JPWO2016132399A1 - Cell culture processing equipment - Google Patents

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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices

Abstract

【課題】オペレータが、マニピュレータを介して、プロトコールに沿った正しい操作を実現することが可能な細胞培養加工設備を提供する。【解決手段】作業室１は、細胞培養用の培養容器２６、吸引具２２、及びインキュベータ２１を備え、作業室１内のマニピュレータ３は、可動式撮像部３１１及び触覚機能を搭載し、前記培養容器２６や吸引具２２に対する操作の各々について遠隔操作される。制限制御部６は、マニピュレータ３により細胞の培養に係る操作を実行する際に、動作記憶部８１に予め記憶された基準動作データ８１２に基づくマニピュレータ３の動作からずれた場合に、動作制限部７１を用いてオペレータＰの動作を制限する。【選択図】図６An object of the present invention is to provide a cell culture processing facility in which an operator can realize a correct operation according to a protocol via a manipulator. A working chamber 1 includes a culture vessel 26 for cell culture, a suction tool 22, and an incubator 21. A manipulator 3 in the working chamber 1 is equipped with a movable imaging unit 311 and a tactile function, and the culture is performed. Each of the operations on the container 26 and the suction tool 22 is remotely controlled. When the operation related to cell culture is performed by the manipulator 3, the restriction control unit 6 moves from the operation of the manipulator 3 based on the reference operation data 812 stored in advance in the operation storage unit 81. Is used to limit the operation of the operator P. [Selection] Figure 6

Description

本発明は、再生医療における細胞の処理、加工、培養を行う作業室を備えた細胞培養加工設備に関する。   The present invention relates to a cell culture processing facility provided with a working chamber for processing, processing, and culturing cells in regenerative medicine.

再生医療においては、例えばヒト細胞の処理、加工、培養（以下、これらをまとめて「細胞培養」という）を経て目的の細胞が作成される。目的細胞を得るためには、採取した細胞を消毒する工程、目的細胞を単離する工程、単離された細胞を溶液中へ懸濁する工程、溶液中の細胞を培地に播種する工程、播種された培地中で細胞を培養する工程、継代培養する工程などの一連の工程が実行される。   In regenerative medicine, for example, human cells are processed, processed, and cultured (hereinafter collectively referred to as “cell culture”) to produce target cells. In order to obtain the target cells, the step of disinfecting the collected cells, the step of isolating the target cells, the step of suspending the isolated cells in the solution, the step of seeding the cells in the solution in the medium, the seeding A series of steps such as a step of culturing cells in a cultured medium and a step of subculture are performed.

さらに各工程には、細胞を含む液体試料を所定の温度に調整したり、細胞に薬液を加えて撹拌したりするといった種々の操作が含まれ、その操作は処理、加工の内容や目的細胞の種類によって異なる。このため細胞培養は、各工程にて実施する操作の内容を記載したプロトコールと呼ばれる手順書に基づいて実施することにより、目的細胞を作成する際の再現性を高めている。   Further, each step includes various operations such as adjusting a liquid sample containing cells to a predetermined temperature, adding chemicals to the cells and stirring them, and the operations include processing, processing contents, and target cell. It depends on the type. For this reason, cell culture is performed based on a procedure manual called a protocol that describes the contents of operations performed in each step, thereby improving reproducibility when producing target cells.

しかしながら細胞培養においては、同じ条件下で同じ操作を行ったからといって、毎回の操作結果が同じとなるとは限らない。このため、再生医療における細胞培養は、作業者の経験や技量に依存する部分が大きいのが実情であり、熟練者と非熟練者との間の技量差が細胞培養の成否や効率に与える影響が大きい。   However, in cell culture, just because the same operation is performed under the same conditions, the result of each operation is not always the same. For this reason, cell culture in regenerative medicine is largely dependent on the experience and skill of workers, and the effect of skill difference between skilled and unskilled workers on the success and efficiency of cell culture. Is big.

特に、非熟練の作業者がプロトコールに記載されている手順を十分に理解せずに、間違った操作を行ってしまうと貴重な細胞を無駄にしてしまう事態にもつながりかねない。また、熟練の作業者であっても、プロトコールに記載された複雑な手順中の一部の操作を飛ばしてしまったり、繰り返し操作の中で操作回数を間違えてしまったりするといった操作間違いの発生を排除することは困難である。   In particular, if an unskilled worker does not fully understand the procedure described in the protocol and performs an incorrect operation, it may lead to a situation where valuable cells are wasted. In addition, even a skilled worker may cause an operation error such as skipping a part of the complicated procedure described in the protocol or mistaken operation number during repeated operation. It is difficult to eliminate.

ここで引用文献１には、前面側に開閉用のドアを備えた筐体内に多関節型の操作ロボットを配置し、この前面に対向する背面側に細胞培養機器を配置した自動細胞培養装置が記載されている。しかしながら、当該引用文献１には、オペレータが操作ロボットを操作する際に、プロトコールに沿った正しい操作をいかにして実現するのかといった手法の記載はない。   Cited Document 1 discloses an automatic cell culture apparatus in which an articulated robot is disposed in a housing having an opening / closing door on the front side, and a cell culture device is disposed on the back side opposite to the front side. Have been described. However, the cited document 1 does not describe a method of how to realize a correct operation according to a protocol when the operator operates the operation robot.

また、引用文献２には、遠隔に位置するオペレータ制御ステーションに設けられたコントローラを操作することにより、外科手術サイトの患者の組織の処置を行うエンドエフェクターを駆動するテレオペレータシステムが記載されている。しかしながら、当該引用文献２に記載の技術においても、エンドエフェクターによって実現される外科手術において正しい操作を実現する技術は示唆されていない。   Reference 2 describes a teleoperator system that drives an end effector that performs treatment of a patient's tissue at a surgical site by operating a controller provided in a remotely located operator control station. . However, the technique described in the cited document 2 does not suggest a technique for realizing a correct operation in a surgical operation realized by an end effector.

特許第５４１６９１９号公報：請求項１、段落００１８〜００２１、図１、３Japanese Patent No. 5416919: Claim 1, paragraphs 0018 to 0021, FIGS. 特許第３５８３７７７号公報：請求項１、図１Japanese Patent No. 3582777: Claim 1, FIG.

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、マニピュレータを操作するオペレータが、プロトコールに沿った正しい操作を実現することが可能な細胞培養加工設備を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a cell culture processing facility in which an operator operating a manipulator can realize a correct operation according to a protocol. .

本発明の細胞培養加工設備は、細胞培養用の培養容器及び当該培養容器内の流体を吸引する吸引具と、前記培養容器が収納されるインキュベータと、を備えた作業室と、
前記培養容器に対する操作及び前記吸引具に対する操作である細胞の培養に係る操作の各々について遠隔操作されると共に可動式撮像部及び触覚機能を搭載し、前記作業室内に設けられたマニピュレータと、
前記作業室外にて、前記可動式撮像部にて撮像された画像を映し出すモニタ部、及び、オペレータに装着され前記触覚機能にて知覚された触覚をフィードバックするフィードバック機能を備えた前記マニピュレータの操作部と、
前記操作部を操作するオペレータに装着され、当該オペレータが操作部を操作する動作を制限する動作制限部と、
前記マニピュレータにより、前記細胞の培養に係る操作が実行されるときの当該マニピュレータの基準動作データを予め記憶した動作記憶部と、
オペレータが、前記操作部を介してマニピュレータにより前記細胞の培養に係る操作を実行する際に、前記操作部の操作に基づく前記マニピュレータの動作が、前記基準動作データに基づくマニピュレータの動作からずれた場合に、前記動作制限部によりオペレータの動作を制限する制限制御部と、を備えたことを特徴とする。The cell culture processing equipment of the present invention includes a culture chamber for cell culture, a suction device for sucking fluid in the culture vessel, and an incubator in which the culture container is housed,
A manipulator that is remotely operated for each of the operations related to cell culture that is an operation on the culture vessel and an operation on the suction tool and is equipped with a movable imaging unit and a tactile function, and provided in the working chamber;
Outside the working room, a monitor unit that displays an image captured by the movable imaging unit, and an operation unit of the manipulator provided with a feedback function that feeds back a haptic perceived by the haptic function attached to an operator When,
An operation restriction unit that is attached to an operator who operates the operation unit and restricts an operation of the operator to operate the operation unit;
An operation storage unit that previously stores reference operation data of the manipulator when an operation related to the culture of the cell is executed by the manipulator;
When the operator performs an operation related to cell culture by the manipulator via the operation unit, the operation of the manipulator based on the operation of the operation unit deviates from the operation of the manipulator based on the reference operation data And a restriction control unit that restricts the operation of the operator by the operation restriction unit.

前記細胞培養加工設備は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記動作記憶部に予め記憶された基準動作データは、前記操作部を装着した記録対象オペレータが、マニピュレータにより実行した前記細胞の培養に係る操作に基づいて設定されていること。
（ｂ）前記基準動作データは、細胞の培養に係る複数の操作の手順が記述されたプロトコールに含まれる、前記操作毎に設定されていること
（ｃ）前記基準動作データは、前記培養操作にて用いられる培養容器または吸引具を用いた操作について設定されているものであり、マニピュレータにより培養容器または吸引具を操作している位置が前記基準動作データに予め記憶されているマニピュレータによる培養容器または吸引具の動作領域の外に出ている場合に、前記動作制限部によりオペレータの操作に係る動作を制限すること。
（ｄ）前記動作記憶部には、前記培養容器または吸引具を用いた操作が実行されるときの当該マニピュレータの処理動作データが予め記憶され、前記マニピュレータが培養容器または吸引具を前記動作領域内に移動させた状態となったら、前記操作部を介したオペレータによるマニピュレータの操作に替えて、前記動作記憶部に記憶された処理動作データに基づいて前記マニピュレータの処理動作を実行させる動作制御部と、を備えたこと。このとき、前記動作記憶部に予め記憶された処理動作データは、前記操作部を装着した記録対象オペレータが、マニピュレータにより実行した細胞の培養に係る処理動作に基づいて設定されていること。
（ｅ）前記操作部は、オペレータの腕の動きに基づいて前記マニピュレータを動作させ、前記動作制限部は当該操作部と共にオペレータの腕に装着されて前記制限制御部からの指示に基づいて当該オペレータの動作を制限すること。
（ｆ）前記制限制御部は、オペレータによる前記操作部の操作に基づくマニピュレータの動作と、前記基準動作データに基づくマニピュレータの動作とのずれ量が大きくなるにつれて、前記動作制限部によりオペレータの動作を制限する力を大きくすること。The cell culture processing facility may have the following features.
(A) The reference motion data stored in advance in the motion storage unit is set based on an operation related to the cell culture performed by the recording target operator wearing the operation unit by the manipulator.
(B) The reference operation data is set for each operation included in a protocol in which a plurality of operation procedures related to cell culture are described.
(C) The reference operation data is set for an operation using a culture container or a suction tool used in the culture operation, and a position where the manipulator is operating the culture container or the suction tool is the reference When the manipulator stored in the operation data is out of the operation region of the culture vessel or the suction tool, the operation restriction unit restricts the operation related to the operation of the operator.
(D) In the operation storage unit, processing operation data of the manipulator when an operation using the culture container or the suction tool is executed is stored in advance, and the manipulator stores the culture container or the suction tool in the operation area. An operation control unit for executing the processing operation of the manipulator based on the processing operation data stored in the operation storage unit instead of the operation of the manipulator by the operator via the operation unit. Having prepared. At this time, the processing operation data stored in advance in the operation storage unit is set based on the processing operation related to the cell culture performed by the recording target operator wearing the operation unit by the manipulator.
(E) The operation unit operates the manipulator based on the movement of the operator's arm, and the operation restriction unit is attached to the operator's arm together with the operation unit, and based on an instruction from the restriction control unit, the operator Restricting the behavior of
(F) The restriction control unit causes the operation restriction unit to operate the operator as the amount of deviation between the manipulator operation based on the operation of the operation unit by the operator and the manipulator operation based on the reference operation data increases. Increase the power to limit.

本発明は、作業室外のオペレータにより操作されるマニピュレータの動作が、予め記憶された基準動作データに基づく動作からずれた場合に、動作制限部を用いてオペレータの動作を制限するので、基準動作データに沿った正しい操作を実現することが可能となる。   In the present invention, when the operation of the manipulator operated by the operator outside the work room deviates from the operation based on the reference operation data stored in advance, the operation of the operator is limited using the operation limiting unit. It is possible to realize a correct operation along the line.

本発明の実施の形態に係る細胞培養加工設備の作業室の横断平面図である。It is a cross-sectional top view of the working chamber of the cell culture processing equipment which concerns on embodiment of this invention. 前記作業室の縦断側面図である。It is a vertical side view of the working chamber. 前記作業室内での操作を実行するマニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of the manipulator which performs operation in the said working room. 前記マニピュレータの遠隔操作を行うオペレータの正面図である。It is a front view of the operator who performs remote control of the manipulator. 前記オペレータの側面図である。It is a side view of the operator. 前記マニピュレータを制御する制御部のブロック図である。It is a block diagram of the control part which controls the manipulator. プロトコールの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a protocol. 前記プロトコールに基づき実施される操作の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of operation implemented based on the said protocol. 前記マニピュレータの動作に係る第１の説明図である。It is a 1st explanatory view concerning operation of the manipulator. 前記マニピュレータの動作に係る第２の説明図である。It is the 2nd explanatory view concerning operation of the manipulator. 前記マニピュレータの処理動作範囲及び基準動作範囲を示す第１の説明図である。It is a 1st explanatory view showing the processing operation range and standard operation range of the manipulator. 前記マニピュレータの動作に係る第３の説明図である。It is the 3rd explanatory view concerning operation of the manipulator. 前記マニピュレータの処理動作範囲及び基準動作範囲を示す第２の説明図である。It is the 2nd explanatory view showing the processing operation range and standard operation range of the manipulator. 前記マニピュレータの動作データを取得する際の動作を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of acquiring the operation data of the said manipulator. 前記動作データに基づいて細胞培養を実施する動作の流れを示す第１の流れ図である。It is a 1st flowchart which shows the flow of the operation | movement which implements cell culture based on the said operation | movement data. 前記動作データに基づいて細胞培養を実施する動作の流れを示す第２の流れ図である。It is a 2nd flowchart which shows the flow of the operation | movement which implements cell culture based on the said operation | movement data.

以下、図１〜図６を参照しながら本発明の細胞培養加工設備、及び当該設備内で各種操作を行うマニピュレータ３、並びにその動作制御を行うシステムについて説明する。
本発明の細胞培養加工設備は、筐体１０によって外部雰囲気から区画された作業室１内に、細胞培養用の各種機器が配置された作業卓２と、この作業卓２と対向する位置に設けられ、前記機器の操作を実行するマニピュレータ３と、を備えている。Hereinafter, the cell culture processing facility of the present invention, the manipulator 3 that performs various operations in the facility, and the system that controls the operation thereof will be described with reference to FIGS.
The cell culture processing equipment of the present invention is provided in a work table 2 in which various devices for cell culture are arranged in a work room 1 partitioned from an external atmosphere by a housing 10 and a position facing the work table 2. And a manipulator 3 for executing the operation of the device.

図１、図２に示すように作業卓２は、後述するマニピュレータ３のハンド３２がアクセス可能な高さ位置に設けられている。図１には、細胞培養用の機器として、培養容器であるディッシュ２６を収納するインキュベータ２１、流体の吸引、供給操作を実行するピペット装置（吸引具）２２、液体試料中に分散した細胞の分離操作を実行する遠心分離器２３、及び作業卓２で培養され分離された目的細胞の大量培養を行う大量培養装置２４を備えた作業卓２の例を示している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the work table 2 is provided at a height position accessible by a hand 32 of a manipulator 3 described later. In FIG. 1, as an apparatus for cell culture, an incubator 21 for storing a dish 26 as a culture vessel, a pipette device (aspirator) 22 for performing aspiration and supply operations of fluid, and separation of cells dispersed in a liquid sample The example of the work table 2 provided with the centrifuge 23 which performs operation, and the mass culture apparatus 24 which mass-cultivates the target cell culture | cultivated and isolate | separated with the work table 2 is shown.

インキュベータ２１は、内部を一定温度に保つことが可能な筐体内に、多数のディッシュ２６を収容可能な棚を備えている。図１にはマニピュレータ３側から見て、手前側及び奥手側の前後２列の棚を配置したインキュベータ２１の例を示している。この場合には、手前の棚を昇降自在に構成することにより、各棚に収容されたディッシュ２６に手前側からアクセスすることができる。   The incubator 21 includes a shelf that can accommodate a large number of dishes 26 in a housing capable of keeping the inside at a constant temperature. FIG. 1 shows an example of an incubator 21 in which two rows of front and rear shelves on the front side and the back side are arranged as viewed from the manipulator 3 side. In this case, the dish 26 accommodated in each shelf can be accessed from the near side by configuring the shelf in the front so as to be movable up and down.

ピペット装置２２は、ディッシュ２６などの流体容器から液体試料や各種薬液を所定量だけ吸引し、別の容器へ注入する操作に用いられる。ピペット装置２２は、例えば作業卓２の上面に配置されたスタンドに着脱自在に保持される。ピペット装置２２を保持するスタンドの隣には、前記ピペット装置２２に対して着脱自在に構成され、取り扱う流体に応じて交換される複数のピペットチップ２２１がチップスタンド２２２に保持されている。   The pipette device 22 is used for an operation of sucking a predetermined amount of a liquid sample or various chemicals from a fluid container such as the dish 26 and injecting the liquid sample or various chemicals into another container. The pipette device 22 is detachably held on a stand arranged on the upper surface of the work table 2, for example. Next to a stand for holding the pipette device 22, a plurality of pipette tips 221 configured to be detachable from the pipette device 22 and exchanged according to the fluid to be handled are held by the tip stand 222.

遠心分離器２３には、筐体内に収容された回転ロータのホルダー（不図示）に遠心管２３１を保持し、回転ロータを回転させて遠心管２３１内の液体試料に遠心力を加え、液体試料中の細胞の分離などを行う。遠心分離器２３の隣には、遠心管２３１を保持する遠心管スタンド２３２が配置されている。   In the centrifuge 23, the centrifuge tube 231 is held in a holder (not shown) of a rotating rotor housed in a casing, and the rotating rotor is rotated to apply centrifugal force to the liquid sample in the centrifuge tube 231 to thereby obtain a liquid sample. Separation of cells inside. Next to the centrifuge 23, a centrifuge tube stand 232 that holds the centrifuge tube 231 is disposed.

大量培養装置２４は、例えば細胞のディッシュ２６よりも大容量の培養液を収容可能な培養タンクや培養液の撹拌装置（不図示）などを備える。培養タンクは例えば作業卓２の下方側に配置され、作業室１の外部からアクセスして取り外すことができる（図１には培養タンクを破線で示してある）。例えば作業卓２の上面からは、ディッシュ２６にて培養された目的細胞を培養タンク内に注入するための注入口２４１が突出している。なお、大量培養装置２４には、培養フラスコ及びフラスコ用インキュベータが併設されているが、図１には記載を省略してある。   The mass culture device 24 includes, for example, a culture tank capable of storing a larger volume of culture solution than the cell dish 26, a culture solution stirring device (not shown), and the like. The culture tank is disposed on the lower side of the work table 2, for example, and can be accessed and removed from the outside of the work chamber 1 (the culture tank is indicated by a broken line in FIG. 1). For example, an inlet 241 for injecting the target cells cultured in the dish 26 into the culture tank protrudes from the upper surface of the work table 2. The mass culture apparatus 24 is provided with a culture flask and a flask incubator, but the description is omitted in FIG.

図１に示すように、マニピュレータ３から見て左手側の筐体１０の側壁面には、外部との間で試料や薬液を収容した容器などを搬入出するための搬入出部１１が設けられている。搬入出部１１は、筐体１０の側の壁面及び作業室１側に設けられた開閉扉１１１、１１２によって、外部空間及び作業室１内から区画自在に構成された空間であり、その内部には搬入出物を載置した状態で移動自在な搬入出ステージ１１３が設けられている。   As shown in FIG. 1, a loading / unloading portion 11 for loading / unloading a container or the like containing a sample or a chemical solution to / from the outside is provided on the side wall surface of the housing 10 on the left hand side when viewed from the manipulator 3. ing. The carry-in / out section 11 is a space configured to be freely partitioned from the outside space and the work chamber 1 by the wall surface on the housing 10 side and the opening / closing doors 111 and 112 provided on the work chamber 1 side. Is provided with a loading / unloading stage 113 that is movable with the loaded / unloaded items placed thereon.

さらに、マニピュレータ３側から見て、スタンドに保持されたピペット装置２２や遠心管スタンド２３２の手前側の作業卓２上には作業ステージ２０が設けられている。マニピュレータ３によって操作されるディッシュ２６はこの作業ステージ２０上に載置される。   Further, a work stage 20 is provided on the work table 2 on the near side of the pipette device 22 and the centrifuge tube stand 232 held by the stand as viewed from the manipulator 3 side. The dish 26 operated by the manipulator 3 is placed on the work stage 20.

また、前記作業卓２には、作業ステージ２０、搬入出部１１、及びインキュベータ２１にアクセス自在に構成された搬送装置２５が設けられている。搬送装置２５は、作業ステージ２０との搬入出部１１との間の作業卓２上に設けられた走行レール２５１上を走行自在、鉛直軸周りに回転自在、及び昇降自在に構成されている。また搬送装置２５は、ディッシュ２６などの搬送対象物を保持する保持部２５２を備え、当該保持部２５２を伸縮させて、搬入出部１１内の搬入出ステージ１１３やインキュベータ２１内の各棚におけるディッシュ２６の保持位置、及び作業ステージ２０にアクセスすることができる。   Further, the work table 2 is provided with a transfer device 25 configured to be accessible to the work stage 20, the carry-in / out unit 11, and the incubator 21. The transfer device 25 is configured to be able to travel on a traveling rail 251 provided on the work table 2 between the work stage 20 and the carry-in / out unit 11, to be rotatable about a vertical axis, and to be movable up and down. Further, the transport device 25 includes a holding unit 252 that holds an object to be transported such as the dish 26, and the holding unit 252 is expanded and contracted so that the dish on the loading / unloading stage 113 in the loading / unloading unit 11 and the shelves in the incubator 21. 26 holding positions and the work stage 20 can be accessed.

さらに図２に示すように、作業室１を構成する筐体１０の天井部には、不図示のファンから送られた気体（例えば作業室１の外部の空気）をろ過するフィルターユニット１２が設けられている。また作業室１には、筐体１０の内部の圧力を調節する不図示の排気ユニットが設けられている。   Further, as shown in FIG. 2, a filter unit 12 for filtering gas (for example, air outside the work chamber 1) sent from a fan (not shown) is provided on the ceiling portion of the housing 10 constituting the work chamber 1. It has been. The work chamber 1 is provided with an exhaust unit (not shown) that adjusts the pressure inside the housing 10.

以上に説明したように、ディッシュ２６内の液体試料などを吸引するピペット装置２２やディッシュ２６が収容されるインキュベータ２１などの細胞培養用の機器は筐体１０によって外部から隔離された作業室１内に設けられている。そして、これらの機器を用いた細胞培養に係る操作は、作業室１内に配置されたマニピュレータ３を用いて実行される。   As described above, the cell culture apparatus such as the pipette device 22 that sucks the liquid sample in the dish 26 and the incubator 21 in which the dish 26 is accommodated is separated from the outside by the housing 10. Is provided. And the operation which concerns on the cell culture using these apparatuses is performed using the manipulator 3 arrange | positioned in the working chamber 1. FIG.

図３に示すように、本例のマニピュレータ３は、ボディ形状のハンド支持部３６に、頭部３１と、２本の腕状のハンド３２とを設けた上半身を備え、遠隔操作によって動作するスレイブロボットとして構成されている。
ハンド支持部３６の上端に設けられた頭部３１は、例えば２つの３Ｄカメラ３１１を備え、遠隔操作により頭部３１を上下、左右に動かすことにより、３Ｄカメラ３１１の向きを変えることができる。３Ｄカメラ３１１や頭部３１は、本例の可動式撮像部に相当する。また頭部３１には、作業室１内の音を検出するマイクロフォンが設けられている。As shown in FIG. 3, the manipulator 3 of the present example includes a upper body provided with a head 31 and two arm-shaped hands 32 on a body-shaped hand support portion 36, and is operated by a remote operation. It is configured as a robot.
The head 31 provided at the upper end of the hand support unit 36 includes, for example, two 3D cameras 311, and the direction of the 3D camera 311 can be changed by moving the head 31 up and down and left and right by remote control. The 3D camera 311 and the head 31 correspond to the movable imaging unit of this example. The head 31 is provided with a microphone that detects sound in the work chamber 1.

各ハンド３２は、複数の関節を有する腕部３２１と、この腕部３２１の先端に設けられた複数本、例えば３〜５本の指部３２２とを備える。各指部３２２には複数の関節が設けられている。各関節を用いた腕部３２１及び指部３２２の動きは後述の遠隔操作により実行される。また各指部３２２には不図示の圧力センサが設けられ、ディッシュ２６などを持ったときの触覚をオペレータＰに対してフィードバックすることができる。このほか、腕部３２１の外側面には、作業室１内の機器との衝突を回避するために、これらの機器の近接を検出する近接センサを設けてもよい。   Each hand 32 includes an arm portion 321 having a plurality of joints, and a plurality of, for example, 3 to 5 finger portions 322 provided at the tip of the arm portion 321. Each finger part 322 is provided with a plurality of joints. The movement of the arm portion 321 and the finger portion 322 using each joint is executed by a remote operation described later. Each finger 322 is provided with a pressure sensor (not shown), and a tactile sensation when holding the dish 26 or the like can be fed back to the operator P. In addition, a proximity sensor that detects the proximity of these devices may be provided on the outer surface of the arm portion 321 in order to avoid a collision with the devices in the work chamber 1.

図１〜図３に示すように、マニピュレータ３のハンド支持部３６は、既述のインキュベータ２１やピペット装置２２などが配置された作業卓２に沿って、横方向に伸びる基台部３３によって下面側から支持されている。基台部３３の上面には走行レール３３１が設けられ、ハンド支持部３６（マニピュレータ３）はこの走行レール３３１に沿って基台部３３上を左右に移動することができる。
また、ハンド支持部３６は、基台部３３上で自在に水平旋することもできる。As shown in FIGS. 1 to 3, the hand support portion 36 of the manipulator 3 has a base portion 33 that extends laterally along the work table 2 on which the incubator 21 and the pipette device 22 described above are arranged. Supported from the side. A travel rail 331 is provided on the upper surface of the base portion 33, and the hand support portion 36 (manipulator 3) can move left and right on the base portion 33 along the travel rail 331.
Further, the hand support portion 36 can be freely rotated horizontally on the base portion 33.

一方、基台部３３の床面には、横長に形成された基台部３３と直交する方向（前後方向）に向けて伸びる２本の走行レール３３２が設けられている。基台部３３はこれらの走行レール３３２上に配置され、作業卓２に近づき、または遠ざかる方向へ移動することができる。なお、図３においては、当図に向かって左側部分の基台部３３の記載を一部省略してある。
また基台部３３には、マニピュレータ３が障害物に衝突した衝撃を検出したとき、基台部３３の移動を自動停止するための衝突センサ、及び基台部３３の駆動機構の制御部を設けてもよい。On the other hand, two traveling rails 332 are provided on the floor surface of the base portion 33 so as to extend in a direction (front-rear direction) orthogonal to the base portion 33 formed in a horizontally long shape. The base portion 33 is disposed on these traveling rails 332 and can move in a direction toward or away from the work table 2. In FIG. 3, the description of the base portion 33 on the left side is partially omitted toward the drawing.
The base unit 33 is provided with a collision sensor for automatically stopping the movement of the base unit 33 when the manipulator 3 detects an impact that has collided with an obstacle, and a control unit for the drive mechanism of the base unit 33. May be.

基台部３３上に設けられたハンド支持部３６の左右方向の移動動作や旋回動作、また基台部３３の前後方向の移動動作は遠隔操作により実行される。
マニピュレータ３は、不図示の通信部を備え、作業室１内に配置されたスレイブ側制御部５１との間で、頭部３１、ハンド３２、ハンド支持部３６、基台部３３の操作信号の受信、及び３Ｄカメラ３１１にて撮影した画像情報やマイクロフォンの音声情報、指部３２２にて検出した圧力情報の送信を行う。スレイブ側制御部５１は、作業室１の外部の操作区域側に設けられた後述のマスタ側制御部５２または自動制御部５３との間で、これらの情報の入出力を行う（図３に示す「信号Ａ、Ｂ」）。マニピュレータ３とスレイブ側制御部５１との通信は、無線で行ってもよいし、有線で行ってもよい。The left and right movement operation and turning operation of the hand support portion 36 provided on the base portion 33 and the front and rear movement operation of the base portion 33 are executed by remote control.
The manipulator 3 includes a communication unit (not shown), and the operation signal of the head 31, the hand 32, the hand support unit 36, and the base unit 33 is communicated with the slave side control unit 51 arranged in the work chamber 1. Reception, transmission of image information captured by the 3D camera 311, sound information of the microphone, and pressure information detected by the finger unit 322 are performed. The slave side control unit 51 inputs and outputs these pieces of information with a master side control unit 52 or an automatic control unit 53 (described later) provided on the operation zone side outside the work chamber 1 (shown in FIG. 3). “Signal A, B”). Communication between the manipulator 3 and the slave side control unit 51 may be performed wirelessly or may be performed by wire.

次に、図４、図５を参照しながら、オペレータＰによるマニュアル操作を行うマスタシステムについて説明を行う。当該マスタシステムが設けられるマニピュレータ３の操作区域は、作業室１の外部であれば特段の限定はないが、例えば作業室１が配置されている建屋内に設けられる。   Next, a master system that performs a manual operation by the operator P will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The operation area of the manipulator 3 in which the master system is provided is not particularly limited as long as it is outside the work room 1. For example, the operation area is provided in a building in which the work room 1 is disposed.

本例のマスタシステムは、マニピュレータ３の遠隔操作を行うオペレータＰの頭部に装着されるヘッドギア部６１と、ヘッドギア部６１の位置や向きを検出する頭部リンク機構６２３と、オペレータＰの両手の指に装着され、各指の位置や向きを検出する指部リンク機構６２１と、オペレータＰの手に装着され、オペレータＰの腕の位置や向きを検出する腕部リンク機構６２２と、を備える。頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２は、オペレータＰの体幹（例えば背中）に装着され、マニピュレータ３における頭部３１やハンド３２（腕部３２１、指部３２２）の位置や向きを教示する情報の検出及び出力を行う入出力部６２に接続されている。   The master system of this example includes a headgear unit 61 mounted on the head of an operator P who performs remote operation of the manipulator 3, a head link mechanism 623 that detects the position and orientation of the headgear unit 61, and both hands of the operator P. A finger link mechanism 621 that is attached to the finger and detects the position and orientation of each finger, and an arm link mechanism 622 that is attached to the hand of the operator P and detects the position and orientation of the arm of the operator P. The head link mechanism 623, the finger link mechanism 621, and the arm link mechanism 622 are attached to the trunk (for example, the back) of the operator P, and the head 31 and the hand 32 in the manipulator 3 (arm part 321 and finger part 322). Is connected to an input / output unit 62 that detects and outputs information that teaches the position and orientation of the input and output.

オペレータＰの身体の動作を頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２（多関節構造体）の形状変化に伴う関節の変化量として検出し、マニピュレータ３の遠隔操作を行うための教示情報（操作信号）として出力する手法としては既存のシステムを利用することができる。   The movement of the body of the operator P is detected as the amount of change of the joint accompanying the change in shape of the head link mechanism 623, the finger link mechanism 621, and the arm link mechanism 622 (multi-joint structure), and the manipulator 3 is remotely operated. An existing system can be used as a technique for outputting teaching information (operation signal) for the purpose.

頭部リンク機構６２３を用いて検出されたヘッドギア部６１の向きは、頭部３１の向きを変える操作信号として入力され、オペレータＰの頭部の動きに連動してマニピュレータ３の頭部３１が動くこととなる。さらに、オペレータＰには、当該上半身の鉛直軸周りのひねりを検出する不図示の上半身リンク機構が設けられ、オペレータＰの上半身をひねると、そのひねり方向へ向けてハンド支持部３６を水平旋回させることができる。その後、オペレータＰの上半身のひねりを戻すと、ハンド支持部３６の旋回が停止する。
さらにヘッドギア部６１には、マニピュレータ３の３Ｄカメラ３１１にて撮影した映像を表示する３Ｄモニタが設けられており、オペレータＰはこの３Ｄモニタを介して作業室１内の様子を視認することができる。The direction of the headgear 61 detected using the head link mechanism 623 is input as an operation signal for changing the direction of the head 31, and the head 31 of the manipulator 3 moves in conjunction with the movement of the head of the operator P. It will be. Further, the operator P is provided with an upper body link mechanism (not shown) that detects a twist around the vertical axis of the upper body, and when the upper body of the operator P is twisted, the hand support portion 36 is horizontally turned toward the twist direction. be able to. Thereafter, when the twist of the upper body of the operator P is returned, the turning of the hand support portion 36 is stopped.
Further, the headgear unit 61 is provided with a 3D monitor that displays an image captured by the 3D camera 311 of the manipulator 3, and the operator P can visually check the inside of the work chamber 1 through the 3D monitor. .

同様に、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２を用いて検出されたオペレータＰの腕や指の位置や向きは、ハンド３２の操作信号として入力され、オペレータＰの腕や指の動きに連動してマニピュレータ３のハンド３２が動くこととなる。また、マニピュレータ３側の指部３２２の圧力センサにて検出された圧力情報は、例えばハンド３２によってディッシュ２６を保持する操作の触覚情報としてオペレータＰが装着するグローブに伝達される。   Similarly, the position and orientation of the arm and finger of the operator P detected using the finger link mechanism 621 and the arm link mechanism 622 are input as an operation signal of the hand 32, and the movement of the operator P's arm and finger is taken into account. In conjunction with this, the hand 32 of the manipulator 3 moves. Moreover, the pressure information detected by the pressure sensor of the finger 322 on the manipulator 3 side is transmitted to the glove worn by the operator P as tactile information of an operation for holding the dish 26 by the hand 32, for example.

さらに図４、図５に示すように、本例マスタシステムは、マニピュレータ３の遠隔操作を行うオペレータＰが着座する作業椅子６５と、当該作業椅子６５に着座したオペレータＰの足下の床面に配置された各種の操作ペダル６３１、６３２、６４１、６４２とを備える。   Further, as shown in FIGS. 4 and 5, this example master system is arranged on a work chair 65 on which an operator P who performs remote control of the manipulator 3 is seated, and on the floor surface under the feet of the operator P seated on the work chair 65. Various operating pedals 631, 632, 641, and 642.

作業椅子６５に着座したオペレータＰの右足側の足下には、基台部３３を前進移動させるための前進ペダル６３１、後退移動させるための後退ペダル６３２が設けられている。一方、オペレータＰの左足側の足下には、基台部３３上のハンド支持部３６を右方向へ移動させるための右移動ペダル６４１、左方向へ移動させるための左移動ペダル６４２が設けられている。これら各操作ペダル６３１、６３２、６４１、６４２が踏まれている期間中に、対応する各種動作が実行される。また、これらの操作ペダル６３１、６３２、６４１、６４２の踏み込み量に応じて、基台部３３、ハンド支持部３６の移動速度を変化させることできるように構成してもよい。   A forward pedal 631 for moving the base portion 33 forward and a reverse pedal 632 for moving backward are provided on the right foot side of the operator P sitting on the work chair 65. On the other hand, a right movement pedal 641 for moving the hand support portion 36 on the base 33 to the right and a left movement pedal 642 for moving to the left are provided on the left foot side of the operator P. Yes. Various corresponding operations are executed during a period in which these operation pedals 631, 632, 641, and 642 are depressed. Moreover, you may comprise so that the moving speed of the base part 33 and the hand support part 36 can be changed according to the depression amount of these operation pedals 631,632,641,642.

頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２から取得された頭部３１やハンド３２の教示情報は、入出力部６２を介して操作区域内に配置されたマスタ側制御部５２に入力される。また、不図示の上半身リンク機構から出力されたオペレータＰの上半身のひねりに関する情報や各操作ペダル６３１、６３２、６４１、６４２の操作情報も前記マスタ側制御部５２に入力される。これらの情報は、マニピュレータ３を遠隔操作するための操作信号として作業室１側のスレイブ側制御部５１に出力される。また、スレイブ側制御部５１から取得した画像情報や音声情報、圧力情報についてもマスタ側制御部５２を介して、オペレータＰが装着しているヘッドギア部６１やグローブに送信される。   The teaching information of the head 31 and the hand 32 acquired from the head link mechanism 623, the finger link mechanism 621, and the arm link mechanism 622 is transmitted to the master side control unit arranged in the operation area via the input / output unit 62. 52 is input. Further, information on the upper body twist of the operator P output from the upper body link mechanism (not shown) and operation information of the operation pedals 631, 632, 641, 642 are also input to the master side control unit 52. These pieces of information are output to the slave side control unit 51 on the work room 1 side as operation signals for remotely operating the manipulator 3. Further, image information, audio information, and pressure information acquired from the slave side control unit 51 are also transmitted to the headgear unit 61 and the glove worn by the operator P via the master side control unit 52.

ここで、既述の頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２、上半身リンク機構（不図示）や入出力部６２、各種操作ペダル６３１、６３２、６４１、６４２は、マニピュレータ３にオペレータＰの動きを伝え、細胞培養用の機器の操作を実行するための操作部に相当している。   Here, the head link mechanism 623, the finger link mechanism 621, the arm link mechanism 622, the upper body link mechanism (not shown), the input / output unit 62, and the various operation pedals 631, 632, 641, and 642 described above are manipulators. 3 corresponds to an operation section for transmitting the movement of the operator P to 3 and executing the operation of the device for cell culture.

以上に説明したマスタシステムを介してマニピュレータ３の遠隔操作（マニュアル操作）を行うオペレータＰには、オペレータＰ自身の動作を制限するための動作制限機構（動作制限部）７１が装着されている。   An operator P that performs remote operation (manual operation) of the manipulator 3 via the master system described above is equipped with an operation restriction mechanism (operation restriction unit) 71 for restricting the operation of the operator P itself.

例えば動作制限機構７１は、腕部リンク機構６２２によって動作が検出されるオペレータＰの腕部に沿って装着されたリンク機構（多関節構造体）として構成されている。動作制限機構７１は、入出力部６２に入力された情報に基づいて、各関節の動きを制限することにより、オペレータＰの動作を制限する。オペレータＰの動作が制限されることにより、腕部リンク機構６２２を利用したマニピュレータ３の操作が抑えられるので、動作制限機構７１によって許可されないマニピュレータ３の動作は実行されないことになる。
動作制限機構は、オペレータＰの腕部に設ける場合に限らず、頭部リンク機構６２３にて動作検出されるオペレータＰの頸部や、不図示の上半身リンク機構によって動作検出されるオペレータＰの胴体部にも設けてよい。For example, the motion restriction mechanism 71 is configured as a link mechanism (multi-joint structure) mounted along the arm portion of the operator P whose motion is detected by the arm link mechanism 622. The motion limiting mechanism 71 limits the motion of the operator P by limiting the movement of each joint based on the information input to the input / output unit 62. Since the operation of the manipulator 3 using the arm link mechanism 622 is suppressed by restricting the operation of the operator P, the operation of the manipulator 3 that is not permitted by the operation restricting mechanism 71 is not executed.
The movement restriction mechanism is not limited to the case where the movement restriction mechanism is provided on the arm part of the operator P. The body of the operator P whose movement is detected by the neck part of the operator P whose movement is detected by the head link mechanism 623 and the upper body link mechanism (not shown). It may also be provided in the section.

また所定の条件下においては、マニピュレータ３は、オペレータＰによるマニュアル操作に替えて、予め記憶しておいた処理動作データ８１３に基づいて、細胞培養用の機器の操作を自動で実行することができる。
以下、図６を用いて上述の動作制限機構７１によるオペレータＰの動作制限やマニピュレータ３の自動操作を実行する手法について説明する。Under predetermined conditions, the manipulator 3 can automatically execute the operation of the cell culture device based on the processing operation data 813 stored in advance instead of the manual operation by the operator P. .
Hereinafter, a method for executing the operation restriction of the operator P by the operation restriction mechanism 71 and the automatic operation of the manipulator 3 will be described with reference to FIG.

図６に示すように本例の細胞培養加工設備は、既述のスレイブ側制御部５１、マスタ側制御部５２を含む制御部８を備える。なお説明の便宜上、図６にはスレイブ側制御部５１、マスタ側制御部５２を含む制御部８の全体を総括的に表示してある。
制御部８は不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリ８１とを備えたコンピュータとして構成される。メモリ８１には、マニピュレータ３の自動操作を実行させるためのマニピュレータ制御プログラム８２と、動作制限機構７１によるオペレータＰの動作制限を実行させるための制限機構制御プログラム８３と、搬送装置２５にディッシュ２６の搬送操作を実行させるための搬送制御プログラム８４と、が記憶されている。
マニピュレータ制御プログラム８２に基づいて動作する制御部８は、本実施の形態の動作制御部に相当し、制限機構制御プログラム８３に基づいて動作する制御部８は制限制御部に相当する。As shown in FIG. 6, the cell culture processing facility of this example includes a control unit 8 including the slave side control unit 51 and the master side control unit 52 described above. For convenience of explanation, FIG. 6 shows the entire control unit 8 including the slave-side control unit 51 and the master-side control unit 52 as a whole.
The control unit 8 is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and a memory 81. The memory 81 includes a manipulator control program 82 for causing the manipulator 3 to be automatically operated, a restriction mechanism control program 83 for causing the operation restriction mechanism 71 to restrict the operation of the operator P, and the transport device 25 to store the dish 26. A conveyance control program 84 for executing a conveyance operation is stored.
The control unit 8 that operates based on the manipulator control program 82 corresponds to the operation control unit of the present embodiment, and the control unit 8 that operates based on the restriction mechanism control program 83 corresponds to the restriction control unit.

ここで実際には既述のように、スレイブ側制御部５１とマスタ側制御部５２とは別々のコンピュータとして構成され、スレイブ側制御部５１は作業室１内に配置される一方、マスタ側制御部５２はオペレータＰがいる操作区域側に配置される。このとき、マニピュレータ制御プログラム８２は、作業室１内のスレイブ側制御部５１と共通のコンピュータのメモリ８１内に記憶される一方、制限機構制御プログラム８３は、操作区域側のマスタ側制御部５２と共通のコンピュータのメモリ８１内に記憶されている。   In practice, as described above, the slave-side control unit 51 and the master-side control unit 52 are configured as separate computers, and the slave-side control unit 51 is disposed in the work chamber 1 while the master-side control. The part 52 is arranged on the operation area side where the operator P is located. At this time, the manipulator control program 82 is stored in the memory 81 of the computer common to the slave side control unit 51 in the work room 1, while the restriction mechanism control program 83 is stored in the master side control unit 52 on the operation area side. It is stored in the memory 81 of a common computer.

さらにメモリ８１には、プロトコール４に含まれる操作の内容及びその実行順を予め記録したプロトコールデータ８１１と、動作制限機構７１によるオペレータＰの動作制限を行う際に、マニピュレータ３の動作が予め設定した動作からずれているか否かの判断を行うための基準となる基準動作データ８１２と、マニピュレータ３の自動操作を実行するための処理動作データ８１３とが記憶されている。 Further, in the memory 81, the operation of the manipulator 3 is set in advance when the operation data of the operation included in the protocol 4 and the execution order thereof are recorded in advance and the operation restriction of the operator P by the operation restriction mechanism 71 is performed. Reference operation data 812 serving as a reference for determining whether or not there is a deviation from the operation, and processing operation data 813 for executing an automatic operation of the manipulator 3 are stored.

例えば図７は、目的細胞を培養したディッシュ２６の底面から目的細胞を剥がし、新たなディッシュ内に播種する工程にて実施される操作の手順を既述したプロトコールの一部を示している。
プロトコールデータ８１１には、これらプロトコールに記述されている操作が、「Ａ地点からＢ地点へディッシュ２６を搬送する」、「ディッシュ２６にＸｍｌの薬液を加える」などといったより基本的な操作単位に分解され、その実行順と共に記録されている（図８の操作単位Ｐ１〜Ｐ１１）。For example, FIG. 7 shows a part of a protocol in which the procedure of the operation performed in the step of peeling the target cell from the bottom surface of the dish 26 in which the target cell is cultured and seeding in the new dish is described.
In the protocol data 811, the operations described in these protocols are broken down into more basic operation units such as “conveying the dish 26 from point A to point B”, “adding Xml of chemical solution to the dish 26”, etc. And recorded together with the execution order (operation units P1 to P11 in FIG. 8).

プロトコールに記述されている操作を操作単位に分解することにより、当該操作単位を実行している期間中に、マニピュレータ３の可動部（例えば各関節部分）が、作業室１を構成する空間内のどの位置から、どの位置まで移動するのかといった移動軌道を示すデータとの対応づけを行うことができる。なお、マニピュレータ３の可動部は、各リンク機構６２１、６２２、６２３（操作部）の動きに対応して作業室１内で動作することから、作業室１内における座標位置が特定されている。   By disassembling the operation described in the protocol into operation units, the movable part (for example, each joint part) of the manipulator 3 is in the space constituting the work chamber 1 during the period in which the operation unit is being executed. Correspondence with data indicating the movement trajectory such as from which position to which position can be performed. In addition, since the movable part of the manipulator 3 operates in the work chamber 1 in response to the movement of each link mechanism 621, 622, 623 (operation part), the coordinate position in the work chamber 1 is specified.

図７の記載から分かるように、細胞の培養に係る操作には、ディッシュ２６に特定の薬液を所定量加える操作（「ＰＢＳ（−）をＸ１ｍｌ加える」、「Ｘ２ｍｌのトリプシンを加え」など）や特定の地点間でディッシュ２６を搬送する操作（「トリプシンを加えた作業ステージ２０の上方位置から、ディッシュ２６を搬送装置２５に受け渡す」など）のように、細胞培養用の各種機器（ディッシュ２６やピペット装置２２など）を移動させるだけの動作が含まれる。このような移動動作は、オペレータＰの判断によらず、誰が行ってもほぼ同じように実施される操作単位である。As can be seen from the description in FIG. 7, in the operation related to cell culture, a predetermined amount of a specific drug solution is added to the dish 26 (“X 1 ml of PBS (−) is added”, “X 2 ml of trypsin is added). Etc.) and operations for transporting the dish 26 between specific points (such as “delivering the dish 26 to the transport device 25 from a position above the work stage 20 to which trypsin has been added”). The operation only includes moving the device (such as the dish 26 and the pipette device 22). Such a movement operation is an operation unit that is performed in almost the same way regardless of who the operator P performs.

メモリ８１には、オペレータＰの判断を必要としない移動動作に係る操作単位におけるマニピュレータ３の可動部の移動軌道に係るデータが、基準動作データ８１２として操作単位毎に予め記憶されている。例えば図８には、前記移動軌道が基準動作データ８１２として記憶されている対象の操作を一重線で囲んで示してある。この観点においてメモリ８１は、本例の動作記憶部に相当している。   In the memory 81, data related to the movement trajectory of the movable part of the manipulator 3 in the operation unit related to the movement operation that does not require the determination of the operator P is stored in advance as the reference operation data 812 for each operation unit. For example, FIG. 8 shows a target operation whose moving trajectory is stored as reference motion data 812, surrounded by a single line. In this respect, the memory 81 corresponds to the operation storage unit of this example.

制限機構制御プログラム８３に基づき動作する制御部８は、各操作単位の実行期間内において予め設定された時間間隔毎に、オペレータＰによりマニュアル操作されるマニピュレータ３の可動部の位置と、基準動作データ８１２に記憶されているマニピュレータ３の移動軌道とを比較する。そして、マニュアル操作されているマニピュレータ３の移動位置が、前記移動軌道からずれている場合には、動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限する。   The control unit 8 that operates based on the restriction mechanism control program 83 includes the position of the movable unit of the manipulator 3 that is manually operated by the operator P and the reference operation data for each preset time interval within the execution period of each operation unit. The movement trajectory of the manipulator 3 stored in 812 is compared. When the movement position of the manipulator 3 that is manually operated is deviated from the movement trajectory, the operation restriction mechanism 71 is operated to restrict the operation of the operator P.

基準動作データ８１２である移動軌道は、例えば当該操作についての熟練者を記録対象オペレータＰとし、記録対象オペレータＰがマニピュレータ３を遠隔操作してプロトコールに記載の操作を実行した結果に基づいて設定される。詳細には、前記遠隔操作によって実行されるマニピュレータ３の各可動部の移動軌道が記録される。   The movement trajectory that is the reference motion data 812 is set based on a result of, for example, a person skilled in the operation as a recording target operator P and the recording target operator P remotely operating the manipulator 3 and executing the operation described in the protocol. The Specifically, the movement trajectory of each movable part of the manipulator 3 executed by the remote operation is recorded.

このとき、動作制限機構７１によってオペレータＰの動作が必要以上に制限されないようにするため、記録対象オペレータＰによるマニュアル操作を複数回、繰り返して行い、これらの操作で得られた複数の移動軌道を含むように、空間的な幅を持たせて基準動作データ８１２の移動軌道の領域（移動軌道領域）を設定してもよい。この場合には、例えば制御部８は、マニピュレータ３の位置が、前記移動軌道領域から外れた場合に動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限する。   At this time, in order to prevent the operation restriction mechanism 71 from restricting the operation of the operator P more than necessary, the manual operation by the recording target operator P is repeatedly performed a plurality of times, and a plurality of movement trajectories obtained by these operations are obtained. It is also possible to set the movement trajectory area (movement trajectory area) of the reference motion data 812 so as to include a spatial width. In this case, for example, when the position of the manipulator 3 deviates from the moving track region, the control unit 8 operates the operation limiting mechanism 71 to limit the operation of the operator P.

また、動作制限機構７１によってオペレータＰの動作が必要以上に制限されないようにする他の手法として、マニピュレータ３が、予め設定された移動軌道から遠く離れるに連れて（オペレータＰの遠隔操作によるマニピュレータ３の動作と、基準動作データ８１２に基づくマニピュレータ３の動作とのずれ量が大きくなるに連れて）、動作制限機構７１がオペレータＰの動作を制限する力を大きくしてもよい。   Further, as another method for preventing the operation of the operator P from being restricted more than necessary by the operation restricting mechanism 71, as the manipulator 3 moves away from the preset movement trajectory (the manipulator 3 by remote operation of the operator P). And the force of the operation limiting mechanism 71 to limit the operation of the operator P may be increased (as the amount of deviation between the above operation and the operation of the manipulator 3 based on the reference operation data 812 increases).

ここで図７のプロトコールに記載されている「細胞が剥がれていることを確認できたら、インヒビターを…加え」、「細胞が剥がれていない場合はトリプシンを…追加し」、といった操作は、３Ｄカメラ３１１によるディッシュ２６内の撮像結果をオペレータＰが確認しないと、次の操作単位を決定することができない。このような場合には、予め設定された複数の操作単位（図８の例では操作単位Ｐ５または操作単位Ｐ１１）のうちのいずれかが、オペレータＰの判断に基づいて選択される。Here, the operations described in the protocol of FIG. 7, such as “add inhibitors when cells are confirmed to be detached ” and “add trypsin when cells are not detached ”, are performed by a 3D camera. Unless the operator P confirms the imaging result in the dish 26 by 311, the next operation unit cannot be determined. In such a case, one of a plurality of preset operation units (operation unit P5 or operation unit P11 in the example of FIG. 8) is selected based on the judgment of the operator P.

例えば図８に示す操作単位Ｐ１０（ディッシュ２６の蓋を取り外す操作）を実行した後は、ディッシュ２６内にトリプシンを加える操作単位Ｐ５、またはディッシュ２６にインヒビターを加える操作単位Ｐ１１のいずれかが実行される。従って動作制限機構７１は、操作単位Ｐ５、Ｐ１１のいずれが実行されても動作制限は行わない。一方で、これらの操作単位Ｐ５、Ｐ１１と対応づけられている移動軌道からずれた方向にマニピュレータ３を動かすと、動作制限機構７１が作動してオペレータＰの動作が制限される。   For example, after the operation unit P10 (operation for removing the lid of the dish 26) shown in FIG. 8 is executed, either the operation unit P5 for adding trypsin in the dish 26 or the operation unit P11 for adding an inhibitor to the dish 26 is executed. The Therefore, the operation restriction mechanism 71 does not restrict the operation regardless of which of the operation units P5 and P11 is executed. On the other hand, when the manipulator 3 is moved in a direction deviated from the movement trajectory associated with these operation units P5 and P11, the operation restriction mechanism 71 is activated to restrict the operation of the operator P.

次に、制御部８が処理動作データ８１３に基づいてマニピュレータ３の自動操作を実行する手法について説明する。
ここで図７に示すプロトコールに記載されている「トリプシンを…細胞全体に万遍なく広げ」といった操作（図８の操作単位Ｐ６）には、非熟練のオペレータＰが再現することが難しい動作が含まれているものとする。Next, a method in which the control unit 8 performs an automatic operation of the manipulator 3 based on the processing operation data 813 will be described.
Here, the operation (operation unit P6 in FIG. 8) such as “trypsin is spread all over the cell” described in the protocol shown in FIG. 7 includes an operation that is difficult for an unskilled operator P to reproduce. It shall be included.

熟練の作業者による操作単位Ｐ６の内容を詳しく見たとき、図９に示すように、ハンド３２にて保持したディッシュ２６を作業ステージ２０の上方位置に移動させた後、（ａ）ディッシュ２６を水平に保持して時計回りに複数回公転させる動作、（ｂ）同じくディッシュ２６を反時計回りに複数回公転させる動作、（ｃ）ディッシュ２６を左右方向に複数回移動させる動作、（ｄ）ディッシュ２６を前後方向に複数回移動させる動作がこの順に行われていたとする。これら（ａ）〜（ｄ）の各動作においても、ディッシュ２６を動かす回数や、その動作速度には微妙なコツが含まれていることもある。   When the contents of the operation unit P6 by a skilled worker are viewed in detail, as shown in FIG. 9, after the dish 26 held by the hand 32 is moved to the upper position of the work stage 20, (a) the dish 26 is moved. (B) an operation for revolving the dish 26 a plurality of times in the counterclockwise direction; (c) an operation for moving the dish 26 a plurality of times in the left-right direction; It is assumed that the operation of moving 26 in the front-rear direction is performed in this order. Even in each of the operations (a) to (d), there are cases where the number of times the dish 26 is moved and the operation speed include subtle tips.

そこでプロトコールデータ８１１中の一部の操作単位は、マニピュレータ３が一定の操作を自動で実行する設定となっている（図８中に二重線で囲んで示してある）。この自動操作を実現するため、処理動作データ８１３には、当該操作の熟練者である記録対象オペレータＰがマニピュレータ３のマニュアル操作を実行して得られた動きが記憶されている。例えば記録対象オペレータＰがマニピュレータ３をマニュアル操作して、ディッシュ２６を時計回りに複数回公転させる動作（ａ）を実行する。処理動作データ８１３には、このときのマニピュレータ３の動きが、各可動部の移動軌道や移動軌道上の各位置における移動速度などを示す情報として処理動作データ８１３に記録される（動作学習）。図１０、図１２に示す例は、各々、図９に示す動作（ａ）、（ｄ）におけるハンド３２の各関節部分（可動部）の位置の移動軌道を模式的に示している。   Thus, some operation units in the protocol data 811 are set so that the manipulator 3 automatically executes a certain operation (indicated by a double line in FIG. 8). In order to realize this automatic operation, the processing operation data 813 stores a movement obtained by the recording target operator P who is an expert in the operation executing the manual operation of the manipulator 3. For example, the recording target operator P manually operates the manipulator 3 and executes the operation (a) of revolving the dish 26 a plurality of times in the clockwise direction. In the processing operation data 813, the movement of the manipulator 3 at this time is recorded in the processing operation data 813 as information indicating the movement trajectory of each movable part and the movement speed at each position on the movement trajectory (operation learning). The example shown in FIGS. 10 and 12 schematically shows the movement trajectory of the position of each joint part (movable part) of the hand 32 in the operations (a) and (d) shown in FIG.

さらに、図１１、図１３に示すように、作業室１内には、マニピュレータ３によってディッシュ２６が所定の位置に搬送されてきたとき、オペレータＰによる遠隔操作（マニュアル操作）から、処理動作データ８１３に基づく自動操作へとマニピュレータ３の動作の切り替えを行う切替領域４１１、４１２が設定されている。例えば切替領域４１１、４１２は作業ステージ２０の上方位置に設定される。   Further, as shown in FIGS. 11 and 13, when the dish 26 is conveyed to a predetermined position by the manipulator 3 in the work chamber 1, the processing operation data 813 is received from a remote operation (manual operation) by the operator P. Switching areas 411 and 412 for switching the operation of the manipulator 3 to the automatic operation based on are set. For example, the switching areas 411 and 412 are set at positions above the work stage 20.

従って、基準動作データ８１２の移動軌道に沿ってマニピュレータ３が動き、所定の操作単位にてディッシュ２６が切替領域４１１内に搬入されると、マニピュレータ３の動作が自動操作に切り替わった後、処理動作データ８１３に基づき自動で動作（ａ）が実行される。この後、所定時間の経過後、動作（ａ）は動作（ｂ）に切り替わる。そして、動作（ｂ）が所定時間実行された後、ディッシュ２６が切替領域４１２内に位置していると、動作（ｃ）、（ｄ）が順次、実行される。   Accordingly, when the manipulator 3 moves along the movement trajectory of the reference operation data 812 and the dish 26 is carried into the switching area 411 in a predetermined operation unit, the processing operation is performed after the operation of the manipulator 3 is switched to the automatic operation. The operation (a) is automatically executed based on the data 813. Thereafter, after a predetermined time elapses, the operation (a) is switched to the operation (b). Then, after the operation (b) is executed for a predetermined time, if the dish 26 is located in the switching area 412, the operations (c) and (d) are executed sequentially.

これらの動作においては、マニピュレータ３側の各指部３２２の圧力センサにて検出されたディッシュ２６の動きの感覚がオペレータＰ側のグローブに伝達される。
また、図１１、図１３中に破線で示す動作領域４２１、４２２（既述の切替領域４１１、４１２を囲むように設定されている）は、オペレータＰの腕の位置がこれら動作領域４２１、４２２の外でディッシュ２６を保持している状態となったとき、動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限するために設けられる。従って動作領域４２１、４２２についても基準動作データ８１２としてメモリ８１内に記憶される。In these operations, the sense of movement of the dish 26 detected by the pressure sensor of each finger 322 on the manipulator 3 side is transmitted to the glove on the operator P side.
Further, in the operation areas 421 and 422 (set so as to surround the switching areas 411 and 412 described above) indicated by broken lines in FIGS. 11 and 13, the position of the arm of the operator P is the operation areas 421 and 422. When the dish 26 is held outside, the operation restriction mechanism 71 is operated to restrict the operation of the operator P. Accordingly, the operation areas 421 and 422 are also stored in the memory 81 as the reference operation data 812.

マニピュレータ３が自動操作となっている期間中においても、ディッシュ２６の動きの感覚がオペレータＰにフィードバックされることにより、オペレータＰは、熟練者がディッシュ２６の操作を行う感覚を学習し、その熟練度を向上させることができる。
またここで、自動操作の期間中、マニピュレータ３は、オペレータＰによる操作から切り離されているので、例えばオペレータＰの腕が大きく動いたとしても、マニピュレータ３は正しい自動操作を継続する。しかしながら、この状態ではオペレータＰは、正しい操作感覚を学習できないばかりでなく、マニュアル操作への復帰時に、マニピュレータ３側で、意図しない急激な動作が引き起こされてしまうおそれもある。そこで、上述の自動操作の期間中においても、動作領域４２１、４２２内でディッシュ２６の操作を行う状態に対応する位置からオペレータＰの腕の位置が外れると、動作制限機構７１によりオペレータＰの動作が制限される。Even during the period in which the manipulator 3 is automatically operated, the operator P learns the sense of the operator to operate the dish 26 by feeding back the sense of movement of the dish 26 to the operator P. The degree can be improved.
Here, since the manipulator 3 is disconnected from the operation by the operator P during the automatic operation, the manipulator 3 continues the correct automatic operation even if the arm of the operator P moves greatly, for example. However, in this state, the operator P can not only learn the correct operation feeling, but may also cause an unexpected unintentional movement on the manipulator 3 side when returning to manual operation. Therefore, even during the above-described automatic operation period, when the position of the arm of the operator P deviates from the position corresponding to the state in which the operation of the dish 26 is performed in the operation areas 421 and 422, the operation restriction mechanism 71 causes the operation of the operator P to move. Is limited.

そして、オペレータＰの熟練度が一定程度まで向上した場合には、処理動作データ８１３に基づくマニピュレータ３の自動操作に替えて、オペレータＰによるマニュアル操作にて当該操作単位を実行してもよい。この場合にも、オペレータＰのマニュアル操作に係わるマニピュレータ３の動作位置が、前記動作領域４２１、４２２の外に出ている場合には、動作制限機構７１によりオペレータＰの動作が制限され、正しい動作領域４２１、４２２内でディッシュ２６を動かすように操作が矯正される。   When the skill level of the operator P is improved to a certain level, the operation unit may be executed by a manual operation by the operator P instead of the automatic operation of the manipulator 3 based on the processing operation data 813. Also in this case, when the operation position of the manipulator 3 related to the manual operation of the operator P is out of the operation areas 421 and 422, the operation of the operator P is limited by the operation limiting mechanism 71, and the correct operation is performed. The operation is corrected to move the dish 26 within the regions 421, 422.

ここで、記録対象オペレータＰがマニピュレータ３をマニュアル操作した結果に基づいて設定される基準動作データ８１２（移動軌道や動作領域４２１、４２２）、処理動作データ８１３は、１回のマニュアル操作の結果に基づいて決定される場合に限定ない。例えば、プロトコールデータ８１１に含まれる一連の操作を繰り返し実行して毎回の動作に係わるデータを記憶し、これらに含まれる個別の操作単位に係る動作の中から、最も良好な操作単位についての基準動作データ８１２や処理動作データ８１３を選択してもよい。   Here, the reference motion data 812 (movement trajectory and motion areas 421 and 422) and the processing motion data 813 set based on the result of manual operation of the manipulator 3 by the recording target operator P are obtained as a result of one manual operation. It is not limited to the case of being determined based on. For example, a series of operations included in the protocol data 811 are repeatedly executed to store data related to each operation, and the reference operation for the best operation unit among the operations related to the individual operation units included in these operations is stored. Data 812 and processing operation data 813 may be selected.

この他、プロトコールデータ８１１に含まれる一連の操作を繰り返し実行して複数の操作に係わる情報を取得し、これらの情報に含まれる位置データなどの平均値に基づいて実現されるマニピュレータ３の平均的な動作を基準動作データ８１２や処理動作データ８１３として記録してもよい。   In addition, a series of operations included in the protocol data 811 are repeatedly executed to acquire information on a plurality of operations, and the average of the manipulator 3 realized based on an average value of position data included in these information Various operations may be recorded as the reference operation data 812 and the processing operation data 813.

以上に説明したマニピュレータ制御プログラム８２や制限機構制御プログラム８３などに基づく制御部８の動作について、図１４〜図１６を参照しながら説明する。
図１４は、基準動作データ８１２、処理動作データ８１３（以下、これらをまとめて動作データともいう）を取得する動作の流れを示し、図１５、図１６はこれらの動作データを利用して、マニピュレータ３による操作を実行する動作の流れを示している。The operation of the control unit 8 based on the manipulator control program 82 and the restriction mechanism control program 83 described above will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 shows a flow of an operation for acquiring reference operation data 812 and processing operation data 813 (hereinafter collectively referred to as operation data), and FIGS. 15 and 16 show the manipulator using these operation data. 3 shows a flow of an operation for executing the operation according to 3.

（動作データの取得）
初めに、記録対象オペレータＰが、頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２などの操作部を装着し、プロトコールに沿ってマニピュレータ３の遠隔操作を開始する（図１４のスタート）。(Acquisition of operation data)
First, the recording target operator P attaches operation units such as a head link mechanism 623, a finger link mechanism 621, and an arm link mechanism 622, and starts remote operation of the manipulator 3 according to the protocol (FIG. 14). start).

次いで、記録対象オペレータＰが実行するプロトコールデータ８１１から、動作データを取得する対象の操作単位Ｐｎを読み出してセットする（ステップＳ１０１）。こうした操作単位のセットや後述する移動軌道の記録と、処理動作の学習の切り替えタイミングなどは、動作データの取得をサポートする他のオペレータが、不図示のタッチパネルなどを介して行ってもよい。   Next, the operation unit Pn from which the operation data is acquired is read out from the protocol data 811 executed by the recording target operator P and set (step S101). Other operators that support the acquisition of operation data may perform such a set of operation units, a recording of a moving trajectory described later, and a learning operation switching timing through a touch panel (not shown).

例えば図８に示すように、「搬送装置２５からディッシュ２６を受け取る」という操作単位Ｐ１については、基準動作データ８１２である移動軌道のみが記録され、動作学習の対象となる操作は含まれていない。この場合には（ステップＳ１０２；ＮＯ）、マニピュレータ３が搬送装置２５からディッシュ２６を受け取って作業ステージ２０の上方へ搬送する動作について、マニピュレータ３の移動軌道を基準動作データ８１２として記録する（ステップＳ１０６）。
そして、当該操作単位が最終の操作単位でなければ（ステップＳ１０７；ＮＯ）、次の操作単位Ｐｎのセットを行う（ステップＳ１０１）。For example, as shown in FIG. 8, with respect to the operation unit P1 of “receiving the dish 26 from the transport device 25”, only the movement trajectory that is the reference motion data 812 is recorded, and the operation subject to motion learning is not included. . In this case (step S102; NO), the movement trajectory of the manipulator 3 is recorded as the reference motion data 812 for the operation in which the manipulator 3 receives the dish 26 from the transport device 25 and transports it above the work stage 20 (step S106). ).
If the operation unit is not the final operation unit (step S107; NO), the next operation unit Pn is set (step S101).

一方、動作データを取得する操作単位Ｐｎが、動作学習の対象となる操作を含んでいる場合には（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、移動軌道の記録（ステップＳ１０３、１０５）と、マニピュレータ３の動きの動作学習（ステップＳ１０４）とが分けて実行される。   On the other hand, when the operation unit Pn for acquiring motion data includes an operation to be motion learning (step S102; YES), the movement trajectory is recorded (steps S103 and 105) and the motion of the manipulator 3 is recorded. The operation learning (step S104) is executed separately.

例えば既述の操作単位Ｐ６の場合には、先行する操作単位Ｐ５にてディッシュ２６に所定量のトリプシンを加えた後の位置から、ピペット装置２２をスタンドに戻し、ピペット装置２２を持つハンド３２を、操作の終了状態の位置である例えばハンド支持部３６の手前の位置に戻す移動軌道を記録する（ステップＳ１０３）。なお、本例のマニピュレータ３においては、ハンド支持部３６の手前にハンド３２を位置させた状態が、所定の操作を開始する前の初期状態、または操作を終了した後の終了状態に設定されている。   For example, in the case of the operation unit P6 described above, the pipette device 22 is returned to the stand from the position after adding a predetermined amount of trypsin to the dish 26 in the preceding operation unit P5, and the hand 32 having the pipette device 22 is moved. Then, the movement trajectory returning to the position in front of the hand support portion 36, for example, which is the position where the operation is finished is recorded (step S103). In the manipulator 3 of this example, the state where the hand 32 is positioned in front of the hand support portion 36 is set to an initial state before starting a predetermined operation or an end state after the operation is ended. Yes.

次いで、図９〜図１３を用いて説明した（ａ）〜（ｄ）の動作を順次、実行し、これらの動作におけるハンド３２の可動部の移動軌道や移動軌道上の各位置における移動速度などを示す情報を処理動作データ８１３として記録する（ステップＳ１０４）。また、この操作が行われた領域を切替領域４１１、４１２として記録し、この切替領域４１１、４１２を含むように動作領域４２１、４２２を設定し、記録する。
しかる後、当該動作が終わった後、ディッシュ２６を保持した状態で作業ステージ２０の上方の待機位置までディッシュ２６を移動する動作の移動軌道を記録する（ステップＳ１０５）。Subsequently, the operations (a) to (d) described with reference to FIGS. 9 to 13 are sequentially performed, and the moving trajectory of the movable part of the hand 32 in these operations, the moving speed at each position on the moving trajectory, and the like. Is recorded as processing operation data 813 (step S104). In addition, the areas where this operation is performed are recorded as switching areas 411 and 412, and the operation areas 421 and 422 are set so as to include the switching areas 411 and 412 and recorded.
Thereafter, after the operation is completed, the movement trajectory of the operation of moving the dish 26 to the standby position above the work stage 20 with the dish 26 held is recorded (step S105).

こうしてプロトコールデータ８１１に設定されている各操作単位Ｐｎについて、順次、基準動作データ８１２の記録を行い、最後の操作単位に係わる動作データを取得したら（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、記録対象オペレータＰによるマニピュレータ３の遠隔操作を終了する。   In this way, for each operation unit Pn set in the protocol data 811, the standard operation data 812 is sequentially recorded, and when the operation data related to the last operation unit is acquired (step S107; YES), the manipulator by the recording target operator P 3 remote control is finished.

ここで例えばディッシュ２６内の目的細胞の状態に応じて異なる操作が選択される場合には、図１４に示した動作を、複数回、繰り返し行い、前記異なる操作の双方を実行することによりこれらの操作の移動軌道を記録することができる（例えば図８の操作単位Ｐ１０→Ｐ５を実行する場合と、操作単位Ｐ１０→Ｐ１１を実行する場合）。
なお、選択される確率が小さい操作単位がある場合には、別途、独立して移動軌道の記録を行った結果を基準動作データ８１２として記録してもよい。Here, for example, when different operations are selected depending on the state of the target cell in the dish 26, the operation shown in FIG. 14 is repeated a plurality of times, and both of the different operations are executed. The movement trajectory of the operation can be recorded (for example, when the operation unit P10 → P5 in FIG. 8 is executed and when the operation unit P10 → P11 is executed).
If there is an operation unit with a low probability of being selected, the result of separately recording the movement trajectory may be recorded as the reference motion data 812 separately.

（マニピュレータ３による操作実行）
オペレータＰは頭部リンク機構６２３、指部リンク機構６２１、腕部リンク機構６２２などの操作部を装着し、遠隔操作を開始する（図１５のスタート）。(Operation execution by manipulator 3)
The operator P wears operation units such as the head link mechanism 623, the finger link mechanism 621, and the arm link mechanism 622, and starts remote operation (start in FIG. 15).

制御部８は、プロトコールデータ８１１から、操作単位Ｐｎを読み出し（ステップＳ２０１）、この操作単位Ｐｎに対して対応づけられて記録されている基準動作データ８１２、処理動作データ８１３を読み出す。   The control unit 8 reads the operation unit Pn from the protocol data 811 (step S201), and reads the reference operation data 812 and the processing operation data 813 recorded in association with the operation unit Pn.

読み出された操作単位Ｐｎが学習済みの処理動作データ８１３と対応づけられていない場合には（ステップＳ２０２；ＮＯ）、マニピュレータ３が基準動作データ８１２である移動軌道に沿って動いているか否かを確認する（ステップＳ２０４）。
その結果、マニピュレータ３の位置が、前記移動軌道からずれている場合には（ステップＳ２０４；ＮＯ）、動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限する（ステップＳ２０５）。If the read operation unit Pn is not associated with the learned processing operation data 813 (step S202; NO), whether or not the manipulator 3 is moving along the movement trajectory that is the reference operation data 812. Is confirmed (step S204).
As a result, when the position of the manipulator 3 is deviated from the movement trajectory (step S204; NO), the operation restriction mechanism 71 is operated to restrict the operation of the operator P (step S205).

一方、マニピュレータ３の位置が移動軌道に沿っている場合には（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、オペレータＰのマニュアル操作に基づくマニピュレータ３の動作を継続する（ステップＳ２０６）。なお、説明を簡単にするため、図１５にはステップＳ２０４〜Ｓ２０５に係わる動作を１ループで表現しているが、これらの動作は、各操作単位Ｐｎが完了するまでの期間中、所定の時間間隔で繰り返し行われる（図１６のステップＳ３０１〜Ｓ３０２、Ｓ３０９〜３１０について同じ）。   On the other hand, when the position of the manipulator 3 is along the movement track (step S204; YES), the operation of the manipulator 3 based on the manual operation of the operator P is continued (step S206). In order to simplify the description, the operations related to steps S204 to S205 are represented by one loop in FIG. 15, but these operations are performed for a predetermined period of time until each operation unit Pn is completed. It is repeated at intervals (the same applies to steps S301 to S302 and S309 to 310 in FIG. 16).

これに対し、読み出された操作単位Ｐｎについて、学習済みの処理動作データ８１３が対応づけられている場合には（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、図１６に示す動作が実行される（ステップＳ２０３）。   On the other hand, when the learned operation data 813 is associated with the read operation unit Pn (step S202; YES), the operation shown in FIG. 16 is executed (step S203).

即ち、マニピュレータ３の位置が、移動軌道に沿っているかを確認し（図１６のステップＳ３０１）、移動軌道からずれている場合には（ステップＳ３０１；ＮＯ）、動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限する（ステップＳ３０２）。   That is, it is confirmed whether the position of the manipulator 3 is along the movement trajectory (step S301 in FIG. 16), and when it is deviated from the movement trajectory (step S301; NO), the operation restriction mechanism 71 is operated to operate the operator. The operation of P is limited (step S302).

マニピュレータ３の位置が、移動軌道に沿っている場合には（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、オペレータＰのマニュアル操作に基づくマニピュレータ３の動作を継続する（ステップＳ３０３）。そして、切替領域４１１、４１２に到達するまで操作対象（例えばディッシュ２６）を搬送し（ステップＳ３０４；ＮＯ、Ｓ３０３）、操作対象が切替領域４１１、４１２内に位置したら（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、マニピュレータ３の動作を自動操作に切り替えて、学習済みの処理動作データ８１３に基づきマニピュレータ３を自動で動作させる（ステップＳ３０６）。   When the position of the manipulator 3 is along the movement trajectory (step S301; YES), the operation of the manipulator 3 based on the manual operation of the operator P is continued (step S303). Then, the operation target (for example, the dish 26) is conveyed until the switching areas 411 and 412 are reached (step S304; NO, S303). When the operation target is located in the switching areas 411 and 412 (step S304; YES), the manipulator 3 is switched to automatic operation, and the manipulator 3 is automatically operated based on the learned processing operation data 813 (step S306).

当該動作を行っている期間中、オペレータＰ側の腕の位置が動作領域４２１、４２２を出ている場合には（ステップＳ３０６；ＮＯ）、動作制限機構７１による動作制限を実行する（ステップＳ３０７）。そして、これらの動作を予め設定した時間が経過するまで繰り返す（ステップＳ３０５〜３０８；ＮＯ）。   When the position of the arm on the operator P side is out of the operation areas 421 and 422 during the period of performing the operation (step S306; NO), the operation restriction by the operation restriction mechanism 71 is executed (step S307). . These operations are repeated until a preset time has elapsed (steps S305 to S308; NO).

こうして、所定時間だけ自動操作が実行されたら（ステップＳ３０８；ＹＥＳ）、マニピュレータ３をオペレータＰによるマニュアル操作に切り替え、その位置が移動軌道に沿っているか否かを確認し（ステップＳ３０９）、必要に応じて動作制限機構７１によるオペレータＰの動作制限を行いつつ（ステップＳ３１０）、次の操作単位Ｐｎ＋１の動作を開始する位置までマニピュレータ３を動作させる（ステップＳ３１１）。   Thus, when the automatic operation is executed for a predetermined time (step S308; YES), the manipulator 3 is switched to the manual operation by the operator P, and it is confirmed whether or not the position is along the moving track (step S309). Accordingly, the operation restriction mechanism 71 restricts the operation of the operator P (step S310), and the manipulator 3 is operated to a position where the operation of the next operation unit Pn + 1 is started (step S311).

図１５の説明に戻ると、以上に説明した基準動作データ８１２、処理動作データ８１３を利用したマニピュレータ３の操作をプロトコールデータ８１１に記録されている各操作単位Ｐｎについて繰り返し行い（ステップＳ２０１〜Ｓ２０７；ＮＯ）、最終の操作単位が完了したら、プロトコールに記載された細胞培養操作を終える（エンド）。   Returning to the description of FIG. 15, the operation of the manipulator 3 using the reference operation data 812 and the processing operation data 813 described above is repeated for each operation unit Pn recorded in the protocol data 811 (steps S201 to S207; NO), when the final operation unit is completed, the cell culture operation described in the protocol is finished (END).

本実施の形態に係る細胞培養加工設備によれば以下の効果がある。作業室１外のオペレータＰにより操作されるマニピュレータ３の動作が、予め記憶された基準動作データ８１２（移動軌道や動作領域４２１、４２２を示すデータ）に基づく動作からずれた場合に、動作制限機構７１を用いてオペレータＰの動作を制限するので、基準動作データ８１２に沿った正しい操作を実現することが可能となる。   The cell culture processing facility according to the present embodiment has the following effects. When the operation of the manipulator 3 operated by the operator P outside the work chamber 1 deviates from the operation based on the pre-stored reference operation data 812 (data indicating the movement trajectory and the operation areas 421 and 422), the operation restriction mechanism 71 is used to restrict the operation of the operator P, so that a correct operation along the reference operation data 812 can be realized.

また、マニピュレータ３を介して作業室１内の操作を実行することにより、通常、ヒトが立ち入る空間では実行しにくい強力な殺菌操作、作業室１全体の薬剤による殺菌処理などを行うこともできる。
さらに、最大の汚染源であるヒトによる直接操作がないため、確実な微生物汚染防止を図ることもできる。In addition, by executing the operation in the work chamber 1 via the manipulator 3, it is possible to perform a powerful sterilization operation that is difficult to perform in a space in which a person usually enters, a sterilization process using a medicine in the entire work chamber 1, and the like.
Furthermore, since there is no direct operation by human beings as the largest contamination source, it is possible to surely prevent microbial contamination.

ここで上述の実施の形態では、処理動作データ８１３に基づく自動操作の一例として、ディッシュ２６を動かしてトリプシンを細胞全体に広げる動作（図９〜図１３）について説明したが、自動操作の対象はこれに限定されるものではない。   Here, in the above-described embodiment, as an example of the automatic operation based on the processing operation data 813, the operation of moving the dish 26 and spreading trypsin over the entire cell (FIGS. 9 to 13) has been described. It is not limited to this.

例えば「ディッシュ２６内の培地を蓋に触れないように振る」、「蓋だけでなく、ディッシュ２６の本体に指が触れていることを確認しながらディッシュ２６を持ち上げる」、「ディッシュ２６の側面や底面にピペットチップ２２１を触れさせずに細胞浮遊液を吸引する」、「ディッシュ２６を回転させずに前後左右に振りながら、ディッシュ２６の全体に均一に細胞浮遊液を分散させる」、「ピペットチップ２２１の先端を、液面のごく近傍に位置させて、遠心管スタンド２３２内の液体を吸引する」、「ピペット装置２２にて吸引した細胞浮遊液をなるべく早く複数のディッシュ２６に分ける」などといった、熟練者の経験を必要とする各種操作について、処理動作データ８１３を記録しておくことにより、非熟練者が再現することが難しい操作を自動で実行することができる。For example, “shake the medium in the dish 26 so as not to touch the lid ”, “lift the dish 26 while confirming that not only the lid but also the body of the dish 26 is touching ”, “ the side of the dish 26 “Aspirate the cell suspension without touching the pipette tip 221 to the bottom surface ”, “Distribute the cell suspension uniformly throughout the dish 26 while shaking the dish 26 back and forth without rotating the dish 26”, “ Pipette tip The tip of 221 is positioned very close to the liquid surface, and the liquid in the centrifuge tube stand 232 is sucked ”,“ the cell suspension sucked by the pipette device 22 is divided into a plurality of dishes 26 as soon as possible ”, etc. By recording the processing operation data 813 for various operations that require experience of a skilled person, it is difficult for the unskilled person to reproduce. It is possible to perform gastric operation automatically.

また、基準動作データ８１２に基づいてオペレータＰの動作を制限する動作制限部の構成についても図４、図５などに示した多関節構造体の例に限定されない。例えばオペレータＰが操作を行っている操作区域の天井部や床面に設けられた基端部から伸び出し、その末端部がオペレータＰのひじや手首などの関節に接続されるレバーを設けて動作制限部としてもよい。この場合には、動作制限を行っていないときにはオペレータＰのひじや手首の動きに追随してレバーが動き、動作制限時には当該レバーの動きを止めてオペレータＰのひじや手首の移動が制限される。   Further, the configuration of the motion restricting unit that restricts the motion of the operator P based on the reference motion data 812 is not limited to the example of the multi-joint structure shown in FIGS. For example, a lever is provided that extends from a base end provided on the ceiling or floor of the operation area where the operator P is operating, and whose end is connected to a joint such as an elbow or wrist of the operator P. It may be a limiting unit. In this case, when the operation is not restricted, the lever moves following the movement of the elbow or wrist of the operator P, and when the operation is restricted, the movement of the lever is stopped to restrict the movement of the operator P's elbow or wrist. .

さらに、動作制限部（制限機構制御プログラム８３に基づき動作する制御部８）が動作制限機構７１を作動させてオペレータＰの動作を制限するか否かを判断する手法は、マニピュレータ３の可動部の位置が、所定の移動軌道領域を外れたか否かに基づいて行う場合に限定されない。例えば、予め設定した移動軌道と比較して、可動部の実際の移動方向が、移動軌道に沿った方向から、予め設定された角度以上ずれている場合には、オペレータＰの動作を制限する構成としてもよい。   Furthermore, a method for determining whether or not the operation limiting unit (the control unit 8 that operates based on the limiting mechanism control program 83) operates the operation limiting mechanism 71 to limit the operation of the operator P is that of the movable unit of the manipulator 3. The present invention is not limited to the case where the position is determined based on whether or not the position deviates from the predetermined movement trajectory region. For example, when the actual moving direction of the movable part is deviated by a predetermined angle or more from the direction along the moving track as compared to a preset moving track, the operation of the operator P is limited. It is good.

さらに、本例の胞培養加工設備で培養される細胞は、ヒト細胞に限定されるものではなく、動物細胞や植物細胞、単細胞生物の細胞であってもよい。   Furthermore, the cells cultured in the cyst culture processing facility of this example are not limited to human cells, but may be animal cells, plant cells, or single-cell organism cells.

Ｐ オペレータ
１ 作業室
２ 作業卓
２１ インキュベータ
２２ ピペット装置
２６ ディッシュ
３ マニピュレータ
３１１ ３Ｄカメラ
３２ ハンド
４１１、４１２
切替領域
４２１、４２２
動作領域
５１ スレイブ側制御部
５２ マスタ側制御部
６１ ヘッドギア部
６２１ 指部リンク機構
６２２ 腕部リンク機構
６２３ 頭部リンク機構
７１ 動作制限機構（動作制限部）
８ 制御部
８１ メモリ
８１１ プロトコールデータ
８１２ 基準動作データ
８１３ 処理動作データ
８２ マニピュレータ制御プログラム
８３ 制限機構制御プログラム
８４ 搬送制御プログラムP Operator 1 Work room 2 Work table 21 Incubator 22 Pipette device 26 Dish 3 Manipulator 311 3D camera 32 Hands 411 and 412
Switching area 421, 422
Operation area 51 Slave side control section 52 Master side control section 61 Head gear section 621 Finger link mechanism 622 Arm link mechanism 623 Head link mechanism 71 Operation restriction mechanism (motion restriction section)
8 Control unit 81 Memory 811 Protocol data 812 Reference operation data 813 Processing operation data 82 Manipulator control program 83 Restriction mechanism control program 84 Transport control program

Claims (8)

細胞培養用の培養容器及び当該培養容器内の流体を吸引する吸引具と、前記培養容器が収納されるインキュベータと、を備えた作業室と、
前記培養容器に対する操作及び前記吸引具に対する操作である細胞の培養に係る操作の各々について遠隔操作されると共に可動式撮像部及び触覚機能を搭載し、前記作業室内に設けられたマニピュレータと、
前記作業室外にて、前記可動式撮像部にて撮像された画像を映し出すモニタ部、及び、オペレータに装着され前記触覚機能にて知覚された触覚をフィードバックするフィードバック機能を備えた前記マニピュレータの操作部と、
前記操作部を操作するオペレータに装着され、当該オペレータが操作部を操作する動作を制限する動作制限部と、
前記マニピュレータにより、前記細胞の培養に係る操作が実行されるときの当該マニピュレータの基準動作データを予め記憶した動作記憶部と、
オペレータが、前記操作部を介してマニピュレータにより前記細胞の培養に係る操作を実行する際に、前記操作部の操作に基づく前記マニピュレータの動作が、前記基準動作データに基づくマニピュレータの動作からずれた場合に、前記動作制限部によりオペレータの動作を制限する制限制御部と、を備えたことを特徴とする細胞培養加工設備。A working chamber comprising a culture vessel for cell culture, a suction tool for sucking fluid in the culture vessel, and an incubator in which the culture vessel is stored;
A manipulator that is remotely operated for each of the operations related to cell culture that is an operation on the culture vessel and an operation on the suction tool and is equipped with a movable imaging unit and a tactile function, and provided in the working chamber;
Outside the working room, a monitor unit that displays an image captured by the movable imaging unit, and an operation unit of the manipulator provided with a feedback function that feeds back a haptic perceived by the haptic function attached to an operator When,
An operation restriction unit that is attached to an operator who operates the operation unit and restricts an operation of the operator to operate the operation unit;
An operation storage unit that stores in advance the reference operation data of the manipulator when the operation related to the culture of the cell is executed by the manipulator;
When the operator performs an operation related to cell culture by the manipulator via the operation unit, the operation of the manipulator based on the operation of the operation unit deviates from the operation of the manipulator based on the reference operation data And a restriction control unit that restricts the operation of the operator by the operation restriction unit. 前記動作記憶部に予め記憶された基準動作データは、前記操作部を装着した記録対象オペレータが、マニピュレータにより実行した前記細胞の培養に係る操作に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。   The reference motion data stored in advance in the motion storage unit is set based on an operation related to culture of the cell performed by a recording target operator wearing the operation unit by a manipulator. 2. The cell culture processing facility according to 1. 前記基準動作データは、細胞の培養に係る複数の操作の手順が記述されたプロトコールに含まれる、前記操作毎に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。   The cell culture processing facility according to claim 1, wherein the reference operation data is set for each operation included in a protocol in which a plurality of operation procedures related to cell culture are described. 前記基準動作データは、前記培養操作にて用いられる培養容器または吸引具を用いた操作について設定されているものであり、マニピュレータにより培養容器または吸引具を操作している位置が前記基準動作データに予め記憶されているマニピュレータによる培養容器または吸引具の動作領域の外に出ている場合に、前記動作制限部によりオペレータの操作に係る動作を制限することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。   The reference operation data is set for an operation using a culture container or a suction tool used in the culture operation, and a position where the manipulator is operating the culture container or the suction tool is the reference operation data. 2. The cell according to claim 1, wherein an operation related to an operator's operation is limited by the operation limiting unit when the cell is out of an operation area of a culture vessel or a suction device stored in advance by a manipulator. Culture processing equipment. 前記動作記憶部には、前記培養容器または吸引具を用いた操作が実行されるときの当該マニピュレータの処理動作データが予め記憶され、
前記マニピュレータが培養容器または吸引具を前記動作領域内に移動させた状態となったら、前記操作部を介したオペレータによるマニピュレータの操作に替えて、前記動作記憶部に記憶された処理動作データに基づいて前記マニピュレータの処理動作を実行させる動作制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。The operation storage unit stores in advance processing operation data of the manipulator when an operation using the culture vessel or the suction tool is executed,
When the manipulator moves the culture vessel or the suction tool into the operation area, the manipulator is operated based on the processing operation data stored in the operation storage unit instead of the operation of the manipulator by the operator via the operation unit. The cell culture processing facility according to claim 1, further comprising: an operation control unit that executes a processing operation of the manipulator. 前記動作記憶部に予め記憶された処理動作データは、前記モニタ部及び操作部を装着した記録対象オペレータが、マニピュレータにより実行した細胞の培養に係る処理動作に基づいて設定されていることを特徴とする請求項５に記載の細胞培養加工設備。   The processing operation data stored in advance in the operation storage unit is set based on a processing operation related to cell culture performed by a recording target operator wearing the monitor unit and the operation unit by a manipulator. The cell culture processing facility according to claim 5. 前記操作部は、オペレータの腕の動きに基づいて前記マニピュレータを動作させ、前記動作制限部は当該操作部と共にオペレータの腕に装着されて前記制限制御部からの指示に基づいて当該オペレータの動作を制限することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。   The operation unit operates the manipulator based on the movement of the arm of the operator, and the operation restriction unit is attached to the operator's arm together with the operation unit and performs the operation of the operator based on an instruction from the restriction control unit. The cell culture processing facility according to claim 1, wherein the cell culture processing facility is limited. 前記制限制御部は、オペレータによる前記操作部の操作に基づくマニピュレータの動作と、前記基準動作データに基づくマニピュレータの動作とのずれ量が大きくなるにつれて、前記動作制限部によりオペレータの動作を制限する力を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養加工設備。


The restriction control unit is a force that restricts the operation of the operator by the operation restriction unit as a deviation amount between the manipulator operation based on the operation of the operation unit by the operator and the manipulator operation based on the reference operation data increases. The cell culture processing equipment according to claim 1, wherein


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