JP6735475B2 - ピペット装置及び液体処理システム - Google Patents
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Description
を有するピペット装置を提供する。
前記ピペット装置は、前記液体と接触するチップを接続させるチップ接続部と、前記チップ接続部と接続した状態における前記チップの位置情報、及び前記駆動部の状態に関する情報を得る情報取得部と、前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報を前記ロボット装置へ送信する送信部と、を有していてもよい。
前記駆動部はプランジャーを備え、前記駆動部の状態に関する情報は前記プランジャーの位置情報を含んでいてもよい。
前記チップの位置情報は、前記ロボット装置によって前記チップが移動できる範囲内に存在する物のうち何れか一以上と前記チップとの距離に基づいていてもよい。
前記情報取得部は前記チップの内側へ加えられる圧力を検知する内圧センサーを備えることができ、また、前記情報取得部は前記チップ接続部の前記チップと接する面へ加えられる圧力を検知する圧力センサーを備えることもできる。
前記情報取得部は前記液体の状態に関する情報を取得し、前記送信部は前記液体に関する情報を前記ロボット装置へ送信するものとすることができる。
また、前記信号及び前記駆動部の状態に関する情報に基づき前記液体を前記チップに吸引する速度及び/又は前記チップに保持されていた前記液体を前記チップから吐出する速度が制御されていてもよい。
さらに、前記信号によって前記液体の吸引及び/又は吐出のタイミングが制御されていてもよい。
前記制御部は無線通信によって前記駆動部を制御するものとすることもできる。
前記ロボット装置からの信号を受信する受信部と、前記駆動部を前記信号に応じて制御する制御部と、を有する液体処理システムを提供する。
前記ピペット装置は、前記液体と接触するチップを接続させるチップ接続部と、前記チップ接続部と接続した状態における前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報を得る情報取得部と、前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報を前記ロボット装置へ送信する送信部と、を有し、前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報に基づき前記ロボット装置の動作が制御されていてもよい。
また、前記ロボット装置は、アーム部を備え、該アーム部は複数の関節を有していてもよい。
更に、前記ロボット装置は、制御盤及びコンピューターを備えていてもよい。
前記コンピューターは、入力部、送信部、受信部、表示部、制御部及び記憶部からなる群から選択される部を含むことができる。
図1は、本発明の第1実施形態である液体処理システムの概要を示す図である。図1中符号D1で示す液体処理システムは、大別すると、ロボット装置1aと、ロボット装置1aに把持されるピペット装置2aを備える。これらの液体処理システムD1の構成について、図1〜図3を参照しながら順に説明する。
先ず、ロボット装置1aについて説明する。本実施形態の液体処理システムD1に備えられるロボット装置1aは、後述するピペット装置2aによる液体の吸引又は吐出において、ピペット装置2aを把持して、ピペット装置2aを所望の位置へ移動させるための構成である。図2は、ロボット装置1aの構成の一例を模式的に示す。図2に示すように、本実施形態のロボット装置1aは、把持したピペット装置2aを移動させるための構成として、アーム部11を備えていてもよい。さらに、ロボット装置1aは、アーム部11を支持する胴体部14を有していてもよい。なお、図2において、後述する受信部12、送信部13及び制御部15の各構成は図示していない。
このように、制御部15は、1つの機器で構成されてもよいが、複数の機器で構成されてもよい。複数の機器の例としては、例えば、ロボットコントローラとシーケンサと汎用コンピューターとで構成されてもよい。この場合、複数の機器は、相互に連携して、あるいは独立して、ロボット装置1a自体とピペット装置2aとの制御に必要な処理を行うことになる。ただし、これらの処理の複数の機器での分担等は特に限定されない。
前記受信部、送信部、制御部、入力部、表示部及び記憶部は、1つの部又は複数の部を組み合わせて汎用コンピューターにその機能を行わせることができる。例えば、本発明は、図17に示した構成をとることができる。ここで、ロボット装置1a、制御盤1b、汎用コンピューター1dをまとめてロボット部1とする。該ロボット部は、ピペット装置と無線で接続してもよい。すなわち、ロボット1b及びコンピューター1dは、ピペット装置2aと無線によるネットワークを介して接続することができる。
また、前記制御盤1bは、ロボット装置1aに組み込まれていてもよい。
次に、ピペット装置2aについて、図1及び図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態のピペット装置2aの構成例を示す模式図である。ピペット装置2aは、少なくとも、液体の吸引及び/又は吐出を行う駆動部21と、ロボット装置1aからの信号を受信する受信部22と、駆動部21を制御する制御部23と、を有する。また、ケース24a,24b,24cは、これらの構成や後述する情報取得部26a等を収容するための筐体である。図3において、制御部23はケース24aに収容されているが、制御部23は、ケース24a,24b,24cの外に設けることもできる。また、ピペット装置2aは、液体と接触するチップTを接続させるチップ接続部25aと、チップ接続部25aと接続した状態におけるチップTの位置情報及び駆動部21の状態に関する情報を得る情報取得部26aと、チップTの位置情報及び駆動部21の状態に関する情報をロボット装置1aへ送信する送信部27と、を有していることが好ましい(図1参照)。この他、ピペット装置2aには、ロボット装置1aが爪部111等によってピペット装置2aを把持するために、把持部281が設けられていてもよい(図3参照)。
なお、ピペット装置2aは、例えば、0.1μlから1ml程度の少量の液体の吸引及び/又は吐出を行うことを想定したものであるが、図18のように、メスピペット用のピペット装置2dに適用してもよい。ピペット装置2dは、把持部281でロボット装置1aに把持され、メスピペット311はケース24aと接続され、吸引ボタン283を押すことで液体が吸引され、吐出ボタン284を押すことで液体が吐出される。
以下、ピペット装置2aの各構成について、詳細に説明する。
駆動部21は、ピペット装置2aにおいて、容器等に収容されている液体の、チップT内への吸引と、チップT内からチップT外への吐出と、を行うための構成である。駆動部21は、プランジャー211を備え、プランジャー211によりシリンダー内の空気を出し入れすることにより、後述するチップ接続部25aに接続したチップTへ所定の量の液体を吸引、又はチップTから所定の量の液体を吐出する。また、プランジャー211を移動させる動力源としては、ケース24a,24b,24c内に搭載可能な動力源であればよく、その構成は限定されない。動力源としては、例えば、ステッピングモータが挙げられる。駆動部21には、この他、モータ等の動力源からの動力をプランジャー211へ伝える伝達機構が備えられている。この他、駆動部21の構成については、ピペット装置2aの大きさや処理する液体の性質等に合わせて、公知の手動又は電動ピペット装置に備えられている構成から自由に設計することができる。
ピペット装置2aにおいて、受信部22は、ロボット装置1aからの信号を受信するためのインターフェースである。この信号は、例えば、ピペット装置2aによる液体の吸引又は吐出のタイミングを制御する信号である。この他、ロボット装置1aから送られる、チップTへの液体の吸引量やチップTからの吐出量、液体をチップTに吸引する速度、チップTに保持されていた液体をチップTから吐出する速度に関するデータ等も受信することができる。
制御部23は、上記受信部22が受信した信号に応じて、駆動部21の動作を制御して液体の吸引又は吐出を行うための構成である。この他、制御部23は、ピペット装置2a全体を制御するための構成として用いることもできる。制御部23については、公知の構成の中から適宜採用することができる。制御部23としては、例えば、マイコンやマイクロプロセッサ、シーケンサ(PLC:プログラマブルロジックコントローラ)等が挙げられる。また、制御部23と、上述した受信部22と後述する送信部27は、例えば、CPU、メモリ、ハードディスク及び通信デバイスなどを備える汎用のコンピューターによって構成することもできる。
チップ接続部25aは、液体を吸引又は吐出する際に液体と接触するチップTを接続するための構成である。また、チップ接続部25aにおいて、チップTは着脱可能に接続している。チップ接続部25aは、チップTを接続できれば、その構成は特に限定されず、その形状は、採用するチップTに合わせて適宜設計できる。例えば、管状に形成されたチップ接続部25aの外径をチップTの内径より小さくすることにより、チップ接続部25aをチップTへ嵌め込んで、チップTをチップ接続部25aに装着することもできる。
情報取得部26aは、少なくとも、上記チップ接続部25aと接触した状態における「チップTの位置情報」と、「駆動部21の状態に関する情報」を得るための構成である。本実施形態に係る液体処理システムD1では、これら2種類の情報がピペット装置2aの送信部27からロボット装置1aへ送信されることにより、これら2種類の情報に基づきロボット装置1aの動作が制御されることが好ましい。即ち、ピペット装置2aから送信される情報によって、ロボット装置1aがフィードバック制御されることが好ましい。
ピペット装置2aにおいて、送信部27は、ロボット装置へデータを送信するためのインターフェースである。このデータには、情報取得部26aが取得した、チップ接続部25aと接触した状態におけるチップTの位置情報と駆動部21の状態に関する情報とを含む。例えば、ロボット装置1aにおいては、これらの情報に基づき、制御部15がアーム部11等の動作を制御することができる。
本実施形態の液体処理システムD1の動作について説明する。即ち、液体処理システムD1による液体の処理方法について説明する。図4は、液体処理システムD1による液体の処理についての全体動作の概要を示すフローチャートである。図4に示すように、液体の処理方法では、チップの位置決め工程S11、液体の吸引工程S12、チップの位置決め工程S13、液体の吐出工程S14の各工程を有する。なお、本実施形態の液体処理システムD1は、所定量の液体を吸引して吐出することにより、液体の分注操作に好適に用いられ得るが、例えば、液体の吸引と吐出とを繰り返して液体を撹拌する操作や、容器に収容された液体から特定の層のみを吸引して、容器から取り除く操作などに用いることも可能である。従って、本実施形態の液体処理システムD1の用途は、液体の分注に限定されるものではない。
第1実施形態の変形実施形態に係る液体処理システムD11について、図8にピペット装置2bの構成を示す。ピペット装置2bは、情報取得部26bに設けられた外圧センサー261以外の構成は第1実施形態に係る液体処理システムD1のピペット装置2aと同一であるため、同一の構成についての説明は省略する。また、ロボット装置についても第1実施形態のロボット装置1aと同一の構成であるため、説明は省略する。
図9は、第1実施形態の変形実施形態に係る液体処理システムD11の動作の概要を示すフローチャートである。図9に示すように、本実施形態では、チップの位置決め工程S11の前に、チップ接続工程S10を有する。チップ接続工程S10は、ピペット装置2bのチップ接続部25aへチップTを接続する工程である。チップTは上述したように、例えば、ディスポーザブルユーズのものを用いることもできる。以下、チップ接続工程S10について、図10を参照しながら説明する。なお、チップの位置決め工程S11から液体の吐出工程S14までは、上述した各工程と同一であるため、ここでは説明を省略する。
本発明の第2実施形態に係る液体処理システムD2の動作について、図11を参照して説明する。なお、液体処理システムD2の構成は、第1実施形態に係る液体処理システムD1と同一であるため、各構成の説明は省略する。
図12に、本発明の第3実施形態に係る液体処理システムD3の構成の概要を示す。液体処理システムD3に備えられたロボット装置1cの構成において、解析部17以外の構成は、第1実施形態に係る液体処理システムD1に備えられるロボット装置1aと同一であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
図14は、液体処理システムD3による液体の処理方法の概要を示すフローチャートである。図14に示すように、液体の処理方法は、チップ接続工程S31、チップの位置決め工程S32、液体の吸引工程S33、液体の状態に関する情報の取得工程S34、チップの位置決め工程S35、液体の吐出工程S36の各工程を有する。これらの工程のうち、液体の状態に関する情報の取得工程S34以外については、第1実施形態の液体処理システムD1における液体処理工程の同一名称の工程と同様である。そのため、これらの工程の説明は省略する。なお、液体の状態に関する情報の取得工程S34は、後述する液体の状態に関する情報取得が可能であれば、液体の処理方法において、図14に示す順序に限定されるものではない。例えば、液体の吸引工程S33の前に液体の状態に関する情報の取得工程S34を行ってもよい。
T:チップ
1:ロボット部
1a,1c:ロボット装置
1b:制御盤
1d:汎用コンピューター
11:アーム部
111:爪部
112a,112b:関節
12:(ロボット装置)受信部
13:(ロボット装置)送信部
14:胴体部
15:(ロボット装置)制御部
16:記憶部
17:解析部
18:入力部
19:表示部
2a,2b,2c,2d:ピペット装置
21:駆動部
211:プランジャー
22:(ピペット装置)受信部
23:(ピペット装置)制御部
24a,24b,24c:ケース
25a,25c:チップ接続部
26a,26b,26c:情報取得部
261:外圧センサー
262:内圧センサー
263:画像センサー
264:距離センサー
27:(ピペット装置)送信部
281:把持部
282:エジェクターボタン
283:吸引ボタン
284:吐出ボタン
311:メスピペット
Claims (11)
- ロボット装置と該ロボット装置に把持されるピペット装置と、を備え、
前記ピペット装置は、
液体の吸引及び/又は吐出を行う駆動部と、
前記ロボット装置からの信号を受信する受信部と、
前記駆動部を前記信号に応じて制御する制御部と、
前記液体と接触するチップを接続させるチップ接続部と、
前記チップ内の液体の粘度に関する情報を取得するための、前記チップの内側へ加えられる圧力を検知する内圧センサーを備え、前記チップ接続部と接続した状態における前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報を得るための情報取得部と、
前記液体の状態に関する情報を前記ロボット装置へ送信する送信部と、
を有し、
前記ロボット装置は、前記ピペット装置及び液体が収容されている容器を別々に把持するための複数のアーム部を備え、
前記チップの位置情報、並びに、前記駆動部の状態から得られた液体の吸引速度及び/又は吐出速度に基づいて、液体が収容されている容器を把持したアームが動く、
液体処理システム。 - 前記駆動部はプランジャーを備え、
前記駆動部の状態に関する情報は前記プランジャーの位置情報を含む
請求項1に記載の液体処理システム。 - 前記チップの位置情報は、前記ロボット装置によって前記チップが移動できる範囲内に存在する物のうち何れか一以上と前記チップとの距離に基づく
請求項1又は2に記載の液体処理システム。 - 前記信号及び前記駆動部の状態に関する情報に基づき前記液体を前記チップに吸引する速度及び/又は前記チップに保持されていた前記液体を前記チップから吐出する速度が制御される
請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記情報取得部は前記チップ接続部の前記チップと接する面へ加えられる圧力を検知する圧力センサーを備える
請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記信号によって前記液体の吸引及び/又は吐出のタイミングが制御される
請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記制御部は無線通信によって前記駆動部を制御する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記チップの位置情報及び前記駆動部の状態に関する情報に基づき前記ロボット装置の動作が制御される
請求項1〜7のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記アーム部は複数の関節を有する
請求項1〜8のいずれか一項に記載の液体処理システム。 - 前記ロボット装置は、制御盤及びコンピューターを備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の液体処理システム。
- 前記コンピューターは、入力部、送信部、受信部、表示部、制御部及び記憶部からなる群から選択される部を含む、請求項10に記載の液体処理システム。
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