(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験サンプルにおけるイン・サイチュー結晶形成を評価するスクリーニング装置であって、
前記試験サンプルから光学画像データを取得する光学撮像手段と、
前記試験サンプルからＸ線回折データを取得するＸ線回折装置であって、前記Ｘ線回折装置と前記光学撮像手段とが共通の筐体内に実装されているＸ線回折装置と、
前記光学撮像手段と前記Ｘ線回折装置とに連結された処理手段であって、前記光学画像データから光学画像品質パラメタと、前記Ｘ線回折データからＸ線回折品質パラメタとを計算するように適合しており、前記光学画像品質パラメタと前記Ｘ線回折品質パラメタとから結晶学適性パラメタをさらに計算するように適合しており、前記結晶学適性パラメタは後続する収穫とＸ線結晶学における前記試験サンプル中の結晶材料の適性の尺度となる処理手段と、
前記試験サンプルを前記装置内に実装する支持手段であって、前記試験サンプルを前記光学撮像手段と前記Ｘ線回折装置との間で移動させるインテグラルトランスレーション手段を持つ支持手段とを有す、スクリーニング装置。
【請求項２】
前記Ｘ線回折データは前記試験サンプルのＸ線振動画像を持つ、請求項１に記載のスクリーニング装置。
【請求項３】
前記支持手段と前記Ｘ線回折装置との間の交差点で定義される回転軸を持ち、前記トランスレーション手段は前記支持手段を前記回転軸に平行及び垂直に移動させるよう適合している、請求項１あるいは請求項２に記載のスクリーニング装置。
【請求項４】
前記Ｘ線回折装置はＸ線源を有し、前記回転軸は前記Ｘ線源から前記支持手段までの間のビーム経路に垂直である、請求項３に記載のスクリーニング装置。
【請求項５】
前記トランスレーション手段は、前記支持手段を前記回転軸の周りに回転させるよう適合している、請求項３あるいは請求項４に記載のスクリーニング装置。
【請求項６】
前記光学画像品質パラメタは、前記試験サンプルの、鮮鋭度、直線性、形状、寸法、純度、及び分離という属性のうちの一以上に依る、請求項１から５のいずれかに記載のスクリーニング装置。
【請求項７】
前記Ｘ線回折品質パラメタは、前記試験サンプルの、解像度、モザイシティ、索引付けという属性のうちの一以上に依る、請求項１から６のいずれかに記載のスクリーニング装置。
【請求項８】
前記スクリーニング装置は一列内の複数のサンプルの結晶学適性パラメタを計算するようさらに適合しており、
前記処理手段は光学画像データとＸ線回折データが前記列内の複数のサンプル用に取得される順序を制御する請求項１から７のいずれかに記載のスクリーニング装置。
【請求項９】
前記順序を、各サンプルに光学画像データが最後に取得されてからの経過時間、各サンプルにＸ線画像データが最後に取得されてからの経過時間、各サンプルの前記光学画像品質パラメタ、各サンプルの前記Ｘ線回折品質パラメタ、および各サンプルの前記結晶学適性パラメタのうちの一以上を用いて設定する請求項８に記載のスクリーニング装置。
【請求項１０】
前記スクリーニング装置内の空気の温度を制御するよう適合している温度制御手段をさらに含む、請求項１から９のいずれかに記載のスクリーニング装置。
【請求項１１】
試験サンプルにおけるイン・サイチュー結晶形成を評価する方法であって、
光学撮像手段で前記試験サンプルから光学画像データを取得する工程と、
前記光学画像データから光学画像品質パラメタを計算する工程と、
前記光学画像品質パラメタに依存して、前記試験サンプルを前記光学撮像手段からＸ線回折装置に移動させる工程と、
前記Ｘ線回折装置で前記試験サンプルからＸ線回折データを取得する工程と、
前記Ｘ線回折データからＸ線回折品質パラメタを計算する工程と、
前記光学画像品質パラメタと前記Ｘ線回折品質パラメタとから結晶学適性パラメタを計算する工程であって、前記結晶学適性パラメタは後続する収穫とＸ線結晶学における前記試験サンプル中の結晶材料の適性の尺度となる計算工程とを含む方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線回折データは前記試験サンプルの領域のＸ線振動画像を持つ、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｘ線回折データを取得する手段は、支持手段を前記Ｘ線回折装置に対して角度を持って移動させることを含み、前記試験サンプルが前記支持手段に実装されることでＸ線振動画像が作成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記支持手段を前記Ｘ線回折装置に対して角度を持って移動させることで、前記光学撮像手段を前記試験サンプル上に焦点を合わせる工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学画像品質パラメタは、前記試験サンプルの、鮮鋭度、直線性、形状、寸法、純度、及び分離という属性のうちの一以上に依る、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｘ線回折品質パラメタは、前記試験サンプルの、解像度、モザイシティ、索引付けという属性のうちの一以上による、請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記試験サンプルを移動させる工程は、複数のさらなるサンプルのために計算される光学画像パラメタにさらに依る、請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかに言って、Ｘ線回折分野に関しており、特に、Ｘ線結晶学分野に関している。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線結晶学は分子構造の情報を入手するのに広く利用される技術である。この技術は、結晶からＸ線の特徴的回折を使用して、観察される回折を構成する、結晶を構成する分子から三次元モデルを生成することができる。
【０００３】
Ｘ線結晶学は生物学研究において、対象の三次元分子構造を（特に、タンパク質のもの）構築する文脈でしばしば使用される。この文脈において、Ｘ線結晶学はしばしば、タンパク質結晶学と呼ばれる。近年、顕著な国際的投資がタンパク質結晶学技術に対して行われており、これには、「高生産性（ｈｉｇｈ−ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）」法に繋がるタンパク質生成、精製、結晶化、Ｘ線回折、データ減少、および構造解が含まれている。それにも関わらず、技術はしばしば、表現されるタンパク質から構造へ到達する際の高い摩耗率によって依然面倒である。
【０００４】
特に困難な点は、液体媒体中の希薄な量の単結晶からＸ線結晶学に適した単結晶の生成を試みる結晶化プロセスである。タンパク質の結晶化の典型的な方法は、例えば「ハンギングドロップ」「シッティングドロップ」法を例とする蒸気拡散であり、これにより、溶液中のタンパク質及び結晶試薬のマイクロリットルあるいはナノリットルの液滴が、溶液中の結晶試薬の貯槽を含むウェルに、高い濃度で導きいれられる。そのウェル内でその液滴と貯槽溶液の間には短い距離しかない。ウェルはその後封をされ、液滴及び貯槽溶液の濃度が異なることから、液滴及びタンパク質の結晶から水散乱が形成されることがある。他の結晶化技術には、マイクロバッチ技術、透析技術、及びゲル結晶成長法が含まれる。
【０００５】
典型的には単結晶は複数のウェルを持つコンテナ内で成長し、ここで各ウェルは異なる結晶溶液のおよび／または異なるタンパク質の液滴を含んでいる。最適な結晶化条件が知られていない場合、たびたび、多ウェルコンテナを設定して、結晶条件範囲を、結晶溶液の濃度、ｐＨ、あるいはその他のパラメタの範囲で、スクリーニングすることもできる。結晶材料は幾つかのウェルの中で数日間あるいは数週間の期間で形成されることがある。そのような場合、結晶が形成されたウェルを特定して、多量の結晶材料で（例えばタンパク質）結晶成長条件を増加できるようにすることが必要となる。結晶は極小さいので、このような特定は難しい（１‐５０ミクロンの長さの規定である）。伝統的にはこの特定は光顕微鏡を利用して視覚的に結晶材料を特定することで行われてきたが、光散乱などのその他の技術により情報を得ることもできる。多くのウェルを検査、及び定期的間隔で再検査するので、手動検査は労働力を要しとても遅い。近年、多ウェルを持つコンテナ内での結晶の光学特定が画像認識技術により自動化されてきており、数々の自動あるいは半自動光学スキャナが今では市販されている（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐ．のＲｈｏｍｂｉｘ  Ｖｉｓｉｏｎ、Ｒｉｇａｋｕ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＭｉｎｓｔｒｅｌ、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｉｎｃ．のＣｒｙｓｔａｌ  Ｆａｒｍ）。
【０００６】
スクリーニングにより最適な結晶条件の特定をした後、より大きな結晶を育てようという期待から、同じ種類の多ウェルコンテナ内で結晶化させる材料をより大量に使用して、結晶成長手順を増加させることもできる。タンパク質の場合、これはウェルごとに数ミリグラムの純粋なタンパク質を必要とすることもある。よって最高の回折品質を持つウェルで形成された結晶を特定する必要がある。典型的には、これはさらに光学検査を用いて、上述の結晶スクリーニングで使用した同じ商業製品を手動あるいは自動で使用して行うこともできる。
【０００７】
最後に、結晶条件のスクリーニング、および結晶成長の増加に続き、最も期待できる結晶が収穫されるべきである。これは結晶を手動でクリオソリューションに操作して、その後クリオループ、あるいはキャピラリに操作して、結晶の回折品質の観察のために結晶をＸ線ビーム上に実装させる。結晶収穫は特に労力を要する工程であり、繊細な結晶が損傷を受ける危険性をはらむ。
【０００８】
Ｘ線結晶学の目的から首尾よく成長している結晶を正確に特定することは、明らかに極めて重要なことである。上述のように、従来の技術は手動で、あるいは自動化されたプロセスを利用して、サンプルを光学的に検査することに頼っている。しかし、現行の光学検査方法は幾つかの重大な欠点を持つ。
・ 光学検査は、あまりあるいは全く光コントラストがない場合、液体媒体内で成長するオブジェクトを確実に特定することができない。
・ 光学検査は、液体媒体内で成長するオブジェクトが結晶、無結晶材料いずれであるかを確実に区別できない。
・ 光学検査は、液体媒体中で成長する結晶が対象となっている物質であるか否か確実に区別することができない；例えば、タンパク質結晶学においては、タンパク質結晶の変わりに、塩結晶が形成されることがとてもよくある、あるいは、タンパク質リガンド複合体の場合、小さなリガンド分子が、複合される代わりに結晶化することがとてもよくある。
・ 光学検査は、一液体媒体で成長する単結晶の回折品質にアクセスすることができない；光学検査は単に、結晶の物理的形状及び寸法から回折品質を推測することができるだけであり、しばしばこれは偽陽性を生み、一方、真の回折品質は単にＸ線ビームを利用してのみ確実に解明することができる。
【０００９】
Ｘ線スクリーニング技術が、光学スクリーニングに固有の欠陥の幾つかを克服する目的から示唆されてきた。これら技術は個別の結晶をそれらの成長環境中（つまり、イン・サイチュー）にスクリーニングすることが好ましい。例えば、米国特許公報10／０４２，９２９は結晶成長インキュベータの反対側に配置されたＸ線源とＸ線検知器からなる装置を記載している。しかし、この技術は回折物質の存在・不在を解明することに限られており、回折品質を確実に判断することはできない。さらには、回折物質の性質はこの技術を使用してでは確実に特定することができない。例えば、塩結晶の存在（望ましいタンパク質結晶の代わりに）は、その平面のうちの一つについてＢｒａｇｇ条件が満足されるように結晶が偶然に配置されている場合においてしか検知されない。同様の技術が米国特許６，８３６，５３２及び６，８５９，５２０に開示されており、同等の限定を持つ。
【００１０】
さらに、Ｘ線スクリーニング技術はその性質上の制限を持つ。回折原則に依るＸ線技術いずれにも固有なのは、結晶の形態、結晶寸法などの大切な実際上の詳細を確立することができないことであり、液滴中で結晶が他のオブジェクトとどのくらい近接しているか、はＸ線回折では用意には確立されない。このような要素は、結晶をＸ線結晶学のために収穫および実装できるか、などの実際問題を考えたとき、明らかに不可欠である。
【００１１】
光学検査技術およびＸ線検査技術両方における欠点が意味しているのは、結晶条件のスクリーニングが非常に頻繁に偽陽性に繋がり得、それ自身、成長条件を増す試みを行う際に時間と材料について費用のかかる無駄に繋がり、オブジェクトを収穫した後になって初めて、対象材料の結晶ではなかった、あるいは回折品質が悪いということに気づく、ということになる。さらには、収穫後に回折品質が悪いと示されると、現在においては収穫プロセス自体が繊細な結晶を損傷させ回折品質を減じたのか、知るのは不可能である。
【００１２】
結果的にこの分野で必要とされているのは、対象材料の結晶を、結晶条件の早期スクリーニング段階、及び成長条件が増加させられた後、両方において確実に特定することである。さらにこの分野で必要なのは、Ｘ線結晶学のための推定上の結晶の広義の適性を、それらが育てられた液体媒体から収穫する前に確実に評価することである。
【発明の開示】
【００１３】
本発明の第一局面によると、試験サンプルにおけるイン・サイチュー結晶形成を評価するスクリーニング装置であって、前記試験サンプルから光学画像データを取得する光学撮像手段と、前記試験サンプルからＸ線回折データを取得するＸ線回折装置であって、前記Ｘ線回折装置と前記光学撮像手段とが共通の筐体内に実装されているＸ線回折装置と、前記光学撮像手段と前記Ｘ線回折装置とに連結された処理手段であって、前記光学画像データから光学画像品質パラメタと、前記Ｘ線回折データからＸ線回折品質パラメタとを計算するように適合しており、前記光学画像品質パラメタと前記Ｘ線回折品質パラメタとから結晶学適性パラメタをさらに計算するように適合しており、前記結晶学適性パラメタは後続する収穫とＸ線結晶学における前記試験サンプル中の結晶材料の適性の尺度となる処理手段と、前記試験サンプルを前記装置内に実装する支持手段であって、前記試験サンプルを前記光学撮像手段と前記Ｘ線回折装置との間で移動させるインテグラルトランスレーション手段を持つ支持手段とを有す、スクリーニング装置が提供される。
【００１４】
本発明は、イン・サイチュー成長結晶のスクリーニング自動システムを提供する。光学スクリーニング技術およびＸ線スクリーニング技術両方を使用することで、これら技術を単独で使用した際に特有の偽陽性の危険性が避けられる。したがい、本発明により求められる結晶学的適性スコアは、意図した用途に対する結晶の有用性を真に反映しており、三次元分子構造をＸ線結晶学により決定する際の精度を示す。
【００１５】
本発明は、光学画像およびＸ線回折画像の両方を利用して、推定上の結晶の結晶学適性の組み合わせにより量的スコアを作成する。よって、Ｘ線回折分析からの情報は、光学画像のみからの情報を増補する。逆に、光学画像は、Ｘ線回折画像のみからは容易に導き出されない、結晶の形態、結晶寸法、液滴中で結晶が他のオブジェクトとどのくらい近接しているか、などを含む、結晶の結晶学適性についての追加的情報を提供する。このように、光学およびＸ線画像両方の分析を組み合わせることで、どちらの方法も別個では提供できない高度な量的評価を可能とする。例えば、寸法および形態で高スコアな結晶は、Ｘ線回折画像からのスコアが低いことがあり、これにより結晶学適性の総合スコアは低くなる。逆に、イン・サイチューＸ線回折で高いスコアを持つ結晶が光学検査で見つけられる結晶クラスタ内にあることもあり、収穫は非現実的なものとなり、その結果、結晶学適性の総合スコアは、きちんと分離された結晶に比べ低くなる。
【００１６】
Ｘ線スクリーニングを利用することで、本発明では、光学方法で特定されたオブジェクトが結晶質か否かを積極的に確認することができるようになる、例えば、非晶質の材料を識別することは、光学方法のみを用いるのでは不可能な方法で簡単に行うことができる。
【００１７】
光学画像品質パラメタは、例えば、結晶の物理的寸法および形態、および結晶がその成長媒体にある場合には他の結晶からの分離状態などから影響を受ける、というのもこれによりＸ線結晶学用に結晶を収穫および実装することが実際上できるかどうかが決定されるからである。このような特性は光学的に最もよく検査され、光学画像品質尺度とすることができる。
【００１８】
Ｘ線回折品質パラメタは、例えば、結晶性ドメインのパッキングの完全性を示すモザイシティにより影響を受け、さらには、例えば、Ｘ線回折の解像限界および回折を索引付けする能力により特徴づけることができる。このような特性はＸ線を利用する場合にのみ検査され、Ｘ線回折品質尺度とすることができる。
【００１９】
本発明の好適な実施形態は、前記支持手段と前記Ｘ線回折装置との間の交差点で定義される回転軸を持ち、前記トランスレーション手段は前記支持手段を前記回転軸に平行及び垂直に移動させるよう適合している。好適には、Ｘ線回折装置はＸ線源を有し、前記回転軸は前記Ｘ線源と前記支持手段との間のビーム経路に垂直である。好適な実施形態では、この動きにより、試験サンプルを光学画像手段とＸ線回折装置とに正確に配置することができる。
【００２０】
Ｘ線回折装置は振動画像を試験サンプルから取得するよう適合されることが望ましい。振動画像は、サンプルを角度を持ってスキャンすることで得られ、Ｂｒａｇｇ基準が結晶平面のうちの一つに対して満たされる角度をサンプルが通過する際に、検知されるＸ線の強度のピークになる。その後、結晶構造の性質を強いピークの数と位置から推定することができる。Ｘ線回折についての結晶の適性を判定するためのより多くの情報を与えることに加えて、振動撮像の結果は、塩結晶により起こる偽陽性が特定され捨てられることである。実際、振動撮像を利用することで、本発明のシステムは、塩結晶と対象の材料の結晶（特にタンパク質）とを区別するだけでなく、さらには、タンパク質・リガンド複合体の場合、システムは積極的にリガンド結晶とタンパク質結晶とを区別することができる。
【００２１】
本発明の好適な実施形態においては、前記トランスレーション手段は、前記支持手段を前記回転軸の周りに回転させるよう適合している。これにより、振動画像作成を促進することができ、さらには、光学撮像手段内のサンプルに焦点を合わせることに利用することができる。
【００２２】
しばしば、一より多い結晶が任意の試験サンプル内で成長する。各結晶を個別に試験する必要があるので、前記光学撮像手段および前記Ｘ線回折装置両方が、少量の試験サンプルのみから、結晶形成を評価することができることが望ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施形態は、一列内の複数のサンプルの結晶学適性パラメタを算出することができる。本発明では、該列内のサンプルが検査される順番を最適化することができることが望ましい。例えば、光学画像データを取得して、各試験サンプルごとに保存し、試験サンプルに見つかるオブジェクトをその後、好適には、Ｘ線回折のために、各試験サンプルごとに計算された光学画像品質パラメタに依る順番で待機させる。コンテナは多ウェルコンテナでも、結晶を成長させるその他のいかなるコンテナでも構わない。
【００２４】
本発明は、任意のサンプル上の前の試験の時間および結果を保存する手段を有してもよい。このデータは、次の試験の動作を自動化するのに使用されてもよい。例えば、所定の時間試験されない場合、サンプルをさらなる試験のために待たせることもできる。さらには、前の試験の結果を利用して、さらなる試験のために、最も期待できるサンプルに対して、他のサンプルよりも高い優先度を与えることもできる。
【００２５】
本発明ではさらに、結晶サンプルの成長過程の進捗状況を見守ることができることが好ましい。これは、成長過程の複数の機会に結晶を観察することで行うことができる。その早期段階から収穫時点まで結晶成長を見守ることができると、結晶成長条件を最適化する助けになる。例えば、それは、共結晶複合体を生成するために、タンパク質結晶を小分子で浸すのに最適な時間量を決定するのに利用すると特に有益である、というのも、浸す工程が長すぎたり短すぎたりすると、複合体の回折品質が悪くなるからである。
【００２６】
本発明の第二局面によると、試験サンプルにおけるイン・サイチュー結晶形成を評価する方法であって、光学撮像手段で前記試験サンプルから光学画像データを取得する工程と、前記光学画像データから光学画像品質パラメタを計算する工程と、前記光学画像品質パラメタに依存して、前記試験サンプルを前記光学撮像手段からＸ線回折装置に移動させる工程と、前記Ｘ線回折装置で前記試験サンプルからＸ線回折データを取得する工程と、前記Ｘ線回折データからＸ線回折品質パラメタを計算する工程と、前記光学画像品質パラメタと前記Ｘ線回折品質パラメタとから結晶学適性パラメタを計算する工程であって、前記結晶学適性パラメタは後続する収穫とＸ線結晶学における前記試験サンプル中の結晶材料の適性の尺度となる計算工程とを含む方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の一例を添付図面を参照して詳細に記載する。
【００２８】
【図１】本発明の概略を図示する。
【００２９】
【図２】好適な発明の好適な実施形態の斜視図である。
【００３０】
【図３】本発明の好適な実施形態の側面図である。
【００３１】
【図４】本発明の好適な実施形態のトランスレーションステージの斜視図である。
【００３２】
【図５】本発明による自動操作モードのステップを図示する。
【００３３】
【図６】本発明による光学撮像分析のステップを図示する。
【００３４】
【図７】本発明によるＸ線回折分析のステップを図示する。
【００３５】
【図８】本発明により得ることのできる典型的な光学画像を示す。
【００３６】
【図９】本発明により得ることのできる典型的なＸ線回折パターンを示す。
【００３７】
【図１０】本発明により得ることのできる典型的なＸ線回折パターンの断面図を示す。
【００３８】
【図１１】本発明により得ることのできる非晶質散乱の効果を取り除くよう適合された典型的なＸ線回折パターンを示す。
【００３９】
【図１２ａ】本発明による第一例試験サンプルから得られる光学画像を示す。
【００４０】
【図１２ｂ】本発明による第一例試験サンプルから得られるＸ線回折パターンを示す。
【００４１】
【図１３ａ】本発明による第二例試験サンプルから得られる光学画像を示す。
【００４２】
【図１３ｂ】本発明による第二例試験サンプルから得られるＸ線回折パターンを示す。
【００４３】
【図１４ａ】本発明による第三例試験サンプルから得られる光学画像を示す。
【００４４】
【図１４ｂ】本発明による第三例試験サンプルから得られるＸ線回折パターンを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１に概略を示すように、スクリーニング装置は、単色Ｘ線１０２の平行ビームを生成するＸ線源１００を持つ。典型的には、ビームの波長は銅ＫαのＸ線放射あるいはモリブデンＫαＸ線放射の特徴的な輝線を生成する。好適な実施形態においては、Ｘ線源１００は、封止管の焦点の小さいＸ線源あるいは封止管のマイクロフォーカスＸ線管を有すが、さらに回転アノードＸ線源あるいは他のＸ線源を有すこともできる。好適な実施形態においては、Ｘ線源１００はＸ線の露光を制御するシャッター、および多層光学部品などの光学組立体を有すが、さらにポリキャピラリ、モノキャピラリ、およびグラファイト光学部品などのその他の光学コンポーネントを含むこともできる。Ｘ線ビーム１０２は約２００−３００ミクロンの直径を持ち、垂直あるいは水平平面に衝突するような配置をされているが、より小さなあるいはより大きなＸ線ビーム直径を使用することもできる。
【００４６】
システムはさらに、Ｘ線源１００の反対側に配置されるＸ線検知器１０４を持ち、直接ビームと放射状に対称なＸ線の立体角を記録することができる。好適な実施形態においては、検知器１０４は電荷結合素子（ＣＣＤ）検知器に結合された蛍光面である。しかし、多芯比例計数管、画像板など、他のいかなるＸ線面検知器を使用することもできる。ビームストップ１０８は検知器１０４の前に、短い距離を置いて配置され、直接ビームが該検知器に損傷を与えるのを遮る。Ｘ線源１００、ビームストップ１０８、及び検知器１０４は全てお互いに対して固定されている。
【００４７】
結晶イン・サイチューを含んでいる可能性があるコンテナ１３０は、システムに挿入することができる。原則的には、いかなる種類の結晶成長コンテナを利用することができるが、典型的には、これは、２４ウェルあるいは９６ウェルプレートあるいはその派生物である。多ウェルコンテナはシッティングドロップ、ハンギングドロップ、マイクロバッチ、あるいはその他の種類の結晶成長コンテナであってよい。図１ではコンテナ１３０は９６ウェルプレートによるセクションにより表され、コンテナ１３０はシステム内の二つの可能性ある位置に示されている。図１に示すように、コンテナ１３０はｘおよびｙ方向にモータ制御の駆動を可能ならしめるトランスレーション機器に留めつけられている。
【００４８】
好適には、本発明はさらに、矢印１４０が示すアクチュエータのｚ方向へのトランスレーションにより、ｘ−ｙ組立体全体に対してモータによる回転を行い、これによりコンテナをｙ軸の周りに回転させる。回転軸はＸ線ビーム１０２のコンテナ１３０に対する衝突点と交わり、Ｘ線ビーム１２０に垂直である。この回転は図１に示すようにコンテナ１３０を角度φでスキャンする機構を提供するが、これはオブジェクトの振動画像をＸ線ビーム１０２で記録するのに必要である。
【００４９】
コンテナ１３０は、コンテナの全ての箇所がＸ線ビーム１０２と交差するようｘ・ｙ平面をトランスレートされてもよい。コンテナ１３０をさらに、光学顕微鏡１５０の視域への配置目的からｘ・ｙ平面をトランスレートしてもよい。図１はコンテナ１３０を光学分析用およびＸ線回折用の位置両方で示しているが、実際上は、ある任意の時点においてコンテナは一つの位置にのみある、ということに留意することが大切である。好適な実施形態においては、顕微鏡１５０はＣＣＤ撮像装置を備えたビデオ顕微鏡である。顕微鏡１５０は多ウェルコンテナ全体を撮像することができ、含まれるシステム内でコンテナの全体像をユーザに提供することができる。
【００５０】
コンテナ内の個々のウェルは第二の顕微鏡１５２で高倍率で撮像することもできる。第二の顕微鏡１５２は結晶材料を含む個々の液滴の撮像を可能とする。アクチュエータ１４０が起こすｚトランスレーション（図１に示す）を利用して顕微鏡１５０および１５２両方が記録した画像に焦点を合わせると好適である。
【００５１】
最後に、システム全体を放射耐性のある筐体に封入し、空気調整を行って、制御された環境をコンテナ１３０内の結晶材料に与える。本分野の当業者には明らかなように、本発明において他の手段を用いてスクリーニング装置内の空気温度の制御を行うこともできる。
【００５２】
手動操作モードにおいては、単一のコンテナ１３０を光学顕微鏡１５０および１５２で観察し、Ｘ線ビーム１０２に対する露出待機の目的などから、コンテナ１３０内に１または多くの座標を特定してもよい。好適な実施形態においては、光学顕微鏡からの画像をコンピュータに表示して、移動可能な円形図形をその画像に重ね合わせ、該座標が曝されているＸ線ビームの位置および直径を示すようにする。自動操作モードにおいては、光学顕微鏡１５２からの画像を分析して、Ｘ線ビームに対する露出待機の目的で１または多くの座標を自動的に特定する。これら操作モード両方において、コンテナ１３０内の選択された座標をその後ｘ・ｙトランスレーションにマップさせることでコンテナ１３０を再配置させ、これにより座標をＸ線ビーム１０２と交差させる。そしてｚ方向に動くアクチュエータ６によりもたらされる角度φでコンテナが回転されると同時にＸ線源１００内のシャッターにより制御が行われながら、Ｘ線露出が行われる。Ｘ線ビーム１０２と交差する材料からＸ線１１０の特徴的散乱が生成され、これが検知器１０４に記録されてもよい。もし結晶材料が存在すると、Ｂｒａｇｇ回折により生成されるスポットの回折パターンが結晶平面から生成され、この回折パターンを分析してもよい。スキャンがφに範囲を定めるスキャンの角度は、Ｘ線ビーム１０２と交差する結晶材料から幾つのＸ線がＢｒａｇｇ回折条件に合致するか決定する。コンテナ１３０のφにＸ線振動スキャンを行う能力は、記録された回折パターンを後続して分析する際に非常に有益であり、コンテナ１３０内の任意の結晶シッティングの回折品質の、より正確な量的評価を可能ならしめる。
【００５３】
図２、３は本発明の物理的実施形態を示す。図２は斜視図であり、図３は側面から装置を見た図である。Ｘ線源２００、Ｘ線ビーム２０２、ＣＣＤ検知器２０４、およびビームストップ２０８は図面の左側に図示されており、第一および第二の光学顕微鏡２０５および２５２は右側に示されている。この実施形態のコンテナ２３０は９６ウェルプレートであり、Ｘ線分析のための位置に図示されている。放射耐性のあるコンテナ２８０が能動素子を囲み、装置はテーブルトップ２９０の作業台に載置されている。サンプル環境を調整するポート２８２を、放射耐性のあるコンテナ２８０の設計に組み込んでもよい。
【００５４】
当業者にとっては明らかであるように、本発明ではシャッタ２０７に加えて様々なＸ線光学部品２０６が用いられる。
【００５５】
コンテナ２３０の位置調節のためのモータ２２０、２２２、および２２４の位置がさらに図２および３に示されている。モータ２２０および２２２はコンテナをｘ・ｙ方向にそれぞれトランスレートさせるのに利用され、モータ２２４は角度φを調整するのに利用される傾斜モータである。この文脈においては、ｘ、ｙ、およびφは図１同様の方法で定義される。
【００５６】
図４は、本実施形態の、モータ２２０、２２２、２２４の配置を、コンテナ２３０が存在するトランスレーションステージと共に、拡大図で示す。
【００５７】
装置およびソフトウェアは、自動、中断、および再開という三つの主操作モードを持ち、これらを今から考慮する。
【００５８】
自動モードでは、装置はシステム操作列から駆動され、ここで個々の操作は、モータをある位置に移動させる；モータをある位置に移動させ、その後ビデオ画像を記録、保存、および分析する；モータをある位置に移動させ、モータを動かしながらＸ線回折振動画像一式を記録して、その後該画像を保存および分析する、のうちのいずれかである。
【００５９】
操作は、以下の四つの優先度のうちのひとつを添えて列に追加される：緊急優先度操作は列の先頭に追加され、目下の操作が中断される（例えば、プレートを取り出すと、進行中の操作はいずれも取り消され、プレートは取り出し位置に駆動される）；高優先度操作が列の既存の高優先度操作の後に追加され；中間優先度操作が列の高優先度操作の後であって既存の中間優先度操作の後に追加され、低優先度操作が列の高および中間優先度操作の後であって既存の低優先度アプリケーションの後に追加される。
【００６０】
好適な実施形態においては、図５が図示するようにシステムの自動モードを利用する。
５０１および５０２：バーコードスキャナを利用してプレートをシステムに挿入および特定する、あるいは手動で固有のプレート識別子を入力する。
５０３：各ウェルの最後のビデオ画像の日時をデータベースから検索して、もしユーザ定義期間ｔ１より古かったら、列に高優先度で追加することで、新たな画像の記録予定をする。そうでなければ、最後のビデオ画像の日時が、より短いユーザ定義期間ｔ２よりも古い場合、列に低優先度で追加することで、新たな画像の記録予定をする。画像はさらに列内で優先付けされ、画像無しのあるいは一番古い画像のウェルが最初に記録されるようにする。好適な実施形態においては、ｔ１はユーザ定義で２４時間にデフォルト設定し、ｔ２はユーザ定義で１時間にデフォルト設定される。
５０４：イン・サイチューオブジェクトのＸ線回折画像の最後の一式の日付がデータベースから検索され、ユーザ定義期間ｔ３より古い場合、新たなＸ線回折画像の新たな一式の記録予定を、操作を列に中間優先度で追加することで行う。好適な実施形態においては、ｔ３はユーザ定義であり、２４時間にデフォルト設定される。
５０５：列が実行すべき操作を含んだらすぐに、列処理が始まる。
【００６１】
自動モードでは、個々のウェル、列、あるいは行が手動で実験から排除されない限り（例えば、結晶実験が８列プレートのうちの２列にしか設定されない場合、全てのほかの列はビデオ撮像時間を省くために排除される場合がある）、全てのウェルが自動的にビデオ撮像の予定をされる。図６から分かるように、１つのウェルのビデオ画像が記録された後（ステップ６０１）、ビデオ画像内でイン・サイチューオブジェクトをデジタル画像処理アルゴリズムにより検知し、それらがどのくらい回折する可能性をもつか、により分類・スコア化され（ステップ６０２）、それらの結晶学適性、及びこのデータが後続してデータベースに保存される（ステップ６０３）。後続してイン・サイチューオブジェクトがデータベースに保存され、任意のウェルとプレートの位置と関連付けられる。
【００６２】
自動モードにおいて最後に、任意のプレートと関連付けられたイン・サイチューオブジェクトを検索して、光学分類からのスコアと、もし存在するならば、前のＸ線回折画像の一式の分析からのスコア両方に依存する優先度で、Ｘ線回折計測のために待機させる。この優先度付けにより、最も有用なデータを最初に集めることのできる確率を増やすことができる。図７から分かるように、振動画像が一式、サンプルのために集められた後（ステップ７０１）、画像は幾らかの基準でスコア化され（ステップ７０２）、回折品質を表すスコアを出す。その後、光学画像品質とＸ線回折品質のスコアを組み合わせて、総合結晶学適性スコアを求める（ステップ７０３）。
【００６３】
中断モードにおいては、優先度を迂回することができる。しかし、いくら操作が列に追加されても、列に緊急優先度が付されていない限り、目下の操作は中断されない。中断モードにおいては、ユーザは目下挿入されているプレートからの画像および結果を手動で検査し、裏で行われている操作列の自動生成および処理は、ユーザの緊急操作を行うべく一時的に中断される。
【００６４】
ユーザが目下のプレート中の１ウェルを選択し、そのウェルの最近の画像がデータベースにない場合、システム列の先頭に緊急優先度操作を追加することで目下の裏の操作を中断する。その結果、プレートは、選択されたウェルの画像を記録するための位置に、該画像の記録・保存のために移動される。
【００６５】
ユーザがプレートを取り出す選択をすると、目下の操作は取り消され、該プレートが
装置の取り出し位置まで移動される。この場合、列の残りは消去され、該プレートが次に挿入されると自動的に再生成される。
【００６６】
最後に見直しモードで、ユーザは装置内で既に検査された全てのプレートのデータをソフトウェアにより見直すことができる。見直しモードでは、ユーザは、プレートに関連するイン・サイチューオブジェクトの特性を修正することを選択することができる。
例えば、
１． イン・サイチューオブジェクトのＸ線回折画像一式を計測する優先度を変更する、あるいは、イン・サイチューオブジェクトにフラグを立てて、生成されたＸ線回折操作列に含まれないようにする、などができる。
２． 該Ｘ線回折画像一式のパラメタを変更することができる。パラメタには、該一式中の画像数、Ｘ線露出中に装置が結晶を回転させる角度、およびＸ線露出の長さが含まれる。
【００６７】
見直しモードでユーザは、Ｘ線回折画像一式についての後続する自動計測・分析のために、１つのウェル内の新たなイン・サイチューオブジェクトを定義することを選択できる。ユーザはさらに１つのウェルの既存のイン・サイチューオブジェクトの定義を除去するよう選択して、そのようなオブジェクトの自動特定に優先させることができる。
【００６８】
システムの重要な局面は各被試験サンプルの「結晶学適性」の決定である。結晶学特性スコアは、Ｘ線結晶学による実験的分子構造分析に対する結晶の適性の尺度となる。好適な実施形態においては、結晶学適性は、光学画像品質スコアとＸ線回折品質スコアとを、式（１）により加算方式で組み合わせることでスコアが得られる。
【００６９】
（数１）  結晶学適性＝α１×光学画像品質＋α２×Ｘ線回折品質
【００７０】
係数α１およびα２の選択を行うことで、用途に応じて光学画像品質、Ｘ線回折品質の重みを変えることができる。もちろん、非線形関数を含む、他の多くの論理的あるいは機能的な方法でスコアを組み合わせて結晶学適性スコアを得ることもできる。
【００７１】
結晶学特性スコアを算出するためには、結晶オブジェクトのスコア化を行うために光学画像品質パラメタを定義する必要がある。好適な実施形態においては、光学画像中の推定上の結晶材料の光学画像品質の総合スコアは、式（２）が示す、光学的に取得される多くの別個の尺度の組み合わせである。
【００７２】
（数２）光学画像品質＝β１×鮮鋭度＋β２×直線性＋β３×形状＋β４×寸法＋β５×純度＋β６×分離
【００７３】
ここで、鮮鋭度はオブジェクトの端部の鮮鋭度の尺度であり、直線性はオブジェクトの端部がどのくらい真っ直ぐかという尺度であり、形状は結晶形状の尺度であり、寸法は結晶寸法の尺度であり、純度は、凹角がより少なく、別個の領域をなるべく含まない結晶を良しとする尺度であり、分離は該液滴中のほかのオブジェクトとの近接性の尺度である。係数β１〜β６の選択を行うことで、用途に応じて光学画像品質に対して異なる重みを与えることができる。別の実施形態では、他の関数中で尺度を組み合わせることで光学画像品質の尺度を得ることもできる。
【００７４】
光学顕微鏡法で得られる画像分析は、前処理と、分析・スコア化という二つのはっきり区別できる段階に区分することができる。
【００７５】
前処理段階は、液滴の形状を検知して、後続する分析が画像の関連部分にのみ行われるようにして、液滴内の推定上の結晶の境界を検知することに関している。
【００７６】
液滴と、液滴内の推定上の結晶は、画像分割法により特定することができるが、ここで一画像内の各ピクセルは一以上の別個の領域に割り当てられ、これは該画像の実際のオブジェクトに対応すると理想的である。
【００７７】
分析・スコア化については、該液滴内の領域のみが考慮される。各オブジェクトの領域よりも少し大きい領域が分析されて、上述の光学画像スコアの最初の二つの尺度が生成される。
【００７８】
鋭い端部は画像の一次導関数の強度の鮮鋭ピークとなる。該オブジェクトの検知端部の近傍において、光学画像の一次導関数の該ピクセル一式ｐ'は、一緒に考慮される。端部が鮮鋭であればあるほど、少ない数のピクセルに強度がより集中することになる。従って、鮮鋭度（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）の一つの尺度を式（３）により定義できる。この尺度は原画像の結晶境界長およびピクセル値の相対強度とは独立したものである。
【００７９】
【数３】
0004472685.tif 000002
結晶の端部の直線性（ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ）は該端部に沿った各点の接点の一次導関数の尺度に要約されるが、これは曲率として知られている。直線性は、方向に顕著な変化のないところ、つまり第一曲率がある閾値未満の箇所、に沿う境界の比率を算出することでスコアを付すことができる。平滑演算子を曲率計算に適用して、さもなくば一次導関数算出に弊害をもたらす、ピクセルサンプル化の高周波アーチファクトを取り除く。
【００８０】
【数４】
0004472685.tif 000003
【００８１】
ここで、ｃｉは結晶の周囲長Ｌ沿いの各点ｉで計測した曲率を表す。
【００８２】
結晶の形状（ｓｈａｐｅ）も重要である。結晶学研究における適性を要約している結晶の形状の尺度は、式（５）により与えられる。
【数５】
0004472685.tif 000004
Ｌは結晶の周囲長である。この定義の下では、その領域に対して極めて長い周囲を持つオブジェクトはスコアが低くなる。
【００８３】
結晶学研究における適性を反映している結晶の寸法（ｓｉｚｅ）の尺度は、その体積から導出することができる。式（６）は、二次元画像からの体積を概算しており、ｖが典型的に１２５０００μｍ３であるときに、ｖを超える体積の結晶の最大値に達する。
【００８４】
【数６】
0004472685.tif 000005
このなかで、領域（ａｒｅａ）はμｍ２で表される。
【００８５】
一結晶内に内部境界および凹角が存在することは、不純物に対応している場合もあるが、双晶のあるいは内部成長した結晶は、該オブジェクトの主要領域の凸包内に存在する幾つかの検知領域を分析することで検知することができる。式（７）が定義する、純度（ｐｕｒｉｔｙ）と呼ばれる尺度を利用するが、これは、分析されるオブジェクトの凸包内で追加的領域が全く検知されない場合のユニティであり、内部領域の数と寸法が増加するにつれてゼロになる傾向をもつ。
【００８６】
【数７】
0004472685.tif 000006
【００８７】
ここで、ｎｏｂｊｅｃｔは、主要領域内のピクセル数であり、ｍｊはｊ番目の不純物領域内のピクセル数であり、ｔは計数比である。ｔ＝１の場合、第一の不純物領域は主要領域の面積と等しいかそれ以上であり、純度スコアもゼロになる。
【００８８】
オブジェクトが液滴内において他と近接していると、その液滴から収穫が難しくなるので、結晶学分析における適性が減少する。分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の尺度は、式（８）で定義されるが、この特性を要約している。
【００８９】
【数８】
0004472685.tif 000007
【００９０】
ここで、ｄｃｌｏｓｅｓｔは、該オブジェクトの端部と、液滴内の他のオブジェクトとの間の最短のゼロでない距離であり、ｄｓａｆｅは、オブジェクトが周囲のオブジェクトの妨害を受けずに収穫できるオブジェクトの周りの最小間隙であり、典型的には２５０μｍの値が使用される。
【００９１】
図８は装置が記録した典型的なビデオ顕微鏡画像を、制御ソフトウェアで表示して示す。液体８０２の液滴はサンプルプレート８０１のウェルの底面にある。例えば８０３で示すように、結晶が該液滴内に形成されている。画像内をクリックすることでＸ線のために一点を選択できる。この点は、「クロスヘア」図形８０４で表される。この点をＸ線に露出するとき、Ｘ線ビームの中心はクロスヘア図形の中心に対応する。クロスヘアの円形部の直径は液滴の直径２００μｍに相当し、これはこの装置のこの実施形態で使用されるＸ線ビームの直径である。さらに、ソフトウェアは画像に、追加的なタスクを行うための一連の制御ボタン８０５と、サンプルプレート内のウェルの位置を示す、あるテキスト８０６とを重ね合わせる。
【００９２】
結晶学適性を算出する目的からは、結晶オブジェクトからＸ線回折画像をスコア化するＸ線回折品質を定義する必要もある。好適な実施形態においては、光学画像の推定上の結晶材料の光学画像品質の総合スコアは、式（９）が定義する三つの別個の尺度の組み合わせである。
【００９３】
（数９）Ｘ線回折品質＝γ１×解像度＋γ２×モザイシティ＋γ３×索引付け
【００９４】
ここで解像度は、回折を検知できる最高角度の尺度であり、モザイシティは、単結晶を構成する小さな結晶性ドメインがいかにきちんと配列されているかを示す尺度であり、索引付けは、格子定数を見つけることができるかどうかの尺度である。係数γ１〜γ３の選択を行うことで、用途に応じてＸ線回折品質に対して異なる重みを与えることができる。別の実施形態では、他の関数中で尺度を組み合わせることでＸ線回折品質の尺度を得ることもできる。
【００９５】
式（９）の解像度尺度は、単結晶からの回折が確実に集められる最高解像度に対応している。確実性は最小雑音に対する信号により評価される。
【００９６】
単結晶内の結晶性ドメインの配向性において、高速性、あるいはモザイシティを持つ結晶は、より幅広く、より鋭くない回折ピークを生じる。モザイシティが大きくなるほど、結晶のＸ線回折分析に対する適性が減少する。モザイシティは回折ピークの最大値の半分において全幅に比例し、単一のＸ線回折画像から、あるいはより正確には幾つかの連続するＸ線回折振動画像から概算することができる。
【００９７】
単結晶からの回折ピークは自動索引付けの影響を受けやすく、少数を超えるものが検知される前提で、各ピークには結晶の逆格子のその位置に対応する三つの統合索引一式が割り当てられる。索引付けスコアは、単結晶格子を利用して索引付けできるピークの一部分に基づいている。ピークが索引付けできない場合、ゼロというスコアが得られる。ピーク分析あるいは索引付けが塩結晶あるいは小分子結晶を示唆する場合、ゼロというスコアが得られる。
【００９８】
図９は、Ｘ線ビームがウェル内の溶液で成長する結晶に投射したとき、装置を使用して得られた典型的なＸ線回折振動画像を示す。この図面の各ピクセルの陰は、検知器上の対応点で検知されるＸ線の強度に比例しており、色の濃いピクセルはＸ線の高い流束を表す。画像記録中に、結晶は０．５度の角度で回転された。Ｘ線は、結晶が成長しているサンプルプレートおよび溶液から散乱し、色の濃い円形の帯になり（例えば９０１）、非晶質のサンプルから予期される散乱と一致する。結晶はＸ線に露出され、小さな角度で回転され、多くの平面を配向させ、これはＢｒａｇｇ回折条件を満たし、画像中に多くの鋭いピークが生まれた（例えば点９０２）。検知器がビームストップ９０３およびビームストップ支持９０４で遮蔽されるとき、この画像は非常に低い強度のＸ線散乱領域をさらに含む。
【００９９】
装置を利用して記録した典型的なＸ線回折画像の断面図を図１０に示す。相対的検知Ｘ線強度が画像の中心を通る任意の線上の各ピクセルにプロットされる。ビームストップ１００４は、顕著なＸ線強度がその直ぐ背後にある検知器に到達するのを防ぐ。空気、非晶質のサンプルプレート、および液体が幅広いＸ線散乱背景１００２、１００３となる。各ピクセルで検知されるＸ線相対数は、プレートがスキャンされる角度にわたるサンプル、サンプルプレートおよび液体からの総Ｘ線散乱のインテグレーションを表す。材料の回折平面を角度をもって回転させると、結晶材料からの回折は高強度の鋭いピーク１００１を生じ、これはＢｒａｇｇ条件を満たす。
【０１００】
図９の画像からの非晶質の散乱の効果を除去するアルゴリズムの結果が図１１に示されている。処理された画像は、空気、サンプルプレート、及び結晶が成長している溶液から散乱する非晶質の背景なしの、結晶の平面からのＸ線回折強度を示す。原画像中の各ピクセルについて、アルゴリズムが、ピクセルから画像の中心へ向かう方向に対して垂直な線を算出する。この線付近に散乱するピクセルは、原ピクセルからある距離を隔ててサンプルされ、検知器の局部に散乱する非晶質の概算を得る。この値は図１１が示す画像を生むよう原画像から減じられる。
【０１０１】
図１２ａは溶液の液滴中のリゾチームタンパク質の高品質の単結晶からのビデオ顕微鏡画像を示し、図１２ｂはそのＸ線回折画像を示す。結晶は、０．５度の角度で回転されながら、Ｘ線ビームに３０秒間曝される。
【０１０２】
光学画像品質は以下のようにスコア化される：結晶境界はあまり鋭くなく、鮮鋭度尺度０．４２である；端部は高い直線性尺度０．８７であり；形状尺度は０．７６であり；結晶は十分な大きさを持ち、寸法尺度１．０であり；別個に分類された、結晶の下端付近の、小さな、色の濃い領域により、純度尺度は０．７８であり；分離尺度は１．０であり、直ぐ近くにはオブジェクトは検知されない。従って、β１〜β６が等しく、６分の１（０．１６６７）に設定される場合、光学画像品質尺度は０．８１である。
【０１０３】
Ｘ線回折品質は以下のようにスコア化される：解像限界は約２．５２Åであり、解像度スコアが０．７９であり；モザイシティは小さく、モザイシティ尺度は０．９７であり；索引付けは、回折ピークの９４．１％に合致し、リゾチームの単位格子であり、これにより索引付けスコアは０．９４である。従って、γ１―γ３が等しく、３分の１（０．３３３３）に設定されている場合、式（９）から算出されるＸ線回折品質尺度は０．９となる。
【０１０４】
従って、式１内の重み付けパラメタα１とα２が等しく、２分の１（０．５）に設定されている場合、図６が示す結晶の結晶学適性は０．８６となる。これは結晶学適性の高い計測値であり、結晶がさらなる結晶学研究に適していることを示す。
【０１０５】
図１３ａは溶液一滴中のリゾチーム結晶のクラスタからのビデオ顕微鏡画像を示し、図１３ｂは、そのＸ線回折画像である。結晶が、０．５度の角度で回転されながら、Ｘ線ビームに６０秒間露出された。一を超える結晶性ドメインがＸ線ビーム中にあることから、回折パターンは図６ｂよりも多くのスポットを含む。パターンの連続サブセットを索引付けすることで、該ビーム中の顕著な結晶性ドメインの数が決定される。
【０１０６】
該クラスタの先頭の結晶の結晶光学画像品質は、以下のようにスコア化される：結晶境界はかなり鋭く、鮮鋭度尺度０．７２である；端部は高い直線性尺度０．９１であり；形状尺度は０．８２であり；結晶は十分な大きさを持ち、寸法尺度１．０であり；近傍の結晶からの領域貫通により、純度尺度は０．３２であり；該結晶の直近には幾つかの他のオブジェクトが検知されるので、分離尺度は０．０５である。従って、β１〜β６が等しく、０．１６６７に設定される場合、光学画像品質尺度は０．６４である。
【０１０７】
Ｘ線回折品質は以下のようにスコア化される：解像限界は２．１Åであり、解像度スコアが０．９５であり；モザイシティはかなり低く、モザイシティ尺度は０．８７であり；索引付けは、回折ピークの２７％のみがリゾチームの単位格子と合致し、索引付けスコアの０．２７を生む。従って、γ１―γ３が０．３３３３の場合、式（９）から算出されるＸ線回折品質尺度は０．７である。
【０１０８】
従って、α１とα２が０．５に設定されるとき、図７に示す結晶の結晶学的適性は０．６６である。これは、該液滴内に他の結晶材料が近傍にあることを主たる理由として、結晶学的適性の中間の計測値である。そのため、該結晶がさらなる結晶学的分析のために収穫されると問題を起こす可能性があるが、他に適切な結晶を育てることができないのならばこれで間に合わせてもよい、と示唆される。
【０１０９】
図１４ａは溶液一滴内の小さなリゾチーム結晶のクラスタからのビデオ顕微鏡画像を示し、図１４ｂはそのＸ線回折画像を示す。結晶とその直近のものとが、０．５度の角度で回転されながら、Ｘ線ビームに６００秒間露出された。回折パターンは、図１２ｂあるいは図１３ｂのものよりもずっと多くのスポットを含んでいるが、これはずっと多くの結晶性ドメインがＸ線ビーム内に存在することによる。スポットは１１ｂあるいは１２ｂのスポットよりもずっと弱いが、これは各結晶性ドメインの体積が対応して小さいことによる。通常、この種類の場合にパターンサブセットを自動的に索引付けすることは、材料の結晶学的単位格子の先験的知識がないと不可能である。
【０１１０】
該クラスタの中心の結晶領域の光学画像品質は、以下のようにスコア化される：結晶境界はあまり鋭くなく、鮮鋭度尺度０．５２である；端部は適度な直線性尺度０．７４であり；形状尺度は０．７６であり；結晶領域は小さく、寸法尺度０．１３であり；少量の小さな副領域が主要領域内に見つかるため、純度尺度は０．４３であり；幾らかのほかのオブジェクトが該結晶のすぐ近くに見つかるため、分離尺度は０．０２である。従って、β１−β６が等しく、０．１６６７に設定される場合、光学画像品質尺度は０．４３である。
【０１１１】
Ｘ線回折品質は以下のようにスコア化される：解像限界は１１．０Åであり、解像度スコアが０．１８であり；モザイシティは低く、モザイシティ尺度は０．５３であり；多数の結晶配向が存在するので、索引付けによって検知された回折と合致する格子はいずれも見つけることができず、索引付けスコアは０．０である。従って、γ１―γ３が０．３３３３である場合、式９からのＸ線回折品質尺度は０．２４である。
【０１１２】
従って、パラメタα１とα２が０．５のとき、結晶学適性は０．３４である。これは、結晶の寸法が小さいことに起因して、弱い回折および該液滴内に他の多くの結晶が近傍にあることによる、結晶学適性の低い計測値である。このスコアは結晶が収穫および更なる結晶学研究には適切である可能性が低いことを示唆する。
【図１】
0004472685.tif 000008
【図２】
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【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１０】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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