分注アーム、液体試料分注装置および液体試料分注システム
【課題】 必要量の液体試料を反応容器に精度良く分注する分注アームの干渉防止機能が装備された液体試料分注装置を提供する。
【解決手段】 本発明の液体試料分注装置は、分注用ノズルによって保持された液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注するもので、分注用ノズルが備えられた分注アーム２６、２７の回転軸に回転角度を検出する回転角度検出部２８を配置し、回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部２９を有し、分注アームに設けた回転角度検出部の検出と回転角度検出部の断線検出を行なう。
【解決手段】 本発明の液体試料分注装置は、分注用ノズルによって保持された液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注するもので、分注用ノズルが備えられた分注アーム２６、２７の回転軸に回転角度を検出する回転角度検出部２８を配置し、回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部２９を有し、分注アームに設けた回転角度検出部の検出と回転角度検出部の断線検出を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、分注アームの干渉監視機能を持ち必要量の液体試料を反応容器に精度良く安全に分注する液体試料分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分注装置に設けられている分注アームの相互干渉を監視する類似の技術として、腕動作を伴うロボットのオーバーランを判定する技術が考えられる。このオーバーランの判定方法を二つの例について述べる。
第一の従来例のロボットのオーバーラン判定方法は、ロボット本体に配設された駆動軸の回転角が検出できる角度検出装置からの出力と、予め任意の回転角を設定した設定装置からの基準出力とを比較し、ロボットのオーバーランを判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このオーバーラン判定方法について図７を用いて説明する。
図７において、１１１は比較・判定回路、１１５は上腕駆動用モータ、１１６はロボット本体に配設されたポテンショメータ、１１７は設定用ポテンショメータ、１１８は比較器、１１９は判定処理器である。
設定用ポテンショメータ１１７は、１１７ａと１１７ｂの二つから構成されており、いずれもポテンショメータ１１６と同種の、手動・ロック機構を具備している。１１７ａは作業範囲の一方の限界角度θＡ１を設定し、１１７ｂは作業範囲の他方の限界角度θＡ２を設定する。比較器１１８は、１１８ａと１１８ｂの二つから構成されており、１１８ａは上腕駆動軸１２０の回転角θｉに応じたポテンショメータ１１６の出力と設定用ポテンショメータ１１７ａの基準出力とを比較するものであり、１１８ｂは同じくポテンショメータ１１６からの出力と設定用ポテンショメータ１１７ｂの基準出力とを比較するものである。
１１９は、比較器１１８から、θｉ＞θＡ１あるいはθｉ＞θＡ２になったという信号が入力されたとき、上腕駆動用モータ１１５を停止させることができる判定処理器である。
つぎに、この比較・判定回路１１１のオーバーランを判定する方法を説明する。
まず、設定用ポテンショメータ１１７ａ、１１７ｂに、当該作業範囲の限界角度θＡ１、θＡ２を設定する。次に、ロボットは予め教え込まれた手順に従って所定の作業を行なう。この作業の遂行中、ロボットの上腕の回転角θｉは、ポテンショメータ１１６によって常時検出され、比較器１１８へ入力されている。そして、判定処理器１１９は、θｉ＞θＡ１あるいはθｉ＞θＡ２という信号が入力されたとき、上腕がオーバーランしたと判定し、上腕駆動用モータ１１５を停止させ、ロボットが作業範囲外へ暴走するのを防止する。
【０００４】
第二の従来例は多関節ロボットの制御方法である。この方法は、アームの長さ、太さを入力する手段と、動作時、各関節の回転角を測定する手段と、アーム先端座標、及び、各関節中心座標を計算する手段と、それらから、隣り合わないアーム間の最小距離を計算し、アーム相互干渉の可能性を判定する手段と、判定結果より、ロボットへ停止信号を出す手段より構成され、隣り合うアーム同志の干渉は、構造上、相互干渉を起こさない様にし、隣り合わないアーム同志の相互干渉については、動作時に、アーム同士の干渉の可能性を自動判定し、干渉するおそれのある場合は、自動的に停止する手段を提供し、アーム同士が互いに干渉しないようにする（例えば、特許文献２参照）。
このように、従来例２の多関節ロボットの制御方法は、ティーチング時、ロボットアーム間、相互の干渉を気にせず動作プログラムが作成でき、外部系で、動作プログラムを作成しても、実際にロボットを動作させる場合、アーム相互干渉の危険性がないとしている。
【特許文献１】特開昭５９−６９２９５公報（第５頁、図３、４、５）
【特許文献２】特開昭５９−７３２８９公報（第４頁、図２、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、第一の従来例においては、ポテンショメータ、比較・判定回路を用いて、作業範囲に対応してオーバーランの検出域（θA1〜θA2）を設定することにより、ロボットのオーバーランを防止する方法では、予めオーバーランの検出域を設定しオーバーランを防止するので、アームの任意の回転角度におけるアーム同士の相互干渉とポテンショメータの断線状態をフェールセーフに監視ができないという問題がある。
また、第二の従来例においては、アームの各関節に配置された回転検出器の信号を基に演算によりアーム同士の干渉を監視する方法では、ソフトウェアによりアーム同士の相互干渉を判断するので、アーム同士の相互干渉と各アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視ができないという問題がある。
したがって、いずれの従来例においても、各アームの相互干渉と各アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視できないという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視する液体試料分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、液体試料の分注用ノズルを含むアーム部と、前記アーム部が固定されこれを回転させる回転軸と、前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記駆動源を制御するアーム制御部と、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、前記分注用ノズルを任意の位置に移動させる分注アームにおいて、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記状態判別部が２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなるものである。
請求項３に記載の発明は、前記フェールセーフ整流回路が、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなるものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３記載の分注アームと、液体試料を供給する分注部とを有するものである。
請求項５に記載の発明は、アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに固定された分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項６に記載の発明は、アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに設けられた分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、前記分注アームのアーム部に前記液体試料を貯留する貯留部を設け、この一方端に分注用ノズルを設け他方端にフレキシブルチューブを接続するとともに、前記アーム制御部に前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項７に記載の発明は、前記状態判別部が２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなるものである。
請求項８に記載の発明は、前記フェールセーフ整流回路がコンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなるものである。
請求項９に記載の発明は、前記状態判別部が、前記各分注アームの相互干渉を監視し各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは前記回転角度検出部が断線した場合、前記分注アームの動作を停止させる停止手段を有したものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項４から９のいずれかに記載の液体試料分注装置と、検体トレイおよび／または試薬ターンテーブルとその制御部とを組み合わせ複数の異なる分注作業を行なう液体試料分注システムである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１から８および１０に記載の発明によると、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視することができ、各分注アームをより近くに配置することが可能となり、液体試料分注装置の省スペース化を図ることができる。
請求項９に記載の発明によると、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視し、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは各分注アームの回転角度検出部が断線した場合、状態判別部の出力信号が、前記分注アームを制御することで分注アームを停止し、各分注アームの破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に用いた液体試料分注装置の構成図である。図において、１は液体試料分注装置、２は液体試料を吸引保持する分注用ノズル、３は液体試料を流すウレタンまたはフッ化樹脂等の材料からなるフレキシブルチューブ、４はシリンダとプランジャから構成されるシリンジ、５はシリンダ、６はシリンジ内にて液体試料を吐出・吸引するプランジャ、７は分注用アクチュエータ（例えばリニアモータ）、８は分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部、９は分注用アクチュエータの動作（推力、速度など）を計測する分注用アクチュエータ動作計測部、１０は分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部、１１は分注用アクチュエータ制御部にあるＣＰＵ、１２は分注用アクチュエータ制御部にあるシリンジ内におけるプランジャの摩擦力を関数パターンとして記憶する関数パターン記憶部、１３は分注用アクチュエータ制御部にある分注用アクチュエータ動作判断部、１４は液体試料を供給する液体試料容器、１５は液体試料を吐出する反応容器、１６は液体試料、１７は分注用アクチュエータのシリンジ内におけるプランジャの摩擦力の運転状況を使用者に提示する運転状況提示手段である。
【００１１】
本発明が特許文献１、特許文献２と異なる部分は、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視する液体試料分注装置を提供することである。
【００１２】
分注用ノズル２は中空であり、先端に行くほど内径が小さくなるように成形されている。分注用ノズル２は液体試料１６に対して垂直な姿勢に保持されており、液体試料容器１４に内包された液体試料１６を吸引し、反応容器１５に液体試料１６を吐出する。また、図示しないが、分注用ノズル２は洗浄水容器の洗浄水を吸引・吐出する。洗浄水の供給法や吸引・吐出法として、一般的な種々の方法を採用できる。
シリンダ５は、プランジャ６の移動に伴ってシリンジ４内の容積が変化する。シリンダ４はフレキシブルチューブ３を介して分注用ノズル２に接続されている。液体試料１６を吸引しシリンジ４内の容積が増加するようにプランジャ６はシリンジ４の紙面上方に移動し、液体試料１６を吐出しシリンジ４内の容積が減少するようにプランジャ６はシリンジ４の紙面下方に移動する。プランジャ６は分注用アクチュエータ７により駆動され、分注用アクチュエータ駆動部８によって制御される。分注用アクチュエータ駆動部８は、分注用アクチュエータ制御部１０に接続され、動作指令に基づいて分注用アクチュエータ７を駆動する。分注用アクチュエータ制御部１０は、ＣＰＵ１１と関数パターン記憶部１２と分注用アクチュエータ動作判断部１３からなり、所定の液体試料１６を吐出するよう分注用アクチュエータ駆動部８に動作指令を指令している。ＣＰＵ１１は、予めオペレータにより入力されるか、或るいは、液体試料容器１４等に表示された識別マークから読み取られた試料数と所望の分析項目に基づいて、所要の分注量及び分注順序に対応するように分注用アクチュエータ駆動部８に指令している。また、関数パターン記憶部１２は吐出時における最大推力、最大速度、および最大加速度等を記憶し、分注用アクチュエータ動作判断部１３は関数パターン記憶部１２に記憶された吐出時における最大推力、最大速度、および最大加速度等を基に分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を決定する。
【００１３】
図２は、本発明の液体試料分注装置の使用例を示す図である。図において、１８は希釈ターンテーブル、１９は検体トレイ、２０は第一の試薬ターンテーブル、２１は第二の試薬ターンテーブル、２２は希釈ピペット、２３はサンプリングピペット、２４は第一の試薬ピペット、２５は第二の試薬ピペットである。分注アーム２６、２７を駆動して、検体トレイ１９、希釈ターンテーブル１８、第一の試薬ターンテーブル２０、および第二の試薬ターンテーブル２１からサンプル採取、希釈、試薬投入を高スループットで行なう。
図３は、図２に示す分注アームの拡大斜視図である。図において、２６は第一の分注アーム、２７は第二の分注アーム、２８は回転検出部（ポテンショメータ）である。なお、４０は制御部、４１は分注アーム制御部、４２は機器制御部である。
第一の分注アーム２６は、アーム部２６ａを固定した回転駆動軸２６ｂと駆動軸２６ｂを回転・昇降させる駆動部２６ｃからなる。第二の分注アーム２７も同様にアーム部２７ａ、回転駆動軸２７ｂ、駆動部２７ｃからなる。分注用ノズル２は各ピペットとなる。回転駆動軸は、回転軸であるθ軸と昇降軸であるｚ軸より構成されている。
【００１４】
図４は、本発明の実施例１を示すフェールセーフ整流回路を用いた駆動装置の主回路図である。図４において、２９は状態判別部、３０は２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ、３１はコンパレータ３０の上限値設定用抵抗、３２は同じくコンパレータ３０の下限値設定用抵抗、３３はコンパレータ３０の出力を正規化するフェールセーフ整流回路である。
コンパレータ３０は、２入力ＡＮＤ回路を２回路実装したハイブリッドＩＣで、演算発振器が内蔵されている。図５は、コンパレータ３０の入出力特性を示す図である。コンパレータ３０へ入力される２入力がともに式１の場合に出力が発振出力となることを示している。
【００１５】
【数１】
（１）
【００１６】
２入力は、それぞれに電源電圧（Ｖｃｃ）より高い下限しきい値（ＶＬ）と上限しきい値（ＶＨ）の入力端子がある。このしきい値は上下限値設定抵抗３１、３２により任意に設定することができる。入力される電圧は直流でありその入力電圧（ＶＩ）が、式２のとき論理値１になる。
【００１７】
【数２】
（２）
【００１８】
２入力が共に論理値１のとき発振し、交流（方形波）を出力する。交流出力は１８０度位相の異なった２出力がある。内部回路が故障しても、少なくとも入力の論理積が０のときには誤って発振することのないフェールセーフな特性を示す。回転角度検出部が断線したときには誤って発振することがないので、回転角度検出部の断線故障をフェールセーフに行なうことができる。
【００１９】
つぎに、本実施例の動作について述べる。
ワールド座標系を基準とした、第一の分注アーム２６の回転軸２６ｂであるθ軸の回転角度をα、第二の分注アーム２７の回転軸２７ｂであるθ軸の回転角度をβとすると、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が干渉しそうな時にはα−β＞γ（一定値）となる。そこで、α−βとγとの大小関係を監視するため、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７の回転軸（θ軸）に装備された回転角度検出部２８を、コンパレータ３０の上限値設定用抵抗３１と下限値設定用抵抗３２に用いる。具体的には、第一の分注アーム２６の回転角度検出部２８のＲαをコンパレータ３０の下限値設定用抵抗３２に用い、第二の分注アーム２７の回転角度検出部２８のＲβを上限値設定用抵抗３１に用いる。抵抗ＲH1とＲL1は、それぞれ上限しきい値調整用抵抗３１、下限値調整用抵抗３２である。上限しきい値はＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）、下限しきい値はＲL（＝Ｒα＋ＲL1）で設定される。第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉していない場合、上限値設定用抵抗３１のＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗３２のＲL（＝Ｒα＋ＲL1）との大小関係はＲL＜ＲHである。
ここで、入力電圧VIを式３の範囲内の１２[v]に設定する。
【００２０】
【数３】
【００２１】
そして、端子I11，I12に接続し、コンパレータ３０の出力をフェールセーフ整流回路３３に接続すると、上限値設定用抵抗３１のＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗３２のＲL（＝Ｒα＋ＲL1）の大小関係がＲL＜ＲHの場合、出力端子O1、O2がHighレベル出力となり、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉していないと判断できる。
コンパレータ３０の上限値設定用抵抗ＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗ＲL（＝Ｒα＋ＲL1）の大小関係がＲL＞ＲHの場合、入力電圧VIがコンパレータ３０のウィンドウから外れ、第一のフェールセーフ整流回路３３ａの出力端子O1、O2がLowレベル出力となり、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうであると判断できる。第二のフェールセーフ整流回路３３ｂの出力端子O3、O4も出力端子O1、O2と同様に、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうか否かの判断に用いることができる。したがって、他の分注アーム例えば第二の分注アーム２７と第三の分注アーム、第三の分注アームと第四の分注アーム等の干渉監視に用いてもよい。
【００２２】
以上のように、実施例１では、分注用ノズルが備えられた各分注アームの回転軸であるθ軸に回転角度を検出する回転角度検出部を配置し、前記回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部を有し、前記分注アームの回転軸であるθ軸の回転角度検出部の検出と前記回転角度検出部の断線検出を行なうことで、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視することができ、各分注アームをより近くに配置することが可能となり、液体試料分注装置の省スペース化を図ることができる。
【実施例２】
【００２３】
図６は、本発明の実施例２を示すフェールセーフ整流回路を用いたアーム制御部の主回路図である。図において、３４は駆動装置、３５は制御電源用リレーである。それ以外の構成は第１の実施の形態と同様なので、説明は省略する。
２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ３０を用いた、各分注アームの相互干渉の監視方法は実施例１と同様である。２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ３０の出力を正規化するフェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を分注アームの駆動装置３４内に備えられた制御電源用リレー３５に接続すれば、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が干渉しそうになり入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになった場合、もしくは各分注アームの回転角度検出部２８が断線し入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになった場合、制御電源用リレーを介して分注アームを即座に停止することができる。また、出力端子Ｏ３、Ｏ４も出力端子Ｏ１、Ｏ２と同様に、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうか否か、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線したか否かの判断に用いることができ、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線した場合、制御電源用リレー３５を介して分注アームを即座に停止することができる。
【００２４】
また、フェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を駆動装置３４内に備えられた図示しないＤＩＯボードのＤＩに入力し、入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになったとき、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうである、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線したと判断して、制御電源用リレー３５を駆動して分注アームを即座に停止してもよい。
【００２５】
さらに、フェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を駆動装置３４内に備えられた図示しないＤＩＯボードのＤＩに入力し、入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになったとき、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうである、もしくは分注アームの回転軸の回転角度検出部２８が断線したと判断して、駆動装置３４内に備えられた図示しないシステム電源用リレー３５を駆動して分注アームを即座に停止してもよい。
【００２６】
以上のように、実施例２では、分注用ノズルが備えられた各分注アームの回転軸であるθ軸に回転角度を検出する回転角度検出部を配置し、前記回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部を有し、前記分注アームの回転軸であるθ軸の回転角度検出部の検出と前記回転角度検出部の断線検出を行ない、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、制御電源用リレーを介して分注アームを即座に停止することができる。
【００２７】
また、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、図示しない運転状況提示部が液体試料分注装置の運転状況を使用者に提示すれば、部品の交換を早急に使用者に促し、修理のための装置停止時間を短縮することができる。
【００２８】
さらに、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、図示しない運転状況提示部が液体試料分注装置の運転状況を使用者に提示すれば、部品の交換を早急に使用者に促し、修理のための装置停止時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
なお、各分注アームの相互干渉、もしくは分注アームの回転角度検出部の断線状態を検出できるので、バイオ関連および医療関連装置に関わらず、アームの相互干渉の監視に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１を示す液体試料分注装置の構成図である。
【図２】実施例１の液体試料分注装置の使用例を示す図である。
【図３】実施例１に用いた分注用ノズル固定する分注アームの斜視図である。
【図４】実施例１に用いた分注アームの駆動装置の主回路図である。
【図５】実施例１に用いたコンパレータの入出力特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を示す液体試料分注装置の主回路図である。
【図７】第一の従来例を示すロボットのオーバーラン判定に用いる比較・判定回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 液体試料分注装置
２ 分注用ノズル
３ フレキシブルチューブ
４ シリンジ
５ シリンダ
６ プランジャ
７ 分注用アクチュエータ
８ 分注用アクチュエータ駆動部
９ 分注用アクチュエータ動作計測部
１０ 分注用アクチュエータ制御部
１１ ＣＰＵ
１２ 関数パターン記憶部
１３ 分注用アクチュエータ動作判断部
１４ 液体試料容器
１５ 反応容器
１６ 試料
１７ 運転状況提示部
１８ 希釈ターンテーブル
１９ 検体トレイ
２０ 第一の試薬ターンテーブル
２１ 第二の試薬ターンテーブル
２２ 希釈ターンテーブル
２３ サンプリングピペット
２４ 第一の試薬ピペット
２５ 第二の試薬ピペット
２６ 第一の分注アーム
２７ 第二の分注アーム
２８ 回転角度検出部
２９ 状態判別部
３０ コンパレータ
３１ 上限値設定用抵抗
３２ 下限値設定用抵抗
３３ フェールセーフ整流回路
３４ アーム駆動部
３５ 制御電源用リレー
４０ 全体制御部
４１ 分注アーム制御部
４２ 機器制御部
１１１ 比較・判定回路
１１５ 上腕駆動用モータ
１１６ ポテンショメータ
１１７ 設定用ポテンショメータ
１１８ 比較器
１１９ 判定処理器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、分注アームの干渉監視機能を持ち必要量の液体試料を反応容器に精度良く安全に分注する液体試料分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分注装置に設けられている分注アームの相互干渉を監視する類似の技術として、腕動作を伴うロボットのオーバーランを判定する技術が考えられる。このオーバーランの判定方法を二つの例について述べる。
第一の従来例のロボットのオーバーラン判定方法は、ロボット本体に配設された駆動軸の回転角が検出できる角度検出装置からの出力と、予め任意の回転角を設定した設定装置からの基準出力とを比較し、ロボットのオーバーランを判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このオーバーラン判定方法について図７を用いて説明する。
図７において、１１１は比較・判定回路、１１５は上腕駆動用モータ、１１６はロボット本体に配設されたポテンショメータ、１１７は設定用ポテンショメータ、１１８は比較器、１１９は判定処理器である。
設定用ポテンショメータ１１７は、１１７ａと１１７ｂの二つから構成されており、いずれもポテンショメータ１１６と同種の、手動・ロック機構を具備している。１１７ａは作業範囲の一方の限界角度θＡ１を設定し、１１７ｂは作業範囲の他方の限界角度θＡ２を設定する。比較器１１８は、１１８ａと１１８ｂの二つから構成されており、１１８ａは上腕駆動軸１２０の回転角θｉに応じたポテンショメータ１１６の出力と設定用ポテンショメータ１１７ａの基準出力とを比較するものであり、１１８ｂは同じくポテンショメータ１１６からの出力と設定用ポテンショメータ１１７ｂの基準出力とを比較するものである。
１１９は、比較器１１８から、θｉ＞θＡ１あるいはθｉ＞θＡ２になったという信号が入力されたとき、上腕駆動用モータ１１５を停止させることができる判定処理器である。
つぎに、この比較・判定回路１１１のオーバーランを判定する方法を説明する。
まず、設定用ポテンショメータ１１７ａ、１１７ｂに、当該作業範囲の限界角度θＡ１、θＡ２を設定する。次に、ロボットは予め教え込まれた手順に従って所定の作業を行なう。この作業の遂行中、ロボットの上腕の回転角θｉは、ポテンショメータ１１６によって常時検出され、比較器１１８へ入力されている。そして、判定処理器１１９は、θｉ＞θＡ１あるいはθｉ＞θＡ２という信号が入力されたとき、上腕がオーバーランしたと判定し、上腕駆動用モータ１１５を停止させ、ロボットが作業範囲外へ暴走するのを防止する。
【０００４】
第二の従来例は多関節ロボットの制御方法である。この方法は、アームの長さ、太さを入力する手段と、動作時、各関節の回転角を測定する手段と、アーム先端座標、及び、各関節中心座標を計算する手段と、それらから、隣り合わないアーム間の最小距離を計算し、アーム相互干渉の可能性を判定する手段と、判定結果より、ロボットへ停止信号を出す手段より構成され、隣り合うアーム同志の干渉は、構造上、相互干渉を起こさない様にし、隣り合わないアーム同志の相互干渉については、動作時に、アーム同士の干渉の可能性を自動判定し、干渉するおそれのある場合は、自動的に停止する手段を提供し、アーム同士が互いに干渉しないようにする（例えば、特許文献２参照）。
このように、従来例２の多関節ロボットの制御方法は、ティーチング時、ロボットアーム間、相互の干渉を気にせず動作プログラムが作成でき、外部系で、動作プログラムを作成しても、実際にロボットを動作させる場合、アーム相互干渉の危険性がないとしている。
【特許文献１】特開昭５９−６９２９５公報（第５頁、図３、４、５）
【特許文献２】特開昭５９−７３２８９公報（第４頁、図２、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、第一の従来例においては、ポテンショメータ、比較・判定回路を用いて、作業範囲に対応してオーバーランの検出域（θA1〜θA2）を設定することにより、ロボットのオーバーランを防止する方法では、予めオーバーランの検出域を設定しオーバーランを防止するので、アームの任意の回転角度におけるアーム同士の相互干渉とポテンショメータの断線状態をフェールセーフに監視ができないという問題がある。
また、第二の従来例においては、アームの各関節に配置された回転検出器の信号を基に演算によりアーム同士の干渉を監視する方法では、ソフトウェアによりアーム同士の相互干渉を判断するので、アーム同士の相互干渉と各アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視ができないという問題がある。
したがって、いずれの従来例においても、各アームの相互干渉と各アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視できないという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視する液体試料分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、液体試料の分注用ノズルを含むアーム部と、前記アーム部が固定されこれを回転させる回転軸と、前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記駆動源を制御するアーム制御部と、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、前記分注用ノズルを任意の位置に移動させる分注アームにおいて、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記状態判別部が２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなるものである。
請求項３に記載の発明は、前記フェールセーフ整流回路が、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなるものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３記載の分注アームと、液体試料を供給する分注部とを有するものである。
請求項５に記載の発明は、アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに固定された分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項６に記載の発明は、アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに設けられた分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、前記分注アームのアーム部に前記液体試料を貯留する貯留部を設け、この一方端に分注用ノズルを設け他方端にフレキシブルチューブを接続するとともに、前記アーム制御部に前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたものである。
請求項７に記載の発明は、前記状態判別部が２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなるものである。
請求項８に記載の発明は、前記フェールセーフ整流回路がコンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなるものである。
請求項９に記載の発明は、前記状態判別部が、前記各分注アームの相互干渉を監視し各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは前記回転角度検出部が断線した場合、前記分注アームの動作を停止させる停止手段を有したものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項４から９のいずれかに記載の液体試料分注装置と、検体トレイおよび／または試薬ターンテーブルとその制御部とを組み合わせ複数の異なる分注作業を行なう液体試料分注システムである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１から８および１０に記載の発明によると、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視することができ、各分注アームをより近くに配置することが可能となり、液体試料分注装置の省スペース化を図ることができる。
請求項９に記載の発明によると、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視し、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは各分注アームの回転角度検出部が断線した場合、状態判別部の出力信号が、前記分注アームを制御することで分注アームを停止し、各分注アームの破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に用いた液体試料分注装置の構成図である。図において、１は液体試料分注装置、２は液体試料を吸引保持する分注用ノズル、３は液体試料を流すウレタンまたはフッ化樹脂等の材料からなるフレキシブルチューブ、４はシリンダとプランジャから構成されるシリンジ、５はシリンダ、６はシリンジ内にて液体試料を吐出・吸引するプランジャ、７は分注用アクチュエータ（例えばリニアモータ）、８は分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部、９は分注用アクチュエータの動作（推力、速度など）を計測する分注用アクチュエータ動作計測部、１０は分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部、１１は分注用アクチュエータ制御部にあるＣＰＵ、１２は分注用アクチュエータ制御部にあるシリンジ内におけるプランジャの摩擦力を関数パターンとして記憶する関数パターン記憶部、１３は分注用アクチュエータ制御部にある分注用アクチュエータ動作判断部、１４は液体試料を供給する液体試料容器、１５は液体試料を吐出する反応容器、１６は液体試料、１７は分注用アクチュエータのシリンジ内におけるプランジャの摩擦力の運転状況を使用者に提示する運転状況提示手段である。
【００１１】
本発明が特許文献１、特許文献２と異なる部分は、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転検出器の断線状態をフェールセーフに監視する液体試料分注装置を提供することである。
【００１２】
分注用ノズル２は中空であり、先端に行くほど内径が小さくなるように成形されている。分注用ノズル２は液体試料１６に対して垂直な姿勢に保持されており、液体試料容器１４に内包された液体試料１６を吸引し、反応容器１５に液体試料１６を吐出する。また、図示しないが、分注用ノズル２は洗浄水容器の洗浄水を吸引・吐出する。洗浄水の供給法や吸引・吐出法として、一般的な種々の方法を採用できる。
シリンダ５は、プランジャ６の移動に伴ってシリンジ４内の容積が変化する。シリンダ４はフレキシブルチューブ３を介して分注用ノズル２に接続されている。液体試料１６を吸引しシリンジ４内の容積が増加するようにプランジャ６はシリンジ４の紙面上方に移動し、液体試料１６を吐出しシリンジ４内の容積が減少するようにプランジャ６はシリンジ４の紙面下方に移動する。プランジャ６は分注用アクチュエータ７により駆動され、分注用アクチュエータ駆動部８によって制御される。分注用アクチュエータ駆動部８は、分注用アクチュエータ制御部１０に接続され、動作指令に基づいて分注用アクチュエータ７を駆動する。分注用アクチュエータ制御部１０は、ＣＰＵ１１と関数パターン記憶部１２と分注用アクチュエータ動作判断部１３からなり、所定の液体試料１６を吐出するよう分注用アクチュエータ駆動部８に動作指令を指令している。ＣＰＵ１１は、予めオペレータにより入力されるか、或るいは、液体試料容器１４等に表示された識別マークから読み取られた試料数と所望の分析項目に基づいて、所要の分注量及び分注順序に対応するように分注用アクチュエータ駆動部８に指令している。また、関数パターン記憶部１２は吐出時における最大推力、最大速度、および最大加速度等を記憶し、分注用アクチュエータ動作判断部１３は関数パターン記憶部１２に記憶された吐出時における最大推力、最大速度、および最大加速度等を基に分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を決定する。
【００１３】
図２は、本発明の液体試料分注装置の使用例を示す図である。図において、１８は希釈ターンテーブル、１９は検体トレイ、２０は第一の試薬ターンテーブル、２１は第二の試薬ターンテーブル、２２は希釈ピペット、２３はサンプリングピペット、２４は第一の試薬ピペット、２５は第二の試薬ピペットである。分注アーム２６、２７を駆動して、検体トレイ１９、希釈ターンテーブル１８、第一の試薬ターンテーブル２０、および第二の試薬ターンテーブル２１からサンプル採取、希釈、試薬投入を高スループットで行なう。
図３は、図２に示す分注アームの拡大斜視図である。図において、２６は第一の分注アーム、２７は第二の分注アーム、２８は回転検出部（ポテンショメータ）である。なお、４０は制御部、４１は分注アーム制御部、４２は機器制御部である。
第一の分注アーム２６は、アーム部２６ａを固定した回転駆動軸２６ｂと駆動軸２６ｂを回転・昇降させる駆動部２６ｃからなる。第二の分注アーム２７も同様にアーム部２７ａ、回転駆動軸２７ｂ、駆動部２７ｃからなる。分注用ノズル２は各ピペットとなる。回転駆動軸は、回転軸であるθ軸と昇降軸であるｚ軸より構成されている。
【００１４】
図４は、本発明の実施例１を示すフェールセーフ整流回路を用いた駆動装置の主回路図である。図４において、２９は状態判別部、３０は２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ、３１はコンパレータ３０の上限値設定用抵抗、３２は同じくコンパレータ３０の下限値設定用抵抗、３３はコンパレータ３０の出力を正規化するフェールセーフ整流回路である。
コンパレータ３０は、２入力ＡＮＤ回路を２回路実装したハイブリッドＩＣで、演算発振器が内蔵されている。図５は、コンパレータ３０の入出力特性を示す図である。コンパレータ３０へ入力される２入力がともに式１の場合に出力が発振出力となることを示している。
【００１５】
【数１】
（１）
【００１６】
２入力は、それぞれに電源電圧（Ｖｃｃ）より高い下限しきい値（ＶＬ）と上限しきい値（ＶＨ）の入力端子がある。このしきい値は上下限値設定抵抗３１、３２により任意に設定することができる。入力される電圧は直流でありその入力電圧（ＶＩ）が、式２のとき論理値１になる。
【００１７】
【数２】
（２）
【００１８】
２入力が共に論理値１のとき発振し、交流（方形波）を出力する。交流出力は１８０度位相の異なった２出力がある。内部回路が故障しても、少なくとも入力の論理積が０のときには誤って発振することのないフェールセーフな特性を示す。回転角度検出部が断線したときには誤って発振することがないので、回転角度検出部の断線故障をフェールセーフに行なうことができる。
【００１９】
つぎに、本実施例の動作について述べる。
ワールド座標系を基準とした、第一の分注アーム２６の回転軸２６ｂであるθ軸の回転角度をα、第二の分注アーム２７の回転軸２７ｂであるθ軸の回転角度をβとすると、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が干渉しそうな時にはα−β＞γ（一定値）となる。そこで、α−βとγとの大小関係を監視するため、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７の回転軸（θ軸）に装備された回転角度検出部２８を、コンパレータ３０の上限値設定用抵抗３１と下限値設定用抵抗３２に用いる。具体的には、第一の分注アーム２６の回転角度検出部２８のＲαをコンパレータ３０の下限値設定用抵抗３２に用い、第二の分注アーム２７の回転角度検出部２８のＲβを上限値設定用抵抗３１に用いる。抵抗ＲH1とＲL1は、それぞれ上限しきい値調整用抵抗３１、下限値調整用抵抗３２である。上限しきい値はＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）、下限しきい値はＲL（＝Ｒα＋ＲL1）で設定される。第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉していない場合、上限値設定用抵抗３１のＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗３２のＲL（＝Ｒα＋ＲL1）との大小関係はＲL＜ＲHである。
ここで、入力電圧VIを式３の範囲内の１２[v]に設定する。
【００２０】
【数３】
【００２１】
そして、端子I11，I12に接続し、コンパレータ３０の出力をフェールセーフ整流回路３３に接続すると、上限値設定用抵抗３１のＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗３２のＲL（＝Ｒα＋ＲL1）の大小関係がＲL＜ＲHの場合、出力端子O1、O2がHighレベル出力となり、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉していないと判断できる。
コンパレータ３０の上限値設定用抵抗ＲH（＝Ｒβ＋ＲH1）と下限値設定用抵抗ＲL（＝Ｒα＋ＲL1）の大小関係がＲL＞ＲHの場合、入力電圧VIがコンパレータ３０のウィンドウから外れ、第一のフェールセーフ整流回路３３ａの出力端子O1、O2がLowレベル出力となり、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうであると判断できる。第二のフェールセーフ整流回路３３ｂの出力端子O3、O4も出力端子O1、O2と同様に、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうか否かの判断に用いることができる。したがって、他の分注アーム例えば第二の分注アーム２７と第三の分注アーム、第三の分注アームと第四の分注アーム等の干渉監視に用いてもよい。
【００２２】
以上のように、実施例１では、分注用ノズルが備えられた各分注アームの回転軸であるθ軸に回転角度を検出する回転角度検出部を配置し、前記回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部を有し、前記分注アームの回転軸であるθ軸の回転角度検出部の検出と前記回転角度検出部の断線検出を行なうことで、各分注アームの相互干渉と各分注アームの回転角度検出部の断線状態をフェールセーフに監視することができ、各分注アームをより近くに配置することが可能となり、液体試料分注装置の省スペース化を図ることができる。
【実施例２】
【００２３】
図６は、本発明の実施例２を示すフェールセーフ整流回路を用いたアーム制御部の主回路図である。図において、３４は駆動装置、３５は制御電源用リレーである。それ以外の構成は第１の実施の形態と同様なので、説明は省略する。
２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ３０を用いた、各分注アームの相互干渉の監視方法は実施例１と同様である。２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータ３０の出力を正規化するフェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を分注アームの駆動装置３４内に備えられた制御電源用リレー３５に接続すれば、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が干渉しそうになり入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになった場合、もしくは各分注アームの回転角度検出部２８が断線し入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになった場合、制御電源用リレーを介して分注アームを即座に停止することができる。また、出力端子Ｏ３、Ｏ４も出力端子Ｏ１、Ｏ２と同様に、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうか否か、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線したか否かの判断に用いることができ、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線した場合、制御電源用リレー３５を介して分注アームを即座に停止することができる。
【００２４】
また、フェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を駆動装置３４内に備えられた図示しないＤＩＯボードのＤＩに入力し、入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになったとき、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうである、もしくは分注アームの回転角度検出部２８が断線したと判断して、制御電源用リレー３５を駆動して分注アームを即座に停止してもよい。
【００２５】
さらに、フェールセーフ整流回路３３の出力端子Ｏ１、Ｏ２を駆動装置３４内に備えられた図示しないＤＩＯボードのＤＩに入力し、入力端子Ｏ１、Ｏ２の出力がＬｏｗレベルになったとき、第一の分注アーム２６と第二の分注アーム２７が相互干渉しそうである、もしくは分注アームの回転軸の回転角度検出部２８が断線したと判断して、駆動装置３４内に備えられた図示しないシステム電源用リレー３５を駆動して分注アームを即座に停止してもよい。
【００２６】
以上のように、実施例２では、分注用ノズルが備えられた各分注アームの回転軸であるθ軸に回転角度を検出する回転角度検出部を配置し、前記回転角度検出部から出力される信号を接続し、各分注アームの相互干渉を監視する状態判別部を有し、前記分注アームの回転軸であるθ軸の回転角度検出部の検出と前記回転角度検出部の断線検出を行ない、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、制御電源用リレーを介して分注アームを即座に停止することができる。
【００２７】
また、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、図示しない運転状況提示部が液体試料分注装置の運転状況を使用者に提示すれば、部品の交換を早急に使用者に促し、修理のための装置停止時間を短縮することができる。
【００２８】
さらに、各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは分注アームの回転角度検出部が断線した場合、図示しない運転状況提示部が液体試料分注装置の運転状況を使用者に提示すれば、部品の交換を早急に使用者に促し、修理のための装置停止時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
なお、各分注アームの相互干渉、もしくは分注アームの回転角度検出部の断線状態を検出できるので、バイオ関連および医療関連装置に関わらず、アームの相互干渉の監視に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１を示す液体試料分注装置の構成図である。
【図２】実施例１の液体試料分注装置の使用例を示す図である。
【図３】実施例１に用いた分注用ノズル固定する分注アームの斜視図である。
【図４】実施例１に用いた分注アームの駆動装置の主回路図である。
【図５】実施例１に用いたコンパレータの入出力特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を示す液体試料分注装置の主回路図である。
【図７】第一の従来例を示すロボットのオーバーラン判定に用いる比較・判定回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 液体試料分注装置
２ 分注用ノズル
３ フレキシブルチューブ
４ シリンジ
５ シリンダ
６ プランジャ
７ 分注用アクチュエータ
８ 分注用アクチュエータ駆動部
９ 分注用アクチュエータ動作計測部
１０ 分注用アクチュエータ制御部
１１ ＣＰＵ
１２ 関数パターン記憶部
１３ 分注用アクチュエータ動作判断部
１４ 液体試料容器
１５ 反応容器
１６ 試料
１７ 運転状況提示部
１８ 希釈ターンテーブル
１９ 検体トレイ
２０ 第一の試薬ターンテーブル
２１ 第二の試薬ターンテーブル
２２ 希釈ターンテーブル
２３ サンプリングピペット
２４ 第一の試薬ピペット
２５ 第二の試薬ピペット
２６ 第一の分注アーム
２７ 第二の分注アーム
２８ 回転角度検出部
２９ 状態判別部
３０ コンパレータ
３１ 上限値設定用抵抗
３２ 下限値設定用抵抗
３３ フェールセーフ整流回路
３４ アーム駆動部
３５ 制御電源用リレー
４０ 全体制御部
４１ 分注アーム制御部
４２ 機器制御部
１１１ 比較・判定回路
１１５ 上腕駆動用モータ
１１６ ポテンショメータ
１１７ 設定用ポテンショメータ
１１８ 比較器
１１９ 判定処理器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料の分注用ノズルを含むアーム部と、前記アーム部が固定されこれを回転させる回転軸と、前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記駆動源を制御するアーム制御部と、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、前記分注用ノズルを任意の位置に移動させる分注アームにおいて、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする分注アーム。
【請求項２】
前記状態判別部は、２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなることを特徴とする請求項１記載の分注アーム。
【請求項３】
前記フェールセーフ整流回路は、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなることを特徴とする請求項２記載の分注アーム。
【請求項４】
請求項１から３記載の分注アームと、液体試料を供給する分注部とを有することを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項５】
アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに固定された分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項６】
アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに設けられた分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、
前記分注アームのアーム部に前記液体試料を貯留する貯留部を設け、この一方端に分注用ノズルを設け他方端にフレキシブルチューブを接続するとともに、前記アーム制御部に前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項７】
前記状態判別部は、２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、
前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなることを特徴とする請求項５または６記載の液体試料分注装置。
【請求項８】
前記フェールセーフ整流回路は、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなることを特徴とする請求項７記載の液体試料分注装置。
【請求項９】
前記状態判別部が、前記各分注アームの相互干渉を監視し各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは前記回転角度検出部が断線した場合、前記分注アームの動作を停止させる停止手段を有したことを特徴とする請求項５または６記載の液体試料分注装置。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載の液体試料分注装置と、検体トレイおよび／または試薬ターンテーブルとその制御部とを組み合わせ複数の異なる分注作業を行なうことを特徴とする液体試料分注システム。
【請求項１】
液体試料の分注用ノズルを含むアーム部と、前記アーム部が固定されこれを回転させる回転軸と、前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記駆動源を制御するアーム制御部と、前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを備え、前記分注用ノズルを任意の位置に移動させる分注アームにおいて、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする分注アーム。
【請求項２】
前記状態判別部は、２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなることを特徴とする請求項１記載の分注アーム。
【請求項３】
前記フェールセーフ整流回路は、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなることを特徴とする請求項２記載の分注アーム。
【請求項４】
請求項１から３記載の分注アームと、液体試料を供給する分注部とを有することを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項５】
アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに固定された分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、
前記アーム制御部に設けられ前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項６】
アーム部とこれを回転させる回転軸と前記回転軸に回転および／または昇降の動作を与える駆動源と前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出部とを有する分注アームと、前記分注アームを制御するアーム制御部と、前記分注アームに設けられた分注用ノズルと、フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルへ液体試料を供給する分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部と前記アーム制御部と前記分注用アクチュエータ制御部および他の関係機器の制御部に指令を出す全体制御部とを備え、前記分注用ノズルから前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、
前記分注アームのアーム部に前記液体試料を貯留する貯留部を設け、この一方端に分注用ノズルを設け他方端にフレキシブルチューブを接続するとともに、前記アーム制御部に前記回転角度検出部の出力を基に前記分注アーム間の相互干渉を監視する状態判別部を設けたことを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項７】
前記状態判別部は、２入力ＡＮＤ発振回路が内蔵された２入力ＡＮＤゲートフェールセーフウィンドウを有するコンパレータと、
前記コンパレータのしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記コンパレータの出力値を正規化するフェールセーフ整流回路とからなることを特徴とする請求項５または６記載の液体試料分注装置。
【請求項８】
前記フェールセーフ整流回路は、コンデンサと、ダイオードとを接続した回路からなることを特徴とする請求項７記載の液体試料分注装置。
【請求項９】
前記状態判別部が、前記各分注アームの相互干渉を監視し各分注アームが相互干渉しそうな場合、もしくは前記回転角度検出部が断線した場合、前記分注アームの動作を停止させる停止手段を有したことを特徴とする請求項５または６記載の液体試料分注装置。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載の液体試料分注装置と、検体トレイおよび／または試薬ターンテーブルとその制御部とを組み合わせ複数の異なる分注作業を行なうことを特徴とする液体試料分注システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１５９８６（Ｐ２００８−２１５９８６Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２５９１（Ｐ２００７−５２５９１）
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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