(57)【要約】  形質転換およびトランスジェニックエンジニアリングのために種子を準備するための、種子の自動化または半自動化された切断のためのシステムおよび方法。自動化された種子準備のための方法および装置が開示される。１つの態様によれば、方法は、表面または容器上に種子を配置することと、種子を自動化された器具と係合させることと、切断するかまたは傷つけるために種子を配向することと、種子が配向されるとき種子を切断するかまたは傷つけることと、を含む。方法は、種子の胚軸を部分的に切断することも含み得る。いくつかの実施形態では、切断されたまたは傷つけられた種子は、外来性のＤＮＡを用いて形質転換される。
2017514495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方壁および前記前方壁から離れる方向に延びる実質的に平面状の上方壁を含む、本体を備え、（ｉ）前記前方壁に第１の開口部が画定され、（ｉｉ）前記上方壁に第２の開口部が画定され、（ｉｉｉ）前記第１の開口部および前記第２の開口部から内向きに複数の内壁が延びて前記前方壁および前記上方壁にスロットを画定し、前記スロットが切断器具を受容するようなサイズとされる、
切断ブロック。
【請求項２】
前記上方壁が前記前方壁から後縁部まで延び、
前記本体が、前記後縁部から上方へ延びる実質的に平面状の側壁をさらに含む、
請求項１に記載の切断ブロック。
【請求項３】
前記側壁が、前記上方壁の前記後縁部から上縁部まで延びる第１の側壁であり、
前記本体が、前記第１の側壁の前記上縁部から延びる第２の側壁をさらに含み、前記第２の側壁が前記本体の前記第１の側壁および前記上方壁に対して斜めに延びる、
請求項２に記載の切断ブロック。
【請求項４】
前記第２の側壁が、前記第１の側壁の前記上縁部から頂縁部まで延び、
前記本体が、前記第２の側壁の前記頂縁部から延びる頂部壁をさらに含み、前記頂部壁が前記第２の側壁に対して斜めに延びる、
請求項３に記載の切断ブロック。
【請求項５】
前記頂部壁が前記切断ブロックの前記上方壁と平行に延びる、請求項４に記載の切断ブロック。
【請求項６】
前記スロットが、前記前方壁の前記第１の開口部から、前記前方壁と前記上方壁の前記後縁部との間に位置付けられた後方縁部まで延びる、請求項２に記載の切断ブロック。
【請求項７】
前記第１の開口部が前記前方壁の中心に位置付けられる、請求項１に記載の切断ブロック。
【請求項８】
前記本体が単一の一体金属本体として形成される、請求項１に記載の切断ブロック。
【請求項９】
前記本体が自動化された切断システムとともに表面に固定される、請求項１に記載の切断ブロック。
【請求項１０】
切断器具を含む自動化された切断システムと、
上方壁および前記自動化された切断システムの前記切断器具を受容するようなサイズとされる前記上方壁に画定されたスロットを含む切断ブロックと、を備え、
前記自動化された切断システムが、（ｉ）前記切断器具を前記切断ブロックに対して第１の軸に沿って直線的に移動させ、（ｉｉ）前記切断器具を前記第１の軸を中心に回転させて前記切断器具を前記スロット内への挿入のために位置付けるように、動作可能である、
切断システム。
【請求項１１】
前記自動化された切断システムが、
前記切断器具を前記第１の軸に沿って直線的に移動させるように動作可能な電動モータ、および
前記切断器具を前記第１の軸を中心に回転させるように動作可能な空圧デバイスをさらに含む、請求項１０に記載の切断システム。
【請求項１２】
前記自動化された切断システムが、前記切断器具を受容するように構成された１対の可動顎部をさらに含み、前記１対の可動顎部が、（ｉ）前記切断器具を前記顎部から取り外し可能なロック解除位置と、（ｉｉ）前記切断器具が前記顎部上に保持されるロック位置と、の間を移動するように動作可能である、請求項１１に記載の切断システム。
【請求項１３】
前記自動化された切断システムが、前記１対の顎部を前記ロック解除位置と前記ロック位置との間で移動させるように動作可能な第２の空圧デバイスをさらに含む、請求項１２に記載の切断システム。
【請求項１４】
前記自動化された切断システムが、（ｉ）プロセッサ、（ｉｉ）メモリデバイス、および、（ｉｉｉ）前記メモリデバイスに保存された複数の命令であって、前記プロセッサによって実行されると前記プロセッサに、
（ｉ）前記１対の顎部を前記ロック解除位置から前記ロック位置へと移動させるように第１の圧縮空気源を動作させ、
（ｉｉ）前記切断器具を前記切断器具が鉛直に延びる配向へと前記第１の軸を中心に回転させるように第２の圧縮空気源を動作させ、
（ｉｉｉ）前記切断器具を前記切断ブロックに画定された前記スロット内へと進めるように前記第１の電動モータを動作させる命令を含む、電子制御装置をさらに含む、請求項１３に記載の切断システム。
【請求項１５】
前記電子制御装置が、前記プロセッサによって実行されると前記プロセッサに、
（ｉ）前記切断器具を前記切断ブロックに画定された前記スロットから取り外すように前記第１の電動モータを動作させ、
（ｉｉ）前記切断器具を前記切断器具が水平に延びる第２の配向へと前記第１の軸を中心に回転させるように前記第２の圧縮空気源を動作させ、
（ｉｉｉ）前記切断器具を前記切断ブロックの上方壁に渡って進めるように前記第１の電動モータを動作させる複数の命令をさらに含む、請求項１４に記載の切断システム。
【請求項１６】
前記切断ブロックが前方壁を含み、実質的に平面状の前記上方壁が前記前方壁から離れる方向に延び、
前記前方壁に第１の開口部が画定され、前記上方壁に第２の開口部が画定され、複数の内壁が前記第１の開口部および前記第２の開口部から内向きに延びて前記前方壁および前記上方壁に前記スロットを画定する、
請求項１０に記載の切断システム。
【請求項１７】
前記切断器具が前記自動化された切断システムに取り外し可能に結合される、請求項１０に記載の切断システム。
【請求項１８】
切断器具を第１の軸に沿って切断ブロックに画定されたスロット内へと進めるようにおよび種子に第１の切断を行うように、第１の電動モータを動作させることと、
前記切断器具を前記第１の軸を中心に回転させるように圧縮空気源を動作させることと、
前記切断器具を前記種子内へと進めて第２の切断を行うように前記第１の電動モータを動作させることと、
を含む、前記種子を切断する方法。
【請求項１９】
前記切断器具を１対の顎部上に位置付けることと、
前記１対の顎部を分かれるように移動させて前記切断器具を前記１対の顎部に固定するように、第２の圧縮空気源を動作させることと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記切断器具を前記１対の顎部上に位置付けることが、前記切断器具をロボットアームに取り付けることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
負圧源を動作させて前記切断器具を前記ロボットアームに吸引を介して取り付けることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、２０１４年５月６日に出願された米国仮特許出願第６１／９８９，２７６号明細書に対する優先権を主張する。
【０００２】
関連する米国特許出願の相互参照
いずれも参照により本明細書に明示的に組み込まれる、２０１４年５月６日に出願された、Ｄｏｎａｌｄ  Ｌ．  ＭｃＣａｒｔｙ，  ＩＩらによる「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＡＮＤ  ＯＲＩＥＮＴＩＮＧ  ＳＥＥＤＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＥ」という名称の米国仮特許出願第６１／９８９，２６６号明細書、および、２０１４年５月６日に出願された、Ｄｏｎａｌｄ  Ｌ．ＭｃＣａｒｔｙ，ＩＩらによる「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＳＥＥＤ  ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＥ」という名称の米国仮特許出願第６１／９８９，２７５号明細書が相互参照される。
【０００３】
本開示は一般に、植物育種において使用するために種子を準備するためのデバイスに、より詳細には、遺伝子形質転換およびトランスジェニックエンジニアリングのために、種子および種子外植片を準備するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００４】
ダイズ（グリシンマックス（Glycine max））は、最も重要な農作物の１つであり、年間作物収量が２億メートルトンを超え、推定価値が世界中で４００億米ドルを超える。ダイズは、全世界的に全ての油糧種子生産の９７％超を占める。したがって、この有益な作物の品質および収率を改善するための、信頼性のある、効率的な方法は、大きな関心事である。
【０００５】
ダイズ栽培品種の大部分が、育種に関して狭い生殖質基盤につながる、ほんの２、３種の親株に由来しているので、ダイズを改良するための伝統的な育種方法は、制約を受けてきた。Christou et al., TIBTECH 8:145-151 (1990)。現代の研究の取り組みは、ダイズ生産を改善するための植物遺伝子工学技術に焦点を当ててきた。トランスジェニック法は、所望の遺伝子を作物植物の遺伝生殖系列中に導入して、エリート植物株を生み出すよう設計される。このアプローチは、栄養的価値を改善しながら、いくつかの他の作物植物の、疾患、昆虫および除草剤に対する抵抗性の増大に成功した。
【０００６】
高速マイクロプロジェクション、マイクロインジェクション、エレクトロポレーションおよび直接ＤＮＡ取り込みを含め、遺伝子を植物組織中に移すためにいくつかの方法が開発されてきた。より最近では、対象の遺伝子をダイズ中に導入するために、アグロバクテリウム媒介性遺伝子形質転換が使用されている。しかしながらダイズは、トランスジェニックエンジニアリングにとって困難な系であることが分かっている。効率的な形質転換およびダイズ外植片の再生は、達成するのが困難であり、反復するのが難しい場合が多い。
【０００７】
アグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）、土壌に生息する病原性の細菌は、Ｔ−ＤＮＡと呼ばれるそのＤＮＡを宿主植物細胞内に移し、宿主細胞が細菌栄養にとって有用な代謝産物を産生するよう誘導する、固有の能力を有する。組換え技術を使用すると、Ｔ−ＤＮＡの一部または全てを対象の１つまたは複数の遺伝子と置き換え、宿主植物を形質転換するのに有用な細菌ベクターを創出することができる。アグロバクテリウム（Agrobacterium）媒介性遺伝子導入は、通常、組織培養中の未分化細胞を対象とするが、植物の葉または茎から採取された分化細胞を対象とする場合もある。ダイズのアグロバクテリウム（Agrobacterium）媒介性形質転換のために、いくつかの手順が開発されており、これらは、形質転換に付される外植片組織に基づいて大まかに分類され得る。
【０００８】
米国特許第７，６９６，４０８号明細書、Ｏｌｈｏｆｔら、には、単子葉植物および双子葉植物の両方を形質転換するための子葉節法が開示されている。「子葉節」法は、子葉節のすぐ下で切断することによって５〜７日齢のダイズ実生から下子葉部を除去すること、子葉を有する残りの下子葉部切片を分割し、分離すること、および子葉から上胚軸を除去することを含む。子葉外植片の腋芽および／または子葉節の領域に傷をつけ、アグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）とともに暗所で５日間栽培する。方法は種子のｉｎ−ｖｉｔｒｏ発芽を必要とし、傷をつけるステップは相当なばらつきを取り込む。
【０００９】
米国特許第６，３８４，３０１号明細書、Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉら、には、ダイズ種子から切り出したダイズ胚から得た生存している成長点組織中へのアグロバクテリウム（Agrobacterium）媒介性遺伝子送達、ならびに、それに続く、シュート形成を誘導するための選択物質およびホルモンを用いた成長点外植片の培養が開示されている。「子葉節」法と同様に、成長点外植片は、感染に先立って傷をつけることが好ましい。
【００１０】
米国特許第７，４７３，８２２号明細書、Ｐａｚら、には、「半種子外植片」法と呼ばれる修正された子葉節法が開示されている。成熟ダイズ種子を吸水させ、表面滅菌し、へそに沿って分割する。感染に先立って、胚軸およびシュートを完全に除去するが、他の傷は生じない。アグロバクテリウム（Agrobacterium）媒介性形質転換が進行し、有望な形質転換体を選択し、外植片を選択培地上で再生させる。
【００１１】
形質転換効率は、これらの方法を用いる場合比較的低いままであり、「子葉節」法について、およそ０．３％〜２．８％であり、「成長点外植片」法について、１．２〜４．７％であり、「半種子外植片」法について、３．２％から８．７％の間（全体に４．９％）である。約３％の形質転換効率が、当技術分野では通常である。
改善された「割れ種子」トランスジェニックプロトコルは、トランスジェニックダイズ製品の将来の製造および開発を加速し得る。ダイズ組織への導入遺伝子の安定な組込みのための効率的なハイスループット法は、育種プログラムを促進し、作物生産性を増大する可能性を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
自動化された種子準備のための方法および装置が開示される。１つの態様によれば、方法は、表面または容器上に種子を配置することと、種子を自動化された器具と係合させることと、切断するかまたは傷つけるために種子を配向することと、種子が配向されるとき種子を切断するかまたは傷つけることと、を含む。方法は、種子の胚軸を部分的に切断することも含み得る。いくつかの実施形態では、切断されたまたは傷つけられた種子は、外来性のＤＮＡを用いて形質転換される。
【００１３】
本開示の範囲は、特定された構造または使用される特定の用語に限定されない。たとえば、「ロボットアーム」という用語は、「自動化された器具」という用語で置き換えることができる。加えて、「表面」または「容器」という用語は、「トレイ」という用語を置き換えることができ、また「切断ブロック」という用語は、「切断表面」、「支持ブロック」、または「ブロック」という用語で置き換えることができる。
【００１４】
自動化された種子準備方法は、少なくとも１つの種子を含むトレイの画像を取り込むことと、取り込まれた画像に基づいて表面または容器（たとえばトレイ）上に種子を配置することと、自動化された器具（たとえばロボットアーム）を用いて種子を把持することと、種子を二分するために種子を切断表面（たとえば切断ブロック）上で配向することと、種子が切断表面上で配向されるとき種子を二分することと、を含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、種子の胚軸を部分的に切断することも含み得る。いくつかの実施形態では、種子を配置することは、複数の種子が上に置かれたトレイ上に種子を配置することを含み得る。
【００１５】
いくつかの実施形態では、方法は、ロボットアームを操作して種子をトレイから離れた位置へと移動させることと、離れた位置にある種子の複数の画像を取り込むことと、複数の取り込まれた画像に基づいて二分するための種子の適正な配向を判定することと、をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、複数の画像は、１つまたは複数の視点からの画像の組を取り込む１つのカメラによって取り込むことができる。他の実施形態では、複数の画像を取り込むことは、第１のカメラを操作して第１の視点から種子の第１の画像の組を取り込むこと、および、第２のカメラを操作して第１の視点とは異なる第２の視点から種子の第２の画像の組を取り込むことを含み得る。本明細書において使用される場合、画像の組は、１つの画像または複数の画像を含み得る。
【００１６】
加えて、いくつかの実施形態では、種子の適正な配向を判定することは、種子のへその中心および種子の長手軸の位置を特定することを含み得る。
【００１７】
いくつかの実施形態では、種子を二分するために種子を切断表面（たとえば切断ブロック）上で配向することは、種子のへその中心および種子の長手軸によって規定される仮想平面に沿って、種子を切断デバイスの切断ブレードと位置合わせすることを含み得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、方法は、切断表面上に種子が配置されるとき種子の胚軸をトリミングすることをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、複数の取り込まれた画像に基づいて二分するための種子の適正な配向を判定することは、胚軸をトリミングするための種子の適正な配向を判定することも含み得る。種子の胚軸をトリミングすることは、切断ブレードを種子の長手軸に対して垂直に位置付けることを含み得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、切断表面上で種子を二分することは、種子の胚軸をトリミングした後で種子を二分することを含む。いくつかの実施形態では、切断表面上で種子を二分することは、種子の全体までは達しないように切断することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、二分された種子をアグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）溶液まで移動させることをさらに含み得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、方法は、種子を把持することに先立って自動化された器具（たとえばロボットアーム）の把持部を滅菌することを含み得る。方法は、自動化された器具またはロボットアームを操作して切断ブレードを選択することと、切断ブレードを切断デバイス上に位置付けることと、を含み得る。方法は、切断ブレードを種子の中に挿入することによって、種子が切断ブレード上で配向されるとき種子を二分することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、種子を二分した後で同じまたは異なる自動化された器具を用いて切断ブレードを把持することと、自動化された器具を操作して切断デバイス上で切断ブレードを第２の切断ブレードと交換することと、を含み得る。
【００２１】
別の態様によれば、種子準備装置は、表面またはトレイ上に置かれた種子の第１の画像の組を取り込むように構成された第１のカメラと、種子を把持し種子を表面またはトレイから照明されるチャンバへと移動させるように動作可能なロボットアームと、照明されるチャンバ内の種子の第２の画像の組を取り込むように構成された第２のカメラと、種子を受容するように構成された切断ブロックと、を備える。ロボットアームは、切断ブロック上の種子を、種子を二分するための適正な配向に位置付けるようにさらに動作可能である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、種子準備装置は、トレイの第１の側に位置付けられてトレイ上の種子に照射する光源を備え得る。いくつかの実施形態では、照明されるチャンバは、照明されるドーム内に画定され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、種子準備装置は、照明されるチャンバ内の種子の第３の画像の組を取り込むように構成された第３のカメラと、第２の画像の組および第３の画像の組を分析して種子の適正な配向を判定するように構成された電子制御装置と、を備え得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、種子準備装置は、照明されるチャンバの内部を照明するように構成された光源を備え得る。いくつかの実施形態では、電子制御装置は、第１の画像の組を分析してトレイ上に種子を配置するようにさらに構成され得る。
【００２５】
別の態様によれば、種子準備装置は、チャンバと、トレイ上の種子の第１の画像の組を取り込むように構成された第１のカメラと、チャンバ内の種子の第２の画像の組を取り込むように構成された第２のカメラと、種子を二分するように構成された切断デバイスと、移動のために種子を把持するための把持デバイスを含むロボットアームと、電子制御装置と、を備える。電子制御装置は、第１の画像の組に基づいてトレイ上に種子を配置し、ロボットアームを操作してトレイ上の種子を握り、種子を第２の画像の組に基づいた配向で切断デバイスへと移動させ、切断デバイスを操作して種子を二分するように構成される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、電子制御装置は、ロボットアームを操作して種子をトレイからチャンバへと移動させ、第２のカメラを操作して第２の画像の組を取り込ませるように構成され得る。
【００２７】
いくつかの実施形態では、電子制御装置は、種子の複数の画像を分析して、種子の二分および種子の胚軸のトリミングのための種子の適正な配向を判定するように構成され得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ロボットアームを、種子を切断デバイスへと移動させて種子を適正な配向に位置付けるように構成することができ、切断デバイスは、種子が切断デバイスにおいて適正な配向に位置付けられている間に種子の胚軸をトリミングするように構成される。
【００２９】
本開示の別の態様によれば、切断ブロックが開示される。切断ブロックは、前方壁および前方壁から離れる方向に延びる実質的に平面状の上方壁を含む本体を備える。前方壁に第１の開口部が画定され、上方壁に第２の開口部が画定され、第１の開口部および第２の開口部から内向きに複数の内壁が延びて、前方壁および上方壁にスロットを画定する。スロットは切断器具を受容するようなサイズとされる。切断器具をスロットに沿って進めて種子と接触させられるように、切断ブロックは、ダイズ種子などの種子またはそのサイズの任意の種子を支持するようなサイズとされる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、上方壁は、前方壁から後縁部まで延び得る。本体は、後縁部から上方へ延びる実質的に平面状の側壁をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、側壁は、上方壁の後縁部から上縁部まで延びる第１の側壁であってよい。本体は、第１の側壁の上縁部から延びる第２の側壁をさらに含み得る。第２の側壁は、本体の第１の側壁および上方壁に対して斜めに延び得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、第２の側壁は、第１の側壁の上縁部から頂縁部まで延びてもよく、本体は、第２の側壁の頂縁部から延びる頂部壁をさらに含み得る。頂部壁は、第２の側壁に対して斜めに延び得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、頂部壁は、切断ブロックの上方壁と平行に延び得る。
【００３３】
いくつかの実施形態では、スロットは、前方壁の第１の開口部から、前方壁と上方壁の後縁部との間に位置付けられた後方縁部まで延び得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、第１の開口部を、前方壁の中心に位置付けることができる。いくつかの実施形態では、本体は単一の一体金属本体として形成されてよい。いくつかの実施形態では、本体を、自動化された切断システムとともに表面に固定することができる。
【００３５】
さらなる実施形態では、組み合わせが開示される。組み合わせは、ダイズ種子などの種子またはそのサイズの任意の種子を有する本明細書における各切断ブロックを含む。形質転換のために、ダイズ種子を切断、二分、トリミング、または他の方法で傷つけることができる。いくつかの実施形態では、形質転換のために、種子の胚軸をトリミングすることができる。
【００３６】
本開示の別の態様によれば、切断システムが開示される。切断システムは、切断器具を含む自動化された切断システムと、上方壁および自動化された切断システムの切断器具を受容するようなサイズとされる上方壁に画定されたスロットを含む切断ブロックと、を含む。自動化された切断システムは、切断器具を切断ブロックに対して第１の軸に沿って直線的に移動させ、切断器具を第１の軸を中心に回転させて切断器具をスロット内への挿入のために位置付けるように、動作可能である。
【００３７】
いくつかの実施形態では、自動化された切断システムは、切断器具を第１の軸に沿って直線的に移動させるように動作可能な電動モータ、および切断器具を第１の軸を中心に回転させるように動作可能な空圧デバイスをさらに含み得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、自動化された切断システムは、切断器具を受容するように構成された１対の可動顎部をさらに含み得る。１対の可動顎部は、切断器具を顎部から取り外し可能なロック解除位置と、切断器具が顎部上に保持されるロック位置との間を移動するように動作可能であってよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、自動化された切断システムは、１対の顎部をロック解除位置とロック位置との間で移動させるように動作可能な第２の空圧デバイスをさらに含み得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、自動化された切断システムは、プロセッサ、メモリデバイス、およびメモリデバイスに保存された複数の命令を含む電子制御装置をさらに含むことができ、これらの命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、１対の顎部をロック解除位置からロック位置へと移動させるように第１の圧縮空気源を動作させ、切断器具を切断器具が鉛直に延びる配向へと第１の軸を中心に回転させるように第２の圧縮空気源を動作させ、切断器具を切断ブロックに画定されたスロット内へと進めるように第１の電動モータを動作させる。いくつかの実施形態では、電子制御装置は、複数の命令をさらに含むことができ、これらの命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、切断器具を切断ブロックに画定されたスロットから取り外すように第１の電動モータを動作させ、切断器具を切断器具が水平に延びる第２の配向へと第１の軸を中心に回転させるように第２の圧縮空気源を動作させ、切断器具を切断ブロックの上方壁に渡って進めるように第１の電動モータを動作させる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、切断ブロックは前方壁を含むことができ、実質的に平面状の上方壁は前方壁から離れる方向に延び、前方壁に第１の開口部が画定され、上方壁に第２の開口部が画定され、複数の内壁が第１の開口部および第２の開口部から内向きに延びて、前方壁および上方壁にスロットを画定する。
【００４２】
いくつかの実施形態では、切断器具を、自動化された切断システムに取り外し可能に結合することができる。
【００４３】
別の態様によれば、種子を切断する方法が開示される。方法は、切断器具を第１の軸に沿って切断ブロックに画定されたスロット内へと進めて種子に第１の切断を行うことと、切断器具を第１の軸を中心に回転させることと、切断器具を種子内に進めて第２の切断を行うことと、を含む。いくつかの実施形態では、圧縮空気源または電動モータを動作させることによって、切断器具を回転させることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の電動モータを動作させることによって、切断器具を種子内へと進めることができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、方法は、切断器具を１対の顎部上に位置付けることと、１対の顎部を移動させて切断器具を１対の顎部に固定することと、を含み得る。いくつかの実施形態では、１対の顎部を分かれるように移動させて切断器具に係合させることができる。加えて、いくつかの実施形態では、圧縮空気源を動作させることによって、１対の顎部を移動させることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、切断器具を１対の顎部上に位置付けることは、切断器具をロボットアームなどの自動化された器具に取り付けることを含み得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、方法は、負圧源を動作させて、切断器具をロボットアームに吸引を介して取り付けることをさらに含み得る。
【００４７】
別の態様によれば、種子を撮像するための方法が開示される。方法は、ロボットアームなどの自動化された器具を使用してドームなどの照明される構造内にへそを含む種子を位置付けること、種子を照明されるドームの中心軸に対して垂直に延びる第１の平面上に投影すること、種子を回転させて種子を第１の平面内に位置付けられた第１の仮想水平線と平行に配向することと、種子を第１の平面に対して垂直に延びる第２の平面上に投影すること、種子を第２の平面内に位置付けられた第２の仮想水平線と平行に配向することと、種子のへそと第２の仮想水平線との間の距離を識別することと、識別された距離に基づいてへそを第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することと、を含む。
【００４８】
上記のように、本開示の範囲は、開示される構造または使用される用語に限定されない。したがって、「照明されるドーム」という用語は、たとえば、「照明される構造」という用語で置き換えることができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、へそを第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することは、へその中心を第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することを含み得る。いくつかの実施形態では、へその中心を第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することは、へその重心が種子の重心と一致するように種子を配向することを含み得る。
【００５０】
加えて、いくつかの実施形態では、方法は、種子の胚の位置を識別することと、識別された位置に最も近いへその縁部および第２の仮想水平線に沿った種子の外縁部を識別することと、へその縁部と種子の外縁部との間の、種子の胚軸をトリミングすべき点を識別することと、をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、胚の位置を識別することは、特徴照合を使用して第２の平面上への１つまたは複数の種子の投影を分析することを含み得る。
【００５１】
いくつかの実施形態では、種子を第１の平面上に投影することは、第１のカメラを用いて第１の画像の組を取り込むことを含むことができ、種子を第２の平面上に投影することは、第２のカメラを用いて第２の画像の組を取り込むことを含むことができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、第１のカメラは、第２のカメラの光軸と平行な光軸を有することができ、第１のカメラを用いて第１の画像の組を取り込むことは、第１のカメラの光軸に対して４５度の角度で延びる鏡から反射された光を取り込むことを含み得る。
【００５３】
いくつかの実施形態では、種子を回転させて種子を第１の仮想水平線と平行に配向することは、種子が第１の仮想水平線と平行に配向されていないと判定することに応答して種子を回転させることを含み得る。いくつかの実施形態では、種子を第２の仮想水平線と平行に配向することは、種子が第２の仮想水平線と平行に配向されていないと判定することに応答して種子を配向することを含むことができ、へそを第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することは、へそが第２の仮想水平線上に位置付けられていないと判定することに応答して種子を配向することを含み得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、方法は、第１の平面上への種子の投影に対応する第１の画像の組を分析して、第１の仮想水平線に対する種子の配向を判定することと、第２の平面上への種子の投影に対応する第２の画像の組を分析して、第２の仮想水平線に対する種子の配向を判定することと、をさらに含み得る。
【００５５】
いくつかの実施形態では、第２の画像の組を分析することは、種子の第１の長手端部および第２の長手端部を識別すること、第１の長手端部における種子の左矩形鉛直断面を識別すること、第２の長手端部における種子の右矩形鉛直断面を識別すること、左矩形鉛直断面および右矩形断面の各々の重心を判定すること、ならびに、左矩形鉛直断面および右矩形断面の重心を仮想線分で相互接続することを含み得る。いくつかの実施形態では、種子を第２の仮想水平線と平行に配向することは、線分が第２の仮想水平線と平行になるように種子を配向することを含み得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、左矩形鉛直断面および右矩形鉛直断面は、少なくとも１０個の画像画素に等しい水平幅を有し得る。
【００５７】
いくつかの実施形態では、第２の画像の組を分析することは、第２の仮想水平線に対する線分の角度を判定することをさらに含むことができ、線分を第２の仮想水平線と平行に配向するための種子の回転の量は、判定された角度に基づく。
【００５８】
いくつかの実施形態では、方法は、種子を第２の仮想水平線と平行に配向することに応答して、種子を第２の平面上に投影することと、種子を第２の仮想水平線と平行に配向することに応答して、第２の平面上への種子の投影に対応する第３の画像の組を分析してへそと第２の仮想水平線との間の距離を識別することと、をさらに含み得る。
【００５９】
いくつかの実施形態では、第３の画像の組を分析することは、種子の長手端部を識別すること、長手端部およびへその各々の重心を判定すること、ならびに、長手端部およびへその重心を仮想線分で相互接続することを含み得る。加えて、いくつかの実施形態では、へそを第２の仮想水平線上に位置付けるように種子を配向することは、線分が第２の仮想水平線と一致するように種子を配向することを含み得る。
【００６０】
いくつかの実施形態では、第３の画像の組を分析することは、第２の仮想水平線に対する線分の角度を判定することをさらに含むことができ、線分を第２の仮想水平線と一致するように配向するための種子の移動の量は、判定された角度に基づく。
【００６１】
いくつかの実施形態では、方法は、第２の平面上への種子の投影に基づいて切断ブレードを位置付けるための種子の高さを判定することをさらに含み得る。高さは、第２の仮想水平線に対して垂直な方向における種子の幅であってよい。いくつかの実施形態では、方法は、種子をロボットアームに吸引力を介して取り付けることをさらに含み得る。
【００６２】
別の態様によれば、種子を撮像するための方法は、複数の種子の画像を取り込むことと、複数の取り込まれた画像に基づいて種子の配向および種子のへその位置を判定することと、ロボットアームを用いて種子を移動させて、判定された種子の配向およびへその位置に基づいた位置に種子を配向することと、を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態では、複数の画像を取り込むことは、種子の第１の画像の組を第１のカメラを用いて第１の視点から取り込むこと、および種子の第２の画像の組を第２のカメラを用いて第１の視点に対して垂直な第２の視点から取り込むことを含み得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、種子の配向を判定することは、第１の取り込まれた画像の組の第１の境界線に対する種子の配向を判定すること、および第２の取り込まれた画像の組の第２の境界線に対する種子の配向を判定することを含み得る。
【００６５】
別の態様によれば、種子撮像装置は、ロボットアームと、１つまたは複数の光源と、中心軸を有しかつ１つまたは複数の光源によって照明されるように構成された中空本体と、中空本体内に位置付けられた種子の第１の画像の組を取り込むように構成された第１のカメラと、を含む。第１の画像の組は、中心軸に沿った第１の視点から取り込まれる。種子撮像装置は、中心軸に対して垂直な第２の軸に沿った第２の視点から種子の第２の画像の組を取り込むように構成された第２のカメラと、第１の画像の組および第２の画像の組を分析して、二分するための種子の適正な配向を判定するようにおよびロボットアームに種子を適正な配向へと移動させるよう命令するように構成された、電子制御装置を含む。
【００６６】
いくつかの実施形態では、第１のカメラの光軸は、第２のカメラの光軸と平行とすることができ、第１のカメラは、第１のカメラの光軸に対して４５度の角度で延びる鏡から反射された光を取り込むように構成され得る。
【００６７】
いくつかの実施形態では、ロボットアームは、種子の側部に吸引力を適用することによって種子を固定するように構成され得る。
【００６８】
詳細な説明は、特に以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】遺伝子形質転換のために種子を準備するためのシステムの斜視図である。
【図２】図１のシステムの頂面図である。
【図３】図２のシステムのドックの一部分の分解斜視図である。
【図４】図２のシステムの撮像ステーションの斜視図である。
【図５】図４の撮像ステーションの分解斜視図である。
【図６】図２のシステムの切断デバイスの斜視図である。
【図７】図６のシステムの切断デバイスの切断ブロックの分解斜視図である。
【図８】図７の切断ブロックの頂面図である。
【図９】図７〜図８の切断ブロックの側部立面図である。
【図１０Ａ】係合解除位置にある顎部を示す図６の切断デバイスの頂面図である。
【図１０Ｂ】係合解除位置にある顎部を示す図６の切断デバイスの正面斜視図である。
【図１１Ａ】係合位置にある顎部を示す図１０Ａと同様の図である。
【図１１Ｂ】係合位置にある顎部を示す図１０Ｂと同様の図である。
【図１２】図１のシステムの切断器具トレイの斜視図である。
【図１３】図１のシステムのロボットアームの把持部組立体の斜視図である。
【図１４】図１のシステムの単純化したブロック図である。
【図１５】図１のシステムに関する例示的な操作手順を示すブロック図である。
【図１６】図１のシステムに関する例示的な操作手順を示すブロック図である。
【図１７】ダイズ種子に関する所望の切断位置および切断深さを判定するための例示的な手順を示すブロック図である。
【図１８】ダイズ種子に関する所望の切断位置および切断深さを判定するための例示的な手順を示すブロック図である。
【図１９】ダイズ種子に関する所望の切断位置および切断深さを判定するための例示的な手順を示すブロック図である。
【図２０】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２１】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２２】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２３】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２４】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２５】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２６】図のシステムの把持部を滅菌することおよび切断器具を選択することを含む、図１５〜図１６の動作手順における様々な予備動作の図である。
【図２７】図１のシステムが拾い上げるべき種子を識別するための、図１５〜図１６の操作手順の画像取り込み工程の図である。
【図２８】図１のシステムが拾い上げるべき種子を識別するための、図１５〜図１６の操作手順の画像取り込み工程の図である。
【図２９】図１のシステムが拾い上げるべき種子を識別するための、図１５〜図１６の操作手順の画像取り込み工程の図である。
【図３０】図１のシステムが種子をシステムの撮像ステーションへと移動させている図である。
【図３１】図１のシステムが種子をシステムの撮像ステーションへと移動させている図である。
【図３２】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３３】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３４】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３５】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３６】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３７】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３８】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図３９】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４０】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４１】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４２】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４３】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４４】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４５】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４６】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４７】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４８】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図４９】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５０】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５１】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５２】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５３】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５４】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５５】図１７〜図１９の手順の間に創出された画像の図である。
【図５６】図１のシステムが種子を切断して種子を遺伝子形質転換のために準備している図である。
【図５７】図１のシステムが種子を切断して種子を遺伝子形質転換のために準備している図である。
【図５８】図１のシステムが種子を切断して種子を遺伝子形質転換のために準備している図である。
【図５９】図１のシステムが種子を切断して種子を遺伝子形質転換のために準備している図である。
【図６０】ダイズ種子の平面図である。
【図６１】図６０のダイズ種子の側部立面図である。
【図６２】図６０における線６２−６２に沿って取られた、ダイズ種子の立面断面図である。
【図６３】図５７における線６３−６３に沿って取られた、ダイズ種子の立面断面図である。
【図６４】図５９における線６４−６４に沿って取られた、ダイズ種子の立面断面図である。
【図６５】図１のシステムを使用して準備された１対の子葉切片の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
本開示の概念は様々な修正形態および代替の形態が可能であるが、それらの具体的な例示の実施形態が、図面において例として示されており、また本明細書において詳細に記載されることになる。ただし、本開示の概念を開示される特定の形態に限定する意図はなく、むしろ逆に、付属の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の精神および範囲内にある全ての修正形態、等価物、および代替形態を包含することが意図されていることが理解されるべきである。
【００７１】
本明細書において使用される場合、「子葉」は一般に、種子植物の胚の胚葉または「初生葉」を指し得る。子葉はまた、当技術分野で「種子葉」とも呼ばれる。ダイズなどの双子葉種は、２枚の子葉を有する。子葉切片は、完全なもしくは全子葉であれ、または子葉の断片もしくは一部分であれ、子葉の任意の部分を指す。「子葉節」は、種子または実生中の子葉の胚との結合点を指し、全般的に、その結合点と関連している組織を指す場合もある。
【００７２】
本明細書において使用される場合、「握る」という用語とは、ダイズ種子を、器具を用いて保持することまたは捉えることを指す。ダイズ種子がしっかりと掴まれることを可能にする任意のその後の機構または作用は、握るという用語の範囲内にあると考えられる。
【００７３】
本明細書において使用される場合、「切断ブレード」という用語は、剃刀の刃、ナイフ、ウォーターナイフ、外科用メス、のみ、カッター、ランセットなどのような、形質転換のために種子を切断するかまたは傷つけるのに好適な任意の切断器具を指す。本明細書において開示される実施形態では、切断ブレードへの言及の各々を、形質転換のために種子を切断するかまたは傷つけるためのレーザまたはマイクロレーザ出射で置き換えることができる。
【００７４】
本明細書において使用される場合、「種皮」という用語は、種子の保護被膜として働く胚珠の外皮を指す。種皮は、当技術分野で公知の他の同様の用語に加えて、「外種皮（testa）」または「外皮」という代替記述用語によって記載され得る。種皮は、スベリン、クチン、リグニン、カロース、ペクチン、ワックスおよびフェノール酸化の不溶性生成物などの疎水性物質を含有し得る。マメ科植物では、ダイズ同様、外種皮は長形厚壁異形細胞の柵状層を含有し、これらの頂部はスベリン化したクチクラ下層内へと延び、このより厚いスベリン層の外部にろう様クチクラがある。
【００７５】
本明細書において使用される場合、「胚軸（embryonic axis）」または「胚軸（embryo axis）」という用語は、植物の胚の主要部分を指し、一般に、上胚軸および下子葉部を含む。
【００７６】
本明細書において使用される場合、「遺伝子改変された」または「トランスジェニック」植物は、形質転換によって植物細胞、植物組織、植物の部分、植物生殖質、または植物のゲノム中に導入される予め選択されたＤＮＡ配列を備える、植物細胞、植物組織、植物の部分、植物生殖質、または植物を指す。
【００７７】
本明細書において使用される場合、「トランスジェニック」、「異種の」、「導入された」または「外来」ＤＮＡまたは遺伝子という用語は、組換えＤＮＡまたは遺伝子のレシピエントである植物のゲノム中に天然に生じない、または形質転換されていない植物中とは異なる、ゲノム中の位置もしくは関係でレシピエント植物中に生じる、組換えＤＮＡ配列または遺伝子を指す。
【００７８】
本明細書において使用される場合、「外植片」という用語は、ドナー植物から（たとえば、ドナー種子から）採取または単離され、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで培養され、好適な培地中で成長できるダイズ組織の小片を指す。
【００７９】
本明細書において使用される場合、「植物」という用語は、植物全体、植物組織、花粉、種子、もしくは胚を含めた植物の部分、植物生殖質、植物細胞、または植物の群のいずれかを指す。本発明の方法において使用され得る植物の類は、ダイズに限定されず、一般に、単子葉植物および双子葉植物の両方を含めた、形質転換技術を受け入れる任意の植物を含み得る。
【００８０】
本明細書において使用される場合、「形質転換」という用語は、遺伝的に安定な継承をもたらす、宿主生物への核酸または断片の転移および組込みを指す。形質転換核酸断片を含有する宿主生物は、「トランスジェニック」、または「組換え」、または「形質転換された」生物と呼ばれる。形質転換の公知の方法として、アグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）もしくはアグロバクテリウムリゾゲネス（Agrobacterium rhizogenes）媒介性形質転換、リン酸カルシウム形質転換、ポリブレン形質転換、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、超音波法（たとえば、ソノポレーション）、リポソーム形質転換、マイクロインジェクション、裸のＤＮＡ、プラスミドベクター、ウイルスベクター、遺伝子銃（微粒子（microparticle）銃）、シリコンカーバイドＷＨＩＳＫＥＲＳ（商標）媒介性形質転換、エアゾールビーミング、またはＰＥＧ形質転換、ならびに他の可能な方法が挙げられる。図１を参照すると、任意の公知の方法で遺伝子形質転換のために種子または種子外植片を準備するためのシステム１０が示されている。
【００８１】
システム１０は、トランスジェニックプロトコルおよびトランスジェニックダイズ製品の開発の一部としてダイズ種子（以降では種子１２）を準備するように、例示的に構成される。例示のトランスジェニックプロトコルが、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、「ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＳＯＹＢＥＡＮ  ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＡＴＯＮ  ＦＯＲ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＡＮＤ  ＨＩＧＨ−ＴＨＲＯＵＧＨＰＵＴ  ＴＲＡＮＳＧＥＮＩＣ  ＥＶＥＮＴ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第１４／１３３，３７０号明細書、および「ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＳＯＹＢＥＡＮ  ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＡＮＤ  ＨＩＧＨ−ＴＨＲＯＵＧＨＰＵＴ  ＴＲＡＮＳＧＥＮＩＣ  ＥＶＥＮＴ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第１４／１３４，８８３号明細書において記載されている。本明細書に記載されるデバイスおよび方法のいずれも、これらの出願において開示される形質転換方法と関連して使用され得る、ということを諒解されたい。他の実施形態では、本明細書に記載されるデバイスおよび方法のいずれも、単子葉植物および双子葉植物の両方を含めた、形質転換技術を受け入れる他の類の植物とともに使用されるように構成され得ることも、認識されるべきである。
【００８２】
システム１０は、いくつかの処理ステーション１４、および処理ステーション１４間で種子１２を移動させる１対のロボットアーム１６を含む。例示的な実施形態では、各ロボットアーム１６は、その他のロボットアームから独立して動作するように構成される、ＥｐｓｏｎのＣ３  ６軸関節アームの機種である。他の実施形態では、ロボットアーム１６は、本明細書に記載されるものとは異なる自由度の数を有し得る。たとえば、ロボットアーム１６は、少なくとも独立した複数の軸を有するロボットアームとして具現化され得る。各アーム１６は、種子１２を握って保持するように構成された把持部１８を含む。システム１０は、アーム１６のうちの１つが稼働していなくても動作させることができる。他の実施形態では、種子１２を処理ステーション１４間で移動させるために、システムが単一のロボットアーム１６しか含まなくてよいことが、認識されるべきである。加えて、例示的な実施形態では、各ロボットアーム１６は、対応する把持部１８をその軸を中心に少なくとも１８０°回転させることができる。
【００８３】
図２に示すように、処理ステーション１４およびロボットアーム１６は、テーブル２０上に配設される。処理ステーション１４は、テーブル２０の前部に位置付けられたドック２２を含む。ドック２２は、種子１２がシステム１０による処理のために位置付けられ得る１対の送達区域２４、および種子１２がシステム１０による処理の後で位置付けられ得る１対の受容区域２６を含む。ステーション１４は、いくつかの種子１２の画像を取り込むように動作可能な撮像ステーション２８も含む。システム１０は、ステーション２８によって取り込まれた画像に基づいて各種子１２を切断するように動作可能な切断ステーション３０も含む。システム１０は、ロボットアーム１６の各把持部１８を滅菌するように構成される滅菌デバイス３２、および切断ステーション３０において使用するための切断ブレードを受容する収容容器またはトレイ３４も含む。
【００８４】
使用時には、システム１０を、形質転換のためにいくつかのダイズ種子１２を自動的に切断するように動作させることができる。そのようにするために、システム１０は、ドック２２の送達区域２４のうちの１つの上に位置付けられたプレート３６上に、種子１２のうちの１つを配置することができる。システム１０は次いで、選択された種子１２を把持部１８で握り、種子１２を撮像ステーション２８へと移動させるように、プレート３６に最も近いロボットアーム１６を動作させることができる。種子１２の一連の画像が撮られた後で、アーム１６は種子１２を切断ステーション３０まで進めることができ、形質転換のために種子１２を準備するために、これに１回または複数回の切断を行うことができる。種子１２を切断した後で、アーム１６は、種子１２を、ドック２２の受容区域２６のうちの１つの上に位置付けられた別のプレート３８へと移動させることができる。使用者は次いで、切断された種子を含むプレート３８を取り出して、トランスジェニックプロトコルに従って種子をさらに処理することができる。これらの処理ステップの各々およびシステム１０の様々な構成要素が、図３〜図５９を参照して、以下でより詳細に記載される。
【００８５】
ここで図３を参照すると、ドック２２の一部分および送達区域２４のうちの１つが、より詳細に示されている。例示的な実施形態では、その他の送達区域２４は、図３に示す送達区域と同一である。送達区域２４は、ドック２２のプレート４６内に画定される開口部内に位置付けられる円形基部４０を含む。基部４０は、プレート３６のうちの１つを受容するようなサイズとされ、たとえばガラス、プレキシグラス、またはアクリルなどの、透明な材料で構築される。基部４０は、頂部表面４２からプレート４６の下方に位置付けられた底部表面（図示せず）まで延びる。基部４０は透明なので、基部４０の頂部表面４２上に静止している物体は、底部表面を通して（すなわちプレート４６の下から）見ることができる。プレート４６の底部に発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル５０が結合され、これは透明な基部４０を通して、基部の頂部表面４２上に静止している物体に照射するように構成される。例示的な実施形態では、以下でより詳細に記載されるように、ＬＥＤパネルは、十分に散乱されて反射率を最小化しかつ電子制御装置４００によって制御され得る（図１４を参照）変動可能な強度を有する、赤色光を放射する。
【００８６】
各種子担持プレート３６はそこに、種子１２を受容する収容容器４４が画定されている。ドック２２は、円形基部４０を取り囲む複数の柱体またはガイドピン４８を含む。図３に示すように、ピン４８は、プレート４６から上方へ延び、プレート３６を基部４０上で支持および／または固定するように設計される。他の実施形態では、ドック２２は、プレート３６を基部４０上で案内、支持、および／または固定するための他の支持構造を含み得る。
【００８７】
上で示されたように、システム１０は、プレート３６が送達区域２４に位置付けられるとき、または、より具体的には、プレート３６が基部４０上に位置付けられるとき、プレート３６上に種子１２を配置するように構成される。例示的な実施形態では、図１に示すように、送達区域２４の上方に、カメラ５２が位置付けられる。カメラ５２は、電子制御装置４００に電気的に結合され（図１４を参照）、プレート３６および種子１２の画像を取り込むように動作可能である。以下でより詳細に記載されるように、システム１０が処理のためにロボットアーム１６を種子へと導くことができるよう、プレート３６上の種子１２の相対的な位置および配向を判定するために、画像は制御装置４００に送られる。カメラ５２は、スチルカメラ、ビデオカメラ、または動画および／または画像を取り込むことが可能な他のデバイスなどの、画像を取り込むのに好適な任意のデバイスとして具現化され得る。さらに、カメラによって取り込まれた画像を、カメラの光軸に対して垂直な平面上への、カメラの視野中の光景（たとえば前景の物体および背景）の投影として記載できることが、諒解されるであろう。
【００８８】
図２に戻ると、ドック２２は、システム１０による処理の後で種子１２を位置付け得る場所である、１対の受容区域２６も含む。送達区域２４と同様に、各受容区域２６は、プレート３８のうちの１つを受容するようなサイズとされた区域を画定する、複数の柱体またはガイドピン４８を含む。各ピン４８はプレート４６からから上方へ延び、ピン４８は協働して、受容区域２６内でプレート３８を支持および／または固定する。
【００８９】
上記のように、システム１０は、いくつかの種子１２の画像を取り込むように動作可能な撮像ステーション２８も含み、これらの画像は、各種子１２に関する切断平面を判定するために使用される。ここで図４〜図５を参照すると、撮像ステーション２８は、照明されるドーム５４、およびテーブル２０に固定される２つのカメラ５６、５８を含む。カメラ５６、５８は、電子制御装置４００に電気的に結合され（図１４を参照）、ドーム５４の内部チャンバ６２の画像を取り込むように動作可能である。例示的な実施形態では、照明されるドーム５４は、バーモント州ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎによって製造された、直径８インチの白色ＬＥＤドーム照明である。照明されるドーム５４は、椀形状のチャンバ６２およびチャンバ６２へのアクセスを可能にする円形開口部６４を画定する、凹状の内部壁６０を含む。
【００９０】
図５に示すように、ドーム５４は、動作中にチャンバ６２を照明するための、壁６０に結合された複数のＬＥＤ７８も含む。例示的な実施形態では、ＬＥＤ７８は、約２０個のＬＥＤのリングとして形成され、これらは、ドーム５４内の物体上への反射を防止するために十分に散乱され、ＬＥＤ７８から放射される光の強度を変更するために制御装置４００によって制御可能である。リングは、ドーム５４の上側内側縁部の周囲に装着される。他の実施形態では他の照明源を使用できることが、認識されるべきである。
【００９１】
ドーム５４は、凸状の外部壁６６、および壁６６からテーブル２０まで下方へ延びる複数の脚部６８を含む。ドーム５４は、凸状の外部壁６６の頂点に、壁６０、６６を貫通して延びる下側開口部７０を有する。例示的な実施形態では、上側開口部６４および下側開口部７０の中心を貫通して、中心軸７２が延びる。ドーム５４のカメラ５６、５８に面する側に、壁６０、６６を貫通して、別の開口部７４が延びる。開口部７４は、中心軸７２と直交して延びる長手軸７６を有する。
【００９２】
カメラ５６、５８の各々は、スチルカメラ、ビデオカメラ、または動画および／または画像を取り込むことが可能な他のデバイスなどの、画像を取り込むのに好適な任意のデバイスとして具現化され得る。カメラ５６、５８は、光軸８０、８２をそれぞれ含み、これらはドーム５４の開口部７０、７４と位置合わせされる。例示的な実施形態では、光軸８０、８２は互いと平行であり、かつドーム５４の中心軸７２に対して垂直である。図４〜図５に示すように、開口部７４の長手軸７６は、カメラ５８の軸８２と一致する。加えて、いくつかの実施形態では、カメラ５６、５８の各々は、レンズを含むことができ、照明されるドーム５４内に位置付けられた種子１２の取り込まれた画像において、種子１２が対応するカメラ５６、５８の視野の少なくとも半分内にあるように位置付けられ得る。
【００９３】
撮像ステーション２８は、ドーム５４の下側開口部７０の下方に位置付けられる、角度の付いた鏡８４を含む。角度の付いた鏡８４は、チャンバ６２からの光をカメラ５６に向けて反射するように構成される。例示的な実施形態では、鏡８４の表面８６は、中心軸７２およびカメラ５６の光軸８０の各々に対して、４５度の角度で角度を付けられる。結果として、チャンバ６２からの光は、光軸８０に沿ってカメラ５６に向かって反射される。他の実施形態では、鏡を省略すること、およびカメラ５６をドーム５４の直下に位置付けることができることが、認識されるべきである。加えて、他の実施形態では、カメラ５８を、ドーム５４の別の側に隣接して位置付けることができる。さらに他の実施形態では、カメラ５６、５８のうちの一方を省略することができる。
【００９４】
例示的な実施形態では、撮像ステーション２８は、迷光のドーム５４への進入の発生を低減し、撮像ステーション２８において行われる撮像の品質を改善するための、追加の構成要素を含む。たとえば、（たとえば撮像ステーション２８の環境からの）迷光がドーム５４の中に入る機会を低減するために、ドーム５４の円形開口部６４を覆って、カバー９０が位置付けられる。図５に示すように、ドーム５４は、ドーム５４のへり９４に画定された複数のねじ山付き孔９２を含む。各孔９２は、カバー９０をドーム５４に固定するための対応する固定具９６を受容するようなサイズとされる。
【００９５】
カバー９０は、パッド１０２に固定される布帛シート１００を含む。パッド１０２は、高温可撓性シリコンパッドから形成される。例示的な実施形態では、パッド１０２は、これがカメラ５６によって撮像される画像の品質を改善するためのコントラストを成す背景として機能するように、黒色である。他の実施形態では、パッドをコントラストを成す別の色で作成できることが、認識されるべきである。さらに他の実施形態では、撮像ステーション２８からパッドおよび／またはカバーを省略することができる。図５に示すように、カバー９０は、ロボットアーム１６が種子１２をドーム５４内へと進めることを可能にする、中心開口部１０８を有する。
【００９６】
撮像の品質を改善するための別の構成要素は、ドーム５４に固定されたバックストップ５４である。図５に示すように、バックストップ１０６は、ドーム５４のチャンバ６２内に位置付けられる。バックストップ１０６は、パッド１０２と同様に、カメラ５８によって取り込まれる種子１２の画像のためのコントラストを成す背景として働くように構成される。他の実施形態では、バックストップをコントラストを成す別の色で作成できることが、認識されるべきである。さらに他の実施形態では、撮像ステーション２８からバックストップを省略することができる。さらなる他の実施形態では、撮像ステーション２８は、照明されるドーム５４に加えてまたはその代替として、たとえば別の照明される中空体構造、平面状の単色の背景幕、または何らかの他の好適な撮像環境のなどの、種子１２の画像を取り込むための環境を含み得る。
【００９７】
上記のように、システム１０は、ステーション２８によって取り込まれた画像に基づいて各種子１２を切断するように動作可能な切断ステーション３０も含む。ここで図６を参照すると、切断ステーション３０は、プラットフォーム１１０、およびプラットフォーム１１０上の種子１２を切断するように動作可能な切断デバイス１１２を含む。プラットフォーム１１０は、テーブル２０から上方へ延びる台座１１４、および台座１１４の上側端部１１８に固定された種子切断ブロック１１６を含む。台座１１４は、たとえばステンレス鋼またはアルミニウムなどの、金属材料から形成される。例示的な実施形態では、切断ブロック１１６は、たとえばステンレス鋼などの磁性金属材料から形成される。他の実施形態では、台座および／または切断ブロックが、プラスチック、テフロン（登録商標）、またはセラミックなどの他の剛性材料から形成され得ることが、認識されるべきである。
【００９８】
図７に示すように、切断ブロック１１６は、滅菌または修理のために台座１１４から取り外されるように構成される。例示的な実施形態では、台座１１４は、上側端部１１８に隣接して位置付けられる永久磁石１２０を含む。切断ブロック１１６が台座１１４上に位置付けられるとき、磁石１２０は、切断ブロック１１６を台座１１４上に保持するような力を及ぼす。磁石がブロック１１６を台座１１４上に保持するために必須ではないことを諒解されたい。例示的な実施形態では、台座１１４の設計は、その上にブロック１１６を保持するのに十分である。
【００９９】
例示的な実施形態では、切断ブロック１１６は、本体１２２、および本体１２２から外向きに延びるフランジ１２４を有する。本体１２２の下側端部１２６は、実質的に平面上の底部表面１２８を有し、本体１２２は、実質的に平面状の頂部表面１３０を有する。底部表面１２８から上方へ、１対の角度の付いた表面１３２、１３４が延びる。角度の付いた表面１３２は、頂部表面１３０まで鉛直に延びる背部表面１３６に接続される。図７に示すように、角度の付いた表面１３２および背部表面１３６は、それらにスロット１３８が画定されている。
【０１００】
図７に示すように、台座１１４の上側端部１１８に溝１４０が画定され、溝１４０は、ブロック本体１２２の下側端部１２６を受容するように構成される。例示的な実施形態では、溝１４０は、実質的に平面状の表面１４２、および表面１４２から上方へ延びる１対の角度の付いた表面１４４、１４６によって画定される。そのようにして、溝１４０の構成は、ブロック本体１２２の下側端部１２６の構成に適合する。
【０１０１】
台座１１４は、ブロック１１６が溝１４０内に位置付けられるとき切断ブロック１１６の背部表面１３６に面する、後方壁１４８も含む。後方壁１４８から外向きに、位置合わせピン１５０が延びる。位置合わせピン１５０は、切断ブロック１１６が台座１１４上に適正に位置付けられることを保証するために、ブロック１１６に画定されたスロット１３８内に受容されるようなサイズとされる。
【０１０２】
図７〜図８に示すように、切断ブロック１１６のフランジ１２４は、本体１２２から前方壁１５４まで外向きに延びる。フランジ１２４は、実質的に平面状の上方壁１５６、および上方壁１５６の反対側に位置付けられる実質的に平面状の下方壁１５８を含む。上方壁１５６は、ダイズ種子１２を受容するようなサイズとされる。他の実施形態では、切断されるべき種子のサイズに従って上方壁１５６をサイズ変更できることが、認識されるべきである。
【０１０３】
前方壁１５４に開口部１６０が画定される。フランジ１２４の前方壁１５４から内向きに、複数の内壁１６２が延びて、壁１５６、１５８の各々を貫通するようにスロット１６４を画定する。図８に示すように、スロット１６４は、フランジ１２４において中心に配置され、フランジ１２４の後縁部１７４と前方壁１５４との間に位置付けられた後方縁部１６６まで延びる。以下でより詳細に記載されるように、スロット１６４は、切断ブレード１７０を、このブレードが鉛直方向に回転されるときに受容するようなサイズとされる。
【０１０４】
図９に示すように、ブロック本体１２２は、フランジ１２４の後縁部１７４から上側縁部１７６まで上方へ延びる、実質的に平面状の側壁１７２を有する。例示的な実施形態では、側壁１７２は、上方壁１５６と直交するように延びる。側壁１７２の上側縁部１７６に、別の側壁１７８が接続される。側壁１７８は、壁１５６、１７２に対して斜めに、ブロック１１６の頂部表面１３０に接続された頂縁部１８０まで延びる。
【０１０５】
図６に戻ると、切断ステーション３０は、プラットフォーム１１０上の種子１２を切断するように動作可能な切断デバイス１１２も含む。切断デバイス１１２は、切断ブレード１７０を受容するように構成された支持アーム１９０、および切断動作中に切断ブレード１７０を移動させるように構成された駆動組立体１９２を含む。駆動組立体１９２は、テーブル２０に固定される駆動ステージ１９４を含む。駆動ステージ１９４は、下側本体１９６、および下側本体１９６に対して図６において矢印２００で示す方向に摺動するように構成された上側本体１９８を含む。駆動ステージ１９４は、制御装置４００に電気的に接続され上側本体１９８を下側本体１９６に対して移動させるように動作可能な、リニア駆動電動モータ（図示せず）を含む。例示的な実施形態では、駆動ステージ１９４は、約５０ミリメートルの移動距離を有する、ＡｅｒｏｔｅｃｈのＡＮＴ９５−５０−Ｌの機種である。
【０１０６】
切断デバイス１１２の駆動組立体１９２は、駆動ステージ１９４とともに移行する中間駆動ステージ２１０を含む。中間駆動ステージ２１０は、駆動ステージ１９４の上側本体１９８に接続される基部２１２を含む。駆動ステージ２１０は、基部２１２へと移動可能に結合されるプラットフォーム２１４も含む。例示的な実施形態では、プラットフォーム２１４は、図６において矢印２１６で示す方向において鉛直方向に移動するように構成される。駆動ステージ２１０は、制御装置４００に電気的に接続されプラットフォーム２１４を基部２１２に対して移動させるように動作可能な、リニア駆動電動モータ（図示せず）を含む。駆動ステージ２１０は例示的に、約３ミリメートルの移動距離を有する、Ａｅｒｏｔｅｃｈの機種ＡＮＴ９５−３−Ｖとして具現化されている。
【０１０７】
図６に示すように、駆動組立体１９２は、他のステージ１９４、２１０とともに移行する回転ステージ２２０を含む。回転ステージ２２０は、駆動ステージ２１０のプラットフォーム２１４に接続される主本体２２２を含む。回転ステージ２２０は、主本体２２２に枢動するように結合される装着シャフト２２４も含む。装着シャフト２２４によって軸２２６が規定され、シャフト２２４は、軸２２６を中心に矢印２２８で示す方向に回転するように構成される。例示的な実施形態では、回転ステージ２２０は、たとえば圧縮機などの、圧縮空気の供給源２３０に接続される。供給源２３０は、制御装置４００に電気的に接続される。制御装置４００によって操作されるとき、供給源２３０は、圧縮空気をステージ２２０へと進め、このことにより、シャフト２２４は、軸２２６を中心に空圧により駆動される。回転ステージ２２０は例示的に、ＥＭＩのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｓｗｉｖｅｌｉｎｇ  Ｒｏｔａｒｙ、型式ＲＴ２５として具現化されている。
【０１０８】
切断デバイス１１２の支持アーム１９０は、回転ステージ２２０に固定される。図６に示すように、支持アーム１９０は、ステージ２２０の装着シャフト２２４に固定された端部２４２を有する、細長い本体２４０を含む。支持アーム１９０は、本体２４０の反対側の端部２４８に固定される１対の顎部２４４、２４６も含む。例示的な実施形態では、顎部２４４、２４６の各々は、細長い本体２４０に画定された溝２５２内に受容される端部２５０を有する。溝２５２は長手軸２５４を規定し、顎部２４４、２４６は、溝２５２に沿って互いに向かっておよび互いから離れるように移動するように構成される。そのようにして、顎部２４４、２４６を開閉することができる。例示的な実施形態では、支持アーム１９０は、圧縮空気の供給源２５６に接続される。供給源２５６は、制御装置４００に電気的に接続される。制御装置４００によって操作されるとき、供給源２５６は、圧縮空気を支持アーム１９０へと進め、このことにより、顎部２４４、２４６は、溝２５２に沿って空圧により駆動される。支持アーム１９０は例示的に、ＳＭＣのＭＨＺ２−２０Ｃ１−Ｍ９ＰＺ把持装置として具現化されている。
【０１０９】
顎部２４４、２４６は、切断ブレード１７０を受容するように構成される。ここで図１０〜図１１を参照すると、各切断ブレードは、本体２６０、および本体２６０の長さだけ延びる切断縁部２６２を含む。切断縁部２６２は、切断ブレード１７０が顎部２４４、２４６に固定されるとき、回転軸２２６からずれている。本体２６０は、切断ブレード１７０をデバイス１１２に固定するために顎部２４４、２４６が係合する、１対の楕円形の装着穴２６４も含む。切断ブレード１７０は例示的に、鋼などの金属材料からから形成される。
【０１１０】
顎部２４４、２４６の各々は、端部２５０から先端部２７０まで延びる。顎部２４４、２４６の各々は、先端部２７０の内側縁部２７４に沿って位置付けられた内側タブ２７２を含む。各タブ２７２は、切断ブレード１７０の穴２６４のうちの１つの中に位置付けられるようなサイズとされる。例示的な実施形態では、顎部２４４、２４６の各々は、各タブ２７２の基部に形成されるスロット２７６（図１０Ｂを参照）も含む。例示的な実施形態では、各スロットは、ブレードを捕捉しこれを水平に保持するように構成される。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、ブレード１７０は、顎部２４４、２４６が離れるように移動されるときにスロット２７６内へと進められ、このことによりブレードが顎部２４４、２４６に固定される。顎部２４４、２４６の各々は、先端部２７０の外側縁部２８０に沿って位置付けられる外側タブ２７８も含む。外側タブ２７８は、ブレード１７０が顎部２４４、２４６上に挿入される際にその位置合わせを補助するための、面取りされた縁部２８２を含む。
【０１１１】
図１１Ａに示すように、支持アーム１９０の細長い本体２４０は、長手軸２８４を有する。例示的な実施形態では、切断ブレード１７０は、顎部２４４、２４６に固定されるとき、軸２８４からずらされている。動作中、軸２８４からの切断ブレード１７０のずれにより切断ブレード１７０は低くなり、切断ブレードがダイズ種子を切断するときにロボットアームに接触することになるリスクを低減する。
【０１１２】
ここで図１２を参照すると、ロボットアーム１６同士の間に、未使用の切断ブレード１７０を保持するためのトレイ３４が位置付けられている。トレイ３４は、光源３０４の上方に位置付けられた容器３０２を含む。容器３０２は例示的に、たとえばプレキシグラスなどの透明な材料から形成される。容器３０２は、底部壁３０６、および底部壁３０６から上方へ延びる複数の側壁３０８を含む。壁３０６、３０８は協働して、未使用の切断ブレード１７０を受容するようなサイズとされたチャンバ３１０を画定する。
【０１１３】
例示的な実施形態では、トレイ３４の光源３０４は、底部壁３０６の下方に位置付けられる。光源３０４は、底部壁３０６を通してチャンバ３１０内へと光を投影するように動作可能である。光源３０４は例示的に、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）として具現化されている。他の実施形態では他の色のＬＥＤを使用できることが、認識されるべきである。さらに他の実施形態では、他の光源を使用してもよい。
【０１１４】
システム１０は、トレイ３４の上方に装着される、トレイカメラ３１２を含む。カメラ３１２は、チャンバ３１０の内容物の画像を取り込むように動作可能である。カメラ３１２は、電子制御装置４００に電気的に結合される（図１４を参照）。以下でより詳細に記載されるように、システム１０が取り出しのためにロボットアーム１６をブレード１７０へと導くことができるよう、トレイ３４内のブレード１７０の相対的な位置および配向を判定するために、画像を制御装置４００に送ることができる。
【０１１５】
ここで図１３を参照すると、システム１０の各ロボットアーム１６は、ダイズ種子１２を握って保持するように構成された把持部組立体３２０を含む。例示的な実施形態では、把持部組立体３２０は、各アーム１６の遠位部分３２４に取り付けられる本体３２２を含む。把持部組立体３２０は、本体３２２を把持部１８に接続する緩衝機構３２６も含む。本体３２２は、遠位アーム部分３２４に固定される近位ディスク３２８、およびディスク３２８から遠位ディスク３３２まで延びる複数の柱体３３０を有する。
【０１１６】
緩衝機構３２６は、ディスク３３２に固定される近位端３３４から遠位端３３６まで延びる。図１３に示すように、把持部１８は、緩衝機構３２６の遠位端３３６に固定される。緩衝機構３２６は、矢印３３８、３４０で示すような、把持部１８のある程度の軸方向移動を可能にするように構成され、このことにより、種子を破壊することなく、把持部１８を進めてダイズ種子１２と接触させることができる。例示的な実施形態では、緩衝機構３２６は、たとえばコイルばね３４２などの、把持部１８を外向きに、矢印３４０で示される方向に付勢する、付勢要素を含む。
【０１１７】
組立体３２０の把持部１８は、種子１２を握って掴み保持するように構成される。例示的な実施形態では、把持部１８は、緩衝機構３２６の遠位端３３６に固定される、円筒形本体３５０を含む。本体３５０は、たとえばＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＶｉｔｏｎなどの、エラストマー材料から形成される。他の実施形態では他の色のエラストマー材料を使用できることが、認識されるべきである。本体３５０は、本体３５０に限定された可撓性を与える蛇腹部を含む。本体３５０は、把持部１８の滅菌を可能にするための高い温度定格も有する。例示的な実施形態では、温度定格は華氏４４６度である。他の実施形態では他の色のエラストマー材料を使用できることが、認識されるべきである。
【０１１８】
把持部組立体３２０は、真空を介して種子１２を握って保持するように構成される。そのようにするために、把持部１８は、軸３５８に沿って本体３５０を通って長手方向に延びる中空の通路３５２を含む。通路３５２は、緩衝機構３２６に画定された通路３５４と把持部組立体３２０の本体３２２と負圧源３５６とに接続される。負圧源３５６は例示的にポンプとして具現化されており、制御装置４００に電気的に結合されている。制御装置４００は、通路３５２、３５４を通して真空を引き、種子１２を把持部１８に固定させるように、負圧源３５６を動作させることができる。例示的な実施形態では、把持部１８は、種子１２の平均長さの５０％未満の半径を有するが、これは、たとえば種子１２の特定の種に応じて変動し得る。
【０１１９】
図１３に示すように、駆動組立体３２０は、本体３５０に固定される２次カバー３６０も含む。２次カバー３６０は、種子１２の撮像中に迷光が照明されるドーム５４の中に入ることを防止するように設計される。カバー３６０は、黒色の発泡材から形成された底部パッド３６２、および黒色のフェルトから形成される頂部パッド３６４を含む。例示的な実施形態では、カバー３６０は、接着剤を介して遠位ディスク３３２に固定される。他の実施形態では、カバー３６０をねじまたはボルトなどの固定具を用いて固定できることが、認識されるべきである。カバー３６０は、ドーム５４のカバー９０の中心開口部１０８を包囲するのに十分である、約３．５インチの直径を有する。
【０１２０】
ここで図１４を参照すると、システム１０は、電子制御装置４００を含む。制御装置４００は、本質的には、システム１０と関連付けられたセンサによって送られた電気信号の翻訳と、システム１０と関連付けられた電子制御式構成要素の作動または電力供給とを担う、マスタコンピュータである。たとえば、電子制御装置４００は、カメラ５２、５６、５８、３１２、ドームの照明７８、ロボットアーム１６、駆動ステージ１９４、２１０、などの動作を制御するように構成される。図１４では電子制御装置４００は単一のユニットとして示されているが、制御装置４００は、様々な構成要素のためのいくつかの個々の制御装置、ならびに様々な個々の制御装置からの信号を送信および受信する中心のコンピュータを含み得る。電子制御装置４００は、システム１０の様々な動作がいつ行われるべきかの判定も行う。以下により詳細に記載されるように、電子制御装置４００は、システム１０がトランスジェニックプロトコルにおいて使用するためのダイズ種子１２を選択および処理するよう、システム１０の構成要素を制御するように、動作可能である。
【０１２１】
そのようにするために、電子制御装置４００は、電気機械システムの制御において利用される電子ユニットと一般に関連付けられる、いくつかの電子構成要素を含む。たとえば、電子制御装置４００は、そのようなデバイスに慣例的に含まれる構成要素の中でもとりわけ、マイクロプロセッサ４０２などのプロセッサ、および消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ）を含むプログラム可能読み取り専用メモリデバイス（「ＰＲＯＭ」）などの、メモリデバイス４０４を含み得る。メモリデバイス４０４は、とりわけ、たとえばマイクロプロセッサ４０２によって実行されると電子制御装置４００がシステム１０の動作を制御するのを可能にする１つの（または複数の）ソフトウェアルーチンの形態の、命令を保存するために提供される。
【０１２２】
電気的コンタクト４００は、アナログインターフェース回路４０６も含む。アナログインターフェース回路４０６は、様々な構成要素からの出力信号を、マイクロプロセッサ４０２の入力部に与えるのに好適な信号へと変換する。特に、アナログインターフェース回路４０６は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示せず）などの使用により、センサによって生成されたアナログ信号を、マイクロプロセッサ４０２が使用するためのデジタル信号へと変換する。Ａ／Ｄ変換器を、個別のデバイスもしくはいくつかのデバイスとして具現化できるか、またはマイクロプロセッサ４０２に組み込むことができることを諒解されたい。システム１０と関連付けられたセンサのうちのいずれか１つまたは複数がデジタル出力信号を生成する場合、アナログインターフェース回路４０６を迂回してもよいことも諒解されたい。
【０１２３】
同様に、アナログインターフェース回路４０６は、マイクロプロセッサ４０２からの信号を、システム１０と関連付けられた電子制御式構成要素（たとえばロボットアーム１６）に与えるのに好適な出力信号へと変換する。特に、アナログインターフェース回路４０６は、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器（図示せず）などの使用により、マイクロプロセッサ４０２によって生成されたデジタル信号を、システム１０と関連付けられた電子制御式構成要素が使用するためのアナログ信号へと変換する。上記のＡ／Ｄ変換器と同様に、Ｄ／Ａ変換器を、個別のデバイスもしくはいくつかのデバイスとして具現化できるか、またはマイクロプロセッサ４０２に組み込むことができることを諒解されたい。システム１０と関連付けられた電子制御式構成要素のうちのいずれか１つまたは複数がデジタル入力信号に基づいて動作する場合、アナログインターフェース回路４０６を迂回してもよいことも諒解されたい。
【０１２４】
このように、電子制御装置４００は、システム１０の動作を制御するように動作し得る。特に、電子制御装置４００は、とりわけ電子制御装置４００がシステム１０と関連付けられたセンサの出力を監視しシステム１０の電子制御式構成要素への入力を制御する制御スキームを含む、ルーチンを実行する。そのようにするために、ロボットアーム１６の電力供給、カメラ５２、５６、５８、３１２の作動、駆動ステージ１９４、２１０の電力供給、画像コントラストを改善するためのＬＥＤ７８およびＬＥＤパネル５０の光強度の変更、などのような機能を実行するためのアルゴリズムを実行するために、電子制御装置４００は、連続的にかまたは間欠的にかのいずれかで、事前にプログラムされたテーブル中の値の検索を含む多数の計算を行う。
【０１２５】
動作時には、システム１０を、図１５〜図１９において概説される例示の手順に従って動作させて、トランスジェニックプロトコルにおいて使用するためのダイズ種子１２を、自動的に選択および処理することができる。たとえば、種子１２の子葉をへそに沿って分割して子葉を分離することによって、ダイズを準備することができる。胚軸の一部分を除去すると、形質転換に先立って、この軸の一部は子葉と結合したまま残る。胚軸の除去を、切断デバイス１１２を用いて胚軸をトリミングすることによって行うことができる。典型的には、１／３から１／２の間の胚軸が、子葉の節の端部において結合したまま残る。
【０１２６】
図２０〜図２９に示すように、システム１０は、予備ステップにおいて、ロボットアーム１６の把持部１８を滅菌し、切断ステーション３０のための切断ブレード１７０を選択し、送達区域２４内に配置された種子１２の画像を取り込む。その後、システム１０は、図２７〜図３１に示すように、送達区域２４のうちの１つから種子１２を拾い上げ、種子１２を撮像ステーション２８へと進めるように、ロボットアーム１６のうちの１つを動作させる。種子１２が切断ステーション３０へと進められる前に、図３２〜図５５に示すように、撮像ステーション２８によっていくつかの画像を取り込むことができる。図５６〜図５９に示すように、形質転換のために種子１２を準備するために、これに１回または複数回の切断を行うように、切断ステーション３０を動作させることができる。次いで切断された種子を、受容区域２６のうちの１つへと進めることができる。次いで使用者は、さらなる処理のために、種子をシステム１０から取り出すことができる。次いでシステム１０は、別の種子１２を拾い上げ処理する前に、いくつかの清掃および保守作業を行うことができる。
【０１２７】
図６０〜図６２に示すように、ダイズ種子１２は、種皮４１６内に包まれている１対の子葉４１２、４１４を含む。ダイズ種子１２は、その最大寸法に沿って規定される長手軸４１８を有し、ダイズ種子１２の対向する長手端部４２０、４２２を通って延びる。図６０に示すように、軸４１８は、子葉４１２、４１４の間に延びる。
【０１２８】
ダイズ種子１２は、ダイズ種子１２の端部４２０、４２２の間に位置付けられたへそ４２４も含む。例示的な実施形態では、へそ４２４は、種皮４１６の外側に位置付けられる外側部分４２６、および種皮４１６の下に位置付けられる内側部分４２８を含む。
【０１２９】
図６０〜図６１に示すように、へそ４２４は、子葉４１２、４１４の上方で背面側に配置される。へそ４２４の外側部分４２６は、ダイズ種子１２の背面側４３０に位置付けられる。へそ４２４は、ダイズ種子１２の外方側４３２（図６１を参照）または内方側４３４（図５を参照）から見ることもできる。図６１に示すように、へそ４２４は、種子１２の全体的な長手軸４１８と平行に延びる長手軸４３６を有する。図６０に示すように、長手軸４３６は、種子１２の軸４１８と共通の平面４３８内に存在する。
【０１３０】
ダイズ種子１２の胚軸４４０は、子葉４１２を子葉４１４に接続している。胚軸４４０は、子葉４１２、４１４とともに種皮４１６内に包まれている。図６０に示すように、胚軸４４０は、へそ４２４と同様に、ダイズ種子１２の長手軸４１８上に中心が置かれている。図６２に示すように、胚軸４４０は、へそ４２４の内側部分４２８の上方に位置付けられた先端部４４２から、種子１２の長手端部４２０に隣接して位置付けられた基部４４４まで延びる。他の実施形態では、胚軸４４０がへそ４２４と重ならない場合があり、その場合、軸の先端部４４２がへその内側部分４２８から離間されていることが、認識されるべきである。
【０１３１】
図６２を参照すると、ダイズ種子１２の内部構造がより詳細に示されている。種皮４１６は、子葉４１２、４１４および胚軸４４０を取り囲む、薄い外側層４５０を含む。へそ４２４の内側部分４２８は、層４５０の下面に結合しており、一方、へそ４２４の外側部分４２６は、外側層４５０の縁部４５２に接続している。胚軸４４０は、その先端部４４２から種子の端部４２０に隣接して位置付けられたその基部４４４まで、種子１２の外周の一部分の周囲に延びる。
【０１３２】
ここで図１５〜図１６を参照すると、システム１０を用いる、形質転換のためにダイズ種子１２を準備するための例示的な操作手順１０００が示されている。手順１０００の開始に先立って、制御装置４００が、システム１０の較正、使用者へのメッセージの提供、使用者入力の取得、安全機構（たとえば光カーテン）の初期化、および他の設定機能の実行を行えることが諒解されるであろう。たとえば、まだ行われていない場合、制御装置４００は、ロボットアーム１６の座標系を様々なカメラ５２、５６、５８、３１２にマッピングするかまたはその他の方法で相互に関連付けて、画像に取り込まれた物体の位置をアーム１６に対するその物体の位置に読み替えできるようにするための、任意の好適なプロトコルを使用して、システム１０を較正することができる。さらに、制御装置４００は、ディスプレイ４６０上での使用者への（たとえばプレート３６を送達区域２４上に置くための）設定指示の提供、使用者入力デバイス４６２を介した使用者からの入力（たとえば種子１２の胚の節の所望のトリミング深さ、種子１２の二分の深さ、等）の取得を行うことができる。使用者入力デバイス４６２を、キーボード、マウス、タッチスクリーン、および／または本明細書に記載される機能を実行するように構成された他の入力デバイスなどの、任意の組み込まれたまたは周辺のデバイスとして具現化することができる。
【０１３３】
ブロック１００２では、システム１０は、ロボットアーム１６の把持部１８を滅菌する。そのようにするために、制御装置４００は、各ロボットアーム１６を、その対応する把持部１８をエタノールまたは別の好適な滅菌溶液で充填された容器内に挿入するように動作させる。溶液は例示的に、７０％のアルコールを含有する。図２０に示すように、把持部１８を滅菌装置３２内へと進める前に、把持部１８をエタノール中である程度の時間の間上下および左右に移動させるように、ロボットアーム１６を動作させることができる。例示的な実施形態では、各滅菌装置３２は、たとえばＩｎｏＴｅｃｈ  ＢｉｏＳｃｉｅｎｃｅのＳｔｅｒｉ  ２５０のような、乾熱式ガラスビーズ滅菌装置である。例示的な実施形態では、ロボットアーム１６をやはり、把持部１８を滅菌装置３２内で数秒間上下に移動させるように動作させることができる。次いでアーム１６は、把持部１８を冷却できるように、把持部１８を滅菌装置３２から引き出すことができる。
【０１３４】
滅菌装置３２によって生成される熱により、把持部１８の蛇腹部が１つにくっついてしまう場合があり、この結果、把持部１８の性能が損なわれる場合がある。蛇腹部を分離させるために、ロボットアーム１６はその場合、把持部１８を移動させて、たとえば図２１に示すような切断ブロック１１６の頂部表面１３０などの、平坦な無菌表面に接触させることができる。次いで制御装置４００は、負圧源３５６を作動させて、把持部１８を切断ブロック１１６に封止する。図２２〜図２３に示すように、把持部１８は、吸引が破れるまで、１ｍｍずつの増分で切断ブロック１１６から離れるように移動される。
【０１３５】
図１５に戻ると、手順１０００は次いで、ブロック１００４に進むことができる。ブロック１００４では、切断ブレード１７０が選択され、トレイ３４から取り出される。そのようにするために、制御装置４００は、トレイ３４内のブレード１７０の画像を取り込むようにカメラ３１２を動作させる。１つのそのような画像５００が、図２４に示されている。図２４〜図２５に示すように、ブレード１７０を、トレイ３４内に、互いに対して無作為の位置および配向で位置付けることができる。制御装置４００は、取り込まれた画像５００を処理して、トレイ３４内のブレード１７０のうちの１つの位置５１６を識別することができ、これは、図２５に示すような分析される画像５１８によって反映され得る。
【０１３６】
たとえば、例示的な実施形態では、制御装置４００は、ＥｐｓｏｎのＣ３  ６軸関節アームの機種に付属のソフトウェアパッケージの、幾何学的物体識別機能を利用する。特に、使用者がロードし制御装置４００のメモリデバイス４０４に保存されたブレードの基準画像（図示せず）が、一致５０２を識別するために、ブレード１７０の取り込まれた画像５００と比較される。幾何学的物体識別機能は、縁部に基づいた幾何学的特徴を使用することによって基準画像（すなわち物体モデル）との一致を識別する、アルゴリズム的手法を採用する。さらに、幾何学的物体識別機能は、別の画像との比較のために使用されることになる基準画像、および一致５０２に関して要求される容認または許容レベルなどの、様々なパラメータを含む。容認レベルは一致５０２の尤度に対応し、本明細書において、一般性を失うことなく、０から１の間の正規化された値と見なすことができる。したがって、容認レベルが０．５に設定される場合、分析される画像中の、好適な画像化アルゴリズムに基づく基準画像との一致５０２の尤度が少なくとも５０％である物体のみが、制御装置４００によって識別されることになる。具体的な実施形態では、容認レベルは、一致５０２を構成する、分析される画像の連続的な領域における、識別されねばならない基準画像のパーセンテージに対応していてよい。
【０１３７】
例示的な実施形態では、制御装置４００は、照合アルゴリズム、ブレードの基準画像、および０．４（すなわち１０００中４００）である正規化された容認レベルを使用して取り込まれた画像５００を分析して、トレイ３４上にいくつかのブレード１７０が存在するかどうかを判定する。いくつかのブレード１７０がトレイ３４上にある場合、ブレード１７０が重なり合う場合でも、そのような容認レベルはトレイ３４上のそれらのブレード１７０の識別される位置を返すべきである、ということが前提とされる。したがって、別の実施形態では、異なる容認レベルを使用することができる。ブレード１７０が１つもが識別されない場合、制御装置４００は、トレイ３４上にブレード１７０が１つも配置されていないと判定し、このエラーを処理する。たとえば、制御装置４００は、ディスプレイ４６０を介してシステム１０の使用者に、トレイ３４上に追加のブレード１７０を置くかまたは他の方法でエラーを修正するように指示することができる。
【０１３８】
制御装置４００が、トレイ３４上に少なくとも１つのブレード１７０が配置されていると判定する場合、制御装置４００は、トレイ３４上の別のブレード１７０と重ならないブレード１７０を識別するために、取り込まれた画像５００を、０．９５（すなわち１０００中９５０）などのより高い閾値に設定された容認レベルで再度分析する。少なくとも１つの重なっていないブレード１７０が識別される場合、制御装置４００は、そのブレード１７０を選択して使用する。しかしながら、重なっていないブレード１７０が識別される場合は、制御装置４００は、重なっているブレード１７０を分離するプロトコルを実行する。
【０１３９】
そのようにする際に、制御装置４００は、トレイ３４上の別のブレード１７０と重なるブレード１７０の位置を識別する。たとえば、制御装置４００は、保存されていれば０．４に設定された正規化された容認レベルで識別された画像位置を使用できるか、または、画像５００を同様に分析することができる。ブレード１７０の集まりが識別されると、制御装置４００は、好適な画像化アルゴリズムを使用して（たとえば集まり重心を検出することによって）集まりの幾何学上の中心を判定し、把持部組立体３２０をブレード１７０の集まりを識別された重心において握るための位置へと移動させるように、対応するロボットアーム１６に命令する。
【０１４０】
トレイ３４またはプレート３６から物体を握るために、把持部組立体３２０は、把持部組立体の中空の通路３５２が点５０４とほぼ同一直線上にあるように、物体の把持の位置または点５０４の上方に位置付けられる。次いで把持部組立体３２０は、把持部１８が物体の外部表面と完全に接触するまで、物体に向かって下方へ進められる。上記のように、緩衝機構３２６は、把持部１８が物体の表面と完全に接触して吸引力の損失が限定されるようにするのを保証しつつ、物体が破壊されるのを防止するように動作する。次いで負圧源３５６を作動させて、物体を把持部１８に固定することができる。
【０１４１】
同様に、重なっていないブレードが存在しない場合、把持部組立体３２０は、識別された重心においてブレード１７０の集まりを握ることができる。次いで制御装置４００は、把持部組立体３２０を、トレイ３４の表面の上方で鉛直方向に短い距離（たとえば１インチ）だけおよび水平方向に短い距離だけ、ただし依然としてトレイ３４の外周内で移動させるように、アーム１６を動作させることができる。次いで制御装置４００は、負圧源３５６の動作を停止させて、ブレード１７０の集まりを落下させてトレイ３４上へと戻す。集まりの中のブレード１７０のうちの１つまたは複数が、移送中に落ちる場合があることが諒解されるであろう。制御装置４００は、トレイ３４内のブレード１７０の別の画像を取り込むようにカメラ３１２を動作させ、上記したものと同様に新しい画像を分析して、重なっていないブレード１７０を識別する。重なっていないブレード１７０が１つも識別されない場合、制御装置４００は、ブレード１７０の集まりを握ってブレード１７０をトレイ３４内の別の位置上に落下させるように、把持部組立体３２０に再度命令することができる。制御装置４００は、重なっていないブレード１７０が識別され使用のために選択されるまで、このルーチンの反復を継続することができる。
【０１４２】
別の実施形態では、制御装置４００は、重なっているブレード１７０を分離し特定のブレード１７０を識別して選択するための他の手順を実施できる。さらに、制御装置４００は、トレイ３４内のブレード１７０の位置を識別するための任意の好適な画像処理アルゴリズムおよび技術を利用することができる。たとえば、制御装置４００は、Ｓｐｅｅｄｅｄ  Ｕｐ  Ｒｏｂｕｓｔ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ（ＳＵＲＦ）、Ｓｃａｌｅ−Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＳＩＦＴ）、Ｍｕｌｔｉ−Ｓｃａｌｅ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｐａｔｃｈｅｓ（ＭＯＰＳ）、Ｃａｎｎｙ、画像勾配演算子、およびソーベルフィルタなどの特徴検出アルゴリズム、技術、およびフィルタを利用して、画像５００およびブレードの基準画像の特徴（たとえば角部、縁部、ブロブ等のような関心点）を識別することができる。いくつかの実施形態では、制御装置４００は、Ｒａｎｄｏｍ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ（ＲＡＮＳＡＣ）アルゴリズムなどの特徴照合アルゴリズムを利用して、画像５００およびブレードの基準画像中の識別されたいずれかの特徴が互いに対応するかを、および対応する場合、これらの特徴の対応する位置を、判定することができる。加えてまたは別法として、制御装置４００は、画像分割アルゴリズム（たとえば、ピラミッド分割、ウォーターシェッドアルゴリズム、等）を利用して、画像中の物体を識別することができる。特定の実施形態に応じて、制御装置４００が、取り込まれた画像の分析中に、上記のアルゴリズムのうちのいずれか１つまたは複数を利用できることが諒解されるであろう。
【０１４３】
制御装置４００がブレード１７０を識別した後で、制御装置４００は、たとえばブレード１７０の装着穴２６４などのブレードの特徴を使用して、ブレードの切断縁部２６２の位置を特定する。次いで制御装置４００は、把持部組立体３２０に対するブレード１７０の回転角度を計算し、把持部１８の取り付けのためのブレード上の正しい配置点５０４を計算することができる。把持部組立体３２０は、上記のものと同様に、点５０４においてブレードを握る。
【０１４４】
図１５に戻ると、把持部１８がブレード１７０を拾い上げると、手順１０００はブロック１００６に進む。ブロック１００６では、制御装置４００は、切断ブレード１７０を切断デバイス１１２に固定するように、ロボットアーム１６および切断デバイス１１２を動作させる。そのようにするために、制御装置４００は、ロボットアーム１６を作動させて、切断ブレード１７０を切断ステーション３０へと移動させ、切断ブレード１７０を、切断デバイス１１２の顎部２４４、２４６の上方に位置付ける。切断ブレード１７０を顎部２４４、２４６上に位置付けるために、ロボットアーム１６を円形の動きで移動させて、ブレード１７０の楕円形の装着穴２６４を、顎部２４４、２４６のタブ２７２と位置合わせすることができる。外側タブ２７８の面取りされた縁部２８２は、ブレード１７０をタブ２７２上に案内するのを補助する。ブレード１７０がタブ２７２上に位置付けられるとき、把持部１８は下方へ移動されて、ブレード１７０を僅かに偏向させる。図２６に示すように、次いで制御装置４００は、ブレード１７０を切断デバイス１１２に固定するように、顎部２４４、２４６を動作させることができる。カメラ（図示せず）を使用して、切断デバイス１１２上に位置付けられたブレード１７０の画像を取り込むことができ、また制御装置４００は、上記のものと同様の画像処理技術を使用して、ブレード１７０が顎部２４４、２４６上に適正に位置付けられていることを確認することができる。
【０１４５】
ブレード１７０が顎部２４４、２４６上に位置付けられた状態で、制御装置４００は、顎部２４４、２４６を細長い本体２４０の溝２５２に沿って外向きに移動させるように、圧縮空気源２５６を動作させることができる。顎部２４４、２４６が外向きに進められるにつれ、切断ブレード１７０の部分がタブ２７２の基部に形成されたスロット２７６内へと進められ、このことにより切断ブレード１７０を顎部２４４、２４６に固定する。制御装置４００は、真空源３５６の動作を停止させて把持部１８から切断ブレード１７０を解放し、把持部１８を切断ステーション３０から外に移動させるようにロボットアーム１６を動作させることができる。
【０１４６】
図１５に戻ると、手順１０００はブロック１００８に進み、ここでは制御装置４００は、対応する送達区域２４内に位置付けられたプレート３６上の種子１２の画像を取り込むように、カメラ５２を動作させる。１つのそのような画像５１０が、図２７に示されている。図２７に示すように、およびトレイ３４内のブレード１７０に関して上記したものと同様に、種子１２を、プレート３６内に、互いに対して無作為に位置付けることができる。
【０１４７】
ブロック１０１０では、制御装置４００は、取り込まれた画像５１０を処理して、選択するためにプレート３６上の種子１２のうちの１つの位置を判定することができる。そのようにするために、制御装置４００は、照合アルゴリズム（たとえば上記の幾何学的物体識別機能）を使用して取り込まれた画像５１０を分析して、図２８に示すような側部を下にしている種子１２の基準画像５１２を、取り込まれた画像５１０と比較することができる。例示的な実施形態では、制御装置４００は、システム１０の使用者が、種子１２の各々を、プレート３６内に側部を下にして単一の層として置いたことを前提としている。したがって、一致５２２を検出する尤度は高い。しかしながら、他の実施形態では、制御装置４００は、そのような前提を行わなくてもよい。そうではなく、制御装置４００は、たとえば、存在する場合、適切に配向されていないのはどの種子１２であるかを判定し、これらの種子１２を無視することができる。システム１０は、警告を生成するかまたは状況を修正するように（たとえばディスプレイ４６０を介して）使用者に指示することができるか、あるいはその他の方法でエラーに対処することができる。他の実施形態では、制御装置４００は、ブロブ検出または他の画像分析アルゴリズムを使用して、プレート３６上の種子１２の位置を判定することができる。
【０１４８】
いずれの場合でも、制御装置４００は、プレート３６上の１つまたは複数の種子１２の位置５２０を判定し、これを、図２９に示すような分析される画像５１４が反映することができる。さらに、いくつかの実施形態では、制御装置４００は、基準画像５１２において描写された種子１２に対する、プレート３６上の識別された種子１２の回転の角度を判定する。この情報に基づいて、制御装置４００は、固定された種子１２を把持部１８の表面に事前に規定された配向（たとえばロボットアーム１６の座標系に対してゼロ度の角度）で置くために把持部１８を回転させるべき量を、判定することができる。そのようにすることにより、制御装置４００を、以下に述べるように種子１２のへそおよび胚軸（embryo axis）（すなわち胚に関する軸（embryonic axis））識別し、処理時間を短縮することができる。
【０１４９】
図１５に戻ると、手順１０００はブロック１０１２に進む。ブロック１０１２では、制御装置４００は、システム１０によってトリミングおよび二分するために、種子のうちの１つを（たとえば無作為にまたはアルゴリズムを使用して）識別および選択する。例示的な実施形態では、制御装置４００は、選択された種子１２の重心を識別し、これを図３０に示すような把持部１８を取り付けるための点５０４として使用する。ブロック１０１４では、把持部組立体３２０は、選択された種子１２をその重心において握る。そのようにするために、把持部組立体３２０は、把持部組立体の中空の通路３５２が点５０４とほぼ同一直線上にあるように、重心（すなわち点５０４）の上方に位置付けられる。次いで把持部組立体３２０は、把持部１８が種子の外部表面と完全に接触するまで、選択された種子に向かって下方へ進められる。上記のように、緩衝機構３２６は、把持部１８が種子の表面と完全に接触して吸引力の損失が限定されるようにするのを保証しつつ、種子が破壊されるのを防止するように動作する。次いで負圧源３５６を作動させて、種子を把持部１８に固定することができる。次いで手順１０００はブロック１０１６に進み、ここでは、図３１に示すように、ロボットアーム１６は、把持された種子１２をカバー９０の中心開口部１０８を通して照明されるドーム５４のチャンバ６２内へと移動させる。例示的な実施形態では、把持された種子１２は、チャンバ６２内でカメラ５６、５８の各々の視野内の位置（たとえば光軸８０、８２の交差点）に位置付けられる。たとえば、いくつかの実施形態では、把持された種子１２は、少なくとも部分的に、チャンバ５６、５８の各々の焦点面内に位置付けられる。
【０１５０】
図１５に示すように、種子１２が照明されるドーム５４のチャンバ６２内に位置付けられると、手順はブロック１０１８に進む。ブロック１０１８では、制御装置４００は、切断デバイス１１２を用いて種子１２をトリミングおよび二分するための、把持された種子１２の適正な配向を判定する。すなわち、制御装置４００は、種子１２の胚をトリミングおよび二分するためにロボットアーム１６が種子１２を切断ブロック１１６上に適正に位置付けることができるように、種子１２が把持部１８に対してどのように位置付けられているかを判定する。そのようにするために、図１７に示すような例示的な操作手順１２００を使用できる。手順１２００は本明細書では、いくつかの静止画像を直線的に分析することに関して記載されているが、いくつかの実施形態では、たとえば、制御装置４００が複数の画像分析を並列して行えるかまたは動画を連続的に分析できることが、諒解されるであろう。
【０１５１】
手順１２００はブロック１２０２で始まることができ、ここでは、制御装置４００は、側方の視点からの把持された種子１２の画像５３０を取り込むように、カメラ５８を動作させる。ブロック１２０４では、制御装置４００は、画像５３０を分析して、種子１２のへそ４２４が種子１２上に見えるかどうかを判定する。すなわち、制御装置４００は、へそ４２４（図３２を参照）がカメラ５８の視野内にあるかどうかを判定する。そのようにするために、制御装置４００は、本明細書に記載のものなどの任意の好適な画像処理アルゴリズムを利用することができる。たとえば、例示的な実施形態では、制御装置４００は、陰影（たとえばグレースケールの画素強度）を利用して、種子１２をモデル化し、図３２に示すように、存在する場合、種子１２と種子のへその基準画像５３６との間の一致５３４を識別する、相関モデルを利用する。特に、相関モデルは、取り込まれた画像５３０に対する基準画像５３６の画素対画素の照合を行う。
【０１５２】
ブロック１２０６では、制御装置４００は、種子１２のへそ４２４がカメラ５８の視野内にあるかどうかを判定する。ある場合、手順１２００はブロック１２１０に進む。しかしながら、制御装置４００がへそ４２４がカメラ５８の視野内にないと判定する場合、手順はブロック１２０８に進む。
【０１５３】
ブロック１２０８では、制御装置４００は、種子１２を再配向して、へそがカメラ５８の視野内にあるようにする。特に、制御装置４００は、へそ４２４がカメラ５８の視野内に入るまで種子１２を把持部１８の軸３５８を中心に回転させるように、ロボットアーム１６を動作させる。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１６は種子１２を増分の角度だけ回転させ、カメラ５８は把持された種子１２の新しい画像を取り込み、制御装置４００は新しい画像を分析して、へそ４２４がその時点でカメラ５８の視野内にあるかどうかを判定する。もしなければ、へそ４２４がカメラ５８の視野内に入るまで、このルーチンを繰り返すことができる。ある実施形態では、ロボットアーム１６は、へそ４２４の位置を特定する工程を迅速化するために、最初に種子１２を１８０°の角度だけ回転させてもよい。へそ４２４がカメラ５８の視野内あると判定されると、手順１２００はブロック１２１０に進むことができる。
【０１５４】
ブロック１２１０では、制御装置４００は、図３３に示すような底部の視点からの把持された種子１２の画像５４０を取り込むように、カメラ５６を動作させる。次いで手順１２００は、図１８のブロック１２１２に進む。ブロック１２１２では、制御装置４００は、取り込まれた画像５４０を分析して、画像５４０中の種子１２の長手軸５４２（すなわち長軸）を識別する。例示的な実施形態では、制御装置４００は、ブロブ検出アルゴリズムを利用して、取り込まれた画像５４０中の種子１２の位置を特定し、種子１２の主要な軸（すなわち長軸および短軸）を判定する。たとえば、ブロブ検出アルゴリズムは、取り込まれた画像５４０中の種子１２をブロブとして識別すること、そのブロブの重心および縁部を判定すること、ならびにその情報に基づいて長軸および短軸を近似することができる。
【０１５５】
利用される特定のブロブ検出アルゴリズムが、特定の実施形態に応じて変動し得ることが諒解されるであろう。たとえば、例示的な実施形態では、制御装置４００は、ＥｐｓｏｎのＣ３  ６軸関節アームの機種に付属のソフトウェアパッケージの、ブロブ検出アルゴリズムを利用する。いくつかの実施形態では、ブロブ検出アルゴリズムは、ガウシアン差分（ＤｏＧ（Difference of Gaussian））、ラプラシアン・ガウシアン（ＬｏＧ（Laplacian of Gaussian））、ヘシアン行列式、および／または他の演算子に基づくことができる。ある実施形態では、制御装置４００は、たとえばLindeberg, Detecting Salient Blob-Like Image Structures and Their Scales with a Scale-Space Primal Sketch: A Method for Focus-of-Attention, 11(3) International Journal of Computer Vision, 283-318 (1993)において記載されているブロブ検出アルゴリズムのうちの１つまたは複数を利用することができる。さらに、いくつかの実施形態では、制御装置４００は、取り込まれた画像５４０の処理された版において、種子１２（または他の物体）の周囲に、識別された種子１２（または他の物体）の位置を示すための矩形の境界線５４８を引くことができる。他の実施形態では、制御装置４００は、他の画像分析アルゴリズム（たとえば画像分割）を利用して、種子１２および／または長手軸５４２を識別することができる。
【０１５６】
制御装置４００はさらに、取り込まれた画像５４０の水平軸５４６または他の水平線５５４に対する、種子１２の長軸または長手軸５４２回転の角度５４４を判定する。言い換えれば、長手軸５４２と水平軸５４６または他の水平線５５４との間で画定された角度５４４が判定される。例示的な実施形態では、カメラ５６は、直線で構成される画像を取り込むように構成される。したがって、取り込まれた画像５４０の水平軸５４６は、カメラ５６の縁部と平行であると見なすことができる。
【０１５７】
図３４に示すように、ロボットアーム１６は、照明されるドーム５４内で把持された種子１２を再配向することができる。たとえば、必要な再配向に応じて、ロボットアーム１６は、種子１２を回転および／または並進させることによって、種子１２の配向を変えることができる。したがって、図１８のブロック１２１４では、制御装置４００は、図３５に示すように長手軸５４２が水平軸５４６と平行となるように種子１２を配向するように、ロボットアーム１６を動作させる。特に、ロボットアーム１６は、種子１２を軸３５８を中心に回転させる。いくつかの実施形態では、制御装置４００は、精確な平行性を必要としない場合があり、角度５４４に関する公差を定めてよい。いくつかの実施形態では、公差は１．０度以下であってよい。他の実施形態では、公差は０．５度以下であってよい。さらに他の実施形態では、角度５４４に関する公差は、０．３度以下であってよい。本明細書に記載の測定値のいずれに関しても、同様の公差を定めることができることを諒解されたい。上で示されたように、カメラ５６およびロボットアーム１６は、これらの座標系が互いにマッピングされ、この結果種子１２の長手軸５４２をロボットアームの座標系の軸と有効に位置合わせするような方法で種子１２を配向するように、較正される。
【０１５８】
図１８に戻ると、手順１２００はブロック１２１６に進むことができ、ここでは、制御装置４００は、把持された種子１２の画像５５０を取り込むように、カメラ５８を動作させる。図３６に示すように、画像５５０は、カメラ５８の視点からの種子の側部立面図である。ブロック１２１８において画像５５０を分析して、把持された種子１２および種子１２の長手軸５５２を識別することができる。種子１２の形状が不規則であるために、長手軸５５２、５７８が互いと一致する場合も一致しない場合もあることが、諒解されるであろう。制御装置４００は、ブロブ検出アルゴリズムを利用して、取り込まれた画像５４０の分析に関して上記と同様に、種子１２の位置５５６を識別すること、および／または取り込まれた画像５５０中の長手軸５５２の位置を特定することができる。
【０１５９】
例示的な実施形態では、制御装置４００は、取り込まれた画像５５０中の、種子１２の左長手端部５６２における種子１２の左鉛直スライス５６０または断面、および種子１２の右長手端部５６６における種子１２の右鉛直スライス５６４または断面を識別する。図３７に示すように、鉛直スライス５６０、５６４は、少なくとも１画素の幅である。例示的な実施形態では、スライスの幅は２５画素であるが、この幅は他の実施形態では変動し得る。制御装置４００は、種子１２の左鉛直スライス５６０の重心５７０、および種子１２の右鉛直スライス５６４の重心５７２を判定する。取り込まれた画像５５０中の種子１２の長手軸５５２は、両方の重心５７０、５７２と交差する線として規定される。言い換えれば、長手軸５５２は、種子１２の長手端部５６２、５６６の重心を通って延びる。制御装置４００はさらに、取り込まれた画像５５０の水平軸５７６または他の水平線５７８に対する、長手軸５５２の角度５７４を判定する。
【０１６０】
手順１２００はブロック１２２０に進むことができ、ここでは、種子１２が再配向される。特に、制御装置４００は、図３８に示すように、長手軸５５２が水平軸５７６と平行となるように種子１２を配向するように、ロボットアーム１６を動作させる。具体的には、ロボットアーム１６は、種子１２を、（たとえば１平行度以内などの公差レベルの条件下で）長手軸５５２が水平軸５７６と平行になるまで、取り込まれた画像５５０に対して回転させる。種子１２が適正に配向されると、手順１２００はブロック１２２２に続く。
【０１６１】
ブロック１２２２では、制御装置４００は、図３９に示すような側部立面（すなわちカメラ５８の視野）からの把持された種子１２の別の画像５８０を取り込むように、カメラ５８を動作させる。画像５８０はブロック１２２４において分析されて、把持された種子１２、および種子１２の長手軸の重心に対する種子１２のへそ４２４の位置５９６を識別する。例示的な実施形態では、制御装置４００は、ブロブ検出を利用して、取り込まれた画像５８０中の種子１２の位置５９８を判定する。加えて、制御装置４００は、好適なアルゴリズムを利用して、取り込み画像５８０中の種子１２上のへそ４２４の位置を判定する。たとえば、制御装置４００は、へその基準画像５３６（図３２を参照）、および／または上記のような画像特徴照合アルゴリズムを使用して、へそ４２４の位置５９６を判定することができる。制御装置４００は、上記と同様に、種子１２の長手端部５８２（たとえば右端部または左端部のいずれか）、および種子１２の長手端部５８２の鉛直スライス５８４を識別する。図４０に示すように、制御装置４００は、種子１２の鉛直スライス５８４の重心５８６およびへそ４２４の重心５８８を識別し、重心５８６、５８８の間に仮想線５９０を引く。制御装置４００はさらに、取り込まれた画像５８０の水平軸５９４または種子１２の長手軸５５２に対する、線５９０の角度５９２を判定する。
【０１６２】
図１８に戻ると、手順１２００はブロック１２２６に進み、ここでは、制御装置４００は、図４１に示すように、へそ４２４の重心５８８を種子１２の長手軸５５２と位置合わせするよう種子１２を配向するように、ロボットアーム１６を動作させる。特に、ロボットアーム１６は、重心５８６、５８８の間の線５９０が取り込まれた画像５８０の水平軸５９４と平行になるまで、カメラ５８に向かってまたはこれから離れるように、種子１２を回転させる。この時点で、線５９０はへそ４２４の長手軸４３６に対応しており、この結果、へそ４２４の長手軸４３６および種子１２の長手軸４３６によって規定される種子の平面４３８が、ロボットアーム１６の座標系の規定された平面と位置合わせされることになる。
【０１６３】
次いで手順１２００は、図１９のブロック１２２８に進むことができる。ブロック１２２８では、制御装置４００は、側部立面からの把持された種子１２の画像を取り込むように、カメラ５８を動作させる。そのような画像６００が、図４３〜図４８に示されている。図１９に戻ると、ブロック１２３０では、制御装置４００は、取り込まれた画像６００を分析して、種子１２の胚軸４４０の位置を判定する。制御装置４００は、そのようにするために、任意の好適なアルゴリズムを使用することができる。
【０１６４】
たとえば、例示的な実施形態では、制御装置４００は、上記の幾何学的物体識別機能および／または相関モデルと併せて、図４２に示すような胚軸の基準画像６１２を利用して、胚軸４４０を識別することができる。示されるような図４６〜図４８の各々において、制御装置４００が胚軸４４０に関して一致６０２を識別していることが諒解されるであろう。しかしながら、胚軸４４０のかなりの部分がカメラ５８の視野内にないので、制御装置４００は、図４３〜図４５の各々においては胚軸４４０を識別できていない。これらの状況では、制御装置４００は、胚軸４４０がカメラ５８の視野内に入り制御装置４００によって検出されるまで種子１２を回転させるように、ロボットアーム１６を動作させる。
【０１６５】
図１９に戻ると、手順１２００はブロック１２３２に進み、ここでは、制御装置４００は、種子１２の胚軸４４０をトリミングすべき位置を判定する。そのようにするために、制御装置４００は、取り込まれた画像６００または図４９〜図５２に示すようなカメラ５８によって取り込まれた新しい画像中の、種子１２の位置７０８、胚軸４４０の位置６０２、および種子１２のへそ４２４の位置７１０を判定する。特に、制御装置４００は、図５１に示すような、胚軸４４０に最も近いへそ４２４の縁部６２０、および胚軸４４０と同じ側にある種子１２の縁部６２２を識別する。さらに、例示的な実施形態では、制御装置４００は、縁部６２０、６２２の間の半分のところにある鉛直断面６２４を判定する。鉛直断面６２４は、システム１０が種子１２の胚軸４４０をトリミングすることになる位置に対応する。他の実施形態では、制御装置４００は、（たとえば使用者の入力に基づいて）縁部６２０、６２２の間の中間点以外の点を識別することができる。
【０１６６】
上で示されたように、制御装置４００は、ロボットアーム１６に関する座標系およびカメラ５８の座標系が互いにマッピングされるように、システム１０を較正している。ロボットアーム１６の座標系が知られているので、制御装置４００は、取り込まれた画像６００に対する把持部１８の中心６２６の位置を知っている。制御装置４００は、ロボットアーム１６の座標系における（たとえばミリメートル単位の）物理的距離と、カメラ５８の座標系における（たとえば画素単位の）距離との間の対応も知っている。この情報は、図５２に示すような、取り込まれた画像６００中の中心６２６と鉛直断面６２４との間の水平距離６２８を決定するために使用される。制御装置４００はさらに、把持部１８の中心６２６に対する胚のトリミングの切断の距離を計算する。
【０１６７】
図１９に戻ると、ブロック１２３４では、制御装置４００は、切断ステーション３０の切断ブロック１１６上の、切断ブレード１７０によってトリミングされ二分されることになる握られた種子１２を置くべき位置を判定する。そのようにするために、制御装置４００は、底部の視点からの種子１２の画像６４０を取り込むように、カメラ５６を動作させる。上で示されたように、ロボットアーム１６の座標系とカメラ５６との間のマッピングが知られているので、把持部の軸３５８に沿って取り込まれた画像６４０に投影された点６４２が判定され得る。図５３に示すように、制御装置４００は、取り込まれた画像６４０をさらに分析して、種子１２の後方縁部６４４（すなわちへそ４２４および胚軸４４０の反対側）、および点６４２と後方縁部６４４との間の距離６４６を識別する。制御装置４００は切断ブロック１１６の前方壁１５４の位置をメモリに保存しているので、制御装置４００は、種子１２を切断ブロック１１６上に適正に位置付けることができる。特に、制御装置４００は、種子１２を、把持部の軸３５８によって規定される把持部１８の中心が判定された距離６４６だけ前方壁１５４から離れて位置付けられる状態で、フランジ１２４上に位置付けるように、ロボットアーム１６を動作させる。
【０１６８】
図１９に戻ると、ブロック１２３６では、制御装置４００は、トリミングおよび／または二分の切断の深さ、ならびに種子１２を切断するためのブレード１７０の位置付けを判定する。上で示されたように、制御装置４００は、胚軸をトリミングすべき点（すなわち図５２に示すような鉛直断面６２４）を前もって決定した。例示的な実施形態では、制御装置４００は、カメラ５６、５８の各々の知られている座標系によって、鉛直断面６２４を、異なる視点から撮られた取り込まれた画像６４０上の対応する位置６５０へとマッピングする。さらに、制御装置４００は、図５４に示すような対応する位置６５０における種子１２の幅６５２を判定する。制御装置４００は、種子１２の後方縁部６４４の位置も識別する。この情報、ならびにトリミングの切断および／または二分の切断の（たとえば使用者の入力からの）所望の深さに基づいて、制御装置４００は、胚軸４４０をトリミングおよび／または二分するときに切断ブレード１７０を前方壁１５４に向かって移動させるべき距離を、判定することができる。
【０１６９】
制御装置４００は、種子１２を二分するための切断ブレード１７０の適切な位置付けを判定することもできる。そのようにするために、制御装置４００は、種子１２の画像６６０を取り込み、取り込まれた画像６６０を分析して図５５に示すような胚軸４４０の重心６６２の位置を特定するように、カメラ５８を動作させる。上で示されたように、制御装置４００は最初に、たとえば特徴照合アルゴリズムを基準画像６１２（図４２を参照）と併せて使用して、取り込まれた画像６６０中の胚軸４４０の位置６０２を判定することができる。さらに、制御装置４００は、種子１２の底縁部６６６と胚軸４４０の重心６６２との間の距離６６４を判定する。上で示されたように、制御装置４００は、画素距離を物理的距離に変換することができる。したがって、水平方向の二分の切断が行われるフランジ１２４の上方の距離を判定するために、距離６６４が使用される。
【０１７０】
戻って図１５を参照すると、制御装置４００がトリミングおよび二分するための種子１２の適正な配向を判定すると、手順１０００は、図１６のブロック１０２０に進む。ブロック１０２０では、制御装置４００は、把持された種子１２を切断ブロック１１６上に位置付けるように、ロボットアーム１６を動作させる。上記のように、メモリに保存された構造データに基づいて、制御装置４００は、把持部の軸３５８と把持された種子１２の後方縁部６４４との間の距離６４６を判定することができる。したがって、例示的な実施形態では、制御装置４００は、種子１２を、フランジ１２４上の、把持部の軸３５８が判定された距離６４６だけ切断ブロック１１６の前方壁１５４から離れて位置付けられる点に位置付けるように、ロボットアーム１６を動作させる。距離６４６において、種子１２は、適正な深さおよび配向で切断されるように位置付けられる。例示的な実施形態では、種子１２は、種子１２の後方縁部６４４が切断ブロック１１６の前方壁１５４にちょうど接触するように位置付けられる。
【０１７１】
ブロック１０２２では、制御装置４００は、胚軸４４０をトリミングするように切断デバイス１１２を動作させる。そのようにするために、制御装置４００は、圧縮空気源２３０を作動させて、シャフト２２４（およびしたがって顎部２４４、２４６）を軸２２６を中心に回転させる。シャフト２２４は、切断ブレード１７０を鉛直に（すなわち切断ブロック１１６のフランジ１２４に対して垂直に）位置付けるように回転される。図５６に示すように、切断ブレード１７０は、フランジ１２４に画定されたスロット１６４と位置合わせされる。
【０１７２】
制御装置４００は、図５６において矢印７００で示すように、切断ブレード１７０を上昇または下降させるように、中間駆動ステージ２１０を動作させることもできる。胚軸４４０をトリミングするために、制御装置４００は、切断ブレード１７０をブロック１１６上の種子１２に向かって軸２２６に沿って直線的に進めるように、切断デバイス１１２の駆動ステージ１９４を動作させる。図５７に示すように、切断ブレード１７０は、切断ブレード１７０が（たとえば前方壁１５４に対する）前もって決定された切断距離に達するまで、スロット１６４および種子１２の中へと進められ、このことにより胚軸４４０をトリミングする。
【０１７３】
図６３に示すように、切断ブレード１７０は、胚軸４４０を通して進められて、軸４４０の先端部４４２を軸４４０の残りの部分から分離する。上記のように、典型的には、１／３から１／２の間の胚軸４４０が、結合したまま残る可能性がある。言い換えれば、１／２から２／３の間の胚軸４４０が、先端部４４２とともに胚軸４４０の残りの部分からトリミングされる可能性がある。例示的な実施形態では、胚軸４４０がトリミングされるとき、切断ブレード１７０は、子葉４１２、４１４を貫通しない。いくつかの実施形態では、切断ブレード１７０を種子１２のさらに中へと進めることによって、子葉４１２、４１４に傷をつけるのが望ましい場合がある。次いで制御装置４００は、切断ブレード１７０を種子１２から離してスロット１６４の外へ移動させるように、駆動ステージ１９４を動作させる。
【０１７４】
次いで手順１０００はブロック１０２４に進むことができ、ここでは、制御装置４００は、種子１２を二分するために切断ブレード１７０を水平に位置付けるように、切断デバイス１１２を動作させる。そのようにするために、制御装置４００は、圧縮空気源２３０を作動させて、シャフト２２４（およびしたがって顎部２４４、２４６）を、軸２２６を中心に、図５６〜図５７に示す鉛直な位置から図５８に示す水平な位置へと回転させる。制御装置４００は、切断ブレード１７０を上昇または下降させて切断ブレード１７０を種子１２の長手軸４１８と位置合わせするように、中間駆動ステージ２１０を動作させることもできる。上記のように、制御装置４００は、距離６６４および他の知られている物理的寸法を使用して、切断ブレード１７０が位置付けられることになるフランジ１２４の上方の距離を判定することができる。
【０１７５】
手順１０００のブロック１０２６では、制御装置４００は、種子１２を二分するために、切断ブレード１７０を前方壁１５４に向かって移動させる。そのようにするために、制御装置４００は、切断ブレード１７０をブロック１１６上の種子１２に向かって軸２２６に沿って直線的に進めるように、切断デバイス１１２の駆動ステージ１９４を動作させる。図５９に示すように、切断ブレード１７０は、切断ブレード１７０が上記のような（たとえば前方壁１５４に対する）前もって決定された二分距離に達するまで、種子１２の中へと進められる。
【０１７６】
図６４に示すように、切断ブレード１７０は、へそ４２４の長手軸４３６および種子１２の長手軸４１８によって規定される平面４３８と位置合わせされ、平面４３８に沿って種皮４１６およびへそ４２４を貫通して進められ、このことにより種子１２に開口部７０２を創出する。胚軸４４０は、子葉４１２と結合した内方部分７０４および子葉４１４と結合した外方部分７０６へとスライスされる。図６４に示すように、切断ブレード１７０は、胚軸４４０の基部４４４を通過する。例示的な実施形態では、切断ブレード１７０は種子１２を２つの個片へと完全には二分しないことが諒解されるであろう。そうではなく、胚のトリミングおよび二分の後で、種子１２は、依然として単一の個片として把持部１８によって移送され得る。次いで制御装置４００は、切断ブレード１７０を種子１２から離れるように移動させるように、駆動ステージ１９４を動作させることができる。
【０１７７】
手順１０００のブロック１０２８では、制御装置４００は、二分された種子１２を対応する受容区域２６に配置されたプレート３８へと移動させるように、ロボットアーム１６を動作させる。次いで制御装置４００は、負圧源３５６の動作を停止させて、二分された種子１２をプレート３８上へと落下させる。ブロック１０３０では、制御装置４００は、切断ブロック１１６から何らかの残骸を取り除くように、ロボットアーム１６を動作させる。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１６は、残骸を取り除くために、フランジ１２４の上方壁１５６に沿って把持部１８を１回または複数回通過させることができる。他の実施形態では、把持部組立体３２０は、制御装置４００に電気的に結合され、かつ加圧された流体（たとえば圧縮空気）を通路３５２、３５４を通して送達して残骸などの軽い物体を跳ねのけるように構成される、圧力源を含む。そのような実施形態では、制御装置４００は、把持部１８がフランジ１２４に沿って通過する際に、加圧された流体を切断ブロック１１６に送達するように、圧力源を動作させることができる。
【０１７８】
ブロック１０３２では、制御装置４００は、切断ブレード１７０を定期的に交換するように、ロボットアーム１６および切断デバイス１１２を動作させることができる。特定の実施形態に応じて、切断ブレード１７０を、事前に規定された時間の量が経過した後で、閾値数の種子１２が処理された後で、および／または別の条件に応答して、交換することができる。
【０１７９】
送達区域２４内のプレート３６上の各種子１２に関して、手順１０００または手順１０００の部分を繰り返すことができることが、諒解されるであろう。さらに、手順１０００を、アーム１６がステーション２８、３０を交互に使用するように、両方のロボットアーム１６を使用して実施できる。さらに、この手順を、各々がそれ自体の専用のステーション２８、３０を利用する、１つまたは複数のロボットアーム１６を用いて実施できることを諒解されたい。
【０１８０】
切断された種子１２のうちの１つまたは複数が受容区域２６内に置かれた後で、使用者は、さらなる処理のために、種子１２をシステム１０から取り出すことができる。とりわけ、使用者は、種皮から子葉を取り出して分離するか、追加的に子葉に傷をつけるか、または子葉にアグロバクテリウム（Agrobacterium）培養物を接種することができる。種皮４１６を子葉４１２、４１４から分離するために、使用者は、開口部７０２を広くして、子葉４１２、４１４をさらに露出させることができる。子葉４１２、４１４を種皮４１６から取り出すこと、および種皮４１６を廃棄することができる。図６５に示すように、各子葉は、分割されたダイズ種子または子葉切片と呼ばれる場合があり、胚軸の部分を含む。例示的な実施形態では、子葉切片４１２は、胚軸４４０の部分７０４を含み、一方、子葉切片４１４は、胚軸４４０の部分７０６を含む。子葉切片４１２、４１４の各々はその場合、追加的に傷をつけることまたはアグロバクテリウム（Agrobacterium）培養物の接種を含む、さらなる処理の準備ができている。
【０１８１】
アグロバクテリウム（Agrobacterium）培養物は、発現ベクターを植物中に導入するために広く利用される方法であり、アグロバクテリウム（Agrobacterium）の天然形質転換システムに基づいている。Horsch et al., Science 227:1229 (1985）。Ａ．ツメファシエンス（A. tumefaciens）およびＡ．リゾゲネス（A. rhizogenes）は、植物細胞を遺伝的に形質転換するのに有用であることが知られている、植物病原性土壌細菌である。Ａ．ツメファシエンス（A. tumefaciens）およびＡ．リゾゲネス（A. rhizogenes）のＴｉおよびＲｉプラスミドは、それぞれ、植物の遺伝子形質転換に関与する遺伝子を保持する。Kado, C. I., Crit. Rev. Plant. Sci. 10:1 (1991)。アグロバクテリウム（Agrobacterium）ベクター系およびアグロバクテリウム（Agrobacterium）媒介性遺伝子導入のための方法の記載はまた、たとえば、Gruber et al.、前掲、Miki et al.、前掲、Moloney et al., Plant Cell Reports 8:238 (1989)、および米国特許第４，９４０，８３８号明細書および第５，４６４，７６３号明細書において入手可能である。
【０１８２】
形質転換にアグロバクテリウム（Agrobacterium）が使用される場合には、挿入されるべきＤＮＡは、特別なプラスミドに、すなわち、中間体ベクターまたはバイナリーベクターのいずれかにクローニングされるべきである。中間体ベクターは、アグロバクテリウム（Agrobacterium）中では自身で複製できない。中間体ベクターは、ヘルパープラスミド（コンジュゲーション）によってアグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）中に転移され得る。日本たばこスーパーバイナリー系は、このような系の一例である（Komari et al. (2006) In: Methods in Molecular Biology (K. Wang, ed.) No. 343: Agrobacterium Protocols (2nd Edition, Vol. 1) HUMANA PRESS Inc., Totowa, NJ, pp.15-41、およびKomori et al. (2007) Plant Physiol. 145:1155-1160によって総説されている）。バイナリーベクターは、大腸菌（E. coli）およびアグロバクテリウム（Agrobacterium）の両方において、自身を複製できる。バイナリーベクターは、右および左のＴ−ＤＮＡ境界領域によって囲まれている、選択マーカー遺伝子およびリンカーまたはポリリンカーを含む。これらは、アグロバクテリウム（Agrobacterium）中に直接、形質転換され得る（Holsters、1978）。宿主細胞として使用されるアグロバクテリウム（Agrobacterium）は、ｖｉｒ領域を保持するプラスミドを含むこととなる。ＴｉまたはＲｉプラスミドはまた、Ｔ−ＤＮＡの転移に必要なｖｉｒ領域を含む。ｖｉｒ領域は、Ｔ−ＤＮＡの、植物細胞中への転移にとって必要である。さらなるＴ−ＤＮＡが含有される場合もある。
【０１８３】
アグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）宿主の病原性機能は、細胞が、バイナリーＴ  ＤＮＡベクター（Bevan (1984) Nuc. Acid Res. 12:8711-8721)または同時培養手順（Horsch et al. (1985) Science 227:1229-1231）を使用して細菌に感染すると、構築物および隣接するマーカーを含有するＴ−鎖の、植物細胞ＤＮＡへの挿入を指示する。一般に、アグロバクテリウム（Agrobacterium）形質転換系は、双子葉植物を操作するために使用される（Bevan et al. (1982) Ann. Rev. Genet 16:357-384、および Rogers et al. (1986) Methods Enzymol. 118:627-641）。アグロバクテリウム（Agrobacterium）形質転換系はまた、単子葉植物および植物細胞を形質転換するため、ならびに単子葉植物および植物細胞にＤＮＡを転移するために使用され得る。米国特許第５，５９１，６１６号明細書、Hernalsteen et al. (1984) EMBO J 3:3039-3041、Hooykass-Van Slogteren et al. (1984) Nature 311:763-764、Grimsley et al. (1987) Nature 325:1677-179、Boulton et al.(1989) Plant Mol. Biol. 12:31-40、およびGould et al. (1991) Plant Physiol. 95:426-434を参照されたい。
【０１８４】
胚軸の一部分を備える分割されたダイズ種子に、典型的には、好適な遺伝構築物を含有するアグロバクテリウム（Agrobacterium）培養物を約０．５から３．０時間、より典型的には約０．５時間接種することができ、その後に、好適な培地上での同時培養の期間を最大約５日間続ける。推定上、導入遺伝子のコピーを含有する外植片が、形質転換された、胚軸の一部分を備えるダイズ種子を培養することから生じる。さらなる組織増殖のために、これらの外植片を同定し、単離する。
【０１８５】
ＤＮＡを宿主植物細胞中に挿入するために、いくつかの代替の技術を使用することもできる。これらの技術は、限定するものではないが、形質転換剤としてアグロバクテリウムツメファシエンス（Agrobacterium tumefaciens）またはアグロバクテリウムリゾゲネス（Agrobacterium rhizogenes）によって送達されたＴ−ＤＮＡを用いる形質転換を含む。アグロバクテリウム（Agrobacterium）技術の例としては、たとえば、米国特許第５，１７７，０１０号明細書、米国特許第５，１０４，３１０号明細書、欧州特許第０１３１６２４号明細書、欧州特許出願公開第１２０５１６号明細書、欧州特許第１５９４１８号明細書、欧州特許出願公開第１７６１１２号明細書、米国特許第５，１４９，６４５号明細書、米国特許第５，４６９，９７６号明細書、米国特許第５，４６４，７６３号明細書、米国特許第４，９４０，８３８号明細書、米国特許第４，６９３，９７６号明細書、欧州特許出願公開第１１６７１８号明細書、欧州特許出願公開第２９０７９９号明細書、欧州特許出願公開第３２０５００号明細書、欧州特許出願公開第６０４６６２号明細書、欧州特許出願公開第６２７７５２号明細書、欧州特許出願公開第０２６７１５９号明細書、欧州特許出願公開第０２９２４３５号明細書、米国特許第５，２３１，０１９号明細書、米国特許第５，４６３，１７４号明細書、米国特許第４，７６２，７８５号明細書、米国特許第５，００４，８６３号明細書、および米国特許第５，１５９，１３５号明細書に記載されている。植物細胞の形質転換のためのＴ−ＤＮＡ含有ベクターは、欧州特許出願公開第１２０５１６明細書、An et al, (1985, EMBO J. 4:277-284)、Fraley et al, (1986, Crit. Rev. Plant Sci. 4: 1-46)、およびLee and Gelvin (2008, Plant Physiol. 146: 325- 332）において集中的に研究されかつ十分に記載されており、当分野で十分に確立されている。
【０１８６】
植物形質転換の別の公知の方法は、ＤＮＡが微粒子（microprojectile）の表面上で運ばれる、微粒子（microprojectile）媒介性形質転換である。この方法では、発現ベクターは、微粒子（microprojectile）を、植物細胞壁および細胞膜を貫通するのに十分な速度に加速させる遺伝子銃デバイスを用いて、植物組織中に導入される。Sanford et al., Part. Sci. Technol. 5:27 (1987)、Sanford, J. C., Trends Biotech. 6:299 (1988)、Sanford, J. C., Physiol. Plant 79:206 (1990)、Klein et al., Biotechnology 10:268 (1992)。
【０１８７】
別法として、遺伝子導入および形質転換法として、限定するものではないが、塩化カルシウム沈殿によるプロトプラスト形質転換、裸のＤＮＡのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはエレクトロポレーション媒介性取り込み（Paszkowski et al. (1984) EMBO J 3:2717-2722、Potrykus et al. (1985) Molec. Gen. Genet. 199:169-177、Fromm et al. (1985) Proc. Nat. Acad. Sci. USA 82:5824-5828、およびShimamoto (1989) Nature 338:274-276を参照のこと）ならびに植物組織のエレクトロポレーション（D’Halluin et al. (1992) Plant Cell 4:1495-1505）が挙げられる。
【０１８８】
本開示が図面および先述の説明において詳細に例示され記載されてきたが、そのような例示および説明は、限定ではなく例示となる性質のものと見なされるべきであり、例示的な実施形態のみが示され記載されていること、ならびに本開示の精神から逸脱しない全ての変更および修正の保護が望まれることが理解される。
【０１８９】
本明細書に記載された方法、装置、およびシステムの様々な特徴から生じる、本開示の複数の利点が存在する。本開示の方法、装置、およびシステムの代替の実施形態が、記載された特徴の全てを含むわけではないものの依然としてそのような特徴の利点のうちの少なくともいくつかから恩恵を受ける場合のあることが、留意されよう。当業者は、本発明の特徴のうちの１つまたは複数を組み込みかつ付属の特許請求の範囲によって規定されるような本開示の精神および範囲内にある、方法、装置、およびシステムの独自の実施形態を、容易に考案することができる。
【符号の説明】
【０１９０】
１０  システム
１２  ダイズ種子、種子
１４  処理ステーション
１６  ロボットアーム
１８  把持部
２０  テーブル
２２  ドック
２４  送達区域
２６  受容区域
２８  撮像ステーション
３０  切断ステーション
３２  滅菌デバイス、滅菌装置
３４  トレイ
３６  種子担持プレート
３８  プレート
４０  透明な基部
４２  頂部表面
４４  収容容器
４６  プレート
４８  ガイドピン
５０  ＬＥＤパネル
５２  カメラ
５４  照明されるドーム
５６  カメラ
５８  カメラ
６０  内部壁
６２  チャンバ
６４  円形開口部、上側開口部
６６  外部壁
６８  脚部
７０  下側開口部
７２  中心軸
７４  別の開口部
７６  長手軸
７８  ＬＥＤ、ドームの照明
８０  光軸
８２  光軸
８４  角度の付いた鏡
８６  表面
９０  カバー
９２  ねじ山付き孔
９４  へり
９６  固定具
１００  布帛シート
１０２  パッド
１０６  バックストップ
１０８  中心開口部
１１０  プラットフォーム
１１２  切断デバイス
１１４  台座
１１６  種子切断ブロック
１１８  上側端部
１２０  永久磁石
１２２  ブロック本体
１２４  フランジ
１２６  下側端部
１２８  底部表面
１３０  頂部表面
１３２  角度の付いた表面
１３４  角度の付いた表面
１３６  背部表面
１３８  スロット
１４０  溝
１４２  実質的に平面状の表面
１４４  角度の付いた表面
１４６  角度の付いた表面
１４８  後方壁
１５０  位置合わせピン
１５４  前方壁
１５６  上方壁
１５８  下方壁
１６０  開口部
１６２  内壁
１６４  スロット
１６６  後方縁部
１７０  切断ブレード
１７２  側壁
１７４  後縁部
１７６  上側縁部
１７８  側壁
１８０  頂縁部
１９０  支持アーム
１９２  駆動組立体
１９４  駆動ステージ
１９６  下側本体
１９８  上側本体
２００  矢印
２１０  中間駆動ステージ
２１２  下側本体、基部
２１４  上側本体、プラットフォーム
２１６  矢印
２２０  回転ステージ
２２２  基部、主本体
２２４  装着シャフト
２２６  軸、回転軸
２２８  矢印
２３０  供給源、圧縮空気源
２４０  細長い本体
２４２  端部
２４４  顎部
２４６  顎部
２４８  反対側の端部
２５０  端部
２５２  溝
２５４  長手軸
２５６  供給源、圧縮空気源
２６０  本体
２６２  切断縁部
２６４  装着穴
２７０  先端部
２７２  内側タブ
２７４  内側縁部
２７６  スロット
２７８  外側タブ
２８０  外側縁部
２８２  面取りされた縁部
２８４  長手軸
３０２  容器
３０４  光源
３０６  低壁
３０８  側壁
３１０  チャンバ
３１２  トレイカメラ
３２０  把持部組立体
３２２  本体
３２４  遠位部分、遠位アーム部分
３２６  緩衝機構
３２８  近位ディスク
３３０  柱体
３３２  遠位ディスク
３３４  近位端
３３６  遠位端
３３８  矢印
３４０  矢印
３４２  コイルばね
３５０  本体、円筒形本体
３５２  中空の通路
３５４  通路
３５６  負圧源、真空源
３５８  把持部の軸
３６０  ２次カバー
３６２  底部パッド
３６４  頂部パッド
４００  電子制御装置
４０２  マイクロプロセッサ
４０４  メモリデバイス
４０６  アナログインターフェース回路
４１２  子葉、子葉切片
４１４  子葉、子葉切片
４１６  種皮
４１８  長手軸
４２０  長手端部
４２２  長手端部
４２４  へそ
４２６  外側部分
４２８  内側部分
４３０  背面側
４３２  外方側
４３４  内方側
４３６  長手軸
４３８  平面
４４０  胚軸
４４２  先端部
４４４  基部
４５０  外側層
４５２  縁部
４６０  ディスプレイ
４６２  使用者入力デバイス
５００  画像
５０２  一致
５０４  点
５１６  位置
５２２  一致
５３０  画像
５３４  一致
５３６  基準画像
５４２  長手軸
５４４  角度
５４６  水平軸
５４８  矩形の境界線
５５０  画像
５５２  長手軸
５５４  水平線
５５６  位置
５６０  左鉛直スライス
５６２  左長手端部
５６４  右鉛直スライス
５６６  右長手端部
５７０  重心
５７２  重心
５７４  角度
５７６  水平軸
５７８  長手軸、水平線
５８０  画像
５８４  鉛直スライス
５８６  重心
５８８  重心
５９０  仮想線
５９２  角度
５９４  水平軸
５９６  位置
５９８  位置
６００  画像
６０２  一致、位置
６１２  基準画像
６２０  縁部
６２２  縁部
６２４  鉛直断面
６２６  中心
６２８  水平距離
６４０  画像
６４２  点
６４４  後方縁部
６４６  距離
６５０  対応する位置
６５２  幅
６６０  画像
６６２  重心
６６４  距離
６６６  底縁部
７００  矢印
７０２  開口部
７０４  内方部分
７０６  外方部分
７０８  位置
７１０  位置
１０００  操作手順
１２００  操作手順
【図１】
2017514495.tif 000003
【図２】
2017514495.tif 000004
【図３】
2017514495.tif 000005
【図４】
2017514495.tif 000006
【図５】
2017514495.tif 000007
【図６】
2017514495.tif 000008
【図７】
2017514495.tif 000009
【図８】
2017514495.tif 000010
【図９】
2017514495.tif 000011
【図１０Ａ】
2017514495.tif 000012
【図１０Ｂ】
2017514495.tif 000013
【図１１Ａ】
2017514495.tif 000014
【図１１Ｂ】
2017514495.tif 000015
【図１２】
2017514495.tif 000016
【図１３】
2017514495.tif 000017
【図１４】
2017514495.tif 000018
【図１５】
2017514495.tif 000019
【図１６】
2017514495.tif 000020
【図１７】
2017514495.tif 000021
【図１８】
2017514495.tif 000022
【図１９】
2017514495.tif 000023
【図２０】
2017514495.tif 000024
【図２１】
2017514495.tif 000025
【図２２】
2017514495.tif 000026
【図２３】
2017514495.tif 000027
【図２４】
2017514495.tif 000028
【図２５】
2017514495.tif 000029
【図２６】
2017514495.tif 000030
【図２７】
2017514495.tif 000031
【図２８】
2017514495.tif 000032
【図２９】
2017514495.tif 000033
【図３０】
2017514495.tif 000034
【図３１】
2017514495.tif 000035
【図３２】
2017514495.tif 000036
【図３３】
2017514495.tif 000037
【図３４】
2017514495.tif 000038
【図３５】
2017514495.tif 000039
【図３６】
2017514495.tif 000040
【図３７】
2017514495.tif 000041
【図３８】
2017514495.tif 000042
【図３９】
2017514495.tif 000043
【図４０】
2017514495.tif 000044
【図４１】
2017514495.tif 000045
【図４２】
2017514495.tif 000046
【図４３】
2017514495.tif 000047
【図４４】
2017514495.tif 000048
【図４５】
2017514495.tif 000049
【図４６】
2017514495.tif 000050
【図４７】
2017514495.tif 000051
【図４８】
2017514495.tif 000052
【図４９】
2017514495.tif 000053
【図５０】
2017514495.tif 000054
【図５１】
2017514495.tif 000055
【図５２】
2017514495.tif 000056
【図５３】
2017514495.tif 000057
【図５４】
2017514495.tif 000058
【図５５】
2017514495.tif 000059
【図５６】
2017514495.tif 000060
【図５７】
2017514495.tif 000061
【図５８】
2017514495.tif 000062
【図５９】
2017514495.tif 000063
【図６０】
2017514495.tif 000064
【図６１】
2017514495.tif 000065
【図６２】
2017514495.tif 000066
【図６３】
2017514495.tif 000067
【図６４】
2017514495.tif 000068
【図６５】
2017514495.tif 000069
【国際調査報告】
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