JP2011050324A - シャーレ自動供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リブ付きのシャーレを安定して切り出せるシャーレ自動供給装置を安価に提供すること。
【解決手段】シャーレ群Ｐが垂直方向に移動可能となるようにシャーレ群Ｐを囲繞するマガジン２ａと、マガジン２ａの下方に配置され、シャーレ群Ｐを下方から支えるシャーレ支え部３と、マガジン２ａの下端とシャーレ支え部３との間に設けられ、シャーレ群Ｐの最下段のシャーレが水平方向に１枚だけ通過可能な開口部４と、シャーレ群Ｐの最下段のシャーレをシャーレ支え部３から受け取り、水平方向に移動することにより、最下段のシャーレを開口部４を通過させて切り出す切り出しプレート９とを有するシャーレ自動供給装置である。切り出しプレート９は、切り出し方向の後方側に最下段のシャーレの側面と接する押し部９ａを有し、かつ、切り出し方向に対して上向きに４度以上２０度以下の傾斜角度θをもって配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、おもに微生物の臨床検査に使用する、自動検体塗布装置や自動ラベリング装置、自動分注機のシャーレ供給部として組み込まれるシャーレ自動供給装置に関する。

微生物の臨床検査において、シャーレ又はペトリ皿と呼ばれる容器に充填した、寒天、ゼラチン等の固形培地に微生物を含んだ検体を塗布、もしくは分注し、培養することが行われている。上記の臨床検査の前処理工程（検体塗布、検体分注、管理のためのラベル貼りなど）や、培養後の自動菌種判定などに用いる自動装置には、複数のシャーレを積み重ねたシャーレ群を収納したマガジンから、自動でシャーレを１枚ずつ切り出して次工程の処理を行う位置まで搬送するシャーレ自動供給装置が組み込まれている。

その一例として、特許文献１には、シャーレ群が筒状のマガジン内に収納され、かつ、前記シャーレ群の最下段に位置するシャーレが前記マガジンの最下部に設けられたシャーレ支え部材により支持されており、前記最下段に位置するシャーレの支持盤（ＳＵＰＰＯＲＴ ＴＲＡＹ）が下から上昇してきて、前記最下段のシャーレを受け取り、水平方向へ移動してシャーレを次工程の処理を行う位置まで搬送するシャーレ培地分注画線装置が開示されている。

また、特許文献２には、シャーレを個別に格納する格納棚の最下段のシャーレを水平方向に押し出す押し出し板を備えると共に、処理作業後のシャーレを再び格納箱へ戻す駆動装置を備えたコロニー数計測装置が開示されている。

国際公開第２００８／０８３４３９号 特開平９−１２１８３７号公報

従来のシャーレ自動供給装置においては、シャーレを１枚ずつ水平方向に切り出して搬送することから、シャーレ本体の底面及び蓋の上面が平滑な平面となっているシャーレを取り扱うことが前提となっている。

ところが、臨床検査の前処理工程や、培養後の自動菌種判定等の終了後のシャーレは、通常数十枚単位で、裸の状態（シャーレの側面を支持していない状態）で積み重ねて保管されることが多く、安定性にかける面があったことから、積み重ねたシャーレが容易に倒れることはないよう、シャーレ本体の底面に円環状の本体リブが形成を形成すると共に、蓋の上面に円環状の蓋リブを形成したものが多用されるようになっている。

その具体例を図８に示す。図８に示すシャーレ１は、シャーレ本体１ａと、このシャーレ本体１ａを上方から覆う蓋１ｃとからなる。シャーレ本体１ａの底面には円環状の本体リブ１ｂが形成され、蓋１ｃの上面には円環状の蓋リブ１ｄが形成されている。図８の例では、蓋リブ１ｄが本体リブ１ｂより大きい半径を有する。この本体リブ１ｂ及び蓋リブ１ｄの半径差により、シャーレ１を垂直方向に積み重ねると、下段側のシャーレの蓋リブ１ｄと上段側のシャーレの本体リブ１ｂとが嵌り合い、上下のシャーレは水平方向の位置がずれないようになる。

ここで、シャーレの本体リブ及び蓋リブの形状はシャーレメーカーによって様々であり、中には、図８（ａ）及び（ｂ）に示すようにシャーレ本体１ａの淵の角が立っているものがあり、こういったタイプは、図８（ｃ）のタイプに比べ、脱着の容易性を損なわない程度ではあるが、本体リブ１ｂと蓋リブ１ｄの嵌り合いが強くなる。一方、検査を行う検査センターには、検査内容に応じたシャーレメーカーを使いたいという要望があり、図８（ａ）〜（ｃ）のタイプを検査内容に応じて使い分ける必要がでてくる。

このように下段側のシャーレの蓋リブと上段側のシャーレの本体リブとが嵌り合うようにして垂直方向に複数積み重ねたシャーレ群から１枚ずつシャーレを切り出すにあたり、上記特許文献１のように、最下段に位置するシャーレに直接水平方向の力を与えて切り出し搬送する場合を考えると、切り出すシャーレの蓋リブとその直上のシャーレの本体リブがシャーレ自重により強固に嵌り合って切り出すことができず、装置停止や、シャーレ破損につながる。また、シャーレ毎の切り出しに要する力が安定せず、また、上述のようにシャーレの種類によってリブの嵌り合いの強さが異なることから、その切り出しに要する力の変動分を見越した余分な動力を有する切り出し手段を選定せざるを得ず、コスト高となる。

このようなリブの嵌り合いの影響を回避するには、シャーレ群の最下段に位置するシャーレの直上に位置するシャーレを予めエアチャックなどで挟み、その上のシャーレ群全体を支えつつ、最下段に位置するシャーレを垂直方向下方へ移動させた後、水平移動させて、次工程へ搬送する方式で対応できるものの、シャーレ群を把持するための動力機構が必要となり、その分装置が複雑になり、コストアップにつながる。

一方、上記特許文献２では、シャーレを格納箱に個々に格納していることからリブの影響はないものの、シャーレの格納箱への格納あるいは取り出しに手間が掛かり、作業効率の向上に問題がある。また、格納箱にシャーレを個々に格納する構造が必要となることから、コストアップにつながる。

以上より、本発明が解決しようとする課題は、シャーレの種類に依らず、シャーレのリブの嵌り合いによる切り出しミスをなくし、複数のシャーレを積み重ねたシャーレ群から１枚のシャーレを直接水平方向へ安定して切り出すことを可能にしたシャーレ自動供給装置を安価に提供することにある。

本発明は、底面に円環状の本体リブが形成されたシャーレ本体と、上面に円環状の蓋リブが形成され、前記シャーレ本体を上方から覆う蓋とからなるシャーレを、下段側のシャーレの蓋リブと上段側のシャーレの本体リブとが嵌り合うようにして垂直方向に複数積み重ねたシャーレ群から、１枚ずつシャーレを切り出して搬送するシャーレ自動供給装置であって、シャーレ群が垂直方向に移動可能となるように前記シャーレ群を囲繞するマガジンと、前記マガジンの下方に配置され、前記シャーレ群を下方から支えるシャーレ支え部と、前記マガジンの下端と前記シャーレ支え部との間に設けられ、前記シャーレ群の最下段のシャーレが水平方向に１枚だけ通過可能な開口部と、前記シャーレ群の最下段のシャーレを前記シャーレ支え部から受け取り、水平方向に移動することにより、前記最下段のシャーレを前記開口部を通過させて切り出す切り出しプレートとを有し、前記シャーレ支え部は、前記最下段のシャーレを前記切り出しプレートに移して切り出す際に前記切り出しプレートと干渉しないように、前記切り出しプレートによる切り出し方向に対して左右に隔てた少なくとも２つの部材で構成し、前記切り出しプレートは、前記切り出し方向の後方側に前記最下段のシャーレの側面と接する押し部を有し、かつ、前記切り出し方向に対して上向きに４度以上２０度以下の傾斜角度θをもって配置されていることを特徴とするものである。

このように、切り出し部プレートを上向きに４度以上２０度以下の傾斜角度θをもって配置したことで、切り出しプレートによる最下段のシャーレの切り出しが上向きの傾斜角度θをもって行われるので、最下段のシャーレとその直上のシャーレとの間にそれらのリブの嵌り合いを外す作用が働き、シャーレ群から小さい水平方向力のみで最下段のシャーレを切り出すことができる。

この本願発明のシャーレ自動供給装置において、切り出しプレートの傾斜角度θは４度以上１０度以下とすることが好ましい。このように傾斜角度の上限を１０度とすることで、最下段のシャーレに載るシャーレ群の傾きが抑えられ、切り出しプレートが上昇してシャーレ群をシャーレ支えから浮かす時や、切り出し直後のマガジン内のシャーレ群の挙動が安定する。

本発明によれば、シャーレ群の最下段のシャーレを切り出す際に、最下段のシャーレとその直上のシャーレとの間にそれらのリブの嵌り合いを外す作用が働き、シャーレ群から小さい水平方向力のみで最下段のシャーレを切り出すことができる。したがって、シャーレの種類に依らず、シャーレのリブの嵌り合いによる切り出しミスを無くし、シャーレ群から１枚のシャーレを直接水平方向へ安定して切り出すことができる。

また、装置構成自体は簡単であり、切り出しのための水平方向力も小さくて済むので、シャーレ自動供給装置を安価に提供することができる。

本発明のシャーレ自動供給装置の正面概略図である。 図１のシャーレ自動供給装置の平面概略図である。 シャーレ群の正面概略図である。 本発明のマガジンと切り出しプレートの位置関係説明図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。 図４のＡ−Ａ断面における本発明のシャーレ切り出し過程説明図である。（ａ）は切り出し前のマガジン開口部周辺、（ｂ）は切り出しプレート上昇完了時、（ｃ）は切り出しプレート水平移動開始時、（ｄ）はリブの嵌り合い解除時を示す。 本発明のマガジンの他の実施形態図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。 図６に示すマガジンでのシャーレ切り出し開始時の説明図である。 シャーレのリブ形状の説明図であって、（ａ）はシャーレ本体側壁の延長部で底面部より突出した状態でリブを設けた例、（ｂ）はシャーレ本体側壁の延長部より内方の底面部にリブを設けた例、（ｃ）はシャーレ本体、蓋とも垂直に近い側壁を形成し、そのシャーレ本体側壁の延長部より内方の底面部にリブを設けた例である。なお、（ａ）、（ｂ）のシャーレ本体側壁の傾きは（ｃ）との比較から強調して示す。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１及び図２に本発明のシャーレ自動供給装置Ａを示す。図１において、複数のシャーレ１を垂直方向に積み重ねたシャーレ群Ｐを囲繞して収納するマガジン２ａ〜２ｄが直線上に並列に配置されている。各マガジン２ａ〜２ｄの下端高さは切り出し方向に対して後方にあるほど（図１では左側）低くし、シャーレ搬送手段Ｂの移動を阻害しないようにしている。

各マガジン２ａ〜２ｄ内のシャーレ群Ｐは、図３に示すように、複数のシャーレ１を蓋１ｂを上にして積み重ねて構成されている。すなわち、シャーレ１は、図８でも説明したとおり、シャーレ本体１ａと、このシャーレ本体１ａを上方から覆う蓋１ｃとからなり、シャーレ本体１ａの底面には円環状の本体リブ１ｂが形成され、蓋１ｃの上面には円環状の蓋リブ１ｄが形成されている。蓋リブ１ｄが本体リブ１ｂより大きい半径を有し、この半径差により、シャーレ１を垂直方向に積み重ねると、下段側のシャーレの蓋リブ１ｄと上段側のシャーレの本体リブ１ｂとが嵌り合い、上下のシャーレは水平方向の位置がずれないようになる。

このようなシャーレ群Ｐが、各マガジン２ａ〜２ｄに囲繞され収納されている。図１及び図２ではマガジンを４つ設けたが、マガジンの数は必要なシャーレ枚数に応じて設定する。なお、個々のマガジン２ａ〜２ｄは同一構成であり、以下、マガジン２ａを例として説明する。

マガジン２ａは、図１及び図２に示すような、１面に垂直方向の開口部を設け、他の３面を壁板で囲繞した４角筒体とするか、図６に示すような、シャーレ群Ｐの側面の３ないし４箇所を支持する縦材・棒材等のマガジン支柱１２を支持材として配置した誘導枠体とするか、円筒体として形成する。何れの場合も、シャーレ群Ｐの側面が接触しない程度の間隔（４角筒体や誘導枠体におけるその囲繞空間の中心を通る仮想円の中心を通る直径をシャーレの直径より大きめとした寸法）として、シャーレ群Ｐを円滑に収納できるやや大きい直径として、シャーレ群Ｐの安定性を担保すると共に、シャーレ群Ｐを垂直方向に移動可能としてシャーレの切り出しを円滑なものとしている。

マガジン２ａの下方には、シャーレ支え部３が設けられており、マガジン２ａ内のシャーレ群Ｐを下方から支えている。シャーレ支え部３は図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、切り出し方向に対して左右に分割して設けられている。また、図４（ｃ）に示すように、マガジン２ａの下端とシャーレ支え部３との間であって切り出し方向を向く側には、シャーレ群Ｐのうち、最下段のシャーレ１ｘが１枚だけ通れるような開口部４が設けられている。この最下段のシャーレ１ｘの切り出し時には、最下段のシャーレ１ｘより上に位置するシャーレ群Ｐはマガジン２ａの内周面に接触し、その移動を阻まれる。

シャーレ搬送手段Ｂは、水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。シャーレ搬送手段Ｂには既知の搬送手段を用いれば良く、例えば図１及び図２に示すように、垂直方向をそのロッドの上端部に切り出しプレート９を固定した電動シリンダー５で行い、水平方向移動のため、電動シリンダー５をレール６に移動可能に設けてタイミングベルト７と固定し、タイミングベルト７がプーリ７ａを介して図２に示すサーボモータ８にて駆動するようにする。このサーボモータ８及び電動シリンダー５をプログラムで制御し、シャーレ搬送手段Ｂに設けた切り出しプレート９でシャーレの切り出しを自動で行う。

なお、切り出したシャーレをシャーレ搬送手段Ｂから次工程の処理位置へ搬送するには、既知の移載手段を用いれば良く、次工程でのシャーレの姿勢に合わせる必要があるが、例えば図２に示すように次工程が切り出し方向へ向かって直交方向にある場合は、スライドシリンダー１０のスライダーにシャーレ移動腕１１ａを設けたシャーレ移載部１１を設け、切り出しプレート９に載ったシャーレを次工程につながるシュート１１ｂへ払いだすようにする。

本発明のシャーレ自動供給装置において切り出しプレート９は、図４及び図５に示すように、切り出し方向に対して上向きに４度以上２０度以下の傾斜角度θをもって配置されている。また、切り出しプレート９には、切り出し方向の後方側に最下段のシャーレ１ｘの側面を押すための押し部９ａが設けられている。この押し部９ａの高さは最下段のシャーレ１ｘの側面のみ（好ましくは蓋の側面のみ）に接するように設定する。これにより、最下段のシャーレ１ｘのみに水平方向の切り出し力を与え、図４に示すように、マガジン２ａ内のシャーレ群Ｐから最下段のシャーレ１ｘのみを切り出しプレート９に載せて水平方向へ切り出すことができる。その要領を図５に示すシャーレ切り出し手順に沿って説明する。

第一に、マガジン２ａ内に複数枚のシャーレ１が収納され、そのシャーレ群Ｐの最下段に位置するシャーレ１ｘがシャーレ支え部３によって支えられることによってシャーレ群Ｐ全体が支えられる。図５（ａ）に示すように、シャーレ切り出し命令を受けたシャーレ搬送手段Ｂによって、切り出しプレート９がマガジン２ａ（予め、マガジン２ａ〜２ｄの順を決めておく。）の直下に移動する。

第二に、図５（ｂ）に示すように、切り出しプレート９がシャーレ支え部３よりわずかに高い位置まで電動シリンダー５のロッドの伸長駆動により上昇して最下段のシャーレ１ｘを上方へ押し上げ、マガジン２ａ内のシャーレ群Ｐ全体をシャーレ支え部３からわずかに浮かして支持する。このとき、最下段のシャーレ１ｘからその直上のシャーレ１ｙの自重による反力が直上のシャーレ１ｙのほぼ重心位置に作用している。また、切り出しプレート９が傾いているため、直上のシャーレ１ｙより上に積載されたシャーレ群Ｐはマガジン２ａの切り出し方向後方側の内周面に寄りかかり、最下段のシャーレ１ｘから直上のシャーレ１ｙへ、シャーレ群Ｐの重量による反力が直上のシャーレ１ｙの重心位置より切り出し方向前方側へずれて作用している。

第三に、その状態のまま、シャーレ搬送手段Ｂのサーボモータ８を駆動することで、そのタイミングベルト７に固定された電動シリンダー５が水平方向へ移動し始めることで、図５（ｃ）に示すように、切り出しプレート９が水平方向へ（図では右方向）移動し、切り出しプレート９に設けた押し部９ａが最下段のシャーレ１ｘを押す。このとき、最下段のシャーレ１ｘの上に載っている直上のシャーレ１ｙは、最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄ（図３参照）を介して水平方向の力を受ける。また、直上のシャーレ１ｙが切り出しプレート９の傾斜角度θによって傾いているため、マガジン２ａの内周面に対して傾斜角度θを有し、直上のシャーレ１ｙがマガジン２ａの内周面を切り出し方向前方側上向きに押す。

このため、直上のシャーレ１ｙはマガジン２ａ内周面から、水平方向反力と、垂直方向下向きにマガジン２ａ内周面との摩擦力を受ける。さらに、直上のシャーレ１ｙには上述のシャーレ群Ｐの重量による最下段のシャーレ１ｘからの反力がかかっている。この状態で、切り出しプレート９が移動を続け、直上のシャーレ１ｙがマガジン２ａの切り出し方向前方側の内周面を押し続けると、直上のシャーレ１ｙは、マガジン２ａからの水平反力によって、直上のシャーレ１ｙの本体リブ１ｂ（図３参照）と最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄ（図３参照）との嵌り合い部Ｔを中心に回転（図５（ｃ）において左回り）しようとするが、同時に、マガジン２ａ内周面との摩擦力により反対方向（図５（ｃ）において右回り）へ、その回転を阻止しようとする力が働き、この摩擦力による力が切り出しプレート９の移動に伴い、直上のシャーレ１ｙを図５（ｃ）において右回りに回転させるモーメントを生み出す。

この作用により、直上のシャーレ１ｙの本体リブ１ｂと最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄとの嵌り合いが外れやすくなる。さらに、図５（ｃ）に示すように、シャーレ群Ｐの左側面部とマガジン２ａ内周面との間に空間ができ、シャーレ群Ｐは切り出しプレート９の傾斜角度θによって左に傾き、直上のシャーレ１ｙが最下段のシャーレ１ｘから受けるシャーレ群Ｐの重量による反力の作用位置が切り出し方向後方側へ移動するため、リブの嵌り合い部Ｔを中心とするシャーレ群Ｐの重量の反力による左回りのモーメントは減少する。よって、上述のように、最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄと直上のシャーレ１ｙの本体リブ１ｂの嵌り合いを外す方向にモーメントがかかる。さらにそれに加え、最下段のシャーレ１ｘとその直上のシャーレ１ｙが傾斜角度θを持っているため、最下段のシャーレ１ｘが切り出し方向へ移動すると、最下段のシャーレ１ｘ及び直上のシャーレ１ｙは、直上のシャーレ１ｙの底面と最下段のシャーレ１ｘの上面との相対距離を広げる向きへ相対的に移動（以下、「離散」と称する。）する。

上述のモーメントの関係と離散により、結果として、最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄと直上のシャーレ１ｙの本体リブ１ｂの嵌り合いを外す作用が得られる。ここで、直上のシャーレ１ｙが、マガジン２ａから受ける反力によって反転してしまわないような条件として、マガジン素材は、例えば、鋼を代表するＳＵＳ３０４や表面未処理のアルミ、ポリプロピレンに代表されるプラスチックなどの一般的な摩擦力が得られるものが良く、表面の性状としてはＢ２（鉛筆硬度）材程度が良い。

第四に、図５（ｄ）に示すように、最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄは、その直上のシャーレ１ｙの本体リブ１ｂと切り離され、マガジン２ａの下方に設けた開口部４からマガジン２ａの外へ搬送される。

以上をまとめると、本発明においては、マガジン２ａ内のシャーレ群Ｐが、上向きの傾斜角度θを持った切り出しプレート９に押し上げられると、そのシャーレ群Ｐ全体も押し上げられるが、シャーレ１の外周直径よりもやや大きい直径を有するマガジン２ａの内周面に接触するとともに摩擦力により、その傾きが規制され、マガジン群Ｐの上部に位置するシャーレ１ほど水平状態に近い姿勢が保持され、最下段に近いほど上向きの傾斜角度θを持った切り出しプレート９の影響を受ける。したがって、個々のシャーレ１・・・、特に、最下段のシャーレ１ｘと当接している押し部９ａ近辺における、その直上のシャーレ１ｙとの間で離散が大きくなり、切り出しプレート９の水平方向への移動に伴い、嵌り合っているリブ相互に回転方向の力が加わることで、リブの嵌り合いの影響を少なくして分離することができる。なお、図６に示すようなマガジン２ａにおいても、図７に示すように、同様にリブの嵌り合いの影響を少なくして分離することができる。

ここで、切り出しプレート９の傾斜角度θは蓋リブ１ｄ、本体リブ１ｂの高さ及びマガジン２ａ内のシャーレ群Ｐの重量に応じて決定されるが、切り出しプレート９の傾斜角度θが４度未満であると、直上のシャーレ１ｙの側面部がマガジン２ａ内周面を上向きに押す力が十分に得られず、それに抵抗する摩擦力も小さく、右回りのモーメントが小さくなる。さらに、切り出しプレートの水平方向の移動量に対して、最下段のシャーレ１ｘと直上のシャーレ１ｙとの垂直方向の離散量が小さいため、シャーレ重量によるリブ同士の嵌り合いを強める作用が弱まらずリブ同士が強固に嵌り合ったままとなる。よって、リブの嵌り合いを外す作用が足りずに最下段のシャーレ１ｘを切り出すことができず、その最下段のシャーレ１ｘが詰まったり、最下段シャーレ１ｘ又は直上のシャーレ１ｙが破損したりする。

一方、切り出しプレート９の傾斜角度θが２０度を超えると、開口部４の高さを大きく設ける必要があり、切り出し後のシャーレ群Ｐがシャーレ支え部３に落下する際にシャーレ位置がずれて、次のシャーレ切り出しに悪影響を及ぼす。

本発明のシャーレ自動供給装置では、マガジン２ａの内周面と直上のシャーレ１ｙとが接触する部分Ｓ（図５（ｃ）参照）において、マガジン２ａの内周面と直上のシャーレ１ｙとの摩擦係数μ１は、切り出し角度（傾斜角度θ）によって決まる力のつり合いにより求められる摩擦係数μ０（実施例では下限摩擦係数）より大きい方が、シャーレの切り出し時の姿勢安定性が向上するので好ましい。すなわち上述の摩擦力を安定して得るのに貢献し、その結果、シャーレ切り出しに要する切り出し力のバラつきを抑制し、切り出しが安定する。

なお、摩擦係数μ１の上限は特に定めないが、シャーレ群Ｐの自重落下を妨げない程度であれば良く、０．７以下であれば問題はない。また、ここでいう摩擦係数は、簡易的な方法で測定したものでよく、例えば、マガジンに用いる素材上にシャーレを乗せ、前記素材を傾けていき、シャーレがすべり出した時に素材と水平方向がなす角度αより、μ＝ｔａｎαの関係から求めたもので良い。

また、本願発明のシャーレ自動供給装置において、マガジン２ａ内のシャーレ群Ｐのシャーレ枚数が４０枚を超える場合、切り出しプレート９の傾斜角度θは４度以上１０度以下とすることが好ましい。これにより、上述のシャーレとマガジンとの摩擦力によるモーメントを十分に得やすくなり、切り出しが安定する。これに加え、開口部４の高さを抑え、切り出し直後にマガジン２ａ内のシャーレ群Ｐがシャーレ支え部３上に落下する時の衝撃が抑えられ、シャーレ落下位置のずれを抑制できる。

切り出しプレートの角度θが１０度を超えると、切り出しプレート９が最下段のシャーレ１ｘを切り出した後、直上のシャーレ１ｙとその他のシャーレ群Ｐが、シャーレ支え部３に落下した衝撃でマガジン２ａの芯に対してずれてシャーレ支え部３に載り、次の切り出し時に最下段のシャーレが切り出しプレート９に対して芯がずれた状態で載ることになり、切り出し力が安定しないことがある。

本発明の効果を検証するため、図１及び図２に示す角筒状タイプのマガジン２ａを垂直に配置し、そのマガジン２ａ内に最大５０枚のシャーレ１を蓋を上側にして積み重ね、そのシャーレ群Ｐから最下段のシャーレの切り出し実験を行った。

シャーレ１は最大外径９０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、重量３０ｇ、シャーレ１の蓋と本体の嵌め合い径差はシャーレ半径方向に１．７ｍｍ、リブ形状は、図８（ａ）に示すタイプで、本体リブ１ｂ、蓋リブ１ｄともに高さは０．５ｍｍ、シャーレ半径方向の幅は０．５ｍｍのものを使用した。また、開口部４の高さはシャーレ支え部３のシャーレ１積載面からシャーレ１の高さに対して１．５倍、つまり２２．５ｍｍに設けた。切り出しプレート９に設けた押し部９ａの高さは、押し部９ａがシャーレ１高さ方向に最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄからシャーレ１ｘ蓋高さの半分以上離れた蓋側面を押すように設けた。切り出しプレート９の移動には、垂直方向の昇降駆動は電動シリンダー５、水平方向の走行駆動は図１に示すタイミングベルト７とプーリ７ａに替えて、傘歯車とボールねじ軸（図示せず。）を用いた。

本発明例１〜３３、比較例３４〜４５として、切り出しプレートの傾斜角度θを表１に示すものを用意した。なお、表１には、図５（ｃ）に示すように、各傾斜角度θでの切り出し時において、直上のシャーレ１ｙの本体リブと最下段のシャーレ１ｘの蓋リブ１ｄとの嵌り合い部Ｔから、マガジン２ａの内周面と直上のシャーレ１ｙとが接触する部分Ｓまでの水平距離Ｘ１と垂直距離Ｙ１を併記した。切り出し時に直上のシャーレがマガジンから押し出されて、反転（以下、「まくれる」という。）してしまわない最低限必要な下限摩擦係数μ０は力につり合いにより、Ｙ１／Ｘ１で与えられ、これも表１に併記した。

マガジン２ａ内周面には、直上のシャーレ１ｙとの摩擦係数μ１が０．１６（アルマイト処理のアルミ）、０．１９（アルマイト処理のアルミ）、０．３３（表面未処理のアルミ）、０．４（ゴム部材）、０．５（スチール）、又は０．６５（プラスチック）のものを使用し、シャーレ切り出し実験に供した。

実験方法として、シャーレ切り出し時の切り出しプレート９は、シャーレ切り出し命令をプログラムにて実行し、第一にマガジン２ａの直下に切り出しプレート９を移動後、第二に切り出しプレート９を上昇させ、シャーレ群Ｐをシャーレ支え部３から１ｍｍ持ち上げ、第三に切り出しプレート９を水平方向に移動させ、最下段のシャーレ１ｘを開口部４よりマガジン２ａの外に搬送する、という手順で制御した。シャーレ群Ｐのシャーレ積載枚数を５０枚からスタートし、４０枚、３０枚、２０枚、１０枚、５枚、４枚、３枚、２枚と順次最下段に位置するシャーレ１ｘを切り出し、その際に要した切り出し力（水平方向力）を測定した。ここで、本発明例、比較例ともに、１回の切り出し時における切り出し力の合計を切り出し回数で割った平均切り出し力と上記１回の切り出し時における切り出し力の全切り出し回数におけるバラつき幅を表１に記した。

表１に示すように、本発明例１〜３３は、平均切り出し力が１．３０ｋｇｆ以下、切り出し力のバラつき幅が１．５０ｋｇｆと安定していた。その中でも、切り出しプレートの角度θが４度から１０度の範囲である本発明例２〜２７は切り出し力のバラつき幅が１．２ｋｇｆ以下と安定し、また、シャーレとマガジンとの摩擦力μ１が下限摩擦係数μ０より十分に大きい本発明例２〜９、本発明例１１〜１３、本発明例１５〜１７、本発明例１９〜２７、本発明例２９〜３３は平均切り出し力が０．８０ｋｇｆ以下とさらに小さく良好であった。特に、切り出しプレートの角度θが４度から１０度の範囲で、かつ、シャーレとマガジンの摩擦係数μ１が下限摩擦係数μ０より十分に大きい本発明例２〜９、本発明例１１〜１３、本発明例１５〜１７、本発明例１９〜２７は平均切り出し力が０．７０ｋｇｆ以下と小さく、他の本発明例に比べ、さらに良好であった。

一方、切り出しプレートの傾斜角度θが０度である比較例３４〜３７は切り出し力が大きくシャーレ搬送手段の走行駆動源であるモータがオーバーロードとなったため、実験を中止した。また、切り出しプレートの傾斜角度θが３．８度である比較例３８〜４１は切り出しは可能であったものの、平均切り出し力が２ｋｇｆ前後と大きく、またバラつき幅も大きかった。これは、切り出し時にリブの引っ掛かりが起きたことが影響したものと思われる。

また、切り出しプレートの傾斜角度θが２５度である比較例４２〜４５は切り出し力のバラつき幅が１．５ｋｇｆを超えて大きくなり、安定性がなかった。これは切り出しプレートの傾斜角度θが大きすぎて、切り出し後のシャーレがシャーレ支え部に落下する距離が大きくなり、シャーレの位置がずれたためと思われる。

さらに、比較例４３〜４５では、直上のシャーレのまくれにより途中で切り出し不可となった。これは、直上のシャーレを下向きに押さえる力、つまり摩擦力が足りず、直上シャーレの姿勢を維持できなかったためと思われる。

以上の結果より、シャーレを安定的に切り出すには、切り出しプレートの傾斜角度θは４度〜２０度とする必要があり、好ましくは４度〜１０度であることが分かった。

本発明のシャーレ自動供給装置は、リブ付きシャーレに、自動処理（検体塗布・分注、ラベル貼り付け、培地分注、菌種自動判定など）を行う装置のシャーレ供給に利用可能である。

１ シャーレ
１ａ シャーレ本体
１ｂ 本体リブ
１ｃ 蓋
１ｄ 蓋リブ
１ｘ 最下段のシャーレ
１ｙ 直上のシャーレ
２ａ〜２ｄ マガジン
３ シャーレ支え部
４ 開口部
５ 電動シリンダー
６ レール
７ タイミングベルト
７ａ プーリ
８ サーボモータ
９ 切り出しプレート
９ａ 押し部
１０ スライドシリンダー
１１ シャーレ移載部
１１ａ シャーレ移動腕
１１ｂ シュート
１５ マガジン支柱
Ａ シャーレ自動供給装置
Ｂ シャーレ搬送手段
Ｐ シャーレ群
Ｘ１ 水平距離
Ｙ１ 垂直距離
Ｓ 接触部分
Ｔ リブの嵌り合い部
θ 切り出しプレートの傾斜角度

Claims (2)

1. 底面に円環状の本体リブが形成されたシャーレ本体と、上面に円環状の蓋リブが形成され、前記シャーレ本体を上方から覆う蓋とからなるシャーレを、下段側のシャーレの蓋リブと上段側のシャーレの本体リブとが嵌り合うようにして垂直方向に複数積み重ねたシャーレ群から、１枚ずつシャーレを切り出して搬送するシャーレ自動供給装置であって、
   シャーレ群が垂直方向に移動可能となるように前記シャーレ群を囲繞するマガジンと、
   前記マガジンの下方に配置され、前記シャーレ群を下方から支えるシャーレ支え部と、
   前記マガジンの下端と前記シャーレ支え部との間に設けられ、前記シャーレ群の最下段のシャーレが水平方向に１枚だけ通過可能な開口部と、
   前記シャーレ群の最下段のシャーレを前記シャーレ支え部から受け取り、水平方向に移動することにより、前記最下段のシャーレを前記開口部を通過させて切り出す切り出しプレートとを有し、
   前記シャーレ支え部は、前記最下段のシャーレを前記切り出しプレートに移して切り出す際に前記切り出しプレートと干渉しないように、前記切り出しプレートによる切り出し方向に対して左右に隔てた少なくとも２つの部材で構成し、
   前記切り出しプレートは、前記切り出し方向の後方側に前記最下段のシャーレの側面と接する押し部を有し、かつ、前記切り出し方向に対して上向きに４度以上２０度以下の傾斜角度θをもって配置されているシャーレ自動供給装置。
2. 前記切り出しプレートの傾斜角度θが４度以上１０度以下である請求項１に記載のシャーレ自動供給装置。

Images