DE112012002801B4

DE112012002801B4 - Genetisches Testsystem

Info

Publication number: DE112012002801B4
Application number: DE112012002801.5T
Authority: DE
Inventors: Masato Ishizawa; Yoshiyuki Shoji
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP5789441B2; US20140193893A1; CN103733071A; WO2013018261A1; CN103733071B; JP2013032921A; US9593367B2; DE112012002801T5

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Systemkonfiguration bereitzustellen, die in der Lage ist, den Durchsatz und die Funktion einer genetischen Testvorrichtung leicht zu erweitern. Es ist ein genetisches Testsystem vorgesehen, das mit einer Abgabeeinrichtung zur Abgabe einer Probe und eines Reagens an ein Reaktionsgefäß und einer Gefäßbeförderungseinrichtung zum Befördern des Reaktionsgefäßes versehen ist, wobei das System ferner Folgendes aufweist: mehrere Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten, die jeweils eine Temperatursteuereinrichtung zur Aufnahme mehrerer Reaktionsgefäße und zum Ausführen einer Temperatursteuerung für jede Aufnahmeposition des Reaktionsgefäßes, eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines durch das Reaktionsgefäß zu steuernden Temperaturwerts und eine Lichtemissionsmesseinrichtung zum Messen der Lichtemission der Reaktionsflüssigkeit im Reaktionsgefäß aufweisen. Mindestens eine der Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten weist einzeln eine Gefäßbeförderungseinrichtung auf, die von der vorstehend erwähnten Gefäßbeförderungseinrichtung verschieden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analyseverfahren und eine Analysevorrichtung zum qualitativen oder quantitativen Analysieren einer Zielnukleinsäure, die in einer biologischen Probe, wie Blut und Urin, enthalten ist, und sie beinhaltet eine Technologie, die eine Temperaturänderung in Reaktionsflüssigkeitsamplifikations- und -detektionsprozessen erfordert, und eine Technik, die keine Temperaturänderung in Reaktionsflüssigkeitsamplifikations- und -detektionsprozessen erfordert.
Technischer Hintergrund
Nukleinsäureamplifikationstechnologien, wie eine Polymerase-Kettenreaktion (nachstehend als ”PCR” bezeichnet), die eine Temperaturänderung bei Reaktionsflüssigkeitsamplifikations- und -detektionsprozessen erfordert, und ein schleifenvermitteltes isothermes Amplifikationsverfahren (nachstehend als ”LAMP-Verfahren” bezeichnet), das keine Temperaturänderung bei Reaktionsflüssigkeitsamplifikations- und -detektionsprozessen erfordert, wurden zur Amplifikation und Quantisierung von Nucleinsäuren verwendet, die in von lebenden Organismen ausgehenden Proben enthalten sind. Für die Nukleinsäureamplifikation erfordert die PCR ein periodisches Ändern einer Probentemperatur in typischerweise etwa zwei bis drei Temperaturbereichen. Beispielsweise wird eine typische PCR folgendermaßen ausgeführt: Die Probentemperatur wird auf 94°C erhöht, um die Doppelstränge zu trennen, gefolgt von einer Wärmebehandlung bei 60°C, woraufhin die Probentemperatur während einiger Minuten bei 60°C bis 72°C gehalten wird. Dieser PCR-Prozess wird n Mal wiederholt, um eine Zielnukleinsäure zu amplifizieren. Andererseits läuft beim LAMP-Verfahren die Reaktion bei einer konstanten Temperatur von 60°C bis 65°C ab. Wie vorstehend in Zusammenhang mit dem LAMP-Verfahren beschrieben wurde, erfolgt die Amplifikation innerhalb eines bestimmten konstanten Temperaturbereichs. Weil es jedoch wichtig ist, die Temperaturen mehrerer Reaktionsgefäße zu steuern, kann die vorliegende Erfindung auf das LAMP-Verfahren angewendet werden. Ferner kann eine Amplifikationstemperatur von der zu verwendenden Probe abhängen.
Zum Verwirklichen eines solchen periodischen Temperatursteuerverfahrens bei der PCR offenbart PTL 1, wie nachstehend aufgelistet, eine Vorrichtung, die Bereiche aufweist, die bei verschiedenen festgelegten Temperaturen gehalten werden, und einen scheibenförmigen Probenhalter, wobei die Probentemperatur durch Drehen der Scheibe periodisch geändert wird.
Bei der PCR hängen die Temperatur und die Zeit, die für die Wärmebehandlungsreaktion des Bindens von Primern an ihre komplementären Sequenzen in den Detektionszielbasissequenzen erforderlich sind, jedoch von den Sequenzen ab. Die Temperatur und die Zeit, die für die Erweiterungsreaktion erforderlich sind, hängen auch vom Typ eines hinzuzufügenden Enzyms ab. Falls die Detektionszielbasissequenzen, insbesondere mehrere Reaktionsflüssigkeiten verschiedener Protokolle, gleichzeitig zu verarbeiten sind, ist demgemäß eine Anzahl von Nukleinsäureamplifikationsvorrichtungen mit durch das Protokoll spezifizierten Einstellungen für die Temperatur und die Zeit erforderlich, welche gleich der Anzahl der gleichzeitig zu verarbeitenden Protokolle ist.
Es ist eine Technologie bekannt, welche eine Platte zum Halten mehrerer Proben aufweist und welche die Temperatur über die gesamte Platte gleichmäßig steuert. Die PCR weist jedoch einen Temperaturzyklus auf, der aus einer Denaturierungsreaktion, einer Wärmebehandlungsreaktion und einer Erweiterungsreaktion besteht, und eine Analyse wird nach Wiederholen einer bestimmten Anzahl von Zyklen beendet. Bei der Technologie zum gleichmäßigen Steuern der Temperatur über die gesamte Platte kann keine Analyse einer neuen Probe eingeleitet werden, sobald eine Analyse einer Probe eingeleitet wurde und bis die Analyse abgeschlossen wurde, selbst wenn die Protokolle gleich sind. Dies ist problematisch, weil das Erhalten eines Analyseergebnisses für die neue Probe eine lange Zeit in Anspruch nimmt.
Ferner wird diese Technologie, wie vorstehend beschrieben, in einem Stapelmodus in einer Vorrichtung ausgeführt, welche eine Platte zum Halten mehrerer Proben aufweist und welche die Temperatur über die gesamte Platte gleichmäßig steuert, so dass eine Temperaturlokalität in der Platte auftritt, was nachteilig ist.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2008185389 A
PTL 2: JP H09224644 A
PTL 3: JP 2006115742 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Typischerweise ist die für eine Reaktion bei einem genetischen Testanalyseverfahren erforderliche Zeit offensichtlich länger als bei einem Messverfahren zur biochemischen Analyse oder immunologischen Analyse. Demgemäß bleibt eine zu messende Probe während einer langen Zeit in einer Testvorrichtung, wobei es sich um einen Hauptfaktor handelt, der es erschwert, den Durchsatz der Vorrichtung zu verbessern, und der zu einer Erhöhung der Größe der Vorrichtung führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Systemkonfiguration bereitzustellen, die in der Lage ist, den Durchsatz und die Funktionsweise einer genetischen Testvorrichtung leicht zu verbessern.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine genetische Testvorrichtung Folgendes auf: eine Heiz-/Kühleinrichtung zum Aufnehmen mehrerer Reaktionsgefäße, die eine zu amplifizierende Zielnukleinsäure und eine für die Amplifikation erforderliche Komponente aufnehmen, und welche eine Temperatursteuerung für jede Aufnahmeposition des Reaktionsgefäßes ausführt, eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines zu steuernden Temperaturwerts des Reaktionsgefäßes und eine Lichtemissionsdetektionseinrichtung zum Messen der Lichtemission der Reaktionsflüssigkeit im Reaktionsgefäß. Diese genetische Testvorrichtung ist mit einer zusätzlichen Vorrichtung verbunden, welche die Heiz-/Kühleinrichtung, die Temperaturüberwachungseinrichtung und die Lichtemissionsdetektionseinrichtung aufweist, welche Teilbestandteile der vorstehenden genetischen Testvorrichtung sind, und sie ist ferner mit einer Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung für DNA/RNA zur funktionellen Erweiterung verbunden, um dadurch ein funktionell erweitertes System zu bilden. Dies ermöglicht es, ein genetisches Testsystem mit einem hohen Zusatzwert bereitzustellen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine funktionelle Erweiterung zum Erreichen beispielsweise eines hohen Durchsatzes leicht zu verwirklichen und zu einer Erhöhung der Qualität der Analysedaten beizutragen. Ferner kann eine fehlersichere Funktion als Reserve bei Schwierigkeiten im funktionell erweiterten System leicht verwirklicht werden, wodurch eine Vorrichtung mit einem sehr hohen Zusatzwert für Kunden und ein genetisches Testsystem mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitgestellt werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Gesamtkonfigurationsansicht einer genetischen Testvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht einer inneren Konfiguration der genetischen Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3 ist eine Systemkonfigurationsansicht des genetischen Testsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
4 ist eine Systemkonfigurationsansicht des genetischen Testsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5 ist eine Systemkonfigurationsansicht des genetischen Testsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6 ist eine Ansicht, die ein Grundmerkmal des genetischen Testsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Detektoren im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Detektoren im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Detektoren im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Detektoren im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Messgegenständen im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Messgegenständen im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Messgegenständen im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Konfigurationsansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Kombination von Messgegenständen im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Ansicht des erweiterten Systems, welche eine Konfiguration zeigt, wobei eine Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung für das genetische Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform damit verbunden ist.
16 ist eine Ansicht des erweiterten Systems, welche eine Konfiguration zeigt, wobei eine Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung für das genetische Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform damit verbunden ist.
17 ist eine Ansicht eines Layouts eines Probeneinlasses im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
18 ist eine Ansicht eines Layouts eines Probeneinlasses im genetischen Testsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Systemkonfiguration zum Verwirklichen einer funktionellen Erweiterung und einer weiteren Verbesserung einer genetischen Testvorrichtung mit einem Temperatursteuermechanismus zum Ausführen einer Nukleinsäureamplifikation durch eine PCR-Reaktion, welche in der Lage ist, die Temperatur in mehreren einzelnen Gefäßinstallationseinheiten zu ändern und mehreren Detektoren, welche eine Reaktionsflüssigkeit mit Anregungslicht bestrahlen, um eine Lichtemissionsdetektion in der Art einer Fluoreszenzdetektion auszuführen.
Eine Systemkonfiguration, bei der eine zusätzliche Vorrichtung mit einem Temperatursteuermechanismus und einem Detektor leicht mit einer grundlegenden genetischen Testvorrichtung verbunden werden kann, ermöglicht es, eine genetische Testvorrichtung mit einem hohen Durchsatz und einer hohen Zuverlässigkeit leicht bereitzustellen. Ferner kann durch einen einfachen Anschluss einer Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung, die eine Extraktion von DNA/RNA ausführt, eine funktionell weiter verbesserte vollautomatische genetische Testvorrichtung mit einer höheren Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Systemkonfiguration bereitzustellen, die in der Lage ist, den Durchsatz und die Funktionsweise einer genetischen Testvorrichtung leicht zu verbessern. Typischerweise ist die für eine Reaktion bei einem genetischen Testanalyseverfahren erforderliche Zeit offensichtlich länger als bei einem Messverfahren zur biochemischen Analyse oder immunologischen Analyse. Demgemäß bleibt eine zu messende Probe während einer langen Zeit in einer Testvorrichtung, wobei es sich um einen Hauptfaktor handelt, der es erschwert, den Durchsatz der Vorrichtung zu verbessern, und der zu einer Erhöhung der Größe der Vorrichtung führt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine genetische Testvorrichtung Folgendes auf: eine Heiz-/Kühleinrichtung zum Aufnehmen mehrerer Reaktionsgefäße, die eine zu amplifizierende Zielnukleinsäure und eine für die Amplifikation erforderliche Komponente aufnehmen, und welche eine Temperatursteuerung für jede Aufnahmeposition des Reaktionsgefäßes ausführt, eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines zu steuernden Temperaturwerts des Reaktionsgefäßes und eine Lichtemissionsdetektionseinrichtung zum Messen der Lichtemission der Reaktionsflüssigkeit im Reaktionsgefäß. Diese genetische Testvorrichtung ist mit einer zusätzlichen Vorrichtung verbunden, welche die Heiz-/Kühleinrichtung, die Temperaturüberwachungseinrichtung und die Lichtemissionsdetektionseinrichtung aufweist, welche Teilbestandteile der vorstehenden genetischen Testvorrichtung sind, und sie ist ferner mit einer Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung für DNA/RNA zur funktionellen Erweiterung verbunden, um dadurch ein funktionell erweitertes System zu bilden. Dies ermöglicht es, ein genetisches Testsystem mit einem hohen Zusatzwert bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine funktionelle Erweiterung zum Erreichen beispielsweise eines hohen Durchsatzes leicht zu verwirklichen und zu einer Erhöhung der Qualität der Analysedaten beizutragen. Ferner kann eine fehlersichere Funktion als Reserve bei Schwierigkeiten im funktionell erweiterten System leicht verwirklicht werden, wodurch eine Vorrichtung mit einem sehr hohen Zusatzwert für Kunden und ein genetisches Testsystem mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitgestellt werden können.
1 ist eine schematische Ansicht einer Gesamtkonfiguration einer Nukleinsäureanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine genetische Testvorrichtung 1 ist durch ein Kommunikationskabel 60 mit einer Überwachungsvorrichtung 30, einer Speichervorrichtung 40 und einer Rechenvorrichtung 50 verbunden. Die Überwachungsvorrichtung dient als ein Betriebsabschnitt zum Steuern der genetischen Testvorrichtung 1.
2 ist eine Ansicht einer inneren Konfiguration der genetischen Testvorrichtung 1. Mit Bezug auf 2 werden Bestandteile wesentlicher Mechanismen beschrieben. Eine Abgabeeinheit 2 ist zum Ansaugen und Ausstoßen von Flüssigkeit bereitgestellt. Eine Greifeinheit 3 hält ein Reaktionsgefäß 4. Die Abgabeeinheit 2 und die Greifeinheit 3 sind jeweils mit einer Roboterarm-X-Achse 5 und einer Roboterarm-Y-Achse 6 verbunden, so dass sie in einer Ebene beweglich sind, um das gehaltene Reaktionsgefäß dabei entsprechend einer vorgegebenen Prozedur zu bewegen.
Abgabespitzen 9 werden in einem Abgabespitzengestell 10 gelagert. Die Abgabespitzen 9 sind zum Verhindern einer Kontamination wegwerfbar gemacht. Das Reaktionsgefäß 4 ist ein Gefäß, in das eine Probe und ein Reagens ausgestoßen werden, und es wird in einem Reaktionsgefäßgestell 11 gelagert.
Eine Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus mehreren Thermostatbädern 16 und mehreren um die Thermostatbäder 16 angeordneten Detektoren 13. Es ist mehr als ein Thermostatbad 16 bereitgestellt, um mehrere Reaktionsgefäße 4 aufzunehmen, und die Reaktionsgefäße werden in einer Eins-zu-Eins-Beziehung mit den Thermostatbädern 16 bereitgestellt. Mit dieser Konfiguration können die einzelnen Reaktionsgefäße 4 in Bezug auf die Temperatur gesteuert/überwacht werden,.
Ein repräsentativer Betriebsprozess der genetischen Testvorrichtung 1 wird durch Befördern des Reaktionsgefäßes 4 zu einer Reaktionsflüssigkeitseinstellungsposition 18 unter Verwendung der Greifeinheit 3 eingeleitet.
Mit der an der Abgabeeinheit 2 angebrachten Abgabespitze 9 werden eine Probe und ein Reagens vom Proben- bzw. Reagensgefäß 19 angesogen und an der Reaktionsflüssigkeitseinstellungsposition 18 in das Reaktionsgefäß 4 ausgestoßen. Das Reagens wird auch in derselben Prozedur in das Reaktionsgefäß 4 ausgestoßen. Die Abgabespitze 9 wird nach der Verwendung in einen Abfallkasten 20 weggeworfen, um eine Kontamination zu verhindern.
Nach dem Ausstoßen der Probe und des Reagens wird das Reaktionsgefäß 4 versiegelt, indem es mit einer Schließeinheit 21 verdeckelt wird, und es wird mit einer Bewegungseinheit 22 bewegt. Das Reaktionsgefäß 4 wird dann zur Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 getragen, und es wird eine Detektion mit dem Detektor 13 ausgeführt. Nach Abschluss des Detektionsprozesses wird das Reaktionsgefäß 4 durch die Greifeinheit 3 in den Abfallkasten 20 weggeworfen. Das Hereintragen des Reaktionsgefäßes 4 in die Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 und das Heraustragen des Reaktionsgefäßes 4 aus der Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 werden durch Öffnen und Schließen eines Gatters 23 ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur jedes Thermostatbads durch ein elektrothermisches Element 14 erhöht oder verringert und stets durch ein Poltemperaturmesselement überwacht, um dadurch ein vorgegebenes Temperaturprofil auszuführen. Dies ermöglicht das Verhindern einer unnötigen Lokalität einer Temperaturverteilung selbst wenn ein Verfahren in der Art des PCR-Verfahrens verwendet wird, bei dem mehrere Temperaturen behandelt werden müssen, wodurch eine einfache Automation eines Quantifizierungsprozesses der amplifizierten Nukleinsäuren ermöglicht wird.
3 ist ein Konfigurationsbeispiel eines genetischen Testsystems, das durch Verbinden einer zusätzlichen Vorrichtung 31a mit der genetischen Testvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur funktionellen Erweiterung erhalten wird. Wenngleich in dem Beispiel aus 3 eine Erweiterungsvorrichtung 31a für eine genetische Testvorrichtung 1 vorgesehen ist, können auch zwei Erweiterungsvorrichtungen 31a und 31b (4) oder drei Erweiterungsvorrichtungen 31a, 31b und 31c (5) zur weiteren funktionellen Erweiterung mit einer genetischen Testvorrichtung 1 verbunden werden.
Die durch die in den 3 bis 5 dargestellten Systemkonfigurationen zu erweiternde Funktion ist der Durchsatz. Typischerweise beträgt die für die Reaktion beim genetischen Testanalyseverfahren erforderliche Zeit etwa eine Stunde bis zwei Stunden, was durch ein Assayprotokoll definiert ist. Demgemäß bleibt das Reaktionsgefäß 4 während einer durch das vorstehende Assayprotokoll definierten Zeit im Thermostatbad 16, wobei es sich um einen Hauptfaktor handelt, der das Erhöhen des Durchsatzes der Vorrichtung schwierig macht.
Die von der vorliegenden Erfindung vorgesehene zusätzliche Vorrichtung 31 schließt die Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 und einen Greifarm 34 ein. Mit dieser zusätzlichen Vorrichtung 31 ist es leicht möglich, das Thermostatbad 16 zu erweitern, d. h. es ist leicht möglich, den Durchsatz zu verdoppeln.
Das Befördern des Reaktionsgefäßes 4 zwischen der genetischen Testvorrichtung 1 und der zusätzlichen Vorrichtung 3 erfolgt durch eine Erweiterungseinrichtung 33. Ein dicker Pfeil in den 3 bis 5 und den 6 bis 18 stellt einen Fluss der im System zu analysierenden Probe dar. Wie in 5 dargestellt ist, kann im System eine Vorrichtung identifiziert werden, welche die Probe analysiert. Insbesondere ist es im System möglich zu steuern, zu welcher von der genetischen Testvorrichtung 1 und den zusätzlichen Vorrichtungen 31a bis 31c die Probe zur Analyse getragen wird.
Das heißt, dass es leicht möglich ist, eine intelligente Beförderungssteuerung der Probe auszuführen, um so eine optimale Funktionsweise zu erreichen (beispielsweise eine Erhöhung der Verfügbarkeit des Gesamtsystems), indem ein Beförderungsziel der Probe entsprechend den inneren Konfigurationen oder den Vorrichtungszuständen der genetischen Testvorrichtung 1 und der zusätzlichen Vorrichtungen 31a bis 31c gesteuert wird.
Nachfolgend werden konkretere Fälle, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, und zusätzliche davon erhaltene Werte mit Bezug auf die 6 bis 18 beschrieben. Ein in 6 dargestelltes System mit einer Konfiguration in der Art jener aus 4, wobei zwei zusätzliche Vorrichtungen 31a und 31b hinzugefügt sind, weist vier Detektoren in jeder der Nukleinsäureamplifikationseinheiten 12, 12a und 12b auf, das heißt, es weist insgesamt 12 Detektoren auf und kann darin voneinander verschiedene Anregungswellenlängenwerte und Fluoreszenzwellenlängenwerte festlegen. Das heißt, dass ein Detektor in einem System gebildet werden kann, der 12 Kombinationen des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts aufweist.
Ferner können mehrere Detektoren mit einer Kombination eines spezifischen Anregungswellenlängenwerts und eines spezifischen Fluoreszenzwellenlängenwerts in einem System gebildet werden. Demgemäß kann ein System mit einer sehr hohen Redundanz gebildet werden.
Im vorstehenden Beispiel sind für jede Vorrichtung vier Detektoren vorgesehen. Die Anzahl der bereitzustellenden Detektoren ist jedoch ein Wert, der sich natürlich aus der physikalischen Abmessung der Gesamtvorrichtung, an der der Detektor angebracht ist, oder der geometrischen Abmessung des Detektors selbst ergibt, und die vorliegende Erfindung definiert keine Obergrenze für die Anzahl der bereitzustellenden Detektoren.
Die 7 bis 14 zeigen jeweils ein Beispiel einer Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts in einer Konfiguration, in der die zusätzlichen Vorrichtungen 31a und 31b mit der genetischen Testvorrichtung 1 verbunden sind. 7 zeigt ein Beispiel einer Systemkonfiguration, bei der alle sechs Detektoren 13a bis 13f, die in der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b bereitgestellt sind, die gleiche Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts haben. Das System dieses Beispiels kann leicht einen hohen Durchsatz für das gleiche Assayprotokoll verwirklichen und wird geeigneterweise beispielsweise für einen Fall verwendet, in dem ein einziger Testgegenstand für eine große Anzahl von Proben ausgeführt wird.
8 zeigt ein Beispiel einer Systemkonfiguration, bei der für die sechs Detektoren 13a bis 13f eine Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b gleich gemacht ist, jedoch unter den drei Vorrichtungen verschieden gemacht ist. Im Fall dieser Systemkonfiguration wird eine Messvorrichtung für jedes Assayprotokoll spezifiziert, und wenn ein anderer Test für eine spezifische Probe ausgeführt werden muss, erfolgt eine Messung in derselben Vorrichtung, die zuvor verwendet worden ist. Ferner ist es durch Spezifizieren des Detektors als jener, der in der vorhergehenden Messung verwendet wurde, möglich, ein Messergebnis mit einer hohen Wiederholbarkeit bereitzustellen.
Bei einer in 9 dargestellten Systemkonfiguration ist in Bezug auf die sechs Detektoren 13a bis 13f eine Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b verschieden gemacht, eine Menge der Kombinationen davon ist zwischen den drei Vorrichtungen jedoch gleich gemacht. Bei dieser Konfiguration können mehrere Typen von Assayprotokollen in einer Vorrichtung gemessen werden, und die gleiche Kombination der Assayprotokolle kann unter mehreren Vorrichtungen gemessen werden.
Wenn daher eine Kombination routinemäßig gemessener Assayprotokolle bereits zuvor offensichtlich ist, kann eine hohe Arbeitseffizienz erreicht werden.
Bei einer in 10 dargestellten Systemkonfiguration ist für die sechs Detektoren 13a bis 13f eine Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b verschieden gemacht. Ferner ist die Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts unter den drei Vorrichtungen verschieden gemacht. Das heißt, dass die Detektoren 13a bis 13f unterschiedliche Kombinationen des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts haben. Bei dieser Systemkonfiguration können mehrere Typen von Assayprotokollen in jeder Vorrichtung gemessen werden und können mehrere Analysen leicht in einem einzigen System erreicht werden, wodurch eine erhebliche Verbesserung des Arbeitsablaufs für den Bediener erwartet werden kann.
11 zeigt ein Beispiel einer Systemkonfiguration in einem der Realität näheren Bild, wobei die in 7 beschriebene Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts der Detektoren 13a bis 13f durch den Messgegenstand der Probe ersetzt ist. Wie in 11 dargestellt ist, ist bei dieser Systemkonfiguration derselbe Messgegenstand den Detektoren der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b zugewiesen. Mit anderen Worten ist diese Systemkonfiguration zur Verwirklichung eines hohen Durchsatzes bei einer Einzelgegenstandsanalyse geeignet. Insbesondere kann diese Systemkonfiguration Anforderungen von Kunden, wie Krankenhäuser für spezifische Krankheiten und Testzentren zur Messung einer großen Anzahl spezifischer Analysegegenstände erfüllen.
Ähnlich zeigt 12 ein Beispiel einer Systemkonfiguration in einem der Realität näheren Bild, wobei die in 8 beschriebene Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts der Detektoren 13a bis 13f durch den Messgegenstand der Probe ersetzt ist. Wie in 12 dargestellt ist, ist bei dieser Systemkonfiguration der Messgegenstand, der in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b gleich ist, jedoch unter den Vorrichtungen verschieden ist, den Detektoren zugewiesen.
Mit anderen Worten wird, wenn ein spezifischer Gegenstand analysiert wird, die analysierende Vorrichtung spezifiziert, und eine Variation der Analyseergebnisse/-Analysegenauigkeit bleibt daher auf die spezifizierte Vorrichtung beschränkt, wodurch die Datenwiederholbarkeit erhöht wird. Genauer gesagt, kann diese Systemkonfiguration Anforderungen von Kunden, wie Krankenhäuser für spezifische Krankheiten, erfüllen, die eine Analyse ausführen, bei welcher der Messgegenstand offensichtlich ist und eine hohe Wiederholbarkeit in den Analyseergebnissen erforderlich ist.
Ähnlich zeigt 13 ein Beispiel einer Systemkonfiguration in einem der Realität näheren Bild, wobei die in 9 beschriebene Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts der Detektoren 13a bis 13f durch den Messgegenstand der Probe ersetzt ist. Wie in 13 dargestellt ist, sind bei dieser Systemkonfiguration verschiede Messgegenstände in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b festgelegt, die gleiche Kombination der Messgegenstände ist jedoch dem Detektorpaar in jeder der Vorrichtungen zugewiesen. Mit anderen Worten ist diese Systemkonfiguration für einen Arbeitsablauf geeignet, der eine große Anzahl von Kombinationen spezifischer Analysegegenstände verarbeitet. Insbesondere kann diese Systemkonfiguration für die Nachsorge von stationären Patienten verwendet werden, wobei routinemäßig zu messende Gegenstände offensichtlich sind. In diesem Fall kann durch Festlegen einer Messvorrichtung der routinemäßig zu messenden Probe die Wiederholbarkeit von Analyseergebnissen erhöht werden, was erheblich zu einer Erhöhung der Qualität der Analysedaten beiträgt.
Ähnlich zeigt 14 zeigt ein Beispiel einer Systemkonfiguration in einem der Realität näheren Bild, wobei die in 10 beschriebene Kombination des Anregungswellenlängenwerts und des Fluoreszenzwellenlängenwerts der Detektoren 13a bis 13f durch den Messgegenstand der Probe ersetzt ist. Wie in 14 dargestellt ist, sind bei dieser Systemkonfiguration verschiedene Messgegenstände in jeder von der genetischen Testvorrichtung 1, der zusätzlichen Vorrichtung 31a und der zusätzlichen Vorrichtung 31b festgelegt und haben ferner alle Detektoren verschiedene Messgegenstände. Mit anderen Worten ist diese Systemkonfiguration zur Verwirklichung eines hohen Durchsatzes bei einer Einzelgegenstandsanalyse geeignet.
Insbesondere ist diese Systemkonfiguration für einen Arbeitsablauf geeignet, der in einem allgemeinen Krankenhaus zu verwenden ist, das hauptsächlich für ambulante Patienten sorgt, wobei der Messgegenstand und die Anzahl der zu messenden Gegenstände nicht vorab spezifiziert sind, eine Messung an einer breiten Vielzahl von Gegenständen vorgenommen wird und es für jeden Messgegenstand eine moderate Anzahl von Proben gibt.
15 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration eines genetischen Testsystems, wobei die zusätzliche Vorrichtung 31a mit der genetischen Testvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist und eine Nukleinsäureextraktionsvorrichtung 32a, welche die Extraktion von DNA/RNA aus einer zu messenden Probe automatisiert, zur vollständigen Automatisierung mit einer Stromaufwärtsseite der genetischen Testvorrichtung 1 verbunden ist. Das Befördern des Reaktionsgefäßes 4 zwischen der Nukleinsäureextraktionsvorrichtung 32a und der genetischen Testvorrichtung 1 erfolgt durch die Erweiterungseinrichtung 33.
16 zeigt einen Fall, in dem die Funktion des Systemkonfigurationsbeispiels aus 15 noch erweitert ist. Insbesondere sind zwei Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen 32a und 32b und zwei zusätzliche Vorrichtungen 31a und 31b hinzugefügt, um auf eine höhere Funktionalität oder eine weitere Multifunktionalität zu antworten. Typischerweise ist es offensichtlich, dass sich ein Extraktionsprozess von DNA/RNA für jeden Messgegenstand unterscheidet, wodurch es sehr schwierig gemacht wird, den Prozess zu automatisieren. Demgemäß erweitert das Ermöglichen, dass die mehreren Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen 32a und 32b in das in 16 dargestellte System aufgenommen werden, die Nützlichkeit des genetischen Testsystems als das vollständig automatisierte System. Im Beispiel aus 16 sind zwei Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen 32a und 32b hinzugefügt. Allerdings ist die Anzahl der hinzuzufügenden Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen ein Wert, der sich natürlich aus einer physikalischen Abmessung der Gesamtvorrichtung ergibt, und die vorliegende Erfindung definiert keine Obergrenze für die Anzahl der hinzuzufügenden Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen.
17 ist eine Ansicht, welche insbesondere ein Layout eines Einlasses der im Systemkonfigurationsbeispiel aus 16 zu messenden Probe zeigt. Ein Probeneinlass 1 und ein Probeneinlass 2, die in den Nukleinsäureextraktionsvorrichtungen 32a bzw. 32b bereitgestellt sind, sind jeweils ein Probeneinlass vor der DNA/RNA-Extraktion. Ein in der genetischen Testvorrichtung 1 bereitgestellter Probeneinlass 3 wirkt als ein Probeneinlass nach der DNA/RNA-Extraktion. Ferner wirkt der Probeneinlass 3 auch als ein Einlass für ein erneutes Testen einer Probe nach der DNA/RNA-Extraktion. Ein Probeneinlass 4 ist ein Probeneinlass, der einen speziellen Verwendungszweck unterstützen kann, wie die Ausführung einer Fluoreszenzmessung in der Nukleinsäureamplifikationseinheit 12, die in der zusätzlichen Vorrichtung 31a bereitgestellt ist, als ein zusätzlicher Zyklus nach der Ausführung einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen.
18 zeigt keine Systemkonfiguration, bei der eine in der Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 der genetischen Testvorrichtung 1 oder der zusätzlichen Vorrichtung 31a bereitgestellte Heiz-/Kühleinrichtung eine Temperatursteuerung für jede Position des in Anspruch 1 beschriebenen Reaktionsgefäßes ausführt, sondern eine Systemkonfiguration, bei der eine Heiz-/Kühleinrichtung eine andere Konfiguration hat.
18 zeigt ein Beispiel, bei dem mehrere Temperaturbäder, in denen jeweils eine spezifische Temperatur aufrechterhalten wird, in der Nukleinsäureamplifikationseinheit 12 bereitgestellt sind und ein Temperaturzyklus mit dem durch den Greifarm 34 zwischen den Temperaturbädern übertragenen Reaktionsgefäß 4 ausgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung leicht möglich, eine große Erweiterung des Funktionsbereichs oder eine funktionelle Erweiterung durch eine Systemerweiterung zu erreichen, um dadurch einen geeigneten Arbeitsablauf für einen Einzelkunden und ein System zu ermöglichen, wodurch es erleichtert wird, Vorteile für Kunden zu maximieren.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist als eine Systematisierungstechnologie der ein genetisches Testverfahren in der Art des PCR-Verfahrens oder des LAMP-Verfahrens verwendenden genetischen Testvorrichtung besonders wirksam.
Bezugszeichenliste

1: Genetische Testvorrichtung
4: Reaktionsgefäß
9: Abgabespitze
13a bis 13g: Detektor
14: Elektrothermisches Element
15: Temperaturmesselement
16: Thermostatbad
17: Greifarm
20: Abfallkasten
31: Zusätzliche Vorrichtung zur Amplifikationsdetektion
31a: (Erste) zusätzliche Vorrichtung zur Amplifikationsdetektion
31b: (Zweite) zusätzliche Vorrichtung zur Amplifikationsdetektion
31c: (Dritte) zusätzliche Vorrichtung zur Amplifikationsdetektion
32a: (Erste) zusätzliche Vorrichtung zur Nukleinsäureextraktion
32b: (Zweite) zusätzliche Vorrichtung zur Nukleinsäureextraktion
33: Erweiterungseinrichtung
34: Greifarm (in der zusätzlichen Vorrichtung)

Claims

Genetisches Testsystem, das mit einer Abgabeeinrichtung zur Abgabe einer Probe und eines Reagens an ein Reaktionsgefäß und einer Gefäßbeförderungseinrichtung zum Befördern des Reaktionsgefäßes versehen ist, wobei das System Folgendes umfasst: mehrere Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten, die jeweils eine Temperatursteuereinrichtung zur Aufnahme mehrerer Reaktionsgefäße und zum Ausführen einer Temperatursteuerung für jede Aufnahmeposition des Reaktionsgefäßes, eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines durch das Reaktionsgefäß zu steuernden Temperaturwerts und eine Lichtemissionsmesseinrichtung zum Messen der Lichtemission der Reaktionsflüssigkeit im Reaktionsgefäß aufweisen, wobei mindestens eine der Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten einzeln eine Gefäßbeförderungseinrichtung aufweist, die von der vorstehend erwähnten Gefäßbeförderungseinrichtung verschieden ist.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, welches einen Gefäßweg aufweist, entlang dem das Reaktionsgefäß zwischen den Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten bewegt wird.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei eine beliebige Anzahl der Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten hinzugefügt werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 3, wobei die zusätzlichen Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheiten jeweils einzeln die Gefäßbeförderungseinrichtung aufweisen.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei der durch eine Heiz-/Kühleinrichtung, die Temperaturüberwachungseinrichtung und die Lichtemissionsmesseinrichtung definierte Durchsatz in der zusätzlichen Vorrichtung höher ist als in einer genetischen Testvorrichtung und eine abrupte Funktionserweiterung erreicht werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei der durch eine Heiz-/Kühleinrichtung, die Temperaturüberwachungseinrichtung und die Lichtemissionsmesseinrichtung definierte Durchsatz in der zusätzlichen Vorrichtung niedriger ist als in einer genetischen Testvorrichtung und eine allmähliche Funktionserweiterung erreicht werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei nur ein Typ einer Kombination einer Messwellenlänge und einer Anregungswellenlänge von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen im genetischen Testsystem existiert.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von Kombinationen von Messwellenlängen oder Anregungswellenlängen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen im genetischen Testsystem existieren und die Kombination der Messwellenlänge und der Anregungswellenlänge in jeder Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheit die gleiche ist.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von Kombinationen von Messwellenlängen oder Anregungswellenlängen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen im genetischen Testsystem existieren und die mehreren Kombinationen in jeder Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheit die gleichen sind.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von Kombinationen von Messwellenlängen oder Anregungswellenlängen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen im genetischen Testsystem existieren und sich die mehreren Kombinationen für jede Nukleinsäureamplifikationsdetektionseinheit unterscheiden.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei nur ein durch die mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen definierter Testgegenstand im genetischen Testsystem existiert und der Testgegenstand zwischen der genetischen Testvorrichtung und der zusätzlichen Vorrichtung der gleiche ist.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen definierter Testgegenstände im genetischen Testsystem existieren und der gleiche Testgegenstand in der genetischen Testvorrichtung oder in der zusätzlichen Vorrichtung festgelegt ist und durch Spezifizieren einer Vorrichtung, welche eine Messung für jeden Testgegenstand in einem einzigen System ausführt, die Datenwiederholbarkeit erheblich erhöht werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen definierter Testgegenstände im genetischen Testsystem existieren und die gleiche Kombination der mehreren Typen der Testgegenstände in der genetischen Testvorrichtung oder der zusätzlichen Vorrichtung festgelegt werden kann, um es zu ermöglichen, dass eine fehlersichere Funktion erreicht wird.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Typen von den mehreren bereitgestellten Lichtemissionsmesseinrichtungen definierter Testgegenstände im genetischen Testsystem existieren und eine Kombination der mehreren Typen der Testgegenstände zwischen der genetischen Testvorrichtung und der zusätzlichen Vorrichtung verschieden gemacht werden kann und durch Spezifizieren einer Vorrichtung, welche eine Messung für jeden Testgegenstand in einem einzigen System ausführt, eine Mehrfachanalyse in einem einzigen System vorgenommen werden kann und die Datenwiederholbarkeit erheblich erhöht werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, welches eine Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung aufweist, die als eine Einrichtung zum Extrahieren einer zu messenden Probe dient.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei ein Einlass für eine zu messende Probe in jeder von der genetischen Testvorrichtung und mehreren der Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtungen bereitgestellt ist, wodurch die Probe in jede der Vorrichtungen eingegeben werden kann.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Abnormität in einem spezifischen Teil der Temperaturüberwachungseinrichtung oder der Lichtemissionsmesseinrichtung während eines Verarbeitungsvorgangs für die zu messende Probe auftritt, zum Verhindern der Fortsetzung der Verarbeitung für die zu messende Probe in einer gegebenen Testvorrichtung ein die zu messende Probe aufnehmendes Gefäß entsprechend einer zuvor definierten Regel zu einer anderen Vorrichtung im Testsystem befördert wird, um den Verarbeitungsvorgang für die zu messende Probe abzuschließen.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, welches eine Verstopfungsdetektionseinrichtung aufweist, um Fremdstoffe in einem Gefäß zu detektieren, in dem eine durch die Vorverarbeitungsextraktionsvorrichtung extrahierte Probe untergebracht ist, wobei wenn die Abnormität durch die Verstopfungsdetektionseinrichtung detektiert wird, die auf die extrahierte Probe anzuwendende nachfolgende Verarbeitung automatisch unterbrochen wird.
Genetisches Testsystem nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der zu verarbeitenden Proben entsprechend dem Messgegenstand geplant wird, um die Verfügbarkeit des Gesamtsystems zu mitteln, um automatisch einen optimalen Betriebszustand aufrechtzuerhalten.