JP3851955B2 - 微小物体の捕捉装置及び捕捉方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイオテクノロジー、医学、結晶構造解析、及び微細操作が必要な産業分野等で利用される微小物体、特に微小結晶の捕捉装置及び捕捉方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蛋白質等の結晶の構造や生化学的情報を得るため、Ｘ線による結晶構造解析が盛んに行われている。蛋白質結晶は、数μｍ程度の大きさの微小物体であり、このような微小物体についてＸ線結晶構造解析を行う場合、まず、液滴中で結晶を形成させる。そして、ループと呼ばれる可撓性を有する紐状の輪を用いて、形成された結晶を液滴中からループ内に捕捉する。このループ内に結晶を捕捉する作業は、ループ装填と呼ばれている。ループ装填後、結晶は、Ｘ線結晶回折実験に供され、Ｘ線結晶回折実験で得られたデータを基にデータ解析が行われる。
【０００３】
上記のような一連の手順が踏まれるＸ線結晶構造解析において高スループットを目指すため、一部の手順、例えば、高分子の結晶化を行う方法の一つとして、少量の溶液で結晶化を可能にする方法等が研究されている。このような研究の従来技術として、高分子化合物を含む溶液の環境に応じて表面部分の正孔又は電子の濃度を制御できるよう価電子が制御された結晶成長方法及び結晶成長装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、他の手順、例えば、ループ内に結晶を捕捉するループ装填作業は、従来から手動で行われている。従来のループ装填作業を具体的に説明すると、まず、結晶が中に形成されている液滴を顕微鏡等のテーブル上に載置する。載置された液滴を人間が顕微鏡で観察しつつ、手動でこの液滴中にループを挿入する。ループは、例えば数μｍの太さの繊維を紐状の輪として形成したもので、液滴中に形成されている結晶をループの輪の中（ループ内）に入れることが可能である。液滴中の結晶をループ内に入れることができたら、そのままループを持ち上げる等して、ループを液滴から離隔する。すると、液体の表面張力により、結晶はループ内に保持されたまま捕捉（ループ装填）される。
【０００５】
結晶が装填されたループは、その後さらに、凍るとアモルファス状になる液体中に浸けられる。この作業により、ループ内の結晶の周囲に残っている液体を、凍るとアモルファス状になる液体に置換する。この理由は、ループ内の結晶をＸ線結晶回折実験に供するため、液体窒素中に挿入するので、結晶の周囲の液体が凍ったときアモルファス状になることにより、結晶を壊さず、Ｘ線回折写真にも悪影響を与えないようにする等のためである。その後、ループ内の結晶をループごと液体窒素中に挿入して凍らせ、Ｘ線結晶回折実験に供する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−００７４９８号公報（第２頁、第１２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、手動で結晶のループ装填を行う場合、結晶が形成されている液滴中にループのみを挿入して結晶を捕捉する。この場合、液滴中の結晶の位置が安定せず、ループ内に結晶を入れようとしても、液滴の粘度が高いと結晶が動かなかったり、粘度が低いと結晶が逃げやすく、結晶をループ内に装填することが難しい。加えて、ループ内に入れた結晶を液滴から離隔しようとしてループを動かす際に、結晶がループから外れてしまうことが度々起こり、ループ装填の成功率が低い。したがって、ループ装填が成功するまで再度このループ装填作業を繰り返さなければならない。
【０００８】
さらには、結晶がループ内に装填された後も、結晶の周囲に残っている液体を凍るとアモルファス状態になる液体に置換する際に、結晶がループから外れてしまうことがしばしば起こる。したがって、Ｘ線結晶回折実験に供されるまでに、結晶がループに装填されている状態を維持する率は極めて低くなってしまい、このため、再度ループ装填を行わなければならず、ループ装填の効率が悪い。
【０００９】
また、蛋白質等の結晶構造解析の高スループット化を実現するためには、手順の一つである結晶のループ装填についても自動化して作業効率を高めることが不可欠である。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、容易かつ確実に、効率よく蛋白質結晶等の微小物体のループ装填を行うことができる微小物体、特に微小結晶の捕捉装置及び捕捉方法を実現することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する把持機構と、前記把持機構で把持された前記微小結晶を捕捉するための捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置であって、前記把持機構は、前記液滴中の微小結晶を把持する把持部材を有する把持装置と、前記把持装置を移動させる移動手段と、を含み、前記捕捉機構は、前記微小結晶を捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段を移動させる移動手段と、前記移動手段に前記捕捉手段を装着する装着手段と、を含み、前記捕捉手段は、前記液滴内に挿入可能であり、且つ前記把持部材で把持されている前記微小結晶を中に入れることのできるループを有しており、前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持させて捕捉可能な構成であることを特徴とする微小結晶の捕捉装置を提供する。
【００１３】
前記基台の所定位置に、前記微小結晶が含まれる液滴を供給して載置する供給機構を備えていることが好ましい。
【００１５】
前記基台に、前記微小結晶の捕捉状況を観察表示する手段を設けることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は上記課題を解決するために、基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する２本の把持部材を備えた把持機構と、前記把持部材で把持された前記微小結晶を捕捉するループを有する捕捉手段を備えた捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置を使用した微小結晶の捕捉方法であって、微小結晶が含まれる液滴を所定位置に載置する第１工程と、前記把持部材によって、前記液滴中の前記微小結晶を把持する第２工程と、前記ループを前記液滴内に挿入し、該ループの中に前記把持部材で把持した液滴中の微小結晶を入れる第３工程と、前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持して捕捉する第４工程と、を具備することを特徴とする微小結晶の捕捉方法を提供する。
【００１７】
少なくとも前記第２工程から第４工程までを、観察表示する第５工程を具備することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。
本発明は、蛋白質結晶等の数μｍ程度の微小物体を捕捉する捕捉装置及び捕捉方法であるが、まず、本発明の基本原理について説明する。
【００１９】
蛋白質の構造をＸ線回折実験により解析する場合、まず、蛋白質結晶を作成する必要があり、蛋白質結晶は液滴中で形成される。具体的には、液滴中に所定の濃度の蛋白質を混ぜて、蛋白質結晶（以下、単に結晶ということもある。）を形成する。結晶を形成するときの液滴によって、液滴の粘度が決まってくる。結晶が形成されると、その結晶を含む液滴から結晶を捕捉する。Ｘ線回折実験に供するためである。
【００２０】
図１は、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の基本原理を説明する図である。結晶１が含まれる液滴２は、基台３上の所定の位置に載置されている。液滴２は所定の濃度を有する。液滴２の近傍には、本発明の把持機構４と捕捉機構５とが示されている（図１（ａ））。把持機構４は、２本の細長い箸状の把持部材６を有し、把持部材６は先端に行くにつれて細長く形成される。把持部材６は、箸のような動きをして、結晶１を把持することができる。捕捉機構５の先端にはループ７が装着されている。ループ７は、例えば数μｍの太さの繊維を紐状の輪として形成したものである。
【００２１】
本発明では、把持機構４及び捕捉機構５を用いて、液滴２中の結晶１をループ７内に捕捉する。まず、把持部材６を液滴２中に挿入して、この把持部材６で結晶１を把持する。ここでいう把持には、把持部材６を結晶に軽く添える程度も含まれる。次に、ループ７を液滴２中に挿入し、把持部材６で把持されている結晶１をループ７の中８に入れる（図１（ｂ））。結晶１は把持部材６で把持されているので、液滴２中で結晶１の位置を固定することができ、ループ７の中８に結晶１を容易に入れる（捕捉する）ことができる。
【００２２】
次に、把持部材６で結晶１を把持しつつ、ループ７の中８に結晶１を入れた状態で、把持部材６、ループ７、及び結晶１を共に上方へ持ち上げる等して、液滴２中から離隔する。このとき、結晶１は把持部材６により把持されているので、液滴２中から動かされても、ループ７内に安定して保持される。さらに、結晶１の周囲に残った液体２ａの表面張力により、結晶１はループ７内に保持される。（ループ装填される）（図１（ｃ））。
【００２３】
（実施例１）
図２は、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施例を説明する上から見た平面図である。また、図３は、図２に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な側面図であり、図４は、図２に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な斜視図である。図２から図４を参照しつつ、本実施例の捕捉装置について説明する。
【００２４】
この実施例の捕捉装置は、基台１３と、微小物体の例として蛋白質等の結晶１１が形成された液滴１２を含む結晶化トレイ１４を、基台１３上の所定位置に載置するための供給機構３１と、所定位置に載置された結晶化トレイ１４内にある液滴１２中の結晶１１を把持する把持機構５１と、結晶１１を捕捉するための捕捉機構８１と、捕捉された結晶１１を液滴１２から離隔する昇降手段である昇降装置１０１と、結晶１１の捕捉状況を観察表示する手段である顕微鏡１１１及び表示装置１１２と、を含む。
【００２５】
供給機構３１は、結晶化トレイ供給装置３２と、結晶化トレイ搬送装置３３とから成る。結晶化トレイ供給装置３２には、結晶１１が入っている結晶化トレイ１４が複数並べられている。結晶１１は、結晶化トレイ１４に形成された複数の凹所１４ａ内に入れられた液滴１２中で、予め形成される。
【００２６】
結晶化トレイ搬送装置３３は、関節３６で接続されているリンクアーム３４を有する。（図２に点線でリンクアーム３４が回転移動している状態を示す。）さらに、リンクアーム３４の先端には把持部３５が設けられている。結晶化トレイ搬送装置３３は、結晶化トレイ供給装置３２に並べられている結晶化トレイ１４を、把持部３５により把持し、リンクアーム３４により移動させ、基台１３上の所定位置に載置する。
【００２７】
昇降装置１０１は、基台１３の中央付近に設けられる。昇降装置１０１は、例えば油圧機構により伸縮可能で、その頂部１０１ａが上下方向（Ｚ方向）に移動することができる。昇降装置１０１には、片持ち梁状の昇降台１０１ｂが設けられており、頂部１０１ａの上下動に伴って、昇降台１０１ｂも上下動する。基台１３の、昇降台１０１ｂが位置している場所には、孔（図示せず）が開けられており、昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４内を、後述する顕微鏡１１１で基台１３の下方から観察可能である。本実施例では、この昇降台１０１ｂが、結晶化トレイ１４を載置する基台１３上の所定位置である。
【００２８】
図２から図４では、結晶化トレイ１４が昇降台１０１ｂ上に載置されている状態が示されている。但し、図３においては、結晶化トレイ１４を省略し、捕捉対象となっている液滴１２及び液滴１２の結晶１１のみが表示されている。
【００２９】
結晶１１を把持する把持機構５１は、基台１３上に設けられる。把持機構５１は、ｘｙｚステージ５３とｘｙｚステージ５３上に設置された把持装置５２とで構成される。ｘｙｚステージ５３は、把持装置５２を移動させる移動手段であり、ｘステージ５３ａと、ｙステージ５３ｂと、ｚステージ５３ｃとから成る。ｚステージ５３ｃは、例えば油圧機構により伸縮可能で、ｚステージ５３ｃの頂部が上下方向（ｚ方向、図４に矢印ｚ１で示す方向）に移動可能である。ｘステージ５３ａは、ｚステージ５３ｃの頂部に設けられ、リニアベアリング等によりｘ方向（図４に矢印ｘ１で示す方向）に移動可能である。ｙステージ５３ｂは、ｘステージ５３ａ上に設けられ、リニアベアリンング等によりｙ方向（ｘ方向及びｚ方向に対して垂直方向であって図４に矢印ｙ１で示す方向）に移動可能である。
【００３０】
把持装置５２には、２本の細長い箸状の第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂを有する把持部材５６が設けられている。把持装置５２は、第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂをそれぞれ駆動する上部パラレル機構と、下部パラレル機構（いずれも図示せず）とを備える。この上部パラレル機構には主として微小な相対運動を生成させ、下部パラレル機構には主として広い作業空間に対応する位置決めを分担させることにより、第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂ相互の微小な相対運動を行わせて、対象物を容易にハンドリングする。この把持装置５２は、公知技術（例えば特許第２５６０２６２号公報参照）により実現される。
【００３１】
上記の把持機構５１を用いて、ｘｙｚステージ５３により、昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４の位置に、把持装置５２の把持部材５６を移動させ、把持部材５６により、結晶化トレイ１４内の液滴１２中で結晶１１を把持する。
【００３２】
結晶１１を捕捉するための捕捉機構８１は、結晶１１の捕捉手段である捕捉部材８２と、移動手段であるｘｙｚステージ８３と、装着手段であるループ搬送装置８４とで構成される。捕捉部材８２は、棒状の部材８２ａに土台８２ｂが設けられると共に、土台８２ｂの下部に装着部８２ｃが設けられ、さらに、捕捉部材８２の先端にループ１７が設けられているものである。ループ１７は、可撓性を有する紐状の輪として形成されたものであり、レイヨン等の材料で形成される。なお、捕捉部材８２全体がループと総称されることもあるが、本明細書では、紐状の輪として形成された部分をループ１７という。このループ１７を結晶化トレイ１４の液滴１２中に挿入し、液滴１２中で把持部材５６により把持された結晶１１をループ１７の輪の中に入れて、結晶１１を捕捉する。
【００３３】
ｘｙｚステージ８３は、捕捉部材８２を移動させる移動手段であり、ｘｙｚステージ５３と同様に、ｘステージ８３ａと、ｙステージ８３ｂと、ｚステージ８３ｃとから成る。つまり、ｚステージ８３ｃは、油圧機構等により伸縮可能で、その頂部がｚ方向（図４の矢印ｚ２方向）に移動可能であり、ｚステージ８３ｃの頂部に設けられたｘステージ８３ａは、リニアベアリング等によりｘ方向（図４の矢印ｘ２方向）に移動可能である。また、ｘステージ８３ａ上に設けられたｙステージ８３ｂは、リニアベアリンング等によりｙ方向（図４の矢印ｙ２方向）に移動可能である。
【００３４】
ｘｙｚステージ８３上には、装着された捕捉部材８２を保持するループホルダー８５が設けられており、捕捉部材８２の装着部８２ｃがこのループホルダー８５の先端８５ａに装着されることにより、捕捉部材８２がループホルダー８５に保持される。
【００３５】
結晶１１をループ装填する際には、ｘｙｚステージ８３を移動操作して、捕捉部材８２の先端に取り付けられているループ１内に、液滴１２中の結晶１１を入れる（捕捉する）。したがって、ｘｙｚステージ８３は、捕捉部材８２で液滴１２中の結晶１１を捕捉できる程度の位置決め精度を有する。
【００３６】
ループ搬送装置８４は、ループ供給装置９０に並べられている捕捉部材８２を、ｘｙｚステージ８３の位置まで搬送して、ｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に装着する装着手段である。ループ供給装置９０には、さまざまな大きさのループ１７を有する捕捉部材８２が複数並べられている。
【００３７】
ループ搬送装置８４は、既に述べた結晶化トレイ搬送装置３３と同様に、関節９６で接続されているリンクアーム９４を有する。（図２に点線でリンクアーム９４が回転移動している状態を示す。）リンクアーム９４の先端には、把持部９５が設けられている。ループ搬送装置８４は、把持部９５により、ループ供給装置９０から、結晶１１の大きさに合った適切な大きさのループ１７を有する捕捉部材８２を把持し、リンクアーム９４を回転させて、ｘｙｚステージ８３位置まで搬送し、ループホルダー８５の先端８５ａに装着する。
【００３８】
このようなループ搬送装置８４の動きは、前述したｘｙｚステージ８３の動きに比べて、ループ１７の輪の中に液滴１２中の結晶１１を入れる程度の位置決め精度までは要求されない。ループ搬送装置８４は、捕捉部材８２をｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に速やかに装着する役目を有すれば足りるからである。
【００３９】
ループ搬送装置８４と、ｘｙｚステージ８３とを併用することで、結晶１１のループ装填を速やかに、かつ、精度良く行うことができ、ループ装填の効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、ループ搬送装置８４自体の位置決め精度をｘｙｚステージ８３の位置決め精度の程度まで高めた場合、ループ搬送装置８４が把持した捕捉部材８２により、直接、液滴１２中の結晶１１を捕捉することが可能である。この場合、ｘｙｚステージ８３は、用いなくてもよくなり、捕捉機構は、装着手段であるループ搬送装置８４と捕捉手段である捕捉部材８２とで構成されることとなる。
【００４１】
なお、ループ搬送装置８４の近くには、液体窒素が入れられた容器１３０が載置されている。この容器１３０は、ループ１７に結晶１１が装填された後の捕捉部材８２を、ループ搬送装置８４で再び把持して搬送し、ループ１７ごと容器１３０内の液体窒素に浸けて、結晶１１を凍らせるためのものである。
【００４２】
基台１３の下方には、顕微鏡１１１及び表示装置１１２が設けられている。顕微鏡１１１及び表示装置１１２は、結晶１１がループ１７により捕捉される捕捉状況を観察表示する手段である。顕微鏡１１１には、ＣＣＤ等の撮像素子が接続されており、結晶１１の捕捉状況を、例えば液滴１２の下方から観察するため撮影してコンピュータ１１３の表示装置１１２に表示させることができる。また、人間が、直接、顕微鏡１１１を覗いて、結晶１１や結晶１１の捕捉状況を観察することもできる。
【００４３】
観察対象となる液滴１２は、図３に示されるように、その表面が表面張力により丸くなる一方、結晶化トレイ１４（図３では省略されている）上に載置されている液滴１２の底面は平らである。このため、結晶１１の捕捉状況を、液滴１２の下方から観察することにより、表面張力の影響を避けることができ、観察画像が歪まずに、精度良く観察することができる。
【００４４】
本実施例では、液滴１２の下方から結晶１１の捕捉状況を観察表示するため、例えば、昇降台１０１ｂ及び結晶化トレイ１４は透明の部材で形成される。また、先に述べたように、昇降台１０１ｂが位置する基台１３の部分には、孔が開けられているので、基台１３の下方から液滴１２を観察することができる。
【００４５】
なお、基台１３の上方には、把持装置５２と捕捉部材８２とにより結晶１１を捕捉する際に、結晶化トレイ１４を照らして作業の手元を明るくし、観察し易いようにするための照明光源１２０が設けられている。
【００４６】
少なくとも上記把持機構５１、捕捉機構８１、昇降装置１０１、及び、顕微鏡１１１は、コンピュータ１１３に接続されており、結晶１１を捕捉するタイミング、及び観察表示するタイミングを制御することができる。
【００４７】
本実施例では、昇降装置１０１は、ｚ方向のみ移動可能としたが、ｘｙｚステージ５３、８３と同様に、ｘｙｚ方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、昇降装置１０１を移動させることにより、結晶化トレイ１４内で捕捉対象となる結晶１１を顕微鏡１１１の視野の中心に容易に持ってくることができる。
【００４８】
（作用）
次に、本実施例の捕捉装置の作用について説明する。結晶１１が含まれる液滴１２が入った結晶化トレイ１４が複数並べられている結晶化トレイ供給装置３２から、ループ装填の対象となる結晶化トレイ１４を結晶化トレイ搬送装置３４により搬送して、昇降台１０１ｂ上に載置する（第１工程）。
【００４９】
そして、人間が顕微鏡１１１で、載置された結晶化トレイ１４内の結晶１１を観察し、結晶１１の大きさを把握して、結晶１１の大きさに合った適切な大きさのループ１７を決める。なお、本実施例では、人間が結晶１１を観察してループ１７の大きさを決めているが、顕微鏡１１１で観察された結晶１１の大きさをコンピュータ１１３により自動的に判断してループ１７の大きさを決めることにしてもよい。
【００５０】
次に、把持機構５１のｘｙｚステージ５３により、載置された結晶化トレイ１４上に把持装置５２を移動させ、把持部材５６で結晶化トレイ１４内にある液滴１２中の結晶１１を把持する（第２工程）。結晶１１を把持するとき、結晶１１を把持部材５６で必ずしも完全に把持している必要はなく、結晶１１に把持部材５６を軽く添える程度でもよい。
【００５１】
一方、ループ供給装置９０に並べられている複数の捕捉部材８２のうち、結晶１１の大きさに合わせて決められたループ１７を有する捕捉部材８２を、ループ搬送装置８４により把持して搬送し、ｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に捕捉部材８２を装着する。その後、ｘｙｚステージ８３を移動させて、把持部材５６で把持されている結晶１１を、捕捉部材８２のループ１７の輪の中に入れて捕捉する（第３工程）。結晶１１は把持部材５６により把持されているので、液滴１２中で結晶１１の位置が固定されており、容易にループ１７内に結晶１１を捕捉することができる。
【００５２】
液滴１２中の結晶１１を把持部材５６により把持し、かつループ１７内により捕捉した状態のまま、昇降装置１０１を下方に移動させることにより昇降台１０１ｂを下方に移動させる。又は、ループ１７内に捕獲された液滴１２中の結晶１１から把持部材５６を移動させて離した後、残されたループ１７内に結晶１１が捕獲されている状態で、昇降台１０１ｂを下方に移動させてもよい。
【００５３】
このように、昇降台１０１ｂを下方に移動させることにより、液滴１２が昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４と共に下方に移動する結果、液滴１２中から結晶１１が離隔される（第４工程）。ループ１７内（ループ１７の輪の中）の結晶１１は、結晶１１の周りに残った液滴の表面張力により、ループ１７内にそのまま保持される。こうして、結晶１１のループ装填が完了する。
【００５４】
昇降装置１０１を用いれば、結晶１１を捕獲した捕捉部材８２及び把持装置５２は動かす必要がなく、昇降装置１０１を下方へ移動させるという簡単な操作で、結晶１１を液滴１２中から離隔することができる。
【００５５】
昇降台１０１ｂを下方に移動させて、結晶１１を捕獲したループ１７を液滴１２中から離隔する際、液滴１２中の結晶１１は、必ずしもループ１７内の上方に位置している必要はなく、ループ１７内の下方に位置していてもよい。液滴１２の表面張力により結晶１１がループ１７内に保持されたまま、液滴１２中から離隔することができるからである。
【００５６】
本実施例では、昇降台１０１ｂを下方に移動させることにより、液滴１２を下方に移動させて、ループ１７内の結晶１１を液滴１２から離隔することとしている。一方、昇降台１０１ｂの位置はそのまま移動させずに、ｘｙｚステージ５３、８３を用いて、ループ１７内に結晶１１を捕捉した捕捉部材８２及び把持部材５６を上方へ移動させることにより、液滴１２中から結晶１１を離隔することにしてもよい。
【００５７】
上述した少なくとも第２工程から第４工程まで、つまり、載置された結晶化トレイ１４内の結晶１１及び結晶１１がループ装填されるまでの捕捉状況は、基台１３の下方に設けられている顕微鏡１１１により、例えば結晶１１が含まれる液滴１２の下方から観察できる。さらには、ＣＣＤ等の撮像素子を介してコンピュータ１１３の表示装置１１２で表示できる。
【００５８】
なお、本実施例では、結晶１１がループ装填される捕捉状況を液滴１２の下方から観察したが、結晶１１のこの観察方向には限られず、例えば液滴１２の上方から結晶１１の捕捉状況を観察することにしてもよい。
【００５９】
また、結晶１１の捕捉状況を観察表示する手段として、顕微鏡１１１及び表示装置１１２を設けたが、表示装置１１１を設けず、顕微鏡１１１のみを用いることにしてもよい。
【００６０】
上記実施例によれば、結晶１１のループ装填の自動化によりループ装填を効率よく行うことができると共に、結晶１１をループ１７内に容易かつ確実に装填することができるため、ループ装填の成功率を高めることができる。
【００６１】
以上、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
以上の構成から成る本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法によると、容易かつ確実に、効率よく蛋白質結晶等の微小物体のループ装填を行うことができ、蛋白質結晶解析のスループットを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置及び方法の基本原理を説明する図である。
【図２】本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施例を説明する上から見た平面図である。
【図３】図１に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な側面図である。
【図４】図１に示す微小物体の補足装置を部分的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１、１１ 結晶
２、１２ 液滴
２ａ 液体
３、１３ 基台
４、５１ 把持機構
５、８１ 捕捉機構
６、５６ 把持部材
７、１７ ループ
８ ループの中
１４ 結晶化トレイ
１４ａ 凹所
３１ 供給機構
３２ 結晶化トレイ供給装置
３３ 結晶化トレイ搬送装置
３６、９６ 関節
３４、９４ リンクアーム
３５、９５ 把持部
５１ 把持機構
５２ 把持装置
５３、８３ ｘｙｚステージ
５３ａ、８３ａ ｘステージ
５３ｂ、８３ｂ ｙステージ
５３ｃ、８３ｃ ｚステージ
５６ａ 第１指片
５６ｂ 第２指片
８１ 捕捉機構
８２ 捕捉部材
８２ａ 棒状の部材
８２ｂ 土台
８２ｃ 装着部
８４ ループ搬送装置
８５ ループホルダー
８５ａ 先端
９０ ループ供給装置
１０１ 昇降装置
１０１ａ 頂部
１０１ｂ 昇降台
１１１ 顕微鏡
１１２ 表示装置
１１３ コンピュータ
１２０ 照明光源
１３０ 容器
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイオテクノロジー、医学、結晶構造解析、及び微細操作が必要な産業分野等で利用される微小物体、特に微小結晶の捕捉装置及び捕捉方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蛋白質等の結晶の構造や生化学的情報を得るため、Ｘ線による結晶構造解析が盛んに行われている。蛋白質結晶は、数μｍ程度の大きさの微小物体であり、このような微小物体についてＸ線結晶構造解析を行う場合、まず、液滴中で結晶を形成させる。そして、ループと呼ばれる可撓性を有する紐状の輪を用いて、形成された結晶を液滴中からループ内に捕捉する。このループ内に結晶を捕捉する作業は、ループ装填と呼ばれている。ループ装填後、結晶は、Ｘ線結晶回折実験に供され、Ｘ線結晶回折実験で得られたデータを基にデータ解析が行われる。
【０００３】
上記のような一連の手順が踏まれるＸ線結晶構造解析において高スループットを目指すため、一部の手順、例えば、高分子の結晶化を行う方法の一つとして、少量の溶液で結晶化を可能にする方法等が研究されている。このような研究の従来技術として、高分子化合物を含む溶液の環境に応じて表面部分の正孔又は電子の濃度を制御できるよう価電子が制御された結晶成長方法及び結晶成長装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、他の手順、例えば、ループ内に結晶を捕捉するループ装填作業は、従来から手動で行われている。従来のループ装填作業を具体的に説明すると、まず、結晶が中に形成されている液滴を顕微鏡等のテーブル上に載置する。載置された液滴を人間が顕微鏡で観察しつつ、手動でこの液滴中にループを挿入する。ループは、例えば数μｍの太さの繊維を紐状の輪として形成したもので、液滴中に形成されている結晶をループの輪の中（ループ内）に入れることが可能である。液滴中の結晶をループ内に入れることができたら、そのままループを持ち上げる等して、ループを液滴から離隔する。すると、液体の表面張力により、結晶はループ内に保持されたまま捕捉（ループ装填）される。
【０００５】
結晶が装填されたループは、その後さらに、凍るとアモルファス状になる液体中に浸けられる。この作業により、ループ内の結晶の周囲に残っている液体を、凍るとアモルファス状になる液体に置換する。この理由は、ループ内の結晶をＸ線結晶回折実験に供するため、液体窒素中に挿入するので、結晶の周囲の液体が凍ったときアモルファス状になることにより、結晶を壊さず、Ｘ線回折写真にも悪影響を与えないようにする等のためである。その後、ループ内の結晶をループごと液体窒素中に挿入して凍らせ、Ｘ線結晶回折実験に供する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−００７４９８号公報（第２頁、第１２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、手動で結晶のループ装填を行う場合、結晶が形成されている液滴中にループのみを挿入して結晶を捕捉する。この場合、液滴中の結晶の位置が安定せず、ループ内に結晶を入れようとしても、液滴の粘度が高いと結晶が動かなかったり、粘度が低いと結晶が逃げやすく、結晶をループ内に装填することが難しい。加えて、ループ内に入れた結晶を液滴から離隔しようとしてループを動かす際に、結晶がループから外れてしまうことが度々起こり、ループ装填の成功率が低い。したがって、ループ装填が成功するまで再度このループ装填作業を繰り返さなければならない。
【０００８】
さらには、結晶がループ内に装填された後も、結晶の周囲に残っている液体を凍るとアモルファス状態になる液体に置換する際に、結晶がループから外れてしまうことがしばしば起こる。したがって、Ｘ線結晶回折実験に供されるまでに、結晶がループに装填されている状態を維持する率は極めて低くなってしまい、このため、再度ループ装填を行わなければならず、ループ装填の効率が悪い。
【０００９】
また、蛋白質等の結晶構造解析の高スループット化を実現するためには、手順の一つである結晶のループ装填についても自動化して作業効率を高めることが不可欠である。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、容易かつ確実に、効率よく蛋白質結晶等の微小物体のループ装填を行うことができる微小物体、特に微小結晶の捕捉装置及び捕捉方法を実現することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する把持機構と、前記把持機構で把持された前記微小結晶を捕捉するための捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置であって、前記把持機構は、前記液滴中の微小結晶を把持する把持部材を有する把持装置と、前記把持装置を移動させる移動手段と、を含み、前記捕捉機構は、前記微小結晶を捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段を移動させる移動手段と、前記移動手段に前記捕捉手段を装着する装着手段と、を含み、前記捕捉手段は、前記液滴内に挿入可能であり、且つ前記把持部材で把持されている前記微小結晶を中に入れることのできるループを有しており、前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持させて捕捉可能な構成であることを特徴とする微小結晶の捕捉装置を提供する。
【００１３】
前記基台の所定位置に、前記微小結晶が含まれる液滴を供給して載置する供給機構を備えていることが好ましい。
【００１５】
前記基台に、前記微小結晶の捕捉状況を観察表示する手段を設けることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は上記課題を解決するために、基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する２本の把持部材を備えた把持機構と、前記把持部材で把持された前記微小結晶を捕捉するループを有する捕捉手段を備えた捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置を使用した微小結晶の捕捉方法であって、微小結晶が含まれる液滴を所定位置に載置する第１工程と、前記把持部材によって、前記液滴中の前記微小結晶を把持する第２工程と、前記ループを前記液滴内に挿入し、該ループの中に前記把持部材で把持した液滴中の微小結晶を入れる第３工程と、前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持して捕捉する第４工程と、を具備することを特徴とする微小結晶の捕捉方法を提供する。
【００１７】
少なくとも前記第２工程から第４工程までを、観察表示する第５工程を具備することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。
本発明は、蛋白質結晶等の数μｍ程度の微小物体を捕捉する捕捉装置及び捕捉方法であるが、まず、本発明の基本原理について説明する。
【００１９】
蛋白質の構造をＸ線回折実験により解析する場合、まず、蛋白質結晶を作成する必要があり、蛋白質結晶は液滴中で形成される。具体的には、液滴中に所定の濃度の蛋白質を混ぜて、蛋白質結晶（以下、単に結晶ということもある。）を形成する。結晶を形成するときの液滴によって、液滴の粘度が決まってくる。結晶が形成されると、その結晶を含む液滴から結晶を捕捉する。Ｘ線回折実験に供するためである。
【００２０】
図１は、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の基本原理を説明する図である。結晶１が含まれる液滴２は、基台３上の所定の位置に載置されている。液滴２は所定の濃度を有する。液滴２の近傍には、本発明の把持機構４と捕捉機構５とが示されている（図１（ａ））。把持機構４は、２本の細長い箸状の把持部材６を有し、把持部材６は先端に行くにつれて細長く形成される。把持部材６は、箸のような動きをして、結晶１を把持することができる。捕捉機構５の先端にはループ７が装着されている。ループ７は、例えば数μｍの太さの繊維を紐状の輪として形成したものである。
【００２１】
本発明では、把持機構４及び捕捉機構５を用いて、液滴２中の結晶１をループ７内に捕捉する。まず、把持部材６を液滴２中に挿入して、この把持部材６で結晶１を把持する。ここでいう把持には、把持部材６を結晶に軽く添える程度も含まれる。次に、ループ７を液滴２中に挿入し、把持部材６で把持されている結晶１をループ７の中８に入れる（図１（ｂ））。結晶１は把持部材６で把持されているので、液滴２中で結晶１の位置を固定することができ、ループ７の中８に結晶１を容易に入れる（捕捉する）ことができる。
【００２２】
次に、把持部材６で結晶１を把持しつつ、ループ７の中８に結晶１を入れた状態で、把持部材６、ループ７、及び結晶１を共に上方へ持ち上げる等して、液滴２中から離隔する。このとき、結晶１は把持部材６により把持されているので、液滴２中から動かされても、ループ７内に安定して保持される。さらに、結晶１の周囲に残った液体２ａの表面張力により、結晶１はループ７内に保持される。（ループ装填される）（図１（ｃ））。
【００２３】
（実施例１）
図２は、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施例を説明する上から見た平面図である。また、図３は、図２に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な側面図であり、図４は、図２に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な斜視図である。図２から図４を参照しつつ、本実施例の捕捉装置について説明する。
【００２４】
この実施例の捕捉装置は、基台１３と、微小物体の例として蛋白質等の結晶１１が形成された液滴１２を含む結晶化トレイ１４を、基台１３上の所定位置に載置するための供給機構３１と、所定位置に載置された結晶化トレイ１４内にある液滴１２中の結晶１１を把持する把持機構５１と、結晶１１を捕捉するための捕捉機構８１と、捕捉された結晶１１を液滴１２から離隔する昇降手段である昇降装置１０１と、結晶１１の捕捉状況を観察表示する手段である顕微鏡１１１及び表示装置１１２と、を含む。
【００２５】
供給機構３１は、結晶化トレイ供給装置３２と、結晶化トレイ搬送装置３３とから成る。結晶化トレイ供給装置３２には、結晶１１が入っている結晶化トレイ１４が複数並べられている。結晶１１は、結晶化トレイ１４に形成された複数の凹所１４ａ内に入れられた液滴１２中で、予め形成される。
【００２６】
結晶化トレイ搬送装置３３は、関節３６で接続されているリンクアーム３４を有する。（図２に点線でリンクアーム３４が回転移動している状態を示す。）さらに、リンクアーム３４の先端には把持部３５が設けられている。結晶化トレイ搬送装置３３は、結晶化トレイ供給装置３２に並べられている結晶化トレイ１４を、把持部３５により把持し、リンクアーム３４により移動させ、基台１３上の所定位置に載置する。
【００２７】
昇降装置１０１は、基台１３の中央付近に設けられる。昇降装置１０１は、例えば油圧機構により伸縮可能で、その頂部１０１ａが上下方向（Ｚ方向）に移動することができる。昇降装置１０１には、片持ち梁状の昇降台１０１ｂが設けられており、頂部１０１ａの上下動に伴って、昇降台１０１ｂも上下動する。基台１３の、昇降台１０１ｂが位置している場所には、孔（図示せず）が開けられており、昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４内を、後述する顕微鏡１１１で基台１３の下方から観察可能である。本実施例では、この昇降台１０１ｂが、結晶化トレイ１４を載置する基台１３上の所定位置である。
【００２８】
図２から図４では、結晶化トレイ１４が昇降台１０１ｂ上に載置されている状態が示されている。但し、図３においては、結晶化トレイ１４を省略し、捕捉対象となっている液滴１２及び液滴１２の結晶１１のみが表示されている。
【００２９】
結晶１１を把持する把持機構５１は、基台１３上に設けられる。把持機構５１は、ｘｙｚステージ５３とｘｙｚステージ５３上に設置された把持装置５２とで構成される。ｘｙｚステージ５３は、把持装置５２を移動させる移動手段であり、ｘステージ５３ａと、ｙステージ５３ｂと、ｚステージ５３ｃとから成る。ｚステージ５３ｃは、例えば油圧機構により伸縮可能で、ｚステージ５３ｃの頂部が上下方向（ｚ方向、図４に矢印ｚ１で示す方向）に移動可能である。ｘステージ５３ａは、ｚステージ５３ｃの頂部に設けられ、リニアベアリング等によりｘ方向（図４に矢印ｘ１で示す方向）に移動可能である。ｙステージ５３ｂは、ｘステージ５３ａ上に設けられ、リニアベアリンング等によりｙ方向（ｘ方向及びｚ方向に対して垂直方向であって図４に矢印ｙ１で示す方向）に移動可能である。
【００３０】
把持装置５２には、２本の細長い箸状の第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂを有する把持部材５６が設けられている。把持装置５２は、第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂをそれぞれ駆動する上部パラレル機構と、下部パラレル機構（いずれも図示せず）とを備える。この上部パラレル機構には主として微小な相対運動を生成させ、下部パラレル機構には主として広い作業空間に対応する位置決めを分担させることにより、第１指片５６ａ及び第２指片５６ｂ相互の微小な相対運動を行わせて、対象物を容易にハンドリングする。この把持装置５２は、公知技術（例えば特許第２５６０２６２号公報参照）により実現される。
【００３１】
上記の把持機構５１を用いて、ｘｙｚステージ５３により、昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４の位置に、把持装置５２の把持部材５６を移動させ、把持部材５６により、結晶化トレイ１４内の液滴１２中で結晶１１を把持する。
【００３２】
結晶１１を捕捉するための捕捉機構８１は、結晶１１の捕捉手段である捕捉部材８２と、移動手段であるｘｙｚステージ８３と、装着手段であるループ搬送装置８４とで構成される。捕捉部材８２は、棒状の部材８２ａに土台８２ｂが設けられると共に、土台８２ｂの下部に装着部８２ｃが設けられ、さらに、捕捉部材８２の先端にループ１７が設けられているものである。ループ１７は、可撓性を有する紐状の輪として形成されたものであり、レイヨン等の材料で形成される。なお、捕捉部材８２全体がループと総称されることもあるが、本明細書では、紐状の輪として形成された部分をループ１７という。このループ１７を結晶化トレイ１４の液滴１２中に挿入し、液滴１２中で把持部材５６により把持された結晶１１をループ１７の輪の中に入れて、結晶１１を捕捉する。
【００３３】
ｘｙｚステージ８３は、捕捉部材８２を移動させる移動手段であり、ｘｙｚステージ５３と同様に、ｘステージ８３ａと、ｙステージ８３ｂと、ｚステージ８３ｃとから成る。つまり、ｚステージ８３ｃは、油圧機構等により伸縮可能で、その頂部がｚ方向（図４の矢印ｚ２方向）に移動可能であり、ｚステージ８３ｃの頂部に設けられたｘステージ８３ａは、リニアベアリング等によりｘ方向（図４の矢印ｘ２方向）に移動可能である。また、ｘステージ８３ａ上に設けられたｙステージ８３ｂは、リニアベアリンング等によりｙ方向（図４の矢印ｙ２方向）に移動可能である。
【００３４】
ｘｙｚステージ８３上には、装着された捕捉部材８２を保持するループホルダー８５が設けられており、捕捉部材８２の装着部８２ｃがこのループホルダー８５の先端８５ａに装着されることにより、捕捉部材８２がループホルダー８５に保持される。
【００３５】
結晶１１をループ装填する際には、ｘｙｚステージ８３を移動操作して、捕捉部材８２の先端に取り付けられているループ１内に、液滴１２中の結晶１１を入れる（捕捉する）。したがって、ｘｙｚステージ８３は、捕捉部材８２で液滴１２中の結晶１１を捕捉できる程度の位置決め精度を有する。
【００３６】
ループ搬送装置８４は、ループ供給装置９０に並べられている捕捉部材８２を、ｘｙｚステージ８３の位置まで搬送して、ｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に装着する装着手段である。ループ供給装置９０には、さまざまな大きさのループ１７を有する捕捉部材８２が複数並べられている。
【００３７】
ループ搬送装置８４は、既に述べた結晶化トレイ搬送装置３３と同様に、関節９６で接続されているリンクアーム９４を有する。（図２に点線でリンクアーム９４が回転移動している状態を示す。）リンクアーム９４の先端には、把持部９５が設けられている。ループ搬送装置８４は、把持部９５により、ループ供給装置９０から、結晶１１の大きさに合った適切な大きさのループ１７を有する捕捉部材８２を把持し、リンクアーム９４を回転させて、ｘｙｚステージ８３位置まで搬送し、ループホルダー８５の先端８５ａに装着する。
【００３８】
このようなループ搬送装置８４の動きは、前述したｘｙｚステージ８３の動きに比べて、ループ１７の輪の中に液滴１２中の結晶１１を入れる程度の位置決め精度までは要求されない。ループ搬送装置８４は、捕捉部材８２をｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に速やかに装着する役目を有すれば足りるからである。
【００３９】
ループ搬送装置８４と、ｘｙｚステージ８３とを併用することで、結晶１１のループ装填を速やかに、かつ、精度良く行うことができ、ループ装填の効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、ループ搬送装置８４自体の位置決め精度をｘｙｚステージ８３の位置決め精度の程度まで高めた場合、ループ搬送装置８４が把持した捕捉部材８２により、直接、液滴１２中の結晶１１を捕捉することが可能である。この場合、ｘｙｚステージ８３は、用いなくてもよくなり、捕捉機構は、装着手段であるループ搬送装置８４と捕捉手段である捕捉部材８２とで構成されることとなる。
【００４１】
なお、ループ搬送装置８４の近くには、液体窒素が入れられた容器１３０が載置されている。この容器１３０は、ループ１７に結晶１１が装填された後の捕捉部材８２を、ループ搬送装置８４で再び把持して搬送し、ループ１７ごと容器１３０内の液体窒素に浸けて、結晶１１を凍らせるためのものである。
【００４２】
基台１３の下方には、顕微鏡１１１及び表示装置１１２が設けられている。顕微鏡１１１及び表示装置１１２は、結晶１１がループ１７により捕捉される捕捉状況を観察表示する手段である。顕微鏡１１１には、ＣＣＤ等の撮像素子が接続されており、結晶１１の捕捉状況を、例えば液滴１２の下方から観察するため撮影してコンピュータ１１３の表示装置１１２に表示させることができる。また、人間が、直接、顕微鏡１１１を覗いて、結晶１１や結晶１１の捕捉状況を観察することもできる。
【００４３】
観察対象となる液滴１２は、図３に示されるように、その表面が表面張力により丸くなる一方、結晶化トレイ１４（図３では省略されている）上に載置されている液滴１２の底面は平らである。このため、結晶１１の捕捉状況を、液滴１２の下方から観察することにより、表面張力の影響を避けることができ、観察画像が歪まずに、精度良く観察することができる。
【００４４】
本実施例では、液滴１２の下方から結晶１１の捕捉状況を観察表示するため、例えば、昇降台１０１ｂ及び結晶化トレイ１４は透明の部材で形成される。また、先に述べたように、昇降台１０１ｂが位置する基台１３の部分には、孔が開けられているので、基台１３の下方から液滴１２を観察することができる。
【００４５】
なお、基台１３の上方には、把持装置５２と捕捉部材８２とにより結晶１１を捕捉する際に、結晶化トレイ１４を照らして作業の手元を明るくし、観察し易いようにするための照明光源１２０が設けられている。
【００４６】
少なくとも上記把持機構５１、捕捉機構８１、昇降装置１０１、及び、顕微鏡１１１は、コンピュータ１１３に接続されており、結晶１１を捕捉するタイミング、及び観察表示するタイミングを制御することができる。
【００４７】
本実施例では、昇降装置１０１は、ｚ方向のみ移動可能としたが、ｘｙｚステージ５３、８３と同様に、ｘｙｚ方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、昇降装置１０１を移動させることにより、結晶化トレイ１４内で捕捉対象となる結晶１１を顕微鏡１１１の視野の中心に容易に持ってくることができる。
【００４８】
（作用）
次に、本実施例の捕捉装置の作用について説明する。結晶１１が含まれる液滴１２が入った結晶化トレイ１４が複数並べられている結晶化トレイ供給装置３２から、ループ装填の対象となる結晶化トレイ１４を結晶化トレイ搬送装置３４により搬送して、昇降台１０１ｂ上に載置する（第１工程）。
【００４９】
そして、人間が顕微鏡１１１で、載置された結晶化トレイ１４内の結晶１１を観察し、結晶１１の大きさを把握して、結晶１１の大きさに合った適切な大きさのループ１７を決める。なお、本実施例では、人間が結晶１１を観察してループ１７の大きさを決めているが、顕微鏡１１１で観察された結晶１１の大きさをコンピュータ１１３により自動的に判断してループ１７の大きさを決めることにしてもよい。
【００５０】
次に、把持機構５１のｘｙｚステージ５３により、載置された結晶化トレイ１４上に把持装置５２を移動させ、把持部材５６で結晶化トレイ１４内にある液滴１２中の結晶１１を把持する（第２工程）。結晶１１を把持するとき、結晶１１を把持部材５６で必ずしも完全に把持している必要はなく、結晶１１に把持部材５６を軽く添える程度でもよい。
【００５１】
一方、ループ供給装置９０に並べられている複数の捕捉部材８２のうち、結晶１１の大きさに合わせて決められたループ１７を有する捕捉部材８２を、ループ搬送装置８４により把持して搬送し、ｘｙｚステージ８３上のループホルダー８５に捕捉部材８２を装着する。その後、ｘｙｚステージ８３を移動させて、把持部材５６で把持されている結晶１１を、捕捉部材８２のループ１７の輪の中に入れて捕捉する（第３工程）。結晶１１は把持部材５６により把持されているので、液滴１２中で結晶１１の位置が固定されており、容易にループ１７内に結晶１１を捕捉することができる。
【００５２】
液滴１２中の結晶１１を把持部材５６により把持し、かつループ１７内により捕捉した状態のまま、昇降装置１０１を下方に移動させることにより昇降台１０１ｂを下方に移動させる。又は、ループ１７内に捕獲された液滴１２中の結晶１１から把持部材５６を移動させて離した後、残されたループ１７内に結晶１１が捕獲されている状態で、昇降台１０１ｂを下方に移動させてもよい。
【００５３】
このように、昇降台１０１ｂを下方に移動させることにより、液滴１２が昇降台１０１ｂ上に載置された結晶化トレイ１４と共に下方に移動する結果、液滴１２中から結晶１１が離隔される（第４工程）。ループ１７内（ループ１７の輪の中）の結晶１１は、結晶１１の周りに残った液滴の表面張力により、ループ１７内にそのまま保持される。こうして、結晶１１のループ装填が完了する。
【００５４】
昇降装置１０１を用いれば、結晶１１を捕獲した捕捉部材８２及び把持装置５２は動かす必要がなく、昇降装置１０１を下方へ移動させるという簡単な操作で、結晶１１を液滴１２中から離隔することができる。
【００５５】
昇降台１０１ｂを下方に移動させて、結晶１１を捕獲したループ１７を液滴１２中から離隔する際、液滴１２中の結晶１１は、必ずしもループ１７内の上方に位置している必要はなく、ループ１７内の下方に位置していてもよい。液滴１２の表面張力により結晶１１がループ１７内に保持されたまま、液滴１２中から離隔することができるからである。
【００５６】
本実施例では、昇降台１０１ｂを下方に移動させることにより、液滴１２を下方に移動させて、ループ１７内の結晶１１を液滴１２から離隔することとしている。一方、昇降台１０１ｂの位置はそのまま移動させずに、ｘｙｚステージ５３、８３を用いて、ループ１７内に結晶１１を捕捉した捕捉部材８２及び把持部材５６を上方へ移動させることにより、液滴１２中から結晶１１を離隔することにしてもよい。
【００５７】
上述した少なくとも第２工程から第４工程まで、つまり、載置された結晶化トレイ１４内の結晶１１及び結晶１１がループ装填されるまでの捕捉状況は、基台１３の下方に設けられている顕微鏡１１１により、例えば結晶１１が含まれる液滴１２の下方から観察できる。さらには、ＣＣＤ等の撮像素子を介してコンピュータ１１３の表示装置１１２で表示できる。
【００５８】
なお、本実施例では、結晶１１がループ装填される捕捉状況を液滴１２の下方から観察したが、結晶１１のこの観察方向には限られず、例えば液滴１２の上方から結晶１１の捕捉状況を観察することにしてもよい。
【００５９】
また、結晶１１の捕捉状況を観察表示する手段として、顕微鏡１１１及び表示装置１１２を設けたが、表示装置１１１を設けず、顕微鏡１１１のみを用いることにしてもよい。
【００６０】
上記実施例によれば、結晶１１のループ装填の自動化によりループ装填を効率よく行うことができると共に、結晶１１をループ１７内に容易かつ確実に装填することができるため、ループ装填の成功率を高めることができる。
【００６１】
以上、本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
以上の構成から成る本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法によると、容易かつ確実に、効率よく蛋白質結晶等の微小物体のループ装填を行うことができ、蛋白質結晶解析のスループットを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置及び方法の基本原理を説明する図である。
【図２】本発明に係る微小物体の捕捉装置及び捕捉方法の実施例を説明する上から見た平面図である。
【図３】図１に示す微小物体の補足装置を部分的に示した模式的な側面図である。
【図４】図１に示す微小物体の補足装置を部分的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１、１１ 結晶
２、１２ 液滴
２ａ 液体
３、１３ 基台
４、５１ 把持機構
５、８１ 捕捉機構
６、５６ 把持部材
７、１７ ループ
８ ループの中
１４ 結晶化トレイ
１４ａ 凹所
３１ 供給機構
３２ 結晶化トレイ供給装置
３３ 結晶化トレイ搬送装置
３６、９６ 関節
３４、９４ リンクアーム
３５、９５ 把持部
５１ 把持機構
５２ 把持装置
５３、８３ ｘｙｚステージ
５３ａ、８３ａ ｘステージ
５３ｂ、８３ｂ ｙステージ
５３ｃ、８３ｃ ｚステージ
５６ａ 第１指片
５６ｂ 第２指片
８１ 捕捉機構
８２ 捕捉部材
８２ａ 棒状の部材
８２ｂ 土台
８２ｃ 装着部
８４ ループ搬送装置
８５ ループホルダー
８５ａ 先端
９０ ループ供給装置
１０１ 昇降装置
１０１ａ 頂部
１０１ｂ 昇降台
１１１ 顕微鏡
１１２ 表示装置
１１３ コンピュータ
１２０ 照明光源
１３０ 容器
Claims (5)
- 基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する把持機構と、前記把持機構で把持された前記微小結晶を捕捉するための捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置であって、
前記把持機構は、前記液滴中の微小結晶を把持する把持部材を有する把持装置と、前記把持装置を移動させる移動手段と、を含み、
前記捕捉機構は、前記微小結晶を捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段を移動させる移動手段と、前記移動手段に前記捕捉手段を装着する装着手段と、を含み、
前記捕捉手段は、前記液滴内に挿入可能であり、且つ前記把持部材で把持されている前記微小結晶を中に入れることのできるループを有しており、
前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持させて捕捉可能な構成であることを特徴とする微小結晶の捕捉装置。 - 前記基台の所定位置に、前記微小結晶が含まれる液滴を供給して載置する供給機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の微小結晶の捕捉装置。
- 前記基台に、前記微小結晶の捕捉状況を観察表示する手段を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小結晶の捕捉装置。
- 基台と、前記基台の所定位置に載置された液滴中の微小結晶を把持する２本の把持部材を備えた把持機構と、前記把持部材で把持された前記微小結晶を捕捉するループを有する捕捉手段を備えた捕捉機構と、を具備する微小結晶の捕捉装置を使用した微小結晶の捕捉方法であって、
微小結晶が含まれる液滴を所定位置に載置する第１工程と、
前記把持部材によって、前記液滴中の前記微小結晶を把持する第２工程と、
前記ループを前記液滴内に挿入し、該ループの中に前記把持部材で把持した液滴中の微小結晶を入れる第３工程と、
前記把持部材が前記液滴中で前記微小結晶を把持しつつ前記ループの中に入れた状態で、該把持部材、ループ及び微小結晶とともに、液滴中から離隔することで、ループ内に残った液体の表面張力により前記微小結晶を前記ループ内に保持して捕捉する第４工程と、
を具備することを特徴とする微小結晶の捕捉方法。 - 少なくとも前記第２工程から第４工程までを、観察表示する第５工程を具備することを特徴とする請求項４記載の微小結晶の捕捉方法。
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