JPH0467952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微生物を平面培養して生成される微
生物の集落（コロニー）を培養シヤーレから試験
シヤーレ又は試験管へ移殖する際、該移殖コロニ
ーを最大限有効に活用できるようにしたコロニー
トランスフア装置に関する。

［従来の技術］ 新規な抗生物質の開発のためには土壌中などか
ら有効な微生物を発見する手法がとられている。
このため、世界各地の様々な場所から土壌を採取
し、この採取土壌を滅菌水で１万〜10万倍に希釈
し、適当な寒天平板培地で分離培養を行う。有効
な微生物を選別するには、この培養コロニーを更
に別の試験シヤーレまたは試験管に移殖しなけれ
ばならない。

また近年急速に研究が進められている遺伝子工
学では、特定種の微生物を選択して培養し、それ
らの遺伝子の組換えにより新生物の創成を期待し
ている。そして、この過程でもコロニーの移殖操
作が頻繁に行われている。

従来、コロニーの移殖操作は、裸眼または光学
投影装置によりコロニー群を目視しながら、特殊
な形状の「白金耳」を用いて手作業で行つてい
た。移殖操作の態様は種々あるが、一例を述べれ
ば、培養シヤーレ中の寒天培地上に群生している
コロニー中から、直径１〜２mmに生育したコロニ
ーを選択し、これに白金耳を接触させて採取し、
別に設けた試験シヤーレの培地の指定された位置
に配列して移殖することからなる。この作業には
かなりの熟練と手間を要する。

次に移殖先の容器の態様を述べると、上記試験
シヤーレは、多種類の菌のコロニーの移殖に適
し、試験管は単一種の菌を多量に培養するのに用
いられ管中の培地面に広く分散移殖する方法がと
られる。

移殖作業では他の雑菌類による汚染の防止が重
要で、作業は安全キヤビネツト内で行い、使用器
具はすべて適時に消毒滅菌（以後単に「滅菌」と
いう）処理を施す。

以上述べた所を更に詳細に説明する。研究、開
発などの場合は当初、種々雑多な菌種が入り混じ
つて培養されていた中から、有望な、役に立ちそ
うな新菌株を極力純粋単一品種となるように取出
し、純粋培養をはかる過程の繰返しである。又す
でに工業的量産段階の場合などは、培養した菌種
の中から、難のあるもの、本来はあつてはならな
い筈の混入雑菌などの排除を行う。実際には、何
千、何万あるいはそれ以上にも及ぶ検体を毎日扱
わねばならぬ場合も多い。

前記一見簡単そうなコロニー移殖作業も、長時
間にわたり顕徴鏡の視野内に目的コロニーを特定
し、それだけを正確に採取し移殖する作業を繰返
すのは、作業者を非常に疲労させる仕事であり、
ある程度熟練した作業者を多数必要とするなどの
問題があつた。

コロニー移殖作業にともなう前記のような弊害
を解消するため、この作業を機械的に行なうコロ
ニートランスフア装置が開発された。このコロニ
ートランスフア装置は特開昭60−83597号公報等
に開示されている。この公開公報に開示されたコ
ロニートランスフア装置は、共通台上に、 (a) コロニーの培養シヤーレと、試験シヤーレ又
は試験管を、それぞれ別個に搭載する２組の
XYステージ部と、 (b) 培養シヤーレ中の培地の表面上の特定コロニ
ーを選定するためのモニタ部と、 (c) 前記選定されたコロニーを採取し、試験シヤ
ーレ又は試験管中の培地の表面に指定の如く移
殖するためのピツクアツプ部と、 (d) ピツクアツプ部の採取移殖用端部の処理を施
すピツクアツプ処理部と、 (e) 培養シヤーレ、試験シヤーレ又は試験管、及
びピツクアツプ処理部、の相互間に、ピツクア
ツプ部を指定の如く移送する移送部とを設け、 (f) 上記モニタ部を介したコロニー選定およびこ
れに伴う動作指定に従い、コンピユータの制御
下に、上記各部がシーケンシヤルにそれぞれ指
定された如く動作するように構成されている。

前記公開公報に開示されたコロニートランスフ
ア装置は、特定のコロニーを選定する作業以外の
過程を、自動的かつ機械的に、正確に行い、コロ
ニー移殖作業にともなう作業者の肉体的疲労を大
幅に軽減する。

コロニーは点状、円形、乱糸状、不規則状、仮
根状、または紡錘状の形状で生長する。人間が直
接目視しながらコロニーを採取移殖する場合なら
ば、コロニーの形状は問題にならない。しかし、
コロニー移殖作業を機械的に行う場合には、実際
問題として特定の形状のコロニー（例えば円形）
しか取扱えない。特定の形状のコロニーのみを自
動的に選別する装置は、例えば特願昭59−235021
号〜59−235024号公報等に開示されている。

特定形状のコロニーを自動的に選別する装置を
具備した、または具備しない、前記コロニートラ
ンスフア装置には次のような問題点がある。即
ち、前記ピツクアツプ部は選別されたコロニーの
同一点にしか向かわないことである。従つて、コ
ロニー採取後、ピツクアツプ部を再び同じコロニ
ーに向かつて下降させても、既に採取され空亡と
なつた部位にしか進入しない。その結果、該コロ
ニーの他の未採取部分は使用されないままに放置
されてしまう。これはコロニー移殖作業において
看過できない重大な損失である。

［発明の目的］ したがつて、本発明の目的は、選別コロニーを
無駄なく利用できるようにしたコロニートランス
フア装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 近年はいわゆるメカトロニクスの著しい進歩に
伴い、１〜2μmの精度で連続繰返し位置決めでき
る装置はその製作が容易ではない。人間よりはる
かに高精度たとえば10μm程度で位置決めする装
置は比較的容易に得られる。しかもピエゾ形アク
チユエータを使用して微小移動の制御を併用すれ
ば、1μmオーダーの精度の位置決めも可能であ
る。そして顕微鏡を直接のぞきこむ代わりに、顕
微鏡にテレビカメラを結合し、大形受像機に拡大
画像を再生することもできる。この画面上の位置
選定に際しても、顕微鏡のヘアラインクロスに目
的コロニー位置が合致するようにXYステージ
（載物台）を微動させて目盛を読取る代わりに、
例えばカーソルで拡大再生画像上の目的物を指定
すれば該目的物の位置情報（位置情報そのものは
μmオーダにできる）は直ちに記憶装置内に記憶
できるようになつた。

また、以前カムなどを用いた時代には到底不可
能だつた一連の長く複雑なシーケンシヤル制御
も、今日ではコンピユータを利用して極めて容易
かつ正確に行うことができる。更に制御手段変更
も簡単にできる。

本発明は、以上の如き高精度メカトロニクス技
術やコンピユータによる制御技術をコロニートラ
ンスフア装置に最適な形で組合せて、コロニー移
殖作業の効率を飛躍的に向上させようとするもの
である。

しかして、この発明のコロニー移殖装置におけ
る手段は、移殖対象となる培養コロニーの領域を
複数の領域に区分し、その各領域から順次採取し
て移殖するというものである。

［作用］ このように分割された区分領域から採取するよ
うにすることにより、手作業に比し、はるかに高
い精度で正確に選定したコロニーを採取でき、単
一菌種の純粋培養が容易となり、作業時間が大幅
に短縮されて生命現象を取扱う微生物研究が的確
に効率よく行われるようになり、従来の手作業の
場合の肉体的疲労も非常に軽減される。

［実施例］ 以下本発明を図面を用いて更に詳細に説明す
る。なお培地上の特定コロニーを選定して採取す
る側のシヤレーを培養シヤーレ、該コロニーを移
殖させる側を試験シヤーレと呼んで区別する。

第１図は本発明のコロニートランスフア装置に
よるコロニー採取状態を示す模式図である。第１
図において、培養シヤーレ１１の培地１２に分布
している種々の菌株のコロニーのうち、選定され
たコロニー(1)１３の位置を前記のように選定と同
時に記憶装置に記憶させる。この記憶情報に基づ
いて、培養シヤーレ１１の載置されたXYステー
ジを移動させる。コロニー(1)１３を大体等面積に
なるように例えば４分割するとすると、その４分
割中心を前記記憶装置に記憶させる。前記分割中
心よりｘ軸およびｙ軸を引き出し、該軸により画
成される区画を仮に第１象限、第２象限、第３象
限および第４象限とする。

第１図ａに見るように、この前記分割中心の関
する記憶情報に基づいてXYステージを移動さ
せ、移殖針２を有するピツクアツプ部１０の先端
ボール７の直下にコロニー(1)１３の第１象限の略
中央部を位置させる。その後、ボール７を下降さ
せ、コロニー(1)１３第１象限をボールに付着さ
せ、採取する。この際、LED、光フアイバ、ホ
トダイオードなどを備えた距離測定手段１４によ
り、例えば三角測量原理による、培地１２の面ま
での距離（高さ）を測定してボール７の高さ制御
を行い、ボール７とコロニーとの円滑な接触をは
かる。つぎにピツクアツプ部のボール７を引上
げ、後述の移送機構によりピツクアツプ部のボー
ル７を第１図のｂに示す如く試験シヤーレ１５の
培地１２ａ上の指定位置に持ち来し、ボール７を
下降させ培地に接触させてコロニー(1)１３の第１
象限の移殖を行なう。

第１象限のコロニーを採取した後、前記分割中
心の記憶情報に基づき、例えばピエゾ形アクチユ
エータ（PZTアクチユエータ）により培養シヤ
ーレ１１載置XYステージを移動させ、ボール７
の直下にコロニー(1)１３の第２象限の略中心部を
位置させる。その後、ボール７を下降させ、コロ
ニー(1)１３第２象限をボールに付着させ、採取す
る。そして、この採取したコロニーを同一の試験
シヤーレの他の指定位置（又は他の試験シヤーレ
の同様な指定位置）に移殖する。以下、同じ操作
をコロニー(1)１３第４象限までくりかえす。

なお、対象コロニーの採取は、同一箇所（同一
象限において）が空亡とならない範囲で複数回行
われてもよい。

このようにすることによつて、第１図ｂに示さ
れるように、同一組成の培地上にコロニーを４ケ
所まで移殖させることができる。また、第１図ｃ
に示されるように、１個のコロニーを４分割し、
４つの試験シヤーレ１５のおいて、４種類の異な
つた組成の培地に移殖することができる。従つ
て、コロニーの有効利用性は従来技術に比べて４
培に向上したことになる。

ボール７と培養シヤーレや試験シヤーレとの相
対位置の調整には、それぞれシヤーレを搭載する
XYステージ側を動かす。そして区分された象限
間の移動は、さらに精度の高い微小移動をさせる
機構としてＸ−Ｙ方向に配置したPZTアクチユ
エータを移動して行う。そして上記一連の移殖操
作における位置制御はすべてコンピユータ制御で
行い、それぞれのＸ−Ｙ駆動機構をＸ−Ｙ駆動装
置又は駆動回路により駆動するものである。

本発明の装置は第１図における(1)１３で示され
る円形コロニーの他に、４分割中心を画定するに
足りる広さを有する、例えば、不規則状コロニー
(2)１３、乱糸状コロニー(3)１３、紡錘状コロニー
(4)１３、および仮根状コロニー(5)１３などについ
ても応用できる。しかし、点状コロニー(6)１３に
ついては応用できないこともないが、効率はさほ
ど高くならないであろう。コロニーの形状が異な
れば、該コロニーの形成微生物の種類も異なるは
ずである。

したがつて、種類の異なる複数の菌株のコロニ
ーを移殖する場合には、培地などが汚染されない
ようにするため、ボール７を菌株の変更に対応し
てその都度新製する必要がある。このボール新製
方法としては、例えば、第２図のａに示すよう
に、金、アルミニウム、グラスフアイバなどの細
線２２をワイヤリール２１に巻付けておき、この
細線２２をフイーダ２３により繰り出させてクラ
ンバ２４で固定し、カツタ２５で先端で切捨て
る。

次に第２図のｂに示す如くトーチ炎６で細線２
２の切断端部を加熱溶融させボール７を作る。こ
のボール７を用いて第２図のｃに示す如くコロニ
ーの採取移殖を行なう。洗滌、滅菌が必要な場合
は、第２図のａに戻つてそれまで使用していたボ
ール７を含む端部を切捨て、トーチで切断端部を
加熱溶融して新たにボール７を作る。こうすれば
溶融ボール作成段階で同時に滅菌され、洗滌も不
要である。

溶融ボール７の作成工程は、XYステージの移
動とともにコンピユータ制御により行われる。ト
ーチ炎２６には放電トーチまたは酸水素炎（つけ
放しで方向制御する）を用いればよい。溶融ボー
ルを用いる代わりに第３図ａに示すように切断成
形具２８により先端を切捨てると同時に端部を第
３図のｂに示す如く折曲げ成形し、更に図ｃに示
す如く、通常の通電加熱または高周波加熱方式ヒ
ータ２９により加熱滅菌する。この場合もそれま
で使用していた部分は切捨ててしまうから洗滌工
程は不要である。

第４図は試験管１６に１菌種のコロニーを移殖
する場合の一例を示す。この場合、管内の培地１
２の表面１２′は管軸に対し斜面をなし、この表
面１２′に１菌種のコロニー(1)１３分散移殖させ
る必要がある。表面を斜面とするのは、培地面の
有効面積を広くすることが培養のため望ましいか
らである。

この場合は、試験管１６を回転台１７により回
転させ距離測定手段１４により表面１２′の高さ
を検出し、例えば最低の位置に停止して表面１
２′を一定方向に固定する。その後距離測定手段
１４を併用しながらボール７を斜面をなす表面１
２′に接触移動させ、菌を拡散させる。

第５図は本発明実施例の全構成を示すブロツク
図で、培養シヤーレ１１および試験シヤーレ１５
又は試験管１６は、共通台８の両端付近に設置さ
れたXYステージ３９−１，３９−２にそれぞれ
搭載されており、ピツクアツプ部１０は、移送機
構３０によつて、培養シヤーレ１１と試験シヤー
レ１５または試験管１６の間を、メモリ３４、操
作パネル３５を備えたマイクロプロセツサ３３の
制御下に移動する。そしてXYステージ３９−
１，３９−２には、採取コロニーの区画部分間を
移動するための微小位置決めを行うために、それ
ぞれＸ−PZTアクチユエータ３９ａ、Ｙ−PZT
アクチユエータ３９ｂが搭載されている。

ピツクアツプ部１０に付設された距離測定手段
１４により培地面までの高さが検出されピツクア
ツプ部の採取移殖用端部の高さ制御が行われるこ
とは既に説明したとうりである。XYステージ３
９−１，３９−２はパルスモータ等のモータ駆動
によりＸ，Ｙの直交２方向に微動できる。そして
電圧制御によりＸ−PZTアクチユエータ３９ａ、
Ｙ−PZTアクチユエータ３９ｂが制御されてＸ
−Ｙテーブルが微小移動することになる。

さて、XYステージ３９−１，３９−２の中間
には、第１図について述べ溶融ボール７の製作な
ど、ピツクアツプ部の採取移殖用端部の再生加
工、滅菌処理のためのピツクアツプ処理部３１が
設けてあり、この処理は、後述のモニタ部３２を
介して選定された移殖対象コロニーが、それまで
扱われていたものと異なつている場合や、作業中
断後の始動時などに必要で、処理作業はXYステ
ージの移動などとも連動してマイクロプロセツサ
３３の制御により行われる。ピツクアツプ部によ
るコロニーの採取や移殖は、既に第１〜４図に関
連して述べた如くである。モニタ部３２は、必要
により顕微鏡と結合されたテレビカメラ及びモニ
タテレビよりなり、テレビカメラは共通台３８に
培養シヤーレ１１の培地面をよく撮影できるよう
に取付けられている。

第６図ａは、本発明実施例の、第５図について
述べた移送機構３０を中心とした要部平面図で、
移送は回転アーム３０−１の回転により、ピツク
アツプ部１０が矢印Ｄの如く円周運動をなし、所
要位置に停止することによつて行われる。第６図
ｂは、上記実施例の正面（一部断面）図で、培養
シヤーレ１１の上方にテレビカメラ３２−１が取
付けられ、作業者が見易い適当な場所にモニタテ
レビ３２−２がおかれている。操作パネル３５を
操作してモニタテレビ３２−２画面中のカーソル
を動かして、移殖すべきコロニーを選定できる。
作業者が直接顕微鏡をのぞきこまないですむよう
にすると作業者の肉体的疲労は大幅に軽減され
る。なお図中３６は防菌兼遮光用カバーである。

ところで、実施例では、移殖するコロニーを４
つに分割して処理しているが、この分割の数は、
４分割に限定されるものではなく、複数個に採取
領域が分割されればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のコロニー移殖装置
によれば、移殖対象となる培養コロニーの領域を
複数の領域に区分し、その各領域から順次採取し
て移殖するようにしているので、手作業に比し、
はるかに高い精度で正確に選定したコロニーを採
取できるようになつて単一菌種の純粋培養が容易
となり、作業時間が大幅に短縮されて生命現象を
取扱う微生物研究が的確に効率よく行われるよう
になり、従来の手作業の場合の肉体的疲労も非常
に軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明実施例においてコロ
ニーの採取移殖に用いる細線切断端を加熱溶融し
て形成させたボールの説明図、第２図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の他の実施例においてコロニーの採取移
殖に用いる細線切断端を折曲げ成形し加熱滅菌し
た端部を示す説明図、第３図ａは本発明実施例に
おける培養シヤーレとピツクアツプ部を示す図、
第３図ｂ，ｃは本発明実施例における試験シヤー
レと移殖方式を示す図、第４図は本発明における
試験管へのコロニー移殖法説明図、第５図は本発
明実施例の全構成を示すブロツク図、第６図ａ，
ｂはそれぞれ本発明実施例の要部平面図および正
面（一部断面）図である。 ２……細線、３……フイーダ、４……クラン
バ、６……トーチ炎、７……ボール、８……切断
成形具、９……ヒータ、１０……ピツクアツプ
部、１１……培養シヤーレ、１２……培地、１３
……コロニー、１４……距離測定手段、１５……
試験シヤーレ、１６……試験管、２８……共通
台、３０……移送機構、３１……ピツクアツプ処
理部、３２……モニタ部、３３……マイクロコン
ピユータ、３４……メモリ、３５……操作パネ
ル、３９−１，３９−２……XYステージ、３９
ａ……Ｘ−PZTアクチユエータ、３９ｂ……Ｙ
−PZTアクチユエータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コロニーの培養シヤーレと試験シヤーレ又は
   試験管を、それぞれ別個に搭載する２組のXYス
   テージ部と、 培養シヤーレ中の培地の表面上の特定コロニー
   を選定するためのモニタ部と、 前記選定されたコロニーを採取し、試験シヤー
   レまたは試験管中の培地の表面に指定の如く移殖
   するためのピツクアツプ部と、 ピツクアツプ部の採取移殖用端部の処理を施す
   ピツクアツプ処理部と、 培養シヤーレ、試験シヤーレまたは試験管、お
   よびピツクアツプ処理部を指定の如く移送する移
   送部とを設けたコロニー移殖装置において、 プロセツサと、選定されたコロニーの中心を算
   出し、この中心を原点として該コロニーをｎ個
   （但し、ｎは２以上の整数である）に分割するプ
   ログラムと、各分割されたエリアに移殖針を位置
   付けて移殖処理するプログラムとが搭載されたメ
   モリとを有することを特徴とするコロニー移殖装
   置。