JP2018024070A

JP2018024070A - アイソレータシステム

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Publication number: JP2018024070A
Application number: JP2016158561A
Authority: JP
Inventors: 康彦橋本; Yasuhiko Hashimoto; 和範平田; Kazunori Hirata
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: WO2018030331A1; KR20190027908A; EP3498438A1; KR102238618B1; US11673279B2; TW201819128A; JP6810552B2; EP3498438A4; CN109641358B; CN109641358A; US20190224859A1; EP3498438B1; TWI654057B

Abstract

【課題】ロボットのメンテナンス作業を容易にすることができる、アイソレータシステムを提供する。【解決手段】隔壁１２２により、外部と隔離されている作業空間と、外面が作業空間に露出し、内面が外部と連通するように、隔壁１２２に設けられているグローブ１４０と、グローブ１４０の内部にアームを挿入して、作業空間での作業を行うロボットと、を備え、グローブ１４０の先端部分には、当該グローブ１４０の内部に設けられている操作部４３と、作業空間に露出するように設けられているハンド部４２と、が形成されている、アイソレータシステム１００。【選択図】図４

Description

本発明は、アイソレータシステムに関する。

アイソレータは、その内部空間を無菌状態にして、細胞培養等の作業を実行するための装置である。このようなアイソレータにおいて、無菌状態に保たれる内部空間にロボットが配置されているアイソレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているアイソレータでは、作業室（内部空間）に配置されているロボットが、ディッシュ等の培養容器を把持して搬送している。

特開２０１６−１１７００３号公報

ところで、上記特許文献１に開示されているアイソレータでは、作業室内にロボットが配置されているため、ロボットが故障した場合等のメンテナンス作業が困難となるおそれがある、又は、メンテナンス作業の時間がかかるおそれがあるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、アイソレータの内部空間で作業を行うロボットのメンテナンスを容易に行うことができる、アイソレータシステムを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明に係るアイソレータシステムは、隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、外面が前記作業空間に露出し、内面が前記外部と連通するように、前記隔壁に設けられているグローブと、前記グローブの内部にアームを挿入して、前記作業空間での作業を行うロボットと、を備え、前記グローブの先端部分には、当該グローブの内部に設けられている操作部と、前記作業空間に露出するように設けられているハンド部と、が形成されている。

これにより、作業空間外の外部にロボットを配置することができるので、ロボットのメンテナンスを容易に行うことができる。また、ロボットを作業空間外に配置することにより、ロボットが、作業空間内を滅菌するための過酸化水素ガス、又は作業空間内を酸性雰囲気化にするための酸性ガス等に曝されないため、ロボットが腐食されることを抑制することができる。

また、本発明に係るアイソレータシステムは、隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、外面が前記作業空間に露出し、内面が前記外部と連通するように、前記隔壁に設けられているグローブと、前記グローブの内部にアームを挿入して、前記作業空間での作業を行うロボットと、を備え、前記グローブの先端部分が、前記ロボットのアーム先端部分の形状に相当するように形成されている。

本発明のアイソレータシステムによれば、作業空間外の外部にロボットを配置することができるので、ロボットのメンテナンスを容易に行うことができる。また、ロボットを作業空間外に配置することにより、ロボットが、作業空間内を滅菌するための過酸化水素ガス、又は作業空間内を酸性雰囲気化にするための酸性ガス等に曝されないため、ロボットが腐食されることを抑制することができる。

図１は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムの概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すアイソレータシステムの斜視図である。図３は、図１に示すアイソレータシステムにおけるロボットの概略構成を示す模式図である。図４は、図１及び図２に示すアイソレータシステムの要部を拡大した断面図である。図５は、図１及び図２に示すアイソレータシステムの要部を拡大した断面図である。図６は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行する前に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。図７は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行した後に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。図８は、本実施の形態１における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。図９は、本実施の形態１における変形例２のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。図１０は、本実施の形態２に係るアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。図１１は、本実施の形態２に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行する前に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。図１２は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行した後に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。図１３は、本実施の形態２における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。図１４は、本実施の形態３に係るアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。図１５は、本実施の形態３における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係るアイソレータシステムは、隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、外面が作業空間に露出し、内面が外部と連通するように、隔壁に設けられているグローブと、グローブの内部にアームを挿入して、作業空間での作業を行うロボットと、を備え、グローブの先端部分には、当該グローブの内部に設けられている操作部と、作業空間に露出するように設けられているハンド部と、が形成されている。

また、本実施の形態１に係るアイソレータシステムでは、グローブは、その基端部分が収縮した状態で、その先端部分が所定の位置に位置決めされるように構成されていてもよい。

また、本実施の形態１に係るアイソレータシステムでは、グローブの基端部分が、蛇腹状に形成されていて、伸縮可能に構成されていてもよい。

さらに、本実施の形態１に係るアイソレータシステムでは、アイソレータの作業空間に配置され、ワークを保持するハンドをさらに備えていてもよい。

以下、本実施の形態１に係るアイソレータシステムの一例について、図１〜図７を参照しながら説明する。

［アイソレータシステムの構成］
図１は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムの概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すアイソレータシステムの斜視図である。図３は、図１に示すアイソレータシステムにおけるロボットの概略構成を示す模式図である。なお、図３においては、ロボットにおける上下方向及び左右方向を図における上下方向及び左右方向として表している。

図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００は、ロボット１０１及び内部に作業空間１２０が形成されているアイソレータ１０２を備えていて、作業空間１２０の外方に配置されているロボット１０１が、作業空間１２０内で複数の工程からなる一連の作業を実行するように構成されている。

なお、複数の工程からなる一連の作業としては、ディッシュ１２４等の培養容器を保持、搬送等の作業、オートピペット１２５を用いて、培養液等の液体をディッシュ１２４内に注ぐ作業等が挙げられる。

また、本実施の形態１においては、ロボット１０１が、水平多関節型ロボットである態様を例示するが、これに限定されず、ロボット１０１は、垂直多関節型ロボットであってもよい。

さらに、本実施の形態１においては、アイソレータシステム１００は、ロボット１０１を備える形態を採用したが、これに限定されず、ロボット１０１を備えていない形態を採用してもよい。

まず、ロボット１０１の構成について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、ロボット１０１は、台車１２と、基軸１６と、一対のロボットアーム（以下、単に「アーム」と記載する場合がある）１３、１３と、制御装置１０と、を備えている。また、ロボット１０１では、オペレータが、適宜な手段により、制御装置１０へ所要事項を教示することにより、制御装置１０が、ロボット１０１の自動運転を実行するように構成されている。

台車１２は、車輪１２ａを有し、移動可能に構成されている。また、台車１２の上面には、基軸１６が固定されている。基軸１６には、当該基軸１６の軸心を通る回転軸線Ｌ１周りに回動可能にアーム１３、１３が設けられている。具体的には、アーム１３、１３は、一方のアーム１３と他方のアーム１３とが上下に高低差を有するように設けられている。さらに、台車１２内には、制御装置１０が収納されている。

なお、本実施の形態１においては、左のアーム１３及び右のアーム１３は、同様の構成である態様を例示するが、これに限定されず、左右のアーム１３の構成が異なる形態であってもよい。また、左のアーム１３及び右のアーム１３は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができるように構成されている。

アーム１３は、アーム部１５、リスト部１７、及びハンド部１８を有している。アーム部１５は、本実施の形態１においては、略直方体状の第１リンク１５ａ及び第２リンク１５ｂで構成されている。第１リンク１５ａは、基端部に回転間接Ｊ１が設けられていて、先端部に回転間接Ｊ２が設けられている。また、第２リンク１５ｂは、先端部に直動関節Ｊ３が設けられている。

そして、第１リンク１５ａは、回転間接Ｊ１を介して、その基端部が基軸１６と連結されていて、回転間接Ｊ１により、回転軸線Ｌ１周りに回動することができる。また、第２リンク１５ｂは、回転関節Ｊ２を介して、その基端部が第１リンク１５ａの先端部と連結されていて、回転関節Ｊ２により、回転軸線Ｌ２周りに回動することができる。

第２リンク１５ｂの先端部には、直動関節Ｊ３を介して、リスト部１７が第２リンク１５ｂに対し昇降移動可能に連結されている。リスト部１７の下端部には、回転間接Ｊ４が設けられている。ハンド部１８は、回転間接Ｊ４を介して、リスト部１７の下端部と連結されていて、回転間接Ｊ４により、回転軸線Ｌ３周りに回動することができる。

ハンド部１８は、装着部１８ａ及び把持部１９により構成されており、把持部１９はアーム１３の先端に設けられている。装着部１８ａは、回転間接Ｊ４を介して、リスト部１７に対して、脱着可能に構成されている。また、把持部１９は、後述するグローブ１４０の先端部分に設けられている操作部４３を把持することができるように構成されている。

また、アーム１３の各関節Ｊ１〜Ｊ４には、それぞれ、各関節が連結する２つの部材を相対的に回転又は昇降させるアクチュエータの一例としての駆動モータが設けられている（図示せず）。駆動モータは、例えば、制御装置１０によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、各関節Ｊ１〜関節Ｊ４には、それぞれ、駆動モータの回転位置を検出する回転センサ（図示せず）と、駆動モータの回転を制御する電流を検出する電流センサ（図示せず）と、が設けられている。回転センサは、例えば、エンコーダであってもよい。

制御装置１０は、図１に示すように、ＣＰＵ等の演算部１０ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１０ｂと、サーボ制御部１０ｃと、を備える。制御装置１０は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。

なお、制御装置１０は、集中制御する単独の制御装置１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１０によって構成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、記憶部１０ｂが、制御装置１０内に配置されている形態を採用したが、これに限定されず、記憶部１０ｂが、制御装置１０と別体に設けられている形態を採用してもよい。

記憶部１０ｂには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１０ａは、記憶部１０ｂに記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット１０１の各種動作を制御する。すなわち、演算部１０ａは、ロボット１０１の制御指令を生成し、これをサーボ制御部１０ｃに出力する。サーボ制御部１０ｃは、演算部１０ａにより生成された制御指令に基づいて、ロボット１０１の各アーム１３の関節Ｊ１〜Ｊ４に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。

なお、上述したロボット１０１の構成は一例であって、ロボット１０１の構成はこれに限定されるものではなく、該ロボット１０１を用いて実施する作業内容及び作業空間等に応じて適宜、構成は変更される。

次に、アイソレータ１０２の構成について、図１及び図２を参照しながら、詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、アイソレータ１０２は、筐体１２１を備えていて、筐体１２１の内部空間が作業空間１２０を構成している。また、アイソレータ１０２には、作業空間１２０を滅菌するための過酸化水素ガス等を供給するガス供給装置、作業空間１２０内を陽圧に保つためのファン等、公知のアイソレータが備える各機器（図示せず）が設けられている。

筐体１２１の作業空間１２０には、ロボット１０１が一連の作業を行うための器具が配置されている。器具としては、例えば、ディッシュ１２４、オートピペット１２５、オートピペット１２５に用いられるチップ１２６、マイクロチューブ１２７、遠沈管１２８、遠心分離機１２９等が挙げられる。

また、筐体１２１の作業空間１２０には、カメラ１３０が配置されていて、カメラ１３０で撮影された映像がロボット１０１の制御装置１０に出力されるように構成されていてもよい。なお、制御装置１０は、カメラ１３０から出力された映像情報を基に、各器具の位置情報を算出するように構成されていてもよく、ロボット１０１に取り付けられたカメラ（図示せず）からの映像情報を基に各器具の位置情報を算出するように構成されていてもよい。

さらに、作業空間１２０には、後述するグローブ１４０の先端部分に設けられているハンド部４２と同一の構成又は異なる構成のハンド１３１が配置されていてもよい。ハンド１３１としては、例えば、ディッシュ１２４を保持するために把持部が、半径の大きい円弧状に形成されている構成であってもよく、オートピペット１２５の機能を有するように構成されていてもよく、マイクロチューブ１２７又は遠沈管１２８を保持するために把持部が、半径の小さい円弧状に形成されている構成であってもよい。

筐体１２１の側面には、各器具を作業空間１２０内に搬入するための開閉扉（隔壁）１２２が設けられている。開閉扉１２２には、適宜な手段（例えば、Ｏリング等）により、閉鎖した状態で作業空間１２０を密閉することができる。また、開閉扉１２２の適所には、２つの貫通孔１２３、１２３が設けられていて、当該貫通孔１２３を覆うように、グローブ１４０が設けられている。グローブ１４０は、適宜な手段（例えば、Ｏリング等）により、作業空間１２０内の気密状態を保つことができるように、配設されている。

ここで、グローブ１４０の構成について、図４及び図５を参照しながら、詳細に説明する。

図４及び図５は、図１及び図２に示すアイソレータシステムの要部を拡大した断面図であり、図４は、ロボットのアームがグローブの内部に挿入する前の状態を示し、図５は、ロボットのアームがグローブの内部に挿入された状態を示している。

図４及び図５に示すように、グローブ１４０は、外面が作業空間１２０に露出し、内面が、外気に露出するようにするように設けられている。また、グローブ１４０は、基端部分４１が蛇腹状に形成されている。これにより、グローブ１４０は、進退（伸縮）自在に可動することができ、かつ、屈曲又は湾曲することができる。

基端部分４１は、伸縮方向（ロボット１０１の前後方向）の長さ寸法が、当該基端部分４１が伸長した状態で、グローブ１４０の先端部分が、作業空間１２０内に配置されている各器具に届くように、適宜調整されている。

なお、基端部分４１は、作業空間１２０の気密性を保つことができ、かつ、進退（伸縮）自在、かつ、屈曲又は湾曲することができれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等で構成されていてもよい。

グローブ１４０の先端部分（正確には、基端部分４１の先端４１ａ）には、ディッシュ１２４等のワークを保持するためのハンド部４２が設けられている。ハンド部４２は、作業空間１２０内に露出するように配設されていて、作業空間１２０の気密性を保つことができるように、適宜な手段（例えば、Ｏリング等）により、基端部分４１の先端４１ａに取り付けられている。なお、作業空間１２０内には、グローブ１４０のハンド部４２を支持するための支持部材が配置されていてもよい。

ハンド部４２には、ワークを把持するためのツメ部４２ａが設けられていて、ツメ部４２ａは、その内面が、円弧状に形成されている。これにより、円板状のディッシュ１２４、又は円筒状のオートピペット１２５等を容易に把持することができる。

なお、本実施の形態１においては、ツメ部４２ａの内面が、円弧状に形成されている形態を採用したが、これに限定されない。例えば、ツメ部４２ａの内面が平板状に形成されている形態を採用してもよい。この場合、ツメ部４２ａの内面に弾性部材を配置することで、ディッシュ１２４等のワークとの接触面積を大きくするようにしてもよい。

また、グローブ１４０の先端部分には、操作部４３がグローブ１４０（基端部分４１）の内部空間に位置するように設けられている。操作部４３は、ロボット１０１におけるアーム１３の把持部１９が操作部４３を把持することで、ハンド部４２のツメ部４２ａを動作するように構成されている。なお、操作部４３は、ツメ部４２ａを物理的に動作させるように構成されていてもよく、把持部１９と電気的に接続されることにより、ツメ部４２ａを動作させるように構成されていてもよい。

［アイソレータシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００の動作及び作用効果について、図１〜図７を参照しながら説明する。なお、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を行う動作については、公知のロボットと同様に実行されるため、その詳細な説明は省略する。また、以下の動作は、制御装置１０の演算部１０ａが、記憶部１０ｂに格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

まず、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を実行する前に行う滅菌動作について、図１〜図６を参照しながら説明する。

図６は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行する前に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、制御装置１０は、オペレータから図示されない入力装置を介して、一連の作業を実行することを示す指示情報が入力されると、ロボット１０１をアイソレータ１０２の開閉扉１２２前にまで移動させ、アーム１３を動作させて、開閉扉１２２を開放させる（ステップＳ１０１）。ついで、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、一連の作業で使用する器具等（例えば、ディッシュ１２４等）を作業空間１２０内の適宜な位置に配置させる（ステップＳ１０２）。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、開閉扉１２２を閉鎖させる（ステップＳ１０３）。ついで、制御装置１０は、作業空間１２０外に位置するアーム１３を動作させて、開閉扉１２２の貫通孔１２３からグローブ１４０の基端部分４１の内部空間にハンド部１８を進入させ、把持部１９で、グローブ１４０の操作部４３を把持させる（ステップＳ１０４）。このとき、グローブ１４０の基端部分４１は、図４に示すように、収縮した状態（以下、収縮した状態にあるグローブ１４０の位置を初期位置という）にあるとする。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、基端部分４１の内部空間に位置するハンド部１８を前方（作業空間１２０の内部）に向かって、突き出させる（ステップＳ１０５）。これにより、図５に示すように、グローブ１４０の基端部分４１が、伸長した状態となる。

次に、制御装置１０は、滅菌処理を実行する（ステップＳ１０６）。具体的には、例えば、ガス供給装置（図示せず）から作業空間１２０内に過酸化水素ガス等の滅菌用のガスを供給させて、作業空間１２０内及び各器具等の滅菌処理を実行してもよい。また、例えば、筐体１２１及び開閉扉１２２の内壁、ディッシュ１２４等の各器具、及びグローブ１４０の表面等に、７０〜８０％のエタノール水溶液、オキシドール、次亜塩素酸ナトリウム水溶液等を噴霧することで、滅菌処理を実行してもよい。

そして、制御装置１０は、滅菌処理を実行した後に、本プログラムを終了し、一連の作業を実行する。

次に、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を実行した後に行う滅菌動作について、図１〜図５、及び図７を参照しながら説明する。

図７は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行した後に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、制御装置１０は、一連の作業の実行を終了したと判断した場合、又はオペレータから図示されない入力装置を介して、一連の作業が終了したことを示す指示情報が入力された場合に、ロボット１０１のアーム１３を動作させる。具体的には、制御装置１０は、グローブ１４０の操作部４３を把持部１９で把持させた状態で、ハンド部１８が後方に移動するようにアーム１３を動作させる（ステップＳ２０１）。ついで、制御装置１０は、基端部分４１が収縮して、グローブ１４０が初期位置までに移動すると、操作部４３の把持状態を解放させて、ハンド部１８がグローブ１４０から外れるように、アーム１３を動作させる（ステップＳ２０２）。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、開閉扉１２２を開放させる（ステップＳ２０３）。ついで、制御装置１０は、ロボット１０１を動作させて、一連の作業で使用した器具等（例えば、ディッシュ１２４等）を作業空間１２０外の適宜な位置に搬送させる（ステップＳ２０４）。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、開閉扉１２２を閉鎖させる（ステップＳ２０５）。ついで、制御装置１０は、作業空間１２０外に位置するアーム１３を動作させて、開閉扉１２２の貫通孔１２３から基端部分４１の内部空間にハンド部１８を進入させ、把持部１９で、グローブ１４０の操作部４３を把持させる（ステップＳ２０６）。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、基端部分４１の内部空間に位置するハンド部１８を前方に向かって、突き出させる（ステップＳ２０７）。これにより、図５に示すように、グローブ１４０の基端部分４１が、伸長した状態となる。

次に、制御装置１０は、滅菌処理を実行し（ステップＳ２０８）、本プログラムを終了する。

このように構成された、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００では、アイソレータ１０２の作業空間１２０外にロボット１０１を配置することができるので、ロボット１０１のメンテナンスを容易に行うことができる。また、ロボット１０１を作業空間１２０外に配置することにより、ロボット１０１のアーム１３等が作業空間１２０内を滅菌するための過酸化水素ガス等に曝されないため、ロボット１０１が腐食されることを抑制することができる。

また、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００では、グローブ１４０の基端部分４１が蛇腹状に形成されているため、グローブ１４０が垂れ下がることを抑制して、グローブ１４０の形状を維持することができる。また、グローブ１４０の形状が維持されているため、グローブ１４０（の先端部分）の位置決めが容易となり、ロボット１０１のハンド部１８を、基端部分４１の内部空間内を容易に進退させることができる。このため、ロボット１０１のアーム１３が進退するときに、ハンド部１８等と基端部分４１との接触を抑制することができ、基端部分４１の破損を抑制することができる。

さらに、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００では、グローブ１４０の基端部分４１を伸長した状態で滅菌処理を実行する。このため、基端部分４１の一部が、過酸化水素ガス等が曝されないために、滅菌処理が不充分になることを抑制することができ、グローブ１４０を充分に滅菌処理することができる。したがって、ディッシュ１２４等の各器具への細菌等の汚染も充分に抑制することができる。

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係るアイソレータシステム１００の変形例について説明する。

本実施の形態１における変形例１のアイソレータシステムは、グローブの内部に配置され、伸縮可能に構成されている蛇腹部材をさらに備える。

以下、本実施の形態１における変形例１のアイソレータシステムの一例について、図８を参照しながら、説明する。

図８は、本実施の形態１における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図８に示すように、本変形例１のアイソレータシステム１００は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、グローブ１４０の構成が異なる。具体的には、基端部分４１が略筒状に形成されている点と、基端部分４１の内部空間（グローブ１４０の内部）に蛇腹部材１４１が配置されている点と、が異なる。蛇腹部材１４１は、基端部が開閉扉１２２の内壁に接続されていて、先端部が基端部分４１の先端４１ａに接続されている。これにより、蛇腹部材１４１の伸縮に合わせて、基端部分４１が伸縮することができる。

また、蛇腹部材１４１は、作業空間１２０内の気密性をより確保する観点から、基端部分４１と同様に、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等で構成されていてもよい。

なお、本変形例１においては、基端部分４１を略筒状に形成する形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態１と同様に、基端部分４１を蛇腹状に形成する形態を採用してもよい。

このように構成された、本変形例１のアイソレータシステム１００であっても、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

［変形例２］
本実施の形態１における変形例２のアイソレータシステムは、グローブの内部に配置され、複数のロッドと、ロッドを接続する球面継手と、を有するグローブ保持部材をさらに備え、ロッドは、テレスコープ状に構成されている。

以下、本実施の形態１における変形例２のアイソレータシステムの一例について、図９を参照しながら、説明する。

図９は、本実施の形態１における変形例２のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図９に示すように、本変形例２のアイソレータシステム１００は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、グローブ１４０の構成が異なる。具体的には、基端部分４１が略筒状に形成されている点と、基端部分４１の内部空間にグローブ保持部材１４２が配置されている点と、が異なる。

グローブ保持部材１４２は、複数のロッド１４２ａと、球面継手１４２ｂと、円環状の第１部材１４２ｃと、を有していて、基端部が開閉扉１２２の内壁に接続されていて、先端部が基端部分４１の先端４１ａに接続されている。具体的には、グローブ保持部材１４２の基端部には、球面継手１４２ｂが配置されていて、先端部には、ロッド１４２ａが配置されている。

ロッド１４２ａは、テレスコープ状に構成されていて、ロボット１０１の前後方向において、隣接するロッド１４２ａ、１４２ａが、球面継手１４２ｂを介して、接続されている。これにより、グローブ保持部材１４２は、進退自在に可動することができ、かつ、屈曲することができる。このため、グローブ１４０の基端部分４１もグローブ保持部材１４２の動作に追随して、進退自在に可動することができ、かつ、屈曲することができる。

また、第１部材１４２ｃは、ロボット１０１の上下又は左右方向において、複数のロッド１４２ａを固定している。これにより、基端部分４１の内部空間が広がった状態を維持することができ、グローブ１４０が垂れ下がることを抑制することができる。

なお、本変形例２においては、第１部材１４２ｃが円環状に形成されている形態を採用したが、これに限定されず、第１部材１４２ｃが多角形状に形成されている形態を採用してもよい。

このように構成された、本変形例２のアイソレータシステム１００であっても、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係るアイソレータシステムは、隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、外面が作業空間に露出し、内面が外部と連通するように、隔壁に設けられているグローブと、グローブの内部にアームを挿入して、作業空間での作業を行うロボットと、を備え、グローブの先端部分が、ロボットのアーム先端部分の形状に相当するように形成されている。

また、本実施の形態２に係るアイソレータシステムでは、グローブは、その基端部分が収縮した状態で、その先端部分が所定の位置に位置決めされるように構成されていてもよい。

以下、本実施の形態２に係るアイソレータシステムの一例について、図１０〜図１２を参照しながら詳細に説明する。

［アイソレータシステムの構成］
図１０は、本実施の形態２に係るアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図１０に示すように、本実施の形態２に係るアイソレータシステム１００は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、ロボット１０１の把持部１９の形状と、グローブ１４０の先端部分４４の形状と、が異なる。

具体的には、把持部１９は、ワークを把持するための一対のツメ部１９ａ、１９ａを有していて、ツメ部１９ａの内面が、円弧状に形成されている。これにより、円板状のディッシュ１２４、又は円筒状のオートピペット１２５等を容易に把持することができる。

なお、本実施の形態２においては、ツメ部１９ａの内面が、円弧状に形成されている形態を採用したが、これに限定されない。例えば、ツメ部１９ａの内面が平板状に形成されている形態を採用してもよい。この場合、ツメ部１９ａの内面に弾性部材を配置することで、ディッシュ１２４等のワークとの接触面積を大きくするようにしてもよい。

また、グローブ１４０の先端部分４４は、アーム１３の先端部分である、把持部１９の形状に相当するように形成されている。すなわち、先端部分４４は、把持部１９が容易に先端部分４４内に進退できるように、把持部１９の形状と略一致するように（同等の形状となるように）構成されている。より詳細には、本実施の形態２においては、グローブ１４０の先端部分４４は、その断面形状が全体として略Ｕ字状に形成されていて、把持部１９を包むように形成されている。

なお、本実施の形態２においては、グローブ１４０の先端部分４４は、当該先端部分４４の内面と、把持部１９の外面と、の間に隙間を有する形態を採用したが、これに限定されず、先端部分４４の内面と、把持部１９の外面と、の間に隙間を有しない形態を採用してもよい。

［アイソレータシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態２に係るアイソレータシステム１００の動作及び作用効果について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。なお、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を行う動作については、公知のロボットと同様に実行されるため、その詳細な説明は省略する。また、以下の動作は、制御装置４の演算部１０ａが、記憶部１０ｂに格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

まず、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を実行する前に行う滅菌動作について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。

図１１は、本実施の形態２に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行する前に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、本実施の形態２に係るアイソレータシステム１００における一連の作業を実行する前に行う滅菌動作は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００における一連の作業を実行する前に行う滅菌動作と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０４の動作に代えて、ステップＳ１０４Ａの動作が実行される点が異なる。

具体的には、制御装置１０は、作業空間１２０外に位置するロボット１０１のアーム１３を動作させて、開閉扉１２２の貫通孔１２３からグローブ１４０の基端部分４１の内部空間にハンド部１８を進入させる。そして、制御装置１０は、アーム１３の把持部１９が、グローブ１４０の先端部分４４の内部空間に至るまでアーム１３を動作させる（ステップＳ１０４Ａ）。このとき、グローブ１４０の先端部分４４は、把持部１９の形状に相当するように形成されているため、把持部１９は、先端部分４４の内部空間を容易に進入することができる。

以下、制御装置１０は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と同様に、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を実行することにより、滅菌動作を実行する。

次に、ロボット１０１が、複数の工程からなる一連の作業を実行した後に行う滅菌動作について、図１０及び図１２を参照しながら説明する。

図１２は、本実施の形態１に係るアイソレータシステムにおいて、一連の作業を実行した後に行う滅菌動作の一例を示すフローチャートである。

図１２に示すように、制御装置１０は、把持部１９のツメ部１９ａを閉じさせて、把持部１９がグローブ１４０の先端部分４４を保持した状態で、ハンド部１８が後方に移動するようにアーム１３を動作させる（ステップＳ２０１Ａ）。ついで、制御装置１０は、基端部分４１が収縮して、グローブ１４０が初期位置までに移動すると、把持部１９のツメ部１９ａを開かせて、把持部１９を先端部分４４から解放させて、ハンド部１８がグローブ１４０から外れるように、アーム１３を動作させる（ステップＳ２０２Ａ）。

次に、制御装置１０は、アーム１３を動作させて、開閉扉１２２を閉鎖させる（ステップＳ２０５）。ついで、制御装置１０は、作業空間１２０外に位置するアーム１３を動作させて、開閉扉１２２の貫通孔１２３からグローブ１４０の基端部分４１の内部空間にハンド部１８を進入させる。そして、制御装置１０は、アーム１３の把持部１９が、グローブ１４０の先端部分４４の内部空間に至るまでアーム１３を動作させる（ステップＳ２０６Ａ）。

このように構成された、本実施の形態２に係るアイソレータシステム１００であっても、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

［変形例１］
次に、本実施の形態２に係るアイソレータシステムの変形例について、説明する。

本実施の形態２における変形例１のアイソレータシステムは、グローブの内部に配置され、伸縮可能に構成されている蛇腹部材をさらに備える。

以下、本実施の形態２における変形例１のアイソレータシステムの一例について、図１３を参照しながら、説明する。

図１３は、本実施の形態２における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図１３に示すように、本変形例１のアイソレータシステム１００は、実施の形態２に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、グローブ１４０の構成が異なる。具体的には、基端部分４１が略筒状に形成されている点と、基端部分４１の内部空間に蛇腹部材１４１が配置されている点と、が異なる。蛇腹部材１４１は、基端部が開閉扉１２２の内壁に接続されていて、先端部が基端部分４１の先端４１ａに接続されている。これにより、蛇腹部材１４１の伸縮に合わせて、基端部分４１が伸縮することができる。

なお、本変形例１においては、基端部分４１を略筒状に形成する形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態２と同様に、基端部分４１を蛇腹状に形成する形態を採用してもよい。

このように構成された、本変形例１のアイソレータシステム１００であっても、実施の形態２に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態３）
本実施の形態３に係るアイソレータシステムは、実施の形態１又は実施の形態２に係るアイソレータシステムにおいて、アイソレータの作業空間に配置され、ワークを保持するハンドをさらに備える。

以下、本実施の形態３に係るアイソレータシステムの一例について、図１４を参照しながら説明する。

図１４は、本実施の形態３に係るアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図１４に示すように、本実施の形態３に係るアイソレータシステム１００は、実施の形態２に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、ロボット１０１の把持部１９の形状と、ハンド１３１が作業空間１２０内に配置されている点と、が異なる。なお、作業空間１２０内には、当該作業空間１２０内に配置されている各器具に対応することができる１種類のハンド１３１が配置されていてもよく、各器具のそれぞれに対応する、複数の種類のハンド１３１が配置されていてもよい。

ロボット１０１の把持部１９は、ツメ部１９ａが平板状に形成されている。すなわち、本実施の形態３に係るアイソレータシステム１００におけるロボット１０１の把持部１９は、実施の形態１に係るアイソレータシステム１００におけるロボット１０１の把持部１９と同様の構成となっている。

また、ハンド１３１は、ハンド部３２と操作部３３を有している。ハンド部３２には、ワークを把持するためのツメ部３２ａが設けられている。ツメ部３２ａは、その内面が、円弧状に形成されている。これにより、円板状のディッシュ１２４、又は円筒状のオートピペット１２５等を容易に把持することができる。

なお、本実施の形態３においては、ツメ部３２ａの内面が、円弧状に形成されている形態を採用したが、これに限定されない。例えば、ツメ部３２ａの内面が平板状に形成されている形態を採用してもよい。この場合、ツメ部３２ａの内面に弾性部材を配置することで、ディッシュ１２４等のワークとの接触面積を大きくするようにしてもよい。

また、操作部３３は、ロボット１０１におけるアーム１３の把持部１９が操作部３３を把持することで、ハンド部３２のツメ部３２ａを動作するように構成されている。なお、操作部３３は、ツメ部３２ａを物理的に動作させるように構成されていてもよく、把持部１９と電気的に接続されることにより、ツメ部３２ａを動作させるように構成されていてもよい。

このように構成された、本実施の形態３に係るアイソレータシステム１００であっても、実施の形態２に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

［変形例１］
次に、本実施の形態３に係るアイソレータシステムの変形例について、説明する。

本実施の形態３における変形例１のアイソレータシステムは、グローブの内部に配置され、伸縮可能に構成されている蛇腹部材をさらに備える。

以下、本実施の形態３における変形例１のアイソレータシステムの一例について、図１５を参照しながら、説明する。

図１５は、本実施の形態３における変形例１のアイソレータシステムの要部を拡大した模式図である。

図１５に示すように、本変形例１のアイソレータシステム１００は、実施の形態３に係るアイソレータシステム１００と基本的構成は同じであるが、グローブ１４０の構成が異なる。具体的には、基端部分４１が略筒状に形成されている点と、基端部分４１の内部空間に蛇腹部材１４１が配置されている点と、が異なる。蛇腹部材１４１は、基端部が開閉扉１２２の内壁に接続されていて、先端部が基端部分４１の先端４１ａに接続されている。これにより、蛇腹部材１４１の伸縮に合わせて、基端部分４１が伸縮することができる。

なお、本変形例１においては、基端部分４１を略筒状に形成する形態を採用したが、これに限定されず、実施の形態３と同様に、基端部分４１を蛇腹状に形成する形態を採用してもよい。

このように構成された、本変形例１のアイソレータシステム１００であっても、実施の形態３に係るアイソレータシステム１００と同様の作用効果を奏する。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のアイソレータシステムは、アイソレータの内部空間で作業を行うロボットのメンテナンスを容易に行うことができるため、産業ロボットの分野において有用である。

１０制御装置
１０ａ演算部
１０ｂ記憶部
１０ｃサーボ制御部
１２台車
１２ａ車輪
１３アーム
１５アーム部
１５ａ第１リンク
１５ｂ第２リンク
１６基軸
１７リスト部
１８ハンド部
１８ａ装着部
１９把持部
１９ａツメ部
３２ハンド部
３２ａツメ部
３３操作部
４１基端部分
４１ａ先端
４２ハンド部
４２ａツメ部
４３操作部
４４先端部分
１００アイソレータシステム
１０１ロボット
１０２アイソレータ
１２０作業空間
１２１筐体
１２２開閉扉
１２３貫通孔
１２４ディッシュ
１２５オートピペット
１２６チップ
１２７マイクロチューブ
１２８遠沈管
１２９遠心分離機
１３０カメラ
１３１ハンド
１４０グローブ
１４１蛇腹部材
１４２グローブ保持部材
１４２ａロッド
１４２ｂ球面継手
１４２ｃ第１部材

Claims

隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、
外面が前記作業空間に露出し、内面が前記外部と連通するように、前記隔壁に設けられているグローブと、
前記グローブの内部にアームを挿入して、前記作業空間での作業を行うロボットと、を備え、
前記グローブの先端部分には、当該グローブの内部に設けられている操作部と、前記作業空間に露出するように設けられているハンド部と、が形成されている、アイソレータシステム。
隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、
外面が前記作業空間に露出し、内面が前記外部と連通するように、前記隔壁に設けられているグローブと、
前記グローブの内部にアームを挿入して、前記作業空間での作業を行うロボットと、を備え、
前記グローブの先端部分が、前記ロボットのアーム先端部分の形状に相当するように形成されている、アイソレータシステム。
前記グローブは、その基端部分が収縮した状態で、その先端部分が所定の位置に位置決めされるように構成されている、請求項１又は２に記載のアイソレータシステム。
前記グローブの基端部分が、蛇腹状に形成されていて、伸縮可能に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアイソレータシステム。
前記グローブの内部に配置され、複数のロッドと、前記ロッドを接続する球面継手と、を有するグローブ保持部材をさらに備え、
前記ロッドは、テレスコープ状に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアイソレータシステム。
前記アイソレータの作業空間に配置され、ワークを保持するハンドをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアイソレータシステム。
前記グローブの内部に配置され、伸縮可能に構成されている蛇腹部材をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアイソレータシステム。
隔壁により、外部と隔離されている作業空間と、
外面が前記作業空間に露出し、内面が前記外部と連通するように、前記隔壁に設けられているグローブと、を備え、
前記グローブの先端部分には、当該グローブの内部に設けられている操作部と、前記作業空間に露出するように設けられているハンド部と、が形成されている、アイソレータシステム。