JPH0642479Y2 - シャーレ揺動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、２種類以上の液状物質が注入されたシャー
レ（ペトリ皿）を水平面内において揺動させることによ
り、シャーレ内で前記液状物質を混和するのに使用され
るシャーレ揺動装置に関し、このシャーレ揺動装置は、
例えば、化学療法剤に対する細菌類の感受性の検査法の
１つである寒天平板希釈法において薬剤含有培地を作製
する場合に、シャーレにそれぞれ分注された試験薬液と
未固化の液状寒天とをシャーレ内で混和させる際や、生
菌数測定法の１つである混釈平板培養法において菌液と
液状寒天とをシャーレにそれぞれ流し込んで混釈する場
合などに用いられる。

〔従来の技術〕

例えば、化学療法剤感受性テストに用いられる寒天平板
希釈法による一連の検査作業の中で、適宜段階希釈され
た試験薬剤を含む培地の系列を作る過程において、薬剤
希釈液と加温されて流動状態にある寒天とをシャーレに
それぞれ分注し、蓋で覆ったそのシャーレを揺動させて
薬液と寒天とを混和し、薬液が寒天中に均一に拡散した
培地を作製する作業が実施されている。

上記したシャーレの揺動作業は、従来、人手によって行
なわれている。すなわち、薬液と液状寒天とが分注され
た蓋付きシャーレを複数個積み重ねた２つのブロックを
左・右の手でそれぞれ保持し、表面が平滑な作業台上に
おいて、シャーレを保持した両手をそれぞれ素早く作業
台表面に沿って動かすことにより、シャーレを積み重ね
たブロックを台上で滑らせて各シャーレを水平面内で揺
動させ、薬液を寒天中に均一に拡散させるようにしてい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上記した薬剤含有培地を必要とする、例えば
製薬会社の研究室や臨床検査センターなどにおいては、
大量の培地が消費されるため、一度に数多くの薬剤含有
培地が調製されている。このように一度に大量の培地を
調製しなければならない研究室等では、従来におけるよ
うな人手によるシャーレの揺動作業は、多くの労力を必
要とし、作業者にとっては煩わしいものである。

また、上記作業には、シャーレを滑動させることができ
る、表面が平滑で所要の広さを持った作業台を必要と
し、それだけのスペースを確保しなければならない、と
いった点でも問題がある。

さらにまた、シャーレの揺動作業の前段において実施さ
れる、試験薬液の段階希釈操作やシャーレへの薬剤希釈
液の分注操作並びにシャーレへの液状寒天の分注操作に
ついては、分注装置による自動化を図ることができ、そ
のような自動希釈・分注装置も開発されて一部で使用さ
れているが、シャーレの揺動作業を人手に頼らざるを得
ない現状では、寒天平板希釈法による一連の検査作業の
全体を自動化することはできない。

尚、シャーレを水平板部に載置し、その水平板部を横方
向に揺動させることにより、シャーレに分注された薬液
と液状寒天とを混和させるようにした装置が一部で市販
されているが、その装置は、シャーレを単に直線的に往
復運動させるだけであり、シャーレに流し込まれた液状
寒天をシャーレ底面で平面状に拡げて平板培地を調製す
るといった場合には有効であるが、薬液を液状寒天中に
均等に拡散させて均一な薬剤含有培地を作製するための
装置としては不十分な揺動動作しか行なえず、何れにし
ても、培地の種類やシャーレへの分注量、流動状態など
に応じて揺動軌道や揺動速度、揺動時間などを調節しな
がらシャーレの揺動動作を行なうことができる、人手に
よる方法に比べると、混釈培地の作製手段として必ずし
も満足し得るものではない。

この考案は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あり、人手によるシャーレの揺動動作に近い複雑な動作
を機械的に行なわせることができるようなシャーレ揺動
装置を提供することを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記課題を達成するための手段として、シ
ャーレ揺動装置を以下のように構成した。すなわち、こ
の考案に係る装置は、シャーレを載置するステージを有
する揺動部材と、この揺動部材を水平面内においてＸ方
向に高速で往復運動させるＸ方向駆動機構と、前記揺動
部材を前記と同一水平面内においてＸ方向と直交するＹ
方向に高速で往復運動させるＹ方向駆動機構と、前記揺
動部材のＸ方向及びＹ方向における各往復運動の組合せ
により複数の運動軌跡を描いて前記揺動部材が水平面内
において揺動するよう、前記Ｘ方向駆動機構及びＹ方向
駆動機構による揺動部材のＸ方向及びＹ方向における各
往復運動の状態をそれぞれ制御する制御手段とを備えて
構成されている。

上記のＸ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構は、水平基台
上に正方形をなすように配置されて垂設固定された４本
の支柱と、これら４本の支柱の、隣り合う支柱間に、前
記水平基台と平行にそれぞれ架設された４本の案内棒
と、その各案内棒に滑動自在にそれぞれ嵌挿され、前記
４本の支柱で囲まれた空間の内方に配設された揺動部材
を挾んでその各両側に対向して配設されたそれぞれ一対
の滑り部材と、前記揺動部材に、Ｘ方向及びＹ方向に沿
ってそれぞれ滑動自在に挿通され、それぞれの両端が前
記各一対の滑り部材にそれぞれ固着されて、前記揺動部
材を支持するＸ方向支持軸及びＹ方向支持軸と、Ｘ方向
回転駆動モータ及びＹ方向回転駆動モータと、この各回
転駆動モータのモータ軸にそれぞれ固着されたクランク
と、この各クランクに一端がそれぞれ軸着され、前記各
一対の滑り部材のうちの一方にそれぞれ取着された各連
接部材に他端がそれぞれ軸着された連結棒とにより、そ
れを構成することができる。

また、上記のＸ方向回転駆動モータ及びＹ方向回転駆動
モータに、その各モータ軸の回転原点を検出するための
検知手段をそれぞれ付設するとともに、前記各回転駆動
モータの回転数及び回転方向を任意に選定する制御回路
を具備させるようにしてもよい。

〔作用〕

上記構成のシャーレ揺動装置においては、揺動部材のス
テージに、例えば薬液と液状寒天とが分注されたシャー
レを載置し、Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構をそれ
ぞれ駆動させて揺動部材を水平面内においてＸ方向及び
Ｙ方向にそれぞれ高速で往復運動させると、そのＸ方向
及びＹ方向における両往復運動が組み合わされて揺動部
材は所望の運動軌跡を描きながら揺動し、それに伴いス
テージ上のシャーレが水平面内において揺動する。そし
て、制御手段によりＸ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構
によるＸ方向及びＹ方向における各往復運動の状態をそ
れぞれ制御して、両往復運動の組合せの態様を変化させ
ることにより、人手による揺動動作に近い複雑な動作で
も揺動部材に行なわせることができ、シャーレ内におい
て薬液が液状寒天中に均一に拡散させられる。

〔実施例〕

以下、この考案の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図ないし第３図はこの考案の１実施例を示し、第１
図は、シャーレ揺動装置の外観斜視図、第２図は、その
中央縦断面図であって、第３図のII-II矢視断図を示す
図、第３図は、第２図のIII-III線に沿って切断し矢印
方向に見た状態を示す平面図である。

このシャーレ揺動装置は、シャーレ10を載置するステー
ジ14とそのステージ14の下面に垂設され一体的に固着さ
れた支持ブロック16とからなる揺動部材12、この揺動部
材12を水平面内においてＸ方向に高速で往復運動させる
Ｘ方向駆動機構18、揺動部材12を前記と同一水平面内に
おいてＹ方向に高速で往復運動させるＹ方向駆動機構2
0、並びに、それらＸ方向駆動機構18及びＹ方向駆動機
構20をそれぞれ制御する制御手段などから構成されてい
る。

図において、22は水平基台であり、この水平基台22上に
４本の支柱24、26、28、30が正方形をなすように配置さ
れ垂設固定されている。そして、それら４本の支柱の、
隣り合う支柱24、26;28、30;24、28;26、30間にそれぞ
れ案内棒32、34、36、38が水平基台22と平行に架設され
固着されている。その各案内棒32、34、36、38にはそれ
ぞれ滑り部材40、42、44、46が滑動自在に嵌挿されてい
る。そして、水平基台22の中央に配置された揺動部材12
を挾んでその両側に互いに平行に配置されて対向した一
対の滑り部材40、42に２本の平行なＸ方向支持軸48、48
が、その各両端を各滑り部材40、42の対向側面にそれぞ
れ固着して取り付けられており、それらＸ方向支持軸4
8、48に揺動部材12の支持ブロック16がＸ方向に沿って
滑動自在に挿通されている。また、揺動部材12を挾んで
その両側に互いに平行に配置されて対向した他の一対の
滑り部材44、46には２本の平行なＹ方向支持軸50、50
が、その各両端を各滑り部材44、46の対向側面にそれぞ
れ固着して、前記Ｘ方向支持軸48、48とは高さ位置を違
えて取り付けられており、それらＹ方向支持軸50、50に
は揺動部材12の支持ブロック16がＹ方向に沿って滑動自
在に挿通されている。このようにして揺動部材12が水平
基台22の上方に支持されている。

また、水平基台22上には、ステップモータにより構成さ
れたＸ方向回転駆動モータ52及びＹ方向回転駆動モータ
54が固設されている。それらＸ方向回転駆動モータ52及
びＹ方向回転駆動モータ54には、その各モータ軸にクラ
ンク56、58がそれぞれ固着されている。それぞれのクラ
ンク56、58には、連結棒60、62の一端が軸着されてお
り、連結棒60の他端は、滑り部材44に取着された連接部
材64の下端部に軸着され、また連結棒62の他端は、滑り
部材40に取着された連接部材66の下端部に軸着されてい
る。そして、Ｘ方向回転駆動モータ52が回転駆動する
と、滑り子クランク機構により、滑り部材44、46が案内
棒36、38に案内されてＸ方向に往復運動し、それに伴
い、滑り部材44、46にＹ方向支持軸50、50を介して係合
している揺動部材12がＸ方向に往復運動するようになっ
ている。また、Ｙ方向回転駆動モータ54が回転駆動する
と、同じく滑り子クランク機構により、滑り部材40、42
が案内棒32、34に案内されてＹ方向に往復運動し、それ
に伴い、滑り部材40、42にＸ方向支持軸48、48を介して
係合している揺動部材12がＹ方向に往復運動するように
なっている。また、Ｘ方向回転駆動モータ52及びＹ方向
回転駆動モータ54には、その各モータ軸に、円周部分の
一部に切欠き70が形成された回転円板68、72が固着され
ており、各回転円板68、72には、その切欠き70を光学的
に検知して各回転駆動モータ52、54の回転原点を検出す
るセンサ74、76がそれぞれ対設されている。

Ｘ方向回転駆動モータ52及びＹ方向回転駆動モータ54の
駆動制御は、次のようにして行なわれる。すなわち、第
４図に示すように、まず、キーボード78により、各回転
駆動モータ52、54の回転数、回転方向及び駆動時間をそ
れぞれ設定してそのデータをI/O80を介してCPU82に入力
し、或いはメモリ（図示せず）に予め記憶させておいた
必要な制御データを読み出す。そして、CPU82から各パ
ルス発信器84、86へ、それぞれの回転駆動モータ52、54
の回転数、回転方向及び駆動時間の指令信号が送られ、
各パルス発信器84、86からモータのドライバ88、90へそ
れぞれ、所定の周波数（例えばモータの１回転当り200
パルス）の、モータの回転方向に応じて変調されたパル
ス信号が所定時間内送られ、それぞれのドライバ88、90
によってＸ方向回転駆動モータ52及びＹ方向回転駆動モ
ータ54が駆動制御される。

また、始業時における電源投入の際には、Ｘ方向回転駆
動モータ52及びＹ方向回転駆動モータ54の各モータ軸に
固着された回転円板68、72に対設されたセンサ74、76に
よって各回転駆動モータ52、54の回転原点が検出され、
それを検出した時点で各回転駆動モータ52、54が停止す
るようになっている。従って、各回転駆動モータ52、54
のモータ軸に固着されたクランク56、58の始動位置が常
に一定、例えば第１図に示したようにクランク56、58の
腕が鉛直下向きになった位置からクランク56、58が回転
し始めるようになっている。

以上のようにしてＸ方向駆動機構18及びＹ方向駆動機構
20が構成されている。

次に、上記したＸ方向駆動機構18及びＹ方向駆動機構20
を駆動制御することにより、揺動部材12を揺動させ、ス
テージ14に載置されたシャーレ10に分注された、例えば
薬液と液状寒天とをシャーレ10内で混和させる作業につ
いて説明する。

Ｘ方向回転駆動モータ52を回転駆動させると、その回転
運動は、クランク56及び連結棒60の動作の組合せによっ
て直線往復運動に変えられ、連接部材64を介して連結棒
60に連結されている滑り部材44、及びその滑り部材44に
Ｙ方向支持軸50、50を介して連結されている滑り部材46
が、案内棒36、38にそれぞれ案内されてＸ方向に往復運
動し、それに伴い、両滑り部材44、46にＹ方向支持軸5
0、50を介して支持されている揺動部材12がＸ方向に往
復運動する。一方、Ｙ方向回転駆動モータ54を回転駆動
させると、同様にして、滑り部材40、42が案内棒32、34
にそれぞれ案内されてＹ方向に往復運動し、それに伴
い、両滑り部材40、42にＸ方向支持軸48、48を介して支
持されている揺動部材12がＹ方向に往復運動する。

この場合、Ｙ方向支持軸50、50及びＸ方向支持軸48、48
と揺動部材12の支持ブロック16とは、それぞれ互いに滑
動可能に係合しているので、Ｘ方向回転駆動モータ52と
Ｙ方向回転駆動モータ54とを一緒に回転駆動させると、
揺動部材12は、それらＸ方向及びＹ方向における両往復
運動が複合された状態で揺動する。そして、揺動部材12
は、それら両往復運動の組合せ方に応じて種々の運動軌
跡を描きながら揺動することになり、Ｘ方向回転駆動モ
ータ52及びＹ方向回転駆動モータ54の回転速度や回転方
向をそれぞれ制御して、Ｘ方向及びＹ方向における両往
復運動の組合せの態様を種々に変化させることにより、
人手による揺動動作に近い複雑な動作をも揺動部材12に
行なわせることができる。そして、揺動部材12にそのよ
うな揺動動作を行なわせることにより、揺動部材12のス
テージ14上に載置されたシャーレ10内において薬液が液
状寒天中に均一に拡散させられる。

第５図及び第６図に、揺動部材12のＸ方向及びＹ方向に
おける両往復運動の組合せの態様とその複合運動による
揺動部材12の揺動軌道との例を示す。

第５図の（ａ）〜（ｊ）は、揺動部材12の揺動軌道の例
を示し、第６図（ａ）〜（ｊ）は、時間（Ｔ）の経過に
伴う、揺動部材12のステージ14の中心点のＸ座標位置及
びＹ座標位置の変化の様子を示したものである。尚、第
６図において、実線で示した波形は、各回転駆動モータ
52、54のモータ軸の回転方向を左回り（第１図の矢印ｍ
の方向）とした場合を示し、破線で示した波形は、各回
転駆動モータ52、54のモータ軸の回転方向を右回り（第
１図の矢印ｎの方向）とした場合を示している。

第６図（ａ）に示したものは、Ｘ方向回転駆動モータ52
のみを回転駆動し、Ｙ方向回転駆動モータ54を駆動しな
い場合の例であり、この場合には、第５図の（ａ）に示
すように、揺動部材12はＸ方向に直線往復運動する。一
方、第６図（ｂ）に示したものは、Ｙ方向回転駆動モー
タ54のみを回転駆動し、Ｘ方向回転駆動モータ52を駆動
しない場合の例であり、この場合には、第５図の（ｂ）
に示すように、揺動部材12はＹ方向に直線往復運動す
る。また、第６図（ｃ）に示したものは、Ｘ方向回転駆
動モータ52を左回りに、Ｙ方向回転駆動モータ54を右回
りにそれぞれ同一速度で回転駆動した場合の例であり、
この場合には、第５図の（ｃ）に示すように、斜め方向
に直線往復運動する。

以下、第６図（ｄ）〜（ｊ）に示すような状態でＸ方向
及びＹ方向にそれぞれ往復運動するよう各回転駆動モー
タ52、54を回転駆動することにより、第５図の（ｄ）〜
（ｊ）にそれぞれ示すような直線軌道や円形軌道、或い
は「８」の字軌道で揺動部材12を揺動させることができ
る。勿論、例示した円形軌道や「８」の字軌道以外に
も、各回転駆動モータ52、54の回転駆動状態の組合せを
種々に変化させることにより、より複雑な軌道で揺動部
材12を揺動させることもできる。また、１回のシャーレ
の揺動工程において、例えば、前半は揺動部材12を直線
往復運動させ、後半は「８」の字軌道で揺動部材12を揺
動させる、といったこともできる。

この考案のシャーレ揺動装置は上記したような構成を有
しているが、この考案の範囲は、上記説明並びに図面の
内容によって限定されるものではなく、要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形例を包含し得る。例えば、上記実施
例においては、回転駆動モータの回転方向を変更できる
ようにしているが、回転駆動モータは常に一定方向へ回
転駆動するようにして、その代わりにクランクの始動位
置を変化させるような構成としてもよいし、また、回転
駆動モータの回転原点を検出するセンサは必ずしも設け
る必要はなく、始業時において電源を投入した際に作業
者が手でクランクを所定の始動位置まで回動させるよう
にしても差し支えない。さらには、揺動部材をＸ方向及
びＹ方向に往復運動させる各駆動機構の構成も、上記実
施例で示したもの以外であってもよい。

尚、このシャーレ揺動装置は、化学療法剤感受性テスト
の寒天平板希釈法における薬剤含有培地の作製や、生菌
数測定法の１つである混釈平板培養法における混釈平板
培地の作製などにおいて最も有効に利用されるが、勿論
それ以外でも、シャーレを揺動させる必要があるような
作業に広く使用し得るものである。

〔考案の効果〕

この考案は以上説明したように構成されかつ作用するの
で、この考案に係るシャーレ揺動装置を使用すれば、一
度に大量の薬剤含有培地等を調製する必要があるような
製薬会社の研究室や臨床検査センターなどにおいて、従
来のような作業者の負担を完全に解消することができ、
また、僅かな設置スペースさえあれば十分で、その点で
も有利であり、さらにまた、例えば寒天平板希釈法によ
る一連の検査作業の全自動化などにも大いに寄与し得
る。そして、このシャーレ揺動装置を利用して調製され
た、例えば薬剤含有培地は、品質的に十分に満足し得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の１実施例に係るシャーレ揺動装置
の外観斜視図、第２図は、その中央縦断面図であって、
第３図のII-II矢視断面を示す図、第３図は、第２図のI
II-III線に沿って切断し矢印方向に見た状態を示す平面
図、第４図は、このシャーレ揺動装置の制御系の構成例
を示すブロック図、第５図は、このシャーレ揺動装置に
おける揺動部材の揺動軌道の例を説明するための図、第
６図は、揺動部材のＸ方向及びＹ方向における両往復運
動の組合せの態様の例を説明するための図である。 10……シャーレ、12……揺動部材、 14……ステージ、16……支持ブロック、 18……Ｘ方向駆動機構、20……Ｙ方向駆動機構、 22……水平基台、24、26、28、30……支柱、 32、34、36、38……案内棒、 40、42、44、46……滑り部材、 48……Ｘ方向支持軸、50……Ｙ方向支持軸、 52……Ｘ方向回転駆動モータ、 54……Ｙ方向回転駆動モータ、 56、58……クランク、60、62……連結棒、 64、66……連接部材、68、72……回転円板、 74、76……センサ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シャーレを載置するステージを有する揺動
   部材と、この揺動部材を水平面内においてＸ方向に高速
   で往復運動させるＸ方向駆動機構と、前記揺動部材を前
   記と同一水平面内においてＸ方向と直交するＹ方向に高
   速で往復運動させるＹ方向駆動機構と、前記揺動部材の
   Ｘ方向及びＹ方向における各往復運動の組合せにより複
   数の運動軌跡を描いて前記揺動部材が水平面内において
   揺動するよう、前記Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構
   による揺動部材のＸ方向及びＹ方向における各往復運動
   の状態をそれぞれ制御する制御手段とを備えてなるシャ
   ーレ揺動装置。
2. 【請求項２】Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構が、水
   平基台上に正方形をなすように配置されて垂設固定され
   た４本の支柱と、これら４本の支柱の、隣り合う支柱間
   に、前記水平基台と平行にそれぞれ架設された４本の案
   内棒と、その各案内棒に滑動自在にそれぞれ嵌挿され、
   前記４本の支柱で囲まれた空間の内方に配設された揺動
   部材を挾んでその各両側に対向して配設されたそれぞれ
   一対の滑り部材と、前記揺動部材に、Ｘ方向及びＹ方向
   に沿ってそれぞれ滑動自在に挿通され、それぞれの両端
   が前記各一対の滑り部材にそれぞれ固着されて、前記揺
   動部材を支持するＸ方向支持軸及びＹ方向支持軸と、Ｘ
   方向回転駆動モータ及びＹ方向回転駆動モータと、この
   各回転駆動モータのモータ軸にそれぞれ固着されたクラ
   ンクと、この各クランクに一端がそれぞれ軸着され、前
   記各一対の滑り部材のうちの一方にそれぞれ取着された
   各連接部材に他端がそれぞれ軸着された連結棒とからな
   る請求項１記載のシャーレ揺動装置。
3. 【請求項３】Ｘ方向回転駆動モータ及びＹ方向回転駆動
   モータに、その各モータ軸の回転原点を検出するための
   検知手段がそれぞれ付設されるとともに、前記各回転駆
   動モータの回転数及び回転方向を任意に選定する制御回
   路を備えた請求項２記載のシャーレ揺動装置。