УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
DEVICE AND METHOD FOR AUTOMATIC ANALYSIS OF BIOLOGICAL SAMPLES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для автоматического анализа биологических образцов, а конкретнее к устройству и способу для автоматического анализа биологических образцов, способным к выполнению всего процесса очистки целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов, выполнению полимеразной цепной реакции (ПЦР), ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), «вложенной» ПЦР, и количественному выполнению вышеупомянутого процесса количественной ПЦР в режиме реального времени, выполнению изотермической амплификации гена или т.п., а затем выполнению электрофореза в одном устройстве. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству и способу для автоматического анализа биологических образцов, способным к увеличению точности и эффективности анализа при выполнении в некоем порядке или непрерывно автоматического выполнения ПЦР, ОТ-ПЦР, вложенной ПЦР и количественной ПЦР в режиме реального времени, включающего в себя те же реакции, изотермической амплификации и ПЦР-электрофореза, посредством обеспечения ультрафиолетовой лампы так, чтобы она была перемещаемой посредством перемещающей части, для концентрирования посредством этого излучения на генетически амплифицированном продукте так, чтобы фундаментально предотвратить ложноположительный результат в отношении генетически амплифицированного продукта.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
in vitro
Способ амплификации гена, который является  технологией диагностического тестирования (IVD тестирования) на амплификацию гена, имеющего специфическую последовательность, для измерения присутствия и отсутствия гена, использовался в различных областях, таких как тест продукта питания, тест на генетически модифицированные организмы (ГМО), а также тест на патогенные микроорганизмы в различных животных, растениях или т.п., в том числе и в людях, а также тест на генотип. Для выполнения точного теста на амплификацию гена из различных биологических образцов, во-первых, требуется процесс экстракции нуклеиновой кислоты, включающий в себя удаление различных ингибиторов реакции, включенных в биологические образцы, и ингибирования реакции амплификации гена из биологических образцов, и получения целевой высокочистой нуклеиновой кислоты. Здесь целевой нуклеиновой кислотой может быть ДНК, РНК или их смесь в соответствии с объектом детектирования. Тест на амплификацию гена завершается посредством смешивания целевой нуклеиновой кислоты, экстрагированной, как описано выше, с раствором для амплификации гена для выполнения реакции амплификации гена и подтверждения ДНК, соответствующей длине ДНК генетически амплифицированного продукта посредством электрофореза.
Используемый здесь термин «биологические образцы», которые представляют собой материалы из живых субстанций, может интерпретироваться как понятие, включающее в себя все материалы, определяемые как живые субстанции, а также животных, растения, микроорганизмы, вирусы и грибы.
В качестве способа амплификации ДНК в тесте на амплификацию гена в основном использовался метод ПЦР. Для детектирования следовых количеств ДНК в основном использовался метод «вложенной» ПЦР для выполнения реакции ПЦР еще раз, используя праймер, комплементарной базовой последовательности праймера амплифицируемой ДНК. Для тестирования степени экспрессии мРНК с РНК-содержащего вируса или специфического гена использовалась ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Кроме того, были разработаны различные методы амплификации ДНК или РНК при заранее заданной температуре без выполнения термической циклической реакции.
Между тем, поскольку в этом методе ПЦР, когда отчасти выполняют амплификацию ДНК, дезоксинуклеотидтрифосфат истощается, так что амплификация ДНК достигает точки ограничения, в которой амплификацию больше невозможно выполнять, существует ограничение количественного анализа. Например, в том случае, когда матричная нуклеиновая кислота имеет высокую исходную концентрацию, матричная нуклеиновая кислота становится насыщенной в короткой реакции из 20 циклов или менее, а в том случае, когда матричная нуклеиновая кислота имеет исходную концентрацию, составляющую 1/1000 от концентрации в вышеотмеченном случае, матричная нуклеиновая кислота становится насыщенной после по меньшей мере 30 циклов, но после 30 циклов, в обоих случаях величины детектирования являются равными друг другу. Для разрешения этой проблемы был разработан метод количественной ПЦР в режиме реального времени, способный к точному и количественному измерению исходной концентрации нуклеиновой кислоты посредством измерения концентрации нуклеиновой кислоты после каждого из циклов для измерения цикла, в котором концентрация нуклеиновой кислоты достигает заранее заданной концентрации. Поскольку посредством этого метода можно количественно измерить концентрацию вируса или патогенных бактерий, этот метод был разработан как весьма полезный метод ввиду молекулярной диагностики. В методе количественной ПЦР в режиме реального времени в основном использовались методы с использованием флуоресценции, увеличивающейся пропорционально количеству ДНК. Флуоресцентный метод, описанный выше, делят на метод, специфический в отношении последовательности амплифицированной ДНК, и метод, неспецифический в отношении последовательности амплифицированной ДНК. Метод, неспецифический в отношении последовательности амплифицированной ДНК, является методом, в котором используется интеркалирующий краситель, связующий всю (все) амплифицированную(ые) ДНК, для увеличения флуоресценции. В случае использования этого метода величина флуоресценции увеличивается пропорционально количеству всей(х) из амплифицированной(ых) ДНК. Следовательно, в том случае, когда формируется неспецифический амплифицированный продукт, такой как димер праймера, или в случае амплификации по меньшей мере двух специфических мишеней невозможно точно определить исходное количество целевой нуклеиновой кислоты. С другой стороны, в методах, в которых используется флуоресцентный зонд, специфический в отношении последовательности амплифицированной ДНК, в одной пробирке и в одно и то же время амплифицируют множество целевых нуклеиновых кислот, можно выполнить мультиплексное количественное детектирование нуклеиновых кислот. В случае этого метода, поскольку различные виды зондов, обладающие различными флуоресцентными свойствами, подвергаются избирательной гибридизации в каждой из амплифицированных ДНК с демонстрацией в силу этого флуоресценции при амплификации мишеней с использованием пары праймеров, был разработан метод с использованием мультиплексной количественной ПЦР в режиме реального времени для детектирования каждого из флуоресцентных продуктов для количественного измерения каждого продукта. Однако в случае этого метода, поскольку количество целевых нуклеиновых кислот увеличивается, пара праймеров и зонд, т.е. три вида олигонуклеотидов, должны вводиться для каждой целевой нуклеиновой кислоты, существовала проблема в том, что в случае выполнения мультиплексной количественной ПЦР в режиме реального времени на четырех или более мишенях, производительность может быстро снижаться. С другой стороны, поскольку в случае обычной мультиплексной ПЦР, мультиплексную ПЦР с использование десяти видов целевых нуклеиновых кислот можно оптимизировать, чтобы она была выполнена соответствующим образом, мультиплексная ПЦР может быть полезной для детектирования нескольких видов целевой нуклеиновой кислоты. Однако, поскольку этот метод ПЦР не является количественным, был необходим метод количественного тестирования мультиплексной мишени. В качестве другого ограничения метода количественной ПЦР в режиме реального времени была проблема в том, что, поскольку невозможно было подтвердить длину амплифицированной ДНК, невозможно было использовать метод количественной ПЦР в режиме реального времени для анализа присутствия или отсутствия делеции ДНК или вставки ДНК или детектировать количество повторяющегося основания, например, переменного числа тандемного повтора (VNTR).
Для разрешения этой проблемы целью настоящего изобретения является обеспечение автоматического устройства, способного к выполнению количественной ПЦР в режиме реального времени, а затем подтверждению длины амплифицированного продукта, используя обычную ПЦР. Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение устройства, способного к одновременной амплификации различных мишеней, одновременно и количественно каждой из мишеней, и к количественному определению исходного количества ДНК в соответствующей мишени одновременно с анализом присутствия или отсутствия делеции ДНК или вставки ДНК или определением числа повторяющегося основания, например, VNTR.
Между тем, поскольку в тесте на амплификацию гена, детектирование может выполняться с высокой чувствительностью и специфичностью, тест на амплификацию гена по-разному использовался для проверки различных микроорганизмов и генов. Однако существует проблема загрязнения ампликона, даже несмотря на то, что загрязнено малое количество аэрозоля, включающего в себя генетически амплифицированный продукт (ампликон), получается ложноположительный результат вследствие высокой чувствительности. Для разрешения этой проблемы были разработаны способы инактивации амплифицированного продукта, используя ультрафиолетовые лучи или ферментативную реакцию. Способ с использованием ультрафиолетовых лучей является способом превращения загрязненного продукта в неамплифицированную ДНК посредством выполнения реакции амплификации после предварительного смешивания 8-метоксипсоралена (8-МОР) с реакционным раствором для ПЦР, облучения ультрафиолетовыми лучами для выполнения фотохимической реакции с ДНК, даже в том случае, когда загрязнение продукта ПЦР происходит позже. В способе, в котором используется фермент, который представляет собой способ, в котором используются дезоксиуридинтрифосфат (dUTP) и фермент урацил-дезоксигликозидаза (UDG), в реакционный раствор для ПЦР добавляется dUTP, так что продукт ПЦР включает в себя основание дезоксиурацил. Затем, в этом способе, к продукту ПЦР добавляется фермент UDG, так что загрязненный продукт ПЦР разлагается и удаляется посредством ферментативной реакции с UDG до реакции амплификации посредством ПЦР. Однако в случае «вложенной» ПЦР, которая должна выполняться непрерывно, используя продукт ПЦР, невозможно использовать эти способы. По этой причине, как правило, при организационном выполнении тестирования на амплификацию гена, отдельные лаборатории для экстракции и очистки нуклеиновых кислот, приготовления образца для реакции амплификации гена и анализа посредством электрофореза приготовлены, соответственно, и каждая из работ выполняется в этих лабораториях, так что приготовление и эксплуатация лабораторий для амплификации гена являются дорогостоящими. Тем не менее, поскольку все еще существует риск порождения ложноположительного результата вследствие загрязнения работником и порождения ложноотрицательного результата вследствие ошибки при экстракции нуклеиновой кислоты и приготовлении реакционного раствора для амплификации гена, используемый при эксплуатации тестирования метод не допущения ложноположительного результата и ложноотрицательного результата усложняется, так что тест в основном выполняется в большом больнице и специальной организации клинических испытаний.
По этой причине, в тесте на амплификацию гена постепенно увеличилась потребность в экономном устройстве для автоматической амплификации генов, способном к устранению вышеотмеченной возможности ложноположительных и ложноотрицательных результатов и увеличению точности, воспроизводимости и эффективности тестирования.
Для удовлетворения вышеотмеченной потребности, до описания настоящего изобретения, будет описан каждый из этапов выполнения теста на амплификацию гена в соответствии с областью техники.
В качестве способа экстракции нуклеиновой кислоты из биологических образцов обычно широко использовался способ с использованием магнитных частиц. Этот способ представляет собой способ быстрого присоединения целевых нуклеиновых кислот (нуклеиновых кислот-мишеней) к тонкодисперсным магнитным частицам, имеющим большую площадь поверхности в состоянии жидкой суспензии, приложения магнитного поля для сгущения магнитный частиц, включающих в себя присоединенную к ним целевую нуклеиновую кислоту, удаления фильтрата, промывки магнитных частиц, элюирования чистой нуклеиновой кислоты, а затем очистки нуклеиновой кислоты, так что были по-разному разработаны устройства для автоматизации, относящиеся к этому способу.
В последнее время автоматизированный способ, в котором используется пипетка, обычно и широко использовался.
Различные способы отделения магнитных частиц, используя форму одноразовой пипетки, описаны Lab system Ltd. как в патенте США №5647994. Этот способ является областью техники, относящейся к способу сгущения магнитных частиц в пипетке, как в патенте США №5702950 или 6187270. Устройство, в котором используется одноразовая пипетка, состоит из компонента, имеющего форму одной пробирки, соединенной последовательно с Zet-водостоком, который определяется как дистальная заслонка пробирки, и имеющей диаметр, меньше диаметра разделительной камеры; магнитного компонента, позиционированного в первой позиции рядом с внешней стороной разделительной стенки или во второй позиции в разделительной камере и скомпонованного так, что, когда магнитный компонент позиционирован в первой позиции, магнитные частицы могут собираться под действием магнитного поля, а когда магнитный компонент позиционирован во второй позиции, больше невозможно улавливать магнитные частицы; и пробирка, которая является вторым участком, соединенным последовательно с разделительной камерой, имеющей цилиндрическую форму и отделенной от Zet-водостока, имеющим конструкцию, в которой цилиндрический канал оснащен передвижным плунжером для всасывания и спуска тем самым жидкости.
Кроме того, были предложены различные устройства для очистки, в которых используется пипетка и магнитные свойства.
Однако в случаях всех структур, описанных выше, был предложен способ, способный к отделению целевой нуклеиновой кислоты от раствора, используя одноразовую пипетку, для суспендирования отделенной целевой нуклеиновой кислоты в отличном растворе, но эти структуры имеют большое ограничение, поскольку часто экстракция нуклеиновой кислоты может быть неуспешной вследствие явления блокировки, вызываемой в нижнем концевом участке пипетки магнитными частицами.
Кроме того, проблемы заключаются в том, что, поскольку последовательный процесс отделения целевой нуклеиновой кислоты от раствора биохимической смеси выполняется в пипетке, однородная суспензия раствора является труднодостижимой, и после завершения промывки, соответствующей конечному этапу очистки, поскольку раствор для промывки не полностью удаляется, а остаточный раствор для промывки включается во время элюирования, на последующий процесс амплификации гена или т.п. может оказывать влияние остаточный раствор для промывки.
При выполнении реакции амплификации гена, исходя из экстрагированной целевой нуклеиновой кислоты, различные методы, такие как ПЦР, «вложенная» ПЦР, ОТ-ПЦР, метод изотермической амплификации нуклеиновой кислоты и т.п. были разработаны для амплификации целевой нуклеиновой кислоты. Обычно требуется этап приготовления, заключающийся в смешивании экстрагированной целевой нуклеиновой кислоты с реакционным раствором для амплификации гена для приготовления участвующего в амплификации гена вещества и этап выполнения реакции. На этапе приготовления смешиваются реакционный раствор для амплификации гена, содержащий праймер, НК-полимераза, нуклеотидтрифосфат dNTP или NTP, который является мономером для полимеризации, и буфер, с экстрагированной целевой нуклеиновой кислотой в заранее заданном количестве для приготовления реакции. На этапе реакции амплификации гена, в случае изотермической амплификации, существует необходимость только в сохранении заранее заданной температуры, но в случае использования ПЦР необходим этап нагревания и охлаждения для термической циклической реакции. Поскольку температура должна повышаться для выполнения реакции амплификации гена, обычно осуществляют герметизацию для предотвращения испарения. Однако в случае герметизации сосуда для реакции амплификации гена герметизированный сосуд должен быть открыт, и генетически амплифицированный продукт должен быть перенесен в гель 362 для электрофореза для выполнения анализа посредством электрофореза генетически амплифицированного продукта после реакции амплификации гена, однако существуют проблемы в том, что требуется сложное устройство для автоматического выполнения процесса, описанного выше, и генетически амплифицированный продукт может быть загрязнен. В частности, в случае «вложенной» ПЦР, поскольку невозможно использовать способ инактивации амплифицированного продукта для не допуска загрязнения амплифицированного продукта, «вложенная» ПЦР зависит от разделения пространства для выполнения тестирования.
В процессе анализа генетически амплифицированного продукта посредством электрофореза, как правило, использовался способ электрофореза в агарозном геле. Этот способ, который является традиционным способом, имеет преимущества, такие как низкая стоимость и простой анализ, однако проблемы заключаются в том, что время анализа является относительно долгим, и должно быть выполнено множество ручной работы квалифицированными в данной области техники специалистами. В последнее время, для разрешения этой проблемы, были разработаны способы, в которых используется капиллярный электрофорез, способные к быстрому и автоматическому выполнению электрофореза, но устройство и расходуемые материалы являются дорогими, так что эти способы использовались ограниченно. Поскольку на всех из этапов электрофореза анализ всегда выполняется, используя генетически амплифицированный продукт, проблема заключается в том, что мелкодисперсный аэрозоль, сгенерированный из него, может снова смешаться с реакционным раствором для амплификации гена с вызовом ложноположительных результатом. По этой причине необходим способ, способный к предотвращению этой проблемы.
Для количественной ПЦР в режиме реального времени были разработаны различные устройства. Однако большинство устройств является сложным и дорогим. Кроме того, не было разработано устройство, способное к непрерывному и автоматическому выполнению количественной ПЦР в режиме реального времени как в обычной реакции ПЦР, так что потребовалось простое и удобное устройство и способ, способное(ый) к непрерывному выполнению этого процесса.
При выполнении всего процесса экстракции нуклеиновой кислоты, количественной ПЦР в режиме реального времени/ПЦР и электрофореза, описанного выше, потребовались устройство и способ для автоматического анализа биологических образцов, способные к предотвращению загрязнения внешними и внутренними факторами загрязнения, обладающие высокой надежностью, повышающие удобство, воспроизводимость и эффективность и обладающие превосходной тестовой точностью в результате автоматизации всего процесса, необходимого для анализа, при непрерывном выполнении количественной ПЦР в режиме реального времени и обычной ПЦР.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Целью настоящего изобретения является обеспечение системы для удобной, воспроизводимой и экономичной проверки гена, способной к автоматическому выполнению ПЦР, «вложенной» ПЦР, ОТ-ПЦР и количественному выполнению вышеотмеченного процесса посредством количественной ПЦР в режиме реального времени, выполнению процесса изотермической амплификации генов и т.п. посредством автоматического выполнения сложного процесса очистки целевой нуклеиновой кислоты (нуклеиновой кислоты-мишени) из биологических образцов и амплификации и анализа очищенной целевой нуклеиновой кислоты, используя одно устройство. Другой целью настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа для автоматического анализа биологических образцов, которые могут обладать превосходной точностью в результате разрешения застарелой проблемы порождения ложноположительных результатов при многократном тестировании и предотвращения загрязнения исследуемого образца.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
В одном общем аспекте устройство для автоматического анализа биологических образцов включает в себя: корпус 100, включающий в себя открывающуюся часть 110, сформированную так, чтобы открывать заранее заданную зону; часть 200 для очистки, включающую в себя многолуночный планшетный комплект 210, в котором множество лунок 211 формируют ряды с первого по N-ый, и в лунки в конкретном ряду среди рядов с первого по N-ый закладываются биологические образцы, причем один или более образцов или реагентов, необходимы для очистки, для очистки целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов; часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, осуществляющую амплификацию целевой нуклеиновой кислоты, очищенной посредством части 200 для очистки; часть 300 для электрофореза, включающую в себя электрофорезную несущую конструкцию 310, для проверки продукта, амплифицированного посредством части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты; множество пипеток 500, формирующих ряды и перемещающих биологические образцы, образец или реагент, используемые в части 200 для очистки, очищенную целевую нуклеиновую кислоту и амплифицированную ДНК; перемещающую часть 600, перемещающую пипетки 500 по направлениям длины и высоты корпуса 100 и регулирующую работу пипеток 500, и управляющую часть (не представленную), управляющую частью 200 для очистки, часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, часть 300 для электрофореза и перемещающую часть 600.
Устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов может, кроме того, включать в себя опорную плиту 700, включающую в себя многолуночный планшетный комплект 210 и электрофорезную несущую конструкцию 310, которые предусмотрены в ней с возможностью съема, и направляемую посредством направляющей части 130, установленной на нижней поверхности корпуса 100, чтобы быть съемной посредством открывающейся части 110 в направлении длины корпуса 100.
Устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов может, кроме того, включать в себя первый узел 800 для стерилизации, зафиксированный на перемещающей части 600.
Первым узлом 800 для стерилизации может быть ультрафиолетовая лампа, и он может дополнительно, включать в себя узел 810 отражения.
Часть 200 для очистки может включать в себя часть 201 для приложения магнитного поля, включающую в себя магнит 221 для приложения магнитного поля к лункам в конкретном ряду в многолуночном планшетном комплекте 210, и нагревающую часть 202, сформированную рядом с частью 201 для приложения магнитного поля, для нагрева лунок в этом же конкретном ряду.
Часть 200 для очистки может дополнительно включать в себя штатив 280 для пробирок с биологическими образцами, включающий в себя пробирки 281 для биологических образов, размещающие биологические образцы для экстракции целевой нуклеиновой кислоты, причем штатив 280 для пробирок с биологическими образцами предусмотрен в опорной плите 700 с возможностью съема.
Часть 201 для приложения магнитного поля может включать в себя часть 220 для установки магнита, на которую устанавливается магнит 221, и подъемную часть 270, установленную на нижней поверхности корпуса 100, для подъема и опускания части 220 для установки магнита.
Один или более образцов или реагентов, необходимых для очистки, которые заложены в лунки рядов с первого по N-ый в многолуночном планшетном комплекте 210, могут включать в себя одно или более из фермента, раствора для клеточного лизата, раствора для связывания нуклеиновых кислот, водной дисперсии магнитных частиц и раствора для промывки.
На поверхности части 220 для установки магнита, на которой устанавливается магнит 221, может быть сформирован паз 222 для вставки, чтобы вставлять нижний участок конкретного ряда в многолуночном планшетном комплекте 210, и может быть сформирована опорная плита 700 с первым посадочным отверстием 701, в которой заранее заданная зона является пустой, так чтобы нижний участок конкретного ряда устанавливался в паз 222 для вставки во время подъема части 220 для установки магнита.
Часть 220 для установки магнита может быть изготовлена из металлического материала, а нагревающая часть 202 может представлять собой теплогенерирующую пленку, сформированную так, чтобы контактировать с частью 220 для установки магнита.
В опорной плите 700 могут быть дополнительно сформированы выступающая фиксирующая часть 730, выступающая из нижнего участка многолуночного планшетного комплекта 210 так, чтобы быть позиционированной между множеством лунок 210, и эластичный узел 731, предусмотренный на выступающей фиксирующей части 730 так, чтобы таким образом быть близко прилегающим к лунке 211.
В опорной плите 700 может быть предусмотрен с возможностью съема сосуд 740 для жидких отходов, в котором хранятся жидкие отходы, отбрасываемые после использования.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов перемещающая часть 600 может включать пипеточный блок 630, который способен к установке и отсоединению пипеток 500, а штатив 510 для пипеток, способный хранить пипетки 500, может быть предусмотрен с возможностью съема в опорной плите 700.
В пипеточном блоке 630 перемещающей части 600 может быть сформирована выступающая фиксирующая часть 644-1 для пипетки 500, устанавливаемой на нижнем участке, и пипетку 500 можно установить на выступающую фиксирующую часть 644-1 для пипетки посредством части для установки пипетки, включающей в себя фиксирующую плиту 644 пипеточного блока, перемещаемую в направлении высоты.
В пипеточном блоке 630 перемещающей части 600 всасывание опорожнение пипетки 500 может регулироваться посредством части для регулирования пипетки, включающей в себя плунжеры 631, сформированные в ее верхнем участке, и фиксирующую плиту 634 для плунжеров, включающую в себя зафиксированные на ней плунжеры 631 и являющуюся перемещаемой в направлении высоты.
Пипеточный блок 630 перемещающей части 600 может включать в себя плиту 638-1 для сжатия пипетки, имеющей пустую зону, соответствующую выступающей фиксирующей части 644-1 для пипетки и позиционированную так, чтобы осуществлять контакт между нижней поверхностью фиксирующей плиты 644 пипеточного блока и верхней поверхностью пипетки 500, когда пипетка 500 установлена, фиксирующую плиту 639 для штырей для сжатия пипеток, позиционированную над пипеточным блоком 630, и штыри для сжатия пипеток, имеющие длину, превышающую высоту пипеточного блока 630 и соединяющие плиту 638-1 для сжатия пипетки и фиксирующую плиту 639 для штырей 638 для сжатия пипетки друг с другом, причем когда фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки перемещается вниз в результате работы части для регулирования работы пипетки, перемещаются вниз фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипеток, штыри 638-1 для сжатия пипеток и плита 638-1 для сжатия пипетки, и пипетка 500 отсоединяется от выступающей фиксирующей части 644-1 для крепежа пипетки.
Часть 200 для очистки может, кроме того, включать в себя часть 290 для сушки, включающую в себя вакуумный модуль 291, который можно отсоединить от/присоединить к перемещающей части 600, штатив 293 для вакуумного модуля, установленный на внутренней нижней поверхности корпуса 100, для хранения вакуумного модуля 291 в заранее заданной позиции и вакуумный нанос 295, соединенный с вакуумный модулем 291 посредством рукава.
В части 290 для сушки может быть сформирована выпуклая часть 294, которая выступает с верхней поверхности штатива 293 для вакуумного модуля, а на нижней поверхности вакуумного модуля 291 может быть сформирована вогнутая часть 292, соответствующая выпуклой части 294.
В части 290 для сушки поддерживающая часть 293-1, поддерживающая один участок вакуумного модуля 291, может быть предусмотрена в штативе 293 для вакуумного модуля, и магнит может быть заложен на поверхности поддерживающей части 293-1 и вакуумного модуля 291, контактирующих друг с другом.
Часть 300 для электрофореза может включать в себя электрофорезную несущую конструкцию 310, располагаемую на фиксирующей плите 750 для электрофорезной несущей конструкции, инсталлированной на опорной плите 700, и сформированную с соединительными электрическими клеммами 311 типа отверстий, соединенными с электродными линиями 311а, формирующими положительный и отрицательный электроды, соответственно; электрическая клемма 341 выступающего типа, вставляемая в электрическую клемму 311 типа отверстия электрофорезной несущей конструкции 310 для соединения питания; часть 320 для подачи питания, зафиксированную на внутренней поверхности нижнего участка корпуса 100, для подачи питания электрофорезной несущей конструкции 310; часть 330 для излучения возбуждающего света, излучающую возбуждающий свет в электрофорезную несущую конструкцию 300, и часть 350 для фотографирования, фотографирующую состояние электрофореза.
В части 300 для электрофореза, когда опорная плита 700 вставляется в корпус 100, могут быть сформированы скошенными первая контактирующая часть 342 и вторая контактирующая часть 322, контактирующие друг с другом и соединяющиеся друг с другом, на нижней поверхности клеммы 340 я питания и верхней поверхности части 320 для подачи питания, и они близко примыкают друг к другу посредством эластичного узла 321 в нижнем участке второй контактирующей части 322 части 320 для подачи питания.
В части 330 для излучения возбуждающего света испускающие свет диоды (LED), излучающие свет в диапазоне длин волн возбуждающего света в направлении электрофорезной несущей конструкции 310, могут быть скомпонованы и предусмотрены на внутренней нижней поверхности корпуса 100 на равном удалении, фиксирующая плита 750 для электрофорезной несущей конструкции опорной плиты 700, на которой располагается электрофорезная несущая конструкция 310, может быть изготовлена из материала, рассеивающего возбуждающий свет, а плита основания электрофорезной несущей конструкции 310 может быть изготовлена из материала, поглощающего свет в диапазоне длин волн флуоресценции нуклеиновой кислоты и пропускающего свет в диапазоне длин волн возбуждающего света.
Может быть сформирована часть 350 для фотографирования, которая включает в себя датчик изображения, линзы и фильтр для коротких длин волн, и она зафиксирована на несущей конструкции 610 перемещающей части 600.
Часть 300 для электрофореза может дополнительно включать в себя часть 900 для хранения маркера, включающую в себя пробирки 920 с маркером, в которые заложен маркер и материал флуоресцентного красителя, и штатив 910 для пробирок с маркером, в который установлены пробирки 920 с маркером, причем штатив 910 для пробирок с маркером предусмотрен с возможностью съема в опорной плите 700.
Часть 310 для электрофореза может дополнительно включать в себя лоток 360 или 360-1 для геля, причем лоток 360 или 360-1 для геля включает в себя лунку 363 для электрофорезной нагрузки, формируемую на его дне, и множество частей 361 для фиксации геля для электрофореза, сформированных в позиции, которая не перекрывается с путем прохождения электрофореза.
Часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты может включать в себя пробирки 411 для амплификации, формирующие один или более рядов; блок 410-1 для амплификации, сформированный с вогнутыми опорными пазами 421, близко примыкающими к нижней его части и изготовленными из металла, в которые вставлен датчик температуры; покрышку 410 для блока для амплификации, изготовленную из теплоизоляционного материала, снабженную первым неподвижно зафиксированным магнитом 422; элемент 423 Пельтье; часть 420 для передачи тепла, передающую тепло, генерированное в элементе Пельтье 423, наружу; и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации, сформированную с отверстиями, меньшими, чем верхняя поверхность пробирки 411 для амплификации, сформированными так, чтобы вмещать заранее заданную зону верхнем участке пробирки 411 для амплификации, включающую второй неподвижно закрепленный магнит 431, вставленный в нее так, чтобы соответствовать первому зафиксированному магниту 422 и фиксировать пробирку 411 для амплификации, и имеющую высоту, составляющую от поверхности, на которой установлена покрышка 410 для узла для амплификации, заданное расстояние.
В опорной плите 700 может быть сформирована вторая полая посадочная ямка 702 так, что узел 410-1 для амплификации и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации соответствуют части 430 для фиксации пробирок для амплификации.
Часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты может располагаться рядом с отрывающейся частью 110.
Часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты может, кроме того, включать часть 440 для излучения света, испускающую флуоресцентное возбуждающее излучение в направлении пробирки 411 для амплификации; и детектор 450 флуоресценции, предусмотренный с возможностью перемещения в вертикальном направлении для близкого примыкания к верхнем участке пробирки 411 для амплификации, для измерения в режиме реального времени величины флуоресценции в пробирке 411 для амплификации.
В опорной плите 700, на верхней поверхности одной части рядом с отрывающейся частью 110 может быть сформирована ручка 710.
Корпус 100 может, кроме того, включать часть 142 для притока воздуха, формирующую канал, посредством который притекает воздух, на его наружной нижней поверхности и нагнетатель 141, нагнетающий воздух в часть 142 для притока воздуха.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов первая часть 720 для фиксации положения может быть, кроме того, сформирована на концевой части другой части опорной плиты 700; а вторая часть 120 для фиксации положения, прикрепленная к корпусу 100, может быть, кроме того, сформирована в положении, соответствующем первой часть 720 для фиксации положения, причем первая и вторая части 720 и 120 для фиксации положения крепятся друг к другу посредством магнетизма третьего неподвижно закрепленного магнита 721.
В другом общем аспекте способ автоматического анализа биологических образцов, используя устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов, описанное выше, может включать: этап очистки (S10) - получения целевой нуклеиновой кислоты из биологического образца; этап амплификации (S20) - амплификации целевой нуклеиновой кислоты, очищенной на этапе очистки (S10), и этап проведения электрофореза (S30).
Способ автоматического анализа биологических образцов может, кроме того, включать, до этапа очистки (S10), этап приготовления (S40), включающую первый установочный этап вынимания опорной плиты 700 из корпуса 100 и установки электрофорезной несущей конструкции 310, штатива 510 для пипеток, многолуночного планшетного комплекта 210, штатива 280 для пробирок с биологическими образцами, сосуда 740 для жидких отходов, штатива 910 для пробирки с маркером и пробирки 920 с маркером на опорную плиту 700; этап вставки опорной плиты 700 так, чтобы первая часть 720 для фиксации положения и вторая часть 120 для фиксации положения контактировали друг с другом для их крепления таким образом друг с другом; и второй установочный этап размещения пробирки 411 для амплификации в узле 410-1 для амплификации, установка которого осуществляется с использованием второй посадочной ямки 702 опорной плиты 702, и фиксации пробирки 411 для амплификации посредством первого неподвижно закрепленного магнита 423 покрышки 410 для узла для амплификации и второго неподвижно закрепленного магнита 431 части 430 для фиксации пробирки для амплификации.
Стадия очистки (S10) может включать этап установки пипеток - перемещения перемещающей части 600 для вставки пипеток 500 в пипеточный узел 630 и этап получения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора - перемещения перемещающей части 600 для переноса/смешивания биологических образцов и одного или более образцов или реагентов для очистки, соответственно включенных в лунки в рядах с первого по N-ый многолуночного планшетного комплекта 210, для получения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора, который представляет собой смесь, из которой удалены магнитные частицы, и в случае необходимости могут быть, кроме того, выполнены стадия приложения магнитного поля к лункам в конкретном ряду многолуночного планшетного комплекта 210 посредством части 201 для приложения магнитного поля и стадия нагревания лунок в конкретном ряду многолуночного планшетного комплекта 210 посредством нагревающей части 202.
Стадия получения раствора, содержащего нуклеиновую кислоту-мишень, может включать этап растворения биологического образца для элюирования нуклеиновой кислоты в части 200 для очистки; этап присоединения целевой нуклеиновой кислоты к магнитным частицам и удаления остающегося раствора; этап промывки магнитных частиц, к которым присоединена нуклеиновая кислота-мишень, для удаления примесей; этап сушки магнитных частиц - отсоединения пипетки 500, установленной в несущей конструкции 610 перемещающей части, установки вакуумного модуля 291 на несущей конструкции 610 перемещающей части 600 и отсасывания используемого для промывки растворителя в лунках в конкретном ряду в многолуночном планшетном комплекте 210 для сушки магнитных частиц и этап получения - добавления буфера для элюирования к высушенным магнитным частицам для получения целевой нуклеиновой кислоты.
Стадия амплификации (S20) может включать этап смешивания - перемещения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора, полученного посредством этапа очистки (S10), в пробирку 411 для амплификации для выполнения смешивания и этап регулирования температуры посредством части 420 для передачи тепла для выполнения амплификации.
Стадия проведения электрофореза (S30) может включать этап смешивания амплифицированного продукта и раствора маркера друг с другом, этап выполнения электрофореза - подачи питания электрофорезной несущей конструкции 310 с использованием части 320 для подачи питания и разъема 340 питания для разделения амплифицированного продукта; и этап анализа - излучения света с использованием части 330 для излучения возбуждающего света, измерения электрофорезного структуры амплифицированного продукта, используя часть 350 для фотографирования, и анализа молекулярного веса.
Способ автоматического анализа биологических образцов может, кроме того, включать, между этапом амплификации (S20) и этапом проведения электрофореза (S30), этап инактивации (S50) - работы первого узла 800 для стерилизации, чтобы инактивировать амплифицированную нуклеиновую кислоту.
На этапе амплификации (S20) количественный анализ посредством амплификации в режиме реального времени - расчет исходной концентрации нуклеиновой кислоты может проводиться посредством измерения, используя детектор 450 флуоресценции, величины флуоресценции, порождаемой в течение заданного периода времени или за цикл при излучении заранее заданной величины возбуждающего света, посредством части 440 для излучения света, для измерения времени, в которое отмечается необходимое значение флуоресценции.
В способе автоматического анализа биологических образцов значение количественного анализа посредством амплификации, полученное на этапе амплификации (S20), можно скорректировать и проанализировать посредством результаты, включающие молекулярный вес и количество амплифицированного продукта, полученные посредством этапа проведения электрофореза (S30).
В другом общем аспекте способ измерения концентрации антигена, используя количественную иммуно-ПЦР, может характеризоваться тем, что концентрацию антигена, содержащегося в биологических образцах, количественно проверяют посредством проведения количественной иммуно-ПЦР, используя устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов, описанное выше.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ
Как описано выше, устройством и способом для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением являются устройство и способ для очистки, амплификации и анализа целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов. В соответствии с настоящим изобретением различные анализы посредством амплификации гена, такие как ПЦР, «вложенная» ПЦР, ОТ-ПЦР и количественная ПЦР в режиме реального времени, включающая вышеотмеченные реакции, изотермальная амплификация нуклеиновой кислоты и т.п., могут быть выполнены в автоматическом режиме и эффективно в одном устройстве, и может предусматриваться система, способная к не допущению загрязнения, в силу чего создается возможность для увеличения точности анализа.
В частности, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением нуклеиновую кислоту можно подвернуть количественному анализу посредством количественной ПЦР в режиме реального времени, а размер амплифицированного продукта можно проанализировать посредством последующего выполнения электрофореза, так что преимущество заключается в том, что VNTR, вставку, делецию и мутацию в гене и т.п. можно подвергнуть количественному анализу. Это преимущество может иметь отношение к различным областям диагностики. В качестве примера, требуется много затрат и тратится много времени для проверки концентрации вируса в крови, используя количественную ПЦР, и проверки мутантов вирусов посредством теста с использованием измерения последовательности гена для лечения различных вирусных заболеваний. В случае использования устройства в соответствии с настоящим изобретением количественный тест и тест на мутацию вируса может выполняться один раз посредством выполнения количественной ПЦР в режиме реального времени, используя пробирку для мультиплексной ПЦР, содержащую пары праймеров, разработанные так, что формируются продукты ПЦР, специфические в отношении каждого из мутантов и имеющие различные размеры, для измерения величин флуоресценции, которые могут использоваться для измерения количества вируса, а затем выполнения электрофореза на реактантах для измерения длины амплифицированной ДНК. Поскольку все из процессов, описанных выше, выполняются автоматически, преимущество заключается в том, что количественный тест и тест на мутацию вируса могут выполняться просто и быстро, используя один клинический образец.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением предусматривается перемещаемая ультрафиолетовая лампа на перемещающей части, так что генетически амплифицированный продукт можно инактивировать сразу же после амплификации гена, в силу чего сформирована возможность для не допущения ложноположительных результатов, причиной которых является загрязнение генетически амплифицированного продукта. Для предотвращения загрязнения устройства патогенными бактериями, включенными в биологические образцы, узел для полной стерилизации может, кроме того, предусматриваться, и все из процессов выполняются в таком положении, так что можно блокировать внешний источник загрязнения, в силу чего дополнительно увеличивается надежность анализа.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением многолуночный планшетный комплект, сосуд для жидких отходов, электрофорезная несущая конструкция, штатив для пробирок с биологическими образцами, штатив для пипеток и штатив для пробирок с маркером устанавливаются с возможностью съема на опорной плите, так что легко установить каждый из модулей, и анализ можно выполнить посредством простого способа установки и вставки каждой из составных частей.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением в том случае, когда часть для установки магнита изготовлена из металлического материала, а нагревающей частью является узел, нагревающий часть для установки магнита, приложение магнитного поля и нагревание могут осуществляться одновременно в лунках в конкретном ряду, так что эффективность очистки можно увеличить дополнительно.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением предусматривается часть для сушки, остающийся растворитель можно быстро удалить для предотвращения заранее сохранения в растворе очищенной целевой нуклеиновой кислоты используемого для промывки растворителя, который оказывает отрицательное влияние на амплификацию. В частности, поскольку остов перемещающей части используется для отсоединения и перемещения вакуумного модуля части для сушки, конфигурация всего устройства может быть упрощена, и эксплуатация может стать легкой.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением паз для установки, в который устанавливается пробирка для амплификации, сконструирован на верхней поверхности регулирующего температуру узла, а часть для фиксации сформирована так, чтобы ее поддерживала верхняя часть пробирки для амплификации, чтобы вмещать пробирку для амплификации, так что пробирка для амплификации может быть устойчиво закреплена, и изменение температуры может быть предотвращено, в силу чего создается возможность для увеличения эффективности амплификации.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением часть для фотографирования установлена на перемещающей части, так что расстояние при фотографировании может быть уменьшено, в силу чего сформирована возможность для получения точного изображения электрофореза с высокой чувствительностью.
Кроме того, в устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, поскольку сформированы первая и вторая части для фиксации положения, опорную плиту можно просто зафиксировать, и во время вставки опорной платы первая скошенная часть клеммы соединения питания и вторая скошенная часть части для подачи питания контактируют друг с другом, в силу чего они становятся проводниками, эластичный узел сжимается, и первая контактирующая часть клеммы соединения питания и вторая контактирующая часть части для подачи питания могут контактировать друг с другом в конечном положении вставки опорной плиты, так что часть для электрофореза можно легко эксплуатировать.
В устройстве и способе для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением нижняя поверхность корпуса используется в качестве теплоотводящего листа, и сформированы часть для притока воздуха и воздуходувка, так что нижняя поверхность корпуса может соответственно охлаждаться, в силу чего создается возможность для эффективного использования охлаждающего элемента Пельтье.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 и 2 представляют собой перспективный вид и перспективный вид снизу устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 и 4 представляют собой перспективные виды устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, соответственно, на фиг. 3 демонстрируется состояние, когда покрышка корпуса удалена, а на фиг. 4 демонстрируется состояние, когда покрышка корпуса и каркас частично удалены.
Фиг. 5 является изображением, демонстрирующим остов перемещающей части и перемещающую часть устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 6-8 являются изображениями, демонстрирующими процесс установки пипеток, процесс регулирования всасывания и спуска и процесс отсоединения для устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 9 является изображением, демонстрирующим состояние разъединения опорной плиты устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 10 и 11 представляют собой перспективный вид в собранном виде и перспективный вид в разобранном виде верхнего участка опорной плиты устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 12 представляет собой перспективный вид в разобранном виде формы установки опорной плиты и многолуночного планшетного комплекта устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 13 и 14 представляют собой перспективный вид и перспективный вид снизу части для приложения магнитного поля и нагревающей части устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 15-16В являются изображениями, демонстрирующими часть для сушки устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 17 является изображением для описания использования части для сушки устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 18 и 19 представляют собой перспективный вид и вид в поперечном разрезе части для амплификации нуклеиновой кислоты в режиме реального времени устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 20 и 21 являются другими изображениями, демонстрирующими часть для амплификации нуклеиновой кислоты устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 22 и 23 являются изображениями, демонстрирующими часть для электрофореза устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 24 является изображением, демонстрирующим, каким образом электрически соединяется часть для электрофореза устройства для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 25 и 26 являются изображениями, демонстрирующими способ автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
1000: устройство для автоматического анализа биологического образца
100: корпус
110: открывающаяся часть
120: вторая часть для фиксации положения
130: направляющая часть
140: нижняя поверхность корпуса
141: воздуходувка
142: часть для притока воздуха
150: поддерживающая штанга
200: часть для очистки
201: часть для приложения магнитного поля
202: нагревающая часть
210: многолуночный планшетный комплект
211: лунка
220: часть для установки магнита
221: магнит
222: паз для вставки
230: поддерживающее средство для части для установки магнита
240: направляющий стержень
250: направляющий узел
260: пружина
270: подъемная часть
271: мотор подъемника
272: первый вал подъемника
273: кулачок подъемника
274: второй вал подъемника
275: определяющий высоту сенсор
275-1: определяющая часть
275-2: целевая часть для измерения
280: штатив для пробирок с биологическими образцами
281: пробирка с биологическим образцом
290: часть для сушки
291: вакуумный модуль
292: вогнутая часть
293: опора для вакуумного модуля
293-1: поддерживающая часть
294: выпуклая часть
295: вакуумный насос
296: неподвижно закрепленный магнит
300: часть для электрофореза
310: электрофорезная несущая конструкция
311: электрическая клемма типа отверстия
320: часть для подачи питания
321: эластичный узел
322: вторая контактирующая часть
323: вторая скошенная часть
330: часть для излучения возбуждающего света
340: разъем питания
341: выступающая часть
342: первая контактирующая часть
343: первая скошенная часть
350: часть для фотографирования
360, 360-1: лоток для геля
361: частей для фиксации геля для электрофореза
362: гель для электрофореза
363: лунка для загрузки
400: часть для амплификации нуклеиновой кислоты
410: покрышка для узла для амплификации
410-1: узел для амплификации
411: пробирка для амплификации
420: часть для передачи тепла
421: опорный паз
422: первый неподвижно закрепленный магнит
423: элемент Пельтье
430: часть для фиксации пробирок для амплификации
431: второй неподвижно закрепленный магнит
440: часть для излучения света
450: детектор флуоресценции
500: пипетка
510: штатив для пипеток
600: перемещающая часть
610: остов перемещающей части
621: ползун
622: мотор для перемещения по Х-оси
623: ремень для перемещения по Х-оси
630: пипеточный узел
631: плунжер
632: плунжерный мотор
633: плунжерный ремень
634: фиксирующая плита для плунжеров
635: винт для перемещения плунжера
636: гайка винта для перемещения плунжера
637: направляющий стержень для плунжера
638: штырь для сжатия пипетки
638-1: плита для сжатия пипетки
639: фиксирующая плита для штырей для сжатия пипетки
641: винт по оси Z
642: мотор для перемещения по оси Z
643: движущийся по оси Z ремень
644: фиксирующая плита пипеточного узла
644-1: выступающая часть для крепежа пипеток
645: гайка винта по оси Z
646: направляющий стержень по оси Z
647: ползун направляющего стержня по оси Z,
700: опорная плита
701: первая посадочная ямка
702: вторая посадочная ямка
710: ручка
720: первая часть для фиксации положения
721: третий неподвижно закрепленный магнит
730: выступающая фиксирующая часть
731: эластичный узел
740: сосуд для жидких отходов
750: фиксирующая плита для электрофорезной несущей конструкции
800: первый узел для стерилизации
810: узел отражения
820: второй узел для стерилизации
900: часть для хранения маркера
910: штатив для пробирки с маркером
920: пробирка с маркером
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В дальнейшем устройство 1000 и способ для автоматического анализа биологического образца в соответствии с настоящим изобретением, имеющим вышеотмеченные признаки, будут описаны подробнее со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Сконструировано устройство 1000 для автоматического анализа биологического образца, которое включает корпус 100; часть 200 для очистки, осуществляющую очистку целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов; часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, осуществляющую амплификацию целевой нуклеиновой кислоты, очищенной посредством части 200 для очистки; часть 300 для электрофореза, включающую электрофорезную несущую конструкцию 310, для проверки продукта, амплифицированного посредством части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты; пипетки 500, перемещающие образец или реагент, используемый в части 200 для очистки, очищенную нуклеиновую кислоту-мишень и амплифицированную нуклеиновую кислоту-мишень; перемещающую часть 600, регулирующую работу пипетки 500 и перемещающую пипетку 500 по направлениям длины и высоты корпуса 100; первый узел 800 для стерилизации и управляющую часть (не представленную).
Может быть сконструирован корпус 100, являющийся основной частью, придающей форму устройству 1000 для автоматического анализа биологического образца в соответствии с настоящим изобретением, который включает каркас и покрышку.
Корпус 100 представлен на некоторых из сопроводительных чертежей настоящего изобретения, в состоянии, когда корпус 100 частично удален для более легкого описания составных частей, предусмотренных в корпусе 100.
В корпусе 100 сформирована открывающаяся часть 110, способная открывать и закрывать заданную зону, так что опорную плиту 700 можно вынуть и вставить в направлении длины корпуса 100.
Опорная плита 700, который может быть добавлена к устройству 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, будет описываться снова ниже.
Корпус, в котором открывающаяся часть 110 сформирована так, чтобы открывалась и закрывалась заранее заданная зона левой стороны корпуса 100, представлен в качестве примера на фиг. 1. В этом случае необходимо сконструировать открывающуюся часть 110, имеющую размер, позволяющий вынуть опорную плиту 700, когда открывающаяся часть 110 является открытой.
Корпус 100 устанавливают с расположением на заданном расстоянии от основания, на которое устанавливают внешнюю нижнюю поверхность, и внешняя нижняя поверхность корпуса 100 может быть, кроме того, снабжена частью 142 для притока воздуха, формирующей канал, в который притекает воздух, и воздуходувкой 141, дующей воздух в часть 142 для притока воздуха.
Часть 142 для притока воздуха может быть сформирована так, чтобы множество охлаждающих выводов, сформированных идущими в направлении длины корпуса 100, было густо обеспечено для образования множества каналов для воздуха.
Воздуходувка 141 является составной частью, дующей воздух в часть 142 для притока воздуха.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением сформированы часть 142 для притока воздуха и воздуходувка 141, так что нижняя поверхность корпуса 100 может эффективно охлаждаться, а для увеличения эффективности охлаждения нижняя поверхность корпуса 100 может быть изготовлена из материала, обладающего высоким коэффициентом теплопроводности (например, алюминиевого материала).
Часть 200 для очистки является составной частью, осуществляющей очистку целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов.
Часть 200 для очистки включает многолуночный планшетный комплект 210, часть 201 для приложения магнитного поля и нагревающую часть 202. В многолуночном планшетном комплекте 210 множество лунок 211 формируют ряды лунок с первого по N-ый, но биологический образец и один или более образцов или реагентов, необходимых для очистки, включены в каждую из лунок в конкретном ряду среди рядов с первого по N-ый. Конкретнее, в многолуночном планшетном комплекте 210 множество лунок 211, представленных в горизонтальном направлении, образует множество рядов, и биологический образец и один или более образцов или реагентов, необходимых для очистки, включены в каждую из лунок в рядах с первого по N-ый. Более подробно, образец или реагент, необходимые для очистки, может включать фермент, раствор для приготовления клеточного лизата, раствор для связывания нуклеиновых кислот, водную дисперсию магнитных частиц и раствор для промывки. В этом случае лунки с некоторых рядах многолуночного планшетного комплекта 210 могут быть пустыми.
Многолуночный планшетный комплект 210 предусмотрен в опорной плите 700 с возможностью съема и в состоянии, когда биологические образцы и реагент или образец, необходимые для очистки, включены в него, так что пользователю ненужно выполнять отдельный процесс без установки многолуночного планшетного комплекта 210 для очистки. По этой причине устройство 1000 для автоматического анализа биологического можно удобно использовать.
Часть 201 для приложения магнитного поля включает магниты 221 и прикладывает магнитное поле к лункам в конкретном ряду в многолуночном планшетном комплекте 210, которое служит таким образом для отделения магнитных частиц, к которым присоединена нуклеиновая кислота-мишень, от раствора. Кроме того, часть 200 для очистки может включать нагревающую часть 202 для дополнительного увеличения эффективности очистки посредством ускорения различных реакций. Нагревающая часть 202 является составной частью, установленной рядом с частью 201 для приложения магнитного поля для нагрева лунок в том же конкретном ряду. Тот же конкретный ряд означает ряд, выбираемый из рядов с первого по N-ый, образованных в многолуночном планшетном комплекте 210, и часть 201 для приложения магнитного поля и нагревающая часть 202 могут, соответственно, прилагать магнитное поле к лункам в конкретном ряду, или одновременно прилагать магнитное поле и нагрев к ним. В этом случае приложение магнитного поля осуществляется посредством подъемной части 270, поднимающей и опускающей часть 220 для установки магнита, на которой установлены магниты 221, и для увеличения эффективности приложения магнитного поля и эффективности переноса тепла во время нагрева может быть сформирован паз 222, в который вставляются нижние части лунок в конкретном ряду, в части 220 для установки магнита.
Необходимо создать первую посадочную ямку 701, в которой заранее заданная зона является пустой, в части опорной плиты 700, на которой установлен конкретный ряд в многолуночном планшетном комплекте 210, так чтобы лунки в конкретном ряду могли быть непосредственно посажены в паз 222 для вставки части 201 для приложения магнитного поля.
Нагревающая часть 202 может иметь различные формы при условии, что она может нагревать лунки в конкретном ряду, но часть 220 для установки магнита может быть изготовлена из металлического материала, и нагревающая часть 202 может быть узлом, нагревающим часть 220 для установки магнита, и в ней может использоваться тонкая нить для выработки тепла.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, в случае, когда часть 220 для установки магнита изготовлена из металлического материала, а нагревающей частью 202 является узел, нагревающий часть 220 для установки магнита, приложение магнитного поля и нагревание могут осуществляться одновременно в отношении лунок в конкретном ряду, так что эффективность очистки может быть дополнительно увеличена.
Подъемная часть 270, которая является составной частью, установленной на нижней поверхности корпуса 100 для подъема и опускания части 220 для установки магнита, может быть сформирована по-разному, и будет описан пример подъемной части 270, представленной на фиг. 13 и 14.
Подъемная часть 270 может включать мотор 271 подъемника, при этом первый вал 272 подъемника имеет одну концевую часть, соединенную с мотором 271 подъемника для вращения; кулачок 273 подъемника, полностью соединенный с другой концевой частью первого вала 272 подъемника, и второй вал 274 подъемника, имеющий одну концевую часть, соединенную с кулачком 273 подъемника, чтобы быть перемещаемым в вертикальном направлении при круговом движении во время вращения кулачка 273 подъемника.
Кроме того, часть 201 для приложения магнитного поля может включать поддерживающее средство 230 для части для установки магнита, поддерживающее часть 220 для установки магнита, и направляющий стержень 240 может быть соединен с нижней поверхностью поддерживающего средства 230 для части для установки магнита.
Направляющий стержень 240 вставляется в направляющее отверстие направляющего узла 250, включающего направляющее отверстие, сформированное так, чтобы направляющий стержень перемещался в вертикальном направлении.
Здесь может предусматриваться пружина 260 между частью 220 для установки магнита и поддерживающим средством, так что часть 220 для установки магнита может быть устойчиво посажена на многолуночный планшетный комплект 210.
Эта форма подъемной части 270 является лишь примером, и устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается ей.
Пипетка 500 установлена в несущей конструкции 610 перемещающей части, который перемещается и управляется подвижным органом 600, и биологические образцы и образцы и реагенты, необходимые для очистки, которые включены в многолуночный планшетный комплект 210, переносятся посредством всасывания в и спуска из пипетку(и) 500, чтобы быть таким образом смешанными в части 200 для очистки. Во время вышеотмеченного процесса прикладывается магнитное поле посредством части 201 для приложения магнитного поля, и выполняется нагревание посредством нагревающей части 202, в силу чего осуществляется очистка.
(Снова пример детальной конфигурации перемещающей части 600 будет описан ниже).
Подъемная часть 270 может эксплуатироваться вместе с определяющим высоту сенсором 275, включающим определяющую часть 275-1 и целевую часть 275-2 для измерения.
Кроме того, часть 200 для очистки может, кроме того, штатив 280 для пробирок с биологическими образцами, включающий пробирки 281 для биологических образов, в которых размещаются биологические образцы для экстракции целевой нуклеиновой кислоты, и предпочтительно, когда штатив 280 для пробирок с биологическими образцами сформирован в опорной плите 700 с возможностью съема, чтобы быть легко переносимым.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением часть 201 для приложения магнитного поля и нагревающая часть 202 могут располагаться рядом с множеством лунок 211 при перемещении посредством подъемной части 270 в вертикальном направлении для выполнения процесса приложения магнитного поля и нагрева к многолуночному планшету/комплекту 210 в части 200 для очистки. В этом случае для устойчивого крепежа многолуночного планшетного комплекта 210 к опорной плите 700, выступающая фиксирующая часть 730, выступающая с расположением между множеством лунок 210 и эластичным узлом 731, предусмотренным на выступающей фиксирующей части 730, для близкого прилегания таким образом к лунке 211, может быть, кроме того, сформирована в опорной плите 700, на которой располагается многолуночный планшетный комплект 210.
Эластичный узел 731, который является составной частью, прикрепленной к выступающей фиксирующей части 730, изготовлен из материала, обеспечивающего силу трения, такого как резиновое кольцо для устойчивого крепежа таким образом многолуночного планшетного комплекта 210.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, когда опорная плита зафиксирована в конкретном положении, многолуночный планшетный комплект 210 также зафиксирован в точном положении, так что легко контролировать перемещающая часть 600. Следовательно, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов имеет преимущество, заключающееся в том, что очистку можно легко выполнить.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением пипетка 500 может быть предусмотрена с возможностью отсоединения в несущей конструкции 610 перемещающей части 600, и пипетка 500 заменяется после завершения одного анализа или вновь используется после промывки. Для выполнения этого процесса может быть предусмотрен штатив 510 для пипеток, способный хранить пипетки 500.
В этом случае предпочтительно, когда штатив 510 для пипеток, предусмотренный вместе с пипеткой 500, устанавливается на опорной плите 700 во время вынимания опорной плиты 700 и вставки в корпус 100, и пипетка 500 является жестко перемещаемой/эксплуатируемой, так что пипетку 500 можно присоединить к и отсоединить от остова(у) 610 перемещающей части 600.
То есть, предпочтительно, когда штатив 510 для пипеток, фиксирующий пипетку 500, установлен с возможностью съема на опорной плите 700.
Кроме того, часть 290 для сушки, вытягивающая воздух из лунок в конкретном ряду в многолуночном планшетном комплекте 210, может быть, кроме того, сконструирован в части 200 для очистки, чтобы увеличить эффективность промывки (см. фиг. 15-17), и штатив 510 для пипеток хранит пипетки 500, когда перемещающая часть 600 выполняет работу, относящуюся к работе части 290 для сушки.
Сформирована часть 290 для сушки, которая включает вакуумный модуль 291, штатив 293 для вакуумного модуля, установленную на внутренней нижней поверхности корпуса 100, для хранения вакуумного модуля 291 в заданном положении, и вакуумный нанос 295, соединенный с вакуумным модулем 291 посредством рукава. Опора 293 для вакуумного модуля является составной частью, хранящей вакуумный модуль 291 в заданном положении, когда вакуумный модуль 291 не используется. Сформирована выпуклая часть 294, которая выступает с верхней поверхности штатива 293 для вакуумного модуля, а на нижней поверхности вакуумного модуля 291 сформирована вогнутая часть 292, соответствующая выпуклой части 294, так что вакуумный модуль 291 может легко сохраняется в точном положении штатива 293 для вакуумного модуля. В этом случае предпочтительным является формирование выпуклой части 294, которая имеет диаметр, увеличенный книзу, чтобы она была таким образом скошенной, так что вакуумный модуль 291 можно легко установить.
Кроме того, в части 290 для сушки поддерживающая часть 293-1, поддерживающая одну часть вакуумного модуля 291, может быть, кроме того, предусмотрена в штативе 293 для вакуумного модуля, чтобы дополнительно увеличить до предела эффект предотвращения движения вакуумного модуля 291, и неподвижно закрепленный магнит 296 может закладываться на поверхности, на которой поддерживающая часть 293-1 и вакуумный модуль 291 контактируют друг с другом.
На фиг. 16 представлен нижний участок вакуумного модуля 291, а на фиг. 16В представлена опора 293 для вакуумного модуля 291.
В верхнем участке вакуумного модуля 291 образованы отверстия для присоединения к и отсоединения от остова 610 перемещающей части 600, так что в случае, когда требуется вакуумная сушка, остов 610 перемещающей части 600 перемещается в точное положение штатива 293 для вакуумного модуля, чтобы присоединить вакуумный модуль 291, и перемещается к конкретному ряду в многолуночном планшетном комплекте 210, и вакуумный модуль 291 вытягивает воздух из лунок в конкретном ряду в результате работы вакуумного насоса 295.
Когда вакуумный насос 295 работает, используемый для промывки растворитель, остающийся в лунках в конкретном ряду многолуночного планшетного комплекта 210, быстро удаляется, а, когда сушка завершена, вакуумный модуль 291 снова перемещается в положение штатива 293 для вакуумного модуля для отсоединения таким образом от остова 610 перемещающей части и хранения на штативе 293 вакуумного модуля.
Кроме того, после перемещения остова 610 перемещающей части в положение штатива 510 для пипеток для следующей операции, пипетки 500, установленные в узле 630 для пипеток, снова крепятся.
Другими словами, в части 290 для сушки не используется отдельная структура для крепления и перемещения вакуумного модуля 291, а используется структура перемещающей части 6000, управляющего пипеткой 500, так что в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением конфигурация всего устройства может быть упрощена, и устройство 1000 можно легко эксплуатировать.
Кроме того, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущество, заключающееся в том, что время для сушки используемого для промывки растворителя в очищенной нуклеиновой кислоте-мишени можно значительно сократить посредством включения части 290 для сушки, так что используемый для промывки растворитель, оказывающий отрицательное влияние на процесс амплификации, можно быстро удалять.
Часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, которая является составной частью, осуществляющей амплификацию целевой нуклеиновой кислоты, очищенной посредством части 200 для очистки, является составной частью, осуществляющей амплификацию целевого материала, очищенного посредством части 200 для очистки (смотрите фиг. 20 и 21) Может быть сформирована часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, которая включает пробирки 411 для амплификации, покрышку 410 для узла для амплификации, часть 420 для передачи тепла и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации.
Пробирка 411 для амплификации является пространством, в которое включены реагенты для амплификации нуклеиновой кислоты, и расположена так, чтобы соответствовать положениям лунок 211, формирующих один ряд в многолуночном планшетном комплекте 210 в поперечном направлении, соответственно. Кроме того, хотя случай, когда пробирки 411 для амплификации установлены в два ряда, представлен в качестве примера на фиг. 20, устройство 1000 и способ для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением не ограничиваются им, и одна или более пробирок 411 для амплификации могут быть по-разному установлены, как требуется.
Когда пробирки 411 для амплификации установлены в два ряда, в случаях ПЦР и изотермической амплификации, используются пробирки в первом ряду. Амплифицированный продукт, включенный в пробирку для амплификации в одном ряду, после амплификации перемещается в часть 300 для электрофореза, а амплифицированный продукт, включенный в другой ряд, может перемещаться в часть 300 для электрофореза снова для повторной проверки таким образом, использоваться в отличном тесте или хранится отдельно.
Кроме того, в случае амплификации генов, используя метод ОТ-ПЦР и метод «вложенной» ПЦР, используются пробирки 411 для амплификации, в которые включены различные материалы, в двух рядах, и пробирки для амплификации в каждом ряду могут устанавливаться до температуры, подходящей для каждого из этапов реакции.
Конкретнее, в случае амплификации генов, используя метод ОТ-ПЦР, реакционный раствор для обратной транскрипции находится в пробирках 411 для амплификации в первом ряду, так что реакция обратная транскрипция может осуществляться посредством смешивания реакционного раствора для обратной транскрипции с содержащим нуклеиновую кислоту-мишень раствором, а реакционный раствор для ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации во втором ряду, так что реакция ПЦР может осуществляться посредством смешивания реактанта реакции обратной транскрипции.
В случае «вложенной» ПЦР, реакционный раствор для первичной ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации в первом ряду, так что реакция первичная ПЦР может осуществляться посредством смешивания реакционного раствора для первичной ПЦР с содержащим нуклеиновую кислоту-мишень раствором, а реакционный раствор для вторичной ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации во втором ряду, так что реакция «вложенная» ПЦР может осуществляться посредством смешивания реактанта реакции первичной ПЦР.
Материал, необходимый для выполнения каждого из процессов амплификации, заключен в пробирки 411 для амплификации, и пользователь может подготовить процесс амплификации посредством простого процесса внедрения пробирки 411 для амплификации посредством второй посадочной ямки 702 опорной плиты 700, посадки пробирок 411 для амплификации на опорные пазы 421 покрышки 410 для узла для амплификации и фиксации пробирки 411 для амплификации, используя часть 430 для фиксации пробирок для амплификации. Часть 420 для передачи тепла, которая является составной частью, нагревающей и охлаждающей пробирку 411 для амплификации, установлена под покрышкой 410 для узла для амплификации, сформированной с опорными пазами 421, на которые сажают пробирку 411 для амплификации.
Часть 420 для передачи тепла может иметь различные формы, и элемент Пельтье 423 и датчик температуры используются для легкого контролирования температуры. Часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты включает покрышку 410 для узла для амплификации, с которой вставочно сцеплен первый неподвижно закрепленный магнит 422, для фиксации пробирки 411 для амплификации и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации, с которой вставочно сцеплен второй неподвижно закрепленный магнит 431, соответствующий первому зафиксированному магниту 422. Поскольку часть 430 для фиксации пробирок для амплификации сформирована так, чтобы ее поддерживает верхняя часть пробирки 411 для амплификации, чтобы вмещать пробирку 411 для амплификации, часть 430 для фиксации пробирок для амплификации прочно и близко примыкает пробирки 411 для амплификации к опорным пазам 421 для облегчения передачи тепла и предотвращения изменения температуры, в силу чего увеличивается эффективность амплификации. В этом случае для близкого примыкания пробирки для амплификации предпочтительным является установка нижней поверхности части 430 для фиксации пробирок для амплификации на такой высоте, чтобы расстояние S от поверхности, на которой образованы опорные пазы 421 покрышки 410 для узла для амплификации, могло составлять заданное расстояние. Кроме того, в опорной плите 700 сформирована вторая полая посадочная ямка 702, так что пробирка 411 для амплификации и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации могут быть установлены на верхней поверхности покрышки 410 для узла для амплификации. Другими словами, вторая посадочная ямка 702 является составной частью, сформированной в зоне, в которой располагается часть 420 для передачи тепла, когда вставка опорной плиты 700 в корпус 100 завершена, и имеет размер, превышающий размер части 430 для фиксации пробирок для амплификации. Поскольку опорная плита 700 перемещается в направлении длины корпуса 100, пробирка 411 для амплификации и часть 430 для фиксации пробирок для амплификации устанавливаются в части 420 для передачи тепла посредством второй посадочной ямки 702 опорной плиты 700 после завершения вставки опорной плиты 700 в корпус 100.
Кроме того, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением может, кроме того, включать часть 440 для излучения возбуждающего света, излучающую возбуждающий свет в направлении пробирки 411 для амплификации, и детектор 450 флуоресценции, зафиксированный на перемещающей части 600, для измерения в режиме реального времени внутри пробирки 411 для амплификации в части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, как показано на фиг. 18 и 19.
Часть 440 для излучения света и детектор 450 флуоресценции являются составными частями, делающими возможной ПЦР в режиме реального времени, и в качестве части 440 для излучения света могут использоваться испускающие свет диоды (LED).
Детектору 450 флуоресценции придают такую конфигурацию, чтобы он был перемещаемо установленным на перемещающей части 600, и может быть сформирован так, чтобы высоту можно было отдельно регулировать, как показано на фиг. 3 и 4.
Может быть сконструирован детектор 450 флуоресценции, являющийся узлом, способным к определению величину флуоресценции посредством фотографирования, который включает в себя фотодиод, линзы и фильтр.
В том случае, когда детектор 450 флуоресценции установлен, первый узел 800 для стерилизации может располагаться в передней части детектора 450 флуоресценции в зоне перемещающей части 600.
Часть 300 для электрофореза, которая является составной частью, осуществляющей проверку амплифицированного посредством части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, проверяет размер и количество ДНК.
Конкретнее, сформирована часть 300 для электрофореза, которая включает электрофорезную несущую конструкцию 310, часть 320 для подачи питания; часть 330 для излучения возбуждающего света и часть 350 для фотографирования, и разъем 340 питания сформирован в опорной плите 700. Во-первых, электрофорезная несущая конструкция 310, которая является составной частью, в которую включен материал (например, агарозный гель), необходимый для электрофореза и выполнения процесса электрофореза, разделяет амплифицированную ДНК по размеру. Часть 320 для подачи питания является составной частью, предусмотренной на нижней поверхности 140 корпуса для прямого подачи питания электрофорезной несущей конструкции 310. Разъем 340 питания, который является составной частью, закрепленной на опорной плите 700, контактирует с частью 320 для подачи питания для соединения источника с электрофорезной камерой 310. Предпочтительно, когда сформирована выступающая часть 341, выступающая в направлении электрофорезной несущей конструкции 310, в разъеме 340 питания для подачи питания одновременно со связыванием разъема 340 питания и электрофорезной несущей конструкции 310, и электрическая клемма 311 типа отверстия, в которую вставляется выступающая часть 341, сформирована в электрофорезной несущей конструкции 310.
Часть 330 для излучения возбуждающего света предусмотрена на внутренней нижней поверхности корпуса 100 в положении, в котором установлена электрофорезная несущая конструкция 310, для излучения возбуждающего света в направлении электрофорезной несущей конструкции 310. В этом случае электрофорезная несущая конструкция 310 и заданное пространство опорной плиты 700, в котором расположена электрофорезная несущая конструкция 310, изготовлены из материала, посредством которого пропускается возбуждающий свет, излучаемый частью 330 для излучения возбуждающего света. Между тем, поскольку предпочтительно, когда часть 330 для излучения возбуждающего света однородно излучает свет во всю электрофорезную несущую конструкцию 310, в том случае, когда часть 330 для излучения возбуждающего света сформирована из множества LED, предпочтительно, когда слой рассеивающего свет материала, изготовленный из материала, рассеивающего возбуждающий свет, например, молочно-белого акрилового материала, присутствует в фиксирующей плите 750 для электрофорезной несущей конструкции, соответствующей заданному пространству опорной плиты 700, в котором располагается электрофорезная несущая конструкция 310. Кроме того, в части 330 для излучения возбуждающего света используются LED, в основном излучающие свет в диапазоне длин волн возбуждающего света, и плита основания электрофорезной несущей конструкции 310 может быть изготовлено из материала, полностью поглощающего свет в диапазоне длин волн флуоресценции нуклеиновой кислоты, включенный в рассеянный возбуждающий свет, при прохождении посредством опорную плиту 700, и максимально пропускающего свет в диапазоне длин волн возбуждающего света, так что во время выявления флуоресценции фоновый свет минимизируется, в силу чего увеличивается до предела чувствительность детектирования нуклеиновых кислот. В качестве примера, в случае использования Sybr Green в качестве флуоресцентного красителя ДНК используется слой материала с синей окраской, через который проходит свет.
Часть 350 для фотографирования, которая является составной частью, фотографирующей состояние электрофореза, скомпонована из линз, которые способны к получению изображения электрофорезного геля 362 на сенсор полупроводниковый приемник света (CCD) или комплементарный металлооксидный полупроводник (CMOS), и фильтра для отсечки коротких длин волн, отсекающего случай возбуждающего света на линзах и пропускающий свет в диапазоне длин волн, равном и большем диапазону(а) длин волн флуоресценции, порожденному от ДНК. Часть 350 для фотографирования может фотографировать и передавать ситуацию в развитии и конечный результат электрофореза (см. фиг. 5). Часть 350 для фотографирования может быть установлена на верхней поверхности корпуса 100, но более предпочтительно, когда часть 350 для фотографирования установлена на несущей конструкции 610 перемещающей части 600, так что часть 350 для фотографирования подтверждает состояние части 300 для электрофореза в более близком положении. Здесь, в том случае, когда необходимо, чтобы часть 350 для фотографирования располагалась рядом с электрофорезной камерой 310, пипетка 500 сохраняется в штативе 510 для пипеток. Часть 350 для фотографирования установлена на несущей конструкции 610 перемещающей части 600, так что расстояние при фотографировании может быть уменьшено, так что преимущество заключается в том, что фотографирование может выполняться с высокой чувствительностью.
Кроме того, эластичный узел 321 вставлен в нижний участок части 320 для подачи питания, чтобы часть 320 для подачи питания и разъем 340 питания устойчиво соединялись при вставке опорной плиты 700, и предпочтительно, когда, поскольку опорная плита вставляется в корпус 100, сформированы первая и вторая контактирующие части 342 и 322, контактирующие друг с другом и соединяющиеся друг с другом, на нижней поверхности разъема 340 питания и верхней поверхности части 320 для подачи питания. Кроме того, предпочтительно, когда первая контактирующая часть 342 разъема 340 питания сформирована с первой скошенной частью 343, скошенной в центральном направлении первой контактирующей части 342 в ее угловой части в направлении вставки опорной плиты 700, а вторая контактирующая часть 322 части 320 для подачи питания сформирована со второй скошенной частью 323, скошенной в центральном направлении второй контактирующей части 322 в ее угловой части в направлении, противоположном направлению вставки опорной плиты 700 в направлении длины корпуса 100, так чтобы первая контактирующая часть 342 разъема 340 питания и вторая контактирующая часть 322 части 320 для подачи питания полностью контактировали друг с другом. Во время вставки опорной плиты 700, хотя первая скошенная часть 343 разъема 340 питания и вторая скошенная часть 323 части 320 для подачи питания контактируют друг с другом, чтобы быть таким образом проводниками, эластичный узел 321 сжимается, и первая контактирующая часть 342 разъема 340 питания и вторая контактирующая часть 322 части 320 для подачи питания могут сильно контактировать друг с другом в конечном положении вставки опорной плиты 700, так что электроэнергия может легко переноситься.
Кроме того, в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением лоток 360 для геля, который способен позволить выполнить электрофорез во всей зоне электрофорезной несущей конструкции 310, может использоваться, как показано на фиг. 22, и электрофорез может быть выполнен только с использованием половины образцов, используя лоток 360-1 для геля, позволяющий поместить два геля 362 для электрофореза в электрофорезную несущую конструкцию 310, как показано на фиг. 23.
В случае, представленном на фиг. 23, половина биологических образцов и пипеток 500 может быть установлена, и только половина образцов используется в части для очистки и части для амплификации, а остальные образцы могут использоваться позже. Кроме того, в части 300 для электрофореза губка может быть установлена в верхнем участке его замкнутой части, так чтобы раствор, необходимый для электрофореза, не переливался через край.
Случай, когда часть 361 для фиксации геля 363 для электрофореза выступает из нижних поверхностей лотков 360 или 360-1 для гелей, представлен в качестве примера на фиг. 22 и 23.
Гель 362 для электрофореза, который могут легко приготовить квалифицированные в данной области техники специалисты, готовят посредством кипячения раствора, содержащего агарозный гель (1-5%), установки гребенки, включающей лунки 363 для загрузки, создаваемые в том же положении, что и ряд пипеток 500, до затвердения раствора, расположения лотка 360 или 360-1 для геля на горизонтальной поверхности в положении, в котором обе стороны лотка 360 или 360-1 для геля заблокированы, выливания гелевого раствора в жидком состоянии и затем охлаждения вылитого гелевого раствора. В этом случае формируется полая часть геля, соответствующая части 361 для фиксации геля для электрофореза, которая блокирует перемещение геля вперед и назад, так что во время загрузки амплифицированного продукта в лунку 363 для загрузки, используя пипетку 500, точное положение может сохраняться.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением может использоваться гель 362 для электрофореза, имеющий различные формы, и, соответственно, помимо формы, представленной на чертежах, форма электрофорезной несущей конструкции 310 может быть изменена.
Кроме того, в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением часть 900 для хранения маркера, в которую включен маркер и материал флуоресцентного красителя, может быть, кроме того, сформирована в части 300 для электрофореза.
Часть 900 для хранения маркера имеет конфигурацию, включающую пробирку 920 с маркером, в которую включен маркер и материал флуоресцентного красителя, и штатив 910 для пробирки с маркером, в который установлена пробирка 920 с маркером, и предпочтительно, когда штатив 910 для пробирки с маркером предусмотрен с возможностью съема в опорной плите 700, так что маркер можно было легко включать.
Пипетку 500 устанавливают во множественном числе для образования рядов, и она является составной частью, перемещающей биологические образцы, образцы или реагент, очищенную нуклеиновую кислоту-мишень и амплифицированную ДНК, которые используются во всех зонах части 200 для очистки, части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты и части 300 для электрофореза. Другими словами, пипетка 500, которая является составной частью, всасывающей и спускающей биологические образцы, образцы или реагент, очищенную нуклеиновую кислоту-мишень и амплифицированную ДНК, осуществляет очистки, перемещаясь к лункам в рядам с первого по N-ый в многолуночном планшетном комплекте 210 части 200 для очистки, перенося очищенную нуклеиновую кислоту-мишень в часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты и перенося амплифицированную ДНК в пробирку с маркером, часть 300 для электрофореза, и т.п.
Пипетка 500 является составной частью, переносящей различные материалы во всем устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов настоящего изобретения, и множество пипеток 500 формируют ряды. Число пипеток 500, предусмотренных в поперечном направлении при образовании одного ряда, равно числу лунок 211, расположенных в поперечном направлении многолуночного планшетного комплекта 210.
Кроме того, предпочтительно, когда пробирка 411 для амплификации используется так, что число пробирок 411 для амплификации равно числу пипеток 500, формирующих один ряд, и числу лунок 211 многолуночного планшетного комплекта 210. Хотя случай, когда двенадцать лунок 211 многолуночного планшетного комплекта 210 в поперечном направлении формируют восемь рядов, а пипетки 500 формируют один ряд, представлен в качестве примера на чертежах, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается им. Конкретнее, для увеличения числа образцов, исследуемых за раз, может использоваться множество рядов, и может использоваться двенадцать или более лунок.
Перемещающая часть 600 является составной частью, способной обеспечивать установку, выполнение всасывания и спуска, отсоединение и перемещение пипетки 500 посредством пипеточному узлу 630, и детализированная конфигурация перемещающей части 600 для обеспечения выполнения вышеотмеченных операций будет описана ниже.
Перемещающей части 600 могут быть приданы различные формы, и форма, представленная на фиг. 3-8, будет описана ниже, но устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается ей.
Во-первых, перемещающая часть 600 перемещается в направлении длины корпуса 100. В качестве примера, поддерживающая штанга 150 установлена в корпусе 100 в направлении длины, и ползун 621 сформирован в несущей конструкции 610 перемещающей части 600 и направляется поддерживающей штангой 150 для перемещения таким образом в направлении длины. В этом случае в перемещающей части 600 могут быть сформированы мотор 622 для перемещения по Х-оси и ремень 623 для перемещения по Х-оси, соединенный с мотором 622 для перемещения по Х-оси, для перемещения перемещающей части 600.
Далее, конфигурация установки пипетки 500 представлена на фиг. 6. Со ссылкой на фиг. 6, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением включает часть для установки пипеток, включающую фиксирующую плиту 644 для пипеточного узла для установки таким образом пипетки 500 в пипеточном узле 630.
Фиг. 6 является изображением, демонстрирующим состояние, в котором пипетка 500 установлена на выступающую часть 644-1 для крепежа пипеток при работе фиксирующей плиты 644 пипеточного узла. Здесь пипетка 550 скрывает выступающую часть 644-1 для крепежа пипеток, так что выступающая части 644-1 для крепежа пипеток не представлена (конфигурация выступающей части 644-1 для крепежа пипеток представлена на фиг. 8).
Часть для установки пипеток включает выступающую часть 644-1 для крепежа пипеток, на которую устанавливается пипетка, фиксирующую плиту 644 пипеточного узла, сформированного с выступающей частью 644-1 для крепежа пипеток, и составные части, делающие возможным перемещение фиксирующей плиты 644 пипеточного узла в вертикальном направлении.
В качестве составных частей, делающих возможным перемещение фиксирующей плиты 644 пипеточного узла в вертикальном направлении, случай, когда сформированы: винт 641 по оси Z, гайка 645 винта по оси Z, направляющий стержень 646 по оси Z, ползун 647 направляющего стержня по оси Z, мотор 642 для перемещения по оси Z, зафиксированный на несущей конструкции 610 перемещающей части, и движущийся по оси Z ремень 643, передающий вращательное движение мотора 642 для перемещения по оси Z на винт 641 по оси Z для вращения винта 641 по оси Z, представлен на фиг. 6.
В этом случае при работе мотора 642 для перемещения по оси Z фиксирующая плита 644 пипеточного узла перемещается по направляющему стержню 646 по оси Z в результате вращения винта 641 по оси Z, прикрепленного к остову 610 перемещающей части.
Т.е. в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, по мере вращения мотора 642 для перемещения по оси Z фиксирующая плита 644 пипеточного узла перемещается в вертикальном направлении, и выступающая часть 644-1 для крепежа пипеток вставляется в верхнюю часть пипетки 500 в результате перемещения фиксирующей плиты 644 пипеточного узла вниз, так что пипетка 500 может быть установлена.
Между тем, во время установки пипетки 500, после достаточного поднятия положения плунжера 631, пипетка 500 может вставляться в результате поворота винта 641 по оси Z для допуска опускания в направлении пипетки 500 фиксирующей плиты 644 пипеточного узла.
Кроме того, предпочтительно, когда пипеткой 500 можно устойчиво управлять посредством установки устройств, имеющих отношение к операциям пипетки 500, на фиксирующую плиту 644 пипеточного узла, перемещающейся к верхней и нижней частям перемещающей части 600.
Пипеточный узел 630 установлен на несущей конструкции 610 перемещающей части, который является опорной точкой вертикального движения фиксирующей плиты 644 пипеточного узла, для регулирования таким образом операций всасывания в и спуска из пипетку(и) 500. Кроме того, пипетка 500 может перемещаться в направлениях длины (по оси Х) и высоты (по оси Z) корпуса 100, и конфигурация для регулирования всасывания в и спуска из пипетку(и) 500 будет описана со ссылкой на фиг. 7.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением всасывание опорожнение пипетки 500 можно скоординировать посредством части для регулирования работы пипетки, включающей плунжер 631, сконструированный в верхнем участке пипеточного узла 630, и фиксирующую плиту 634 для плунжеров, установленную на плунжерах 631 и перемещаемую в вертикальном направлении.
Здесь пипеточный узел 630 включает часть для регулирования работы пипетки с герметизацией посредством пипетки 500 в качестве составной части, делающей возможной координацию операций всасывания в и спуска из пипетку(и) 500, причем часть для регулирования работы пипетки включает плунжер 631, фиксирующую плиту 634 для плунжеров и узел для перемещения фиксирующей плиты 634 для плунжеров в вертикальном направлении (узел, способный оказывать давление на плунжер 631).
Сконструирован узел для перемещения фиксирующей плиты 634 для плунжеров в вертикальном направлении, который включает плунжерный мотор 632, перемещающий плунжер 631 в вертикальном направлении, винт 635 для перемещения плунжера, вращение которого осуществляется посредством плунжерного ремня 633, гайку 636 винта для перемещения плунжера, прикрепленную к фиксирующей плите 634 для плунжеров, для вертикального перемещения фиксирующей плиты 634 для плунжеров в результате вращения винта 635 для перемещения плунжера, и фиксирующую плиту 634 для крепления плунжера 631 и гайку 636 винта для перемещения плунжера на плунжере 631.
Плунжерный мотор 632 может быть предусмотрен на самой верхней плите, поддерживаемой направляющим стержнем 637 для плунжера, установленным в фиксирующей плите 634 для плунжера.
Для настройки вертикального перемещения гайки 636 винта для перемещения плунжера и перемещения плунжера друг с другом, фиксирующая плита 634 устанавливается для плунжеров на плунжерах 631, и плунжеры 631 и гайка 636 винта для перемещения плунжера крепятся к ней.
Описывая операцию, по мере вращения винта 635 для перемещения плунжера фиксирующая плита 634 для плунжеров перемещается в вертикальном направлении по направляющему стержню 637 для плунжера, направляющему перемещение в вертикальном направлении, так что плунжеры вертикально перемещаются в пипеточный узел 630 при сохранении герметизации для выполнения таким образом операций всасывания в и спуска из пипетку(и) 500.
Пример осуществления отсоединения пипетки 500 представлен на фиг. 8, и в примере, представленном на фиг. 8, используются плита 638-1 для сжатия пипетки, фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки и штыри 638 для сжатия пипетки.
Конкретнее, зона плиты 638-1 для сжатия пипетки, соответствующая выступающей части 644-1 для крепежа пипетки, является полой, и, когда пипетка 500 установлена на выступающей части 644-1 для крепежа пипетки, плита 638-1 для сжатия пипетки расположена между нижней поверхностью фиксирующей плиты 644 пипеточного узла и верхней поверхностью пипетки 500, так чтобы контактировать друг с другом.
Фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки является плоской формой, расположенной над пипеточным узлом 630, и штырь 638 для сжатия пипетки имеет длину, превышающую высоту пипеточного узла 630, и соединяет плиту 638-1 для сжатия из пипетки и фиксирующую плиту 639 для штырей для сжатия пипетки.
То есть, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что, когда фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки перемещается вниз в результате работы части для регулирования работы пипетки, фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки, штырь 638 для сжатия пипетки и плита 638-1 для сжатия пипетки опускаются с проталкиванием пипетки 500, так что пипетка 500 отсоединяется от выступающей части 644-1 для крепежа пипетки.
Другими словами, в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, когда пипетка 500 установлена, пипетка 500 проталкивает плиту 638-1 для сжатия пипетки и штырь 638 для сжатия пипетки, так что фиксирующая плита 639 для штырей для сжатия пипетки проталкивается вверх пипеточного узла 630 с расположением в силу этого от верхнем участке пипеточного узла 630 на заданном расстоянии, как показано на фиг. 6. Для отсоединения пипеток 500, в случае поворота винта 635 для перемещения плунжера для перемещения фиксирующей плиты 634 для плунжера вниз так, чтобы она контактировала с верхней частью пипеточного узла 630, фиксирующая плита 634 для плунжера проталкивает плиту 639 для крепежа штырей для сжатия пипетки, штырь 638 для сжатия пипетки и плиту 638-1 для сжатия пипетки, пипетки 500 могут отсоединяться, как показано на фиг. 8.
Первый узел 800 для стерилизации является составной частью, установленной на подвижном уровне 600, и может использоваться ультрафиолетовая лампа.
Предпочтительной является установка первого узла 800 для стерилизации в особенности на детекторе 450 флуоресценции среди всех компонентов, формирующих перемещающая часть 600, для легкого контролирования его положения и допуска расположения первого узла 800 для стерилизации так, чтобы он находится вблизи мишени стерилизации. Случай, когда первый узел 800 для стерилизации сконструирован с установкой на боковой поверхности детектора 450 флуоресценции и испускает ультрафиолетовые лучи или озон вниз, представлен в качестве примера на фиг. 5. Кроме того, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением может, кроме того, включать отражающий узел 810, так чтобы эффект стерилизации первого узла 800 для стерилизации мог интенсивно проявляться в конкретном положении. Первый узел 800 для стерилизации используется для инактивации генетически амплифицированного продукта и может использоваться вблизи реакционного сосуда для амплификации гена в результате работы перемещающей части 600 для инактивации генетически амплифицированного продукта, так что инактивация генетически амплифицированного продукта может быть увеличена до предела.
В устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением второй узел 820 для стерилизации, образованный из одного из ультрафиолетовой лампы и генератора озона, может, кроме того, предусматриваться в корпусе, помимо первого узла 800 для стерилизации. Кроме того, первый узел 800 для стерилизации может стерилизовать каждую из составных частей части 200 для очистки, части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты и части 300 для электрофореза посредством перемещения перемещающей части 600, и все составные могут быть подвергнуты стерилизации, используя второй узел 820 для стерилизации.
Кроме того, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением может, кроме того, включать опорную плиту 700.
Опорная плита 700 имеет структуру, в которой многолуночный планшетный комплект 210 и электрофорезная несущая конструкция 310 предусмотрены с возможностью съема, и опорная плита 700 может направляться посредством направляющей части 130, установленной на нижней поверхности корпуса 100, чтобы быть таким образом перемещаемой в направлении длины корпуса 100 посредством открывающейся части 110. Кроме того, как описано выше, в опорной плите 700 могут предусматриваться штатив 280 для пробирок с биологическими образцами, штатив 510 для пипеток и штатив 910 для пробирки с маркером так, чтобы быть устанавливаемыми и отсоединяемыми. В многолуночный планшетный комплект 210 включен образец или реагент, необходимый для очистки, вместе с биологическими образцами, в электрофорезную несущую конструкцию 310 включен материал, необходимый для электрофореза, и в пробирку 920 для маркера включен маркер и материал флуоресцентного красителя ДНК, необходимый для электрофореза. Опорная плита 700 сформирована так, чтобы многолуночный планшетный комплект 210, электрофорезная несущая конструкция 310, штатив 280 для пробирок с биологическим образцами, штатив 510 для пипеток и штатив 910 для пробирки с маркером, которые являются составными частями, могли быть установлены в нее и отсоединены от нее. Следовательно, преимущество заключается в том, что пользователь может подготовить анализ посредством простого способа установки и вставки каждой из составных частей. Между тем, пробирка 411 для амплификации и фиксирующая часть 430 для пробирок для амплификации, которые являются составными частями, непосредственно устанавливаемыми на части 420 для передачи тепла посредством второй посадочной ямки 702 опорной плиты 700, устанавливаются после вставки опорной плиты 700 в корпус 100.
Направляющая часть 130 сформирована на внутренней нижней поверхности корпуса 100 для перемещения опорной плиты 700 в направлении длины, и на верхней поверхности одной части, примыкающей к отрывающейся части 110, сформирована ручка 710, так что пользователь может легко вынуть опорную плиту 700 для установки необходимых составных частей и вставить опорную плиту 700.
Кроме того, в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, для точного положения, в которое опорная плита 700 вставляется в корпусе 100 и устанавливается, первая часть 720 для фиксации положения сформирована на концевой части другой части (части, противоположной части рядом с открывающейся частью 110) опорной плиты 700; и сформирована вторая часть 120 для фиксации положения, установленная в положении корпуса 100, соответствующем первой части 720 для фиксации положения, но первая и вторая части 720 и 120 для фиксации положения могут крепиться друг к другу посредством магнита. Форма, в которой третий неподвижно закрепленный магнит 721 сформирован в первой части 720 для фиксации положения и прикрепляется ко второй части 120 для фиксации положения, представлена на фиг. 4. Кроме того, в устройстве 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, третий неподвижно закрепленный магнит 721 может быть расположен во второй части 120 для фиксации положения, или третьи неподвижно закрепленные магниты 721, соединенные и первой, и со второй частями 720 и 120 для фиксации положения, могут быть соответственно расположены. Кроме того, вторая часть 120 для фиксации положения может иметь форму паза, соответствующую форме первой части 720 для фиксации положения. Следовательно, устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущество, заключающееся в том, что положение, в которое вставляется опорная плита 700 в корпусе 100, может быть задано, и точное положение может сохраняться, как оно есть, во время процесса анализа.
Кроме того, в опорной плите 700 может быть предусмотрен с возможностью съема сосуд 740 для жидких отходов, в котором хранятся использованные жидкие отходы.
Жидкими отходами являются жидкие отходы, отбрасываемые во время процесса очистки биологических образцов и т.п., и в опорной плите 700 может быть предусмотрен с возможностью съема сосуд 740 для жидких отходов, для легкого в силу этого использования.
Контролирующая часть является составной частью, контролирующей часть 200 для очистки, часть 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, часть 300 для электрофореза и перемещающая часть 600, и контролирует все составные части, которые должны контролироваться, помимо вышеотмеченных составных частей.
Между тем, в способе автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением используется устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов, описанное выше.
Следовательно, в способе автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, все процессы, необходимые для количественного анализа размеров амплифицированных продуктов благодаря очистке, амплификации и электрофорезному количественному анализу, выполняются, используя одно устройство (устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением), так что преимущества заключаются в том, что неудобство, обусловленное использованием множества устройств, может быть исключено, и эффективность и точность всего анализа может быть увеличена.
Способ автоматического анализа биологических образцов, используя устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением, будет описан со ссылкой на фиг. 24. Способ включает этап очистки (S10) - получения целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов; этап амплификации (S20) - амплификации целевой нуклеиновой кислоты, очищенной на этапе очистки (S10), и этап проведения электрофореза (S30).
Кроме того, стадия очистки (S10) включает этап установки пипеток - перемещения перемещающей части 600 для вставки пипеток 500 в зафиксированный пипеточный узел 630, и этап получения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора - перемещения перемещающей части 600 для переноса/смешивания биологических образцов, содержащихся в пробирке для биологического образца, и одного или более образцов или реагентов, необходимых для очистки, соответственно включенных в лунки рядов с первого по N-ый в многолуночном планшетном комплекте 210, для получения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора.
Стадия получения раствора, содержащего нуклеиновую кислоту-мишень, включает этап растворения биологического образца, включающего нуклеиновую кислоту-мишень, для элюирования целевой нуклеиновой кислоты; этап присоединения целевой нуклеиновой кислоты, включенной в гомогенный раствор биологических образцов, к магнитным частицам и удаления раствора других биологических материалов; этап промывки магнитных частиц - удаления других примесей из магнитных частиц, включающих присоединенную к ним нуклеиновую кислоту-мишень; этап сушки магнитных частиц - удаления используемого для промывки растворителя, содержащегося в магнитных частицах, и этап получения - добавления раствора для элюирования для отсоединения целевой нуклеиновой кислоты, присоединенной к магнитным частицам.
В этом случае, на этапе очистки (S10), если необходимо, выполняются стадия приложения магнитных полей к лункам в конкретном ряду в многолуночном планшетном комплекте 210 посредством части 201 для приложения магнитного поля и стадия нагревания лунок в конкретном ряду в многолуночном планшете/ комплекте 210 посредством нагревающей части 202.
Кроме того, на этапе сушки магнитных частиц, после отсоединения и перемещения пипеток 500, установленных в несущей конструкции 610 перемещающей части 600, вакуумный модуль 291 устанавливают и затем перемещают так, чтобы он не контактировал с внутренней частью лунок многолуночного планшетного комплекта 210, включающих магнитные частицы. Затем посредством вакуумного насоса 295 воздух засасывают и выпускают. В это же время лунки нагревают посредством нагревающей части 202, так что время сушки используемого для промывки растворителя может быть сокращено.
Кроме того, стадия амплификации (S20) может включать этап смешивания - перемещения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора, полученного посредством этапа очистки (S10), в пробирку 411 для амплификации для выполнения смешивания и этап регулирования температуры посредством части 420 для передачи тепла для выполнения амплификации.
Описывая этап амплификации (S20) более подробно, стадия смешивания представляет собой этап перемещения перемещающей части 600, установки пипеток 500, устанавливаемых в несущей конструкции 610 перемещающей части, для перемещения содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора, полученного посредством этапа очистки (S10), в пробирку 4111 для амплификации части для амплификации, и смешивания содержащего нуклеиновую кислоту-мишень раствора с реакционным раствором.
Стадия регулирования температуры является этапом регулирования температуры посредством части 420 для передачи тепла для выполнения амплификации.
В этом случае, поскольку в части 400 для амплификации нуклеиновой кислоты, в которой выполняется стадия амплификацию (S20), пробирки 411 для амплификации могут быть установлены самое большее в два ряда, могут использоваться пробирки 411 для амплификации в первом ряду, или пробирки 411 для амплификации во втором ряду могут использоваться для другого анализа позже.
Кроме того, в случае амплификации генов, используя метод ОТ-ПЦР и метод «вложенной» ПЦР, используются пробирки 411 для амплификации, в которые включены различные материалы, в двух рядах, и пробирки для амплификации в каждом ряду могут устанавливаться до температуры, подходящей для каждого из этапа реакции.
Конкретнее, в случае амплификации генов, используя метод ОТ-ПЦР, реакционный раствор для обратной транскрипции находится в пробирках 411 для амплификации в первом ряду, так что реакция обратная транскрипция может осуществляться посредством смешивания реакционного раствора для обратной транскрипции с содержащим нуклеиновую кислоту-мишень раствором, а реакционный раствор для ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации во втором ряду, так что реакция ПЦР может осуществляться посредством смешивания реактанта реакции обратной транскрипции.
В случае «вложенной» ПЦР, реакционный раствор для первичной ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации в первом ряду, так что реакция первичная ПЦР может осуществляться посредством смешивания реакционного раствора для первичной ПЦР с содержащим нуклеиновую кислоту-мишень раствором, а реакционный раствор для вторичной ПЦР находится в пробирках 411 для амплификации во втором ряду, так что реакция «вложенная» ПЦР может осуществляться посредством смешивания реактанта реакции первичной ПЦР.
В этом случае между этапом смешивания и этапом регулирования температуры может, кроме того, выполняться, стадия герметизации для предотвращения испарения реакционного раствора.
Стадия герметизации должна предотвращать испарение, порождаемое во время реакции из-за открытого верхнего участка пробирки 411 для амплификации, и может выполняться посредством расположения материала для предотвращения испарения на верхнем слое реакционного раствора.
Материал для предотвращения испарения не должен подвергаться испарению при 100°С, не должен оказывать влияние на реакцию амплификации гена и не должен быть легким материалом с удельной массой, меньшей таковой реакционного раствора. В качестве примера материала для предотвращения испарения минеральное масло или парафин, плавящийся при приблизительно 60-70°С, может использоваться.
Если парафин, который может использоваться в качестве материала для предотвращения испарения, содержится в пробирке для амплификации вместе с реакционным раствором, стадия герметизации может быть пропущена.
Стадия проведения электрофореза (S30) включает этап смешивания с маркером, этап выполнения электрофореза и этап анализа.
Стадия смешивания с маркером может выполняться посредством перемещения пипетки 500 в пробирку 411 для амплификации, наполненную окончательно амплифицированным продуктом, посредством перемещающей части 600, всасывания амплифицированного продукта в заданном количестве и перемещения пипетки в пробирке 910 с маркером, наполненную раствором, содержащим маркер и материал флуоресцентного красителя, для смешивания амплифицированного продукта и раствора маркера друг с другом.
Стадия выполнения электрофореза является этапом перемещения амплифицированного продукта, смешанного с маркером, в лунку 363 для загрузки в агарозный гель электрофорезной несущей конструкции 310 для загрузки смеси с амплифицированным продуктом в лунку для загрузки в агарозный гель и подачи питания электрофорезной несущей конструкции 310 посредством части 320 для подачи питания и разъему 320 питания для выполнения электрофореза.
Стадия анализа является этапом излучения света посредством части 330 для излучения возбуждающего света и подтверждения результатов электрофореза, используя часть 350 для фотографирования.
В это время, как показано на фиг. 25, стадия приготовления (S40) может дополнительно выполняться до этапа очистки (S10). Стадия приготовления (S40) включает первый установочный этап вынимания опорной плиты 700 из корпуса 100 и установки электрофорезной несущей конструкции 310, штатива 510 для пипеток, многолуночного планшетного комплекта 210, штатива 280 для пробирок с биологическими образцами, сосуда 740 для жидких отходов, штатива 910 для пробирки с маркером и пробирки 920 с маркером на опорную плиту 700; этап вставки опорной плиты 700 так, чтобы первая часть 720 для фиксации положения и вторая часть 120 для фиксации положения контактировали друг с другом для их крепления таким образом друг с другом; и второй установочный этап размещения пробирок 411 в опорных пазах 421 части 420 для передачи тепла, установка которой осуществляется посредством второй посадочной ямки 702 опорной платы 702, и фиксации пробирки 411 для амплификации посредством части 430 для фиксации пробирки для амплификации.
Кроме того, стадия инактивации может, кроме того, выполняться между этапом амплификации (S20) и этапом проведения электрофореза (S30).
Стадия инактивации предназначена для инактивации амплифицированной нуклеиновой кислоты до этапа смешивания с маркером для выполнения этапа проведения электрофореза (S30) после этапа амплификации гена (S20) и представляет собой этап инактивации продукта амплификации нуклеиновой кислоты посредством фотохимической реакции посредством перемещения перемещающей части 600 для размещения детектора 450 флуоресценции, включающего первый узел 800 для стерилизации, прикрепленного к нему, над пробиркой 411 для амплификации и эксплуатации первого узла 800 для стерилизации для испускания ультрафиолетовых лучей.
Как описано выше, устройство 1000 и способ для автоматического анализа биологических образцов в соответствии с настоящим изобретением имеют преимущества, заключающиеся в том, что все процессы очистки, амплификации и анализа целевой нуклеиновой кислоты из биологических образцов могут выполняться в одном устройстве, и надежность и эффективность анализа могут быть увеличены.
Между тем, в соответствии с настоящим изобретением, способ измерения концентрации антигена, используя количественную иммуно-ПЦР, может выполняться, используя устройство 1000 для автоматического анализа биологических образцов, так что концентрацию антигена, содержащегося в биологических образцах, можно количественно определить, выполняя количественную иммуно-ПЦР.
Настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутыми примерными вариантами субстанций и может применяться по-разному, и может быть по-разному модифицировано без отступа от сущности настоящего изобретения, заявленного в формуле изобретения.