(57)【要約】【課題】細線の先端をループ状にして塗布治具とする際の成形ミスの発生を解消してより信頼性を高める。【解決手段】（ａ）に示すように加熱炉４０の開口部４１から装入孔４２内に要熱処理部分の長さまで挿入された細線２３は１回目の熱処理を受けて先端部から収縮して、（ｂ）に示すように茸形状４３となる。　（ｃ）に示すように、２回目の熱処理を受けて表面に開口した気泡が含まれた状態の表面がザラザラ状の略球形状４６となる。次いで同図（ｄ）に示すように、その略球形状４６部を挿入して３回目の熱処理を受けて表面に開口した気泡を封じるとともに滑らかなマッチ棒状の略球形状４７として塗布治具を作成する。【選択図】　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端を略球形状に成形した細線を、検体の塗布治具として培地上に接触させる検体の塗布装置。
【請求項２】
細線の先端の略球形状への成形を、検体毎に行う請求項１に記載の検体の塗布装置。
【請求項３】
細線を繰り出し、且つ、引き込むための細線繰り出し機構と、
繰り出された細線の捩れを矯正する細線矯正機構と、
繰り出された細線の先端を略球形状に熱加工する成形機構と、
先端を略球形状に成形した後に細線を切断する切断機構と、
切断後の細線の上方部分を把持し、培地まで移送するとともに任意角度の向きに変位させる把持変位機構と、
培地上に注入後の検体を任意のパターンで塗布する塗布機構を有する請求項１または請求項２に記載の検体の塗布装置。
【請求項４】
細線の先端を略球形状に熱加工する成形機構が、細線の先端を挿入して加熱するための挿入穴を有するヒータを有し、熱加工される細線の先端の前記挿入穴への送り込み、引き出しを繰り返す請求項３に記載の検体の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿、便、喀痰、分泌物、血液などの固形物又は液状物の検体をシャーレ等の培養容器内に収容された寒天状の培地へ塗布してパターン（塗布軌跡）を得るための塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
係る検体の培地への塗布作業を、コンタミネーションを生じることなく定量塗布する作業を、手作業に代えて機械化、自動化する試みが、特開昭６３−１６０５７６号公報、特開平２−７２８９８号公報、特公平４−６６５５２号公報、特開平６−２９６４８１号公報など多く提案されている。　また、検体の塗布治具を高価な白金耳に代えて、安価な合成樹脂系繊維糸、硬質ゴムや、鋼線、軟銅、ニクロム線等の金属細線等の弾性を有し成形性の良い細線をその塗布の都度、ループ状に成形することが特開平１０−３０９１９９号公報に開示されている。
【０００３】
検体の培地への塗布の形態として、菌分離の目的のため検体を塗り延ばして塗布する菌分離用塗布と、薬剤感受性試験のため同一菌種の菌液を培地全体に塗り広げ、培地全面に菌を育成させる感受性用塗布の２通りがある。
【０００４】
上記従来の自動塗布装置は、菌分離用塗布のための装置であって、培養容器内の培地に回転運動を主体とする塗布パターンで塗布するものであり、また、塗布に際しての培地表面の状態に適した強さで接触させるために複雑な機構を必要とし、さらには、固形物および液状物に大別される各種検体の自動塗布を同一の装置で行うことができず、ユーザーが通常行っている塗布パターンが実現できない等の欠点がある。
【０００５】
本願出願人は、特開平１０−３０９１９９号公報において上記従来の自動塗布装置の欠点を解消するために、細線をループ状に加工する加工機構を備え、細線が有する弾性と成形性の良さを有効に利用できる自動塗布装置を開示した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、この特開平１０−３０９１９９号公報において開示した細線を検体の塗布治具として利用する自動塗布装置の改良に係るもので、細線を検体の塗布治具として利用するに当たって、成形されたループ半径や長さが一定しない等の形状不良と成形ミスの発生を解消して、自動塗布装置の信頼性をより高めようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弾性を有する細線の先端を略球形状に熱成形することで、先の出願に係る先端をループ状に成形した細線を塗布治具として使用する際の問題点を解消した。
【０００８】
細線としては、ナイロン、塩化ビニール、耐熱塩化ビニール、テフロン（登録商標、ＰＦＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂繊維糸等の弾性を有し、熱成形性の良い細線が好適に使用できる。　とくに、成形性、線材の撓り、細線の自動供給の安定性からナイロン樹脂繊維糸が最適な条件を備えている。
【０００９】
細線の直径は、その撓り性から培地への塗布時に塗布治具を押し当てた時に、細線が逃げることなく、且つ、培地を破らないものとして、１．４８ｍｍ径のものを使用する。１．００ｍｍ径以下では撓り性が高すぎて細線が逃げてしまって塗布がうまく行かず、１．７０ｍｍ径以上では撓り性が低すぎて細線が培地に食い込む、即ち、培地を破ってしまって塗布困難となる。　したがって、１．００ｍｍ〜１．７０ｍｍ径の細線の使用が都合がよい。
【００１０】
細線先端に形成され略球形状としては、細線の先端が湾曲面、細線の直径より大きい球状体、その中間形状の茸形状と加熱条件で種々の形態が現出できるが、滑らかな球面形状を得ることのできるマッチ棒の先端に似た形状が成形性、塗布の効率の点から好ましい。
【００１１】
この先端を略球形状に熱成形した細線を検体の塗布治具として利用する検体の塗布装置としては、細線の先端を検体毎に略球形状に熱成形する細線繰り出し、引き込み機構と、繰り出された細線の捩れ矯正機構と、繰り出された細線の先端を略球形状に熱加工する成形機構と、先端を略球形状に成形した後に細線を切断する切断機構と、前記成形機構と連係して成形した細線の上方部を把持し、切断後、培地まで移送するとともに任意角度に変位させる把持変位機構と、検体を培地上に注入後、任意のパターンに塗布する塗布機構を有する装置が使用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を各図に示す実施例に基づいて説明する。
【００１３】
本発明を実施するための塗布装置の全体構造を平面図によって示す図１において、本発明の塗布装置は、塗布機構Ａ等を配置した上部構造部と、寒天のような培地を収容した培養容器１（以下、シャーレと称す）を多数格納する塗布前のシャーレストッカー部と塗布後のシャーレストッカー部等（図示せず）を配置した下部構造部と、その境界面に設けた作業テーブルＴｂとからなる。
【００１４】
以下に、この塗布装置によるシャーレ１内の培体上に検体を塗布してパターンを形成する工程を説明する。
【００１５】
図１に示す下部構造部に設けられた塗布前のシャーレストッカー部に段積みされたシャーレ１は、昇降装置（図示せず）の作動により、押し上げられて最上段のシャーレ１が作業テーブルＴｂの開口部２から作業開始位置に配置され、第一シャーレ移送装置３により、図２に示す塗布機構ＡのＸ−Ｙ−θ軸駆動装置を備えた塗布テーブル４上に移載される。　塗布テーブル４上に移載されたシャーレ１は、真空吸着具と前後進および上下駆動機構を有するシャーレ蓋開閉装置５により、その上蓋を外して、塗布機構Ａの外へ一時移動する。
【００１６】
一方、細線成形部Ｂにおいて細線の先端を球状体に形成した塗布治具は、把持変位機構Ｃによって把持され、塗布テーブル４上のシャーレ１内の培地上に所要の角度で接触させる。　この状態で、シャーレ１を載置した塗布テーブル４を規定の塗布パターンあるいは任意の塗布パターンに合致する駆動操作を行なわせて、シャーレ１内の培地上の菌液を塗り広げ、または所要のパターンで塗り延ばして塗布する。
【００１７】
塗布終了後、シャーレ蓋開閉装置５により、塗布機構Ａの外へ一時移載されている上蓋をシャーレ１に再び被せ、第二のシャーレ移送装置７により、下部構造部に設けられたラベル印字ユニット７１の印字装置（図示せず）の上方部へ移載し、この印字装置の上昇により、シャーレ１の下面に検体の情報等を印字、もしくは印字したラベルを貼付する。　さらに、印字後のシャーレ１は第三のシャーレ移送装置８によって、作業テーブルＴｂとは別に設けた塗布後のシャーレストッカー部への開口部９から、下部構造部に設けられた昇降装置（図示せず）によって、上段のシャーレ１上に移載され、昇降装置は次のシャーレ１を載せられる位置に下降して待機する。
【００１８】
作業テーブルＴｂの上面の塗布機構Ａ等と干渉しない位置には、液状物である菌液を収容した検体容器１０のラックセット部１１と、検体容器１０からの菌液の吸引、注入を行う際に使用するチップ１２のラックセット部１３とが配置されている。　Ｄは、スパイラル塗布および単一コロニー摘出を処置するために希釈（×１０、×１００、×１，０００、×１０，０００）を行うための希釈機構である。この希釈機構Ｄには、カップ切出し装置１７と生食注入装置１８と希釈回転装置１９と廃棄口２０とが設けられている。　カップ切出し装置１７は、回転テーブル１４上に等間隔で設けた挟持爪を有するカップ保持装置１５に対向して、その周縁に沿って配置した下部構造部に段積みされたカップ１６を一個づつ作業テーブルＴｂ上の所定位置に押し上げるためのものであり、生食注入装置１８は、カップ１６に原液検体に対し、希釈液を所定量（×１０、×１００、×１，０００、×１０，０００）注入し、菌量を薄めるためのものである。　希釈回転装置１９は、検体と希釈液とを撹拌、混合するためのものであり、その検体の吸引とシャーレ１への注入が終了した後、使用したカップ１６は、廃棄口２０によって廃棄される。　チップラックセット部１３からチップ１２を装着して、検体容器１０またはカップ１６中の菌液の吸引、移送およびシャーレ１内の培地への注入を行う作業テーブルＴｂ上に上架されたＸ−Ｙ軸走行軸に支持され水平、垂直旋回および昇降装置を備えた検体分注機構（図示せず）が設けられている。　検体容器１０中の検体およびチップ１２に対する落下菌、浮遊菌等によるコンタミネーションを防止するために夫々のラックセット部１１、１３の上面を覆う保護蓋１１３（透明アクリル板製）を設け、この保護蓋１１３の一端部はスライド機構１３１に支持され、検体分注機構による吸引作業時等に開放される。　検体分注機構のノズルに装着されたチップ１２の分離はチップ廃棄口１２１の位置にてノズルとチップ１２との直径差を利用して大径部を堰板に引っ掛けた形で行う。なお、作業テーブルＴｂの一方側端部には、塗布作業の一連の工程を管理および制御するためのコンピュータＥが配置され、検体に関する情報も入力することで、各々のラックセット部１１，１３における位置（番地）情報、シャーレへの印字情報等の管理を併せて実行できる。
【００１９】
以下に、図１に示す細線成形機構Ｂについて図３〜図５に基づいて説明する。図３は細線成形部および把持変位機構を示す部分側面図を、図４は図３の正面図を、図５は図３を矢線方向から見た平面図を示す。　これらの図に示すように、細線成形部Ｂには、細線リール２２と、細線２３を確実に垂線方向に送給する細線案内ローラ２４と、この上下に誘導筒２５、２６が配置されている。　さらに、その中間部には、細線２３を挟持して繰り出しまたは引き込みを行う一対の回動ローラ２７、２８を駆動する細線送りモータ２９とからなる細線繰り出し、引き込み機構が配置されている。　３２は、細線リール２２の自由回転を妨げず、且つ、無制御の回転状態となることを防ぐための軽度の制動制御機構付きの軸受、３５は一対の回動ローラ２７、２８の噛み合わせ状態を細線２３の直径に合わせて調整する機能を有する隙間調整装置である。　３４は、細線２３の垂線方向に摺動自在に作業テーブルＴｂの上面に固設した支持部材３６によって支持される竪部材であって、下部誘導筒２６に連接した案内管３０の中間部を支承するとともに細線２３の捩れ矯正機構とが設けられている。　この捩れ矯正機構は、案内管３０の外周面とその内周面を密着させて外筒とした細線２３の長手方向に生じた巻き癖に起因する捩れを、加熱により矯正するヒーターを組み込んだ加熱管３１が支持枠３３により固定されたものである。　支持部材３６には昇降シリンダー３７が固定されており、そのシリンダーロッド３８の先端部は竪部材３４に固定された連接部材３９に固定されている。
【００２０】
上記細線成形機構Ｂの操作について説明する。
【００２１】
昇降シリンダー３７が下降して、竪部材３４に設けられている案内管３０の下端部は、熱加工する成形装置であるヒーター４０１を備えた加熱炉４０の開口部４１の直上近傍位置に達すると、一時停止する。　案内管３０の下端部を加熱炉４０の開口部４１の直上近傍に位置させた後、細線送りモータ２９を駆動して細線２３を繰り出すとともに一時停止状態の昇降シリンダー３７を、案内管３０の下端部による細線２３の加工に支障の生じない位置まで、上昇させて同位置で待機させる。　後述の細線２３の加工条件により細線２３の繰り出しまたは引き込みを細線送りモータ２９の順、逆駆動および停止動作の繰り返しにより行う。　細線２３の先端部の成形に際しては、加熱条件で種々の形態が細線２３の先端部形状として現出する。　略球形状のマッチ棒状への成形を行うには、ナイロン樹脂繊維糸の場合、ヒーター４０１を使用した加熱炉４０内の温度は、６００℃前後が最適である。　５００℃以下では細線２３への熱伝導が充分ではなく、球面を成形することが困難であり、８００℃以上では細線２３が溶融状態になって、加熱炉４０から引き出す際に溶滴となって、加熱炉４０の底部に滴下してしまう。　細線２３の先端を略球形のマッチ棒状に成形するためには、加熱炉４０への細線２３の挿入に際して、非接触状態を保持し得る構成とした上部に開口部４１を有する挿入穴を形成したブロックヒータ４０１のような加熱手段を使用でき、細線２３の先端を滑らかな表面に仕上げるためには、先端の加熱を数回繰り返す。　細線２３の先端部をマッチ棒状に成形するには、徐々に形を整える必要があり、且つ、成形は、塗布効率の支障とならない時間内でなくてはならないことから、挿入回数は３回とし、粗成形を行う１回目を３秒、２回目は２秒、そして仕上げ成形の３回目は１秒としている。　その１回目の粗成形では細線２３の先端部は加熱により収縮して茸形状となり、２回目で球面になり始めるものの表面が気泡に起因するザラザラ状となり、３回目の仕上げ成形によって最大断面直径４ｍｍ程度の表面が滑らかなマッチ棒状の略球面状に効率良く成形できる。　しかしながら、５回以上の挿入では細線２３が必要以上の溶融状態になって滴下し易くなる。これを防ぐために加熱炉４０内の温度を低めとして挿入時間を上記以上とすると成形は巧く行くものの塗布効率に支障を来たす。
【００２２】
この大きさの略球面状とするためには未加工の細線２３を加熱炉４０の開口部４１から１５ｍｍ程度挿入する。　また、加熱状態のまま挿入を繰り返すと形状制御が困難になるので、その都度、強制空冷することで、細線２３先端部の加工部の温度を３０℃以下に保てるように冷却する。　この加熱炉４０の開口部４１上方での強制空冷により熱気流を水平方向に吹き払うことで拡散でき、また、塗布機構を構成する各種機器類や塗布作業のための試料がその熱気流による影響を受けることを阻止できる。
【００２３】
４５は水平方向への気流を生じている急冷ファン４４による風力を強化するとともに上部構造部内における乱流の発生を防止するために上部構造部の外へ冷却気流を導くために加熱炉４０を挟む対向位置に設置した急冷ファンを示す。
【００２４】
図６（ａ）〜（ｄ）は、細線２３を略球形状に成形して塗装治具とする過程を示す。
【００２５】
同図（ａ）に示すように加熱炉４０の開口部４１から装入孔４２内に要熱処理部分の長さまで挿入された細線２３は１回目の熱処理を受けて先端部から収縮して、同図（ｂ）に示すように茸形状４３となる。　次いで、その茸形状４３部は開口部４１上方にまで引き戻されて、図４及び図５に示される急冷ファン４４からの気流により冷却される。　同図（ｃ）に示すように、その茸形状４３部を挿入して２回目の熱処理を受けると、表面に開口した気泡が含まれた状態の、表面がザラザラ状の略球形状４６となり、同様に開口部４１上方にまで引き戻されて、急冷ファン４４からの気流により冷却される。　次いで同図（ｄ）に示すように、その略球形状４６部を挿入して３回目の熱処理を受けて表面に開口した気泡を封じるとともに滑らかなマッチ棒状の略球形状４７となり、次いで、そのマッチ棒状の略球形状４７部は開口部４１上方にまで引き戻されて、急冷ファン４４からの気流による冷却を受けて、成形は終了する。
【００２６】
図３〜図５に戻って、成形後、細線送りモータ２９の駆動を停止後、昇降シリンダー３７を加工作業開始前の位置（案内管３０の下端部と加熱炉４０の開口部４１とが離間した位置）まで上昇させて同位置で待機させる。　成形済みの細線２３を切断する切断機構は、前後進シリンダー４８と鋏形のカッター４９を有する細線切断装置５０からなり、把持変位機構Ｃとの連係作業を行う。即ち、案内管３０の下端部近傍において細線把持シリンダー５１によって作動する細線把持ブラケット５２の把持爪５３により細線２３を挟持し、把持したままの状態で、この細線把持ブラケット５２の把持爪５３部と案内管３０下端部との中間部に前進した細線切断装置５０のカッター４９によって規定長さに切断され、塗布治具６となる。　検体の塗布治具６であるマッチ棒状の細線２３を把持した細線把持ブラケット５２は、旋回用モータ５４の駆動により塗布テーブル４上のシャーレ１の上方位置へ旋回し、昇降用モータ５５および摺動台５６の駆動により下降、移動し、そのシャーレ１に収容された培地上に所要の角度で略球状部が接触する位置に設定される。図４および図５中のＬ，Ｓｗは、把持変位機構の上・下降限を設定するリミットスイッチである。　塗布治具６の設定後、塗布機構Ａである塗布テーブル４を支持しているＸ−Ｙ−θ軸の所要の駆動により、シャーレ１は面移動および水平回転し、シャーレ１内の培地上の検体は均一または所要の塗布パターンで塗布、塗り広げられる。　塗布作業終了後の使用済みとなった塗布治具６は細線把持シリンダー５１を上昇させるとともに図１の廃棄口２１まで移動させて、細線把持ブラケット５２の把持爪５３を開放して、同使用済みのマッチ棒状の塗布治具６を投棄する。
【００２７】
以上の工程を塗布前のシャーレストッカー部に段積みされたシャーレ１がなくなるまで繰り返す。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００２９】
１．　塗布治具を細線自身の撓み性とその先端部を略球面状のマッチ棒状としたことで、培地を傷つけることなく、効率良く検体を塗布あるいは塗り広げることができる。
【００３０】
２．　細線の先端部を熱加工する前に、細線の捩れを加熱により矯正することで、加熱炉への挿入を確実に行うことができる。
【００３１】
３．　細線の先端部を熱加工するものであるから、加工とともに充分な滅菌処理を行うことができる。
【００３２】
４．　細線の先端部の加工は、熱加工するものであるからループ状にする場合と比べ、確実且つ短時間に加工できるので自動塗布作業の効率を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための塗布装置の全体構造を示す平面図である。
【図２】塗布機構を示す部分正面図である。
【図３】本発明を実施するための塗布装置における細線成形部および把持変位機構を示す部分側面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】図３を矢線方向から見た平面図である。
【図６】細線を略球形状に成形する過程を示す。
【符号の説明】
Ｔｂ　　作業テーブル　　　　　　　　　Ａ　　　塗布機構
Ｂ　　　細線成形部　　　　　　　　　　Ｃ　　　把持変位機構
Ｄ　　　希釈機構　　　　　　　　　　　Ｅ　　　パソコン
１　　　シャーレ　　　　　　　　　　　２　　　供給側の開口部
３　　　第一シャーレ移送装置　　　　　４　　　塗布テーブル
５　　　シャーレ蓋開閉装置　　　　　　６　　　塗布治具
７　　　第二シャーレ移送装置　　　　　７１　　ラベル印字ユニット
８　　　第三シャーレ移送装置　　　　　９　　　排出側の開口部
１０　　検体容器　　　　　　　　　　　１１　　検体容器のラックセット部
１２　　チップ　　　　　　　　　　　　１３　　チップのラックセット部
１１３　保護蓋　　　　　　　　　　　　１２１　チップ廃棄口
１３１　スライド機構
１４　　回転テーブル　　　　　　　　　１５　　カップ保持装置
１６　　カップ　　　　　　　　　　　　１７　　カップ切出し装置
１８　　生食注入装置　　　　　　　　　１９　　希釈回転装置
２０　　カップ廃棄口　　　　　　　　　２１　　塗布治具の廃棄口
２２　　細線リール　　　　　　　　　　２３　　細線
２４　　細線案内ローラ　　　　　　　　２５　　上部誘導筒
２６　　下部誘導筒　　　　　　　　　　２７、２８　　一対の回動ローラ
２９　　細線送りモータ　　　　　　　　３０　　案内管
３１　　電気ヒーターを組み込んだ加熱管　　　３２　　制動制御機構付き軸受３３　　支持枠　　　　　　　　　　　　３４　　竪部材
３５　　隙間調整装置　　　　　　　　　３６　　支持部材
３７　　昇降シリンダー　　　　　　　　３８　　シリンダーロッド
３９　　連接部材
４０　　加熱炉　　　　　　　　　　　　４０１　ヒーター
４１　　開口部　　　　　　　　　　　　４２　　装入孔
４３　　茸形状　　　　　　　　　　　　４４、４５　　　急冷ファン
４６　　ザラザラ状の略球形状　　　　　４７　　マッチ棒状の略球形状
４８　　前後進シリンダー　　　　　　　４９　　カッター
５０　　細線切断装置　　　　　　　　　５１　　細線把持シリンダー
５２　　細線把持ブラケット　　　　　　５３　　把持爪
５４　　旋回用モータ　　　　　　　　　５５　　昇降用モータ
５６　　摺動台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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