JP2005062084A - 核酸抽出装置用ラック - Google Patents

Abstract

【課題】 試料液の核酸を自動的に抽出する装置に、抽出カートリッジをコンタミネーションを招くことなく作業性よく装填・廃却できるように搭載する。
【解決手段】 フィルター部材11ｂを備えた抽出カートリッジ11を用い、試料液を注入し加圧して核酸を吸着させた後、洗浄液を分注し加圧して不純物を除去した後、回収液を分注し加圧して吸着した核酸を回収する抽出動作を行う装置用のラック６で、抽出カートリッジ11を保持するカートリッジホルダー62が、抽出カートリッジ11の装填方向と廃却方向が同一方向である。抽出カートリッジ11を一動作で一括して落下廃却させるものが好ましい。
【選択図】 図７

Description

本発明は、フィルター部材を備えた抽出カートリッジを用いて試料液の核酸を自動抽出する核酸抽出装置に対し、前記抽出カートリッジを搭載するための核酸抽出装置用ラックに関するものである。

従来の核酸抽出法としては、遠心法によるもの、磁気ビーズを用いるもの、フィルターを用いるものなどがある。

例えば、フィルターを用いた核酸抽出装置としては、フィルターを収容したフィルターチューブをラックに多数セットし、これに試料液を分注し、上記ラックの底部の周囲をシール材を介してエアチャンバーで密閉して内部を減圧し、全フィルターチューブを同時に排出側より吸引して試料液を通過させて核酸をフィルターに吸着し、その後、洗浄液および溶出液を分注して、同様に減圧吸引して洗浄・溶出するようにした機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２８３２５８６号公報

上記のような従来の自動抽出装置では、装置が大型で多量の検体を分析するのに適したもので、検体数が少なく分析頻度の少ない場合には、高価で不向きであるとともに、処理効率が低くなる問題を有する。

また、このような装置においては、短時間で効率よくコンタミネーションが発生しないように処理し、かつ、装置を小型化するなどの点が要望されるが、特許文献１では次のような問題がある。

採取全血のように各試料液の特性が異なる場合に、特許文献１のように全体を同時に吸引するものでは、試料液等を保持するラックの形態が吸引室を構成するために特殊であり、フィルターチューブのセットのためなどに装置よりラックを脱着することが簡易に行えず、準備作業が煩雑で、処理効率向上の障害となる。

上記のような点より、本発明の対象とする核酸抽出装置は、フィルター部材を備え核酸の吸着・洗浄・回収を行う抽出カートリッジ内に加圧エアを供給し、加圧された各液をフィルター部材を通過させて廃液容器または回収容器に排出するように構成して、処理効率の向上、小型化を図るようにしたものである。その際、ラックを用いて、抽出カートリッジの搭載を行うについて、排出液が付着している部分がラックなどに接触すると、それが次の抽出カートリッジに付着し、コンタミネーションの原因となる恐れがある。

例えば、ラックに上方より抽出カートリッジを装填して保持させる構造とした場合に、使用後の抽出カートリッジを上方に引き抜くように取り出して廃却すると、この抽出カートリッジは下端部に液を排出する排出部を有し、この排出部には液が付着残留している場合があり、抽出カートリッジを取り出す際に、残留液がホルダーの内部などに接触して付着し、次に上方より装填した使用前の抽出カートリッジに前回の液が付着して、コンタミネーションの発生要因となる問題がある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、抽出カートリッジをコンタミネーションを招くことなく作業性よく装填・廃却できるようにした核酸抽出装置用ラックを提供することを目的とするものである。

本発明の核酸抽出装置用ラックは、フィルター部材を備えた抽出カートリッジを用い、該抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させた後、前記抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して不純物を除去した後、前記抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して回収液とともに回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置用で、前記抽出カートリッジを保持するラックであって、
前記抽出カートリッジを保持するカートリッジホルダーを備え、該カートリッジホルダーは抽出カートリッジの装填方向と廃却方向が同一方向であることを特徴とするものである。

前記カートリッジホルダーは、抽出カートリッジの保持状態を該抽出カートリッジに触れることなく解除して落下廃却させることが好適である。その際、前記抽出カートリッジは下端部に液排出用の排出部を備え、前記カートリッジホルダーは前記排出部を露出した状態で保持し、使用後の前記抽出カートリッジは前記排出部がカートリッジホルダー内を通過することなく、そのまま落下廃却させることが好適である。

また、前記カートリッジホルダーは、複数の前記抽出カートリッジを保持し、該抽出カートリッジを一動作で一括して落下廃却させることが好ましい。

前記抽出カートリッジを保持するカートリッジホルダーを着脱可能に設置し、抽出カートリッジ廃却時に取り出されることが好適である。

上記のような本発明によれば、フィルター部材を備えた抽出カートリッジに試料液を注入し加圧して核酸をフィルター部材に吸着させた後、洗浄液を分注し加圧して不純物を除去し、回収液を分注し加圧して吸着した核酸を分離して回収液とともに回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置に対し、抽出カートリッジの装填方向と廃却方向が同一方向である抽出カートリッジを備えたラックを用いて抽出カートリッジを搭載するようにしたことにより、使用済みの抽出カートリッジがラックおよび装置部分を通過しないため、先端排出部に付着している液が転移せず、次に装填する抽出カートリッジに他の検体が付着するおそれがなく、コンタミネーションを防止できる。

また、カートリッジホルダーが抽出カートリッジを手で触れることなく落下廃却させることができるもの、さらに、抽出カートリッジの下端部の排出部を露出した状態で保持し、使用後は排出部がカートリッジホルダー内を通過することなく、そのまま落下廃却させるものでは、作業性が良好であるとともに、ラックおよび装置への汚染がなく、さらにコンタミネーションの発生を防止できる。

つまり、抽出カートリッジは注入された液を下端排出部より排出するものであるが、抽出カートリッジの下端部には液の注入および液排出時等に、こぼれた液、噴出速度が速くて飛散した液など、種々の要因で液が付着残留している可能性があり、これが抽出カートリッジを保持するカートリッジホルダーの係合部に付着しないことで、装置の汚染、コンタミネーションが防止できる。

また、複数の抽出カートリッジを一動作で一括して落下廃却させるものでは、さらに作業効率が向上できる。特に、カートリッジホルダーを着脱可能に設置すると、カートリッジホルダーに抽出カートリッジを装填・廃却する際に、取り外すことが可能で、作業性の改善が図れる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は本発明の一つの実施の形態のラックを搭載した核酸抽出装置のカバーを除去した状態を示す斜視図、図２は核酸抽出装置の概略機構図、図３はラックの斜視図、図４はラックの使用状態を示す斜視図、図５はラックを一部除去して付勢構造を示す斜視図、図６はラックの底面構造を示す斜視図、図７はラックのカートリッジホルダーへの抽出カートリッジの装填・廃却を示す斜視図、図８は一部除去してカートリッジホルダーの内部構造を示す斜視図、図１０は他の実施形態のカートリッジホルダーを示す斜視図、図１０は抽出動作の工程図、図１１は抽出カートリッジの斜視図である。

本発明のラックを用いる一実施形態の核酸抽出装置１の機構を説明する前に、この核酸抽出装置１は、図１１に示すような抽出カートリッジ１１（フィルターカートリッジ）を用いて試料液中の核酸を抽出するものである。この抽出カートリッジ１１は、上端が開口した筒状本体１１ａの底部にフィルター部材１１ｂが保持され、筒状本体１１ａのフィルター部材１１ｂより下方部位はロート状に形成され、下端中心部に細管ノズル状の排出部１１ｃが所定長さに突出形成され、筒状本体１１ａの側部両側に縦方向の突起１１ｄが形成されてなる。上部開口より後述の試料液、洗浄液、回収液が分注され、上部開口より加圧エアが導入され、各液をフィルター部材１１ｂを通して排出部１１ｃより後述の廃液容器１２または回収容器１３に流下排出する。なお、図示の場合、筒状本体１１ａは上部と下部に分割され嵌着する構造となっている。

そして、核酸抽出装置１は基本的に図１０(ａ)〜(ｇ)に示すような抽出工程によって核酸の抽出精製を行う。まず図１０(ａ)工程で、廃液容器１２上に位置する抽出カートリッジ１１に溶解処理された核酸を含む試料液Ｓを注入する。次に図１０(ｂ)工程で、抽出カートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、フィルター部材１１ｂを通して試料液Ｓを通過させ、このフィルター部材１１ｂに核酸を吸着させ、通過した液状成分は廃液容器１２に排出する。

次に図１０(ｃ)工程で抽出カートリッジ１１に洗浄液Ｗを自動分注し、(ｄ)工程で抽出カートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、フィルター部材１１ｂに核酸を保持したままその他の不純物の洗浄除去を行い、通過した洗浄液Ｗは廃液容器１２に排出される。この(ｃ)工程および(ｄ)工程を複数回繰り返してもよい。

その後、(ｅ)工程で抽出カートリッジ１１の下方の廃液容器１２を回収容器１３に交換してから、(ｆ)工程で抽出カートリッジ１１に回収液Ｒを自動分注し、(ｇ)工程で抽出カートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、フィルター部材１１ｂと核酸の結合力を弱め、吸着されている核酸を離脱させて、核酸を含む回収液Ｒを回収容器１３に排出し回収する。

上記抽出カートリッジ１１におけるフィルター部材１１ｂは、基本的には核酸が通過可能な多孔性であり、その表面は試料液中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液による洗浄時にはその吸着を保持し、回収液による回収時に核酸の吸着力を弱めて離すように構成されてなる。その一例の具体的構成は、特開２００３−１２８６９１号の核酸の分離精製方法に詳述されているように、例えば、上記フィルター部材１１ｂは表面に水酸基を有する有機高分子で構成されている。表面に水酸基を有する有機高分子としては、アセチルセルロースの表面鹸化物が好ましい。アセチルセルロースとしては、モノアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースのいずれでもよいが、特にはトリアセチルセルロースが好ましい。その表面が鹸化処理液（例えば、ＮａＯＨ）との接触により鹸化され、その構造体はアセチルセルロースのままである。表面鹸化処理の程度（表面鹸化度）で表面の水酸基の量（密度）がコントロールでき、水酸基の数が多い方が核酸の吸着効果が高くなる。例えば、トリアセチルセルロースなどのアセチルセルロースの場合には、表面鹸化率が約５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがさらに好ましい。アセチルセルロースは多孔性膜が好適である。

前記「核酸を含む試料液Ｓ」は、細胞またはウィルスを含む検体を溶解処理することにより核酸を液中に分散させた溶液に水溶性有機溶媒を添加したものである。例えば診断分野においては、検体として採取された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液等の体液、あるいは植物（またはその一部）、動物（またはその一部）など、あるいはそれらの溶解物およびホモジネートなどの生物材料から調製された溶液が対象となる。「溶解処理」は、細胞膜および核膜を溶解して核酸を可溶化する試薬（例えば、グアニジン塩、界面活性剤およびタンパク質分解酵素を含む溶液）を含む水溶液で処理するもので、例えば、対象となる試料が全血の場合、フィルター部材１１ｂへの非特異吸着および目詰まりを防ぐために赤血球および各種タンパク質を分解、低分子化し、抽出の対象である核酸を可溶化させるために白血球および核膜の溶解を行う。「水溶性有機溶媒」としてはエタノール、イソプロパノールまたはプロパノールなどが挙げられ、中でもエタノールが好ましい。水溶性有機溶媒の濃度は好ましくは５〜９０重量％であり、さらに好ましくは２０〜６０重量％である。エタノールの添加濃度は、凝集物を生じない程度でできるだけ高くすることが特に好ましい。

「洗浄液Ｗ」は、核酸と一緒にフィルター部材１１ｂに付着した試料液中の不純物を洗い流す機能を有し、核酸の吸着はそのままで不純物を離脱させる組成を有する。主剤と緩衝剤、および必要に応じて界面活性剤を含む水溶液からなる。主剤としてはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−イソプロパノール、ブタノール、アセトン等の約１０〜１００重量％（好ましくは２０〜１００重量％、さらに好ましくは４０〜８０重量％）の水溶液が挙げられる。

「回収液Ｒ」は、塩濃度が低いことが好ましく、特には０．５Ｍ以下の塩濃度の溶液、例えば、精製蒸留水、ＴＥバッファ等が使用される。

前記核酸抽出装置１は、図１および図２に示すように、装置本体２に、複数の抽出カートリッジ１１、廃液容器１２および回収容器１３を保持した本発明ラック６を搭載する搭載機構３と、抽出カートリッジ１１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構４と、抽出カートリッジ１１に洗浄液Ｗおよび回収液Ｒを分注する分注機構５などを備えてなる。次にラック６および各機構３〜５を具体的に説明する。

＜ラックおよび搭載機構＞
搭載機構３は、装置本体２の前方下部に搭載台２１を備え、この搭載台２１上に複数の抽出カートリッジ１１、廃液容器１２および回収容器１３を保持したラック６が載置される。ラック６は、図３〜図８に示すように、スタンド６１とカートリッジホルダー６２と容器ホルダー６３とを備える。

スタンド６１は両側の柱状部６１ａに上下移動可能にカートリッジホルダー６２を保持し、柱状部６１ａの間の下部の底板６１ｂ上に前後スライド移動可能に容器ホルダー６３を保持している。

カートリッジホルダー６２は、横方向に延びる保持部６２ａの両端に上下方向に延びる支持脚６２ｂを備える。その支持脚６２ｂが、スタンド６１の柱状部６１ａのほぼ中央に形成された上下方向の摺動溝６１ｃに上下移動可能に挿入される。また、カートリッジホルダー６２は摺動溝６１ｃより上方に引き出して脱着可能であり、後述の使用後の抽出カートリッジ１１を廃却する場合などに、図７のように取り外される。

上記保持部６２ａには複数の保持孔６２ｃが列状に並設され、上方より抽出カートリッジ１１が挿入され、後述のように、抽出カートリッジ１１の筒状本体１１ａの側部両側に形成された突起１１ｄの下端がカートリッジホルダー６２内の係合部材６６（図８参照）に係合保持され、下端の排出部１１ｃがカートリッジホルダー６２の下面より突出した露出状態で保持されている。

また、前記カートリッジホルダー６２は、前後のプレート材の接合による２分割構造に構成され、その間に抽出カートリッジ１１を保持するものであって、その前方に位置して操作者により見える部位のプレート材を透明材料で構成し、保持した抽出カートリッジ１１の作動状態が観察できるように構成するのが好適であり、その場合に、後部側のプレート材は着色材料で構成するのがより観察に適している。

このカートリッジホルダー６２は上面の両側にピン孔６２ｄを備え、使用状態では後述の押えピン４９（図１参照）の先端４９ａが係合して下方に押し下げられる。図３のようにカートリッジホルダー６２が上昇した位置では、カートリッジホルダー６２に保持された抽出カートリッジ１１の排出部１１ｃの下端は容器ホルダー６３にセットされた廃液容器１２および回収容器１３より上方に位置しているが、図４に示すように、カートリッジホルダー６２が下降した際には抽出カートリッジ１１の排出部１１ｃが廃液容器１２または回収容器１３の内部に所定量挿入されるように設定されている。

一方、容器ホルダー６３は箱状に構成され、スタンド６１の底板６１ｂ上に前後方向にスライド可能に載置され、その上面には横方向に延びる廃液容器保持孔６３ａと回収容器保持孔６３ｂとを平行２列に備える。後側の廃液容器保持孔６３ａに複数の廃液容器１２が、前側の回収容器保持孔６３ｂに複数の回収容器１３がそれぞれ列状に保持される。廃液容器保持孔６３ａおよび回収容器保持孔６３ｂはカートリッジホルダー６２の保持孔６２ｃと等ピッチで等位置に配設され、保持された各抽出カートリッジ１１の下方にそれぞれ廃液容器１２および回収容器１３が位置するように設定されている。この廃液容器１２と回収容器１３とは混同防止のためにサイズ、形状等が異なったものを使用している。例えば、廃液容器１２は試料液Ｓと洗浄液Ｗの排出液を収容するため、回収容器１３より収容量が大きいものが必要で、長さまたは断面積が大きい容器を用いる。

上記容器ホルダー６３はスタンド６１に内蔵された付勢部材６５によって前方に付勢されている。つまり、図５に示すように、容器ホルダー６３の両側部に突設されたバネ受け突起６３ｄがスタンド６１の内側面の長溝（不図示）から内部に前後移動可能に挿入され、スタンド６１内でバネ受け突起６３ｄの後部に前後方向に縮装されたコイルスプリングによる付勢部材６５の一端が当接し、他端はスタンド６１の後面に固着された止め具６５ａに当接して、容器ホルダー６３が前方に付勢されている。また、容器ホルダー６３の前進位置（第１の位置）は、上記バネ受け突起６３ｄがスタンド６１の長溝の前端に当接して位置規制される。この第１の位置で抽出カートリッジ１１の直下に廃液容器１２が位置する。

また、図６はラック６の底面を示し、上記スタンド６１の底板６１ｂには中央に開口６１ｄが形成され、容器ホルダー６３の底面には横長の係合凹部６３ｃが上記開口６１ｄに臨んで配設されている。スタンド６１が前進した第１の位置にある場合には、係合凹部６３ｃは開口６１ｄの前側に位置し、開口６１ｄ内を後方に移動可能である。そして、ラック６を装置本体２の搭載台２１に搭載した際には、この搭載台２１に上方に突出して設置された作動部材３１（図２参照）が、上記開口６１ｄを通して係合凹部６３ｃに係合する。作動部材３１は、容器交換モータ３２（ＤＣモータ）の駆動に応じて後方に移動し、容器ホルダー６３が後退移動され、抽出カートリッジ１１の直下に回収容器１３が位置する第２の位置へ容器ホルダー６３の容器交換移動（前後動）が行われる。上記容器交換モータ３２の作動は位置センサ３３ａ，３３ｂの検出に応じて制御される。

上記容器ホルダー６３における廃液容器保持孔６３ａおよび回収容器保持孔６３ｂは有底に設けられ、廃液容器１２または回収容器１３がセットされていない状態で誤って液が滴下しても外部に流出して機器を汚染しないようになっている。

カートリッジホルダー６２に対する抽出カートリッジ１１の装填および廃却は、図７に示すように、上方より下方に向けた一方向である。つまり、保持孔６２ｃに上方より抽出カートリッジ１１が挿入されて、内部の係合部材６６に係合保持され、この係合部材６６の解放動作によって、係合が外されて抽出カートリッジ１１は下方に落下廃棄される。

上記係合部材６６の構造は、図８に示すように、カートリッジホルダー６２の保持部６２ａにおける保持孔６２ｃの下部に、水平方向に形成された溝内にプレート状の係合部材６６が横方向に摺動可能に保持されている。この係合部材６６には、保持孔６２ｃに連通する横方向に長い開口６６ａと、この開口６６ａの側辺に保持孔６２ｃの数に相当する切欠き６６ｂとが形成され、さらに、一端部近傍には斜めにカム溝６６ｃが形成されている。開口６６ａには抽出カートリッジ１１の筒状本体１１ａが挿通可能であり、切欠き６６ｂには突起１１ｄが挿通可能である。

また、カートリッジホルダー６２の一端部近傍には、係合部材６６の上部に操作ボタン６７が押し込み操作可能に保持され、この操作ボタン６７は内部に設置されたスプリング（不図示）によって突出方向に付勢されている。操作ボタン６７は下部にカムピン６７ａが突設され、このカムピン６７ａが係合部材６６のカム溝６６ｃに係合され、操作ボタン６７の押し込み動作に応じて、カムピン６７ａがカム溝６６ｃを移動して係合部材６６を横方向に移動させるように構成されている。この操作ボタン６７の突出状態（非操作状態）における係合部材６６の位置（図８）では、その切欠き６６ｂは保持孔６２ｃの中心からずれた位置にあって、上方より挿入された抽出カートリッジ１１の突起１１ｄは切欠き６６ｂの間の係合部材６６の上面に係合して図８のように支持されている。この状態より、操作ボタン６７が押し込み操作されると、係合部材６６は矢印方向に移動して、切欠き６６ｂが突起１１ｄの位置と合致したときに、抽出カートリッジ１１の係合保持が外れて、全部の抽出カートリッジ１１が同時に保持孔６２ｃ、開口６６ａを通って一動作で一括して落下廃却できる。なお、係合部材６６は操作ボタン６７の突出方向への復帰動作に応じて、係合位置へ復帰移動する。

抽出カートリッジ１１の装填・廃却が一方向であることにより、排出液が付着している排出部１１ｃがカートリッジホルダー６２の保持孔６２ｃの内部などに接触することなく、廃却でき、コンタミネーションの発生要因を解消している。また、抽出カートリッジ１１の筒状本体１１ａの下端でなく、突起１１ｄを係合部材６６に係合することで、液が付着しやすい排出部１１ｃの近傍を係合しないようにして同様にコンタミネーションの発生要因を低減している。さらに、抽出カートリッジ１１に手で触れることなく、一動作で一括廃却できることで効率的に作業できる。

＜加圧エア供給機構＞
加圧エア供給機構４は、図１および図２に示すように、前記搭載機構３のラック６に対して昇降移動する加圧ヘッド４０と、この加圧ヘッド４０に１列に並んで設置された複数（図の場合８個）のエアノズル４１と、加圧エアを発生するエアポンプ４３と、リリーフバルブ４４と、各エアノズル４１に設置され個別に開閉する開閉バルブ４５と、各エアノズル４１に設置された圧力センサ４６を備え、順次抽出カートリッジ１１に加圧エアを送給する。

前記加圧ヘッド４０は、装置本体２の中間フレーム２２と上フレーム２３との間に上下方向に設置されたガイドロッド２４に上下移動可能に保持されている。同様に上下方向に設置されたボールネジ２５に加圧ヘッド４０に設置されたボールナット４０ａが螺合し、昇降モータ４７（パルスモータ）の駆動に伴うタイミングベルト、プーリを介したボールネジ２５の回転により加圧ヘッド４０が、フォトセンサ４８ａ〜４８ｃの検出に伴う制御により昇降移動される。加圧ヘッド４０の両側には押えピン４９を有し、この押えピン４９はスプリング４９ｂで下方に付勢されて上下移動可能で、先端４９ａがカートリッジホルダー６２の上面のピン孔６２ｄに係合して位置を規制して押えるようになっている。

上記押えピン４９は、カートリッジホルダー６２を押圧作動している状態で、後述の洗浄液分注ノズル５１ｗおよび回収液分注ノズル５１ｒの横方向移動と干渉しないように、カートリッジホルダー６２の前側位置を押えるように配設されている。

エアノズル４１は加圧ヘッド４０にそれぞれ上下移動可能にかつ下方に付勢されて設置され、その下方にはエアノズル４１に対応した連通孔４２ａ（図２参照）が開口されたシート状のシール材４２が配設され、加圧ヘッド４０が下降移動した際に、カートリッジホルダー６２にセットされた抽出カートリッジ１１の上端開口を、エアノズル４１先端でシール材４２を介して押圧して密閉し、連通孔４２ａを通して抽出カートリッジ１１内へ加圧エアが送給可能となる。

リリーフバルブ４４はエアポンプ４３と開閉バルブ４５との間の通路のエアを排出する際に大気開放作動される。開閉バルブ４５は選択的に開作動されて、エアポンプ４３からの加圧エアを対応するエアノズル４１を経て抽出カートリッジ１１内に導入するようにエア回路が構成されている。圧力センサ４６は各エアノズル４１に設置され、抽出カートリッジ１１の内圧を個別に検出するものであり、検出圧力が所定値（例えば１００ｋＰａ）となったときに対応する開閉バルブ４５を閉作動して加圧エアの送給を停止したり、また、圧力が所定値以下に低下したことの検出により液排出終了を判定する制御などが行われる。

＜分注機構＞
分注機構５は、ラック６上を横方向に移動可能なノズル移動台５０に設置された洗浄液分注ノズル５１ｗおよび回収液分注ノズル５１ｒと、洗浄液ボトル５６ｗに収容された洗浄液Ｗを洗浄液分注ノズル５１ｗに給送する洗浄液供給ポンプ５２ｗと、回収液ボトル５６ｒに収容された回収液Ｒを回収液分注ノズル５１ｒに給送する回収液供給ポンプ５２ｒと、搭載台２１に載置された廃液ボトル５７などを備える。

ノズル移動台５０は、装置本体２の縦壁２６に水平方向に設置されたガイドレール２７に保持されて横方向に移動可能であり、その移動が不図示のノズル移動モータ（パルスモータ）によって各抽出カートリッジ１１上で順次停止し、復帰状態では廃液ボトル５７上に停止するように駆動制御される。洗浄液分注ノズル５１ｗおよび回収液分注ノズル５１ｒは先端が下方に向けて屈曲され、洗浄液分注ノズル５１ｗは切替弁５５ｗを介して洗浄液供給ポンプ５２ｗに接続され、洗浄液供給ポンプ５２ｗは切替弁５５ｗを介して洗浄液ボトル５６ｗに接続され、回収液分注ノズル５１ｒは切替弁５５ｒを介して回収液供給ポンプ５２ｒに接続され、回収液供給ポンプ５２ｒは切替弁５５ｒを介して回収液ボトル５６ｒに接続されている。洗浄液ボトル５６ｗおよび回収液ボトル５６ｒはそれぞれ装置本体２の側部に装着される。洗浄液供給ポンプ５２ｗおよび回収液供給ポンプ５２ｒはシリンジポンプで構成され、そのピストン部材がそれぞれポンプモータ５３ｗ，５３ｒ（パルスモータ）によってセンサ５４ｗ，５４ｒの位置検出に基づいて所定量の洗浄液Ｗおよび回収液Ｒを分注するように駆動制御される。

すなわち、洗浄液Ｗまたは回収液Ｒを分注する場合には、切替弁５５ｗまたは５５ｒを洗浄液ボトル５６ｗまたは回収液ボトル５６ｒ側に切り替え、ポンプモータ５３ｗまたは５３ｒを駆動して洗浄液供給ポンプ５２ｗまたは回収液供給ポンプ５２ｒのピストン部材を後退作動させ、洗浄液Ｗまたは回収液Ｒを洗浄液供給ポンプ５２ｗまたは回収液供給ポンプ５２ｒの内部に吸引収容し、続いて切替弁５５ｗまたは５５ｒを洗浄液分注ノズル５１ｗまたは回収液分注ノズル５１ｒ側へ切り替え、ポンプモータ５３ｗまたは５３ｒを駆動して洗浄液供給ポンプ５２ｗまたは回収液供給ポンプ５２ｒのピストン部材を押込作動させ、廃液ボトル５７に対して通路内のエアを排出するまで洗浄液または回収液を洗浄液分注ノズル５１ｗまたは回収液分注ノズル５１ｒより吐出させた後、洗浄液供給ポンプ５２ｗまたは回収液供給ポンプ５２ｒの駆動を停止させる。その後、洗浄液分注ノズル５１ｗまたは回収液分注ノズル５１ｒを抽出カートリッジ１１上に移動させてから、洗浄液供給ポンプ５２ｗまたは回収液供給ポンプ５２ｒの駆動量を制御して所定量の洗浄液Ｗまたは回収液Ｒを抽出カートリッジ１１へ分注するものである。

そして、上記のような各機構３〜５は、装置本体２の上部に設置された操作パネル７の入力操作に対応し、連係された不図示の制御ユニットにより内蔵されたプログラムに基づいて駆動制御される。

上記核酸抽出装置１による抽出動作を具体的に説明する。まず搭載機構３のラック６におけるカートリッジホルダー６２に抽出カートリッジ１１をセットし、容器ホルダー６３に廃液容器１２および回収容器１３をそれぞれセットし、このラック６を装置本体２の搭載台２１に載置して準備を行う。次に、溶解処理された試料液Ｓをピペット等によって各抽出カートリッジ１１に順次注入する。なお、装置１に搭載する前のラック６にセットした後の抽出カートリッジ１１に試料液Ｓを先に注入するようにしてもよい。

その後、操作パネル７の操作によって装置を作動させると、加圧エア供給機構４の昇降モータ４７の駆動によって加圧ヘッド４０が下降移動し、押えピン４９の先端４９ａがカートリッジホルダー６２のピン孔６２ｄに係合して、このカートリッジホルダー６２の位置を規制すると共に、抽出カートリッジ１１の下端排出部１１ｃを廃液容器１２内に所定量挿入させて、排出液が飛散等によって外部に漏れてコンタミネーションの原因とならないようにする。さらに加圧ヘッド４０が下降移動してシール材４２を介して各エアノズル４１の下端部が抽出カートリッジ１１の上端開口に圧接して密閉する。前記押えピン４９がカートリッジホルダー６２の位置を規制していることで、各抽出カートリッジ１１に対し各エアノズル４１が正確に圧接して確実な密閉が確保できる。

その後、加圧エアの供給が行われるもので、まず１番目の開閉バルブ４５が開作動され、残りの開閉バルブ４５が閉状態でエアポンプ４３が駆動される。そして、１番目のエアノズル４１を通して１番目の抽出カートリッジ１１にエアポンプ４３からの加圧エアが供給され、その圧力センサ４６の検出によって所定圧力に上昇すると１番目の開閉バルブ４５を閉作動するのに続いて、２番目の開閉バルブ４５が開作動されて２番目のエアノズル４１を通して２番目の抽出カートリッジ１１に加圧エアが供給される。この動作を順に繰り返して全ての抽出カートリッジ１１に圧力を加える。圧力が作用した試料液Ｓは、フィルター部材１１ｂを通って核酸が吸着保持され、その他の液状成分は下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。試料液Ｓが全てフィルター部材１１ｂを通過すると圧力が液排出完了圧力以下に低下し、各圧力センサ４６によって全部の抽出カートリッジ１１で抽出終了が検出されると、加圧ヘッド４０が上昇作動される。

次に、洗浄処理に移行するが、上記加圧エア供給後の加圧ヘッド４０の上昇は、エアノズル４１が抽出カートリッジ１１より離れ、ノズル移動台５０の移動が許容できる高さまで上昇した位置で停止し、抽出カートリッジ１１の下端が廃液容器１２内に挿入されている図４の状態を保持して行う。そして、ノズル移動台５０を移動させて洗浄液分注ノズル５１ｗを１番目の抽出カートリッジ１１上に停止させて洗浄液Ｗを所定量分注し、ノズル移動台５０を次の抽出カートリッジ１１に移動させて順次洗浄液Ｗを分注する。全部の抽出カートリッジ１１への洗浄液Ｗの分注が終了すると、加圧ヘッド４０が下降移動し、各エアノズル４１の下端部がシール材４２を介して抽出カートリッジ１１の上端開口に圧接して密閉してから、前述と同様に開閉バルブ４５が順次開作動されて各抽出カートリッジ１１に加圧エアが供給される。圧力が作用した洗浄液Ｗは、フィルター部材１１ｂを通って核酸以外の不純物の洗浄除去を行い、洗浄液Ｗは下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。全部の抽出カートリッジ１１における洗浄液Ｗが全てフィルター部材１１ｂを通過して排出されると、加圧ヘッド４０が初期の位置まで上昇作動される。洗浄処理を複数回行う場合には上記動作を繰り返す。

次に、回収処理に移行する。まず洗浄処理後の前記加圧ヘッド４０、押えピン４９が上昇する。次にラック６のカートリッジホルダー６２を、抽出カートリッジ１１の下端排出部１１ｃが廃液容器１２より上方へ移動するように上昇移動させた後、搭載機構３の作動部材３１を作動させて容器ホルダー６３を後退移動させ、抽出カートリッジ１１の下方に回収容器１３を位置させる容器交換を行う。

続いて、加圧ヘッド４０が下降移動し、押えピン４９の先端がカートリッジホルダー６２のピン孔６２ｄに係合して、抽出カートリッジ１１の先端排出部１１ｃが回収容器１３内に挿入されている状態を保持する。そして、ノズル移動台５０を移動させて回収液分注ノズル５１ｒを１番目の抽出カートリッジ１１上に停止させて回収液Ｒを所定量分注し、ノズル移動台５０を次の抽出カートリッジ１１に移動させて順次回収液Ｒの分注を行う。全部の抽出カートリッジ１１への回収液Ｒの分注が終了すると、前述と同様にさらに加圧ヘッド４０が下降し、各エアノズル４１の下端部をシール材４２を介して抽出カートリッジ１１の上端開口に圧接させて密閉してから、開閉バルブ４５が順次開作動されて各抽出カートリッジ１１に加圧エアが供給される。圧力が作用した回収液Ｒは、フィルター部材１１ｂを通ってそれに吸着されている核酸を離脱させて、回収液Ｒとともに核酸が下端部の排出部１１ｃより回収容器１３に排出される。全部の抽出カートリッジ１１における回収液Ｒが全て回収容器１３に排出されると、加圧ヘッド４０が上昇作動され、一連の動作が終了する。

抽出動作が終了したラック６は搭載台２１より下ろされ、カートリッジホルダー６２がラック６より取り外され、その操作ボタン６７の操作によって使用済みの抽出カートリッジ１１を一括して落下廃却し、次の抽出カートリッジ１１を上方より装填する。また、廃液容器１２は容器ホルダー６３より取り出されて廃棄され、一方、回収容器１３は容器ホルダー６３より取り出され、必要に応じて蓋がされて、次の核酸分析処理等が施される。

図９は他の実施形態のカートリッジホルダー１６２の開作動状態の斜視図であり、抽出カートリッジ１１の保持構造および落下廃却構造が異なっている。

カートリッジホルダー１６２は、横方向に延びる保持部１６２ａの両端に上下方向に延びる支持脚１６２ｂを備える。上記保持部１６２ａには複数の保持孔１６２ｃが並設され、上方より抽出カートリッジ１１が挿入される。保持部１６２ａは保持孔１６２ｃの中心を結ぶ面で半分に分割されて係合部材１６６が構成されている。この係合部材１６６は、傾動部１６６ａとその下端面に固着された板材による係合部１６６ｂとを備え、傾動部１６６ａの上端両側が軸部１６６ｃによって支持脚１６２ｂの上端に傾動自在に枢支されている。傾動部１６６ｂには保持孔１６２ｃの半分が形成され、係合部１６６ｂには保持孔１６２ｃより径が小さい切欠き１６６ｄが形成されている。そして、係合部材１６６が閉じた状態では、保持部１６２ａと傾動部１６６ａの間に構成された保持孔１６２ｃに、上方より抽出カートリッジ１１が挿入され、抽出カートリッジ１１の筒状本体１１ａの下端部が係合部１６６ｂの切欠き１６６ｄによって係合保持される。

なお、前述のように、抽出カートリッジ１１の筒状本体１１ａの側部両側に突起１１ｄを形成し、これを係合保持するように設けてもよく、係合部１６６ｂへの液付着を防止する点では筒状本体１１ａの下端部係合より突起１１ｄの係合の方が好ましい。

カートリッジホルダー１６２に対する抽出カートリッジ１１の装填および廃却は、前記実施形態同様に、上方より下方に向けた一方向である。つまり、保持孔１６２ｃに上方より抽出カートリッジ１１が挿入されて、係合部材１６６の係合部１６６ｂに係合保持され、この係合部材１６６の開方向に傾動する解放動作によって、図９のように、傾動部１６６ａが傾動操作され、係合部１６６ｂが抽出カートリッジ１１の下方より側方に移動して係合が外され、一動作により一括して抽出カートリッジ１１が下方に落下廃棄されるようになっている。

なお、前記ラック６には、抽出カートリッジ１１、廃液容器１２および回収容器１３を複数セット搭載するようにしているが、１セットずつ搭載する方式として、小型化、機構の簡素化を得るようにしてもよい。

また、複数の抽出カートリッジ１１は、独立形成されたもののほか、列状などに複数連結されたものでも使用可能であり、その形態に応じてラック６の保持孔６２ａの形状を適宜設計変更すればよい。

本発明の一つの実施の形態のラックを搭載した核酸抽出装置のカバーを除去した状態を示す斜視図 核酸抽出装置の概略機構図 ラックの斜視図 ラックの使用状態を示す斜視図 ラックを一部除去して付勢構造を示す斜視図 ラックの底面構造を示す斜視図 ラックのカートリッジホルダーへの抽出カートリッジの装填・廃却を示す斜視図 一部除去してカートリッジホルダーの内部構造を示す斜視図 他の実施形態のカートリッジホルダーの開作動状態の斜視図 核酸抽出装置の抽出動作の工程図 抽出カートリッジの斜視図

符号の説明

１ 核酸抽出装置
２ 装置本体
３ 搭載機構
４ 加圧エア供給機構
５ 分注機構
６ ラック
11 抽出カートリッジ
11b フィルター部材
12 廃液容器
13 回収容器
40 加圧ヘッド
41 エアノズル
49 押えピン
61 スタンド
62,162 カートリッジホルダー
62a 保持部
62b 支持脚
62c 保持孔
63 容器ホルダー
63a 廃液容器保持孔
63b 回収容器保持孔
63c 係合凹部
65 付勢部材
66 係合部材
67 操作ボタン
Ｓ 試料液
Ｗ 洗浄液
Ｒ 回収液

Claims (5)

1. フィルター部材を備えた抽出カートリッジを用い、該抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させた後、前記抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して不純物を除去した後、前記抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して回収液とともに回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置用で、前記抽出カートリッジを保持するラックであって、
   前記抽出カートリッジを保持するカートリッジホルダーを備え、該カートリッジホルダーは抽出カートリッジの装填方向と廃却方向が同一方向であることを特徴とする核酸抽出装置用ラック。
2. 前記カートリッジホルダーは、抽出カートリッジの保持状態を該抽出カートリッジに触れることなく解除して落下廃却させることを特徴とする請求項１に記載の核酸抽出装置用ラック。
3. 前記抽出カートリッジは下端部に液排出用の排出部を備え、前記カートリッジホルダーは前記排出部を露出した状態で保持し、使用後の前記抽出カートリッジは前記排出部がカートリッジホルダー内を通過することなく、そのまま落下廃却させることを特徴とする請求項１または２に記載の核酸抽出装置用ラック。
4. 前記カートリッジホルダーは、複数の前記抽出カートリッジを保持し、該抽出カートリッジを一動作で一括して落下廃却させることを特徴とする請求項１，２または３に記載の核酸抽出装置用ラック。
5. 前記抽出カートリッジを保持するカートリッジホルダーを着脱可能に設置し、抽出カートリッジ廃却時に取り外されることを特徴とする請求項１に記載の核酸抽出装置用ラック。

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