに加わることがないので、保管用ラックやマイクロチューブの長寿命化が図られる。

次に本発明の好ましい一実施形態である実施例１について、図１及び図２に基づいて説明する。

実施例１は、図７（ｂ）に示した１６行２４列で３８４個の総区画数を有する保管用ラック２００であって、マイクロチューブ２１０内の容量を増加させるために保管用ラック２００を区画する隔壁を高さの低い格子状の隔壁を残して取り除き、格子状の隔壁の各格子点にチューブ支持ピン２２０を垂設し、角部を４５度の角度で面取り処理、すなわちＣ面取り処理を施した四角筒状のマイクロチューブ２１０を４本のチューブ支持ピン２２０に囲まれた空間に挿入する場合における位置ずれ制御装置及び制御方法である。

この実施例では、図１及び図２に示すようなハンド機構を使用している。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ハンド機構の主要部の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢視ＩＢ方向から見たときの斜視図である。図２は、図１（ａ）に示したハンド機構をII−II線で切断して、その動作を示した図であり、図２（ａ）は、マイクロチューブ２１０を保管用ラック２００の所定の区画に突き落とす状態を示しており、図２（ｂ）は、マイクロチューブ２１０が保管用ラック２００の所定の区画に正常に挿入された状態を示しており、図２（ｃ）は、マイクロチューブ２１０が保管用ラック２００の隔壁２３０に衝突した状態を示している。
すなわち、本実施例で使用するハンド機構は、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として形成された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、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。これらの爪部材３３０、３４０の先端円形部位３３０ａ、３４０ａが、図１（ａ）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。このような構成を有していることによって、図２に示したようにマイクロチューブ２１０は、爪部材３３０、３４０によって、基準爪部材３１０の直交する２つの内面に押し当てられ、マイクロチューブ２１０の頭部を突き落とし棒３５０により押圧し、マイクロチューブ２１０をマイクロチューブ収納穴３１５から押し出すときにマイクロチューブ２１０を円滑に摺動させることができる。

次に図２に基づき、マイクロチューブ２１０を保管用ラック２００に挿入する際に、マイクロチューブ２１０の底部と保管用ラック２００の高さの低い格子状の隔壁２３０に衝突したことを検知する方法の一例について説明する。チューブ２１０は、ハンド機構３００の爪部材３４０と基準爪部材３１０に挟持されて、保管用ラック２００上の所定の位置に移動する。図２（ａ）は、ハンド機構３００に付随する上限センサ３６０がＯＮになっており、下限センサ３７０がＯＦＦになっているため、マイクロチューブ２１０を保管用ラック２００の所定の区画に突き落せる状態にあることが認知される。この実施例においては、上昇センサ３６０及び下限センサ３７０は、発光ダイオードから放射された光が突き落とし棒３５０の先端に設置された反射板３８０で反射されて戻ってくる光をフォト・トランジスタで検知する反射型光センサを用いている。

図２（ｂ）は、上限センサ３６０がＯＦＦになっており、下限センサ３７０がＯＮになっているため、マイクロチューブ２１０が保管用ラック２００の所定の区画に正常に挿入された状態にあることが認知される。この時、マイクロチューブ２１０は、保管用ラック２００の高さの低い格子状の隔壁２３０や、チューブ支持ピン２２０に衝突することなく、保管用ラック２００の所定の区画に収容されている。

図２（ｃ）は、下限センサ３７０がＯＮになる前に、突き落とし棒３５０の下降動作が停止されたため、マイクロチューブ２１０が保管用ラック２００の隔壁２３０に衝突したことが認知される。このような場合、従来のハンド機構では、一旦、ハンド機構を上昇させて、挿入位置を若干移動して、再び挿入することが行われていた。一方、本発明では、マイクロチューブ２１０の底部を保管用ラック２００の高さの低い格子状の隔壁２３０に当接させた状態で、マイクロチューブ２１０の位置を少しずつ移動させて、マイクロチューブ２１０が保管用ラック２００の区画に嵌合する場所を探索する。そのため、マイクロチューブ２１０が正常に保管用ラックの区画に収まる位置を見つけるまでの探索時間を大幅に短縮することができる。

次に図３及び図４に基づき、本発明の主要工程である探索工程について説明する。図３が探索工程のフローチャートであり、図４が探索工程中におけるマイクロチューブの位置の移動を示した図である。以下の説明において引用したＳ０〜Ｓ９の参照符号は、図３のフローチャートの各ステップに付した符号を意味している。

まず、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に衝突したことが、ハンド機構に付随するセンサにより認知される（Ｓ０）。そして、マイクロチューブが、保管用ラックに当接した状態を維持し（Ｓ１）、マイクロチューブの位置を図４に示したように距離α移動させる。本実施例では、距離αを０．２ｍｍとしている。マイクロチューブの位置は、図４の０ポイント（小円の中に０と書かれた位置）から１ポイントに移動する（Ｓ２）。その結果、マイクロチューブの底部と保管用ラックの格子状の隔壁との衝突が解消され、マイクロチューブが保管用ラックの所定の区画に挿入されると、正常に挿入されたことが認知され、探索工程は終了し、次のマイクロチューブの挿入動作に移行する（Ｓ４）。

一方、マイクロチューブの位置を距離α移動させても、マイクロチューブの底部と保管用ラックの格子状の隔壁との衝突が解消されない場合、マイクロチューブの初期の位置Ｏ、すなわち、図４の０ポイントを中心として半径αで旋回させる（Ｓ５）。旋回途中で衝突が解消され（Ｓ６）、マイクロチューブが保管用ラックの所定の区画に挿入されると、正常に挿入されたことが認知され、探索工程は終了し、次のマイクロチューブの挿入動作に移行する（Ｓ４）。

０ポイントを中心として半径αで旋回させ、一周しても挿入できない場合（Ｓ６）、距離αが所定の最大値であるか否かが判断される（Ｓ７）。その結果、距離αが最大値になっている場合、エラーと判断され探索工程は終了する（Ｓ８）。本実施例の場合、最大値を０．６ｍｍとしている。すなわち、半径を０．６ｍｍとして０ポイントを中心として旋回させ、一周しても挿入できない場合、探索工程はエラーとして終了する（Ｓ８）。逆に、距離αが最大値になっていない場合、距離αにΔα加算する。本実施例の場合、Δαは、αと同じ０．２ｍｍとしている。そして、再び、Ｓ１のステップに戻り、正常に終了する（Ｓ４）かエラーとして終了する（Ｓ８）まで、Ｓ１からＳ９のステップが繰り返される。このようにして、マイクロチューブの挿入位置が効率よく探索される。

次に本発明の別の実施形態である実施例２について、図５及び図６に基づいて説明する。

図５は、図７（ａ）に示した創薬用試料を溶解した溶液を封入した円筒状のマイクロチューブ１１０を格子状に１６行２４列で３８４個に区画された保管用ラック１００にハンド機構４００を用いて挿入する状態を示した概念図である。ハンド機構４００は、電磁ソレノイド４２０により開閉動作する４本の爪部材４１０を有している。そして、このハンド機構４００は、図示はされていないが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることができるロボットアームに連結されており、爪部材４１０によって挟持されたマイクロチューブ１１０を保管用ラック１００の所定の位置に挿入することが可能になっている。

図６は、前述した４本の爪部材４１０を有するハンド機構により、マイクロチューブ１１０を保管用ラック１００の所定の区画１０５に挿入する状態を示した概念図であり、図６（ａ）が、格子状の隔壁１０２に衝突することなくスムーズに区画１０５に挿入された時の状態を示しており、図６（ｂ）が、マイクロチューブ１１０の底部が保管用ラック１００の格子状の隔壁１０２に衝突して挿入できない状態を示している。

マイクロチューブ１１０が保管用ラック１００の格子状の隔壁１０２に衝突して挿入できない場合、マイクロチューブ１１０を保管用ラック１００に当接させた状態で、所定の距離α移動させる。所定の距離α移動後においてもマイクロチューブ１１０を保管用ラック１００の所定の区画１０５に挿入できない場合、挿入できる位置を探索する探索工程が作動する。その探索工程は、実施例１と同じであるので説明は省略する。

本発明は、ハンド機構の精度を上げることなく、保管用ラックへ効率よくマイクロチューブを挿入できるとともに、マイクロチューブ挿入時に無理な力が保管用ラックやマイクロチューブに加わることなく保管用ラックやマイクロチューブの長寿命化が図られるものであって、創薬分野の他にも産業上の利用可能性は、きわめて高い。

実施例１の創薬用ハンド機構の主要部を示した斜視図。実施例１の創薬用ハンド機構と保管用ラックの関係を示した概念図。本発明の位置ずれ制御方法のフローチャート。本発明の位置ずれ制御方法を用いて挿入できるポイントを探索している時のマイクロチューブの位置の遷移を示した図。実施例２の創薬用ハンド機構と保管用ラックを示した斜視図。（ａ）がマイクロチューブが保管用ラックの区画に正常に挿入された時の概念図で（ｂ）がマイクロチューブが保管用ラックの隔壁に衝突した時の概念図。本発明に好適に用いられる３８４区画の保管用ラックの斜視図。

符号の説明

１００、２００・・・保管用ラック
１１０、２１０・・・マイクロチューブ
２２０・・・チューブ支持ピン
３００・・・ハンド機構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・・・挿通穴３３０、３４０・・・爪部材
３３０ａ、３４０ａ・・・先端円形部位３５０・・・突き落とし棒
３６０・・・上限センサ３７０・・・下限センサ
３８０・・・反射板４００・・・ハンド機構
４１０・・・爪部材４２０・・・電磁ソレノイド

Claims

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に区画された保管用ラックに所定のマイクロチューブを挿入する創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置において、
前記所定のマイクロチューブを保管用ラックの所定の位置に前記創薬用ハンド機構により挿入する際に、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で、所定の距離α移動させる第１工程と、
該所定の距離α移動後においても挿入できない場合、移動前の初期のマイクロチューブの位置Oを中心として、前記距離αを半径として、前記所定のマイクロチューブを前記保管用ラックに当接させた状態を維持して旋回させ、１周しても挿入できない場合、前記所定の距離αを所定量Δα増大させる第２工程とを有し、
挿入できる位置が見つかるか、あるいは、前記所定の距離αが所定の最大値に到達するまで、前記第２工程を繰り返すことを特徴とする創薬用ハンド機構の位置ずれ制御装置。
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に区画された保管用ラックに所定のマイクロチューブを挿入する創薬用ハンド機構の位置ずれ制御方法において、
前記所定のマイクロチューブを保管用ラックの所定の位置に前記創薬用ハンド機構により挿入する際に、マイクロチューブの底部が保管用ラックの格子状の隔壁に接触して挿入できない場合、マイクロチューブを保管用ラックに当接させた状態で、所定の距離α移動させる第１工程と、
該所定の距離α移動後においても挿入できない場合、移動前の初期のマイクロチューブの位置Oを中心として、前記距離αを半径として、前記所定のマイクロチューブを前記保管用ラックに当接させた状態を維持して旋回させ、１周しても挿入できない場合、前記所定の距離αを所定量Δα増大させる第２工程とを有し、
挿入できる位置が見つかるか、あるいは、前記所定の距離αが所定の最大値に到達するまで、前記第２工程を繰り返すことを特徴とする創薬用ハンド機構の位置ずれ制御方法。