公開日：2026.8.28
マイクロプレートリーダーは、光学的手法を用いて、マイクロプレート上の複数のサンプルの濃度や反応の変化を測定する機器です。創薬・食品・化粧品・分子生物学など、幅広い分野で活用されています。一方で、用途が多岐にわたることから搭載される機能のバリエーションも幅広く、目的に応じた機種選定が重要です。
この記事では、マイクロプレートリーダーの原理や仕組み、測定方式の種類などの基本情報を整理したうえで、選定時に押さえるべきポイントからおすすめのメーカーまで、詳しく解説します。導入検討や機器更新の際、最適な機種を選定するための参考にご活用ください。
マイクロプレートリーダーの選び方やアプリケーションでお困りの方は、お気軽にご相談ください。用途やご予算に応じて、最適な選択をご提案いたします。
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目次
マイクロプレートリーダーとは
マイクロプレートリーダーは、光学的手法を用いて、マイクロプレートの各ウェルに分注された複数のサンプルの濃度や反応の変化を測定する機器です。
主に以下のような測定が可能であり、これらの測定方式や検出感度は、搭載されている光源や光学系、検出器などの違いによって決まります。
- 吸光測定：サンプルに照射した光の吸収を測定する
- 発光測定：サンプルにおける化学反応や生物的反応によって生じる光を検出する
- 蛍光測定：サンプルに励起光を照射し、発生した蛍光を検出する
使用可能な測定方式は機種によって異なり、特定の測定に特化したものから、複数の測定方式に対応したものまで多種多様です。
DNA・RNA・タンパク質の濃度定量、酵素反応の解析、細胞アッセイといったさまざまな解析に用いられています。
吸光光度計・発光光度計・蛍光光度計との違い
マイクロプレートリーダーは、吸光・発光・蛍光といった光学的手法を用いて測定を行いますが、このような測定自体は、吸光光度計や発光光度計（ルミノメーター）、蛍光光度計（フルオロメーター）などの機器でも可能です。
これらの機器が主に1～数サンプルの測定や特定の測定方式に特化しているのに対し、マイクロプレートリーダーはプレート単位で処理できる点、機種によっては複数の測定方式に対応している点が大きく異なります。
マイクロプレートリーダーの用途
マイクロプレートリーダーは汎用性が高く、さまざまな用途で用いられています。ここからは、その幅広い活用用途を紹介します。
核酸（DNAやRNA）やタンパク質の定量
溶液中に含まれるDNAやRNA、タンパク質の濃度測定に用いられます。吸光測定や比色法、蛍光測定などを用いることで、サンプル中の成分量を定量することが可能です。
特定のタンパク質の検出
抗原抗体反応を利用した免疫測定（ELISA ※1 など）により、特定のタンパク質を高い選択性で検出します。一般的には酵素反応による発色を吸光測定で評価しますが、発光や蛍光を用いた高感度な測定も行われます。研究や検査など、さまざまな分野で利用されています。
※1 ELISA… 酵素結合免疫吸着測定法のこと。抗原抗体反応と酵素反応を組み合わせ、発色の強さからサンプル中の目的タンパク質を検出・定量する手法。抗体と抗原の特異的な結合を利用するため、選択性が高い。
細胞評価・毒性試験
細胞の生存率や代謝活性、毒性の影響などを評価することができます。吸光測定を用いた比色アッセイや、発光・蛍光を利用した細胞活性測定などが用いられ、薬剤スクリーニングや安全性評価などに利用されています。
細胞機能・シグナル解析
細胞内のシグナル伝達や機能変化を、蛍光プローブやレポーターアッセイ（※2）を用いて評価することができます。例えば、カルシウム濃度の変動や活性酸素種（ROS）の生成、特定のシグナル経路の活性化などを指標として、細胞の応答を捉えることが可能です。創薬研究や基礎研究において、作用機序の解明やシグナル経路の解析に利用されています。
※2 レポーターアッセイ… 細胞内で特定の遺伝子の発現に応じて発光や蛍光を示すタンパク質（レポーター）を検出することで、シグナル経路の活性化などを解析する手法。
微生物汚染の検出
培養液の濁度や代謝活性の変化を指標として、微生物の増殖や汚染の有無を評価できます。吸光測定による濁度測定や、発光・蛍光を用いた代謝活性の検出などが用いられ、品質管理や環境モニタリングに利用されています。
マイクロプレートリーダーの原理と仕組み
マイクロプレートリーダーは、サンプルに光を照射した際の吸収や、サンプルから生じる発光・蛍光といった光の変化を検出することで、サンプルの状態を評価します。
機器内部には、光を電気信号に変換する検出器が搭載されており、フォトダイオードや、機種によっては光電子増倍管（PMT）などの高感度な検出器が用いられています。
これらの検出器によって光の強度が測定されることで、サンプルの濃度や反応の変化を定量的に捉えることができる仕組みです。
ここからは、マイクロプレートリーダーで用いられる代表的な測定方法について、それぞれの原理と仕組みを説明します。
吸光度測定
吸光度測定は、サンプルに特定の波長の光を照射し、透過した光の減少量（吸光度）を測定する手法です。
一般的には、プレートの上方または下方から光を照射し、反対側で透過光を検出します。
吸光度はサンプルの「吸光係数・濃度・厚さ（光路長）」に比例するというLambert–Beer（ランベルト・ベール）の法則に基づいて数値化され、測定値から物質濃度を算出することが可能です。（詳しくは「分光光度計とは？」の「Lambert-Beerの法則とは」を参照）
核酸やタンパク質の定量、ELISA法の発色反応の検出、酵素反応の解析、細胞生存率アッセイなど、サンプル中の物質量や反応の進行を評価する際に広く用いられています。
発光測定
発光測定は、サンプル内部で生じる化学反応や酵素反応（生物発光）によって発生する光を測定する手法です。
一般的には、発生した光をプレートの上方から検出する方式が用いられます。
吸光度測定や蛍光測定とは異なり、外部から光を照射することなく、サンプル自身が発する光をそのまま検出するため、測定時に外部光由来の影響を受けにくいという特徴があります。
そのため、バックグラウンドを抑えやすく、高感度な測定が可能なことから、微量成分の検出に適しています。
また、発光には瞬間的に強い光を発するフラッシュタイプと、比較的長時間持続するグロータイプがあり、用途に応じて使い分けられます。
酵素活性測定、ATP量測定、細胞毒性アッセイ、遺伝子レポーターアッセイ（ルシフェラーゼ系）などに広く用いられています。
蛍光測定
蛍光測定は、サンプルに特定の波長の光（励起光）を照射し、そのエネルギーを吸収して励起状態となった分子が、基底状態に戻る際に放出する蛍光を測定する手法です。蛍光は励起光とは異なる波長で放出されるため、照射した光と区別して検出することが可能です。
一般的には、プレートの下方または上方から励起光を照射し、サンプルから発生した蛍光も同様に下方または上方から検出します。この際、励起光と蛍光はフィルターなどによって分離され、蛍光のみが検出器で測定されます。
蛍光測定は、サンプル自身が発する光を直接検出するため、微弱なシグナルでも捉えやすく、微量成分や低濃度サンプルの測定に適しています。一方で、サンプル由来の自家蛍光や外来ノイズの影響を受ける可能性があるため、適切な波長設定が重要となります。
蛍光タンパク質（GFPなど）の定量、核酸やタンパク質の高感度アッセイ、細胞機能解析や細胞毒性試験などに広く用いられています。
生物発光共鳴エネルギー移動（BRET）
生物発光共鳴エネルギー移動（Bioluminescence Resonance Energy Transfer；BRET）は、生物発光を起こすドナー分子と蛍光を発するアクセプター分子の間で生じる共鳴エネルギー移動を利用し、分子間の相互作用を検出する手法です。
ドナー分子とアクセプター分子が十分に近接している場合にのみエネルギー移動が起こるため、相互作用の有無や強度を評価することができます。
また、励起光を必要とせず、基質の添加による生物発光を利用するため、自家蛍光などのバックグラウンドの影響を受けにくく、生細胞内での測定にも適しています。一方で、発光量が比較的小さいため、測定条件によってはシグナルが弱くなる場合があります。
主にタンパク質間相互作用の解析やシグナル伝達、創薬スクリーニングなどに用いられています。
時間分解蛍光（TRF）測定
時間分解蛍光（TRF）測定は、蛍光の発光寿命の違いを利用し、励起光やバックグラウンドの影響を低減して測定する手法です。
通常の蛍光測定では、励起光の照射とほぼ同時に蛍光を検出する必要があるため、励起光や自家蛍光が測定の妨げとなる場合があります。
TRFでは、ユーロピウム（Eu）やテルビウム（Tb）などのランタニド蛍光体のように、励起後も長時間蛍光を発する特性を持つ蛍光物質を利用し、励起光照射後から一定時間をおいて蛍光を検出します。これにより、励起光や短寿命の自家蛍光が消失した後、蛍光のみを選択的に測定することが可能です。そのため、バックグラウンドの影響を受けにくく、高感度かつ高精度な測定が可能です。
主に核酸やタンパク質の高感度定量、免疫測定、環境中の成分分析などに用いられています。
また、発展的な手法として、TRFと蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）を組み合わせたTR-FRET法という手法があります。長寿命のドナー蛍光とアクセプター間のエネルギー移動を時間遅延後に検出することで、タンパク質間相互作用やシグナル分子の活性を、ノイズの少ない条件で解析することが可能です。（FRETについては「共焦点レーザー顕微鏡とは？」の「FRET法」を参照）
蛍光偏光（FP）測定
蛍光偏光（FP）測定は、蛍光分子の回転運動と光の偏光状態の変化を利用し、分子間の結合を評価する手法です。
光には振動方向があり、その向きが揃った光は「偏光」と呼ばれます。FP測定では、偏光させた励起光をサンプルに照射し、発生する蛍光の偏光状態を検出します。
一般に小さい分子は溶液中で速く回転しやすく、大きな分子や分子同士が結合した状態では回転が制限されます。また、自由に動ける分子では偏光は失われますが、回転が制限されると偏光は保たれたまま、蛍光が放出されます。この偏光の度合いを測定することで、分子の結合状態や相互作用を評価することができる仕組みです。
また、一般的な免疫測定や結合アッセイでは、結合した分子と未結合の分子を分離するために洗浄工程が必要となる場合がありますが、FP測定では洗浄不要で測定できる点が特長です。
タンパク質–抗体相互作用、タンパク質–DNA結合、DNAハイブリダイゼーション、酵素反応など、分子間相互作用の解析に広く用いられています。
Alphaアッセイ
Alphaアッセイは、「ドナービーズ」と「アクセプタービーズ」という2種類のビーズを用い、それらが近接したときに生じる発光（※3）を検出する手法です。
特定の波長の光を照射すると、ドナービーズが周囲の酸素を励起状態（一重項酸素）に変換します。この際、近接した位置にアクセプタービーズが存在すると、エネルギー転移が生じ、エネルギーを受け取ったアクセプタービーズが発光します。その光シグナルの有無や強度から、標的分子の存在や分子間相互作用を評価することが可能です。
このように、ビーズ間の距離に依存してシグナルが発生するため、分子同士の近接や結合を直接的に検出できる点が特徴です。また、結合した分子と未結合分子を分離する操作を行わずに測定することが可能です。
Alphaアッセイには、ビーズの結合様式に応じて「AlphaLISATM」と「AlphaScreenTM」があります。
AlphaLISAは同一の標的分子に対して2種類のビーズが結合し、主に分子量や濃度の定量に用いられます。一方、AlphaScreenは異なる分子にビーズが結合し、タンパク質間相互作用などの解析に利用されます。
※3 補足… 励起状態にするために特定の波長の光を照射するが、本手法で発生する光シグナルは化学反応による発光で、蛍光ではない。
マイクロプレートの選び方
マイクロプレートには、色や底の形状、ウェル数などにさまざまな種類があり、測定方式やサンプルに応じて適したタイプが異なります。そのため、目的に合ったマイクロプレートを選ぶことが重要です。
ここからは、マイクロプレートリーダーで測定を行う際に確認しておきたい「マイクロプレートの選び方」の主なポイントを紹介します。
プレートの色
プレートの色は測定精度に影響する重要な要素です。主にブラック、ホワイト、クリア（透明）のプレートが用いられ、それぞれ適した測定方法が異なります。
ブラックプレートは光の散乱や反射を抑えられるため、蛍光測定に適しています。
隣接するウェルからの光が検出されるクロストークも抑えやすく、蛍光シグナルを精度よく測定したい場合に用いられます。
ホワイトプレートは光を反射するため、発光シグナルを効率よく検出します。そのため、発光測定に適しています。
また、クロストークを軽減したい場合には、ベース部分が黒でウェル部分のみが白いプレートもあります。
クリアプレートは光を透過するため、吸光度測定に用いられます。
また、クリアプレートには底面のみを透明にした「クリアボトムプレート」もあります。クリアボトムプレートは、主に測定と同時に細胞の観察やイメージングを行いたい場合に用いられます。ベース部分がホワイトやブラックのプレートもあり、ベースがホワイトのものは発光測定に用いられます。ベースがブラックのものは主に蛍光測定に用いられますが、吸光測定においてクロストークを低減したい場合にも用いられます。
以下に、各色の特徴を表でまとめました。
| プレートの色 |
特徴 |
主に適した測定 |
| ブラック |
光の散乱や反射を抑え、クロストークを低減できる |
蛍光測定 |
| ホワイト |
光を反射し、発光シグナルを効率よく検出できる |
発光測定 |
| クリア |
光を透過する |
吸光度測定 |
ウェル底の形状
ウェル底の形状も、サンプルの扱いや光学測定に関わる選定要素です。
| 底の形状 |
特徴 |
| F底（平底） |
高精度な光学測定に向いている。また、細胞の観察にも適している。 |
| U底（丸底） |
サンプルの回収性が高く、洗浄性に優れる。抗体反応や沈降アッセイに向いている。 |
| V底 |
サンプルを底部に集めやすく、回収性に優れる。微量反応などに向いている。 |
| C底（角が丸い平底） |
高精度な光学測定と、サンプルの回収性を両立する。 |
光学測定や細胞の観察を行う場合はF底が適しています。サンプルの回収や洗浄を重視する場合はU底やV底が用いられます。C底は平底に近い測定性能を持ちながら回収性にも配慮した形状であり、測定とサンプル回収を両立させたい場合に向いています。
ウェル数
マイクロプレートには、6、12、24、96、384、1536ウェルなど、さまざまなウェル数があります。
少数のサンプルを比較的大きな容量で扱う場合は6・12・24ウェル、多検体を効率よく測定する場合は384ウェル以上など、必要なサンプル量や処理数に応じて選択します。96ウェルプレートは、サンプル量と処理数のバランスがよく、研究用途などで広く使用されています。
材質・滅菌・コーティング
マイクロプレートには、ポリスチレンやポリプロピレン、ガラスなど材質があり、それぞれ耐薬品性や耐熱性、透明性が異なります。また、細胞培養用途では細胞接着性を高めるコーティングの有無や、滅菌・非滅菌の違いも選定ポイントとなります。
これらは測定方式への影響よりも、実験条件やサンプルの取り扱い方法に応じて選択します。
マイクロプレートリーダーの使い方
マイクロプレートリーダーの一般的な使用手順は以下の通りです。
① 電源を入れる
機器を起動し、装置内部の光源や検出器が安定するまで数分間ウォームアップを行う
② ソフトウェアを起動
付属ソフトウェアを立ち上げ、吸光度・蛍光・発光・TRFなどの測定方式を選択。機種によっては事前にプロトコルテンプレートを読み込む
③ 測定条件の設定
波長・時間・感度・温度・攪拌など、使用するアッセイに応じて必要なパラメータを入力
④ サンプルを分注したマイクロプレートをセット
サンプルや試薬を入れたマイクロプレートを装置に設置する。位置ずれがあると読み取りエラーや異常値の原因となるため留意すること
⑤ 測定の開始
設定を確認し、測定を開始。各ウェルが自動で読み取られ、指定した条件でデータが取得される
⑥ データの保存と確認
測定終了後、結果がソフトウェアに自動保存される。値に欠損や異常値がないか確認する
⑦ データ解析
ソフトウェア上でグラフや表を作成し、直感的に理解できるよう処理する
⑧ 装置の片付け
測定が終わったらプレートを取り出し、装置内を必要に応じて清掃する。電源やソフトを終了し、作業を完了
なお、実際の操作方法は製品により異なる場合があるため、ご注意ください。
マイクロプレートリーダーを選ぶ2つのポイント
この章では、マイクロプレートリーダーを選ぶ際の2つのポイントを紹介します。
１．どのような測定をしたいのか
マイクロプレートリーダーを選ぶ際に重要なのは、研究で扱う分析対象や実験内容に適した測定方式（吸光度、蛍光、発光など）を明確にすることです。現在必要な測定だけでなく、将来的に必要となる可能性のある測定についても整理しておくと、機種選定がしやすくなります。
実施する測定が一種類に限定される場合は、その測定方式に特化した機種を選択するとよいでしょう。一方、複数の測定方式を使用する場合や、今後測定項目が増える可能性がある場合は、複数の測定方式に対応したマルチモードタイプのマイクロプレートリーダーも選択肢となります。
ただし、対応する測定方式が増えるほど装置価格は高くなる傾向があります。そのため、現在必要な機能と将来的な拡張性のバランスを考慮して選ぶことが重要です。必要に応じて測定機能を追加できる拡張性の高い機種を選択する方法もあります。
また、細胞の形態観察やライブセル解析などに対応した、顕微鏡イメージング機能を備えるプレートリーダーもあります。価格は高くなる傾向がありますが、測定と観察を一台で行えるため、研究内容によっては有力な選択肢となります。
２．必要なスループットはどれくらいか
測定するサンプル数に応じて、使用するマイクロプレートのウェル数を選ぶことも重要です。
マイクロプレートには、6、12、24、96、384、1536ウェルなどさまざまな種類があります。ウェル数が多いほど、一度に多くのサンプルを測定できます。
一方で、1ウェルあたりの容量は小さくなるため、検出される光シグナルも小さくなります。そのため、多ウェルプレートを使用する場合は、高感度な検出器を備えたマイクロプレートリーダーが求められる場合があります。
また、一度に測定するサンプル数が増えるため、測定時間を短縮するには高い処理性能も必要となります。
一般的に、対応できるウェル数が多く、高感度かつ高速な測定が可能な機種ほど価格は高くなる傾向があります。そのため、必ずしも対応ウェル数が多い機種を選べば良いというわけではありません。
必要な処理数や実験内容を踏まえ、自身の研究に適したウェル数のプレートに対応した機種を選ぶことが大切です。