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技術 核酸分析装置

出願人 株式会社日立ハイテクノロジーズ
発明者 横川健佐野稔庄司義之
出願日 2011年1月14日 (10年11ヶ月経過) 出願番号 2011-005377
公開日 2012年8月2日 (9年5ヶ月経過) 公開番号 2012-145510
状態 特許登録済
技術分野 自動分析、そのための試料等の取扱い 微生物・酵素関連装置
主要キーワード 廃棄箇所 蓋移動機構 廃棄物廃棄 ロボットアーム装置 攪拌ユニット グリッパユニット 誘導機構 廃棄位置
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この項目の情報は公開日時点(2012年8月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

課題

廃棄箱の一箇所に廃棄物が蓄積してしまい、デッドスペースを作ってしまうことや、チップ同士が連結し詰まってしまうことを解決する機構を提供する。

解決手段

磁性金属を含有する蓋と、蓋により密栓される反応容器、もしくは、蓋と、蓋により密栓される磁性金属を含有する反応容器と、反応容器を廃棄する廃棄箱1と、密栓された反応容器を磁力により移動させる永久磁石5と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサ6〜9を配置した反応容器の運搬装置を備えることで、廃棄物が一箇所に集中して蓄積してデッドスペースを作ってしまうことや廃棄した分注チップが重なることを解決することができる。

概要

背景

遺伝子診断における核酸増幅技術で知られているものとして例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction;以下、PCRと称する)法を用いたものがある。PCR法では、PCRプライマーを用いて特定の遺伝子領域をあらかじめ設定した温度サイクルを繰り返すことで増幅させる手法である。

このPCR法では反応容器生体試料試薬等を混入させ反応を行うが、検出後の反応容器や分注に使用した分注チップ廃棄を行う必要がある(特許文献1参照)。

概要

廃棄箱の一箇所に廃棄物が蓄積してしまい、デッドスペースを作ってしまうことや、チップ同士が連結し詰まってしまうことを解決する機構を提供する。磁性金属を含有する蓋と、蓋により密栓される反応容器、もしくは、蓋と、蓋により密栓される磁性金属を含有する反応容器と、反応容器を廃棄する廃棄箱1と、密栓された反応容器を磁力により移動させる永久磁石5と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサ6〜9を配置した反応容器の運搬装置を備えることで、廃棄物が一箇所に集中して蓄積してデッドスペースを作ってしまうことや廃棄した分注チップが重なることを解決することができる。

目的

本発明の目的は、廃棄箱内の容積を効率よく使用することができる、核酸分析装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

磁性金属を含有する蓋により密栓される反応容器廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えたことを特徴とする核酸分析装置

請求項2

蓋により密閉された磁性金属を含有する反応容器を廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えたことを特徴とする核酸分析装置。

請求項3

前記磁石が前記廃棄箱の外側に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の核酸分析装置。

請求項4

前記磁石が前記廃棄箱の側面および/または底面にレールが設けられており、前記磁石はこのレール上を移動することを特徴とする請求項3に記載の核酸分析装置。

請求項5

前記反応容器を前記廃棄箱に廃棄するグリッパを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の核酸分析装置。

請求項6

試薬等を分注する分注チップと、分注チップを装着し、薬液吸引と分注を行い、分注チップを前記廃棄箱へ廃棄する分注ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の核酸分析装置。

請求項7

前記磁石は永久磁石であることを特徴とする請求項3に記載の核酸分析装置。

請求項8

前記磁石は電磁石であることを特徴とする請求項3に記載の核酸分析装置。

請求項9

磁性金属を含有する蓋を反応容器の開口部に運搬する磁石を配置した運搬機構と、反応容器を保持し、反応容器開口部を蓋で密封する密栓機構を備えたことを特徴とする請求項2に記載の核酸分析装置。

請求項10

反応容器の密栓に使用する蓋の形状が球状であることを特徴とする請求項9に記載の核酸分析装置。

請求項11

反応容器と蓋の固定方法が、ネジ式であることを特徴とする請求項9に記載の核酸分析装置。

技術分野

0001

本発明は核酸分析装置に関する。

背景技術

0002

遺伝子診断における核酸増幅技術で知られているものとして例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction;以下、PCRと称する)法を用いたものがある。PCR法では、PCRプライマーを用いて特定の遺伝子領域をあらかじめ設定した温度サイクルを繰り返すことで増幅させる手法である。

0003

このPCR法では反応容器生体試料試薬等を混入させ反応を行うが、検出後の反応容器や分注に使用した分注チップ廃棄を行う必要がある(特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2009−77639号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来の遺伝子検査装置では、廃棄物を廃棄すると廃棄箱の一箇所に集中して廃棄物が蓄積することが多く、廃棄箱内の容積を効率よく使用することができず、廃棄箱の全ての領域を使用する前にユーザーが廃棄物の処理を行う必要があった。また、分注チップを廃棄した際に分注チップ同士が重なってしまい、廃棄物廃棄位置に詰まってしまう場合も考えられる。

0006

本発明の目的は、廃棄箱内の容積を効率よく使用することができる、核酸分析装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明の核酸分析装置は、磁性金属を含有する蓋により密栓される反応容器を廃棄する廃棄箱と、蓋により密栓された反応容器を磁力により移動させる磁石と、廃棄物の廃棄量をモニタリングするセンサを備えている。

発明の効果

0008

本発明は、廃棄箱内の容積を効率よく使用し、廃棄物の収容量を増やすことができ、分注チップが重なり詰まることを解決することが可能となる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の第1の実施の形態に係る廃棄箱の概略構成を示す斜視図である。
本発明の第1の実施の形態に係る廃棄箱の概略構成を示す上面図である。
本発明の第1の実施の形態に係る廃棄物の廃棄の手順を示した上面図、及び側面断面図である。
本発明の第1の実施の形態に係る廃棄物の廃棄の手順を示した上面図である。
本発明の第1の実施の形態に係る反応容器及び密栓に使用する蓋を示した正面図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の概略構成を示す斜視図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の概略構成を示す斜視図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図及び斜視図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す上面図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。
本発明の第3の実施の形態に係る密栓機構の動作を示す斜視図である。
本発明の実施の形態に係る核酸増幅装置を備えた核酸分析装置の平面図である。

0010

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

0011

図8は、本実施の形態に係る核酸分析装置100の全体構成を概略的に示す図である。図8において、核酸分析装置100には、増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容された複数のサンプル容器101と、複数のサンプル容器101が収納されたサンプル容器ラック102と、検体に加えるための種々の試薬が収容された複数の試薬容器103と、複数の試薬容器103が収納された試薬容器ラック104と、検体と試薬を混合するための反応容器105と、未使用の反応容器105が複数収容された反応容器ラック106と、未使用の反応容器105を載置し、サンプル容器101及び試薬容器103のそれぞれから反応容器105への検体及び試薬の分注を行うための反応液調整用ラック107と、検体と試薬の混合液である反応液が収容された反応容器105を蓋部材図4)により密閉する閉栓ユニット108と、密閉された反応容器105に収容された反応液を攪拌する攪拌ユニット109とが備えられている。

0012

また、核酸分析装置100には、核酸分析装置100上にX軸方向(図8中左右方向)に延在するよう設けられたロボットアームX軸110、及びY軸方向(図8中上下方向)に延在するよう配置され、ロボットアームX軸110にX軸方向に移動可能に設けられたロボットアームY軸111を備えたロボットアーム装置112と、ロボットアームY軸111にY軸方向に移動可能に設けられ、反応容器105を把持して核酸分析装置100内の各部に搬送するグリッパユニット113と、ロボットアームY軸111にY軸方向に移動可能に設けられ、サンプル容器101の検体や試薬容器103の試薬を吸引し、反応液調整用ラック107に載置された反応容器105に吐出する(分注する)分注ユニット114と、分注ユニット114の検体や試薬と接触する部位に装着されるノズル分注チップ115と、未使用のノズル分注チップ115が複数収納されたノズル分注チップラック116と、使用済みのノズル分注チップ115や使用済み(検査済み)の反応容器105を破棄する廃棄箱117と、キーボードマウス等の入力装置118や液晶モニタ等の表示装置119を備え、核酸分析装置100の全体の動作を制御する制御装置120と反応容器105に収容された反応液に核酸増幅処理を施す核酸増幅装置121と、核酸増幅装置121を外気に触れないようにするためのカバー122及び核酸増幅装置121に反応容器105を搬入するためのカバーのゲート123とが備えられている。

0013

磁性金属を含有する蓋で反応容器の密栓を行い、これを廃棄するための廃棄箱の構成を図1に示す。廃棄箱1には底面にXレール2,Yレール3,Zレール4,Zレールに取り付けられた永久磁石5と、廃棄箱側面4箇所に取り付けられた反応容器の廃棄量を検知するセンサ6〜9,使用後の反応容器を廃棄するためのロボットアームY軸111とグリッパユニット113を備えている。廃棄量を検知するセンサ6〜9はエリアセンサを使用し、前方の任意の距離の反応容器を検知できるものとする。

0014

また、図2に廃棄箱1内のスペースの定義を行う。図2は廃棄箱1の上面図である。廃棄箱1内を4つのスペースに区切り、グリッパユニット113より反応容器が廃棄され蓄積される箇所をIV、それ以外のスペースをI〜IIIとする。センサ6はIのスペースの反応容器の廃棄量をモニタリングし、センサ7はII、センサ8はIII、センサ9はIVのスペースの反応容器の廃棄量をモニタリングしている。

0015

反応容器の廃棄の動作についての詳細を示す。反応容器を移動させる動作は図3(a)〜(d)に示す。図3(a)〜(d)は上段が廃棄箱1の上面図、下段が断面図である。XYZレール2〜4に取り付けられた永久磁石5は廃棄箱1底面に接触して待機している。この位置を永久磁石5のホームポジジョンとする。永久磁石5の待機位置の廃棄箱1上方から反応容器の廃棄を行う。永久磁石5が待機している上方に使用済みの反応容器をつかんだグリッパユニット113が移動し、反応容器を廃棄する。廃棄箱1上方から廃棄された反応容器は永久磁石5の上方の位置、つまり図2における廃棄箱1のIVの位置に蓄積される。

0016

センサ9で反応容器の廃棄量をモニタリングし、一定以上の廃棄量を検知すると(図3(a))、廃棄箱1内の反応容器を反応容器の蓄積されていないIの位置に、Xレール2とYレール3を作動させ永久磁石5により磁性金属を含有した蓋で密栓した反応容器を磁力で引き寄せ移動させる(図3(b))。移動完了はセンサ6を使用し、センサ6が廃棄物を検知することで可能とする。反応容器を移動後、永久磁石5のZレール4を底面から離れる方向に作動させ(図3(c))、反応容器に対し磁力を弱めることで廃棄箇所Iへの移動を完了させ、XYZレール2〜4を作動させ永久磁石5のホームポジションまで戻る(図3(d))。永久磁石5がホームポジションまで戻ったことを確認し、再度反応容器の廃棄を開始する。以降の手順を図4(a)〜(e)に示す。センサ9が一定以上の廃棄量を検知すると、廃棄位置に蓄積した反応容器をIIの位置に上記と同様の方法で移動させる(図4(a),(b))。移動後、永久磁石5をホームポジションに移動させ、同様にIIIの位置に反応容器を移動させる(図4(c),(d))。IIIの位置に反応容器が蓄積されていることをセンサ8が検知すると、IVの位置の廃棄量が一定以上とセンサ9が検知するまで廃棄物を蓄積し(図4(e))、一定以上であるとセンサ9が検知したら廃棄箱1内の反応容器を処理する必要があるとユーザーに知らせ、反応容器の廃棄を停止する。以上の操作を行うことで廃棄箱内にデッドスペースを作ることなく、スペースの有効活用をすることができる。

0017

また、反応容器の移動に永久磁石を用いたがこれは電磁石替えて移動を行うことも可能である。

0018

さらに、反応容器を密栓する蓋を球状にすることで、蓋が完全に反応容器内に入り、蓋の取っ手が反応容器の外側に出ないため、磁石による反応容器の移動の際に分注チップとの接触等で反応容器の蓋が開いてしまうというリスクを低減することができる。図5に蓋11,反応容器12を示す。また、反応後の容器の蓋が開いてしまうとコンタミネーションなどのリスクがあるため、蓋の形状を球状にすることで装置内をクリーンに保つことが可能となる。

0019

または、図示はしないが蓋と反応容器の固定方法を球状で上からの圧力で固定する方法に替えて、蓋をネジ式にすることで蓋と反応容器を固定する方法でもよい。

0020

実施例1に示した例は廃棄箱に反応容器のみを廃棄した場合を記述したが、試薬の分注などに使用する分注チップの廃棄も同じ廃棄箱に廃棄する場合も可能である。分注チップの廃棄の際に、同じ箇所から廃棄を続けると分注チップ同士が連結してしまい、廃棄位置で詰まってしまうことが考えられる。しかし、実施例1で示した反応容器を永久磁石による移動を行うことで、分注チップ自体には磁性金属は含有していないが、分注チップが反応容器と廃棄箱内の同じ場所に蓄積されるため、反応容器と共に移動を行うことが可能となり、廃棄箱内にデッドスペースを作ることなく廃棄を行うことが可能である。また、廃棄箱を共通にすることでユーザーにとって廃棄物の廃棄の手間を低減することが可能となる。

0021

この例では分注チップが磁性金属を含有していない例を示したが、分注チップに磁性金属を含有させ磁力により移動可能にすることも可能である。

0022

実施例1で示した反応容器の蓋の形状を球状にすることで図6a図6b図7a図7fのような蓋移動機構の構成が可能となる。図6aは正面斜視図、図6b図6aとは別の角度から見た斜視図、図7a図7fは蓋の移動の様子を示している。この蓋移動機構は蓋11を収納する蓋収納容器21、蓋収納容器21から反応容器まで蓋11を誘導する蓋の入口(蓋収納容器21の底部側)と出口(蓋収納容器21の上部側)を有する誘導経路22、回転動作により反応容器を蓋受取位置30から蓋11の密栓位置(図示せず)まで移動させる反応容器移動機構23、誘導経路22内の蓋11を回転動作により永久磁石によって移動させる蓋誘導機構24、蓋収納容器21の底に蓄積した蓋11を誘導経路22まで1軸動作の永久磁石によって押し出す移動補助機構25、蓋11が誘導経路に複数排出されることを防止するシャッタ機構26、誘導経路22での蓋の有無の判断を行うセンサ27によって構成されている。なお、永久磁石を使用している蓋誘導機構24及び蓋移動補助機構25は電磁石で構成してもよい。

実施例

0023

蓋収納容器21から蓋11を反応容器まで移動させる動作についての詳細を図7a図7fに示す。まず、蓋収納容器21の底面は傾斜(図6a参照符号31)をつけており、蓋が誘導経路22の入口側に偏るように設計されている。蓋11を蓋移動補助機構25により磁石を用いて誘導経路22の入口側まで押し出す動作を行い、蓋11を誘導経路22に移動させる(図7a図7b)。この際、誘導経路22に蓋が入ったことをセンサ27(図7cに図示)により感知し、シャッタ機構26を用いて複数の蓋11が誘導経路22内に入り込むことを防止する(図7c)。誘導経路22内の蓋11を蓋誘導機構24の回転動作により、反応容器移動機構23の待機している反応容器12上部まで移動させる(図7d図7e)。蓋誘導機構24は永久磁石32を用い磁力により磁性金属を含有する蓋を反応容器まで非接触で移動させる。そのため、蓋誘導機構24が誘導経路22から遠ざかる方向(図7eの矢印方向)へ回転をすることで、蓋11から離れる方向に移動するため磁力を弱め、磁力を失った蓋は反応容器12の上部に落下する。反応容器は反応容器移動機構23により密栓機構のある位置(図示せず)まで反応容器を回転動作により移動させる(図7f)。

0024

1,117廃棄箱
2 Xレール
3 Yレール
4 Zレール
5,32永久磁石
6〜9,27センサ
11 蓋
12,105反応容器
21 蓋収納容器
22誘導経路
23反応容器移動機構
24 蓋誘導機構
25 蓋移動補助機構
26シャッタ機構
30 蓋受取位置
31 傾斜
100核酸分析装置
101サンプル容器
102サンプル容器ラック
103試薬容器
104試薬容器ラック
106 反応容器ラック
107反応液調整用ラック
108閉栓ユニット
109攪拌ユニット
110ロボットアームX軸
111 ロボットアームY軸
112ロボットアーム装置
113グリッパユニット
114分注ユニット
115ノズル分注チップ
116 ノズル分注チップラック
118入力装置
119表示装置
120制御装置
121核酸増幅装置
122カバー
123 ゲート

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