JP2014020779A - Nucleic acid extraction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルタ(核酸結合性固相)を有するカラムを用いて、核酸を含有する液体試料から核酸を抽出する核酸抽出装置に関する。 The present invention relates to a nucleic acid extraction apparatus for extracting nucleic acid from a liquid sample containing nucleic acid using a column having a filter (nucleic acid binding solid phase).
従来の核酸抽出方法としては、磁気ビーズ法、遠心法、フィルタを用いる方法(例えば特許文献1、特許文献2)などがある。フィルタ方式の核酸抽出方法では、核酸結合性固相よりなるフィルタを内部に装着したカラムの入口と出口との間に圧力差を生じさせ、その圧力差を利用して、核酸を含む液体試料をフィルタに通して、フィルタに核酸を吸着させる。その後、洗浄液によるカラム内の洗浄工程を経た後、核酸をフィルタから離脱させる液体(いわゆる溶離液)をフィルタに通し、フィルタから核酸を離して回収する。フィルタとしては、特許文献1、2に示すように、代表的なものとして、表面に水酸基を有する有機材料の多孔性膜、例えばアセチルセルロースの表面鹸化物が開示されており、さらに、他のフィルタとして、親水基を有する無機材料であるシリカ化合物を含有する多孔性膜、例えばガラスフィルタが開示されている(特許文献2)。
Conventional nucleic acid extraction methods include a magnetic bead method, a centrifugal method, and a method using a filter (for example,
フィルタを用いた核酸抽出方法の一つに、加圧カラム方式がある(特許文献2)。加圧カラム方式は、カラムに分注機構を介して核酸を含む液体試料を注入した後、カラムに加圧流体(例えば加圧空気)を供給して、液体試料をフィルタに通す方式であり、洗浄液、溶離液についても、同様に加圧空気を利用してフィルタに通される。 One of nucleic acid extraction methods using a filter is a pressurized column method (Patent Document 2). In the pressurized column method, a liquid sample containing nucleic acid is injected into the column via a dispensing mechanism, and then a pressurized fluid (eg, pressurized air) is supplied to the column, and the liquid sample is passed through a filter. The washing liquid and the eluent are similarly passed through the filter using pressurized air.
特許文献2における加圧カラム方式の核酸抽出装置では、カラム(核酸抽出カートリッジ)を保持するカラムホルダの上方に、上下方向に移動可能な加圧空気供給機構が配置されている。カラムホルダ下方には、カラムホルダの直下を横切る方向(水平方向)に移動可能な容器ホルダが配置されており、この容器ホルダに廃液容器と回収容器とがセットされる。この核酸抽出装置では、カラムに液体試料又は洗浄液を通すときには、カラム直下に廃液容器が位置する。カラムに液体試料又は洗浄液が分注機構を介して供給された後に、加圧空気供給機構が下降して加圧空気供給機構のノズルがカラムの上部開口に挿入される。この状態で、カラムに加圧空気を供給することにより、液体がフィルタを通りカラムから流出するが、この流出液体(廃液)を廃液容器が受け入れる。カラムに核酸離脱の溶離液を通すときには、容器ホルダが移動制御されて、カラム直下に回収容器が位置する。カラムに対する上記の液体試料の供給や洗浄液の供給工程と同様にして、溶離液の注入、加圧空気が行われて、カラムから流出する核酸を含む液体(溶出液)が回収容器を介して回収される。
In the pressurized column type nucleic acid extraction apparatus in
特許文献2の核酸抽出装置では、カラムホルダと加圧空気供給機構との間に、分注機構と分注機構の移動用ガイドレールとを配置する。カラムをカラムホルダに装着する場合には、カラムホルダと加圧空気供給機構との間の比較的狭い空間で行われるため、用手を介して行われ、また、用手が分注機構と干渉を避けるために、分注機構をカラムホルダと加圧空気供給機構との間から退避させて行われる。
In the nucleic acid extraction apparatus of
上記したように、従来の加圧カラム方式の核酸抽出装置では、カラムホルダにカラムをセットする場合及び使用後に取り出す場合には、用手による処理が残っていた。したがって、核酸抽出プロセスにおいて、加圧以外の前後処理動作を含めて全て自動化しようとすると、今までの装置形態では実現が難しい。 As described above, in the conventional pressure column type nucleic acid extraction apparatus, when the column is set in the column holder and when it is taken out after use, the processing by the user remains. Therefore, in the nucleic acid extraction process, if all the processes including pre- and post-processing operations other than pressurization are to be automated, it is difficult to realize with the conventional apparatus configuration.
特に、全自動化しようとする場合に問題となるのは、分注機構の簡略化を図るために、検体用の分注機構を利用してカラムに分注しようとすると、カラム加圧機構と分注機構とが干渉しあって実現が困難であった。 In particular, when trying to fully automate, the problem is that, in order to simplify the dispensing mechanism, if the sample is dispensed into the column using the dispensing mechanism, the column pressurizing mechanism and the dispensing mechanism are separated. It was difficult to realize due to interference with the injection mechanism.
本発明は核酸抽出プロセスの全自動化を実現できる装置を提供するものである。特に従来、用手の処理が必要とされていたカラム加圧位置でのカラムの出し入れ(ポジショニング)を、用手を要さず自動的に行い得るようにし、且つカラム加圧機構と分注機構の干渉をなくして、その加圧プロセス前後を含めて核酸抽出プロセスの全自動化を図れる装置を提供しようとするものである。 The present invention provides an apparatus that can realize full automation of the nucleic acid extraction process. In particular, a column pressurization mechanism and a dispensing mechanism can be automatically inserted and removed (positioning) at a column pressurization position, which conventionally requires manual processing, without requiring a hand. It is an object of the present invention to provide an apparatus that can eliminate the interference and fully automate the nucleic acid extraction process including before and after the pressurization process.
本発明の核酸抽出装置は、基本的には、次のように構成される。 The nucleic acid extraction apparatus of the present invention is basically configured as follows.
すなわち、核酸抽出用のフィルタを有するカラムと、
前記カラムを保持するカラムホルダと、
前記カラム内に圧力を加える加圧機構と、
前記加圧機構を上下方向に移動させる加圧機構用の移動機構と、
前記カラムホルダを支持して、該カラムホルダをカラム受け渡し及びカラムへの液体注入を行うカラム受け渡し/液注入位置と前記カラムに圧力を加えるカラム加圧位置との間で移動させるカラムホルダ移動機構と、
前記カラムから離脱する抽出核酸を含む液体を受け入れる受入容器と、
前記受入容器を前記カラム加圧位置の直下に搬送する受入容器搬送機構と、
核酸抽出に用いる各種液体の吸入及び吐出を行う分注機構と、
前記カラム及び受入容器を把持するためのグリッパ機構と、
前記分注機構と前記グリッパ機構とを、少なくともX軸Y軸Z軸の3軸方向に移動させることができる分注機構/グリッパ機構用の移動機構と、を備えた核酸抽出装置であって、
前記カラム加圧位置が前記加圧機構の直下に設定され、前記カラムの受け渡しが行われる前記カラム受け渡し/液注入位置が前記加圧機構の直下から外れた位置で、前記X軸Y軸Z軸のうちのいずれかの2軸の面上に前記カラム加圧位置と共にあり、
前記カラムホルダ移動機構は、前記カラムホルダを、一つの駆動軸で前記カラム受け渡し/液注入位置と前記カラム加圧位置との間を同時2軸動作により移動させる同時2軸動作機構により構成されていることを特徴とする。
That is, a column having a filter for nucleic acid extraction;
A column holder for holding the column;
A pressurizing mechanism for applying pressure into the column;
A moving mechanism for a pressurizing mechanism that moves the pressurizing mechanism in the vertical direction;
A column holder moving mechanism that supports the column holder and moves the column holder between a column delivery / liquid injection position for performing column delivery and liquid injection into the column and a column pressurization position for applying pressure to the column; ,
A receiving container for receiving a liquid containing an extracted nucleic acid that leaves the column;
A receiving container transport mechanism for transporting the receiving container directly below the column pressure position;
A dispensing mechanism for inhaling and discharging various liquids used for nucleic acid extraction;
A gripper mechanism for gripping the column and receiving container;
A nucleic acid extraction apparatus comprising: a dispensing mechanism / a gripper mechanism moving mechanism capable of moving the dispensing mechanism and the gripper mechanism in at least three directions of an X axis, a Y axis, and a Z axis,
The column pressurization position is set immediately below the pressurization mechanism, and the column delivery / liquid injection position where the column is delivered is a position deviating from just below the pressurization mechanism, the X axis, the Y axis, and the Z axis Together with the column pressure position on the biaxial surface of any of
The column holder moving mechanism is configured by a simultaneous biaxial operation mechanism that moves the column holder between the column delivery / liquid injection position and the column pressurization position by a simultaneous biaxial operation with a single drive shaft. It is characterized by being.
上記構成により、本発明の核酸抽出装置は、コンタミネーションや汚染リスクを低減しつつ加圧カラム方式の抽出工程を全自動化することが可能となる。 With the above configuration, the nucleic acid extraction apparatus of the present invention can fully automate the extraction process of the pressurized column system while reducing contamination and contamination risk.
これにより用手作業からの解放や作業ミスなどによる結果不良などの改善が図れ、検査効率の改善に寄与できる。 As a result, it is possible to improve the inspection efficiency by releasing from manual work and improving the result defect due to work mistakes.
以下、本発明の実施形態を、実施例及びその図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples and the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る核酸抽出装置の全体構成を示す上面図、図2A、図2B及び図2Cは、上記核酸抽出装置における核酸抽出を行うために用いる加圧機構の周辺を示す上面図、正面図及び側面図、図3は、実施例1に用いるカラムホルダを保持し且つ移動するためのカラムホルダ移動機構の一例を示す説明図である。図3は、カラムホルダ機構を正面からみた図である。
FIG. 1 is a top view showing the overall configuration of a nucleic acid extraction apparatus according to
図1において、本実施例における核酸抽出装置1は、例えば加圧空気などの加圧流体を核酸抽出用のカラム4に供給するための加圧機構2と、カラム4を保持するカラムホルダ3と、カラムホルダ3を支持しつつ移動させるカラムホルダ移動機構30(図3に例示する)と、カラム4から離脱する抽出核酸を含む液体を受け入れるための受入容器(抽出核酸受入容器)6を搬送するための受入容器搬送機構5とを有する。なお、これらの機構の詳細については後述する。
In FIG. 1, a nucleic
核酸抽出装置1は、分注機構9とグリッパ機構8を保持して、これらの機構をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させるXYZアーム機構(分注機構/グリッパ機構用の移動機構)7を備える。XYZアーム機構7は、Y軸方向に動作するY軸アーム7aと、X軸方向に移動できるようにY軸アーム7aに取り付けられるX軸アーム7b−1および7b−2と、Z軸方向に移動できるようにX軸アーム7b−1に取り付けられるグリッパ機構8と、Z軸方向に移動できるようにX軸アーム7b−2に取り付けられる分注機構9とを備える。なお、XYZアーム機構7自体は、周知の機構であるので、ここでは概略的に図示している。図1では、図の簡略化のために、X軸アーム7b−1とグリッパ機構8、およびX軸アーム7b−2と分注機構9を、それぞれ共通のブロックで示しているが、実際には、それぞれ独立した要素で構成されている。また、XYZアーム機構7は、各軸方向の移動のためのアクチュエータ(図示省略)を有する。
The nucleic
核酸抽出装置1には、XYZアーム機構7の可動範囲に、未使用の受入容器(抽出核酸受入容器)6群を収納する受入容器ラック16と、未使用のカラム4群を収容するカラムマガジン14をセットするためのカラムマガジンセット部(カラム群設置部)14´と、核酸抽出対象の検体(試料)が入っている検体容器(核酸抽出の前処理容器)13をセットするための検体容器ラック12(前処理容器の設置部)と、未使用の分注チップ11群を収納する分注チップマガジン10をセットするための分注チップマガジンセット部(分注チップ群設置部)10´と、核酸抽出に必要な各種試薬が入っている試薬容器17をセットするための試薬容器セット部(試薬容器の設置部)17´と、使用済みのカラム,使用済み分注チップ,使用済み受入容器を廃棄する廃棄箱24と、核酸抽出済みの液体を回収する回収容器25群を備える回収容器セット部(回収容器設置部)25´とが配置されている。カラム4は、内部に核酸結合性固相からなるフィルタを装着している。フィルタの材質については、既述したように特許文献1、2なでで周知であるので、説明を省略する。
The nucleic
ここで、カラムホルダ移動機構30の一例を、図3により説明する。カラムホルダ移動機構30は、例えば、平行リンク機構31により構成され、一対の平行リンク要素31a,31bを備える。平行リンク要素31a,31bは、一端(下端)が、固定ベース34にそれぞれ駆動軸32a,従動軸32bを介して支持され、回転可能に取り付けられている。駆動軸32aはアクチュエータ(モーター)33により回転し、その回転により従動軸32bはリンクを介して回転する。平行リンク要素31a,31bの他端(上端)は、カラムホルダ3を介して互いに連結されている。平行リンク要素31a,31bは、アクチュエータ33によって所定の範囲で回転し、それによってカラムホルダ3が、2点間を円弧動作する。
Here, an example of the column
カラムホルダ3の円弧動作の2点間のうち、その一点が加圧機構2の近くで加圧機構2の前方に位置する(図1及び図2Cの符号22の位置)。この位置22の直上に未使用のカラム4を把持するグリッパ機構8がXYZアーム機構7によって位置づけられると、グリッパ機構8が開放して、カラム4がグリッパ機構8からカラムホルダ3に受け渡される。このカラム受け渡し/液注入位置22におけるカラム4の直上に、分注機構9がXYZアーム機構7によって位置づけられると、カラム4に分注機構9からの液体が供給されるよう設定されている。もう一点が、加圧機構2の近くで加圧機構2の直下に位置し(カラム加圧位置23)、この直下位置で、カラム4が加圧機構2から供給される加圧流体、例えば加圧空気によって加圧されるように構成されている。
Of the two arc movements of the
受入容器搬送機構5は、図2B及び図2Cに示すように、受入容器6を保持するホルダ60を、受入容器(抽出核酸受入容器)6の受け渡しを行うホルダ待機位置21と、加圧機構2のカラム加圧位置23の直下位置(加圧直下位置)20と、受入容器6内の液体(後述するように抽出核酸を含む液体)を吸引する液取り込み位置19との間を移動させるものである。受入容器搬送機構5は、例えば往復動作が可能なベルトコンベア機構、ピニオンラック機構など、適宜の直線動作機構で構成されている。また、受入容器搬送機構5は、直線動作機構に限定されず、回転テーブルなどの回転動作機構により構成することも可能である。
As shown in FIGS. 2B and 2C, the receiving
核酸抽出作業を行う場合には、ユーザは、予め核酸が含まれる検体溶液(試料)が入った検体容器(核酸抽出前処理容器)13を検体容器ラック12にセットし、分注チップマガジン10とカラムマガジン14と試薬容器17とを所定の位置にセットし、受入容器6を受入容器ラック16にセットする。
When performing the nucleic acid extraction operation, the user sets a sample container (nucleic acid extraction pretreatment container) 13 containing a sample solution (sample) containing nucleic acid in advance in the
スタートボタンを押すと、コントローラ(図示省略)のプロセス制御により次のような一連の動作が行われる。XYZアーム機構7は、分注機構9を分注チップマガジン10の直上に位置づけ、この位置で分注機構9が下降し、分注機構9に分注チップ11が装着される。
When the start button is pressed, the following series of operations are performed by process control of a controller (not shown). The
分注チップ11の装着後、分注機構9は、XYZアーム機構7を介して所定の試薬容器17の位置に移動し、分注チップ11が試薬を吸引する。その後、分注機構9は、XYZアーム機構7を介して検体容器ラック12の位置に移動し、そこで検体容器13に試薬を吐出(分注)する。分注後、分注機構9と共に分注チップ11が上下動して、検体容器13中の溶液(試料液体と試薬)の撹拌を行う。なお、検体容器13に直接試薬を吐出するのではなく他の容器(図示せず)を準備し、そこへ試薬と検体を分注し、混合してもよい。
After the dispensing
分注機構9が前述した分注チップ装着から検体容器13で溶液攪拌までの一連の工程(いわゆる核酸抽出前処理工程)を行っている間、カラムホルダ3は、カラム受け渡し/液注入位置22で待機している。
While the
分注機構9による溶液撹拌後、XYZアーム機構7を介してグリッパ機構8がカラムマガジン14の位置に移動し、グリッパ機構8がカラムマガジン14からカラム4を把持する。その後、グリッパ機構8に把持されたカラム4は、XYZアーム機構7を介してカラム受け渡し/液注入位置22にあるカラムホルダ3まで搬送され、カラムホルダ3に受け渡される。
After the solution is stirred by the
カラム4の受け渡し後、XYZアーム機構7を介して分注機構9が所定の検体容器13の位置に移動する。この検体容器13の位置で、分注機構9が溶液(すなわち核酸を含む試料及び試薬の混合液)を吸引する。溶液吸引後、XYZアーム機構7を介して、分注機構9が、カラム受け渡し/液注入位置22で待機しているカラムホルダ3の直上に移動し、分注機構9からカラム4に溶液を吐出する。
After delivery of the
この溶液吐出後に、カラムホルダ移動機構30のアクチュエータ33が駆動して(例えば図3では反時計方向の駆動)、平行リンク要素31a及び31bが駆動軸32a及び従動軸32bを支点として反時計方向に設定角度だけ回転する。この平行リンク要素の設定回転角度は、平行リンクの支点を基準にしてカラム受け渡し/液注入位置22・カラム加圧位置23間の角度である。平行リンク要素の回転により、カラムホルダ3は、加圧機構2の直下位置であるカラム加圧位置23に、平行リンク機構を介して円弧動作により移動する。この移動は、水平方向(Y軸方向)と鉛直方向(Z軸方向)の2軸の移動が必要であるが、平行リンク機構を介した2点間の円弧動作(所定範囲の回転動作)とすることで、1アクチュエータで、2軸方向の移動を同時に実行することが可能である。
After discharging the solution, the
カラムホルダ3が、カラム加圧位置23に移動した時点では、受入容器6がセットされている受入容器搬送機構5のホルダ60は、待機位置21にある。
When the
カラムホルダ3がカラム加圧位置23に移動した後、加圧機構2が下降して、加圧機構2のノズル部の一部がカラムホルダ3におけるカラム4の上端部と密着する。密着の仕方は、O-リング(図示省略)による圧迫や、挿入など密着ができていれば手法は問わない。
After the
密着後、加圧機構2はカラム4に対して加圧流体(例えば加圧空気)を送り加圧動作を行う。この加圧動作により、カラム4に入っていた溶液が圧力で押され、カラム4のフィルタを通液しカラム下部から廃液が排出される。排出された廃液は、廃液受け18に流れ、収容される。収容された廃液は廃液受け18で集められ、ボトルなどに貯められる。加圧が終わると加圧機構2は上昇してカラム4の上端から離れる。廃液受け18は、カラムホルダ4が円弧動作する範囲の直下をすべてカバーするように設けられている。それにより、カラムホルダ3を介して、カラム4がカラム受け渡し/液注入位置22とカラム加圧位置23との間で移動している間に、万一、カラム4中の溶液がこぼれたとしても、廃液受け18に回収されるので、コンタミネーション防止を図ることができる。
After the close contact, the
1度目の加圧が終わると、その後、カラムホルダ3は、カラムホルダ移動機構30を介して、同時二軸動作によりカラム加圧位置23からカラム受け渡し/液注入位置22に戻る。その後、カラム4に洗浄液などの試薬を加圧して通液させる工程に移るが、分注チップ装着からカラム4に対する加圧までは、上記溶液同様の手法で行われる。
When the first pressurization is finished, the
上記一連の工程後に、カラム4のフィルタに吸着した核酸を離脱させるために、カラム4に試薬として溶離液が供給される。分注チップ装着からカラム4への溶離液の注入までは、上記した溶液や洗浄液などの、分注チップ装着からカラム受け渡し/液注入位置22での液注入までのプロセスと同様の手法で行われる。
After the series of steps, an eluent is supplied to the
その後、XYZアーム機構7を介してグリッパ機構8が受入容器ラック16に移動し、グリッパ機構8がラック16から受入容器6を取り出す。その後、グリッパ機構8が受入容器搬送機構5上のホルダ待機位置21に移動して、この待機位置21にあるホルダ60に受入容器6をセットする。受入容器6がホルダ60にセットされると、受入容器搬送機構5を介して、この受入容器6がホルダ60と共にカラム加圧位置23の直下位置20へ移動する。
Thereafter, the
この状態の下で、カラムホルダ移動機構30を介してカラムホルダ3が円弧動作(同時2軸動作)しカラム加圧位置23に移動する。この移動により、カラムホルダ3に保持されているカラム4の下側先端部が受入容器搬送機構5の受入容器6に挿入される。この状態では、カラム4と受入容器6とは接触しない位置関係にある。これはコンタミネーションを防止するためである。
Under this state, the
その後、加圧機構2によってこれまでと同様に加圧動作が開始される。通液した液体(溶離液)は、フィルタから離脱した核酸(抽出核酸)を含んだ液体であり、すべて受入容器6に回収される。
Thereafter, the pressurizing operation is started by the
その後、カラムホルダ3がカラムホルダ移動機構30を介してカラム受け渡し/液注入位置22へ戻り、使用済みのカラム4は、グリッパ機構8により把持され、XYZアーム機構7を介して廃棄箱24に移動し、カラム4が廃棄箱24へ廃棄される。一方、受入容器搬送機構5のホルダ60は、受入容器6を伴って液取り込み位置19へ移動する。この状態で、分注機構9がXYZアーム機構7を介して液取り込み位置19に移動し、分注機構9が受入容器6から抽出核酸を含む液体を吸引する。その後、分注機構9がXYZアーム機構7を介して回収容器25の位置へ移動し、抽出核酸を含む液体が、分注機構9を介して回収容器25に移される。この後、使用済みの受入容器6は、XYZアーム機構7及びグリッパ機構8を介して液取り込み位置19から廃棄箱24に移動して廃棄される。
Thereafter, the
上述の一連の動作を経て、抽出工程の全自動化工程が完了する。 Through the above-described series of operations, the fully automated process of the extraction process is completed.
なお、動作中、分注機構9による液吸入・吐出(分注動作)は、異種の試料、試薬などを扱う場合には、その都度、新品の分注チップを装着し直し、使用済み分注チップは、廃棄箱24に廃棄される。
During operation, liquid dispensing / dispensing (dispensing operation) by the
上記実施例において、XYZアーム機構7やグリッパ機構8、分注機構9、加圧機構2は複数備えてもよい。またカラムホルダ3や受入容器搬送機構5で支持する容器を複数備える構造でもよい。特にカラムホルダ3や受入容器搬送機構5に容器を複数備える場合、本実施例の機構構成や動作方法にすれば、隣接する容器間のコンタミネーションリスクを下げることが可能である。
In the said Example, you may provide the
本実施例によれば、核酸抽出装置で使用するカラムや容器などの搬入出動作など、前後の処理動作を含めて全自動化を可能にすることができる。また、カラムから廃液が垂れるなどした場合も、装置の汚染を抑制することが可能な構成である。また、カラムホルダは1つのアクチュエータで動作させることから滑らかな動作を実現でき、カラムへ溶液を分注した後、カラムを搬送中に溶液がこぼれるリスクを低減でき、コンタミネーションリスクの低減が可能である。 According to the present embodiment, it is possible to enable full automation including front and rear processing operations such as loading and unloading operations of columns and containers used in the nucleic acid extraction apparatus. In addition, even when the waste liquid drips from the column, the apparatus can be prevented from being contaminated. In addition, since the column holder is operated by a single actuator, smooth operation can be realized, and after dispensing the solution to the column, the risk of spilling the solution while transporting the column can be reduced, and contamination risk can be reduced. is there.
これらのことから、コンタミや汚染リスクを低減しつつ前後処理を全自動化した核酸抽出装置を提供できる。
For these reasons, it is possible to provide a nucleic acid extraction apparatus that fully automates the pre- and post-treatment while reducing contamination and contamination risk.
上記カラムホルダ移動機構30は、一つの駆動軸でカラム受け渡し/液注入位置22とカラム加圧位置23間で同時に2軸動作させる同時2軸動作機構であればよく、種々の形態が考えられる。
The column
図4には、カラムホルダ移動機構30の別の例を示す。図4は、カラムホルダ機構30を正面からみた図である。本例では、カラムホルダ移動機構30を構成する同時2軸動作機構31が、直線的な動きを行う駆動軸43と、この直線動作を所定範囲の回転動作に変換する平行リンク31a,31bとを備え、平行リンク31a,31bの自由端同士がカラムホルダ3を介して連結されている。さらに詳述すると、平行リンク31a,31bは、各一端が直線運動を回転運動に変換するカム軸45に支持され、各カム軸46は、それぞれのカム溝46に係合している。また、各カム軸46は、ソレノイドなどの直線動作を行うアクチュエータ43の出力軸に結合している。平行リンク31a,31bの中間は、平行リンクの支点となる軸42を介して固定ベース44に支持されている。本例のカラムホルダ移動機構30は、アクチュエータ43の出力軸が直線的な往復動作をすると、平行リンク31a,31bがカム溝46の範囲内で回転動作をする。この回転動作は、図3のカラムホルダ移動機構同様に、カラム加圧位置23とカラム受け渡し/液注入位置22間の範囲内で行われる。これにより、カラムホルダ3は、カラム加圧位置23とカラム受け渡し/液注入位置22間の範囲内で円弧動作(Y軸Z軸の同時2軸動作)を行う。
FIG. 4 shows another example of the column
図5には、カラムホルダ移動機構30の別の例を示す。図5は、本例のカラムホルダ移動機構30を上面からみた図である。
FIG. 5 shows another example of the column
本例のカラムホルダ移動機構30は、構成要素は図3のものと共通するが、平行リンクの動作方向が異なる。すなわち、図3のカラムホルダ移動機構30が、鉛直方向(Z軸方向)と水平方向(Y軸方向)の面上で回転動作するのに対して、本例では、水平方向の2軸(X軸、Y軸)の面上で回転動作するように構成されている。平行リンク機構31の動作点であるカラム加圧位置23とカラム受け渡し/液注入位置22とが、ともにX軸Y軸の面上にある。
The column
本例でも、平行リンク要素31a,31bは、一端が、固定ベース34にそれぞれ駆動軸32a,従動軸32bを介して支持され、回転可能に取り付けられている。駆動軸32aはアクチュエータ(モーター)33により回転し、その回転により従動軸32bはリンクを介して回転する。平行リンク要素31a,31bの他端(上端)は、カラムホルダ3を介して互いに連結されている。平行リンク要素31a,31bは、受入容器搬送機構5と加圧機構2との間の高さ位置に配置されて、アクチュエータ33によってこの高さ位置の水平面(X軸Y軸面)で回転動作し、この水平面上にカラム加圧位置23とカラム受け渡し/液注入位置22とが配置されている。
Also in this example, one end of each of the
図3の例では、カラムホルダ3は、Y軸Z軸方向に円弧動作を行うので、図2Cに示すように、カラムホルダ3がカラム加圧位置23に来ると自ずと受入容器6にカラム4の先端が挿入されることになるが、図5では、カラムホルダ3は、X軸Y軸方向に円弧動作を行うので、そのような動作は期待できず、カラムホルダ3がカラム加圧位置23に来たときには、カラム4の一部は、受入容器6の直上(未挿入)にある。ただし、平行リンク要素31a,31bは、軸32a,32bにそれぞれ片持ち支持される構造であるので、弾性(可撓性)を有する部材を使用すれば、加圧機構2のノズルがカラム4に挿入された時点でこのノズルにより下側に押されるようにすると、カラム4の先端が受入容器6に挿入可能になる。
In the example of FIG. 3, the
図6にカラムホルダ移動機構30の別の例を示す。図6は、本例のカラムホルダ移動機構30を上面からみた図である。
FIG. 6 shows another example of the column
本例のカラムホルダ移動機構30は、構成要素は図4のものと共通するが、平行リンクの動作方向が異なる。すなわち、図4のカラムホルダ移動機構30が、鉛直方向(Z軸方向)と水平方向(Y軸方向)の面上で回転動作するのに対して、本例では、図5の例と同様に水平方向の2軸(X軸、Y軸)の面上で回転動作するように構成されている。
The column
本例のカラムホルダ移動機構30は、図4同様に、アクチュエータ43の出力軸が直線的な往復動作をすると、平行リンク31a,31bがカム溝46の範囲内で回転動作をする。本例でも、平行リンク要素31a,31bは、受入容器搬送機構5と加圧機構2との間の高さ位置に配置されて、アクチュエータ43によってこの高さ位置の水平面(X軸Y軸面)で回転動作し、この水平面上にカラム加圧位置23とカラム受け渡し/液注入位置22とが配置されている。図5の例で説明した、カラム加圧位置23でのカラム4の一部が受入容器6に挿入可能なメカニズムは、図6のカラムホルダ機構30に適用できるので、その説明は、省略する。
In the column
図7は、本発明の実施例2に係る核酸抽出装置の全体概要を示す平面図である。本実施例では、実施例1の核酸抽出装置と増幅検出装置を組み合わせた装置形態を示す。
FIG. 7 is a plan view showing an overall outline of the nucleic acid extraction apparatus according to
実施例1では抽出した核酸試料を、回収容器25に回収していたが、本実施例では、回収容器25に代って核酸増幅用の反応容器50に分注する。その後、分注機構9は、XYZアーム機構7により所定の移動動作を伴って、増幅前処理試薬26から増幅に用いる試薬を反応容器50に分注する。その後、必要に応じて分注撹拌動作や試薬の追加を行った後、反応容器50はXYZアーム機構7のグリッパ機構8によって、反応容器マガジン51から閉栓機構27へ搬送・架設される。
In Example 1, the extracted nucleic acid sample was collected in the
閉栓機構27で反応容器50を閉栓し、反応溶液が漏れないように密閉する。その後、反応容器50は、XYZアーム機構7のグリッパ機構8よって閉栓機構27から搬出されて撹拌機構28に搬送・セットされる。
The
その後、撹拌機構28で撹拌動作を行い、反応容器50内の反応溶液を撹拌する。撹拌動作終了後、XYZアーム機構7のグリッパ機構8によって増幅検出機構29に搬送・セットされる。
Thereafter, a stirring operation is performed by the stirring
増幅検出機構29で温度印加による増幅と蛍光測定を行い、結果を出力する。増幅県及び蛍光測定は、周知の技術的事項であるので、その説明を省略する。なお、増幅検出機構29の構成は、バッチ処理方式に対応した機構でもランダムアクセス方式に対応した機構でもどちらでもよい。
The
上述の動作で抽出工程と増幅検出工程を全自動で実施することができる。 With the above-described operation, the extraction process and the amplification detection process can be performed fully automatically.
1…核酸抽出装置、2…加圧機構、3…カラムホルダ、4…カラム、5…受入容器搬送機構、6…受入容器、7…XYZアーム機構、8…グリッパ機構、9…分注機構、10…分注チップマガジン、11…分注チップ、12…検体容器ラック、13…検体容器、14…カラムマガジン、15…カラム、16…受入容器ラック、17…試薬容器、18…廃液受け、19…搬送機構液取り込み位置、20…カラム加圧直下位置、21…搬送機構ホルダ待機位置、22…カラム受け渡し/液注入位置、23…カラム加圧位置、24…廃棄箱、25…抽出核酸回収容器、26…増幅前処理試薬、27…閉栓機構、28…撹拌機構、29…増幅検出機構、50…反応容器、51…反応容器マガジン。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記カラムを保持するカラムホルダと、
前記カラム内に圧力を加える加圧機構と、
前記加圧機構を上下方向に移動させる加圧機構用の移動機構と、
前記カラムホルダを支持して、該カラムホルダをカラム受け渡し及びカラムへの液体注入を行うカラム受け渡し/液注入位置と前記カラムに圧力を加えるカラム加圧位置との間で移動させるカラムホルダ移動機構と、
前記カラムから離脱する抽出核酸を含む液体を受け入れる受入容器と、
前記受入容器を前記カラム加圧位置の直下に搬送する受入容器搬送機構と、
核酸抽出に用いる各種液体の吸入及び吐出を行う分注機構と、
前記カラム及び受入容器を把持するためのグリッパ機構と、
前記分注機構と前記グリッパ機構とを、少なくともX軸Y軸Z軸の3軸方向に移動させることができる分注機構/グリッパ機構用の移動機構と、を備えた核酸抽出装置であって、
前記カラム加圧位置が前記加圧機構の直下に設定され、前記カラムの受け渡しが行われる前記カラム受け渡し/液注入位置が前記加圧機構の直下から外れた位置で、前記X軸Y軸Z軸のうちのいずれかの2軸の面上に前記カラム加圧位置と共にあり、
前記カラムホルダ移動機構は、前記カラムホルダを、一つの駆動軸で前記カラム受け渡し/液注入位置と前記カラム加圧位置との間を同時2軸動作により移動させる同時2軸動作機構により構成されていることを特徴とする核酸抽出装置。 A column having a filter for nucleic acid extraction;
A column holder for holding the column;
A pressurizing mechanism for applying pressure into the column;
A moving mechanism for a pressurizing mechanism that moves the pressurizing mechanism in the vertical direction;
A column holder moving mechanism that supports the column holder and moves the column holder between a column delivery / liquid injection position for performing column delivery and liquid injection into the column and a column pressurization position for applying pressure to the column; ,
A receiving container for receiving a liquid containing an extracted nucleic acid that leaves the column;
A receiving container transport mechanism for transporting the receiving container directly below the column pressure position;
A dispensing mechanism for inhaling and discharging various liquids used for nucleic acid extraction;
A gripper mechanism for gripping the column and receiving container;
A nucleic acid extraction apparatus comprising: a dispensing mechanism / a gripper mechanism moving mechanism capable of moving the dispensing mechanism and the gripper mechanism in at least three directions of an X axis, a Y axis, and a Z axis,
The column pressurization position is set immediately below the pressurization mechanism, and the column delivery / liquid injection position where the column is delivered is a position deviating from just below the pressurization mechanism, the X axis, the Y axis, and the Z axis Together with the column pressure position on the biaxial surface of any of
The column holder moving mechanism is configured by a simultaneous biaxial operation mechanism that moves the column holder between the column delivery / liquid injection position and the column pressurization position by a simultaneous biaxial operation with a single drive shaft. A nucleic acid extraction apparatus characterized by comprising:
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