核酸提取装置的制作方法.docx

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专利名称:核酸提取装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种用于从诸如粪便、淤血等之类的多种样本中提取DNA(脱氧核糖核酸)的设备。
背景技术:
最近,通过使用特殊的PCR引子可以相对简单和方便地执行快速和精确的探测/识别细菌。
当试样是人类的粪便、分泌物、淤血等时,为了使用上述的PCR(聚合酶链式反应)引子(PCR方法)来执行分析,有必要从试样中提取容易为PCR提供的DNA。
然而,通过已有技术的实际实行是,提取这样的核酸是手动执行的。对于诸如人类粪便、分泌物、淤血等之类的试样使用PCR引子来执行分析,传统地要求以自动操作从试样中提取核酸的步骤,且快速地和精确地执行该自动化的提取步骤,但是还没有实现这样一种自动设备和自动化的程序的开发。
考虑到已有技术的上述问题提出了本发明。因此,本发明的目的是提供一种自动化的核酸提取设备,其从诸如粪便或者淤血之类的传统认为很难提取核酸的样本中提取核酸,从而允许使用PCR方法分析。
发明内容
本发明的核酸提取设备包括摇动器(摇动器3);离心式分离器5;用于供给多种具有不同颗粒直径的颗粒(例如珠子)的颗粒供给机构8、9;用于供给液态化学品的液态化学品供给机构(11);用于运输样本或者其中具有样本(例如,粪便、淤血等)的管子52的臂(其可以根据情况包括多个臂或者单个臂)13、14、15;以及控制装置,其中,该控制装置构造为执行这样的控制操作,即,用于摇动提供有每个具有大颗粒直径的颗粒和样本的管子52,使该管子通过离心式分离器5来从样本分离包含核酸(DNA)的物质(例如,真菌体),摇动提供有分离的包含核酸的物质(例如,真菌体)和每个具有小颗粒直径的颗粒的管子52,以及使该管子通过离心式分离器5,以碾碎包含核酸的物质(例如真菌体),且提取该核酸(权利要求1图1到图3)。
这里,前述的控制装置构造为执行这样的控制操作,即,通过碾碎包含核酸(DNA)的物质(细菌)来分离核酸(DNA),恢复分离的核酸(DNA)(通过使用酒精,例如乙醇来离心且干燥来恢复),以及通过凝胶过滤色谱法来提纯该恢复的核酸(权利要求2)。
在实行本发明中,前述的离心式分离器最好具有相应于指定的停止位置设置的停止位置指示件(例如,具有切口54S的切口凸轮54)、用于探测在指定位置处的停止位置指示件的指示件探测装置(初始位置传感器5B,例如间隙传感器)、当停止位置指示件不停在指定位置时用于将停止位置指示件移动停止位置的驱动装置
(固定位置停止马达59),以及旋转传动机构(同步滑轮58、同步带5K和转子51)(权利要求3图10和11)。
这是用于通过使用这样的结构来在固定的位置经常地停止提供有样本的管子。
前述的颗粒供给机构最好具有形成有腔部分(盲孔85H),该腔部分的容量相应于供给的颗粒(例如大直径的珠子)数量且设置在供给通道88H中的旋转件(旋转轮85),该供给通道88H在垂直方向中延伸,且连接到位于用于存储要被供给的颗粒(例如,大直径的珠子)的存储单元(储料器82)下面的通道82H,颗粒搅拌装置(例如,设置有杆84的盘83)可旋转地设置在前述存储单元(储料器82)中(权利要求4图4到6)。
当旋转件(旋转轮85)旋转到将存储单元(储料器82)下面的通道82H连接到旋转件的腔部分(盲孔85H)时,要供给的颗粒(例如,大直径的珠子)填充该腔部分(盲孔85H)。当旋转件(旋转轮85)旋转到将旋转件的腔部分(盲孔85H)连接到下面的供给通道88H时,已经填充在腔部分(盲孔85H)中的要供给的颗粒(例如,大直径的珠子)通过/落经要供给的下面的供给通道88H。
或者,前述的颗粒供给机构最好具有用于测量供给的颗粒(例如,小直径的珠子)的数量(例如由“测量单元97的容量-
活塞98的体积”给定)的测量单元97、设置在测量单元97下的供给单元99、设置在测量单元97上的颗粒(例如,小直径的珠子)存储单元95、形成在颗粒存储单元95和测量单元97之间的边界上的片状单元(垫圈96)、构成为可垂直移动的阀(活塞98),当它向下移动时开启前述片状单元96且关闭前述供给单元的入口(管口99S),当它向上移动时,关闭前述片状单元96且开启前述供给单元的入口(喷嘴99S),以及用于垂直移动阀(活塞98)的装置(螺线管91、连接装置92、弹簧93)(权利要求5图12)。
当前述阀(活塞98)向下移动来开启前述片状单元96时,具有相对小的颗粒直径的颗粒()从片状单元(垫圈96)的内部圆周表面(96I)流入测量单元97。
这里,流入测量单元97的颗粒的数量相应于由“测量单元97的容量-活塞98的体积”给定的值。
流入了测量单元97的颗粒的固定数量如下供给到下面的步骤。
当前述阀(活塞98)向上移动到开启供给单元的入口(喷嘴入口99S)时,相应于上述的由“测量单元97的容量-活塞98的体积”给定的值的颗粒()的数量从供给单元(喷嘴99)自由落下,以供给到下面的步骤。
在本发明中使用多个臂(例如,三种类型的臂)的情况下,最好使第一个臂13用来在架子中移动试样、切片(样本)等,第二个臂14与泵6整体形成,用来吸入多余的液体并且丢弃它,以及第三个臂15用于在冷却盆22和用于分离的装置(摇动器3,离心式分离器5)之间移动在测试的对象。
很容易理解,也可以构造单个臂(以及XYZ自动机)来承担前述任务,以代替前述的第一个到第三个臂(包括三个XYZ自动机24A到24C)。
由于具有前述结构的本发明的核酸提取设备通过从样本分离包含核酸(DNA)的物质(例如,真菌体)且碾碎该分离的物质来提取核酸,所以即使从诸如粪便或者淤血等之类的传统认为很难提取核酸的样本中也可以容易地且可靠地提取核酸。
或者,本发明的核酸提取设备1A具有摇动器(摇动器128);离心式分离器118;用于供给多种具有不同颗粒直径的颗粒(例如珠子)的颗粒供给机构112、114;用于供给液态化学品的液态化学品供给机构(独立的注射喷嘴110);用于将盖子(帽子)接附到每个管子52和从每个管子52分离盖子(帽子)的盖子接附/分离单元(压盖机106);以及工作台100,其中,样本或者多个其中具有样本(例如,粪便、淤血等)的管子52容纳在管子容纳件(试样架子102)中的各部分102A到102D中,通过移动工作台100上的装置(XYZ自动机104)可以移动该管子容纳件
102,前述的摇动器128、离心式分离器118、颗粒供给机构(大珠子供给器112、小珠子供给器114)、液态化学品供给机构110,以及盖子接附/分离单元106构造为能够同时处理多个管子,且前述的颗粒供给机构112和114、液态化学品供给机构110,以及盖子接附/分离单元106构造为在当在管子容纳件中对管子进行必要处理时直接位于前述工作台100上的位置与离开前述工作台100一段距离的位置之间可以移动,前述核酸提取设备包括控制装置,其中,该控制装置构造为执行这样的控制操作,即,用于摇动提供有每个具有大颗粒直径的颗粒和样本的管子52,使该管子通过离心式分离器118来从每个样本分离包含核酸(DNA)的物质(例如,真菌体),摇动提供有分离的包含核酸的物质(例如,真菌体)和每个具有小颗粒直径的颗粒的管子52,以及使该管子通过离心式分离器118,以碾碎包含核酸的物质(例如真菌体),且提取该核酸(权利要求6)。
在这样的核酸提取设备1A中,压盖机106、活塞泵108、独立的注射喷嘴110、大珠子供给器112以及小珠子供给器114构造为能够同时处理多个管子(在图16-22中的第二个实施例中为四个)。当要执行必要的处理时,前述装置(压盖机106、活塞泵108、独立的注射喷嘴110、大珠子供给器112以及小珠子供给器114)构造为移动到邻近工作台100的位置,且执行有关架子(试样架子102)中的多个管子的必要的处理。
因此,与由臂或者自动机保持管子,且将其移动到位于一个一个的基座上的装置的各个位置来执行必要的处理方式相比,这些装置106、108、110、112、114是固定的,以在核酸提取操作中允许极大地减小时间花费。
图1是示出了本发明的第一个实施例的结构的正视图;图2是图1的顶视图;图3是图1的侧视图;图4是大直径珠子供给器的侧视图;
图5是沿着图4中的线B-B截取的剖视正视图;图6是沿着图4中的线A-A截取的剖视后视图;图7是摇动器的侧视图;图8是图7的部分C的放大的视图;图9是沿着图8中的线A-A截取的剖视图;图10是离心式分离器的侧视图;图11是沿着图10中的线A-A截取的剖视图;图12是小直径珠子供给器的侧面剖视图;图13是具有在图1到3中显示的结构的核酸提取设备中的自动操作模式的流程图;图14是在与图13相同的核酸提取设备中的自动操作模式的流程图,其显示了图13之后的步骤;图15是在与图13和14相同的核酸提取设备中的自动操作模式的流程图,其显示了图14之后的步骤;图16是示出了本发明的第二个实施例的结构的顶视图;图17是在该第二个实施例中使用的压盖机的部分剖视的正视图;图18是在图17中显示的压盖机的顶视图;图19是示出了通过使用在第二个实施例中的压盖机来从管子分离帽子的状态的顶视图;图
20是示出了通过使用在第二个实施例中的独立的注射喷嘴将化学品注入管子的状态的顶视图;图21是示出了切片接附到在第二个实施例中的活塞泵的顶端的状态的顶视图;以及图22是示出了通过使用在第二个实施例中的活塞泵通过吸收来从管子移动上清液的状态的顶视图。
具体实施例方式
接下来参考附图来描述本发明的实施例。
在图中显示的实施例中,将描述样本(核酸提取的目标)是动物粪便,且核酸从其中提取的情况。
在下面的描述中,样本(试样)或者切片表示包含要分析的微生物的测试试样。在本说明书中,管子表示具有螺帽的2毫升的微管,。
首先参考图1到15来描述本发明的第一个实施例。
图1到3示出了完整的核酸提取设备1,其构造为在一个单元中执行清洁、碾碎和分离步骤的每一步来从粪便中提取核酸。
在图1中示出了核酸提取设备1的正面,图2示出了从顶部观察且去除了顶部盖子的图1的核酸提取设备1,图3示出了图1的侧面,下面的单元设置在具有1500mm的长度、1200mm的宽度和750mm的深度且构造在底部表面G上的外壳2中。
在外壳2的下面部分2a中设置用于自动操作整个设备的操作面板25A和控制单元20。在其上面部分2b中,每一个作为颗粒供给机构的诸如管子容器箱4A、用于作为样本的切片的容器箱5A、用于切片的台8A、用管子的台10A、试剂架11A、大珠子供给器8、小珠子供给器9之类的单元,以及作为液态化学品供给机构的液体供给喷嘴11结合设置,而作为用于运输其中具有试剂(切片)的管子的操纵器的第一个臂13通过接附到上面部分2b的上部的XYZ自动机24A来可移动地安装。
结合前述单元,载体放置元件28、试剂(切片)架11A、用管子的台10A、用于将盖子接附到管子和从管子分离盖子的压盖机18、用于通过振动管子来搅拌试剂的摇动器3、试剂架13A、用于冷却试剂的架子20A、试剂干燥机24、试剂冷却盆22,以及用于处理废液的废物盆16也在上面部分2b中结合设置,而作为用于移动试剂(切片)以及运输和丢弃多余液体的操纵器的第二个臂14通过接附到上面部分2b的上部的XYZ自动机24B来与注射泵6一起可移动地安装。
结合前述单元,柱形泵17和离心式分离器5也设置在上面部分2b中,而作为与前述单元相关且与在这些单元之间运输相关的操纵器的第三个臂15通过接附到上面部分2b的上部的XYZ自动机24C来可移动地安装。
三个臂的分类操作是这样的,即,第一个臂13主要将架子中的试样或者切片
(样本)运输到台,第二个臂14主要引导运输到每个单元,即,从台将废物管等运输到压盖机,且从压盖机运输到供给器、摇动器和冷却盆,同时结合柱形泵来吸入多余的液体且丢弃它,第三个臂15主要在冷却盆和用于分离的装置(离心式分离器)之间运输在测试的对象。
一种熟知的市场上可以买到的自动化的装置应用到每个臂13、14和15。或者,该第一到第三臂13、14和15还可以组成单个臂。
用于对设备强制排气的清洁单元23设置在外壳2的顶部部分中。
图4到6示出了作为颗粒供给机构的用于大珠子(例如,具有2到3mm颗粒直径的玻璃珠子)的供给器8。图4示出了整个结构的侧面,图5示出了沿着图4中的线B-B截取的剖面,图6示出了沿着图4中的线A-A截取的剖面。
大珠子供给器8的主要部分包括安装在包括设置在外壳2的下面部分2a(如图1和3可见)中的水平底座80a和垂直底座80b的台板80上的马达8C、作为在固定框架88中滑动和旋转的旋转件的旋转轮85,以及以摆动方式在固定到固定框架88的上部的存储单元80C中旋转的盘83。
旋转轮85设置在供给通道88H中且连接到由马达8C驱动的轴8Ca,供给通道88H设置在固定框架88的垂直方向中。用于确定旋转轮85和凸轮8H的旋转位置的原始位置停止板8A