JP2023107338A - 線虫自動移行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たくさんの線虫がいるシャーレから、決められた数の線虫をピックアップして、線虫培養用の別のシャーレに移す工程において、人の手で行うと、人によっては、線虫を無用に触ったり、長時間追い回したりして、線虫が弱ってしまい、その後うまく増殖しないなどの問題がある。【解決手段】線虫３０の載ったシャーレ８の上方から撮像装置でシャーレ８内の線虫３０を撮像し、画像処理により雌雄同体・卵の有無・サイズなどを判断し、捕まえるべき線虫３３を特定し、線虫３３の近傍にピックバー２０を降ろし、ピックバー２０を線虫３３のほうに移動することで線虫３３を捕まえ、別の培養用シャーレ１０に移動するという動作を複数回繰り返し行う線虫自動移行装置。【選択図】 図２

Description

線虫の、匂いに反応する性質を生かし、特定の物質の検査を行う線虫を培養する場合に、えさの入った寒天培地に線虫を数匹投入し、その後培養装置に投入する作業において、えさの入った寒天培地への線虫の投入作業を自動化する線虫自動移行装置に関するものである。

現在本分野の作業は、人の手で行われており自動化されていないのが現状である。人の手で行うにあたり、作業の効率化も試みられており、特許文献１にあるように、線虫がバッファー液の中に存在しており、バッファー液ごと線虫を吸い取り、紙製ウエスを敷いた別のシャーレに移す方法も提案されているが、紙製ウエスでバッファー液を吸い取る際、紙製ウエスが線虫に触れると、線虫を傷つけてしまったり、線虫にストレスを与えてしまったりする。この結果 、線虫の行動が鈍化し、検査精度を低下させてしまうことがあるなどの問題があり、特に、大量の検査を行うために、機械による自動化を導入しようとすると、繊細な作業を機械で行うことが困難であり、従来、本分野の作業は、人の手で行われており、自動化されていないのが現状である。

特許第６７４７９０８号

たくさんの線虫がいるシャーレから、決められた数の線虫をピックアップして、線虫培養用のシャーレに移す工程において、線虫にストレスを与えてしまうことが最大の課題である。人の手で行う場合においても、人によっては、線虫を無用に触ったり、長時間追い回したりして、線虫が弱ってしまい、その後うまく増殖しないという問題がある。経験の必要な作業で、人の確保、育成も容易ではない。また、目視による雌雄判別、雌の卵の有無および線虫の元気よさ判断は微妙で難しい。さらに、人が介在することにより、培養用のシャーレの中にカビなどが発生する場合もある。以上述べたような状況のため、人手によらない、線虫にストレスを与えない、大量生産のやり方が望まれている。

第１の発明においては、寒天培地上に大腸菌などで培養された複数の線虫が載っているシャーレが供給され、制御部では、ピックバーを前記シャーレの上方より下降することにより前記シャーレ内の前記寒天培地の表面に近づける第1動作と、前記ピックバーが前記寒天培地の上に接触する前に、あらかじめ前記シャーレの上方から撮像装置で前記シャーレ内の前記線虫を撮像する第2動作と、前記撮像装置で撮像した画像を画像処理により、卵を持った雌雄同体でかつ所定の大きさである前記線虫を選別する第3動作と、選別された前記線虫に対して、前記ピックバーを、前記線虫の動きから予想された位置の近傍に位置制御する第4動作と、前記ピックバーを、降下させ、選別された前記線虫に向かって移動させる第5動作と、前記ピックバーによって前記線虫を捕まえた後に、前記ピックバーを、前記シャーレから離れるように上昇させる第6動作と、前記線虫を捕まえた前記ピックバーを、前記シャーレとは別の場所の平面に移動し、移動後に前記平面にほぼ接触するように下降させる第7動作と、前記線虫を前記ピックバーから前記平面に放す第8動作と、前記線虫を放した前記ピックバーを上昇させて前記シャーレの上方に移動させる第9動作とを行い、前記第9動作の後に前記第1動作に戻り、前記第1動作から前記第9動作を繰り返し行わせることを特徴とする線虫自動移行装置である。

第２の発明においては、第１の発明において、前記制御部では、前記線虫を前記ピックバーで捕獲した状態、又は前記線虫が移された前記平面の上部から前記線虫を撮像し、撮影された画像より前記線虫の、雌雄同体・前記卵の有無・大きさなどを計測する
ことを特徴とする線虫自動移行装置である。

第３の発明においては、第２の発明において、前記線虫が移された前記平面は、前記平面自体が移動できるような構造で、かつ前記平面は水平面で回転できる回転体に取り付けられており、前記制御部では、上部から撮影された前記線虫の画像処理結果により、前記回転体を決められた角度に回転し、その後前記平面を移動し、前記平面に載っている前記線虫が、前記平面より離れることを特徴とする線虫自動移行装置である。

第４の発明においては、第１の発明において、前記シャーレから前記線虫を捕まえて前記平面に下すという一連の動作を繰り返し行う場合、検査工程用線虫を培養する場合と、線虫自動移行装置投入用線虫を培養する場合で繰り返し回数を変更することを特徴とする線虫自動移行装置である。

第５の発明においては、第１の発明から第４の発明おいて、前記シャーレより前記線虫を捕まえて平面に下す場合に、前記ピックバーの上部から液滴を垂らすことを特徴とする線虫自動移行装置。

第６の発明においては、第１の発明から第４の発明おいて、前記線虫を前記シャーレからピックアップする動作および平面に放す動作両方に影響しない場所に、前記ピックバーを消毒する場所があり、前記場所にピックバーが移動可能になっていることを特徴とする線虫自動移行装置である。

このように、自動化された環境で、画像処理を用いて線虫の行動を把握し、短時間で、線虫に極力負荷のない採取を行うと同時に、培養に必要な卵を持った雌雄同体のみを選択することにより、線虫を無用に触ったり、長時間追い回したりして、線虫が弱ってしまい、その後うまく増殖しないという課題をなくすことができ、線虫増殖の効率を上げ、線虫の大量生産に貢献することができる。

第１の実施例の平面図 第１の実施例の側面図 第１の実施例のピックバーが下りる前の側面図 第１の実施例のピックバーが下りた状態の側面図 第１の実施例のピックバーが下りた状態の平面図 第１の実施例のピックバーが下りた後、移動した平面図 第１の実施例のピックバーが平面表面にほぼ接触した状態の平面図 第１の実施例のピックバーが平面に線虫を放した後の平面図 第２の実施例で平面が第１の方向を向いている状態の平面図 第２の実施例で平面が第１の方向を向いている状態の側面図 第２の実施例で平面が第２の方向を向いている状態の平面図 第２の実施例で平面が第２の方向を向いている状態の側面図 第２の実施例のピックバーが平面表面にほぼ接触した状態の平面図 第２の実施例のピックバーが平面に線虫を放した後の平面図 第２の実施例の移動可能な平面の俯瞰図 本発明を利用した全自動培養システム

以下、本発明の線虫移送装置を具体化した実施例について、図で示し説明する。図１は第１の実施例の平面図である。寒天培地で培養された自動移行装置用線虫培養済みシャーレ１２が、回転機構付きコンベア９にセットされている。ロボットX軸２、ロボットY軸３、ロボットZ軸４で構成される直行ロボットのロボットZ軸４にピックバー保持装置５が取り付けられてある。また、ロボットZ軸４には上から線虫を撮像できるようにカメラ６が、ピックバー２０に液滴を噴射できるようノズル２１を持った液滴噴射装置７が搭載されている。カメラ６は、図には示していないが、画像処理用コンピューターに接続されており、ロボットX軸２、Y軸３、Z軸４を駆動することにより、シャーレ１２のほとんどの場所の線虫を撮像できるようになっている。シャーレ１２の線虫をカメラ６で撮影した後、画像処理において、ある一定以上の大きさで、卵を持った雌雄同体の線虫を選別し、選別された線虫の動きを予測し、その予想された近傍にピックバー２０を下すようになっている。図２で示すように、ピックバー保持装置５には、ピックバー回転機構１９があり、ピックバー２０は、任意の角度で水平方向に回転できるようになっている。ピックバー２０を下す場合は、選別された線虫にピックバー２０がほぼ平行になるように制御する。ピックバー２０と選別された線虫３３の長手方向の平行を実現するためには、ピックバー回転機構１９を使用する代わりに、回転コンベア９を回転制御することによりピックバー２０と、選別された線虫３３の長手方向と平行にすることもできる。ピックバー２０を選別された線虫３３の近傍に下した後は、線虫３３の方向にピックバー２０を移動することにより、選別された線虫をピックアップし、ロボットZ軸４の上昇により、ピックバー２０が上昇し、ロボットX軸２,Y軸３の移動により、別の平面、本実施例では線虫培養用シャーレ１０、の上方にピックバー２０が移動し、ロボットZ軸４の降下により、ピックバー２０が降下し、選別された線虫３３を線虫培養用シャーレ１０におろすことができる。

実施例１で具体的にどのようにシャーレ１２の中にいる線虫をピックアップするのかを図で説明する。図３はピックバー２０を下す前のシャーレ１２の側面図、図４はピックバー２０を下した後のシャーレ１２の側面図である。３２は線虫群で、３１は線虫を培養するための寒天のうえに養分となる大腸菌などが塗布された培地である。ピックバー２０を下した後の、ピックバー２０の動きを示したのが図５，図６である。図５は、画像処理で選別された線虫３３の近傍にピックバー２０が下りた状態を示しており、ピックバー２０を選別された線虫３３の方向に移動させた後が図６であり、ピックバー２０に選択された線虫３３が絡まっている状態を示している。

ピックバー２０を下す高さは、シャーレ１２の寒天培地のほぼ上面の高さであるが、寒天にコンタクトしてもいい。シャーレ１２の寒天培地３１の高さは、寒天培地３１を作成するとき一定になるように寒天などの量をコントロールすることにより、決まった高さになるようにしてもよいし、シャーレ１２の上方に、カメラ６による画像処理に影響がないように、寒天培地３１の表面までの距離を計測する装置をロボットZ軸４、もしくはロボットY軸３に搭載しても構わない。さらに、ピックバー２０に垂直にかかる荷重を計測し、寒天培地の表面への接触を確認しても構わない。荷重を計測するものとしては、例えばロードセルなどがある。

図７は培養用シャーレ１０の表面にピックバー２０を下した状態で、図８はピックバー２０から捕獲された線虫３０が放たれ、ピックバー２０が培地３４から離れた状態を表している。
選別された線虫３３が捕獲できなかったときは、次の候補、例えば2番目の大きさの線虫３３など、が捕獲されるため、最初に選別された線虫３３が、捕獲された線虫３０と一致しない場合があるため、図７，図８では捕獲された線虫３０とする。
捕獲された線虫３０がピックバー２０から離れない場合は、もしくは歩留まりよく放すため、線虫３０にストレスを与えない程度に洗浄液を掛けてもかまわない。その場合は、液滴噴射装置７に接続している液滴ノズル２１よりピックバー２０に載っている線虫３０に対して液を垂らすことができる。また捕獲された線虫３０がのったピックバー２０と培地３４の距離を判断するために、シャーレ１０の寒天培地３４の高さを、寒天培地３４を作成するとき一定になるように寒天などの量をコントロールすることにより、決まった高さになるようにしてもよいし、シャーレ１０の上方に、カメラ６による画像処理に影響がないように、寒天培地３４の表面までの距離を計測する装置をロボットZ軸４、もしくはロボットY軸３に搭載しても構わない。さらに、ピックバー２０に垂直にかかる荷重を計測し、寒天培地３４の表面への接触を確認しても構わない。荷重を計測するものとしては、例えばロードセルなどがある。

ピックバー２０に捕獲された線虫３０が、ロボットZ軸４に搭載されたカメラ６、もしくは図には記載していないがピックバー２０にいる線虫を撮影できるカメラ６にて、線虫３０を撮像し、画像処理にて、線虫３０が条件に合っていることを確認する。確認時にて条件に合わないことが判明したのちは、線虫３０を廃棄する。廃棄の方法は、ピックバー２０の洗浄用工程にて、アルコールの炎２２にて焼却する方法などがある。また、ピックバー２０に捕獲された線虫３０をシャーレ１０に移行したのち、ロボットZ軸４に搭載されたカメラ６、もしくは図には記載していないがシャーレ１０にいる線虫を撮影できるカメラ６にて線虫３０を撮像し、画像処理にて、線虫３０が条件に合っていることを確認する。確認時にて条件に合わないことが判明したのちは、線虫３０を廃棄する。廃棄の方法は、シャーレ１０のすべての線虫を廃棄する。廃棄の方法は、図には示していないが、例えばコンベア１７を通過したのちに分岐コンベアがあり、廃棄工程へ分岐されるようにする方法などがある。

ピックバー２０が汚れたり、条件に合わない線虫が捕獲されたりした場合、ピックバー２０を洗浄するため、ロボットX軸２、Y軸３、Z軸４が移動し、ピックバー２０が洗浄位置１８に移動できるようになっている。洗浄位置１８には例えばアルコールランプがあり、その炎２２の中にピックバー２０を数秒間置くことにより洗浄される。洗浄されるタイミングは、捕獲した線虫３０が条件に合わなかった場合や捕獲した線虫がシャーレ１０に放たれた後に行ってもいいし、決められた回数線虫をピックアップしたのち行っても構わない。

以上述べたように、シャーレ１２から選択された線虫をシャーレ１０に移行する動作を制御部によって複数回繰り返し、動作回数が決められた数に達したら、回転機構付きコンベア９が、９０度回転し、シャーレ１０がコンベア１７を経由して排出される。シャーレ１０が排出された後は、回転機構付きコンベア１１が９０度回転し、コンベア１５から線虫培養用シャーレ１３が供給される。すなわち、線虫の載っていない新しい培養用シャーレ１３が、シャーレ１０のあった位置に供給される。シャーレ１２に載っている線虫の数が決められた数量より少なくなると、回転機構付きコンベア９が９０度回転し、シャーレ１２がコンベア１６に排出される。シャーレ１２が排出されると、回転機構付きコンベア９が９０度回転し、培養された線虫がいるシャーレ１２がコンベア１４を通って、シャーレ１２のあった位置に供給される。

図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４，図１５は本発明の第２の実施例である。実施例１との違いは、シャーレ１２から捕獲された線虫３０を、シャーレ１０に移すかわりに、振り分け装置４０の移動可能な平面４２、に移すということである。図１５に振り分け装置４０の仕組みを示している。線虫３０を捕獲したピックバー２０は振り分け装置４０の移動可能な平面４２におろされ、線虫３０を放す。おろし方、放し方は、実施例１と同様である。シャーレ１０の寒天の表面高さが、振り分け装置４０の移動可能な平面４２の高さに相当している。移動可能な平面４２の上方にあるカメラ６にて線虫３０を撮像する。撮像用のカメラ６は、ピックバー２０の移動を邪魔しないところに新たに設置してもいいし、直行ロボットに搭載されているカメラ６を使用してもかまわない。線虫３０の画像を処理し、条件に合致しているかどうかを判断し、条件に合致している場合は回転機能付き支柱４１の回転により、移動可能な平面４２の移動方向がシャーレ１０になるように制御を行う。その後、移動可能な平面４２が稼働し、その上に載っている線虫３０は、シャーレ１０の中に落とされる。条件に合致しなかった場合は回転機能付き支柱４１の回転により、移動可能な平面４２の移動方向が不良線虫回収装置４３になるように制御を行う。その後、移動可能な平面４２が稼働し、その上に載っている線虫３０は、不良線虫回収装置４３の中に落とされる。

図１６は本発明を利用した、自動培養システムの例である。コンベア１７の後には、線虫培養器５１が接続されている。培養器５１の中は、線虫の数を増やすように快適にコントロールされている。培養器５１で一定時間経過すると、コンベア４７に検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ４８が出てくる。検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ４８は、振り分けコンベア３５に進む。ここでは、決められた量に線虫が増えているか、線虫の動きが適当かなどを、図には示していないが、コンベア４７の上方もしくは振り分けコンベア３５の上方にあるカメラ６にて画像処理を行い、その判断を行う。その際、不良と判断されたシャーレ４８は、振り分けコンベア３５により、シャーレ回収用ストッカー４４に移動し、その後の工程には使用されないようにする。良品と判断されたシャーレ４８は、検査工程に進むコンベア３７もしくは、自動移行装置に投入されるコンベア３６のどちらかに振り分けられる。

振り分ける方法としては、シャーレ４８の枚数をカウントし、カウントされた枚数のバランスを取りながら振り分ける方法がある。例えば、１００枚に１枚自動移行装置に投入し、残りは検査工程に投入する。ほかの方法として、シャーレ４８の線虫の数が規定内ではあるが、ほかに比べて少ない場合は自動移行装置投入用のコンベア３５に振り分けられ、その他は検査工程用のコンベア３７に振り分ける方法がある。さらにほかの方法としては、シャーレ４８にあらかじめ識別するための例えばバーコードをはりつけて振り分ける方法もある。すなわち、線虫自動移行装置にて線虫を培養用シャーレ１０に振り分ける際に、検査用の線虫を培養するときは、培養後例えば５００匹程度増えるような線虫の数を移行し、自動移行装置に投入するシャーレ１２用に線虫を培養するときは、培養後例えば１００匹程度増えるような線虫の数をシャーレ１０に移行するという方法がある。その際、検査用の線虫が入ったシャーレと自動移行装置用の線虫が入ったシャーレを区別するなどのためにバーコードを利用する。自動移行装置投入用シャーレの中の線虫は、線虫を画像処理や捕獲する場合、線虫同士が重なっていなほうが扱いやすい。直径５センチメートル程度のシャーレであれば、５０から２００匹くらいが適当であるが、線虫の種類や大きさなどにより変化する。

生きている小さな線形動物を、形状等外観による判断を行いながら、１匹ずつ対象動物にストレス与えないように採取するような作業に利用可能である。

１ 線虫自動移行装置の第１の実施例
２ ロボットX軸
３ ロボットY軸
４ ロボットZ軸
５ Z軸に取り付けたピックバー保持装置
６ Z軸に取り付けた撮像用カメラ
７ Z軸に取り付けた液滴噴射装置
８ 培養された線虫がいるシャーレ
９ 回転機構付きコンベア
１０ 線虫培養用シャーレ
１１ 回転機構付きコンベア
１２ 自動移行装置用線虫培養済みシャーレ
１３ 線虫培養用シャーレ
１４ コンベア
１５ コンベア
１６ コンベア
１７ コンベア
１８ ピックバー消毒用アルコールランプ
１９ ピックバー回転機構
２０ ピックバー
２１ 液滴噴射ノズル
２２ 炎
２３ 線虫移行装置が載った架台
３０ 捕獲された線虫
３１ 線虫を培養するための寒天＋養分（大腸菌など）が塗布された培地
３２ 線虫群
３３ 選択された線虫
３４ 線虫を培養するための寒天＋養分（大腸菌など）が塗布された培地
３５ 振り分けコンベア
３６ コンベア
３７ コンベア
３８ シャーレ回収用ストッカー
４０ 振り分け装置
４１ 回転機能付き支柱
４２ 移動可能な平面
４３ 不良線虫回収装置
４４ シャーレ回収用ストッカー
４５ コンベア
４６ 検査工程用線虫培養済みシャーレ
４７ コンベア
４８ 検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ
４９ 線虫培養用シャーレストッカー
５０ 線虫自動移行装置の第２の実施例
５１ 線虫培養装置

線虫の、匂いに反応する性質を生かし、特定の物質の検査を行う線虫を培養する場合に、えさの入った寒天培地に線虫を数匹投入し、その後培養装置に投入する作業において、えさの入った寒天培地への線虫の投入作業を自動化する線虫自動移行装置に関するものである。

現在本分野の作業は、人の手で行われており自動化されていないのが現状である。人の手で行うにあたり、作業の効率化も試みられており、特許文献１にあるように、線虫がバッファー液の中に存在しており、バッファー液ごと線虫を吸い取り、紙製ウエスを敷いた別のシャーレに移す方法も提案されているが、紙製ウエスでバッファー液を吸い取る際、紙製ウエスが線虫に触れると、線虫を傷つけてしまったり、線虫にストレスを与えてしまったりする。この結果 、線虫の行動が鈍化し、検査精度を低下させてしまうことがあるなどの問題があり、特に、大量の検査を行うために、機械による自動化を導入しようとすると、繊細な作業を機械で行うことが困難であり、従来、本分野の作業は、人の手で行われており、自動化されていないのが現状である。

特許第６７４７９０８号

たくさんの線虫がいるシャーレから、決められた数の線虫をピックアップして、線虫培養用のシャーレに移す工程において、線虫にストレスを与えてしまうことが最大の課題である。人の手で行う場合においても、人によっては、線虫を無用に触ったり、長時間追い回したりして、線虫が弱ってしまい、その後うまく増殖しないという問題がある。経験の必要な作業で、人の確保、育成も容易ではない。また、目視による雌雄判別、雌の卵の有無および線虫の元気よさ判断は微妙で難しい。さらに、人が介在することにより、培養用のシャーレの中にカビなどが発生する場合もある。以上述べたような状況のため、人手によらない、線虫にストレスを与えない、大量生産のやり方が望まれている。

第１の発明においては、寒天培地上に大腸菌などで培養された複数の線虫が載っているシャーレが供給され、制御部では、ピックバーを前記シャーレの上方より下降することにより前記シャーレ内の前記寒天培地の表面に近づける第1動作と、前記ピックバーが前記寒天培地の上に接触する前に、あらかじめ前記シャーレの上方から撮像装置で前記シャーレ内の前記線虫を撮像する第2動作と、前記撮像装置で撮像した画像から、卵を持った雌雄同体でかつ所定の大きさである前記線虫を選別する第3動作と、選別された前記線虫に対して、前記ピックバーを、前記線虫の動きから予想された位置の近傍に位置制御する第4動作と、前記ピックバーを、降下させ、選別された前記線虫に向かって移動させる第5動作と、前記ピックバーによって前記線虫を捕まえた後に、前記ピックバーを、前記シャーレから離れるように上昇させる第6動作と、前記線虫を捕まえた前記ピックバーを、前記シャーレとは別の場所の平面に移動し、移動後に前記平面にほぼ接触するように下降させる第7動作と、前記線虫を前記ピックバーから前記平面に放す第8動作と、前記線虫を放した前記ピックバーを上昇させて前記シャーレの上方に移動させる第9動作とを行い、前記第9動作の後に前記第1動作に戻り、前記第1動作から前記第9動作を繰り返し行わせることを特徴とする線虫自動移行装置である。

第２の発明においては、第１の発明において、前記制御部では、前記線虫を前記ピックバーで捕獲した状態で撮像し、又は前記線虫が移された前記平面の上部から前記線虫を撮像し、撮像された画像より前記線虫の、雌雄同体・前記卵の有無・大きさが条件に合致しているかを判断する
ことを特徴とする線虫自動移行装置である。

第３の発明においては、第２の発明において、前記線虫が移された前記平面は、前記平面自体が移動できるような構造で、かつ前記平面は水平面で回転できる回転体に取り付けられており、前記制御部では、前記線虫が前記条件に合致している場合と前記条件に合致していない場合とで前記平面の移動方向を異ならせるように前記回転体を回転し、その後前記平面を移動し、前記平面に載っている前記線虫が、前記平面より離れることを特徴とする線虫自動移行装置である。

第４の発明においては、第１の発明において、前記シャーレから前記線虫を捕まえて前記平面に下すという一連の動作を繰り返し行う場合、検査工程用線虫を培養する場合と、線虫自動移行装置投入用線虫を培養する場合で繰り返し回数を変更することを特徴とする線虫自動移行装置である。

第５の発明においては、第１の発明から第４の発明おいて、前記シャーレより前記線虫を捕まえて平面に下す場合に、前記ピックバーの上部から液滴を垂らすことを特徴とする線虫自動移行装置。

第６の発明においては、第１の発明から第４の発明おいて、前記線虫を前記シャーレからピックアップする動作および平面に放す動作両方に影響しない場所に、前記ピックバーを消毒する場所があり、前記場所にピックバーが移動可能になっていることを特徴とする線虫自動移行装置である。

このように、自動化された環境で、画像処理を用いて線虫の行動を把握し、短時間で、線虫に極力負荷のない採取を行うと同時に、培養に必要な卵を持った雌雄同体のみを選択することにより、線虫を無用に触ったり、長時間追い回したりして、線虫が弱ってしまい、その後うまく増殖しないという課題をなくすことができ、線虫増殖の効率を上げ、線虫の大量生産に貢献することができる。

第１の実施例の平面図 第１の実施例の側面図 第１の実施例のピックバーが下りる前の側面図 第１の実施例のピックバーが下りた状態の側面図 第１の実施例のピックバーが下りた状態の平面図 第１の実施例のピックバーが下りた後、移動した平面図 第１の実施例のピックバーが平面表面にほぼ接触した状態の平面図 第１の実施例のピックバーが平面に線虫を放した後の平面図 第２の実施例で平面が第１の方向を向いている状態の平面図 第２の実施例で平面が第１の方向を向いている状態の側面図 第２の実施例で平面が第２の方向を向いている状態の平面図 第２の実施例で平面が第２の方向を向いている状態の側面図 第２の実施例のピックバーが平面表面にほぼ接触した状態の平面図 第２の実施例のピックバーが平面に線虫を放した後の平面図 第２の実施例の移動可能な平面の俯瞰図 本発明を利用した全自動培養システム

以下、本発明の線虫移送装置を具体化した実施例について、図で示し説明する。図１は第１の実施例の平面図である。寒天培地で培養された自動移行装置用線虫培養済みシャーレ１２が、回転機構付きコンベア９にセットされている。ロボットX軸２、ロボットY軸３、ロボットZ軸４で構成される直行ロボットのロボットZ軸４にピックバー保持装置５が取り付けられてある。また、ロボットZ軸４には上から線虫を撮像できるようにカメラ６が、ピックバー２０に液滴を噴射できるようノズル２１を持った液滴噴射装置７が搭載されている。カメラ６は、図には示していないが、画像処理用コンピューターに接続されており、ロボットX軸２、Y軸３、Z軸４を駆動することにより、シャーレ１２のほとんどの場所の線虫を撮像できるようになっている。シャーレ１２の線虫をカメラ６で撮影した後、画像処理において、ある一定以上の大きさで、卵を持った雌雄同体の線虫を選別し、選別された線虫の動きを予測し、その予想された近傍にピックバー２０を下すようになっている。図２で示すように、ピックバー保持装置５には、ピックバー回転機構１９があり、ピックバー２０は、任意の角度で水平方向に回転できるようになっている。ピックバー２０を下す場合は、選別された線虫にピックバー２０がほぼ平行になるように制御する。ピックバー２０と選別された線虫３３の長手方向の平行を実現するためには、ピックバー回転機構１９を使用する代わりに、回転コンベア９を回転制御することによりピックバー２０と、選別された線虫３３の長手方向と平行にすることもできる。ピックバー２０を選別された線虫３３の近傍に下した後は、線虫３３の方向にピックバー２０を移動することにより、選別された線虫をピックアップし、ロボットZ軸４の上昇により、ピックバー２０が上昇し、ロボットX軸２,Y軸３の移動により、別の平面、本実施例では線虫培養用シャーレ１０、の上方にピックバー２０が移動し、ロボットZ軸４の降下により、ピックバー２０が降下し、選別された線虫３３を線虫培養用シャーレ１０におろすことができる。

実施例１で具体的にどのようにシャーレ１２の中にいる線虫をピックアップするのかを図で説明する。図３はピックバー２０を下す前のシャーレ１２の側面図、図４はピックバー２０を下した後のシャーレ１２の側面図である。３２は線虫群で、３１は線虫を培養するための寒天のうえに養分となる大腸菌などが塗布された培地である。ピックバー２０を下した後の、ピックバー２０の動きを示したのが図５，図６である。図５は、画像処理で選別された線虫３３の近傍にピックバー２０が下りた状態を示しており、ピックバー２０を選別された線虫３３の方向に移動させた後が図６であり、ピックバー２０に選択された線虫３３が絡まっている状態を示している。

ピックバー２０を下す高さは、シャーレ１２の寒天培地のほぼ上面の高さであるが、寒天にコンタクトしてもいい。シャーレ１２の寒天培地３１の高さは、寒天培地３１を作成するとき一定になるように寒天などの量をコントロールすることにより、決まった高さになるようにしてもよいし、シャーレ１２の上方に、カメラ６による画像処理に影響がないように、寒天培地３１の表面までの距離を計測する装置をロボットZ軸４、もしくはロボットY軸３に搭載しても構わない。さらに、ピックバー２０に垂直にかかる荷重を計測し、寒天培地の表面への接触を確認しても構わない。荷重を計測するものとしては、例えばロードセルなどがある。

図７は培養用シャーレ１０の表面にピックバー２０を下した状態で、図８はピックバー２０から捕獲された線虫３０が放たれ、ピックバー２０が培地３４から離れた状態を表している。
選別された線虫３３が捕獲できなかったときは、次の候補、例えば2番目の大きさの線虫３３など、が捕獲されるため、最初に選別された線虫３３が、捕獲された線虫３０と一致しない場合があるため、図７，図８では捕獲された線虫３０とする。
捕獲された線虫３０がピックバー２０から離れない場合は、もしくは歩留まりよく放すため、線虫３０にストレスを与えない程度に洗浄液を掛けてもかまわない。その場合は、液滴噴射装置７に接続している液滴ノズル２１よりピックバー２０に載っている線虫３０に対して液を垂らすことができる。また捕獲された線虫３０がのったピックバー２０と培地３４の距離を判断するために、シャーレ１０の寒天培地３４の高さを、寒天培地３４を作成するとき一定になるように寒天などの量をコントロールすることにより、決まった高さになるようにしてもよいし、シャーレ１０の上方に、カメラ６による画像処理に影響がないように、寒天培地３４の表面までの距離を計測する装置をロボットZ軸４、もしくはロボットY軸３に搭載しても構わない。さらに、ピックバー２０に垂直にかかる荷重を計測し、寒天培地３４の表面への接触を確認しても構わない。荷重を計測するものとしては、例えばロードセルなどがある。

ピックバー２０に捕獲された線虫３０が、ロボットZ軸４に搭載されたカメラ６、もしくは図には記載していないがピックバー２０にいる線虫を撮影できるカメラ６にて、線虫３０を撮像し、画像処理にて、線虫３０が条件に合っていることを確認する。確認時にて条件に合わないことが判明したのちは、線虫３０を廃棄する。廃棄の方法は、ピックバー２０の洗浄用工程にて、アルコールの炎２２にて焼却する方法などがある。また、ピックバー２０に捕獲された線虫３０をシャーレ１０に移行したのち、ロボットZ軸４に搭載されたカメラ６、もしくは図には記載していないがシャーレ１０にいる線虫を撮影できるカメラ６にて線虫３０を撮像し、画像処理にて、線虫３０が条件に合っていることを確認する。確認時にて条件に合わないことが判明したのちは、線虫３０を廃棄する。廃棄の方法は、シャーレ１０のすべての線虫を廃棄する。廃棄の方法は、図には示していないが、例えばコンベア１７を通過したのちに分岐コンベアがあり、廃棄工程へ分岐されるようにする方法などがある。

ピックバー２０が汚れたり、条件に合わない線虫が捕獲されたりした場合、ピックバー２０を洗浄するため、ロボットX軸２、Y軸３、Z軸４が移動し、ピックバー２０が洗浄位置１８に移動できるようになっている。洗浄位置１８には例えばアルコールランプがあり、その炎２２の中にピックバー２０を数秒間置くことにより洗浄される。洗浄されるタイミングは、捕獲した線虫３０が条件に合わなかった場合や捕獲した線虫がシャーレ１０に放たれた後に行ってもいいし、決められた回数線虫をピックアップしたのち行っても構わない。

以上述べたように、シャーレ１２から選択された線虫をシャーレ１０に移行する動作を制御部によって複数回繰り返し、動作回数が決められた数に達したら、回転機構付きコンベア９が、９０度回転し、シャーレ１０がコンベア１７を経由して排出される。シャーレ１０が排出された後は、回転機構付きコンベア１１が９０度回転し、コンベア１５から線虫培養用シャーレ１３が供給される。すなわち、線虫の載っていない新しい培養用シャーレ１３が、シャーレ１０のあった位置に供給される。シャーレ１２に載っている線虫の数が決められた数量より少なくなると、回転機構付きコンベア９が９０度回転し、シャーレ１２がコンベア１６に排出される。シャーレ１２が排出されると、回転機構付きコンベア９が９０度回転し、培養された線虫がいるシャーレ１２がコンベア１４を通って、シャーレ１２のあった位置に供給される。

図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４，図１５は本発明の第２の実施例である。実施例１との違いは、シャーレ１２から捕獲された線虫３０を、シャーレ１０に移すかわりに、振り分け装置４０の移動可能な平面４２、に移すということである。図１５に振り分け装置４０の仕組みを示している。線虫３０を捕獲したピックバー２０は振り分け装置４０の移動可能な平面４２におろされ、線虫３０を放す。おろし方、放し方は、実施例１と同様である。シャーレ１０の寒天の表面高さが、振り分け装置４０の移動可能な平面４２の高さに相当している。移動可能な平面４２の上方にあるカメラ６にて線虫３０を撮像する。撮像用のカメラ６は、ピックバー２０の移動を邪魔しないところに新たに設置してもいいし、直行ロボットに搭載されているカメラ６を使用してもかまわない。線虫３０の画像を処理し、条件に合致しているかどうかを判断し、条件に合致している場合は回転機能付き支柱４１の回転により、移動可能な平面４２の移動方向がシャーレ１０になるように制御を行う。その後、移動可能な平面４２が稼働し、その上に載っている線虫３０は、シャーレ１０の中に落とされる。条件に合致しなかった場合は回転機能付き支柱４１の回転により、移動可能な平面４２の移動方向が不良線虫回収装置４３になるように制御を行う。その後、移動可能な平面４２が稼働し、その上に載っている線虫３０は、不良線虫回収装置４３の中に落とされる。

図１６は本発明を利用した、自動培養システムの例である。コンベア１７の後には、線虫培養器５１が接続されている。培養器５１の中は、線虫の数を増やすように快適にコントロールされている。培養器５１で一定時間経過すると、コンベア４７に検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ４８が出てくる。検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ４８は、振り分けコンベア３５に進む。ここでは、決められた量に線虫が増えているか、線虫の動きが適当かなどを、図には示していないが、コンベア４７の上方もしくは振り分けコンベア３５の上方にあるカメラ６にて画像処理を行い、その判断を行う。その際、不良と判断されたシャーレ４８は、振り分けコンベア３５により、シャーレ回収用ストッカー４４に移動し、その後の工程には使用されないようにする。良品と判断されたシャーレ４８は、検査工程に進むコンベア３７もしくは、自動移行装置に投入されるコンベア３６のどちらかに振り分けられる。

振り分ける方法としては、シャーレ４８の枚数をカウントし、カウントされた枚数のバランスを取りながら振り分ける方法がある。例えば、１００枚に１枚自動移行装置に投入し、残りは検査工程に投入する。ほかの方法として、シャーレ４８の線虫の数が規定内ではあるが、ほかに比べて少ない場合は自動移行装置投入用のコンベア３５に振り分けられ、その他は検査工程用のコンベア３７に振り分ける方法がある。さらにほかの方法としては、シャーレ４８にあらかじめ識別するための例えばバーコードをはりつけて振り分ける方法もある。すなわち、線虫自動移行装置にて線虫を培養用シャーレ１０に振り分ける際に、検査用の線虫を培養するときは、培養後例えば５００匹程度増えるような線虫の数を移行し、自動移行装置に投入するシャーレ１２用に線虫を培養するときは、培養後例えば１００匹程度増えるような線虫の数をシャーレ１０に移行するという方法がある。その際、検査用の線虫が入ったシャーレと自動移行装置用の線虫が入ったシャーレを区別するなどのためにバーコードを利用する。自動移行装置投入用シャーレの中の線虫は、線虫を画像処理や捕獲する場合、線虫同士が重なっていなほうが扱いやすい。直径５センチメートル程度のシャーレであれば、５０から２００匹くらいが適当であるが、線虫の種類や大きさなどにより変化する。

生きている小さな線形動物を、形状等外観による判断を行いながら、１匹ずつ対象動物にストレス与えないように採取するような作業に利用可能である。

１ 線虫自動移行装置の第１の実施例
２ ロボットX軸
３ ロボットY軸
４ ロボットZ軸
５ Z軸に取り付けたピックバー保持装置
６ Z軸に取り付けた撮像用カメラ
７ Z軸に取り付けた液滴噴射装置
８ 培養された線虫がいるシャーレ
９ 回転機構付きコンベア
１０ 線虫培養用シャーレ
１１ 回転機構付きコンベア
１２ 自動移行装置用線虫培養済みシャーレ
１３ 線虫培養用シャーレ
１４ コンベア
１５ コンベア
１６ コンベア
１７ コンベア
１８ ピックバー消毒用アルコールランプ
１９ ピックバー回転機構
２０ ピックバー
２１ 液滴噴射ノズル
２２ 炎
２３ 線虫移行装置が載った架台
３０ 捕獲された線虫
３１ 線虫を培養するための寒天＋養分（大腸菌など）が塗布された培地
３２ 線虫群
３３ 選択された線虫
３４ 線虫を培養するための寒天＋養分（大腸菌など）が塗布された培地
３５ 振り分けコンベア
３６ コンベア
３７ コンベア
３８ シャーレ回収用ストッカー
４０ 振り分け装置
４１ 回転機能付き支柱
４２ 移動可能な平面
４３ 不良線虫回収装置
４４ シャーレ回収用ストッカー
４５ コンベア
４６ 検査工程用線虫培養済みシャーレ
４７ コンベア
４８ 検査工程用もしくは自動移行装置用線虫培養済みシャーレ
４９ 線虫培養用シャーレストッカー
５０ 線虫自動移行装置の第２の実施例
５１ 線虫培養装置

Claims (6)

1. 寒天培地上に大腸菌などで培養された複数の線虫が載っているシャーレが供給され、
   制御部では、
   ピックバーを前記シャーレの上方より下降することにより前記シャーレ内の前記寒天培地の表面に近づける第1動作と、
   前記ピックバーが前記寒天培地の上に接触する前に、あらかじめ前記シャーレの上方から撮像装置で前記シャーレ内の前記線虫を撮像する第2動作と、
   前記撮像装置で撮像した画像を画像処理により、卵を持った雌雄同体でかつ所定の大きさである前記線虫を選別する第3動作と、
   選別された前記線虫に対して、前記ピックバーを、前記線虫の動きから予想された位置の近傍に位置制御する第4動作と、
   前記ピックバーを、降下させ、選別された前記線虫に向かって移動させる第5動作と、
   前記ピックバーによって前記線虫を捕まえた後に、前記ピックバーを、前記シャーレから離れるように上昇させる第6動作と、
   前記線虫を捕まえた前記ピックバーを、前記シャーレとは別の場所の平面に移動し、移動後に前記平面にほぼ接触するように下降させる第7動作と、
   前記線虫を前記ピックバーから前記平面に放す第8動作と、
   前記線虫を放した前記ピックバーを上昇させて前記シャーレの上方に移動させる第9動作と
   を行い、
   前記第9動作の後に前記第1動作に戻り、
   前記第1動作から前記第9動作を繰り返し行わせる
   ことを特徴とする線虫自動移行装置 。
2. 前記制御部では、
   前記線虫を前記ピックバーで捕獲した状態、又は前記線虫が移された前記平面の上部から前記線虫を撮像し、撮影された画像より前記線虫の、雌雄同体・前記卵の有無・大きさなどを計測する
   ことを特徴とする請求項１に記載の線虫自動移行装置。
3. 前記線虫が移された前記平面は、前記平面自体が移動できるような構造で、かつ前記平面は水平面で回転できる回転体に取り付けられており、
   前記制御部では、上部から撮影された前記線虫の画像処理結果により、前記回転体を決められた角度に回転し、その後前記平面を移動し、
   前記平面に載っている前記線虫が、前記平面より離れるようになっている
   ことを特徴とする請求項２に記載の線虫自動動移行装置。
4. 前記シャーレから前記線虫を捕まえて前記平面に下すという一連の動作を繰り返し行う場合、検査工程用線虫を培養する場合と、線虫自動移行装置投入用線虫を培養する場合で繰り返し回数を変更することを特徴とする請求項１に記載の線虫自動移行装置。
5. 前記シャーレより前記線虫を捕まえて前記平面に下す場合に、前記ピックバーの上部から液滴を垂らすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の線虫自動移行装置。
6. 前記線虫をシャーレからピックアップする動作および前記平面に放す動作両方に影響しない場所に、前記ピックバーを消毒する場所があり、前記場所に前記ピックバーが移動可能になっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の線虫自動移行装置。