JP2006204227A - 核酸抽出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 核酸抽出カートリッジ11を保持するカートリッジホルダ61と、廃液容器12及び回収容器13を保持する容器ホルダ62と、カートリッジホルダ61と容器ホルダ62を保持する容器保持台63とを備え、カートリッジホルダ61が核酸抽出カートリッジ11を保持し、容器ホルダ62が廃液容器12及び回収容器13を保持し、これらカートリッジホルダ61及び容器ホルダ62を容器保持台63が保持した状態で、容器保持台63が装置本体2に対して脱着自在とした。
【選択図】 図1
Description
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)。
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、装置を小型化する等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、一部のフィルターチューブの吸引が終了してその抵抗がなくなると、他のフィルターチューブに作用する減圧が小さくなって粘度の高い試料液の処理が終了しない場合が生じる。その減圧容量を増大することは装置の小型化を図る際の障害となり、減圧容積が大きいために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。一方、粘度の低い試料液では、フィルターチューブより勢いよく液が排出されて、泡状の飛沫が隣接するフィルターチューブ及びラックに付着してコンタミネーションを生じ、精度低下を招く問題がある。
核酸抽出装置1は、基本的に図22(a)〜(g)に示すような抽出工程によって核酸の抽出を行う。まず図22の(a)工程で、廃液容器12上に位置するカートリッジ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(b)工程で、カートリッジ11に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜11bを通して試料液Sを通過させ、この核酸吸着性多孔膜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。
図20に示すように、核酸抽出の準備作業は、装置本体2外に取り出されたラック6に廃液容器12及び回収容器13をそれぞれセットした後、装置本体2の容器保持台22に載置し、更に、カートリッジ11を装置本体2内に配置されたカートリッジホルダ21に手動でセットすることにより行われる。このとき、カートリッジ11と、廃液容器12及び回収容器13とが互いに対応する位置に配置される必要がある。即ち、これらが対応する位置に配置されていないと、対応しないもの同士で処理が為されるエラーの生じることは勿論、核酸抽出工程においてカートリッジ11から排出される廃液、洗浄液W及び回収液Rが、廃液容器12または回収容器13外に排出されてしまい、回収できないばかりでなく、装置本体2の内部を汚染する虞もある。
(1) フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸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る一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸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前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、前記核酸抽出カートリッジを保持する第1の構造体と、前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第2の構造体と、前記第1の構造体と前記第2の構造体を保持する第3の構造体とを備え、前記第1の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第2の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第1、第2の構造体を前記第3の構造体が保持した状態で、該第3の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。
図1は核酸抽出装置の一実施形態であって前面カバーが開放された状態を示す斜視図、図2は前面カバーが閉じられた状態にある核酸抽出装置の外観斜視図、図3は核酸抽出装置の移動ヘッドの概略構成図、図4は核酸抽出装置の概略ブロック構成図、図5は保持機構の斜視図、図6は保持機構の分解斜視図である。
なお、本実施形態の核酸抽出装置100に用いられるカートリッジは、図21において既に説明したものと同様のカートリッジ11が用いられる。
<保持機構>
保持機構3は、図5及び図6に示すように、第1の構造体であるカートリッジホルダ61と、第2の構造体である容器ホルダ62と、第3の構造体である容器保持台63とからなる。容器保持台63には、カートリッジホルダ61及び容器ホルダ62がそれぞれ位置決めされた状態で載置される。カートリッジホルダ61及び容器ホルダ62が載置された容器保持台63は、更に、載置台64上に載置される。
図8(a)に示すように、載置台64は、フック部64dを装置本体2の後壁28に形成された矩形係止穴28a(図7参照)に挿入、係合することにより、基部64aが作動部材31の下方に位置すると共に、両側壁64b,64cが作動部材31の両脇側に配置されるようにして装置本体2に設置される。従って、作動部材31は、両側壁64b,64cの間で前後方向及び上下方向に自在に移動する。
加圧エア供給機構4は、図4に示すように、容器ホルダ62に対して昇降移動する可動体としての移動ヘッド40と、この移動ヘッド40に設置された単一の加圧ノズル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、加圧ノズル41側に設置され給気経路を開閉する開閉バルブ45と、加圧ノズル41側に設置された圧力センサ46と、加圧ノズル41を昇降動作させるノズル昇降手段を備えている。ノズル昇降手段は、パルスモータ等のノズル昇降モータ81とこれに接続されるネジ−ナット機構により昇降動作を実現している。この構成により、順次カートリッジ11に加圧エアを送給する。そして、エアポンプ43と、リリーフバルブ44と、加圧ノズル41はそれぞれ制御部70からの制御指令に基づいて動作する。
分注機構5は、図1、図3、図4,及び図7に示すように、カートリッジホルダ61上をカートリッジ11の並び方向に移動可能な前述の移動ヘッド40に、一体に搭載された洗浄液分注ノズル51w及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、廃液容器台23に載置された廃液容器57等を備える。
まず、図8(a)に示すように、載置台64のフック部64dを装置本体2の後壁28に形成された矩形係止穴28a(図7参照)に挿入、係合して、基部64aを作動部材31の下方に位置させ、且つ両側壁64b,64cが作動部材31の両側を挟持するように装置本体2に設置する。
なお、このときの移動ヘッド40は、廃液容器57の直上に位置して、カートリッジ11上の空間を空けている。
次いで、開閉バルブ45を閉作動するのに続いて、加圧ノズル41をノズル昇降モータ81により上昇させてヘッド移動モータ26を駆動して移動ヘッド40をカートリッジ11の配列ピッチ分移動させる。そして、次の2番目のカートリッジ11に対して同様に加圧エアを所定量供給する。
次に、移動ヘッド40の加圧ノズル41が下降して、加圧ノズル41の下端部がカートリッジ11の上端開口11eに圧接して密閉してから、前述と同様に開閉バルブ45を開作動してカートリッジ11に加圧エアを供給する。圧力が作用した洗浄液Wは、核酸吸着性多孔膜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。全部のカートリッジ11における洗浄液Wが全て核酸吸着性多孔膜11bを通過して排出されると、移動ヘッド40が初期の位置まで作動される。なお、洗浄処理を複数回行う場合には上記動作を繰り返す。
加圧エアが前述同様に供給され、圧力が作用した回収液Rは、核酸吸着性多孔膜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、移動ヘッド40が最初の廃液容器57直上の待避位置に移動して、一連の動作が終了する。
また、保持機構3(カートリッジホルダ61、容器ホルダ62及び容器保持台63)を複数組備えておけば、上述した核酸抽出動作中に次の試料液Sの準備作業を行うことができ、より効率的な連続抽出作業が可能となる。
次に、図16から図18を参照して保持機構の変形例について説明する。
図16は変形例の保持機構の斜視図、図17は容器ホルダが正しい方向から装填される状態を示す平面図、図18は容器ホルダが誤った方向から装填される状態を示す平面図である。
なお、その他の部分については、前述した保持機構3と同様であるので、同一部分には同一符合または相当符合を付して説明を簡略化または省略する。
上記カートリッジ11に内有する核酸吸着性多孔膜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。
特にトリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物を好ましく使用することができる。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比(質量比)は、99:1〜1:99である事が好ましく、90:10〜50:50である事がより好ましい。
又、鹸化率を変えるには、水酸化ナトリウムの濃度を変えて鹸化処理を行えば良い。鹸化率は、NMR、IR又はXPSにより、容易に測定することができる(例えば、カルボニル基のピーク減少の程度で定めることができる)。
有機材料の多孔性膜にグラフトポリマー鎖を結合する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、多孔性膜を起点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマー鎖とする2つの方法がある。
基材に結合しているグラフトポリマー鎖を形成するのに有用な化合物は、重合可能な二重結合を有しており、核酸の吸着に関与する親水基を有するという、2つの特性を兼ね備えていることが必要である。これらの化合物としては、分子内に二重結合を有していれば、親水基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーのいずれの化合物をも用いることができる。特に有用な化合物は親水基を有するモノマーである。
特に有用な親水基を有するモノマーの具体例としては、次のモノマーを挙げることができる。例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート等の水酸性基含有モノマーを特に好ましく用いることができる。また、アクリル酸、メタアクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー、もしくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩も好ましく用いることができる。
多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる場合は、グラフトポリマー鎖の末端の官能基と反応する官能基を無機材料に導入し、そこにグラフトポリマーを化学結合させる。また、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する場合は、二重結合を有する化合物を重合する際の起点となる官能基を無機材料に導入する。
そして、以上に説明した核酸吸着性多孔性膜は、カートリッジの形状に応じて、膜状以外の形態にすることができる。例えば、チップ状やブロック状等とすることができる。
7 移動手段
11 カートリッジ(核酸抽出カートリッジ)
11b フィルター部材(核酸吸着性多孔膜)
12 廃液容器
13 回収容器
61 カートリッジホルダ(第1の構造体)
62 容器ホルダ(第2の構造体)
62e 縦突起(挿入方向規制手段)
63 容器保持台(第3の構造体)
63e 把持部材
63k 横突起(挿入方向規制手段)
75 本体部
75a 凹部
100 核酸抽出装置
S 試料液
W 洗浄液
R 回収液
Claims (8)
- フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸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る一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸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前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、
前記核酸抽出カートリッジを保持する第1の構造体と、
前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第2の構造体と、
前記第1の構造体と前記第2の構造体を保持する第3の構造体とを備え、
前記第1の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第2の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第1、第2の構造体を前記第3の構造体が保持した状態で、該第3の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。 - 前記第1及び第2の構造体が前記第3の構造体に保持された場合に、前記第1の構造体に保持された前記核酸抽出カートリッジが、前記第2の構造体に保持された前記廃液容器に対向配置されていることを特徴とする請求項1記載の核酸抽出装置。
- 前記第2の構造体を前記第1の構造体に対して相対移動させ、前記核酸抽出カートリッジの下方に前記廃液容器と前記回収容器のいずれかを配置させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の核酸抽出装置。
- 前記核酸抽出カートリッジ、前記廃液容器、及び前記回収容器の組が、それぞれ複数組備えられたことを特徴とする請求項2又は請求項3記載の核酸抽出装置。
- 前記第3の構造体の両脇側に一対の把持部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の核酸抽出装置。
- 少なくとも前記第3の構造体の前記装置本体への装着位置近傍における前記装置本体の正面側方に、前記第3の構造体の側方空間を確保するため、該装置本体の正面側から背面側に窪む凹部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の核酸抽出装置。
- 前記第2の構造体を前記第3の構造体に保持させる際、前記第2の構造体を前記第3の構造体の内側に挿入する挿入経路の途中に、前記第2の構造体の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の核酸抽出装置。
- 前記挿入方向規制手段が、
前記第3の構造体の挿入経路における内側側壁の片側に、該内側側壁から突設された第1の突起と、
前記第2の構造体を前記第3の構造体の内側に前記特定方向に挿入した場合に、前記第3の構造体の第1の突起とは反対側の内側側壁に対面する前記第2の構造体の外側壁面に突設された第2の突起と、を有し、
前記第1の突起と前記第2の突起とが、前記第2の構造体が前記特定方向に挿入された場合は干渉せず、特定方向とは逆の方向に挿入された場合に相互に干渉して挿入動作を規制することを特徴とする請求項7記載の核酸抽出装置。
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