JP2014226086A - 動物飼育システム - Google Patents

Abstract

【課題】動物の飼育を自動化すること。【解決手段】実施形態に係る動物飼育システムは、ラックと、搬送用ロボットと、サーモカメラ（カメラ）と、指示部とを備える。上記ラックは、動物飼育用のケージが収納される。上記搬送用ロボットは、被搬送物となる上記ケージの保持機構を含むハンド（ロボットハンド）を有する。上記カメラは、上記ハンドの近傍に設けられる。上記指示部は、上記ハンドを用いて保持しつつ上記ラックから上記ケージを出し入れして、かかるラックと所定の搬送位置との間で上記ケージを搬送する動作、および、上記ラックに収納中の上記ケージへ上記サーモカメラを近づけてかかるサーモカメラへ上記ケージの内部を撮像させる動作を上記搬送用ロボットに対して指示する。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、動物飼育システムに関する。

従来、食品メーカーや製薬メーカー、大学等に設けられた研究施設では、一般にマウスやラット等の実験動物を用いた実験が行われている。

ここで、実験動物は、各研究施設に設けられた飼育室等において人手を介しつつ飼育されている。なお、その飼育には、実験動物の収容ケージ（以下、「ケージ」と記載する）を多数収納可能なラックを備えた飼育装置等が用いられる（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−１９１８１９号公報

しかしながら、こうした従来の実験動物の飼育においては、人手を介するがゆえの問題点が多々あった。たとえば、上述の研究施設等では、通常、多数かつ多種多様な実験動物を必要とするため、手間がかかりやすく、人手による対応だけでは限界があった。また、人件費等のコストもかさみやすかった。

また、たとえば、動物から人間へあるいは人間から動物へ病気が感染するリスクもあった。こうした問題点から、人手を介することなく動物の飼育を行える、動物飼育の自動化のニーズが高まっている。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、動物の飼育を自動化することができる動物飼育システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る動物飼育システムは、ラックと、搬送用ロボットと、カメラと、指示部とを備える。前記ラックは、動物飼育用のケージが収納される。前記搬送用ロボットは、被搬送物となる前記ケージの保持機構を含むロボットハンドを有する。前記カメラは、前記ロボットハンドの近傍に設けられる。前記指示部は、前記ロボットハンドを用いて保持しつつ前記ラックから前記ケージを出し入れして、前記ラックと所定の搬送位置との間で前記ケージを搬送する動作、および、前記ラックに収納中の前記ケージへ前記カメラを近づけて該カメラへ前記ケージの内部を撮像させる動作を前記搬送用ロボットに対して指示する。

実施形態の一態様によれば、動物の飼育を自動化することができる。

図１は、第１の実施形態に係る動物飼育システムの構成の概略を示す斜視模式図である。 図２Ａは、ラックの構成を示す略正面図である。 図２Ｂは、ケージの構成を示す斜視模式図である。 図３は、第１の実施形態に係る動物飼育システムの構成を示す平面模式図である。 図４は、第１の実施形態に係る動物飼育システムのブロック図である。 図５Ａは、ケージ識別情報の一例を示す図（その１）である。 図５Ｂは、ケージ識別情報の一例を示す図（その２）である。 図６Ａは、搬送用ロボットの構成を示す平面模式図である。 図６Ｂは、搬送用ロボットの動作を示す平面模式図である。 図７Ａは、搬送用ロボットがラックからケージを搬出する一連の動作を説明するための模式図（その１）である。 図７Ｂは、搬送用ロボットがラックからケージを搬出する一連の動作を説明するための模式図（その２）である。 図７Ｃは、搬送用ロボットがラックからケージを搬出する一連の動作を説明するための模式図（その３）である。 図８は、搬送用ロボットの旋回動作を示す図である。 図９は、交換用ロボットの構成を示す斜視模式図である。 図１０Ａは、交換用ロボットの交換動作を示す模式図（その１）である。 図１０Ｂは、交換用ロボットの交換動作を示す模式図（その２）である。 図１０Ｃは、交換用ロボットの交換動作を示す模式図（その３）である。 図１０Ｄは、交換用ロボットの交換動作を示す模式図（その４）である。 図１１Ａは、動物室の内部と外部との間における物品の受け渡し動作を示す模式図（その１）である。 図１１Ｂは、動物室の内部と外部との間における物品の受け渡し動作を示す模式図（その２）である。 図１１Ｃは、動物室の内部と外部との間における物品の受け渡し動作を示す模式図（その３）である。 図１２Ａは、搬送用ロボットの監視動作を示す模式図（その１）である。 図１２Ｂは、搬送用ロボットの監視動作を示す模式図（その２）である。 図１３は、第２の実施形態に係る動物飼育システムの構成を示す平面模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する動物飼育システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、飼育動物がマウスである場合を例に挙げて説明を行う。また、ロボットのエンドエフェクタである「ロボットハンド」については「ハンド」と記載する。また、図１〜図１２Ｂを用いた説明では、第１の実施形態について、図１３を用いた説明では、第２の実施形態について、それぞれ説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る動物飼育システム１の構成の概略について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る動物飼育システム１の構成の概略を示す斜視模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。また、符号を付した一部については、符号に「−番号」の形式で付番を付して、それぞれを識別する場合がある（例：「７０−１」、「７０−２」、・・・）。

図１に示すように、動物飼育システム１は、ラック１０と、搬送用ロボット２０と、ガイドレール３０と、交換用ロボット４０と、交換作業台５０とを備える。ラック１０は、動物飼育用のケージＣを多段多列で収納可能な収納棚である。

ここで、かかるラック１０およびケージＣについて具体的に説明する。図２Ａは、ラック１０の構成を示す略正面図であり、図２Ｂは、ケージＣの構成を示す斜視模式図である。

図２Ａに示すように、ラック１０は、側壁部１１と、かかる側壁部１１に架け渡して設けられる棚部１２と、棚部１２の下面から吊設されるケージ支持部１３とを備える。なお、ケージ支持部１３は、図中のＸ軸方向に延在し、その断面形状が略逆Ｔ字状に形成された部材である。

また、図２Ｂに示すように、ケージＣは、本体部Ｃａと、本体部Ｃａの開口縁に沿って形成されるフランジ部Ｃｂと、蓋部Ｃｃとを備える。本体部Ｃａには、その底部に、たとえばシート状に形成されたオガクズシートｓｓが敷かれたうえで、飼育対象となるマウスｒａが収容される。

なお、本体部Ｃａおよびフランジ部Ｃｂは、たとえば、特殊ポリエステル製であり、使い捨て可能なディスポーザブルケージとして用いることができる。

また、蓋部Ｃｃは、ステンレス素材などからなるワイヤーバー形状を有しており、たとえばその中央部には凹部が形成されている。かかる凹部には、餌ｆが置かれる。また、蓋部Ｃｃには、給水口を本体部Ｃａの内部に差し込んだ状態で給水パッケージｗｐが置かれる。

また、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ケージＣにはそれぞれ、バーコードＢＣが貼り付けられる。かかるバーコードＢＣには、ケージＣそれぞれを識別する識別情報が含まれる。この点については、後ほど詳しく述べる。

そして、図２Ａに示すように、ケージＣは、ケージ支持部１３にフランジ部Ｃｂを掛けて吊り下げた状態でラック１０に収容される。

図１の説明に戻り、つづいて搬送用ロボット２０について説明する。搬送用ロボット２０は、ラック１０と、所定の搬送位置となる交換作業台５０との間に設けられる。また、搬送用ロボット２０は、ケージＣの保持機構を含むハンド（符号略）を有しており、かかるハンドを用いてラック１０からケージＣを出し入れし、ラック１０と交換作業台５０との間でケージＣを搬送する動作を行う。

また、図１では図示を略しているが、搬送用ロボット２０はさらに、そのハンドの近傍にサーモグラフィカメラ（以下、「サーモカメラ２７」と記載する）を有しており、かかるサーモカメラ２７をラック１０に収納中のケージＣへ近づけて、ケージＣの内部を撮像させる動作を行う。

なお、搬送用ロボット２０は、図中の矢印１０１に示すように、ガイドレール３０に沿って移動可能な走行台部２１と、図中の矢印１０２に示すように、走行台部２１に対して昇降可能に設けられるロボットベース２２とを有している。

これにより、ラック１０に多段多列で収納されたすべてのケージＣの収納位置に、個別にハンドを位置付けることが可能となる。搬送用ロボット２０の構成およびその動作の詳細については、図６Ａ等を用いて後述する。

交換用ロボット４０は、交換作業台５０の近傍に設けられ、かかる交換作業台５０へ搬送されたケージＣについて、動物飼育において交換が必要となる餌ｆや給水パッケージｗｐ、オガクズシートｓｓといった必要品を交換する動作を行う。交換用ロボット４０の構成およびその動作の詳細については、図９等を用いて後述する。

次に、第１の実施形態に係る動物飼育システム１の構成についてさらに詳しく説明する。図３は、第１の実施形態に係る動物飼育システム１の構成を示す平面模式図である。

図３に示すように、動物飼育システム１は、隔壁によって外部から隔離された隔離空間を有して形成される動物室２を備える。

かかる動物室２の内部は、コンタミネーションコントロールによって、空気清浄度や温度などが一定に保たれている。そして、図１に示したラック１０、搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０は、かかる動物室２の内部に収容される。

また、動物室２の隔壁の一部には、動物室２の内部および外部それぞれに連通する中間室を有してパスボックス７０が設けられる。かかるパスボックス７０は、その中間室に清浄気流を供給するダウンフロー供給機構７０ａ（図４等参照）を備える。

そして、動物室２の外部から内部あるいは内部から外部への物品の受け渡しは、かかるパスボックス７０を介して行われる。これにより、動物室２の内部に収容されたマウスｒａから外部の作業者Ｍへ、あるいは作業者Ｍからマウスｒａへ病気が感染するリスクを軽減することができる。

なお、図３には、２つのパスボックス７０−１および７０−２が設けられた例を示しており、パスボックス７０−１は、餌ｆなどの必要品の供給口として用いられるものとする。また、パスボックス７０−２は、ケージＣの動物室２への搬出入口として用いられるものとする。パスボックス７０を介した物品の受け渡し動作の詳細については、図１１Ａ〜図１１Ｃを用いて後述する。

また、図３に示すように、動物飼育システム１は、動物室２の外部に制御装置８０を備える。制御装置８０は、搬送用ロボット２０や交換用ロボット４０といった動物室２内部の各種装置と情報伝達可能に接続される。

ここで、制御装置８０は、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであり、種々の制御機器や演算処理装置、記憶装置などを含んで構成される。制御装置８０の詳細については、図４を用いて後述する。

なお、図３では、１筐体の制御装置８０を示しているが、これに限られるものではなく、たとえば、制御対象となる各種装置のそれぞれに対応付けた複数個の筐体で構成されてもよい。また、動物室２の内部に配設されてもよい。

また、制御装置８０には、ディスプレイ等の表示部９１や、キーボード等の操作部９２を備えた操作端末９０が接続されるとともに、広域ネットワークを介して携帯端末１００が接続される。なお、これら各種装置と制御装置８０との接続形態は、有線および無線を問わない。

次に、第１の実施形態に係る動物飼育システム１のブロック構成について、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係る動物飼育システム１のブロック図である。なお、図４では、動物飼育システム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

また、図４を用いた説明では、主として制御装置８０の内部構成について説明することとし、既に説明済みの構成要素については説明を簡略化する場合がある。

図４に示すように、制御装置８０は、制御部８１と、記憶部８２とを備える。制御部８１は、登録部８１ａと、操作取得部８１ｂと、指示部８１ｃと、サーモ画像取得部８１ｄと、状態判定部８１ｅと、報知部８１ｆとをさらに備える。

記憶部８２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、ケージ識別情報８２ａと、教示情報８２ｂと、サーモ画像８２ｃと、閾値情報８２ｄとを記憶する。

制御部８１は、制御装置８０の全体制御を行う。登録部８１ａは、動物室２の内部へあらたに搬入されることとなるケージＣの識別情報をケージ識別情報８２ａへ登録する。具体的には、登録部８１ａは、バーコードスキャナ等で構成される読み取り部３によって読み取られたケージＣのバーコードＢＣに関するデータを受け取り、ケージ識別情報８２ａへ登録する。

ここで、ケージ識別情報８２ａの一例を示しておく。図５Ａおよび図５Ｂは、ケージ識別情報８２ａの一例を示す図（その１）および（その２）である。図５Ａに示すように、ケージ識別情報８２ａは、たとえば、「ケージＩＤ」項目と、「担当者ＩＤ」項目と、「収納位置」項目と、「動物」項目と、「前回交換日」項目と、「優先度」項目とを含んで構成される。

「ケージＩＤ」項目は、ケージＣごとに割り振られる識別子が格納される項目である。「担当者ＩＤ」項目は、ケージＣごとの担当者の識別子が格納される項目である。「収納位置」項目は、ラック１０の「段」および「列」によって示されるケージＣの収納位置が格納される項目である。

「動物」項目は、ケージＣに収容されている飼育動物の種別が格納される項目である。「前回交換日」は、そのケージＣについて前回必要品の交換を行った日が格納される項目である。「優先度」項目は、ケージＣを監視する優先度を示す優先度値が格納される項目である。

なお、図５Ａでは、説明を分かりやすくするために各項目に格納される格納値をテキスト形式で記載しているが、実際に格納されるデータの形式を限定するものではない。

ここで、動物室２の内部へあらたに搬入されるケージＣのバーコードＢＣにはあらかじめ「ケージＩＤ」、「担当者ＩＤ」、「動物」および「優先度」項目の各入力値が入力されているものとする。

かかる場合、登録部８１ａは、これらの各入力値をそれぞれケージ識別情報８２ａへ登録するとともに、ラック１０の空き状況等に応じて「収納位置」を生成し、登録する。また、「前回交換日」については、たとえば初期値を登録する。そして、飼育の過程で変遷する「前回交換日」等については、後述する指示部８１ｃが適宜更新してゆく。

なお、図５Ａでは、「優先度」項目に、一例として「高」や「低」などの相対的な優先度値が格納されている例を示しているが、たとえば、図５Ｂに示すように、「術後１日」や「術後３日」のような具体的な優先度値を格納することとしてもよい。

言い換えれば、ケージＣの監視について重み付けを行うことができる優先度値であればよい。なお、後述する指示部８１ｃは、かかる優先度値に応じて、サーモカメラ２７によるケージＣの撮像時間または撮像頻度を調整することとなる。

図４の説明に戻り、つづいて操作取得部８１ｂについて説明する。操作取得部８１ｂは、操作部９２から作業者Ｍの操作内容を示す入力値を取得し、指示部８１ｃへ渡す。ここで、操作内容を示す入力値とは、たとえば、必要品の交換などの作業対象となるケージＣの「ケージＩＤ」などである。

指示部８１ｃは、操作取得部８１ｂから受け取った入力値とケージ識別情報８２ａとを照合して作業対象となるケージＣの収納位置を特定する。また、指示部８１ｃは、特定したケージＣの収納位置を加味しつつ、教示情報８２ｂに基づいて搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０を動作させる動作信号を生成し、これら搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０へ向け出力する。

なお、教示情報８２ｂは、作業内容に応じて実際に搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０を動作させる特定のプログラムである「ジョブ」を含む情報であり、図示略の入力装置（たとえば、プログラミングペンダントなど）を介してあらかじめ登録される。

「ジョブ」には、動物飼育に関する動作の態様（具体的には、どこを所定の搬送位置としてケージＣを搬送し、どの必要品のどの部位を把持して、ケージＣのどこへ置くのかといった情報など）が含まれる。

そして、指示部８１ｃは、かかる「ジョブ」に基づいて搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０を動作させる動作信号を生成する。ここで、動作信号は、たとえば、搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０が、その各関節部に搭載するサーボモータへのパルス信号として生成される。

なお、図４に示した搬送用ロボット２０のハンド２６、および、交換用ロボット４０のハンド４４については後述する。

また、指示部８１ｃは、動物室２の内部と外部との間で物品の受け渡しを行う際には、所定のタイミングで、パスボックス７０のダウンフロー供給機構７０ａに清浄気流を供給させる。

また、指示部８１ｃは、ケージＣの監視を行う際には、サーモカメラ２７に監視対象となるケージＣの内部を撮像させる。

ここで一旦図４の説明を離れ、指示部８１ｃの指示に基づいて動作する搬送用ロボット２０および交換用ロボット４０の構成およびその動作について、順次詳細に説明する。

まず、搬送用ロボット２０の構成例について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、搬送用ロボット２０の構成を示す平面模式図である。また、図６Ｂは、搬送用ロボット２０の動作を示す平面模式図である。なお、既に説明した走行台部２１およびロボットベース２２については、説明を省略する。

図６Ａに示すように、搬送用ロボット２０は、左右一対の腕を有する双腕ロボットである。搬送用ロボット２０は、アームベース２３と、第１アーム２４と、第２アーム２５と、ハンド２６とを備える。なお、ここでは、双方の腕を縮めた状態を図示している。

アームベース２３は、ロボットベース２２に対して軸Ｓ１まわりに旋回可能に設けられる。第１アーム２４は、その基端部がアームベース２３に対して軸Ｐ１まわりに回転可能に連結される。また、第２アーム２５は、その基端部が第１アーム２４の先端部に対して軸Ｐ２まわりに回転可能に連結される。

また、第２アーム２５の先端部には、ハンド２６の基端部が軸Ｐ３まわりに回転可能に連結される。また、左右のうち一方のハンド２６には、ケージＣの保持機構である保持部２６ａが設けられる。また、他方のハンド２６の近傍には、サーモカメラ２７が設けられる。

保持部２６ａは、平面視で略Ｕ字状に形成された扁平な部材であり、その上面にケージＣを載置することによってケージＣを保持する。なお、載置するだけでなく、たとえば、吸着パッドなどを用いつつケージＣを保持することとしてもよい。

サーモカメラ２７は、上述したようにサーモグラフィカメラであり、ケージＣ内部のマウスｒａから放射される赤外線を分析して熱分布図としての撮像データを撮像可能なデバイスである。

また、図６Ｂに示すように、搬送用ロボット２０は、腕を伸ばす場合、ハンド２６の移動方向および向きを、所定の方向および向き（図中の矢印６０４参照）へ規制しながら伸ばす動作を行う。

たとえば、図６Ｂに示すように、保持部２６ａを有する側の腕の場合、搬送用ロボット２０は、第１アーム２４を軸Ｐ１まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印６０１参照）。また、このとき第２アーム２５については、第１アーム２４に対し、軸Ｐ２まわりに時計回りに２倍の回転量２θで回転させる（図中の矢印６０２参照）。

また、ハンド２６については、第２アーム２５に対し、軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印６０３参照）。これにより、ハンド２６の移動方向をＸ軸に沿って直線的に、かつ、ハンド２６の向き（すなわち、保持部２６ａの先端部の向き）を前方に保ったまま、腕を伸ばすことができる。

また、腕を縮める場合には、軸Ｐ１、Ｐ２およびＰ３まわりの回転の向きが、伸ばす場合とそれぞれ反対となる。

次に、搬送用ロボット２０がラック１０からケージＣを搬出する一連の動作について説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、搬送用ロボット２０がラック１０からケージＣを搬出する一連の動作を説明するための模式図（その１）〜（その３）である。

ラック１０からケージＣを搬出する場合、指示部８１ｃはまず図７Ａに示すように、搬出対象となるケージＣの収納位置へハンド２６を位置付け、保持部２６ａをケージＣの下方へ進入させる動作を搬送用ロボット２０に対して指示する（図中の矢印７０１参照）。

つづいて、指示部８１ｃは図７Ｂに示すように、ハンド２６を持ち上げてケージＣを保持部２６ａへ載置し、さらに持ち上げてケージＣのフランジ部Ｃｂ（図２Ｂ参照）をケージ支持部１３から浮かせる動作を搬送用ロボット２０に対して指示する（図７Ｂの矢印７０２参照）。

そして、指示部８１ｃは図７Ｃに示すように、フランジ部Ｃｂをケージ支持部１３から浮かせた状態のまま腕を縮めて、ケージＣをラック１０から引き出す動作を搬送用ロボット２０に対して指示する（図中の矢印７０３参照）。これにより、ケージＣをラック１０からスムーズに搬出することができる。

なお、反対に、ケージＣをラック１０へ搬入する場合、図７Ａ〜図７Ｃに示した一連の動作を逆の手順で行えばよい。

また、このようにケージＣをラック１０から出し入れする際、ケージＣ内部のマウスｒａに過分なストレスを与えないように、たとえば、保持部２６ａにケージＣが載置されているか否かによって搬送用ロボット２０の動作速度を調整することとしてもよい。

具体的には、保持部２６ａにケージＣが載置されていない場合には、相対的に高速で搬送用ロボット２０を動作させ、保持部２６ａにケージＣが載置されている場合には、相対的に低速で動作させればよい。これにより、マウスｒａにストレスを与えるのを避けつつ、効率的にケージＣの搬送作業を行うことが可能となる。

なお、保持部２６ａにケージＣが載置されているか否かの検出は、たとえば保持部２６ａに接触センサなどの検出デバイスを設けることで実現可能である。

そして、指示部８１ｃは、搬送用ロボット２０がラック１０からケージＣを搬出したならば、ケージＣを所定の搬送位置である交換作業台５０へ搬送する動作を搬送用ロボット２０に対して指示する。図８は、搬送用ロボット２０の旋回動作を示す図である。なお、図８では図示を略しているが、保持部２６ａにはケージＣが載置されているものとする。

すなわち、指示部８１ｃは、搬送用ロボット２０がラック１０からケージＣを搬出したならば、図８に示すように、保持部２６ａの先端部がラック１０側から交換作業台５０側へ向くようにアームベース２３を軸Ｓ１まわりに旋回させつつ（図中の矢印８０１参照）、走行台部２１およびロボットベース２２を動作させてケージＣを交換作業台５０の近傍に搬送させる。そして、搬送用ロボット２０に腕を伸ばさせ、ケージＣを交換作業台５０の上へ載置させる。

なお、言うまでもなく、必要品の交換を終えたケージＣをラック１０へ戻す場合には、この逆の手順でケージＣが搬送されることとなる。

次に、交換用ロボット４０の構成について、図９を用いて説明する。図９は、交換用ロボット４０の構成を示す斜視模式図である。

図９に示すように、交換用ロボット４０は、単腕型の多軸ロボットである。具体的には、交換用ロボット４０は、基台部４１と、第１アーム４２と、第２アーム４３と、ハンド４４とを備える。

基台部４１は、床面などに固定され、第１アーム４２の基端部を軸Ｓ２まわりに回転可能に（図中の矢印９０１参照）、かつ、軸Ｌまわりに回転可能に（図中の矢印９０２参照）支持する。

第１アーム４２は、基端部を基台部４１に上述のように支持されるとともに、その先端部において、第２アーム４３の基端部を軸Ｕまわりに回転可能に支持する（図中の矢印９０３参照）。

第２アーム４３は、基端部を第１アーム４２に上述のように支持されるとともに、その先端部において、ハンド４４の基端部を軸Ｂまわりに回転可能に支持する（図中の矢印９０５参照）。また、第２アーム４３は、軸Ｒまわりに回転可能に設けられている（図中の矢印９０４参照）。

ハンド４４は、基端部を第２アーム４３に上述のように支持されるとともに、軸Ｔまわりに回転可能に設けられている（図中の矢印９０６参照）。また、ハンド４４は、１組の把持爪４４ａを有する。

把持爪４４ａは、交換用ロボット４０の有する把持機構であり、餌ｆや給水パッケージｗｐ、オガクズシートｓｓといった必要品を挟み付けることによって把持する。

次に、指示部８１ｃからの指示に基づいて交換用ロボット４０が行う必要品の交換動作について、図１０Ａ〜図１０Ｄを用いて説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、交換用ロボット４０の交換動作を示す模式図（その１）〜（その４）である。

まず、餌ｆの交換について説明する。図１０Ａに示すように、餌ｆを交換する場合、指示部８１ｃは、たとえば餌ｆを把持爪４４ａで１つずつ把持しながら、かかる餌ｆを交換作業台５０の上へ載置されたケージＣの上方へ搬送し、蓋部Ｃｃに形成された凹部へ置く動作を交換用ロボット４０に対して指示する。

なお、ここで、餌ｆを１つずつ把持させなくともよい。たとえば、図１０Ｂに示すように、餌ｆが、餌かごｆｂに複数個含まれて供給されるような場合、指示部８１ｃは、かかる餌かごｆｂごと把持爪４４ａで把持して、蓋部Ｃｃにぶら下げる動作を交換用ロボット４０に対して指示することとしてもよい。

また、給水パッケージｗｐを交換する場合、図１０Ｃに示すように、指示部８１ｃは、たとえば給水口を下方へ向けつつ給水パッケージｗｐを把持爪４４ａで把持させ、給水口を蓋部Ｃｃから本体部Ｃａの内部に差し込みつつ給水パッケージｗｐを置く動作を交換用ロボット４０に対して指示する。

また、オガクズシートｓｓについては次のようにしてもよい。すなわち、図１０Ｄに破線の閉曲線で囲んで示すように、あらかじめケージＣの本体部Ｃａにオガクズシートｓｓの差し込み口Ｃｄを設けておくとよい。かかる場合、指示部８１ｃは、この差し込み口Ｃｄから古いオガクズシートｓｓ−１を把持爪４４ａで把持して抜き取るとともに（図中の矢印１００１参照）、同じ差し込み口Ｃｄから新しいオガクズシートｓｓ−２を差し込むように（図中の矢印１００２参照）、交換用ロボット４０に対して指示すればよい。

ところで、交換作業に用いられる必要品は、あらかじめ動物室２内部の交換用ロボット４０の近傍に所定量ストックされておくことが好ましいが、ストック量の目減りなどに応じてあらたに動物室２内部へ供給する必要がある。かかる動物室２の内部と外部との間における必要品などの物品の受け渡しは、上述のようにパスボックス７０を介して行われる。

かかる物品の受け渡し動作について、図１１Ａ〜図１１Ｃを用いて説明しておく。図１１Ａ〜図１１Ｃは、動物室２の内部と外部との間における物品の受け渡し動作を示す模式図（その１）〜（その３）である。なお、ここでは物品に「Ｗ」の符号を付すものとし、動物室２の外部から内部へ物品Ｗを受け渡す場合を例に挙げて説明する。

図１１Ａに示すように、パスボックス７０は、動物室２の隔壁の一部に、中間室７１と、外部扉７２と、内部扉７３とを有して設けられる。中間室７１は、動物室２の内部および外部にそれぞれ連通しているが、外部扉７２あるいは内部扉７３によって一方は必ず閉ざされる。

具体的にはまず、図１１Ａに示すように、動物室２の外部から作業者Ｍが外部扉７２を開けて（図中の矢印１１０１参照）、物品Ｗを中間室７１へ置く。このとき、内部扉７３は、たとえば指示部８１ｃの指示などに基づき、ロックされていることが好ましい。

そして、図１１Ｂに示すように、外部扉７２が閉じられたならば、外部扉７２もまたロックされ、ダウンフロー供給機構７０ａによって中間室７１の内部へ清浄気流が供給される。これにより、物品Ｗに付着した塵埃などを排除することができる。

そして、所定時間、清浄気流が供給されたならば、図１１Ｃに示すように、内部扉７３のロックが解除され、交換用ロボット４０によって内部扉７３が開けられる（図中の矢印１１０２参照）。そして、交換用ロボット４０は、中間室７１へ置かれた物品Ｗを取り出して、所定のストック位置へ物品Ｗをストックし、その後、内部扉７３を閉じる。

なお、動物室２の内部から外部へ物品Ｗを受け渡す場合には、この逆の手順となる。これにより、動物室２の内部の空気清浄度などを保ちつつ、動物室２の内部と外部との間で物品Ｗを受け渡すことができる。また、中間室７１が、動物室２の内部および外部と同時に連通することがないので、マウスｒａと作業者Ｍとの間で病気が感染するリスクを大幅に軽減することができる。

なお、図１１Ａ〜図１１Ｃでは、作業者Ｍと交換用ロボット４０との間で物品Ｗを受け渡す例を挙げたが、作業者Ｍと搬送用ロボット２０との間で、物品ＷとしてケージＣの受け渡しを行うこととしてもよい。かかる場合、内部扉７３は、搬送用ロボット２０に把持機構を設けることで把持させて開閉させてもよいし、指示部８１ｃが適切なタイミングで内部扉７３を自動的に開閉することとしてもよい。

次に、指示部８１ｃからの指示に基づいて搬送用ロボット２０が行うケージＣの監視動作について、図１２Ａおよび図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、搬送用ロボット２０の監視動作を示す模式図（その１）および（その２）である。なお、図１２Ａは、既に示した図６Ｂに対応しているため、説明を一部簡略化する。

すなわち、図１２Ａに示すように、搬送用ロボット２０は、サーモカメラ２７が設けられた方の腕を伸ばす場合にも、ハンド２６の移動方向および向きを、所定の方向および向き（図中の矢印１２０４参照）へ規制しながら伸ばす動作を行う。

すなわち、第１アーム２４については、軸Ｐ１まわりに時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印１２０１参照）。また、第２アーム２５については、第１アーム２４に対し、軸Ｐ２まわりに反時計回りに２倍の回転量２θで回転させる（図中の矢印１２０２参照）。

また、ハンド２６については、第２アーム２５に対し、軸Ｐ３まわりに時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印１２０３参照）。

指示部８１ｃは、かかる動作で腕を伸ばすことによって、図１２Ｂに示すように、監視対象となるケージＣへサーモカメラ２７を近づけて、ケージＣの内部を撮像させる動作を搬送用ロボット２０に対して指示する。

なお、このとき、指示部８１ｃは、ケージ識別情報８２ａの「優先度」に格納された優先度値に応じて、ケージＣの撮像時間または撮像頻度を調整する。かかる調整は、作業者Ｍが近くにいる昼間か、近くにいない夜間かといった時間帯を加味して行われてもよい。たとえば、作業者Ｍが近くにいない夜間の時間帯であれば、撮像頻度を一律に上げるなどの措置をとることが好ましい。

そして、このような監視動作によって得られた撮像データは、たとえば、異常事態を作業者Ｍへ報知するといったことに利用することができる。ここで、図４の説明に戻り、サーモ画像取得部８１ｄについて説明する。

サーモ画像取得部８１ｄは、サーモカメラ２７から撮像データを受け取り、サーモ画像８２ｃとして記憶部８２へ記憶させる。状態判定部８１ｅは、サーモ画像８２ｃを解析して、ケージＣ内部のマウスｒａの状態を判定する。

たとえば、このとき、状態判定部８１ｅは、記憶部８２にあらかじめ登録された閾値情報８２ｄを利用する。閾値情報８２ｄは、マウスｒａの体温などの下限閾値および上限閾値を含む情報である。すなわち、状態判定部８１ｅは、サーモ画像８２ｃを解析し、下限閾値あるいは上限閾値を超える熱分布を検出したならば、異常事態として判定し、その旨を報知部８１ｆに対して通知する。

報知部８１ｆは、状態判定部８１ｅから異常事態を告げる旨の通知を受け取ったならば、表示部９１へかかる旨のメッセージ等を表示させる。また、あわせて、作業者Ｍの所持する携帯端末１００へ向け、広域ネットワーク等を介して異常事態を報知する。

これにより、マウスｒａの異常事態を即時に作業者Ｍへ報知することができるので、異常事態に応じた適切な処置を作業者Ｍが講ずることが可能となる。また、これにともない、実験の精度や信頼性を向上させることができる。

上述してきたように、第１の実施形態に係る動物飼育システムは、ラックと、搬送用ロボットと、サーモカメラ（カメラ）と、指示部とを備える。上記ラックは、動物飼育用のケージが収納される。上記搬送用ロボットは、被搬送物となる上記ケージの保持機構を含むハンド（ロボットハンド）を有する。上記カメラは、上記ハンドの近傍に設けられる。上記指示部は、上記ハンドを用いて保持しつつ上記ラックから上記ケージを出し入れして、かかるラックと所定の搬送位置との間で上記ケージを搬送する動作、および、上記ラックに収納中の上記ケージへ上記サーモカメラを近づけてかかるサーモカメラへ上記ケージの内部を撮像させる動作を上記搬送用ロボットに対して指示する。

したがって、第１の実施形態に係る動物飼育システムによれば、動物の飼育を自動化することができる。

ところで、上述した第１の実施形態では、動物室の内部に、搬送用ロボットおよび交換用ロボットの双方が収容される場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。たとえば、交換用ロボットが、動物室の外部に配設されてもよい。かかる場合を第２の実施形態として、図１３を用いて説明する。

（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態に係る動物飼育システム１ａの構成を示す平面模式図である。なお、図１３は、第１の実施形態で示した図３に対応するものであるため、操作端末９０や携帯端末１００についてはあえてその図示を省略している。ここでは、第１の実施形態と異なる部分について主に説明する。

図１３に示すように、第２の実施形態に係る動物飼育システム１ａは、交換用ロボット４０が動物室２の外部に配設される点が、第１の実施形態とは異なる。

また、交換用ロボット４０は、パスボックス７０の近傍に配設されており、必要品の交換作業は、かかるパスボックス７０を介して行われることになる。

すなわち、指示部８１ｃは、かかるパスボックス７０を所定の搬送位置としてケージＣを搬送用ロボット２０に搬送させ、パスボックス７０に搬送されたケージＣについて交換用ロボット４０に必要品の交換作業を行わせる。

このような配置とすることで、動物室２を小さく構成することができるので、動物飼育システム１ａの配設スペースの狭小化を図ることができる。また、かかる第２の実施形態の場合、交換用ロボット４０による交換作業を作業者Ｍが代替して行うこととしてもよい。

その場合、交換用ロボット４０の導入が不要となるので、低コストで動物飼育システム１ａを構成することができる。

（その他の実施形態について）
また、上述した各実施形態では、搬送用ロボットが、双腕ロボットであり、交換用ロボットが、単腕ロボットである場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。すなわち、搬送用ロボットを複数台の単腕ロボットで構成してもよいし、交換用ロボットを双腕以上の多腕ロボットで構成してもよい。

また、搬送用ロボットおよび交換用ロボットそれぞれの軸数は、上述した各実施形態に示した例に限定されない。

また、上述した各実施形態では、カメラがサーモグラフィカメラであるものとしたが、カメラの種別を問うものではない。

また、上述した各実施形態では、各ケージをバーコードによって識別するものとしたが、バーコードに限定されないことは言うまでもない。たとえば、マトリックス型二次元コードや、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を用いてもよい。

また、上述した各実施形態では、ケージが、使い捨てタイプのディスポーザブルケージであるものとしたが、使い捨てタイプでなくともよい。

また、上述した実施形態では、飼育動物がマウスであるものとしたが、ラックに収容可能なケージで飼育可能であれば、無論、飼育動物の種別を問うものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１ａ 動物飼育システム
２ 動物室
３ 読み取り部
１０ ラック
１１ 側壁部
１２ 棚部
１３ ケージ支持部
２０ 搬送用ロボット
２１ 走行台部
２２ ロボットベース
２３ アームベース
２４ 第１アーム
２５ 第２アーム
２６ ハンド
２６ａ 保持部
２７ サーモカメラ
３０ ガイドレール
４０ 交換用ロボット
４１ 基台部
４２ 第１アーム
４３ 第２アーム
４４ ハンド
４４ａ 把持爪
５０ 交換作業台
７０ パスボックス
７０ａ ダウンフロー供給機構
７１ 中間室
７２ 外部扉
７３ 内部扉
８０ 制御装置
８１ 制御部
８１ａ 登録部
８１ｂ 操作取得部
８１ｃ 指示部
８１ｄ サーモ画像取得部
８１ｅ 状態判定部
８１ｆ 報知部
８２ 記憶部
８２ａ ケージ識別情報
８２ｂ 教示情報
８２ｃ サーモ画像
８２ｄ 閾値情報
９０ 操作端末
９１ 表示部
９２ 操作部
１００ 携帯端末
Ｂ 軸
ＢＣ バーコード
Ｃ ケージ
Ｃａ 本体部
Ｃｂ フランジ部
Ｃｃ 蓋部
Ｃｄ 差し込み口
Ｌ 軸
Ｍ 作業者
Ｐ１〜Ｐ３ 軸
Ｒ 軸
Ｓ１、Ｓ２ 軸
Ｔ 軸
Ｕ 軸
Ｗ 物品
ｆ 餌
ｆｂ 餌かご
ｒａ マウス
ｓｓ オガクズシート
ｗｐ 給水パッケージ

Claims (10)

1. 動物飼育用のケージが収納されるラックと、
   被搬送物となる前記ケージの保持機構を含むロボットハンドを有する搬送用ロボットと、
   前記ロボットハンドの近傍に設けられるカメラと、
   前記ロボットハンドを用いて保持しつつ前記ラックから前記ケージを出し入れして、前記ラックと所定の搬送位置との間で前記ケージを搬送する動作、および、前記ラックに収納中の前記ケージへ前記カメラを近づけて該カメラへ前記ケージの内部を撮像させる動作を前記搬送用ロボットに対して指示する指示部と
   を備えることを特徴とする動物飼育システム。
2. 隔壁によって外部から隔離された隔離空間を有して形成され、前記隔離空間内に前記ラックおよび前記搬送用ロボットを収容する動物室と、
   前記動物室の内部および外部それぞれに連通する中間室を有して前記隔壁の一部に設けられるパスボックスと、
   前記中間室へ清浄気流を供給する供給機構と
   をさらに備え、
   前記指示部は、
   前記動物室の内部および外部の間で物品の受け渡しを行う場合に、前記供給機構を用いて前記中間室へ清浄気流を供給しつつ、前記パスボックスを介して前記物品を受け渡す動作を前記搬送用ロボットに対して指示すること
   を特徴とする請求項１に記載の動物飼育システム。
3. 前記ケージの識別子と該ケージの前記ラックにおける収納位置とを関連付けた識別情報を記憶する記憶部
   をさらに備え、
   前記指示部は、
   前記識別情報に基づいて特定の前記ケージを搬送する動作、および、特定の前記ケージを撮像させる動作を前記搬送用ロボットに対して指示すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の動物飼育システム。
4. 前記記憶部は、
   前記識別情報と前記ケージごとに割り当てられる優先度値とを関連付けてさらに記憶し、
   前記指示部は、
   前記優先度値に応じて前記カメラによる前記ケージの撮像時間または撮像頻度を調整すること
   を特徴とする請求項３に記載の動物飼育システム。
5. 前記カメラは、
   サーモグラフィカメラであること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の動物飼育システム。
6. 動物飼育において交換が必要となる必要品の把持機構を有する交換用ロボット
   をさらに備え、
   前記指示部は、
   前記把持機構を用いて前記必要品を把持しつつ、該必要品を交換する動作を前記交換用ロボットに対して指示すること
   を特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の動物飼育システム。
7. 前記交換用ロボットは、
   前記動物室の内部に設けられ、
   前記指示部は、
   前記所定の搬送位置へ搬送された前記ケージについて前記必要品を交換する動作を指示すること
   を特徴とする請求項６に記載の動物飼育システム。
8. 前記交換用ロボットは、
   前記動物室の外部に設けられ、
   前記指示部は、
   前記所定の搬送位置として前記パスボックスへ搬送された前記ケージについて前記必要品を交換する動作を指示すること
   を特徴とする請求項６に記載の動物飼育システム。
9. 前記必要品は、
   餌、給水パッケージおよびオガクズであること
   を特徴とする請求項６、７または８に記載の動物飼育システム。
10. 前記ケージは、
    ディスポーザブルケージであること
    を特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の動物飼育システム。

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