JP2005073578A - Nucleic acid extraction apparatus - Google Patents

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Yoshifumi Yamaguchi
芳文 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nucleic acid extraction apparatus enabling the objective nucleic acid to be extracted in high efficiency through simplifying the extraction step and low in running cost. <P>SOLUTION: The nucleic acid extraction apparatus includes a flat plate-like stationary table 1, a control unit 2 fixed at the center of the stationary table 1, a waste liquid port 3 for retrieving waste liquid provided on one side of the control unit 2, a Y-axis table 4 provided on the other side, a Y-axis driving unit 5 mounted on the Y-axis table 4, and a sample retrieving section 6 placed on the Y-aix driving unit 5. In this apparatus, there is provided a collecting section 8 on a turntable 7, the collecting section 8 being conically trapezoidal, i.e. being of such shape as to be removed perpendicularly by a given height from the apex of a conical form so that the top face is horizontal, and the inside of the collecting section 8 is embedded with a circularly columnar conductor 9. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、全血、植物、細胞、毛髪、酵母菌などの生体試料からDNA,RNAなどの核酸を抽出する核酸抽出装置に関する。   The present invention relates to a nucleic acid extraction apparatus that extracts nucleic acids such as DNA and RNA from biological samples such as whole blood, plants, cells, hair, and yeast.

従来の核酸抽出装置は、磁石と微小の磁性粒子を用いて核酸を高効率に抽出している(例えば、特許文献1参照)。
図6に従来の核酸抽出装置を示す。
図6において、従来の核酸抽出装置は、全血などの生体試料中に含まれるDNAやRNAなどの核酸を微小のシリカ粒子の表面に捕集するための反応槽部分41と、核酸以外の不要成分を含む溶液を回収するドレインカップ部分42と、目的とする核酸を含む抽出液を回収する回収チューブ43と、反応槽部分41、ドレインカップ部分42および回収チューブ43を支持する支持板44と、反応槽部分41からドレインカップ部分42または回収チューブ43に不要成分を含む溶液または核酸を含む抽出液を排出するための排出パイプ45と、排出パイプ45とドレインカップ部分42又は回収チューブ43との接続を切り換える回転部材46と、回転部材46に一体成形され、反応槽部分41内に薬液の注入通路あるいは外部から圧力を加える通路47とを備えている。
Conventional nucleic acid extraction apparatuses extract nucleic acids with high efficiency using magnets and minute magnetic particles (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 6 shows a conventional nucleic acid extraction apparatus.
In FIG. 6, the conventional nucleic acid extraction apparatus includes a reaction tank portion 41 for collecting nucleic acids such as DNA and RNA contained in a biological sample such as whole blood on the surface of fine silica particles, and an unnecessary other than nucleic acid. A drain cup portion 42 for recovering a solution containing components, a recovery tube 43 for recovering an extract containing a target nucleic acid, a reaction tank portion 41, a support plate 44 for supporting the drain cup portion 42 and the recovery tube 43, A discharge pipe 45 for discharging a solution containing unnecessary components or an extract containing nucleic acid from the reaction tank portion 41 to the drain cup portion 42 or the recovery tube 43, and connection of the discharge pipe 45 and the drain cup portion 42 or the recovery tube 43. Rotating member 46 for switching between, and the rotating member 46 are integrally formed, and pressure is applied to the reaction tank portion 41 from the chemical solution injection passage or from the outside. And a obtain passage 47.

図7は核酸抽出用容器の使用模式図を示している。
図7(a)の薬液の注入工程では、貫通パイプ47の入り口にシリンジあるいはマイクロピペッタが挿入され、薬液が注入される。次に、(b)の混合工程では、反応槽部分41で磁性シリカ粒子、核酸を含有する生体試料および核酸抽出用溶液をリング電極49の上下運動によって液全体の混合を実現している。(c)の分離工程では、核酸が結合した磁性担体51(磁性シリカ粒子)を磁界で液体から分離し、生体試料、核酸抽出用溶液、磁性担体51からなる液体を含む反応槽部分の底部に磁石50を近づけることにより、磁性担体51だけを反応槽部分41の底部に集め、核酸抽出用溶液などの不要成分液と分離している。(d)の不要成分液排出工程では、図示していない加圧ポンプに連結された分注ノズル48が貫通パイプ47内にセットされ、この状態で加圧ポンプより圧力を加えると、反応槽部分41内にある液体は排出パイプ45の流路に沿って押し出され、ドレインカップ部分42へ排出されるようになっている。(e)の回収工程では、回転部材46を180度回転させると排出パイプ45はドレインカップ部分42から回収チューブ43に接続される。次に、貫通パイプ47内にセットされた分注ノズルから反応槽部分41内を加圧すると、反応槽部分41内にある核酸を含有する液は回収チューブに押し出されてチューブ内に回収されている。一方、ドレインカップ部分42内に充満した気体は排気ノズル52から系外に排出されている。
このように、従来の核酸抽出装置は、装置内部を密閉系にし、生体試料に含有するDNAやRNAなどの核酸におけるコンタミネーションの発生を防止した処理部を形成して高効率に抽出する。
FIG. 7 shows a schematic diagram of use of a container for nucleic acid extraction.
In the chemical solution injection process of FIG. 7A, a syringe or a micropipette is inserted into the entrance of the through pipe 47, and the chemical solution is injected. Next, in the mixing step (b), mixing of the magnetic silica particles, the biological sample containing the nucleic acid, and the nucleic acid extraction solution in the reaction tank portion 41 is performed by the vertical movement of the ring electrode 49. In the separation step (c), the magnetic carrier 51 (magnetic silica particles) to which the nucleic acid is bound is separated from the liquid by a magnetic field, and is applied to the bottom of the reaction vessel portion containing the biological sample, the solution for nucleic acid extraction, and the liquid comprising the magnetic carrier 51. By bringing the magnet 50 closer, only the magnetic carrier 51 is collected at the bottom of the reaction tank portion 41 and separated from an unnecessary component liquid such as a nucleic acid extraction solution. In the unnecessary component liquid discharging step (d), a dispensing nozzle 48 connected to a pressure pump (not shown) is set in the through pipe 47, and when pressure is applied from the pressure pump in this state, the reaction tank portion The liquid in 41 is pushed out along the flow path of the discharge pipe 45 and discharged to the drain cup portion 42. In the recovery step (e), when the rotating member 46 is rotated 180 degrees, the discharge pipe 45 is connected to the recovery tube 43 from the drain cup portion 42. Next, when the inside of the reaction tank part 41 is pressurized from the dispensing nozzle set in the through pipe 47, the liquid containing the nucleic acid in the reaction tank part 41 is pushed out to the collection tube and collected in the tube. Yes. On the other hand, the gas filled in the drain cup portion 42 is discharged out of the system from the exhaust nozzle 52.
As described above, the conventional nucleic acid extraction apparatus performs extraction with high efficiency by forming a processing unit in which the inside of the apparatus is a closed system and contamination of nucleic acids such as DNA and RNA contained in a biological sample is prevented.

特開平11−187862号公報(第3−4頁、第1図および第6図)Japanese Patent Laid-Open No. 11-187862 (page 3-4, FIGS. 1 and 6)

しかしながら、上記従来の核酸抽出装置においては、生体試料中から微小量の核酸を磁性シリカ粒子の表面に捕集し、その後、反応槽部分41に磁石50を近づけた状態でTE(1.0mMトリス−塩酸塩、1.0mM EDTA;pH8.0)緩衝液や滅菌水などを注入して磁性シリカ粒子の表面上からDNAやRNAなどの核酸を溶出することにより核酸以外の不要成分と分離しているが、核酸を分離した後に不要となった磁性シリカ粒子が入った容器を廃棄する必要があるため、操作工程が煩雑となり、抽出処理に時間を要していた。また、多検体の生体試料を扱う場合には、新しい磁性粒子を順次注入する必要があるため、ランニングコストが高くなるなどの問題があった。
さらに、前記の分離工程で、変性蛋白質などの沈殿物内に入り込んだ核酸はきちんと回収されず、そのまま廃棄されてしまうという問題があった。また、核酸の回収率を向上させるために、シリカ粒子を過剰に注入した場合でも、溶出用試薬が磁性シリカ粒子の間にある核酸まで到達せずに、そのままシリカ粒子の表面に残留するという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、抽出工程を簡素化し、目的の核酸を高効率に抽出することができるランニングコストの安価な核酸抽出装置を提供することを目的とする。
However, in the above-described conventional nucleic acid extraction apparatus, a very small amount of nucleic acid is collected from the biological sample on the surface of the magnetic silica particles, and then TE (1.0 mM Tris) with the magnet 50 brought close to the reaction vessel portion 41 is obtained. -Hydrochloric acid salt, 1.0 mM EDTA; pH 8.0) A buffer solution or sterilized water is injected to elute nucleic acids such as DNA and RNA from the surface of the magnetic silica particles to separate them from unnecessary components other than nucleic acids. However, since it is necessary to discard the container containing the magnetic silica particles that are no longer necessary after the nucleic acid is separated, the operation process becomes complicated and the extraction process takes time. In addition, when dealing with a large number of biological samples, it is necessary to sequentially inject new magnetic particles, which causes problems such as an increase in running cost.
Furthermore, there has been a problem that the nucleic acid that has entered the precipitate such as denatured protein in the separation step is not properly recovered and is discarded as it is. In addition, in order to improve the recovery rate of nucleic acid, even when silica particles are excessively injected, the elution reagent does not reach the nucleic acid between the magnetic silica particles and remains on the surface of the silica particles. was there.
Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and it is intended to provide a nucleic acid extraction apparatus with a low running cost that can simplify the extraction process and extract a target nucleic acid with high efficiency. Objective.

本発明の第1の構成は、平板状の固定台と、前記固定台の中央部に固定された制御部と、前記固定台上の前記制御部の一側部に設けられた、廃液を回収する廃液口と、前記固定台上の前記制御部の他側部に設けられたY軸テーブルと、前記Y軸テーブル上に設けられたY軸駆動部と、前記Y軸駆動部上に載置された試料回収部とを備えた核酸抽出装置であって、前記制御部の上部に円柱状の回転台を接合し、前記回転台の上には、円錐台形をし、上面が水平となるように前記円錐台形の頂点から垂直方向に一定の高さだけ取り除いたような形をした捕集部を備え、この捕集部の内部には円柱状の導電体を埋設したことを特徴とするものである。
本発明の第2の構成は、第1の構成において、前記捕集部には、前記円錐台形の上面の中心から側面に沿って凹状に形成された微小流路を一箇所だけ設け、前記廃液口から90度回転させた位置に洗浄口を設け、さらに前記試料回収部を複数個の試料チューブから構成したことを特徴とするものである。
The first configuration of the present invention collects a waste liquid provided in a flat plate-shaped fixing base, a control unit fixed to a central portion of the fixing base, and one side portion of the control unit on the fixing base. Placed on the Y-axis drive unit, the Y-axis table provided on the other side of the control unit on the fixed base, the Y-axis drive unit provided on the Y-axis table, and the Y-axis drive unit A nucleic acid extraction apparatus including a sample collection unit, wherein a cylindrical turntable is joined to an upper part of the control unit, and a truncated cone is formed on the turntable so that an upper surface thereof is horizontal. Provided with a collecting part shaped like a vertical height removed from the top of the truncated cone, and a cylindrical conductor embedded in the collecting part. It is.
According to a second configuration of the present invention, in the first configuration, the collection unit is provided with only one minute channel formed in a concave shape along the side surface from the center of the upper surface of the frustoconical shape, and the waste liquid A cleaning port is provided at a position rotated by 90 degrees from the port, and the sample recovery section is composed of a plurality of sample tubes.

本発明の第3の構成は、固定台と、前記固定台の両側部に固定されたフレームと、前記両側部のフレームで支持されたX軸テーブルと、前記X軸テーブルに取り付けられたX軸駆動部と、前記X軸駆動部に取り付けられたZ軸駆動部と、前記固定台上に固定されたY軸テーブルと、前記Y軸テーブルに保持された抽出用容器とを備えた核酸抽出装置であって、前記Z軸駆動部にはアームが取り付けられ、前記アームの先端には核酸を抽出するための抽出ヘッドが固定されており、前記固定台上には通電部が固定されており、前記通電部の上面には円形の容器が置かれ、前記容器内には上面が傾斜となっている矩形の捕集台が固定されていることを特徴とするものである。
本発明の第4の構成は、第3の構成において、前記捕集台内には、前記捕集台より小さく、且つ同一の形状をした導電体が埋設され、前記通電部にはプラスの直流の電圧を印加するための電源が接続されていることを特徴とするものである。
本発明の第5の構成は、第3または第4の構成において、前記捕集台は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチルから選ばれた高分子樹脂の少なくとも一種類の高分子樹脂で製造されているか、金属材料の表面に絶縁性の高分子樹脂を被覆したものであることを特徴とするものである。
本発明の第6の構成は、第3から第5の構成において、前記通電部は、金属板を一定の周期で微小振動させる超音波振動子が絶縁部を介して前記金属板の側面のいずれかに接合されていることを特徴とするものである。
The third configuration of the present invention includes a fixed base, a frame fixed to both sides of the fixed base, an X-axis table supported by the frames on both sides, and an X-axis attached to the X-axis table. Nucleic acid extraction apparatus comprising: a drive unit; a Z-axis drive unit attached to the X-axis drive unit; a Y-axis table fixed on the fixed base; and an extraction container held on the Y-axis table The arm is attached to the Z-axis drive unit, an extraction head for extracting nucleic acid is fixed to the tip of the arm, and a current-carrying unit is fixed on the fixing base, A circular container is placed on the upper surface of the energization section, and a rectangular collection base having an inclined upper surface is fixed in the container.
According to a fourth configuration of the present invention, in the third configuration, a conductor that is smaller than the collection table and has the same shape is embedded in the collection table, and a positive direct current is provided in the energization unit. A power supply for applying the voltage is connected.
According to a fifth configuration of the present invention, in the third or fourth configuration, the collection base is a polymer resin selected from polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polymethyl methacrylate. It is manufactured by at least one kind of polymer resin, or has a metal material surface coated with an insulating polymer resin.
According to a sixth configuration of the present invention, in any one of the third to fifth configurations, the energizing unit includes an ultrasonic transducer that minutely vibrates the metal plate at a constant cycle, and any one of the side surfaces of the metal plate via the insulating unit. It is characterized by being joined to the crab.

本発明によれば、下記の効果を奏する。
本発明の第1の構成によれば、導電体に直流のプラスの電圧を印加することで捕集部の表面をプラスに帯電させることにより、全血、植物、細胞などの生体試料に核酸抽出溶液を添加して生成された懸濁液の中から、目的とする核酸のみを捕集部の表面に保持させる一方、不要となる変性蛋白質などの沈殿物や核酸抽出用溶液を廃液口から回収することができる。
本発明の第2の構成によれば、目的とする核酸の分離・精製時間を短縮することと、連続的な核酸抽出処理を行うことができる。
本発明の第3の構成によれば、重力と静電気的作用を用いて、核酸の分離・回収を行うことにより、抽出用溶液中に存在する変性蛋白質などの沈殿物を容易に流し落すことができ、捕集台上に捕集された核酸のみを抽出用容器内に回収することができる。
本発明の第4の構成によれば、捕集台の表面上のみをプラスに帯電させることにより、抽出容器を交換することなく、目的とする核酸のみを捕集台上に捕集することができる。
本発明の第5の構成によれば、変性蛋白質などの共存成分の特異的な吸着・残留を抑制することにより、抽出処理の工程が簡素化され、目的とする核酸の抽出精度を安定に維持することができる。
本発明の第6の構成によれば、捕集台に対して微小の振動を付与することにより、変性蛋白質などの沈殿物を捕集台から短時間に除去することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the first configuration of the present invention, nucleic acid extraction is performed on a biological sample such as whole blood, a plant, or a cell by applying a positive DC voltage to the conductor to positively charge the surface of the collection unit. From the suspension produced by adding the solution, only the target nucleic acid is retained on the surface of the collection part, while unnecessary denatured protein precipitates and nucleic acid extraction solutions are recovered from the waste liquid outlet. can do.
According to the second configuration of the present invention, the target nucleic acid separation / purification time can be shortened and a continuous nucleic acid extraction process can be performed.
According to the third configuration of the present invention, precipitates such as denatured proteins present in the extraction solution can be easily washed away by separating and collecting nucleic acids using gravity and electrostatic action. Only the nucleic acid collected on the collection table can be collected in the extraction container.
According to the 4th structure of this invention, only the target nucleic acid can be collected on a collection stand, without replacing | exchanging an extraction container by charging only on the surface of a collection stand plus. it can.
According to the fifth configuration of the present invention, by suppressing specific adsorption / residue of coexisting components such as denatured protein, the extraction process is simplified, and the target nucleic acid extraction accuracy is stably maintained. can do.
According to the sixth configuration of the present invention, precipitates such as denatured proteins can be removed from the collection table in a short time by applying minute vibrations to the collection table.

以下、本発明の具体的実施例を図1〜図5に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の実施例1に係る核酸抽出装置を示す構成図である。
図1において、固定台1の中央部に制御部2が固定され、制御部2を中心にして廃液を回収する廃液口3が設けられるとともに、Y軸テーブル4が固定されている。Y軸テーブル4上には、Y軸駆動部5が取り付けられ、そのY軸駆動部5上にも試料回収部6が載せられている。また、制御部2の上部には金属製の回転台7が接合され、その回転台7の上面には高分子樹脂製の捕集部8が取り付けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a nucleic acid extraction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a control unit 2 is fixed at the center of a fixed base 1, a waste liquid port 3 for collecting waste liquid is provided around the control unit 2, and a Y-axis table 4 is fixed. A Y-axis drive unit 5 is attached on the Y-axis table 4, and a sample recovery unit 6 is also placed on the Y-axis drive unit 5. Further, a metal turntable 7 is joined to the upper part of the control unit 2, and a polymer resin collection part 8 is attached to the upper surface of the turntable 7.

次に動作について述べる。
まず、全血、植物、細胞、毛髪、酵母菌などの生体試料をポリプロピレン製(PP)のマイクロチューブに入れ、そこに、グアニジン酸塩、ヨウ化カリウム、過塩素酸ナトリウム、尿素などのカオトロピック物質、トリス−塩酸塩、四ホウ素ナトリウム−塩酸、リン酸二水素カリウム−四ホウ素ナトリウムなどの緩衝液、TritonX、Tween20、N−ラウロイルサルコシンナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤、2−メルカプトエタノール、ジチオスレイトールなどのチオール系還元剤から構成された混合溶液を添加して、核酸抽出溶液を作製する。次に、固定台1に固定された制御部2から回転台7にプラス(+)の電位を印加し、電気伝導性のよい導電体9を介して捕集部8の表面をプラスに帯電させることができる。
そこで、図示していないマイクロピペッタを用いて核酸抽出溶液を捕集部8の表面上に少しずつ滴下すると、核酸抽出溶液に含有している変性蛋白質などの沈殿物や試薬溶液は捕集部8の斜面に沿って流れ落ち、最終的に固定台1上に設置された廃液口3に回収される。一方、目的とする核酸は、基本構成を成しているリン酸基(−PO3H)と糖のヒドロキシル基(−OH)の存在によって、生理条件下ではマイナスに荷電された高次構造体を形成することは一般的に知られている。そのため、捕集部8の表面に形成されたプラス帯電と核酸のリン酸基あるいはヒドロキシル基とが静電気的に結合することによって、核酸のみを捕集部8の表面に保持することができる。
Next, the operation will be described.
First, biological samples such as whole blood, plants, cells, hair, and yeast are placed in polypropylene (PP) microtubes, and then chaotropic substances such as guanidine, potassium iodide, sodium perchlorate, and urea. Buffers such as Tris-hydrochloride, sodium tetraboron-hydrochloric acid, potassium dihydrogen phosphate-sodium tetraboron, anionic surfactants and nonionic surfactants such as Triton X, Tween 20, and N-lauroyl sarcosine sodium Then, a mixed solution composed of a thiol reducing agent such as 2-mercaptoethanol or dithiothreitol is added to prepare a nucleic acid extraction solution. Next, a positive (+) potential is applied to the rotary table 7 from the control unit 2 fixed to the fixed table 1, and the surface of the collecting unit 8 is charged positively via a conductor 9 having good electrical conductivity. be able to.
Therefore, when a nucleic acid extraction solution is dropped little by little on the surface of the collection unit 8 using a micropipette (not shown), a precipitate such as a denatured protein or a reagent solution contained in the nucleic acid extraction solution is collected in the collection unit. 8 flows down along the slope of 8 and is finally collected in the waste liquid port 3 installed on the fixed base 1. On the other hand, the target nucleic acid is a higher-order structure that is negatively charged under physiological conditions due to the presence of a phosphate group (—PO 3 H) and a sugar hydroxyl group (—OH), which are basic components. It is generally known to form Therefore, only the nucleic acid can be held on the surface of the collection unit 8 by electrostatically bonding the positive charge formed on the surface of the collection unit 8 and the phosphate group or hydroxyl group of the nucleic acid.

図2は実施例2を示す図1の平面図である。捕集部8の上部の中心部から側面の傾斜に沿って凹状の微小流路10が形成され、廃液口3から右に90度回転した位置で、捕集部8の側面の下部にあたる領域に洗浄口11を設けてある。また、試料回収部6には1.5mL〜3mLのポリプロピレン(PP)製の試料容器がY軸方向に複数個セットされている。
このように、制御部2により捕集部8を右側に90度回転させて、微小流路10を洗浄口11に移動させ、図示していないマイクロピペッタを用いて試薬成分などを溶解させる洗浄液を捕集部8の表面上に滴下する。そうすると、不要である試薬成分や残留している変性蛋白質などの残留物を洗浄口11に回収することができる。次に、微小流路10を右に90度回転させて、試料チューブ12に移動させ、そこに図示していないマイクロピペットを用いて核酸溶解溶液(例えばTEバッファー)を捕集部8の上面に滴下し、制御部2からの電気の供給を停止すると、核酸溶解溶液ととともに核酸を試料チューブ12内に回収することができる。さらに、Y軸駆動部5を駆動して試料チューブ12を移動させ、且つ前述の操作を繰り返し行うことで生体試料からの核酸の抽出処理を連続的に行うことが可能となる。
尚、捕集部8の材質としては、核酸などが特異的に吸着しないようにしなければならないため、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリジメチルシロキサン(PDMS)などの高分子樹脂を用いる方が好ましい。
FIG. 2 is a plan view of FIG. A concave micro flow channel 10 is formed along the side surface slope from the center of the upper portion of the collecting portion 8, and is rotated 90 degrees to the right from the waste liquid port 3 in a region corresponding to the lower portion of the side surface of the collecting portion 8. A cleaning port 11 is provided. The sample collection unit 6 has a plurality of 1.5 mL to 3 mL polypropylene (PP) sample containers set in the Y-axis direction.
As described above, the control unit 2 rotates the collection unit 90 to the right by 90 degrees, moves the microchannel 10 to the cleaning port 11, and dissolves the reagent components and the like using a micropipettor (not shown). Is dropped on the surface of the collection part 8. Then, residues such as unnecessary reagent components and residual denatured protein can be collected in the cleaning port 11. Next, the microchannel 10 is rotated 90 degrees to the right and moved to the sample tube 12, and a nucleic acid solution (for example, TE buffer) is placed on the upper surface of the collection unit 8 using a micropipette (not shown). When dripping and stopping the supply of electricity from the control unit 2, the nucleic acid can be collected in the sample tube 12 together with the nucleic acid solution. Further, the nucleic acid extraction process from the biological sample can be continuously performed by driving the Y-axis drive unit 5 to move the sample tube 12 and repeating the above-described operation.
Note that it is preferable to use a polymer resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or polydimethylsiloxane (PDMS) as the material of the collection part 8 because it is necessary to prevent specific adsorption of nucleic acids and the like. .

図3は、核酸抽出装置の構成を示す構成図である。図において、固定台21の左右にフレーム22が固定され、そのフレーム22によりX軸テーブル23が支持され、そのX軸テーブル23にはZ軸駆動部25をX方向に移動させるX軸駆動部24が備えられている。Z軸駆動部25には先端に核酸を抽出するための抽出ヘッド29が装着されたアーム28が装着されている。一方、固定台21上には、Y軸テーブル26と通電部30が固定されており、そのY軸テーブル26上には抽出用容器27がセットされ、通電部30の上面には円形の容器31がセットされ、容器31の内部には上面に傾斜をついた捕集台32が固定されている。
また、図4において、捕集台32の内部には捕集台32よりも小さく、同一の形状を有した導電体33が挿入され、電源34のプラス(+)側に通電部30が接続されている。
このように、電源34から通電部30に直流の電気を供給すると、導電体33を介して捕集台32の表面がプラスに帯電される。次に、Z軸駆動部25に装着されたポンプ(図示していない)を作動させ、全血、植物、細胞などの生体試料に抽出用試薬が一定量添加された核酸抽出用溶液を抽出ヘッド29内に採取した後、捕集台32の上面に滴下する。
FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the nucleic acid extraction apparatus. In the figure, a frame 22 is fixed to the left and right of a fixed base 21, and an X-axis table 23 is supported by the frame 22, and an X-axis drive unit 24 that moves a Z-axis drive unit 25 in the X direction on the X-axis table 23. Is provided. The Z-axis drive unit 25 is equipped with an arm 28 to which an extraction head 29 for extracting nucleic acid is attached at the tip. On the other hand, a Y-axis table 26 and an energization unit 30 are fixed on the fixed base 21, an extraction container 27 is set on the Y-axis table 26, and a circular container 31 is placed on the upper surface of the energization unit 30. The collection base 32 having an inclined upper surface is fixed inside the container 31.
In FIG. 4, a conductor 33 that is smaller than the collector 32 and has the same shape is inserted into the collector 32, and the energization unit 30 is connected to the positive (+) side of the power supply 34. ing.
In this way, when direct current electricity is supplied from the power supply 34 to the energization unit 30, the surface of the collection base 32 is positively charged via the conductor 33. Next, a pump (not shown) mounted on the Z-axis drive unit 25 is operated to extract a nucleic acid extraction solution in which a predetermined amount of an extraction reagent is added to a biological sample such as whole blood, plant, or cell. After being collected in 29, it is dropped on the upper surface of the collection table 32.

そうすると、捕集台32の上面に傾斜がついているので、変性蛋白質などの沈殿物や抽出用試薬は重力の関係から斜面に沿って流れ落ちることになる。一方、DNAやRNAなどの核酸はリン酸、糖、塩基から構成されており.そのリン酸基(−PO4H)や糖の水酸基(−OH)の作用により、溶液中ではアニオン(−)性の高次構造になることは一般的に知られている。そのため、核酸の抽出処理を行っている間、電源34から導電体33に対して連続的に直流の電気を供給しているので、核酸抽出用溶液や洗浄液中の水(H2O).チオシアン酸ナトリウム、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)などのアニオン性成分が存在しても、捕集台32上の表面電荷が除電されることがないので、捕集していた核酸が捕集台32から流れ落ちることがない。そのため、核酸のみを捕集台32上に安定に保持することができる。
また、Z軸駆動部25を作動させて抽出ヘッド29を下降して捕集台32の表面に近づけながら、Z軸駆動部25内に内蔵された図示していない制御部から金属製のアーム28にプラスの直流の電気を流すと、抽出ヘッド29の表面がプラスに帯電される。そこで、電源34からの直流の電気の供給を停止すると、捕集台32上に捕集された核酸は抽出ヘッド29の表面上に引き寄せられて捕集されることになる。次に、X軸駆動部24を駆動して、抽出ヘッド29を抽出用容器27の上部に移動させた後、Z軸駆動部25を駆動して抽出用ヘッド29を下降させて抽出用容器27内の核酸溶解用溶液(例えばTEバッファー)中に浸潰し、抽出ヘッド29への電気の供給を停止することにより、目的とする核酸を核酸溶解用溶液に回収することができる。
Then, since the upper surface of the collection table 32 is inclined, precipitates such as denatured proteins and extraction reagents will flow down along the inclined surfaces due to gravity. On the other hand, nucleic acids such as DNA and RNA are composed of phosphate, sugar and base. As the action of a phosphate group (-PO 4 H) or sugar a hydroxyl group (-OH), a is in solution anions (-) of becoming a conformation are generally known. Therefore, since direct current electricity is continuously supplied from the power source 34 to the conductor 33 during the nucleic acid extraction process, the water (H 2 O) in the solution for nucleic acid extraction and the cleaning solution. Even if anionic components such as sodium thiocyanate and SDS (sodium dodecyl sulfate) are present, the surface charge on the collection base 32 is not neutralized, so the collected nucleic acid is collected from the collection base 32. It will not flow down. Therefore, only the nucleic acid can be stably held on the collection table 32.
Further, the metal arm 28 is moved from a control unit (not shown) built in the Z-axis drive unit 25 while operating the Z-axis drive unit 25 to lower the extraction head 29 and bring it close to the surface of the collection base 32. When a positive direct current is applied to the surface, the surface of the extraction head 29 is positively charged. Therefore, when the supply of direct current electricity from the power supply 34 is stopped, the nucleic acid collected on the collection table 32 is attracted to the surface of the extraction head 29 and collected. Next, the X-axis drive unit 24 is driven to move the extraction head 29 to the upper part of the extraction container 27, and then the Z-axis drive unit 25 is driven to lower the extraction head 29 to extract the extraction container 27. The target nucleic acid can be recovered in the nucleic acid dissolving solution by immersing in the nucleic acid dissolving solution (for example, TE buffer) and stopping the supply of electricity to the extraction head 29.

さらに、捕集台32はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などの高分子樹脂あるいはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリジメチルシロキサン(PDMS)などの不活性な高分子樹脂で銅やアルミなどの金属材料の表面をコーティングしているため、捕集台32の表面上に.変性蛋白質や抽出用試薬(グアニジン塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、チオシアン酸ナトリウム、尿素、EDTA,TritonX‐100、トリス塩酸緩衝液などの成分)などの共存成分が吸着・残留することがないので、抽出処理の工程の簡素化を実現できるとともに、目的とする核酸の抽出精度を安定に維持することができる。   Furthermore, the collection base 32 is made of a polymer resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), or poly Since the surface of a metal material such as copper or aluminum is coated with an inert polymer resin such as tetrafluoroethylene (PTFE) or polydimethylsiloxane (PDMS), the surface of the collection table 32 is coated with. Coexisting components such as denatured proteins and extraction reagents (components such as guanidine salts, sodium iodide, potassium iodide, sodium thiocyanate, urea, EDTA, Triton X-100, Tris-HCl buffer) do not adsorb and remain. Therefore, simplification of the extraction process can be realized, and the target nucleic acid extraction accuracy can be stably maintained.

図5は実施例4の構成を示す図である。通電部30は、銅、アルミ、SUSなどの金属板35に、微小の振動を与える超音波振動子36が絶縁部37を挟んで固定されている。
このように、超音波振動子36から発生した微小の振動を捕集台32に付与しているので、抽出用溶液中に含有している変性蛋白質などの沈殿物を捕集台32上から短時間に除去することができる。また、金属板35と超音波振動子36の間に、テフロン(登録商標)(PTFE)シートやニトリルゴムなどから形成された電気伝導性の低い絶縁部37を配設しているので、金属板35に供給された直流の電気が超音波振動子36に伝わることがない。よって、超音波振動子36が電気的に劣化することを防止できる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the fourth embodiment. In the energization unit 30, an ultrasonic transducer 36 that applies minute vibration is fixed to a metal plate 35 such as copper, aluminum, or SUS with an insulating unit 37 interposed therebetween.
In this way, since minute vibrations generated from the ultrasonic transducer 36 are applied to the collection table 32, precipitates such as denatured proteins contained in the extraction solution are briefly collected from the collection table 32. Can be removed in time. Further, since an insulating portion 37 having a low electrical conductivity formed of a Teflon (PTFE) sheet or nitrile rubber is disposed between the metal plate 35 and the ultrasonic vibrator 36, the metal plate The direct current electricity supplied to 35 is not transmitted to the ultrasonic transducer 36. Therefore, it is possible to prevent the ultrasonic transducer 36 from being electrically deteriorated.

本発明は、抽出工程を簡素化し、目的の核酸を高効率に抽出することができるランニングコストの安価な核酸抽出装置として、全血、植物、細胞、毛髪、酵母菌などの生体試料からDNA,RNAなどの核酸を抽出する分野に有用に適用することができる。   The present invention simplifies the extraction process, and as a low-cost nucleic acid extraction apparatus capable of extracting a target nucleic acid with high efficiency, from a biological sample such as whole blood, plant, cell, hair, yeast, The present invention can be usefully applied to the field of extracting nucleic acids such as RNA.

本発明の実施例1を示す核酸抽出装置の構成図である。It is a block diagram of the nucleic acid extraction apparatus which shows Example 1 of this invention. 本発明の実施例2を示す核酸抽出装置の平面図である。It is a top view of the nucleic acid extraction apparatus which shows Example 2 of this invention. 本発明の実施例3を示す核酸抽出装置の側断面図である。It is a sectional side view of the nucleic acid extraction apparatus which shows Example 3 of this invention. 本発明の実施例3における核酸抽出装置の捕集方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the collection method of the nucleic acid extraction apparatus in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4を示す核酸抽出装置の構成図である。It is a block diagram of the nucleic acid extraction apparatus which shows Example 4 of this invention. 従来の核酸抽出装置の側断面図である。It is a sectional side view of the conventional nucleic acid extraction apparatus. 従来の核酸抽出用容器を用いた核酸抽出方法の模式図であり、(a)は注入工程,(b)は混合工程、(c)は分離工程、(d)は不要成分除去工程、(e)は核酸回収工程である。It is a schematic diagram of a nucleic acid extraction method using a conventional container for nucleic acid extraction, (a) is an injection step, (b) is a mixing step, (c) is a separation step, (d) is an unnecessary component removal step, (e ) Is a nucleic acid recovery step.

符号の説明Explanation of symbols

1 固定台
2 制御部
3 廃液口
4 Y軸テーブル
5 Y軸駆動部
6 試料回収部
7 回転台
8 捕集部
9 導電体
10 微小流路
11 洗浄口
12 試料チューブ
21 固定台
22 フレーム
23 X軸テーブル
24 X軸駆動部
25 Z軸駆動部
26 Y軸テーブル
27 抽出用容器
28 アーム
29 抽出ヘッド
30 通電部
31 容器
32 捕集台
33 導電部
34 電源
35 金属板
36 超音波振動子
37 絶縁部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixing base 2 Control part 3 Waste liquid port 4 Y-axis table 5 Y-axis drive part 6 Sample collection part 7 Rotating stand 8 Collection part 9 Conductor 10 Microchannel 11 Cleaning port 12 Sample tube 21 Fixing base 22 Frame 23 X axis Table 24 X-axis drive unit 25 Z-axis drive unit 26 Y-axis table 27 Extraction container 28 Arm 29 Extraction head 30 Energization unit 31 Container 32 Collection base 33 Conductive unit 34 Power supply 35 Metal plate 36 Ultrasonic vibrator 37 Insulation unit

Claims (6)

平板状の固定台と、前記固定台の中央部に固定された制御部と、前記固定台上の前記制御部の一側部に設けられた、廃液を回収する廃液口と、前記固定台上の前記制御部の他側部に設けられたY軸テーブルと、前記Y軸テーブル上に設けられたY軸駆動部と、前記Y軸駆動部上に載置された試料回収部とを備えた核酸抽出装置であって、
前記制御部の上部に円柱状の回転台を接合し、前記回転台の上には、円錐台形をし、上面が水平となるように前記円錐台形の頂点から垂直方向に一定の高さだけ取り除いたような形をした捕集部を備え、この捕集部の内部には円柱状の導電体を埋設したことを特徴とする核酸抽出装置。
A flat plate-shaped fixing table, a control unit fixed to a central part of the fixing table, a waste liquid port provided on one side of the control unit on the fixing table, and a waste liquid port for collecting the waste liquid, on the fixing table A Y-axis table provided on the other side of the control unit, a Y-axis drive unit provided on the Y-axis table, and a sample recovery unit placed on the Y-axis drive unit A nucleic acid extraction apparatus comprising:
A cylindrical turntable is joined to the upper part of the control unit, a truncated cone shape is formed on the turntable, and a certain height is removed from the top of the truncated cone shape in a vertical direction so that the upper surface is horizontal. A nucleic acid extraction apparatus comprising: a collecting portion shaped like a cylinder, and a cylindrical conductor embedded in the collecting portion.
前記捕集部には、前記円錐台形の上面の中心から側面に沿って凹状に形成された微小流路を一箇所だけ設け、前記廃液口から90度回転させた位置に洗浄口を設け、さらに前記試料回収部は複数個の試料チューブから構成されていることを特徴とする請求項1記載の核酸抽出装置。   The collection part is provided with only one minute channel formed in a concave shape along the side surface from the center of the upper surface of the frustoconical shape, and provided with a cleaning port at a position rotated 90 degrees from the waste liquid port, The nucleic acid extraction apparatus according to claim 1, wherein the sample recovery unit includes a plurality of sample tubes. 固定台と、前記固定台の両側部に固定されたフレームと、前記両側部のフレームで支持されたX軸テーブルと、前記X軸テーブルに取り付けられたX軸駆動部と、前記X軸駆動部に取り付けられたZ軸駆動部と、前記固定台上に固定されたY軸テーブルと、前記Y軸テーブルに保持された抽出用容器とを備えた核酸抽出装置であって、
前記Z軸駆動部にはアームが取り付けられ、前記アームの先端には核酸を抽出するための抽出ヘッドが固定されており、前記固定台上には通電部が固定されており、前記通電部の上面には円形の容器が置かれ、前記容器内には上面が傾斜となっている矩形の捕集台が固定されていることを特徴とする核酸抽出装置。
A fixed base, a frame fixed to both sides of the fixed base, an X-axis table supported by the frames on both sides, an X-axis drive unit attached to the X-axis table, and the X-axis drive unit A nucleic acid extraction apparatus comprising: a Z-axis drive unit attached to the Y-axis table; a Y-axis table fixed on the fixed table; and an extraction container held on the Y-axis table,
An arm is attached to the Z-axis drive unit, an extraction head for extracting a nucleic acid is fixed to the tip of the arm, an energization unit is fixed on the fixing base, A nucleic acid extraction apparatus, wherein a circular container is placed on an upper surface, and a rectangular collection base having an inclined upper surface is fixed in the container.
前記捕集台内には、前記捕集台より小さく、且つ同一の形状をした導電体が埋設され、前記通電部にはプラスの直流の電圧を印加するための電源が接続されていることを特徴とする請求項3記載の核酸抽出装置。   A conductor that is smaller than the collection table and has the same shape is embedded in the collection table, and a power supply for applying a positive DC voltage is connected to the energization unit. The nucleic acid extraction apparatus according to claim 3, wherein 前記捕集台は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチルから選ばれた高分子樹脂の少なくとも一種類の高分子樹脂で製造されているか、金属材料の表面に絶縁性の高分子樹脂を被覆したものであることを特徴とする請求項3または4記載の核酸抽出装置。   The collector is made of at least one polymer resin selected from polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, or on the surface of a metal material. 5. The nucleic acid extraction apparatus according to claim 3, wherein the nucleic acid extraction apparatus is coated with an insulating polymer resin. 前記通電部は、金属板を一定の周期で微小振動させる超音波振動子が絶縁部を介して前記金属板の側面のいずれかに接合されていることを特徴とする請求項3から5のいずれかの項に記載の核酸抽出装置。   6. The current-carrying portion is characterized in that an ultrasonic transducer that minutely vibrates the metal plate at a constant cycle is joined to one of the side surfaces of the metal plate via an insulating portion. The nucleic acid extraction apparatus according to any one of the items.
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