专利名称：核酸试样试验设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种核酸试样试验设备，更具体地，本发明涉及一种这样的核酸试样试验设备，它能够处理多个步骤并且装备有用于输送容器的输送系统。
背景技术：
近些年来已经进行了采用试验片例如DNA微阵列和DNA芯片的基因分析。在这些分析的任何一种中，DNA芯片在杂合条件下被置于与用荧光染料等示踪的DNA的核酸试样等接触。在这种情况下，DNA芯片设置为一种检测器，多个DNA探针设置于其上并且在由载片构成的基片、硅树脂基片等的表面上固定为一些以矩阵形式的探针点。如果不仅检测器(例如DNA芯片)而且试样都包含会彼此杂合的核酸，那么示踪的物质(例如示踪的试样)可以通过探针核酸固定在检测器上。杂合的核酸的类型可以通过检测在检测器上哪里存在示踪的物质来确定。利用这种杂合反应的DNA微阵列已经期望应用于为了确定病人的病原体的医学诊断和为了试验结构的基因诊断等。
总之，在任何设备例如采用液体执行反应的核酸试样试验设备中，应该使用分配装置例如吸液管来将液体例如试剂或试样分配到反应容器中，并且各反应容器应该被放置在反应区域例如温度调节部中。因此建议一种设备，其中通过不同的输送系统将试剂和反应容器输送到分配装置部或反应区域(例如见日本专利申请待审公开No.H09-096643)。
在核酸试样试验设备中，要求执行包括多个不同步骤的处理，例如提取、扩增、杂合和检测。换言之，这些步骤应该同时并行执行，以便允许要快速执行的大量的分析。另外，所述处理包括两个或更多个步骤，因此设备的尺寸需要通过简化其结构来减小。在公开于日本专利申请待审公开No.H09-096643的设备中，试剂和反应容器布置在不同的输送系统上，并且从而要求两个输送系统。另外，在用于反应的输送系统上不仅布置反应部，而且布置检测部。但是在这种情况下，问题在于设备的这种结构使得同时并行地执行反应和检测的步骤不可能。
因此已经期望提供一种小尺寸的核酸试样试验设备，它允许试剂和反应容器在各步骤中有效地输送至期望的位置，并且在完成该步骤之后，所述处理然后允许继续到下一处理步骤。
发明内容
考虑上述传统技术的情况，本发明的一个目的在于提供一种小尺寸的核酸试样试验设备，它允许试剂和反应容器在各步骤中有效地输送至期望的位置。
为了实现上述目的，本发明的一种核酸试样试验设备的特征在于包括至少一个试剂容器；至少一个反应容器；和一个第一输送单元，用于安装所述至少一个试剂容器和不与所述至少一个试剂容器连接的所述至少一个反应容器，以及用于将所述至少一个试剂容器和所述至少一个反应容器输送至反应区域。作为选择，本发明的该核酸试样试验设备的特征在于包括至少一个试剂容器；一个反应容器夹具，用于保持所述至少一个反应容器，反应容器夹具不与所述至少一个试剂容器连接；和一个第一输送单元，用于安装所述至少一个试剂容器和所述反应容器夹具，以及用于将所述至少一个试剂容器和所述至少一个反应容器夹具输送至反应区域。
根据本发明可以简化设备的结构，因为不仅试剂而且反应容器安装在一个唯一的输送单元上，使得所述唯一的输送单元可以将它们输送到反应区域。另外，与反应容器无关地设有试剂容器，因此在完成反应以后仅反应容器会输送至下一处理步骤(例如检测部)并且仅试剂容器会返回到其初始位置并且然后由此恢复。因此，不会引入任何不期望的试剂到检测部，因此不担心污染检测部。然而由于可以仅将反应容器输送至检测部，所以不需要检测部的不必要的扩大。另外，通过在试剂被恢复后安装随后的试样可以启动新的试验，因此可以有效地启动并行的处理。
本发明的其他特征由下列参照附图对示例性的实施例的说明变得显而易见。
图1是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的前视图；图2是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的顶视图；图3是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的右视图；图4是沿图2的虚线4-4截取的核酸试样试验设备的横截面图；图5是沿图1的虚线5-5截取的核酸试样试验设备的横截面图；图6是沿图5的虚线6-6截取的核酸试样试验设备的横截面图；图7是核酸试样试验设备的一部分的前视图，用于解释在本发明第一实施例中执行杂合过程时设备的运动；图8是核酸试样试验设备的一部分的前视图，用于解释在本发明第一实施例中执行杂合过程时设备的运动；图9是核酸试样试验设备的一部分的前视图，用于解释在本发明第一实施例中执行杂合过程时设备的运动；图10是描述弹簧连接在要使用于图7至9所示步骤中的压接触块上的状态的视图；图11是按本发明第二实施例的核酸试样试验设备的一部分的前视图。
具体实施例方式
以下参照附图解释本发明的各实施例。
图1是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的前视图。设置在核酸试样试验设备35的前面上的右门33和左门34是打开的并且然后一个槽或类似物放置在该设备中的安装位置上。图2是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的顶视图。在图中，右门33和左门34是打开的。图3是按本发明第一实施例的核酸试样试验设备的右视图。图4是沿图2的虚线4-4截取的核酸试样试验设备的横截面图。
图5是沿图1的虚线5-5截取的核酸试样试验设备的横截面图。
参考图4和5，用于处理液体例如试样或试剂的吸液管单元1设置成使吸液管单元1连接至用于移动吸液管单元1的吸液管导轨2。另外，在吸液管单元1的可移动范围内设置一个用于将未使用的吸液管片放置于其上的吸液管片储存空间3和一个试样储存空间4。
设置用于第一步骤的输送架5和输送导轨6设置在吸液管单元1移动的方向上并且邻接试样储存空间4。输送架5可以沿着输送导轨6在与吸液管单元1移动的方向垂直的水平方向上移动。在输送架5上放置一个试剂容器7。另外在输送架5的移动范围内并且也在吸液管单元1的可移动范围内设置一个处理部8。
按相同于第一步骤中的方式，设置用于第二步骤的输送架9和输送导轨10布置在吸液管单元1移动的方向上并且邻接一个允许上述输送架5移动的区域。输送架9可以沿着输送导轨10在与吸液管单元1移动的方向垂直的水平方向上移动。在输送架9上放置一个试剂容器11。另外在输送架9的移动范围内并且也在吸液管单元1的可移动范围内布置一个处理部12。
另外，设置用于第三步骤的输送架13和输送导轨14布置在吸液管单元1移动的方向上并且邻接一个允许上述输送架9移动的区域。输送架13可以沿输送导轨14在与吸液管单元1移动的方向垂直的水平方向上移动。在输送架13上布置一个托盘16和一个试剂容器17，在它们之间没有任何连接，在所述托盘上安装多个分别用作为反应容器的DNA微阵列15。另外在输送架13的移动范围内并且也在吸液管单元1的可移动范围内布置一个处理部18。在该实施例中需要注意，一个能够包容多个试剂的试剂容器17和一个其中安装多个DNA微阵列15的托盘16在它们之间没有任何连接的情况下布置在输送架13上。然而，要安装在输送架13上的试剂容器17和DNA微阵列15的数量是任意的，并且从而它们的数量不限制于附图中表示的数量。
另外，一个输送单元19布置在输送架13的移动范围上方，同时连接至输送导轨20。输送单元19的移动方向可以相同于吸液管单元1沿输送导轨20的移动方向。另外在输送单元19的可移动范围上布置一个检测部21。
在设备的上述构造中，如果试样放置在试样储存空间4上、吸液管片放置在吸液管片储存空间3中和包含试剂的试剂容器7放置在输送架5上，那么启动第一步骤的处理。
但是，启动该步骤的条件不限制于此。该处理可以设计成使其仅在分别包含试剂的试剂容器11和17以及安装有DNA微阵列15的托盘16分别放置在输送架9、13上时才启动。
首先，为了执行第一步骤中的处理，输送架5移动到处理部8。然后，吸液管单元1进行准备，使得未使用的吸液管片在吸液管片储存空间3中附在吸液管单元1上并且然后用于吸取试样储存空间4中的试样。随后，吸液管单元1移动到处理部8的位置，在此吸液管单元1将试样排出到试剂容器7内。在此之后，在处理部8中执行预定的处理，因此完成第一步骤中的处理。在此，短语“第一步骤中的处理”例如表示用于提取和净化的处理，在此第一步骤包括混合和搅拌试剂。在完成用于提取和净化的处理之后，从试样中提取的DNA放置在试剂容器7中的一个位置上。
其次，为了执行第二步骤中的处理，输送架9移动到处理部12。另一方面，吸液管单元1使用新的吸液管片从试剂容器7吸取第一步骤处理的产物并且然后将该产物排出到试剂容器11中。随后，在试剂容器11中执行预定的处理，因此完成第二步骤中的处理。在此，短语“第二步骤中的处理”例如表示扩增处理，其包括混合和搅拌试剂以及调节温度的步骤。在完成扩增处理之后，扩增的DNA放置在试剂容器11中的一个位置上。
再次，为了执行第三步骤中的处理，移动架13移动到处理部18。另一方面，吸液管单元1使用新的吸液管片从试剂容器11吸取第二步骤处理的产物并且然后将该产物排出到试剂容器17内。随后爱试剂容器17中，产物与试剂混合和搅拌，因此制备它们的混合物。然后混合物放置在DNA微阵列15上的一个位置上，同时处理部18调节温度，以执行第三步骤中的处理。在此，短语“第三步骤中的处理”例如表示杂合。DNA微阵列15可以设计成将混合物储存在DNA探针上，以允许杂合反应。例如，DNA微阵列15可以在其上具有一个盖，或者可以设计成具有管筒结构，在该管筒结构中形成用于液体的入口、流动通道、腔室和出口。
如果完成第三步骤，那么输送单元19允许将装备有DNA微阵列15的托盘16沿输送导轨20移动到检测部21，因此检测反应结果。随后，输送架13将试剂容器17撤出到一个用于恢复试剂容器的位置上(即远离如图5所示的处理部18的位置)，因此允许试剂容器17被恢复。如果需要的话，在检测部21处的检测期间，不仅DNA微阵列而且用于随后检验的试剂容器都放置在相应的位置，因此允许并行处理。
在该实施例中，用过的吸液管片在完成所有步骤中的处理之后通过一种方法(未示出)抛弃。另外，试剂容器7、11和17也分别用作为试剂的混合或反应的容器。在完成相应的步骤之后，试剂容器可以通过各种装置(未示出)被恢复或抛弃。
另外在上述实施例中，设备具有一种构造，其中所有的试剂都安装在输送架上，而各试剂以前分别放置在试剂容器中。作为选择，设备可以不采用这种构造，并且可以构造成使试剂以前包含在设备中并且然后通过吸液管或其他装置转移到试剂容器中。
另外，试样储存空间4可以构造成使其可以设置在输送架上，然后被使用。
图6是沿图5的虚线6-6截取的横截面图，显示将DNA微阵列15安装于其上的托盘16的构造的细节。
在托盘16中形成阶梯孔，相应的DNA微阵列15可以落入其中并且DNA微阵列15设置在相应的孔中。夹持元件31形成在各孔的内侧。当DNA微阵列15放置在孔中时，夹持元件31压紧/保持DNA微阵列15，使得DNA微阵列15可以保持在托盘中而不出来。保持DNA微阵列15的方式不限制于这种结构，并且任何至少具有防止DNA微阵列从托盘16中出来的能力的结构均可采用。注意，托盘16安装在输送架13上，即托盘16放置在贯穿输送架13的孔中(见图7至10)。
图7至10随后显示在上述杂合被执行时一系列的设备运动。注意，这些附图分别是本实施例的核酸试样试验设备的一部分的前视图。
图7显示设备在将要杂合之前的结构。设有多个DNA微阵列15的托盘16和包含多个试剂的试剂容器17放置在输送架13上，同时它们不相互连接。输送单元19布置在移动至预定反应位置(即示于图5中的处理部18)的输送架13上方。在相同位置上，马达22、用于垂直运动的轴23、升降台24、佩蒂尔(Pertier)元件25和热块26布置在DNA微阵列15下面。另外，压接触块27布置在DNA微阵列15上面。另外，检测部21布置在输送架13的左侧。
图8显示设备在杂合情况下的结构。为了调节DNA微阵列15的温度，开动马达22来沿着用于垂直运动的轴23向上移动升降台24。结果，DNA微阵列15的底面与热块26接触，此后，升降台24向上移动，直到DNA微阵列15的上表面与固定于主体(未示出)上的压接触块27接触。随后，DNA微阵列15的底面与热块26紧密接触。此时，如果DNA微阵列15被升起，那么托盘16与DNA微阵列15一起向上移动并且由于描述于图6中的设备结构而从输送架13上分离。接着，如果控制单元(未示出)在佩蒂尔元件25上启动温度控制，那么启动DNA微阵列15的温度控制。因此，通过将用于杂合的试样和试剂设置在DNA微阵列15中的一个位置上，可以执行杂合反应。
图9显示设备在完成杂合反应之后的结构。在该状态下，输送单元19已经将装备有DNA微阵列15的托盘16输送到检测部21。输送单元19从示于图8中的状态向下移动到预定位置。移动之后，开动马达22，以将热块26沿用于垂直运动的轴23向下移动，因此允许装备有DNA微阵列15的托盘16被放置在输送单元19上的一个位置上。随后如图9所示，此时输送单元19将托盘16移动到检测部21并且然后将其设置在检测部上的一个位置上，以检测杂合结果。此后，输送单元19撤出到示于图7中的位置上，并且输送架13移动到如图5所示的远离处理部18的位置上，因此恢复试剂容器17。在该检验中，如果需要的话，将另一个装备有随后检验用的DNA微阵列15的托盘16和一个附加的试剂容器17设置在输送架13上的一个位置上，因此允许并行处理。换言之，在该实施例中，在反应之后的检测期间仅仅输送装备有DNA微阵列15的托盘16到检测部21，因此输送架13允许装备有下一个试样，以启动附加的试验。因此可以有效地执行并行处理。另外，不期望的试剂没有引入到检测部21，因此不用担心污染检测部21。另外，仅仅装备有DNA微阵列15的托盘16被输送到检测部21，因此不需要检测部21的不必要的扩大。
注意，如果压接触块27使用在如图7至9所示的杂合中，那么优选设置带有弹簧的压接触块27。图10显示这种结构的一个示例。如果执行杂合，那么仅需要使DNA微阵列15的底面与热块26紧密接触。通过设置如图10所示的带有弹簧28的压接触块27，可以获得更稳定的压接触力。因此可以获得DNA微阵列15与热块26的更稳定的配合。
在上述实施例中，如图8所示，在杂合期间，不仅DNA微阵列15而且托盘16与输送架13分离。因此例如只要输送架13处于其不接触于热块26的范围内，试剂容器17就可以移动，如果需要的话。例如，试剂容器17可以从其位置上移动并且然后受到吸液。
另外在上述实施例中，温度控制机构上下移动，以不仅用于允许DNA微阵列作为反应容器与热块26紧密接触的功能，而且用于使托盘16从输送架13上分离的功能。作为选择，温度控制机构和升降机构可以分开地构造。
下面说明本发明的第二实施例。
在此说明围绕用于执行第三步骤的输送架13的机构的另一示例。图11是第二实施例的核酸试样试验设备的一部分的前视图。在此在该附图中，与第一实施例相同的机构和部件用相同的附图标记表示。
如图11所示，在用于执行第三步骤的输送架13上布置一个托盘16和一些试剂容器17，在该托盘上布置一个DNA微阵列15。在输送架13的上表面设置一个用于固定托盘16的托盘固定机构31。可以使托盘16上下运动的输送单元32布置在输送架13上方。另外，在DNA微阵列15下面设置马达22、用于垂直运动的轴23、升降台24、佩蒂尔元件25和热块26。在输送架13的左侧布置一个检测部21。
在设备的上述结构中，当输送架13移动到预定的反应位置上时，然后启动反应。首先，托盘固定机构31使托盘16从上方压靠/保持在输送架13上，使得托盘16不上下运动。然后开动马达22，以便沿着用于垂直运动的轴23向上移动热块26，因此DNA微阵列15的底面与热块26接触。此时，托盘固定机构31压紧/保持托盘16，使得DNA微阵列15与热块26之间的配合可以保持。随后，控制单元(未示出)启动佩蒂尔元件25上的温度控制，因此启动DNA微阵列15的温度控制。杂合反应可以在用于杂合的试样和试剂放置到DNA微阵列15上以后执行。在完成杂合反应之后，开动马达22，以便向下移动热块26。另一方面，托盘固定机构31释放托盘16的固定。此后，输送单元32从输送架13上带起托盘16，接着输送托盘16到检测部21。托盘16可以这样输送，使得它安装在输送单元32的顶部，或者托盘16可以通过受空气吸引或者借助于磁铁进行输送，使得托盘布置在输送单元32的底面。
在上述第一实施例和第二实施例中，DNA′微阵列15都放置在托盘16上并且然后安装在输送架13上。作为选择，需要注意，DNA微阵列15可以直接安装在输送架13上。在这种情况下，输送单元19或32将DNA微阵列15一个接一个地输送到检测部21，或者多个DNA微阵列15可以同时布置在输送单元19或32上。
尽管本发明已经参照示例性的实施例进行说明，但是显而易见，本发明不限制于所公开的示例性的实施例。各权利要求的范围可符合最宽的解释，因此包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
权利要求
1.一种核酸试样试验设备，包括至少一个试剂容器；至少一个反应容器；和一个第一输送单元，用于安装所述至少一个试剂容器和不与所述至少一个试剂容器连接的所述至少一个反应容器，以及用于将所述至少一个试剂容器和所述至少一个反应容器输送至反应区域。
2.按权利要求1的核酸试样试验设备，还包括一个第二输送单元，用于在反应区域内完成反应以后将由第一输送单元输送至反应区域的所述至少一个反应容器从第一输送单元上的一个位置输送至下一步骤。
3.按权利要求2的核酸试样试验设备，其特征在于所述至少一个反应容器从第一输送单元上的所述位置一个接一个地输送至所述下一步骤。
4.按权利要求2的核酸试样试验设备，其特征在于所述至少一个反应容器从第一输送单元上的所述位置多个地输送至所述下一步骤。
5.按权利要求2的核酸试样试验设备，其特征在于在第二输送单元将反应容器输送至所述下一步骤之后，第一输送单元仅将试剂容器输送至其初始位置。
6.一种核酸试样试验设备，包括至少一个试剂容器；一个反应容器夹具，用于保持所述至少一个反应容器，反应容器夹具不与所述至少一个试剂容器连接；和一个第一输送单元，用于安装所述至少一个试剂容器和所述反应容器夹具，以及用于将所述至少一个试剂容器和所述反应容器夹具输送至反应区域。
7.按权利要求6的核酸试样试验设备，还包括一个第二输送单元，用于在反应区域内完成反应以后将由第一输送单元输送至反应区域的所述反应容器夹具从第一输送单元上的一个位置输送至下一步骤。
8.按权利要求7的核酸试样试验设备，其特征在于在反应容器夹具中的所述至少一个反应容器从第一输送单元上的所述位置一个接一个地输送至所述下一步骤。
9.按权利要求7的核酸试样试验设备，其特征在于在反应容器夹具中的所述至少一个反应容器从第一输送单元上的所述位置多个地输送至所述下一步骤。
10.按权利要求7的核酸试样试验设备，其特征在于在第二输送单元将反应容器夹具输送至所述下一步骤之后，第一输送单元仅将所述至少一个试剂容器输送至其初始位置。
11.按权利要求1至10任一项的核酸试样试验设备，其特征在于所述反应容器包括DNA微阵列。
全文摘要
本发明涉及一种核酸试样试验设备，它包括一个输送架，该输送架可以沿输送导轨在与吸液管单元的运动方向垂直的水平方向上运动。在输送架上布置一个装备有DNA微阵列作为反应容器的托盘和一个试剂容器，它们之间不连接。另外，在输送架的移动范围内并且也在吸液管单元的可移动范围内，布置一个用于执行杂合反应的处理部。在输送架的移动范围的上方布置一个输送单元，该输送单元同时与输送导轨连接。输送单元可以在与吸液管单元沿输送导轨的移动方向相同的方向上移动。另外，在输送单元的可移动范围上布置一个检测部。
文档编号C12M1/34GK1944683SQ20061014135
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月4日
发明者椙山高广, 荒木义雅 申请人:佳能株式会社