JP5175749B2 - 搬送装置、制御装置及びプログラム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に開示のインキュベータには、複数の容器が収納可能なストッカーと、水平方向及び鉛直方向の何れにも容器を搬送することが可能な搬送装置と、容器内の試料を観察するための観察装置が配備されており、搬送装置によって、ストッカーから容器を取り出すと共に、観察装置による観察を実行する位置まで容器を搬送することが可能となっている。又、観察の終了後には、搬送装置によって容器をストッカーに戻すことが可能となっている。
一方、容器の底面に貼り付く細胞については、容器の搬送時であっても細胞は元の位置から移動しにくいので、上記観察方法を適用しやすかった。
細胞が底面から剥がれてしまうと、細胞は、貼り付いていた位置からずれてしまうため、上述した観察方法によって同じ細胞を繰り返し観察することが困難となる。又、細胞が底面から剥がれてしまうと、細胞の培養が阻害される虞がある。
又、制御装置の制御によって、搬送時の容器の加速度を、液体の振動を抑制することが可能な加速度の最大値に等しくした場合、容器の移動時間が短くなるので、容器の迅速な搬送が可能となる。
更に、容器内の液体の深さが大きいほど、制御装置の演算手段によって算出される加速度の最大値を大きくするという構成は、容器内の液体の深さが大きいほど、容器の底面近傍に存在する液体の振動が生じにくくなるという現象に基づくものであり、該構成によれば、容器内の液体の深さが大きいほど容器の迅速な搬送が可能となる。
よって、液体の深さが小さい容器が、上記平面内において搬送機構によって搬送された場合でも、容器の底面近傍に存在する液体は振動しにくい。
以下、本発明に係る搬送装置を観察ユニットに配備した実施形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る搬送装置100が配備された観察ユニットを示す斜視図である。図1に示す様に、観察ユニットには、本発明の一実施形態に係る搬送装置100の他に、観察装置5と照明装置6が配備されている。
観察装置5は、位相差顕微鏡であって、観察対象となる試料の拡大像を形成する対物レンズ51と、対物レンズ51で形成された拡大像をズームレンズ52に導く反射ミラー52と、試料の拡大像を更に拡大するズームレンズ52と、ズームレンズ52によって拡大された観察像を撮像するCCD(Charge Coupled Device)カメラ51とから構成されている。
そして、載置台4の移動が可能なXY平面内の位置のうち、反射ミラー62で反射した光が通る位置が、観察装置5によって試料を観察するための観察点Mとなる。
他方のプーリ32は、一方のプーリ31に対してY軸方向に並んだ位置に、回転自在な状態で配置されている。
歯車機構21は、X軸モータ91の回転力をシャフト22の中心軸周りの回転力に変換し、該回転力をシャフト22に付与する。シャフト22は、Y軸駆動機構3のY軸スライド体34の上辺部分341に回転自在に支持されており、歯車機構21から付与された回転力によって中心軸周りに回転する。尚、シャフト22は、歯車機構21に対してスライドすることが可能である
他方のプーリ24は、一方のプーリ23に対してX軸方向に並んだ位置にて、Y軸スライド体34の上辺部分341に回転自在に取り付けられている。
X軸スライド体26は、スライド部261と、スライド部261の前面に固定されたL字部262とから構成され、スライド部261は、ガイド部材27に摺動自在に係合しており、スライド部261の移動可能な経路がX軸方向に沿って規定されている。
尚、図5に示す様に、重量センサ7は、その先端が連結部材262の頭部の下面に接触するように、L字部262の下辺部分263の上面に固定されてもよい。
尚、制御装置8は、CPU(Central Processing Unit)、専用LSI(Large Scale Integration)、パーソナルコンピュータなどから構成することが出来る。例えば、制御装置8の情報取得手段81、演算手段85、及び搬送指令手段87は、パーソナルコンピュータによって構成することが出来る。又、制御装置8の各手段81〜87が有する機能は、プログラムの実行によって生じさせることが出来る。
以下では、液体と共に細胞が試料として容器A内に収容されている場合について説明する。
ここで最大加速度とは、容器Aの搬送時に容器Aに与えることが可能な加速度の最大値であり、本実施の形態においては、容器Aの底面に貼り付いた細胞が、容器Aの搬送時に底面から剥がれにくい加速度の最大値である。又、細胞の種類によって底面への密着力が異なるため、同じ深さであっても細胞の種類が異なると最大加速度も異なってくる。具体的には図7に示す様に、細胞A、細胞B、細胞Cの順に密着力が小さくなればなるほど、細胞は底面から剥がれやすくなるので、液体の深さHに対する最大加速度Amaxの傾きは小さくなっていく。
情報入力手段82が、パーソナルコンピュータである場合には、パーソナルコンピュータからの文字入力によって制御装置8に上記情報Iiが与えられる。
尚、QRコードやRF−IDは、例えば容器Aに添付される。又、QRコードを読み取る場合には読取り手段としてカメラが用いられ、RF−IDを読み取る場合には、リーダアンテナが用いられる。
更に、制御装置8は、図2に示す様に、情報読出し手段82を用いて、ステップS2で入力された細胞の種類に対応する液体の深さHと最大加速度Amaxとの関係式F(H)を記憶手段83から読み出す。記憶手段83から読み出された関係式F(H)は、制御装置8の演算手段85に与えられる。
具体的には、制御装置8の深さ算出手段84が、深さ情報Idである容器Aと液体の総重量から容器Aの重量Waを減算することにより、液体の重量を算出し、算出した液体の重量を該液体の密度Cによって除算することにより、液体の体積を算出し、そして、算出した液体の体積を容器Aの底面積Saによって除算することにより、液体の深さHdを算出する。深さ算出手段84により算出された液体の深さHdは、演算手段85に与えられる。
具体的には、制御装置8の演算手段85が、図7に示す液体の深さHと最大加速度Amaxとの関係式F(H)から、ステップS4で算出した液体の深さHdに対応する最大加速度Amax(Hd)を算出する。上述した様に(図7に示す様に)、液体の深さHと最大加速度Amaxには、液体の深さHが大きいほど最大加速度Amaxが大きくなり、液体の深さHが小さいほど最大加速度Amaxが小さくなるという関係があるので、ステップS4で算出される液体の深さHdが大きいほど、ステップS5で算出される最大加速度Amax(Hd)は大きくなり、ステップS4で算出される液体の深さHdが小さいほど、ステップS5で算出される最大加速度Amax(Hd)は小さくなる。
図8は、ステップS6で実行される制御を示すフローチャートである。図9は、容器Aを移動させるときの始点(Xs,Ys)と終点(Xe,Ye)を示した平面図である。図10は、該始点(Xs,Ys)から終点(Xe,Ye)に向かうと共に大きさが最大加速度Amax(Hd)である最大加速度ベクトルAと、そのX軸方向成分AxとY軸方向成分Ayを示した図である。
Ay=Amax(Hd)・sin(θ) ・・・ (2)
これにより、始点(Xs,Ys)から終点(Xe,Ye)へ向かう方向についての容器Aの速度は、図12に示すグラフPに従って台形状に変化することとなる。
従って、容器Aは、一方の点である始点(Xs,Ys)から他方の点である終点(Xe,Ye)へ向かって、最大加速度Amax(Hd)以下の加速度で搬送されることとなる。
逆に、ステップS4で算出される液体の深さHdが、上述した実施形態よりも小さい場合には、搬送時の容器Aの速度変化は、図13(b)に示す様に緩やかとなり、始点(Xs,Ys)から終点(Xe,Ye)までの容器Aの移動時間Tは拡張されることとなる。
3−1.変形例1
上述した搬送装置100において、深さ情報を検出する検出装置として、重量センサ7に替えて撮像装置を用いてもよい。この場合、液体の深さHdを導出する手段として、深さ算出手段84に替えて画像処理手段が用いられる。
具体的には、撮像装置により容器A内の液体を側方から撮像することによって、容器Aの底面と液体の表面とが映った画像が深さ情報として用いられ、該深さ情報である画像に対して画像処理手段によって画像処理を施すことにより、容器Aの底面と液体の表面とに基づいて液体の深さHdが導出される。
尚、ステップS4において画像処理手段が、容器Aの底面及び液体の表面を容易に認識することが出来るように、液体は、例えばフェノールレッドなどによって赤色に染色されていてもよい。
図14は、制御装置8のパターン作成手段86によって作成されるX軸方向の速度制御パターンPx及びY軸方向の速度制御パターンPyの他の例をグラフで示した図である。上述した実施形態に係る搬送装置100においては、X軸方向の速度制御パターンPx及びY軸方向の速度制御パターンの形状を台形形状としたが、図14(a)及び図14(b)に示す様に、該形状をS字形状としてよい。
逆に、ステップS4で算出される液体の深さHdが、上述した他の例よりも小さい場合には、容器Aの速度変化は、図16(b)に示す様に緩やかとなり、始点(Xs,Ys)から終点(Xe,Ye)までの容器Aの移動時間Tは拡張されることとなる。
又、上述したパターン形成手段86による速度制御パターンPx,Pyの作成を、演算手段85において実行してもよい。
2 X軸駆動機構
3 Y軸駆動機構
7 重量センサ(検出装置)
8 制御装置
81 情報取得手段
82 情報読出し手段
83 記憶手段
84 深さ算出手段
85 演算手段
86 パターン作成手段
87 搬送指令手段
9 情報入力手段
A 容器
Id 深さ情報
Hd 液体の深さ
Amax(Hd) 最大加速度
Px X軸方向の速度制御パターン
Py Y軸方向の速度制御パターン
Claims (6)
- 液体が入った容器を搬送する搬送機構と、前記容器内の液体の深さに応じて変化する深さ情報を検出する検出装置と、前記搬送機構を制御する制御装置とを具え、該制御装置は、前記検出装置により検出した深さ情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得した深さ情報に基づいて前記容器の搬送時に該容器に与えることが可能な加速度の最大値を算出する演算手段と、該加速度の最大値以下の加速度で前記容器を搬送するように前記搬送機構に指令を出す搬送指令手段とから構成され、前記演算手段は、前記容器内の液体の深さが大きいほど、前記加速度の最大値として大きな値を算出し、前記容器内の液体の深さが小さいほど、前記加速度の最大値として小さな値を算出する搬送装置。
- 前記検出装置は重量センサから構成され、該重量センサによって計測した液体の重量が前記深さ情報として検出される請求項1に記載の搬送装置。
- 前記検出装置は撮像装置から構成され、該撮像装置により前記容器内の液体を側方から撮像することによって、該容器の底面と液体の表面とが映った画像が前記深さ情報として検出される請求項1に記載の搬送装置。
- 前記搬送機構は、第1軸と、該第1軸に交差する第2軸とから構成される平面に沿って前記容器を搬送するものであり、該平面上の2点間を一方の点から他方の点まで前記容器を搬送する場合、前記制御装置の搬送指令手段は、一方の点から他方の点に向かうと共に大きさが前記加速度の最大値である加速度ベクトルの、第1軸方向成分と第2軸方向成分とに基づいて、第1軸方向については前記第1軸方向成分以下の加速度で前記容器を搬送すると共に、第2軸方向については前記第2軸方向成分以下の加速度で前記容器を搬送するように前記搬送機構に指令を出す請求項1乃至請求項3の何れかに記載の搬送装置。
- 液体が入った容器を搬送する搬送機構を制御するための制御装置であって、前記容器内の液体の深さに応じて変化する深さ情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得した深さ情報に基づいて前記容器の搬送時に該容器に与えることが可能な加速度の最大値を算出する演算手段と、該加速度の最大値以下の加速度で前記容器を搬送するように前記搬送機構に指令を出す搬送指令手段とを具え、前記演算手段は、前記容器内の液体の深さが大きいほど、前記加速度の最大値として大きな値を算出し、前記容器内の液体の深さが小さいほど、前記加速度の最大値として小さな値を算出する制御装置。
- 液体が入った容器を搬送する搬送機構を制御するためのプログラムであって、コンピュータに、前記容器内の液体の深さに応じて変化する深さ情報を取得する情報取得ステップと、該情報取得ステップにより取得した深さ情報に基づいて前記容器の搬送時に該容器に与えることが可能な加速度の最大値を算出する演算ステップと、該加速度の最大値以下の加速度で前記容器を搬送するように前記搬送機構に指令を出す搬送指令ステップを実行させ、前記演算ステップにおいては、前記容器内の液体の深さが大きいほど、前記加速度の最大値として大きな値を算出させ、前記容器内の液体の深さが小さいほど、前記加速度の最大値として小さな値を算出させるプログラム。
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