WO2016079981A1 - 検体の破砕装置およびその方法 - Google Patents

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章登 米田
智久 川端
洋一 遠藤
日部　大輔
幹夫 露木
達之 出縄
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和光純薬工業株式会社
富士フイルムテクノプロダクツ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a specimen crushing apparatus and method. More specifically, a crushing apparatus and a method for crushing a specimen by subjecting the specimen to physical impact by the beads by storing a solution containing the specimen such as bacterial cells or viruses and beads in the container and circularly moving the stored container. About.
  • nucleic acids such as DNA (Deoxyribonucleic Acid) and RNA (Ribonucleic Acid) are extracted from the inside.
  • the extracted nucleic acid is purified and then amplified by a PCR (Polymerase Chain Reaction) method or the like and analyzed by an electrophoresis method or the like.
  • Patent Document 2 Also known is a technique of rotating the container eccentrically in a state where the central axis and the rotation axis of the container are parallel (Patent Document 2). In addition, there is a method of crushing the specimen by mixing a surfactant with the specimen.
  • Patent Document 3 merely discloses the use of a large number of small-diameter beads and one large-diameter bead for crushing a specimen, and how the diagnostic efficiency can be improved by using these beads. I don't suggest anything to improve it.
  • the present invention is an apparatus and method for crushing a specimen by circularly moving a specimen, a container in which a large number of small-diameter beads and one large-diameter bead specimen are stored.
  • An object of the present invention is to provide a specimen crushing apparatus and a method for crushing it.
  • a sample crushing apparatus includes a drive unit that causes a circular motion to a lower part of a container in which a solution containing a sample, a large number of small-diameter beads and one large-diameter bead are stored, And a control unit that controls the drive unit, and the control unit controls the drive unit to cause the lower part of the container to perform a circular motion that continuously changes between two or more different rotational speeds. .
  • a solution containing a sample, a large number of small-diameter beads, and one large-diameter bead are stored in a container, and continuously at two or more different rotational speeds in the lower part of the container. It is characterized by crushing the specimen with beads by changing circular motion.
  • the “multiple small-diameter beads” means that 10 to 50000 beads having a particle diameter of about 0.1 to 1 mm, preferably 1000 to 10000, more preferably about 5000 to 10,000 are present. means.
  • the above-mentioned “large-diameter beads” mean beads having a particle diameter that is about 10 to 100 times larger than the particle diameter of small-diameter beads, and the particle diameter thereof is 1 to 10 mm, preferably 3 to 8 mm.
  • the minimum number of rotations is in a range of 1000 to 4000 rpm and the maximum number of rotations is in a range of 5000 to 9000 rpm among two or more different rotation numbers.
  • rpm means the number of revolutions per minute (revolution) per) minute).
  • the container includes a rib on the upper inner peripheral surface for jumping up the small-diameter beads from the inner peripheral surface. Further, it is desirable that the container is flat so that the lower inner peripheral surface rolls large-diameter beads on the lower inner peripheral surface during circular motion.
  • the large-diameter beads are rolled on the inner peripheral surface below the container, and the small-diameter beads are moved in the vertical direction in the container according to the change in the rotational speed of the circular motion. It is desirable.
  • the drive unit includes a support member that supports the upper portion of the container in a state where the container cannot rotate about the central axis of the container, and a rotating member that rotates about a predetermined rotation axis. It is desirable to provide connection means for directly or indirectly connecting the lower portion of the container to the rotation member in a state where the central axis intersects the rotation axis. In the specimen crushing method of the present invention, it is desirable that the circular motion be performed in a state where the central axis of the container intersects the rotational axis of the circular motion.
  • the angle at which the central axis and the rotation axis intersect is preferably in the range of 2 to 5 degrees.
  • the support member may be made of a flexible member having a hole through which the upper part of the container is inserted.
  • the flexible member has an annular portion that is harder than the material of the container around the hole.
  • the connecting means includes a concave portion or a convex portion provided in the rotary member at a position away from the rotary shaft, and a concave portion or a convex portion provided directly or indirectly at the lower end of the container. It is desirable to consist of the convex part or recessed part which fits a part.
  • the support member further includes a bottomed cylindrical container housing portion having an opening communicating with the hole of the flexible member, and a convex portion and a container housing are provided at the bottom of the container housing portion. It is desirable that a protrusion that engages with a rib formed on the outer peripheral surface of the container to prevent rotation around the central axis of the container is formed on the inner peripheral surface of the container.
  • a plurality of containers may be simultaneously moved circularly.
  • the remaining containers may be circularly moved at a rotational speed different from that of some of the containers. Good.
  • the specimen crushing apparatus and method of the present invention store a specimen-containing solution, a large number of small-diameter beads and one large-diameter bead in a container, and continuously at two or more different rotational speeds in the lower part of the container.
  • the specimen can be efficiently crushed in a short time by causing the circular motion to change in a short time.
  • the specimen crushing apparatus of the present invention is provided with a rib that jumps up the small-diameter bead from the inner peripheral surface on the inner peripheral surface above the container, so that the small-diameter bead positioned above the container jumps up from the inner peripheral surface, Since the sample is dispersed in the solution, the specimen can be efficiently crushed in a shorter time.
  • the specimen crushing apparatus of the present invention forms the inner peripheral surface below the container flat so that the large-diameter beads roll, so that the rolling large-diameter beads stir the solution and remove the specimen. It can be efficiently crushed in a shorter time.
  • the specimen crushing method of the present invention rolls the large-diameter beads on the inner peripheral surface below the container, and moves the small-diameter beads in the vertical direction in the container according to the change in the number of rotations. Since the large-diameter beads that are dispersed in the solution and are agitated stir the solution, the specimen can be efficiently crushed in a shorter time.
  • the perspective view which shows the whole structure of the sample crushing apparatus which is embodiment of this invention The perspective view of the container with which the specimen crushing apparatus which is embodiment of this invention is mounted
  • worn The perspective view of the drive part of the sample crushing apparatus which is embodiment of this invention
  • Overall view and exploded view of accommodation unit of specimen crushing apparatus of the present invention Structural diagram of the inside of the flexible member of the specimen crushing apparatus of the present invention
  • Block diagram of the control system of the specimen crushing apparatus of the present invention The figure which shows the change of the rotation speed of the container by the sample crushing apparatus of this invention Flowchart of the crushing method by the specimen crushing apparatus of the present invention
  • Aspect of stirring by the specimen crushing apparatus of the present invention Data diagram showing the result of specimen crushing by the specimen crushing apparatus of the present invention (part 1) Data diagram showing sample crushing result by sample crushing apparatus of the present invention (part 2) Data
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a specimen crushing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the container 2 mounted as a cartridge on the specimen crushing apparatus 1.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the container 2.
  • the container 2 stores a solution S containing the specimen K, a large number of small-diameter beads SB, and a single large-diameter bead BB.
  • the container 2 may store a plurality of large-diameter beads BB.
  • the container 2 may store beads having a particle diameter different from that of either the large-diameter bead BB or the small-diameter bead SB.
  • the container 2 includes a cylindrical main body 21 and a lid main body 31.
  • the cylindrical main body 21 includes a substantially hemispherical bottom portion 211, a columnar lower portion 212 continuous from the bottom portion 211, a substantially inverted frustoconical upper portion 213 continuous from the lower portion 212 and having a circular opening at the upper end. Consists of.
  • the upper part 213 may be cylindrical.
  • the cylindrical main body 21 will be described.
  • the bottom portion 211 is about 15 percent high
  • the lower portion 212 is about 25 percent high
  • the upper portion 213 is about 60 percent relative to the height of the cylindrical main body 21 in the central axis AC direction.
  • the ratio which each part occupies is not specifically limited.
  • the cylindrical main body 21 has a substantially uniform peripheral wall 214.
  • the inner peripheral surface 215 of the peripheral wall 214 is a concave hemispherical surface having a substantially uniform radius of curvature in the vicinity of the bottom portion 211, and a surface in which the cross section orthogonal to the central axis AC has a substantially uniform diameter in the vicinity of the lower portion 212.
  • the upper portion 213 is formed in the shape of a plane that becomes a circle having a diameter that increases as the cross section perpendicular to the central axis AC goes upward.
  • a plurality of lower ribs 216 projecting upward are formed on the inner peripheral surface 215 in the vicinity of the bottom portion 211.
  • the lower rib 216 is for stirring the solution S.
  • the lower ribs 216 are preferably formed at equal angular intervals with respect to the central axis AC, and the cross section of the lower ribs 216 orthogonal to the central axis AC is rectangular.
  • three lower ribs 216 having a height of about 3 mm are formed at an angular interval of 120 degrees.
  • the height dimension and the angular interval of the lower rib 216 can be appropriately adjusted according to the type of the specimen K and the amount of storage, and are not particularly limited. It is preferable that the small-diameter bead SB or the large-diameter bead BB that is rolling in the container 2 during the circular motion collide and make its trajectory irregular.
  • the inner peripheral surface 215 is formed in a planar shape having no grooves or protrusions. Further, a plurality of upper ribs 217 protruding in the direction of the central axis AC are formed on the inner peripheral surface 215 in the vicinity of the upper portion 213. The upper rib 217 also agitates the solution S. The upper ribs 217 are formed at equal angular intervals with respect to the central axis AC.
  • the three upper ribs 217 are formed with an angular interval of 120 degrees from each other.
  • the upper rib 217 extends upward from the vicinity of the boundary with the lower portion 212.
  • the cross section of the upper rib 217 perpendicular to the central axis AC is rectangular.
  • the top surface of the upper rib 217 is substantially flush with the inner peripheral surface 215. And as the upper rib 217 extends upward, the top surface thereof is continuously increased.
  • the number of the upper ribs, the height dimension, the angular interval, and the cross-sectional shape can be appropriately changed according to the type, viscosity, storage amount, and the like of the solution, and are not particularly limited, but the solution S is agitated. Further, it is preferable that the small-diameter beads SB rolling in the container 2 collide during the circular movement of the container 2 to make the trajectory irregular.
  • a screw thread 221 that is screwed to the lid body is formed on the outer peripheral surface 220, and an annular flange 222 is formed below the screw thread 221.
  • the lid body 31 is screwed with the cylindrical body 21 until the lower end of the lid body 31 is close to the flange 222.
  • a plurality of outer ribs 223 projecting outward are formed on the outer peripheral surface 220 below the flange 222.
  • the outer rib 223 is used to engage the container 2 with the specimen crushing device 1.
  • the outer rib 223 extends downward from the vicinity of the flange 222 to the lower end of the bottom portion 211.
  • the outer ribs 223 are formed at equal angular intervals with respect to the central axis AC.
  • the six outer ribs 223 are formed with an angular interval of 60 degrees from each other.
  • the cross section orthogonal to the central axis AC of the outer rib 223 is rectangular.
  • the lower end of the outer rib 223 has a flat surface shape so that the container 2 maintains an upright posture when the container 2 is placed on a flat surface. Thereby, the workability
  • the top surface of the outer rib 223 is substantially flush with the outer peripheral surface 220. And as the outer rib 223 extends downward, its top surface is continuously higher. Thereby, the distance between the central axis AC and the top surface of the outer rib 223 is substantially constant.
  • the number, height dimension, angular interval, and cross-sectional shape of the outer ribs 223 can be appropriately changed depending on the engagement structure of the specimen crushing apparatus 1, and are not particularly limited.
  • the lid body 31 is composed of a substantially cylindrical lower lid portion 311 and a substantially rectangular parallelepiped upper lid portion 312.
  • the lower lid portion 311 is formed with a substantially circular recess 313 from the lower end.
  • a thread groove 314 that is screwed with the thread 221 of the cylindrical main body 21 is formed on the side peripheral surface of the recess 313.
  • the recess 313 is formed with a circular opening 315 that communicates with the upper lid 312.
  • the upper lid portion 312 is formed with a substantially square recess 316 from the upper end.
  • a circular opening 317 that communicates with the opening 315 is formed in the recess 316.
  • the opening 317 is sealed with a metal film 318.
  • the metal film 318 has a thickness that can be perforated by an extraction needle or the like after the crushing process.
  • the material of the metal film is aluminum or stainless steel, but is not particularly limited.
  • the metal film may be a resin film.
  • the material of the resin film is polypropylene, polyethylene or the like, but is not particularly limited.
  • the specimen crushing apparatus 1 will be described.
  • a container 2 is attached to the specimen crushing apparatus 1 as a cartridge.
  • the specimen crushing apparatus 1 is an apparatus that crushes the specimen in the solution S.
  • the specimen crushing apparatus 1 includes a support frame 11 that supports the upper portions of the plurality of containers 2, a plurality of drive units 40 that respectively circularly move the lower portions of the plurality of containers 2, and a fixed frame that fixes the plurality of drive units 40, respectively. 13 and a connecting frame 14 for connecting the support frame 11 and the fixed frame 13 to each other.
  • the support frame 11 supports the four containers 2 arranged in the X-axis direction in FIG. 1 at a predetermined interval. And the container 2 is mounted
  • the fixed frame 13 fixes the four drive units 40 such that the four drive units 40 are positioned below the container 2.
  • FIG. 4 is a perspective view of the drive unit 40.
  • the drive unit 40 includes an accommodation unit 50 that accommodates the container 2, and an eccentric rotation unit 60 that is connected to the accommodation unit 50 and causes the accommodation unit 50 to rotate eccentrically.
  • the accommodating unit 50 includes an accommodating rotating member 51 that accommodates and rotates the container 2 with the lid main body 31 exposed, and a metal ring 52 that holds the accommodating rotating member 51 between the supporting frame 11.
  • the housing rotation member 51 is connected to the eccentric rotation unit 60 at the lower end thereof.
  • the metal ring 52 has a screw mounting hole (not shown).
  • the eccentric rotating unit 60 includes a rotating plate 61 connected to the housing rotating member 51, a rotating shaft 62 that transmits a rotating motion to the rotating plate 61, a tip end portion of the rotating shaft 62 being rotatably held, and an eccentric rotating unit 60.
  • An upper bracket 63 for fixing the motor to the fixed frame 13 a motor 64 for rotating the rotary shaft 62, a lower bracket 65 for rotatably holding the base end portion of the rotary shaft 62 and fixing the motor 64, and an upper bracket 63,
  • a post 66 for connecting the lower bracket 65 is provided.
  • the eccentric rotation unit 60 includes a drive pulley (not shown) attached to the drive shaft of the motor 64, a driven pulley (not shown) attached to the base end portion of the rotation shaft 62, and a belt 67 wound around these pulleys.
  • the rotational motion of the motor 64 is transmitted to the rotary shaft 62.
  • a circular hole 611 is formed in the rotating plate 61.
  • the hole 611 is used for connection with the housing rotation member 51.
  • the hole 611 opens at a position offset by a predetermined distance from the rotation axis AR.
  • the center of the rotating plate 61 is on the axis of the rotation axis AR.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the overall configuration and the disassembled state of the housing rotating member 51.
  • the housing rotation member 51 includes a flexible container support portion 54 and a connecting tube 55.
  • the container support 54 is covered with a connecting tube 55.
  • the container support 54 and the connection tube 55 are fixed to each other.
  • the container support portion 54 is integrally molded of polyurethane, and the connection tube 55 is integrally molded of polypropylene.
  • the material of the container support 54 is not particularly limited as long as it has flexibility. Further, the material of the connecting tube 55 is not particularly limited.
  • the container support part 54 is a bottomless cylindrical shape having a circular opening 541 at the upper end and a circular opening 542 at the lower end, and a flange 543 is formed at the upper end.
  • the flange 543 is formed with four attachment holes 543A corresponding to the attachment holes of the metal ring 52.
  • the housing unit 50 and the eccentric rotation unit 60 are connected so that the center 541A of the opening 541 is positioned on the rotation axis AR.
  • the connecting tube 55 has a bottomed cylindrical shape having an opening 551 at the upper end and a bottom 554 at the lower end.
  • the container support part 54 is inserted through the opening 551.
  • a protrusion 552 that protrudes downward is formed on the bottom 554.
  • the protrusion 552 is inserted into the hole 611 of the rotating plate 61 and is used to connect the connecting tube 55 and the rotating plate 61.
  • the protrusion 552 may be directly inserted into the hole 611, but may be indirectly inserted through the resin tube 553, for example.
  • a hole that does not drop the container 2 may be formed in the bottom 554, and a protrusion protruding upward may be formed on the rotating plate 61 and connected.
  • FIG. 6 is a view showing the inner structure of the container support portion 54.
  • a plurality of engaging ribs 545 are formed on the inner peripheral surface 544 of the container support portion 54 so as to protrude toward the central axis direction of the container support portion 54.
  • the engagement rib 545 engages the container 2 with the container support portion 54 by inserting the outer rib 223 of the cylindrical main body 21 into the groove between the engagement ribs 545. Thereby, it can prevent that the container 2 rotates with respect to the container support part 54.
  • twelve engagement ribs 545 having a height of about 3 mm are formed with an angular interval of 30 degrees from each other. Note that the number, height, and angular interval of the engaging ribs 545 can be appropriately changed depending on the structure of the outer rib 223.
  • a reinforcing ring 546 is fitted on the inner peripheral surface 544.
  • the reinforcing ring 546 prevents the contact portion from being worn by the direct contact between the container 2 and the container support portion 54 during operation.
  • the material of the reinforcing ring 546 is not particularly limited as long as it is harder than the container support portion 54, but a metal material such as aluminum or stainless steel is desirable.
  • the container 2 is inserted from the opening 541 while being engaged with the outer rib 223 and the engaging rib 545, and is received in contact with the bottom 554. Further, the container 2 is prevented from rotating with respect to the accommodation unit 50 due to the engagement between the outer rib 223 and the engagement rib 545. Further, the container 2 is accommodated in a state where the center 541A is substantially on the central axis AC of the container 2.
  • the container support portion 54 is connected to the hole 611 in which the center 541A is positioned substantially on the rotation axis AR and the protrusion 552 is offset from the rotation axis AR. Therefore, the accommodated container 2 moves circularly with the central axis AC and the rotation axis AR intersecting. During the circular motion, the minute circular motion at the top of the container 2 is absorbed by the flexibility of the container support 54.
  • the distance from the center 541A to the bottom 554 occupies about 70% of the length of the container 2 in the direction of the central axis AC. Further, the angle ⁇ formed by the central axis AC of the container 2 and the rotation axis AR of the rotating plate 61 is preferably in the range of 2 to 5 degrees.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a control system of the specimen crushing apparatus 1.
  • the four driving units 40 are independently controlled by one control unit 70.
  • the control part 70 controls the drive part 40 so that the four drive parts 40 may circularly move the lower part of the container 2 simultaneously.
  • control unit 70 controls the driving unit 40 so that the rotation speed of the lower portion of the container 2 repeats between a low rotation speed and a high rotation speed.
  • control unit 70 controls the motor 64 by a PWM (Pulse Width Modulation) method so that the rotation number of the rotating plate 61 continuously changes between a low rotation number and a high rotation number. In this case, it is preferable to control so that there is no time for no rotation between the low rotation speed and the high rotation speed.
  • the motor 64 is a DC motor, but the type is not particularly limited.
  • the low rotational speed is preferably in the range of 1000 rpm to 5000 rpm, more preferably in the range of 1000 rpm to 4000 rpm.
  • the high rotational speed is preferably in the range of 6000 rpm to 10,000 rpm, more preferably in the range of 6000 rpm to 9000 rpm, still more preferably in the range of 7000 rpm to 9000 rpm, and particularly preferably in the range of 7000 rpm to 8000 rpm.
  • the high rotational speed and the low rotational speed are within the above-mentioned range, and the rotational speed difference is preferably 1000 rpm to 9000 rpm, more preferably 2000 rpm to 8000 rpm, still more preferably 3000 rpm to 7000 rpm, and particularly preferably 4000 rpm to 7000 rpm.
  • control unit 70 may be controlled to repeat between three or more rotation speeds such as a medium rotation speed in addition to the low rotation speed and the high rotation speed.
  • FIG. 8 is a diagram showing changes in the rotational speed with respect to the time axis.
  • the control unit 70 controls the drive unit 40 so that the rotational speed changes between the low rotational speed and the high rotational speed by a predetermined number of repetitions at a substantially constant period T.
  • Control controls the drive unit 40 so that the waveform indicating the change in the rotational speed is a substantially rectangular wave.
  • the waveform indicating the change in the number of rotations is not particularly limited. For example, a sine wave or a triangular wave may be used, and the waveform at a low rotational speed may be different from the waveform at a high rotational speed.
  • the waveform does not have to be a strict rectangle, and may be a waveform close to a rectangle including a delay with respect to a control command from the control unit 70 due to the influence of mechanical backlash or the like of the drive unit 40.
  • the low rotation speed is set to 3000 rpm and the high rotation speed is set to 8000 rpm, but the low speed rotation speed is in the range of 1000 rpm to 5000 rpm and / or the high speed rotation.
  • the number may be set to a different value in the range of 6000 rpm to 10,000 rpm. And you may set so that it may differ for every period, and you may set so that at least 1 period may differ.
  • the period T and the number of repetitions are appropriately adjusted according to the type of specimen, the amount of solution stored, etc., and the number of repetitions is preferably 4 to 30 times within the period T of 3 to 10 seconds. Is preferably in the range of 10 to 20 times.
  • the control unit 70 divides the four drive units 40 into two groups, and while the drive unit 40 belonging to one group is circularly moving the lower part of the container at a high rotational speed, the drive unit belonging to the other group You may control so that 40 carries out circular motion at low rotation speed.
  • the control unit 70 causes the two drive units 40 to circularly move the two containers 2 along the waveform shown by the solid line in FIG. 8
  • the other two drive units 40 have the two containers 2.
  • the resonance by all the drive parts 40 rotating by the same rotation speed can be reduced.
  • the cylindrical body 21 stores the solution S, one large-diameter bead BB, and many small-diameter beads SB (ST1).
  • the lid body 31 and the cylindrical body 21 are screwed to mount the container 2 (ST2).
  • the specimen K is not particularly limited as long as it may contain bacterial cells and viruses. Specifically, animal (especially human) body fluids (blood, serum, plasma, spinal fluid, tears, sweat, urine, pus, runny nose, sputum, etc.), excrement (feces, etc.), organs, tissues, mucous membranes, Skin, a swollen specimen (swab) considered to contain them, a gargle, a culture solution, or the like can be used.
  • Examples of the cells and viruses include tuberculosis, pneumococci, diphtheria, meningococcus, gonorrhea, staphylococci, streptococci, enterobacteria, Escherichia coli, Helicobacter pylori, bacteria, rubella virus, herpes virus, etc. And viruses such as hepatitis virus, ATL virus, AIDS virus, influenza virus, adenovirus, enterovirus, poliovirus, EB virus, HAV, HBV, HCV, HIV, HTLV, and fungi such as Candida and Cryptococcus.
  • tuberculosis pneumococci, diphtheria, meningococcus, gonorrhea, staphylococci, streptococci, enterobacteria, Escherichia coli, Helicobacter pylori, bacteria, rubella virus, herpes virus, etc.
  • viruses such as hepatitis virus, ATL virus,
  • the specimen K may be used as it is, but in the present embodiment, it is used as the solution S diluted with an appropriate diluent.
  • a dilution liquid may have bactericidal property as needed, and may contain a digestive enzyme and a modifier
  • Examples of the diluting solution include water and buffer solutions that are usually used in this field.
  • Examples of the buffer solution include trishydroxylaminomethane buffer solution, phosphate buffer solution, borate buffer solution, and Good's buffer solution.
  • the concentration of the buffer is usually 5 mM to 500 mM, preferably 20 mM to 200 mM.
  • the material of the large-diameter bead BB and the small-diameter bead SB is not particularly limited as long as it has a hardness that gives a physical impact to the specimen, but a bead made of glass, garnet and / or zirconia is desirable, Zirconia beads are more desirable.
  • the shape of the small-diameter bead SB is not particularly limited as long as it is easily dispersed in the solution S.
  • the shape of the large-diameter bead BB is easy to roll on the inner peripheral surface 215 of the container 2. If there is no particular limitation, the shape of both beads is preferably spherical.
  • the particle diameter of the small-diameter bead SB is desirably about 0.1 mm to 1 mm.
  • the particle diameter of the large-diameter bead BB is desirably about several tens of times the diameter of the small-diameter bead SB, specifically 1 to 10 mm, preferably about 3 to 8 mm.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the action of the large-diameter bead BB during the circular motion.
  • the small-diameter beads SB are not shown for easy understanding.
  • a centrifugal force F indicated by an arrow in the figure acts on the large-diameter bead BB during circular motion. Then, due to the action of the centrifugal force F, the large-diameter bead BB moves to a lower position farthest from the rotation axis AR.
  • a contact point TP indicates a point where the large-diameter bead BB contacts the inner peripheral surface 215, and a center KP indicates the center of the large-diameter bead BB.
  • the projected point PP indicates a point obtained by projecting the center KP onto the rotation axis AR.
  • a line segment connecting the center KP and the projection point PP is the rotation radius R of the large-diameter bead BB.
  • the rotation radius R is preferably about 8 to 12 mm.
  • the centrifugal force F is, for example, under the conditions of a radius of rotation R of 8 mm, a density of large diameter beads BB made of zirconia of 5.68 g / cm 3 , a particle size of 5 mm, a low rotational speed of 3000 rpm, and a high rotational speed of 8000 rpm.
  • the centrifugal speed is low, it is about 0.29 N, and when the rotational speed is high, it is about 2.09 N.
  • the inner peripheral surface 215 in the vicinity of the contact point TP is a flat surface having no ribs or grooves as described above. Accordingly, the large-diameter bead BB rolls on the inner peripheral surface 215 while drawing a locus having a substantially constant rotation radius R during eccentric rotation.
  • the position of the contact point TP can be adjusted as appropriate depending on the shape of the inner peripheral surface 215.
  • the solution S is agitated by the lower rib 216 during the eccentric rotation and also agitated by the rolling large-diameter beads BB.
  • the solution S that has reached the upper rib 217 is also stirred by the upper rib 217.
  • FIG. 11 shows how the solution S is stirred during low-speed rotation.
  • the left figure shows the agitation mode during low-speed rotation
  • the right figure shows the agitation mode during high-speed rotation.
  • vortexes are generated on the liquid surface due to stirring by the large-diameter beads BB, the lower ribs 216 and the upper ribs 217.
  • the small-diameter beads SB dispersed in the solution S begin to move downward again.
  • a collision between the small-diameter bead SB and the large-diameter bead BB that starts to move downward occurs, and the physical impact applied to the specimen K increases.
  • the collision frequency between the small-diameter bead SB and the large-diameter bead BB increases, and the specimen K is physically and efficiently. An impact can be applied.
  • a solution containing the specimen, a large number of small-diameter beads SB and one large-diameter bead BB are placed in the container 2 according to the present invention, and two containers 2 are provided. This is done by making a circular motion while continuously changing between the different rotational speeds.
  • a solution containing a sample of 100 to 1000 uL, 5000 to 10,000 small-diameter beads SB of 0.1 to 1 mm, and 1 large-diameter bead BB of 1 to 10 mm are placed in a container, and low rotation speed of 1000 to 5000 rpm 3 This is done by repeating 10 to 20 circular motions with a combination of ⁇ 10 seconds and high rotation of 6000 to 10000 rpm for 3 to 10 seconds as one cycle.
  • the solution S containing the specimen K, a large number of small-diameter beads SB, and one large-diameter bead BB are stored in the container 2, and the lower part of the container 2 is rotated differently.
  • the collision frequency of a large number of small-diameter beads SB and large-diameter beads BB can be increased, and the specimen K can be efficiently crushed in a short time.
  • the upper rib 217 jumps up the small-diameter beads SB from the inner peripheral surface 215, disperses the small-diameter beads SB in the solution S, and increases the collision frequency with the rolling large-diameter beads BB. Can do.
  • the large-diameter bead BB can roll with a constant radius at the rotation radius R and collide with the small-diameter bead SB.
  • the frequency can be increased.
  • the collision frequency with the large-diameter bead BB is increased because the small-diameter bead SB is moved up and down in the container 2 by changing the rotational speed between the low-speed rotation and the high-speed rotation. Can do.
  • the four driving units 40 simultaneously circularly move the lower portions of the four containers 2, a large amount of the specimen K can be efficiently crushed at a time. Further, among the four drive units 40, while the two drive units 40 rotate the lower part of the container 2 at a low speed, the other two drive units 40 rotate the lower part of the container 2 at a high speed. It is also possible to reduce the vibration generated in
  • Bacillus genus bacteria such as “Bacillus subtillis” that forms “SPORE” were used as the specimen K.
  • Bacillus.spore (5 ⁇ 103 ctu) is added to 600 ⁇ L of the solution S (including the bactericidal solution).
  • one zirconia bead having a particle diameter of 5 mm was stored as the large-diameter bead BB, and 0.4 g (about 8000) of zirconia beads having a particle diameter of 0.2 mm was stored as the small-diameter bead SB.
  • Bacillus.spore (5 ⁇ 103 ctu) was crushed with the sample crushing apparatus 1 and purified, and then the nucleic acid was recovered. Next, the number of spore was measured at 400 times under a microscope using a bacterial calculation board (manufactured by SLGC). The number of cells was calculated by diluting the number of cells per square to 5.8, 1.0, 0.4, and 0.1.
  • the calibration curve was obtained by serially diluting the B. subtilis spore genome with distilled water (0 to 1 ⁇ 10 6 / reaction).
  • FIG. 12 and FIG. 13 are data diagrams showing qPCR quantitative values (%) with respect to the number of added spores.
  • FIG. 12 shows data when the low-speed rotation speed is set to 3000 rpm and the high-speed rotation speed setting is changed from 6000 rpm to 10,000 rpm every 1000 rpm.
  • FIG. 13 shows data obtained by setting the high-speed rotation speed to 8000 rpm and changing the low-speed rotation speed setting from 1000 rpm to 5000 rpm every 1000 rpm.
  • FIG. 12 also shows comparison data in which the low-speed rotation setting is 0 rpm and the high-speed rotation setting is 3000 rpm.
  • FIG. 13 also shows comparison data in which the low-speed rotation setting is 0 rpm and the high-speed rotation setting is 8000 rpm.
  • the rotation times of the high-speed rotation and the low-speed rotation are each 2.5 seconds, and each cycle is 5 seconds, 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 Second) and 24 times (120 seconds) are shown.
  • the comparison data shown in FIG. 12 is 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), 24 times, with a low speed rotation of 3000 rpm for 2.5 seconds and a rotation stop of 2.5 seconds as one cycle. (120 seconds), and qPCR quantitative value (%) is 13% at maximum with an operation time of 120 seconds.
  • the qPCR quantitative value is higher in all of 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds and 120 seconds compared with the same number of seconds in the case of the above-described low speed rotation of 3000 rpm and 0 rpm. (%).
  • the qPCR quantitative value (%) becomes 41% or more by repeating the low speed rotation of 3000 rpm and the high speed rotation of 6000 rpm, and the qPCR quantitative value (%) by repeating the low speed rotation of 3000 rpm and the high speed rotation of 7000 rpm.
  • qPCR quantitative value (%) is 64% or more by repeating low speed rotation of 3000 rpm and high speed rotation of 8000 rpm, and qPCR quantitative value (%) is repeating by repeating low speed rotation of 3000 rpm and high speed rotation of 9000 rpm.
  • the qPCR quantitative value (%) is 35% or more by repeating the low-speed rotation of 3000 rpm and the high-speed rotation of 10000 rpm, both of which are from the maximum qPCR quantitative value (13%) of the low-speed rotation of 3000 rpm and the repetition of 0 rpm.
  • High qPCR quantitative value (%) is short In has been realized.
  • the comparison data of FIG. 13 is 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), 24 times, with a high speed rotation of 8000 rpm for 2.5 seconds and a rotation stop of 2.5 seconds as one cycle. (120 seconds) is repeated, and the qPCR quantitative value (%) is 54% at the maximum with an operation time of 120 seconds.
  • the qPCR quantitative value is high compared to the same number of seconds in the case of the high speed rotation of 8000 rpm and the repetition of 0 rpm in all of 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds and 120 seconds. (%).
  • the qPCR quantitative value (%) is 56% or more by repeating the low-speed rotation of 1000 rpm and the high-speed rotation of 8000 rpm in the operation time of 60 seconds or more, and the low-speed rotation of 2000 rpm and 8000 rpm in the operation time of 30 seconds or more.
  • QPCR quantitative value (%) becomes 67% or more by repetition of high-speed rotation
  • qPCR quantitative value (%) becomes 64% or more by repeating low-speed rotation of 3000 rpm and high-speed rotation of 8000 rpm in an operation time of 30 seconds or more.
  • the qPCR quantitative value (%) is 62% or more by repeating the low-speed rotation of 4000 rpm and the high-speed rotation of 8000 rpm, and in each case, the maximum qPCR quantitative value (54 in the case of the high-speed rotation of 8000 rpm and the repetition of 0 rpm) Higher qPCR quantification value (%) It is.
  • the qPCR quantitative value (%) is 62% or more in the operation time of 90 seconds or more even when the low-speed rotation of 5000 rpm and the high-speed rotation of 8000 rpm are repeated, and the maximum qPCR quantitative value in the case of the high-speed rotation of 8000 rpm and the repetition of 0 rpm.
  • a higher qPCR quantitative value (%) is realized in a shorter time than (54%).
  • FIG. 14 shows data when the low-speed rotation is 1000 rpm and the high-speed rotation speed setting is changed from 6000 rpm to 10000 rpm every 1000 rpm.
  • FIG. 14 also shows comparison data in which the low speed rotation setting is 1000 rpm and the high speed rotation setting is 5000 rpm.
  • the rotation time of the high speed rotation and the low speed rotation is 2.5 seconds respectively, and the period of 5 seconds is 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), 24 times (120 seconds). Shows repeated data.
  • the comparison data in FIG. 14 are 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), 24 times, with a high speed rotation of 5000 rpm for 2.5 seconds and a rotation stop of 2.5 seconds as one cycle.
  • the qPCR quantitative value (%) is 52% at maximum with an operation time of 120 seconds. According to the results of FIG. 14, the qPCR quantification is higher in 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds and 120 seconds than in the same number of seconds in the case of repetition of the low speed rotation of 1000 rpm and the high speed rotation of 5000 rpm. Value (%) is shown.
  • the qPCR quantitative value (%) becomes 57% or more by repeating the low-speed rotation of 1000 rpm and the high-speed rotation of 6000 rpm in the operation time of 30 seconds or more, and the low-speed rotation of 1000 rpm and 7000 rpm in the operation time of 60 seconds or more.
  • QPCR quantitative value (%) becomes 87% or more by repetition with high-speed rotation
  • qPCR quantitative value (%) becomes 56% or more by repetition of low-speed rotation of 1000 rpm and high-speed rotation of 8000 rpm in an operation time of 60 seconds or more.
  • the qPCR quantitative value (%) becomes 55% or more by repeating the low-speed rotation of 1000 rpm and the high-speed rotation of 9000 rpm, and in the operation time of 60 seconds or more, the low-speed rotation of 1000 rpm and the high speed of 10000 rpm QPCR quantitative value (%) is 59 by repetition with rotation Above and will, than the maximum qPCR quantification value (52%) by repeated with both low-speed rotation and high speed rotation of 5000rpm of 1000 rpm, a high qPCR quantification value (%) is realized in a short time.
  • FIG. 15 shows data when the low-speed rotation is set to 5000 rpm and the setting of the high-speed rotation speed is changed from 6000 rpm to 10,000 rpm every 1000 rpm.
  • FIG. 15 also shows comparison data in which the low-speed rotation setting is 4000 rpm and the high-speed rotation setting is 5000 rpm.
  • the high-speed rotation and the low-speed rotation are each 2.5 seconds, and the 5-second cycle is repeated 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), and 24 times (120 seconds). Data is shown.
  • the comparison data shown in FIG. 15 are 6 times (30 seconds), 12 times (60 seconds), 18 times (90 seconds), 24 times, with a low speed rotation of 4000 rpm for 2.5 seconds and a rotation stop of 2.5 seconds as one cycle.
  • the qPCR quantitative value (%) is 59% at the maximum with an operation time of 120 seconds. According to the result of FIG. 15, compared with the case where the above-described low-speed rotation of 4000 rpm and high-speed rotation of 5000 rpm are repeated in 120 seconds, the low-speed rotation of 5000 rpm and the high-speed rotation of 6000 rpm in the operation time of 90 seconds or more.
  • the qPCR quantitative value (%) is 66% or more by repetition, and the qPCR quantitative value (%) is 74% or more by repeating the low speed rotation of 5000 rpm and the high speed rotation of 7000 rpm for 90 seconds or more in the operation time of 120 seconds or more.
  • the qPCR quantitative value (%) is 62% or more by repeating the low-speed rotation of 5000 rpm and the high-speed rotation of 8000 rpm in the operation time, and the repetition of the low-speed rotation of 5000 rpm and the high-speed rotation of 9000 rpm in the operation time of 120 seconds or more.
  • QPCR quantitative value (%) is 79% or more, and 12
  • the qPCR quantitative value (%) is 68% or more by repeating the low-speed rotation of 5000 rpm and the high-speed rotation of 10000 rpm in the operation time of 2 seconds or more, and in each case, the maximum qPCR quantitative value (59% by repeating the low-speed rotation of 4000 rpm and 5000 rpm) )
  • a higher qPCR quantitative value (%) is realized in a shorter time than above.

Abstract

【課題】検体、多数の小径ビーズおよび１つの大径ビーズ検体を貯留した容器を円運動させて検体を破砕する装置およびその方法において、短時間且つ効率的に検体を破砕する。 【解決手段】検体を含む溶液（Ｓ）、多数の小径ビーズ（ＳＢ）および１個の大径ビーズ（ＢＢ）を容器（２）に貯留させる。駆動部（４０）が貯留させた容器（２）の下部を円運動させる。制御部（７０）が、容器（２）の下部が２つ以上の互いに異なる回転数間で連続的に変化する円運動をするように、駆動部（４０）を制御する。

Description

検体の破砕装置およびその方法
　本発明は、検体の破砕装置およびその方法に関する。より詳しくは、菌体またはウィルス等の検体を含む溶液およびビーズを容器に貯留させ、貯留させた容器を円運動させることにより、検体にビーズによる物理的衝撃を与えて破砕する破砕装置およびその方法に関する。
　近年、生命科学の発展に伴い遺伝子診断が注目を集めている。遺伝子診断においては、菌体またはウィルス等の検体を破砕し、その内部よりＤＮＡ(Deoxyribonucleic Acid)やＲＮＡ(Ribonucleic Acid)等の核酸を抽出する。そして、抽出された核酸は、精製された後にＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法等で増幅され、電気泳動法等で分析される。
　このように、遺伝子診断においては、前処理として核酸を破壊しない程度に検体を破砕する必要がある。そして、この検体の破砕処理に関しては、様々な手法が知られている。検体を含む溶液と蛋白質分解酵素を容器に貯留し、貯留した容器の下部を偏心回転させることにより、溶液および蛋白質分解酵素を撹拌して破砕する技術が知られている（特許文献１）。
　また、容器の中心軸と回転軸とが平行な状態で容器を偏心回転させる技術も知られている（特許文献２）。その他にも、検体に界面活性剤を混合して検体を破砕する方法もある。
　しかしながら、上記のような化学的処理による破砕では、細胞の硬質な細胞壁を十分に破砕できない虞がある。そこで、検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを容器に貯留させて撹拌することにより、ビーズによる物理的衝撃を検体に与えて破砕する技術が提案されている（特許文献３）。
特開２００２－２５５号公報 特許第５５４２３７９号 特開２００６－１４１２９２号公報
　しかしながら、遺伝子診断においては、動物（主にヒト）や植物から採取した多数の検体を短時間に破砕し、診断効率を高めることも要求されている。特許文献３に提案される技術は、検体を破砕するために多数の小径ビーズと１個の大径ビーズを用いることを開示しているに過ぎず、これらのビーズを用いて如何に診断効率を向上させるかまでは何ら提言するものではない。
　本発明は、上記事情に鑑み、検体、多数の小径ビーズおよび１つの大径ビーズ検体を貯留した容器を円運動させて検体を破砕する装置および方法であって、短時間且つ効率的に検体を破砕できる検体破砕装置およびその方法を提供することを目的とする。
　上記課題を達成するため、本発明の検体の破砕装置は、検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを貯留させた容器の下部に円運動をさせる駆動部と、この駆動部を制御する制御部とを備え、制御部が、容器の下部に２つ以上の互いに異なる回転数間で連続的に変化する円運動をさせるように、駆動部を制御することを特徴とする。
　本発明の検体の破砕方法は、検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを容器に貯留させ、この容器の下部に２つ以上の互いに異なる回転数の間で連続的に変化する円運動をさせて、ビーズにより検体を破砕することを特徴とする。
　ここで、上記「多数の小径ビーズ」とは、０．１～１ｍｍ程度の粒子径を有するビーズが１０～５００００個、好ましくは１０００～１００００個、より好ましくは５０００～１００００個程度存在することを意味する。上記「大径ビーズ」とは、小径ビーズの粒子径よりも１０～１００倍程度大きい粒子径を有するビーズを意味し、その粒径は１～１０ｍｍ、好ましくは３～８ｍｍである。
　また、本発明の検体破砕装置およびその方法において、２つ以上の互いに異なる回転数のうち、最低回転数が１０００～４０００ｒｐｍの範囲、最高回転数が５０００～９０００ｒｐｍの範囲であることが望ましい。上記「ｒｐｍ」とは、１分間あたりの回転数(revolution per minute)を意味する。
　また、本発明の検体破砕装置において、容器は、上方の内周面に、小径ビーズを内周面より跳ね上げるリブを備えることが望ましい。また、容器は、その下方の内周面が円運動中に大径ビーズを下方の内周面上で転動させるように、平坦であることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕方法は、大径ビーズを容器の下方の内周面上で転動させ、小径ビーズを、円運動の回転数の変化に応じて、容器内で上下方向に移動させることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置において、駆動部は、容器の上部を、容器が容器の中心軸まわりに回転不能な状態で、支持する支持部材と、所定の回転軸まわりに回転する回転部材と、中心軸が回転軸に対して交差した状態で、容器の下部を回転部材に直接または間接的に連結する連結手段とを備えることが望ましい。また、本発明の検体破砕方法において、容器の中心軸が円運動の回転軸と交差した状態で円運動をさせることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置およびその方法において、中心軸と回転軸との交差する角度は２～５度の範囲であることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置において、支持部材は、容器の上部を挿通させる孔を有する可撓性部材からなるものであってもよい。
　また、本発明の検体破砕装置において、可撓性部材が、孔の周囲に容器の材質よりも硬質な環状部を備えていることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置において、連結手段は、回転部材に、回転軸から離れた位置に設けられた凹部または凸部と、容器の下端に直接または間接的に設けられた、凹部または凸部と嵌合する凸部または凹部とからなることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置において、支持部材が、可撓性部材の孔と連通する開口を有する有底筒状の容器収容部をさらに備え、容器収容部の底部に凸部と、容器収容器の内周面上に、容器の外周面上に形成されたリブと係合して容器の中心軸まわりの回転を防止する突起とが形成されていることが望ましい。
　また、本発明の検体破砕装置および方法において、複数の容器を同時に円運動させてもよい。また、本発明の検体破砕装置および方法においては、複数の容器のうち、一部の容器を円運動させている間、残りの容器を一部の容器とは異なる回転数で円運動させてもよい。
　本発明の検体破砕装置およびその方法は、検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを容器に貯留させ、この容器の下部に２つ以上の互いに異なる回転数間で連続的に変化する円運動をさせることにより、短時間に効率的に検体を破砕できる。
　また、本発明の検体破砕装置は、容器の上方の内周面に、小径ビーズを内周面より跳ね上げるリブを備えることにより、容器の上方に位置する小径ビーズを内周面より跳ね上げ、溶液内に分散させるため、より短時間で効率的に検体を破砕できる。
　また、本発明の検体破砕装置は、容器の下方の内周面を、大径ビーズが転動するように、平坦に形成することにより、転動する大径ビーズが溶液を撹拌して検体をより短時間で効率的に破砕できる。
　また、本発明の検体破砕方法は、大径ビーズを容器下方の内周面で転動させ、小径ビーズを、回転数の変化に応じて、容器内で上下方向に移動させることにより、小径ビーズが溶液内に分散され、且つ転動する大径ビーズが溶液を撹拌するため、検体をより短時間で効率的に破砕できる。
本発明の実施形態である検体破砕装置の全体構成を示す斜視図 本発明の実施形態である検体破砕装置に装着される容器の斜視図 本発明の実施形態である検体破砕装置に装着される容器の断面図 本発明の実施形態である検体破砕装置の駆動部の斜視図 本発明の検体破砕装置の収容ユニットの全体図および分解図 本発明の検体破砕装置の可撓性部材の内側の構造図 本発明の検体破砕装置の制御系のブロック図 本発明の検体破砕装置による容器の回転数の変化を示す図 本発明の検体破砕装置による破砕方法のフローチャート 本発明の検体破砕装置における大径ビーズの作用を示す図 本発明の検体破砕装置による撹拌の態様図 本発明の検体破砕装置による検体の破砕結果を示すデータ図（その１） 本発明の検体破砕装置による検体の破砕結果を示すデータ図（その２） 本発明の検体破砕装置による検体の破砕結果を示すデータ図（その３） 本発明の検体破砕装置による検体の破砕結果を示すデータ図（その４）
　本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態である検体破砕装置１の全体構成を示す。図２は検体破砕装置１にカートリッジとして装着される容器２の斜視図を示す。図３は容器２の断面図を示す。
　最初に容器２について説明する。容器２には、検体Ｋを含む溶液Ｓ、多数の小径ビーズＳＢおよび１個の大径ビーズＢＢを貯留させる。容器２には、複数個の大径ビーズＢＢを貯留させてもよい。さらに、容器２には、大径ビーズＢＢおよび小径ビーズＳＢのいずれのビーズとも粒径が異なるビーズを貯留させてもよい。
　容器２は、筒状本体２１と蓋本体３１とから構成される。筒状本体２１は、略半球状の底部２１１と、底部２１１から連続する円柱状の下方部２１２と、下方部２１２から連続し上端に円形の開口を有する略逆円錐台状の上方部２１３とからなる。なお、上方部２１３は、円柱状であってもよい。
　筒状本体２１について説明する。筒状本体２１において、筒状本体２１の中心軸ＡＣ方向の高さに対して、底部２１１が１５パーセント程度の高さ、下方部２１２が２５パーセント程度の高さ、上方部２１３が６０パーセント程度の高さをそれぞれ占めている。なお、筒状本体２１において、各部の占める割合は特に限定されるものではない。
　そして、筒状本体２１は略均一な周壁２１４を有している。周壁２１４の内周面２１５は、底部２１１の近傍が略均一な曲率半径を有する凹半球面状、下方部２１２の近傍が中心軸ＡＣと直交する断面が略均一な直径を有する円になる面状、上方部２１３の近傍が、中心軸ＡＣと直交する断面が上方に向かう程に拡大する直径を有する円になる面状で形成されている。
　底部２１１の近傍において、内周面２１５には上方に突出する下リブ２１６が複数形成されている。下リブ２１６は溶液Ｓを撹拌するものである。下リブ２１６は中心軸ＡＣに対して等しい角度間隔を空けて形成されているのが好ましく、下リブ２１６の中心軸ＡＣと直交する断面は矩形状である。本実施形態において、３ｍｍ程度の高さを有する３つの下リブ２１６が、互いに１２０度の角度間隔を空けて形成されている。なお、下リブ２１６の高さ寸法および角度間隔は、検体Ｋの種類や貯留量に応じて適宜調整可能であり、特に限定されるものではないが、溶液Ｓを撹拌するもの、さらに容器２の円運動時に容器２内を転動中の小径ビーズＳＢまたは大径ビーズＢＢが衝突し、その軌道を不規則にさせるものが好ましい。
　下方部２１２の近傍において、内周面２１５は溝や突起等を有さない面状で形成されている。また、上方部２１３の近傍において、内周面２１５には、中心軸ＡＣ方向に突出する上リブ２１７が複数形成されている。上リブ２１７も溶液Ｓを撹拌するものである。上リブ２１７は、中心軸ＡＣに対して等しい角度間隔を空けて形成されている。
　本実施形態において、３つの上リブ２１７が互いに１２０度の角度間隔を空けて形成されている。また、上リブ２１７は、下方部２１２との境界近傍より上方に延びている。また、上リブ２１７の中心軸ＡＣと直交する断面は矩形状である。また、下方部２１２との境界近傍において、上リブ２１７の頂面は内周面２１５と略面一である。そして、上リブ２１７は、上方に延びる程、その頂面が連続的に高くなっている。なお、上リブの数、高さ寸法、角度間隔および断面形状も、溶液の種類や粘度や貯留量等に応じて適宜変更可能であり、特に限定されるものではないが、溶液Ｓを撹拌するもの、さらに容器２の円運動時に容器２内を転動中の小径ビーズＳＢが衝突し、その軌道を不規則にさせるものが好ましい。
　上方部２１３において、外周面２２０には、蓋本体と螺号するネジ山２２１が形成され、ネジ山２２１の下方には、環状のフランジ２２２が形成されている。蓋本体３１は、蓋本体３１の下端がフランジ２２２と近接する位置まで筒状本体２１と螺号する。
　フランジ２２２より下方において、外周面２２０には外方に突出する外リブ２２３が複数形成されている。外リブ２２３は容器２を検体破砕装置１に係合させるために利用される。外リブ２２３は、フランジ２２２の近傍より底部２１１の下端まで下方に延びている。また、外リブ２２３は中心軸ＡＣに対して互いに等しい角度間隔を空けて形成されている。
　本実施形態において、６つの外リブ２２３が互いに６０度の角度間隔を空けて形成されている。外リブ２２３の中心軸ＡＣと直交する断面は矩形状である。また、外リブ２２３の下端は、容器２を平坦面に載置したとき、容器２が起立姿勢を維持するように、平坦な面状になっている。これにより、ユーザによる作業性が向上する。
　外リブ２２３の上端において、外リブ２２３の頂面は外周面２２０と略面一である。そして、外リブ２２３は、下方に延びる程、その頂面が連続的に高くなっている。これにより、中心軸ＡＣと外リブ２２３との頂面との距離は略一定になっている。なお、外リブ２２３の数、高さ寸法、角度間隔および断面形状は、検体破砕装置１の係合構造によって適宜変更可能であり、特に限定されるものではない。
　蓋本体３１は、略円筒状の下蓋部３１１と略直方体状の上蓋部３１２とからなる。下蓋部３１１には、下端より略円形の凹部３１３が形成されている。そして、凹部３１３の側周面には、筒状本体２１のネジ山２２１と螺号するネジ溝３１４が形成されている。また、凹部３１３には上蓋部３１２と連通する円形の開口３１５が形成されている。
　上蓋部３１２には、上端より略正方形の凹部３１６が形成されている。そして、凹部３１６には、開口３１５と連通する円形の開口３１７が形成されている。開口３１７は金属膜３１８で封止されている。金属膜３１８は、破砕処理後に抽出針等で穿孔できる程度の厚さを有している。なお、金属膜の材質は、アルミやステンレス等であるが、特に限定されるものではない。また、上記金属膜は、樹脂膜であってもよい。該樹脂膜の材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン等であるが、特に限定されるものではない。
　これにより、破砕処理の溶液Ｓを回収するために、筒状本体２１と蓋本体３１との螺号を解除する必要がなくなり、作業性が向上する。さらに、螺号解除によるコンタミネーションの発生を低減することもできる。
　検体破砕装置１について説明する。検体破砕装置１には、カートリッジとして容器２が着される。そして、検体破砕装置１は溶液Ｓ内の検体を破砕する装置である。検体破砕装置１は、複数の容器２の上部をそれぞれ支持する支持フレーム１１と、複数の容器２の下部をそれぞれ円運動させる複数の駆動部４０と、複数の駆動部４０をそれぞれ固定する固定フレーム１３と、支持フレーム１１と固定フレーム１３を連結する連結フレーム１４とを備えている。
　支持フレーム１１は、図１中のＸ軸方向に配列された４つの容器２を、所定間隔を空けて支持している。そして、容器２は、図１中のＺ軸方向に略起立した姿勢で装着される。なお、装着される容器２の数、配列方向、間隔は特に限定されるものではない。固定フレーム１３は、４つの駆動部４０が容器２の下方に位置するように、４つの駆動部４０をそれぞれ固定する。
　図４は駆動部４０の斜視図である。駆動部４０は、容器２を収容する収容ユニット５０と、収容ユニット５０と連結して収容ユニット５０を偏心回転運動させる偏心回転ユニット６０とを備えている。
　収容ユニット５０は、蓋本体３１を露出させた状態で容器２を収容して回転させる収容回転部材５１と、支持フレーム１１との間で収容回転部材５１を挟持する金属リング５２とからなる。収容回転部材５１は、その下端において、偏心回転ユニット６０と連結している。また、金属リング５２には不図示のネジの取り付け孔が形成されている。
　偏心回転ユニット６０は、収容回転部材５１と連結する回転板６１と、回転板６１に回転運動を伝達する回転シャフト６２と、回転シャフト６２の先端部を回転自在に保持して且つ偏心回転ユニット６０を固定フレーム１３に固定する上ブラケット６３と、回転シャフト６２を回転させるモータ６４と、回転シャフト６２の基端部を回転自在に保持し且つモータ６４を固定する下ブラケット６５と、上ブラケット６３と下ブラケット６５とを連結するポスト６６を備えている。
　偏心回転ユニット６０は、モータ６４の駆動シャフトに取り付けられた不図示の駆動プーリと、回転シャフト６２の基端部に取り付けられた不図示の従動プーリ、これらのプーリ間に巻き掛けられたベルト６７を備えることにより、モータ６４の回転運動を回転シャフト６２に伝達している。
　そして、回転板６１には円形の孔６１１が形成されている。孔６１１は、収容回転部材５１との連結に利用される。孔６１１は、回転軸ＡＲから所定の距離だけオフセットした位置に開口している。なお、回転板６１の中心は回転軸ＡＲの軸上にある。
　収容回転部材５１について説明する。図５は収容回転部材５１の全体構成および分解状態を示す図である。収容回転部材５１は、可撓性を有する容器支持部５４と連結チューブ５５とからなる。そして、容器支持部５４は連結チューブ５５に被覆されている。容器支持部５４および連結チューブ５５は互いに固定されている。容器支持部５４はポリウレタン、連結チューブ５５はポリプロピレンを一体成型したものである。容器支持部５４の材質は可撓性を有するものであれば、特に限定されるものではない。また、連結チューブ５５の材質も特に限定されるものではない。
　容器支持部５４は、上端に円形の開口５４１、下端に円形の開口５４２を有する無底の円筒形状であり、上端にはフランジ５４３が形成されている。そして、フランジ５４３には、金属リング５２の取付孔に対応する４つの取付孔５４３Ａが形成されている。収容ユニット５０と偏心回転ユニット６０とは、開口５４１の中心５４１Ａが回転軸ＡＲ上に位置するように、連結されている。
　連結チューブ５５は上端に開口５５１および下端に底５５４を有する有底の円筒形状である。容器支持部５４は開口５５１より挿通される。底５５４には下方に突出する突起５５２が形成されている。突起５５２は、回転板６１の孔６１１に嵌挿され、連結チューブ５５と回転板６１とを連結するために利用される。突起５５２を孔６１１に直接嵌挿させてもよいが、例えば樹脂製チューブ５５３を介して間接的に嵌挿させてもよい。なお、底５５４に容器２が落下しない程度の孔を形成し、回転板６１に上方に突出する突起を形成して連結してもよい。
　図６は容器支持部５４の内側構造を示す図である。容器支持部５４の内周面５４４には、容器支持部５４の中心軸方向に向かって突出する係合リブ５４５が複数形成されている。係合リブ５４５は、係合リブ５４５の間の溝に筒状本体２１の外リブ２２３を挿通させることにより、容器２を容器支持部５４に係合する。これにより、容器２が容器支持部５４に対して回転することを防止できる。
　本実施形態において、３ｍｍ程度の高さを有する１２個の係合リブ５４５が、互いに３０度の角度間隔を空けて形成されている。なお、係合リブ５４５の数、高さおよび角度間隔は、外リブ２２３の構造次第で適宜変更可能なものである。
　容器支持部５４の上端近傍において、内周面５４４には、補強リング５４６が嵌め込まれている。補強リング５４６は、運転中に容器２と容器支持部５４が直接接触することより、接触部分が摩耗することを防止するものである。補強リング５４６の材質は、容器支持部５４よりも硬質であれば特に限定されるものではないが、アルミやステンレス等の金属材料が望ましい。
　容器２は、開口５４１より外リブ２２３と係合リブ５４５と係合させながら挿入され、底５５４に当接して収容される。また、容器２は、外リブ２２３と係合リブ５４５との係合により、収容ユニット５０に対する回転が防止される。また、容器２は、中心５４１Ａが容器２の略中心軸ＡＣ上にある状態で収容される。
　このように、容器支持部５４は、中心５４１Ａが略回転軸ＡＲ上に位置し、且つ突起５５２が回転軸ＡＲよりオフセットした孔６１１と連結されている。したがって、収容された容器２は中心軸ＡＣと回転軸ＡＲとが交差した状態で円運動する。円運動中において、容器２の上部の微小な円運動は容器支持部５４の可撓性によって吸収される。
　本実施形態において、中心５４１Ａより底５５４までの距離は、容器２の中心軸ＡＣ方向の長さに対して７０パーセント程度を占める。また、容器２の中心軸ＡＣと回転板６１の回転軸ＡＲとのなす角度θは２～５度の範囲が望ましい。
　次に検体破砕装置１の制御系について説明する。図７は、検体破砕装置１の制御系のブロック図を示す。検体破砕装置１において、４つの駆動部４０が１つの制御部７０により独立して制御されている。そして、制御部７０は、４つの駆動部４０が容器２の下部を同時に円運動させるように、駆動部４０を制御する。
　また、制御部７０は、容器２の下部の回転数が低回転数と高回転数との間を繰り返すように、駆動部４０を制御する。具体的に、制御部７０は、回転板６１の回転数が低回転数と高回転数との間を連続的に変化するように、モータ６４をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式で制御する。この場合、低回転数と高回転数との間に無回転となる時間がないように制御するのが好ましい。本実施形態において、モータ６４は、直流モータであるが、その種類は特に限定されるものではない。
　低回転数は、１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの範囲が望ましく、１０００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍの範囲がより望ましい。また、高回転数は、６０００ｒｐｍ～１００００ｒｐｍの範囲が望ましく、６０００ｒｐｍ～９０００ｒｐｍの範囲がより望ましく、７０００ｒｐｍ～９０００ｒｐｍの範囲が更に望ましく、７０００ｒｐｍ～８０００ｒｐｍの範囲が特に望ましい。また、高回転数と低回転数は、上記範囲であって且つ回転数差が、１０００ｒｐｍ～９０００ｒｐｍが望ましく、２０００ｒｐｍ～８０００ｒｐｍがより望ましく、３０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍが更に望ましく、４０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍが特に望ましい。
　また、制御部７０は、低回転数および高回転数以外に、例えば中回転数等の３種類以上の回転数間を繰り返すように制御するものであってもよい。
　図８は時間軸に対する回転数の変化を示す図である。制御部７０は、図８の実線で示すように、回転数が、低回転数と高回転数との間を略一定の周期Ｔで所定の繰返数だけ変化するように、駆動部４０を制御する。本実施形態では、制御部７０は、回転数の変化を示す波形が略矩形波となるように、駆動部４０を制御するものである。回転数の変化を示す波形は特に限定されるものではない。例えば正弦波や三角波等であってもよく、低回転数での波形と高回転数での波形が異なるものでもよい。なお、厳密な矩形である必要はなく、駆動部４０の機械的なバックラッシュ等の影響による制御部７０からの制御命令に対する遅れを含む、矩形に近い波形であってもよい。また、図８においては、一例として、いずれの周期Ｔにおいても低回転数を３０００ｒｐｍに高回転数を８０００ｒｐｍに設定しているが、低速回転数を１０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの範囲で、および／または高速回転数を６０００ｒｐｍ～１００００ｒｐｍの範囲で異なる値に設定してもよい。そして、周期毎に異なるように設定してもよく、少なくとも１つの周期が異なるように設定してもよい。
　また、周期Ｔや繰返数は、検体の種類や溶液の貯留量等によって適宜調整されるものであるが、周期Ｔが３～１０秒の範囲で、繰返数が４～３０回、好ましくは１０～２０回の範囲であることが望ましい。また、制御部７０は、４つの駆動部４０を２つのグループに分け、一方のグループに属する駆動部４０が容器の下部を高回転数で円運動させている間、他方のグループに属する駆動部４０が低回転数で円運動させるように制御してもよい。
　本実施形態では、制御部７０が、２つの駆動部４０が２つの容器２を図８の実線で示す波形に沿って円運動させている間、他の２つの駆動部４０が２つの容器２を、実線の波形とは半周期Ｔ／２だけ位相の異なる破線の波形に沿って円運動させるように制御する。これにより、全ての駆動部４０が同じ回転数で回転することによる共振を低減できる。
　次に検体破砕装置１による検体の破砕方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。最初に、筒状本体２１に、溶液Ｓと、１つの大径ビーズＢＢと、多数の小径ビーズＳＢを貯留させる（ＳＴ１）。蓋本体３１と筒状本体２１とを螺号して容器２を装着する（ＳＴ２）。
　ユーザによる指示もしくは容器２の装着を確認するセンサからの信号を受け付け（ＳＴ３）、容器２を低回転数で半周期Ｔ／２だけ偏心回転させる（ＳＴ４）。次に、高回転数で半周期Ｔ／２だけ偏心回転させる（ＳＴ５）。なお、（ＳＴ４）を高回転数での偏心回転、（ＳＴ５）を低回転数での偏心回転としてもよい。
　周期Ｔの繰返数が、ユーザより受け付けた、もしくは予め設定されている所定回数に達したか否かを終了したかを確認し（ＳＴ６）、終了していない場合は再び（ＳＴ４）へ戻り、終了している場合は検体破砕装置１の運転を終了する（ＳＴ７）。容器２を検体破砕装置１より取り外し（ＳＴ８）、溶液Ｓを抽出して終了する。
　次に検体Ｋについて説明する。検体Ｋは、菌体やウィルスを含む可能性のあるものであれば、特に限定されるものではない。具体的に、動物（特にヒト）の体液（血液、血清、血漿、髄液、涙液、汗、尿、膿、鼻水、または喀痰等）、排泄物（糞便等）、臓器、組織、粘膜、皮膚、それらを含むと考えられる搾過検体（スワブ）、うがい液、培養液等を用いることができる。
　上記菌体やウィルスとしては、例えば結核菌、肺炎球菌、ジフテリア菌、髄膜炎菌、淋菌、ブドウ球菌、レンサ球菌、腸内細菌、大腸菌、ヘリコバクター・ピロリ等の細菌、ルベラウィルス、ヘルペスウィルス、肝炎ウィルス、ＡＴＬウィルス、ＡＩＤＳウィルス、インフルエンザウィルス、アデノウィルス、エンテロウィルス、ポリオウィルス、ＥＢウィルス、ＨＡＶ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、ＨＩＶ、ＨＴＬＶ等のウィルス、例えばカンジダ，クリプトコッカス等の真菌等が挙げられる。
　検体Ｋは、そのままの状態で用いてもよいが、本実施形態においては、適当な希釈液で希釈した溶液Ｓとして用いる。なお、希釈液は、必要に応じて殺菌性を有してもよく、消化酵素や変性剤を含有させてもよい。
　上記希釈液としては、通常この分野で用いられる水、緩衝液等が挙げられ、該緩衝液としては、トリスヒドロキシルアミノメタン緩衝液、りん酸緩衝液、ほう酸緩衝液、Good's緩衝液等が挙げられ、該緩衝剤の濃度は、通常5mM～500mMであり、好ましくは20mM～200mMである。
　次に各ビーズについて説明する。大径ビーズＢＢおよび小径ビーズＳＢは、検体に物理的衝撃を与える硬度を有するものであれば、その材質は特に限定されるものではないが、ガラス、ガーネットおよび／またはジルコニアからなるビーズが望ましく、ジルコニアビーズがより望ましい。
　小径ビーズＳＢの形状も、溶液Ｓ内に分散しやすいものであれば、特に限定されるものではなく、大径ビーズＢＢの形状は、容器２の内周面２１５上を転動しやすいものであれば、特に限定されるものではないが、両ビーズともその形状は球状であることが望ましい。
　小径ビーズＳＢの粒子径は０．１ｍｍ～１ｍｍ程度であることが望ましい。大径ビーズＢＢの粒子径は、小径ビーズＳＢの直径寸法の数十倍程度であることが望ましく、具体的には、１～１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ～８ｍｍ程度であることが望ましい。
　次に、大径ビーズＢＢ、小径ビーズＳＢ、下リブ２１６および上リブ２１７の作用について説明する。図１０は、円運動中の大径ビーズＢＢの作用を説明する図である。なお、図１０においては、理解を容易にするため、小径ビーズＳＢの図示を省略している。
　図１０に示すように、円運動中の大径ビーズＢＢには、図中矢印で示す遠心力Ｆが作用する。そして、遠心力Ｆの作用により、大径ビーズＢＢは、回転軸ＡＲから最も離れた下方位置へ移動する。
　図１０において、接触点ＴＰは、大径ビーズＢＢと内周面２１５との接触する点、中心ＫＰは大径ビーズＢＢの中心を示している。また、投影点ＰＰは中心ＫＰを回転軸ＡＲに投影した点を示す。中心ＫＰと投影点ＰＰとを結ぶ線分が大径ビーズＢＢの回転半径Ｒとなる。
　回転半径Ｒは８～１２ｍｍ程度であることが望ましい。また、遠心力Ｆは、例えば回転半径Ｒが８ｍｍ、ジルコニアからなる大径ビーズＢＢの密度が５．６８ｇ／ｃｍ３、粒子径が５ｍｍ、低回転数が３０００ｒｐｍ、高回転数が８０００ｒｐｍの条件において、遠心低回転数時に０．２９Ｎ程度、高回転数時には２．０９Ｎ程度となる。
　接触点ＴＰ近傍の内周面２１５は、前述の通り、リブや溝等を有さない平坦面である。したがって、大径ビーズＢＢは、偏心回転中、略一定の回転半径Ｒとなる軌跡を描いて内周面２１５上を転動する。なお、接触点ＴＰの位置は、内周面２１５の形状によって適宜調整可能である。
　溶液Ｓは、偏心回転中、下リブ２１６によって撹拌されるとともに、転動する大径ビーズＢＢによっても撹拌される。また、上リブ２１７に到達した溶液Ｓは上リブ２１７によっても撹拌される。
　図１１は、低速回転時の溶液Ｓの撹拌態様を示す。図１１において、左図が低速回転時の撹拌態様、右図が高速回転時の撹拌態様を示す。溶液Ｓには、大径ビーズＢＢ、下リブ２１６および上リブ２１７による撹拌により、液面に渦が発生する。
　低速回転時には、遠心力Ｆの作用により多数の小径ビーズＳＢが、容器２の下方位置に集まり、転動する大径ビーズＢＢと小径ビーズＳＢとの衝突、並びにこれらビーズと内周面２１５との衝突により、検体Ｋには物理的衝撃が付与される。
　そして、低速回転より高速回転に変化すると、溶液Ｓの渦が大きくなり、液面も内周面２１５に沿って上方する。そして、軽い小径ビーズＳＢも溶液Ｓとともに上方へ移動し始める。上方へ移動し始めた小径ビーズＳＢと大径ビーズＢＢとの衝突が発生し、検体Ｋに付与される物理的衝撃が増加する。小径ビーズＳＢがさらに上方へ移動すると、上リブ２１７により小径ビーズＳＢは内周面２１５より跳ね上げられ、溶液Ｓ内へ分散される。
　再び、高速回転より低速回転に変化すると、溶液Ｓ内に分散された小径ビーズＳＢが再び下方へ移動し始める。下方へ移動し始めた小径ビーズＳＢと大径ビーズＢＢとの衝突が発生し、検体Ｋに付与される物理的衝撃が増加する。このように、低速回転と高速回転とを繰り返し、小径ビーズＳＢを容器２内で上下移動させることにより、小径ビーズＳＢと大径ビーズＢＢとの衝突頻度が増加し、検体Ｋに効率よく物理的衝撃を付与することができる。
　本発明の破砕装置を用いた検体の破砕方法は、本発明に係る容器２内に、検体を含む溶液、多数の小径ビーズＳＢおよび１個の大径ビーズＢＢを入れ、該容器２を２つ以上の互いに異なる回転数間で連続的に変化させて円運動させることによりなされる。具体的には例えば１００～１０００ｕＬの検体を含む溶液、０．１～１ｍｍの小径ビーズＳＢを５０００～１００００個、１～１０ｍｍの大径ビーズＢＢ１個を容器に入れ、１０００～５０００ｒｐｍの低回転３～１０秒と６０００～１００００ｒｐｍの高回転３～１０秒の組み合わせを１周期として１０～２０回の円運動を繰り返すことによりなされる。
　以上に説明した通り、本実施形態によれば、検体Ｋを含む溶液Ｓ、多数の小径ビーズＳＢおよび１個の大径ビーズＢＢを容器２に貯留させ、その容器２の下部を、互いに異なる回転数間で連続的に変化する円運動をさせることにより、多数の小径ビーズＳＢと大径ビーズＢＢとの衝突頻度を増加させて検体Ｋを短時間で効率よく破砕できる。
　また、本実施形態によれば、上リブ２１７が小径ビーズＳＢを内周面２１５より跳ね上げ、小径ビーズＳＢを溶液Ｓへ分散し、転動する大径ビーズＢＢとの衝突頻度を増加させることができる。
　また、本実施形態によれば、容器２の下方の内周面２１５が平坦であるため、大径ビーズＢＢが、回転半径Ｒで一定の軌跡を描いて転動でき、小径ビーズＳＢとの衝突頻度を増加させることができる。
　また、本実施形態によれば、低速回転と高速回転との間で回転数を変化させることより、小径ビーズＳＢを容器２において上下移動させるため、大径ビーズＢＢとの衝突頻度を増加させることができる。
　また、本実施形態によれば、４つの駆動部４０が４つの容器２の下部を同時に円運動させるため、１度に多量の検体Ｋを効率よく破砕できる。また、４つの駆動部４０のうち、２つの駆動部４０が容器２の下部を低速回転させている間、他の２つの駆動部４０が容器２の下部を高速回転させるため、検体破砕装置１に発生する振動を低減させることもできる。
　以下に示す実施例では、検体Ｋとして「胞子（SPORE）」を形成する「枯草菌（Bacillus subtillis）」等の「バチルス（Bacillus）属細菌」を用いた。溶液Ｓ（殺菌液含む）600uL中にはBacillus.spore(5×103ctu)が添加されている。また、容器２には、大径ビーズＢＢとして粒径５ｍｍのジルコニアビーズを１個、小径ビーズＳＢとして粒径０．２ｍｍのジルコニアビーズを０．４ｇ（８０００個程度）を貯留させた。
　破砕評価は、検体破砕装置１でBacillus.spore(5×103ctu)を破砕し、精製した後に核酸を回収した。次に、バクテリア計算盤（ＳＬＧＣ社製）を用いて顕微鏡下４００倍でspore数を計測した。計算盤１マスあたりの細胞数を５．８，１．０，０．４，０．１となるように希釈してspore数を算出した。
　検量線は蒸留水を用いてB.subtilis spore ゲノムを段階希釈（0～１×106/reaction）した。ｑＰＣＲの反応試薬組成は、Syber Premix ExTaqII（10μＬ）、100nM of Bs-spo-F4-1/R4-1(amplicon=235-bp)、温度サイクルは、95℃(30sec)の初期状態より開始し、95℃（6sec）、62℃(20sec)、72℃(20sec)を１サイクルとして４５回繰り返した。
　図１２および図１３は添加したspore数に対するｑＰＣＲ定量値（％）の値を示すデータ図である。図１２は低速回転数を３０００ｒｐｍに設定し、高速回転数の設定を６０００ｒｐｍより１０００ｒｐｍ毎に１００００ｒｐｍまで変化させた場合のデータである。また、図１３は高速回転数を８０００ｒｐｍに設定し、低速回転数の設定を１０００ｒｐｍより１０００ｒｐｍ毎に５０００ｒｐｍまで変化させたデータである。
　また、図１２には低速回転の設定を０ｒｐｍ、高速回転の設定を３０００ｒｐｍとした比較データ、図１３には低速回転の設定を０ｒｐｍ、高速回転の設定を８０００ｒｐｍとした比較データも示している。また、図１２および図１３において、高速回転および低速回転の回転時間はそれぞれ２．５秒であり、１周期を５秒として６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）を繰り返したデータを示している。
　図１２の比較データは３０００ｒｐｍの低速回転を２．５秒、回転停止２．５秒を１周期として、６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）でそれぞれ繰り返させたものであり、１２０秒の動作時間によりｑＰＣＲ定量値（％）が最大で１３％である。
　これに対し、本発明の実施例では、３０秒、６０秒、９０秒および１２０秒の全てにおいて、上記３０００ｒｐｍの低速回転と０ｒｐｍの繰り返しの場合の同秒数と比較して、高いｑＰＣＲ定量値（％）を示している。また、３０秒以上の動作時間において、３０００ｒｐｍの低速回転と６０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が４１％以上となり、３０００ｒｐｍの低速回転と７０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が３２％以上となり、３０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６４％以上となり、３０００ｒｐｍの低速回転と９０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５０％以上となり、３０００ｒｐｍの低速回転と１００００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が３５％以上となり、いずれも３０００ｒｐｍの低速回転と０ｒｐｍの繰り返しの最大ｑＰＣＲ定量値（１３％）より、高いｑＰＣＲ定量値（％）が短時間で実現されている。
　図１３の比較データは８０００ｒｐｍの高速回転を２．５秒、回転停止２．５秒を１周期として、６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）をそれぞれ繰り返させたものであり、１２０秒の動作時間によりｑＰＣＲ定量値（％）が最大で５４％である。
　これに対し、本発明の実施例では、３０秒、６０秒、９０秒および１２０秒の全てにおいて、上記８０００ｒｐｍの高速回転と０ｒｐｍの繰り返しの場合の同秒数と比較して、高いｑＰＣＲ定量値（％）を示している。また、６０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５６％以上となり、３０秒以上の動作時間において、２０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６７％以上となり、３０秒以上の動作時間において、３０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６４％以上となり、３０秒以上の動作時間において、４０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６２％以上となり、いずれも８０００ｒｐｍの高速回転と０ｒｐｍの繰り返しの場合の最大ｑＰＣＲ定量値（５４％）より、高いｑＰＣＲ定量値（％）が短時間で実現されている。
　また、５０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転の繰り返しでも、９０秒以上の動作時間において、ｑＰＣＲ定量値（％）が６２％以上となり、８０００ｒｐｍの高速回転と０ｒｐｍの繰り返しの場合の最大ｑＰＣＲ定量値（５４％）より、高いｑＰＣＲ定量値（％）が短時間で実現されている。
　図１４は、低速回転を１０００ｒｐｍとし、高速回転数の設定を６０００ｒｐｍより１０００ｒｐｍ毎に１００００ｒｐｍまで変化させた場合のデータである。また、図１４には、低速回転の設定を１０００ｒｐｍ、高速回転の設定を５０００ｒｐｍとした比較データも示している。高速回転および低速回転の回転時間はそれぞれ２．５秒であり、５秒間の周期を６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）を繰り返したデータを示している。
　図１４の比較データは５０００ｒｐｍの高速回転を２．５秒、回転停止２．５秒を１周期として、６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）で繰り返させたものであり、１２０秒の動作時間によりｑＰＣＲ定量値（％）が最大で５２％である。図１４の結果によれば、３０秒、６０秒、９０秒および１２０秒の全てにおいて、上記１０００ｒｐｍの低速回転と５０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しの場合の同秒数と比較して、高いｑＰＣＲ定量値（％）を示している。そして、３０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と６０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５７％以上となり、６０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と７０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が８７％以上となり、６０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５６％以上となり、９０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と９０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５５％以上となり、６０秒以上の動作時間において、１０００ｒｐｍの低速回転と１００００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が５９％以上となり、いずれも１０００ｒｐｍの低速回転と５０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しによる最大ｑＰＣＲ定量値（５２％）よりも、高いｑＰＣＲ定量値（％）が短時間で実現されている。
　図１５は、低速回転を５０００ｒｐｍとし、高速回転数の設定を６０００ｒｐｍより１０００ｒｐｍ毎に１００００ｒｐｍまで変化させた場合のデータである。また、図１５には低速回転の設定を４０００ｒｐｍ、高速回転の設定を５０００ｒｐｍとした比較データも示している。高速回転および低速回転の回転時間はそれぞれ２．５秒であり、５秒間の周期を６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）繰り返したデータを示している。
　図１５の比較データは４０００ｒｐｍの低速回転を２．５秒、回転停止２．５秒を１周期として、６回（３０秒）、１２回（６０秒）、１８回（９０秒）、２４回（１２０秒）でそれぞれ繰り返させたものであり、１２０秒の動作時間によりｑＰＣＲ定量値（％）が最大で５９％である。図１５の結果によれば、１２０秒における上記４０００ｒｐｍの低速回転と５０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しの場合と比較して、９０秒以上の動作時間において、５０００ｒｐｍの低速回転と６０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６６％以上となり、１２０秒以上の動作時間において、５０００ｒｐｍの低速回転と７０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が７４％以上となり、９０秒以上の動作時間において、５０００ｒｐｍの低速回転と８０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６２％以上となり、１２０秒以上の動作時間において、５０００ｒｐｍの低速回転と９０００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が７９％以上となり、１２０秒以上の動作時間において、５０００ｒｐｍの低速回転と１００００ｒｐｍの高速回転との繰り返しでｑＰＣＲ定量値（％）が６８％以上となり、いずれも４０００ｒｐｍの低速回転と５０００ｒｐｍの繰り返しによる最大ｑＰＣＲ定量値（５９％）以上よりも、高いｑＰＣＲ定量値（％）が短時間で実現されている。

Claims (20)

  1. 　検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを貯留させた容器の下部に円運動をさせる駆動部と、
    　該駆動部を制御する制御部とを備え、
    　該制御部が、前記容器の下部に２つ以上の互いに異なる回転数間で連続的に変化する前記円運動をさせるように、前記駆動部を制御することを特徴とする検体の破砕装置。
  2. 　前記制御部が、前記容器の下部に、前記２つ以上の互いに異なる回転数のうち、最低回転数が１０００～５０００ｒｐｍの範囲であり、且つ最高回転数が６０００～１００００ｒｐｍの範囲である前記円運動をさせるように、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の検体の破砕装置。
  3. 　前記容器が、該容器の上方の内周面に、前記小径ビーズを前記内周面より跳ね上げるリブを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の検体の破砕装置。
  4. 　前記容器の下方の内周面が、前記円運動中に前記大径ビーズを前記下方の内周面上で転動させるように、平坦であることを特徴とする請求項３に記載の検体の破砕装置。
  5. 　前記駆動部が、
    　前記容器の上部を、前記容器が該容器の中心軸まわりに回転不能な状態で、支持する支持部材と、
    　所定の回転軸まわりに回転する回転部材と、
    　前記中心軸が前記回転軸に対して交差した状態で前記容器の下部を前記回転部材に直接または間接的に連結する連結手段とを備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の検体の破砕装置。
  6. 　前記中心軸と前記回転軸との交差する角度が２～５度の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の検体の破砕装置。
  7. 　前記支持部材が、前記容器の上部を挿通させる孔を有する可撓性部材からなることを特徴とする請求項５または６に記載の検体の破砕装置。
  8. 　前記可撓性部材が、前記孔の周囲に前記容器の材質よりも硬質な環状部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の検体の破砕装置。
  9. 　前記連結手段が、前記回転部材に、前記回転軸から離れた位置に設けられた凹部または凸部と、前記容器の下端に直接または間接的に設けられた、前記凹部または凸部と嵌合する凸部または凹部とからなることを特徴とする請求項５～８のいずれか１項に記載の検体の破砕装置。
  10. 　前記支持部材が、前記可撓性部材の前記孔と連通する開口を有する有底筒状の容器収容部をさらに備え、該容器収容部の底部に凸部と、前記容器収容器の内周面上に、前記容器の外周面上に形成されたリブと係合して前記容器の前記中心軸まわりの回転を防止する突起とが形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の検体の破砕装置。
  11. 　前記駆動部を複数備え、該複数の駆動部が複数の前記容器を同時に前記円運動させることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の検体の破砕装置。
  12. 　前記制御部が、前記複数の容器のうち、一部の前記容器を前記円運動させている間、残りの前記容器を前記一部の容器とは異なる回転数で前記円運動させるように、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１１に記載の検体の破砕装置。
  13. 　検体を含む溶液、多数の小径ビーズおよび１個の大径ビーズを容器に貯留させ、
    　該容器の下部に２つ以上の互いに異なる回転数の間で連続的に変化する円運動をさせて、前記ビーズにより前記検体を破砕することを特徴とする検体の破砕方法。
  14. 　前記２つ以上の互いに異なる回転数のうち、最低回転数が１０００～５０００ｒｐｍの範囲であり、最高回転数が６０００～１００００ｒｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の検体の破砕方法。
  15. 　前記円運動により、前記大径ビーズを前記容器の下方の内周面上で転動させ、前記小径ビーズを、前記円運動の回転数の変化に応じて、前記容器内で上下方向に移動させることを特徴とする請求項１３または１４に記載の検体の破砕方法。
  16. 　前記容器の中心軸が前記円運動の回転軸と交差した状態で前記円運動をさせることを特徴とする請求項１３～１５のいずれか１項に記載の検体の破砕方法。
  17. 　前記容器の上部を支持した状態で前記円運動させることを特徴とする請求項１６に記載の検体の破砕方法。
  18. 　前記中心軸が前記回転軸に対して２～５度の範囲の角度をなして交差していることを特徴とする請求項１６または１７に記載の検体の破砕方法。
  19. 　前記容器を複数用意し、各該容器に前記溶液、前記多数の小径ビーズおよび前記１個の大径ビーズを貯留させ、前記複数の容器を同時に前記円運動させることを特徴とする請求項１３～１８のいずれか１項に記載の検体の破砕方法。
  20. 　前記複数の容器を２つのグループに分け、一方のグループに属する前記容器の下部に前記円運動をさせている間、他方のグループに属する前記容器の下部に前記一方のグループとは異なる回転数で前記円運動をさせることを特徴とする請求項１９に記載の検体の破砕方法。
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