JP5602512B2 - 密閉空間作業システム - Google Patents

Description

本発明は、細胞操作等に用いられるアイソレータを一例とするグローブボックス、グローブボックスを備えた密閉空間作業システム、及びこれらの制御プログラムに関する。また、これらグローブボックスや密閉空間作業システムで用いられるグローブ装着検知装置、及び作業機器に関する。

グローブボックスは密閉された作業空間を形成するケースに、このケース内の作業空間に向かって延びる形で設けられたグローブや、作業空間を見るための窓部を備えている。作業者はグローブボックスのグローブに手を挿入して装着し、窓部からケース内の作業空間を見ながら作業を行う。

グローブボックスの一例として、細胞の培養や処置、観察にかかる作業など（以下、細胞操作等と呼ぶ）を実施するための装置であるアイソレータがある。アイソレータは無菌環境にある密閉された作業空間をケース内に形成している。そして、アイソレータにはその作業空間における細胞操作等に使用するための作業機器を作業空間に備えているものがある。

このようにケース内の作業空間に向かって延びる形で設けられたグローブを備えた装置の一例を特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載されたグローブボックスはガラスなどからなる透明板で周囲を覆うことで形成した作業空間部と、この作業空間部で作業を行うためのグローブと、作業空間部に隣接して設けた作業対象となるアンプルが収容された凍結保存容器とが備えられている。さらにこのグローブボックスの作業空間部にはアンプル収納具をハンドリングするための自動ハンドリングロボットが作業機器として備えられている。

特開２００９−１９０１６３号公報

アイソレータを使用する際、アイソレータ内の作業空間で細胞操作等に使用する培養容器を保持している作業機器（例えば細胞操作機器と呼ぶ）を動作させながら、作業者がグローブを用いて作業を行う場合がある。このとき、動作中の作業機器と作業者の手とが接触して培養容器等が落下、転倒する可能性がある。したがって、作業機器の動作の停止や減速を行わなければならない。このためには、作業機器本体やアイソレータ前面等に設けた入力装置を操作する必要があり、操作に煩わしさがあるとともに操作ミスを行う虞がある。これに関して、特許文献１に記載されたグローブボックスでは自動ハンドリングロボットの入力装置がグローブボックスの外部に別途用意されている。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、作業機器が設けられ密閉された作業空間で作業者がグローブを用いて作業を行う場合に、煩雑さを低減させることが可能なグローブボックス、密閉空間作業システム、制御プログラム、グローブ装着検知装置、及び作業機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のグローブボックスは、少なくとも壁面により密閉された作業空間を形成するケースと、前記ケース壁面から前記作業空間に向かって延びる形で設けられ、前記作業空間で作業を行うためのグローブと、前記グローブへの作業者の手の装着状態を検知するグローブ装着状態検知部と、前記グローブ装着状態検知部からの装着情報を、前記装着情報に基づき前記作業空間に設けられた前記作業空間で作業を行うために使用される作業機器を制御する制御部に繋がる装着信号受信部へ送信する装着信号送信部と、を備える。

この構成によれば、グローブに対する作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて作業機器が制御されるので、作業者がグローブに手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。なお、グローブ装着状態検知部からの上記「装着情報」はグローブへの手の装着時における手の有無の情報や、装着有無の判別結果による指令の情報などを意味する。

また、上記構成のグローブボックスにおいて、前記グローブを複数備え、前記グローブ装着状態検知部は、前記複数のグローブ各々に対する装着状態を区別して検知し、前記制御部は、前記グローブ装着状態検知部からの前記複数のグローブに対する区別された情報に基づき各々異なる方法で前記作業機器を制御しても良い。

この構成によれば、複数のグローブ各々に対する作業者の手の挿入が検知されるので、手が挿入されたグローブ各々に対応した動作が作業機器で実行され、作業の煩雑さが一層低減される。

また、上記構成のグローブボックスにおいて、前記制御部は、前記グローブ装着状態検知部からの情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を減速または停止しても良い。

この構成によれば、作業機器と作業者の手とが接触する可能性が低減されるので、作業の煩雑さ低減に加え、例えば培養容器等が落下、転倒する可能性も低減される。なお、「駆動部の駆動動作」とは培養容器を搬送する搬送動作や、蓋や扉などの開閉部の開閉動作などを意味する。

また、上記構成のグローブボックスにおいて、前記複数のグローブは、各々前記作業機器に対する遠近が予め設定され、前記制御部は、前記作業機器に対して近い領域の前記グローブへの作業者の手の挿入検知情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を減速または停止させ、前記作業機器に対して遠い領域の前記グローブへの作業者の手の挿入検知情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を継続または前記作業機器に対して近い領域の前記グローブのときより小さい度合いで減速させても良い。

この構成によれば、複数のグローブについて各々作業機器に対する遠近が設定され、その遠近に対応して作業機器が制御されるので、作業機器に対して比較的近いグローブを使用するときは例えば作業機器と作業者の手とが接触する可能性が低減される、作業機器に対して比較的遠いグローブを使用するときは例えば作業機器を用いた作業の効率の低下が抑制される。

また、上記構成のグローブボックスにおいて、前記制御部は、前記グローブ装着状態検知部からの情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を開始または加速させても良い。

この構成によれば、例えば培養容器等を作業し易い位置に移動させることで、作業空間における作業が円滑に進み、作業の煩雑さが一層低減される。なお、「駆動部の駆動動作」とは培養容器を搬送する搬送動作や、蓋や扉などの開閉部の開閉動作などを意味する。

また、上記構成のグローブボックスにおいて、前記作業機器が、前記ケースの前記作業空間に一体として構成されていても良い。

この構成によれば、作業の煩雑さ低減に加え、作業機器の制御がし易くなったり、グローブボックスと作業機器とを連係動作させたりできる。さらに、作業機器の位置が固定できたり、作業機器自体の転倒が回避できたりする。

また、上記の課題を解決するため、本発明の密閉空間作業システムは、少なくとも壁面により密閉された作業空間を形成するケースと、前記ケース壁面から前記作業空間に向かって延びる形で設けられ、前記作業空間で作業を行うためのグローブと、が設けられたグローブボックスと、前記グローブへの作業者の手の装着状態を検知するグローブ装着状態検知装置と、前記グローブ装着状態検知部からの装着情報を、前記装着情報に基づき前記作業空間に設けられた前記作業空間で作業を行うために使用される作業機器を制御する制御部に繋がる装着信号受信部へ送信する装着信号送信部と、を備える。

この構成によれば、グローブに対する作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて作業機器が制御されるので、作業者がグローブに手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。なお、グローブ装着状態検知装置はグローブボックスの外部にあり、この「外部にある」とはグローブボックスの構成に含まれないことを意味する。また、グローブ装着状態検知装置がグローブボックスに対して後付けすることによりグローブボックスの構成要件となる場合も「外部」に含まれる。

また、上記の課題を解決するため、本発明の制御プログラムは、コンピュータに、作業空間に向かって延びる形で設けられた前記作業空間で作業を行うためのグローブへの作業者の手の装着状態を検知するグローブ装着状態検知処理と、前記グローブ装着状態検知処理で検知されたグローブ装着情報に基づき前記グローブへの作業者の手の装着状態を判定するグローブ装着判定処理と、前記グローブ装着判定処理で判定された前記グローブへの作業者の手の装着状態に基づいて前記作業空間で作業を行うために使用される作業機器を制御する制御処理と、を実行させる。

このプログラムによれば、グローブに対する作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて作業機器が制御されるので、作業者がグローブに手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。

また、上記の課題を解決するため、本発明のグローブ装着状態検知装置は、作業空間を形成するケースの前記作業空間に向かって延びる形で設けられた前記作業空間で作業を行うためのグローブに対する作業者の手の装着状態を検知し、前記作業空間内の作業機器へ装着情報を送信し制御する。

この構成によれば、グローブに対する作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて作業機器が制御されるので、作業者がグローブに手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。

また、上記の課題を解決するため、本発明の作業機器は、前記作業空間で作業を行うために前記作業空間に設けられ、上記グローブ装着状態検知装置からの装着情報または制御する情報に基づき駆動部の駆動動作を開始または停止または減速または加速させる制御を実行しても良い。

この構成によれば、グローブ装着状態検知装置からの検知情報に基づいて作業機器が制御されるので、作業者がグローブに手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。

本発明の構成によれば、作業機器が設けられ密閉された作業空間で作業者がグローブを用いて作業を行う場合に、煩雑さを低減させることが可能なグローブボックス、密閉空間作業システム、制御プログラム、グローブ装着検知装置、及び作業機器を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るグローブボックスの一例としてのアイソレータを示す正面図である。 図１のアイソレータを示す部分断面側面図である。 図１の搬送ロボット及びインキュベータを示す正面図である。 図１のアイソレータの構成を示すブロック図である。 図２の搬送ロボットの搬送動作（容器位置へ移動）を示す説明図である。 図２の搬送ロボットの搬送動作（容器取り出し）を示す説明図である。 図２の搬送ロボットの搬送動作（容器下降、待機）を示す説明図である。 図２と同様のアイソレータを示す部分断面側面図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すものである。 図１のアイソレータ内の搬送ロボットによる搬送動作中のグローブ装着に係る動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るグローブボックスの一例としてのアイソレータを示す正面図である。 図１０のアイソレータを示す部分断面側面図である。 図１０のアイソレータの自動分注機を示す斜視図である。 図１０のアイソレータの構成を示すブロック図である。 図１２の自動分注機の分注動作を示す説明図である。 図１１と同様のアイソレータを示す部分断面側面図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すものである。 図１０のアイソレータにおけるグローブ装着検知動作を示すフローチャートである。 図１０のアイソレータ内の自動分注機におけるグローブ装着に係る動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るグローブボックスの一例としてのアイソレータを示す正面図である。 図１８のアイソレータを示す部分断面側面図である。 図１８のアイソレータの顕微鏡を示す斜視図である。 図１９と同様のアイソレータを示す部分断面側面図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すものである。 図２０と同様の顕微鏡を示す斜視図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すものである。 本発明の第４の実施形態に係る密閉空間作業システムを示す正面図である。 図２３の密閉空間作業システムを示す部分断面側面図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図２４に基づき説明する。なお、ここでは、本発明のグローブボックスの一例としてアイソレータを掲げて説明するものとする。

（第１の実施形態）
最初に、本発明の第１の実施形態に係るグローブボックスの一例であるアイソレータについて、図１〜図７を用いてその構造を説明する。図１はアイソレータの正面図、図２はアイソレータの部分断面側面図、図３は搬送ロボット及びインキュベータを示す正面図、図４はアイソレータの構成を示すブロック図、図５は搬送ロボットの搬送動作（容器位置へ移動）を示す説明図、図６は搬送ロボットの搬送動作（容器取り出し）を示す説明図、図７は搬送ロボットの搬送動作（容器下降、待機）を示す説明図である。

アイソレータ１は、図１に示すように本体２が主たる骨組みとして構成され、その内部に作業機器である搬送ロボット２０が、側面にインキュベータ３０が、各々本体２に一体として備えられている。

アイソレータ１は、図１及び図２に示すように本体２の略中央部にケース３を備えている。ケース３は細胞の培養や処置、観察に係る作業を実施するための生物学的及び／または物理学的に密閉された作業空間Ｓを形成している。ケース３の正面側には正面扉４が開閉可能に設けられている。正面扉４は外から作業空間Ｓ内を見るためのガラスなどで構成された窓部４ａを備えている。

正面扉４の窓部４ａには作業空間Ｓで作業を行うためのグローブ５が備えられている。グローブ５はケース３の壁面である窓部４ａから作業空間Ｓに向かって延びる形で設けられている。窓部４ａに対するグローブ５の取り付け箇所には開口部６が設けられている。作業者は開口部６からグローブ５に手を挿入して装着し、窓部４ａから密閉されたケース３内の作業空間Ｓを見ながら作業空間Ｓ内で作業を行う。

そして、グローブ５は、図１に示すように横方向に２個並べて設けられている。第１グローブ５ａは窓部４ａの搬送ロボット２０に対して比較的近い領域に、第２グローブ５ｂは窓部４ａの搬送ロボット２０に対して比較的遠い領域に配置されている。

アイソレータ１には、グローブ５に対する開口部６のすぐ下方にあるグローブ装着状態検知部７が一体として備えられている。なお、グローブ装着状態検知部７はオプショナルパーツで後付けしても良い。グローブ装着状態検知部７は第１グローブ５ａに対応する第１グローブ装着状態検知部７ａと、第２グローブ５ｂに対応する第２グローブ装着状態検知部７ｂとが備えられ、２個のグローブ５各々への作業者の手の装着状態を区別して検知している。グローブ装着状態検知部７は光学式センサやカメラ、赤外線センサなどで構成され、グローブ５への作業者の手の装着状態を検知する。グローブ装着状態検知部７の装着情報は装着信号送信部７Ｓから後述する主制御部４０の装着信号受信部４０Ｒに送られる。なお、本発明の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、グローブ５及びグローブ装着状態検知部７に対する「ａ」「ｂ」の識別記号は省略するものとする。

ケース３の上部には気体調整部８が備えられている。気体調整部８には図示しない吸気ファンや排気ファン、ＨＥＰＡフィルタなどの微粒子捕集フィルタ等が設けられ、ケース３内の生物学的及び／または物理学的に密閉された作業空間Ｓを無菌環境にしている。

ケース３を正面から見た右側にはパスボックス９が備えられている。パスボックス９には外部と連通する外部扉９ａ、ケース３内部と連通する内部扉（図示せず）が設けられている。ケース３内を無菌環境にしているときに外部からケース３内に細胞の培養や処置、観察に係る物質、容器を導入する場合、それら物質、容器を一旦パスボックス９に入れて除染処理を行ってからケース３内に導入する必要がある。

パスボックス９の上方にはアイソレータ１の本体２に対する本体入力部１０が備えられている。本体入力部１０には図示しない表示部や操作パネル、入力キー等が設けられ、アイソレータ１の本体２に対して様々な動作条件を設定したり、動作状態を確認したりすることができる。

搬送ロボット２０はケース３内の左側壁近傍に備えられている。搬送ロボット２０はケース３の作業空間Ｓで作業する、すなわち培養容器Ｘなどの被搬送物をケース３内とインキュベータ３０内との間で搬送するために使用される作業機器であって、作業空間Ｓに一体として構成されている。これにより、アイソレータ１自体と搬送ロボット２０とが別体である場合と比較して、コストアップが抑制され、アイソレータ１とインキュベータ３０との連携が可能になる。そして、搬送ロボット２０は、図３に示す搬送テーブル２１、垂直スライドユニット２２、水平スライドユニット２３、及びスライドドア２４と、図４に示す警告音発生部２５及びロボット入力部２６とを備えている。

搬送テーブル２１は培養容器Ｘなどの被搬送物が上面に載置され、垂直スライドユニット２２及び水平スライドユニット２３によって移動される。垂直スライドユニット２２は図示しないステッピングモータなどの駆動部よって駆動され、搬送テーブル２１を垂直方向に移動させる。同様に、水平スライドユニット２３は搬送テーブル２１を水平方向に移動させる。スライドドア２４はケース３の内部とインキュベータ３０の内部とが連通している開口部３１をカバーするためのドアである。スライドドア２４は上下方向に移動が可能であり、開口部３１を開閉する。

ここで、図３に示すように搬送テーブル２１上に何も載置されていない待機状態からインキュベータ３０内の培養容器Ｘを取り出す場合、搬送ロボット２０は後述する搬送ロボット制御部４２によって次のように搬送動作が制御される。

最初に、搬送ロボット制御部４２は垂直スライドユニット２２を制御して搬送テーブル２１を所望の高さまで上昇させる。続いて、搬送ロボット制御部４２は、図５に示すようにスライドドア２４を上昇させ、水平スライドユニット２３を制御して搬送テーブル２１をインキュベータ３０内の所望の培養容器Ｘの下方に挿入する。ここで、搬送ロボット制御部４２は垂直スライドユニット２２により搬送テーブル２１やや上昇させ、下方から培養容器Ｘを持ち上げるようにして搬送テーブル２１上に載置させる。

そして、図６に示すように水平スライドユニット２３によって培養容器Ｘを完全にインキュベータ３０内から取り出し、図７に示すように垂直スライドユニット２２によって待機位置まで培養容器Ｘを搬送させる。このようにして、搬送ロボット２０はスライドドア２４によって開放された開口部３１を通してインキュベータ３０内の培養容器Ｘを搬送する。

警告音発生部２５は搬送動作にかかる警告音を発生させるものである。ロボット入力部２６には図示しない表示部や操作パネル、入力キー等が設けられ、搬送ロボット２０に対して様々な動作条件を設定したり、動作状態を確認したりすることができる。なお、ロボット入力部２６はインキュベータ３０の上方に配置されている（図１参照）。

インキュベータ３０は本体２のケース３に対応する左側面外側に備えられている。インキュベータ３０は、図３に示す容器保管棚３２と、図４に示す恒温機能部３３とを備えている。

インキュベータ３０は、前述のようにその内部とケース３の内部とが開口部３１を通して連通している。容器保管棚３２はインキュベータ３０内に略水平にして配置され、複数が上下方向に並べて設けられている。容器保管棚３２の上面に培養容器Ｘなどが載置され培養が行われる。恒温機能部３３はインキュベータ３０の内部の温度、湿度等を管理する機能を有している。

また、アイソレータ１は装置全体の動作制御のため、図４に示すようにその内部に主制御部４０を備えている。主制御部４０は一般的なマイコンやその他の電子部品によって構成され、このマイコン内部等に記憶、入力されたプログラム、データに基づいてアイソレータ１に係る一連の動作を制御する。また、主制御部４０は本体２の動作を制御するアイソレータ制御部４１、搬送ロボット２０の動作を制御する搬送ロボット制御部４２、及びインキュベータ３０の動作を制御するインキュベータ制御部４３を備えている。なお、主制御部４０は全体を制御しなくても良く、主制御部４０内に搬送ロボット制御部４２やインキュベータ制御部４３が含まれていなくても良い。

続いて、アイソレータ１の搬送ロボット２０による搬送動作中のグローブ装着に係る動作について、図１及び図４に加えて図８を用いて、図９に示す制御プログラムのフローに沿って説明する。図８はアイソレータ１を示す部分断面側面図にして、作業者がグローブ５を装着した状態を示すもの、図９はアイソレータ１の搬送ロボット２０による搬送動作中のグローブ５装着に係る動作を示すフローチャートである。

アイソレータ１において搬送ロボット２０による搬送動作をスタート（図９のスタート）させると、主制御部４０はグローブ装着状態検知部７からの情報に基づきグローブ５に対する作業者の手の装着状態を検知する（ステップ＃１０１）。このとき、主制御部４０は装着信号送信部７Ｓから送信された第１グローブ装着状態検知部７ａからの装着情報と第２グローブ装着状態検知部７ｂからの装着情報とを装着信号受信部４０Ｒを介して受信し、これらの装着情報に基づき第１グローブ５ａ、第２グローブ５ｂのいずれに手が装着されたかを識別する。

そして、主制御部４０は、図８に示すように第１グローブ５ａへの手の装着を判定する（ステップ＃１０２）。第１グローブ５ａに手が装着された場合（ステップ＃１０２のＹｅｓ）、主制御部４０は搬送動作を停止させ、警告音発生部２５から警告音を発生させる（ステップ＃１０３）。さらに、搬送動作の停止と警告音の発生は第１グローブ５ａへの手の装着を検知している間、継続される（ステップ＃１０４のＹｅｓ）。ステップ＃１０４において第１グローブ５ａに対する手の装着が検知されなくなると（ステップ＃１０４のＮｏ）、主制御部４０は警告音の発生を停止させ、搬送動作を再開させる（ステップ＃１０５）。そして、搬送動作処理はステップ＃１１０に進む。

一方、ステップ＃１０２において第１グローブ５ａに対する手の装着が検知されなかった場合（ステップ＃１０２のＮｏ）、次に主制御部４０は第２グローブ５ｂへの手の装着を判定する（ステップ＃１０６）。第２グローブ５ｂに手が装着された場合（ステップ＃１０６のＹｅｓ）、主制御部４０は搬送速度を通常より低速にして搬送させる（ステップ＃１０７）。

すなわち、搬送ロボット２０により近い第１グローブ５ａに対する手の装着検知に基づきステップ＃１０３で搬送動作を停止させたが、一方搬送ロボット２０により遠い第２グローブ５ｂに対する手の装着検知に基づきステップ＃１０７で搬送動作を減速させて継続している。

そして、低速搬送は第２グローブ５ｂへの手の装着を検知している間、継続される（ステップ＃１０８のＹｅｓ）。ステップ＃１０８において第２グローブ５ｂに対する手の装着が検知されなくなると（ステップ＃１０８のＮｏ）、主制御部４０は搬送速度を通常の速度に戻して搬送させる（ステップ＃１０９）。そして、搬送動作処理はステップ＃１１０に進む。

ステップ＃１０６において第２グローブ５ｂに対する手の装着が検知されなかった場合（ステップ＃１０６のＮｏ）、また前述のようにステップ＃１０５及び＃１０９の動作処理の後はステップ＃１１０に進む。ステップ＃１１０において、主制御部４０は搬送が終了したか否かを判定する。

搬送が終了していない場合（ステップ＃１１０のＮｏ）、ステップ＃１０１に戻り、再び主制御部４０はグローブ装着状態検知部７からの情報に基づきグローブ５に対する作業者の手の装着状態を検知する。一方、搬送が終了した場合（ステップ＃１１０のＹｅｓ）、主制御部４０は搬送動作を終了させる（図９のエンド）。

上記実施形態によれば、少数のセンサで比較的簡単な計算処理によりグローブ５への作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて搬送ロボット２０が動作する。これにより、作業者がグローブ５に手を挿入するときの、搬送ロボット２０の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。そして、２個のグローブ５各々への作業者の手の挿入が検知され、手が挿入されたグローブ５に対応した動作が搬送ロボット２０で実行される。これにより、搬送ロボット２０と作業者の手とが接触する可能性が低減され、培養容器等が落下、転倒する可能性も低減される。さらに、搬送ロボット２０に対して比較的近い第１グローブ５ａを使用するときは搬送ロボット２０と作業者の手とが接触する可能性が低減されるが、一方搬送ロボット２０に対して比較的遠い第２グローブ５ｂを使用するときは搬送ロボット２０を用いた作業の効率の低下が抑制される。

このようにして、細胞操作等に使用する搬送ロボット２０が設けられ密閉された作業空間Ｓで作業者がグローブ５を用いて作業を行う場合に、ロボット入力部２６を操作することなく自動的に搬送ロボット２０の駆動部の駆動動作を制御することができ、煩雑さを低減させることが可能なアイソレータ１及びその制御プログラムを提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るグローブボックスの一例であるアイソレータについて、図１０〜図１４を用いてその構造を説明する。図１０はアイソレータの正面図、図１１はアイソレータの部分断面側面図、図１２はアイソレータ内の自動分注機の斜視図、図１３はアイソレータの構成を示すブロック図、図１４は自動分注機の分注動作を示す説明図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成について図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第２の実施形態に係るアイソレータ１０１は、図１０、図１１及び図１３に示すように自動分注機１２０、及びインキュベータ１３０を備えている。これら３台の機器は各々別体として独立して存在し、各々アイソレータ制御部１１１、分注機制御部１２１、及びインキュベータ制御部１３１の制御に基づいて個別に動作する。アイソレータ１０１と自動分注機１２０とは、例えば有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ、赤外線などの汎用通信方式や独自通信方式で接続され、信号の送受信により情報の授受を実現できるようになっている。

なお、アイソレータ１０１、自動分注機１２０、及びインキュベータ１３０は一体としても良く、アイソレータ１０１に対して自動分注機１２０またはインキュベータ１３０のいずれか一方を一体としても良い。また、アイソレータ制御部１１１が全体を制御しても良く、アイソレータ制御部１１１に分注機制御部１２１及びインキュベータ制御部１３１が含まれていても良い。

また、アイソレータ１０１はグローブ装着状態検知装置１０７を一体として備えている。なお、グローブ装着状態検知装置１０７はオプショナルパーツで後付けしても良い。グローブ装着状態検知装置１０７は第１グローブ１０５ａに対応する第１グローブ装着状態検知部１０７ａと、第２グローブ１０５ｂに対応する第２グローブ装着状態検知部１０７ｂとが備えられ、２個のグローブ１０５各々への作業者の手の装着状態を区別して検知している。第１グローブ装着状態検知部１０７ａと第２グローブ装着状態検知部１０７ｂとの装着情報は装着信号送信部１０７Ｓから送信され、分注機制御部１２１の装着信号受信部１２１Ｒが受信する。

自動分注機１２０はアイソレータ１０１のケース１０３の作業空間Ｓで作業する、すなわち培養容器Ｘなどに対して分注動作を実行するために使用される作業機器であって、作業空間Ｓに対して別体として構成されている。自動分注機１２０は、図１２及び図１３に示すように分注機制御部１２１、ディスペンサ１２２、及び入力部１２３を備えている。

分注機制御部１２１は一般的なマイコンやその他の電子部品によって構成され、このマイコン内部等に記憶、入力されたプログラム、データに基づいて自動分注機１２０に係る一連の動作を制御する。

ディスペンサ１２２は分注ヘッド１２２ａと図示しない駆動機構とを備えている。分注ヘッド１２２ａは薬液を培養容器Ｘ等に対して吸引、吐出するための複数のノズルを備えている。駆動機構は、図１４に示すように分注ヘッド１２２ａを装置の前後、左右、及び上下に移動させ、薬液を吸引、吐出するための機構を備えている。

入力部１２３には図示しない表示部や操作パネル、入力キー等が設けられ、自動分注機１２０に対して様々な動作条件を設定したり、動作状態を確認したりすることができる。

続いて、自動分注機１２０による分注動作中のグローブ装着に係る動作について、図１０及び図１３に加えて図１５を用いて、図１６及び図１７に示す制御プログラムのフローに沿って説明する。図１５はアイソレータ１０１を示す部分断面側面図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すもの、図１６はアイソレータ１０１におけるグローブ装着検知動作を示すフローチャート、図１７は自動分注機１２０におけるグローブ装着に係る動作を示すフローチャートである。

まず、アイソレータ１０１におけるグローブ装着検知に係る動作について、図１６に示すフローに沿って説明する。

アイソレータ１０１が起動されると（図１６のスタート）、アイソレータ制御部１１１はグローブ装着状態検知装置１０７により２個のグローブ１０５各々への作業者の手の装着状態を検知する（ステップ＃２０１）。このとき、グローブ装着状態検知装置１０７が検知したグローブ１０５に対する作業者の手の装着情報は装着信号送信部１０７Ｓからアイソレータ制御部１１１に一旦送信される。そして、アイソレータ制御部１１１はグローブ装着状態検知装置１０７が検知した装着情報を自動分注機１２０の装着信号受信部１２１Ｒに対して送信する（ステップ＃２０２）。

なお、グローブ１０５の装着状態に係る情報は、図１３の一点鎖線で示したとおりグローブ装着状態検知装置１０７の装着信号送信部１０７Ｓから直接自動分注機１２０の装着信号受信部１２１Ｒに対して送信することも可能である。また、図１６のステップ＃２０１及び＃２０２の処理はアイソレータ１０１の起動中逐次実行され、継続される。

次に、自動分注機１２０におけるグローブ装着検知に係る動作について、図１７に示すフローに沿って説明する。

自動分注機１２０による分注動作をスタート（図１７のスタート）させると、分注機制御部１２１はアイソレータ１０１からグローブ１０５の装着状態に係る情報を受信する（ステップ＃３０１）。

そして、分注機制御部１２１は、図１５に示すようにグローブ１０５への手の装着を判定する（ステップ＃３０２）。グローブ１０５に手が装着された場合（ステップ＃３０２のＹｅｓ）、分注機制御部１２１は薬液の吸引、吐出を停止させる（ステップ＃３０３）。続いて、分注機制御部１２１は駆動機構を制御してディスペンサ１２２を引き上げ、停止させる（ステップ＃３０４）。さらに、薬液の吸引、吐出の停止とディスペンサ１２２の停止はグローブ１０５への手の装着を検知している間、継続される（ステップ＃３０５のＹｅｓ）。

ステップ＃３０５においてグローブ１０５に対する手の装着が検知されなくなると（ステップ＃３０５のＮｏ）、分注機制御部１２１は分注動作を再開させる（ステップ＃３０６）。そして、分注動作処理はステップ＃３０７に進む。

ステップ＃３０２においてグローブ１０５に対する手の装着が検知されなかった場合（ステップ＃３０２のＮｏ）、また前述のようにステップ＃３０６の動作処理の後はステップ＃３０７に進む。ステップ＃３０７において、分注機制御部１２１は分注が終了したか否かを判定する。

分注が終了していない場合（ステップ＃３０７のＮｏ）、ステップ＃３０１に戻り、再び分注機制御部１２１はアイソレータ１０１からグローブ１０５の装着状態に係る情報を受信する。一方、分注が終了した場合（ステップ＃３０７のＹｅｓ）、分注機制御部１２１は分注動作を終了させる（図１７のエンド）。

アイソレータ１０１の作業空間Ｓに配置された作業機器である自動分注機１２０に入力部１２３を設けた場合、作業者のグローブ１０５への手の挿入から入力部１２３の操作までの間、動作中の自動分注機１２０と作業者の手とが接触する可能性が高い。したがって、上記実施形態のように、作業者がグローブ１０５に手を挿入するとき、自動的に自動分注機１２０の動作の停止や減速を行うことが望ましい。これにより、自動分注機１２０と作業者の手とが接触する可能性が低減されるので、作業の煩雑さ低減に加え、培養容器Ｘ等が落下、転倒する可能性も低減される。その結果として、アイソレータ１０１の作業空間Ｓで作業者がグローブ１０５を用いて自動分注機１２０にかかる作業を行う場合に、煩雑さを低減させることが可能なアイソレータ１０１を提供することができる。

また、グローブ１０５への手の挿入検知に関して、自動分注機１２０自体に周囲の物体を検知する検知部（例えば光センサ）を設け、その検知情報に基づき自動分注機１２０を制御することが考えられる。しかしながら、アイソレータ１０１内の作業空間Ｓに複数の作業器具を配置したり、作業空間の壁面が無菌環境維持のためステンレス鏡面であったりすることなどにより、光センサの光が遮蔽、乱反射する虞がある。これにより、多数の検知部を設けたり、複雑な補正処理を行ったりする必要があり、高コスト化、計算処理の長期化といった不具合が発生することが懸念される。したがって、上記実施形態により、自動分注機１２０自体に周囲の物体を検知する検知部を多数設ける場合と比較して、コストアップの抑制、計算処理の短縮が図られた自動分注機１２０及びアイソレータ１０１の構成を提供することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るグローブボックスの一例であるアイソレータについて、図１８〜図２２を用いてその構造を説明する。図１８はアイソレータの正面図、図１９はアイソレータの部分断面側面図、図２０はアイソレータの顕微鏡の斜視図、図２１はアイソレータを示す部分断面側面図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すもの、図２２は顕微鏡を示す斜視図にして、作業者がグローブを装着した状態を示すものである。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成について図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第３の実施形態に係るアイソレータ２０１は、図１８〜図２０に示すようにケース２０３の作業空間Ｓで作業するための作業機器である顕微鏡２２０を備えている。顕微鏡２２０は培養容器Ｘなどに対して観察、撮影等を実行するために使用される作業機器であって、作業空間Ｓに対して別体として構成されている。なお、アイソレータ２０１、顕微鏡２２０、及びインキュベータ２３０は一体としても良く、アイソレータ２０１に対して顕微鏡２２０またはインキュベータ２３０のいずれか一方を一体としても良い。

顕微鏡２２０は、図１８及び図２０に示すように顕微鏡制御部２２１、撮像部２２２、照明部２２３、電動ステージ部２２４、及び入力部２２５を備えている。

顕微鏡制御部２２１は一般的なマイコンやその他の電子部品によって構成され、このマイコン内部等に記憶、入力されたプログラム、データに基づいて顕微鏡２２０に係る一連の動作を制御する。なお、アイソレータ２０１自体の制御部が顕微鏡２２０を含む全体を制御しても良く、アイソレータ２０１自体の制御部に顕微鏡制御部２２１が含まれていても良い。

撮像部２２２は対物レンズ２２２ａや図示しないＣＣＤカメラなどを備え、電動ステージ部２２４の下方に、上方に向かって撮像可能にして配置されている。撮像部２２２は照明部２２３によって照らされた電動ステージ部２２４上の対象物を電動ステージ部２２４の下方から撮像する。撮像対象として電動ステージ部２２４上に培養容器Ｘ等が載置される（図２２参照）。電動ステージ部２２４は図示しない駆動機構により装置の前後及び左右方向に移動可能になっている。

入力部２２５には図示しない表示部や操作パネル、入力キー等が設けられ、顕微鏡２２０に対して様々な動作条件を設定したり、動作状態を確認したりすることができる。なお、入力部２２５はインキュベータ２３０の上方に配置されている（図１８参照）。

そして、顕微鏡制御部２２１はグローブ装着状態検知装置２０７からグローブ２０５の装着状態に係る情報を受信する。図２１に示すようにグローブ２０５に手が装着された場合、顕微鏡制御部２２１は電動ステージ部２２４を作業者に向かって前方に移動させて容器搭載位置で停止させる（図２２参照）。これにより、作業者は培養容器Ｘ等を電動ステージ部２２４に載せ易くなり、作業空間Ｘにおける作業が円滑に進む。

このようにして、作業者がアイソレータのグローブに手を挿入するとき、自動的に作業機器の動作の開始や加速を行うことが望ましい場合もある。例えば、上記実施形態のように作業者のグローブ２０５への手の挿入を検知して培養容器Ｘやその載置台である電動ステージ部２２４が接触衝突しない範囲で取り出し易い位置へ移動したり、観察エリアに観察対象となる培養容器Ｘが移動したりするなどの動作が挙げられる。その結果として、アイソレータ２０１の作業空間Ｓで作業者がグローブ２０５を用いて顕微鏡２２０にかかる作業を行う場合に、煩雑さを低減させることが可能なアイソレータ２０１を提供することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る密閉空間作業システムについて、図２３及び図２４を用いてその構造を説明する。図２３は密閉空間作業システムの正面図、図２４は密閉空間作業システムの部分断面側面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成について図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第４の実施形態に係る密閉空間作業システム３００は、図２３及び図２４に示すようにアイソレータ３０１とその外部のグローブ装着状態検知装置３０７を備えている。グローブ装着状態検知装置３０７は光学式センサやカメラ、赤外線センサなどで構成され、アイソレータ３０１が設置された部屋の天井部Ｒに、下方に向かって検知可能にして配置されている。グローブ装着状態検知装置３０７はグローブ３０５に対する開口部３０６に対応する箇所に配置されている。グローブ装着状態検知装置３０７は第１グローブ３０５ａに対応する第１グローブ装着状態検知部３０７ａと、第２グローブ３０５ｂに対応する第２グローブ装着状態検知部３０７ｂとが備えられ、２個のグローブ３０５各々に対する装着状態を区別して検知している。

このようにして、グローブ装着状態検知装置３０７がアイソレータ３０１の本体３０２ではなく、アイソレータ３０１の外部の、アイソレータ３０１が設置された部屋の天井部Ｒに設けられている場合でも、第１〜第３の実施形態同様、少数のセンサで比較的簡単な計算処理によりグローブ３０５への作業者の手の挿入が検知され、その検知情報に基づいて作業機器が動作する。その結果、作業者がグローブ３０５に手を挿入するときの、作業機器の動作に対する入力操作の煩わしさや操作ミスが低減される。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、アイソレータの作業空間Ｓ内で作業を行うために使用される作業機器として、上記実施形態では搬送ロボット、自動分注機、及び顕微鏡を例に掲げて説明したが、作業機器はこれらの機器に限定されるわけではなく、他の機器であっても構わない。そして、作業機器に関して、本発明の第１の実施形態では搬送ロボット２０をアイソレータ１と一体とし、第２及び第３の実施形態では自動分注機１２０及び顕微鏡２２０を各アイソレータと別体としたが、作業機器をアイソレータと一体とするか、或いは別体とするかは適宜任意に設定できる。

また、上記実施形態ではアイソレータを細胞の培養や処置、観察に係る作業を実施するための装置としているが、作業の対象物をウィルス、微生物、血液等のバイオ関連物、さらに半導体等の電子部品等の工学製品などとしても構わない。

本発明は、細胞操作等に用いられるアイソレータにおいて利用可能である。

１、１０１、２０１、３０１ アイソレータ
３、１０３、２０３、３０３ ケース
５、１０５、２０５、３０５ グローブ
５ａ、１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ 第１グローブ
５ｂ、１０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ 第２グローブ
７ グローブ装着状態検知部
７ａ 第１グローブ装着状態検知部
７ｂ 第２グローブ装着状態検知部
７Ｓ、１０７Ｓ 装着信号送信部
２０ 搬送ロボット（作業機器）
４０ 主制御部（制御部）
４０Ｒ 装着信号受信部
１０７、２０７、３０７ グローブ装着状態検知装置
１０７ａ、２０７ａ、３０７ａ 第１グローブ装着状態検知装置
１０７ｂ、２０７ｂ、３０７ｂ 第２グローブ装着状態検知装置
１２０ 自動分注機（作業機器）
１２１ 分注機制御部（制御部）
１２１Ｒ 装着信号受信部
２２０ 顕微鏡（作業機器）
２２１ 顕微鏡制御部（制御部）
３００ 密閉空間作業システム
Ｓ 作業空間
Ｒ 天井部

Claims (6)

1. 少なくとも壁面により密閉された作業空間を形成するケースと、
   前記ケース壁面に設けた開口部から前記作業空間に向かって延びる形で設けられ、前記作業空間で作業を行うためのグローブと、
   が設けられたグローブボックスと、
   前記グローブボックスに対して離隔した外部に設けられ、前記開口部の外側で前記グローブへの作業者の手の挿入を検知するグローブ装着状態検知装置と、
   前記グローブ装着状態検知装置からの装着情報を、前記装着情報に基づき前記作業空間に設けられた前記作業空間で作業を行うために使用される作業機器を制御する制御部に繋がる装着信号受信部へ送信する装着信号送信部と、
   を備えることを特徴とする密閉空間作業システム。
2. 前記グローブを複数備え、
   前記グローブ装着状態検知装置は、前記複数のグローブ各々に対する装着状態を区別して検知し、
   前記制御部は、前記グローブ装着状態検知装置からの前記複数のグローブに対する区別された情報に基づき各々異なる方法で前記作業機器を制御することを特徴とする請求項１に記載の密閉空間作業システム。
3. 前記制御部は、前記グローブ装着状態検知装置からの情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を減速または停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉空間作業システム。
4. 前記複数のグローブは、各々前記作業機器に対する遠近が予め設定され、
   前記制御部は、前記作業機器に対して近い領域の前記グローブへの作業者の手の挿入検知情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を減速または停止させ、前記作業機器に対して遠い領域の前記グローブへの作業者の手の挿入検知情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を継続または前記作業機器に対して近い領域の前記グローブのときより小さい度合いで減速させることを特徴とする請求項２に記載の密閉空間作業システム。
5. 前記制御部は、前記グローブ装着状態検知装置からの情報に基づき前記作業機器の駆動部の駆動動作を開始または加速させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉空間作業システム。
6. 前記作業機器が、前記ケースの前記作業空間に一体として構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の密閉空間作業システム。
   

Images