JP2000171360A - コロニ―採取方法および装置 - Google Patents

コロニ―採取方法および装置

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JP2000171360A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像情報を元にコロニーの空間的位置を極め
て正確に算出して精度の高いコロニーの採取方法および
装置を得る。 【解決手段】 コロニーの空間的位置を算出するための
位置基準手段手段を設け、コロニーの空間的位置を才覚
に把握、算出した後に該コロニーを採取する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は大腸菌のコピー作業など
生物学的試料の複製を作製したり、コロニーなど生物学
的な試料成分を別途解析する目的で採取する装置におい
て、特に画像によるコロニー位置認識手段(2)を用い
てそれら生物学的試料を効率的に採取するコロニー採取
方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在分子生物学を中心とする生化学の分
野においては、頻繁にコロニーなどと呼ばれる生物学的
群体が実験に利用されている。これらコロニーを効率的
に保存するためにコロニーのコピー作業と呼ばれる菌の
移植・保存作業が頻繁に行われている。この手法におい
ては効率よくその先端を例えばコロニーとしての大腸菌
の一部に接触させ採取して、その菌体の一部を他の無菌
的な培地などの上に再度接触させる手法であり日常的に
広く採用されている。
【0003】また分子生物学の他の手法としては多数の
コロニーの中から目的の試料とのみ親和性を示すコロニ
ーを選択する手法が頻繁に行われている。この手法はブ
ロッティングとよばれ具体的な作業手順としては、多数
のコロニー群を特定の膜の上の極めて微小な領域の中に
ピンポイント的に整然と順序よく並べその後に解析する
ものである。
【0004】これらコロニーの採取においての作業の特
徴はコロニーの大きさが通常2mm以下と非常に小さ
く、また極めて小さな領域に多数のコロニーが増殖して
いることにある。すなわち、非常に小さく密集した領域
中において目的のコロニーのみを採取しなければならな
いのである。
【0005】これらの目的で使用される生物学的試料を
採取する方法として微細な太さのピンを用いて人間の目
でコロニーを認識して手作業で採取する手法が頻繁に使
用されている。この人間の目を使った方式だと微小領域
中でのコロニーの正確な位置を判断できるためコロニー
採取の採取位置精度がきわめて高い反面、作業が煩雑で
大量の試料を処理する際には作業する人間に大きな労力
や精神的苦痛を伴い不向きな欠点も抱えていた。
【0006】また、これらのコロニー採取において最近
多数の試料を処理する目的で自動制御の機械方式のコロ
ニー採取装置が多数開発されてきている。その基本構成
とはコロニーの位置を自動的に認識するため光学的な解
析手段とくにCCDカメラを中心とする画像によるコロ
ニー位置認識手段(2)がコロニーの位置を検知して認
識する手段として採用され、その位置認識に基づいて例
えばXYZ軸を駆動するモーターの動作に制御されたピ
ン形態の採取ユニットがコロニー採取を行う自動化され
た装置であり広く使われるようになっている。
【0007】すなわち、画像情報によりコロニーの空間
的位置を認識してコンピュータで把握した後、その空間
的な位置情報に従って自動的に機械制御されたコロニー
採取のための部分が稼働して効率的に同じ動作を繰り返
しコロニー採取作業をする専用の装置が最近開発され有
用な結果を得ている。
【0008】しかしこれら画像によるコロニー位置認識
手段(2)を用いたコロニー採取方法及び装置において
は、該画像によるコロニー位置認識手段(2)そのもの
の設置のわずかな空間的位置ずれによって認識するコロ
ニーの画像上の位置が大きくずれたり、例えばオートフ
ォーカス機能を持った精度の高い画像によるコロニー位
置認識手段(2)を採用した場合には該画像によるコロ
ニー位置認識手段(2)のフォーカスの設定のずれによ
り画像の拡大縮小が行われ採取すべきコロニーの画像上
の座標に大きな狂いが生じて目的のコロニーを正確に採
取できないなど未だ多くの欠点を抱えていた。
【0009】
【発明が解決しようとしている問題点】本発明は以上の
観点から、画像によるコロニー位置認識手段(2)を持
ちその画像情報からコロニーを採取するコロニー採取方
法および装置において、位置基準手段(1)を新たに設
けることにより、該画像によるコロニー位置認識手段
(2)が空間的にわずかに位置ずれを起こしその結果目
的とするコロニーの画像情報上の座標に狂いが生じてい
ても位置基準手段(1)の位置情報を参照して画像上の
情報から正確にコロニーの空間的座標上の位置を計算し
認識して目的のコロニーを正確に採取できる極めて精度
の高いコロニー採取方法及び装置を提供するためになさ
れたものである。
【0010】
【問題を解決するための手段】而してかかる目的の実現
のためになされた本発明よりなるコロニー採取方法及び
装置の特徴は、コロニーを保持している容器(3)の近
辺にコロニーの位置を正確に認識できる位置基準手段
(1)を新たに設け該位置基準手段(1)の位置情報を
参照して採取を目的とするコロニーの空間的位置をより
精度よく算出してコロニーを正確に採取するようにした
ことにある。
【0011】即ちコロニーを保持している容器(3)中
のコロニーの位置を正確に認識するに当たり、画像によ
るコロニー位置認識手段(2)により認識した画像情報
において位置基準手段(1)を絶えず画像の中に含むこ
とによって、画像中において画像によるコロニー位置認
識手段(2)の位置ずれなどによって発生した採取を目
的とするコロニーの空間的座標上の変換計算による位置
ずれを位置基準手段(1)の絶対的位置情報を参照して
補正し正確なコロニーの座標空間上の位置を認識するこ
とができるものである。
【0012】すなわち、コロニー採取においてもっとも
必要な情報はコロニーの空間的絶対位置であり画像情報
上の該コロニーの座標からの空間的位置座標の算出は画
像によるコロニー位置認識手段(2)の位置が絶対的に
装置に固定されている場合にのみ正確な情報となる。よ
って例えば振動その他の外的影響を受ける絶対的に固定
であるとは言い難い画像によるコロニー位置認識手段
(2)においては絶対的座標を持ち固定されている位置
基準手段(1)の情報を参照する場合において初めてコ
ロニーの絶対的座標情報が得られることを見いだし本発
明を完成したものである。
【0013】本発明で言う位置基準手段(1)とは該コ
ロニー採取装置に設置されている画像によるコロニー位
置認識手段(2)によって画像中に認識される構造のも
のなら何らその位置、認識形態およびその大きさに限定
されるものではないが、特に画像によるコロニー位置認
識手段(2)によって認識されるコロニーを保持してい
る容器(3)と同じ画像視野中において認識される位置
であることが好ましい。また、その位置に関しては特に
特定の位置に固定されていることが好ましい。
【0014】本発明で言うコロニーを保持している容器
(3)とは、コロニーを増殖させる培地と呼ばれる栄養
を供給する部材が保持できる構造の容器であれば何らそ
の材質あるいは大きさに限定されるものではないが、特
にシャーレと呼ばれるコロニーを保持している容器
(3)が好ましい。
【0015】本発明で言うコロニーを保持している容器
に近接するとは、画像によるコロニー位置認識手段
(2)においてコロニーを保持している容器(3)の少
なくとも一部と該位置基準手段(1)とが同一の画面上
にて認識される位置であればコロニーを保持している容
器(3)と位置基準手段(1)との距離あるいは空間的
位置に何ら限定されるものではないが、特に距離として
は容器からの距離が10cm以内であることが好まし
い。またコロニーを保持している容器(3)と位置基準
手段(1)の水平面的な関係は同じ高さであることが好
ましい。
【0016】本発明で言う画像によるコロニー位置認識
手段(2)とは、少なくとも光学的手段によって生物学
的群体を認識できる機能のあるものであれば特にその種
類、認識方法、大きさなどに限定されるものではない
が、CCDカメラなどの画像認識装置により構成されて
いることが好ましい。
【0017】本発明で言う発光体(4)とは、画像認識
時に定常的に光線を照射できる機能をもった発光体
(4)であれば何らその種類、発光光線の波長、発光源
に限定されるものではないが、特にLEDと呼ばれる発
光体(4)が好ましい。また、その大きさは10mm以
内特には0.1−3mmであることが好ましい。
【0018】
【発明の作用】本発明によれば、画像によるコロニー位
置認識手段(2)を用いたコロニー採取方法および装置
において、極めて正確に採取を目的とするコロニーの空
間座標上の位置を認識してコロニーを採取するばかりで
なく、オートフォーカス機能を持ったきわめて画像認識
精度の高い画像認識装置が画像によるコロニー位置認識
手段(2)として採用できるという作用がある。
【0019】すなわち、通常のコロニー培養においては
培養に使用する培地の厚さに関して厳密に測定して増殖
を行っていない。そのため同じ培地でのライブラリーの
作製に関しても得られる培地の厚みには5ー20mm程度
と個々の培地作製においてかなりの差があり、画像によ
るコロニー位置認識手段(2)にて画像を認識するに際
して培地ごとに最適なフォーカスを設定して鮮明な画像
を得ることは重要なことである。
【0020】しかしオートフォーカス機能を備えた画像
によるコロニー位置認識手段(2)においては得られる
画像中のコロニーを保持している容器(3)の大きさが
適宜変わりそれによって画像情報からのコロニーの空間
的位置を算出する際に正確な変換計算ができないという
欠点も持っていた。しかし位置基準手段(1)を持つこ
とによって例えばこのようなオートフォーカス機能を備
えた極めて高い精度の位置認識手段を用いる事ができ、
さらにはより正確にコロニーの採取ができるコロニー採
取方法および装置を提供できることにある。
【0021】
【発明の実施形態】以下本発明の実施例について図面を
参照して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例
にのみ限定されるものではない。
【0022】図1は本実施例の一形態を示す画像による
コロニー位置認識手段(2)を持つコロニー採取装置の
概観図である。すなわち画像によるコロニー位置認識手
段(2)としては市販のCCDカメラと呼ばれる手段を
用い、CCDカメラから得られた情報をコンピュータに
取り込みその画像情報に基づいて目的とするコロニーの
空間的位置を算出してコロニーを採取ユニット(6)に
て採取するコロニー採取装置である。
【0023】画像によるコロニー位置認識手段(2)よ
り得られた採取を目的とするコロニーの画像上の位置情
報をコロニー位置認識手段(1)の画像上の位置情報を
参照して該コロニーの空間的位置情報に算出、変換して
別途コンピュータにより駆動位置制御される採取ユニッ
ト(6)が稼働して目的とするコロニーを採取する構成
となっている。
【0024】位置基準手段は、円形のシャーレを囲むよ
うに2隅に配置設定を行った。またその具体的な動作形
態としてはLEDを発光体(4)として用いてちょうど
コロニー位置認識手段によって得られた画像中に点形状
としてLEDが認識されるようにLEDのすぐ上部に直
径1mmの穴をあけた板を設置した。
【0025】図2はコロニーを保持している容器(3)
にシャーレを採用して図1の装置の画像によるコロニー
位置認識手段(1)によって認識されたシャーレ全体の
画像の概観画像図である。シャーレに1cmの厚さでL
B培地(30マイクログラム/ml、20%グリセロー
ル)をまきその上に大腸菌ライブラリー(マウスブレイ
ン、cDNAライブラリー #937319:ストラタ
ジーン社(アメリカ))をまいて作製した大腸菌ライブ
ラリーの1つである。シャーレ中のコロニーが精度よく
認識できることに加えて、同じ画像上に位置基準手段
(1)をも同じ画像中小さな点として含む画像になって
いる。
【0026】位置基準手段(1)からの情報によって画
像によるコロニー位置認識手段(2)から得られた位置
情報を補正して求めた位置情報に従って大腸菌ライブラ
リーのコロニー96個を採取した結果96個中96個の
採取において目的のコロニーが採取できた。
【比較例】
【0027】図2と同じ装置と同じ試料および培地にお
いて、培地の厚みを0.5cmにして培養を行い画像に
よるコロニー位置認識手段(2)によって画像情報の取
得を行った。図2と比較してシャーレ全体の画像がやや
小さくなった。すなわち培地の厚さの差によってCCD
カメラと培地表面のコロニーとの距離が異なりその結果
鮮明な画像を得ようとピントを合わせて鮮明な画像を得
ると両者においては画像中の対象の大きさが変化するこ
とに起因するものである。
【0028】その際に位置基準手段(1)からの情報に
よらずに同じ大腸菌ライブラリーのコロニーの採取を行
った。すなわち、コロニーの画像情報からのみでコロニ
ーの空間的位置算出を行った。位置基準手段(1)から
の情報によらずにコロニーの空間的位置算出を行ったそ
の不正確さが原因で採取に際して最大約2mmの位置ず
れを起こして96個のコロニー中59個のコロニー採取
においてコロニーの採取は行えなかった。
【0029】このため画像上の位置基準手段(1)から
の情報なく画像上のコロニーの位置情報のみで目的のコ
ロニーの絶対的位置を算出してそれを真の空間的位置と
認識することは不正確なコロニーの空間的位置を算出す
ることになった。
【発明の効果】
【0030】上記実施例の説明からも明らかなように、
本発明によれば特別な画像の解析プロトコル処理を行う
必要なくいろいろの形状あるいは厚みの異なる試料に対
しても簡易にコロニーの位置を認識でき正確に採取がで
きるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のコロニー採取装置の概観図
である。
【図2】本発明の一実施例コロニー採取装置の画像によ
るコロニー位置認識手段(2)において得られた培地の
厚さ2cmのシャーレの画像概略図である。
【符号の簡単な説明】
1 位置基準手段 2 画像によるコロニー位置認識手段 3 コロニーを保持している容器 4 発光体 5 コロニー 6 採取ユニット 7 コロニーを保持している容器を支える台

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像によるコロニー位置認識手段(2)
    を用いて採取すべきコロニーの画像情報から該コロニー
    の空間的位置を算出して該コロニーを採取するコロニー
    採取方法において、画像中の位置基準手段(1)の位置
    情報を参照してコロニーの空間的位置を算出してコロニ
    ーを採取することを特徴とするコロニー採取方法。
  2. 【請求項2】 画像によるコロニー位置認識手段(2)
    を持つコロニー採取装置において、画像中のコロニーの
    位置を決定するための位置基準手段(1)を持ち該位置
    基準手段(1)の位置情報を参照してコロニーの空間的
    位置を算出してコロニーを採取することを特徴とするコ
    ロニー採取装置。
  3. 【請求項3】 位置基準手段(1)がコロニーを保持し
    ている容器(3)に近接されていることを特徴とする請
    求項2記載のコロニー採取装置。
  4. 【請求項4】 複数の位置基準手段(1)を持つことを
    特徴とする請求項2記載のコロニー採取装置。
  5. 【請求項5】 位置基準手段(1)が発光体(4)であ
    ることを特徴とする請求項2記載のコロニー採取装置。
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