JP4485486B2

JP4485486B2 - 創薬用チューブピッキング装置

Info

Publication number: JP4485486B2
Application number: JP2006131795A
Authority: JP
Inventors: 一弘堤; 広幸田池; 久雄西井; 展明松本
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2026-05-10
Also published as: JP2007303930A

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チューブを碁盤目状に複数本縦立収容する保管ラックから、目的のチューブを抜き差しするための創薬用チューブピッキング装置に関するものである。

従来より、創薬研究等の分野においては、試料を溶解した溶液をマイクロチューブと呼ばれるチューブに封入し、このマイクロチューブを碁盤目状に区画された保管ラックに複数本、例えば、８行１２列で９６個に区画された保管ラックに垂直に並び立てて収容し、保管や搬送を行っていた。
また、近年においては、ＳＢＳ(Society for Biomolecular Screening)規格に準拠した上記９６個に区画された保管ラックと同じ大きさの保管ラックで、より小さいマイクロチューブ（以下、「３８４チューブ」と称する）を収容するために、１６行２４列で３８４個の総区画数を有する保管ラックも知られている（例えば、特許文献１参照）。
欧州特許出願公開第９０４８４１号明細書（図１、第７〜９段落）

図５に近年開発された３８４チューブ用保管ラックを示す。この保管ラックは、９６本のチューブを収容するＳＢＳ規格に準拠した９６本用保管ラックと外形が同じサイズの保管ラックに、その４倍の数、すなわち３８４本の円筒形状で有底のチューブを収納するものである。
したがって、３８４チューブ用保管ラックの一区画が９６本用保管ラックの一区画のサイズをほぼ１／４に縮小した形状をしているために、隣接する３８４チューブの隙間がきわめて小さくなり、人の手で特定の一本を抜き取ったり、目的の位置に挿入することは、きわめて困難であった。
また、３８４チューブ用保管ラックは、低温環境下で保管されることが多く、しかも、１本の３８４チューブがきわめて小さく軽いため、１本の３８４チューブを引き抜く際に隣接する３８４チューブが目的とする３８４チューブや把持爪の先端部と氷結して一緒に引き抜かれてしまう「共上げ」という現象が発生していた。

そこで、本発明の目的は、例えば、３８４チューブ用保管ラックのように、保管ラックに密集して保管されたチューブを間違えることなく迅速・的確に抜き差しするための創薬用チューブピッキング装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、創薬用試料を封入するチューブを碁盤目状に複数本縦立収容する保管ラックに対して目的のチューブを抜き差しする創薬用チューブピッキング装置において、前記チューブが下から押し込まれると弾性変形して前記チューブを把持する把持爪と、前記把持爪が前記チューブを把持して別の場所に移動する時に上昇するとともに前記チューブを保管ラックの目的の位置に挿入する時及び前記保管ラックからチューブを引き抜く時に降下する把持爪昇降機構と、前記把持したチューブを保管ラックに移す際に前記把持爪からチューブを押し出す突き落とし機構と、前記チューブを保管ラックの底面側から前記把持爪に押し込む押上機構と、前記目的のチューブまたは把持爪に目的のチューブの周りに存在するチューブが付着して上がった時に異常として検知する共上げ防止センサと、前記把持爪によって目的のチューブが確実に把持されているかどうかを検知する把持確認センサと、前記保管ラックのチューブ挿入箇所に既にチューブが存在するか否かを検知する二重挿入防止センサと、前記共上げ防止センサ及び把持確認センサが、センサ部昇降シリンダ可動部に固着されているとともにセンサ部昇降シリンダによって昇降可能とするセンサ昇降機構とを有していることによって、上記の課題を解決するものである。

請求項１に係る発明によれば、創薬用試料を封入するチューブを碁盤目状に複数本縦立収容する保管ラックに対して目的のチューブを抜き差しする創薬用チューブピッキング装置において、チューブが下から押し込まれると弾性変形して前記チューブを把持する把持爪と、前記把持爪が前記チューブを把持して別の場所に移動する時に上昇するとともに前記チューブを保管ラックの目的の位置に挿入する時及び前記保管ラックからチューブを引き抜く時に降下する把持爪昇降機構と、前記把持したチューブを保管ラックに移す際に前記把持爪からチューブを押し出す突き落とし機構と、前記チューブを保管ラックの底面側から前記把持爪に押し込む押上機構と、前記目的のチューブまたは把持爪に目的のチューブの周りに存在するチューブが付着して上がった時に異常として検知する共上げ防止センサと、前記把持爪によって目的のチューブが確実に把持されているかどうかを検知する把持確認センサと、前記保管ラックのチューブ挿入箇所に既にチューブが存在するか否かを検知する二重挿入防止センサと、前記共上げ防止センサ及び把持確認センサがセンサ部昇降シリンダ可動部に固着されているとともにセンサ部昇降シリンダによって昇降可能とするセンサ昇降機構とを有していることによって、万一、チューブのピッキング時に共上げが発生した場合、共上げ防止センサにより、異常検知が行われるため共上げされたチューブの破損・紛失等が防止される。
また、チューブの落下時には、把持確認センサにより、異常検知が行われるため落下したチューブの破損・紛失等が防止される。さらに二重挿入防止センサにより、既にチューブが刺さっている位置にチューブを挿入しようとすると、異常検知が行われるため、チューブ同士の衝突による破損を防ぐことができる。

そして、前述した把持爪がチューブを把持して別の場所に移動する時に上昇するとともにチューブを保管ラックの目的の位置に挿入する時及び保管ラックからチューブを引き抜く時に降下する把持爪昇降機構を有していることによって、チューブを保管ラックに抜き差しする際に、把持爪が保管ラックに接近するので確実な抜き差し動作が行われる。また、創薬用チューブピッキング装置の走行中には、把持爪が上昇するので、刺さり具合が完全でないチューブに引っかかって、把持爪が破損したり、逆にチューブを破損したりすることを防ぐことが可能になる。

さらに、前述した共上げ防止センサ及び把持確認センサがセンサ部昇降シリンダ可動部に固着されているとともにセンサ部昇降シリンダによって昇降可能とするセンサ昇降機構を有していることによって、保管ラック表面近くに設置されるセンサを創薬用チューブピッキング装置の走行中には、上方に退避させることができ、刺さり具合が完全でないチューブに引っかかって、センサが破損したり、逆にチューブを破損したりすることを防ぐことが可能になる。

なお、本発明が適用される保管ラックとしては、チューブを収納する一区画の底が、チューブを下から突き上げることができるように開放されているものであれば、特に限定されるものではないが、本発明の汎用性を高めるため、適用する保管ラックをＳＢＳ規格に準拠した大きさで１６行２４列で３８４本のチューブを収容する保管ラックとすることが特に適している。
また、保管ラック及びチューブの材質としては、適度な弾力性を有し、低温保管にも耐え得る耐寒性を備えたポリプロピレンまたはポリカーボネートが特に適している。

本発明の創薬用チューブピッキング装置について、好適な一実施例を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の創薬用チューブピッキング装置１００をある方向から見た時の斜視図である。
図１から明らかなように、この創薬用チューブピッキング装置１００は、対象とするチューブ２０２（例えば、３８４チューブ）より小さな幅で対峙し、チューブ２０２が下から押し込まれると弾性変形により拡幅し、チューブ２０２を把持する一対の把持爪１０２を有している。
そして、この把持爪１０２が把持したチューブ２０２を所定の保管ラック２００に移す際に把持爪１０２から押し出すための突き落とし機構を有している。
この突き落とし機構は、一対の把持爪１０２の間を通って、把持爪１０２に把持されたチューブ２０２の頭部に当接する突き落とし棒１０４とこの突き落とし棒１０４を出退させる突き落としシリンダ１０６とから構成されている。

また、把持爪昇降機構は、つかみ上げシリンダ可動部１０８とつかみ上げシリンダ１１０とから構成されており、突き落としシリンダ１０６と把持爪１０２は、つかみ上げシリンダ可動部１０８に固設されている。
そして、つかみ上げシリンダ可動部１０８は、つかみ上げシリンダ１１０の伸縮動作により、把持爪１０２がチューブ２０２を把持して引き抜くとき及び創薬用チューブピッキング装置１００が別の場所に移動する時に上昇し、把持爪１０２が把持しているチューブ２０２を保管ラック２００に挿入する際及び保管ラック２００から前記チューブを引き抜く時に降下する。

図２は、図１に示した本発明の創薬用チューブピッキング装置１００を、図１とは別の方向から見た時の斜視図である。
符号１１２を付した一対の部材は、目的のチューブ２０２を把持爪１０２によって確実に把持されているかどうかを検知する把持確認センサである。
この把持確認センサ１１２は、具体的には、光線の透過の有無によって物体の有無を確認するラインセンサを用いており、把持爪１０２にチューブ２０２が把持されていると、光線は遮光され、チューブ２０２の存在が確認される。

次に、符号１１４を付した一対の部材は、目的のチューブ２０２の周りに存在するチューブが、氷結等により、目的のチューブ２０２または把持爪１０２に付着して上がった時に異常として検知する共上げ防止センサである。
この共上げ防止センサ１１４は、目的のチューブ２０２の周りに別のチューブがあるか否かを確認するため、チューブの幅以上の検知幅を有するエリアセンサを用いており、目的のチューブ２０２の周りのチューブが、付着して上がった時に、光が遮光されるため異常として検知する。
また、共上げ防止センサ１１４は、共上げされたチューブが落下した場合も検知できるように、保管ラックに収容されたチューブ２０２の上面からチューブ２０２の幅以内の高さに設置されている。
一方、前記把持爪昇降機構は、目的のチューブ２０２の下面または把持爪１０２の下面に付いてきたチューブが、共上げ防止センサ１１４の検知エリアに入るように、把持爪１０２の持ち上げ量がチューブ２０２の幅（共上げ防止センサ１１４の設定高さ）にチューブ２０２の長さを加算した長さ以下となるように設定されている。

また、符号１１６を付した部材は、把持爪１０２が対向している保管ラック２００上の一区画にチューブ２０２が存在するか否かを検知する二重挿入防止センサである。
この二重挿入防止センサ１１６は、光線を照射して、物体にあたって反射して戻ってくる距離によって感度が変わる反射型光センサを用いており、把持爪１０２が対向している保管ラック２００上の一区画にチューブ２０２が存在しているときのみ、チューブ２０２の上面からの反射を検知し、二重挿入を防止する。

センサ昇降機構は、センサ昇降シリンダ可動部１１８とセンサ昇降シリンダ１２０から構成されており、保管ラック２００の近くに設置される共上げ防止センサ１１４及び把持確認センサ１１２が、センサ昇降シリンダ可動部１１８に固設されている。
そして、センサ昇降シリンダ可動部１１８は、センサ昇降シリンダ１２０の伸張動作により、共上げ防止センサ１１４と把持確認センサ１１２を引き上げて、創薬用チューブピッキング装置１００の走行中に、保管ラック２００上の落下物や挿入不良で突き出ているチューブ２０２に当たらないようにしている。

図３は、本発明の創薬用チューブピッキング装置１００を正面から見た時の正面図である。
図１、図２で説明した部材については、同じ符号を付すにため、詳細な説明については割愛する。
図３から明らかなように、目的のチューブ２０２を保管ラック２００の底面側から把持爪１０２に押し込むための押上棒１２２と押上シリンダ１２４からなる押上機構を有している。
そして、前述した押上機構は、その他の把持爪昇降機構やセンサ昇降機構と同じ本体フレーム１５０に取り付けられている。
そのため、ピッキングエリアが本体フレーム１５０の大きさによって制限されてしまう。しかし、押上機構をＸ軸、Ｙ軸を持った平面を移動するロボットに取り付け、それ以外の上部に位置する機構を、別のＸ軸、Ｙ軸を持った平面を移動するロボットに取り付けて、上下のロボットを同調させて同じ桝目のチューブ２０２を扱うように動かすことによって、本体フレーム１５０の大きさによって制限されることなく、ピッキングエリアを大きくすることができる。
なお、図３において、Ｌ１は、二重挿入防止センサ１１６から放射されて、チューブ２０２の頭部に当たって戻ってくるチューブ有無確認用の反射型光軸を示している。
Ｌ２は、一方の把持確認センサ（発光部）１１２から放射されて、把持爪１０２に把持されたチューブ２０２によって遮光されたことを他方の把持確認センサ（受光部）１１２が感知することによって、チューブ２０２の把持を確認する透過型光軸を示している。
また、Ｌ３は、一方の共上げ防止センサ（発光部）１１４から放射され、他方の共上げ防止センサ（受光部）１１４が受光することによって、共上げされたチューブ２０２の有無を確認する面透過型光軸を示している。

図４の記載に基づき、本発明の創薬用チューブピッキング装置１００の動作について、説明する。
なお、図４では、創薬用チューブピッキング装置１００の動作をわかりやすく見せるために、保管ラック２００については、描写を省略している。
図４（ａ）は、チューブピッキング準備工程を示している。一対の把持爪１０２が目的となるチューブ２０２の真上に来たら、把持爪昇降機構により、一対の把持爪１０２が、チューブ２０２の近くまで降下する。
また、センサ昇降機構により、共上げ防止センサ１１４及び把持確認センサ１１２も保管ラック近くまで降下する。

図４（ｂ）は、チューブ押上工程を示している。
押上棒１２２が押上シリンダ１２４によって、上方に延伸して、目的とするチューブ２０２の底面に押上棒１２２の先端が当接し、チューブ２０２を一対の把持爪１０２の間に押し上げる。
その結果、把持爪１０２は、弾性変形して押し上げられたチューブ２０２を把持する。

図４（ｃ）は、つかみ上げ工程を示している。
把持爪昇降機構により、把持爪１０２が上昇するが、センサ昇降機構は、そのままの状態を保っており、共上げ防止センサ１１４によって、把持爪１０２または目的とするチューブ２０２に付着して共上げされたチューブがないかを検知し、もし、そのような付着して共上げされるチューブが存在するようであれば、異常を知らせる。
また、把持確認センサ１１２により把持爪１０２がチューブ２０２をしっかりと保持していることを確認し、もし、把持具合が悪いようであれば、異常を知らせる。

図４（ｄ）は、創薬用チューブピッキング装置１００が走行状態にある時の状態を示している。
把持爪昇降機構及びセンサ昇降機構のどちらも上昇した状態にあり、保管ラック２００上の異物や、不完全に挿入されて頭部が飛び出しているチューブに把持爪１０２や把持確認センサ１１２や共上げ防止センサ１１４が衝突することなく、走行が可能になる。

図４（ｅ）は、チューブ挿入工程を示している。
まず、二重挿入防止センサ１１６により、チューブ２０２を挿入しようとしている場所が空所であるかどうかを確認する。
空所であることが確認されたら把持爪昇降機構により、把持爪１０２が降下してくると共に、突き落とし機構により一対の把持爪１０２に把持されていたチューブ２０２を押し出す。

本発明の創薬用チューブピッキング装置は、複数のセンシング機能及び／または別個に制御可能な把持爪昇降機構とセンサ昇降機構を有していることによって、３８４チューブのような小さなものを確実に抜き差し・移載可能にしたものであって、その産業上の利用可能性はきわめて高い。

本発明の創薬用チューブピッキング装置の斜視図。図１とは、別の角度からみた本発明の創薬用チューブピッキング装置の斜視図。本発明の創薬用チューブピッキング装置の正面図。本発明の創薬用チューブピッキング装置の動作を説明する説明図。近年開発された３８４チューブと保管ラックの斜視図（関連技術）。

１００・・・創薬用チューブピッキング装置
１０２・・・把持爪
１０４・・・突き落とし棒
１０６・・・突き落としシリンダ
１０８・・・つかみ上げシリンダ可動部
１１０・・・つかみ上げシリンダ
１１２・・・把持確認センサ
１１４・・・共上げ防止センサ
１１６・・・二重挿入防止センサ
１１８・・・センサ昇降シリンダ可動部
１２０・・・センサ昇降シリンダ
１５０・・・本体フレーム
２００・・・保管ラック
２０２・・・チューブ

Claims

創薬用試料を封入するチューブを碁盤目状に複数本縦立収容する保管ラックに対して目的のチューブを抜き差しする創薬用チューブピッキング装置において、
前記チューブが下から押し込まれると弾性変形して前記チューブを把持する把持爪と、
前記把持爪が前記チューブを把持して別の場所に移動する時に上昇するとともに前記チューブを保管ラックの目的の位置に挿入する時及び前記保管ラックからチューブを引き抜く時に降下する把持爪昇降機構と、
前記把持したチューブを保管ラックに移す際に前記把持爪からチューブを押し出す突き落とし機構と、
前記チューブを保管ラックの底面側から前記把持爪に押し込む押上機構と、
前記目的のチューブまたは把持爪に目的のチューブの周りに存在するチューブが付着して上がった時に異常として検知する共上げ防止センサと、
前記把持爪によって目的のチューブが確実に把持されているかどうかを検知する把持確認センサと、
前記保管ラックのチューブ挿入箇所に既にチューブが存在するか否かを検知する二重挿入防止センサと、
前記共上げ防止センサ及び把持確認センサがセンサ部昇降シリンダ可動部に固着されているとともにセンサ部昇降シリンダによって昇降可能とするセンサ昇降機構と、
を有していることを特徴とする創薬用チューブピッキング装置。