JP3425902B2

JP3425902B2 - 検体の前処理装置

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Publication number: JP3425902B2
Application number: JP24511699A
Authority: JP
Inventors: 智也桜井; 敏昭横林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2003-07-14
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001074756A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検体の前処理装置
に関し、特に、核酸を含有する物質からの核酸を回収す
るための検体の前処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分子生物学の進歩によって、遺伝子に関
する数々の技術が開発され、また、それらの技術により
多くの疾患性の遺伝子が分離・同定された。その結果、
医療の分野でも、診断、或いは、検査法に分子生物学的
な技法が取り入れられ、従来不可能であった診断が可能
となったり、検査日数の大幅短縮が達成されつつある。

【０００３】この急激な進歩は、主として、核酸増幅
法、特に、ＰＣＲ法（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｃｈａｉ
ｎｒｅａｃｔｉｏｎ：ポリメラーゼ連鎖反応、Ｓａｉ
ｋｉｅｔａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２３９，４
８７−４９１（１９８８））に依るところが大きい。

【０００４】ＰＣＲ法は、溶液中の核酸を配列特異的に
増幅することが可能なため、例えば、血清中に極微量し
か存在しないウイルスをそのウイルスの遺伝子である核
酸を増幅し検出することにより、間接的に証明できる。

【０００５】しかし、このＰＣＲ法を臨床の場で日常検
査に使用した際に、いくつかの問題が存在する。その中
でも特に、検体の前処理における核酸の抽出、精製工程
の重要性が指摘されてる（大島ほか，ＪＪＣＬＡ，
２２（２），１４５−１５０（１９９７））。これは、
核酸精製時に除去し得なかった阻害因子の影響によるも
のであり、この阻害因子としては、血液中のヘモグロビ
ン、抽出工程で使用される界面活性剤等が知られてい
る。

【０００６】また、抽出工程に関しては、用手法による
煩雑な操作と熟練者による多大な労力が必要とされる。
そのため、病院の検査室へ新規に遺伝子検査を導入する
際の障害となっており、この工程の自動化が熱望されて
いる。

【０００７】また、分子生物学的な研究を行う機関で
は、遺伝子組換え操作を行うための材料として、プラス
ミドＤＮＡが頻繁に使用されているが、省力化の点等か
ら、検査室の場合と同様に、核酸を抽出し精製する工程
の自動化が望まれている。

【０００８】核酸を含有する生物試料から阻害因子を含
まない精製度の高い状態で核酸を回収するための既知の
方法としては、タンパク質分解酵素の存在下で、生物試
料に界面活性剤を作用させ、核酸を遊離状とし、フェノ
ール（及び、クロロフォルム）と混合し、遠心分離器に
よる水相・有機相分離を数回行った後、水相からアルコ
ールにより沈殿物の形で核酸を回収する方法が知られて
いる。

【０００９】しかし、この調製方法は、工程内に劇物で
あるフェノール等の有機溶剤を使用する、或いは、遠心
分離工程を必要するため、遠心分離器のロータへの容器
の出し入れや遠心分離後の溶液の分取などの自動化が非
常に困難である、という問題が存在する。

【００１０】また、上記の水相・有機相分離を利用した
方法以外にも、カオトロピック物質の存在下でガラス表
面に核酸が結合する性質を利用して、アガロースゲルか
らＤＮＡを回収する方法（Ｂ．Ｖｏｇｅｌｓｔｅｉｎ
ａｎｄＤ．Ｇｉｌｌｅｓｐｉｅ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ
ｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，７６（２），６１５−
６１９（１９７９））が報告されている。

【００１１】この方法では、劇物であるフェノールの使
用は避けられるが、ガラス表面に核酸を結合した後のガ
ラスと溶液の分離には遠心分離工程を必要とするため、
上記の水相・有機相分離と同様に遠心分離工程の自動化
が問題となる。

【００１２】遠心分離工程を回避するための先行技術と
しては、抗原抗体反応反応を利用した免疫分析装置にお
けるＢ／Ｆ（ｂｏｎｄｆｏｒｍ／ｆｒｅｅｆｏｒ
ｍ）分離技術が応用可能である。

【００１３】また、本技術への応用が好適な技術として
は、サンプルプローブチップにくびれを有し、そのくび
れとくびれの間に抗体を物理的あるいは化学的に結合さ
せた樹脂を充填する技術が存在する（特開昭６３−８８
４５６号公報）。

【００１４】この先行技術において、抗体を結合させた
樹脂の変わりにシリカを含有する固相を使用することに
より核酸の回収に応用可能であるが、固相をくびれとく
びれの間に封入するため、サンプルプローブチップの成
形が非常に困難となる。

【００１５】そのため、具体的には図７、或いは、図８
に示すような形状の核酸捕捉チップ３１を作成し、液体
吸排用可動ノズルとの組み合わせにより核酸の回収に好
適となる。

【００１６】つまり、核酸を含む検体を固相３８又は４
１に数回往復通過させて、固相３８又は４１に捕捉させ
るものである。なお、４０は固相３８を核酸捕捉チップ
３１内に保持するための保持材である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、核酸
を回収する技術においては、核酸を含む検体を固相３８
又は４１に数回往復通過させて、固相３８又は４１に捕
捉させる必要があるため、固相３８又は４１の良否が核
酸の回収量に大きく影響する。このため、核酸捕捉チッ
プ３１の固相３８又は４１の良否を核酸回収処理中に自
動的に判別することができれば非常に便利である。

【００１８】そこで、特開平２−１８４７６２号公報又
は特開平６−２７１２０号公報に記載された技術を利用
することが考えられる。つまり、これらの公報に記載さ
れた技術は、サンプルを吸引するノズルの吸引口が閉塞
状態であるか否かを、ノズルの吸引動作が開始されてか
ら、例えば一定時間経過後のノズル内の圧力を検出し、
圧力変化率が所定値以上であれば、ノズルの吸引口が閉
塞状態であると判断するものである。

【００１９】しかしながら、これらの公報に記載された
技術は、正常時にはその先端部分には、固相等を有して
いない状態のノズルの先端の閉塞状態を判断する技術で
あるため、核酸捕捉チップの先端部分に予め配置されて
いる固相の良否を判断する技術に、そのまま適用したと
しても、正確な判断は困難である。

【００２０】つまり、核酸捕捉チップの場合は、サンプ
ルが固相を通過することが前提条件であるため、サンプ
ルの吸引開始時から十分な量のサンプルを吸引するまで
のチップ内圧力変化は、上記公報に記載のノズルの圧力
変化とは同等なものとはいえない。核酸捕捉チップの場
合は、サンプルの吸引開始時から一定時間後に、所定の
圧力値又は圧力変化率を満足していたとしても、その
後、さらにサンプルを吸引して固相を通過させる必要が
あるため、十分なサンプルを吸引する前に、固相が劣化
することも考えられる。このようなときには、上記公報
記載の技術では、固相の劣化を判断することは困難であ
る。

【００２１】したがって、その先端部分に有する、サン
プルを通過させる固相の劣化を正確に判断することがで
きる技術の実現が望まれていた。

【００２２】本発明の目的は、ノズル内に有する、サン
プルを接触させる固相の劣化を正確に判断することがで
きる検体の前処理装置を実現することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）液体である検体と接触する固相を設置した配管
と、圧力発生源と、この圧力発生源の動作による圧力変
化により上記固相を介して上記配管に液体の吸引と吐出
とを行い、検体の前処理を行う検体の前処理装置におい
て、上記配管内の圧力変化を検知する圧力検知手段と、
上記圧力発生源の動作中であって、圧力発生源の動作開
始時から配管内の圧力値が安定すべき時間経過後におけ
る上記配管内の圧力値が第１の圧力範囲内であるか否か
を判断し、第１の圧力範囲内でない場合には、上記固相
は不良であると判断し、上記配管内の圧力値が第１の圧
力範囲内である場合には、上記圧力発生源の動作停止時
における上記配管内の圧力値が第２の圧力範囲内である
か否かを判断し、第２の圧力範囲内ではないときには、
上記固相は不良であると判断する判断手段とを備える。

【００２４】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記配管の先端部分にはチップが設置され、上記固相は
上記チップに配置される。

【００２５】（３）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、上記判断手段が判断した上記固相の状
態に基づいて、警告表示を行う手段を備える。

【００２６】（４）また、好ましくは、上記（１）、
（２）、（３）において、上記固相は、検体中の特定の
成分を捕捉する機能を備える。

【００２７】（５）また、好ましくは、上記（４）にお
いて、上記固相はシリカを含有する物質であり、捕捉す
る特定の成分は核酸である。

【００２８】（６）また、好ましくは、上記（３）、
（４）、（５）において、上記配管の先端部分にはチッ
プが設置され、上記固相は上記チップに配置され、上記
チップが検体毎に交換可能である。

【００２９】（７）また、好ましくは、上記（１）、
（２）、（３）、（４）、（５）、（６）において、上
記配管の先端部分にはチップが設置され、上記固相は上
記チップに配置され、上記チップを配管に取り付けた状
態で特定の溶液に接触させ、上記圧力発生源により配管
内を減圧にし、上記判断手段は、圧力発生源の作動後の
配管内の圧力変化を経時的に検知することにより固相の
状態を判断する機能を備える。

【００３０】（８）また、好ましくは、上記（６）、
（７）において、上記チップと検体とが接触する前段階
で上記固相の状態を判断し、固相が不良と判断した場合
に、自動的に新規チップに交換する機能を備える。

【００３１】（９）また、上記（７）において、上記特
定の溶液に検体を使用し、固相を不良と判断した場合
に、検体を吐出した後、自動的に新規チップに交換する
機能を備える。（１０）核酸を含む液体から核酸を捕捉する固相を有す
る核酸捕捉チップの取り付け及び取り外しが可能な配管
と、核酸捕捉チップへの液体の吸引及び核酸捕捉チップ
からの液体の吐出を行う圧力発生源とを含む核酸回収装
置であって、上記配管内の圧力変化を検知する圧力検知
手段と、圧力発生源を動作させて核酸捕捉チップ内に液
体を吸引し、圧力発生源の動作を停止した後に、配管内
の圧力が所定の範囲外であるときには、核酸捕捉チップ
から液体を吐出し、核酸捕捉チップを配管から取り外
し、新たな核酸捕捉チップを配管に取り付け、この取り
付けられた新たな核酸捕捉チップ内に上記吐出された液
体を吸引させる機構制御部とを備える。

【００３２】配管の内部へ検体を吸引する際、圧力発生
開始時点から一定時間経過後に配管内の圧力を計測し、
第１の圧力範囲内であれば、さらに、圧力発生を停止し
た時間において、配管内の圧力を計測し、第２の圧力範
囲内であれば、ノズル内の固相は正常と判定し、所定の
回数吸引と吐出を繰り返し、固相と検体とを接触させ
る。

【００３３】したがって、ノズル内に有する、検体を接
触させる固相の劣化を正確に判断することができる検体
の前処理装置を実現することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態であ
る検体の前処理装置１００の原理構成概略図、図２は上
記検体の前処理装置の外観図、図３は上記装置の平面
図、図４は上記装置の動作制御ブロック図、図５はノズ
ルへのチップの取り付け動作説明図、図６はノズルから
のチップの取り外し動作説明図、図９はノズル又は配管
内の圧力変化を示す図である。

【００３５】シリンジ（圧力発生源）１０、３２は、そ
れぞれ独立に、且つ、自動的に液体の吸引と吐出の制御
を行うことが出来る。シリンジ１０、３２は、それぞれ
配管４２、ノズルホルダー１７、配管３５、ノズルホル
ダー３４を介して、ノズル３６、３９に、それぞれ独立
に接続されている。また、分注ノズル３６、液体吸排用
可動ノズル３９はノズルホルダー１７、３４にそれぞれ
固定されており、ノズルホルダー１７、３４は、それぞ
れアーム１６、３３にＹ方向（図２のアーム１６、３３
の長手方向）、Ｚ方向（図２のアーム１６、３３の長手
方向に直交する方向）への移動が可能な状態で固定され
ている。

【００３６】アーム１６、３３は、それぞれ独立にＸ方
向（上記Ｙ方向及びＺ方向にの両方向に直交する方向）
への移動が可能であり、Ｚ方向の位置に互いに差を持た
せる事により、Ｘ方向に一部分をオーバーラップするこ
とができる。これにより、ノズルホルダー１７、３４と
アーム１６、３３の動作の組み合わせにより、装置平面
状の主要な部分へノズルの移動することができる。

【００３７】また、ノズルホルダー３４とシリンジ３２
との間の配管３５には圧力センサ１０１が取り付けられ
ている。そして、この圧力センサ１０１により配管３５
内の圧力変化を電気信号に変換する。電気信号に変換さ
れた圧力変化は、増幅器１０２により増幅され、ＰＣ
（パソコン）６０に圧力変化の情報として取り込まれ、
処理される。６５は、機構制御部であり、この機構制御
部６５はＰＣ６０からの指令により、ノズルホルダー３
４、シリンジ３２等の動作を制御する。

【００３８】分注チップホルダー１４（図２、図３）に
は分注チップを収納することができ、装置上に同じチッ
プホルダーを計３個（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）設置す
ることができる。また、反応容器ラック２３には反応容
器２４が４８本設置でき、精製品ラック２５には精製品
収納容器２６が４８本設置できる。

【００３９】また、装置上には、洗浄液ボトル１９、溶
離液ボトル２０、希釈液ボトル２１、結合促進剤ボトル
２２をそれぞれ１ボトルづつ設置できる。そして、核酸
捕捉チップラック３０には、分注チップ３１を４８本設
置することができる。

【００４０】アーム１６とノズルホルダー１７の動作を
制御することにより、チップホルダー１４（１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ）上の目的とする分注チップ１５の上方へ
ノズル３６を移動させた後、下方へノズルホルダー１７
を移動し、分注チップ１５の所定の位置とノズル３６と
を接触させる。これにより、ノズル３６の先端に分注チ
ップ１５を自動的に取り付けることができる。これと同
様の制御をノズル３９、ノズルホルダー３４、アーム３
３に対して行うことにより、ノズル３９の先端に核酸捕
捉チップ３１を取り付けることができる。

【００４１】アーム１６とノズルホルダー１７とを動作
制御することにより、チップ抜き２７の手前上方へノズ
ル３６を移動させた後、ノズルホルダー１７によりノズ
ル３６と分注チップ１５との接合部がチップ抜き２７よ
りも下部になるように移動され、更に、ノズル３６をチ
ップ抜き２７の方向へ移動させる。

【００４２】その後、ノズル３９の一部をチップ抜き２
７に接触したままノズルホルダー１７を上方に移動させ
ることにより、ノズル３６から分注チップ１５を自動的
に取り外すことができる。つまり、図６に示すような状
態となる。

【００４３】これと同様の制御をノズル３９、ノズルホ
ルダー３４、アーム３３に対して行うことにより、ノズ
ル３９から核酸捕捉チップ３１を取り外すことができ
る。また、チップ抜き２７を、使用するチップの種類に
応じて、それぞれ設置することにより廃棄チップの分別
収集を行うことも可能である。

【００４４】液受け１１、２８は、ノズル３６、３９か
らの吐出液を受ける事が可能で、それぞれのホームポジ
ションにおいて機能し、受けた液体は廃液として送られ
る。洗浄部１８は、流水の吐出によりノズルホルダー１
７にノズル３６を介して取り付けられた分注チップ１５
を洗浄することができる。

【００４５】図７に示した核酸捕捉チップ３１は、チッ
プ内の先端部上下に保持材４０が設置され、これら２つ
の保持材４０により固相３８が封入された状態が維持で
きるように作成されている。この核酸捕捉チップ３１
は、図２に示した装置上の核酸捕捉チップラック３０に
収納可能である。

【００４６】ここで、保持材４０としては、使用する液
体及び気体に対し耐食性と通過性を有し、且つ、固相３
８の通過を阻止できる物質であれば利用可能だが、非特
異的なタンパク質や核酸等の吸着は核酸溶液の精製度や
収率に影響を与えるため、非特異吸着の少ない物質の使
用が望ましい。

【００４７】ここでは、保持材４０としてポリプロピレ
ンを使用し、チップ３１内部への固定には、接着剤の使
用は固相３８内部への浸漬による通水及び通気性の阻害
を引き起こす可能性があり好ましくないため、圧入によ
り設置した。また、固相３８は、ガラス粒子、石英粒
子、石英濾紙、石英ウール、あるいは、それらの破砕物
や加工物など、酸化ケイ素を含有する物質であれば使用
することができるが、ここでは、保持材４０の隙間より
も粒径の大きな石英粒子を用いた。

【００４８】また、図８に示した核酸捕捉チップ３１
は、このチップ３１の内径の一部と同等の外径を有する
固相４１を配置し、この固相４１がチップ３１内に保持
できるように作成されている。そして、図８に示したチ
ップ３１は、図２に示した装置上の核酸捕捉チップラッ
ク３０に収納可能である。

【００４９】ここで、固相４１は通水及び通気性を有し
た酸化ケイ素含有物質で、且つ、固相４１単独でチップ
３１内部に保持可能であれば形状等に制限はない。ただ
し、接着剤の使用は固相４１内部への浸漬による通水及
び通気性の阻害、或いは、固相表面の化学的・物理的修
飾を引き起こす可能性があるため好ましくない。

【００５０】ここでは石英粒子を通水及び通気可能な状
態で、且つ、チップ３１内部の一部と同等な外径を有す
る状態に焼結した物質（石英焼結体）を固相４１とし、
核酸捕捉チップ３１の上部より圧入して使用した。固相
４１が使用或いは輸送等に際して、破砕が発生する可能
性が高い場合、或いは、輸送中等にチップ３１外へ飛び
出す可能性がある場合は、図７に示したチップ３１と同
様に保持材４０により挟み込む形を取ってもよい。

【００５１】次に、図４を参照して、前処理装置１００
の動作制御ブロックを説明する。図４において、シリン
ジ１０、３２は、ＰＣ６０が機構制御部６５により、そ
れぞれステッピングモータ７１、７２を制御することに
より動作が制御される。また、ノズルホルダー１７、３
４は、ＰＣ６０が機構制御部６５により、それぞれステ
ッピングモータ７３、７４を制御することにより動作が
制御される。アーム１６、３３は、ＰＣ６０が機構制御
部６５により、それぞれＡＣサーボモータ７５、７６を
制御することにより動作が制御される。

【００５２】操作者の指令は、キーボード６１を介して
ＰＣ６０に供給される。また、ＰＣ６０の制御により、
種々の情報がＣＲＴ６２に表示される。例えば、固相が
不良であると判断された場合には、その旨を警告する表
示をＣＲＴ６２により行う。

【００５３】次に、核酸を有する検体の核酸を捕捉し、
回収するための動作を説明する。アーム１６とノズルホ
ルダー１７の動作を制御することにより、ノズル３６に
分注チップ１５を所定の動作により取り付ける。その
後、アーム１６とノズルホルダー１７、及び、シリンジ
１０の動作を制御することにより、結合促進剤ボトル２
２から所定量の結合促進剤を分注チップ１５に吸引し、
更に、所定量の空気を吸引する。そして、分注チップ１
５を洗浄台１８へ移動し、分注チップ１５の外壁を流水
洗浄する。

【００５４】分注チップ１５の外壁の洗浄後、ノズルホ
ルダー１７を検体ラック１２上の所定の検体１３の位置
へ移動し、シリンジ１０の動作を制御することにより所
定量の検体が分注チップ１５に吸引される。そして、分
注チップ１５の検体の吸引後、ノズルホルダー１７を反
応容器ラック２３上に移動し、ラック２３の所定の反応
容器２４に分注チップ１５内の検体の全量を吐出する。

【００５５】検体を反応容器２４へ吐出した後、更に反
応容器２４内の検体を分注チップ１５により吸引と吐出
を行うことにより検体と結合促進剤を混合する。検体と
結合促進剤との混合後、ノズルホルダー１７をチップ抜
き２７の位置へ移動し、上述した所定の動作によりノズ
ル３６から分注チップ１５を取り外す。

【００５６】アーム３３とノズルホルダー３４の動作を
制御にすることより、ノズル３９に核酸捕捉チップ３１
を所定の動作により取り付ける。その後、ノズルホルダ
ー３４を反応容器ラック２３上の上記混合液（検体と結
合促進剤との混合液）の入った反応容器２４に移動す
る。そして、シリンジ３２の動作を制御することによ
り、核酸捕捉チップ３１の内部へ上記混合液を吸引す
る。

【００５７】このとき、核酸捕捉チップ３１内の固相３
８又は４１が不良であると、十分に核酸を捕捉すること
が困難となる。このため、固相３８又は４１の良否が、
核酸捕捉チップ３１の内部へ上記混合液を吸引するとき
に判定される。なお、固相の良否の判定は、ＰＣ６０が
行うものである。また、後述する経過時間の判断もＰＣ
６０が行うものである。

【００５８】上記固相３８又は４１の良否の判定につい
て以下に説明する。核酸捕捉チップ３１の内部へ上記混
合液を吸引する際の配管３５内の圧力変化を経時的に検
知した結果を図９に示す。

【００５９】図９において、横軸は時間を表し、時間０
はシリンジ３２の動作により、上記混合液の吸引のため
に配管３５内の減圧を開始した時間を示す。また、縦軸
は、流路（配管３５）内での圧力変化を表す。

【００６０】減圧開始時点から一定時間ｔ１経過後（固
相３８、４１が正常である場合に、配管３５内の圧力が
安定値付近となる時間であり図９の例では約０．１５
ｓ）に配管３５内の圧力を計測する。計測した圧力値
が、所定の圧力範囲ｒ１内（図９の例では約−０．０２
５〜−０．０６ｋｇｆ／ｃｍ²）か否かを判定して、範
囲外であった場合には、核酸捕捉チップ３１内に吸引し
た液体を全て吐出した後、核酸捕捉チップ３１をノズル
３９から取り外し、新規な核酸捕捉チップ３１をノズル
３９に接続する。そして、核酸捕捉チップ３１により一
度吸引吐出した溶液を再吸引し、減圧開始時点から一定
時間ｔ１経過後に配管３５内の圧力を計測する。

【００６１】配管３５内の圧力値が、圧力範囲ｒ１内で
あれば、シリンジ３２の動作を停止した時間ｔ２（図９
の例では約５ｓ）において、配管３５内の圧力を計測す
る。計測した圧力値が、所定の圧力範囲ｒ２内（図９の
例では約−０．０４〜−０．０７５ｋｇｆ／ｃｍ²）か
否かを判定して、範囲外であった場合には、核酸捕捉チ
ップ３１内に吸引した液体を全て吐出した後、核酸捕捉
チップ３１をノズル３９から取り外し、新規な核酸捕捉
チップ３１をノズル３９に接続する。そして、核酸捕捉
チップ３１により一度吸引吐出した溶液を再吸引し、減
圧開始時点から一定時間ｔ１経過後に配管３５内の圧力
を計測する。

【００６２】そして、時間ｔ１における圧力範囲ｒ１を
満足し、さらに、時間ｔ２における圧力範囲ｒ２を満足
する場合には、シリンジ３２の動作を停止した時点から
一定時間ｔ３（図９の例ではｔ２から約１ｓ）経過後
に、配管３５内の圧力を計測する。そして、計測した圧
力値が圧力範囲ｒ３内（図９の例では約０．０２〜−
０．０１ｋｇｆ／ｃｍ²）か否かを判定する。

【００６３】計測した圧力値が圧力範囲ｒ３内でなけれ
ば、核酸捕捉チップ３１内に吸引した液体を全て吐出し
た後、核酸捕捉チップ３１をノズル３９から取り外し、
新規な核酸捕捉チップ３１をノズル３９に接続する。そ
して、核酸捕捉チップ３１により一度吸引吐出した溶液
を再吸引し、上述した固相３８、４１の良否判定を実行
する。

【００６４】計測した圧力値が圧力範囲ｒ３内であれ
ば、核酸捕捉チップ３１内の固相３８、４１は正常と判
定し、所定の回数吸引と吐出を繰り返し、固相３８、４
１と混合液とを接触させる。

【００６５】つまり、吸引のための減圧開始から一定時
間ｔ１経過後、シリンジ３２の動作を停止した時点ｔ
２、この時点ｔ２から一定時間ｔ３経過後における配管
３５内の圧力値を計測し、吸引した混合液の粘性から予
想される流路内圧力値が個体差の範囲内か否かを判定
し、範囲ｒ１、ｒ２、ｒ３の全てを満足する場合に、固
相３８、４１が正常であると判定する。

【００６６】上述したように、固相３８、４１を判定す
ることにより、固相３８、４１の良否を正確に判定し
て、正常な固相３８、４１に十分な量の混合液を往復通
過させ、核酸を捕捉させることができる。なお、場合に
よっては、時点ｔ２からｔ３時間経過後の判定は省略す
ることも可能である。

【００６７】固相３８、４１を正常と判定し、所定の回
数、吸引と吐出とを繰返した後、核酸捕捉チップ３１内
に反応容器２４内の混合液を吸引した後、アーム３３、
ノズルホルダー３４の動作制御により、チップ３１を廃
液口２９へ移動する。そして、核酸捕捉チップ３１内の
混合液をシリンジ３２の制御により廃液口２９へ吐出す
る。混合液の廃液口２９への吐出後、アーム３３、ノズ
ルホルダー３４の動作制御により液受け２８へチップ３
１を移動する。

【００６８】アーム１６とノズルホルダー１７の動作を
制御することにより、ノズル３６に分注チップ１５を取
り付けた後、アーム１６とノズルホルダー１７、及びシ
リンジ１０の動作を制御することにより洗浄液ボトル１
９から所定量の洗浄液を吸引する。そして、ノズルホル
ダー１７を動作させ、反応容器ラック２３上の所定の反
応容器２４上に洗浄液を吐出する。

【００６９】洗浄液の吐出後、アーム１６とノズルホル
ダー１７の動作を制御することにより、ノズルホルダー
１７をチップ抜き２７の位置へ移動し、所定の動作によ
りノズル３６から分注チップ１５を取り外す。

【００７０】ノズルホルダー１７の移動後、アーム３
３、ノズルホルダー３４の動作を制御することにより、
洗浄液の入った反応容器ラック２３上の所定の反応容器
２４に核酸捕捉チップ３１を移動し、シリンジ３２の動
作により核酸捕捉チップ３１内へ洗浄液を吸引する。洗
浄液の吸引後、シリンジ３２の動作により、所定の回数
吸引と吐出を繰り返し、固相３８を洗浄液により洗浄す
る。

【００７１】所定の回数、吸引と吐出を繰返した後、核
酸捕捉チップ３１内に反応容器２４内の洗浄液を吸引し
た後、アーム３３、ノズルホルダー３４の動作を制御す
ることにより核酸捕捉チップ３１を廃液口２９へ移動
し、核酸捕捉チップ３１内の洗浄液をシリンジ３２の動
作により吐出する。洗浄液の吐出後、アーム３３、ノズ
ルホルダー３４の動作により核酸捕捉チップ３１を液受
け２８へ移動させる。

【００７２】必要に応じて、上記核酸洗浄工程は所定の
回数繰返す。その際には、上記核酸洗浄工程をそのまま
繰返してもよいが、複数回分の洗浄液を分注チップ１５
に吸引し、必要量を反応容器２４へ吐出する。そして、
洗浄液の吐出後、液受け１１の位置へ移動し、核酸捕捉
チップ３１の洗浄操作後、再び必要量の洗浄液を反応容
器２４へ分注チップ１５により吐出することにより、効
率良く上記核酸洗浄工程を繰返すことが出来る。

【００７３】次に、アーム１６とノズルホルダー１７の
動作を制御することにより、ノズル３６に分注チップ１
５を取り付けた後、アーム１６とノズルホルダー１７、
及びシリンジ１０の動作により溶離液ボトル２０から所
定量の溶離液を吸引し、ノズルホルダー１７を反応容器
ラック２３上の所定の反応容器２４に溶離液を吐出す
る。

【００７４】溶離液の吐出後、アーム１６とノズルホル
ダー１７の動作を制御することにより、ノズルホルダー
１７をチップ抜き２７の位置へ移動し、所定の動作によ
りノズル３６から分注チップ１５を取り外す。

【００７５】ノズルホルダー１７の移動後、アーム３
３、ノズルホルダー３４の動作を制御することにより、
溶離液の入った反応容器ラック２３上の所定の反応容器
２４に核酸捕捉チップ３１を移動し、シリンジ３２の動
作により核酸捕捉チップ３１内へ溶離液を吸引する。溶
離液の吸引後、シリンジ３２の動作により、所定の回数
吸引と吐出を繰り返し、固相３８と溶離液とを接触させ
る。

【００７６】所定の回数、吸引と吐出を繰返した後、核
酸捕捉チップ３１内に反応容器２４内の溶離液を吸引し
た後、アーム３３、ノズルホルダー３４の動作を制御す
ることにより、精製品ラック２５に収納された所定の精
製品収納容器２６へ核酸捕捉チップ３１を移動し、核酸
捕捉チップ３１内の溶離液をシリンジ３２の動作により
収容容器２６に吐出する。溶離液の吐出後、アーム３
３、ノズルホルダー３４の動作により液受け２８へ核酸
捕捉チップ３１を移動させる。

【００７７】必要に応じて、上記溶離工程は所定の回数
繰り返す。その際には、上記溶離工程をそのまま繰返し
てもよいが、複数回分の溶離液を分注チップ１５に吸引
し、必要量を反応容器２４へ吐出する。そして、溶離液
の吐出後、液受け１１の位置へ分注チップ１５を移動
し、核酸捕捉チップ３１の吸引吐出操作後に、再び必要
量の溶離液を分注チップ１５により反応容器２４へ吐出
することにより、効率良く上記溶離工程を繰返すことが
出来る。

【００７８】上記工程終了後、アーム３３、ノズルホル
ダー３４の動作を制御することにより、ノズルホルダー
３４をチップ抜き２７の位置へ移動し、所定の動作によ
りノズル３９から核酸捕捉チップ３１を取り外す。

【００７９】以上のように、本発明の一実施形態によれ
ば、核酸捕捉チップ３１の内部へ上記混合液を吸引する
際、減圧開始時点から一定時間ｔ１経過後に配管３５内
の圧力を計測し、所定の圧力範囲ｒ１内か否かを判定し
て、範囲外であった場合には、核酸捕捉チップ３１内に
吸引した液体を全て吐出した後、核酸捕捉チップ３１を
新規な核酸捕捉チップ３１をノズル３９に接続する。そ
して、配管３５内の圧力値が、圧力範囲ｒ１内であれば
シリンジ３２の動作を停止した時間ｔ２において、配管
３５内の圧力を計測し、所定の圧力範囲ｒ２内か否かを
判定し、範囲内であれば、シリンジ３２の動作を停止し
た時点から一定時間ｔ３経過後に、配管３５内の圧力を
計測する。そして、計測した圧力値が圧力範囲ｒ３内か
否かを判定する。計測した圧力値が圧力範囲ｒ３内であ
れば、核酸捕捉チップ３１内の固相３８、４１は正常と
判定し、所定の回数吸引と吐出を繰り返し、固相３８、
４１と混合液とを接触させる。

【００８０】したがって、ノズル内に有する、サンプル
を接触させる固相の劣化を正確に判断することができる
検体の前処理装置を実現することができる。

【００８１】なお、上述した例においては、シリンジ３
２により配管３５内を減圧することにより、検体等をノ
ズル内に吸引するように構成したが、検体等を加圧する
ことにより、ノズル内に供給することも可能である。こ
の場合には、固相の良否判定は、配管３５内の加圧変化
を検出して判断すればよい（図９の圧力曲線を正側に反
転させた圧力曲線になると考えられる）。

【００８２】また、本発明は、核酸を含有する材料であ
れば適応可能であるが、特に、全血、血清、喀痰、尿等
の臨床検体、或いは、培養細胞、培養細菌等の生物学的
な試料、或いは、電気泳動後のゲルに保持された状態の
核酸、等が好適である。

【００８３】また、本発明は、ＤＮＡ増幅酵素等の反応
産物や素精製状態の核酸を含む材料に対しても有効であ
る。なお、ここでいう核酸は、２本鎖、１本鎖、或い
は、部分的に２本鎖、もしくは、１本鎖構造を採るＤＮ
Ａ（デオキシリボ核酸）、或いは、ＲＮＡ（リボ核酸）
である。

【００８４】また、本発明における固相は、ガラス粒
子、シリカパウダー、石英濾紙、石英ウール、あるい
は、それらの破砕物、ケイソウ土など、酸化ケイ素を含
有する物質であれば使用することができるが、チップ外
へ固相が出ないようにするために、チップの配管への接
続部の内径よりも先端部の内径を小さくし、且つ、固相
をチップ先端部内径よりも大きな外径を持たせる。ある
いは、チップ内の先端部付近に、固相の外径より孔径の
小さい保持材を設置する。あるいは、固相自体をチップ
内の一部にはめ込める形状で、且つ、内部を液体が通過
できる状態で焼結する。上述したような処置が必要であ
るが、これには公知の加工技術が利用できる。

【００８５】また、核酸と固相の接触確率を高める事に
より、結合効率の向上、及び、作業時間の短縮化が図れ
るため、分注機構により、チップと容器の間で溶液の吸
引、及び吐出操作を複数回行うことが望ましい。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルの内部へ検体を
吸引する際、圧力発生開始時点から一定時間経過後に配
管内の圧力を計測し、第１の圧力範囲内であれば、さら
に、圧力発生を停止した時間において、配管内の圧力を
計測し、第２の圧力範囲内であれば、ノズル内の固相は
正常と判定し、所定の回数吸引と吐出を繰り返し、固相
と検体とを接触させる。

【００８７】したがって、ノズル内に有する、サンプル
を接触させる固相の劣化を正確に判断することができる
検体の前処理装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である検体の前処理装置の
原理構成概略図である。

【図２】図１に示す前処理装置の外観図である。

【図３】図１に示す前処理装置の平面図である。

【図４】図１に示す前処理装置の動作制御ブロック図で
ある。

【図５】ノズルへのチップの取り付け動作説明図であ
る。

【図６】ノズルからのチップの取り外し動作説明図であ
る。

【図７】核酸捕捉チップの一例の概略構成図である。

【図８】核酸捕捉チップの他の例の概略構成図である。

【図９】ノズル又は配管内の圧力変化の図である。

【符号の説明】

１０、３２シリンジ１２検体ラック１５分注用チップ１６、３３アーム１７、３４ノズルホルダー１９洗浄液ボトル２０溶離液ボトル２２結合促進剤ボトル２４反応容器２６精製品収納容器２７チップ抜き３１核酸捕捉チップ３６分注ノズル３８石英粒子３９液体吸排用可動ノズル４０保持材４１石英焼結体６０パソコン６２ＣＲＴ６５機構制御部１００検体の前処理装置１０１圧力センサー１０２信号増幅器

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−288571（ＪＰ，Ａ) 特開平11−230954（ＪＰ，Ａ) 特開平11−264830（ＪＰ，Ａ) 特開平11−266864（ＪＰ，Ａ) 特開平２−184762（ＪＰ，Ａ) 特開平６−27120（ＪＰ，Ａ) 特開平６−315603（ＪＰ，Ａ) 特開平８−281098（ＪＰ，Ａ) 特開平９−257805（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−194465（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−88456（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 1/10 C12M 1/00 C12N 15/09 G01N 30/00 G01N 33/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体である検体と接触する固相を設置した
配管と、圧力発生源と、この圧力発生源の動作による圧
力変化により上記固相を介して上記配管に液体の吸引と
吐出とを行い、検体の前処理を行う検体の前処理装置に
おいて、上記配管内の圧力変化を検知する圧力検知手段と、上記圧力発生源の動作中であって、圧力発生源の動作開
始時から配管内の圧力値が安定すべき時間経過後におけ
る上記配管内の圧力値が第１の圧力範囲内であるか否か
を判断し、第１の圧力範囲内でない場合には、上記固相
は不良であると判断し、上記配管内の圧力値が第１の圧
力範囲内である場合には、上記圧力発生源の動作停止時
における上記配管内の圧力値が第２の圧力範囲内である
か否かを判断し、第２の圧力範囲内ではないときには、
上記固相は不良であると判断する判断手段と、を備えることを特徴とする検体の前処理装置。
【請求項２】請求項１記載の検体の前処理装置におい
て、上記固相は、検体中の特定の成分を捕捉する機能を
備え、上記固相はシリカを含有する物質であり、捕捉す
る特定の成分は核酸であることを特徴とする検体の前処
理装置。
【請求項３】請求項２記載の検体の前処理装置におい
て、上記配管の先端部分にはチップが設置され、上記固
相は上記チップに配置され、上記チップが検体毎に交換
可能であることを特徴とする検体の前処理装置。
【請求項４】請求項３記載の検体の前処理装置におい
て、上記チップと検体とが接触する前段階で上記固相の
状態を判断し、固相が不良と判断した場合に、自動的に
新規チップに交換する機能を備えることを特徴とする検
体の前処理装置。
【請求項５】請求項１、２、３、４のうちのいずれか一
項記載の検体の前処理装置において、上記配管の先端部
分にはチップが設置され、上記固相は上記チップに配置
され、上記チップを配管に取り付けた状態で検体に接触
させ、上記圧力発生源により配管内を減圧にし、上記判
断手段は、圧力発生源の作動後の配管内の圧力変化を経
時的に検知し、固相を不良と判断した場合に、検体を吐
出した後、自動的に新規チップに交換する機能を備える
ことを特徴とする検体の前処理装置。
【請求項６】核酸を含む液体から核酸を捕捉する固相を
有する核酸捕捉チップの取り付け及び取り外しが可能な
配管と、核酸捕捉チップへの液体の吸引及び核酸捕捉チ
ップからの液体の吐出を行う圧力発生源とを含む核酸回
収装置であって、上記配管内の圧力変化を検知する圧力検知手段と、圧力発生源を動作させて核酸捕捉チップ内に液体を吸引
し、圧力発生源の動作を停止した後に、配管内の圧力が
所定の範囲外であるときには、核酸捕捉チップから液体
を吐出し、核酸捕捉チップを配管から取り外し、新たな
核酸捕捉チップを配管に取り付け、この取り付けられた
新たな核酸捕捉チップ内に上記吐出された液体を吸引さ
せる機構制御部と、を備えることを特徴とする核酸回収装置。