JP5830024B2 - 多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法 - Google Patents
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Description
なお、密閉液のみならず密閉蓋を用いて密閉するのは、温度制御中の測定時、または温度制御や処理終了後に反応容器内の液体が溢れて周辺を汚染しないようにするために好ましいからである。「所定収容部」とは、密閉液であれば液収容部、密閉蓋であれば密閉蓋収容部である。
該核酸自動処理装置10は、大きくは、多機能分注ユニット11と、温度制御器60と、測定部54と、該多機能分注ユニット11、該多機能分注ユニット11内に設けられ、温度制御器60および前記測定部54について各種制御を行うCPU、ROM、RAM、各種の外部メモリ、LAN等の通信機能、およびROM等に格納されたプログラム等からなるCPU+プログラム70と、液晶ディスプレイ等の表示部や操作キー、タッチパネル等の操作部を有する操作パネル19とを有している。
該ノズル181は、内部に設けられた空洞181aと、分注チップ261、分離用チップ262、穿孔用チップ271が着脱可能に嵌合することによって装着可能で、前記発光等の光学的状態の変化に基づく光を受光する測定端521が設けられた前記先端部としての下部181cと、前記下部181cよりも大きな外径を持つ上部181bと、該上部181bの側面から側方に突出するように設けられ、前記空洞181aと連通し内部を気体が通過可能な通気管181dと、前記空洞181aの下端の開口部に嵌合するように設けられ、前記空洞181aを外部と連通させる3箇所の通気用の隙間181e,181f,181gが前記開口部との間に形成された栓181hとを有する。
該容器群201は、その長手方向がY軸方向に沿って設けられ、X軸方向に沿って並列した2つのカートリッジ容器241,211からなり、前記カートリッジ容器241は、液収容部群として反応容器や液収容部が1列状に配列され、前記カートリッジ容器211は、器具収容部群として前記多機能分注ユニット111のノズル181に装着して用いる種々の器具が1列状に配列されている。
該多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置102は、内部を気体が通過可能な流路182aが貫通するノズル182と、気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構50として、管路502aを介して該ノズル182の前記流路182aと接続され、内部をピストンが摺動可能なシリンダ502bと、一端にピストン502dが設けられたピストンロッド502cと、前記ノズル182に装着された前記密閉蓋301を加熱するための加熱部511と、前記反応容器221内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定可能な測定部542とを有する。
図13(a)は、該核酸自動処理装置103の外観を示すものであって、第1の実施の形態例に係る装置101と同様であるが、操作パネル192に表示される内容や操作は異なる。ここで、第1の実施の形態例と同一のものは、同一の符号で表しその説明を省略する。
ステップS17において、前記ノズル181を前記Y軸移動機構401yを用いてY軸に沿って移動させ収容部211Cの上方に位置させ、前記Z軸移動機構401zを用いて前記ノズル181を下降させて、該ノズル181の下部181cに前記分注チップ261の装着開口部に嵌合させて、該ノズル181に装着する。該分注チップ261は、前記X軸移動機構401xによって、X軸方向に移動させて前記カートリッジ容器241上に位置させた後、前記Y軸移動機構401yによりY軸方向に沿って移動させて前記液収容部231Hに位置させる。該液収容部231Hから前記核酸またはその断片を含有する溶液を前記吸引吐出機構501を用いて40μL吸引して、前記Y軸移動機構401yによって移送し、4つの前記反応容器221に順次10μLずつ分注する。その後、該分注チップ261は、前記X軸移動機構401xによって前記カートリッジ容器211上にまで移動させ、前記Y軸移動機構401yによってY軸方向に沿って該分注チップ261を移動させ、前記収容部211C上に位置させ、前記脱着機構531によって該分注チップ261を該収容部211C内に脱着する。
11,111,113,114 多機能分注ユニット
15,151 磁力部
16,161 ノズルヘッド
18,181,182,183 ノズル
19,191 操作パネル
20,(201),202,203 容器群(収容部連)
21(211) 器具収容部(群)(カートリッジ容器)
22,221 反応容器(群)
221a 細管部
221b 広口管部
23 試薬等収容部群
24(241) 液収容部(群)(カートリッジ容器)
26,261 分注チップ(群)
262 分離用チップ
29 密閉液
30,301 密閉蓋
32 分離抽出用溶液
33 増幅用溶液
40、401 移動機構
50,501 吸引吐出機構
52,521,522 測定端
53,531 脱着機構
54,541 測定部
55(551) 識別情報読取部(デジタルカメラ)
60,601 温度制御器
70 CPU+プログラム
72 核酸処理制御部
Claims (26)
- 気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する1または2以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する1または2以上の液収容部および1または2以上の反応容器を少なくとも有する容器群と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および/または密閉蓋と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および/または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。 - 前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する2以上の液収容部をさらに有し、前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部をさらに有するとともに、前記吸引吐出機構、前記移動機構、および前記磁力部を制御して、前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容する抽出制御部をさらに有する請求項1に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する1または2以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する1または2以上の液収容部、1または2以上の反応容器、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する2以上の液収容部、および2以上の分注チップを装着可能に収容する2以上のチップ収容部を少なくとも有する容器群と、
前記分注チップを前記ノズルから脱着可能な脱着機構と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および/または密閉蓋と、
前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記脱着機構および前記磁力部を制御して、前記分注チップを前記ノズルに装着して前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容し前記分注チップを前記ノズルから脱着する抽出制御部と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および/または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。 - 前記密閉液および/または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定可能な測定部を有し、前記発光等に基づく光を受光する1または2以上の測定端を前記ノズルヘッドに設け、前記増幅対象を含む前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に前記測定端を前記反応容器に接近させるように前記移動機構を制御して前記測定を可能とする測定制御部と、を有する請求項1乃至請求項3に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記密閉液および/または密閉蓋は透光性を有し、前記測定制御部は、該反応容器内の前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および/または密閉蓋を通してその上側から前記光学的状態を測定可能とするように前記移動機構を制御する請求項4に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記測定部は、前記吸引吐出機構と接続され前記ノズル内を通る流管の開口が設けられた前記ノズルの先端面を通して光の受光または照射可能な1または2以上の光ファイバが前記ノズル内を通るように設けられ、該先端面が前記測定端に相当する請求項4または請求項5のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記測定部の測定端は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して前記ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられ、前記容器群の前記反応容器の開口部に上側から接近して前記密閉液および/または密閉蓋を介して受光または照射を可能とする請求項4または請求項5に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記密閉制御部は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、該分注チップで前記容器群の前記所定収容部から前記密閉液を所定量吸引して前記増幅用溶液が収容された前記反応容器に前記密閉液を吐出することで前記密閉液を運搬して前記増幅用溶液を反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構を制御する請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 温度制御可能な前記反応容器は、前記増幅用溶液が収容される細管部または薄管部と、該細管部または該薄管部と連通し該細管部または薄管部の上側に設けられ、前記細管部または薄管部の開口よりも広い開口を有し前記密閉液が収容される広口管部とを有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液量に基づいて、前記密閉液が前記広口管部にまで到達する量を前記反応容器に収容するように制御する請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器に収容した後、分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋をノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構、前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記容器群には前記密閉液および密閉蓋を有し、該密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を前記所定収容部に運搬した後、該分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部を密閉するように前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記密閉蓋が前記反応容器の開口部を閉塞した場合には、前記密閉制御部は、前記吸引吐出機構または前記移動機構を制御して該密閉蓋を押圧または振盪する請求項7乃至請求項11のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記密閉蓋を加熱する加熱部を、前記ノズルの先端部に設けるとともに、前記密閉制御部は前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、該密閉蓋による前記反応容器の開口部の密閉の後に前記密閉蓋を加熱するように前記加熱部を制御する請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 前記容器群は、液体を収容しまたは収容可能な1列状に形成された複数の収容部からなる液収容部群と、前記ノズルに装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な1列状に形成される複数の収容部からなる器具収容部群とを並列に配列した1または2以上の収容部連からなり、前記液収容部群には、少なくとも前記温度制御器によって温度制御可能な1または2以上の前記反応容器、検体、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液、磁性粒子懸濁液および核酸若しくはその断片の増幅に用いる増幅用溶液を予め収容しまたは収容可能な試薬等収容部群を有し、前記器具収容部群には、少なくとも前記ノズルに装着可能な1または2以上の分注チップおよびプレパック用フィルムの穿孔を行う穿孔用チップを前記ノズルに装着可能な状態で収容しまたは収容可能であり、前記液収容部群には前記密閉液および/または前記器具収容部群には密閉蓋が収容された請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構と、分注チップを着脱可能に装着する2以上のノズルを有するノズルヘッドと、1の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各ノズルに対応した2以上の各専用領域内に配列され、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する1または2以上の液収容部、核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液を収容する液収容部、検体を収容する液収容部、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する2以上の液収容部、および反応容器、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって前記反応容器に収容した前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉可能な密閉液および/または密閉蓋を少なくとも有する容器群と、前記各ノズルと前記各容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記各専用領域内に制限する移動機構と、前記ノズルに装着された各分注チップの内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能であって各容器群に設けられた温度制御器と、前記密閉液および/または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する各測定端を前記各専用領域に対応して前記ノズルヘッドに設けた測定部と、少なくとも前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記温度制御器または前記磁力部を制御することによって、前記分注チップによる前記磁性粒子懸濁液および前記分離抽出用溶液を用いた検体からの核酸またはその断片の分離および抽出、前記分注チップによる抽出した該核酸またはその断片を含む前記増幅用溶液の混合、前記密閉液および/または密閉蓋による該増幅用溶液の前記反応容器への密閉、温度制御、および、前記測定端を前記密閉した前記反応容器に接近させて前記光学的状態の測定を各容器群に対して行なう核酸処理制御部とを有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
- 容器群が有する核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する1または2以上の液収容部から、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な前記各ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、前記気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構を用いて前記容器群に設けられた核酸増幅のための温度制御がされる反応容器に前記増幅用溶液を運搬し、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部から密閉液および/または密閉蓋を前記反応容器内に前記ノズルを用いて運搬して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉し、前記反応容器内を温度制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する2以上の液収容部、および1または2以上の分注チップを収容するチップ収容部をさらに有し、前記分注チップを用いて前記検体と前記分離抽出用溶液としての該検体に含有するタンパク質を分解または溶解する溶解液とを混合して反応させ、該反応液と前記磁性粒子懸濁液とを混合して反応させて該磁性粒子に前記増幅対象を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部を用いて、前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことで該分注チップまたは液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着させて磁性粒子を分離し、前記容器群に収容された他の分離抽出溶液としての解離液と前記磁性粒子とを接触させて、該磁性粒子から前記増幅対象を解離して、該増幅対象の溶液を前記増幅用溶液の一部として液収容部に収容する請求項16に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に、測定端を前記移動機構を用いて前記反応容器に接近させて、該増幅用溶液中での光を受光して前記密閉液および/または密閉蓋で反応容器内に密閉した前記増幅用溶液中で生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定する請求項16に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記測定工程は、前記ノズルヘッドに設けられた前記測定端を、前記移動機構を用いて、前記反応容器内に前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および/または密閉蓋の上側に位置させて、透光性のある密閉液および/または密閉蓋を通して前記増幅用溶液内を測定する請求項18に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記測定工程は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して該ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられた測定端を移動して前記反応容器の前記増幅用溶液を収容する部分の開口部の広さおよび形状に対応する光線束を前記密閉液および/または密閉蓋を介して入射しまたは照射する請求項18または請求項19に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記密閉工程は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、前記密閉液を、該分注チップ、前記吸引吐出機構および前記移動機構を用いて前記容器群の前記所定収容部から所定量運搬して前記反応容器内に吐出することで前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉する請求項17に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記密閉は、分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を反応容器に収容した後、該分注チップをノズルから脱着して、前記密閉蓋を、該密閉蓋の嵌合部で前記ノズルに装着して前記反応容器にまで運搬し、前記反応容器の開口部を閉塞することによって行う請求項17に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記密閉は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を所定量前記反応容器に運搬し、さらに、該分注チップを前記ノズルから脱着し、前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部に嵌合する工程を有する請求項22に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記密閉蓋を前記ノズルに装着して前記反応容器に運搬してその開口部を閉塞し、該密閉蓋を該ノズルに装着した状態で該ノズルまたは前記吸引吐出機構により押圧または振盪する工程を有する請求項18乃至請求項23に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- 前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、前記反応容器の開口部を前記密閉蓋で閉塞した後、該反応容器の温度制御の際に、前記ノズルの先端部を加熱することによって前記密閉蓋を加熱する請求項16乃至請求項23のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
- ノズルヘッドに設けた2以上のノズルに対し、1の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各専用領域内に設けられた容器群が有する検体、磁性粒子懸濁液、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する液収容部群から、前記ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記専用領域内に制限する移動機構を用いて、前記検体、および前記分離抽出用溶液としてのタンパク質を分解または溶解する溶解液を反応容器にまで運搬し混合して反応させ、前記磁性粒子懸濁液を混合して反応させ、該磁性粒子に検体から得られた増幅対象の核酸またはその断片を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部によって前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことでその内壁に前記磁性粒子を吸着させて分離し、分離した磁性粒子と解離液とを接触させることで前記核酸またはその断片を解離し、解離した核酸またはその断片を前記増幅用溶液の一部として前記吸引吐出機構および前記移動機構によって温度制御可能な反応容器に収容して混合し、
該増幅用溶液を、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群に収容された密閉液および/または密閉蓋で前記反応容器に密閉し、
密閉された前記増幅用溶液について前記温度制御器を用いて温度制御し、
前記密閉液および/または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定部の測定端を、前記密閉した前記反応容器に接近させて測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
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