CN101103105A - 特定物质的回收装置以及使用该装置的核酸提取装置 - Google Patents

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Abstract

采用使用特定物质回收装置的核酸提取装置100，将样品溶液S注入到设有过滤元件11b的柱子11中，施加压力以便将特定物质吸附到过滤元件11b上，并将回收液R注入柱子11中，施加压力从而用回收液R回收被吸附在过滤元件11b上的特定物质。此外，所述装置100设有以下部分：压缩空气供给机构4、压力检测机构46和待处理对象判定机构70，该机构用于在由压缩空气供给机构将压缩空气引入柱子中时，根据由压力检测机构46所检测的压力来判定该柱子是否是用于回收特定物质的待处理对象。

Description

特定物质的回收装置以及使用该装置的核酸提取装置
技术领域
本发明涉及特定物质的回收装置，该装置使用设置有过滤元件的柱子自动地提取样品溶液中的特定物质(例如，核酸等)。
背景技术
作为提取特定物质(例如，核酸)的常规方法，可以提及离心法、磁珠法、过滤法等。
作为使用过滤器的用于提取核酸(其为特定物质的实例)的核酸提取装置，已提出这样一种设备，其中，将多个容装有过滤器的过滤管固定在台架上，并且将样品溶液分注于其中，使台架的底部周围通过密封材料与气室密封，以减小内部压力，从排放侧对所有过滤管同时进行抽吸，以便使样品溶液穿过，从而将核酸吸附到过滤器上，然后注入洗涤液和洗脱液，并且同样进行减压抽吸，从而对过滤管进行洗涤和洗脱(例如，参见日本专利No.2832586)。
发明内容
然而，上述常规的自动提取装置的尺寸较大，因此，它适合分析大量的试验样品。所以，当试验样品的数量较少并且分析频率较低时，所存在的问题在于：由于成本昂贵使得这种装置是不合适的，并且处理效率较低。
此外，对于此类装置而言，需要其在短时间内进行高效处理，而不发生污染，并且还需要这种装置是最小化的，等等。然而，参照日本专利No.2832586，存在以下问题。
当各样品(例如，收集到的全血)溶液的性质互异时，采用同时对全部过滤管进行抽吸的装置(如日本专利No.2832586所述)使部分过滤管完成了抽吸操作，从而导致这部分过滤管没有阻力存在。那么，施加给其它过滤管的减压程度就会减弱，这会使得对高粘度的样品溶液的处理没有完成。如果提高减压容量，那么这将在需要使装置最小化时成为障碍，并且，由于减压体积的增加而需要花费时间来实现减压。此外，难于检测所有样品溶液都被排出，并且时间设定较长，这些情况会妨碍处理效率的提高。另一方面，对于低粘度的样品溶液而言，问题在于：溶液从过滤管被急剧地排出，使得泡沫液滴附着在临近的过滤管和台架上，这会造成污染，从而导致精确度降低。
为了解决上述的问题，本发明人进行了大量的研究，结果，他们完成了一种新型的核酸提取装置，该装置是用于回收样品溶液中特定物质的装置的实例。这种核酸提取装置是这样一种装置，其中，使用含核酸的样品溶液、通过在容器内容装有核酸吸附性多孔膜(过滤元件)的核酸提取柱(以下称为柱子)和压力产生装置将含核酸的样品溶液中的核酸吸附到核酸吸附性多孔膜上，然后在洗涤等操作后使核酸被分离和纯化。
这种新型的核酸提取装置设有：多组柱子，其装配有核酸吸附性多孔膜，并且含核酸的样品溶液被注入其中；废液容器和回收容器，其被放置于柱子下方并与各个柱子相对应。使用这种核酸提取装置，将洗涤液W和回收液R分注到柱子中，同时通过压缩空气供给机构将压缩空气引入柱子中，从而将含有源于样品溶液中的核酸的回收液回收到回收容器中。将多组柱子、废液容器和回收容器成排放置，并且对各个柱子依次实施上述提取程序。
如图16(a)中所示，关于柱子11(其在新型核酸提取装置中使用，并且含有特定物质的样品溶液被注入其中)，核酸吸附性多孔膜(过滤元件)11b被保持在圆柱形主体11a(其顶端是开放的)的底部，圆柱形主体11a在核酸吸附性多孔膜11b以下的部分形成为漏斗状，管嘴形状的排放单元11c以预定的长度从底端的中心部分突出来，并且在圆柱形主体11a侧面部分的两侧形成了纵向突出体11d。从柱子11的顶端开口11e分注样品溶液、洗涤液以及回收液(这些溶液将在下文中说明)，然后从顶端开口11e引入压缩空气，而各种溶液则穿过核酸吸附性多孔膜11b向下流动，并被排放到废液容器12或回收容器13(各种容器将在下文中说明)中。
此外，在图示的情况下，圆柱形主体11a具有这样的结构：圆柱形主体11a被分为上部和下部，并且这两部分互相结合。另外，如图16(b)中的XVIB-XVIB截面所示，顶端开口11e具有斜面11f，该斜面11f通过将周缘内表面切削成锥形而行成。该斜面11f被形成为这样的方式：使得其与压缩空气供给机构的加压嘴(图中未示出)的前端的倾斜的周缘外表面非常吻合。
以下将说明使用核酸提取装置的核酸提取步骤的概况。
基本上来说，核酸提取装置通过图17(a)到(g)中所示的提取步骤来进行核酸的提取。首先，在图17(a)的步骤(a)中，将含核酸(经溶解处理)的样品溶液S注入位于废液容器12上方的柱子11中。接着，在步骤(b)中，将压缩空气引入柱子11中以便加压，从而使样品溶液S穿过核酸吸附性多孔膜11b，由此将核酸吸附在核酸吸附性多孔膜11b上，并且将穿过多孔膜的液体成分排放到废液容器12中。
接着，在步骤(c)中，洗涤液W被自动注入柱子11中，在步骤(d)中，将压缩空气引入柱子11中以便加压，而DNA则被保留在核酸吸附性多孔膜11b上，洗涤并除去其它杂质，并将穿过多孔膜的洗涤液W排放到废液容器12中。该步骤(c)和步骤(d)可以重复多次。
然后，在步骤(e)中，将柱子11下方的废液容器12换为回收容器13，并且，在步骤(f)中，回收液R被自动注入柱子11中。在步骤(g)中，将压缩空气引入柱子11中以便加压，从而使得核酸吸附性多孔膜11b与核酸之间的结合力变弱，并且使被吸附的核酸脱离，而含核酸的回收液R则被排放并被回收到回收容器13中。
基本上来说，柱子11中的核酸吸附性多孔膜11b是核酸能够穿过的多孔体，并且其被构造为如下形式：该多孔体的表面具有以化学键作用力的方式来吸附样品溶液中的核酸的性质，在使用洗涤液进行洗涤时，吸附得以保持，而在使用回收液进行回收时，核酸的吸附力减弱从而使其脱离。
然而，自动实施以上步骤的核酸提取装置具有以下的问题。
多个柱子11可以以成排方式装配在柱支架内，以便进行有效的核酸提取。当待提取核酸的样品溶液的数量较少并且所装配的柱子11的数目少于所能装配的柱子的数目时(即，柱支架有未装配柱子11的部位)，或者装配了因任何原因而缺少核酸吸附性多孔膜11b的柱子11时，或者存在错误地未将样品溶液注入其中的柱子11时，核酸提取装置不能检测到这些缺陷，而依次实施核酸提取步骤，就好像所有柱子11都被正常装配一样。
如上所述，如果在本来不需要实施提取程序或提取程序基本为无用的位置(如，未装配柱子11的情况、缺少核酸吸附性多孔膜11b的情况和未注入样品溶液的情况)处实施了提取程序，那么这会浪费时间，并且显著降低工作效率，从而阻碍提取性能的提高。此外，如果将洗涤液W和回收液R分注到上述位置处，那么洗涤液W和回收液R就会滴入装置主体中，这就会导致装置内部污染的问题。如果将废液容器12或回收容器13也放置在原本不需要它们的位置处来容纳滴落的无用的洗涤液W和回收液R，那么可以避免此类问题。然而，在未装配柱子11的情况下，洗涤液W和回收液R会从放置在高出废液容器12和回收容器13较多的注入嘴上滴落，使得溶液液滴飞溅，这就可能对周围环境造成污染。此外，废液容器12和回收容器13未经适当的使用就被丢弃，这是增加核酸提取成本的原因之一。
鉴于以上问题，本发明的目的是提供能对样品溶液中的特定物质实施回收的特定物质回收装置，该装置高效、简捷、自动化适应性优异，而且具有高的再现性，并且本发明的目的还在于提供使用该装置的核酸提取装置。
具体而言，以下将说明本发明的内容。
(1)一种回收样品溶液中特定物质的装置，该装置具有：
柱支架，其用于容装多个柱子；和
多个柱子，每个所述柱子都具有过滤元件，并由所述的柱支架保持，
其中，将样品溶液注入到由所述柱支架保持的所述柱子中，并施加压力，从而将所述样品溶液中的特定物质吸附到所述过滤元件上，并将回收液注入到所述柱子中，施加压力，从而用所述的回收液回收被吸附在所述过滤元件上的所述特定物质，并且
其中，所述装置还具有：
压缩空气供给机构，其用于由加压嘴将压缩空气引入所述柱子中；
压力检测机构，其用于检测所述柱子内的压力；和
待处理对象判定机构，其用于在压缩空气由所述压缩空气供给机构引入所述柱子中时，根据所述的压力检测机构所检测的压力来判定该柱子是否为用于回收所述特定物质的待处理对象。
根据这种特定物质的回收装置，所述待处理对象判定机构在压缩空气被引入柱子中时，根据压力检测机构所检测的压力来判定该柱子是否为用于实施特定物质回收的待处理对象，然后只对作为待处理对象的柱子实施特定物质的提取操作。由此，就可能实现间歇式提取操作，并且可以提高特定物质回收装置的工作效率。
(2)以上(1)所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，当由所述压力检测机构所检测的所述柱子内的压力的峰值低于预设值时，所述待处理对象判定机构将该柱子从所述的待处理对象中排除。
根据这种特定物质的回收装置，如果由压力检测机构所检测的所述柱子内的压力的峰值低于预设值，该柱子就会从待处理对象中被排除，这就可以停止对该柱子的后续提取操作。此外，根据此方面，可以实施有效的提取。
(3)以上(1)所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，当由所述压力检测机构所检测的柱子内的压力在一定时段内的积分值低于预设值时，所述待处理对象判定机构将该柱子从待处理对象中排除。
根据这种特定物质的回收装置，如果由压力检测机构所检测的柱子内的压力在一定时段内的积分值低于预设值，该柱子就会从待处理对象中被排除，这就可以停止对该柱子的后续提取操作。此外，根据此方面，可以实施有效的提取操作。
(4)以上(1)到(3)中任意一项所述的用于回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述压缩空气供给机构的加压嘴以可沿着所述柱支架内所容装的多个柱子的柱子安装方向移动的方式被支承。
根据这种特定物质回收装置，加压嘴以可沿着柱子安装方向移动的方式被支承，使得压缩空气被依次供入经排布的多个柱子中的每一个中，以便判定该柱子是否为待处理对象，从而可以实施合适的提取操作。
(5)以上(4)所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，将所述加压嘴至少和排放所述回收液的分注嘴与可移动件一体地设置。
根据这种特定物质的回收装置，将加压嘴和注入嘴与可移动件一体地设置，这就可以有效地实施供入压缩空气和注入回收液的操作。
(6)以上(1)到(5)中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述过滤元件是下列物质中的一种：多孔膜、非织造织物和织物。
根据这种特定物质的回收装置，过滤元件为多孔膜、非织造织物和织物中的任意一种，从而可以根据待提取的特定物质的性质来使用具有最佳性能的过滤元件。由此，可以对应各种特定物质只更换过滤元件来实施有效的回收。
(7)以上(1)到(6)中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述特定物质是源于活体的物质或是生物材料。
根据这种特定物质的回收装置，可以回收源于活体的物质或生物材料。
(8)以上(1)到(7)中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，其为核酸提取装置，
其中，设有所述过滤元件的所述柱子是用于提取核酸的核酸提取柱，并且所述特定物质为核酸。
根据这种特定物质的回收装置，所述柱子为用于提取核酸的核酸提取柱，从而可以提取样品溶液中的核酸。
附图简要说明
图1为示出核酸提取装置的一个实施方案的立体图，其中，该装置的前盖被打开；
图2为核酸提取装置的外部立体图，其中，该装置的前盖被关闭；
图3为核酸提取装置的移动头的示意性构造图；
图4为核酸提取装置的示意性框图；
图5为示出柱支架、容器支架和容器支承部件以整体方式形成保持机构并被安装在安装部件上的状态的立体图；
图6为柱支架、容器支架、容器支承部件和安装部件的立体图；
图7为其中保持机构和液体容器被移出的装置主体的立体图；
图8为装置主体的立体图，其中图8(a)为示出将安装部件固定在装置主体上的状态的立体图，图8(b)为示出将保持机构也固定在装置主体上的状态的立体图；
图9为判定柱子是否为用于实施核酸提取的待处理对象的主体构造的示意性框图；
图10为判定柱子是否为待处理对象的程序流程图；
图11是表示在第一模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内达到压力峰值情况下的图；
图12是表示在第二模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内未达到压力峰值而压力又在设定时间内具有最大值的情况下的图；
图13是表示在第三模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内未达到压力峰值而压力又在设定时间内不具有最大值的情况下的图；
图14是表示在未设有柱子的情况下压力随时间变化的曲线图，并且是在气泵脉动的情况下的图；
图15为示出由加压嘴将压缩空气供入各个柱子中的状态(a)到(e)的说明性图；
图16(a)为柱子的立体图，图16(b)为柱子的XVIB-XVIB剖面图；和
图17为提取操作的步骤(a)到(g)的过程图，
其中，4表示压缩空气供给设备(压缩空气供给机构)；11表示柱子(核酸提取柱)；11b表示过滤元件(核酸吸附性多孔膜)；41表示加压嘴；46表示压力传感器(压力检测机构)；51w、51r表示注入嘴；61表示柱支架；70表示控制装置(待处理对象判定机构)；100表示核酸提取装置(特定物质回收装置)；S表示样品溶液；W表示洗涤液；和R表示回收液。
实施本发明的最佳方式
在下文中，将针对优选实施方案说明本发明的特定物质的回收装置和使用该装置的核酸提取装置(尤其以核酸提取装置为例)。
图1为示出核酸提取装置的一个实施方案的立体图，其中，该装置的前盖被打开。
图2为核酸提取装置的外部立体图，其中，该装置的前盖被关闭。
图3为核酸提取装置的移动头的示意性构造图。
图4为核酸提取装置的示意性框图。
图5为保持机构的立体图。
图6为保持机构的分解立体图。
图7为其中保持机构和液体容器被移出的装置主体的立体图。
通过设置以下部分来构建本发明的核酸提取装置100，所述部分为：保持机构3，其用于支承在容器内容装有过滤元件的核酸提取柱11(下文简称为“柱子”)、容纳废液的废液容器12和容纳含核酸的回收液的回收容器13，其中这些容器中的每一种都以多个数目排布；压缩空气供给机构4，其用于由单个加压嘴41将压缩空气引入柱子11中；分注机构5，其具有将洗涤液和回收液分别注入到柱子11中的注入嘴51；和移动机构7，其使压缩空气供给机构4的加压嘴41和保持机构3相对移动。使用核酸吸附性多孔固相(本文以核酸吸附性多孔膜为例)作为过滤元件。
关于本实施方案的核酸提取装置100中所用的柱子，可以使用之前参照图16所述的相同的柱子11。
核酸提取装置100相继实施以下步骤：(1)使含核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜、从而将核酸吸附到多孔膜上的步骤；(2)洗涤吸附有核酸的核酸吸附性多孔膜的步骤；以及(3)使回收液穿过核酸吸附性多孔膜、从而使核酸从多孔膜上脱离的步骤。
如图1到4所示，在核酸提取装置100中，装置主体2设有：保持机构3；压缩空气供给机构4，其将压缩空气引入柱子11中；分注机构5，其将洗涤液和回收液注入柱子11中；等。
装置主体2设有：箱形主体部分75，其中，控制板7 1被设置在顶面，并且该主体部分的前面是打开的；前盖73，其盖住主体部分75被打开的一面，该主体部分75容装有保持机构3、压缩空气供给机构4、分注机构5和移动机构7等。在主体部分75的前部的侧面的壁75b上，形成凹部75a，该凹部75a是由前面凹向后面。根据这种结构，在容器支承部件63(将在下文说明)的侧面保留有操作空间，从而，当将容器支承部件63从装置主体2中取出时，所述空间防止了因用手抓取容器支承部件63等而对主体部分75造成的干扰，从而提高可工作性。
以下，将详细说明保持机构3、压缩空气供给机构4和分注机构5。
<保持机构>
如图5和6所示，保持机构3具有柱支架61、容器支架62和容器支承部件63。在容器支承部件63中，将柱支架61和容器支架62放置到设定的位置上。其中放置有柱支架61和容器支架62的容器支承部件63进一步被放置到安装部件64上。
如图7所示，响应于容器交换用电动机32(DC电动机)的驱动，通过运作部件31的移动来实施用于交换容器支架62中的容器的移动(向前移动和向后移动)操作，所述运作部件31由装置主体2的后壁28向前突出，并且被设置为可以沿前后方向和上下方向移动。通过前后移动，使得回收容器13或废液容器12位于柱支架61所保持的柱子11的下方。根据定位传感器33a和33b的检测结果来控制上述容器交换用电动机32的运转。
在安装部件64中，侧壁64b和64c都被设置为由底座单元64a向上突出，该底座单元64a形成了基本为矩形框架的形状。在两个侧壁64b和64c的上部后侧，形成了突向后方的大体上呈倒U形的挂钩单元64d。
在本文中，图8为装置主体的立体图，其中图8(a)为示出将安装部件固定在装置主体上的状态的立体图，图8(b)为示出将保持机构也固定在装置主体上的状态的立体图。
如图8(a)所示，将安装部件64插入矩形锁孔28a(参见图7)中，并使它们相咬合，从而将安装部件64安装在装置主体2内，其中，挂钩单元64d固定在装置主体2的后壁28上，从而使底座单元64a位于运作部件31下方，同时侧壁64b和64c都被放置在运作部件31的两侧。因此，运作部件31可以在两个侧壁64b和64c之间沿前后方向和上下方向移动。
如图8(b)所示，将保持机构3(其中柱支架61、容器支架62和容器支承部件63以整体方式结合)放置在安装于装置主体2中的安装部件64上。
柱支架61设置有支架65和板材66，并且被构建成分体式(two-divided)结构，其中，支架65是将不锈钢板等弯曲成近似“U”形而形成的。支架65的两个侧壁65a和65b的底部沿彼此分开的方向弯曲，从而形成支承件65c。此外，在两个侧壁65a和65b的上部后端，形成有锁合件65f和65j，该锁合件分别具有近似倒“U”形的锁合凹槽65g和65h(参见图5和图6)。这些锁合件65f和65j分别与锁合杆76和锁合杆76的刻槽咬合，并被定位。
与两个侧壁65a和65b相连接的中部部件65d的后端还被弯曲成近似“U”形，并且同时设置有多个V形支承凹槽65e，这些凹槽被形成为V形(图中所示实施方案的8个位置处)。
将板材66构建成这样的形式：其可以沿与支架65的V形支承凹槽65e连接或与该凹槽分离的方向移动，并且通过板材内所具有的盘簧(图中未示出)向接近V形支承凹槽65e的方向预紧。此外，在板材66上，在与支架65的V形支承凹槽65e相应的位置处以及在支架65的V形支承凹槽65e和板材66之间形成有多个V形支承件(图中未示出)，柱子11通过盘簧的弹力被夹持。换言之，柱子11的夹合机构通过支架65的V形支承凹槽65e、板材66的支承件和盘簧构建而成。
关于通过夹合机构夹持的柱子11，在圆柱形主体11a的侧面的两侧形成的突出体11d(参见图16)与板材66的咬合件(图中未示出)咬合，并由该咬合件保持。如果板材66逆着盘簧的弹性力方向移动，那么与所述突出体11d的咬合便被解除，从而使所有的柱子11同时下落并被丢弃。此外，在与板材66的各个支承件相对应的位置处按升序标写数字，这可以容易地识别每个被支承的柱子11。
如图6所示，在容器支承部件63中，通过棱条63c和63d连接的一对侧壁63a和63b相对排布。在棱条63c上，还形成有一对抓握部件63e，其从两个侧壁伸出并被安装在这两个侧壁上。此外，在一对侧壁63a和63b的内壁表面的底部，沿水平方向形成有一对彼此相对的支持棱条63f，并且容器支架62可以被固定在支持棱条63f上。在支持棱条63f上面的两个末端，形成有向上突出的突出体63 g，并且被固定在支持棱条63f上的容器支架62与突出体63g邻接，从而使其以沿前后方向的定位方式排布。此外，在一对侧壁63a和63b的外壁表面的前侧都沿上下方向形成有纵向棱条63h。将柱支架61由上方插入纵向棱条63h和抓握部件63e之间，而将一对侧壁63a和63b夹在两个侧壁65a和65b之间，并且将该柱支架6 1以定位方式固定在容器支承部件63中。
容器支架62设置有平行排列成两排的废液容器保持孔62a和回收容器保持孔62b，这些容器支承孔在内部上表面横向延伸。分别以成排的方式将多个废液容器12保持在后排废液容器保持孔62a中，而将多个回收容器13保持在前排回收容器保持孔62b中。以与柱支架61的夹合机构(V形支承凹槽65e)相等的间距在相同的位置处布置并安装废液容器保持孔62a和回收容器保持孔62b，并将废液容器12和回收容器13设定为位于各个被保持的柱子11的下方。
在形成两排的废液容器保持孔62a和回收容器保持孔62b之间的内部上表面62c上，按升序标写与支架61中所标写的那些数字相应的数字。由此，可以按照一对一的方式识别柱支架61所保持的柱子11和容器支架62所保持的废液容器12和回收容器13。此外，在容器支架62的底面，形成有一对定位孔62d。而且，为了避免把废液容器12和回收容器13混淆，优选使这两种容器的尺寸、形状等不同。
如图5所示，在柱支架61中，以从容器支承部件63的上方插入的方式放置两个侧壁65a和65b，从而将一对侧壁63a和63b夹在它们之间。此外，从容器支承部件63的前面的开口插入容器支架62，从而将容器支架62固定在一对支持棱条63f上。由此，将柱支架61、容器支架62和容器支承部件63以整体组装方式构建成保持机构3。将保持机构3固定在的安装部件64(被放置于装置主体2上)上，同时，柱支架61的支承件65c被保持连接在安装部件64的两个侧壁64b和64c上。
如图5所示，在容器支架62固定于容器支承部件63的一对支持棱条63f(参见图6)上的下降后的位置处，由柱支架61所保持的柱子11的排放部分11c(参见图16)的底端位于容器支架62中所设置的废液容器12和回收容器13的上方。如果通过驱动诸如脉冲电动机之类的升/降用电动机47(参见图4)来操作容器支架62上下移动、从而通过涉及光传感器48a到48c的检测的控制而使容器支架62上下移动，由此，在容器支架62升起时，柱子11的排放部分11c就会以预定的长度插入废液容器12或回收容器13中。
<压缩空气供给机构>
如图4所示，压缩空气供给机构4设有以下部分：作为可移动件的移动头40，其可以相对于容器支架62升起和下降；单个加压嘴41，其被安装在移动头40上；气泵43，其用于产生压缩空气；减压阀44；止回阀45，其被设置在加压嘴47的一侧，以便打开和关闭气体供应通路；压力传感器46，其被安装在加压嘴41这一侧；以及加压嘴升降设备，其用于使加压嘴41升起和下降。加压嘴升降装置通过加压嘴升/降用电动机81(例如脉冲电动机)和与之相连的螺栓-螺母式设备来实施升降操作。根据此构造，使压缩空气被依次供入到柱子11中。气泵43、减压44和加压嘴41各自根据控制单元70的控制命令工作。
上述移动头40具有以下部分：作为移动装置的移动头移动用电动机26(例如脉冲电动机)，其被安置于装置主体2的内部(参见图3和图4)；驱动侧的皮带轮27，其是由移动头移动用电动机26驱动而旋转的；垂直移动侧的皮带轮(图中未示出)，其是可以旋转的，并且进行张力调节；以及同步皮带29，其悬接在驱动侧的皮带轮27和垂直移动侧的皮带轮之间。此外，移动头移动用电动机26是通过涉及光传感器25a到25c的检测的控制而被驱动的，以便沿柱子11的排布方向来使移动头40移动。
将加压嘴41安装为可上下移动的方式，并使其向移动头40下方预紧，此外，将位于加压嘴41的下部前端的外边缘制成圆锥形。根据此构造，当加压嘴41向下移动时，加压嘴41的前端与设置于柱支架61上的柱子11的顶端开口接触，从而，使柱子的被切削成锥形的斜面11f紧紧地贴附在加压嘴41的前端的圆锥形表面上，进而将柱子11内部密封。在这种密封的状态下，可以将压缩空气供入柱子11的内部，而不会泄露。
当排放气泵43和止回阀45之间的通路中的空气时，将减压阀44打开通向大气。选择性地操作来开启止回阀45，以便构建空气环路，从而将来自气泵43的压缩空气通过加压嘴41引入柱子11的内部。根据上述的构造，可以形成从气泵43到柱子11的气流供应通路。
<分注机构>
如图1、3、4和7所示，分注机构设有以下部分：洗涤液分注嘴51w和回收液分注嘴51r，其以整体方式固定于上述移动头40中，该移动头40在柱支架61上沿着与柱子11平行的方向移动；洗涤液供给泵52w，其将洗涤液瓶56w所容纳的洗涤液W供入洗涤液分注嘴51w中；回收液供给泵52r，其将回收液瓶56r所容纳的回收液R供入回收液分注嘴51r中；以及废液器皿57，被安装在废液容器框架23上；等等。
通过移动头移动用电动机26(参见图4)，使移动头40依次在各个柱子11上方停下，而在复位状态下，使移动头40停留在废液器皿57的上方，从而以这样的方式对移动头40进行驱动并控制，以便使每个柱子11上方留有空间。当每个柱子11上方留有空间时，可工作性大大提高。
洗涤液分注嘴51w和回收液分注嘴51r的前端向下弯曲。洗涤液分注嘴51w通过阀55w与洗涤液供给泵52w连接，并且洗涤液供给泵52w与洗涤液供给瓶56w连接。回收液分注嘴51r通过阀55r与回收液供给泵52r连接，回收液供给泵52r与回收液供给瓶56r连接。将洗涤液瓶56w和回收液瓶56r分别设置在装置主体2的前侧，从而使可操作性提高。洗涤液供给泵52w和回收液供给泵52r都由管式泵构成，并且驱动和控制这些泵，从而可以分别根据传感器54w和54r的位置检测结果通过泵用电动机53w和53r(脉冲电动机)以预定的量注入洗涤液W和回收液R。这些泵用电动机53w、53r和阀55w、55r都是根据控制单元70的指令来工作的。
当注入洗涤液W或回收液R时，开启阀55w或55r，并驱动泵用电动机53w或53r，使得洗涤液供给泵52w的转动部件或回收液供给泵52r的转动部件转动。根据此构造，通过洗涤液供给泵52w或回收液供给泵52r分别吸入洗涤液W或回收液R，并经过阀55w或55r从洗涤液分注嘴51w或回收液分注嘴51r分别排出洗涤液W和回收液R。在进行这种排放操作时，将洗涤液分注嘴51w或回收液分注嘴51r放置在柱子11上方移动。由此，以预定的量将洗涤液W或回收液R注入柱子11中。
洗涤液瓶56w和回收液瓶56r分别具有容器主体56wb和56rb以及盖56wu和56ru。盖56wu和56ru上都分别装有细管状的吸管58w和58r，并且吸管58w和58r的下端开口分别接近容器瓶主体56wb和56rb的底部，从而响应于洗涤液供给泵52w或回收液供给泵52r的操作，而抽吸洗涤液W或回收液R。
上述机构3到5都是由其各自连接的控制单元70(参见图4)根据控制板71的输入操作来控制的，该控制板设置于装置主体2的上部。总之，驱动和控制是根据与控制单元70连接的存储单元72中预先存储的程序来实施的。此外，如图1和图2所示，通过用前盖73盖住装置主体2的前面，机构3到5中的每一个都被容装在装置主体2中，所述前盖73被设置为可以开启和关闭。
以下将详细说明通过具有以上构造的核酸提取装置100所进行的提取操作。
首先将说明作为用于实施特定物质(在本文中是指核酸)回收的待处理对象的柱子的判定，这部分构成了本发明的主要内容。
图9为判定柱子是否为用于实施核酸提取的待处理对象的主要构造的示意性框图，图10为判定柱子是否为待处理对象的程序流程图。
如图9所示，判定柱子是否为用于实施核酸提取的待处理对象的判定机构设有移动头40，其可针对柱子11上下移动。移动头40通过电磁阀45与气泵43连接。此外，在连接加压嘴41和电磁阀45的管路74的通路上，固定有压力传感器46，以测定管路74内的压力，并将测定结果输入控制单元70。在所测定的管路74中的压力数据的基础上，控制单元70根据存储单元72所存储的程序来判定柱子是否为用于实施核酸提取的待处理对象。换言之，控制单元70是作为判定待处理对象的机构进行工作的，其根据压缩空气引入柱子11中时由压力传感器46所检测的压力，来判定柱子是否为用于实施核酸(特定物质)提取的待处理对象。
以预定的时间间隔对输入控制单元70内的压力信号进行取样，并且始终计算每秒的平均值，以避免因噪声引起的运算错误。预定的时间间隔优选为小于0.5秒。
以下将说明判定柱子是否为应该用于实施核酸提取的待处理对象的运算系统。
如图10的流程图所示，将计数器i的存储值设定为1(步骤1，下文简称为S1)，然后移动加压嘴41，使其紧紧贴附到第一个柱子(C1)上(S2)，并将来自气泵43的压缩空气供入柱子(C1)中(S3)，以便测定管路74中的压力(S4)。然后判断所测定的压力是否符合预定条件(S5)。如果所测定的压力符合预定条件，则将该柱子(C1)记录在作为待处理对象的柱子的列表中(S6)，否则，就将该柱子从作为待处理对象的柱子的列表中排除。接着，对是否存在尚未实施以上判定的柱子进行判断(S8)，如果该柱子是尚未实施以上判定的柱子，则使计数器i的存储值累加(S9)，进而返回到步骤2，并再次重复实施相同的操作。通过如此操作，如果完成对所有柱子的判定，那么就完成了对柱子是否为待处理对象的判定(S10)。
为了判定柱子是否为待处理对象，所测定的压力所应当符合的规定条件随过滤元件和样品溶液的种类的不同而有很大差别，所以在本文中将这些条件分为三种典型的模式。
(第一模式)
图11是表示在第一模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内达到压力峰值情况下的图。在该情况中，如果将压缩空气由加压嘴41供入柱子11中，那么柱子11中的压力增加，从而在时刻ta显示出峰值Pa。换言之，压力达到峰值Pa，该峰值Pa在预先设定的预定时间t1内高于预先设定的值Ps。然后，使柱子11内的样品溶液S穿过核酸吸附性多孔膜(过滤元件)11b，从而将该溶液排放到柱子11外部，由此，压力逐渐降低，如果所有样品溶液S都被排出，则柱子11内的压力就会急剧降低。
关于显示第一模式压力曲线的这种柱子11，作为对象的柱子11是通过其内的压力达到峰值Pa而被判定为待处理对象的，其中所述峰值Pa在预先设定的预定时间t1内高于预先设定的值Ps。
(第二模式)
图12是表示在第二模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内未达到压力峰值而压力又在设定时间内具有最大值的情况下的图。在该情况中，如果将压缩空气由加压嘴41供入柱子11中，那么柱子11中的压力增加，但是压力的增加速率随时间的流逝降低，并且压力显示出峰值Pp，然后压力又在短时间内下降。压力的峰值Pp低于预先设定的值Ps，并且压力未在预先设定的预定时间t1内达到预先设定的值Ps。
关于显示第二模式压力曲线的这种柱子11，当柱子11内的压力在预定时间t1内的积分值A1高于预先设定的值时，作为对象的柱子11被判定为待处理对象。
(第三模式)
图13是表示在第三模式下压力随时间变化的曲线图，并且是在设定时间内未达到压力峰值而压力又在设定时间内不具有最大值的情况下的图。在该情况中，如果将压缩空气由加压嘴41供入柱子11内，那么柱子11中的压力增加，但是压力的增加速率随着时间的流逝降低，并且压力未显示出峰值。
关于显示第三模式压力曲线的这种柱子11，当柱子11内的压力在预定时间t1内的积分值A2高于预先设定的值时，作为对象的柱子11被判定为待处理对象，这与显示出第二模式压力曲线的柱子11相似。
(无规律的压力模式)
图14是表示在未设有柱子的情况下压力随时间变化的曲线图，并且是在气泵脉动的情况下的图。在该情况中，由于没有将样品溶液S注入柱子11中，所以由压力传感器46测定的压力显示为未增加，并且如图所示，只检测到气泵43的脉动。
当得到此类无规律压力模式的压力曲线时，可以判定柱子不是待处理对象。
接下来，将详细说明通过核酸提取装置100进行的提取操作。
首先，如图8(a)所示，将安装部件64的挂钩单元64d插入并使其与矩形锁孔28a(参见图7)咬合，该矩形锁孔28a形成在装置主体2的后壁28上，从而使底座单元64a位于运作部件31的下面，并且将两个侧壁64b和64c也安装到装置主体2中，使得运作部件31的两侧被夹在两个侧壁之间。
接着，将柱子11设置在保持机构3的柱支架61中，其中，将柱支架61由装置主体2取出，并将其放置在容器支承部件63中，并且，再将支承废液容器12和回收容器13的容器支架62放置在容器支承部件63的一对支持棱条63f上。然后，使用移液管等将经过溶解处理的样品溶液S依次注入每个柱子11中。
关于上述准备工作，不需要在柱支架61和容器支架62的所有支承单元上都设置柱子11、废液容器12和回收容器13，而是可以根据待提取核酸的样品溶液S的数量来设置任意对应数量的柱子、废液容器和回收容器。此外，对于废液容器12和回收容器13而言，待设置的柱子11、废液容器12和回收容器13的位置是任选的，并且可以将废液容器12和回收容器13设置在与柱子11的位置相对应的位置上。
关于上述安装的保持机构3，如图8(b)所示，操作者抓取保持机构3的抓握部件63e，并将其放置在设置于装置主体2的安装部件64上。同时，在主体部分75的前面侧部的壁75b上，构建有从前面凹向后面的凹部75a，由此保留了操作空间，因此，当将容器支承部件63从装置主体2取出时，可以通过用手抓取容器支承部件63等容易地操作，而不会对主体部分75产生影响。
本文中，图15(a)到(e)为由加压嘴将压缩空气供入各柱子的示意图。下文将适当地参照图15进行说明。
然后，如果该装置是通过控制控制板71来操作的，则驱动移动头40使其到达柱子11正上方的位置处。然后，(作为例子)将加压嘴41排布在图左端的柱子(C1)的正上方，并通过趋动压缩空气供给机构4的加压嘴升/降用电动机81来驱动移动头的加压嘴41向下移动，从而使得加压嘴41的前端外周缘表面贴附在柱子(C1)的斜面11f上(图15(b))。
同时，如示出容器支架和运作部件之间的位置关系的图8(b)所示，如果运作部件31是通过驱动升/降用电动机47而被升起的，则使一对定位销31a配合到容器支架62的一对定位孔62d上，从而确定运作部件31和容器支架62的相对位置。然后，使容器支架62继续上升，以便使柱子11底端的排放单元11c以预定的长度插入到废液容器12中，从而防止排出的溶液因飞溅等泄露到外部。这种情况是造成污染的原因之一。
然后，实施压缩空气的供入操作。气泵43是通过控制单元70所发出的指令使止回阀45关闭而驱动的，再将止回阀45打开。然后，压缩空气从气泵43经加压嘴41以预定的量被供入到第一个柱子(C1)中。
然后，通过压力传感器46测定柱子(C1)中的压力，测定结果(根据图10中的流程)判定该柱子(C1)是否为用于实施核酸回收的待处理的对象。例如，如果该柱子(C1)显示图13所示的在预定时间t1内达到预定压力Ps的第一模式图，则该柱子(C1)就会作为待处理的对象而被记录在存储单元72中的待处理对象的列表中。
接着，如图15(c)所述，在打开止回阀45后，通过加压嘴升/降用电动机81使加压嘴41升起，进而趋动移动头移动用电动机26，从而将移动头40移动与柱子11的排布间距相等的距离。然后，针对相邻的第二个柱子11(C2)，以相同的方式将预定量的压缩空气供入其中。关于图中所示的例子，其中未设有柱子(C2)，因此检测到如图14所示的气泵43的脉动，而由压力传感器46测定的压力没有增加。脉动的压力峰值远低于设定压力Ps，并且不符合上述第一模式、第二模式和第三模式的任何条件，因此将该柱子(C2)从待处理对象的列表中排除。
移动头40继续移动与柱子11的排布间距相等的距离，并且针对第三个柱子11(C3)，以相同的方式将预定量的压缩空气供入其中(图15(d))。关于图中所示的例子，其中样品溶液S未被注入到柱子(C3)中，由此只检测到如图14所示的气泵43的脉动，而由压力传感器46测定的压力没有增加。因此，将该柱子(C3)从待处理对象的列表中排除。
以相同的方式将移动头40移动与柱子11的排布间距相等的距离，并且针对第四个柱子11(C4)，以相同的方式将预定量的压缩空气供入其中(图15(e))。例如，如果该柱子(C4)的测定的压力显示出图12或图13所示的第二模式或第三模式图，即压力在预定时间t1内未达到预定压力Ps，但是在预定时间t1内的积分值高于预先设定的值，那么该柱子(C4)就会被记录在存储单元72中的待处理对象的列表中，而作为待处理对象的柱子。
而后，以相同方式，对所有保持在柱支架61中的柱子11依次重复实施压缩空气的供入操作和判定柱子是否为待处理对象的操作，并且将符合条件的柱子11记录在待处理对象的列表中，作为待处理对象的柱子。
关于被施加压力的样品溶液S，在其穿过核酸吸附性多孔膜11b后，核酸被保留并吸附在该多孔膜上，而其它液体成分由底部的排放单元11c排放到废液容器12中。当所有样品溶液S都穿过核酸吸附性多孔膜11b之后，压力降低到液体排放结束时的压力以下，因此通过压力传感器46检测到柱子11的吸附已完成。
接着，所述过程进行到洗涤处理。在上述压缩空气供入操作之后，升起移动头40，并使其返回到第一个柱子(C1)的上方的位置处。由于该柱子(C1)作为待处理对象的柱子而被记录在待处理对象的列表中，所以移动头40的洗涤液分注嘴51w停在第一个柱子(C1)的上方，进而注入预定量的洗涤液W。接着，当移动头40移到下一个柱子时，第二个柱子(C2)和第三个柱子(C3)未被作为待处理对象记录在待处理对象的列表中，因此，移动头40略过它们，并移到第四个柱子(C4)的上方，进而注入洗涤液W。
然后，以相同的方式，只针对作为待处理对象而被记录在待处理对象列表中的柱子11，将洗涤液W注入其中，并且略过未被作为待处理对象记录在待处理对象的列表中的柱子11。由此，当完成将洗涤液W注入到所有的柱子11中的操作后，将移动头40返回到第一个柱子(C1)的上方。
接着，使移动头40的加压嘴41下降，并且，在将加压嘴41的底端部分压附在柱子(C1)的顶端开口11e上并将其封闭，从而按照上述相同的方式打开止回阀45，将压缩空气供入柱子(C1)中。使受到压力作用的洗涤液W穿过核酸吸附性多孔膜11b，以进行洗涤并除去除核酸以外的杂质，并且将洗涤液W由底端排放单元11c排放到废液容器12中。
此外，在该洗涤过程中，只针对作为待处理对象的柱子而被记录在待处理对象的列表中的柱子11，将压缩空气供入其中，并略过未被作为待处理对象记录在待处理对象列表中的柱子11。当所有洗涤液W都穿过核酸吸附性多孔膜11b并从柱子11(记录在待处理对象的列表中的柱子)中排出时，将移动头40移到起始位置。此外，在实施多次洗涤处理的情况下，重复上述程序。
接着，所述过程进行到回收处理。首先，在洗涤处理之后，在进行移动头40返回操作的同时，通过升/降用电动机47使容器支架62向下移动，从而将柱子11的底端的排放单元11c从废液容器12中取出，然后，通过驱动容器交换用电动机32使运作部件31移动，从而使容器支架向后移动。由此，使回收容器13位于柱子11的下方，从而实施了容器的交换。
随后，通过升/降用电动机47升高容器支架62，使得柱子11的底端保持插入到回收容器13中的状态。然后，移动移动头40，以便使回收液分注嘴51r停在第一个柱子(C1)的上方，进而注入预定量的回收液R。接着，将移动头40移到作为待处理对象的柱子而被记录在待处理对象列表中的柱子11(图15所述的例子中的第四个柱子(C4))的上方，以相继进行回收液R的注入操作。如果完成将回收液R注入到所有作为待处理对象的柱子而被记录在待处理对象列表中的柱子11中的操作后，按照上述相同的方式将压缩空气供入每一个上述所记录的柱子11中。
使按照上述相同的方式被供入压缩空气并施加压力后的回收液R穿过核酸吸附性多孔膜11b，从而使多孔膜所吸附的核酸解吸附，并且核酸与回收液R一起由底端的排放单元11c排放到回收容器13中。如果柱子11中的所有回收液R都被排放到回收容器13中，则将移动头40移到起始废液容器57正上方的容纳处，至此完成一系列操作。
通过驱动升/降用电动机47，使已完成提取操作的容器支架62下降，从而使容器支架62的定位孔52d和运作部件31的定位梢31a解除配合，进而将支承机构3(柱支架61、容器支架62和容器支承部件63)从装置主体2中整体取出。然后，将柱子11和废液容器12从柱支架21和容器支架62中取出并丢弃。另一方面，从容器支架62中取出回收容器13，如果需要可将其盖上并进行随后的核酸分析处理等操作。
从气泵43供入柱子11中的气体可以是任何气体，只要该气体不影响样品溶液、洗涤液、回收液等的性质即可。
此外，如果设置有多组保持机构3(柱支架61、容器支架62和容器支承部件63)，那么在上述的核酸提取操作过程中，当对随后的样品溶液S实施制备操作时，可以进行更有效的提取。
接下来，将详细说明柱子11所设有的核酸吸附性多孔固相(本文以核酸吸附性多孔膜为例)。
在本文中，所述的核酸吸附性固相可以为含有二氧化硅或其衍生物、硅藻土或氧化铝的固相。此外，固相还可为含有有机聚合物的固相。有机聚合物优选为具有多糖结构的有机聚合物。此外，有机聚合物可以是醋酸纤维素。而且，有机聚合物还可以是通过皂化乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物而得到的有机聚合物。有机聚合物可以是再生纤维素。以下将对这方面进行详细说明。
柱子11中所容装的核酸吸附性固相11b基本上是多孔的，以便核酸能够穿过，并且该固相以如下方式构建：其表面具有通过化学键作用力来吸附样品溶液中的核酸的性质，并且在使用洗涤液进行洗涤的过程中，固相保持对核酸的吸附，而在使用回收液进行回收的过程中，核酸的吸附力变弱从而使其脱离。
柱子11中所容装的核酸吸附性固相11b优选为以基本不涉及明显的离子键的相互作用来吸附核酸的多孔固相。这意味着在多孔固相一侧的使用条件下，多孔固相没有发生“离子化”，并且可以推测：随着环境极性的改变，使核酸和多孔固相之间相互吸引。由此，可以以优异的分离性能和良好的洗涤效率进行核酸的分离和纯化。优选的是，核酸吸附性多孔固相是具有亲水性基团的多孔固相，并且可以推测：随着环境极性的改变，使核酸和多孔固相相互吸引。
亲水性基团是指能与水发生相互作用的极性基团(原子团)，并且包括所有参与吸附核酸的基团(原子团)。优选的是，亲水性基团具有与水中等强度的相互作用(参见由共立出版株式会社出版的《化学大词典》中所述的关于“亲水性基团”中的“亲水性不太强的基团”)，并且亲水性基团(例如)有：羟基、羧基、氰基和氧乙烯基等。优选羟基。
本文中，具有亲水性基团的多孔固相是指这样的多孔固相，其中构成多孔固相的材料本身具有亲水性基团，或者是这样的多孔固相，通过对构成多孔固相的材料进行处理或涂敷而将亲水性基团引入多孔固相中。构成多孔固相的材料可以是有机物质或无机物质。例如，多孔固相可以为这样的多孔固相，其中构成多孔固相的材料本身是具有亲水性基团的有机材料；可以为这样的多孔固相，其中通过对不具有亲水性基团的有机材料多孔固相进行处理，从而向其中引入亲水性基团；可以为这样的多孔固相，其中通过用具有亲水基团的材料对不具有亲水性基团的有机材料进行涂敷，从而向其中引入亲水性基团；可以为这样的多孔固相，其中构成多孔固相的材料本身为具有亲水基团的无机材料；可以为这样的多孔固相，其中通过对不具有亲水性基团的无机材料多孔固相进行处理，从而向其中引入亲水性基团；可以为这样的多孔固相，其中通过用具有亲水基团的材料对不含亲水性基团的无机材料进行涂敷，从而向其中引入亲水性基团；等等。然而，就操作方便性而言，优选使用有机材料(如有机聚合物)作为构成多孔固相的材料。
具有羟基的材料的多孔固相为(例如)具有羟基的有机材料的多孔固相。具有羟基的有机材料的多孔固相包括由以下物质构成的多孔固相：聚羟乙基丙烯酸、聚羟乙基甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氧乙烯、醋酸纤维素、乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物等。特别的是，优选使用具有多糖结构的有机材料的多孔固相。
具有羟基的有机材料的多孔固相优选为含有乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物的有机材料的多孔固相。乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物优选为三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的混合物；三醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物；三醋酸纤维素、二醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物；以及二醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物。特别的是，优选三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的混合物。三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的混合比(质量比)优选为99∶1到1∶99、更优选为90∶10到50∶50。
更优选的具有羟基的有机材料可以举出在JP-A No.2003-128691中所述的醋酸纤维素的表面皂化产物。醋酸纤维素的表面皂化产物是通过皂化乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物而得到的产物，并且优选使用：三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的混合物的皂化产物，三醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物的皂化产物，三醋酸纤维素、二醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物的皂化产物，以及二醋酸纤维素和单醋酸纤维素的混合物的皂化产物。更优选的是，使用三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的混合物的皂化产物。三醋酸纤维素与二醋酸纤维素的混合物的混合比(质量比)优选为99∶1到1∶99。更优选的是，三醋酸纤维素与二醋酸纤维素的混合物的混合比为90∶10到50∶50。在这种情况下，就可以根据固相表面上的羟基含量(密度)控制皂化处理的程度(皂化率)。为了提高核酸分离的效能，优选的是，羟基含量(密度)较大。例如，在醋酸纤维素(如三醋酸纤维素)的情况下，皂化率(表面皂化率)优选为约5％或更高、更优选为10％或更高。此外，为了增加具有羟基的有机聚合物的表面积，优选的是，使醋酸纤维素的多孔固相进行皂化。在这种情况下，多孔固相可以为表面区域和内部区域互相对称的多孔膜，但是可优选使用其表面区域和内部区域不对称的多孔膜。
皂化处理是指醋酸纤维素与皂化处理液(例如，氢氧化钠水溶液)接触。由此，与皂化处理液接触的醋酸纤维素部分被转化为再生纤维素，其中羟基被引入纤维素中。如此制备的再生纤维素与起始纤维素二者在晶态方面等是不同的。
此外，为了改变表面皂化率，优选通过改变氢氧化钠的浓度来实施皂化处理。通过NMR、IR或XPS可以容易地测定皂化率(例如，皂化率可以通过检测羰基峰减弱的程度来确定)。
可以把在聚合物主链或侧链上具有亲水性基团的接枝聚合物链结合到多孔固相上作为向不具有亲水性基团的有机材料多孔固相引入亲水性基团的方法。
作为将接枝聚合物链结合到有机材料多孔固相上的方法，可以提及的两种方法：使接枝聚合物链与多孔固相化学键合的方法；以及使用多孔固相作为起始点、使具有可聚合双键的化合物聚合从而得到接枝聚合物链的方法。
首先，在通过化学键合使多孔固相和接枝聚合物链连接的方法中，可通过使用在聚合物的末端或侧链上具有能够与多孔固相发生反应的官能团的聚合物、并使聚合物的这种官能团与多孔固相的官能团发生化学反应来接枝聚合物链。对能与多孔固相发生反应的官能团没有特别限定，只要它能与多孔固相的官能团反应即可，并且其实例包括：硅烷偶联基(例如烷氧基硅烷)、异氰酸基、氨基、羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、环氧基、烯丙基、甲基丙烯酰基和丙烯酰基等。
特别有用的在聚合物的末端或侧链上具有反应性官能团的化合物可以举例为：在聚合物末端具有三烷氧基甲硅烷基的聚合物、在聚合物末端具有氨基的聚合物、在聚合物末端具有羧基的聚合物、在聚合物末端具有环氧基的聚合物以及在聚合物末端具有异氰酸基的聚合物。对用于此目的的聚合物没有特别限定，只要该聚合物具有参与吸附核酸的亲水性基团即可，并且其具体实例包括：聚羟乙基丙烯酸和聚羟乙基甲基丙烯酸以及它们的盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸以及它们的盐、聚氧化亚乙基等。
通过以多孔固相作为起始点、使具有可聚合的双键的化合物进行聚合而形成接枝聚合物链的方法通常被称为表面接枝聚合法。表面接枝聚合法是指这样一种方法：通过等离子体辐射、光辐射、加热等方法，在基材表面上形成活性部位，并且将被设置为与多孔固相接触的、具有可聚合双键的化合物通过聚合反应结合到多孔固相上。
用于形成与基材结合的接枝聚合物链的化合物需要具有两个特征：一个特征是具有可聚合的双键，另一个特征是具有参与吸附核酸的亲水性基团。对于此类化合物，可以使用具有亲水性基团的聚合物、具有亲水性基团的低聚物和具有亲水性基团的单体中的任何一种化合物，只要其分子中具有双键即可。特别有用的化合物是具有亲水性基团的单体。
特别有用的具有亲水性基团的单体的具体实例包括以下的单体。例如，可特别优选使用诸如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、单甲基丙烯酸甘油酯等之类的具有羟基类基团的单体。还优选使用诸如丙烯酸、甲基丙烯酸等之类的含羧基的单体，或它们的碱金属盐和胺盐。
可以用具有亲水性基团的材料进行涂敷作为将亲水性基团引入到不具有亲水性基团的有机材料的多孔固相中的不同方法。对用于涂敷的材料没有特别限定，只要该材料具有参与核酸吸附的亲水性基团即可，但是为了使操作简单，有机材料的聚合物是优选的。此类聚合物的实例包括：聚羟乙基丙烯酸和聚羟乙基甲基丙烯酸以及它们的盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸以及它们的盐、聚氧化亚乙基、醋酸纤维素以及乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物，等等，并且优选为具有多糖结构的聚合物。
此外，可将醋酸纤维素或乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物涂敷到不具有亲水性基团的有机材料的多孔固相上，然后使所涂敷的醋酸纤维素或乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物进行皂化。在这种情况下，皂化率优选为约5％或更大。此外，皂化率更优选为约10％或更大。
具有亲水性基团的无机材料的多孔固相可举例为含有二氧化硅或其衍生物、硅藻土或氧化铝的上述多孔固相。含有二氧化硅化合物的多孔固相可举例为玻璃滤膜。此外，还可提及日本专利No.3058342所述的二氧化硅多孔薄膜。这种二氧化硅多孔薄膜可按以下方法制备：把能够形成双分子层的阳离子两性物质的展开液铺展到基材上，随后通过从基材上的液体膜中除去溶剂，而调整所述的两性物质的多层双分子层薄膜，使多层双分子层薄膜与含有二氧化硅化合物的溶液接触，然后通过取出多层双分子层薄膜而将该薄膜移走。
作为向不具有亲水性基团的无机材料的多孔固相引入亲水性基团的方法，可以提出两种方法：使多孔固相和接枝聚合物链化学键合的方法；以及使用分子内具有双键和亲水性基团的单体、将多孔固相用作起始点聚合接枝聚合物链的方法。
在通过化学键合将多孔固相和接枝聚合物链连接起来的情况下，将能够与接枝聚合物链末端的官能团发生反应的官能团引入无机材料中，并且使接枝聚合物链化学键合到无机材料上。在使用分子内具有双键和亲水性基团的单体、将多孔固相用作起始点聚合接枝聚合物链的情况下，将用作具有双键的化合物进行聚合时的起始点的官能团引入无机材料中。
可优选使用具有亲水性基团的那些接枝聚合物和在上述使不具有亲水性基团的有机材料的多孔固相与接枝聚合物链化学键合的方法中所述的分子内具有亲水性基团和双键的那些单体作为具有亲水性基团的接枝聚合物和分子内具有双键和亲水性基团的单体。
可以用具有亲水性基团的材料进行涂敷作为向不具有亲水性基团的无机材料的多孔固相中引入亲水性基团的不同方法。对涂敷所用的材料没有限定，只要该材料具有参与核酸吸附的羟基即可，但为了易于操作，有机材料的聚合物是优选的。聚合物的实例包括：聚羟乙基丙烯酸和聚羟乙基甲基丙烯酸以及它们的盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸以及它们的盐、聚氧化亚乙基、醋酸纤维素以及乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物，并且优选具有多糖结构的聚合物。
此外，可以用醋酸纤维素或乙酰值互不相同的醋酸纤维素混合物涂敷不具有亲水性基团的无机材料的多孔固相，然后可以将经涂敷的醋酸纤维素和乙酰值互不相同的醋酸纤维素的混合物皂化。在这种情况下，皂化率优选为约5％或更大。此外，皂化率更优选为约1 0％或更大。
作为不具有亲水性基团的无机材料的多孔固相，可以提出通过对金属(如铝)、玻璃、水泥、陶瓷(如瓷、新型陶瓷)、硅、活性炭等进行加工而制成的多孔固相。
核酸吸附性多孔膜可以是任何形式的多孔膜、非织造织物和织物。核酸吸附性多孔膜能够使溶液穿过其内部，因此，膜的厚度为10μm到500μm。更优选的是，膜的厚度为50μm到250μm。为了易于洗涤，膜的厚度越薄就越理想。
溶液可从其内部穿过的核酸吸附性多孔膜的最小孔径为0.22μm或更大。更优选的是，核酸吸附性多孔膜的最小孔径为0.5μm或更大。此外，需要使用最大孔径与最小孔径之比为大于或等于2的多孔膜。结果，可得到足够的用于吸附核酸的表面积，同时不容易堵塞。甚至更优选的是，最大孔径与最小孔径之比为5或更大。
能够使溶液穿过其内部的核酸吸附性多孔膜的孔隙率为50％到95％。更优选的是，孔隙率为65％到80％。核酸吸附性多孔膜的泡点为0.1kgf/cm2到10kgf/cm2。更优选的是，泡点为0.2kgf/cm2到4kgf/cm2。
能够使溶液穿过其内部的核酸吸附性多孔膜的压力损失优选为0.1kPa到100kPa。因此，可在加压后获得均匀的压力。更优选的是，压力损失为0.5kPa到50kPa。本文中，压力损失是指使水每穿过100μm的膜厚所需的最小压力。
对于能使溶液穿过其内部的核酸吸附性多孔膜而言，当水在25℃、1kg/cm2的压力下穿过时，每1cm2的膜上每分钟水的渗滤量优选为1mL到5000mL。更优选的是，当水在25C、1kg/cm2的压力下穿过时，每1cm2的膜对水的渗滤量为每分钟5mL到1000mL。
对于能够使溶液穿过其内部的核酸吸附性多孔膜而言，每1mg多孔膜的核酸吸附量为0.1μg或更多。更优选的是，每1mg多孔膜的核酸吸附量为0.9μg或更多。
能够使溶液穿过其内部的核酸吸附性多孔膜优选为这样的纤维素衍生物：在将边长为5mm的正方形多孔膜浸渍在5mL三氟乙酸中时，该纤维素衍生物在1小时以内不溶解，但是在48小时以内溶解。此外，更优选的是这样的纤维素衍生物：在将边长为5mm的正方形多孔膜浸渍在5mL三氟乙酸中时，该纤维素衍生物在1小时以内溶解，但是在将所述膜浸渍在5mL二氯甲烷中时，该纤维素衍生物在24小时以内不溶解。
在含有核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜时，从使样品溶液与多孔固相均匀接触的角度而言，优选的是，使样品溶液从多孔膜的一侧流到另一侧。在含有核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜时，从使孔不容易被堵塞的角度而言，优选的是，使样品溶液从多孔膜较大孔径的一侧流向较小孔径的一侧而穿过多孔膜。
在含有核酸的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜时，流速对每cm2的膜表面积而言，优选为2μL/秒到1500μL/秒，以便向溶液与多孔膜提供合适的接触时间。当溶液与多孔膜的接触时间过短时，不能得到充分的核酸提取效果。当接触时间过长时，从可操作性来说是不理想的。此外，流速对每cm2膜表面积而言优选为5μL/秒到700μL/秒。
可以使用能够使所用溶液通过其内部的单层核酸吸附性多孔膜，但也可以使用多层此类膜。多层的核酸吸附性多孔膜可以是相同或者是不同的。
多层核酸吸附性多孔膜可以由无机材料的核酸吸附性多孔膜和有机材料的核酸吸附性多孔膜的组合构成。例如，可以提及的是玻璃滤膜和再生纤维素多孔膜的组合。此外，多层核酸吸附性多孔膜可以是无机材料的核酸吸附性多孔膜和有机材料的核酸非吸附性多孔膜的组合，并且可以举例为玻璃滤膜和尼龙(或聚砜)多孔膜的组合。
接着，将详细说明样品溶液。
<含有核酸的样品溶液>
含有核酸的样品溶液可以通过用含有以下成分的预处理液进行处理而得到，所述成分为选自核酸稳定剂、离液盐、表面活性剂、缓冲剂、消泡剂和蛋白酶中的至少一种，并且特别优选的溶液是通过加入水溶性有机溶剂得到的溶液。
(试验样品)
对可用于本发明的试验样品没有特别限定，只要该试验样品含有核酸即可。例如，可以提及的是在诊断领域中的体液，如所收集的全血、血浆、血清、尿、粪便、精液、唾液等；或者源自生物体(如动物(或其一部分))的化合物，或生物材料(如植物(或其一部分)、细菌、病毒等)。这些试验样品可以以获得时的状态使用，也可以以其溶解液或匀浆作为样品。
“样品”是指含有核酸的任何样品。更具体地说，可以提及关于上述试验样品中所述的那些。样品溶液中可以含有一种类型的核酸，或者可以两种或多种类型的核酸。对提供给上述核酸分离和纯化方法的各种核酸的长度没有特别限定，其可以是(例如)从几bp到几Mbp的任何长度的核酸。通常，从可操作性的角度而言，核酸的长度优选为几bp到几百kbp。
根据本发明，“核酸”可以是任何单链或双链的DNA或RNA，并且对其分子量也没有限定。
优选的是，通过以下方法获得的试验样品作为含有核酸的样品溶液：溶解细胞膜、核膜等；并将核酸分散在水溶液中。
[实施例1]
以下将说明实施例，其中通过上述的核酸提取装置确认作为待处理对象的柱子是否存在，并且对被确定为待处理对象的柱子实施核酸提取操作。
(1)核酸分离和纯化容器的制备
由聚丙烯制备内径为7mm并且其中容装有核酸吸附性固相的柱子(核酸分离和纯化容器)。
(2)核酸分离和纯化装置
将醋酸纤维素多孔膜用作核酸吸附性多孔膜，并且将其置于以上(1)所制备的核酸纯化柱中的核酸吸附性多孔膜的支承部件中。
(3)DNA溶解试剂和洗涤液的制备
制备表1所列出的DNA溶解试剂和洗涤液。
表1
DNA溶解试剂 盐酸胍(由Life Technologies有限公司制造) 382g
Tris(由Life Technologies有限公司制造) 12.1g
TritonX-100(由ICN公司制造) 10g
蒸馏水 1000ml
洗涤液 10mM Tris-HCl 50％乙醇
(4)核酸纯化操作
将5μgλDNA(由Clontech Laboratories公司制造)溶解于100μlTE缓冲液中，从而作为DNA水溶液。向该溶液中加入100μl具有表1所示配方的DNA溶解试剂，并搅拌所得混合物。
搅拌后，将800μl具有表2所示不同浓度的乙醇加入其中，并搅拌所得混合物。然后，用动态光散射光谱仪(DLS7000)对经过上述处理的含核酸的试剂的核酸颗粒尺寸进行测定。测定结果示于表3中。
表2
水平1 水平2 水平3 水平4
乙醇浓度 50％ 70％ 90％ 100％
表3
水平1  水平2  水平3  水平4
核酸颗粒尺寸 0.05μm  0.13μm  1.1μm  2.1μm
测定后，将经过上述处理的含核酸样品注入到以上(1)和(2)所制备的容装有由醋酸纤维素混合物构成的有机聚合物的核酸吸附性多孔膜的柱子中。随后，将该柱子与压缩空气供给机构连接，以供入压缩空气，从而使柱子的内部处于加压状态。使所注入的具有含核酸样品的样品溶液穿过核酸吸附性多孔膜，从而使其与核酸吸附性多孔膜接触，并从柱子内排出。随后，将表1所示的洗涤液注入柱子中，并由压缩空气供给机构供入压缩空气，从而以上述相同的方式对柱子内加压。使所注入的洗涤液穿过核酸吸附性多孔膜，进行洗涤并将其排出。随后，将回收液注入柱子中，并将压缩空气由压缩空气供给机构供入其中，从而以上述相同的方式对柱子内加压。使所注入的回收液穿过核酸吸附性多孔膜，进而被排出，并将该溶液回收到回收容器中。
(5)DNA分离和纯化的设置
测定回收液在260nm处的吸收光谱以确定DNA的回收量。测定结果示于表4中。此时液体的穿过时间示于表5中。
表4
水平1 水平2  水平3  水平4
 DNA回收量 4.3μg 4.1μg  1.3μg  0.2μg
表5
水平1 水平2 水平3 水平4
液体穿过时间 8秒 11秒 450秒 2100秒
此外，在上述实施方案中，将核酸回收装置作为特定物质的回收装置进行了说明，但是，特定物质的回收装置可以是通过将柱子更换为用于提取蛋白质的蛋白质提取柱的蛋白质提取装置。
工业实用性
根据本发明的特定物质回收装置和使用该装置的核酸提取装置，可以高效、简便和快速地对特定物质实施回收处理(核酸提取处理等)，并且该装置具有优异的自动化适应性。
在本申请中，已要求外国优先权的每一个外国专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文，如同全部列出一样。

Claims (8)

1.一种回收样品溶液中特定物质的装置，该装置具有：
柱支架，其用于容装多个柱子；和
多个柱子，每个所述柱子都具有过滤元件，并由所述的柱支架保持，
其中，将样品溶液注入由所述的柱支架保持的所述柱子中，并施加压力，从而将所述样品溶液中的特定物质吸附到所述的过滤元件上，并将回收液注入所述柱子中，施加压力，从而用所述的回收液回收被吸附在所述过滤元件上的所述特定物质，并且
其中，所述装置还具有：
压缩空气供给机构，其用于由加压嘴将压缩空气引入所述柱子中；
压力检测机构，其用于检测所述柱子内的压力；和
待处理对象判定机构，其用于在所述压缩空气由所述压缩空气供给机构引入所述柱子中时，根据所述的压力检测机构所检测的压力来判定该柱子是否为用于回收所述特定物质的待处理对象。
2.根据权利要求1所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，当由所述压力检测机构所检测的所述柱子内的压力峰值低于预设值时，所述待处理对象判定机构将该柱子从待处理对象中排除。
3.根据权利要求1所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，当由所述压力检测机构所检测的所述柱子内的压力在一定时段内的积分值低于预设值时，所述待处理对象判定机构将该柱子从待处理对象中排除。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述压缩空气供给机构的所述加压嘴以可沿着所述柱支架内所容装的所述多个柱子的柱子安装方向移动的方式被支承。
5.根据权利要求4所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，将所述加压嘴至少和排放所述回收液的分注嘴与可移动件一体地设置。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述过滤元件是下列物质中的一种：多孔膜、非织造织物和织物。
7.根据权利要求1到6中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，
其中，所述特定物质是源于活体的物质或是生物材料。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的回收样品溶液中特定物质的装置，其为核酸提取装置，
其中，具有所述过滤元件的所述柱子是用于提取核酸的核酸提取柱，并且所述特定物质为核酸。
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