JP5625305B2 - 試薬カートリッジ及び核酸精製キット - Google Patents

Description

本発明は、試薬カートリッジ及び核酸精製キットに関する。

近年の遺伝子検査技術の発達により、例えば患者から採取した生体試料などの被検体から核酸を抽出して一塩基多型のような遺伝子の差異を検出することで、医薬品に対する感受性をあらかじめ予測できる可能性が示唆されている。

被検体から核酸を抽出する場合、検体間の交差汚染を防止したり、感染源の拡散を防止するために、被検体から核酸を抽出するために必要な試薬類を試薬カートリッジ内に収容し、被検体から核酸を抽出するたびにこれら試薬類を使いきって試薬カートリッジごと廃棄するようになっている（例えば特許文献１参照）。

また、試薬カートリッジに収容された液体は、内部に空洞を有する分注チップによって吸引、保持されて所定の工程に従って分注あるいは攪拌される。このとき、分注チップの内部に液体を吸引する工程や分注チップから液体を吐出する工程において、液体が分注チップの外面に付着する場合がある。液体が分注チップの外面に付着すると、分注チップを用いて液体を計量する精度が低下したり、分注チップの外面に付着した液体による汚染が広がったりするおそれがある。このため、核酸を分析する自動分析装置などには、分注チップの外面を洗浄する装置が自動分析装置などに備えられている（例えば特許文献２参照）。

国際公開第２００５／１１８７７２号明細書 特開２００３−２１５９２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の核酸分析装置では、分注チップの外面に付着した液体を除去することができないので、分注チップの外面に付着した液体によって計量誤差が生じることがある。
また、特許文献２に記載の自動分析装置では、分注チップを振動させて分注チップの外面に付着した洗浄液を除去するため、装置構成が複雑になってしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は分注チップの外面に付着した液体を簡易な構成で除去できる試薬カートリッジ及び核酸精製キットを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の試薬カートリッジは、被検体から核酸を分離精製するためのオイルが収容され、分注チップを用いて前記オイルが分注される試薬カートリッジであって、前記分注チップの外面に付着した余剰オイルを除去する液体除去部を備え、前記液体除去部は、前記分注チップを挿入可能で前記分注チップの外面に接触する貫通路が形成されるとともに前記余剰オイルを吸収する親油性の拭い部材を有し、前記拭い部材には、前記分注チップによって押し広げられる切り込み部が形成されていることを特徴とする。

また、前記拭い部材は、弾性を有する多孔性材料によって形成されていることが好ましい。

また、前記切り込み部は十字若しくは真円状であることが好ましい。

また、前記拭い部材は、前記分注チップにおいて前記オイルが接触可能な領域の最大外形よりも小さい内径を有する貫通孔を有することが好ましい。
また、前記貫通孔の内面は前記領域の全域において前記分注チップの外周面に密着可能であってもよい。

また、前記試薬カートリッジは、前記被検体を収容する被検体収容部と、前記オイルを収容する液体収容部と、前記分離精製において発生する廃液を収容する廃液収容部と、前記被検体の前記核酸を精製する抽出フィルターカートリッジと、をさらに有することが好ましい。

本発明の核酸精製キットは、本発明の試薬カートリッジと、前記分注チップを複数収容するための分注チップ収容体と、を備えることを特徴とする。

本発明の試薬カートリッジ及び核酸精製キットによれば、試薬カートリッジに設けられた液体除去部において余剰液体を拭い部に吸収させるので、分注チップの外面に付着した液体を簡易な構成で除去できる。

本発明の一実施形態の試薬カートリッジを示す斜視図である。 同試薬カートリッジと分注チップラックとの構成を示す斜視図である。 同試薬カートリッジにおける抽出フィルターカートリッジの構成を示す断面図である。 （Ａ）は同試薬カートリッジにおける液体除去部の構成を示す断面図、（Ｂ）は液体除去部の一部の構成を示す分解斜視図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は、同液体除去部における拭いフィルターの構成を示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同試薬カートリッジにおける液体除去部の作用を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態の試薬カートリッジ及び核酸精製キットについて図１ないし図６を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態の試薬カートリッジ１００を示す斜視図である。また、図２は、試薬カートリッジ１００と分注チップラック２００との構成を示す斜視図である。また、図３は、試薬カートリッジ１００における抽出フィルターカートリッジ１５０の構成を示す断面図である。また、図４（Ａ）は試薬カートリッジ１００における液体除去部１２８の構成を示す断面図で、図４（Ｂ）は液体除去部１２８の一部の構成を示す分解斜視図である。また、図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）は、液体除去部１２８における拭いフィルター１２９Ａの構成を示す平面図である。また、図６（Ａ）及び（Ｂ）は、試薬カートリッジ１００における液体除去部１２８の作用を説明するための説明図である。

図１及び図２に示すように、核酸精製キット１０は、被検体から核酸を抽出するための試薬などが収容された試薬カートリッジ１００と、液体を分注するための分注チップ２０１が複数収容された分注チップラック（分注チップ収容体）２００とを備えている。本実施形態では、分注チップラック２００は同形同大の分注チップ２０１を複数備えており、試薬カートリッジ１００に収容された液体は複数の分注チップ２０１のいずれかによって分注操作あるいは攪拌操作され、分注チップ２０１によって液体の間で交差汚染が生じないようになっている。また、分注チップラック２００は、使用後の分注チップ２０１を回収するための容器でもあり、核酸分析装置１における分注チップ２０１の使用終了後には感染性廃棄物として分注チップ２０１を分注チップラック２００ごと廃棄することができる。

試薬カートリッジ１００は、略箱状に形成された本体１０１と、本体１０１の外面から突出して形成された爪部１０２とを有している。爪部１０２は、例えば試薬カートリッジ１００が自動分析装置などにセットされたときに、試薬カートリッジ１００が転倒しないように自動分析装置の一部と係合できるようになっている。
本体１０１の外面の一部には、核酸精製キット１０の使用時には取り外される薄膜状の封止フィルム１０３が貼り付けられている。封止フィルム１０３によって本体１０１の開口は封止されており、本体１０１の内部に配置された後述する抽出フィルターカートリッジ１５０などが本体１０１から落下しないように、また本体１０１内部に埃などの異物が混入することが防止できるようになっている。

本体１０１の内部には、生体試料などの被検体が投入されるサンプルウエル（被検体収容部）１１０と、被検体から核酸を抽出するための試薬などが収容されている試薬ウエル部１２０と、被検体から核酸を抽出する工程で分離された不要な溶液を廃棄する廃液ウエル（廃液収容部）１３０と、被検体から抽出された核酸を回収する回収ウエル１４０と、が一体に形成されている。

また、試薬カートリッジ１００は、核酸を吸着させる担体を含有する抽出フィルターカートリッジ１５０を有し、試薬カートリッジ１００には、抽出フィルターカートリッジ１５０が収容される保持部１６０が一体に形成されている。

試薬ウエル部１２０は、複数の試薬ウエル（試薬収容部）１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６と、オイルウエル（オイル収容部）１２７と、オイル除去部（液体除去部）１２８とを有している。また、試薬ウエル部１２０において、複数の試薬ウエル１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、及びオイルウエル１２７の開口は、封止フィルム１０４によって封止されている。封止フィルム１０４は、気体の透過が抑制されていると共に、分注チップ２０１を突き刺すことによりフィルムを破ることができる構成とすることが好ましく、例えば金属製の薄膜や、プラスチックフィルム等を用いることができる。

試薬ウエル１２１〜１２６には、細胞膜などの生体物質を溶解する溶解液１２１Ａと、前記溶解液１２１Ａで溶解しきれず担体へ目詰まりを起こしている細胞質などの生体物質を溶解する溶解液１２２Ａ、担体に吸着された核酸以外の不要物を洗い流すための洗浄液１２３Ａ、１２４Ａと、担体から核酸を溶出させる溶出液１２５Ａと、溶出液中の核酸濃度を調整するための希釈液１２６Ａがそれぞれの試薬ウエルに個別に収容されている。
また後述の使用様態では分析用の試薬は核酸分析チップに配置した構成としているが、これとは別に試薬ウエルに分析用の試薬を収容した使用方法としても良い。例えば、核酸に対してＰＣＲ、及びインベーダー（登録商標）法によるＳＮＰ測定を行う試薬の一部があらかじめ混合された分析試薬プレミックスと、をそれぞれの試薬ウエルに個別に収容することができる。

オイルウエル１２７には、例えばＰＣＲ反応において反応溶液に重層して用いられる周知のオイル１２７Ａが収容されている。オイル１２７Ａとしては、例えばミネラルオイルやシリコンオイルなどを好適に採用することができる。

図４（Ａ）に示すように、オイル除去部１２８は、分注チップ２０１（図２参照）の外面に付着するオイル１２７Ａを除去するための拭い部１２９を内部に有している。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、拭い部１２９は、親油性を有する拭いフィルター１２９Ａと、オイル除去部１２８の内部で拭いフィルター（拭い部材）１２９Ａを支持する円筒状の支持部１２９Ｂ、１２９Ｄとを有している。拭いフィルター１２９Ａは、オイル除去部１２８の内径に沿う略円柱形状あるいは略円板形状に形成されており、拭いフィルター１２９Ａの中央には拭いフィルター１２９Ａの中心軸線方向に貫通して形成された切り込み部１２９Ｃが設けられている。
また、拭いフィルター１２９Ａは、弾性を有する多孔性部材によって形成されていることが好ましく、例えばスポンジフィルターなどが圧縮して形成されたものを採用することができる。使用される主な物としては、ゴムスポンジ、ウレタンスポンジ、ポリエチレンフォーム、ＥＶＡスポンジ、等が上げられるが、多孔を有し弾性変形が可能なスポンジであればこの限りでない。

図５（Ａ）に示すように、切り込み部１２９Ｃは、拭いフィルター１２９Ａを中心軸線方向に見たときに、拭いフィルター１２９Ａの中心に位置し、十字形状に形成されている。なお、図５（Ｂ）に示すように、切り込み部１２９Ｃに代えて、拭いフィルター１２９Ａを中心軸線方向に見たときに真円形に形成された切り込み部１２９Ｅを有していてもよい。また図５（Ｃ）に示すように、切り込み部１２９Ｃに代えて、拭いフィルター１２９Ａの径方向内側に膨出した膨出部を有する円形の切り込み部１２９Ｆを有していてもよい。

図２に示すように、廃液ウエル１３０は、抽出フィルターカートリッジ１５０の外径形状に沿って形成された凹部で、抽出フィルターカートリッジ１５０を支持可能な形状になっている。廃液ウエル１３０に抽出フィルターカートリッジ１５０が取り付けられた状態では、抽出フィルターカートリッジ１５０は試薬カートリッジ１００内で転倒しないようになっている。

回収ウエル１４０は、廃棄ウエル１３０と同様に抽出フィルターカートリッジ１５０を支持できるようになっている。回収ウエル１４０の底部は、抽出フィルターカートリッジ１５０の担体から溶出液１２５Ａによって溶出された核酸溶液を貯留できる容器形状を有している。

廃液ウエル１３０と回収ウエル１４０とは、試薬カートリッジ１００内で隣り合う位置関係に設けられている。これは、抽出フィルターカートリッジ１５０の洗浄を廃液ウエル１３０において行った後に抽出フィルターカートリッジ１５０を回収ウエル１４０に移動させるときの抽出フィルターカートリッジ１５０の動線を短くするためである。これにより、試薬カートリッジ１００上を通過する抽出フィルターカートリッジ１５０が試薬カートリッジ１００などを汚染する可能性を軽減することができる。

図３に示すように、抽出フィルターカートリッジ１５０は、抽出フィルターカートリッジの外枠となる略筒状の本体１５１と、本体１５１の内部に設けられた抽出フィルターユニット１５２とを有している。

本体１５１は、上端１５１Ａと下端１５１Ｂとがいずれも開口している。また、抽出フィルターユニット１５２よりも下端１５１Ｂ側において、上端１５１Ａ側の開口よりも開口径が小さくなる漏斗状に本体１５１は形成されており、下端１５１Ｂにはノズル状の排出口１５１Ｃが下方向に突出して設けられている。
上端１５１Ａ側の開口は、被検体が溶解された状態の溶解液１２１Ａや１２２Ａ、洗浄液１２３Ａ、１２４Ａ、溶出液１２５Ａなどが供給されるようになっている。これらの液体は、フィルターユニット１５２を通過して排出口１５１Ｃから排出されるようになっている。

フィルターユニット１５２は、核酸を吸着する性質を有する担体を含有する吸着フィルター１５２Ａと、吸着フィルター１５２Ａよりも下端１５１Ｂ側に配置され吸着フィルター１５２Ａの変形を防止するサポート部材１５２Ｂとを有している。

吸着フィルター１５２Ａは、核酸を吸着可能な多孔性材料によって膜状に形成されている。吸着フィルター１５２Ａの材料としては、洗浄液１２３Ａ、１２４Ａ内では核酸が吸着状態となり、溶出液１２５Ａ内では核酸の吸着状態が弱まる性質を有する材料であることが好ましい。また、吸着フィルター１５２Ａは、親水基として水酸基を導入した多孔性材料であることが好ましい。具体的には、吸着フィルター１５２Ａは、シリカによって、あるいは他の物質上にシリカを結合させて形成されている。なお、吸着フィルター１５２Ａの材料としては、有機物質の存在下で生体物質を吸着することができる材料であれば、特に限定されるものではない。また、吸着フィルター１５２Ａは、例えばガラスウールなどの繊維材を重ね合わせて形成することで多孔性を有するようになっていてもよい。

サポート部材１５２Ｂは、少なくとも核酸に対する吸着性が低く、かつ被検体から核酸を抽出する反応を阻害しない材料によって形成されていることが好ましい。例えば、サポート部材１５２Ｂは樹脂の粒を焼き固めて形成することができる。サポート部材１５２Ｂの剛性は吸着フィルター１５２Ａよりも高くなっており、吸着フィルター１５２Ａが本体１５１内で変形することがサポート部材１５２Ｂによって抑制されている。

図２に示すように、保持部１６０は、試薬カートリッジ１００において抽出フィルターカートリッジ１５０が収容される初期位置になっている。また、保持部１６０の底部には、液体を吸収する図示していない吸収体を設けることができる。この吸収体は、抽出フィルターカートリッジ１５０を保持部１６０に収容したときに抽出フィルターカートリッジ１５０の排出口１５１Ｃ側の外面に接触するようになっている。このため、例えば抽出フィルターカートリッジ１５０内に洗浄液１２３Ａを供給したときに排出口１５１Ｃの外面に洗浄液１２３Ａが付着した場合に、吸収体に洗浄液１２３Ａを吸収させて洗浄液１２３Ａを除去することができる。

以上に説明した構成の、本実施形態の試薬カートリッジ１００及び核酸精製キット１０の作用について、液体除去部１２８の作用を中心に説明する。以下では、核酸精製キット１０を適用する対象となる自動分析装置として、分注チップ２０１を搬送する分注搬送機構を有し、核酸を精製した後にＰＣＲ解析をする自動分析装置を例に挙げて説明する。

まず、ユーザの手作業によって図１に示す試薬カートリッジ１００の封止フィルム１０３が取り外される。続いて、試薬カートリッジ１００のサンプルウエル１１０に例えば全血試料をユーザの手作業によって注入する。

続いて、試薬ウエル１２１〜１２６に貯留された各種の試薬を所定の手順に従って自動分析装置の分注搬送機構によって分注、混合する。これにより、サンプルウエル１１０に供給された全血試料中の細胞は溶解され細胞溶解液が得られる。試薬ウエル１２１〜１２６から液体を分注チップ２０１内に吸引するときには、試薬ウエル１２１〜１２６を封止している封止フィルム１０４には分注チップ２０１の先端が差し込まれる。すると、封止フィルム１０４には貫通孔が形成され、分注チップ２０１によって試薬ウエル１２１〜１２６の内部の各種試薬類を吸引できるようになる。

まず、廃液を集める必要がある為、抽出フィルターカートリッジ１５０を廃液ウエル１３０へ搬送する。細胞が溶解された溶液を抽出フィルターカートリッジ１５０に供給する。抽出フィルターカートリッジ１５０は上端１５１Ａから気体を送り込んで本体１５１を加圧して、吸着フィルター１５２Ａを液体が通過する速度を高めることができる。すると、細胞が溶解された溶液は吸着フィルター１５２Ａを通過して、核酸は吸着フィルター１５２Ａに吸着される。その後、前記溶解液１２１Ａで溶解しきれず担体へ目詰まりを起こしている細胞質などの生体物質を溶解する溶解液１２２Ａで吸着フィルター１５２Ａを洗浄する。

さらに、洗浄液１２３Ａ、１２４Ａを吸着フィルター１５２Ａに供給して吸着フィルター１５２Ａを洗浄液１２３Ａ、１２４Ａによって洗浄する。その後、抽出フィルターカートリッジ１５０を回収ウエル１４０へ搬送し、溶出液１２５Ａを吸着フィルター１５２Ａに供給する。これにより、吸着フィルター１５２Ａに吸着されていた核酸を溶出液１２５Ａ中に溶出させて、核酸を含有する核酸溶液を回収ウエル１４０に回収する。

さらに、希釈液１２６Ａと回収された核酸が回収された溶出液１２５Ａとを混ぜ合わせ、サンプルの準備が完了となる。
以上で核酸精製キット１０による核酸の分離精製は終了する。

続いて、核酸精製キット１０によって分離精製された核酸を用いて、核酸に対してＰＣＲ解析を行う。自動分析装置は、分注チップ２０１によって核酸溶液を吸引し、所定の反応容器（例えばマイクロチューブなど）に核酸溶液を供給する。続いて、分注チップ２０１を図１に示す核酸抽出キット１０のオイルウエル１２７に挿入して、オイルウエル１２７に収容されたオイル１２７Ａを分注チップ２０１の内部に吸引する。このとき、オイル１２７Ａは、分注チップ２０１の素材がオイル１２７Ａとの親和性が高いため、分注チップ２０１の外面に液滴状に付着することがある。

自動分析装置の分注搬送機構は、図６（Ａ）に示すようにオイル除去部１２８へと分注チップ２０１を移動させる。さらに、図６（Ｂ）に示すように分注搬送機構はオイル除去部１２８の拭いフィルター１２９Ａの切り込み部１２９Ｃに分注チップ２０１の先端２０１Ａを挿入する。すると、分注チップ２０１の先端２０１Ａの外周面に付着したオイル１２７Ａは拭いフィルター１２９Ａに吸い取られて分注チップ２０１の外周面から除去される。分注チップ２０１を切り込み部１２９Ｃから引き抜くことで、分注チップ２０１の外周面は拭いフィルター１２９Ａに再度接触し、分注チップ２０１の外周面に付着したオイル１２７Ａは拭き取られる。

内部にオイル１２７Ａが保持され外周面のオイル１２７Ａが除去された分注チップ２０１によって、上述の反応容器内の核酸溶液にオイル１２７Ａが重層される。このとき、分注チップ２０１の外面の余剰オイルが除去されているので、反応容器の壁面などにオイルが付着することがない。
反応容器内で核酸溶液にオイル１２７Ａが重層されることで、ＰＣＲ反応において核酸溶液が蒸発することが抑制され、ＰＣＲ反応を好適に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の試薬カートリッジ１００及び核酸精製キット１０によれば、試薬カートリッジ１００に設けられたオイル除去部１２８においてオイル１２７Ａを拭いフィルター１２９Ａに吸収させるので、分注チップ２０１の外面に付着したオイル１２７Ａを簡易な構成で好適に除去できる。

また、核酸精製キット１０がオイル除去部１２８を備えているので、オイル除去部１２８の拭いフィルター１２９Ａによって分注チップ２０１の先端２０１Ａの外周面に付着したオイル１２７Ａを除去することができる。反応容器の壁部などに意図せずに液体が付着してしまうことが抑制され、核酸を検査するときの精度と再現性とを高めることができる。

また、拭いフィルター１２９Ａが弾性を有するので、拭いフィルター１２９Ａを分注チップ２０１の外面に押し付けて分注チップ２０１の外面に付着したオイル１２７Ａを拭き取ることができる。さらに、拭いフィルター１２９Ａが多孔性材料によって形成されているので、オイル１２７Ａを好適に吸収して拭いフィルター１２９Ａ内に保持することができる。このため、拭いフィルター１２９Ａを複数回使用しても好適にオイル１２７Ａを吸収させることができる。

また、核酸を抽出するために必要な試薬やフィルターユニットとオイル除去部１２８とが試薬カートリッジ１００の内部に設けられキットとして一体化されているので、被検体をサンプルウエル１１０に添加して自動分析装置にセットする操作のみ手作業によって行えばよいので、遺伝子検査を簡便に行うことができる。また、試薬カートリッジ１００に廃液ウエル１３０が一体に設けられているので、遺伝子検査が終了した後は、試薬カートリッジ１００を、自動分析装置から取り外して廃棄するだけでよい。このため、廃液処理が簡便であり、被検体などの残液によって周囲が汚染されるおそれがない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では、オイル除去部（液体除去部）１２８は分注チップ２０１の外面に付着したオイルを除去する例を説明したが、これに限らず、他の種類の液体に対しても分注チップ２０１の外面に付着した液体を好適に除去することができる。例えば、粘性が高いグリセロールや界面活性剤などを操作する場合に本発明の液体除去部を好適に適用することができる。

１０ 核酸精製キット
１００ 試薬カートリッジ
１２８ オイル除去部（液体除去部）
１２９ 拭い部
１２９Ａ 拭いフィルター（拭い部材）
１２９Ｃ 切り込み部
２００ 分注チップラック（分注チップ収容体）
２０１ 分注チップ

Claims (7)

1. 被検体から核酸を分離精製するためのオイルが収容され、分注チップを用いて前記オイルが分注される試薬カートリッジであって、
   前記分注チップの外面に付着した余剰オイルを除去する液体除去部を備え、
   前記液体除去部は、前記分注チップを挿入可能で前記分注チップの外面に接触する貫通路が形成されるとともに前記余剰オイルを吸収する親油性の拭い部材を有し、
   前記拭い部材には、前記分注チップによって押し広げられる切り込み部が形成されている
   ことを特徴とする試薬カートリッジ。
2. 前記拭い部材は、弾性を有する多孔性材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試薬カートリッジ。
3. 前記切り込み部は十字若しくは真円状であることを特徴とする請求項１に記載の試薬カートリッジ。
4. 前記拭い部材は、前記分注チップにおいて前記オイルが接触可能な領域の最大外形よりも小さい内径を有する貫通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の試薬カートリッジ。
5. 前記貫通孔の内面は前記領域の全域において前記分注チップの外周面に密着して前記オイルを吸収可能であることを特徴とする請求項４に記載の試薬カートリッジ。
6. 前記試薬カートリッジは、
   前記被検体を収容する被検体収容部と、
   前記オイルを収容する液体収容部と、
   前記分離精製において発生する廃液を収容する廃液収容部と、
   前記被検体の前記核酸を精製する抽出フィルターカートリッジと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の試薬カートリッジ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の試薬カートリッジと、
   前記分注チップを複数収容するための分注チップ収容体と、
   を備えることを特徴とする核酸精製キット。

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