JPH0661254B2

JPH0661254B2 - シャーレハンドリング装置

Info

Publication number: JPH0661254B2
Application number: JP11068086A
Authority: JP
Inventors: 隆志大川; 良信斉藤; 益三生見; 詔男杉浦
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPS62267642A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、シャーレハンドリング装置に関し、詳細に
は、数千さらには数万枚にも及ぶようなシャーレを使用
するコロニー自動移殖装置のシャーレハンドリング装置
に関する。

［従来の技術］従来、新しい菌種は、一般に、次のような９つの工程を
経て処理され、培養されている。

それは、（１）土壌の採取，（２）水による希釈，
（３）培養シャーレ内の寒天培地への植え付け，（４）
保温器内で一定時間の培養，（５）寒天培地上で繁殖し
た各種の菌のコロニーを目視判定，（６）所望のコロニ
ーのみを白金耳などで採取，（７）試験シャーレまたは
試験管の寒天培地への移殖，（８）培養してみて有望な
菌であれば種々のテストを繰り返して検討，（９）薬，
醸造，その他のバイオテクノロジーの分野への適用とい
うステップを経る。

以上の工程で有望そうな特定の菌のコロニーの目視判定
と採取、そして移殖は、人手によって行われ、面倒で効
率の良くない作業であった。そこで、このような欠点を
解消するために、Ｘ−Ｙステージを利用してシャーレの
培地を順次観察できるような操作装置とか、直接肉眼あ
るいは顕微鏡を介して培養シャーレの培地を観察するこ
とに代わって、カラーＴＶモニターによって画像処理を
し、このカラーＴＶを目視することによって観察し、そ
の作業の効率化と疲労を軽減しようとする自動装置が提
案され、また、開発されている。

この種の自動装置として開発されたコロニー自動移殖装
置は、各種のコロニーが混在した状態で繁殖しているソ
ースシャーレの培地から所定のコロニーを選別し、選別
に応じたコロニーを自動的に、かつ、連続的に順次採取
してオブジェクト（培養）シャーレ上の培地に順次移殖
するものである。

このような装置にあっては、コロニーの選別までの作業
は人手で行うことになるが、選別した段階で人が自動移
殖手段を操作し、その操作パネル又はキーボードを介し
て所定の指令を与えることにより、それ以後、移殖装置
が自動的に選別されたコロニーを採取し、別の所定の場
所に設置したオブジェクトシャーレに自動的に移殖する
作業を行う。従って、部分的にではあるが、人手や疲労
が軽減され、更に、その処理の効率化が図れる利点があ
る。

このように選別以降の採取作業等が自動化されることに
より、培養したソースシャーレからオブジェクトシャー
レへと移殖が比較的短時間の内にできるようになった。

しかし、このような移殖作業には一般的に数百枚から数
千枚、時には数万枚のシャーレが使用される。従って、
コロニー自動移殖装置によるコロニー自動移殖作業にお
いては、この大量のシャーレを如何に効率よく取り扱う
かが移殖作業自体の効率を大きく左右する。そのため多
くのシャーレを取扱う関係から多数のシャーレを収納す
るマガジン（又はシャーレカートリッジ，以下ここでは
これらを含めシャーレマガジンで代表する）が使用され
る。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、マガジンを使用して多くのシャーレを処理した
としても、１つのマガジンに収納できるシャーレの数に
は限度があって、数千以上、さらには数万ものシャーレ
を取扱う場合に多くのマガジンをいちいちセットしてい
たのでは効率が悪い。

そこで、複数のマガジンを同時に使用することも考えら
れるが、単に、複数個設けただけでは、コロニー自動移
殖装置全体が大きなものとなってしまう欠点がある。ま
た、マガジンが多くなると、それぞれのマガジンの状態
をオペレータが管理する必要も生じる。

［発明の目的］本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決す
るものであって、数千あるいは数万枚に及ぶシャーレを
使用するようなコロニー自動移殖装置において効率よ
く、小スペースで多くのシャーレを取扱うことができる
ようなシャーレハンドリング装置を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］このような目的を達成するためのこの発明のシャーレハ
ンドリング装置の特徴は、複数のシャーレを堆積し上部
にシャーレを排出する開口を有する２次元に配列された
マガジンと、これらマガジンのある一列に対応させて、
その上部に位置付けられ、シャーレを把持して移送する
ハンドリングアームと、ある一列のマガジンのうちのあ
るマガジンの最下部に配置されているシャーレを押し上
げる押上機構とを備えていて、ハンドリングアームが、
押上機構により最下部のシャーレが押し上げられたとき
に前記のあるマガジンの上部に排出されるシャーレを把
持するものである。あるいはまた、この発明は、前記と
は逆に、前記の押上機構に換えて、押上機構があるマガ
ジンのうちの最下部に配置されるシャーレを受けてこの
あるマガジンの上部にシャーレが放出されたときにシャ
ーレの放出ごとにほぼシャーレの厚さ分だけ降下する降
下機構になっていて、ハンドリングアームが、把持する
シャーレを前記のあるマガジンの上部で放出するもので
ある。

［作用］このように、２次元にマガジンを配置して、そのうちの
一列の上側にシャーレハンドリングアームを位置つけ
て、マガジンの上部からシャーレを排出し又は収納する
ようにすることにより、多くのシャーレを効率よく取り
扱うことができ、そのスペースも小さなものとなる。

また、マガジンの上側からシャーレを出し入れする構成
を採っているので、マガジンの内部状態を簡単にチェッ
クできる。

［実施例］以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について更
に詳細に説明する。

第１図は、この発明を適用したコロニー自動移殖装置の
内部の平面概要図、第２図は、その正面図、第３図は、
そのハンドリングアームの詳細図、第４図は、そのシャ
ーレハンドリング処理の説明図、第５図は、マガジンの
外観図である。

第１図において、１は、コロニー自動移殖装置であっ
て、オブジェクトシャーレの搬送コンベヤライン２０お
よびソースシャーレの搬送コンベヤライン３０が所定の
間隔で離隔されて並列に配置されている。搬送コンベヤ
ライン２０の上流側の適当な位置にオブジェクトシャー
レ供給部２２が配設され、オブジェクトシャーレ供給部
２２には、複数のマガジン２１，２１，・・・が２次元
に配列されていて、そこに堆積されたシャーレ２３は、
マガジン２１の底部に配置されたエレベータ機構により
横一列同時にシャーレの厚さ分に対応するだけ押上られ
る。

その結果、最上部に飛び出した一列分のシャーレ上部に
配置されたハンドリングアーム１０（，第１図では図示
せず。第２図参照）により同時に取り出され、搬送コン
ベヤライン２０上にまで搬送される。

同様に、ソースシャーレの搬送コンベヤライン３０の上
流側の適当な位置にソースシャーレ供給部３２が配設さ
れ、ソースシャーレ供給部３２には、複数のマガジン２
１，２１，・・・が同様に２次元に配列されていて、そ
こに堆積されたソースシャーレ２４は、マガジン２１の
底部に配置されたエレベータ機構により横一列同時にシ
ャーレの厚さ分に対応するだけ押上られる。

その結果、前記と同様に最上部に飛び出した一列分のシ
ャーレが上部に配置されたハンドリングアーム１０（第
２図参照）により同時に取り出され、搬送コンベヤライ
ン３０上にまで搬送される。なお、ここでは、ソースシ
ャーレが一列分取出されるようになっているが、これら
一列のマガジンの１つにだけのマガジンにシャーレを収
納しておけば、１つだけ搬送コンベヤライン３０上に取
り出すようにすることができる。このことは、オブジェ
クトシャーレ側についても同様である。

第１図に示されるように、搬送コンベヤライン２０上の
オブジェクトシャーレ２３は、駆動される搬送コンベヤ
ライン２０に乗って前進され、シャーレ取扱部４０ａの
正面位置に達する。

同様に、搬送コンベヤライン３０上のソースシャーレ２
４も独立に駆動される搬送コンベヤライン３０に乗って
流れ前進され、シャーレ取扱部４０ｂの正面位置に達す
る。そして、それぞれがシャーレ挟圧保持手段（図示せ
ず）により挟持されて固定され、シャーレ蓋着脱手段
（図示せず）により蓋を取りはらわれ、蓋の内状態のソ
ースシャーレ２４から選別された所定のコロニーをコロ
ニー移殖部４０により、ソースシャーレ２４に相対する
向側の、位置決めされかつ蓋の取りはらわれたオブジェ
クトシャーレ２３に移殖する作業が行われる。

なお、４３は、コロニー移殖手段４０の根元に配置され
るその移殖アームの移動機構である。

移殖終了後のオブジェクトシャーレ２３はシャーレ蓋着
脱手段により再び蓋が施される。その後、シャーレ挟圧
保持手段に付加されていた押圧力をリリースし、コンベ
ヤを駆動させて移殖の完了したシャーレを前進させ移殖
作業区画から排出する。排出されたシャーレはコンベヤ
ライン上を順次前進して流れて行く。

なお、２５は、移殖針の箱であり、移殖針２５がコロニ
ー移殖手段４０の移殖アームの先端に取付けられる。

さて、前記上流と同様に、オブジェクトシャーレ搬送コ
ンベヤライン２０の下流側の適当な位置には、移殖済オ
ブジェクトシャーレ収納部５０が配設されている。これ
は、上流側と同様に、２次元配列のマガジン２１を有す
る。そしてオブジェクトシャーレ収納部５０に相対する
位置のコンベヤライン上に所定の枚数のシャーレが蓄積
されたら、該シャーレをハンドリングアーム１０により
移殖済オブジェクトシャーレ収納部５０のマガジン２１
内に収納する。

同様に、移殖終了後のソースシャーレ２４もシャーレ蓋
着脱手段により再び蓋が施され、その後、シャーレ挟圧
保持手段に付加されていた押圧力をリリースし、コンベ
ヤを駆動させて移殖の完了したシャーレを前進させ移殖
作業区画から排出する。排出されたシャーレはコンベヤ
ライン上を順次前進して流れて行く。

そして、ソースシャーレ搬送コンベヤライン３０の下流
側の適当な位置に前記オブジェクトシャーレ収納部５０
と同様な、２次元配列のマガジン２１を有する使用済ソ
ースシャーレ収納部６０が配設されている。

さて、第２図に見るように、ソースシャーレ２４のシャ
ーレ取扱部４０ｂの上部には、カメラ７０が配置されて
いて、その横にＣＲＴディスプレイ７１が設置されてい
る。そして、第５図に見るマガジン２１が第１図，第２
図に見るように、４本結合されて、一列をなし、これが
４列、２次元配列される。

各マガジン２１は、第５図に見るように、上側となる四
角形状の上部フレーム２と、下側となる同様な四角形状
で対応した大きさの形状を有する下部フレーム３とを有
していて、これら上部フレーム２と下部フレーム３の間
には、それぞれ四隅において４つのパイプ部材４が等し
い長さで架け渡されている。

そして、上部フレーム２には、その中央部において、収
納するシャーレの外形（シャーレの蓋を含めた外径の寸
法）より少し大きなシャーレに対応する開口部５が設け
られていて、この開口部５は、これと連続する切欠き６
により開いた開口を形成している。さらに、開口部５の
周囲には、上側が開いたテーパ５ａが形成されていて、
シャーレを出し入れし易い構成を採っている。

また、下側にある下部フレーム３にもその中央部に収納
するシャーレの外形（シャーレの本体の外径の寸法）よ
り小さな径の開口部７が設けられていて、この開口部７
も、これと連続する切欠き８により開いた開口を形成し
ている。しかも、この切欠き８は、切欠き６とは反対の
方向に設けられ、このことにより強度と精度の向上を図
っている。

一方、４本のパイプ部材４，４，４，４の上部は、開口
部５の下側５ｂに連続するようにその径が順次小さくな
っている。

以上の構成により収納されるシャーレは、間隙なく堆積
でき、且つ４本のパイプ部材の外周の内側部分（外周一
部）が点接触に近い円い接触形態でシャーレの外側と接
し、シャーレ収納のガイドとなり、これら４本のパイプ
部材により囲まれる内側空間にシャーレが収納される。

この場合、収納されるシャーレは傷つくことが少なく、
しかもパイプ部材の外周で精度よく位置決めされて、収
納及び排出ができる。しかもテーパ５ａとパイプ部材４
の外周とによりその出し入れが非常に容易である。

次に、第３図，第４図に従って、シャーレの取扱いにつ
いて説明する。

第３図に見るように１列に４つのマガジン（そのうち
（内側２つは省略）に堆積された複数のオブジェクトシ
ャーレ２３，２３（又はソースシャーレ２４，２４，以
下シャーレ２３を以てこれらシャーレを代表する），・
・・は、第４図に見るエレベータ機構１３により同時に
上昇又は下降される。

ハンドリングアーム１０は、このエレベータ機構１３の
上部で４個の堆積されたシャーレ２３，２３，２３，２
３の上側に配置されていて、両側面でシャーレ２３を挟
持して移送する把持アーム１４を備えている。

把持アーム１４は、シャーレ２３を挟持した状態のとき
に、シャーレ２３の大きさより少し大きな間隔Ｌでほぼ
平行に配置された第１，第２の把持フレーム１５，１６
と、これら把持フレーム１５，１６に貫通してこれらを
相互にスライド移動可能にさせるスライド軸１７，１７
と、これら把持フレーム１５，１６の両側に架け渡され
て設けられた間隔拡大機構１８，１８と、そして支持フ
レーム１１とを有している。ここに間隔拡大機構１８，
１８は、両側にピン１９，１９が嵌入されたエアシリン
ダ１８ａ，１８ａと、ばね１８ｂ，１８ｂとからなり、
ピン１９，１９は、それぞれその他端側が把持フレーム
１５，１６の両端側壁面に植設されている。また、ばね
１８ｂ，１８ｂは、それぞれ伸張状態で把持フレーム１
５，１６の両端に架け渡されている。

一方、支持フレーム１１は、矢印で示す方向に移動可能
に支承され、前後移動アーム１１ａに固定されていて、
把持フレーム１５，１６には、それぞれの中央部に谷形
にへこんだ形状のゴム製の挟持部材１２ａ，１２ｂがそ
れぞれ４箇所（図では、２箇所、後は省略）に固定され
ている。これら挟持部材１２ａ，１２ｂは、それぞれシ
ャーレ２３を挟持している状態では、その外径に等しい
幅位置で対向してシャーレ２３の側壁を挟圧している。

ここで、エアシリンダ１８ａ，１８ａに高圧のエアーが
導入されたときには、第１，第２の把持フレーム１５，
１６がピン１９，１９により外側に押し出されて、その
間隔Ｌが拡大し、挟持部材１２ａ，１２ｂの挟圧する部
分の間隔は、シャーレ２３の大きさより大きくなる。そ
してエアシリンダ１８ａ，１８ａからエアーが排気され
たときには、ばね１８ｂ，１８ｂの作用により挟持間隔
Ｌにまで把持フレーム１５，１６が相互に引き寄せられ
てその間に挿入されたシャーレ２３をその挟持部材１２
ａ，１２ｂで挟圧して保持するものである。

一方、第４図に見る、エレベータ機構１３は、モータ１
３１に結合されたボールスクリュー機構１３２とそのボ
ールナット部分が埋設された押上アーム１３３とを備え
ていて、モータ１３１がベースフレーム１３０に固定さ
れている。ここに押上アーム１３３は、４個一列のマガ
ジン２１に積層され、配置されたシャーレ２３，２３，
２３，２３の最下部の底部中央位置に押当てられる櫛形
形状（第３図参照）をしている。

なお、第４図にあっては、前２つのマガジン２１のみ示
し、後ろ側は省略している。

また、個々のマガジン２１に積層されたシャーレ２３，
２３，・・・は、第４図に見るように、順次隙間なく堆
積されて配置され、各マガジン２１を載置しているマガ
ジン載置台１３５がモータ１３６により一列のマガジン
幅に対応してマガジンの列を前後に移動させる。

第４図に見る制御回路１３７は、この前後移動を制御す
るために、モータ１３６を制御するとともに、ハンドリ
ングアーム１０（特に、その回転アーム１１ａ及びエア
シリンダ１８ａ，１８ａ）とエレベータ機構１３のモー
タ１３１とを制御する。

次に、シャーレ供給部側のマガジンからシャーレを取出
すシャーレハンドリング動作を中心に説明する。

まず、制御回路１３７の制御により所定の位置から前後
移動アーム１１ａを動作させてハンドリングアーム１０
を、シャーレ排出位置である、あるマガジン列の上部に
移動させて来て、停止する。次に、エアシリンダ１８
ａ，１８ａに高圧のエアーを導入して、第１，第２の把
持フレーム１５，１６の間隔を大きくして、挟持部材１
２ａ，１２ｂの対向間隔をシャーレ２３の外形より大き
く開く。

この時点で、制御回路１３７は、モータ１３１を駆動し
てエレベータ機構１３の押上アーム１３３を１シャーレ
の高さ分だけ上昇させる。その結果、積層されたシャー
レ２３の最上部のシャーレ２３が挟持部材１２ａ，１２
ｂの間に配置され、この位置で押上アーム１３３の上昇
が停止する。

次に、制御回路１３７は、エアシリンダ１８ａ，１８ａ
に高圧のエアーを排気して、ばね１８ｂ，１８ｂにより
第１，第２の把持フレーム１５，１６の間隔をせばめ
て、シャーレ２３の外側側面を挟持するように閉じる。
そこで、１列に配置されたマガジン２１の４つの最上部
のシャーレ２３，２３，２３，２３は、それぞれ同時に
挟持部材１２ａ，１２ｂに挟持される。

次に、制御回路１３７は、前後移動アーム１１ａを駆動
して、把持した４つのシャーレ２３を同時に搬送コンベ
ヤラインの上部まで移送してそのベルト上に放出する。

ここで、シャーレ２３が蓋付きの場合には、シャーレ本
体と蓋とを同時に移送する。この同時に移送するため
に、挟持部材１２ａ，１２ｂは、それぞれ弾性体を使用
しているので、弾性変形を利用してシャーレ本体と蓋と
を挟圧するが、この場合挟持部材１２ａ，１２ｂの下側
を少し突出した段付きの形状としておけば、シャーレの
蓋の部分の側面下側部分を確実に挟持できるようにする
ことができる。

ところで、一列のマガジン２１，２１，２１，２１のシ
ャーレ２３がすべて空になると、その時点で、すべて空
になった一列のマガジン２１，２１，２１，２１が配列
の外へと取り出されあるいは排出されて、制御回路１３
７は、制御回路１３７は、マガジン載置台１３５を前後
移動するモータ１３６を駆動して、一列分の幅だけ前進
させ、次のマガジンの一列をハンドリングアーム１０の
位置に配置して位置付け、今度は、この一列の各マガジ
ンのシャーレ取り上げる作業を開始する。

なお、マガジンに中にシャーレがないか否かは、エレベ
ータ機構１３の上昇位置で簡単に分かる。

また、マガジンの上側からシャーレを出し入れする構成
を採っているので、上側に光センサを配置しても簡単に
検出でき、オペレータが直接上から見ることで、マガジ
ンの内部状態を簡単にチェックできる。

一方、収納については、ハンドリングアーム１０の動作
が逆となり、エレベータ機構の降下動作とともに、マガ
ジン２１に上部から順次シャーレの収納が収納されて行
き、一列のマガジン前部にシャーレが終了した時点で、
次の列の空のマガジンが移動して位置付けられる。その
動作の詳細は、シャーレ取出しの場合とほぼ逆となるの
で割愛する。

以上説明してきたが、実施例では、２次元に配列された
マガジンからの所定の排出シャーレの把持位置（シャー
レピックアップ位置）にハンドリングアームを設定し
て、その位置にマガジン側の列を順次位置付けるように
しているが、これは、マガジンの配列側を固定として、
ハンドリングアーム側を順次マガジンの配列に合わせて
それぞれの列の位置付けるように設定してもよい。

また、実施例では、ハンドリングアームが一列のマガジ
ンから同時に一列分のシャーレを取上げるように説明し
ているが、これは、そのうちのうちの任意のシャーレを
取上げればよい。

［発明の効果］以上説明したように、この発明のシャーレ取り扱い装置
にあっては、２次元にマガジンを配置して、そのうちの
一列の上側にシャーレハンドリングアームを位置つけ
て、マガジンの上部からシャーレを排出し又は収納する
ようにすることにより、多くのシャーレを効率よく取り
扱うことができ、そのスペースも小さなものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したコロニー自動移殖装置の
内部の平面概要図、第２図は、その正面図、第３図は、
そのハンドリングアームの詳細図、第４図は、そのシャ
ーレハンドリング処理の説明図、第５図は、マガジンの
外観図である。１…コロニー自動移殖装置、２…上部フレーム、３…下
部フレーム、４…パイプ部材、５，７…開口部、６，９
…切欠き、８…切欠き、１０…ハンドリングアーム、１
１…支持フレーム、１２ａ，１２ｂ…挟持部材、１３…
エレベータ機構、１４…把持アーム、１５…第１の把持
フレーム、１６…第２の把持フレーム、１７…スライド
軸、１８ａ…間隔拡大機構、１８ｂ…ばね、１９…ピ
ン、２０…オブジェクトシャーレの搬送コンベヤライ
ン、２１…マガジン、２３…オブジェクトシャーレ、２
４…ソースシャーレ、３０…ソースシャーレ、搬送コン
ベヤライン、１３１，１３６…モータ、１３２…ボール
スクリュー機構、１３３…押上アーム、１３５…マガジ
ン載置台。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のシャーレを堆積し上部に前記シャー
レを排出する開口を有する２次元に配列されたマガジン
と、これらマガジンのある一列に対応させて、その上部
に位置付けられ、シャーレを把持して移送するハンドリ
ングアームと、前記ある一列のマガジンのうちのあるマ
ガジンの最下部に配置されているシャーレを押し上げる
押上機構とを備え、前記ハンドリングアームは、前記押
上機構により前記最下部のシャーレが押し上げられたと
きに前記あるマガジンの上部に排出されるシャーレを把
持することを特徴とするシャーレハンドリング装置。
【請求項２】前記押上機構は、前記あるマガジンのうち
の最下部に配置されるシャーレを受けて前記あるマガジ
ンの上部にシャーレが放出されたときにシャーレの放出
ごとにほぼシャーレの厚さ分だけ降下する降下機構であ
り、前記ハンドリングアームは、把持するシャーレを前
記あるマガジンの上部で放出することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のシャーレハンドリング装置。
【請求項３】押上機構は、前記あるマガジンのうちの最
下部に配置されているシャーレを押し上げかつ前記ある
マガジン又は他のマガジンのうちの最下部に配置される
シャーレを受けて前記あるマガジン又は他のマガジンの
上部にシャーレが放出されたときにシャーレの放出ごと
にほぼシャーレの厚さ分だけ降下するエレベータ機構で
あり、前記ハンドリングアームは、前記エレベータ機構
により前記最下部のシャーレが押し上げられたときに前
記あるマガジンの上部に排出されるシャーレを把持しか
つ把持するシャーレを前記あるマガジン又は他のマガジ
ンの上部で放出することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のシャーレハンドリング装置。
【請求項４】２次元に配列されたマガジンは、ハンドリ
ングアームに次の一列が位置付けられる方向に移動可能
に支持され、前記ハンドリングアームは、マガジンの一
列に対応する所定の位置に位置付けられ、その位置の下
側に位置する一列のマガジンが空になったとき、又は所
定量のシャーレを一列のマガジンに収納したときに、こ
の列に連続する次の列のマガジンが前記ハンドリングア
ームの下に位置付けられることを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項記載のシャーレハンドリング装
置。
【請求項５】ハンドリングアームは、一列のマガジンの
各マガジンから排出されたシャーレを同時に把持し又は
各マガジンにシャーレを同時に放出することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のシャーレハン
ドリング装置。