JP2003107076A - タンパク質等の結晶化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 タンパク質等の試料をマイクロプレート等の
容器内に検体として形成し、Ｘ線結晶構造解析等の解析
工程に移行せしめ、試料の情報解析を行うタンパク質等
の結晶化方法と装置を提供する。 【解決手段】 マイクロプレート等の容器の検体穴内
に、タンパク質等の試料と試料の結晶化試薬類を混入し
てなる検体を、Ｘ線結晶構造解析等の解析工程に移行せ
しめ、試料の情報解析を行うものにおいて、検体の結晶
生成等の進行段階を未完結晶域画像と解析可能結晶域画
像の標準画像を複数設定し、複数の標準画像データと検
体の結晶化進行中途の取出し画像データとを対比判断さ
せて一致又は略一致する取出し画像データを有する検体
を選定することにより、検体を有する容器を解析工程に
移行させることを特徴とするタンパク質等の結晶化方法
と装置にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンパク質等の試
料をマイクロプレート等の容器内に検体として形成し、
Ｘ線結晶構造解析等の解析工程に移行せしめ試料の情報
解析を行うようにするタンパク質等の結晶化方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、様々な生物種由来の多種多様な
タンパク質を扱う構造ゲノム科学においては、年間数千
種類ものタンパク質試料の構造解析処理をする上で、タ
ンパク質の結晶化手段と、結晶化せしめたタンパク質の
Ｘ線結晶構造解析等の解析手段がとられており、この作
業はタンパク質の生産，結晶化，Ｘ線回析データの収
集，構造解析，データベース等による情報解析という流
れで行われている。

【０００３】そして、上記のような情報解析を行うに適
した結晶を得るために、タンパク質の結晶化は、１試料
につき数百から数千種類の条件検索を７２ウェルマイク
ロプレートを使用し、このマイクロプレートの各検体穴
内に、それぞれ略５００ナノリットル程度のタンパク質
試料と各種の結晶化用溶液（試薬）とを、分注作業機を
用いた分注作業によって混入し、このサンプル用のマイ
クロプレートを、オイル中の恒温条件下で結晶化処理す
るマイクロバッチ法で行われ、この結晶化作業量は例え
ば、１ヵ月当たりの試料（サンプル数）２０〜３０に対
して、マイクロプレート量が１０００枚程度にも及ぶ。

【０００４】また上記マイクロプレート内の検体は、顕
微鏡を用いその検体穴毎の像を目視によって確認し、解
析可能結晶の有無及び沈殿状態等の特徴を標準判定基準
に基づいて観察者の主観によって判断し、判定結果をデ
ータベースに保存し利用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し、上記従来のよう
な結晶化作業は、マイクロプレートの各検体穴に対する
タンパク質試料と結晶化用溶液の混入を、分注作業機を
用いた分注作業によって略自動的に行っているが、分注
後のサンプルマイクロプレートの保管は人為的な作業に
よって行われているため、多量のマイクロプレートの搬
送や検体記名等の処理能率が低いものであると共に、マ
イクロプレートを出し入れ可能に保管する保管効率の悪
化や、保管先から画像処理装置間の搬送能率の低下と、
これに伴う誤操作によるトラブルが発生し易い等の欠点
がある。

【０００６】また、マイクロプレート内の検体の解析可
能結晶の判別を、該マイクロプレートの検体を顕微鏡の
電動ＸＹＺステージを操作し、目視された画像データに
種々の人為的な判断を加えながら、結晶化ドロップの形
状形態に関する特微量並びに濃度に関する測定値等を解
析するので、判定結果が作業者の主観に左右されたり事
実の誤認や看過を伴い易い欠点があると共に、その判定
作業に熟練と慎重を要する余り画像処理作業が非能率に
なる等の課題がある。

【０００７】従って、多数のマイクロプレートに対する
分注作業や画像処理装置による結晶化ドロップの観察作
業、その間のマイクロプレートの管理等を能率よく高精
度に行うための、それぞれの作業のロボット化（自動
化）と共に全体のデータベースを統合管理するシステム
の構築が必要であり、本発明は結晶化に用いる各種の試
料と試薬に対応した微量自動分注技術及び沈殿や微結晶
技術、アモルファストなど識別が困難な結晶化ドロップ
の自動観察技術の開発を軸に、マイクロプレートの搬送
系など全体を統合するシステムの構築、並びに、結晶化
ドロップや結晶の評価のためのデータベースの構築，整
備等、ハードとソフトとの両面から上記のような課題を
解決しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係わるタンパク質等の結晶化方法は、第１
に、マイクロプレート等の容器Ｍの検体穴ｍ内に、タン
パク質等の試料と該試料の結晶化を促す試薬類を混入し
てなる検体を、Ｘ線結晶構造解析等の解析工程に移行せ
しめ試料の情報解析を行うものにおいて、前記検体の結
晶生成等の進行段階を未完結晶域画像と解析可能結晶域
画像の標準画像を複数設定し、該複数の標準画像データ
と検体の結晶化進行中途の取出し画像データとを対比判
断せしめ、上記解析可能結晶域画像と一致又は略一致す
る取出し画像データを有する検体を選定することによ
り、該検体を有する容器Ｍを解析工程に移行させること
を特徴としている。

【０００９】第２に、標準画像データと取出し画像デー
タを対比判断させて選定した検体を有する容器Ｍに、選
定されたことを表示するマーク等を自動的に表記せしめ
ることを特徴としている。

【００１０】第３に、検体を収容する容器Ｍをストッカ
収納部３の棚３１，３２に出し入れ可能に保管せしめ、
保管された容器Ｍを逐次取り出して画像処理装置４によ
る、検体の選定を繰り返し行うようにすることを特徴と
している。

【００１１】また第４に、本発明のタンパク質等の結晶
化装置は、マイクロプレート等の容器Ｍの検体穴ｍ内
に、タンパク質等の試料と該試料の結晶化を促す試薬類
を混入して検体を形成する結晶化ロボット２と、該検体
を収容した容器Ｍを出し入れ可能に一時的に保管する複
数の棚３１，３２からなるストッカ収納部３と、ストッ
カ収納部３で保管された容器Ｍ内の検体を画像処理をし
て結晶状況を把握する画像処理装置４と、容器Ｍをスト
ッカ収納部３に出し入れするストッカロボット９と、該
ストッカロボット９から容器Ｍを継送し画像処理装置４
に供給搬送するステージロボット５等から構成すること
を特徴としている。

【００１２】第５に、画像処理装置４で解析工程移行用
の検体として選定された容器Ｍを、ストッカ収納部３に
保管せしめるように構成したことを特徴としている。

【００１３】第６に、ストッカ収納部３に容器Ｍを出し
入れするストッカロボット９とステージロボット５との
間に、容器Ｍを一時的に載置せしめる継送部３ａを設
け、該継送部３ａを介してストッカロボット９とステー
ジロボット５との容器Ｍの継送を行わせることを特徴と
している。

【００１４】第７に、ステージロボット５によって、検
体を収容した容器Ｍを結晶化ロボット２側からストッカ
ロボット９に継送せしめることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１〜図４において符号１は、本発明に
係わる結晶化方法によって各種のタンパク質（試料）の
結晶化と、その保管並びに画像処理等の作業を能率よく
高精度に行うことができるシステムを備えた、タンパク
質等の結晶化装置としての管理装置（自動結晶化システ
ム）であり、この管理装置１は、後述する容器としての
マイクロプレートＭの検体穴ｍ内に、構造解析を要する
各種の試料と該試料の結晶化を促す溶液等の試薬を分注
作業よって混入し検体を形成する結晶化ロボット２と、
該検体を収容したマイクロプレートＭを出し入れ可能に
一時的に保管する複数の棚（ストッカ）３１，３２，３
３等からなるストッカ収納部３と、ストッカ収納部３で
保管されたマイクロプレートＭ内の検体を、検視判断可
能に画像処理をして結晶状況を把握する画像処理装置４
と、マイクロプレートＭをストッカ収納部３に出し入れ
するストッカロボット９と、該ストッカロボット９及び
結晶化ロボット２並びに画像処理装置４とに、設定され
たシステムの手順によってマイクロプレートＭ並びにサ
スペンションプッレートＳを継送授受するステージロボ
ット５等から構成している。

【００１６】そして、この管理装置１は、上記ストッカ
収納部３のストッカ３１側にマイクロプレートＭの出入
口として継送部３ａを形成しており、この継送部３ａの
近傍或いは外側には、マイクロプレートＭの識別表示を
バーコードや適宜なマーク類等で表記させる表記部６
０、及び表記付与されたマイクロプレートＭの表記を判
続する判続部６１等からなる識別部６を備えている。ま
た、上記各部並びに関連する機器等の自動操作手順、及
びその調整並びに手動による任意操作等を設定管理する
パソコン等からなるトラッキング制御部７０と、前記画
像処理装置４で検出された画像及びデータ等をパソコン
で画像表示しながら分析，記録等を行う検体処理部７１
とによって、全体的なコントロールを行うコントロール
部７等を備えている。７３は各機器類のシーケンサ設置
部である。

【００１７】この実施形態における各装置及び構成部は
図２の平面図で示すように、各関連装置や機器を相互の
関連を有して近接設置することにより、管理装置１の全
体的な構成スペース内に無駄な空間部を大きく生ずるこ
となく、まとまりを有したコンパクトな態様を以て配置
していると共に、マイクロプレートＭ等の動線を可及的
に短くして検体の搬送作業を速やかに行わせ、検体の保
護を図りながら装置機器の簡潔化、及び検体の結晶化の
促進と、検体の処理精度の向上並びに全体的な作業能率
の向上を図ることができるようにしている。

【００１８】即ち、図示例の管理装置１は、横長方形状
の各棚に合計２５００枚程度のマイクロプレートＭを上
下段に収容可能に形成したストッカ収納部３を横向きに
設置し、このストッカ収納部３の前方側の巾内におい
て、左方から前記コントロール部７を配置し、次いで結
晶化ロボット２及びステージロボット５並びに継送部３
ａ，画像処理装置４を配置することにより、これら検体
搬送作業部をまとまりよく近接せしめ、平面視における
管理装置１の形状を横長方形状となし、建物や一般的な
恒温室内に省スペースで設置可能な構成にしている。

【００１９】尚、本実施形態の管理装置１で使用するマ
イクロプレートＭは、一般に汎用されている検体穴ｍを
７２個有するプラスチック製皿状の容器を用い、サスペ
ンションプッレートＳは溶液状の各種の試薬を収容可能
な４８穴の容器とし、またサンプルチューブＴは各種の
タンパク質試料を収容する１０本の容器を用い、管理装
置１の汎用性と利便性及び搬送効率の向上を図るように
している。

【００２０】以下各部の詳細な構成について説明する。
先ず、図２，図５〜図８で示すように結晶化ロボット２
は、ステージロボット５側にサンプルチューブＴ及びマ
イクロプレートＭ，サスペンションプッレートＳを、各
所定の位置に着脱可能に位置決め載置可能なプレート台
２０を設置し、該プレート台２０の左方にその上方に分
注管２１をＸ（横）方向とＹ（上下）方向とＺ（縦）方
向に移動設定自在に支持する作動部２２と、該作動部２
２の下方に設置されて分注管２１に吸い込み作用と吐出
作用を切換可能に付与せしめるポンプ装置２３等で構成
している。尚、分注管２１及び分注管２１内を随時洗浄
するプレート台２０に設置された洗浄装置Ｕは、従来の
分注作業機のもと同様な公知の構成にしている。

【００２１】上記作動部２２について詳述すると、図示
例の作動部２２は下端に分注管２１を有した昇降杆２５
を上下動させるＹ軸作動部２６と、該Ｙ軸作動部２６を
横移動可能に作動せしめるＸ軸作動部２７と、該Ｘ軸作
動部２７を支持する作動アームを縦移動可能に作動せし
めるＺ軸作動部２８とから構成し、分注管２１をコント
ロール部７で設定された分注作業プログラムによって前
後左右及び上下に作動し、図９で後述する能様を以てマ
イクロプレートＭに対し、サンプルチューブＴ内の各種
の試料（タンパクＡ，タンパクＢ・・）と、サスペンシ
ョンプッレートＳ内の各種の溶液（試薬Ｎｏ１，試薬Ｎ
ｏ２・・）を所定の割合を以て、それぞれ能率よく高精
度に分注作業をすることができるようにしている。尚、
この際の分注作業において、分注管２１は各分注工程毎
に洗浄装置Ｕに退避移動し、管路内洗浄を自動的に受け
て異種材の混入分注やコンタミ等を防止した高品質の結
晶化を可能にする。

【００２２】次に、ストッカ収納部３について図１〜図
４を参照し説明する。図示例のストッカ収納部３は、マ
イクロプレートＭを着脱可能に把持するハンド部８を、
横長の央部内に前後左右及び上下に移動可能に支持する
ストッカロボット９を設置し、その移動路の前後（縦方
向）にマイクロプレート保管用の広巾な棚３１，３２を
配置していると共に、その左右に結晶構造解析工程（以
下解析工程と言う）移行用のマイクロプレートＭを一時
的に収納保管する棚３３と、サスペンションプッレート
Ｓを収納する棚３４を設置し、両者はストッカ収納部３
の外から出し入れ可能に保管する構成している。そし
て、後側の棚３２はその左方側の所定巾段数の棚部もの
を空のマイクロプレートＭを供給する供給セット棚３５
にしていると共に、前側の棚３１の右方側の中途部適所
には前出の継送部３ａを開設している。尚、各棚はマイ
クロプレートＭ，サスペンションプッレートＳを個別に
区画し収納する棚部で集積構成している。

【００２３】上記継送部３ａは、ストッカロボット９の
ハンド部８とステージロボット５のハンド部５５とで、
マイクロプレートＭを互いに継送できる関係にしてお
り、この実施形態ではマイクロプレートＭを一時的に載
置した状態で継送待機させることができるテーブル（継
送台）状にし、両者の継送をより効率よく円滑に行わせ
ると共に、ステージロボット５の画像処理装置４側搬送
或いはストッカロボット９の取出し収納搬送等の各単独
作業を、マイクロプレートＭをテーブルに載置した継送
待機時間を利用して、能率よく遂行可能にしている。そ
して、このテーブルの近傍には、マイクロプレートＭの
プレート番号や日時等のプレート名表記並びに選定され
た検体の表記を、例えばバーコード印字や指標となるマ
ーク類等によって表示させる表記部６０を設置してい
る。

【００２４】そして、継送部３ａには、その外側近傍に
表記されたプレート名を読み取り認識するバーコードリ
ーダ等の判続部６１（プレート名リーダ）を設置してお
り、これにより継送部３ａのテーブル上に載置されたマ
イクロプレートＭを継送待機時間を利用して、その出し
入れ時に表記作業及び読み取り作業を的確に行い、各種
容器の誤搬送や取扱いの誤認等を防止し、作業精度及び
能率を向上せしめると共に、継送部３ａの設置スペース
に識別部６をまとまりよくコンパクトに構成している。

【００２５】尚、本実施形態では、少なくともストッカ
収納部３は閉成された恒温室内に設置しており、また棚
３１，３２におけるマイクロプレートＭの収容量は２５
００枚程度とし、その供給セット棚３５は１日分供給量
として空のマイクロプレートＭを１２０枚程度収容する
スペースにし、また供給セット棚３５には予めパラフィ
ンを塗布処理した空のマイクロプレートＭをストッカ収
納部３の外から人為的に自由に供給セットすることもで
きるようにしている。また前記棚３３は、適正に結晶化
されて次工程の解析工程に移行させることができる、選
定されたマイクロプレートＭを略４０枚程度収容させる
ようにし、この解析工程への取り出し移行は人為的若し
くは自動的に行うようにしている。

【００２６】また、ストッカ収納部３には、棚３４を併
設すると共にサスペンションプッレートＳを１２５枚程
度収容させることにより、各種条件下におけるマイクロ
プレートＭの結晶化を効率よく行うことができ、また各
種多様な試薬による結晶化の試行データ等の把握も能率
よく簡単に行うことができる等の利点がある。また、恒
温室に形成された管理装置１は、例えばストッカ収納部
３の外壁の必要カ所に、マイクロプレートＭを人為的に
出し入れしたり各種のメンテナンス作業を行うことがで
きる出入口３ｂを備えている。

【００２７】次にストッカ収納部３内に設置されるスト
ッカロボット９について説明する。このストッカロボッ
ト９は同図に示すように、平面旋回機能並び進退機能を
備えたハンド部８を、棚３１，３２間で前後方向に横設
したガイド枠状のＺ軸作動部９０に前後移動可能に支持
し、該Ｚ軸作動部９０を支柱状のＹ軸作動部９１に昇降
可能に支持すると共に、該Ｙ軸作動部９１はストッカ収
納部３の横巾全長の床面と天井面に敷設したレール状の
Ｘ軸作動部９２，９３に、横方向に移動可能に立設支持
した構成にし、またハンド部８は旋回作動部９５を介し
て自由に旋回動作するようにしている。

【００２８】この構成によりストッカロボット９はコン
トロール部７の指令に基づき、ストッカ収納部３内に収
納されたマイクロプレートＭ，サスペンションプッレー
トＳの取り出しを行うと共に、取り出したマイクロプレ
ートＭを設定された収納パターンを以てストッカ収納部
３内に自動的に収納する。また手動操作によるマイクロ
プレートＭの出し入れも自由に行ことができる。尚、マ
イクロプレートＭ及びサスペンションプッレートＳを各
１枚づつ収納するように仕切られた棚部には、前記識別
部６によって表記されたものをベースに、例えば棚部の
セクションＮｏ等の表記をしてもよいが、本実施形態で
は結晶化ロボット２に供給するマイクロプレートＭ毎に
個別表記をするようにしている。また、画像処理装置４
によって選定された検体を有するマイクロプレートＭに
対しては、該マイクロプレートＭに選定された検体の存
在位置を表記するようにしている。

【００２９】次に画像処理装置４について説明する。こ
の画像処理装置４は、結晶化ロボット２で分注作業を完
了し、ストッカ収納部３に一時的に保管されて結晶化が
促進されるマイクロプレートＭを、所定及び任意時間の
経時後において、前記ストッカロボット９及びステージ
ロボット５を介して供給される画像処理台４０と、該画
像処理台４０上に載置されたマイクロプレートＭを各検
体穴ｍ毎に検体の結晶状態を拡大視認可能にする顕微鏡
部（画像検出部）４１と、視認される像を受像処理して
検体処理部７１側に送信する受像処理部４２と、該受像
処理部４２による信号に基づきモニタ画面に画像表示す
ると共に、画像データを検体画像基準データと対比評価
（判断）し、その評価データにより当該マイクロプレー
トＭのストッカ収納部３内での保管先等を指令する検体
処理部７１等から構成している。

【００３０】そして、本発明においては上記検体画像基
準データのベースになる検体画像基準（結晶画像モデ
ル）を、図１０で示すように、ＮＯ１〜ＮＯ９段階程度
の結晶画像パターンとなるように設定し、このうち結晶
構造解析が可能となるレベルのものを６〜９段階程度の
画像（以下解析可能画像と言う）に標準設定すると共
に、上記解析可能画像に至らない結晶画像パターンを解
析不能画像として１〜５段階程度に標準設定している。

【００３１】即ち、上記のように検体画像基準を設定す
るにあたり、この例では解析不能画像は、分注作業直後
の検体は透明状の液体であることから０段階域とし、こ
れより保管時間を経て検体は沈澱態様から順次結晶化
し、非晶質の粒を形成しながら微結晶を形成する領域を
解析不能画像として１〜５段階程度に定め、これより針
状結晶や板状結晶を形成する段階から、時間の経過に伴
う結晶のクラスター生成から、３次元単結晶の複数の成
長段階を、解析可能画像として６〜９段階程度に定め、
後述する手段等を以て結晶化ドロップや結晶の評価のた
めのデータベースの構築，整備等をハードとソフトとの
両面から解決しようとしている。

【００３２】そして、上記検体画像基準は結晶画像モデ
ルの各パターンを画素数として検体処理部７１が認識し
ており、該画像処理装置４が検知したマイクロプレート
Ｍ内の各検体の画像データの画素数を特徴量として、両
者を検体処理部７１で自動的に対比判断させ、６〜９段
階のいずれかの解析可能画像と一致又は略一致するもの
を、前記識別部６によってマイクロプレートＭに選定さ
れた検体の存在位置を表記させると共に、検体処理部７
１がステージロボット５及びストッカロボット９を指令
動作させて棚３３の指令棚部に収納せしめる。

【００３３】また、マイクロプレートＭ内の検体の解析
可能結晶の判別は、上記のように自動的に行うと共に人
為的に顕微鏡部４１をコントロールして画像を取り込
み、取り込まれた画像データに種々の画像処理を行うこ
ともでき、結晶化ドロップの形状形態に関する特微量並
びに濃度に関する測定値等を解析し、これらによって得
られた判定結果と画像データは、外部に設置しているホ
ストコンピューターのデータベースに保存する等の画像
処理及び画像管理を図るようにしている。尚、この際の
棚３３へのマイクロプレートＭの収納順位は、上記解析
可能画像の高段階のものほど、解析工程への移行を優先
せしめるように収納すると、該解析工程による作業を効
率よく行うことができる。

【００３４】これにより、結晶化ロボット２からストッ
カ収納部３に保管されたマイクロプレートＭは、経時後
に前記移動作業手段を介して逐次取り出され、画像処理
装置４で結晶化の判断チェック（判別）を受けると共
に、再保管工程と解析工程への移行を自動的に遂行され
るので、結晶化の程度のチェックが適切に行われると共
に、再保管れたマイクロプレートＭは幾度となく繰り返
してチェックを受けることになるから、従来のもののよ
うに看過や誤認による、検体のチェック漏れや検体の結
晶劣化、並びに徒に再チェックが行われる等の機会損失
と無駄が防止され、高精度で高能率な検体チェックを行
うことができる等の特徴がある。

【００３５】また本発明では、検体画像基準の解析可能
画像域に一致する検体を有するマイクロプレートＭは、
前記搬送手段を介して棚部３３側にまとめて収納するよ
うにしているので、解析工程への移行を能率よく行うこ
とができると共に、この間の取り出し待機時間に検体の
結晶化を適切に促すことができ、またこの待機時間に搬
送手段及び画像処理装置４によって、マイクロプレート
Ｍ内の当該検体及び他の検体を集中的に画像処理判断を
し、その情報をコントロール部７に入力して解析工程の
参考情報として提供し、結晶構造解析を能率よく高精度
に行うことを可能にする等の特徴がある。

【００３６】次にステージロボット５について説明す
る。このステージロボット５は図１〜図３で示すよう
に、結晶化ロボット２とストッカ収納部３と画像処理装
置４との三者で形成される、空間部天井部位に設けた装
置フレーム１ａにＸ軸作動部５０を横設し、該Ｘ軸作動
部５０はＺ軸作動部５１，５１ａを横方向に移動可能に
垂設し、該Ｚ軸作動部５１ａの下端に縦軸を中心に平面
旋回を行うＹ軸作動部５２を枢支し、そのＹ軸アーム部
の先端にマイクロプレートＭ及びサスペンションプッレ
ートＳを着脱可能に把持するハンド部５５を設けた構成
にしている。

【００３７】これによりステージロボット５は、前記ト
ラッキング制御部７０或いは検体処理部７１で設定され
た順序とタイミング指令によって、ストッカ収納部３の
ストッカロボット９と連繋した作動をし、ストッカロボ
ット９で取り出されたマイクロプレートＭ，サスペンシ
ョンプッレートＳを、継送部３ａを介し結晶化ロボット
２のプレート台２０に供給セットすると共に、プレート
台２０上のマイクロプレートＭ，サスペンションプッレ
ートＳを、継送部３ａのテーブル上に載置可能とし、且
つ継送部３ａ上のマイクロプレートＭを画像処理装置４
の画像処理台４０上に供給セットすると共に、画像処理
台４０上のマイクロプレートＭを継送部３ａに搬送し得
て、これらの動作は設定されたプログラムに基づき自動
的に繰り返して行われ、またコントロール部７から任意
作動操作可能にしている。

【００３８】また、図示例のステージロボット５は、継
送部３ａと画像処理装置４との間に、マイクロプレート
Ｍを一時的に載置し次位への継送姿勢を適正に修正せし
めるターンテーブル５６を設けており、これにより人為
的にストッカ収納部３に供給収納されたマイクロプレー
トＭが、適正方向と異なる逆向きであるような場合に、
これを継送部３ａ等で検知し、この検知指令に基づき当
該マイクロプレートＭを略１８０度反転せしめて適正姿
勢に修正するようにし、以後に行われる解析工程での誤
判断等のトラブルの発生を的確に防止するようにしてい
る。

【００３９】このようにステージロボット５は、マイク
ロプレートＭを結晶化ロボット２とストッカロボット９
とに継送授受せしめるようにしたことにより、ストッカ
収納部３の外側において、マイクロプレートＭを結晶化
ロボット２からストッカロボット９へと、また該ストッ
カロボット９から画像処理装置４へと１台のもので効率
よく搬送すると共に、ストッカロボット９の構成を簡潔
で廉価なものにすることができる等の特徴を有する。
尚、上記のようなステージロボット５は、形態が異なっ
たり小型化せしめたストッカ収納部３であるような場合
には、ステージロボット５の機能をストッカロボット９
に併有させてステージロボット５の設置を省略してもよ
い。

【００４０】次に、図２，図９を参照し上記のように構
成した管理装置１の作業態様（結晶化管理システム動
作）について説明する。尚、同図の矢印線上並びに各機
器類には参考までに名称，数値等を付記したが、これに
よって本発明は限定されるものではない。先ず、検体を
収容したサンプルチューブＴを、装置作業手前側から人
為作業によって結晶化ロボット２のプレート台２０に位
置決めセットし、ストッカ収納部３側に収納しているマ
イクロプレートＭとサスペンションプッレートＳを、ス
トッカロボット９及びステージロボット５による搬送手
段を介し、上記プレート台２０にセットした後、既述の
分注管２１による分注作業を開始する。このとき、結晶
化ロボット２に送給される空のマイクロプレートＭは、
継送部３ａを経るとき識別部６の表記部６０によって、
順次サンプル番号が表記され他のものと区別される。

【００４１】また分注作業は、従来のものと同様な作業
手順を以て、マイクロプレートＭの検体穴ｍに対し、分
注管２１が有する検体ノズルから検体を所定量だけ注入
した後、当該検体穴ｍに他方の試薬ノズルから試薬を注
入し両者を混合状態にする。この後必要により分注管２
１は洗浄装置Ｕによってノズルを洗浄すると共に、次位
の検体穴ｍに対し、上記と同様な分注手段によって同種
又は異種の検体（例えばタンパクＡ，Ｂ・・・）を注入
し、これに同種の試薬を希釈させたもの、或いは異種の
試薬を（例えば試薬ＮＯ１，ＮＯ２・・・）を注入し、
同分注作業を全ての（７２穴程度）検体穴ｍに対し繰返
すことにより、マイクロプレートＭの全体の分注作業を
完了する。

【００４２】この分注作業が完了すると同時に、検体サ
ンプルとしてのマイクロプレートＭは、ステージロボッ
ト５のハンド部５５によって、結晶化ロボット２から取
り出されて継送部３ａに載置され、ここで識別部６の判
読部６１によってサンプル番号が読み取られ、これに基
づくコントロール部７の指令によって、ストッカロボッ
ト９のハンド部８が把持継送し、設定されたストッカ収
納部３の棚３１，３５の指定空棚部内に収納する。

【００４３】そして、上記のような結晶化ロボット２に
よる分注作業と、ストッカ収納部３による収納作業が順
次所定量繰り返されながら経時後に、ストッカ収納部３
で保管されているマイクロプレートＭ内の検体は、徐々
に結晶化が進行し既述した結晶のパターンの様相を呈し
ながら、サンプルパターンの基準に至るものと未完のも
のが生ずるので、原則的には保管先行順位に基づいて、
ストッカロボット９がマイクロプレートＭを逐次取り出
し継送部３ａに載置し、これをステージロボット５が継
送して画像処理装置４の画像処理台４０上に載置し、画
像処理ステージにおいて画像処理をすることになる。

【００４４】ここで画像処理装置４は、全検体穴ｍの検
体結晶状況の拡大画像（顕微鏡写真）を、受像処理部４
２のＣＣＤカメラで自動的に撮影し、この取出し画像デ
ータを検体処理部７１および外部記憶装置（ホストコン
ピュウター）へ送り記憶させながら、該取出し画像デー
タを標準画像データと対比評価する。このとき本発明
は、前記検体の結晶生成等の進行段階を未完結晶域画像
と解析可能結晶域画像の標準画像を複数設定し、該複数
の標準画像データと検体の結晶化進行中途の取出し画像
データとを対比判断せしめ、上記解析可能結晶域画像と
一致又は略一致する取出し画像データを有する検体を選
定することにより、該検体を有する容器Ｍを解析工程に
移行させる方法にしているので、対比評価データが前記
Ｎｏ６〜Ｎｏ９の標準画像データ即ち、検体サンプル基
準値内にあると判断された検体を有するマイクロプレー
トＭを、選定されたことを表示するマーク等を自動的に
表記せしめ、ステージロボット５，継送部３ａ，ストッ
カロボット９を介して棚３３内に順次的確に保管する。

【００４５】一方、評価データがＮｏ１〜Ｎｏ５と検体
サンプル基準値を満たしていない検体を有するマイクロ
プレートＭは、ステージロボット５，継送部３ａ，スト
ッカロボット９を介して棚３１，３２の棚部に再び収納
され、しばらくの結晶化時間が付与された後、前述の態
様による結晶化確認作業（チェック）が繰り返されて、
全マイクロプレートＭに対する結晶化及びその確認と管
理作業が連続的に行われる。また、マイクロプレートＭ
内の検体の結晶化は、早いもので数時間乃至数日程度の
ものから略２ヵ月程度の長期間を要するものもあり、本
発明ではこれら全てのマイクロプレートＭの検体に対
し、画像処理装置４による結晶化確認作業を逐次自動的
に行いながら、長期化にわたる検体結晶化の保管管理を
誤りなく省力的に行う等の特徴がある。

【００４６】また上記のような画像処理ステージによれ
ば、従来の人為的な顕微鏡検視判断による処理では、１
枚のマイクロプレートＭ（７２穴用）で略３０分程度の
時間を要していることに対し、約７分の１以下の４分程
度になり、極めて短時間で省力的に行うことができるも
のである他、この画像処理時間を利用してステージロボ
ット５及びストッカロボット９を徒に待機させることな
く、トラッキング制御部７０のプログラムの設定によ
り、前記結晶化ロボット２による分注作業等を続行せし
めるようにしているので、検体の結晶化作業を能率よく
促進させることができる等の特徴がある。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係わるタンパク質等の結晶化方
法及び装置は、次のような効果を奏することができる。 （１）マイクロプレート等の容器Ｍの検体穴内に、タン
パク質等の試料と該試料の結晶化を促す試薬類を混入し
てなる検体を、Ｘ線結晶構造解析等の解析工程に移行せ
しめ試料の情報解析を行うものにおいて、前記検体の結
晶生成等の進行段階を未完結晶域画像と解析可能結晶域
画像の標準画像を複数設定し、該複数の標準画像データ
と検体の結晶化進行中途の取出し画像データとを対比判
断せしめ、上記解析可能結晶域画像と一致又は略一致す
る取出し画像データを有する検体を選定することによ
り、該検体を有する容器を解析工程に移行させるタンパ
ク質等の結晶化方法にしたことにより、従来の人為的な
顕微鏡検視判断によるものに対し、容器の全ての検体に
対し画像処理装置による結晶化確認作業を精度よく自動
的に行い易くしながら、長期間にわたる検体結晶化の保
管等も省力的に行うことができる等の特徴がある。

【００４８】（２）標準画像データと取出し画像データ
を対比判断させて選定した検体を有する容器に、選定さ
れたことを表示するマーク等を自動的に表記せしめるこ
とにより、表記されたマーク等によって容器の誤搬送等
を防止した作業を能率よく行うことができると共に、解
析工程での作業を促進することができる。

【００４９】（３）検体を収容する容器をストッカ収納
部の棚に出し入れ可能に保管せしめ、保管された容器を
逐次取り出して画像処理装置による、検体の選定を繰り
返し行うようにすることにより、長期間保管される場合
の多量の容器に対しても、画像処理装置による結晶化確
認作業を看過を防止して精度よく行うと共に、検体結晶
化の保管等も省力的に行うことができる。

【００５０】（４）マイクロプレート等の容器の検体穴
内に、タンパク質等の試料と該試料の結晶化を促す試薬
類を混入して検体を形成する結晶化ロボットと、該検体
を収容した容器を出し入れ可能に一時的に保管する複数
の棚からなるストッカ収納部と、ストッカ収納部で保管
された容器内の検体を画像処理をして結晶状況を把握す
る画像処理装置と、容器をストッカ収納部に出し入れす
るストッカロボットと、該ストッカロボットから容器を
継送し画像処理装置に供給搬送するステージロボット等
からなるタンパク質等の結晶化装置にしたことにより、
ストッカロボットとステージロボットによる容器の搬送
作業を円滑に行うと共に、検体の保護を図りながら装置
機器の簡潔化、及び検体の結晶化の促進と検体の処理精
度の向上等を図ることができる。

【００５１】（５）画像処理装置で解析工程移行用の検
体として選定された容器を、ストッカ収納部に保管せし
めるように構成したことにより、選定された容器の検体
を解析工程へ能率よく移行させることができると共に、
この間の取り出し待機時間に検体の結晶化を適切に促す
ことができ、結晶構造解析等を能率よく高精度に行うこ
とができる。

【００５２】（６）ストッカ収納部に容器を出し入れす
るストッカロボットとステージロボット５との間に、容
器を一時的に載置せしめる継送部を設け、該継送部を介
してストッカロボットとステージロボットとの容器の継
送を行わせることにより、容器の継送を円滑に行わせる
と共に、ステージロボット及びストッカロボットの各単
独作業を両者の継送待機時間を利用して能率よく行うこ
とができる。

【００５３】（７）ステージロボットによって、検体を
収容した容器を結晶化ロボット側からストッカロボット
に継送せしめるようにしたことにより、ステージロボッ
トはストッカ収納部の外側において、容器を結晶化ロボ
ットからストッカロボットへと、また該ストッカロボッ
トから画像処理装置に効率よく搬送することができると
共に、ストッカロボットの構成を簡潔にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる管理装置の正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の要部の構成を示す側断面図である。

【図４】図１のストッカ収納部の構成を示す正面図であ
る。

【図５】結晶化ロボットの正面図である。

【図６】図５の要部の構成を示す平面図である。

【図７】図５の側断面図である。

【図８】図５の側面図である。

【図９】本発明に係わる結晶化方法及び管理装置の作用
を示すシステム図である。

【図１０】本発明に係わる画像処理装置の検体画像基準
の一覧図である。

【符号の説明】

１ 管理装置（結晶化装置） ２ 結晶化ロボット ３ ストッカ収納部 ３ａ 継送部 ４ 画像処理装置 ５ ステージロボット ６ 識別部 ７ コントロール部 ８ ハンド部 ９ ストッカロボット ３１，３２，３３，３４ 棚（ストッカ） ５５ ハンド部 Ｍ マイクロプレート（容器） Ｓ サスペンションプッレート Ｔ サンプルチューブ ｍ 検体穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501380025 竹田理化工業株式会社 東京都渋谷区恵比寿西２−７−５ (72)発明者 菅原 光明 兵庫県佐用郡三日月町光都１丁目１番１号 理化学研究所 播磨研究所内 (72)発明者 宮野 雅司 兵庫県佐用郡三日月町光都１丁目１番１号 理化学研究所 播磨研究所内 (72)発明者 西尾 和也 兵庫県佐用郡三日月町光都１丁目１番１号 理化学研究所 播磨研究所内 (72)発明者 永島 正嗣 島根県八束郡東出雲町大字揖屋町2797番地 ３ エステック株式会社内 (72)発明者 山井 滋雄 大阪府箕面市桜ヶ丘１−６−38 (72)発明者 川村 清和 兵庫県神戸市北区星和台６丁目２−16 Ｆターム(参考） 2G045 DA36 FA16 FA19 HA06 HA16 JA01 JA07 2G052 AA39 AB18 AD06 AD26 AD52 CA19 CA28 CA32 CA48 DA06 FB09 FC05 GA19 GA31 HB04 HB06 HC16 HC35 JA01 JA05 JA06 JA07 JA09 JA20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロプレート等の容器（Ｍ）の検体
   穴（ｍ）内に、タンパク質等の試料と該試料の結晶化を
   促す試薬類を混入してなる検体を、Ｘ線結晶構造解析等
   の解析工程に移行せしめ試料の情報解析を行うものにお
   いて、前記検体の結晶生成等の進行段階を未完結晶域画
   像と解析可能結晶域画像の標準画像を複数設定し、該複
   数の標準画像データと検体の結晶化進行中途の取出し画
   像データとを対比判断せしめ、上記解析可能結晶域画像
   と一致又は略一致する取出し画像データを有する検体を
   選定することにより、該検体を有する容器（Ｍ）を解析
   工程に移行させるタンパク質等の結晶化方法。
2. 【請求項２】 標準画像データと取出し画像データを対
   比判断させて選定した検体を有する容器（Ｍ）に、選定
   されたことを表示するマーク等を自動的に表記せしめる
   請求項１記載のタンパク質等の結晶化方法。
3. 【請求項３】 検体を収容する容器（Ｍ）をストッカ収
   納部（３）の棚（３１），（３２）に出し入れ可能に保
   管せしめ、保管された容器（Ｍ）を逐次取り出して画像
   処理装置（４）による、検体の選定を繰り返し行うよう
   にする請求項１又は２記載のタンパク質等の結晶化方
   法。
4. 【請求項４】 マイクロプレート等の容器（Ｍ）の検体
   穴（ｍ）内に、タンパク質等の試料と該試料の結晶化を
   促す試薬類を混入して検体を形成する結晶化ロボット
   （２）と、該検体を収容した容器（Ｍ）を出し入れ可能
   に一時的に保管する複数の棚（３１），（３２）からな
   るストッカ収納部（３）と、ストッカ収納部（３）で保
   管された容器（Ｍ）内の検体を画像処理をして結晶状況
   を把握する画像処理装置（４）と、容器（Ｍ）をストッ
   カ収納部（３）に出し入れするストッカロボット（９）
   と、該ストッカロボット（９）から容器（Ｍ）を継送し
   画像処理装置（４）に供給搬送するステージロボット
   （５）等からなるタンパク質等の結晶化装置。
5. 【請求項５】 画像処理装置（４）で解析工程移行用の
   検体として選定された容器（Ｍ）を、ストッカ収納部
   （３）に保管せしめるように構成した請求項４記載のタ
   ンパク質等の結晶化装置。
6. 【請求項６】 ストッカ収納部（３）に容器（Ｍ）を出
   し入れするストッカロボット（９）とステージロボット
   （５）との間に、容器（Ｍ）を一時的に載置せしめる継
   送部３ａを設け、該継送部３ａを介してストッカロボッ
   ト（９）とステージロボット（５）との容器（Ｍ）の継
   送を行わせる請求項４又は５記載のタンパク質等の結晶
   化装置。
7. 【請求項７】 ステージロボット（５）によって、検体
   を収容した容器（Ｍ）を結晶化ロボット２側からストッ
   カロボット（９）に継送せしめる請求項４又は５又は６
   記載のタンパク質等の結晶化装置。