リモート実験の準備と実演
X線による結晶センタリング
京都大学 大学院理学研究科 藤橋雅宏
東京医科歯科大学 難治疾患研究所 沼本修孝

リモート測定・概要
それぞれの所属機関・家庭などから、PFでの実験を行うことが出来る

手順
あらかじめ凍結させた結晶をUni-Puckなどのカセットにセットする
宅配便などでビームラインに結晶を送る
PF外からビームラインを操作して、実験を行う

UGUISを使う全ての操作が可能
結晶交換ロボット(PAM)を利用する事が大前提

リモート測定のメリット
リモート測定の環境を整備すると...
・旅費が節約できる
一般のG課題の場合グループのうち1名はPFに行く必要があるon-siteでMBSを開いたり、ロボットに結晶を装填したカセットをセットするため創薬PFの場合はPFスタッフがon-siteでの作業を代行してくれる
将来的にはある程度のお金を払えば、PFスタッフがon-site作業を代行してくれるかも…
節約したいね…

リモート測定のメリット
リモート測定の環境を整備すると...
・旅費が節約できる
一般のG課題の場合グループのうち1名はPFに行く必要がある・結晶交換ロボットの利用が標準になるロボットの失敗率は人間より低い
慣れると便利で、手マウントには戻れなくなる
深夜時間帯、疲れてきたときなどは、人間より高精度
1Aの利用には必須

・所属機関などからPFにアクセスして、データをダウンロードできるようになる
全自動測定を行う際には、使えると非常に便利

リモート測定のメリットとデメリット
・旅費が節約できる・結晶交換ロボットの利用が標準になる
・所属機関などからPFにアクセスして、データをダウンロードできるようになる
・UGUISの機能外のことは出来ない
霜に液体窒素をかけることは出来ない
KEK内の放送は聞こえない(beam dumpなど)
MBSの操作はできない (PF-ARは自動で開く)
UGUIS以外の様々な画面は基本的に見えない・トラブル対応は通常と同じ
対応時間は平日24時間と休日の昼間(特に休日夜間でグループメンバーがビームラインにいない場合(創薬PF等)、トラブル解決が格段に難しくなる)Summary
・リモート接続によるDiffraction centeringと結晶を並進させながらのデータ収集の実演
・リモート測定の環境整備 (結晶の準備)
・リモートで撮ったデータのダウンロード実演
・リモート測定の環境整備 (コンピューターの接続)
・リモートで撮ったデータの評価(PReMo)実演リモート操作の実演内容
・X線を使った結晶のセンタリング
・結晶が小さくて見にくいとき、・Cryoprotectant等を載せすぎて光が屈折しループの裏と表で結晶の位置が一致しないとき・結晶を並進させながらのデータ収集
・細長い結晶の有効活用

リモート操作の実演内容
・X線を使った結晶のセンタリング
・結晶が小さくて見にくいとき、・Cryoprotectant等を載せすぎて光が屈折しループの裏と表で結晶の位置が一致しないとき・結晶を並進させながらのデータ収集
・細長い結晶の有効活用

リモート操作の実演内容
・X線を使った結晶のセンタリング
・結晶が小さくて見にくいとき、・Cryoprotectant等を載せすぎて光が屈折しループの裏と表で結晶の位置が一致しないとき・結晶を並進させながらのデータ収集
・細長い結晶の有効活用

リモート操作の実演内容
・X線を使った結晶のセンタリング
・結晶が小さくて見にくいとき、・Cryoprotectant等を載せすぎて光が屈折しループの裏と表で結晶の位置が一致しないとき・結晶を並進させながらのデータ収集
・細長い結晶の有効活用

リモート操作の実演内容
結晶を装填したカセットは、あらかじめビームラインのロボットにセットしてあります
1. PAMによる結晶のマウント
2. 結晶のセンタリング
3. スナップショットの撮影
4．diffraction スキャンによる結晶位置の探索
5. 結晶を並進させながらのデータ収集
6. PReMoによる簡単なチェック
7．データのダウンロード（一部）実演リモート測定の環境整備
概ね次の二つの準備が必要

結晶の準備
結晶のUni-Puckへの装填
Uni-Puckに装填した結晶の輸送

リモート接続VPN (Virtual Private Network)によるビームラインへの接続

結晶の準備結晶を凍結し、Uni-Puckに装填する

Uni-Puck

液体窒素で冷やしたカセットの各穴に結晶を装填していく

結晶の準備
結晶を装填したカセットのシンクロトロンへの輸送
カセットをキャニスターに装着

ドライシッパーに入れる結晶の準備ドライシッパーからは液体窒素を抜きましょう
ドライシッパーから液体窒素を抜く

PFへ輸送

ドライシッパーは1週間程度なら液体窒素温度を保てます。
安全のため、液体窒素は必ず抜きましょう。

Uni-Puck関係の基本的なツール

Uni-Puck関係の基本的なツール
Crystal Positioning Systems社の定価  結構高い

$350

$115each

$275
$1050
$850

$300
$140

Uni-Puckの価格
アメリカでは少なくとも二社で取り扱いがある

Crystal Positioning Systems社
1 Puck:7 Pucks:
10 Pucks:$350$2415 ($345 each)$3400 ($340 each)

Molecular Dimensions社
1 Puck:7 Pucks:
10 Pucks:$350$2300 ($329 each)$2860 ($286 each)

為替レートなどにもよるが、US$1=JPY115で、1個6万円, 7個40万円, 10個60万円程度が目安

Uni-Puck収容ケーンの価格
Crystal Positioning Systems社$850
Molecular Dimensions社$750

為替レートなどにもよるが、14万円前後

廉価版Uni-Puck収容キャニスター
左: 一般的なUni-Puck用キャニスター
どのカセットにも自由にアクセスできる
Crystal Positioning Systems社: $850
(One-Piece Puck Shelved Shipping Cane, CP-111-065)

Molecular Dimensions社:$750(Puck Shelved Shipping Cane, MD7-603)

右: 廉価版Uni-Puck用キャニスター
上からしかアクセスできない
Crystal Positioning Systems社: $375
(Puck Shipping Canister, CP-111-034)

Uni-Puck関係の基本的なツール
CPS社:$115each
MD社: $125

両社とも$300(bent typeのみ)

両社とも
$275

CPS社: $140
MD社: $150

CPS社: Crystal Positioning Systems社
MD社: Molecular Dimensions社ツールを安く手に入れるには少しでも・輸入品なので、直輸入できる業者に頼むと安く出来る可能性が高い
・出入り業者が、日本国内で在庫を持っている別の業者から取り寄せると高くなる・PAMが対応するUni-PuckはCrystal Positioning System(CPS)社が製造したのみ．Molecular Dimensions (MD)
社はCPS社製のものを販売しているので問題ない
・Hampton社販売品等、CPS社製でないPuckにPAMは対応していない
・少なくともCPS社とMD社の二社が取り扱っている事を業者に伝えた方が、業者としてもより安いルートを探しやすいツールを安く手に入れるには少しでも・輸入品なので、直輸入できる業者に頼むと安く出来る可能性が高い
・出入り業者が、日本国内で在庫を持っている別の業者から取り寄せると高くなる
・Dry shipperについては、数社から見積もった感じでは日本国内の代理店を通したほうが、個別輸入の経費より安そうツール類の貸出をして下さっています
http://www2.kek.jp/imss/pfweis/manual/ja/uni-puck.html

数個

概ね3ヶ月

概ね1週間

ビームライン備え付けのツール

Uni-Puckを取り扱うのに必要な一通りの道具は準備されている

リモート接続の実演内容
結晶を装填したカセットは、あらかじめビームラインのロボットにセットしてあります
1. PAMによる結晶のマウント
2. 結晶のセンタリング
3. スナップショットの撮影
4．diffraction スキャンによる結晶位置の探索
5. 結晶を並進させながらのデータ収集
6. PReMoによる簡単なチェック
7．データのダウンロード（一部）実演 (データのダウンロード)

リモート測定の環境整備
概ね次の二つのパートに分かれる

結晶の準備
結晶のUni-Puckへの装填
Uni-Puckに装填した結晶の輸送

リモート接続VPN (Virtual Private network)によるビームラインへの接続

ビームラインへの接続

研究室
自宅

FirewallFirewallInternetKEK
ビームラインビームラインへの接続
Networkに参加
研究室
自宅

FirewallFirewall

KEK
ビームラインInternet

VPN (Virtual Private Network)ビームラインへの接続
VPN (Virtual Private Network)
Manual:http://pfweis.kek.jp/protein/manual/ja/remote_connect_setup.html(PFリモートアクセス で検索)

3種類の接続が準備されている・PF構造生物ビームライン（SBRC）専用VPN接続・KEK計算科学センターのVPN接続・TeamViewerを使ったリモートアクセス
それぞれ、各研究室・大学に設置されたFirewall等との相性が異なるようです。
ビームラインスタッフに相談しましょう。

ビームラインの制御
・VPN接続が確立されたらNo Machineというソフトを自分の操作するPCで立ち上げ、自分のPCから、ビームライン制御PCのUGUISを操作する
これにより・ロボットによる結晶のマウント・結晶のセンタリング、写真撮影・Snapshot
・Data collectionが可能になる。

・ビームラインには画素数の多いモニタが設置されている・Full-HDクラス (出来ればWUXGAクラス以上)のモニタがあると快適
・画素数の少ないモニタだと、UGUISの画面を一度に表示できないデータのダウンロード
・VPN接続された状態でsbgfs.kek.jp (データ保存サーバ)にftpでログインする
撮影したイメージデータ等をダウンロードできる

VPN接続したPC

構造生物ビームラインのデータサーバー

・sshでビームラインの計算機にログインして、データ処理も行えますデータのダウンロード
・VPN接続された状態でsbgfs.kek.jp (データ保存サーバ)にftpでログインする
京都大学からは概ね1MB/secでダウンロード出来ました。
自宅(京都郊外, フレッツ光)からは概ね2MB/secでダウンロード出来ました。
・例えばNE3A(1枚あたり3MB)で、360枚のデータを撮ると1MB/secの回線では20分ぐらいでダウンロード出来ます
・夜の12時間かければ、NE3Aのイメージなら 15000枚ほどダウンロード出来ます。

リモート接続の実演内容
結晶を装填したカセットは、あらかじめビームラインのロボットにセットしてあります
1. PAMによる結晶のマウント
2. 結晶のセンタリング
3. スナップショットの撮影
4．diffraction スキャンによる結晶位置の探索
5. 結晶を並進させながらのデータ収集
6. PReMoによる簡単なチェック
7．データのダウンロード（一部）実演(PReMo)Acknowledgements
高エネルギー加速器研究機構 山田悠介博士
発表と連動するリモート操作の実演を行って頂きました