JPH06113814A - 生化学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、核酸等生体試料の反応や精製や解
析する装置、特に汚染防止を苦慮した装置を提案する。 【構成】 はめあい可能なふたを一体成型して作られた
容器に液体を分注する分注機と、遠心加速度をかけて上
記容器内の液体を分離する遠心分離機と、上記容器内の
液体を混合する混合機と、上記容器内の液体を保存する
保冷室と、上記容器内の液体を加温する加温機と、上記
容器を上記分注機、上記遠心分離機、上記混合機、上記
保冷室、上記加温機間に搬送する搬送機と、上記分注
機、上記遠心分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬
送機を制御するコントローラと、上記分注機、上記遠心
分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬送機の作動空
間を覆い、生化学装置内部空間と生化学装置外部を遮断
する筐体を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核酸など生体試料の抽
出精製および解析処理を行なう装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】生体試料や細菌、原核生物等の免疫や遺
伝子を解析することによって感染症の診断や遺伝子診断
が可能となってきた。そのプロセスは、試料に化学反応
的及び酵素反応的な手法により、夾雑物を分離し化学修
飾するものであるが、単純な作業の連続であるため一般
に煩雑である。またこれらの試料には作業従事者に感染
したり、環境を汚染する細菌等も含まれる為、組み換え
ＤＮＡ実験指針に示す法律等に従って、作業所全体を隔
離したり、クリーンベンチを使用する等、取り扱い場所
を限定し厳重な注意を払う必要があった。さらに放射性
同位元素を遺伝子に標識して、目的遺伝子を検出する方
法があり、遺伝子の塩基配列決定などに応用されてい
る。しかし放射性同位元素を扱う場合、人体の保護や作
業所全体を隔離するなど被爆を防止する必要があり危険
が伴っていた。近年特開平２―２７５３６２に示す、試
料調製装置およびその使用方法や特開平３―１２５９７
２に示すＤＮＡ抽出精製装置のように、これらのプロセ
スの一部を自動化した装置が開発され作業者の省力化と
大量処理ができるようになりつつある。しかしこのよう
な装置もバイオハザードに関しての考慮はほとんどされ
ていなかった。

【０００３】また一方で、装置外部から装置内部の試料
に対しての汚染についても考える必要がある。大気や人
体の皮膚などには試料に対して影響を与えるものがあ
る。例としてＲＮＡを対象とした場合では、ＲＮＡの分
解酵素であるＲＮａｓｅが操作者の皮膚や容器などに付
着し、極微量であっても活性を保ちＲＮＡを分解するこ
とが問題となるため、操作者は常に手袋を着用し処理を
行ない、また実験室にはＲＮａｓｅのエアロゾルのない
遮蔽された作業空間を必要とする。さらに、遺伝子診断
を行う上で重要な技術に特開昭６１−２７４６９７等に
示すポリメラーゼチェイン リアクション法が発明され
た。この技術は目的とするＤＮＡ領域を、ＤＮＡポリメ
ラーゼによる鋳型特異的なＤＮＡ合成反応を繰り返すこ
とで、短時間に１０⁶倍に増幅し、試料中にただ１つの
標的部位でも増幅することが出来る。また元のサンプル
量も髪の毛１本や１滴の血液程度の微量な物でよい。そ
のためポリメラーゼ チェイン リアクション法は感染
症や遺伝病の診断、法医学などで目的部位の検出に威力
を発揮する。従来までポリメラーゼ チェイン リアク
ション法の様な遺伝子増幅技術を用いた自動装置は、反
応液の温度をプログラマブルに変化させる遺伝子増幅装
置があるが、遺伝子増幅技術を含む抽出、精製、増幅、
酵素反応等、全プロセスを自動化した装置はこれまでに
なかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの一部の作業の
自動化が進められているが、装置は試料の大量処理、人
手の省力化が目的であるため、試料からの汚染や感染の
危険を防止する等の安全面での処置が十分ではなかっ
た。更にポリメラーゼ チェイン リアクション法等の
遺伝子増幅技術の開発によって、他の試料の混入の防止
には次の二つの問題から十分な配慮をする必要がある。
一つは増幅前の試料に外部からただ１つの遺伝子の混入
があっても解析可能な量に増幅され、誤った結果を示す
問題があり、二つめは増幅後の試料の小さな飛沫でも解
析可能な量の増幅産物が含まれ、その飛沫が他の増幅前
の試料や増幅後の他の試料中に混入すると、それらの試
料よりも圧倒的な量であるため有利な増幅や処理が行わ
れ、誤った診断結果を示す恐れがある。従って、遺伝子
増幅の前処理から遺伝子増幅の後処理までの連続した処
理を一つの装置内で行う場合、試料間の混入の問題は大
きな技術課題であった。

【０００５】これらの課題に対して本発明は、試料の飛
散を防ぎ、試料間の混入を防ぐことによって、誤った処
理結果を示すことを防ぎ、試料からの汚染、感染、被爆
を防ぐ手段を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を達成するため
に、以下の手段を設けることによって、上記課題を達成
することができる。

【０００７】はめあい可能なふたを一体成型して作られ
た容器に液体を分注する分注機と、遠心加速度をかけて
上記容器内の液体を分離する遠心分離機と、上記容器内
の液体を混合する混合機と、上記容器内の液体を保存す
る保冷室と、上記容器内の液体を加温する加温機と、上
記容器を上記分注機、上記遠心分離機、上記混合機、上
記保冷室、上記加温機間に搬送する搬送機と、上記分注
機、上記遠心分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬
送機を制御するコントローラと、上記分注機、上記遠心
分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬送機の作動空
間を覆い、生化学装置内部空間と生化学装置外部を遮断
する筐体を備える。 また、上記容器および液体を保
持する分注チップおよび概液体を設置する設置口にエア
カーテンを設けるよう構成する。

【０００８】また、使用した上記容器および上記分注チ
ップは滅菌処理をするよう構成する。

【０００９】また、装置内部に紫外線により滅菌処理や
核酸分解を行なうよう構成する。

【００１０】また、上記容器を開ける前に、上記遠心分
離機によって遠心加速度を与えるよう構成する。

【００１１】さらに、上記容器周辺の空気の流れを制御
するよう構成する。

【００１２】また、装置内部の空気の流れがダウンフロ
ーとなるよう構成する。

【００１３】また、試料が装置内雰囲気に触れる空気を
吸引する構成する。

【００１４】また、上記分注機の液体を保持する部材
に、フィルタ付き分注チップを用いるよう構成する。

【００１５】

【作用】本発明による生化学装置の作用を説明する。

【００１６】この発明に係る生化学装置においては、は
めあい可能なふたを一体成型して作られた容器に液体を
分注する分注機と、遠心加速度をかけて上記容器内の液
体を分離する遠心分離機と、上記容器内の液体を混合す
る混合機と、上記容器内の液体を保存する保冷室と、上
記容器内の液体を加温する加温機と、上記容器を上記分
注機、上記遠心分離機、上記混合機、上記保冷室、上記
加温機間に搬送する搬送機と、上記分注機、上記遠心分
離機、上記混合機、上記加温機、上記搬送機を制御する
コントローラと、上記分注機、上記遠心分離機、上記混
合機、上記加温機、上記搬送機の作動空間を覆い、生化
学装置内部空間と生化学装置外部を遮断する筐体を備え
ているから、装置内部に試料に影響をおよぼす夾雑物が
侵入すること、および装置外の環境を汚染すること無
く、容器の搬送、液体の分注、遠心分離、混合、保存、
加熱と乾燥を行ない、酵素反応と精製操作をシーケンシ
ャルに行なうことができる。

【００１７】また、上記容器および液体を保持する分注
チップおよび概液体を設置する設置口にエアカーテンを
設けるよう構成したので、装置内部に試料に影響をおよ
ぼす夾雑物が侵入すること、および装置外の環境を汚染
すること無く、試料の処理を行なうことができる。

【００１８】また、試料に接触した上記容器および上記
分注チップは滅菌処理をする構成としたので、装置外の
環境を汚染したり、作業従事者に感染すること無く、試
料の処理を行なうことができる。

【００１９】また、試料を入れた上記容器のふたの開い
ているとき以外は、装置内部を紫外線により滅菌処理や
核酸の分解を行なう構成にしたので、装置内を無菌化か
つ不要な核酸の無い状態に保つことができる。

【００２０】さらにこの装置において、試料を入れた上
記容器を開ける前には、上記遠心分離機によって遠心加
速度を与え、ふたに付いた試料を取り除いたのちにふた
を開けるので、ふたを開けるときの試料の飛沫の量を低
減でき、試料間の混入や装置内を汚染することが無い。

【００２１】また、試料の飛沫を上記容器周辺の空気の
流れによって他の試料に混入することを防ぐ構成にした
ので、試料間の混入や装置内を汚染することが無い。

【００２２】また、装置内部の空気の流れがダウンフロ
ーのような常に一定方向になるよう構成したので、装置
内部を清浄化する作用があるとともに、装置外の環境を
汚染すること無く試料の処理が行える。

【００２３】また、試料が装置内雰囲気に直接触れる周
辺の空気を吸引する手段を設けたので、装置内に試料の
拡散がおこることを無くし、試料間の混入の無い試料調
製が可能となる。

【００２４】また、試料の分注動作においては、分注機
の液体を保持する部材が使い捨てのフィルタ付きチップ
を用いてあるので、同一の分注機を用いても試料間の混
入の恐れの無い試料調製が可能である。

【００２５】よって本発明を用いた装置を用いると、こ
れまで作業者に感染したり、環境を汚染したり、被爆等
の恐れのある試料を安全に取り扱う事が出来、さらにこ
れらの試料を取り扱う場合に必要であった特別に遮蔽さ
れた作業空間を必要としない。また試料間の混入が無い
ので、遺伝子増幅技術を含む遺伝子増幅の前処理から後
処理までの連続した処理を同一の装置内で行うことが可
能である。

【００２６】

【実施例】図１は本発明に係る生化学装置の平面図、図
２はこの発明に係る生化学装置の内部構成を示す概略斜
視図、図３は分注機の搬送装置を示す平面図、図４は分
注機のふた開機構を示す図、図５は分注機のふた閉機構
を示す図、図６は移送分注機及びその周辺の機構を示す
図、図７は圧送分注機の構成を示す図、図８は遠心分離
機を示す平面図、図９は遠心分離機の遠心分離機の遠心
分離バケットを示す断面図、図１０は混合機を示す図、
図１１は加温機を示す斜視図、図１２は容器反転機構を
示す図、図１３は搬送機のつかみ機構部を示す図、図１
４は廃棄物の処理を示す図、図１５は容器周辺の空気の
流れの制御を示す図、図１６は分注時の容器周辺の空気
の流れの制御を示す図、図１７は試料の拡散を低減する
手段を示す図である。 本発明で使用する容器１は、図
４に示すようにはめあい可能なふた１ａを備え、容器１
とふた１ａとは一体成型で作られており、また容器１は
軽量で強度の高いポリプロピレン等のプラスチックから
なり、容器１は１００００Ｇ以上の遠心分離加速度に耐
えることが出来る。

【００２７】本発明における容器１への液体の分注動作
を図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明す
る。図２において７は分注機であり容器１に試薬等の液
体を分注する。２は搬送装置で、搬送装置２は容器１を
平面上に搬送する。３はふた開機構であり、搬送装置２
によって搬送された容器１のふた１ａを開く。４はふた
閉機構であり搬送装置２によって搬送された容器１のふ
た１ａを閉じる。２１ａは圧送分注機２１（図７参照）
の液配管で、８は密閉容器であり、液配管２１ａと密閉
容器８は機械室１７内部を通って接続されている。

【００２８】搬送装置２の詳細な構成を図３及び図６に
示す。図３において２ａ、２ｂは搬送装置２のターンテ
ーブルであり、図６におけるパルスモータ１８ａ、１８
ｂによってターンテーブル２ａ、２ｂを駆動する。２０
はターンテーブル２ａ、２ｂに設けられた容器載置孔で
ある。矢印はターンテーブル２ａ、２ｂの回転方向を示
す。

【００２９】ふた開機構３の詳細な構成を図４に示す。
容器載置孔２０にはレバー２４とこれを押す弾性部材２
３が設けられ、容器１を容器載置孔２０に固定する。ふ
た開機構３はベース３０に固定された保持台２９に構成
される。歯車２８ａはモータ１２０によって駆動され、
ベルト２８ｃを介して歯車２８ａと歯車２８ｂは連結さ
れている。また歯車２７ａ、２７ｂは歯車２８ｂと噛み
合っており、この歯車２７ａ、２７ｂにふた引っかけ部
材２５はピン２６ａ、２６ｂによって回動可能に取り付
けられており、２５ａは引っかけ部材２５の先端部で、
先端部２５ａはふた１ａを引っかける形状になってい
る。

【００３０】ふた閉機構４の詳細な構成を図５に示す。
ふた閉機構４はベース３０に固定された保持台３５上に
構成されている。歯車３４ａはモータ１２１によって駆
動され、ベルト３４ｃを介して歯車３４ａと歯車３４ｂ
は連結されている。また歯車３３ａ、３３ｂは歯車３４
ｂと噛み合っており、この歯車３３ａ、３３ｂにふた押
し倒し部材３１はピン３２ａ、３２ｂによって回動可能
に取り付けられており、ふた押し倒し部材３１にローラ
３１ａが設けられ、ローラ３１ａはふた１ａを押す形状
となっている。

【００３１】分注機７の詳細な構成を図６に示す。５は
チップ取付け部３８ｂに取り付けられるフィルタ付き分
注チップ（以下分注チップと略）を示し、図１６のよう
にチップ胴体部５ａとフィルタ５ｂで分注チップ５を構
成する。５２は保持台でありベース３０に固定され、分
注機７は保持台５２に構成されている。５０は保持板で
あり、保持板５０はモータ５１ａ、ベルト５１ｂからな
る駆動装置によって図６紙面左右方向に移動される。４
９はパルスモータであり保持板５０に取り付けられ、４
７ｂはパルスモータ４９に連結された雄ネジであり、こ
れに螺合する雌ねじ４７ａは保持板４６に固定され、保
持板４６は保持板５０に対して上下移動可能に取り付け
られている。この保持板５０には保持板４６の上下移動
動作の原点、上下リミットを指定する位置センサ（図示
せず）が設けられている。３７ａ、３７ｂは保持板４６
に取り付けられた胴体部で、胴体部３７ａ、３７ｂとチ
ップ取付け部３８ａ、３８ｂはプランジャ３６ａ、３６
ｂを内包し（図１６参照）、胴体部３７ａに内包された
プランジャ３６ａの径は、胴体部３７ｂに内包されたプ
ランジャ３６ｂの径より小さい。４４は保持板４６に取
り付けられたパルスモータであり、４２ｂはパルスモー
タ４４に連結された雄ネジであり、この雄ネジ４２ｂに
雌ネジ４２ａは螺合し、雌ネジ４２ａにはカバー３９
ａ、３９ｂ及びプランジャ３６ａ、３６ｂが取り付けら
れ、これらは保持板４６に対して上下移動可能となって
いる。４０ａ、４０ｂはカバー３９ａ、３９ｂに押され
ることによって、チップ取付部３８ａ、３８ｂに取り付
けられた分注チップ５を取り外すチップ取外し部材であ
る。これらカバー３９ａ、３９ｂ及びプランジャ３６
ａ、３６ｂの位置は、保持板４６に設けられた位置セン
サ（図示せず）で原点・上下リミットを指定する。６は
分注チップ５を供給するチップ供給機構であり、６ａは
分注チップ５が収納される収納部であり、６ｂは収納部
６ａを搬送する搬送機構で、６ｃはモータであり、収納
部６ａ、搬送機構６ｂ、モータ６ｃでチップ供給装置６
を構成している。１５は搬送装置２とチップ供給装置６
との間に設けられたチップ廃棄孔である。

【００３２】圧送分注機２１の詳細な構成を図７に示
す。８は密閉容器、８ａは密閉容器８に入れられた液
体、２１ｃは空気配管２１ｂにより密閉容器８に接続さ
れた電磁弁、２１ｅは電磁弁２１ｃに接続された空気タ
ンク、２１ｆは空気タンク２１ｅに接続された圧力調整
弁、２１ｉは圧力調整弁２１ｆに接続された高圧空気
源、２１ｄは電磁弁２１ｃに接続された電磁弁、２１ｇ
は電磁弁２１ｄに接続された大気圧源、２１ｈは電磁弁
２１ｄに接続された真空ポンプ、２１ａは一端が液体８
ａ内に浸漬されており、他端が図３及び図６に示すよう
にターンテーブル２ｂの上方に位置している液配管で、
密閉容器８ａ、電磁弁２１ｃ、真空ポンプ２１ｈ等によ
り圧送分注機２１が構成されており、本装置においては
圧送分注機２１を５組設置し、それぞれの密閉容器８内
には違う液体を入れている。

【００３３】分注動作は上記分注機７、搬送装置２、ふ
た開機構３、ふた閉機構４、圧送機構２１の各機構の動
作によって行われる。以下各機構の動作を説明する。図
６においてパルスモータ１８ａ、１８ｂを作動すれば、
ターンテーブル２ａ、２ｂが図３紙面矢印方向に回転さ
れるから、容器載置孔２０に載置された容器１を平面上
に搬送することができる。次いで容器１をふた開機構３
に位置させ、レバー２４とこれを押す弾性部材２３によ
って、容器１を容器載置孔２０に固定した後、図４に示
すようにモータ１２０により歯車２８を図４紙面時計方
向に駆動すれば、歯車２７ａ、２７ｂが図４紙面反時計
方向に回転し、先端部２５ａが上方に移動するので、容
器１のふた１ａを開くことができる。

【００３４】ついで液体を分注するときは、このふた１
ａを開いた状態で、容器１を図３に示す２０ｂ、２０ｃ
に位置させる。そして図６においてモータ５１ａを駆動
させ、保持板５０を移動すれば、チップ取付け部３８
ａ、３８ｂの図６紙面左右方向の位置を定めることがで
き、またパルスモータ４９を作動すれば、チップ取付け
部３８ａ、３８ｂの上下方向の位置を定めることが出来
る。またパルスモータ４４を作動すれば、プランジャ３
６ａ、３６ｂ及びカバー３９ａ、３９ｂの上下方向の位
置を定めることができる。従って、チップ供給機構６を
駆動して分注チップ５を供給位置に移動し、チップ取付
け部３８ａ、３８ｂを収納部６ａの上方に位置させた
後、チップ取付け部３８ａ、３８ｂを下降させれば、チ
ップ取付部３８ａ、３８ｂのどちらか一方に分注チップ
５を取り付けることができ、こののちチップ取付け部３
８ａ、３８ｂを上昇し、水平に移動して、チップ取付け
部３８ａ、３８ｂを分注位置にある容器載置孔２０ｂの
上方に位置させ、チップ取付け部３８ａ、３８ｂを下降
して分注チップ５の先端を容器載置孔２０ｂに載置され
た容器１内の液体に浸漬し（図１６参照）、プランジャ
３６ａ、３６ｂを上昇して分注チップ５内に液体を吸引
し、チップ取付け部３８ａ、３８ｂを上昇し、水平に移
動して、チップ取付け部３８ａ、３８ｂをターンテーブ
ル２ｂの分注位置にある容器載置孔２０ｃの上方に位置
させ、チップ取付け部３８ａ、３８ｂを下降して分注チ
ップ５の先端を容器載置孔２０ｃに載置された容器１内
に挿入し、プランジャ３６ａ、３６ｂを下降して分注チ
ップ５内の液体を吐出すれば、容器載置孔２０ｂに載置
された容器１から、容器載置孔２０ｃに載置された容器
１に液体を分注することができ、次にチップ取付け部３
８ａ、３８ｂを上昇し、水平に移動して、チップ取付け
部３８ａ、３８ｂをチップ廃棄孔１５の上方に位置させ
（図６参照）、カバー３９ａ、３９ｂを下降させれば、
カバー３９ａ、３９ｂによってチップ取外し部材４０
ａ、４０ｂが押され、チップ取付部３８ａ、３８ｂから
分注チップ５が取り外され、分注チップ５がチップ廃棄
孔１５に廃棄される。この場合、目的分注量が少量の場
合には、チップ取付け部３８ａに分注チップ５を取付
け、目的分注量が多量の場合には、チップ取付け部３８
ｂに分注チップ５を取り付けて、液体の吸引、吐出動作
を行わせる。ここで、もし分注チップ５のフィルタ５ｂ
が無く分注動作を行うと、試料がエアロゾルとなりチッ
プ取付部３８ａ、ｂ内側に付着し、次いで分注チップ５
を新しいものに変えても、他の試料に分注を行うと、チ
ップ取付部３８内側の付着したエアロゾルが試料に混入
する。本発明においてはフィルタ５ａがあるので、試料
を含むエアロゾルはフィルタ５ａに捕集され、チップ取
付部３８内に侵入することが無い。よって分注動作ごと
の分注チップ５の交換で、試料が他の試料へ混入するこ
とを防ぐことができる。次いで圧送分注機の動作を説明
する。図３において容器１をふた１ａの開いた状態で、
ターンテーブル２ｂ上の液配管２１ａの下方の位置に搬
送し、図７において電磁弁２１ｃ、２１ｄにより密閉容
器８と大気圧源２１ｇとを接続した状態から、電磁弁２
１ｃを切り替えて密閉容器８と高圧空気源２１ｉとを接
続すれば、密閉容器８から液配管２１ｃを介して液体８
ａが容器１内に供給される。この状態から、電磁弁２１
ｃ、２１ｄを切り替えて密閉容器８と真空ポンプ２１ｈ
とを接続した後、電磁弁２１ｄを切り替えて密閉容器８
と大気圧源２１ｇとを接続すれば、液配管２１ａ内の液
体８ａを完全に密閉容器８内に引き戻すことができる。

【００３５】このように、分注機７は数μｌオーダの微
量の液体を精度良く分注し、圧送分注機２１は多量の液
体を短時間に注入することが出来る。

【００３６】次いでふた閉機構４の動作を説明する。図
５においてモータにより歯車３４を図５紙面時計方向に
駆動すれば、歯車３３ａ、３３ｂが図５紙面反時計方向
に回転し、ローラ３１が円弧上に移動するので、容器１
のふた１ａを閉じることができる。

【００３７】本発明における試薬の遠心分離動作を説明
する。図２における１１は遠心分離機を示し、図８、図
９はその詳細な構成を示したものである。１１は遠心加
速度をかけて容器１内の液体を分離する遠心分離機、６
８は遠心分離機１１の本体、５６は高速回転モータ（図
示せず）に直結した軸、５７は軸５６に取り付けられた
ロータ、５８はロータ５７の外壁、図９における６９は
ロータ５７に取付けられた鋼線、６２は鋼線６９に指示
されたスウィングロータ式の遠心バケット、５９は遠心
バケット６２に設けられた容器挿入孔であり、図のよう
に容器１が挿入される。６０は遠心バケット６２に設け
られた溝で、溝６０には容器１の上部が係合される。６
１はロータ５７と遠心分離バケット６２との間に設けら
れた隙間調整板、６４は本体６８に回動可能に取り付け
られたカム機構、６４ａはカム機構６４に設けられたカ
ム面、６３はカム機構６４を回動するためのエアシリン
ダ、６６は本体６８に回動可能に設けられたレバー、６
５ａ〜６５ｃはレバー６６に取付けられたローラで、ロ
ーラ６５ａ〜６５ｃは弾性部材（図示せず）によりカム
面６４ａに押しつけられている。６７はローラ６５ａを
回転するためのパルスモータでロータ５７の位置を検出
するフォトセンサ（図示せず）が設けられており、カム
機構６４、レバー６６、ローラ６５ａ〜６５ｃ、パルス
モータ６７などにより位置決め機構が構成されている。

【００３８】この遠心分離機１１においては、図９のよ
うに容器挿入孔５９に容器１を挿入し、容器１の上部の
突出部を溝６０と係合させ、高速回転モータを作動させ
れば、容器１にかかる遠心加速度が１００００Ｇ以上と
なる高速でロータ５７が回転し、遠心バケット６２が鋼
線６９を中心として図９紙面反時計方向に回転して、容
器挿入孔５９に挿入された容器１内の液体を分離するこ
とができる。そして、高速回転モータを停止したのち、
エアシリンダ６３を縮小すれば、カム機構６４が回転
し、ローラ６５ａ〜６５ｃがカム面６４ａに押されて、
ローラ６５ａ〜６５ｃが外壁５８と接触する。この状態
で、フォトセンサの出力に応じてパルスモータ６７を作
動させれば、遠心バケット６２を容器１の搬出入が可能
な状態にすることができる。こののちエアシリンダ６３
を伸長すれば、カム機構６４が回転し、弾性部材により
ローラ６５ａ〜６５ｃがカム面６４ａに押しつけられ、
図８に示す状態となる。このように容器１にかかる遠心
加速度が１００００Ｇ以上となる高速でロータ５７が回
転するから、ＤＮＡ溶液に酢酸アンモニウムとエタノー
ル、または酢酸ナトリウムとエタノールを分注して混
合、遠心分離するエタノール沈殿操作でのＤＮＡ回収率
を高くすることが出来る。

【００３９】本発明における容器１内の液体を混合する
動作を説明する。図２における１２は混合機を示し、図
１０はその詳細な構成を示した。７０は混合機本体、７
４はボルテックスミキサ、７２ａ〜７２ｃは混合機本体
７０に取り付けられた歯車で、歯車７２ａ〜７２ｃは噛
み合っている。７２ｄは歯車７２ａに固定されたレバ
ー、７１は混合機本体７０に一端が取り付けられたエア
シリンダで、エアシリンダ７１の他端はレバー７２ｄに
ピン結合されている。７３は歯車７２ｃに固定された容
器押さえ機構、７６は容器１の突出部を押すことによ
り、容器１の方向を修正する容器方向修正機構、７５は
容器方向修正機構７６を駆動させるためのエアシリンダ
７５で、ボルテックスミキサ７４、容器押さえ機構７
３、容器方向修正機構７６などにより混合機１２が構成
されている。この混合機１２においては、容器１を取り
付けた後、エアシリンダ７１を作動して、容器押さえ機
構７３により容器１を押さえた後、ボルテックスミキサ
７４を作動すれば、容器１内の液体を混合することがで
きる。次に、エアシリンダ７５を作動して、容器方向修
正機構７６により容器１の方向を修正すれば、容器１を
搬出可能な状態にすることができる。

【００４０】本発明における液体の保冷方法について説
明する。図２において９は容器１内の液体を保存する保
冷室、９ａは冷蔵保存室、９ｂは冷凍保存室で、冷蔵保
存室９ａ、冷蔵保存室９ｂの上面には容器１の上部が係
合する溝が設けられており、冷蔵保存室９ａ、冷凍保存
室９ｂで保冷室を構成する。

【００４１】この保冷室９においては、冷蔵保存室９ａ
に容器１を保持すれば、容器１内の液体を冷蔵保存する
ことができ、冷凍保存室９ｂに容器１を保持すれば、容
器１内の液体を冷凍保存することができる。

【００４２】本発明における液体の加温方法について説
明する。図２における１０は容器１内の液体を加温する
加温機を示し、図１１にその詳細な構成を示す。図１１
において８７は密閉容器、９１は密閉容器８７の上面、
８８は密閉容器８７に接続された真空びき用配管で、真
空びき用配管８８は真空ポンプ（図示せず）に接続され
ており、真空びき用配管８８などで密閉容器８７の内部
の空気を吸引排気する空気吸引排気手段が構成されてい
る。８９は密閉容器８７に接続された冷媒供給管、８４
は密閉容器８７内に設けられた金属ブロックで、金属ブ
ロック８４はヒータ（図示せず）によって加熱される。
８３は金属ブロック８４に設けられた容器挿入孔で、金
属ブロック８４の上面には容器１の上部が係合する溝が
設けられている。８６は密閉容器８７に回動可能に取り
付けられた遮断ふた、８５は遮断ふた８６を開閉するエ
アシリンダ、９０は密閉容器８７を上下移動するエアシ
リンダで、密閉容器８７、金属ブロック８４、遮断ふた
８６等により加温機１０が構成されている。

【００４３】この加温機１０においては、容器挿入孔８
３に容器１を挿入し、エアシリンダ８５を作動して遮断
ふた８６を閉じ、エアシリンダ９０を作動して密閉容器
８７を上昇して、上面９１と遮断ふた８６とを当接した
後、ヒータを作動すれば、容器１内の液体を適当な時間
加温することができ、しかも遮断ふた８６が閉じられて
いるので、加温時の熱効率がよくなり、また容器１にお
ける温度差が少なくなって、ふた１ａの内側に蒸発した
液体が凝集して液体の組成が変わることを防ぐことがで
き、さらに保冷室９などに与える熱の影響を少なくする
ことができる。また、ヒータを停止した後、冷媒供給管
８９から冷媒を金属ブロック８４内に循環させれば、金
属ブロック８４を冷却することができる。また、冷却後
所定の温度に達すれば、冷媒の循環を停止しヒータ（図
示せず）を作動させ所定の温度で適当な時間で液体を加
温するよう構成すれば、容器１内の液体の温度を加温し
冷却し再び加温するよう連続的に動作できるので、核酸
試料において、核酸が一本鎖に解離する温度、次いで核
酸が相補的に結合する水素結合の起こる温度、次いで酵
素が核酸合成する温度をサイクリックに変化させること
ができるので、連続的に酵素反応を行わせて遺伝子を増
幅させることが出来る。さらに、容器挿入孔８３に容器
１を挿入し、エアシリンダ８５を作動して密閉容器８７
を上昇して、上面９１と遮断ふた８６とを当接した後、
ヒータを作動するとともに、真空びき用配管８８を介し
て密閉容器８７の内部の空気を吸引排気すれば、容器１
内の液体を迅速に蒸発させることができるから、コンパ
クトな構成でＤＮＡ試料の乾燥を容易に行うことができ
る。

【００４４】本発明における液体の除去方法について説
明する。図２における１３はふた１ａが開かれた容器１
を固定し、その状態で容器１を反転して容器１内の液体
を除去する容器反転機であり、図１２にその詳細な構成
をしめす。図１２において８２は保持台、７９は保持台
８２に取り付けられた歯車で、歯車７９はモータ（図示
せず）に連結されている。７８は保持台８２に取り付け
られた歯車で、歯車７８は歯車７９と噛み合っている。
７７は歯車７８に固定された容器固定台で、容器固定台
７７はふた１ａが開かれた容器１が搭載された後に負圧
配管（図示せず）によって内部を負圧にすることにより
容器１を固定する。８０は保持台８２に設けられた反転
動作終点位置指定センサ、８１は保持台８２に設けられ
た反転動作始点位置指定センサで、歯車７８、７９、容
器固定台７７などで容器反転機１３が構成されている。

【００４５】この反転機１３においては、ふた１ａが開
かれた容器１を容器固定台７７に搭載し、容器１を容器
固定台７７に固定した後、モータ（図示せず）を作動し
て容器固定台７７を回転すれば、容器１内の液体を除去
することができる。

【００４６】図２において１６は使い終わった容器１を
廃棄する容器廃棄孔である。

【００４７】本発明における容器１の搬送方法について
説明する。図２において１４は容器１を搬送装置２、遠
心分離機１１、混合機１２、保冷室９、加温機１０、容
器反転機１３、容器廃棄孔１６間に搬送する搬送機を示
し、図１３において搬送機１４の容器１をつかむつかみ
機構の詳細な構成を示す。図２において１４ａはＸ軸駆
動機構、９３はＸ軸駆動機構１４ａのモータ、９４は雄
ネジ、９５はモータ９３の出力軸と雄ネジ９４とを連結
するカップリング、１４ｂはＸ軸駆動機構１４ａに取り
付けられたＹ軸駆動機構、１４ｃはＹ軸駆動機構１４ｂ
に取り付けられた上下移動機構であり、図１３において
５３は上下移動機構１４ｃのエアシリンダ、５３ａはエ
アシリンダ５３の空気配管、１４ｄは上下移動機構１４
ｃに取り付けられたつかみ機構、５４はつかみ機構１４
ｄのエアシリンダ、５４ａはエアシリンダ５４の空気配
管、５５はエアシリンダ５４によって駆動されるハンド
リングチャックで、Ｘ軸駆動機構１４ａ、Ｙ軸駆動機構
１４ｂ、上下移動機構１４ｃ、つかみ機構１４ｄで搬送
機１４を構成している。

【００４８】この搬送機１４においては、エアシリンダ
５４を作動してハンドリングチャック５５により容器１
をつかんだ状態で、Ｘ軸駆動機構１４ａ、Ｙ軸駆動機構
１４ｂ、上下移動機構１４ｃを作動すれば、容器１を搬
送装置２、遠心分離機１１、混合機１２、保冷室９、加
温機１０、容器反転機１３、容器廃棄孔１６間に搬送す
ることができる。

【００４９】本発明における試料からの汚染や感染を防
ぐ手段、及び廃液、廃棄物の処理について説明する。図
１において１００は筐体であり、分注機７、遠心分離機
１１、混合機１２、保冷室９、加温機１０、容器反転機
１３、容器廃棄孔１６、搬送機１４等を配置した作業空
間を覆うように設けられている。１０１は筐体１００に
設けられた設置扉であり、設置扉１０１の開閉を検知す
る扉スイッチ１０１ａが設けられている。１０２はエア
ノズルであり、設置扉１０１上部に設けられ、扉スイッ
チ１０１ａに連動してエアを噴出する。このエアにはＨ
ＥＰＡフィルタ（図示せず）で浄化されたものを用い
る。１０３は紫外線ランプであり筐体１００内部に設け
られている。１０６は吸気システムを示し、１０６ａは
捕集フィルタであり、空気中の塵や試料に影響を与える
ものを除去するもので、ＨＥＰＡフィルタが用いられ
る。１０６ｂは吸気ダクト、１０６ｃは吸気ファンであ
る。捕集フィルタ１０６ａ、吸気ダクト１０６ｂ、吸気
ファン１０６ｃで吸気システム１０６を構成している。
１０７は排気システムを示し、３０はベースであり、分
注機７、遠心分離機１１、混合機１２、保冷室９、加温
機１０、容器反転機１３、容器廃棄孔１６、搬送機１４
等が設置されており、機械室１７上に設置されている。
１０７ａは作業空間とベース３０に貫通され機械室１７
内に構成された排気ダクト、１０７ｂは捕集フィルタ、
１０７ｃは吸気ポンプである。排気ダクト１０７ａ、捕
集フィルタ１０７ｂ、吸気ポンプ１０７ｃで排気システ
ム１０７を構成する。また、図１４において１０４ａは
容器反転機１３の動作により排出された廃液、１０４ｂ
は廃液受け、１０４ｃは廃液１０４ａを一時保存する廃
液ビン、１０４ｄは廃液受け１０４ｂと１０４ｃを連結
する廃液管である。１６ａは容器廃棄孔１６に接続され
た容器廃棄管、１０５は容器廃棄管１６ａに接続された
滅菌機である。１５ａは片方をチップ廃棄孔１５に接続
されたチップ廃棄管であり、その一方は滅菌機１０５に
接続されている。

【００５０】本発明において筐体１００は、生化学装置
外部の大気と概装置内部大気を遮断する。また処理前、
概装置内部へ容器１や分注チップ５を設置する場合や、
処理後に使用した容器１を取り出す時、設置扉１０１を
開け装置内部を開放するが、扉スイッチ１０１ａが作動
し、エアノズル１０２から装置外の下方に向かってエア
を噴出し、設置扉１０１での大気の出入りを防ぐ。この
とき容器１や分注チップ５はオートクレーブ（加圧蒸気
型）などの滅菌処理して設置するが、作業者も無菌の手
袋などを着用し容器１等に触れる人体を覆い、設置扉１
０１より設置する。また紫外線ランプ１０３において
は、試料の入った容器１のふた１ａが開いた状態以外は
常に装置内部全体に紫外線を照射し続け、細菌等を死滅
させ、さらに核酸をも分解させる。目的の試料は紫外線
を通さない容器１内にあるため、容器１のふた１ａが閉
じた状態では紫外線の影響を受けない。

【００５１】また吸気システム１０６は、装置外部から
空気を取り込むものであり、吸気ファン１０６ｃによっ
て取り込まれた空気は矢印の方向に流れ、捕集フィルタ
１０６ａにより空気中の塵や試料に影響を与えるものを
捕集し、吸気ダクト１０６ｂを通って作業空間に浄化さ
れた空気を送る。一方、排気システム１０７は、吸気ポ
ンプ１０７ｃの作用によって、排気ダクト１０７ａより
作業空間の試料のエアロゾルを含む空気を矢印の方向に
取り込み、捕集フィルタ１０７ｂにより試料のエアロゾ
ルの塵等を捕集し装置外へ排気する。このように吸気シ
ステム１０６、排気システム１０７によって、作業空間
の空気を常に浄化し、かつ空気の流れを一定に保つこと
により、装置内雰囲気を浄化し続ける。尚、吸気ファン
１０６ｃと吸気ポンプ１０７ｃの送気源の設置はどちら
か一方でも良い。

【００５２】また図１４において、容器反転機１３の動
作により除去される廃液１０４ａは、廃液受け１０４ｂ
に補集され、廃液管１０４ｄを通って廃液ビン１０４ｃ
に保存される。この後廃液１０４ａの入った廃液ビン１
０４ｃは装置外に取り出された後、オートクレーブ等の
滅菌処理を行う。また使い終わった容器１は搬送機１４
によって、図１４に示す容器廃棄孔１６に運ばれたの
ち、容器廃棄管１６ａを経て、滅菌機１０５に集められ
る。一方使い終わった分注チップ５はチップ廃棄孔１５
に廃棄されたのち、チップ廃棄管１５ａを経て、滅菌機
１０５に集められる。滅菌機１０５に集められた容器１
および分注チップ５は、滅菌が行なわれた後、装置外に
出され廃棄される。

【００５３】次いで本発明における試料の相互の混入を
防ぐ手段を説明する。図１５における１０８陽圧ノズル
であり、搬送装置２のターンテーブル２ｂの内側に設け
られ、陽圧源（図示せず）により浄化されたエアを噴出
し、１０９は負圧ノズルであり、ターンテーブル２ａの
外側に設けられ、吸気システム（図示せず）に接続され
ている。図１６における１０９ａは負圧ノズルであり分
注機７付近に設けた場合の構成を示す。

【００５４】この陽圧ノズル１０８においては、搬送台
２上のふた１ａの開いた容器１に対してエアを矢印の方
向に噴出し、試料を含むエアロゾルを吹き飛ばし、負圧
ノズル１０９は吹き飛ばされたエアロゾルを吸引捕集す
る。特に容器１のふた１ａをふた開機構３により開ける
とき、ふた１ａに付着した試料は飛沫となって装置内部
の広い範囲に飛散するので、この飛沫を陽圧ノズル１０
８によって、他の試料容器の存在しない一定の方向へ吹
き飛ばし、負圧ノズル１０９によって飛沫を吸引補集す
ることが出来る。また図１６における負圧ノズル１０９
ａにおいては、液体を容器１内に分注する時、分注チッ
プ５が試料と接触するので、分注動作中の分注チップ５
に付着した試料のエアロゾルを、矢印の方向に吸引し、
装置内部に拡散することを防ぐ。

【００５５】図１７のフローチャートにおいて、１１０
は試料の入ったふた１ａを開ける前の容器１を指し、そ
の後１１１は容器１内の液体に遠心加速度を遠心分離機
１１によって与えることを指し、その後１１２はふた開
け機構３によって試料のふた１ａを開けることを指し、
１１３は容器１内に液体を分注する操作を行なう。本発
明において、ふた１ａに付着した試料を、ふた１ａを開
ける前に遠心加速度を与えることで、容器１の底に落
し、ふた１ａから取り除いた後、ふた１ａを開け試薬の
分注などを行うことを示す。これによりふた１ａに付着
した試料が、ふた１ａを開けるときに飛沫となって装置
内部に拡散することを防ぐ。

【００５６】

【発明の効果】この発明に係る生化学装置においては、
解析したい試料を入れた容器に液体を分注する分注機
と、遠心加速度をかけて液体を分離する遠心分離機と、
容器内の液体を混合する混合機と、容器内の液体を冷却
する冷却機と、容器内の液体を加温する加熱機と、容器
を分注機、遠心分離機、混合機、冷却機、加熱機間に搬
送する搬送機と、分注機、遠心分離機、混合機、加熱
機、搬送機を制御するコントローラを具備した生化学装
置に、生化学装置内部空間と生化学装置外部を遮断する
筐体を備えているから、装置内部に試料に影響をおよぼ
す夾雑物が侵入すること、および装置外の環境を汚染す
ること無く、容器の搬送、液体の分注、遠心分離、混
合、保存、加熱と乾燥を行ない、酵素反応と精製操作を
シーケンシャルに行なうことができる。

【００５７】また、設置する設置口にエアカーテンを設
けたので、装置内部に試料に影響をおよぼす夾雑物が侵
入すること、および装置外の環境を汚染すること無く、
容試料の処理をシーケンシャルに行なうことができる。

【００５８】また、試料に接触した容器および使い捨て
チップは滅菌処理をするので、装置外の環境を汚染した
り、作業従事者に感染すること無く、試料の処理を行な
うことができる。

【００５９】また、試料を入れた上記容器のふたの開い
ているとき以外は、装置内部を紫外線により滅菌処理と
核酸の分解を行なう構成にしたので、装置内を無菌化か
つ不要な核酸の無い状態に保つことができる。

【００６０】さらにこの装置において、試料を入れた容
器を開ける前には、遠心分離機によって遠心加速度を与
えて、ふたに付いた試料を取り除いたのちにふたを開け
るので、ふたを開けるときの試料の飛沫の飛散量を低減
でき、試料間の混入や装置内を汚染することが無い。

【００６１】また、試料の飛沫を容器周辺の空気の流れ
によって他の試料に混入することを防ぐ手段をもうけて
あるので、試料間の混入や装置内を汚染することが無
い。

【００６２】また、装置内部の空気の流れがダウンフロ
ーのような常に一定方向になるよう構成しているので、
装置内部を清浄化する作用があるとともに、装置外の環
境を汚染すること無く試料の処理が行える。

【００６３】また、試料が装置内雰囲気に直接触れる周
辺の空気を吸引する手段を設けたので、装置内に試料の
拡散がおこることを無くし、試料間の混入の無い試料調
製が可能となる。

【００６４】また、試料の分注動作においては、分注機
の液体を保持する部材が使い捨てのフィルタ付きチップ
を用いてあるので、同一の分注機を用いても試料間の混
入の恐れの無い試料調製が可能である。

【００６５】このように、この発明の効果は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す生化学装置の断面図であ
る。

【図２】本発明の装置の概略斜視図である。

【図３】本発明における分注機周辺の容器搬送装置を示
す平面図である。

【図４】本発明における分注機のふた開機構を示す図で
ある。

【図５】本発明における分注機のふた閉機構を示す図で
ある。

【図６】本発明における分注機の移送分注機を示す図で
ある。

【図７】本発明における分注機の圧送分注機の構成を示
す図である。

【図８】本発明における遠心分離機を示す図である。

【図９】本発明における遠心分離機の遠心バケットを示
す断面図である。

【図１０】本発明における混合機を示す図を示す図であ
る。

【図１１】本発明における加温機を示す図である。

【図１２】本発明における容器反転機を示す図である。

【図１３】本発明における搬送機のつかみ機構部を示す
図である。

【図１４】本発明における廃棄物の処理を示す図であ
る。

【図１５】本発明における容器周辺の空気の流れを制御
を示す図である。

【図１６】本発明における分注時の容器周辺の空気の流
れの制御を示す図である。

【図１７】本発明における試料の拡散を低減する手段を
示す図である。

【符号の説明】

１・・容器、２・・容器搬送台、３・・ふた開機構、７
・・分注機、８・・圧送分注機、９ａ・・冷蔵室、９ｂ
・・冷凍室、１０・・加温機、１１・・遠心分離機、１
２・・混合機、１３・・容器反転機、１４・・容器搬送
機、１００・・筐体、１０１・・設置扉、１０１ａ・・
扉スイッチ、１０２・・エアノズル、１０３・・紫外線
ランプ、１０６ａ・・補集フィルタ、１０６ｂ・・吸気
ダクト、１０６ｃ・・吸気ファン、１０７ａ・・排気ダ
クト、１０７ｂ・・補集フィルタ、１０７ｃ・・排気ポ
ンプ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】はめあい可能なふたを一体成型して作られ
   た容器に液体を分注する分注機と、遠心加速度をかけて
   上記容器内の液体を分離する遠心分離機と、上記容器内
   の液体を混合する混合機と、上記容器内の液体を保存す
   る保冷室と、上記容器内の液体を加温する加温機と、上
   記容器を上記分注機、上記遠心分離機、上記混合機、上
   記保冷室、上記加温機間に搬送する搬送機と、上記分注
   機、上記遠心分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬
   送機を制御するコントローラと、上記分注機、上記遠心
   分離機、上記混合機、上記加温機、上記搬送機の作動空
   間を覆い、生化学装置内部空間と生化学装置外部を遮断
   する筐体を備えたことを特徴とする生化学装置。
2. 【請求項２】請求項１の装置において、上記容器および
   液体を保持する分注チップおよび概液体を設置する設置
   口にエアカーテンを設けことを特徴とする生化学装置。
3. 【請求項３】請求項１の装置において、使用した上記容
   器および上記分注チップは滅菌処理をするよう構成した
   ことを特徴とする生化学装置。
4. 【請求項４】請求項１の装置において、装置内部に紫外
   線により滅菌処理および核酸分解を行なうよう構成した
   ことを特徴とする生化学装置。
5. 【請求項５】請求項１の装置において、上記容器を開け
   る前に、上記遠心分離機によって遠心加速度を与えるよ
   う構成したことを特徴とする生化学装置。
6. 【請求項６】請求項１の装置において、上記容器周辺の
   空気の流れを制御するよう構成したことを特徴とする生
   化学装置。
7. 【請求項７】請求項１の装置において、装置内部の空気
   の流れがダウンフローとなるよう構成したことを特徴と
   する生化学装置。
8. 【請求項８】請求項１の装置において、試料が装置内雰
   囲気に触れる空気を吸引する手段を設けたことを特徴と
   する生化学装置。
9. 【請求項９】請求項１の装置において、上記分注機の液
   体を保持する部材がフィルタ付き分注チップを用いるよ
   う構成したことを特徴とする生化学装置。