DE112012002800B4

DE112012002800B4 - Nukleinsäure-Testvorrichtung

Info

Publication number: DE112012002800B4
Application number: DE112012002800.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Shoji; Takehiko Hosoiri
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN103703118A; US20140170734A1; WO2013015057A1; DE112012002800T5; CN103703118B; JP2013021988A; JP5759818B2

Abstract

Geschaffen werden eine Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung und eine Nukleinsäure-Testvorrichtung mit der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung. Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung umfaßt eine Halterbasis zum Festhalten einer Anzahl von Temperaturregelblöcken am äußeren Umfang und einen sekundären Kühlmechanismus als Temperatursteuervorrichtung zum Regeln der Temperatur der Halterbasis. Mit der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung kann die Temperatur zuverlässig kontrolliert werden, auch wenn der sekundäre Kühlmechanismus klein ist und wenig Energie verbraucht und wenig Wärme abgibt. Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung zum Vervielfältigen einer Nukleinsäure in einer Reaktionslösung, die durch Mischen einer Probe mit einem Reagens erhalten wird, umfaßt eine Anzahl von Temperaturegelblöcken (10) zur Aufnahme wenigstens eines Reaktionsbehälters (105) an einer Halterbasis (4). Die Reihenfolge und die Zeitpunkte, in der und zu denen die Reaktionsbehälter (105) fortlaufend in die Temperaturregelblöcke (10) eingesetzt werden und in der und zu denen die Temperaturregelung der Temperaturregelblöcke (10) gestartet wird, werden so gesteuert, daß der Temperaturgradient in der Halterbasis (4) minimal ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nukleinsäure-Testvorrichtung für Proben biologischen Ursprungs.
Stand der Technik
Zur Nukleinsäure-Vervielfachung bei Tests auf eine Nukleinsäure in einer Probe biologischen Ursprungs gibt es die Polymerase-Kettenreaktion (im folgenden mit ”PCR” bezeichnet). Bei diesem Verfahren wird die zu untersuchende Basensequenz durch Steuern der Temperatur einer Reaktionslösung vervielfacht, die durch Mischen der Probe mit einem Reagens unter vorgegebenen Bedingungen erhalten wird. Damit läßt sich eine kleine Menge von Nukleinsäure mit hoher Empfindlichkeit erfassen. Zur Nukleinsäure-Vervielfachung ist auch ein isothermisches Nukleinsäure-Vervielfachungsverfahren bekannt, zum Beispiel das sequenzbasierte Nukleinsäure-Verstärkungsverfahren (NASBA), bei dem die Nukleinsäure durch Einstellen der Reaktionslösung bei konstanter Temperatur vervielfacht wird. Bei allen Nukleinsäure-Verstärkungsverfahren hängen viele Bedingungen (Protokolle) wie das zu benutzende Reagens, die Temperatur und die Zeitdauer vom Meßobjekt (der zu verstärkenden Basensequenz) ab.
Eine bekannte herkömmliche Vorrichtung zur Nukleinsäure-Vervielfältigung ist zum Beispiel die Temperatursteuervorrichtung mit einem scheibenförmigen Mikrochip mit einem Zellenbereich, in den die zu untersuchende Reaktionslösung injiziert wird. Der Mikrochip wird dann in Umfangsrichtung parallel zu einem Gestell in Drehung versetzt und an die gewünschte Position gebracht. Der Mikrochip wird dann seitlich in das Gestell mit einem Abdeckabschnitt eingesetzt, wobei der Zellenbereich des Mikrochips mit einer Anzahl von Heizleitern in Kontakt kommt, die in der Umfangsrichtung des Gestells angeordnet sind und verschiedene Temperaturen haben. Auf diese Weise steuert die Temperatursteuervorrichtung die Temperatur im Zellenbereich (siehe die PTL 1). Bei der in der PTL 1 beschriebenen herkömmlichen Technik kann jedoch immer nur ein Meßobjekt untersucht werden. Es ist daher schwierig, mit der in der PTL 1 beschriebenen herkömmlichen Technik parallel Prozesse für eine Anzahl von Proben mit verschiedenen Meßobjekten durchzuführen. Auch ist es schwierig, Prozesse für Proben zu verschiedenen Zeiten zu starten, auch wenn die Proben das gleiche Meßobjekt enthalten. Es ist daher schwierig, einen Prozeß für eine neue Probe zu beginnen, bevor der gegenwärtig ausgeführte Prozeß beendet ist.
Liste der zitierten Druckschriften
Patent-Druckschriften

PTL 1: JP 2008185389 A
PTL 2: Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2010106953 A

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn eine Anzahl von Proben mit unterschiedlichen Meßobjekten parallel zur Nukleinsäure-Vervielfältigung bearbeitet werden soll, ist es erforderlich, für jedes Meßobjekt das Protokoll für das Meßobjekt oder, mit anderen Worten, die jeweilige Temperatur und die jeweilige Zeit in einer Temperatursteuerprozedur festzulegen. Die Temperatur und die Zeit umfassen zum Beispiel eine vorgegebene Temperatur und die Zeit, für die die Temperatur zu halten ist.
Es ist zwar dadurch möglich, eine Anzahl von Proben mit unterschiedlichen Meßobjekten parallel zu bearbeiten und den Prozeß für eine Probe auch dann starten zu können, wenn ein anderer Prozeß noch läuft, daß die Temperaturen der Reaktionslösungen in den Reaktionsbehältern einer Anzahl von Temperaturregelblöcken am äußeren Umfang einer scheibenförmigen Halterbasis mit einer Temperaturregelvorrichtung mit einer Anzahl von Peltier-Elementen einzeln geregelt werden.
Bei einem Regeln der Temperaturen in der gleichen Richtung (zum Beispiel das Anheben der Temperaturen) von benachbarten Temperaturregelblöcken am äußeren Umfang der Halterbasis wird jedoch möglicherweise die Ungleichmäßigkeit der Temperatur in der Halterbasis aufgrund der Wärmeabgabe der einzelnen Temperaturregelblöcke erhöht. Zum Beispiel steigt die Temperatur in der Halterbasis lokal an. Um eine solche Ungleichmäßigkeit der Temperatur in der Halterbasis zu vermeiden, ist es erforderlich, einen leistungsfähigen Sekundärkühlmechanismus vorzusehen, um die Halterbasis in einer bestimmten Temperaturbereich zu halten, oder die Halter in einem solchen Abstand anzuordnen, daß die Ungleichmäßigkeit der Temperatur kleiner ist als ein bestimmter Wert. Der Sekundärkühlmechanismus braucht wegen der hohen Leistungsfähigkeit viel Platz, verbraucht viel Energie und gibt seinerseits viel Wärme ab. Eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Haltern vergrößert die Abmessungen des Mechanismus derart, daß es schwierig wird, den Mechanismus an Vorrichtungen anzubringen. Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts dieser Probleme, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung, die klein ist und bei der die Temperatur in den Reaktionsbehältern zuverlässig gesteuert werden kann, und eine Nukleinsäure-Testvorrichtung mit dieser Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung zu schaffen.
Lösung des Problems
Zur Lösung der Aufgabe umfaßt die vorliegende Erfindung eine Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung zur Vervielfältigung der Nukleinsäure in einer Reaktionslösung, die durch Mischen einer Probe und eines Reagens erhalten wird, die Temperaturregelblöcke enthält, die dafür vorgesehen sind, wenigstens einen Reaktionsbehälter am äußeren Umfang einer scheibenförmigen Halterbasis aufzunehmen, wobei die Reihenfolge und Zeitpunkte, in der bzw. zu denen die Reaktionsbehälter fortlaufend in die Temperaturregelblöcke eingesetzt werden und in der bzw. zu denen mit der Temperaturregelung der Temperaturregelblöcke begonnen wird, individuell gesteuert werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung kann die Nukleinsäure-Testvorrichtung verkleinert werden, es kann eine Anzahl von Meßobjekten gemessen werden, und die Temperatur jedes der Reaktionsbehälter kann stabil gesteuert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung des schematischen Aufbaus einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Aufsicht auf den schematischen Aufbau der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Temperatursteuerung in einem Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß (Muster A).
5 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Temperaturänderungen in der Reaktionslösung in Temperaturregelblöcken bei einer ersten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatursteuerung nach Muster A.
6 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Temperaturverteilung und der Einsetzpositionen von Reaktionsbehältern an einer Halterbasis während der Temperatursteuerung für eine Vervielfältigungsreaktion bei der ersten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Temperaturänderungen in der Reaktionslösung in den Temperaturregelblöcken bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatursteuerung nach Muster A.
8 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Temperaturverteilung und der Einsetzpositionen von Reaktionsbehältern an einer Halterbasis während der Temperatursteuerung für eine Vervielfältigungsreaktion bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Darstellung eines Beispiels für die Anzahl von Ausführungen der Temperatursteuerung in den Temperaturregelblöcken bei einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Reihenfolge der Anbringung entsprechend der Anzahl.
10 ist eine Darstellung eines Beispiels für die Anzahl von Temperaturänderungen in den Temperaturregelblöcken bei einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Reihenfolge der Anbringung entsprechend der Anzahl.
11 ist eine Darstellung einer beispielhaften Halterbasis bei einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
<Erste Ausführungsform>
Die 3 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus einer Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 bei der vorliegenden Ausführungsform. Wie in der 3 gezeigt, nimmt die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 eine Anzahl von Probenbehältern 101 auf, von denen jeder eine Probe mit einer zu vervielfältigenden Nukleinsäure enthält. Des weiteren umfaßt die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 ein Probenbehältergestell 102 zur Aufnahme der Probenbehälter 101, eine Anzahl von Reagensbehältern 103 für die verschiedenen Reagenzien, die zu den Proben hinzugefügt werden, ein Reagensbehältergestell 104 für die Aufnahme der Reagensbehälter 103, Reaktionsbehälter 105 zum Vermischen einer Probe mit einem Reagens, ein Reaktionsbehältergestell 106 für die Aufnahme einer Anzahl von unbenutzten Reaktionsbehältern 105, eine Reaktionslösungeinstellposition 107 für die Abgabe einer Probe und eines Reagens aus einem der Probenbehälter 101 und einem der Reagensbehälter 103 in einen unbenutzten Reaktionsbehälter 105 an der Position 107, eine Abdeckeinheit 108 zum Verschließen des Reaktionsbehälters 105 mit der Reaktionslösung, die eine Mischung aus einer Probe und eines Reagens ist, mit einem Abdeckabschnitt (in der Zeichnung nicht gezeigt) und eine Bewegungseinheit 109 zum Bewegen der Reaktionslösung in dem verschlossenen Reaktionsbehälter 105.
Die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 umfaßt des weiteren eine Roboterarmvorrichtung 112 mit einem Roboterarm X 110, der sich an der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 in der X-Achsen-Richtung (in der 3 der horizontalen Richtung) erstreckt, und mit einem Roboterarm Y 111, der sich der Y-Achsen-Richtung (in der 3 der vertikalen Richtung) erstreckt und der so am Roboterarm X 110 angebracht ist, daß er sich damit in der X-Achsen-Richtung bewegen kann. Die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 umfaßt schließlich noch eine Greifvorrichtung 113 am Roboterarm Y 111, die sich damit in der Y-Achsen-Richtung bewegen kann und die dazu dient, einen Reaktionsbehälter 105 zu jedem Teil der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 zu befördern; eine Abgabeeinheit 114 am Roboterarm Y 111, die sich damit in der Y-Achsen-Richtung bewegen kann und die dazu dient, die Probe im Probenbehälter 101 und das Reagens im Reagensbehälter 103 anzusaugen und in den Reaktionsbehälter 105 an der Reaktionslösungeinstellposition 107 abzugeben; einen Düsenchip 115, der an einer Stelle angebracht ist, an der der Düsenchip mit der Probe oder dem Reagens in der Abgabeeinheit 114 in Kontakt steht; ein Düsenchipgestell 116 zur Aufnahme einer Anzahl von unbenutzten Düsenchips 115; eine Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 für einen Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß oder eine Fluoreszenzerfassung an der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105; einen Entsorgungsbehälter 117 zum Entsorgen von benutzten Düsenchips 115 und benutzter (getesteter) Reaktionsbehälter 105; und eine Steuervorrichtung 120 mit einer Eingabevorrichtung 118 mit einer Tastatur und einer Maus sowie einer Anzeigevorrichtung 119 mit einem Flüssigkristallmonitor zum Steuern aller Vorgänge in der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 mit der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1.
Jeder der Probenbehälter 101 ist mit Identifikationsdaten für die enthaltene Probe versehen, zum Beispiel mit einem entsprechenden Strichcode, und außerdem mit Positionsinformationen, zum Beispiel den Koordinaten, die den einzelnen Positionen im Probenbehältergestell 102 zugeordnet sind. Gleichermaßen ist jeder der Reagensbehälter 103 mit Identifikationsdaten für das enthaltene Reagens versehen, zum Beispiel mit einem entsprechenden Strichcode, und außerdem mit Positionsinformationen, zum Beispiel den Koordinaten, die den einzelnen Positionen im Reagensbehältergestell 104 zugeordnet sind. Die Identifikationsdaten und Positionsinformationen werden vorab in der Steuervorrichtung 120 gespeichert und von dieser verwaltet. Jeder der Reaktionsbehälter 105 wird auf die gleiche Weise unter Verwendung der Identifikationsdaten und der Positionsinformationen verwaltet.
Anhand der 1 und 2 wird nun die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 im Detail beschrieben.
Die 1 ist eine perspektivische Darstellung des schematischen Aufbaus der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die 2 eine Aufsicht darauf.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfaßt eine Halterung 3 bei der vorliegenden Ausführungsform eine scheibenförmige Halterbasis 4 mit einem nach oben weisenden ebenen Abschnitt und eine Anzahl (16 bei der vorliegenden Ausführungsform) von Temperaturregelblöcken 10 mit jeweils wenigstens einer (einer in der vorliegenden Ausführungsform) Einsetzposition 12 zur Aufnahme eines Reaktionsbehälters 105 in Umfangsrichtung außerhalb des äußeren Umfangs der Halterbasis 4. Die Halterbasis 4 kann sich um die Mittelwelle längs der Rotationsachse des Halters 3 drehen. Die Halterbasis 4 wird von einem Schrittmotor (in der Zeichnung nicht gezeigt) zwischen dem Halter 3 und der Halterbasis 4 angetrieben und gedreht. Die Halterbasis 4 und die Temperaturregelblöcke 10 bestehen zum Beispiel aus einem thermischen Leiter wie Aluminium, Kupfer und entsprechenden Legierungen. Die Temperaturregelblöcke 10 sind einstückig mit der Halterbasis 4 ausgebildet. In der Umfangsrichtung der Halterbasis 4 erstrecken sich zwischen den Temperaturregelblöcken 10 Einkerbungen 16 jeweils vom äußeren Umfang zur Mitte der Halterbasis 4. Durch den Raum zwischen den in der Umfangsrichtung der Halterbasis 4 angeordneten, benachbarten Temperaturregelblöcken 10 steigt der adiabatische Effekt zwischen den Temperaturregelblöcken 10 an. Jeder der Temperaturregelblöcke 10 enthält ein Peltier-Element 17, das als Temperaturregelvorrichtung dient, und einen Temperatursensor 15 zum Erfassen der Temperatur der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105 durch Erfassen der Temperatur in der Nähe der Einsetzposition 12. Das Peltier-Element 17 ist jeweils so am Temperaturregelblock 10 angebracht, daß die erste der beiden Oberflächen davon, zwischen denen ein Wärmeaustausch erfolgt, am Temperaturregelblock 10 liegt und die zweite Oberfläche an der Halterbasis 4.
In der Mitte der Halterbasis 4 sind ein als Temperaturregelvorrichtung dienendes Peltier-Element 18, ein Temperatursensor 15a zum Erfassen der Temperatur darum herum, mit dem Peltier-Element 18 verbundene Kühlrippen 41 und ein Lüfter 40 angeordnet. Der Lüfter 40 bläst Luft über die Kühlrippen 41. Dadurch, daß die Halterbasis 4 mit dem Peltier-Element 18 auf einer konstanten Temperatur (von zum Beispiel 40°C) gehalten wird, wird die Wirksamkeit der Wärmeabgabe und der Wärmeabsorption der Peltier-Elemente 17 in den Temperaturregelblöcken 10 erhöht. Während des speziellen Temperaturzyklusses, bei dem zur Ausführung eines PCR-Verfahrens zur Nukleinsäure-Vervielfältigung die Temperatur in den einzelnen Temperaturregelblöcken 10 wiederholt angehoben und abgesenkt wird, steigt durch das Festlegen der Temperatur der Halterbasis 4 die Änderungsgeschwindigkeit derart an, daß der Ausgleich zwischen der Anstiegsrate und der Abnahmerate der Temperatur kontrolliert werden kann.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 enthält wenigstens einen Fluoreszenzdetektor 6 (vier bei der vorliegenden Ausführungsform) zur Fluoreszenzerfassung in der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105 und eine Abdeckung 7 (siehe 3) zum Abdecken der gesamten Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1. Die Abdeckung 7 dient dazu, den Fluoreszenzdetektor 6 der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 gegen Licht von außen abzuschirmen und auch dazu, durch Abdecken der Temperaturregelblöcke 10 und des Fluoreszenzdetektors 6 zusammen mit dem Halter 3 die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 (unter der Abdeckung 7) warm zu halten. Die Abdeckung 7 ist mit wenigstens einem (einem bei der vorliegenden Ausführungsform) Zugang 7a versehen, der geöffnet und geschlossen werden kann und durch den die Reaktionsbehälter 105 unter die Abdeckung 7 gebracht und daraus entnommen werden können (das heißt in die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 eingesetzt und daraus entnommen werden können). Die Abdeckung 7 und der Zugang 7a sind in der 1 nicht dargestellt.
Der Fluoreszenzdetektor 6 enthält eine Anregungslichtquelle zum Aussenden von Anregungslicht in den unteren Abschnitt (freiliegenden Abschnitt) der Reaktionsbehälters 105 an der Einsetzposition 12 des Temperaturregelblocks 10 und eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Fluoreszenz in der Reaktionslösung (in der Zeichnung sind weder die Anregungslichtquelle noch die Erfassungsvorrichtung dargestellt). Die Anregungslichtquelle und die Erfassungsvorrichtung sind nebeneinander am äußeren Umfang entlang der Bewegungslinie der Temperaturregelblöcke 10 angeordnet, die sich aufgrund des Antriebs und der Drehung der Halterbasis 4 auf einem Kreis bewegen. Beim Drehen der Halterbasis 4 passiert der Reaktionsbehälter 105 im Temperaturregelblock 10 die Erfassungsposition, um die Fluoreszenzerfassung am Reaktionsbehälter 105 zu ermöglichen. Die zu vervielfältigende Basensequenz in der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105 wird mittels Fluoreszenzmarkierung durch das Reagens markiert. Durch das Erfassen der Fluoreszenz in der Reaktionslösung, die durch das von der Anregungslichtquelle in den Reaktionsbehälter 105 ausgesendete Anregungslicht verursacht wird, mit dem Fluoreszenzdetektor 6 läßt sich die Menge der zu vervielfältigenden Basensequenz in der Reaktionslösung bestimmen. Der Fluoreszenzdetektor 6 erfaßt oder mißt die Reaktionslösungen in den Reaktionsbehältern 105 unabhängig voneinander. Das Erfassungsergebnis wird zur Steuervorrichtung 120 übertragen. Als Anregungslichtquelle kann zum Beispiel eine Lichtemissionsdiode (LED), ein Gaslaser, ein Halbleiterlaser, eine Xenonlampe oder eine Halogenlampe verwendet werden. Als Erfassungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Photodiode, ein Photovervielfacher oder eine CCD verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 120 steuert alle Vorgänge in der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100. Die Steuervorrichtung 120 führt den Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß oder die Fluoreszenzerfassung mit verschiedenen Arten von Software, die vorher in einer Speichereinheit (in der Zeichnung nicht gezeigt) gespeichert wurden, und auf der Basis von Protokollen für die Meßobjekte durch, die an der Eingabevorrichtung 118 eingegeben werden, und umfaßt zum Beispiel Funktionen zum Speichern der Analyseergebnisse einschließlich der Fluoreszenzerfassungsergebnisse und der Arbeitsbedingungen an der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 und für die Anzeige an der Anzeigevorrichtung 119.
Bei dem von der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 durchgeführten Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß wird die Temperatur der Probe (der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105), die auf eine Weise vorbereitet wurde, die im Protokoll angegeben ist, entsprechend dem Meßobjekt gemäß dem Protokoll gesteuert. Dadurch wird die zu untersuchende Basensequenz selektiv vervielfältigt.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Anregungslicht in den unteren Abschnitt des Reaktionsbehälters 105 an der Einsetzposition 12 des Temperaturregelblocks 10 eingestrahlt und dort die Fluoreszenz erfaßt. Hinsichtlich der Art der Einstrahlung gibt es jedoch keine Einschränkungen, und das Anregungslicht kann auch von der Seite oder von oben auf den Reaktionsbehälter 105 eingestrahlt und dort die Fluoreszenz erfaßt werden. Das Anregungslicht kann auch am unteren Abschnitt, oberen Abschnitt oder einem seitlichen Abschnitt des Reaktionsbehälters 105 eingestrahlt und die Fluoreszenz in einer Richtung erfaßt werden, die sich der Richtung der Einstrahlung des Anregungslichts unterscheidet.
Die jeweilige Anzahl der Fluoreszenzdetektoren 6, der Temperaturregelblöcke 10 und der Zugänge 7a sind nicht auf die bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Anzahlen begrenzt. Die Anzahl kann jeweils wie gewünscht gewählt werden.
Beim Einsetzen eines Reaktionsbehälters 105 ergreift die in der 3 gezeigte Greifvorrichtung 113 an der Roboterarmvorrichtung 112 den jeweiligen Reaktionsbehälter 105 an der Bewegungseinheit 109 und bringt den Reaktionsbehälter 105 durch den Zugang 7a zu der Einsetzposition 12 am Temperaturregelblock 10 der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1. Nach dem Einsetzen des Reaktionsbehälters 105 in den Temperaturregelblock 10 wird die Temperatur für die Vervielfältigungsreaktion mit dem Peltier-Element 17 gesteuert. Mit dem Peltier-Element 17 kann die Temperatur am Temperaturregelblock 10 auch bereits vor dem Anbringen und vor der Vervielfältigungsreaktion gesteuert werden (Vorheizen). Der Anbringungsprozeß und die Temperatursteuerung des Reaktionsbehälters 105, die im folgenden beschrieben werden, werden ähnlich ausgeführt.
Anhand der 4 wird nun die Temperatursteuerung bei dem Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Die 4 zeigt ein beispielhaftes Temperatursteuerprotokoll für ein Muster A bei dem Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß.
<Temperatursteuerung: Muster A>
Die Temperatur der Reaktionslösung im Reaktionsbehälter 105 wird bei der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 durch das Peltier-Element 17 gesteuert, das mit dem Temperaturregelblock 10 in Kontakt steht, in den der Reaktionsbehälter 105 eingesetzt ist.

• Die Temperatur wird auf eine Temperatur T11 geändert (angehoben) und für die Zeit t11 bei der Temperatur T11 gehalten. Die Zeit t11 enthält die Zeitspanne, die erforderlich ist, um die Temperatur von der vorherigen Temperatur auf die Temperatur T11 zu ändern.
• Die Temperatur wird auf eine Temperatur T12 geändert (abgesenkt) und für die Zeit t12 bei der Temperatur T12 gehalten. Die Zeit t12 enthält die Zeitspanne, die erforderlich ist, um die Temperatur von der vorherigen Temperatur auf die Temperatur T12 zu ändern.
• Die beiden Prozesse werden in einem Zyklus kombiniert. Der Zyklus wird so oft (N1-mal) wiederholt, wie es im Temperatursteuerprotokoll angegeben ist.

Wenn das Temperatursteuerprotokoll einen anderen als den oben beschriebenen Temperaturzyklus vorgibt, werden die Temperatur und die Zeit entsprechend dem genannten Zyklus festgelegt.
Anhand der 5 und 6 wird nun ein Verfahren zum Festlegen der Position beschrieben, an der der Reaktionsbehälter 105 in der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform einzusetzen ist.
Bei der Temperatursteuerung nach dem Muster A ist die Zeitspanne t11 fast die gleiche wie die Zeitspanne t12. Jedes der Zeitintervalle (jede der Zeiten), mit bzw. in denen eine Anzahl von Reaktionsbehältern 105 fortlaufend in eine Anzahl von Temperaturregelblöcken 10 einzusetzen ist, ist fast gleich groß wie die Zeitspanne t11. Mit anderen Worten wird zu jeder Zeit t11 ein Reaktionsbehälter 105 eingesetzt; die Temperatur des Temperaturregelblocks 10 mit dem ersten Reaktionsbehälter, der zuerst eingesetzt wird, wird so gesteuert, daß die Reaktionslösung im ersten Reaktionsbehälter das Temperaturprofil zeigt, das in der 5 bei S1 dargestellt ist. Nach dem Verstreichen der Zeit t11 seit dem Einsetzen des ersten Reaktionsbehälters wird ein zweiter Reaktionsbehälter eingesetzt, der das Temperaturprofil zeigt, das bei S2 dargestellt ist. Gleichermaßen zeigt ein dritter Reaktionsbehälter das Temperaturprofil S3 und ein vierter Reaktionsbehälter das Temperaturprofil S4. Im Ergebnis sind die Temperaturregelblöcke 10, in die die Reaktionsbehälter 105 eingesetzt werden, gleichzeitig abwechselnd auf hoher Temperatur (der Temperatur T11) und auf niedriger Temperatur (der Temperatur T12). Unter den genannten Bedingungen werden die Positionen, an den sich die Reaktionsbehälter 105 befinden, derart festgelegt, daß der erste Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10a eingesetzt wird, der zweite Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10b eingesetzt wird, der dritte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10c eingesetzt wird und der vierte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10d eingesetzt wird, wie es in der 6 gezeigt ist. Dadurch befinden sich benachbarte Temperaturregelblöcke 10 abwechselnd auf hoher Temperatur (der Temperatur T11) und auf niedriger Temperatur (der Temperatur T12). In der Temperaturverteilung der Halterbasis 4 wechseln sich daher die hohen Temperaturen und die niedrigen Temperaturen ab. Dadurch wird die Ungleichmäßigkeit der Temperatur an der gesamten Halterbasis 4 ausgemittelt. Das Festlegen der Einsetzpositionen wie oben beschrieben verringert die Belastung des Peltier-Elements 18 in der Mitte der Halterbasis 4, der Kühlrippen 41, die mit dem Peltier-Element 18 verbunden sind, und des Lüfters 40, der Luft über die Kühlrippen 41 bläst. Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der einzelnen Komponenten kann ein kleinerer Mechanismus mit geringerem Stromverbrauch und weniger Abwärme ausgewählt werden.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 und das Temperatursteuermuster der 4 der vorliegenden Ausführungsform sind nur Beispiele für die Reihenfolge der Einsetzpositionen. Die Reihenfolge ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt. Die Reihenfolge der Einsetzpositionen kann bei einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung mit einer anderen Anzahl von Einsetzpositionen (Anzahl von Temperaturregelblöcken) und bei einem anderen Temperaturmuster auf die gleiche Weise gesteuert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Temperaturregelblock 10a an der ersten Einsetzposition, es kann sich aber auch jeder andere Temperaturregelblock 10 an der ersten Einsetzposition befinden.
<Zweite Ausführungsform>
Anhand der 7 und 8 wird eine zweite Ausführungsform zum Festlegen der Positionen beschrieben, an denen die Reaktionsbehälter 105 an der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 eingesetzt werden.
Bei der Temperatursteuerung nach dem Muster A ist die Zeit t11 fast die gleiche wie die Zeit t12. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Zeitintervalle (Zeiten), zu denen die Anzahl von Reaktionsbehältern 105 fortlaufend in die Anzahl von Temperaturregelblöcken 10 eingesetzt wird, fast gleich der Zeitspanne, die durch Addieren der Zeit t11 zur Zeit t12 erhalten wird. Mit anderen Worten werden die Reaktionsbehälter 105 jedesmal zum Zeitpunkt (t11 + t12) eingesetzt, und die Temperatur des Temperaturregelblocks 10 des ersten Reaktionsbehälters, der zuerst eingesetzt wird, wird so gesteuert, daß die Reaktionslösung im ersten Reaktionsbehälter das Temperaturprofil zeigt, das in der 7 bei S1 dargestellt ist. Nachdem die Zeit (t11 + t12) seit dem Einsetzen des ersten Reaktionsbehälters verstrichen ist, wird ein zweiter Reaktionsbehälter eingesetzt, der das bei S5 gezeigte Temperaturprofil zeigt. Gleichermaßen zeigt ein dritter Reaktionsbehälter das bei S6 gezeigte Temperaturprofil und ein vierter Reaktionsbehälter das bei S7 gezeigte Temperaturprofil. Im Ergebnis befinden sich die Temperaturregelblöcke 10, in die die Reaktionsbehälter 105 eingesetzt wurden, alle gleichzeitig auf hoher Temperatur (der Temperatur T11) oder auf niedriger Temperatur (der Temperatur T12). Unter den genannten Bedingungen werden daher die Positionen, an denen sich die Reaktionsbehälter 105 befinden, derart festgelegt, daß wie in der 8 gezeigt der erste Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10a eingesetzt wird, der zweite Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10i eingesetzt wird, der dritte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10e eingesetzt wird und der vierte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10m eingesetzt wird. Dadurch werden die Behälter so in die Temperaturregelblöcke eingesetzt, daß ihre Positionen über die Halterbasis 4 verteilt sind. Die hohen Temperaturen und die niedrigen Temperaturen werden damit in der Temperaturverteilung an der Halterbasis 4 gleichmäßig aufgeteilt. Diese Festlegung der Einsetzpositionen ergibt einen ähnlichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 und das Temperatursteuermuster der 4 der vorliegenden Ausführungsform sind nur Beispiele für die Reihenfolge der Einsetzpositionen. Die Reihenfolge ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt. Die Reihenfolge der Einsetzpositionen kann bei einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung mit einer anderen Anzahl von Einsetzpositionen (Anzahl von Temperaturregelblöcken) und bei einem anderen Temperatursteuermuster auf die gleiche Weise festgelegt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Temperaturregelblock 10a an der ersten Einsetzposition, es kann sich aber auch jeder andere Temperaturregelblock 10 an der ersten Einsetzposition befinden.
<Dritte Ausführungsform>
Anhand der 5 und 6 wird eine dritte Ausführungsform zum Bestimmen der Zeiten zum Einsetzen der Reaktionsbehälter 105 und ein Verfahren zum Festlegen der Positionen beschrieben, an denen die Reaktionsbehälter 105 an der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 angebracht werden.
Bei der Temperatursteuerung nach dem Muster A ist die Zeitspanne t11 fast die gleiche wie die Zeitspanne t12, und die Zeitintervalle, in denen die Anzahl von Reaktionsbehältern 105 fortlaufend in die Anzahl von Temperaturregelblöcken 10 eingesetzt wird, kann frei festgelegt werden. Der Zeitpunkt, an denen der nächste Reaktionsbehälter 105 automatisch gesteuert eingesetzt wird, kann daher auch so gewählt werden, daß er entsprechend der Information aus dem Temperatursteuerprotokoll, das in der Steuervorrichtung 120 gespeichert ist, nach dem Verstreichen der Zeitspanne t11 liegt. Im Ergebnis zeigen die Reaktionslösungen in den ersten Reaktionsbehältern 105 das in der 5 gezeigte Temperaturprofil. Die Positionen, an denen die Reaktionsbehälter 105 eingesetzt werden, werden so festgelegt, daß der erste Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10a eingesetzt wird, der zweite Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10b eingesetzt wird, der dritte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10c eingesetzt wird und der vierte Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock 10d eingesetzt wird, wie es in der 6 gezeigt ist. Dadurch sind benachbarte Temperaturregelblöcke 10 abwechselnd auf der hohen Temperatur (der Temperatur T11) und der niedrigen Temperatur (der Temperatur T12). Im Ergebnis wechseln sich in der Temperaturverteilung an der Halterbasis 4 die hohen Temperaturen und die niedrigen Temperaturen ab. Dadurch wird die Ungleichmäßigkeit der Temperatur über die ganze Halterbasis 4 ausgemittelt. Die Einsetzzeiten und die Festlegung der Einsetzpositionen haben den gleichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 und das Temperatursteuermuster der 4 der vorliegenden Ausführungsform sind nur Beispiele für die Einsetzzeiten und die Festlegung der Reihenfolge der Einsetzpositionen. Die Zeiten und die Reihenfolge sind nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt. Die Einsetzzeiten und die Reihenfolge der Einsetzpositionen können bei einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung mit einer anderen Anzahl von Einsetzpositionen (Anzahl von Temperaturregelblöcken) und auch bei einem anderen Temperatursteuermuster auf die gleiche Weise festgelegt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Temperaturregelblock 10a an der ersten Einsetzposition, es kann sich aber auch jeder andere Temperaturregelblock 10 an der ersten Einsetzposition befinden.
<Vierte Ausführungsform>
Anhand der 9 wird eine vierte Ausführungsform zum Festlegen der Positionen beschrieben, an denen die Reaktionsbehälter 105 an der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 eingesetzt werden.
In der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 wird die Geschichte der Benutzungshäufigkeit (der Anzahl von Ausführungen) jedes Temperaturregelblocks 10 in der Steuervorrichtung 120 gespeichert. Jedesmal, wenn die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 in Betrieb geht, wird die Benutzung der Temperaturregelblöcke 10 auf der Basis der Anzahl von Ausführungen bestimmt. Wie bei C42 in der 9 gezeigt, sind die Daten über die Anzahl von Ausführungen des Temperatursteuerprotokolls für jeden der Temperaturregelblöcke 10a bis 10p in der Steuervorrichtung 120 gespeichert. Wenn das Temperatursteuerprotokoll wieder ausgeführt werden soll, werden die Reaktionsbehälter 105 in der Reihenfolge einer ansteigenden Anzahl von Ausführungen (bei C43 in der 9) eingesetzt. Durch eine solche Festlegung der Einsetzpositionen kann die Häufigkeit des Betriebs der Peltier-Elemente 17 als Temperaturregelvorrichtungen in den Temperaturregelblöcken 10 ausgeglichen werden. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der ganzen Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung. Wenn der Unterschied in der Anzahl von Ausführungen des Temperatursteuerprotokolls der Temperaturregelblöcke 10 gleich oder größer wird als eine vorgegebenen Anzahl, kann die Steuervorrichtung 120 einen Alarm ausgeben und den Alarm an der Anzeigevorrichtung 119 anzeigen.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 der vorliegenden Ausführungsform ist nur ein Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist. Die Reihenfolge der Einsetzpositionen kann auch bei einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung mit einer anderen Anzahl von Einsetzpositionen (Anzahl von Temperaturregelblöcken) auf die gleiche Weise gesteuert werden.
<Fünfte Ausführungsform>
Anhand der 10 wird eine fünfte Ausführungsform zum Festlegen der Positionen beschrieben, an denen die Reaktionsbehälter 105 an der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 eingesetzt werden.
In der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 wird die Geschichte der Häufigkeit des Anhebens und Absenkens der Temperatur (der Anzahl von Temperaturänderungen) für jeden Temperaturregelblock 10 in der Steuervorrichtung 120 gespeichert. Wenn die Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 das nächste Mal in Betrieb geht, wird die Benutzung der Temperaturregelblöcke 10 auf der Basis der Geschichte über die Anzahl von Temperaturänderungen bestimmt. Wie bei C52 in der 10 gezeigt, sind die Daten über die Anzahl von Temperaturänderungen mit einem Anheben und Absenken der Temperatur für jeden der Temperaturregelblöcke 10a bis 10p in der Steuervorrichtung 120 gespeichert. Wenn das Temperatursteuerprotokoll wieder ausgeführt werden soll, werden die Reaktionsbehälter 105 in der Reihenfolge einer ansteigenden Anzahl von Temperaturänderungen der Temperaturregelblöcke 10 (bei C53 in der 10) eingesetzt. Durch eine solche Festlegung der Einsetzpositionen ergibt sich der gleiche Effekt wie bei der vierten Ausführungsform. Wenn der Unterschied in der Anzahl von Temperaturänderungen im Temperatursteuerprotokoll der Temperaturregelblöcke 10 gleich oder größer wird als eine vorgegebenen Anzahl, kann die Steuervorrichtung 120 einen Alarm ausgeben und den Alarm an der Anzeigevorrichtung 119 anzeigen.
Die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 der vorliegenden Ausführungsform ist nur ein Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist. Die Reihenfolge der Einsetzpositionen kann auch bei einer Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung mit einer anderen Anzahl von Einsetzpositionen (Anzahl von Temperaturregelblöcken) auf die gleiche Weise gesteuert werden.
<Sechste Ausführungsform>
Durch das Festlegen eines Temperaturregelblocks 10 zum Einsetzen eines Reaktionsbehälters 105 entsprechend der Eingabe an der Eingabevorrichtung 118 kann der Temperaturregelblock 10 beliebig bestimmt werden, der aus der Anzahl der Temperaturregelblöcke 10 in der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 zur Messung benutzt wird. Gleichermaßen kann durch die Festlegung an der Eingabevorrichtung 118, daß ein Temperaturregelblock 10 nicht zum Einsetzen eines Reaktionsbehälters 105 verwendet werden soll, ein beliebiger Temperaturregelblock 10 aus der Anzahl von Temperaturregelblöcken 10 von der Messung ausgeschlossen werden. Außerdem kann die Reihenfolge der Benutzung der Temperaturregelblöcke 10 an der Eingabevorrichtung 118 eingegeben und festgelegt werden. Durch eine solche Funktion kann der Benutzer der Vorrichtung einen Temperaturregelblock 10 zur Benutzung für die Messung frei auswählen und die Reihenfolge der Benutzung festlegen.
<Siebte Ausführungsform>
Anhand der 20 wird der Aufbau der Halterbasis 4 bei der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. An der Halterbasis 4 ist wenigstens eine Temperaturmeßeinheit zum Messen der Temperatur an jedem Punkt der Halterbasis 4 angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind vier Temperaturmeßeinheiten vorgesehen. Die Temperaturmeßeinheit ist zum Beispiel ein Widerstandstemperaturdetektor oder ein Thermistor. Die Temperaturmeßeinheiten sind vorzugsweise alle im gleichen Abstand vom Mittelpunkt der Halterbasis 4 angebracht. In Abhängigkeit von der Form der Halterbasis oder wenn sich an die Temperaturmessung eine Verarbeitung anschließt ist die Anbringung jedoch nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt. Hier wurde die Anbringung in der horizontalen Richtung angegeben. Für die Anbringung in der vertikalen Richtung gilt das gleiche.
<Achte Ausführungsform>
Anhand der 1, 2 und 3 wird eine achte Ausführungsform zum Steuern der Temperatur an der Halterbasis 4 bei der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 der 1 beschrieben.
Wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann durch das Halten der Halterbasis 4 auf einer konstanten Temperatur (zum Beispiel 40°C) die Wirksamkeit der Wärmeabstrahlung und der Wärmeabsorption der Peltier-Elemente 17 zum Steuern der Temperatur der Temperaturregelblöcke 10 erhöht werden. Dazu ist es jedoch erforderlich, zuerst die Halterbasis 4 auf die gewünschte Temperatur (von zum Beispiel 40°C) zu bringen, bevor die Temperatur der Temperaturregelblöcke 10 entsprechend dem Temperatursteuerprotokoll für einen Nukleinsäure-Vervielfältigungsprozeß gesteuert wird (Vorheizen der Halterbasis 4), da die Halterbasis 4 der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 nach dem Einschalten der Nukleinsäure-Testvorrichtung 100 auf Raumtemperatur ist.
Die gewünschte Temperatur wird vorzugsweise nach so kurzer Zeit wie möglich erreicht, da die Vorheizzeit in die Vorbereitungszeit eingeht, die erforderlich ist, bevor die Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 ihre Arbeit aufnehmen kann.
Normalerweise wird die Temperatur der Halterbasis 4 allein von dem Peltier-Element 18 auf dem oberen Abschnitt der Halterbasis 4 gesteuert. Beim Einschalten der Vorrichtung haben die Peltier-Elemente 17 keinen Einfluß auf die Temperatur der Temperaturregelblöcke 10. Durch das Betreiben aller oder einiger der Peltier-Elemente 17 (sechzehn Peltier-Elemente 17 bei der vorliegenden Ausführungsform, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist), von denen die zweite Oberfläche der Wärmeaustauschflächen mit der Halterbasis 4 in Kontakt steht, kann jedoch die Temperatur der Halterbasis 4 sekundär gesteuert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann durch das Steuern der Temperatur der Halterbasis 4 unter Verwendung sowohl des Peltier-Elements 18 als auch wenigstens eines Peltier-Elements 17 die Halterbasis 4 in kürzerer Zeit auf die gewünschte Temperatur gebracht werden als wenn dazu das Peltier-Element 18 allein verwendet wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Zeitpunkt beschrieben, wenn die Vorrichtung aktiviert wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Zeitpunkt der Aktivierung der Vorrichtung beschränkt. Von den Peltier-Elementen 17, die gerade nicht zur Temperaturkontrolle des jeweiligen Temperaturregelblocks 10 verwendet werden, können einige dazu verwendet werden, gegebenenfalls bei bestimmten Bedingungen an der Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung 1 die Temperatur der Halterbasis 4 sekundär zu steuern.
Bezugszeichenliste

1: Nukleinsäure-Vervielfältigungsvorrichtung
2: Basis
3: Halterung
4: Halterbasis
6: Fluoreszenzdetektor
7: Abdeckung
7a: Zugang
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i, 10j, 10k, 10l, 10m, 10n, 10o, 10p: Temperaturregelblock
12: Einsetzposition
15, 15a, 121: Temperatursensor
16: Einkerbung
17, 18: Peltier-Element
40: Lüfter
41: Kühlrippen
100: Nukleinsäure-Testvorrichtung
101: Probenbehälter
102: Probenbehältergestell
103: Reagensbehälter
104: Reagensbehältergestell
105: Reaktionsbehälter
106: Reaktionsbehältergestell
107: Reaktionslösungeinstellposition
108: Abdeckeinheit
109: Bewegungseinheit
110: Roboterarm X
111: Roboterarm Y
112: Roboterarmvorrichtung
113: Greifvorrichtung
114: Abgabeeinheit
115: Düsenchip
116: Düsenchipgestell
117: Entsorgungsbehälter
118: Eingabevorrichtung
119: Anzeigevorrichtung
120: Steuervorrichtung

Claims

Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) zur Vervielfältigung und zum Erfassen von Nukleinsäuren in einer Reaktionslösung, die durch Mischen einer Probe mit einem Reagens erhalten wird, mit einer Anzahl von Temperaturregelblöcken (10), die jeweils wenigstens einen Reaktionsbehälter (105) aufnehmen, der die Reaktionslösung enthält; einer ersten Temperaturregelvorrichtung (17) an jedem der Temperaturregelblöcke (10) zum Regeln der Temperatur der Reaktionslösung; einer Halterbasis (4) zum Halten der Temperaturregelblöcke (10); einer zweiten Temperaturregelvorrichtung (18) an der Halterbasis (4) zum Regeln der Temperatur der Halterbasis (4); und mit einer Steuereinheit (120), die dazu ausgelegt ist, die Zeiten für das Einsetzen der Reaktionsbehälter (105) so zu steuern, daß der Temperaturgradient in der Halterbasis (4) kleiner wird.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei beim Einsetzen einer Anzahl von Reaktionsbehältern (105), deren Temperaturen so gesteuert werden, daß hohe Temperaturen und niedrige Temperaturen in der gleichen Zeitspanne und im gleichen Zyklus wiederholt werden, die Reaktionsbehälter (105) so eingesetzt werden, daß Reaktionsbehälter (105) mit einer hohen Temperatur und Reaktionsbehälter (105) mit einer niedrigen Temperatur bei der Temperatursteuerung abwechselnd angeordnet sind.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, mit des weiteren einem Arm (112) zum Einsetzen von Reaktionsbehältern (105) in die Temperaturregelblöcke (10), wobei die Steuereinheit (120) den Arm (112) auf der Basis desjenigen Temperaturregelblocks (10), in den ein Reaktionsbehälter (105) eingesetzt wird, und der Zeit für das Einsetzen steuert.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei beim Einsetzen einer Anzahl von Reaktionsbehältern (105), deren Temperaturen so gesteuert werden, daß hohe Temperaturen und niedrige Temperaturen in der gleichen Zeitspanne und im gleichen Zyklus wiederholt werden, die Reaktionsbehälter (105) so eingesetzt werden, daß Reaktionsbehälter (105) mit einer hohen Temperatur oder einer niedrigen Temperatur bei der Temperatursteuerung nicht gleichzeitig abwechselnd angeordnet sind.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei, wenn nach dem Einsetzen eines ersten Reaktionsbehälters ein zweiter Reaktionsbehälter eingesetzt wird, der zweite Reaktionsbehälter in den Temperaturregelblock (10) eingesetzt wird, der vom ersten Reaktionsbehälter am weitesten weg ist.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (120) den Temperaturgradienten dadurch verringert, daß sie die Positionen festlegt, an denen die Reaktionsbehälter (105) eingesetzt werden.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (120) den Temperaturgradienten dadurch verringert, daß sie die Zeitpunkte festlegt, zu denen die Reaktionsbehälter (105) eingesetzt werden.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Position des Temperaturregelblocks (10), in den zuerst ein Reaktionsbehälter (105) eingesetzt wird, beliebig ausgewählt wird.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) zur Vervielfältigung und zum Erfassen von Nukleinsäuren in einer Reaktionslösung, die durch Mischen einer Probe mit einem Reagens erhalten wird, mit einer Anzahl von Temperaturregelblöcken (10), die jeweils wenigstens einen Reaktionsbehälter (105) aufnehmen, der die Reaktionslösung enthält; einer ersten Temperaturregelvorrichtung (17) an jedem der Temperaturregelblöcke (10) zum Regeln der Temperatur der Reaktionslösung; einem Arm (112) zum Einsetzen von Reaktionsbehältern (105) in die Temperaturregelblöcke (10); und mit einer Steuereinheit (120) zum Steuern des Arms (112) auf der Basis desjenigen Temperaturregelblocks (10), in den ein Reaktionsbehälter (105) eingesetzt wird, und der Zeit für das Einsetzen, wobei, wenn die Reaktionsbehälter (105) fortlaufend in die Temperaturregelblöcke (10) eingesetzt werden, die Temperaturen der Temperaturregelblöcke (10) mit eingesetzten Reaktionsbehältern (105) mit der ersten Temperaturregelvorrichtung (17) gemäß Temperatursteuerprotokollen für die Meßobjekte in den Reaktionsbehältern (105) eingestellt werden, und wobei die Auswahl der Position des Temperaturregelblocks (10), in den der nächste Reaktionsbehälter (105) einzusetzen ist, in Abhängigkeit von der Anzahl der Ausführungen des Temperatursteuerprotokolls für den jeweiligen Temperaturregelblock (10) in der Vergangenheit erfolgt.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) zur Vervielfältigung und zum Erfassen von Nukleinsäuren in einer Reaktionslösung, die durch Mischen einer Probe mit einem Reagens erhalten wird, mit einer Anzahl von Temperaturregelblöcken (10), die jeweils wenigstens einen Reaktionsbehälter (105) aufnehmen, der die Reaktionslösung enthält; einer ersten Temperaturregelvorrichtung (17) an jedem der Temperaturregelblöcke (10) zum Regeln der Temperatur der Reaktionslösung; einem Arm (112) zum Einsetzen von Reaktionsbehältern (105) in die Temperaturregelblöcke (10); und mit einer Steuereinheit (120) zum Steuern des Arms (112) auf der Basis desjenigen Temperaturregelblocks (10), in den ein Reaktionsbehälter (105) eingesetzt wird, und der Zeit für das Einsetzen, wobei, wenn die Reaktionsbehälter (105) fortlaufend in die Temperaturregelblöcke (10) eingesetzt werden, die Temperaturen der Temperaturregelblöcke (10) mit eingesetzten Reaktionsbehältern (105) mit der ersten Temperaturregelvorrichtung (17) gemäß Temperatursteuerprotokollen für die Meßobjekte in den Reaktionsbehältern (105) eingestellt werden, und wobei die Auswahl der Position des Temperaturregelblocks (10), in den der nächste Reaktionsbehälter (105) einzusetzen ist, in Abhängigkeit von der Anzahl der Temperaturänderungen mit einem Anheben und Absenken der Temperatur gemäß dem Temperatursteuerprotokoll für den jeweiligen Temperaturregelblock (10) in der Vergangenheit erfolgt.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei ein Alarm erzeugt wird, wenn der Unterschied in der Anzahl von Ausführungen des Temperatursteuerprotokolls für einen Temperaturregelblock (10) in der Vergangenheit gleich oder größer als eine vorgegebene Anzahl ist.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei ein Alarm erzeugt wird, wenn der Unterschied in der Anzahl von Temperaturänderungen mit einem Anheben und Absenken der Temperatur gemäß dem Temperatursteuerprotokoll für einen Temperaturregelblock (10) in der Vergangenheit gleich oder größer als eine vorgegebene Anzahl ist.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, mit des weiteren einer Anzahl von Temperaturmeßeinheiten (15) an der Halterbasis (4) zur Aufnahme der Temperaturregelblöcke (10).
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei, wenn die erste Temperaturregelvorrichtung (17) ein Peltier-Element ist und das Peltier-Element so angeordnet ist, daß die erste Oberfläche von zwei Wärmeaustauschoberflächen des Peltier-Elements am Temperaturregelblock (10) liegt und die zweite Oberfläche davon an der Halterbasis (4), die zweite Temperaturregelvorrichtung (18) und wenigstens eine der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) die Halterbasis (4) auf eine gewünschte Temperatur bringen.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei, bevor jede der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) individuell die Temperatur des jeweiligen Temperaturregelblocks (10) steuert, die zweite Temperaturregelvorrichtung (18) und wenigstens eine der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) die Halterbasis (4) auf eine Temperatur bringen, die unter dem Temperaturbereich liegt, in den die Temperaturregelblöcke (10) gebracht werden.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei, bevor jede der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) individuell die Temperatur des jeweiligen Temperaturregelblocks (10) steuert, die zweite Temperaturregelvorrichtung (18) und wenigstens eine der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) die Halterbasis (4) auf einer Temperatur halten, die in einem Bereich zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze für die Temperatur liegt, auf die die Temperaturregelblöcke (10) gebracht werden.
Nukleinsäure-Testvorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei, bevor jede der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) individuell die Temperatur des jeweiligen Temperaturregelblocks (10) steuert, die zweite Temperaturregelvorrichtung (18) und wenigstens eine der ersten Temperaturregelvorrichtungen (17) die Halterbasis (4) auf eine Temperatur bringen, die über dem Temperaturbereich liegt, in den die Temperaturregelblöcke (10) gebracht werden.