(57)【要約】【課題】シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することができる蛋白質結晶化容器作製装置を提供することを目的とする。【解決手段】シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングに使用される結晶化プレートの作製において、分注ステージ１１ａにセットされた結晶化プレート１６のウェルに、分注ヘッド部３３によって蛋白質溶液と結晶化溶液を分注した後、シール貼付部５０の貼付ヘッド５５によってシール部材５６を貼着してウェルを密閉した後、搬送部２０によって下流側に連結された蛋白質結晶検出装置に受け渡す。これにより、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化容器を効率よく作製することができる。【選択図】  図２
2004198395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティグドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングするための蛋白質結晶化容器を作製する蛋白質結晶化容器作製装置であって、結晶化の対象となる蛋白質溶液を下方から保持する液保持部と前記蛋白質の結晶化条件となる結晶化溶液を貯溜する貯液部とを有する溶液収容部を複数備えた結晶化容器がセットされる分注ステージと、この分注ステージにセットされた前記結晶化容器の溶液収容部を対象として前記貯液部に結晶化溶液を分注する第１分注ヘッドと前記液保持部に結晶化溶液を分注する第２分注ヘッドと前記液保持部に蛋白質溶液を分注する蛋白質溶液分注ヘッドとを有する分注手段と、結晶化溶液と蛋白質溶液とが分注された前記溶液収容部を密閉する密閉手段と、結晶化溶液を前記分注ステージ、密閉手段へ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えたことを特徴とする蛋白質結晶化容器作製装置。
【請求項２】
前記第２分注ヘッドは、前記貯液部から結晶化溶液を吸引して前記蛋白質溶液保持部に分注することを特徴とする請求項１記載の蛋白質結晶化容器作製装置。
【請求項３】
前記分注手段は、単一の分注ヘッド部に前記第１分注ヘッド、第２分注ヘッドおよび前記蛋白質溶液分注ヘッドとを備え、この分注ヘッド部を前記分注ステージに対して移動させる分注ヘッド移動手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の蛋白質結晶化容器作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シッティグドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングするための蛋白質結晶化容器を作製する蛋白質結晶化容器作製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年遺伝子情報を医療などの分野に有効に利用するための取り組みが活発化しており、その基礎技術として遺伝子を構成する蛋白質の構造を解析する努力が行われている。この蛋白質の構造解析は、蛋白質を構成するアミノ酸が３次元の線状に連なった立体構造を特定するものであり、Ｘ線結晶構造解析などの方法によって行われる。
【０００３】
このような蛋白質の構造解析を行うためには、まず解析対象の蛋白質を結晶化することが求められ、この蛋白質結晶化の方法として蒸気拡散法が知られている。この方法では、結晶化対象の蛋白質を含む蛋白質溶液から蒸発する溶媒成分を同一容器内に収容された結晶化溶液によって吸収させることにより、蛋白質溶液を過飽和状態に保って結晶を徐々に生成させる。
【０００４】
蒸気拡散法による蛋白質結晶化には、蛋白質溶液の液滴を液保持面の下面側に付着させた垂下状態で溶媒を蒸発させるハンギングドロップ方式と、蛋白質溶液の液滴を液保持部の上面に付着させた載置状態で溶媒を蒸発させるシッティングドロップ方式がある。
【０００５】
ところで、蒸気拡散法による蛋白質結晶化は複雑な試験操作を必要とすることから、従来より試験作業を効率的に行うための専用の容器や、これらの容器に所定種類・量の蛋白質溶液や結晶化溶液を分注して、結晶生成試験に供することが可能な状態の蛋白質結晶化容器を作製する自動化装置が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１７９５００号公報
【特許文献２】
特開２００３−１４５９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術においては、ハンギングドロップ方式のみが対象となっており、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法については、自動化の方策が確立されていなかった。このため、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することが困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することができる蛋白質結晶化容器作製装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の蛋白質結晶化容器作製装置は、蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティグドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングするための蛋白質結晶化容器を作製する蛋白質結晶化容器作製装置であって、結晶化の対象となる蛋白質溶液を下方から保持する液保持部と前記蛋白質の結晶化条件となる結晶化溶液を貯溜する貯液部とを有する溶液収容部を複数備えた結晶化容器がセットされる分注ステージと、この分注ステージにセットされた前記結晶化容器の溶液収容部を対象として前記貯液部に結晶化溶液を分注する第１分注ヘッドと前記液保持部に結晶化溶液を分注する第２分注ヘッドと前記液保持部に蛋白質溶液を分注する蛋白質溶液分注ヘッドとを有する分注手段と、結晶化溶液と蛋白質溶液とが分注された前記溶液収容部を密閉する密閉手段と、結晶化溶液を前記分注ステージ、密閉手段へ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えた。
【００１０】
請求項２記載の蛋白質結晶化容器作製装置は、請求項１記載の蛋白質結晶化容器作製装置であって、前記第２分注ヘッドは、前記貯液部から結晶化溶液を吸引して前記蛋白質溶液保持部に分注する。
【００１１】
請求項３記載の蛋白質結晶化容器作製装置は、請求項１記載の蛋白質結晶化容器作製装置であって、前記分注手段は、単一の分注ヘッド部に前記第１分注ヘッド、第２分注ヘッドおよび前記蛋白質溶液分注ヘッドとを備え、この分注ヘッド部を前記分注ステージに対して移動させる分注ヘッド移動手段とを備えた。
【００１２】
本発明によれば、シッティングドロップ方式による結晶化容器の溶液収容部に結晶化溶液およびタンパク質溶液を分注する分注手段と、結晶化溶液と蛋白質溶液が分注された溶液収容部を密閉する密閉手段と、結晶化容器を分注ステージ，密閉手段へ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えることにより、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化容器を効率よく作製することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の透過斜視図、図３は本発明の一実施の形態において使用される結晶化プレートの斜視図、図４は本発明の一実施の形態において使用される結晶化プレートの部分断面図、図５は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の分注ヘッド部の正面図、図６は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置による分注操作の説明図、図７は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の制御系の構成を示すブロック図、図８は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置による蛋白質結晶化容器作製動作を示すフロー図、図９は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の透過斜視図、図１０は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の断面図、図１１は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の観察部の部分断面図、図１２は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の制御系の構成を示すブロック図、図１３は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置による観察動作のフロー図、図１４は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置による蛋白質結晶検出処理のフロー図である。
【００１４】
まず図１を参照して、蛋白質結晶化条件スクリーニング装置の全体構造を説明する。蛋白質結晶化条件スクリーニング装置１は、蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティグドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングするものであり、それぞれ個別の装置である蛋白質結晶化プレート作製装置２および蛋白質結晶検出装置５を連結した構成となっている。
【００１５】
蛋白質結晶化プレート作製装置２（結晶化容器作製装置）は、結晶化容器である結晶化プレートを対象として分注操作を行うことにより、所定の結晶化条件に設定する結晶化プレート作製処理を行う。蛋白質結晶検出装置５は、作製された複数の結晶化容器を所定の環境下で収容し、これらの結晶化容器を対象として蛋白質結晶検出を行う。
【００１６】
蛋白質結晶化プレート作製装置２、蛋白質結晶検出装置５はそれぞれ箱形の筐体３，６の内部に後述する各機能部を収容した構成となっている。筐体３には観察および内部アクセス用の窓３ａ、消耗部品を補給するための部品供給扉３ｂおよび制御パネル４が設けられており、筐体６は内部環境温度を設定温度に保持する恒温室を構成しており、内部アクセス用の扉６ａ、前面からの操作・点検用の小扉６ｂおよび内部点検用の窓６ｂ、制御パネル７が配設されている。筐体３，６の境界には後述するように容器搬送用の開口部が設けられており、蛋白質結晶化プレート作製装置２で作製された結晶化プレートを、蛋白質結晶検出装置５に直接搬入できるようになっている。
【００１７】
次に図２を参照して、蛋白質結晶化プレート作製装置２の内部構造を説明する。蛋白質結晶化プレート作製装置２の内部に設けられた基台１０の上面は、結晶化プレートを対象として各種の処理や操作が実行される作業エリア１１となっている。基台１０の手前側の側面には、消耗品を収容するストック部１２が設けられている。ストック部１２はプレートストック部１３および２つのラックストック部１４，１５を備えている。
【００１８】
プレートストック部１３は昇降プレート１３ａを備えており、昇降プレート１３ａ上には結晶化用のマイクロプレート１６（以下、単に「結晶化プレート１６」と略記する）が多段積みの積層状態で収納される。昇降プレート１３ａが上昇することにより、積層された結晶化プレート１６が上昇し、最上層の結晶化プレート１６が後述する搬送部２０によって取り出される。結晶化プレート１６は、蛋白質溶液中の蛋白質を結晶化させるために用いられる結晶化容器である。
【００１９】
ここで、図３，図４を参照して、結晶化プレート１６について説明する。図３に示すように、結晶化プレート１６には複数のウェル１６ａが格子状に形成されている。ウェル１６ａは、円形の凹部の中心に円柱状の液保持部１６ｂが設けられたいわゆるカルデラ状の液体収納用の凹部であり、ウェル１６ａ内には、結晶化の対象となる試料、すなわち結晶化対象の蛋白質を含んだ蛋白質溶液２６ａと、結晶化に用いられる結晶化溶液２５ａとが分注される。
【００２０】
図４はこれらの試料を収容した１つのウェル１６ａの断面を示している。ウェル１６ａ内では、液保持部１６ｂの頂部に設けられたポケット内に液滴状の蛋白質溶液２６ａが載置状態で保持されており、液保持部１６ｂを囲むリング状の貯液部１６ｃには、結晶化溶液２５ａが貯溜されている。ウェル１６ａは、結晶化の対象となる蛋白質溶液を載置状態で下方から保持する液保持部１６ｂと結晶化溶液２５ａを貯溜する貯液部１６ｃとを有する溶液収容部となっている。後述するように結晶化の開始に際しては、液保持部１６ｂに保持された蛋白質溶液２６ａに所定量の結晶化溶液２５ａを貯液部１６ｃから取り出して分注して混合した後、各ウェル１６ａ上面に密封用のシール部材５６が貼着される（図３参照）。
【００２１】
この状態の結晶化プレート１６を所定の温度雰囲気下で保管することにより、蛋白質溶液２６ａ中の溶媒成分を蒸発させ、これにより蛋白質溶液２６ａの蛋白質濃度を過飽和状態にまで高めて蛋白質結晶を生成する。このとき、蛋白質溶液２６ａから蒸発する溶媒と結晶化溶液２５ａに吸収される蒸気とが平衡状態を保ちながら蛋白質溶液２６ａからの溶媒の蒸発が緩やかに進行することにより、安定した結晶生成が行われる。
【００２２】
ラックストック部１４，１５は、昇降プレート１４ａ、１５ａを備えており、昇降プレート１４ａ、１５ａには、ティップラック１７，１８が、結晶化プレート１６と同様に積層状態で収納され、搬送部２０によって取り出される。ティップラック１７，１８には、分注操作において結晶化溶液２５ａの分注に使用される使い捨て型の分注ティップが格子状配列で複数保持されている。結晶化溶液２５ａの分注には、後述するように大小２種類の分注ティップが用いられ、ティップラック１７、１８は、それぞれ小型サイズ、大型サイズの結晶化溶液分注用ティップを収納している。
【００２３】
これらの結晶化プレート１６やティップラック１７，１８は、後述する搬送部２０によって作業エリア１１に搬送され、ここでティップラック１７，１８から取り出された分注ティップが分注操作に使用される。使用された分注ティップは、ティップラック１７，１８に戻し入れされる。ストック部１２には、使用後の消耗部品を回収するための廃棄ボックス１９が設けられており、使用後の分注ティップを収容したティップラック１７，１８は、搬送部２０によってこの廃棄ボックス１９内に投棄される。
【００２４】
搬送部２０について説明する。基台１０の上方には、２条のＸ軸機構２４がＸ方向に配設されており、Ｘ軸機構２４に架設されたＹ軸機構２３には、Ｚθ軸機構２２が装着されている。Ｚθ軸機構２２から下方に延出した軸部２２ａには、搬送ヘッド２１が結合されている。Ｘ軸機構２４、Ｙ軸機構２３、Ｚθ軸機構２２を駆動することにより、搬送ヘッド２１は作業エリア１１内でＸ方向、Ｙ方向およびＺθ方向に移動し、結晶化プレート１６やティップラック１７，１８をクランプして搬送する。
【００２５】
次に作業エリア１１について説明する。作業エリア１１の略中央部には、分注ステージ１１ａが設けられており、ストック部１２から取り出された結晶化プレート１６は、分注ステージ１１ａにセットされる。分注ステージ１１ａとストック部１２との間のエリアには、ティップラック１７，１８や、後述する蛋白質溶液分注ノズルを収容するノズルラック２７が載置される。また分注ステージ１１ａの奥側のエリアには、スクリーニングの対象となる蛋白質溶液２６ａを貯溜した蛋白質溶液供給リザーバ２６および結晶化に使用される結晶化溶液２５ａを貯溜した結晶化溶液供給リザーバ２５が載置されている。
【００２６】
スクリーニングにおいて試験の対象となる結晶化プレートを準備する結晶化プレート作製処理は、空の結晶化プレート１６に対して、蛋白質溶液供給リザーバ２６から取り出した蛋白質溶液２６ａおよび結晶化溶液供給リザーバ２５から取り出した結晶化溶液２５ａを、以下に説明する分注手段によって分注することにより行われる。
【００２７】
分注ステージ１１ａを含んだ作業エリア１１の上方には、Ｘ軸テーブル３１がＸ方向に配設されており、Ｘ軸テーブル３１に結合されたＹ軸テーブル３２には、分注ヘッド部３３が装着されている。Ｘ軸テーブル３１およびＹ軸テーブル３２を駆動することにより、分注ヘッド部３３は分注ステージ１１ａを含んだ作業エリア１１上で移動する。
【００２８】
図５に示すように、Ｘ軸テーブル３１は、Ｘガイド３１ｅ、スライダ３１ｄより成るガイド機構によってガイドされる移動ブロック３２ｆを、送りねじ３１ａ、ナット３１ｂより成る直動機構によってブロック３１ｃを介してＸ方向に駆動する構成となっている。またＹ軸テーブル３２は、Ｙガイド３２ｅ、スライダ３２ｄより成るガイド機構によってガイドされる移動プレート３３ａを、送りねじ３２ａ、ナット３２ｂより成る直動機構によってブロック３２ｃを介してＹ方向に駆動する構成となっている。
【００２９】
次に分注ヘッド部３３について説明する。移動プレート３３ａの下面には、垂直な分注ヘッドベース部材３４が結合されている。分注ヘッドベース部材３４には昇降板３５がＺ方向にスライド自在に配設されており、昇降板３５は分注ヘッドベース部材３４に固定された昇降用モータ３６によって昇降する。分注ヘッドベース部材３４および昇降用モータ３６は、Ｚ軸テーブルを構成している。このＺ軸テーブルおよびＸ軸テーブル３１、Ｙ軸テーブル３２は、分注ヘッド部３３を移動させる分注ヘッド移動機構３０（図７参照）を構成する。
【００３０】
昇降板３５には、第１分注ヘッド３７、第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９の３つの分注ヘッドが装着されている。これらの分注ヘッドのうち、第１分注ヘッド３７、第２分注ヘッド３８はいずれも結晶化溶液２５ａを対象とする結晶化溶液分注ヘッドであり、第１分注ヘッド３７は大容量の結晶化溶液２５ａを短時間で分注する用途に、また第２分注ヘッド３８は、小容量の結晶化溶液２５ａを高精度で分注する用途に用いられる。第３分注ヘッド３７は、蛋白質溶液２６ａを対象とする蛋白質溶液分注ヘッドである。
【００３１】
これらの分注ヘッドの構成について説明する。第１分注ヘッド３７、第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９は、装着される分注ティップが異なるものの、液体の吸引・吐出などの基本機能は同一であり、ここでは第１分注ヘッド３７を対象として説明し、第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９については、共通部分の説明は省略する。
【００３２】
第１分注ヘッド３７は昇降板３５に設けられており、第１の昇降部材３７ａを垂直なガイド３７ｄに沿って昇降板３５に対してスライド自在に配設した構成となっている。第１の昇降部材３７ａは、第１ヘッド選択シリンダ４０によって所定ストロークだけ昇降する。
【００３３】
第１の昇降部材３７ａの下部にはシリンダ部３７ｆが配設されており、シリンダ部３７ｆには上方からプランジャ３７ｅが嵌入している。プランジャ３７ｅは、モータ３７ｃを備えたプランジャ昇降機構３７ｂによって昇降し、プランジャ３７ｅがシリンダ部３７ｆ内で昇降することにより、シリンダ部３７ｆはポンプ機構として機能する。
【００３４】
シリンダ部３７ｆの下部はティップ装着部３７ｈと結合されており、ティップ装着部３７ｈには第１分注ティップ４３が装着される。第１分注ティップ４３は、大型サイズの結晶化溶液分注用ティップであり、ティップラック１８によって供給される。第１分注ティップ４３の装着に際しては、まず分注ヘッド部３３を第１分注ティップ４３を保持したティップラック１８の上方に移動させる。そしてティップ装着部３７ｈを下降させて、第１分注ティップ４３の上端の装着用開孔にティップ装着部３７ｈを挿入する。
【００３５】
ティップ装着部３７ｈにはティップ離脱板３７ｇが設けられており、第１分注ティップ４３が装着された状態でティップ離脱板３７ｇが下方に移動することにより、第１分注ティップ４３はティップ装着部３７ｈから離脱する。このように、第１分注ヘッド３７への第１分注ティップ４３の着脱は、全て自動的に行うことができるようになっている。
【００３６】
第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９について説明する。第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９は、上述のプランジャ昇降機構３７ｂ、シリンダ部３７ｆと同様の機構が配設された第２の昇降部材３８ａ、第３の昇降部材３９ａを、それぞれ第２ヘッド選択シリンダ４１，第３ヘッド選択シリンダ４２によって昇降させる構成となっている。第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９には、それぞれ第２分注ティップ４４，分注ノズル４５が装着される。
【００３７】
第２の分注ティップ４４は、小型サイズの結晶化溶液分注用ティップであり、ティップラック１７によって供給される。分注ノズル４５は、蛋白質溶液分注ノズルであり、ノズルラック２７によって供給される。第２分注ティップ４４，分注ノズル４５の装着および離脱も、第１分注ティップ４３の場合と同様である。
【００３８】
次に、分注ヘッド部３３による分注動作について説明する。第１分注ヘッド３７、第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９は、第１ヘッド選択シリンダ４０，第２ヘッド選択シリンダ４１，第３ヘッド選択シリンダ４２によって所定のストロークＳ１，Ｓ２，Ｓ３だけ昇降するようになっており、また第１分注ヘッド３７、第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９を一括して昇降させるＺ軸テーブル（昇降用モータ３６）によって同時にストロークＳ４だけ昇降する。
【００３９】
分注動作を行う際には、上述の３つの分注ヘッドのうちのいずれかを当該分注動作における対象・目的に応じて選択し、選択された分注ヘッドに対応するヘッド選択シリンダを駆動して、選択された分注ヘッドのみを下降させて該当する分注ティップまたは分注ノズルの下端部を選択されなかった他の分注ティップまたは分注ノズルよりも下方へ突出させる。例えば、第１分注ヘッド３７が選択された場合には、第１分注ティップ４３がストロークＳ１だけ下降し、同様に第２分注ヘッド３８、第３分注ヘッド３９が選択された場合には、第２分注ティップ４４，分注ノズル４５がそれぞれストロークＳ２，Ｓ３だけ下降する。これらのストロークＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、対象とする分注部位の高さに応じて、個別に設定される。
【００４０】
そしていずれかの分注ヘッドが下降した状態で、昇降板３５を同一のストロークＳ４だけ下降させることにより、第１分注ティップ４３、第２分注ティップ４４，分注ノズル４５のうちのいずれかが、結晶化プレート１６に対して接近し、分注ティップやノズルの下端部は分注対象に応じた所定の高さレベルで停止する。
【００４１】
図６は、この分注ヘッド部３３を用いて行われる結晶化プレート作製動作における分注操作を示している。まず最初に第１分注ヘッド３７を選択して、第１分注ティップ４３に結晶化溶液リザーバ２５から結晶化溶液２５ａを取り出し、次いで図６（ａ）に示すように、第１分注ティップ４３によってウェル１６ａの貯液部１６ｃ内に結晶化溶液２５ａを分注する。このとき、第１分注ティップ４３は大型サイズの結晶化溶液用ティップであることから、貯液部１６ｃ内への分注量が多い場合でも短時間で分注を完了することができる。
【００４２】
そしてこの後、第３分注ヘッド３９を選択し、蛋白質溶液リザーバ２６から蛋白質溶液２６ａを取り出し、図６（ｂ）に示すように、貯液部１６ｃ内に結晶化溶液２５ａが分注されたウェル６ａを対象として、液保持部１６ｂの頂部のポケット内に蛋白質溶液２６ａを分注する。
【００４３】
次いで第２分注ヘッド３８が選択され、図６（ｃ）に示すように、第２分注ティップ４４によって貯液部１６ｃ内の結晶化溶液２５ａの一部を吸引し、液保持部１６ｂに既に分注されている蛋白質溶液２６ａに所定量の結晶化溶液２５ａを加え合わせる。このとき、第２分注ティップ４４は小型サイズの結晶化溶液用ティップであることから、蛋白質溶液２６ａに加え合わせる結晶化溶液の量が微量である場合にも、精度の良い分注が行われる。
【００４４】
上記構成において、分注ヘッド部３３および前述の分注ヘッド移動機構は、分注ステージ１１ａにセットされた結晶化プレート１６のウェル１６ａについて貯液部１６ｃに結晶化溶液２５ａを分注し液保持部１６ｂに蛋白質溶液２６ａを分注する分注手段を構成する。そしてこの分注手段は、単一の分注ヘッド部３３に、結晶化溶液２５ａを分注する結晶化溶液分注ヘッド（第３分注ヘッド３９）と、蛋白質溶液２６ａを分注する蛋白質溶液分注ヘッドとを備えた形態となっている。
【００４５】
さらに、この蛋白質溶液分注ヘッドとして、貯液部１６ｃに結晶化溶液２５ａを分注する第１分注ヘッド３７と、液保持部１６ｂに結晶化溶液２５ａを分注する第２分注ヘッド３８を備えており、前述の分注操作（図６参照）においては、第２分注ヘッド３８は、貯液部１６ｃから結晶化溶液２５ａを吸引して液保持部１６ｂに分注する。
【００４６】
図２において、分注ステージ１１ａの側方（ストック部１２の反対側）に配設されたシール貼付部５０について説明する。作業エリア１１上には、スライドテーブル５１が配設されている。スライドテーブル５１上には結晶化プレート１６を保持するプレート保持部５２がＹ方向にスライド自在に装着されており、プレート保持部５２は移動手段（図示省略）によりＹ方向に往復動する。プレート保持部５２には、分注ステージ１１ａにて分注操作が完了した結晶化プレート１６が載置され保持される。
【００４７】
スライドテーブル５１の上方には、シール貼付ヘッド５５が昇降自在に配設されている。シール貼付ヘッド５５には、シール供給部５３から引き出されたシート状のシール部材５６が供給される。シール部材５６は剥型紙に積層された状態で供給され、シール貼付動作においては、シール貼付ヘッド５５をプレート保持部５２に保持された結晶化プレート１６の上面に押圧した状態で結晶化プレート１６をシール貼付ヘッド５５に対して水平方向（Ｙ方向）に相対移動させる。
【００４８】
これにより、結晶化プレート１６の上面には、シール部材５６が貼着され、そしてシール部材５６が剥離された後の剥型紙は、剥型紙回収部５４に巻き取られて回収される。このシール部材５６の貼着により全てのウェル１６ａの上面が塞がれて密閉される（図３参照）。シール貼付部５０は、結晶化溶液２５ａと蛋白質溶液２６ａとが分注されたウェル１６ａを密閉する密閉手段となっている。
【００４９】
筐体３の側面には、シール貼付部５０に隣接した位置に結晶化プレート１６搬出用の開口部３ｃが設けられている。シール貼付部５０にて上面にシール部材５６が貼り付けられた結晶化プレート１６は、搬送ヘッド２１によって開口部３ｃを介して蛋白質結晶検出装置５に搬出される。開口部３ｃにはバーコード読取部５７が配設されており、搬出される結晶化プレート１６に付されたＩＤコードは、バーコード読取部５７によって読み取られ、これにより各結晶化プレート１６が識別される。
【００５０】
次に、図７を参照して蛋白質結晶化プレート作製装置の制御系の構成を説明する。図７において、蛋白質結晶化プレート作製装置２は通信機能を備えており、通信インターフェース６５に接続されたＬＡＮシステム６６を介して、上位制御部であるホストコンピュータ６７に接続されている。通信インターフェイス６５は処理部６０に接続されている。
【００５１】
処理部６０は、データ記憶部６１に記憶された各種データに基づいて、プログラム記憶部６２に記憶された各種処理プログラムを実行することにより、後述する各種動作および処理機能を実現する。ここでは、プログラム記憶部６２には、蛋白質結晶化プレート作製動作プログラム６２ａが記憶されており、このプログラムを実行することにより、後述する蛋白質結晶化プレート作製動作が行われる。
【００５２】
データ記憶部６１は、消耗品情報記憶部６１ａ、分注操作情報記憶部６１ｂ、供給リザーバ情報記憶部６１ｃおよび結晶化プレート情報記憶部６１ｄを含んでいる。消耗品情報記憶部６１ａには、蛋白質結晶化プレート作製動作において使用される消耗品についての情報、すなわちストック部１２における結晶化プレート１６やティップラック１７，１８およびシール供給部５３におけるシール部材５６のストック情報を記憶する。
【００５３】
このストック情報には、これらがストックされている位置や装置稼動中の各タイミングにおけるストック残量などが含まれる。搬送部２０は、このストック情報に基づき、各消耗品をストック部１２から取り出す。ストック残量は、予めティーチング入力された初期値から分注動作毎に消費量を減算することによりリアルタイムで更新される。このストック残量を常に監視することにより、消耗品切れによる装置停止を防止または事前に報知できるようになっている。
【００５４】
分注操作情報記憶部６１ｂは、ホストコンピュータ６７からダウンロードされる分注操作情報、すなわち分注手段によって結晶化プレート１６の所定のウェル６ａに所定の液体を所定量だけ分注するために必要な情報を記憶する。この分注操作情報は、結晶化プレート１６におけるウェル１６ａの配列位置を示すウェル情報と、蛋白質溶液２６ａと結晶化溶液２５ａとの組み合わせ（どの種類の蛋白質溶液２６ａと結晶化溶液２５ａとを同一ウェル内に分注するか）を示す情報が含まれる。
【００５５】
供給リザーバ情報記憶部６１ｃは、供給リザーバ情報、すなわち蛋白質溶液供給リザーバ２６，結晶化溶液供給リザーバ２５の作業エリア１１における位置や、これらのリザーバの各ウェルに貯溜されている溶液の種類を示す情報を記憶する。前述の分注操作情報およびこの供給リザーバ情報に基づいて分注ヘッド駆動機構が動作することにより、所定の溶液を分注ヘッド部３３によって正しく取り出すことができる。
【００５６】
結晶化プレート情報記憶部６１ｄは、分注操作後の各結晶化プレート１６について、結晶化プレートと分注操作情報を関連づけた結晶化プレート情報、すなわちＩＤコードによって識別・特定される個別の結晶化プレート１６の各ウェル１６ａについて、同一ウェル内に分注された蛋白質溶液２６ａと結晶化溶液２５ａとの組み合わせを特定可能な情報を記憶する。これにより、分注操作後の蛋白質結晶化観察において、蛋白質結晶検出結果と結晶化条件（蛋白質溶液２６ａと結晶化溶液２５ａとの組み合わせ）とを正しく符合させることができる。
【００５７】
また処理部６０は、蛋白質結晶化プレート作製動作プログラム６２ａに従って、分注ヘッド移動機構３０，分注ヘッド部３３，ストック部１２，搬送部２０，シール貼付部５０の動作を制御する。バーコード読取部５７は、開口部３ｃから搬出される結晶化プレート１６から読み取ったＩＤコードを処理部６０に伝達する。これにより、前述の結晶化プレート情報作成のためのＩＤコードが提供される。表示処理部６３は、データ入力時の案内画像などを表示ディスプレイ装置に表示させる処理を行う。操作・入力処理部６４は、制御パネル４に設置されたタッチキーなどの入力手段によって処理部６０に対して操作指令やデータ入力を行う。
【００５８】
次に図８を参照して、蛋白質結晶化プレート作製動作について説明する。この動作は処理部６０が蛋白質結晶化プレート作製動作プログラム６２ａを実行することによって行われ、これにより、蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングのために各ウェルに蛋白質溶液と結晶化溶液とが分注された結晶化プレートが準備される。
【００５９】
まず、空の結晶化プレート１６をストック部１２から搬送部２０によって取り出して分注ステージ１１ａに搬送する（ＳＴ１）。次いで、分注操作情報記憶部６１ｂから分注操作情報を読み取る（ＳＴ２）。そしてこの分注操作情報に基づいて分注ヘッド部３３を結晶化プレート１６に対して移動させ、第１のウェル１６ａに対する分注操作を実行する（ＳＴ３）。これにより、図６に示す分注操作が実行される。
【００６０】
この後、次のウェルの有無が判断され（ＳＴ４）、次のウェルがあれば次のウェルに対する分注操作を実行し（ＳＴ５）、以降（ＳＴ４）にて次のウェル無しと判断されるまで同一処理を反復実行する。そして（ＳＴ４）にて次のウェル無しと判断されたならば、シール貼付部５０に分注操作後の結晶化プレート１６を搬送する（ＳＴ６）。
【００６１】
そしてここで結晶化プレート１６上面へのシール貼付けを実行し（ＳＴ７）、完成した結晶化プレート１６を蛋白質結晶検出装置５へ搬送する（ＳＴ８）。この搬送の途中で読取られた当該結晶化プレート１６のＩＤコードを分注操作情報と組み合わせることにより結晶化プレート情報を作成し、結晶化プレート情報記憶部６１ｄに記憶する（ＳＴ９）。そしてホストコンピュータ６７に蛋白質結晶化プレート作製動作の終了を通知して、全動作を終了する。
【００６２】
次に図９を参照して、蛋白質結晶検出装置５の全体構造を説明する。蛋白質結晶観察装置５は、蛋白質結晶化プレート作製装置２によって作成された結晶化プレート１６を対象として、蒸気拡散法により蛋白質溶液内で生成した蛋白質結晶を検出するために使用される。
【００６３】
図９、図１０において、蛋白質結晶検出装置５は、箱形状の筐体６内に形成された恒温室にストレージ部７０、搬送ユニット７１および観察部７３を配置した構成となっている。恒温室６は内部雰囲気を所定環境に保持する温調機能を備えており、図９に示すように、筐体６の側面には蛋白質結晶化プレート作製装置２の開口部３ｃから搬出される結晶化プレート１６を内部へ搬入するための搬入口６ｂが設けられている。搬入口６ｂは、搬入口開閉機構（図示省略）によって開閉自在となっている。
【００６４】
恒温室の内部構造を説明する。恒温室の内部には、奥側壁面に沿って縦型棚形状のストレージ部７０が配置されている。ストレージ部７０は棚状に仕切られた複数の収納部７０ａを備えており、それぞれの収納部７０ａには結晶化プレート作製装置２によって分注操作が行われウェル１６ａが密閉された結晶化プレート１６が１つだけ収容される。蛋白質結晶検出装置５は、ウェル１６ａが密閉された結晶化プレート１６を所定環境下で複数個収容する結晶化容器収容手段となっている。
【００６５】
ストレージ部７０の前面には搬送ユニット７１が配置されている。搬送ユニット７１は、Ｘテーブル７１Ｘ、Ｙテーブル７１Ｙ、Ｚテーブル７１Ｚ、回転ヘッド７１Ｒ、プレート保持ヘッド７２を備えている。Ｘテーブル７１Ｘは、床面に水平姿勢でＸ方向（ストレージ部７０に平行な方向）に配設されており、Ｘテーブル７１Ｘに立設されたＺテーブル７１Ｚには、Ｙテーブル７１Ｙが水平姿勢で装着されており、Ｙテーブル７１には回転ヘッド７１Ｒが装着されている。
【００６６】
回転ヘッド７１Ｒの回転軸にはプレート保持ヘッド７２が装着されている。Ｘテーブル７１Ｘ、Ｙテーブル７１Ｙ、Ｚテーブル７１Ｚを駆動することにより、プレート保持ヘッド７２はストレージ部７０の前面でＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動する。また、回転ヘッド７１Ｒを駆動することにより、保持ヘッド８の水平方向の向きを変更することができる。
【００６７】
そしてこのＸＹＺ方向の移動により、プレート保持ヘッド７２は搬入口６ｂから搬入されるプレート１６をアーム７２ａによって挟んで保持し、ストレージ部７０の指定された収容部７０ａに収納する。収納部５ａで所定時間保持された結晶化プレート１６は、搬送ユニット７１のプレート保持ヘッド７２によって保持され、プレート保持ヘッド７２が移動することにより、観察部７３まで搬送される。
【００６８】
観察部７３は基台７４上に立設されたフレーム７４ａに、観察テーブル７５を水平姿勢で装着し、観察テーブル７５の上方にカメラ７６を配置した構成となっている。観察テーブル７５にはプレート保持ヘッド７２によって搬送された結晶化プレート１６が載置され、セットされる。観察テーブル７５に備えられたＸＹＺ移動機構を駆動することにより、プレート１６はＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動する。
【００６９】
この状態の結晶化プレート１６を所定の温度雰囲気下で保管することにより、蛋白質溶液２６ａ中の溶媒成分を蒸発させ、これにより蛋白質溶液２６ａの蛋白質濃度を過飽和状態にまで高めて蛋白質結晶を生成する。このとき、蛋白質溶液２６ａから蒸発する溶媒と結晶化溶液２５ａに吸収される蒸気とが平衡状態を保ちながら蛋白質溶液２６ａからの溶媒の蒸発が緩やかに進行することにより、安定した結晶生成が行われる。
【００７０】
観察部７３はこのような結晶生成過程の結晶化プレート１６を観察することにより、各ウェル１６ａにおける蛋白質結晶の有無や結晶化の度合いを検出する。すなわち観察部７３の観察機能および後述する処理部８０が結晶検出プログラム８２ａを実行することにより実現される処理機能は、密閉されたウェル１６ａ内の蛋白質溶液２６ａ内に生成した蛋白質結晶を検出する蛋白質結晶検出手段となっている。
【００７１】
観察動作においては、図１１に示すように、観察テーブル７５にセットされた結晶化プレート１６をカメラ７６の下方に移動させ、観察対象のウェル１６ａ内の液保持部１６ｂをカメラ７６の撮像光軸に位置合わせする。そして下方の照明装置７７から照明光を照射した状態で、カメラ７６によって結晶化プレート１６を撮像することにより、結晶化プレート１６に保持された蛋白質溶液の観察画像が撮り込まれる。
【００７２】
次に、図１２を参照して、蛋白質結晶観察装置の制御系の構成を説明する。図１２において、蛋白質結晶検出装置５は通信インターフェイス８７を備えており、通信インターフェイス８７はＬＡＮシステム６６を介して蛋白質結晶検出装置５内部の制御処理を行う処理部８０と上位制御部であるホストコンピュータ６７との制御信号の授受を行う。
【００７３】
処理部８０は、データ記憶部８１に記憶された各種データに基づいて、プログラム記憶部８２に記憶された各種処理プログラムを実行することにより、後述する各種動作および処理機能を実現する。ここでは、プログラム記憶部８２には、結晶検出プログラム８２ａ、観察動作プログラム８２ｂが記憶されており、これらのプログラムを実行することにより、後述する蛋白質溶液の観察動作および蛋白質溶液中の蛋白質結晶を検出する処理が行われる。
【００７４】
データ記憶部８１は、処理画像記憶部８１ａ、観察画像記憶部８１ｂ、結晶化情報記憶部８１ｃを備えており、処理画像記憶部８１ａは、蛋白質結晶検出処理において各種の処理が行われた後の処理画像を記憶する。観察画像記憶部８１ｂは、カメラ７６によって撮り込まれた蛋白質溶液２６ａの観察画像を記憶する。
【００７５】
後述する蛋白質結晶検出処理においては、観察画像記憶部８１ｂに記憶された観察画像が処理対象となる。結晶化情報記憶部８１ｃは、結晶化情報、すなわち蛋白質結晶検出処理において結晶化が検出された観察画像の画像データや、観察画像が取得された結晶化プレート・ウェルを特定する情報および当該結晶化プレートを観察した観察時刻などの情報を記憶する。
【００７６】
また処理部８０には、表示処理部２３、操作・入力処理部２４、カメラ７６、観察ステージ７５、搬入口開平機構８５，搬送ユニット７１および温調ユニット８６が接続されている。温調ユニット８６は、ホストコンピュータ６７から処理部８０を経由して送られる温度指令に従って恒温室内の温度調整を行う。これにより、恒温室内部の温度が設定温度に保たれる。
【００７７】
搬送ユニット７１は、処理部８０からの制御信号に従って、恒温室６内における結晶化プレート１６の搬送、すなわち恒温室６に設けられた搬入口６ｂを介して搬入されるプレート１６をストレージ部７０の所定の収納部７０ａに収納する動作や、収納部７０ａから結晶化プレート１６を取り出して観察部７３へセットする動作などの搬送動作を行う。搬入口開閉機構８５は、処理部８０からの制御信号に従って搬入口６ｂの開閉を行う。
【００７８】
また処理部８０が観察テーブル７５、カメラ７６を制御することにより、観察テーブル７５に保持された結晶化プレート１６の移動、カメラ７６による蛋白質溶液の画像の撮り込みが実行される。表示処理部８３は、カメラ７６によって撮り込まれた観察画像や各種の処理画像を表示するほか、データ入力時の案内画像などを表示させる処理を行う。操作・入力処理部８４は、キーボードなどの入力装置を操作することにより、処理部８０に対して操作指令やデータ入力を行う。
【００７９】
次に蛋白質結晶を検出するための観察動作について、図１３のフローを参照して説明する。この観察動作は、処理部８０が観察動作プログラム８２ｂを実行することにより行われ、観察動作開始に際しては、上流側装置から搬入口６ｂを介して搬入された結晶化プレート１６は、収納部７０ａに収容・保管されている。
【００８０】
まず図１３において、指定された結晶化プレート１６を搬送ユニット７１によって取り出して観察ステージ７５へ移動する（ＳＴ１１）。そして先頭のウェル１６ａをカメラ７６の直下の観察位置に位置決めする（ＳＴ１２）。この後、照明装置７７を点灯して、カメラ７６によって画像取り込みを実行する（ＳＴ１３）。そしてこの後、後述する蛋白質結晶検出処理が実行される（ＳＴ１４）。
【００８１】
このウェルを対象とした蛋白質結晶検出処理が終了したならば、次のウェルの有無を判断する（ＳＴ１５）。ここで次のウェルがある場合には、次のウェルを観察位置に位置決めし（ＳＴ１６）、（ＳＴ１３）に戻って同様の処理を反復実行する。そして（ＳＴ１５）にて次のウェル無しと判断されたならば、処理画完了した結晶化プレート１６を収納部７０ａに返却する（ＳＴ１７）。そしてホストコンピュータ６７に観察動作終了を通知して（ＳＴ１８）、観察動作実行処理を終了する。
【００８２】
上述の観察動作において、結晶化プレート１６を恒温室から外部に持ち出すことなく全ての動作を行うことが可能となっており、観察の都度結晶化プレートを持ち出す方式と比較して、結晶化プレートの温度条件が変化することによる結晶育成条件のばらつきを排除してスクリーニング精度を向上させることができるとともに、結晶化プレートを冷却状態から室温に曝す際に生じる結露による観察視野の曇りが発生せず良好な観察結果を得ることが可能であり、蛋白質結晶検出のための観察作業を効率よく高い信頼性で行うことができる。
【００８３】
次に、（ＳＴ１４）にて実行される蛋白質結晶検出処理について図１４を参照して説明する。まず観察画像に対して画像処理を行い（ＳＴ２１）、結晶化判定を行う（ＳＴ２２）。そしてここで結晶化の可能性がなしと判定されたならば、処理を終了する。また（ＳＴ２２）にて結晶化の可能性ありと判定されたならば、当該処理において対象とした観察画像が得られた結晶化プレート６を示す結晶化プレート情報、ウェル情報、観察画像、観察時刻などの結晶化情報を結晶化情報記憶部２１ｃに記憶し（ＳＴ２４）、当該観察画像を対象とした蛋白質検出処理を終了する。
【００８４】
上述の結晶化プレート作製装置２と蛋白質結晶検出装置５を組み合わせた蛋白質結晶化条件スクリーニング装置１の構成において、結晶化プレート作製装置２の搬送部２０は、分注ステージ１１ａおよび密閉手段を対象とする第１搬送手段であり、蛋白質結晶検出装置５の搬送ユニット７１は、結晶化溶液収容手段を対象とする第２搬送手段となっている。そしてこれらの第１搬送手段、第２搬送手段により結晶化容器搬送手段が構成される。
【００８５】
そして蛋白質結晶検出装置５は、ウェル１６ａが密閉された結晶化プレート１６を所定環境下で複数個収容する恒温室と、この恒温室内に配置され結晶化プレート１６内で生成された蛋白質結晶を検出する観察部７３を備えている。そして前述の第２搬送手段は、恒温室内で結晶化プレート１６を搬送する構成となっている。
【００８６】
上記構成により、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法において、結晶化プレートを効率よく自動的に作製することができ、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することができる。
【００８７】
なお上記実施の形態では、結晶化プレート１６を収容する恒温室内に蛋白質結晶検出手段としての観察部７３を配置した例を示したが、恒温室の外部に観察部を設けるようにしてもよい。また、蛋白質結晶検出手段としてカメラ１０によって結晶化プレート１６内の蛋白質溶液を観察する方式を示したが、これ以外の方法を用いて蛋白質結晶を検出してもよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、シッティングドロップ方式による結晶化容器の溶液収容部に結晶化溶液およびタンパク質溶液を分注する分注手段と、結晶化溶液と蛋白質溶液が分注された溶液収容部を密閉する密閉手段と、結晶化容器を分注ステージ，密閉手段へ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えたので、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化容器を効率よく作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の透過斜視図
【図３】本発明の一実施の形態において使用される結晶化プレートの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態において使用される結晶化プレートの部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の分注ヘッド部の正面図
【図６】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置による分注操作の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の制御系の構成を示すブロック図
【図８】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶化プレート作製装置による蛋白質結晶化プレート作製動作を示すフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の透過斜視図
【図１０】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の断面図
【図１１】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の観察部の部分断面図
【図１２】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置の制御系の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置による観察動作のフロー図
【図１４】本発明の一実施の形態の蛋白質結晶検出装置による蛋白質結晶検出処理のフロー図
【符号の説明】
１  蛋白質結晶化条件スクリーニング装置
２  結晶化プレート作製装置
５  蛋白質結晶検出装置
１１ａ  分注ステージ
１２  ストック部
１６  結晶化プレート
１６ａ  ウェル
１６ｂ  液保持部
１６ｃ  貯液部
２０  搬送部
２５ａ  結晶化溶液
２６ａ  蛋白質溶液
３０  分注ヘッド移動機構
３３  分注ヘッド部
３７  第１分注ヘッド
３８  第２分注ヘッド
３９  第３分注ヘッド
５０  シール貼付部
５６  シール部材
【図１】
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【図２】
2004198395.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004198395.tif 000010
【図９】
2004198395.tif 000011
【図１０】
2004198395.tif 000012
【図１１】
2004198395.tif 000013
【図１２】
2004198395.tif 000014
【図１３】
2004198395.tif 000015
【図１４】
2004198395.tif 000016