(57)【要約】【課題】多検体の生物試料を平板状のプレートで培養生育条件を均一とする培養部を採用し、搬送手段によって生物試料発光測定部に搬入することによって、信頼性のある測定結果を得ることを目的とする。【解決手段】生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置であって、該生物試料培養・搬送装置は、各々複数の生物試料を収納する複数のプレートをセットし培養する培養部と、培養部にある生物試料収納プレートを生物試料発光測定装置の生物試料発光測定部に交互に搬送しセットしまた発光測定部にある生物試料を培養部に搬送し返送する搬送手段と、搬送手段の搬送動作を制御する制御コンピュータとからなり、該培養部は生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されている、生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置であって、該生物試料培養・搬送装置は、各々複数の生物試料を収納する複数のプレートをセットし培養する培養部と、培養部にある生物試料収納プレートを生物試料発光測定装置の生物試料発光測定部に交互に搬送しセットしまた発光測定部にある生物試料を培養部に搬送し返送する搬送手段と、搬送手段の搬送動作を制御する制御コンピュータとからなり、該培養部は生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されている、生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項２】
培養部は複数の生物試料収納プレートを実質的に同一平面状に置いて生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されている、請求項１記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項３】
生物試料収納プレートは生物試料を収納する複数の穴部を有する穴プレート本体と、該穴プレートの上面に張られ穴部開口をシールするシートからなり、培養部にセットされた生物試料収納プレートの下面温度が穴プレートの上面のフィルム温度よりも低い温度となるよう培養部が構成され、それによってフィルムの穴部内側での結露を防いでいる、請求項２記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項４】
培養部に送風ファンが設けられており、それによって培養部の生物試料収納プレートセット部にセットされた生物試料収納プレートの下面温度が穴プレートの上面のフィルム温度よりも低い温度とされフィルムの穴部内側での結露を防いでいる、請求項３記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項５】
培養部に位置によって光量を変化できる光源が設けられ、培養・搬送制御コンピュータによってそれぞれ決められた位置に生物試料収納プレートが設置されることで、培養光量を生物試料収納プレートごとに変化可能に制御している、請求項１乃至４のいずれかに記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項６】
制御コンピュータによって測定プレートの数によらず一定時間間隔で各生物試料収納プレートの測定が可能となるよう制御している、請求項１乃至５のいずれかに記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【請求項７】
搬送部は剛性のベース部と、ベース部に一体として取り付けられている可撓性のある爪部と、爪部の先端に取り付けられている滑り止め特性を有する滑り止め部とからなるハンド部を有し、爪部で生物試料収納プレートを把持する、請求項１乃至６のいずれかに記載の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置に関する。生物試料発光測定装置は、植物におけるゲノムワイドな遺伝子発現の研究、品種改良のための突然変異体を作製する際に好適に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物発光の測定には放射線測定に用いるシンチレーションカウンターが利用されており、生物試料を各穴に収納する複数の９６穴プレートを測定装置のプレートセット部分に専用のガイドを用いて縦積みするスタッカー方式を採用している。この場合、スタッカーを２台用意し、一方には前述のように被験試料と何も入っていない透明プレートを交互に積み上げ、もう一方のスタッカープレートを入れず空のままにしておく。生育に光が必要な植物系生物試料からの発光を測定する際には、側面から光を照射することで透明プレートを挟んでいることによりできた隙間から被験プレートに光を照射する。
【０００３】測定は積み上げた一番下のプレートを抜き出して測定暗室に送り込んで行い、測定の終了したプレートはもう一方のスタッカーの一番下に移動させ、初めに積み上げていたスタッカーで新たに一番下となったプレートの測定を行っていた。全てのプレートの測定が終わったら、測定後のプレートが積み上げられていたスタッカーから測定前のプレートが積み上げられていたスタッカーに、プレートが下から順に戻されていき、測定前の状態に戻る。この一巡の動作を繰り返すことで測定を行っていた。近接した光源によっての温度が上昇してしまうので、積み上げられたプレートの固まりにファンで送風することでこの問題を多少緩和している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このやり方では、各プレートに照射される光量やプレート内の各穴に照射される光量は極めて不均一であり培養が不均一となり、測定結果に大きなばらつきが生じることが分かった。また、生育に必要な光量を確保するために試料に光源を近接させる必要性があるので、光源が発する熱のためにプレートに張り付けたシールの内部で被験材料に含まれる水分が結露して、測定結果を大きくばらつかせる原因となることが分かった。さらに、測定するプレート数が変わると単位時間あたりに測定する回数が変化するため、実験毎のデータの比較・検討が容易でないことも判明した。
【０００５】
上記生物試料発光測定装置は生物に発光遺伝子を組み込んで生きたままの細胞で遺伝子発現の変動を連続的に測定する生物発光リアルタイム測定法に特に適合する。該リアルタイム測定法は、任意の鍵遺伝子の発現制御に関与する突然変異体の網羅的分離に極めて有効な実験法であり、ポストゲノム時代の網羅的ゲノム機能解析の切札である。しかしながら、生物発光リアルタイム測定法の長所を最大限に活用し、測定の大規模化に対応する機器の開発はなされていないのが現状であった。
【０００６】
生物試料の発光の測定には一般にシンチレーションカウンターを利用するが、植物系生物材料では生育に光が必要なことから均一な生育培養条件下での測定が難しかった。
【０００７】
従来技術の問題点を解決するために、本発明は多検体の生物試料を平板状のプレートで培養生育条件を均一とする培養部を採用し、搬送手段によって生物試料発光測定部に搬入することによって、信頼性のある測定結果を得ることが可能な発光測定を行わせる生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置は、各々複数の生物試料を収納する複数のプレートをセットし培養する培養部と、培養部にある生物試料収納プレートを生物試料発光測定装置の生物試料発光測定部に交互に搬送しセットしまた発光測定部にある生物試料を培養部に搬送し返送する搬送手段と、搬送手段の搬送動作を制御する制御コンピュータとからなり、該培養部は生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置は、培養部において均一な条件で培養した生物試料の生物試料収納プレートを、搬送手段によって生物試料発光測定装置の生物試料発光測定部に交互に搬送しセットし発光測定しまた発光測定部にある生物試料を培養部に搬送し返送するので、均一な条件で培養した生物試料について生物試料発光を正確に測定することが可能となる。なお、得られた測定結果は測定部コンピュータに入力され、測定結果の表示および解析が行われる。測定結果の表示および解析においては、測定部コンピュータから外部コンピュータに測定結果を一定時間後あるいはリアルタイムに送り測定結果の表示および解析を行わせることができる。
【００１０】
以下に、本発明に係る生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置の好ましい態様を挙げる。特に矛盾がなければ、以下に挙げる好ましい態様を任意に組み合わせた態様も本発明の好ましい態様である。
【００１１】
（１）培養部は複数の生物試料収納プレートを実質的に同一平面状に置いて生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されている。このようにすることによって、複数の生物試料収納プレートがお互いに緩衝し合うこと無く培養をすることが可能となり、また、培養部から生物試料収容プレートを搬出すること、および測定部から搬出した生物試料収容プレートを元の位置に戻すことも容易となる。
【００１２】
（２）生物試料収納プレートは生物試料を収納する複数の穴部を有する穴プレート本体と、該穴プレートの上面に張られ穴部開口をシールするシートからなり、培養部にセットされた生物試料収納プレートの下面温度が穴プレートの上面のフィルム温度よりも低い温度となるよう培養部が構成され、それによってフィルムの穴部内側での結露を防いでいる。なお、搬送手段で測定装置のセット部に置かれたプレートは直ちに測定暗室に送り込まれるようになっているので、上記結露を防止したプレートは結露の無い状態で測定に付される。
【００１３】
生物試料収納プレートは生物試料を収納する複数の穴部を有する穴プレート本体と、該穴プレートの上面に張られ穴部開口をシールするシートとからなる生物試料収納プレートは、９６穴プレート等として周知であり市販されているが、培養部にセットされた生物試料収納プレートの下面温度が穴プレートの上面のフィルム温度よりも低い温度となるよう培養部が構成されているので、フィルムの穴部内側での結露を確実に防止することができ、ひいては信頼性のある測定結果が得られる。
【００１４】
上記目的のため、培養部に送風ファンを設け、それによって培養部の生物試料収納プレートセット部にセットされた生物試料収納プレートの下面温度が穴プレートの上面のフィルム温度よりも低い温度とし、フィルムの穴部内側での結露を防ぐことができる。
【００１５】
（３）培養部において生物試料収納プレートごとに光源が設けられ、生物試料収納プレートごとに光源の光量を調整可能になっている。それぞれのプレートの培養位置を測定期間中常に同じ位置にすることができるので、例えば、上部に設置した光源の光量を調節することによってプレートごとに異なる光量で培養ができる。従来は測定装置のプレートセット部に縦積みされた状態でプレートが一枚測定される度にその位置が入れ替わるのでプレート毎に異なる光量を与えることはできなかった。
【００１６】
（４）制御コンピュータによって測定プレートの数によらず一定時間間隔で各生物試料収納プレートの測定が可能となるよう制御する。従来の方法では前のプレートの測定が終了したら、すぐに次のプレートの測定を行うことを繰り返すだけのため、「（Ａ）測定プレート数」や「（Ｂ）一試料の測定にかける測定時間」、「（Ｃ）測定位置に置いてからノイズの減衰を待つクエンチング時間」といったパラメータを少しでも変更すれば、測定が一巡するまでの時間間隔が変更されてしまう。従来技術でも試料の入っていないダミープレートを加えることで、時間の調整が可能である場合もあるが、（Ｂ）や（Ｃ）の場合などには、何回もの予備実験を繰り返さないと時間間隔の調整は難しい。なお、装置に設けられた制御コンピュータは（Ａ）搬送部分の操作制御および（Ｂ）測定装置への測定開始命令を出すように設定することができる。
【００１７】
（５）搬送部は剛性のベース部と、ベース部に一体として取り付けられている可撓性のある爪部と、爪部の先端に取り付けられている滑り止め特性を有する滑り止め部とからなるハンド部を有し、爪部で生物収納プレートを把持する。
【００１８】
安定して装置を動作させるためには測定するプレートを落下させないことが重要であるが、プレートはプラスチック製であり、さほど頑丈なものではない。このため、ハンド部が掴む圧力が弱いとプレートを落下させてしまい、圧力が強いとプレートを破損させてしまう。またプレートごとに歪みがあり、微妙に形が違い、プレートを掴む爪先に可撓性がないと、掴むことができないプレートが出てくる。
【００１９】
上記（５）の構成はこのような事情を考慮して考案したものである。ちなみに、ハンドの基部はステンレスの切削加工で形成することができ、ベース部を硬度が高く歪みのない加工精度の高い構成とすることができる。爪部には弾性の高いステンレスを用い、ベース部分にネジ等で固定する。従って、爪部は可撓性を有し板バネとして機能し、プレートの微妙な形の違いに追随し、プレートが破損しない程度の強さで掴む圧力を加える。多数回繰り返しプレートを把持するので、滑り止め部には硬質のシリコーンゴム等の耐摩耗性材料を有する材料を適宜選択して用いる。該硬質シリコーンゴムは重機器の振動緩和材等として用いられている材料である。
【００２０】
本発明の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置は上記構成としたので、特に生物発光リアルタイム測定法において用いることができる。生物発光リアルタイム測定法はポストゲノム時代の網羅的ゲノム機能解析の切札として、また突然変異体の網羅的分離において極めて有効な手法となってきているが、本発明はこのゲノム情報を基盤とするゲノム機能の網羅的解析を行うポストゲノム時代において大きな貢献をすることができる。
【００２１】
【発明の実施の態様】
以下に、図面を参照して本発明をより具体的に詳細に説明する。但し、図示する実施態様は本発明を説明するためのもので、本発明を制限するものと解してはならない。
（１）生物試料
本発明において、発光測定を行うための生物試料としては、例えば、生物試料の発光測定のために、先ず生物発光遺伝子を組み込んだ生物試料を挙げることができる。該生物試料は遺伝子操作によって作出することができる。この組換え発光生物体のゲノム配列中には、遺伝子発現を制御するプロモーター領域の後ろに蛍のルシフェラーゼなどの発光遺伝子を繋いで組込んであり、プロモーターの転写活性を生物発光として生きたままの細胞でリアルタイムで測定することができる（図１Ａ）。
【００２２】
（２）生物試料収納プレート
生物試料収納プレートは、従来周知の９６穴プレート等を用いることができ、上記組換え生物体等の生物試料を９６穴プレートに入れて透明なシールで封じて測定用試料として用いる（図１Ｂ）。
【００２３】
（３）生物試料発光測定装置
図２に示すように、生物試料発光測定装置１は、生物試料２（９６穴プレート等）をセットし培養する培養部４、生物試料の発光測定部６、培養部６にある生物試料２を発光測定部６に搬送しセットしまた発光測定部６にある生物試料２を培養部４に搬送しセットする搬送手段８とからなる。本発明の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置は、上記培養部６と搬送手段８とで構成されている。
【００２４】
（３−１）培養部４は、植物等の生物試料を均一な条件で培養するよう設定されており、各生物試料収納プレートの穴には生物試料が収納され、培養部の上部の光源（図示せず）から光が均一に照射され一定の培養条件下に生物試料の培養が行なわれるようになっている。この場合、培養部において生物試料収納プレートごとに光源を設け、生物試料収納プレートごとに光源の光量を調整可能とすることもできる。また、培養部は複数の生物試料収納プレートを実質的に同一平面状に置いて生物試料を均一な条件で培養することが可能なよう構成されている。
【００２５】
（３−２）搬送手段８は、培養部４と生物試料発光測定部６との間に延びる搬送レール１０、搬送レール１０に沿って培養部４と生物試料発光測定部６の間を移動する移送用アーム１２とからなっており、移送用アームは図示しない制御コンピュータ（例えば、内蔵シーケンシャル・コントローラ）によってレールに沿って培養部４と測定部６との間をＸ方向に、また生物試料を取り上げまたセットする位置に移動するためＹ方向に、また生物試料を把持するためＺ方向に移動可能となっている。図２には移送用アーム１２が模式的に示されているが、より詳しくは図３に示す。すなわち、移送用アームは、剛性のベース部１２ａと、ベース部に一体として取り付けられている可撓性のある爪部１２ｂと、爪部の先端に取り付けられている滑り止め特性を有する滑り止め部１２ｃとからなるハンド部を有し、爪部で生物試料収納プレートを把持する。
【００２６】
制御コンピュータは培養部４の培養条件、生物試料（例えば、プレート）の枚数、測定のサイクル数、測定タイミング等の制御も行う。培養部及び搬送部の操作は、例えば付属のタッチパネルで行なう。該シーケンシャル・コントローラには、下記のシンチレーションカウンターとの間で通信をし、生物試料２を発光測定部６に搬送しセットした後、測定部で測定を開始させる信号を送るプログラムが組み込まれている。
【００２７】
（３−３）生物試料の発光測定部
生物試料の発光測定部６は、生物試料をセットする試料セット部１４、試料セット部の生物試料からの発光を測定するシンチレーションカウンター等のセンサー１６、センサーからの信号を受ける発光測定部コンピュータ１８からなり、搬送部が生物試料２を発光測定部６に搬送しセットし、発光測定部コンピュータ１８は、測定開始させる信号を受け取った後、所定のプログラムに沿って測定の開始・実行を制御する。測定は、例えば、１枚目の９６穴プレートの１行目の１列目、２列目、・・・の位置の穴の生物試料について行ない、かつ２枚目、３枚目・・・の９６穴プレートについても同様に測定が実施し、測定結果は外部コンピュータ２０に送られる。なお、測定結果の出力は測定部コンピュータ１８の任意のディレクトリーに行われる。例えば、測定部は測定部制御のためのＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  ＮＴをＯＳとしたパソコンを内蔵し、測定開始の信号を受け取ったら付属の制御プログラムに従って測定を行い、結果の出力を任意のディレクトリーに行う。
【００２８】
【実施例】
生物発光測定のために、先ず生物発光遺伝子を組み込んだ生物を遺伝子操作によって作出した。この組換え発光生物体のゲノム配列中に、遺伝子発現を制御するプロモーター領域の後ろに蛍のルシフェラーゼなどの発光遺伝子を繋いで組込んであり、プロモーターの転写活性を生物発光として生きたままの細胞でリアルタイムで測定することができる（図１Ａ）。この組換え生物体を９６穴プレートに入れて透明なシールで封じて実験サンプルとして用いた（図１Ｂ）。
【００２９】
プレートを培養部の同一培養平面である平板状の試料台にセットして均一に培養し、測定条件を入力し、搬送手段のロボットアームが稼働してプレートのうち一つをシンチレーションカウンター側の測定室に送り込んだ。シンチレーションカウンターがすべての穴の試料の発光値を測定し、外部コンピュータにデータを転送する。外部コンピュータは測定データの解析と表示とをリアルタイムで行う。ロボットアームが測定後のプレートを培養台の元の位置に戻し、次のプレートの搬送に移る。この操作を一定のスケジュールに沿って全てのプレートに対して繰り返した（図２）。
【００３０】
測定は本発明の培養・搬送装置を用いた２０個のプレートと、従来の方法で培養・測定した１０個のプレートに対して、それぞれ４日間ずつ行った。生物発光測定部であるシンチレーションカウンターが計数した各穴の生物発光強度（光量子数／秒）が得られた測定結果であり、それぞれの９６穴プレートの各穴毎に示す生物発光値を４日間で平均化した値を計算し、この４日間の平均値を元に比較している。
【００３１】
図４Ａは、本発明の生物試料培養・搬送装置を用いた場合の生物試料をいれた９６穴プレート（１２行ｘ８列）の各穴の生物試料からの相対発光強度（各番地の穴毎にプレート１〜２０の発光値の平均値を計算し、それを全体の平均発光値で割った値）を示し、図４Ｂは従来の装置を用いた場合の生物試料を入れた９６穴プレート（１２行ｘ８列）の各穴の生物試料からの相対発光強度（各番地の穴毎にプレート１〜１０の発光値の平均値を計算し、それを全体の平均発光値で割った値）を示す。測定結果から、本発明の生物試料培養・搬送装置を用いた場合には、各プレートのそれぞれの穴の生物試料からの発光強度はほぼ均一になっていることが分かる。このことは、各プレートのそれぞれの穴の生物試料が均一に培養されたことを示す。
【００３２】
図５Ａと図５Ｂとは、それぞれ本発明の培養・搬送装置を用いた２０個のプレートの生物試料からの発光強度を測定した場合と、従来の方法で培養・測定した１０個のプレートの生物試料からの発光強度を測定した場合の相対発光強度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ，ＳＤは標準偏差）を示す。図５Ａ及び図５Ｂから分かるように、本発明の生物試料発光測定装置用生物試料培養・搬送装置によれば、全てのプレートに渡って培養条件を均一にすることができる。
【００３３】
図４Ａ，図４Ｂ、図５Ａおよび図５Ｂで示されたように、本発明の装置を使えば、測定する全プレートの全穴の試料から得られる結果の均一性と精度とが高まる。このことはあらゆる測定において有用であるが、とりわけ大規模測定においてわずかな差を検出する必要がある突然変異体の網羅的選別において有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは生物発光を行う生物発光遺伝子組換え生物（試料）の模式図であり、図１Ｂは測定に用いる生物を９６穴プレートに植え込んだ測定試料の一部の写真である。
【図２】生物発光法による遺伝子発現の測定の手順を説明するための生物試料発光測定装置の模式的説明図である。
【図３】移送用アームの斜視図を示す。
【図４】図４Ａは、本発明の生物試料培養・搬送装置を用いた場合の生物試料をいれた９６穴プレート（１２行ｘ８列）の各穴の生物試料からの相対発光強度を示し、図４Ｂは従来の装置を用いた場合の生物試料を入れた９６穴プレート（１２行ｘ８列）の各穴の生物試料からの相対発光強度を示す。
【図５】図５Ａと図５Ｂとは、それぞれ本発明の培養・搬送装置を用いた２０個のプレートの生物試料からの発光強度を測定した場合と、従来の方法で培養・測定した１０個のプレートの生物試料からの発光強度を測定した場合の相対発光強度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ，ＳＤは標準偏差）を示す。
【符号の説明】
１  生物試料発光測定装置
２  生物試料（９６プレート）
４  培養部
６  発光測定部
８  搬送手段
１０  搬送レール
１２  移送用アーム
１２ａ  ベース部
１２ｂ  爪部
１２ｃ  滑り止め部
１８  コンピュータ
２０  表示・解析コンピュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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