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Abstract
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特定物質例えば核酸を抽出する抽出装置に関し、特に抽出カートリッジに加圧エアを供給する加圧エア供給機構に関するものである。 The present invention relates to an extraction apparatus that extracts a specific substance such as a nucleic acid in a sample solution using an extraction cartridge provided with a filter member, and more particularly to a pressurized air supply mechanism that supplies pressurized air to the extraction cartridge.
従来の抽出法、例えば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。 Conventional extraction methods, for example, nucleic acid extraction methods include those by centrifugation, those using magnetic beads, and those using filters.
フィルターを用いた抽出装置としては、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)。 As an extraction device using a filter, a large number of filter tubes containing a filter are set in a rack, and sample liquid is dispensed into the rack, and the periphery of the bottom of the rack is sealed with an air chamber through a sealing material. The sample solution is sucked from the discharge side at the same time to allow the sample solution to pass through, and the nucleic acid is adsorbed to the filter. After that, the washing solution and the eluate are dispensed, and similarly, the solution is sucked under reduced pressure to be washed and eluted. Such a mechanism has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、フィルターを用いた他の抽出方法として、試料液の核酸を吸着させた後、離脱させて回収する特定のフィルターを備えた分離精製ユニットに、試料液を注入し加圧して抽出する方式が採用されたものがある(例えば、特許文献2参照)。
上記のような特許文献1および2に記載されたものでは、本発明の対象とする抽出装置としては次のような問題がある。
In what was described in
引用文献1では、減圧方式による核酸抽出装置を示しており、全体を同時に吸引するものでは、減圧容積が大きいために装置が大型化し、減圧を作用させるまでの時間が掛かり、また、液が全部排出されたことの検出が困難で、時間設定が長く、処理効率の向上の障害となる。特に、全体の真空吸引では、1つの抽出カートリッジへの試料液注入不良、抽出カートリッジの装填ミス等によってエア抵抗がないものがあると、正常な作動を確保することができず、また、多数の抽出カートリッジを個別に吸引する機構を構成することも困難である。
In
一方、特許文献2では、加圧方式によりフィルターを使って、核酸抽出物を吸着させ、回収する方式が示されているが、具体的な抽出装置については示されておらず、この加圧方式を採用した抽出装置では、その加圧コントロール方法や、加圧時の排出液の飛散によるコンタミネーションの発生、密閉性の確保等が問題となることが予想される。
On the other hand,
特に、複数の抽出カートリッジに対応してそれぞれ加圧エアを導入するエアノズルを複数設置した場合に、各エアノズルで均等に抽出カートリッジに圧接して良好なシール状態を得るのが困難となる。つまり、複数の抽出カートリッジをセットした際に、それらの保持高さ位置の精度、シール材、エアノズル先端の位置関係のバラツキによって、エアノズルと抽出カートリッジとのシール材を介した圧接状態が変化し、同等のシール状態を得ることが困難となる。また、そのシール性を高めるために押圧力を高くすると、押圧のための大きな駆動力が必要であると共に、シール材の耐破断性、耐久性が要求されることになる。 In particular, when a plurality of air nozzles for introducing pressurized air are provided corresponding to a plurality of extraction cartridges, it is difficult to obtain a good sealing state by evenly pressing the extraction cartridges with the air nozzles. That is, when a plurality of extraction cartridges are set, the pressure contact state between the air nozzle and the extraction cartridge changes due to variations in the holding height position accuracy, the sealing material, and the positional relationship between the air nozzle tips, It becomes difficult to obtain an equivalent seal state. Further, when the pressing force is increased in order to enhance the sealing performance, a large driving force for pressing is required, and the sealing material is required to have rupture resistance and durability.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、短時間で効率よく試料液の核酸等の特定物質を抽出できるとともにエアノズル周辺部の位置関係のバラツキを吸収し、各エアノズルのシールが低い押圧力で均等に確保できるようにした抽出装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and can extract specific substances such as nucleic acids in a sample solution efficiently in a short time, absorb variations in the positional relationship of the periphery of the air nozzle, and reduce the seal of each air nozzle. It is an object of the present invention to provide an extraction device that can ensure even pressure.
特に、特許文献2のフィルター方式による核酸抽出を良好に実現できる抽出装置を提供するものである。
In particular, the present invention provides an extraction apparatus that can satisfactorily realize nucleic acid extraction by the filter method of
本発明の抽出装置は、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特定物質を含む試料液を注入し、該試料液中の特定物質を前記フィルター部材に吸着させる抽出装置において、前記抽出カートリッジに加圧エアを導入する加圧エア供給機構は、移動する加圧ヘッドと、該加圧ヘッドに設置され加圧エアを噴出する複数のエアノズルと、該エアノズルの先端と前記抽出カートリッジの開口部との間に圧接されるシール材とを備え、前記各エアノズルは抽出カートリッジへの押圧方向に独立して移動可能であることを特徴とするものである。 The extraction apparatus of the present invention uses an extraction cartridge having a filter member, injects a sample liquid containing a specific substance into the extraction cartridge, and adsorbs the specific substance in the sample liquid to the filter member. A pressurized air supply mechanism that introduces pressurized air into the extraction cartridge includes a moving pressure head, a plurality of air nozzles installed on the pressure head and ejecting pressurized air, a tip of the air nozzle, and the extraction cartridge And a sealing material pressed against the opening, and each of the air nozzles is movable independently in the pressing direction to the extraction cartridge.
本発明の他の抽出装置は、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行う抽出装置であって、前記抽出カートリッジに加圧エアを導入する加圧エア供給機構は、前記抽出カートリッジに対して昇降移動する加圧ヘッドと、この加圧ヘッドに設置され下端開口より加圧エアを噴出する複数のエアノズルと、該エアノズルの直下に配設され前記加圧ヘッドの下降に伴って前記エアノズルの先端と前記抽出カートリッジの上端開口部との間に圧接されてシールを行うシール材とを備え、前記各エアノズルは抽出カートリッジへの押圧方向に独立して移動可能であることを特徴とするものである。 Another extraction apparatus of the present invention uses an extraction cartridge provided with a filter member, injects a sample liquid containing nucleic acid into the extraction cartridge and pressurizes the nucleic acid in the sample liquid to be adsorbed on the filter member, An extraction apparatus that performs an extraction operation in which a recovery liquid is dispensed into the extraction cartridge and pressurized to separate the nucleic acid adsorbed on the filter member and recovered together with the recovery liquid. The extraction apparatus introduces pressurized air into the extraction cartridge. The pressurized air supply mechanism includes a pressurizing head that moves up and down relative to the extraction cartridge, a plurality of air nozzles that are installed in the pressurizing head and ejects pressurized air from a lower end opening, and is disposed immediately below the air nozzle. A sealing material that seals by being pressed between the tip of the air nozzle and the upper end opening of the extraction cartridge as the pressure head is lowered, Anozuru is characterized in that it is movable independently of the pressing direction of the extraction cartridge.
前記エアノズルの先端部は凸型円筒形状であり、該先端部の外径:Aは前記抽出カートリッジの上端開口部の内径:Bより小さいことが好適である。 The tip of the air nozzle has a convex cylindrical shape, and the outer diameter A of the tip is preferably smaller than the inner diameter B of the upper end opening of the extraction cartridge.
前記エアノズルの先端部外径:A、前記抽出カートリッジの上端開口部の内径:B、前記シール材の厚さ:tとすると、B>Aであるとともに、(B−A)<2tであるように構成するのが好適である。 Assuming that the outer diameter of the tip of the air nozzle is A, the inner diameter of the upper end opening of the extraction cartridge is B, and the thickness of the sealing material is t, B> A and (B−A) <2t. It is preferable to configure.
前記エアノズルは、付勢部材により押圧方向に付勢され、該付勢部材の変形量でシール用押圧力を得ることが好ましい。 It is preferable that the air nozzle is urged in a pressing direction by an urging member and obtains a sealing pressing force with a deformation amount of the urging member.
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特定物質、例えば核酸を含む試料液を注入して特定物質をフィルター部材に吸着させる抽出動作を短時間で効率よく行って試料液の核酸などの特定物質を抽出できる機構をコンパクトに構成することができる。 According to the present invention as described above, a sample can be obtained by efficiently performing an extraction operation in which a specific substance, for example, a sample solution containing nucleic acid is injected into an extraction cartridge provided with a filter member and the specific substance is adsorbed on the filter member in a short time A mechanism capable of extracting a specific substance such as a nucleic acid in a liquid can be configured in a compact manner.
さらに、加圧エア供給機構は、移動する加圧ヘッドと、該加圧ヘッドに設置され加圧エアを噴出する複数のエアノズルと、該エアノズルの先端と前記抽出カートリッジの開口部との間に圧接されるシール材とを備え、各エアノズルは抽出カートリッジへの押圧方向に独立して移動可能であることにより、この独立移動でそれぞれのエアノズルで高さ位置の変化に対して微調整され、複数の抽出カートリッジ、シール材、エアノズル先端の位置関係のバラツキが、この構造・動作により吸収され、各エアノズルでのシールが均等に確実に確保でき、動作信頼性が高められる。また、押圧力を必要以上に高めることなく、各エアノズルでのシール性が確保でき、押圧力を得るための駆動機構が簡素化でき、シール材に対する要求も緩和できる。 Further, the pressurized air supply mechanism includes a moving pressure head, a plurality of air nozzles installed on the pressure head and ejecting pressurized air, and a pressure contact between the tip of the air nozzle and the opening of the extraction cartridge. Each air nozzle can be moved independently in the pressing direction to the extraction cartridge, and by this independent movement, each air nozzle can be finely adjusted with respect to the change in height position, and a plurality of air nozzles can be moved. Variations in the positional relationship among the extraction cartridge, the seal material, and the air nozzle tip are absorbed by this structure and operation, and the seal at each air nozzle can be ensured uniformly and reliably, and the operation reliability is improved. In addition, the sealing performance of each air nozzle can be secured without increasing the pressing force more than necessary, the drive mechanism for obtaining the pressing force can be simplified, and the demand for the sealing material can be eased.
また、エアノズルの先端部を凸型円筒形状とし、この先端部の外径:Aを抽出カートリッジの上端開口部の内径:Bより小さく設け、さらに、シール材の厚さ:tとすると、B>Aであるとともに、(B−A)<2tであるように構成すると、エアノズルと抽出カートリッジの位置関係のバラツキ吸収と少ない荷重でのシール密着性向上の両立が図れる。 Further, assuming that the tip of the air nozzle has a convex cylindrical shape, the outer diameter A of the tip is set smaller than the inner diameter B of the upper opening of the extraction cartridge, and the thickness of the sealing material is t, B> When A and (B−A) <2t, the variation in the positional relationship between the air nozzle and the extraction cartridge can be absorbed and the seal adhesion can be improved with a small load.
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図1は抽出装置の一つの実施の形態における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は搭載機構におけるラックの斜視図、図4はラックの使用状態を示す斜視図、図5は図1とは異なる形態の加圧ヘッドの押圧状態を示す要部斜視図、図6は図5のブラケットを外した状態の加圧ヘッドの斜視図、図7は図5の加圧ヘッドのエアノズルを示す斜視図、図8はエアノズルの押圧状態を示す部分断面図であり、図9は抽出動作の工程図、図10は抽出カートリッジの斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing a state in which the cover of the nucleic acid extraction apparatus in one embodiment of the extraction apparatus is removed, FIG. 2 is a schematic mechanism diagram of the nucleic acid extraction apparatus, FIG. 3 is a perspective view of a rack in the mounting mechanism, and FIG. Is a perspective view showing a use state of a rack, FIG. 5 is a perspective view of a main part showing a pressing state of a pressure head of a form different from that of FIG. 1, and FIG. 6 is a perspective view of the pressure head with the bracket of FIG. 7 is a perspective view showing an air nozzle of the pressure head of FIG. 5, FIG. 8 is a partial sectional view showing a pressing state of the air nozzle, FIG. 9 is a process diagram of the extraction operation, and FIG. 10 is a perspective view of the extraction cartridge. It is.
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10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特定物質として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。
Before describing the mechanism of the nucleic
そして、核酸抽出装置1は基本的に図9(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9(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9(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。
The nucleic
次に図9(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。
Next, in step (c), the washing liquid W is automatically dispensed into the
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。
Thereafter, the
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。
The
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。
The “sample solution S containing nucleic acid” is obtained by adding a water-soluble organic solvent to a solution in which nucleic acid is dispersed in a solution by dissolving a specimen containing cells or viruses. For example, in the diagnostic field, whole blood collected as a specimen, plasma, serum, urine, feces, semen, saliva, and other body fluids, plants (or parts thereof), animals (or parts thereof), or the like Of interest are solutions prepared from biological materials such as lysates and homogenates. The “lysis treatment” is a treatment with an aqueous solution containing a reagent (eg, a solution containing a guanidine salt, a surfactant and a proteolytic enzyme) that dissolves cell membranes and nuclear membranes to solubilize nucleic acids. When the resulting sample is whole blood, red blood cells and various proteins are decomposed and depolymerized to prevent non-specific adsorption and clogging to the
「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。
The “washing liquid W” has a function of washing out impurities in the sample liquid adhering to the
「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。 The “recovered liquid R” preferably has a low salt concentration, and in particular, a solution having a salt concentration of 0.5 M or less, such as purified distilled water or TE buffer, is used.
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。次に各機構3〜5を具体的に説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the nucleic
<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にも示すように、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。
<Mounting mechanism>
The mounting
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上に前後移動可能に容器ホルダー63を保持している。
The
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、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の上下方向の摺動溝61cに上下移動可能に挿入され、この支持脚62bがスタンド61に内蔵された付勢部材(不図示)によって上方に付勢されている。保持部62aには複数の保持孔62cが並設され、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の側部両側に形成された突起11d(図10参照)の下端がカートリッジホルダー62内の係合部材(不図示)に係合保持される。係合部材は移動可能で、移動時には突起11dとの係合を解除して抽出カートリッジ11を全部同時に下方に落下廃棄するようになっている。
The
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。
The
容器ホルダー63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、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するのが好ましい。
The
上記容器ホルダー63はスタンド61に内蔵された不図示の付勢部材によって前方に付勢されている。容器ホルダー63の容器交換移動(前後動)は、搭載台21に設置された作動部材31(図2参照)が、スタンド61の底板61bに形成された開口を通して、容器ホルダー63の底部の係合孔(不図示)に係合されて行われる。容器交換モータ32(DCモータ)の駆動に応じた作動部材31の移動動作に応じて容器ホルダー63が後退移動され、カートリッジホルダー62の下方に回収容器13が位置するように作動する。非作動時には廃液容器12がカートリッジホルダー62の下方に位置するように不図示の付勢部材で付勢されている。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。
The
なお、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。
The waste liquid
<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。
<Pressurized air supply mechanism>
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressurized air supply mechanism 4 is installed in line with the
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。
The
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。
The presser pin 49 presses the front position of the
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。上記シール材42は抽出処理が終了した際に交換されるものであり、図1の場合には、加圧ヘッド40の前方の開口より、各エアノズル41で共通の平板状のシール材42を脱着交換するようになっている。
Each of the
なお、上記エアノズル41およびシール材42の具体的構造については、加圧ヘッドの形態は異なるが、図5から図8によって後述する。
The specific structure of the
前記リリーフバルブ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、検出圧力が所定圧力範囲(例えば50〜200kPa、好ましくは80〜120kPa)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、圧力が所定範囲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。
The
図5〜図7に基づいて押圧部構造を説明するが、この形態の加圧ヘッド140は、図1の形態の加圧ヘッド40とは形状が異なっているが、基本的な機能は同様である。また、図1の形態の加圧ヘッド40では、シール材42の交換は、このシール材42を加圧ヘッド40より直接脱着していたが、図5〜図7に示す形態の加圧ヘッド140では、シール材42を保持するブラケット15を脱着して交換するように構成されている。
The pressing portion structure will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The
この形態の加圧ヘッド140は、図1と同様に、前記ラック6の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に対して昇降移動可能に設置され、下端開口より加圧エアを噴出する複数のエアノズル41を、抽出カートリッジ11への押圧方向に独立して移動可能に保持している。また、上記エアノズル41の直下に配設され加圧ヘッド140の下降に伴ってエアノズル41の先端と抽出カートリッジ11の上端開口部との間に圧接されてシールを行うシール材42は、エアノズル41を覆って下方より加圧ヘッド140の下部に脱着可能に装着されたブラケット15の底部に保持されている。
As in FIG. 1, the pressurizing
つまり、加圧ヘッド140の下端部には係合溝140b(図6)が形成され、一方、ブラケット15の壁部15aの上部内面には係合突起15bが形成され、両者の係合によってブラケット15の脱着構造が構成されてなる。ブラケット15は底面に矩形窓状の底部開口15cを有し、この底部開口15cの形状より大きいシール材42がその上面に保持されている。また、ブラケット15の側面部15dは開放され、この側面部15dの開放部位を利用してシール材42の交換が行われる。なお、上記係合突起15bの下部には該突起を成形するための型挿入穴15eが形成される。
That is, an
エアノズル41は加圧ヘッド140にそれぞれ上下移動可能に挿通支持され、その外周に設置された付勢部材である圧縮コイルバネ16によって下方の押圧方向に付勢されている。各エアノズル41は抽出カートリッジ11に対する押圧時にその高さ変動に応じて別個に独立して上下移動し、位置関係のバラツキを吸収し、圧縮コイルバネ16の変形量でシール用押圧力を得て、圧接シールを行うようになっている。
The
シール材42は、各エアノズル41で共通の1枚の平板状であり、各エアノズル41のエア噴出口41c(図7)に対応する位置に連通孔42aが貫通形成されている。シール材42の材質は、例えば、硬度30゜〜50゜のシリコンゴムを用いるのが好適である。
The sealing
図7および図8に示すように、エアノズル41の本体部41aの下端部には、本体部41aより径が小さい凸型円筒形状の先端部41bを有し、この先端部41bの端面中央に加圧エアを噴出するエア噴出口41cが開口している。
As shown in FIGS. 7 and 8, the lower end portion of the
そして、図8のように、上記エアノズル41の先端部41bの外径:Aは、抽出カートリッジ11の上端開口部の内径:Bより小さく設定されている。また、シール材42の厚さ:tは、(B−A)/2<t<[(B−A)/2]+0.95(mm)の範囲が好適である。つまり、基本的に(B−A)<2tであり、エアノズル先端部外径Aと抽出カートリッジ内径Bとの差をシール材42の厚さtの2倍以下とする。例えば、抽出カートリッジ内径Bが6.7mmのとき、エアノズル先端部外径Aが5.2〜6.0mmで、シール材42の厚さtが0.8〜1.3mmとなる。
As shown in FIG. 8, the outer diameter A of the
上記のような加圧ヘッド140が加圧エア供給のために、抽出カートリッジ11に向けて下降移動した際に、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。その際、エアノズル41の独立移動により、それぞれのエアノズル41で高さ位置の変化に対して微調整され、複数の抽出カートリッジ11、シール材42、エアノズル先端の位置関係のバラツキが、この構造・動作により吸収され、各エアノズル41の圧接シールが均等に確実に確保できる。
When the
また、押圧時には、エアノズル41に設置された圧縮コイルバネ16の変形量でシール用押圧力を得る。つまり、加圧ヘッド140が降下し、エアノズル41、シール材42、抽出カートリッジ11が接し、バネ初期荷重を越えると、圧縮コイルバネ16が縮みシール密閉に必要な荷重がかかる。加圧ヘッド140は圧縮コイルバネ16が全屈しない位置で降下を停止し、必要以上の荷重がかからないようになっている。
Further, at the time of pressing, a sealing pressing force is obtained by a deformation amount of the
さらに、前記エアノズル先端部外径:Aと、抽出カートリッジ内径:Bと、シール材厚さ:tとの寸法設定により、エアノズル41と抽出カートリッジ11の位置関係のバラツキ吸収と少ない荷重での密着性向上とが両立できる。
Furthermore, by setting the dimensions of the air nozzle tip outer diameter: A, the extraction cartridge inner diameter: B, and the sealing material thickness: t, variation in the positional relationship between the
つまり、押圧力を高めればシール性は良好となるが、押圧のための大きな駆動力が必要であると共に、シール材42の耐破断性、耐久性が要求されることになり、B−Aの径差、tの設定により、シール性の確保と押圧力の低減化の両立が図れる。例えば、密閉圧力180kPaを得るのに必要な押圧荷重は、本発明構造では約8N、B<Aとした大径ノズルとすると約10N必要となり、エアノズル先端をテーパー状として先端外径をB>Aとしても約10Nと大きくなる。
That is, if the pressing force is increased, the sealing performance is improved. However, a large driving force for pressing is required, and the fracture resistance and durability of the sealing
上記B<Aの大径エアノズル形状では、中心位置ずれによってシール機能が大きく影響を受け、シール不良を招きやすく、また円周方向で所定値以上の押圧力を得るための全体として、大きな荷重を必要とする。テーパーコーン形状の先端小径エアノズル形状では、シール材の湾曲変形が大きくなり、エアノズル先端とシール材の間からエアがリークしやすく、大きな荷重が必要となっている。 In the large diameter air nozzle shape of B <A, the sealing function is greatly affected by the deviation of the center position, which tends to cause a sealing failure, and a large load as a whole is required to obtain a pressing force of a predetermined value or more in the circumferential direction. I need. In the tapered cone-shaped tip small-diameter air nozzle shape, the curved deformation of the sealing material increases, and air easily leaks between the tip of the air nozzle and the sealing material, and a large load is required.
抽出処理が終了した後にシール材42を交換時する際には、ブラケット15をシール材42とともに加圧ヘッド140より取り外し、このブラケット15に保持されているシール材42を取り出して廃棄し、新たなシール材42を装填したブラケット15を再び加圧ヘッド140に装着する。
When the sealing
前記実施形態で挙げているエアポンプ43は、ダイヤフラム型ポンプの例であるが、プランジャ型ポンプ、シリンジポンプ等の加圧エアー源となるものであれば採用可能である。
The
<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。
<Dispensing mechanism>
The
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。
The nozzle moving table 50 is held by a
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。
That is, when dispensing the cleaning liquid W or the recovery liquid R, the switching
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。
Each of the
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。ここでは図1の加圧ヘッド40で説明する。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、シール材42も交換し準備を行う。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にセットした後またはセットする前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。
The extraction operation by the nucleic
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に係合して押さえつけて、このカートリッジホルダー62を下降させて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、エアノズル41が独立移動することで、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。
Thereafter, when the apparatus is operated by operating the operation panel 7, the
その後、加圧エアの供給が行われるもので、全部の開閉バルブ45が閉状態でエアポンプ43が駆動され、まず1番目の開閉バルブ45が開作動される。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範囲に上昇すると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。
Thereafter, pressurized air is supplied. The
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(シール材42)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、押えピン49がカートリッジホルダー62を押さえつけ、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。
Next, the process proceeds to a cleaning process. After the pressure air is supplied, the
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の上昇により、押えピン49が上昇してラック6のカートリッジホルダー62も上昇移動し、抽出カートリッジ11の下端排出部11cが廃液容器12より上方へ移動した後、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。
Next, the process proceeds to collection processing. After the pressurizing
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に係合して押さえつけ、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。
Subsequently, the
抽出動作が終了したラック6は搭載台21より下ろされ、抽出カートリッジ11および廃液容器12はカートリッジホルダー62および容器ホルダー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。
The
なお、本実施形態では、洗浄液Wによる洗浄処理を実施しているが、フィルター部材11bの濾過能力によっては必ずしも必要とするものではない。
In the present embodiment, the cleaning process using the cleaning liquid W is performed, but this is not always necessary depending on the filtering ability of the
また、上記実施形態では、核酸の抽出装置について記載しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の特定物質をフィルター部材に接触させる方法にも適用可能であり、また、必ずしも回収液を用いて回収する必要はなく、フィルター部材に特定物質を接触させたまま分析したり、処理液を入れて反応色を分析することも可能である。 Moreover, although the nucleic acid extraction apparatus is described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a method of bringing various specific substances into contact with the filter member. It is not always necessary to recover using the recovery liquid, and it is possible to analyze the specific material in contact with the filter member, or to analyze the reaction color by adding the processing liquid.
1 抽出装置(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
15 ブラケット
16 圧縮コイルバネ(付勢部材)
40.140 加圧ヘッド
41 エアノズル
41b 先端部
41c エア噴出口
42 シール材
43 エアポンプ
50 ノズル移動台
51w,51r 分注ノズル
62 カートリッジホルダー
63 容器ホルダー
S 試料液
W 洗浄液
R 回収液
1 Extraction device (nucleic acid extraction device)
2
11 Extraction cartridge
11b Filter material
12 Waste container
13 Collection container
15 Bracket
16 Compression coil spring (biasing member)
40.140 Pressure head
41 Air nozzle
41b Tip
41c Air outlet
42 Sealing material
43 Air pump
50 nozzle moving table
51w, 51r dispensing nozzle
62 Cartridge holder
63 Container holder S Sample solution W Cleaning solution R Recovery solution
Claims (5)
前記抽出カートリッジに加圧エアを導入する加圧エア供給機構は、移動する加圧ヘッドと、該加圧ヘッドに設置され加圧エアを噴出する複数のエアノズルと、該エアノズルの先端と前記抽出カートリッジの開口部との間に圧接されるシール材とを備え、前記各エアノズルは抽出カートリッジへの押圧方向に独立して移動可能であることを特徴とする抽出装置。 In an extraction apparatus that uses an extraction cartridge provided with a filter member, injects a sample liquid containing a specific substance into the extraction cartridge, and adsorbs the specific substance in the sample liquid to the filter member.
The pressurized air supply mechanism for introducing pressurized air into the extraction cartridge includes a moving pressure head, a plurality of air nozzles installed on the pressure head and ejecting pressurized air, a tip of the air nozzle, and the extraction cartridge An extraction device comprising: a sealing member pressed against the opening of each of the plurality of air nozzles, wherein each of the air nozzles is movable independently in a pressing direction to the extraction cartridge.
前記抽出カートリッジに加圧エアを導入する加圧エア供給機構は、前記抽出カートリッジに対して昇降移動する加圧ヘッドと、この加圧ヘッドに設置され下端開口より加圧エアを噴出する複数のエアノズルと、該エアノズルの直下に配設され前記加圧ヘッドの下降に伴って前記エアノズルの先端と前記抽出カートリッジの上端開口部との間に圧接されてシールを行うシール材とを備え、前記各エアノズルは抽出カートリッジへの押圧方向に独立して移動可能であることを特徴とする抽出装置。 Using an extraction cartridge provided with a filter member, a sample liquid containing nucleic acid is injected into the extraction cartridge and pressurized to adsorb the nucleic acid in the sample liquid to the filter member, and then the recovered liquid is dispensed into the extraction cartridge. An extraction device that performs an extraction operation of separating and collecting the nucleic acid adsorbed on the filter member by pressurization and collecting it together with a recovery liquid,
The pressurized air supply mechanism that introduces pressurized air into the extraction cartridge includes a pressure head that moves up and down relative to the extraction cartridge, and a plurality of air nozzles that are installed in the pressure head and eject the pressurized air from a lower end opening. And a sealing material that is disposed immediately below the air nozzle and seals by being pressed between the tip of the air nozzle and the upper end opening of the extraction cartridge as the pressurizing head is lowered. Is an extraction device characterized in that it can move independently in the direction of pressing the extraction cartridge.
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KR20190121590A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-28 | 주식회사 창 헬스케어 | Apparatus and method for nucleic acid analysis |
CN111996101A (en) * | 2020-08-07 | 2020-11-27 | 襄阳市远杰精密机械有限公司 | Full-automatic nucleic acid extraction instrument with reduced sample pollution probability |
-
2004
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