專利名稱：自動化dna提純裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于自動化DNA(脫氧核糖核酸)提純裝置的發(fā)明，特別是關(guān)于由細(xì)胞培養(yǎng)液等各種含DNA的液體中自動進(jìn)行分離及提純DNA的裝置。
例如，已經(jīng)報道了用加熱法(boiling method；holms，D.S.and M.Quigley，1981，Anal.Biochem.114193)及堿溶菌法(alkaline lysismethod；Birnboim，H.C.及J.Doly，1979，Nucleic Acids Res.71513)作為從大腸桿菌及其他細(xì)菌轉(zhuǎn)化株中分離質(zhì)粒DNA的方法。
作為得到高純度DNA的方法，采用氯化銫密度梯度離心分離方法來提純質(zhì)粒DNA的方法也是眾所周知的。但是此方法不僅相當(dāng)消耗時間，而且，由于包含著洗凈劑媒介溶解(detergent—mediatedlysis)階段、蛋白酶處理階段、有機(jī)溶劑提純及乙醇沉淀階段，所以，將其作為大規(guī)模分離和提純DNA的商業(yè)性方法是很困難的。
此外，在NaI或NaCIO4等離液序列高的陰離子鹽(chaotropicsalts)存在的條件下，將含DNA的液體中的DNA吸附在SiO2或玻璃表面使之分離的方法也是人所共知的(Marko，M.A.等，1982，Aprocedure for the large scale isolation of highly purified DNA usingalkaline extraction and binding to glass powder.Anal.Biochem.121382-387；Vogeistein.B.等，1979，Preparative and analyticalpurification of DNA from agarose.proc.Natl.Acad.Sci.USA 76615-619)。這種在氧化硅或玻璃表面的離液序列高的陰離子鹽誘導(dǎo)DNA吸附的方法是從細(xì)胞溶菌液中分離及提純?nèi)旧wDNA及質(zhì)粒DNA時常用的方法(Buffone，G.J.等，1991，Clin.Chem.37，1945)。
上述的DNA吸附反應(yīng)是使用具有可吸附DNA的表面的氧化硅粒子懸濁液或被壓縮了的玻璃纖維，在pH值為4～5的鹽酸胍緩沖液體內(nèi)，或pH值為7.5～8的4M的碘化鈉液體內(nèi)進(jìn)行的。
近來，在基因組研究、血液試驗、作物種子檢查、農(nóng)產(chǎn)品檢疫、微生物環(huán)境檢查等方面，需求一種可以一次從多個生物樣品中提純DNA的裝置。
如上所述，DNA的分離及提純過程是核苷酸序列分析、基因增殖、無性繁殖等必不可少的過程，但是，傳統(tǒng)的手工操作的提純方法，不僅需要很多的時間和勞動力，而且由于操作者的熟練程度不同，提純出來的DNA的量也不同。
為了解決這些問題，一直致力于開發(fā)DNA的自動化提純裝置。但至今已開發(fā)的DNA提純裝置，一次可處理的樣品數(shù)量有限，不能連續(xù)供給而是順序供給含DNA的液體，所以還不能在短時間內(nèi)大量提純DNA。
再者，由于以上的現(xiàn)有DNA提純裝置在注入各種液體時采用了一次性注射針，所以是不經(jīng)濟(jì)的，而且過濾過程及DNA吸附過程完全不能自動化。
因此，行業(yè)界一直力求開發(fā)一種自動化DNA提純裝置，用自動化的方法從多個含DNA的液體樣品中同時分離及提純DNA，并且利用可反復(fù)使用的注射針替代一次性注射針。
為了制作這樣的自動化DNA提純裝置，就必須有按照所定的順序選擇多種樣品，并且精確地進(jìn)行定量注入的注射裝置。
但是，目前已開發(fā)的旋轉(zhuǎn)式多通道閥存在著很多缺點(diǎn)，例如，樣品在流路的接點(diǎn)處向外泄漏，或液體樣品在分注針末端殘留有形如液滴的問題，還不能用于把多種樣品逐次精確定量注入的自動化DNA提純裝置上。
因此，高效的自動化DNA提純裝置需要這樣的多通道定量控制閥，它可以使樣品的泄漏減小到最少，還可以用脈沖的方式供給樣品、防止分注針末端形成液滴，以能更精確地定量注入的新方式控制液體的注入。
此外，為了從多種含DNA的液體樣品中，用自動化的方法同時分離及提純DNA，自動化DNA提純裝置還需要開發(fā)按所定的順序連續(xù)供給多種含DNA樣品的注入裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的在于提供同時從含DNA的各種液體樣品中在短時間內(nèi)大量地把DNA分離及提純出來的DNA提純裝置。
為達(dá)到這一目的，本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的特征是包括供給各種含DNA的液體和液體試劑的液體供給裝置10；移送貯存在上述液體供給裝置中的各種液體的多個流路21；控制選擇和移送上述各種液體的控制閥22、24、25；定量吸入和排出上述各種液體的多個注射器23；通過多個液體流路分別與上述多個注射器23連接的多個分注針26；
使上述多個分注針和/或多穴板上下和/或左右移動的移動裝置30；將上述多穴板中的液體進(jìn)行真空減壓過濾的真空座41；在上下方向上移動上述多個多穴板的多穴板臺架31；安裝上述多穴板臺架移送來的多穴板的多個多穴板座40；以及按照輸入的計算機(jī)程序進(jìn)行控制的控制裝置，用于控制選擇和移送上述各種液體的控制閥的動作、控制定量吸入和排出液體的上述多個注射器的動作、控制連接這些注射器的上述分注針的移動、控制按順序移送裝在多穴板臺架的多穴板、以及搖動裝置座及真空座按次序運(yùn)轉(zhuǎn)等。
本發(fā)明的自動化DNA提純裝置，還可以有選擇地設(shè)置洗凈上述分注針的洗凈臺60和/或搖動上述多穴板的搖動裝置50。
本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)受所述控制裝置控制，該控制裝置按照預(yù)先輸入的計算機(jī)程序，按次序指示、調(diào)節(jié)或中斷所有操作。本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的機(jī)械操作由馬達(dá)驅(qū)動，通過控制裝置的電氣信號來控制?？刂崎y的操作及液體的移送按照控制裝置發(fā)出的電氣信號，由壓縮機(jī)和/或氣泵(圖中未示)所產(chǎn)生的氣壓而動作。
上述控制裝置由裝有各種記憶裝置、中央處理器、輸入輸出裝置等眾所周知的一般的計算機(jī)構(gòu)成。在上述控制裝置中輸入了控制DNA的分離及提純過程的各個階段的計算機(jī)程序，這種計算機(jī)程序可以使用現(xiàn)在市場上銷售的過程處理軟件。
圖2是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的正視圖。
圖3是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的平面圖。
圖5a是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的液體控制閥的正視圖。
圖5b是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的控制閥的斷面圖。
最佳實施例下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的主要部分的透視圖。液體供給裝置10位于該提純裝置的下部，它設(shè)置了各種用于貯存各種含DNA的液體的容器和盛裝由真空座排出的廢液的容器，所述液體為，例如，細(xì)菌培養(yǎng)液、溶菌緩沖液、膠合緩沖液(用來吸附DNA)、洗凈緩沖液、洗提緩沖液(DNA脫離附著用)、蒸餾水、洗凈液等。
如圖5a所示，液體控制閥裝置20通過流路21連接上述液體供給裝置10，該控制閥裝置20包括控制通過上述流路21進(jìn)行液體移送的第一控制閥22；通過上述流路21依靠活塞的作用吸入或排出定量液體的注射器23；阻擋由上述注射器23排出的液體向液體供給裝置返流的第二控制閥24；將上述注射器23轉(zhuǎn)送的液體注射到多穴板的各穴中的分注針26；及控制上述注射器23和分注針26之間液體流動的第三控制閥25。
如果打開第一控制閥，通過流路21a從液體供給裝置10供給液體，而此時由于第二控制閥24關(guān)閉，液體不能流入注射器內(nèi)部。然后，第一控制閥22關(guān)閉，第二控制閥24打開，通過用馬達(dá)驅(qū)動的活塞的作用，液體被定量地吸入到注射器23里。上述多個注射器23通過多個流路21b和第三控制閥25分別與多個分注針26連接。定量地吸入到上述注射器里的上述液體通過馬達(dá)驅(qū)動的活塞運(yùn)動排出，然后通過打開了的第三控制閥移送到多個分注針里，并且靠第二控制閥的關(guān)閉不返流到液體供給裝置10。
被這樣移送的液體通過分注針26同時注入到多穴板的各穴(well)里。如上所述，用帶有靠馬達(dá)驅(qū)動活塞的注射器，可以把注入到各穴的液體的量調(diào)節(jié)到1μl的誤差范圍之內(nèi)。隨著活塞的往復(fù)動作，注射器23可以用洗凈緩沖液或洗凈液通過反復(fù)地進(jìn)行吸入及排出洗凈緩沖液或洗凈液而清洗分注針26，而且，還可以用來混合不同的液體。
圖5b是控制閥裝置的詳細(xì)圖示，表示第一控制閥22、第二控制閥24及第三控制閥25的斷面圖，其中第一控制閥21控制通過流路由液體供給裝置10流入注射器的液體，第二控制閥24阻擋注射器24和第一控制閥之間液體逆流，第三控制閥25控制注射器和分注針之間的液體流動。
以上的控制閥裝置由幾個通道塊組成。在每個通道塊的內(nèi)空間有三個閥室，這些閥室中設(shè)置有膜。氣體流路與各閥室相連。氣壓通過氣體流路施加到閥室，使膜膨脹，從而起到遮斷流路的作用。
液體通過流路從所述液體供給裝置10供給。液體通過第一控制閥22、第二控制閥24及第三控制閥25的選擇性控制流向注射器和分注針。在本發(fā)明的自動化DNA提純裝置上，可以用通常的各種電磁閥作為控制閥，也可以根據(jù)需要使用韓國專利申請第10-2000-0055968號說明書中詳細(xì)介紹的多通道定量控制閥裝置。
通過臺架31移送到多穴板座40中的多穴板包括含細(xì)胞培養(yǎng)液的多穴板、過濾細(xì)胞溶菌液的第一過濾板(俘獲過濾板)、吸附DNA的第二過濾板(吸附過濾板)、及從第二過濾板回收DNA的回收過濾板。
在本發(fā)明的自動化DNA提純裝置上，可以使用現(xiàn)在市場上銷售的標(biāo)準(zhǔn)多穴板，例如96(12×8)穴板。插裝在這些板上的穴也可以用通常的DNA分離及提純試驗用的圓筒形管。在穴內(nèi)的下部裝上俘獲過濾器和吸附過濾器等，在其底面上有可以與真空泵相連接的真空吸入口，可以進(jìn)行真空過濾。
在第一過濾板上插裝著的俘獲過濾器，在常壓下不能透過細(xì)胞溶菌液，但在對細(xì)胞溶菌液施加離心力或者進(jìn)行真空減壓吸入的情況下，實現(xiàn)使細(xì)胞溶菌液中的蛋白質(zhì)、染色體DNA、各種細(xì)胞殘留物等不能透過而含質(zhì)粒液體透過的機(jī)能。本發(fā)明的自動化DNA提純裝置可以把眾所周知的具有這種機(jī)能的一般的疏水性過濾器作為俘獲過濾器使用。適用于本發(fā)明的自動化DNA提純裝置的俘獲過濾器，可以是一層聚烯烴過濾層和按疏水性要求進(jìn)行過表面處理的玻璃過濾層結(jié)合成的多層過濾器。韓國專利申請第10-2000-0054999號作了詳細(xì)介紹。
在第二過濾板上插裝著的吸附過濾器，是在存在離液序列高的陰離子鹽的情況下選擇性地吸附質(zhì)粒DNA的過濾層(DNA吸附層)，和在常壓下防止含DNA的液體透過的疏水性過濾層組成的多層過濾器。DNA吸附層在離液序列高的陰離子鹽存在的情況下能選擇性地吸附DNA，而如果添加了Tris-HCl液體等洗提緩沖液，則可完成DNA脫離的機(jī)能。吸附過濾器在常壓下防止液體透過，但在施加離心力或者進(jìn)行真空減壓過濾時液體能夠透過。很多種類的具有這種機(jī)能的過濾器都可以作為吸附過濾器用于本發(fā)明的自動化DNA提純裝置上，也可以根據(jù)需要使用韓國專利申請第10-2000-0054999號所介紹的多層吸附過濾器。
本發(fā)明的自動化DNA提純裝置包括移送多穴板的臺架31及卡緊夾桿32。如圖2所示，臺架31包括裝了多穴板的多個板臺33及為使板臺33上下移動的板臺移動裝置。板臺移動裝置包括同步傳動帶、設(shè)在同步傳動帶兩側(cè)的軸、設(shè)在下面的滾珠襯套及馬達(dá)。所述臺架31通過軸的旋轉(zhuǎn)，移動板臺33，把裝載在板臺33上的多穴板移送到多穴板座40上。
各種液體通過分注針注入到用臺架31被移送到多穴板座上的多穴板的穴中?？ňo夾桿32起著把經(jīng)過這樣處理的多穴板上下、左右地移動，使之移動到搖動裝置50或真空座41上的功能?？ňo夾桿32上還裝有把板罩用真空吸住使之與板分離的真空吸附緩沖器。
如圖4所示，移動裝置30是使分注針26和卡緊夾桿32按前后(Y軸)、左右(X軸)、上下(Z軸)的方向移動的裝置。在各方向上設(shè)有線性移動(LM)導(dǎo)軌、同步傳動帶及步進(jìn)馬達(dá)，用以移動分注針及卡緊夾桿32。為了沿Z軸方向移動，在Y軸方向的LM導(dǎo)軌的兩側(cè)裝有一對滾珠花鍵。在Y軸的LM導(dǎo)軌上沿Z軸方向裝有連接支架，在連接支架的兩側(cè)裝有2個同步傳動帶。分注針及卡緊夾桿32分開裝在連接支架上，用馬達(dá)使?jié)L珠花鍵旋轉(zhuǎn)，使分注針及卡緊夾桿獨(dú)立地移動到下一個位置。
真空座41包括底面上形成真空吸入口的真空容器42和覆蓋在真空容器的上端緣部的罩。真空吸入口與真空泵(圖中未示)相連接，起著通過抽真空使真空容器的內(nèi)部壓力減小的作用。真空座的罩靠馬達(dá)的驅(qū)動來開閉，起著密封放在真空容器中的多穴板的端部與真空容器的上端的作用。
如圖4所示，本發(fā)明的自動化DNA提純裝置中選擇性地使用了作為分注針的洗凈裝置的洗凈臺60，它包括殺菌液流動的殺菌區(qū)61和蒸餾水流動的洗凈區(qū)62。而且，本發(fā)明的自動化DNA提純裝置還可包括把多穴板和罩在使用后拆卸到裝置外部的拆卸口。
下面介紹用如上所述的本發(fā)明的自動化DNA提純裝置，從含DNA的生物樣品分離及提純DNA的方法。
通過分注針26把各種含DNA的生物液體樣品移送到第一過濾板(俘獲過濾器)。在真空容器42內(nèi)的下部裝上第二過濾板(吸附過濾板)，把第一過濾板(俘獲過濾板)裝在第二過濾板的上方。然后使真空座工作，通過對布滿第一過濾板的含DNA生物液體樣品進(jìn)行減壓過濾，把細(xì)胞殘留物、蛋白質(zhì)、染色體DNA等留在第一過濾板上，把含質(zhì)粒DNA的液體收集到第二過濾板中。
用分注針把含離液序列高的陰離子鹽的吸附緩沖液注入到含質(zhì)粒DNA液體的第二過濾板中，質(zhì)粒就被第二過濾板的吸附過濾層所吸附。把這樣吸附到吸附過濾層上的質(zhì)粒DNA用洗凈緩沖液清洗幾次，然后讓其在安裝在真空座上的吸附過濾器上干燥。
之后，由于在真空容器42內(nèi)的下部裝有回收過濾板，把吸附了干燥質(zhì)粒DNA的第二過濾板裝在回收過濾板上方，用分注針26把Tris-HCl液體等洗提緩沖液注入每個第二過濾板的每個穴中，以使質(zhì)粒DNA從吸附過濾器上脫離。然后使真空座41運(yùn)轉(zhuǎn)，把提純后的質(zhì)粒DNA收集到回收板中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的自動化DNA提純裝置包括多通道定量控制閥裝置，該閥裝置由多個注射器和控制閥所組成，所以，可以同時從多種生物樣品分離及提純質(zhì)粒DNA。此外，本發(fā)明的自動化DNA提純裝置不使用一次性分注針頭，采用不拆卸就可以洗凈而反復(fù)使用的分注針，節(jié)省了傳統(tǒng)DNA分離提純過程所需消耗品的費(fèi)用。本發(fā)明的自動化DNA提純裝置采用了裝有多塊板并逐次移送的臺架及移送裝置，使連續(xù)地供給含DNA液體樣品成為可能，并且使板的移動過程、裝設(shè)過程以及通過真空座的減壓過濾過程自動化，使DNA的分離及提純過程可以連續(xù)進(jìn)行，從而可以在短時間內(nèi)從細(xì)胞培養(yǎng)液等含DNA樣品中大量分離及提純高純度的DNA。
采用本發(fā)明的自動化DNA提純裝置，可以使在傳統(tǒng)的基因操作中最頻繁進(jìn)行的DNA分離及提純過程完全自動化，替代了傳統(tǒng)的一系列手動操作。
盡管以上已經(jīng)詳細(xì)圖示及說明了本發(fā)明的實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，可以對以上實施例中的形式和細(xì)節(jié)做出各種改變。
權(quán)利要求
1.自動化DNA提純裝置，其包括液體供給裝置(10)，用來供給各種液體試劑和含DNA的溶液；多個流路(21)，用來移送貯藏在液體供給裝置(10)中的各種液體；控制閥(22、24、25)，用來控制各種液體的選擇和移送；多個注射器(23)，用來定量吸入或排出所述的各種液體；多個分注針(26)，其與所述的多個注射器(23)分別通過多個流路連接；移動裝置(30)，使所述的分注針和/或多穴板上下和/或左右移動；真空座(41)，將盛在所述的多穴板中的液體進(jìn)行真空減壓過濾；多穴板臺架(31)，用來在上下方向上移動所述的多穴板；多個多穴板座(40)，用來安裝通過所述多穴板臺架移送來的多穴板；通過輸入的計算機(jī)程序進(jìn)行控制的控制裝置，用于控制選擇和移動各種液體的控制閥的動作、控制定量吸入和排出液體的多個注射器的動作、控制連接這些注射器的多個分注針的移送、控制按順序移動裝在多穴板臺架上的多穴板、以及控制搖動裝置和真空座的按次序運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動化DNA提純裝置，還包括搖動所述多穴板的搖動裝置(50)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自動化DNA提純裝置，還包括用來洗凈分注針的洗凈臺(60)。
4.如權(quán)利要求3所述的自動化DNA提純裝置，其特征為，上述洗凈臺由殺菌區(qū)和洗凈區(qū)組成。
5.如權(quán)利要求1所述的自動化DNA提純裝置，其特征為，所述多穴板的臺架(3)包括多個上下移送多塊板的板臺(33)和上下移動板臺(33)的板臺移動裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化DNA提純裝置,其包括:液體供給裝置;多個流路;控制閥;多個注射器;多個分注針;移動裝置;真空座;臺架;多個多穴板座40;控制裝置,用于控制選擇和移送各種液體的控制閥的動作、控制定量吸入和排出液體的多個注射器的動作、控制連接這些注射器的多個分注針的移送、控制逐次移送裝在多穴板臺架的多穴板、以及搖動裝置和真空座的按次序運(yùn)轉(zhuǎn)等。
文檔編號G01N1/34GK1327481SQ00802135
公開日2001年12月19日 申請日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月2日
發(fā)明者樸翰浯, 樸翰怡, 權(quán)南旋, 鄭仁皙 申請人:株式會社百尼爾