メリクロンロボットによる植物組織培養の自動化に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550196
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 三輪 敬之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10103615)
• Keywords: バイオテクノロジ- / 植物組織培養 / ロボット / 形状記憶合金 / カルス / プロトプラスト / 自動化技術 / 位置センサ

Research Abstract

組織培養により得られた観賞用植物の幼苗を古い培地から新しい寒天培地に移植するメリクロンロボットを開発した。本ロボットはアクチュエ-タに形状記憶合金を使用しており、苗を傷めることなく植え出し、植え付けることができる。また、苗の位置検出は培地に微弱なパルス電流を流し、苗からの電波を検出することにより行われる。この植物アンテナセンサの精度に及ぼす検出側のアンテナ形状の影響を明らかにするとともに、苗移植ハンドにアンテナをプリントし小型化を図った。苗の性状判定はカラ-センサにより行う。以上の装置を統合した移植システムをユニット化し、多段ユニット構造からなる全自動苗移植システムを試作、完成した。本システムでは分散型の制御方式を取り入れており、各ユニットは単体でも使用できる。また、室内を無菌維持するため、電話回線による遠隔走査とした。システムの性能試験を行った結果、1本の苗を約20sで移植でき、実用化の目処を得た。さらに、上記の植物アンテナセンサの応用として、植物器官やカルス細胞塊の電波像を得る装置を新たに試作した。その結果、電波像が形状認識や生理状態計測用センサとして利用できる可能性を見出した。一方、カルスを対象としてクリ-ンベンチとロボットを一体化したカプセル型の移植ロボットも試作した。これは培養器としても利用できるよう環境制御装置を備えている。さらに、組織培養の支援技術として、遠心分離器を使用しない簡単な構造からなるプロトプラスト自動製造装置を試作した。これにより均一な大きさのプロトプラストが得られる。また、Dielectrophoresis現象を適用した溶液のチャンバ内におけるプロトプラストの運動制御装置を試作し、1対1細胞融合の自動化の可能性を示した。以上の結果を基に、植物組織培養の自動化システム開発における設計理念について考察し、既存技術との整合性など現状における実用化の問題点を明らかにした。