JP2017221191A

JP2017221191A - 生物学的熱反応用のキャッピングシステム、およびその使用方法

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Publication number: JP2017221191A
Application number: JP2017116663A
Authority: JP
Inventors: タイチー−シェン; Chi-Sheng Tai
Original assignee: Taigen Bioscience Corp
Current assignee: Taigen Bioscience Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2017-12-21
Also published as: KR20180038955A; DE102017113081A1; TWI713536B; DE102017113081B4; TW201742917A; CN107523495A; US20170363653A1; CN107523495B

Abstract

【課題】本発明は、生物学的熱反応用のキャッピングシステム（１００）を提供する。【解決手段】キャッピングシステム（１００）は、１つ以上の反応チューブ（１１０）、１つ以上の吸引具（１２０）、および１つ以上の押込み棒（１４０）を備えている。上記１つ以上の反応チューブ（１１０）のそれぞれには、開口端（１１２）が備わっている。上記１つ以上の吸引具（１２０）は、１つ以上のキャップ（１３０）を吸引するため、および、上記１つ以上のキャップ（１３０）を上記１つ以上の反応チューブ（１１０）の上記開口端（１１２）に移動させるために用いられる。上記１つ以上の押込み棒（１４０）は、上記１つ以上のキャップ（１３０）を、上記１つ以上の反応チューブ（１１０）の上記開口端（１１２）内へと押し込むために用いられる。【選択図】図１

Description

本発明は、生物学的熱反応用のキャッピングシステム、およびその使用方法に関する。本発明は特に、自動化装置への適用ついて、生物医学産業に関する。

通常、生物医学研究室では、生化学反応を発生させるために、通例は反応物をプラスチック製の反応チューブ内に入れる。外部環境からの影響を防ぎ、反応条件の一貫性を保つために、一般的には、上記反応チューブを密閉する。生物−熱反応に関して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などは、数時間にわたって、９０℃を超える温度で処理する必要がある。そのため、気密性が非常に重要となる。

ＰＣＲに適用される従来の自動化装置は、上記反応チューブを密閉するために、２種類の方法を用いている。１．上記反応チューブを、手作業によって密封する。２．特別仕様のプラスチック製チューブおよび器具を用いる。

第一の方法においては、上記自動化装置の操作の際に、上記反応チューブを取り出して、手作業によって密封する。しかしながら、上記手作業では、いくつかの反応チューブが不完全にしか密閉されず、時間が無駄になる可能性がある。

第二の方法において、例えば、COBAS Ampliprep（Roch製）は、上記反応チューブおよびキャップがネジ山を有するように設計されている。しかし、以下のことが判明している。すなわち、上記反応チューブの密閉性は確保されるが、使用のために回転可能な機構が必要となる。そしてさらに、１回の操作あたり１つのキャップしか密封されない。もしも複数の反応チューブを同時に密封するならば、相当数の機構を使用する必要があり、それゆえ製造コストが高騰する。同時に、ネジ山を有する上記反応チューブおよびキャップもまた、製造費の高騰を意味する（一般的な反応チューブは、ネジ山を有していない）。

さらに、上記第一の方法と比較すると、上記第二の方法は完全に自動化された装置向けの方法である。しかしながら、依然としていくつかの問題点が存在する。１．上記キャップが上記反応チューブの位置まで移動したか否かを、知ることができない。２．上記キャップが回転中に、上記反応チューブから滑り落ちてしまう可能性がある。３．上記回転可能な機構は、簡単に故障してしまう。

したがって、上記の技術的問題を解決できるような、生物学的熱反応用のキャッピングシステムおよびその使用方法を提供することは、極めて重要である。

しかしながら、従来技術は、上記の技術的課題に対する解決方法を提供している。しかし、上記の技術的課題を同時に解決するための、効果的な方法は存在していない。

国際公開第２００１／０３０５４１号パンフレット（２００１年３月５日公開）

上述の従来技術の技術的課題を解決するために、本発明の目的は、吸引具および押込み棒を提供することにある。上記吸引具がキャップを吸引するとき、上記キャップが吸引されているか否かが、圧力検出装置によって決定される。また、上記キャップを、上記反応チューブの上に正しく到達させることができる。それぞれの上記押込み棒は、それぞれのキャップに対して直線上に並び、一方向へ移動させられる。このようにして、それぞれのキャップは、それぞれの上記反応チューブ内へと正確に押し込まれる。

上記の目的を達成するために、本発明は、生物学的熱反応用のキャッピングシステムを提供する。上記キャッピングシステムは、１つ以上の反応チューブ、１つ以上の吸引具、および１つ以上の押込み棒を備えている。

上記１つ以上の反応チューブのそれぞれには、開口端が備わっている。上記１つ以上の吸引具は、１つ以上のキャップを吸引するために用いられる。上記１つ以上の吸引具はまた、上記１つ以上の反応チューブの上記開口端の上に到達するように、上記１つ以上のキャップを移動させるためにも用いられる。上記１つ以上の押込み棒は、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと、上記１つ以上のキャップを押し込むために用いられる。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、圧力検出装置をさらに備えている。上記圧力検出装置は、上記１つ以上の吸引具が、上記１つ以上のキャップを完全に吸引しているか否かを決定するための装置である。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、較正装置をさらに備えている。上記較正装置は、吸引処理のために、上記１つ以上の吸引具と上記１つ以上のキャップとを、直線上に並ばせるための装置である。上記較正装置はまた、移動処理を実行するために、上記１つ以上のキャップが、上記１つ以上の反応チューブと直線上に並ぶように移動させるための装置である。上記較正装置はさらに、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒と上記１つ以上のキャップとを、直線上に並ばせるための装置である。上記押込み処理は、上記１つ以上のキャップを、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、駆動装置をさらに備えている。上記駆動装置は、上記１つ以上の棒を動かして、押込み処理を実行するための装置である。上記押込み処理は、上記１つ以上のキャップを、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、空気圧装置をさらに備えている。上記空気圧装置は、上記１つ以上の吸引具に対して、充分な吸引圧を与えるための装置である。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、圧力除去装置をさらに備えている。上記圧力除去装置は、上記１つ以上のキャップが上記１つ以上の吸引具から分離できるように、上記１つ以上の吸引具の吸引圧を除去するための装置である。

好ましい実施形態において、上記キャッピングシステムは、９０℃を超える生物学的熱反応のために用いられる。

上記の目的を達成するために、本発明は、生物学的熱反応用のキャッピング方法を提供する。上記キャッピング方法は、以下の工程を含む。１つ以上の反応チューブを配置する工程（上記１つ以上の反応チューブのそれぞれには、開口端が備わっている）；次に、１つ以上の吸引具によって１つ以上のキャップを吸引し、上記１つ以上の反応チューブの上記開口端の上に到達するように移動させる工程；そして、１つ以上の押込み棒によって、上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと、上記１つ以上のキャップを押し込む工程。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、圧力検出装置によって、上記１つ以上の吸引具が上記１つ以上のキャップを完全に吸引しているか否かを決定する工程を、さらに含む。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、較正装置をさらに含む。上記較正装置は、吸引処理を実行するために、上記１つ以上の吸引具と上記１つ以上のキャップとを、直線上に並ばせるための装置である。上記較正装置はまた、移動処理を実行するために、上記１つ以上のキャップが、上記１つ以上の反応チューブと直線上に並ぶように移動させるための装置である。上記較正装置はさらに、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒と上記１つ以上のキャップとを、直線上に並ばせるための装置である。上記押込み処理は、上記１つ以上のキャップを、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、駆動装置を用いる工程をさらに含む。上記駆動装置は、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒を動かすための装置である。上記押込み処理は、上記１つ以上のキャップを、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、空気圧装置を用いる工程をさらに含む。上記空気圧装置は、上記１つ以上の吸引具に対して充分な吸引圧を与えるための装置である。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、上記１つ以上の吸引具の吸引圧を除去して、上記１つ以上のキャップを上記１つ以上の吸引具から分離させるために圧力除去装置を用いる工程を、さらに含む。

好ましい実施形態において、上記キャッピング方法は、９０℃を超える生物−熱反応のために用いられる。

従来技術と比較して、本発明は、吸引具および押込み棒を設けている。上記吸引具がキャップを吸引するとき、上記キャップが吸引されているか否かが、圧力検出装置によって決定される。それぞれの上記押込み棒は、それぞれのキャップに対して直線上に並び、一方向へ移動させられる。このようにして、それぞれのキャップは、それぞれの上記反応チューブ内へと正確に押し込まれる。

本発明の技術的解決方法および有利な効果は、添付の図面および実施形態に関する以下の詳細な説明から、最もよく理解される。

図１は、本発明に係る第１の好ましい実施形態のキャッピングシステムの、分解された模式図である。図２は、本発明に係る第２の好ましい実施形態のキャッピングシステムの、分解された模式図である。図３は、本発明に係る第１の好ましい実施形態のキャッピング方法の、フロー図である。図４は、本発明に係る第２の好ましい実施形態のキャッピング方法の、フロー図である。

以下の実施形態の記載は、本発明を実施しうる特定の実施形態に関する説明を目的として与えられている。「上」「下」「前」「後ろ」「左」「右」「内側」「外側」「側面」などの用語は、図面の方向である。したがって、方向を表す用語の使用は、本発明を説明および理解するために用いられているのであって、本発明を制限する意図はない。

図１は、本発明に係る第１の好ましい実施形態のキャッピングシステム１００の、分解された模式図である。キャッピングシステム１００は、１つ以上の反応チューブ１１０、１つ以上の吸引具１２０、１つ以上の押込み棒１４０、較正装置１６０、駆動装置１７０、空気圧装置１８０、および圧力除去装置１９０を備えている。

１つ以上の反応チューブ１１０のそれぞれには、開口端１１２が備わっている。詳細には、開口端１１２は、生物−熱反応用の物質を入れるために用いられる。上記生物−熱反応は、９０℃を超える温度にて行われる。１つ以上の吸引具１２０は、１つ以上のキャップ１３０を吸引するために用いられる。１つ以上の吸引具１２０はまた、１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２の上に到達するように、１つ以上のキャップ１３０を移動させるためにも用いられる。圧力除去装置１９０は、１つ以上の吸引具１２０の吸引圧を除去して、１つ以上のキャップ１３０を１つ以上の吸引具１２０から分離させるために用いられる。１つ以上の吸引具１２０の上記吸引圧が除去される前は、１つ以上のキャップ１３０は、１つ以上の吸引具１２０から分離することができない。もしも、１つ以上のキャップ１３０から１つ以上の吸引具１２０を分離させるために外力が加えられたならば、１つ以上のキャップ１３０および／または１つ以上の吸引具１２０が傷付いて、その気密性が低減する可能性がある。圧力除去装置１９０によって、１つ以上の吸引具１２０と１つ以上のキャップ１３０との間に生じされられている圧力は、周囲の圧力と同等にまで回復することができる。そのため、１つ以上のキャップ１３０は、１つ以上の吸引具１２０から自動的に分離することができる。詳細には、ひとたび１つ以上のキャップ１３０が１つ以上の反応チューブ１１０内へと正確に押し込まれたならば、１つ以上の反応チューブ１１０の気密性が確保されうる。１つ以上の押込み棒１４０は、対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内へと、１つ以上のキャップ１３０を押し込むために用いられる。あるいは、異なる機構設計によって、（複数の）キャップ１３０を、１つの（または複数の）反応チューブ１１０内へと押し込むこともできる。

較正装置１６０は、吸引処理を実行するために、１つ以上の吸引具１２０と１つ以上のキャップ１３０とを、直線上に並ばせるために用いられる。較正装置１６０はまた、移動処理を実行するために、１つ以上のキャップ１３０が、１つ以上の反応チューブ１１０と直線上に並ぶように移動させるためにも用いられる。較正装置１６０はさらに、押込み処理を実行するために、１つ以上の棒１４０と１つ以上のキャップ１３０とを、直線上に並ばせるためにも用いられる。上記押込み処理は、１つ以上のキャップ１３０を、対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内に位置させるためのものである。

詳細には、較正装置１６０は、レーザーによって位置を揃えることができる。駆動装置１７０は、１つ以上のキャップ１３０を対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内に位置させることができるように、１つ以上の棒１４０を動かして、押込み処理を実行するために用いられる。詳細には、駆動装置１７０は、空気作動装置および油圧作動装置の一種または組み合わせでありうる。空気圧装置１８０は、１つ以上の吸引具１２０に対して、充分な吸引圧を与えるために用いられる。詳細には、空気圧装置１８０は、真空ポンプ、または空気を抜き出すための装置でありうる。

好ましくは、駆動装置１７０は、空気圧装置１８０の中に組み込まれうる。この場合、１つ以上のキャップ１３０を対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内へと押し込めるように、押込み棒１４０は、空気圧装置１８０により与えられる力によって押込み処理を実行する。

実際の処理においては、まず、１つ以上の反応チューブ１１０の内部に、反応物を配置する；次に、較正装置１６０は、１つ以上の反応チューブ１１０の位置を揃える；次に、１つ以上の吸引具１２０は、１つ以上のキャップ１３０を吸引する。そして、１つ以上のキャップ１３０を、１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２の上に到達するように移動させる（キャップ１３０は、１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２の真上に位置している。しかし、反応チューブ１１０は、まだキャップ１３０によって密封されていない）。；次に、圧力除去装置１９０は、１つ以上の吸引具１２０の吸引圧を除去して、１つ以上のキャップ１３０を１つ以上の吸引具１２０から分離させる；次に、１つ以上の押込み棒１４０は、対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内へと、１つ以上のキャップ１３０を同時に押し込む。その結果、気密的な密封が形成される。その後、反応チューブ１１０を、生化学実験のために用いることができる。以上の操作手順において、１つ以上の押込み棒１４０の線状の操作（下方向に押す動作）によって、自動生物−熱反応装置は、完全な自動化を達成することができ、密封の速さを高めることができる。一般的に、９０℃を超える生物−熱反応には、非常に高いレベルの気密性が必要である。本発明のキャッピングシステムは、高温の（９０℃を超える）生物−熱反応の安全性を確保するための気密的な密封を組み立てることができる。

図２は、本発明に係る第２の好ましい実施形態のキャッピングシステム２００の、分解された模式図である。第２の好ましい実施形態の、第１の好ましい実施形態との違いは、１つの圧力検出装置１５０が追加されていることである。第１の好ましい実施形態において、１つ以上のキャップ１３０は、空気圧装置１８０によって吸引される。そのため、いくつかの上記キャップが、吸引されない可能性がありうる。圧力検出装置１５０は、１つ以上の吸引具１２０が、１つ以上のキャップ１３０を完全に吸引しているか否かを決定するために用いられる。詳細には、１つ以上の吸引具１２０が１つ以上のキャップ１３０を完全に吸引している場合には、圧力検出装置１５０は、特定の真空度を検出する。逆に、１つ以上の吸引具１２０が１つ以上のキャップ１３０を吸引していない場合には、圧力検出装置１５０は大気圧を検出する。そして、操作者は異常に気付き、これを修正することができる。

図３は、本発明に係る第１の好ましい実施形態のキャッピング方法の、フロー図である（ここで、要素の数字は図１を参照している）。まず、工程Ｓ０１を実行することによって、１つ以上の反応チューブ１１０が配置される。１つ以上の反応チューブ１１０のそれぞれには、開口端１１２が備わっている；次に、工程Ｓ０２を実行することによって、１つ以上のキャップ１３０は、１つ以上の吸引具１２０によって吸引されて、１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２の上に到達するように移動させられる；次に、工程Ｓ０３を実行することによって、１つ以上の吸引具１２０の吸引圧は、圧力除去装置１９０によって除去される。これによって、１つ以上のキャップ１３０は、１つ以上の吸引具１２０から分離される；そして最後に、工程Ｓ０４を実行することによって、１つ以上のキャップ１３０は、１つ以上の押込み棒１４０によって、対応する１つ以上の反応チューブ１１０の開口端１１２内へと押し込まれる。

図４は、本発明に係る第２の好ましい実施形態のキャッピング方法の、フロー図である（要素の数字は図２を参照している）。第２の好ましい実施形態の、第１の好ましい実施形態との違いは、工程Ｓ０２と工程Ｓ０３との間に、工程Ｓ０５をさらに含むことである。工程Ｓ０５において、１つ以上の吸引具１２０が１つ以上のキャップ１３０を完全に吸引しているか否かが、圧力検出装置１５０によって決定される。詳細には、圧力検出装置１５０が特定の真空度を検出した場合には、工程Ｓ０３が実行される。逆に、１つ以上の吸引具１２０が１つ以上のキャップ１３０を吸引していない場合には、圧力検出装置１５０は大気圧を検出する。そして、操作者は、工程Ｓ０３を実行して装置を傷付けるのではなく、異常に気付きこれを修正することができる。

上述の通り、本発明をその好ましい実施形態とともに説明した。しかし、本発明の範囲と本質から離れることなく、種々の変更、追加および置換が可能であることを、当業者は理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、請求項の参照のみによって規定されることが意図される。

Claims

１つ以上の反応チューブであって、上記１つ以上の反応チューブのそれぞれには開口端が備わっている、反応チューブ；
１つ以上のキャップを吸引するため、および、上記１つ以上の反応チューブの上記開口端の上に到達するように上記１つ以上のキャップを移動させるための、１つ以上の吸引具；ならびに、
対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと、上記１つ以上のキャップを押し込むための、１つ以上の押込み棒
を備えている、生物学的熱反応用のキャッピングシステム。
上記１つ以上の吸引具が、上記１つ以上のキャップを完全に吸引しているか否かを決定するための、圧力検出装置
をさらに備えている、請求項１に記載のキャッピングシステム。
吸引処理を実行するために、上記１つ以上の吸引具と上記１つ以上のキャップとを直線上に並ばせるための、
移動処理を実行するために、上記１つ以上のキャップが上記１つ以上の反応チューブと直線上に並ぶように移動させるための、および、
上記１つ以上のキャップを対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒と上記１つ以上のキャップとを直線上に並ばせるための、較正装置
をさらに備えている、請求項１に記載のキャッピングシステム。
上記１つ以上のキャップを対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒を動かすための、駆動装置
をさらに備えている、請求項１に記載のキャッピングシステム。
上記１つ以上の吸引具に対して充分な吸引圧を与えるための、空気圧装置
をさらに備えている、請求項１に記載のキャッピングシステム。
上記１つ以上の吸引具の吸引圧を除去して、上記１つ以上のキャップを上記１つ以上の吸引具から分離させるための、圧力除去装置
をさらに備えている、請求項１に記載のキャッピングシステム。
上記キャッピングシステムは、９０℃を超える生物学的熱反応のために用いられる、請求項１に記載のキャッピングシステム。
１つ以上の反応チューブであって、上記１つ以上の反応チューブのそれぞれには開口端が備わっている反応チューブを配置する工程；
１つ以上の吸引具を用いて１つ以上のキャップを吸引し、上記１つ以上のキャップを、上記１つ以上の反応チューブの上記開口端の上に到達するように移動させる工程；および、
１つ以上の押込み棒によって、対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと、上記１つ以上のキャップを押し込む工程
を含む、生物学的熱反応用のキャッピング方法。
圧力検出装置を用いて、上記１つ以上の吸引具が上記１つ以上のキャップを完全に吸引しているか否かを決定する工程
をさらに含む、請求項８に記載のキャッピング方法。
吸引処理を実行するために、上記１つ以上の吸引具と上記１つ以上のキャップとを直線上に並ばせるための、
移動処理を実行するために、上記１つ以上のキャップが上記１つ以上の反応チューブと直線上に並ぶように移動させるための、および
上記１つ以上のキャップを対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒と上記１つ以上のキャップとを直線上に並ばせるための、較正装置を用いる工程
をさらに含む、請求項８に記載のキャッピング方法。
上記１つ以上のキャップを対応する上記１つ以上の反応チューブの上記開口端内へと押し込む処理である、押込み処理を実行するために、上記１つ以上の棒を動かすための、駆動装置を用いる工程
をさらに含む、請求項８に記載のキャッピング方法。
上記１つ以上の吸引具に対して充分な吸引圧を与えるための、空気圧装置を用いる工程
をさらに含む、請求項８に記載のキャッピング方法。
圧力除去装置によって上記１つ以上の吸引具の吸引圧を除去して、上記１つ以上のキャップを上記１つ以上の吸引具から分離させる工程
をさらに含む、請求項８に記載のキャッピング方法。
上記キャッピング方法は、９０℃を超える生物学的熱反応のために用いられる、請求項８に記載のキャッピング方法。