JP4522800B2 - 抽出装置 - Google Patents

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としての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。

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。

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）。

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）。
特許第２８３２５８６号公報 特開２００３−１２８６９１号公報

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。

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。

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。

特に、抽出カートリッジに加圧エアを供給するためには、エアノズルの先端部位を抽出カートリッジの開口部に圧接し、エア漏れが生じないように密閉状態にシールし、抽出カートリッジ内を所定の加圧状態とする必要がある。このとき、抽出カートリッジの開口部分にエアノズルの先端をシール材を介して押圧させることになるが、抽出カートリッジには試料液（検体液）が注入されることから、その開口部分にはこの試料液が付着している可能性があり、異なる試料液間で同じシール材を連続使用すると、シール材に付着した試料液が次の抽出カートリッジに転移付着してコンタミネーションの要因となる問題がある。

しかし、エアノズルは抽出カートリッジに対して接離移動するように設置しなければならず、しかも複数のエアノズルを配設して処理効率の上昇を図るようにすると、上記コンタミネーションの発生を防止することは繁雑な作業となる。特に、各エアノズルの先端にシール材を装着したものでは、小さなシール材を脱着交換する作業が面倒で作業効率が低く、抽出装置の稼働効率の低下を招く原因となり、シール材の作製適性にも欠ける。

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特定物質としての核酸を抽出できるとともに抽出カートリッジに加圧エアを供給する工程でのコンタミネーションの発生を効率よく防止す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。

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。

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、前記シール材は、平板状で前記複数のエアノズルのエア噴出口に対応する位置に複数の連通穴が貫通形成されて各エアノズル共通に一体化され、前記加圧ヘッドに脱着交換可能に保持されたことを特徴とするものである。

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、前記シール材は、平板状で前記複数のエアノズルのエア噴出口に対応する位置に複数の連通穴が貫通形成されて各エアノズル共通に一体化され、前記加圧ヘッドに脱着交換可能に保持されたことを特徴とするものである。

また、前記加圧ヘッドに固定された支持部に直接、シール材を挿入セットするようにしてもよい。

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として核酸を含む試料液を注入して核酸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。

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、シール材は各エアノズル共通に一体化され加圧ヘッドに脱着交換可能に保持されたことにより、シール材が任意かつ容易に交換可能でコンタミネーション防止が簡易かつ効率的に行える。

前記シール材を平板状で複数のエアノズルのエア噴出口に対応する位置に複数の連通穴が貫通形成されてなるものでは、シール材の作製が容易であり、複数のエアノズルに対するシール材の交換が一度の交換作業で効率よく行える。また、シール材を加圧ヘッドに脱着可能なブラケットに保持したものでは、工具なしで任意の時期に交換可能となり、ユーザーによる取り外し交換も容易となり、例えば、一抽出動作毎に交換してコンタミネーションを確実に防止することができる。

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動作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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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）が開口された平板状（シート状）のシール材４２が配設されている。このシール材４２は各エアノズル４１で共通に一体化され、加圧ヘッド４０に脱着交換可能に保持されている。そして、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を一度に脱着交換するようになっている。

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。

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。

図５〜図７に基づいて押圧部分を説明するが、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。

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。

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。

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。

シール材４２は、各エアノズル４１で共通一体化された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。

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。

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。

上記のような加圧ヘッド１４０が加圧エア供給のために、図８(ａ)の上昇位置より抽出カートリッジ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、図８(ｂ)に示すように、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。

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、まずシール材４２が抽出カートリッジ１１に接し、さらなる加圧ヘッド１４０の下降で抽出カートリッジ１１がシール材４２を押し上げてエアノズル４１の先端に押しつけるように作用し、圧縮コイルバネ１６のバネ初期荷重を越えると、この圧縮コイルバネ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。

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４２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。

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、押圧力の低減化が図れる。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。

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。または、シール材４２をブラケット１５ごと交換することもできる。このシール材４２の交換は、毎回行うのが好ましいが、抽出カートリッジ１１への試料液の付着状態などを観察し、必要時に適宜行うようにしてもよい。

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。

＜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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

本発明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 核酸抽出装置の概略機構図 搭載機構におけるラックの斜視図 ラックの使用状態を示す斜視図 図１とは異なる形態の加圧ヘッドの押圧状態を示す斜視図 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５の加圧ヘッドのエアノズルを示す斜視図 エアノズルの押圧動作を示す部分断面図 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 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
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
42a 連通穴
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

Claims (3)

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該試料液中の核酸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、
   前記シール材は、平板状で前記複数のエアノズルのエア噴出口に対応する位置に複数の連通穴が貫通形成されて各エアノズル共通に一体化され、前記加圧ヘッドに脱着交換可能に保持されたことを特徴とする抽出装置。
2. 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、
   前記シール材は、平板状で前記複数のエアノズルのエア噴出口に対応する位置に複数の連通穴が貫通形成されて各エアノズル共通に一体化され、前記加圧ヘッドに脱着交換可能に保持されたことを特徴とする抽出装置。
3. 前記シール材は、前記加圧ヘッドに脱着可能なブラケットに保持されたことを特徴とする請求項１または２に記載の抽出装置。

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