JPH0533040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自然界に存在する膨大な種類の微生
物群のなかから、特定の性質を有する有用な微生
物を抽出するスクリーニング作業の自動化に関
し、更に詳しくはコロニー移植装置の釣菌ヘツド
部とカツター装置を改良することにより、生育シ
ヤーレからの釣菌を生育培地の付着を伴うことな
く確実になすとともに、目的外コロニー及び雑菌
の混入防止対策を確実になして、スクーリーニン
グ作業の成功率を格段に向上させるコロニーの移
植方法に関する。

〔従来の技術〕 従来、スクリーニング作業は作業者が肉眼や顕
微鏡なとを用いて生育シヤーレ上の採取対象たる
コロニーを特定し、白金線などを用いて目的とす
るコロニーを採取して別のシヤーレへ移植してい
たが、この作業にはコロニーの識別能力や位置決
めの精度が要求されるため、作業には高度な熟練
度が要求されていた。また生育用シヤーレからコ
ロニーを採取して移植用シヤーレに移植する作業
（以下、釣菌作業と記述する。）は目的とするコロ
ニーの純粋培養が可能となるまで反復する必要が
あり、作業者を大変疲労させ、更に手作業である
ために作業者の個人差により、得られるデーター
にバラツキがでたり、作業者が媒介する微生物が
試験結果を混乱させたりもしていた。

このような状況下にあつてスクリーニング作業
を人手を介さずになしえる装置の開発が希求され
ていたが、このような要求にこたえようとして最
近出願されたものに特願昭57−84011号のコロニ
ートランスフア装置がある。

この装置は２組のXYステージ部に生育用シヤ
ーレと移植用シヤーレを載置して、モニタ部より
得られる画像情報にもとづいてコンピユーターの
管理下で両シヤーレを適宜移動させながら、本発
明における釣菌ヘツド部に相当するピツクアツプ
部を回転移動させて釣菌作業を行うことを概要と
するものであり、ピツクアツプ部の採取部として
は従来手作業で行つていたときと同様、金、アル
ミニウムまたはグラスフアイバの細線を用い、且
つ装置適所に該細線の切断、加熱滅菌手段を設
け、前記細線を適宜繰り出して生育用シヤーレ上
の目的とするコロニーを採取して移植用シヤーレ
に移植した後、切断するとともに加熱滅菌するも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この装置においては、コロニー採取部としての
釣棒に金属あるいはグラスフアイバ等の硬質な材
料が用いられているが、これはリールに巻回した
細線を順次繰り出して直線状態に成形することが
容易なことと、ピツクアツプ部の移動時にも細線
先端が揺動しないため生育用シヤーレ上の特定コ
ロニーを正確に採取することができるなどの効果
が期待できるためであるが、反面、長さ方向の弾
性にとぼしいため、ピツクアツプ部と生育培地表
層との距離を高精度に測定してピツクアツプ部の
昇降移動を制御しないと、コロニー採取時に細線
先端部が培地内に突入して生育培地自体をも同時
に採取することとなる。そして実際において個々
のコロニーの厚み分を考慮して距離を測定し、且
つ該測定値にもとづいてピツクアツプ部の上下移
動を制御することは極めて困難であるため、生育
培地の付着は避けられず、これでは、異種培地で
の適応性をもとに、細菌の純粋培養化をはかるス
クリーニング作業自体が無意味化するおそれがあ
つた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題を解決せんとしてなさ
れたもので、採取部分たる釣棒に細線から押し出
した棒状の粘性合成樹脂を用い、該釣棒が生育培
地表層の起伏に即して柔軟にたわんで釣菌ヘツド
部と生育培地表層との距離偏差を吸収することに
より、コロニーの採取を生育培地の付着をともな
わず確実になし、よつてスクリーニング作業の成
功率を格段に高めることを目的とするもので、そ
の要旨とするところは 生育用シヤーレと移植用シヤーレを所定位置へ
移送する搬送位置と；先端に粘性合成樹脂の流出
路たる細管を有し且つ適宜指令にもとづき該粘性
合成樹脂を押し出す略定量押し出し機構を有した
釣菌ヘツド部と；該釣菌ヘツド部を保持して所定
位置へ正確に移送し得る移送装置と；前記釣菌ヘ
ツド部の移動範囲内適所に配置され、釣菌ヘツド
部の採取端部を切断する加熱手段を備えたカツタ
ー装置と；生育用シヤーレ及び移植用シヤーレ上
のコロニーを識別し且つ釣菌ヘツド部の位置管理
を制御するための視覚センサー及び画像認識装置
とを設け、略定量押し出し機構により粘性合成樹
脂を細管から押し出して釣棒を形成するととも
に、該釣棒先端部を切断して採取端部を形成し、
ついで画像認識装置の管理下で釣菌ヘツド部を生
育用シヤーレ上へ移動させて、特定コロニー上に
停止させた後、降下させて前記採取端部でコロニ
ーの採取を行い、つづいて該釣菌ヘツド部を移植
用シヤーレ適所へ移動、降下させてコロニーの移
植を行う、以上の過程を適宜回数反復してなるこ
とを特徴とする点にある。

〔作用〕

このような構成にもとづくコロニーの移植方法
を第１図に示した原理図により説明する。搬送装
置により移送された生育シヤーレと移植用シヤー
レが所定位置で停止すると、略定量押し出し機構
により釣菌ヘツド部先端の細管ｄから粘性合成樹
脂ｊを一定量押し出し、釣棒ｅを伸長させる。つ
づいて釣棒ｅをカツター装置ｌ適所へ移送して釣
棒ｅの先端部を切断し、採取端部ｆを露出させ
る。このことにより採取端部ｆは常時無菌状態に
保たれ、各釣菌作業に目的外の細菌が混入するこ
とを完全に防止できる。また細管ｅより押し出さ
れた釣棒ｅ自重により常に垂直方向に垂下するの
で後述する特定コロニーへの接触における位置決
めは容易であり、またその押し出し量の精度も、
カツター装置ｌによる切断で釣棒ｅの長さが均一
にされるため、それほどの厳密さを要しない。

つづいて釣菌ヘツド部ｂは移送装置ｅにより生
育用シヤーレｇ上方へ移送され、採取対象たるコ
ロニーｉ上部に正確に停止する。この動作は釣菌
ヘツド部近傍に設けられた視覚センサーｃにより
監視され且つ該視覚センサーｃに接続された画像
認識装置により制御され、あらかじめ登録された
コロニー選定のデーターやその都度入力される手
動の情報にしたがつて行われる。

次ぎに第１図ニに示す如く、釣菌ヘツド部ｂを
一定距離降下させて釣棒ｅの採取端部ｆを生育培
地上に群生している高さの異なるコロニーに接触
させてコロニーを採取するわけであるが、このと
きの降下距離は測定する必要はなく、常に一定で
よく、例えば採取端部ｆが生育培地ｈにやや押さ
れぎみに接触する程度としておけば、釣棒ｅはコ
ロニーｉに接触した後も更に押されることにより
湾曲し、釣菌ヘツド部ｂの降下による押圧力を適
度に緩衝して、採取端部ｆが生育培地ｈへ突入す
ること防止すると同時に採取端部ｆへのコロニー
ｉの付着を確実なものとできる。採取が完了すれ
ば釣菌ヘツド部ｂを上昇させた後、第１図ホに示
す如く移植用シヤーレｋの所定位置へ移送して再
度降下させる。このとき、釣棒ｅは湾曲している
ので、その降下距離は採取時よりもやや長いめと
するか、移植用シヤーレｋの載置位置を生育用シ
ヤーレｇに比してやや高めとする必要があるが、
その水平位置は採取時ほどの精度は必要ないの
で、釣棒ｅが湾曲していることによる障害はな
い。

移植が終われば釣菌ヘツド部ｂを初期位置へ移
送して、再び次のコロニー採取に備えることとな
るが、前述したように、釣棒ｅはこれに先立つて
伸長されるとともに、湾曲した先端部は切断破棄
されるので、釣棒ｅは採取時には常に垂直状態で
まつすぐに保たれていることになり、新たなコロ
ニーの採取は高精度に行うことができるものであ
る。

〔実施例〕

次ぎに本発明にかかるコロニーの移植方法の詳
細を具体的な装置に基づいて述べる。第２図は本
発明の具体化する装置の一実施例の概要を示すブ
ロツク図であり、図中１は生育用シヤーレ２及び
移植用シヤーレ３を釣菌作業におけるそれぞれの
所定位置たる釣菌ステーシヨン４、移植ステーシ
ヨン５へ移送する搬送装置であり、本実施例では
図示しないがチユーブ状のゴムベルトをシヤーレ
の直径よりも狭い間隔で平行配置して構成され、
生育用シヤーレ用と移植用シヤーレ用のそれぞれ
を対向して配置している。図示したものでは一度
に供給できる移植用シヤーレは一個としている
が、適宜機構を用いて同時に複数個供給し得るよ
うにし、且つそれぞれのシヤーレ内の移植培地を
異なつた栄養分を含んだ培地とすれば、一度に複
数の成育条件を試験できることになり作業効率を
格段に高めることが可能となる。また釣菌ステー
シヨン下部には生育用シヤーレ２を照明する光源
６を設けて、コロニーの透光性に対応した明視
野、暗視野光源を実現しているが、該光源はシヤ
ーレ上面より照明する反射光源することも適宜採
用されうる。

図中７は本発明の要部たる釣菌ヘツド部であ
り、その構成は後述の如くであり近接した位置に
該釣菌ヘツド部７の水平移動とともに移動する視
覚センサー８、たとえば撮像管や固体撮像素子等
を配置して該視覚センサー８より得られる情報を
適所に設けられた画像認識装置１１で処理して釣
菌作業の制御、たとえば生育用シヤーレ上の採取
コロニーの選別及び採取、未採取コロニーのチエ
ツクを行つている。

前記釣菌ヘツド部７及び視覚センサー８は移送
装置に保持されて生育用シヤーレ２と移植用シヤ
ーレ３間を移動するが、本実施例ではＸ軸、Ｙ軸
の移動が数10μm程度の精度では同時に可能な
XYステージ９を用いている。

図中１０はカツター装置であり、釣菌ステーシ
ヨン２と移植ステーシヨン３間に配置され、各回
の釣菌作業の直前に釣棒先端部を切断廃棄して新
たな採取端部を露出させることにより、細管先端
から採取端部までの距離を一定にするとともに採
取端部を常時無菌状態に保つためのもので、任意
の装置が採用できるが、たとえば本実施例では第
５図に示すように水平往復運動する切断刃２７を
用い、該切断刃２７にはセラミツク製の薄板を用
い、該薄板上に加熱部として抵抗パターン２８を
プリントして切断刃２７の加熱殺菌を常時行つて
いる。またカツター装置は第６図に示すように切
断刃２９と加熱部３０とから別体構成することも
でき、このときはセラミツクやステンレスその他
適宜素材により形成された切断刃２９を水平往復
運動させて、その近傍に加熱部３０を固定的に設
置して常時切断刃２９を加熱する構造とし、カツ
ター装置周辺部を適宜機構により断熱して、加熱
部３０から供給される熱が効率良く切断刃２９に
伝達され該切断刃２９が充分加熱殺菌されるよう
な構造となせばよい。そしてこのような構造とな
せば、切断刃の材質選定の幅がひろがるばかりで
なく、加熱部３０に接続されたリード線の断線の
心配もなくなり、また仮に故障があつても部品の
取り替えが最小限ですみ保守を簡単且つ安価にな
すことができるものである。尚、図示したもので
は、切断刃２９は対向して設けられ、両者が同時
に往復運動するよう構成されているが、切断刃２
９を片方のみとしたり、切断刃の２９の一方を固
定して可動部分を片方のみとすること等も適宜採
用されうるものである。

次ぎに釣菌ヘツド部周辺及び釣菌ヘツド部７の
構成について述べると、例えば釣菌ヘツド部７は
第３図に示すように昇降保持部１４に支持され
て、XYステージ９より延設された台座１５に関
係づけられ、シリンダー１６を駆動源としてロツ
ド１７を介して昇降を可能とされている。また釣
菌ヘツド部７は試験管状の筒体下部に粘性合成樹
脂１３の流出路となる細管１を配置して構成さ
れ、内部には粘性合成樹脂１３を収容し、該粘性
合成樹脂１３の上面には押し板２０を配置して適
宜上部より圧縮空気を送給することにより、一定
長毎の釣棒１９の押し出しを可能としている。

また粘性合成樹脂１３としては、その成分が細
菌の生育条件に影響を与えないよう、栄養分を有
せず、且つ細管１８より押し出された釣棒１９が
一定時間その形状を維持し得る適度な粘性を有す
ることが必要であり、本実施例においてはシリコ
ン樹脂をもちいているが、上記条件を満足するな
らば任意の粘性合成樹脂が採用され得る。更に本
実施例では、粘性合成樹脂１３の収容部２４と細
管１８が一体構成され、釣棒１９の上下動ととも
に収容部２４も上下動するが、細管１８及び細管
周辺部を第４図に示すように別体構成とし、収容
部２１を台座２２に固定させて配置し、案内管２
３を介して細管１８へ粘性合成樹脂を定量送給す
る機構とすれば上下動する部分を細管周辺部２７
のみに限定することもでき、昇降部分の軽量化が
はかれる。

上述した各装置類は無菌化された密閉ケース内
に収納され、搬送装置１に近接して各シヤーレの
蓋の取りはづし及び取りつけを行う開閉装置１２
を併設し且つ適宜空気清浄装置などを設けて雑菌
の混入を極力排除しうるよう構成されるものであ
る。

このようにして構成された装置を用いたコロニ
ーの移植は次のようにして行われる。適宜手段に
より密閉ケース外部より搬送装置端部に載置され
た生育用シヤーレ２及び移植用シヤーレ３はそれ
ぞれ釣菌ステーシヨン４及び移植ステーシヨン５
まで移送されて停止する。搬送装置１は平行配置
されたゴムベルトのみよりなり、移動時の振動に
よつて密閉ケース内の不必要な細菌をまき上げる
ことはない。次ぎに搬送装置１に近接して設けら
れた開閉装置１２が駆動して各シヤーレの蓋を排
除するとともに、釣菌ヘツド部上部より圧縮空気
を一定量送給して収容部内２４の押え板２０を押
圧すと、粘性合成樹脂１３は細管１８より一定量
押し出されて自重により鉛直方向に垂下する。こ
のとき押し出して形成される釣棒１９の長さは、
後続のカツター装置１０の切断動作でほぼ一定に
調節されることから定量押し出し装置の精度はそ
れほど高くなくとも釣菌作業には障害とはならな
いことがわかるが、同時に切断された釣棒１９の
先端は廃棄されることから、経済性の側面からは
高精度なものが望ましいのはいうまでもない。

次いで、釣棒１９の先端をカツター装置１０に
より切断して新たな採取端部２６を露出させてコ
ロニーの採取にそなえるわけであるが、この切断
により釣棒１９の長さは常に一定に保たれると同
時に、採取端部２６を無菌状態とし、釣菌作業に
目的外の細菌が混入することも防いでいる。特に
本実施例では切断刃２７を加熱殺菌しているの
で、切断刃２７は常時無菌状態に維持され、切断
刃２７が細菌を媒介することもない。またこの切
断位置は釣棒１９が降下したときに標準的な厚み
の生育培地表層をやや押圧する程度としておけ
ば、生育培地の厚みに多少の変動があつても釣棒
１９が柔軟に湾曲して距離差を吸収するため、あ
らゆる厚みの生育培地に対応可能となすことがで
きる。

釣棒１９が所定の長さに切断されれば、XYス
テージ９を移動させて釣菌ヘツド部７及び視覚セ
ンサー８を生育用シヤーレ２上へ移動停止させ、
生育用シヤーレ２の映像を撮像する。このとき光
源６を明視野とするか暗視野とするかはコロニー
の種類により適宜決定される。撮像された映像は
画像認識装置１１により処理されて採取目的たる
コロニーを特定し、XYステージ９のＸ軸、Ｙ軸
を同時に移動させて、釣菌ヘツド部７を対象たる
コロニー上部に正確に停止させるが、このコロニ
ーの特定作業はソフトウエア上で制御されるた
め、コロニー特定条件は任意に変更設定すること
ができ、たとえば一定の大きさ、形状のもののみ
を抽出したり、また光源前面に配置されるフイル
ターと組み合わすことにより、色彩をもその条件
に加えることも可能である。

採取すべきコロニーが特定されれば、釣菌ヘツ
ド部７を昇降機構２５により降下させて採取端部
２６をコロニーに接触させて細菌を付着させるの
であるが、この降下距離は常に一定距離で良い。
即ち、コロニーは個々培地表面からの高さが異な
るが、前述したように釣棒１９は柔軟に個々のコ
ロニーの高さに応じて湾曲して距離差を吸収する
ので、釣棒１９が生育培地へ突入することはな
い。釣棒１９に細菌が付着すれば釣菌ヘツド部７
を持ち上げると同時に、XYステージ９により該
釣菌ヘツド部７を移植用シヤーレ３の所定配列位
置上部へと移動させて停止させた後、再び降下さ
せて採取端部２６に付着した細菌を移植培地へ移
植する。釣棒１９はこのとき湾曲しているが、移
植培地への採取端部２６の接触位置は、それほど
の精度を要しないので、湾曲していることを障害
はない。生育用シヤーレ２と移植用シヤーレ３と
はこの湾曲を考慮して載置位置に垂直方向の段差
を設けておく。移植後、釣菌ヘツド部７を所定位
置へ移動させた後、再び釣棒１９の伸長、切断を
なして釣棒１９の湾曲部の排除と採取端部２６の
無菌化をはかり、次のコロニー採取作業に着手す
ることになる。

以上の過程を画像認識装置１１の制御のもとで
反復し、一定の条件を満たしたとき、たとえば特
定の形状、大きさに該当するの全ての細菌を移植
し終えたとき等を終了時とし、開閉装置１２を駆
動させて移植用シヤーレ３に蓋をした後、搬送装
置１により密閉ケース外部へ移送するものであ
る。尚、第４図に示したように釣菌ヘツド部を粘
性合成樹脂の収容部２１と細管周辺部３１とに別
体構成すれば重量軽減により昇降機構２５の負担
が少なくできるとともに、昇降時の慣性による定
量押し出し動作への悪影響も排除でき、さらに粘
性合成樹脂の収容体積を増加させることもできる
ため補充することなく長時間の連続作業が可能と
なる。

また移植用シヤーレを複数配置した場合は、一
回の釣菌作業で採取したコロニーを複数の移植用
シヤーレへ連続して分配することにより、同一の
コロニーの異種培地での適応性を調べることが可
能となりスクリーニング作業の一層の効率化がは
かられるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来、熟練者が多大の時間を
要して行つていたスクリーニング作業が人手を介
在させずに自動化できるので、スクリーニング作
業の高速化及び効率化がはかられ、作業者の負担
を大幅に軽減できるばかりでなく、人手をなくす
ことにより作業者が媒介していた細菌を完全に排
除できるものであり、更に作業者の個人差による
データーのバラツキをもなくしスクリーニング作
業の精度を高めることができるものである。

また本発明では釣棒を粘性合成樹脂としている
ため、あらゆる生育培地の表面状態に柔軟に対応
することができ、生育培地までの距離測定手段を
用いなくとも生育培地を付着さすことなく、目的
とするコロニーのみを確実に採取することが可能
である。更に、採取端部は各回の釣菌作業の直前
に供給され、しかもこの供給は加熱部で無菌状態
に保持されたカツター装置により釣棒先端部を切
断することにより実現されるので、採取端部に目
的外の細菌が混入することもなくスクリーニング
作業の成功率を格段に向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロ，ハ，ニ，ホは本発明にかかるコ
ロニーの移植方法の概要を示す簡略説明図、第２
図は本発明の実施例の概要を示すブロツク図、第
３図は同実施例における釣菌ヘツド部周辺部の構
造を示す簡略図、第４図は同実施例における他の
釣菌ヘツド部周辺部の構造を示す簡略図、第５図
は同実施例におけるカツター装置の簡略説明図、
第６図は同実施例における他のカツター装置の簡
略説明図である。 ａ……移送装置、ｂ……釣菌ヘツド部、ｃ……
視覚センサー、ｄ……細管、ｅ……釣棒、ｆ……
採取端部、ｇ……生育用シヤーレ、ｈ……生育培
地、ｉ……コロニー、ｊ……粘性合成樹脂、ｋ…
…移植用シヤーレ、ｌ……カツター装置、１……
搬送装置、２……生育用シヤーレ、３……移植用
シヤーレ、４……釣菌ステーシヨン、５……移植
ステーシヨン、６……光源、７……釣菌ヘツド
部、８……視覚センサー、９……XYステージ、
１０……カツター装置、１１……画像処理装置、
１２……開閉装置、１３……粘性合成樹脂、１４
……昇降保持部、１５……台座、１６……シリン
ダー、１７……ロツド、１８……細管、１９……
釣棒、２０……押え板、２１……収容部、２２…
…台座、２３……案内管、２４……収容部、２５
……昇降機構、２６……採取端部、２７……切断
刃、２８……抵抗パターン、２９……切断刃、３
０……加熱部、３１……細管周辺部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生育用シヤーレと移植用シヤーレを所定位置
   へ移送する搬送装置と； 先端に粘性合成樹脂の流出路たる細管を有し且
   つ適宜指令にもとづき該粘性合成樹脂を押し出す
   略定量押し出し機構を有した釣菌ヘツド部と； 該釣菌ヘツド部を保持して所定位置へ正確に移
   送し得る移送装置と； 前記釣菌ヘツド部の移動範囲内適所に配置さ
   れ、釣菌ヘツド部の採取端部を切断する加熱手段
   を備えたカツター装置と； 生育用シヤーレ及び移植用シャーレ上のコロニ
   ーを識別し且つ釣菌ヘツド部の位置管理を制御す
   るための視覚センサー及び画像認識装置とを設
   け、略定量押し出し機構により粘性合成樹脂を細
   管から押し出して釣棒を形成するとともに、該釣
   棒先端部を切断して採取端部を形成し、ついで画
   像認識装置の管理下で釣菌ヘツド部を生育用シヤ
   ーレ上へ移動させて、特定コロニー上に停止させ
   た後、降下させて前記採取端部でコロニーの採取
   を行い、つづいて該釣菌ヘツド部を移植用シヤー
   レ適所へ移動、降下させてコロニーの移植を行
   う、以上の過程を適宜回数反復してなるコロニー
   の移植方法。 ２ カツター装置の切断刃にセラミツクスを用い
   るとともに、該切断刃には加熱部を併設して該切
   断刃表層部の消毒滅菌をなすことを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項記載のコロニーの移植方
   法。 ３ カツター装置を水平往復運動する切断刃と固
   定された加熱部とから別体構成する前記特許請求
   の範囲第１項記載のコロニーの移植方法。 ４ 粘性合成樹脂としてシリコン樹脂を用いるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項、第２
   項及び第３項記載のコロニーの移植方法。 ５ 移植用シヤーレを同時に複数個供給すること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項及び第４項記載のコロニーの移植方
   法。