JP2012145510A - 核酸分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄箱の一箇所に廃棄物が蓄積してしまい、デッドスペースを作ってしまうことや、チップ同士が連結し詰まってしまうことを解決する機構を提供する。
【解決手段】磁性金属を含有する蓋と、蓋により密栓される反応容器、もしくは、蓋と、蓋により密栓される磁性金属を含有する反応容器と、反応容器を廃棄する廃棄箱１と、密栓された反応容器を磁力により移動させる永久磁石５と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサ６〜９を配置した反応容器の運搬装置を備えることで、廃棄物が一箇所に集中して蓄積してデッドスペースを作ってしまうことや廃棄した分注チップが重なることを解決することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は核酸分析装置に関する。

遺伝子診断における核酸増幅技術で知られているものとして例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction；以下、ＰＣＲと称する）法を用いたものがある。ＰＣＲ法では、ＰＣＲプライマーを用いて特定の遺伝子領域をあらかじめ設定した温度サイクルを繰り返すことで増幅させる手法である。

このＰＣＲ法では反応容器に生体試料や試薬等を混入させ反応を行うが、検出後の反応容器や分注に使用した分注チップの廃棄を行う必要がある（特許文献１参照）。

特開２００９−７７６３９号公報

従来の遺伝子検査装置では、廃棄物を廃棄すると廃棄箱の一箇所に集中して廃棄物が蓄積することが多く、廃棄箱内の容積を効率よく使用することができず、廃棄箱の全ての領域を使用する前にユーザーが廃棄物の処理を行う必要があった。また、分注チップを廃棄した際に分注チップ同士が重なってしまい、廃棄物廃棄位置に詰まってしまう場合も考えられる。

本発明の目的は、廃棄箱内の容積を効率よく使用することができる、核酸分析装置を提供することにある。

本発明の核酸分析装置は、磁性金属を含有する蓋により密栓される反応容器を廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えている。

本発明は、廃棄箱内の容積を効率よく使用し、廃棄物の収容量を増やすことができ、分注チップが重なり詰まることを解決することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る廃棄箱の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る廃棄箱の概略構成を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る廃棄物の廃棄の手順を示した上面図、及び側面断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る廃棄物の廃棄の手順を示した上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る反応容器及び密栓に使用する蓋を示した正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図及び斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る核酸増幅装置を備えた核酸分析装置の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図８は、本実施の形態に係る核酸分析装置１００の全体構成を概略的に示す図である。図８において、核酸分析装置１００には、増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容された複数のサンプル容器１０１と、複数のサンプル容器１０１が収納されたサンプル容器ラック１０２と、検体に加えるための種々の試薬が収容された複数の試薬容器１０３と、複数の試薬容器１０３が収納された試薬容器ラック１０４と、検体と試薬を混合するための反応容器１０５と、未使用の反応容器１０５が複数収容された反応容器ラック１０６と、未使用の反応容器１０５を載置し、サンプル容器１０１及び試薬容器１０３のそれぞれから反応容器１０５への検体及び試薬の分注を行うための反応液調整用ラック１０７と、検体と試薬の混合液である反応液が収容された反応容器１０５を蓋部材（図４）により密閉する閉栓ユニット１０８と、密閉された反応容器１０５に収容された反応液を攪拌する攪拌ユニット１０９とが備えられている。

また、核酸分析装置１００には、核酸分析装置１００上にＸ軸方向（図８中左右方向）に延在するよう設けられたロボットアームＸ軸１１０、及びＹ軸方向（図８中上下方向）に延在するよう配置され、ロボットアームＸ軸１１０にＸ軸方向に移動可能に設けられたロボットアームＹ軸１１１を備えたロボットアーム装置１１２と、ロボットアームＹ軸１１１にＹ軸方向に移動可能に設けられ、反応容器１０５を把持して核酸分析装置１００内の各部に搬送するグリッパユニット１１３と、ロボットアームＹ軸１１１にＹ軸方向に移動可能に設けられ、サンプル容器１０１の検体や試薬容器１０３の試薬を吸引し、反応液調整用ラック１０７に載置された反応容器１０５に吐出する（分注する）分注ユニット１１４と、分注ユニット１１４の検体や試薬と接触する部位に装着されるノズル分注チップ１１５と、未使用のノズル分注チップ１１５が複数収納されたノズル分注チップラック１１６と、使用済みのノズル分注チップ１１５や使用済み（検査済み）の反応容器１０５を破棄する廃棄箱１１７と、キーボードやマウス等の入力装置１１８や液晶モニタ等の表示装置１１９を備え、核酸分析装置１００の全体の動作を制御する制御装置１２０と反応容器１０５に収容された反応液に核酸増幅処理を施す核酸増幅装置１２１と、核酸増幅装置１２１を外気に触れないようにするためのカバー１２２及び核酸増幅装置１２１に反応容器１０５を搬入するためのカバーのゲート１２３とが備えられている。

磁性金属を含有する蓋で反応容器の密栓を行い、これを廃棄するための廃棄箱の構成を図１に示す。廃棄箱１には底面にＸレール２，Ｙレール３，Ｚレール４，Ｚレールに取り付けられた永久磁石５と、廃棄箱側面４箇所に取り付けられた反応容器の廃棄量を検知するセンサ６〜９，使用後の反応容器を廃棄するためのロボットアームＹ軸１１１とグリッパユニット１１３を備えている。廃棄量を検知するセンサ６〜９はエリアセンサを使用し、前方の任意の距離の反応容器を検知できるものとする。

また、図２に廃棄箱１内のスペースの定義を行う。図２は廃棄箱１の上面図である。廃棄箱１内を４つのスペースに区切り、グリッパユニット１１３より反応容器が廃棄され蓄積される箇所をIV、それ以外のスペースをＩ〜IIIとする。センサ６はＩのスペースの反応容器の廃棄量をモニタリングし、センサ７はII、センサ８はIII、センサ９はIVのスペースの反応容器の廃棄量をモニタリングしている。

反応容器の廃棄の動作についての詳細を示す。反応容器を移動させる動作は図３（ａ）〜（ｄ）に示す。図３（ａ）〜（ｄ）は上段が廃棄箱１の上面図、下段が断面図である。ＸＹＺレール２〜４に取り付けられた永久磁石５は廃棄箱１底面に接触して待機している。この位置を永久磁石５のホームポジジョンとする。永久磁石５の待機位置の廃棄箱１上方から反応容器の廃棄を行う。永久磁石５が待機している上方に使用済みの反応容器をつかんだグリッパユニット１１３が移動し、反応容器を廃棄する。廃棄箱１上方から廃棄された反応容器は永久磁石５の上方の位置、つまり図２における廃棄箱１のIVの位置に蓄積される。

センサ９で反応容器の廃棄量をモニタリングし、一定以上の廃棄量を検知すると（図３（ａ））、廃棄箱１内の反応容器を反応容器の蓄積されていないＩの位置に、Ｘレール２とＹレール３を作動させ永久磁石５により磁性金属を含有した蓋で密栓した反応容器を磁力で引き寄せ移動させる（図３（ｂ））。移動完了はセンサ６を使用し、センサ６が廃棄物を検知することで可能とする。反応容器を移動後、永久磁石５のＺレール４を底面から離れる方向に作動させ（図３（ｃ））、反応容器に対し磁力を弱めることで廃棄箇所Ｉへの移動を完了させ、ＸＹＺレール２〜４を作動させ永久磁石５のホームポジションまで戻る（図３（ｄ））。永久磁石５がホームポジションまで戻ったことを確認し、再度反応容器の廃棄を開始する。以降の手順を図４（ａ）〜（ｅ）に示す。センサ９が一定以上の廃棄量を検知すると、廃棄位置に蓄積した反応容器をIIの位置に上記と同様の方法で移動させる（図４（ａ），（ｂ））。移動後、永久磁石５をホームポジションに移動させ、同様にIIIの位置に反応容器を移動させる（図４（ｃ），（ｄ））。IIIの位置に反応容器が蓄積されていることをセンサ８が検知すると、IVの位置の廃棄量が一定以上とセンサ９が検知するまで廃棄物を蓄積し（図４（ｅ））、一定以上であるとセンサ９が検知したら廃棄箱１内の反応容器を処理する必要があるとユーザーに知らせ、反応容器の廃棄を停止する。以上の操作を行うことで廃棄箱内にデッドスペースを作ることなく、スペースの有効活用をすることができる。

また、反応容器の移動に永久磁石を用いたがこれは電磁石に替えて移動を行うことも可能である。

さらに、反応容器を密栓する蓋を球状にすることで、蓋が完全に反応容器内に入り、蓋の取っ手が反応容器の外側に出ないため、磁石による反応容器の移動の際に分注チップとの接触等で反応容器の蓋が開いてしまうというリスクを低減することができる。図５に蓋１１，反応容器１２を示す。また、反応後の容器の蓋が開いてしまうとコンタミネーションなどのリスクがあるため、蓋の形状を球状にすることで装置内をクリーンに保つことが可能となる。

または、図示はしないが蓋と反応容器の固定方法を球状で上からの圧力で固定する方法に替えて、蓋をネジ式にすることで蓋と反応容器を固定する方法でもよい。

実施例１に示した例は廃棄箱に反応容器のみを廃棄した場合を記述したが、試薬の分注などに使用する分注チップの廃棄も同じ廃棄箱に廃棄する場合も可能である。分注チップの廃棄の際に、同じ箇所から廃棄を続けると分注チップ同士が連結してしまい、廃棄位置で詰まってしまうことが考えられる。しかし、実施例１で示した反応容器を永久磁石による移動を行うことで、分注チップ自体には磁性金属は含有していないが、分注チップが反応容器と廃棄箱内の同じ場所に蓄積されるため、反応容器と共に移動を行うことが可能となり、廃棄箱内にデッドスペースを作ることなく廃棄を行うことが可能である。また、廃棄箱を共通にすることでユーザーにとって廃棄物の廃棄の手間を低減することが可能となる。

この例では分注チップが磁性金属を含有していない例を示したが、分注チップに磁性金属を含有させ磁力により移動可能にすることも可能である。

実施例１で示した反応容器の蓋の形状を球状にすることで図６ａ・図６ｂ，図７ａ−図７ｆのような蓋移動機構の構成が可能となる。図６ａは正面斜視図、図６ｂは図６ａとは別の角度から見た斜視図、図７ａ〜図７ｆは蓋の移動の様子を示している。この蓋移動機構は蓋１１を収納する蓋収納容器２１、蓋収納容器２１から反応容器まで蓋１１を誘導する蓋の入口（蓋収納容器２１の底部側）と出口（蓋収納容器２１の上部側）を有する誘導経路２２、回転動作により反応容器を蓋受取位置３０から蓋１１の密栓位置（図示せず）まで移動させる反応容器移動機構２３、誘導経路２２内の蓋１１を回転動作により永久磁石によって移動させる蓋誘導機構２４、蓋収納容器２１の底に蓄積した蓋１１を誘導経路２２まで１軸動作の永久磁石によって押し出す蓋移動補助機構２５、蓋１１が誘導経路に複数排出されることを防止するシャッタ機構２６、誘導経路２２での蓋の有無の判断を行うセンサ２７によって構成されている。なお、永久磁石を使用している蓋誘導機構２４及び蓋移動補助機構２５は電磁石で構成してもよい。

蓋収納容器２１から蓋１１を反応容器まで移動させる動作についての詳細を図７ａ〜図７ｆに示す。まず、蓋収納容器２１の底面は傾斜（図６ａの参照符号３１）をつけており、蓋が誘導経路２２の入口側に偏るように設計されている。蓋１１を蓋移動補助機構２５により磁石を用いて誘導経路２２の入口側まで押し出す動作を行い、蓋１１を誘導経路２２に移動させる（図７ａ，図７ｂ）。この際、誘導経路２２に蓋が入ったことをセンサ２７（図７ｃに図示）により感知し、シャッタ機構２６を用いて複数の蓋１１が誘導経路２２内に入り込むことを防止する（図７ｃ）。誘導経路２２内の蓋１１を蓋誘導機構２４の回転動作により、反応容器移動機構２３の待機している反応容器１２上部まで移動させる（図７ｄ，図７ｅ）。蓋誘導機構２４は永久磁石３２を用い磁力により磁性金属を含有する蓋を反応容器まで非接触で移動させる。そのため、蓋誘導機構２４が誘導経路２２から遠ざかる方向（図７ｅの矢印方向）へ回転をすることで、蓋１１から離れる方向に移動するため磁力を弱め、磁力を失った蓋は反応容器１２の上部に落下する。反応容器は反応容器移動機構２３により密栓機構のある位置（図示せず）まで反応容器を回転動作により移動させる（図７ｆ）。

１，１１７ 廃棄箱
２ Ｘレール
３ Ｙレール
４ Ｚレール
５，３２ 永久磁石
６〜９，２７ センサ
１１ 蓋
１２，１０５ 反応容器
２１ 蓋収納容器
２２ 誘導経路
２３ 反応容器移動機構
２４ 蓋誘導機構
２５ 蓋移動補助機構
２６ シャッタ機構
３０ 蓋受取位置
３１ 傾斜
１００ 核酸分析装置
１０１ サンプル容器
１０２ サンプル容器ラック
１０３ 試薬容器
１０４ 試薬容器ラック
１０６ 反応容器ラック
１０７ 反応液調整用ラック
１０８ 閉栓ユニット
１０９ 攪拌ユニット
１１０ ロボットアームＸ軸
１１１ ロボットアームＹ軸
１１２ ロボットアーム装置
１１３ グリッパユニット
１１４ 分注ユニット
１１５ ノズル分注チップ
１１６ ノズル分注チップラック
１１８ 入力装置
１１９ 表示装置
１２０ 制御装置
１２１ 核酸増幅装置
１２２ カバー
１２３ ゲート

Claims (11)

1. 磁性金属を含有する蓋により密栓される反応容器を廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えたことを特徴とする核酸分析装置。
2. 蓋により密閉された磁性金属を含有する反応容器を廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えたことを特徴とする核酸分析装置。
3. 前記磁石が前記廃棄箱の外側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の核酸分析装置。
4. 前記磁石が前記廃棄箱の側面および／または底面にレールが設けられており、前記磁石はこのレール上を移動することを特徴とする請求項３に記載の核酸分析装置。
5. 前記反応容器を前記廃棄箱に廃棄するグリッパを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の核酸分析装置。
6. 試薬等を分注する分注チップと、分注チップを装着し、薬液の吸引と分注を行い、分注チップを前記廃棄箱へ廃棄する分注ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の核酸分析装置。
7. 前記磁石は永久磁石であることを特徴とする請求項３に記載の核酸分析装置。
8. 前記磁石は電磁石であることを特徴とする請求項３に記載の核酸分析装置。
9. 磁性金属を含有する蓋を反応容器の開口部に運搬する磁石を配置した運搬機構と、反応容器を保持し、反応容器開口部を蓋で密封する密栓機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の核酸分析装置。
10. 反応容器の密栓に使用する蓋の形状が球状であることを特徴とする請求項９に記載の核酸分析装置。
11. 反応容器と蓋の固定方法が、ネジ式であることを特徴とする請求項９に記載の核酸分析装置。

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