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放射光施設におけるタンパク質結晶自動交換システムの高度化

Research Project

Project/Area Number 18760204
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

平木 雅彦  High Energy Accelerator Research Organization, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (20282676)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsタンパク質 / X線結晶構造解析 / ロボット / 放射光 / 自動制御 / 力センサ
Research Abstract

放射光施設において、タンパク質結晶構造解析の高効率化のために開発したタンパク質結晶自動交換システムの高度化・安定化に関する研究を行った。タンパク質結晶はカセットに納められ液体窒素中で保存されている。極低温であるためカセットの位置は液体窒素があるときとないときで変化するため、昨年度、ロボットの手先に6軸力センサを取り付け、液体窒素中のカセット等に触れたときの座標からカセット等の位置・方向の検出を行った。その結果を用いて校正した場合、ユーザー実験における失敗率は、5.7%から0.49%に低減した。
本年度は、まずカセット等の接触検出方法の検討を行った。ロボットハンド先端でカセット等に触れた瞬間ではなく、触れた後離れる瞬間を検出する方が検出位置のばらつきが少ないことが分かったので、校正ソフトウェアを修正した。2007年度4-6月期の失敗率は前年度と同じく0.49%であったが、修正後の10-12月期は0.27%に低下した。さらにデュワーを交換することなく液体窒素デュワーの乾燥を行えるようにしたことで、デュワー内のカセット台の安定性が増し、次の1-3月期には0.11%を実現することができた。現在、結晶の全自動連続測定システムの開発を行っており、本システムはその中核をなすものである。液体窒素内には285個の結晶がセットできるため、0.11%の失敗率であれば実用に耐えうる。一方、米国の多くの研究所で用いられているALSカセットに対応したユニパックにも対応するために、カセット台の改造を行った。合わせて、校正ソフトウェア、ユーザー実験用ソフトウェアの修正も行った。本システムは高エネルギー加速器研究機構の放射光施設内のビームラインに組み込まれており、実際に構造解析の第一線で稼働している。本研究により失敗率を低減することができ、貴重なタンパク質結晶の安定な交換作業が実現できている。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] High throughput operation of sample exchange robots with double-tongs at the PF beamlines2008

    • Author(s)
      Masahiko Hiraki, 他
    • Journal Title

      Journal of Synchrotron Radiation 15

      Pages: 300-303

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フォトンファクトリ-構造生物ビームラインにおける自動化に向けた取り組み2007

    • Author(s)
      五十嵐教之, 他
    • Journal Title

      日本結晶学会誌 49

      Pages: 359-363

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Automated Sample Exchange Robots of Structural Biology Beam Lines at the Photon Factory2007

    • Author(s)
      Masahiko Hiraki
    • Journal Title

      American Institute of Physics : Conference Proceedings, Synchrotron Radiation Instrumentation 879

      Pages: 1924-1927

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質結晶交換ロボットの現状と安定化2008

    • Author(s)
      平木雅彦, 他
    • Organizer
      日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      草津市,滋賀
    • Year and Date
      2008-01-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] SPring-8およびPFの回折実験仕様の共通化〜自動測定に用いる結晶マウント万式の共通化〜2008

    • Author(s)
      藤橋雅宏, 他
    • Organizer
      日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      草津市,滋賀
    • Year and Date
      2008-01-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] PF構造生物学ビームラインの高度化・自動化に向けた取り組み2007

    • Author(s)
      山田悠介, 他
    • Organizer
      日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      目黒区,東京
    • Year and Date
      2007-12-01
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] High throughput protein crystal exchange robots of the Photon Factory beamlines2007

    • Author(s)
      Masahiko Hiraki, 他
    • Organizer
      Conference on Asian Crystallographic Association
    • Place of Presentation
      台北,台湾
    • Year and Date
      2007-11-06
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] High throughput operation of sample exchange robots with double-tongsat the PF beamlines2007

    • Author(s)
      Masahiko Hiraki, 他
    • Organizer
      International Symposium on Diffraction Synchrotr on Radiation
    • Place of Presentation
      江戸川区,東京
    • Year and Date
      2007-09-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] High Throughput Sample Exchange Robots at the Photon Factory2007

    • Author(s)
      Masahiko Hiraki, 他
    • Organizer
      International Conference on Biology and Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Manchester,英国
    • Year and Date
      2007-08-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] KEK-PF構造生物学ビームラインにおけるサンプル交換ロボット2007

    • Author(s)
      平木雅彦, 他
    • Organizer
      日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      目黒区,東京
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://pfweis.kek.jp/robot/index0.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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