JP7048878B2

JP7048878B2 - 魚卵処理装置

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Publication number: JP7048878B2
Application number: JP2017197211A
Authority: JP
Inventors: 裕司宮下; 章中西; 沙織中井
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: WO2019073943A1; JP2019068776A; EP3696257A1; US20200229404A1

Description

本発明は、主に魚卵に所定の処理を施すための魚卵処理装置に関するものである。

受精卵に遺伝子を注入することにより組換えタンパク質などの目的物質を遺伝子工学技術を用いて生産する技術分野において、ゼブラフィッシュなど小型魚卵の利用が有益であることは公知である。例えば、前記ゼブラフィッシュを利用して目的物質を得ようとする場合、直径が０．９ｍｍ～１．３ｍｍという球状の受精卵への精密な遺伝子溶液（ベクター）の注入が必要であるが、受精卵にダメージを与えにくいように、先端が数～十数μｍの直径の極細な針を用いて、受精卵の卵膜を貫通して胚の内部に針先を差し込み、遺伝子溶液を注入するマイクロインジェクション技術が知られている。この分野では、手作業や手動操作で手ぶれを防ぐマニュピレータなどを用いてのマイクロインジェクション作業が一般的な方法となっているが、実用的な目的物質の量の取得のために必要なる数量の受精卵を処理することは困難であり、注入作業も精度と安定性が限られたものとなっている、そこで、下記先行技術にあるような自動化を目指す試みが種々おこなわれている。

特許５６４７００５号公報特許５８２３１１２号公報特許５７８７４３２号公報

しかしながら、魚卵においては卵膜と胚は比重が異なるため、卵膜に対する胚の位置は重力により鉛直下方に偏心する。従来からのプレート等に卵を配列させてインジェクションする方式においては、魚卵の上方、下方からの視認では針の刺さり深さや刺さりの状態や遺伝子注入の様子を適切に観察して遺伝子注入針の差込深さを決めたうえで、遺伝子注入することが難しい。また、魚卵の搬送方向の前後や側方から、魚卵の整列搬送部を実現する構成物の影響を避けて遺伝子注入針の差込深さ撮像やセンシングすることが難しい。また、針の刺さりの状態や遺伝子注入液の挿入の様子の把握についても同様である。

更にマイクロインジェクションを実施できる極細な遺伝子注入針は、コンタミネーション防止のため使い捨ての態様を適用しているが、針の長さやアタッチメントの構造は、単純に針をアタッチメントに取り付けただけでは魚卵への針刺し深さ精度に影響のない精度レベルでは製作されていないことが多く、それぞれ長さが違いばらついている。そのため、複数本の針先位置を数十μｍ程度のエリアに精密位置決めした上で、装置側へ取付けアライメントや各種部品累積公差などを考慮した設計およびセット手順を構築する必要があるため、煩雑な手順の従前段取り調整が必要となり、特定の熟練オペレータであっても作業が難しく時間を要する。

また、上述の受精卵は、例えば約３０分毎といったように、頻繁に細胞分裂が進むため、迅速に遺伝子を導入し目的の受精卵を得るためには、受精卵の処理を効率がより高い状態で行うことが目的とされる。すなわち、上記特許文献に挙げた従来の技術は、所定の容器の使用等に処理の速度が拘束されてしまうという、所謂バッチ処理を想定してなされた技術であるため、受精卵が加工に適した状態で常に処理が行えるというものではない。また勿論、処理後の受精卵を効率良く回収するということも重要な要素であり、上記特許文献よりも効率良く受精卵を回収する技術も求められているのが現状である。

具体的には、受精卵の処理を高い効率にて行えるよう、受精卵に所定の処理を行い得るように、より高い効率にて搬送し、処理後の受精卵を高い効率にて回収することが肝要となる。

そこで、インライン方式によって魚卵を順次搬送しながら加工と回収を行うように構成することが一つの有効な手段として考えられる。

しかしながら、不用意に自動化すると、胚のない空の卵や、死卵に対しても注入を行う可能性がある。すると、無駄な注入によって時間が掛かったり、遺伝子溶液の浪費が多くなる。さらに、後工程のエージング工程に入力される卵に死卵が混ざることで、コンタミネーションにより、微生物が繁殖する等の問題が発生し易くなる。

また、遺伝子注入の工程において注入に失敗した場合、後工程の目的物質精製の工程に入力される目的外物質が多くなり、目的物質が損失され易くなる。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、主たる目的は、上記受精卵に、より高い効率にて所定の処理を行い、適正な卵を回収することに資する魚卵処理装置を提供することにある。

本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の魚卵処理装置は、魚卵が導かれる加工用水槽と、前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、前記加工位置に搬送された収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、前記加工位置に配置された前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段と、前記画像処理手段を通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工前の魚卵に対して所定の物質を注入するか否かを判定する可否判定部と、前記収容凹部をピッチ送りしながら、前記加工位置での判定部による判定結果をピッチ毎に記憶する記憶部と、前記加工位置から所定ピッチ先に配置され、魚卵の良否によって搬送先を分別する分別部とを具備し、前記可否判定部の判定結果に基づいて、前記加工部の注入動作を制御するとともに、前記分別部の制御にあたり、前記記憶部から所定ピッチ前の判定結果を取り出して、この判定結果に基づいて前記分別部の分別動作を制御することを特徴とする。

このようにすれば、インライン方式を採用しても、条件を満たさない不適切な状態下、
あるいは不適切な魚卵に対して加工が行われることを防止することができる。
また、加工位置と分別位置が離れていても、判定処理と分別処理を並行して行うことができる。

本発明の魚卵処理装置は、魚卵が導かれる加工用水槽と、前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、前記加工位置に搬送された収容凹部の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、前記魚卵の搬送先を分別する分別部と、前記魚卵を撮像する画像処理手段と、前記画像処理手段を通じて得られた画像から魚卵を判定する判定部とを具備し、前記画像処理手段は、前記加工位置において、前記加工部によって加工される前の魚卵と前記加工部によって加工された後の魚卵とを撮像し、前記分別部は、前記判定部の判定結果に基づいて分別することを特徴とする。

或いは、本発明の魚卵処理装置は、魚卵が導かれる加工用水槽と、前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、前記加工位置において前記収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、前記加工位置から所定ピッチ先に配置され、魚卵の良否によって搬送先を分別する分別部と、前記加工位置に配置された前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段と、前記画像処理手段を通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工後の魚卵に対して回収に適合しているか否かを判定する合否判定部と、前記収容凹部をピッチ送りしながら、前記加工位置での判定部による判定結果をピッチ毎に記憶する記憶部とを具備し、前記分別部の制御にあたり、前記記憶部から所定ピッチ前の判定結果を取り出して、この判定結果に基づいて前記分別部の分別動作を制御することを特徴とする。

このようにすれば、インライン方式を採用しても、条件を満たさない不適切な注入が行われた魚卵を排除することができる。
また、加工位置と分別位置が離れていても、判定処理と分別処理を並行して行うことができる。

本発明の魚卵処理装置は、魚卵が導かれる加工用水槽と、前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を前記加工用水槽内に満たされた水中に配置された所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、前記加工位置において前記収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、魚卵の搬送先を分別する分別部と、前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段とを具備し、前記分別部に設けられる水流付勢ポンプによって搬送方向と直交する方向に水流を付勢させ、魚卵の分別を行うことを特徴とする。

本発明の魚卵処理装置は、魚卵が導かれる加工用水槽と、前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を前記加工用水槽内に満たされた水中に配置された所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、前記加工位置に搬送された収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、前記加工用水槽を透明な部材で構成することで、前記収容凹部を深さ方向及び搬送方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段とを具備したことを特徴とする。

また、前記整列搬送部は、前記収容凹部を全周に設けた歯車状の整列盤を具備するものであり、前記画像処理手段は、前記収容凹部に対して前記導入管の先端のあるべき相対位置を基準点として設定し、前記整列盤を回転させて撮像した複数の収容凹部における各々の基準点に基づいて、標準化した基準点の座標を自動取得するように構成されることが望ましい。

このようにすれば、整列盤の組み付け誤差による影響を最小限に抑え、最初に位置決めした状態で収容凹部をピッチ送りしながら導入管を昇降させて注入を行っても、注入不良が生じたり針が整列盤に接触して折れることを有効に回避することができる。

以上、説明した本発明によれば、受精卵に、より高い効率にて所定の処理を行い、適正な魚卵を回収することに資する魚卵処理装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る機能ブロック図。同実施形態に係る全体の構成説明図。同実施形態に係る採卵搬送部を示す模式的な構成説明図。同実施形態に係る不要物分離部を示す模式的な構成説明図。同実施形態に係る遺伝子注入部及び加工用水槽を示す模式的な構成説明図。図５に係る模式的な平面図。同実施形態に係る作用説明図。同実施形態における収容凹部周辺の拡大図。同実施形態における制御装置の機能を示すブロック図。同制御装置が実行する判定手順を示すフローチャート。同制御装置が実行する分別部の制御手順を示すフローチャート。同実施形態における可否判定や合否判定の条件を説明するための図。同実施形態における導入管の調整工程を説明するための図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る魚卵処理装置の一例である遺伝子注入装置１は、図１に示すように、飼育水槽Ｂから採取される魚卵ｅである受精卵に対し、速やかに所定の物質である遺伝子を含んだ遺伝子溶液Ｇを導入するためのものである。そして遺伝子溶液Ｇが注入された魚卵ｅはその後、細胞分裂が繰り返されるとともに導入された遺伝子の塩基配列に由来するタンパク質が合成される。そして当該タンパク質はしかるべきタイミングにて採取、抽出、精製され、例えば創薬の研究や量産に利用される。

遺伝子注入装置１は、図１～図４に示すように、飼育水槽Ｂに連続する採卵搬送部２と、搬送された魚卵ｅを飼育水ｗ並びに排泄物や残餌といった不要物ｂｇ、ｓｇに対して分離する不要物分離部３と、不要物ｂｇ、ｓｇから分離された魚卵ｅを主に振動によって搬送する振動搬送部４と、振動搬送部４により搬送された魚卵ｅを所定の状態に整列させながら搬送する整列搬送部６と、整列搬送部６により搬送されている魚卵ｅに遺伝子溶液Ｇを注入する遺伝子注入部５と、遺伝子溶液Ｇが注入された魚卵ｅを効率良く採取するための選別回収部７とを有している。また本実施形態では、魚卵ｅに所定の加工を施すための加工装置を構成する加工部である遺伝子注入部５並びに整列搬送部６、そして回収装置たる選別回収部７は、平面視概略Ｔ字状をなした加工用水槽８に配される。

また本実施形態では、魚卵ｅの一例として直径１ｍｍ程度の略球形状をなすゼブラフィッシュの卵を利用している。なお魚は脊椎動物であるために遺伝子導入により創薬に利用し得る態様のタンパク質を得やすく、特にゼブラフィッシュは飼育水槽Ｂから効率良く受精卵である魚卵ｅを得やすい種として知られている。

以下、遺伝子注入装置１の各部の構成について説明していく。

採卵搬送部２は、図２及び図３に示すように、例えば複数並列され且つ上下方向に多段に配置された飼育水槽Ｂから効率良く魚卵ｅを採取すべくスロープ状に構成された水樋状の通路である。この採卵搬送部２は、飼育水槽Ｂからは魚卵ｅのみならず、魚を飼育していた飼育水ｗも同時に搬送され、これらは一度タンクＴへ収容された後ポンプＰにより上昇させられ、不要物分離部３へと案内される。具体的には魚卵ｅ並びに飼育水ｗが上方から落下され落下エネルギーが付与された状態で不要物分離部３へ案内される。タンクＴは、集配した魚卵ｅ並びに飼育水ｗの一時的なクッション槽としての働きをなすとともに、図示例では内部で例えば螺旋状の水流が発生することにより、滞りなくポンプＰにより給水することができる。また具体的な態様として、タンクＴ内の下限水位検出により、ポンプＰの空送りでの破損・減耗を防止するとともに、上限水位検出により、オーバーフロー検出を行う。オーバーフローが実際に起こった場合には、図示しない飼育水槽Ｂへの配管を介して飼育水ｗを飼育水槽Ｂに戻す。なお、飼育水槽Ｂを十分高い位置にレイアウトでき、当該飼育水槽Ｂから魚卵ｅの不要物分離部３への自由落下が可能な場合は、タンクＴ並びにポンプＰを省略してもよい。

不要物分離部３は、図４に具体的に示すように、魚卵ｅを通過させ魚卵ｅよりも大きな不要物ｂｇを採取し排除するための第一の網装置３１と、振動搬送部４に支持されつつ魚卵ｅが通過し得ない網目を有する第二の網装置３２と、この第二の網装置３２にある魚卵ｅに対し浄水ｃｗを噴射する浄水噴射手段３３とを有している。本実施形態では第二の網装置３２を通過若しくは第二の網装置３２への衝突で破砕した飼育水ｗは、例えば魚卵ｅよりも小さく第二の網装置３２を通過した小さな不要物ｓｇに対し更に分離され、飼育水槽Ｂへ再び導入される構成を適用している。また本実施形態では浄水噴射手段３３は、振動搬送部４により魚卵ｅが搬送される方向に沿って浄水ｃｗを魚卵ｅに噴射することにより、魚卵ｅの搬送をより速やかに行うためのものである。すなわち本実施形態では、第二の網装置３２を通過し、細菌、微生物等が混入している可能性がある飼育水ｗを加工用水槽８に配された加工装置には導入させない構成が適用されている。ここで、本実施形態における浄水ｃｗとは、蒸留水や水道水のみならず上記飼育水ｗよりも汚れが少ない水のことである。

振動搬送部４は、第二の網装置３２に所定の振動を与えることにより、魚卵ｅを加工用水槽８へと案内するためのものである。振動搬送部４によって振動が加えられた魚卵ｅは、加工用水槽８へ向けて速やか且つ効率良く搬送され投入される。

ここで図５及び図６に示すように、本実施形態では遺伝子注入部５、整列搬送部６及び選別回収部７は加工用水槽８に設けられている。具体的には、遺伝子注入部５は加工用水槽８の上方に、整列搬送部６及び選別回収部７は加工用水槽８の内部に配されている。また図２及び図５に示すように、加工用水槽８の上端近傍まで水が満たされた状態となっている。

加工用水槽８は、採取された魚卵ｅを加工するためのものであり、魚卵ｅに所定の物質を注入する加工部である遺伝子注入部５及び整列搬送部６を設けてなるものである。具体的に説明すると、加工用水槽８は、加工前の魚卵ｅを収容すべく内部の厚み寸法を魚卵ｅが複数個並列し得ない寸法に設定された加工前領域８１と、所定の加工処理が施された魚卵ｅを収容するための加工後領域８２とを有する。詳細には加工用水槽８は、内部の厚み寸法を魚卵ｅが複数個並列し得ない寸法に設定された加工前領域８１および加工後領域８２が連続した平面視概略Ｔ字状の形状をなす。また本実施形態では、少なくとも加工位置Ｐを視認可能とすべく、少なくとも当該加工位置Ｐを透明な材料により構成している。

整列搬送部６は、加工前領域８１に導入された魚卵ｅを遺伝子注入部５により処理が行い易い状態とすべく整列されるためのものである。整列搬送部６は、円盤形状をなし周囲に所定ピッチにて形成された複数の収容凹部６３を等間隔に設けた円盤体たる整列盤６１と、この整列盤６１に向かって浄水ｃｗを噴射するための整列用ポンプ６２とを有している。この整列用ポンプ６２による浄水ｃｗにより、加工前領域８１に導入された魚卵ｅがスムーズに整列盤６１へ案内され、収容凹部６３内に位置決めされる。この整列盤６１が、魚卵ｅを載置し得る載置部に相当する。そして本実施形態では図６に示すように、整列盤６１はモータドライバＤを介してＡＣサーボモータＭが駆動されることにより精密に回転制御が行われている。上記モータドライバＤは、制御装置Ｅにより制御されている。魚卵を一個ずつ配列し搬送し得る形状であれば、例えば無限軌道を構成し得るベルト状やチェーン状をなすものであっても良い。

遺伝子注入部５は、整列搬送部６によって搬送される魚卵ｅに遺伝子溶液Ｇを注入するためのものであり、魚卵ｅに直接遺伝子を注入する概略針状をなすキャピラリ５１と、このキャピラリ５１に所定量の遺伝子を供給するためのシリンジポンプ５２と、これらキャピラリ５１並びにシリンジポンプ５２の上下方向（Ｚ方向）の位置決めを行うポジショナ５３とを有し、このポジショナ５３はＸＹ方向へも位置調整可能とされている。そして上記キャピラリ５１が、魚卵ｅに所定の物質を所定のタイミングで導入し得る管状をなす導入管に相当する。

そして本実施形態では、整列搬送部６から加工後領域８２へ亘って遺伝子が注入された魚卵ｅを効率良く回収するための選別回収部７を有している。

選別回収部７は、加工後の魚卵ｅを回収する回収装置或いは回収槽に相当する。この選別回収部７は、加工後領域８２に収容された回収槽たる回収容器７１と、加工前領域８１における加工後領域８２近傍に設けられ整列盤６１へ向けて浄水ｃｗを噴射する回収用ポンプ７２と、加工装置を構成する遺伝子注入部５に正確に遺伝子を導入され得なかった魚卵ｅをＮＧ卵排除経路を通じて加工用水槽８外へ排出するための分別部７３と、加工用水槽８内において整列盤６１の下半分を覆うように設けられ魚卵ｅを加工前領域８１から加工後領域８２に通じるＯＫ卵回収経路へと案内するためのガイド７５とを有し、このガイド７５に沿ってＯＫ卵回収経路が構成されている。そして本実施形態に係る回収容器７１は、加工後領域８２に臨む部分にスリット７４を設けることにより、加工前領域８１から移動した魚卵ｅを効率良く回収容器７１内へ導入することができる。また本実施形態では、ガイド７５の一部を回収容器７１に入り込ませる形状とすることで、魚卵ｅを効率良く回収容器７１へ案内せしめている。

分別部７３は、排除用の水流付勢ポンプ、ＮＧ卵排除経路である付勢水入出力管、それを開閉する電磁弁から構成され、ＮＧ判定された卵ｅを収容した収容凹部６３が排除位置まで送られたときに、電磁弁が開放されて、卵ｅを水流で付勢して収容凹部６３から離脱させ、付勢水入出力管に送り出す。

ここで本実施形態では図５、図６及び図７に示すように、加工用水槽８へ導入された魚卵ｅがより高い効率にて加工が行われるような構成を適用している。すなわち加工用水槽８における加工前領域８１に導入された魚卵ｅは整列用ポンプ６２から噴射される浄水ｃｗによりスムーズに収容凹部６３へ案内される。そして収容凹部６３へ収容された魚卵ｅは整列盤６１の回転によりキャピラリ５１の直下まで順序が異なること無く移動する。ここで加工前領域８１およびＯＫ卵回収経路に向かう部分の紙面垂直方向の幅は加工位置Ｐを含めて魚卵ｅが二つ以上並び得ない寸法に設定され、且つ加工前領域８１およびＯＫ卵回収経路に向かう部分は加工位置Ｐを含めて透明な部材により構成されている。すなわちキャピラリ５１直下まで案内された魚卵ｅは必ず一つずつ明確に視認された状態となる。そしてキャピラリ５１は個々の魚卵ｅに対し、図６に図示されたカメラＣにて内部の胚の位置が明確に視認され得る状態で配されるため、カメラＣ並びに遺伝子注入装置５が精密に制御されながら、当該胚へ正確に遺伝子を注入することができる。このとき、整列盤６１が概略円形状に構成され、凹部６３が等間隔に配置されているため、制御装置Ｅによりキャピラリ５１直下に正確に凹部６３が位置付けられるようになっている。ここで、もし魚卵ｅが遺伝子注入に適したものでなかったり、あるいは遺伝子が正確に注入し得なかったことがカメラＣにて視認できた場合、整列盤６１を所定角度回転させた箇所に設けられた分別部７３を通過させ別途回収することができる。これにより、組換えが起こった可能性がある卵が外部へ不要に漏れ出すことが回避されている。併せて、加工後領域８２の下流には高い割合で正確に遺伝子が注入された魚卵ｅが案内される。また更に、キャピラリ５１により遺伝子が注入された魚卵ｅは回収用ポンプ７２から噴射される浄水ｃｗにより確実に収容凹部６３から離間させられる。そしてこれら魚卵ｅはスムーズに加工後領域８２からＯＫ卵回収経路へ案内され、スリット７４を通過して回収容器７１に収容されることとなる。

前述したカメラＣは、収容凹部６３の搬送方向および昇降方向に直交する方向に撮像のための光軸系を構成しており、前述したポジショナ５３とともに図９に示す制御装置Ｅの駆動部Ｅａを通じてＸＹＺ方向に位置調整可能とされている。

この制御装置Ｅは、駆動部Ｅａを通じて分別部７３やポジショナ５３に対する駆動を行うほか、上記画像処理を実行するために、収容凹部６３内を撮影した画像を画像処理する画像処理部Ｅｂと、魚卵ｅが遺伝子注入に適したものであるか否かを判断するための可否判定部Ｅｃと、注入後に画像処理を通じて、魚卵が適正に注入されたか否かを判断する合否判定部Ｅｄとを備える。

可否判定にあたり、導入管であるキャピラリ５１のストローク動作後から所定の時間が経過して魚卵が落ち着いた頃にカメラで画像を撮像する。また、合否判定の際、注入する遺伝子溶液はフェノールレッド（赤）などの色素で着色したものを使用し、画像処理による合否判定では、着色された色を検出して合否を判定する。

画像処理部Ｅｂは、カメラＣで撮像した画像の明度等から凹部、卵膜、胚の膜等の輪郭を検出するエッジ検出フィルタ部Ｅｂ１と、凹部、卵膜、胚の膜等に関する基準データを記憶するテンプレート部Ｅｂ２と、このテンプレート部Ｅｂ２のデータと前記検出されたエッジとの画像マッチングを行うマッチング部Ｅｂ３とを備える。この画像処理部Ｅｂは、可否判定部Ｅｃおよび合否判定部Ｅｄからの要求に応じた画像マッチングを行い、結果を返す。図６に示したカメラＣは画像処理部Ｅｂとともに画像処理手段ＧＰを構成する。

可否判定部Ｅｃは、整列盤６１の収容凹部６３が画像の所定の範囲内に位置していること（条件１）、そして図１２（ａ）に示すように卵膜ｅ１（外側の膜）および、胚の膜ｅ２（内側の膜）が、キャピラリ５１が刺さるのに適切な範囲内で１個ずつ検出されること（条件２）を、注入「可」の条件とする。そのために、許容されるズレ量や胚の膜のズレ量等を基準データとして有し、前記画像処理部Ｅｂを通じてその結果から可否を判定する。

条件２により、魚卵が載っていない場合、魚卵が死んでいる場合（図１２（ｂ）参照）、魚卵が損傷している（卵膜が無い、胚が無い）場合等が排除され、条件１により、整列盤を正しく位置決めできていない場合、照明が点灯していない場合等が排除される。

また、合否判定部Ｅｄは、卵膜ｅ１（外側の膜）および、胚の膜ｅ２（内側の膜）が、画像の所定の範囲内で１個ずつ検出されること（条件３）、卵膜ｅ１の中で検出された色素（図１２（ｃ）、（ｄ）におけるハッチング部分）の画素数が所定の範囲内であること（条件４）、卵膜ｅ１の中で検出された色素のうち、胚ｅ２の中で検出された色素の割合が所定の値以上であること（条件５）を、注入結果が「適合」であることの条件とする。そのために、卵膜ｅ１や胚の膜ｅ２に許容される所定の範囲や、卵膜ｅ１の中で検出される色素の画素数の閾値、胚ｅ２の中で検出される色素の割合の閾値を基準データとして保持しており、前記画像処理部Ｅｂを通じて得られる結果から可否を判定する。

条件３により、遺伝子注入により魚卵が損傷した場合、条件４により、胚に遺伝子溶液が注入されていない又は注入された量が多い場合、少ない場合が排除され、条件５により、注入後に遺伝子溶液の大半が胚から漏れた場合、卵膜ｅ１と胚ｅ２の間に注入された場合、光軸方向に外れた位置に注入された場合等が排除される。

そして、図１０に示す可否判定部Ｅｃおよび合否判定部Ｅｄは、図１０に示す判定フローを通じて魚卵に対する判定を行うとともに、図１１に示す処理フローを通じてＯＫ卵とＮＧ卵を分別する。

先ず、判定フローでは、収容凹部６３が加工位置にピッチ送りされたか否かを判断する（ステップＳ１）。ＹＥＳとなった場合は、遺伝子を注入しようとする魚卵ｅに対して可否判定部Ｅｃを通じて注入の可否を判定する（ステップＳ２）。判定結果がＯＫの場合は、ポジショナ５３を下降、上昇させることを通じて遺伝子溶液を注入する（ステップＳ３）。さらに、遺伝子を注入した魚卵ｅに対して合否判定部Ｅｄを通じて注入結果が適合したものか否かを判断する（ステップＳ４）。判定結果がＯＫの場合は、判定結果フラグとして判定ＯＫのフラグを立て(ステップＳ５)、逆にステップＳ２、Ｓ４でＮＯの場合は、判定結果フラグとして判定ＮＧのフラグを立て（ステップＳ６）、判定結果を記憶部Ｅｅに記憶して（ステップＳ７）、エンドする。

一方、図１１に示す処理フローでは、収容凹部６３が分別位置にピッチ送りされたか否かを判断する（ステップＳａ）。そして、ＹＥＳとなった場合は、記憶部Ｅｅから所定ピッチ前の判定結果を呼び出す(ステップＳｂ)。図７に示すように分別部７３の位置Ｑは、遺伝子が注入される加工位置Ｐから離れた場所に設置され、収容凹部６３は加工位置Ｐから所定ピッチ移動後に分別位置Ｑに到達するため、前記ステップＳ７で記憶部Ｅｅは少なくとも直前の判定結果フラグを取り出し可能にバッファリングしている。例えば、加工位置Ｐと分別位置Ｑの間が３ピッチ分離れているとすると、４個分の判定結果フラグをバッファリングしておく。

次に、判定ＯＫであったか判定ＮＧであったかを判断する（ステップＳｃ）。そして、ＹＥＳの場合には魚卵ｅをＯＫ卵回収経路に流し（ステップＳｄ）、ＮＯの場合には分別部７３を作動させて魚卵ｅをＮＧ卵回収経路へ流し（ステップＳｅ）、エンドする。

このようにして、１タクトタイム内に、加工位置Ｐにおける魚卵eの可否判定、合否判定と、分別位置Ｑにおいて先に判定した魚卵の分別処理とが並行して行われる。上記可否判定及び合否判定には、整列盤６１のピッチ送りやポジショナ動作後に魚卵ｅの静定を待つための待ち時間、画像撮影時間、判定の画像処理時間等が含まれる。

なお、収容凹部６３を有した整列盤６１は、モータへの組み付け誤差等が避けられず、モータ軸心と整列盤６１の軸心が合致しない場合がある。このため、整列盤６１を回転させると、収容凹部６３は高い精度で同一性を保った加工ができたとしても、加工位置Ｐに配置されたときの収容凹部６３の位置は必ずしも合致しているとは限らない。整列盤６１は一旦決定した初期位置から所定角度でピッチ送りを行い、加工位置Ｐで逐一位置決めのためのフィードバック制御は行わないため、キャピラリ５１の位置決めや下降、上昇を精度良く行ったとしても、加工位置Ｐに到来した各収容凹部６３は相互に微妙に位置がずれることが避けられない。

そこで、前記画像処理手段ＧＰは、収容凹部６３に対してキャピラリ５１の先端５１ａのあるべき相対位置を基準点Ｘとして設定し、整列盤６１を回転させて撮像した複数の収容凹部６３における各々の基準点Ｘに基づいて、標準化した基準点Ｘの座標を自動取得するように構成されている。

具体的にこの実施形態では、予めテンプレートデータとして前記収容凹部６３のエッジ形状を記憶するとともにその収容凹部６３内におけるキャピラリ５１の導入すべき先端位置に基準点を設定しておき、図１１のように撮影した収容凹部６３と前記テンプレートデータの収容凹部との画像マッチングを通じて撮影した収容凹部６３における基準点Ｘの座標を取得するという工程を、１周分の収容凹部６３の全部又は一部について行い、その基準点Ｘの平均座標を実際に導入すべきキャピラリ５１の先端位置として、図５に示すポジショナ５３を通じて初期のティーチング等を行えるようにしている。

以上のように、本実施形態の魚卵処理装置たる遺伝子注入装置１は、魚卵が導かれる加工用水槽８と、加工用水槽８内において魚卵ｅを１つずつ収容する収容凹部６３を所定の加工位置Ｐに搬入する整列搬送部６と、加工位置Ｐに搬送された収容凹部７３内の魚卵ｅに対して導入管であるキャピラリ５１を昇降させて所定の物質である遺伝子溶液Ｇを注入する加工部たる遺伝子注入部５と、前記加工用水槽８に関連づけて、前記収容凹部６３を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段ＧＰと、前記画像処理手段ＧＰを通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工前の魚卵に対して所定の物質を注入するか否かを判定する可否判定部Ｅｃとを具備し、この可否判定部Ｅｃの判定結果に基づいて、前記遺伝子注入部５の注入動作を制御するようにしたものである。

このようにすれば、インライン方式を採用しても、条件を満たさない不適切な状態下、あるいは不適切な魚卵に対して加工が行われることを防止することができる。

また、前記所定の条件に、収容凹部６３が前記遺伝子注入部５に対して所定の範囲内に位置していること、卵膜および胚の膜が収容凹部内において所定範囲内で１個ずつ検出されること、を含めているので、収容凹部が正しく位置決めされていない場合や、魚卵が載っていない場合を確実に加工対象外にすることができる。

或いは、本実施形態の魚卵処理装置たる遺伝子注入装置１は、魚卵が導かれる加工用水槽８と、加工用水槽８内において魚卵ｅを１つずつ収容する収容凹部６３を所定の加工位置Ｐから搬出する整列搬送部６と、前記加工位置Ｐにおいて前記収容凹部６３内の魚卵ｅに対して導入管たるキャピラリ５１を昇降させて所定の物質を注入する加工部たる遺伝子注入部５と、魚卵ｅの良否によって搬送先を分別する分別部７３と、前記加工用水槽８に関連づけて、前記収容凹部６３を深さ方向及び搬出方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段ＧＰと、前記画像処理手段ＧＰを通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工後の魚卵に対して回収に適合しているか否かを判定する合否判定部Ｅｄとを具備し、この合否判定部Ｅｄの判定結果に基づいて、前記分別部７３の分別動作を制御するようにしたものである。

このようにすれば、インライン方式を採用しても、条件を満たさない不適切な注入が行われた魚卵を排除することができる。

また、前記遺伝子注入部５での注入時に遺伝子溶液に色素が含まれており、前記所定の条件に、卵膜ｅ１および胚の膜ｅ２が画像の所定の範囲内で１個ずつ検出されたこと、卵膜ｅ１の中で検出された色素の画素数が所定の範囲内にあること、卵膜ｅ１の中で検出された色素のうち胚ｅ２の中で検出された色素の割合が所定値以上であること、を含めているため、注入により破損した魚卵や、不適切な注入状態にある魚卵、あるいは注入物質が漏れ出た魚卵を確実に排除することができる。

さらに、前記収容凹部６３をピッチ送りしながら、前記加工位置Ｐでの判定部Ｅｃ、Ｅｄによる判定結果をピッチ毎に記憶する記憶部Ｅｅを備え、前記加工位置Ｐから所定ピッチ先に存する分別部７３の制御にあたり、前記記憶部Ｅｅから所定ピッチ前の判定結果を取り出して、この判定結果に基づいて前記分別部７３の分別動作を制御するようにしている。

このため、加工位置Ｐと分別位置Ｑが離れていても、判定処理と分別処理を並行して行うことができる。

また、前記整列搬送部６は、収容凹部６３を全周に設けた歯車状の整列盤６１を具備するものであり、前記画像処理手段ＧＰにより複数の収容凹部６３を撮像し、各収容凹部６３において好ましい位置として設定されたキャピラリ先端５１ａの相対位置である基準点Ｘを標準化（平均化）するようにしている。

このため、整列盤６１の組み付け誤差による影響を最小限に抑え、最初に位置決めした状態で収容凹部をピッチ送りしながら導入管を昇降させて注入を行っても、注入不良が生じたり針が整列盤に接触して折れることを有効に回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではない。例えば、上記実施形態では可否判定と合否判定の双方を実施しているが、可否判定のみに簡略化したり、合否判定のみに簡略する構成を妨げるものではない。

また、上記実施形態では魚卵に対し遺伝子を導入するための態様を開示したが勿論、魚卵に対して、遺伝子に限らず、ヒトがん細胞などの細胞や、薬、薬候補物質、毒性物質などの化学物質や、調味料、着色料などの食品添加物といった、別異の物質を注入する態様であることを妨げない。また上記実施形態では魚卵としてゼブラフィッシュの卵を適用したが勿論、別の魚類の卵を用いてもよい。また個々の構成要素の具体的な配置は加工用水槽内の具体的な水の流れといった詳細な態様やその他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…魚卵処理装置（遺伝子注入装置）
５…加工部（遺伝子注入部）
６…整列搬送部
８…加工用水槽
５１…導入管（キャピラリ）
５１ａ先端
６３…収容凹部
７３…分別部
ｅ…魚卵
ｅ１…卵膜
ｅ２…胚の膜
Ｅｃ…可否判定部
Ｅｄ…合否判定部
Ｅｅ…記憶部
ＧＰ…画像処理手段
Ｘ…基準点

Claims

魚卵が導かれる加工用水槽と、
前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、
前記加工位置に搬送された収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、
前記加工位置に配置された前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段と、
前記画像処理手段を通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工前の魚卵に対して所定の物質を注入するか否かを判定する可否判定部と、
前記収容凹部をピッチ送りしながら、前記加工位置での判定部による判定結果をピッチ毎に記憶する記憶部と、
前記加工位置から所定ピッチ先に配置され、魚卵の良否によって搬送先を分別する分別部とを具備し、
前記可否判定部の判定結果に基づいて、前記加工部の注入動作を制御するとともに、
前記分別部の制御にあたり、前記記憶部から所定ピッチ前の判定結果を取り出して、この判定結果に基づいて前記分別部の分別動作を制御する魚卵処理装置。
魚卵が導かれる加工用水槽と、
前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、
前記加工位置に搬送された収容凹部の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、
前記魚卵の搬送先を分別する分別部と、
前記魚卵を撮像する画像処理手段と、
前記画像処理手段を通じて得られた画像から魚卵を判定する判定部とを具備し、
前記画像処理手段は、前記加工位置において、前記加工部によって加工される前の魚卵と前記加工部によって加工された後の魚卵とを撮像し、
前記分別部は、前記判定部の判定結果に基づいて分別することを特徴とする魚卵処理装置。
魚卵が導かれる加工用水槽と、
前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、
前記加工位置において前記収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、
前記加工位置から所定ピッチ先に配置され、魚卵の良否によって搬送先を分別する分別部と、
前記加工位置に配置された前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段と、
前記画像処理手段を通じて得られた画像と予め定めた条件とに基づき、加工後の魚卵に対して回収に適合しているか否かを判定する合否判定部と、
前記収容凹部をピッチ送りしながら、前記加工位置での判定部による判定結果をピッチ毎に記憶する記憶部とを具備し、
前記分別部の制御にあたり、前記記憶部から所定ピッチ前の判定結果を取り出して、この判定結果に基づいて前記分別部の分別動作を制御する魚卵処理装置。
魚卵が導かれる加工用水槽と、
前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を前記加工用水槽内に満たされた水中に配置された所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、
前記加工位置において前記収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、
魚卵の搬送先を分別する分別部と、
前記収容凹部を深さ方向及び搬入方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段とを具備し、
前記分別部に設けられる水流付勢ポンプによって搬送方向と直交する方向に水流を付勢させ、魚卵の分別を行うことを特徴とする魚卵処理装置。
魚卵が導かれる加工用水槽と、
前記加工用水槽内において魚卵を１つずつ収容する収容凹部を前記加工用水槽内に満たされた水中に配置された所定の加工位置に搬入する整列搬送部と、
前記加工位置に搬送された収容凹部内の魚卵に対して導入管を昇降させて所定の物質を注入する加工部と、
前記加工用水槽を透明な部材で構成することで、前記収容凹部を深さ方向及び搬送方向と交叉する方向から撮像する画像処理手段とを具備したことを特徴とする魚卵処理装置。
前記整列搬送部は、前記収容凹部を全周に設けた歯車状の整列盤を具備するものであり、前記画像処理手段は、前記収容凹部に対して前記導入管の先端のあるべき相対位置を基準点として設定し、前記整列盤を回転させて撮像した複数の収容凹部における各々の基準点に基づいて、標準化した基準点の座標を自動取得する請求項１～５の何れかに記載の魚卵処理装置。