JP6850619B2 - 検体処理方法および検体処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検体処理方法および検体処理装置に関する。
特許文献1には、磁性粒子を用いて被検物質として核酸を抽出する方法が記載されている。特許文献1の方法では、図27に示すように、核酸が結合した磁性粒子を含む懸濁液を容器701に収容させ、容器701を保持部702に保持させ、容器701に磁石703を近づけて磁性粒子を容器701の内壁に吸着させ、容器701内の液体を除去する。これにより、容器から夾雑物が除去される。そして、磁石703を容器701から遠ざけ、核酸を磁性粒子から遊離させる溶出液を容器701に分注して溶出液の混合を行い、保持部702を介して容器701を加温する。これにより、磁性粒子が容器701の内壁から離れ、核酸が磁性粒子から遊離する。そして、容器701に磁石703を近づけて磁性粒子を容器701の内壁に吸着させ、容器701内の液体を取り出し、取り出した液体を分析に用いる。
特表2010−533490号公報
上記特許文献1のように、核酸が結合した磁性粒子を容器の内壁に吸着させる工程を含む核酸抽出方法では、核酸が結合した磁性粒子が容器の内壁に付着して残留したまま、溶出液に混合されない場合がある。この場合、核酸の量が希少である場合には、分析に必要な量の核酸を抽出できなくなる。
被検物質が結合した磁性粒子が容器の内壁に残留することを抑制するのが好ましい。
本発明の第1の態様は、検体処理方法に関する。本態様に係る検体処理方法において、被検物質(71)が結合した磁性粒子(77)を含む懸濁液を収容した容器(11)中の磁性粒子(77)を磁気的に吸着した状態で容器(11)内の液体成分を除去し(S2)、液体成分が除去された容器(11)に、被検物質(71)を磁性粒子(77)から遊離させる溶出液をピペット(102)から吐出して磁性粒子(77)と溶出液とを混合し(S4)、磁性粒子(77)と溶出液とを混合した後、ピペット(102)を容器(11)の内壁(11a)に対して相対的に接近させて、内壁(11a)に付着した液滴をピペット(102)の外側面(22a)に集め(S5)、ピペット(102)の先端を容器(11)内の溶出液の貯留領域(11d)へ移動させて、ピペット(102)の外側面(22a)に集められた液滴を貯留領域(11d)へと移動させる(S6)。
本態様に係る検体処理方法によれば、容器の内壁に離散的に付着した溶出液の液滴が効率よく集められ、集められた液滴が貯留領域へと移動される。これにより、磁性粒子を含む液滴が容器の内壁に残留することを抑制でき、貯留領域に含まれる磁性粒子の数を高めて必要な量の被検物質を抽出できるようになる。また、最終的に容器から取り出す液体において被検物質の濃度を高めるために容器に分注する溶出液の量が少ない場合でも、磁性粒子を含む液滴が容器の内壁に残留することが抑制されるため、必要な量の被検物質を容器から抽出できるようになる。
なお、ピペットは、たとえば、装置等のノズルと、ノズルに装着された交換可能な部品であるピペットチップとにより構成される。この他、ピペットは、装置等の一部として構成されてもよい。
本態様に係る検体処理方法において、液滴を貯留領域(11d)へと移動させる工程(S6)において、ピペット(102)を内壁(11a)から離間させる工程(S21)と、ピペット(102)を上昇させる工程(S22)と、ピペット(102)を内壁(11a)に接近させる工程(S23)と、ピペット(102)を降下させて液滴を押し下げる工程(S24)と、を実行する。こうすると、ピペットを上昇させる際に液滴がピペットの移動に伴って上方向に移動しないため、集められた液滴を、貯留領域へと効率的に移動させることができる。
この場合に、液滴を貯留領域(11d)へと移動させる工程(S6)における各工程(S21〜S24)を繰り返し実行する。こうすると、集められた液滴が貯留領域から離れている場合でも、円滑かつ効率的に、液滴を貯留領域へと移動させることができる。
本態様に係る検体処理方法において、液滴を貯留領域(11d)へと移動させる工程(S6)において、少なくとも貯留領域(11d)に溜まった溶出液の液面まで、ピペット(102)の先端を移動させる。こうすると、より確実に液滴を貯留領域に到達させることができる。
本態様に係る検体処理方法において、液滴を集める工程(S5)において、ピペット(102)が容器(11)の内壁(11a)に接触した状態で、ピペット(102)を容器(11)に対して相対的に移動させる。こうすると、ピペットによって容器の内壁に残留した液滴を円滑に集めることができる。
本態様に係る検体処理方法において、ピペット(102)は、ノズル(202)と、ノズル(202)に装着されたピペットチップ(22)とにより構成され得る。こうすると、ピペットチップを交換することにより、ピペットの洗浄といった動作を省略できる。
この場合に、液滴を集める工程(S5)において、ピペットチップ(22)を容器(11)の内壁(11a)に接触した状態で、ピペットチップ(22)が装着されたノズル(202)を容器(11)の中心軸に垂直な方向に移動させる。こうすると、ピペットチップが内壁に押されて弾性変形するため、ピペットチップを内壁に沿って移動させることができる。これにより、内壁に付着した液滴を効率よく集めることができる。また、ノズルを直線的に移動するだけでよいため、ピペットチップの制御を簡易化できる。
また、本態様に係る検体処理方法において、液滴を集める工程(S5)において、ピペットチップ(22)が装着されたノズル(202)を容器(11)の内壁(11a)に沿って周方向に移動させる。こうすると、内壁に付着した液滴を効率よく集めることができる。また、ピペットチップを移動させる際にピペットチップの弾性変形が抑制されるため、ノズルに対するピペットチップの装着状態を安定的に維持できる。
本態様に係る検体処理方法において、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、溶出液を容器(11)に吐出する前に、容器(11)に対する磁力の印加を解除する(S3)。こうすると、容器の内壁に付着した磁性粒子を容易に剥がすことができる。
本態様に係る検体処理方法において、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、容器(11)の内壁(11a)における磁性粒子(77)の付着領域(11c)にピペット(102)から溶出液を吐出する(S11)。こうすると、容器の内壁に付着した磁性粒子を内壁から剥離できる。
この場合に、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、貯留領域(11d)に溜まった溶出液をピペット(102)で吸引し、容器(11)の内壁(11a)の磁性粒子(77)の付着領域(11c)に吐出する(S12)。こうすると、容器の内壁に付着した磁性粒子を内壁から剥離でき、且つ、溶出液における磁性粒子の分散を溶出液の吐出による攪拌作用によって促進できる。
この場合に、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、貯留領域(11d)に溜まった溶出液を付着領域(11c)に吐出する工程を複数回実行する(S13)。こうすると、容器の内壁に対する磁性粒子の剥離と、磁性粒子と溶出液との混合とをより確実に行える。
本態様に係る検体処理方法において、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、貯留領域(11d)に溜まった溶出液を付着領域(11c)に吐出する工程(S12)が終わった後、貯留領域(11d)に溜まった溶出液とは異なり磁性粒子(77)を含まない溶出液を新たに付着領域(11c)に吐出する(S14)。こうすると、容器の内壁に磁性粒子を含む溶出液の液滴が残りにくくなり、貯留領域に含まれる磁性粒子の量を増やすことができる。
本態様に係る検体処理方法において、磁性粒子(77)と溶出液とを混合する工程(S4)において、容器(11)の開口(11b)側の端部付近からピペット(102)により溶出液を吐出する(S11、S12)。こうすると、容器の内壁に付着した磁性粒子に溶出液を適切に当てることができる。
本態様に係る検体処理方法において、容器(11)内の液体成分を除去する工程(S2、S404)の前に、懸濁液を容器(11)内に供給する工程(S401)をさらに含み、容器(11)内に吐出される溶出液の液量は、容器(11)内に供給される懸濁液の液量よりも少なく設定される。この場合、溶出液の液量が少ないため、単に、溶出液を容器に注入しただけでは容器の内壁に付着した磁性粒子の一部が溶出液に浸からない。このため、容器の内壁に付着した磁性粒子に溶出液を吐出して磁性粒子を内壁から剥がす工程が必要となる。他方、磁性粒子を内壁から剥がす工程によって、磁性粒子を含む溶出液が容器の内壁に付着し、貯留領域に含まれる磁性粒子の数が減少する。本態様に係る検体処理方法によれば、このような場合も、上記のように、容器の内壁に付着した溶出液の液体が貯留領域へと移動されるため、貯留領域に含まれる磁性粒子の数を高めることができる。
本態様に係る検体処理方法において、容器(11)中の磁性粒子(77)を磁気的に吸着する工程(S1)において、容器(11)の側方から磁力を印加する。これにより、容器の底部に磁性粒子が滞留することを抑制できる。
この場合に、容器(11)中の磁性粒子(77)を磁気的に吸着する工程(S1)において、少なくとも、溶出液の貯留領域(11d)よりも広い容器(11)の範囲に磁力を印加する。これにより、懸濁液の液体成分が容器から除去された後、溶出液が容器に貯留されると、容器の内壁に付着した磁性粒子の範囲が、溶出液の貯留領域からはみ出して、容器の内壁に付着した磁性粒子の一部が溶出液に浸からなくなる。上記のように、本態様に係る検体処理方法は、このような場合に効果を発揮する。
本態様に係る検体処理方法において、液滴を貯留領域(11d)へと移動させる工程(S6)の後に、容器(11)中の磁性粒子(77)を磁気的に吸着した状態で、容器(11)から被検物質(71)を含む液体を吸引する(S411)。こうすると、被検物質を確実に回収できる。
本態様に係る検体処理方法において、被検物質(71)は、核酸とされ得る。たとえば、被検物質は、DNAや、DNA以外の核酸である。被検物質は、生体から採取された検体に含まれる物質であればよく、たとえば、タンパク質であってもよい。
この場合に、核酸は、セルフリーDNAとされ得る。被検者の血液から分離された血漿検体には、セルフリーDNA(cfDNA)と呼ばれる細胞外に遊離したDNAの断片が存在する。また、癌に罹患している被検者の血液から分離された血漿検体には、セルフリーDNAの一部に癌細胞由来のDNAの断片が混在する。セルフリーDNAの量は、検体において希少であるため、後工程の分析効率を上げるためには、溶出液においてセルフリーDNAの濃度を高めておく必要がある。本態様に係る検体処理方法によれば、必要な量のセルフリーDNAを容器から抽出できるようになる。これにより、たとえば、血液に癌細胞由来のDNAの断片が含まれるか否かを精度よく判定できるようになる。このような判定結果は、被検者が癌に罹患しているか否かの診断等に役立てることができる。
本発明の第2の態様は、検体処理方法に関する。本態様に係る検体処理方法において、被検物質(71)が結合した磁性粒子(77)を含む液体を収容した容器(11)中の磁性粒子(77)を磁気的に吸着した状態で容器(11)内の液体成分を除去し(S2)、液体成分が除去された容器(11)に、他の液体をピペット(102)から吐出して磁性粒子(77)と他の液体とを混合し、磁性粒子(77)と他の液体とを混合した後、ピペット(102)を容器(11)の内壁(11a)に対して相対的に接近させて、内壁(11a)に付着した液滴をピペット(102)の外側面(22a)に集め、ピペット(102)の先端を容器(11)内の他の液体の貯留領域(11d)へ移動させて、ピペット(102)の外側面(22a)に集められた液滴を貯留領域(11d)へと移動させる(S6)。
本態様に係る検体処理方法によれば、容器の内壁に離散的に付着した他の液体の液滴が効率よく集められ、集められた液滴が貯留領域へと移動される。これにより、磁性粒子を含む液滴が容器の内壁に残留することを抑制でき、貯留領域に含まれる磁性粒子の数を高めて必要な量の被検物質を抽出できるようになる。また、最終的に容器から取り出す液体において被検物質の濃度を高めるために容器に分注する他の液体の量が少ない場合でも、磁性粒子を含む液滴が容器の内壁に残留することが抑制されるため、必要な量の被検物質を容器から抽出できるようになる。
本発明の第3の態様は、検体処理装置(100)に関する。本態様に係る検体処理装置(100)は、ピペット(102)を有し、ピペット(102)を介して液体を容器(11)内に分注する分注部(200)と、容器(11)に対して磁力を印加する磁力印加部(420)と、分注部(200)および磁力印加部(420)を制御する制御部(601)と、を備える。制御部(601)は、被検物質(71)が結合した磁性粒子(77)を含む懸濁液を収容した容器(11)中の磁性粒子(77)を磁力印加部(420)により磁気的に吸着した状態で、容器(11)内の液体成分を除去するよう分注部(200)を制御し、液体成分が除去された容器(11)に、被検物質(71)を磁性粒子(77)から遊離させる溶出液をピペット(102)を介して容器(11)に吐出して、磁性粒子(77)と溶出液とを混合するよう分注部(200)を制御し、溶出液を容器(11)に吐出した後、ピペット(102)を容器(11)の内壁(11a)に接近させて、内壁(11a)に付着した液滴をピペット(102)の外側面(22a)に集めるよう分注部(200)を制御し、ピペット(102)を容器(11)内の溶出液の貯留領域(11d)へ移動させて、ピペット(102)の外側面(22a)に集められた液滴を貯留領域(11d)へと移動させるよう分注部(200)を制御する。
本態様に係る検体処理装置によれば、第1の態様と同様の効果が奏される。
本発明によれば、磁性粒子を含む液滴が容器の内壁に残留することを抑制できる。
図1は、実施形態1に係る検体処理方法を示すフローチャートである。 図2(a)は、実施形態1に係る混合工程を示すフローチャートである。図2(b)は、実施形態1に係る移動工程を示すフローチャートである。 図3(a)、(b)は、実施形態1に係るピペットの構成を模式的に示す側面図である。図3(c)は、実施形態1の変更例に係るピペットの構成を模式的に示す側面図である。 図4(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態1に係る検体処理方法における一状態を示す容器の側面図である。図4(d)〜(f)は、それぞれ、実施形態1に係る混合工程における一状態を示す容器の側面図である。 図5(a)〜(c)は、実施形態1に係る混合工程の終了時点における液滴の状態を示す容器の側面図および断面図である。図5(d)〜(f)は、実施形態1に係る液滴を集める工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図6(a)〜(c)は、実施形態1に係る液滴を集める工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図6(d)〜(f)は、実施形態1に係る液滴を集める工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図7(a)〜(c)は、実施形態1に係る液滴を集める工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図7(d)〜(f)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図8(a)〜(c)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図8(d)〜(f)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図9(a)〜(c)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図9(d)〜(f)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図10(a)〜(c)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図10(d)〜(f)は、実施形態1に係る移動工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。 図11は、実施形態1に係る検体処理装置の内部構成を上から見た場合の模式図である。 図12(a)は、実施形態1に係る処理カートリッジの構成を示す斜視図である。図12(b)は、実施形態1に係る試薬カートリッジの構成を示す斜視図である。 図13は、実施形態1に係る分注部の構成を上から見た場合の模式図である。 図14は、実施形態1に係る反応部および溶出部の構成を示す図である。 図15は、実施形態1に係る検体処理装置の構成を示すブロック図である。 図16(a)〜(f)は、実施形態1に係る検体処理装置の処理の流れを説明するための図である。 図17(a)〜(f)は、実施形態1に係る検体処理装置の処理によって血漿検体からDNAが抽出されることを説明するための図である。 図18は、実施形態1に係る検体処理装置の処理を示すフローチャートである。 図19は、実施形態1に係る検体処理装置の処理を示すフローチャートである。 図20は、実施形態1に係る検体処理装置の処理を示すフローチャートである。 図21は、実施形態1に係る検体処理装置の処理を示すフローチャートである。 図22(a)は、実施形態1に係る検体処理装置によって行われる混合工程を示すフローチャートである。図22(b)は、実施形態1に係る検体処理装置のノズルの動きを示す図である。図22(c)は、実施形態1の変更例に係る検体処理装置のノズルの動きを示す図である。 図23(a)〜(c)は、実施形態1に係るDNAが遊離した液体を取り出す際の処理を示す容器の側面図である。 図24(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態2に係る混合工程における一状態を示す容器の側面図である。図24(d)〜(f)は、実施形態2に係る混合工程の終了時点における液滴の状態を示す容器の側面図および断面図である。 図25(a)〜(c)は、実施形態2に係る液滴を集める工程における一状態を示す容器の側面図および断面図である。図25(d)は、実施形態2に係る移動工程を示すフローチャートである。 図26(a)〜(f)は、実施形態3に係る検体処理装置の処理の流れを説明するための図である。 図27は、関連技術の構成を説明するための模式図である。
<実施形態1>
実施形態1は、検体から被検物質を抽出するための検体処理方法に本発明を適用したものである。実施形態1において、被検物質は核酸であり、具体的にはDNAである。被検物質は、生体から採取された検体に含まれる物質であればよく、たとえば、DNA以外の検体に含まれる核酸であってもよく、検体に含まれるタンパク質であってもよい。
図1に示すように、実施形態1の検体処理方法は、被検物質であるDNAを磁性粒子に結合させて収集し処理する検体処理方法であり、ステップS1〜S6の処理ステップを含む。ステップS4の混合工程は、図2(a)に示すステップS11〜S13を含む。ステップS6の移動工程は、図2(b)に示すステップS21〜S25を含む。図1〜図2(b)の各ステップは、オペレータにより手動で行われてもよく、検体処理装置により自動で実行されてもよい。検体処理装置が図1〜図2(b)の各ステップを行う場合の装置構成および処理ステップについては、追って図11〜図23(c)を参照して説明する。
以下において、液体の吸引および吐出は、ピペットを用いて行われる。実施形態1では、図3(a)に示すように、ピペットチップ21とノズル201により構成されたピペット101、および、図3(b)に示すように、ピペットチップ22とノズル202により構成されたピペット102が用いられる。ピペットチップ21、22は、交換可能な部品であり、それぞれノズル201、202に装着される。ピペットチップ22は、ピペットチップ21よりも収容可能な液量が少ない小型のピペットチップである。ピペットチップ21、22は、液体の吸引および吐出の際に適宜交換される。
図3(a)、(b)に示すように、ピペットチップ21、22は、それぞれ、下に向かうに従って径が小さくなる円錐形状の外側面21a、22aを備えている。ピペットチップ21の外側面21aは、ピペット101の外側面に対応し、ピペットチップ22の外側面22aは、ピペット102の外側面に対応する。ピペットチップ21、22は、それぞれノズル201、202の移動に伴って移動される。
図3(c)に示すように、ピペット101、102に代えて、ピペット103が用いられてもよい。ピペット103は、装置の一部であり、液体の吸引および吐出の際に適宜洗浄される。ピペット103も、下に向かうに従って径が小さくなる円錐形状の外側面103aを備えている。
以下、図1〜図2(b)の各ステップについて、図4(a)〜図10(f)を適宜参照しながら説明する。図4(a)〜図10(f)において、XYZ軸は、互いに直交している。Z軸正方向は鉛直下方向を示している。図4(a)〜図10(f)のXYZ軸は、図3(a)〜(c)に示すXYZ軸と同じである。
図1に示すように、ステップS1において、磁性粒子を含む懸濁液を収容した容器中の磁性粒子が、磁気的に容器11の内壁11aに吸着される。具体的には、図4(a)に示すように、容器11の外側面に対して側方から磁石104が近づけられ、容器11の外側面に磁力が印加される。容器11の上部は、円柱形状である。容器11の下部は、傾斜面を備えており、下に向かうに従って径が小さくなる円錐形状である。容器11の上端には、容器11の内部を上方向に開放する開口11bが形成されている。ステップS1により、付着領域11cに、懸濁液中の磁性粒子が吸着する。付着領域11cは、磁石104に対向する容器11の内壁11aの一部である。
なお、実施形態1において、このときの懸濁液の液面は、図4(a)に示すように、付着領域11cの上端よりも上に位置付けられている。また、磁石104による磁力の印加は、少なくとも、図4(d)を参照して後述する溶出液の貯留領域11dよりも広い容器11の範囲に対して行われる。
ステップS2において、容器11から液体成分が除去される。具体的には、図4(b)に示すように、容器11中の磁性粒子が付着領域11cに磁気的に吸着された状態で、開口11bを介してZ軸正方向にピペットチップ21が容器11内に挿入され、挿入されたピペットチップ21の先端から容器11内の液体が吸引される。このとき、付着領域11cに付着した磁性粒子は、磁石104の磁力により付着領域11cに引き寄せられているため、容器11からは液体成分のみが除去される。そして、ステップS3において、容器11に対する磁力の印加が解除される。具体的には、図4(c)に示すように、磁石104が容器11から遠ざけられる。
続いて、ステップS4において、DNAを磁性粒子から遊離させる溶出液をピペットチップ22から容器11に吐出して磁性粒子と溶出液とを混合させる混合工程が行われる。
図2(a)に示すように、混合工程では、ステップS11〜S13の処理が行われる。ステップS11において、容器11の内壁11aにおける磁性粒子の付着領域11cにピペットチップ22から溶出液が吐出され、磁性粒子が溶出液に分散される。具体的には、図4(d)に示すように、溶出液を収容したピペットチップ22の先端が、付着領域11cの上方に位置付けられ、ピペットチップ22の先端から溶出液が吐出される。言い換えれば、容器11の開口11b側の端部付近から、ピペットチップ22により付着領域11cに向けて溶出液が吐出される。これにより、吐出された溶出液が、付着領域11cに付着した磁性粒子を付着領域11cから剥がし、溶出液と磁性粒子とが混ざった液体が、容器11の下部に収容される。
このように、内壁11aに付着した磁性粒子に溶出液を吐出すると、内壁11aに付着した磁性粒子を内壁11aから剥離できる。また、容器11の開口11b側の端部付近、すなわち容器11の上端付近から付着領域11cに向けて溶出液を吐出すると、容器11の内壁11aに付着した磁性粒子に溶出液を適切に当てることができる。
ここで、図1の各ステップが終了した後で最終的に容器11から取り出す液体においてDNAの濃度を高めるために、ステップS11で容器11に吐出される溶出液の液量は少なく設定される。具体的には、ステップS11で容器11に吐出される溶出液の液量は、ステップS1において容器11に収容されていた懸濁液の液量よりも少ない。また、磁性粒子を内壁11aに吸着させるステップS1の工程において、磁石104による磁力の印加は、溶出液の貯留領域11dよりも広い容器11の範囲に対して行われる。貯留領域11dは、図4(d)に示すように、容器11において溶出液が溜まった領域のことである。
したがって、図4(d)に示す例では、溶出液の吐出後における液面は、付着領域11cの上端よりも低い。このように液面が付着領域11cの上端よりも低いと、付着領域11cに付着した全ての磁性粒子が溶出液に浸からないため、磁性粒子が内壁11aに残りやすくなる。しかしながら、実施形態1では、ステップS11において内壁11aに付着した磁性粒子に溶出液が吐出されるため、溶出液によって付着領域11cに付着した磁性粒子が剥がされ、磁性粒子が内壁11aに残りにくい。
なお、ステップS4の混合工程以降においては、ステップS1、S2で用いられたピペットチップ21よりも小型のピペットチップ22が用いられる。この理由は、混合工程のステップS11において、液量の少ない溶出液を正確に分注するためである。
続いて、ステップS12において、貯留領域11dに溜まった溶出液が、ピペットチップ22により吸引され、吸引された溶出液が、内壁11aの磁性粒子の付着領域11cに吐出される。ステップS12では、具体的には、図4(e)に示すように、ピペットチップ22の先端が容器11の底部まで移動され、貯留領域11dの溶出液が吸引される。そして、図4(f)に示すように、ピペットチップ22の先端が、図4(d)と同様、付着領域11cの上方に位置付けられ、ピペットチップ22の先端から溶出液が吐出される。これにより、容器11の内壁11aに付着した磁性粒子を内壁11aから剥離でき、かつ、磁性粒子と溶出液との混合を溶出液の吐出による攪拌作用によって促進できる。
なお、ステップS11、S12では、溶出液は、付着領域11cに向けて吐出されたが、貯留領域11dの液面が付着領域11cの上端よりも上に位置する場合は、必ずしも付着領域11cに向けて吐出されなくてもよい。この場合、たとえば、容器11のY軸負側の内壁11aに位置付けられたピペットチップ22の先端から溶出液が吐出される。この場合、付着領域11cの磁性粒子は、貯留領域11dの溶出液に浸かることにより内壁11aから剥がされる。
ステップS12では、図4(e)、(f)に示すように容器11内の全ての溶出液が吸引および吐出されたが、容器11内の一部の溶出液が吸引および吐出されてもよい。すなわち、所定量の溶出液を容器11に残して吸引が行われ、所定量の溶出液をピペットチップ22に残して吐出が行われてもよい。こうすると、混合工程において、溶出液の吸引の際にピペットチップ22に気泡が入ることを抑制でき、溶出液の吐出の際に容器11内に気泡が入ることを抑制できる。
ステップS13において、ステップS12の処理、すなわち貯留領域11dに溜まった溶出液を付着領域11cに吐出する工程が所定回数だけ行われたか否かが判定される。実施形態1では、ステップS12の所定回数は60である。ステップS13において、ステップS12の処理が所定回数行われていないと判定されると、処理がステップS12に戻され、再度ステップS12の処理が行われる。ステップS13において、ステップS12の処理が所定回数行われたと判定されると、混合工程が終了する。
このようにステップS12の処理が複数回行われると、容器11の内壁11aに対する磁性粒子の剥離、および、磁性粒子と溶出液との混合をより確実に行える。たとえば、ステップS12が1回だけ行われた時点では、図4(d)〜(f)に示すように、付着領域11cに磁性粒子が残ることもある。しかしながら、ステップS12の処理が複数回行われると、付着領域11cに付着した磁性粒子を確実に剥がし、磁性粒子と溶出液との混合をより確実に行える。
ここで、混合工程では、ステップS12の処理が複数回行われることから、内壁11aに対する磁性粒子の剥離、および、磁性粒子と溶出液との混合が確実に行われるものの、図5(a)〜(c)に示すように、内壁11aに磁性粒子を含む溶出液の液滴が付着する場合がある。図5(a)〜(c)は、内壁11aに液滴が付着した状態を3方向から見た図である。混合工程後に行われるステップS5、S6では、図5(a)〜(c)に示すように内壁11aに付着した液滴が、貯留領域11dへと移動させられる。
図1に戻り、ステップS5において、ピペットチップ22を容器11に挿入する方向とは異なる方向にピペットチップ22が移動され、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに集められる。ピペットチップ22を容器11に挿入する方向は、Z軸方向である。実施形態1では、ピペットチップ22は、Z軸方向とは異なる方向として、XY平面に平行な方向にのみ移動される。
ここで、図5(d)〜図7(c)を参照して、ステップS5におけるピペットチップ22の動きについて詳細に説明する。図5(d)〜(f)、図6(a)〜(c)、図6(d)〜(f)、および図7(a)〜(c)は、それぞれ、ピペットチップ22の動きの一状態を表している。
図5(d)〜(f)に示すように、まず、ピペットチップ22が内壁11aに位置付けられる。具体的には、ピペットチップ22のZ軸方向における位置は、ピペットチップ22の先端が、容器11の上部と下部の境界付近に位置付けられる位置である。ピペットチップ22のXY平面における位置は、付着領域11cとほぼ同じ位置であり、ピペットチップ22が内壁11aの上端に接触する位置である。このようにピペットチップ22が内壁11aに位置付けられると、図5(d)〜(f)に示す例では、一番上の液滴と上から3番目の液滴とが、ピペットチップ22の外側面22aに接触する。
続いて、図6(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22が、内壁11aに接触した状態で、内壁11aに沿って周方向に移動される。具体的には、図6(c)に示すように、ピペットチップ22は、Z軸正方向に見て内壁11aに沿って時計回りに移動される。このとき、図6(a)〜(c)に示す例では、図5(d)〜(f)の一番上の液滴と上から3番目の液滴とが、表面張力によりピペットチップ22の外側面22aの移動に合わせて内壁11a上を移動する。さらに、図6(a)〜(c)に示す例では、図5(d)〜(f)の上から3番目の液滴と上から4番目の液滴とが結合し、1つの液滴となっている。
続いて、図6(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が、内壁11aに接触した状態で、内壁11aに沿って周方向に移動される。具体的には、図6(f)に示すように、ピペットチップ22は、Z軸正方向に見て内壁11aに沿って反時計回りに移動される。このとき、図6(d)〜(f)に示す例では、図6(a)〜(c)の一番上の液滴と上から3番目の液滴とが、表面張力によりピペットチップ22の外側面22aの移動に合わせて内壁11a上を移動する。さらに、図6(d)〜(f)に示す例では、図6(a)〜(c)の上から2番目の液滴と上から3番目の液滴とが結合し、1つの液滴となっている。
続いて、図7(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22が内壁11aに接触した状態で、内壁11aに沿って周方向に移動される。具体的には、図7(c)に示すように、ピペットチップ22は、Z軸正方向に見て内壁11aに沿って時計回りに移動される。これにより、ピペットチップ22は、元の位置、すなわち図5(d)〜(f)と同じ位置に戻される。このとき、ピペットチップ22の周方向への移動により集められた液滴は、表面張力によりピペットチップ22の外側面22aの移動に合わせて、内壁11aのY軸正方向側の端部に位置付けられる。
このように、ステップS5において、ピペットチップ22が内壁11aに接触した状態で移動されると、ピペットチップ22によって容器11の内壁11aに残留した液滴を、ピペットチップ22の外側面22aに円滑に集めることができる。また、ピペットチップ22がXY平面に平行な方向に移動されることにより、内壁11aに離散的に付着した液滴を、ピペットチップ22の外側面22aに効率よく集めることができる。また、XY平面内において広がった液滴を、XY平面の一点に集めることができるため、続くステップS6においてピペットチップ22を降下させるだけで、液滴を貯留領域11dへと移動させることができる。
なお、ステップS5では、ピペットチップ22は、XY平面に平行な方向にのみ移動されたが、XY平面に平行な方向とZ軸方向とを加算した方向、すなわち容器11を側面から見た場合に斜め方向に移動されてもよい。このように、ピペットチップ22の移動方向は、ピペットチップ22を容器11に挿入する方向とは異なる方向であればよく、XY平面に平行な方向に限らない。こうすると、ピペットチップ22の移動制御が煩雑になるものの、より広範囲に広がった液滴を集めることができる。
また、ステップS5では、ピペットチップ22は、内壁11aに接触した状態で移動されたが、内壁11aに接触しない状態で移動されてもよい。この場合、ピペットチップ22の移動に応じて、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに接触し、ピペットチップ22の外側面22aに接触した液滴が表面張力により移動可能となる程度に、ピペットチップ22が内壁11aに接近しているのが好ましい。
図1に戻り、ステップS6において、ピペットチップ22の先端を貯留領域11dへ移動させて、ピペットチップ22の外側面22aに集められた液滴を、容器11内の溶出液の貯留領域11dへと移動させる移動工程が行われる。
図2(b)に示すように、移動工程では、ピペットチップ22を内壁11aから離間させるステップS21の工程と、ピペットチップ22を上昇させるステップS22の工程と、ピペットチップ22を内壁11aに接近させるステップS23の工程と、ピペットチップ22を降下させて液滴を押し下げるステップS24の工程と、が実行される。
以下、図7(d)〜図10(f)を参照して、移動工程におけるピペットチップ22の動きについて詳細に説明する。図7(d)〜(f)、図8(a)〜(c)、図8(d)〜(f)、図9(a)〜(c)、図9(d)〜(f)、図10(a)〜(c)、および図10(d)〜(f)は、それぞれ、ピペットチップ22の動きの一状態を表している。
ステップS21において、図7(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が内壁11aから離間される。続いて、ステップS22において、図8(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22が上昇される。このとき、ピペットチップ22の先端は、容器11の開口11b側の端部付近に位置付けられる。続いて、ステップS23において、図8(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が内壁11aに接近させられる。
続いて、ステップS24において、図9(a)〜(c)と図9(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が降下され、液滴が押し下げられる。このとき、ピペットチップ22の先端は、貯留領域11dに溜まった溶出液の液面まで降下される。図9(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22の先端が、容器11の上部と下部の境界付近まで降下されたとき、図9(a)〜(c)の例では、一番上の液滴が、ピペットチップ22により下方向に押し下げられている。図9(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22の先端が、溶出液の液面まで降下されたとき、図9(d)〜(f)の例では、図9(a)〜(c)の下側2つの液滴がピペットチップ22により押し下げられ、貯留領域11dへと移動している。
実施形態1では、図9(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22の先端が、容器11の上部と下部の境界付近までZ軸正方向に降下されたとき、ピペットチップ22が容器11の開口11b側の端部に接触する。このように、ピペットチップ22がZ軸正方向に降下されたときに容器11に接触するよう、図8(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22を内壁11aに近づける位置が決められている。図9(a)〜(c)に示す状態からピペットチップ22がさらに降下されるとき、実施形態1では、Z軸正方向をY軸負方向に僅かに傾かせた方向に、ピペットチップ22が移動される。これにより、ピペットチップ22の先端が内壁11aに接近または接触した状態で、ピペットチップ22が降下される。
なお、ピペットチップ22は、ピペットチップ22が装着されたノズル202を、図9(a)〜(c)の状態からZ軸正方向に降下させ、ピペットチップ22を弾性変形させながら降下させてもよい。
続いて、ステップS25において、ステップS21〜S24の処理が、所定回数だけ行われたか否かが判定される。実施形態1では、ステップS25の所定回数は5である。ステップS25において、ステップS21〜S24の処理が所定回数行われていないと判定されると、処理がステップS21に戻され、再度ステップS21〜S24の処理が行われる。このとき、再度行われるステップS21において、図10(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22が内壁11aから離間させられる。そして、続くステップS22において、図10(d)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が上昇される。その後、上述した手順と同様にして、ステップS23、S24の処理が行われる。
ステップS25において、ステップS21〜S24の処理が所定回数行われたと判定されると、図10(a)〜(f)に示すように、ピペットチップ22が内壁11aから離間され上昇される。こうして移動工程が終了する。
移動工程によれば、ピペットチップ22を上昇させる際に、液滴がピペットチップ22の移動に伴って上方向に移動しないため、集められた液滴を、貯留領域11dへと効率的に移動させることができる。また、ステップS21〜S24の処理が繰り返し行われるため、図1のステップS5で集められた液滴が、貯留領域11dから離れている場合でも、円滑かつ効率的に、液滴を貯留領域11dへ移動させることができる。また、ステップS24において、下方向に移動されるピペットチップ22の先端は、溶出液の液面まで降下される。このように、ピペットチップ22の先端が少なくとも溶出液の液面まで降下されると、より確実に液滴を貯留領域11dに到達させることができる。
なお、ステップS24において、下方向に移動されるピペットチップ22の先端は、溶出液の液面まで降下されなくてもよい。この場合でも、ピペットチップ22が内壁11aから離間すると、液滴が丸く集まり自重により貯留領域11dまで移動することがある。ただし、確実に液滴を貯留領域11dに到達させるためには、上記のようにピペットチップ22の先端が溶出液の液面まで降下されるのが好ましい。
以上のようにして、図1に示す検体処理方法の各ステップの処理が終了する。上記のように検体処理が行われると、容器11の内壁11aに離散的に付着した溶出液の液滴が効率よく集められ、集められた液滴が貯留領域11dへと移動される。これにより、磁性粒子を含む液滴が容器11の内壁11aに残留することを抑制でき、貯留領域11dに含まれる磁性粒子の数を高めて必要な量のDNAを抽出できるようになる。また、磁性粒子を含む液滴が容器11の内壁11aに残留することが抑制されるため、容器11に分注する溶出液の量が少ない場合でも、必要な量のDNAを容器11から抽出できるようになる。
また、上述したように、最終的に容器11から取り出す液体においてDNAの濃度を高めるために、容器11に吐出される溶出液の液量は少なく設定される。この場合、図4(d)に示したように、付着領域11cに付着した全ての磁性粒子が溶出液に浸からず、内壁11aに残りやすくなる。このように内壁11aに磁性粒子が残留する場合でも、実施形態によれば、ステップS4の混合工程において、溶出液が付着領域11cに繰り返し吐出されることにより、内壁11aに残留する磁性粒子を剥がして、溶出液に混合させることができる。また、溶出液が付着領域11cに繰り返し吐出されると、図5(a)〜(c)に示したように、内壁11aに磁性粒子の液滴が付着してしまう。このように内壁11aに磁性粒子の液滴が付着する場合でも、実施形態によれば、ステップS5において液滴が集められ、ステップS6の移動工程において集められた液滴が貯留領域11dへと移動される。これにより、磁性粒子の液滴が内壁11aに残留することを抑制できる。
なお、液滴を集めるステップS5の工程では、装置の保持部等に固定的に設置された容器11の内壁11aに対してピペットチップ22を接近および移動させることにより、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに集められた。しかしながら、これに限らず、ピペットチップ22を所定の位置で静止させた状態とし、ピペットチップ22に対して容器11の内壁11aを接近および移動させることにより、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに集められてもよい。あるいは、容器11の内壁11aとピペットチップ22の両方を接近および移動させることにより、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに集められてもよい。すなわち、ステップS5の工程では、内壁11aに付着した液滴がピペットチップ22の外側面22aに集められるよう、ピペットチップ22が容器11の内壁11aに対して相対的に接近および移動されればよい。
また、ステップS1の開始時点において容器11に収容されている液体は、磁性粒子を含む液体であればよく、たとえば、被検物質の処理過程において用いられる試薬や洗浄液であってもよい。また、ステップS4において容器11に吐出される液体は、DNAを磁性粒子から遊離させる溶出液に限らず、被検物質の処理過程において用いられる試薬や洗浄液であってもよい。
<検体処理装置>
次に、図1に示した検体処理方法を行う検体処理装置100について説明する。
被検者の血液から分離された血漿検体には、セルフリーDNA(cfDNA)と呼ばれる細胞外に遊離したDNAの断片が存在する。また、癌に罹患している被検者の血液から分離された血漿検体には、セルフリーDNAの一部に癌細胞由来のDNAの断片が混在する。癌細胞由来のDNAの断片は、ctDNA(circulating tumor DNA)と呼ばれる。検体処理装置100は、被検物質をセルフリーDNAとして、血漿検体からDNAを抽出する。検体処理装置100によりDNAが抽出されると、その後、たとえばBEAMing(Bead, Emulsion, Amplification, and Magnetics)法に基づいて遺伝子が検出される。すなわち、実施形態の検体処理装置100は、遺伝子検出の前に、DNAを抽出するための前処理を行う。
検体処理装置100で抽出されたDNAに基づいて遺伝子検出が行われると、血液に癌細胞由来のDNAの断片が含まれるか否かを判定できる。このような判定結果は、被検者が癌に罹患しているか否かの診断等に役立てることができる。
セルフリーDNAの量は、検体において希少であるため、後工程で行われるPCR法に基づく分析の効率を上げるためには、溶出液においてセルフリーDNAの濃度を高めておく必要がある。検体処理装置100では、上述した検体処理方法を用いることにより、必要な量のセルフリーDNAを抽出できるようになる。これにより、血液に癌細胞由来のDNAの断片が含まれるか否かを精度よく判定できるようになる。
以下に示す検体処理装置100の各部のうち、図1〜図10(f)に示した構成と同様の構成については、便宜上、同じ番号を付している。
図11に示すように、検体処理装置100は、板部材110、130、140と、保持部材120、150、160と、分注部200と、6つの反応部300と、6つの溶出部400と、6つの冷却部500と、を備える。図11のXYZ軸は、図3(a)〜図10(f)に示すXYZ軸と同じである。図11において、X軸正方向は左方向を示し、Y軸正方向は後方を示し、Z軸正方向は鉛直下方向を示している。以下の図面においても、XYZ軸は、図11に示すXYZ軸と同じである。
板部材110、130、140には、以下で説明するように孔が形成されている。保持部材120、150、160には、上面に対して窪んだ穴状の保持部が形成されている。これらの孔および保持部は、Y軸方向に延びる列L1〜L6に沿って並んでいる。列L1〜L6は、検体処理装置100内においてX軸正方向に順に並んでいる。列L1〜L6に沿って並ぶ孔および保持部は、それぞれ、1つの検体の処理領域に対応している。したがって、検体処理装置100は、6つの血漿検体の処理領域を有している。
板部材110には、列L1〜L6に沿って、それぞれ、1つの孔111と、5つの孔112とが形成されている。孔111、112は、板部材110を貫通している。1つの処理カートリッジ10が設置される際、Y軸方向に並ぶ1つの孔111と5つの孔112とに、それぞれ、処理カートリッジ10の1つの容器11と5つの容器12とが通される。そして、容器11が、板部材110の下方において、穴状の保持部を有する溶出部400に支持され、5つの容器12が、板部材110の下方において、保持部を有する反応部300に支持される。これにより、1つの処理カートリッジ10が板部材110に対して設置される。板部材110には、列L1〜L6に沿って6つの処理カートリッジ10を設置できる。
血漿検体の処理を開始する際には、列L1〜L6のうち検体容器51が設置された列の位置に、新しい処理カートリッジ10が、あらかじめ設置される。処理カートリッジ10の構成については、追って図12(a)を参照して説明する。
保持部材120には、列L1〜L6に沿って、それぞれ、8つの保持部121が形成されている。保持部121は、保持部材120の上面から下方向に窪んだ穴形状を有している。Y軸方向に並ぶ8つの保持部121のうち、Y軸正側の6つの保持部121はピペットチップ21を保持し、Y軸負側の2つの保持部121はピペットチップ22を保持する。保持部材120は、列L1〜L6の位置に、36個のピペットチップ21と12個のピペットチップ22を保持できる。血漿検体の処理を開始する際には、列L1〜L6のうち検体容器51が設置された列の保持部121に、新しいピペットチップ21、22が、あらかじめ設置される。
板部材130には、列L1〜L6に沿って、それぞれ、8つの保持部131が形成されている。保持部131は、板部材130に設けられた孔である。保持部131は、板部材130を貫通している。1つの試薬カートリッジ30が設置される際、Y軸方向に並ぶ8つの保持部131に、試薬カートリッジ30の8つの容器31が通される。そして、試薬カートリッジ30の平面部が板部材130の上面に支持されることにより、1つの試薬カートリッジ30が板部材130に対して設置される。板部材130には、列L1〜L6に沿って6つの試薬カートリッジ30を設置できる。
血漿検体の処理を開始する際には、列L1〜L6のうち検体容器51が設置された列の位置に、試薬を収容した状態の試薬カートリッジ30が、あらかじめ設置される。試薬カートリッジ30の構成については、追って図12(b)を参照して説明する。
試薬カートリッジ30の8つの容器31には、それぞれ、可溶化液、調製液、抽出液、磁性粒子懸濁試薬、第1洗浄液、第2洗浄液、第3洗浄液、および溶出液が収容される。調製液、抽出液、および磁性粒子懸濁試薬は、血漿検体中のDNAを磁性粒子に吸着させるための試薬である。溶出液は、磁性粒子に吸着したDNAを遊離させるための試薬である。
たとえば、可溶化液は、Tris-HCl、EDTA-2Na、Guanidine Thiocyanate、およびTween(登録商標)20を含む。抽出液は、Tris-HCl、EDTA-2Na、Guanidine Thiocyanate、およびTween(登録商標)20を含む。調製液は、Isopropanolを含む。磁性粒子懸濁試薬は、Sodium azide、および、血漿検体中のDNAを吸着させるための磁性粒子を含む。磁性粒子は、磁性を帯びた粒子の表面がシリカで覆われたものである。磁性粒子を構成する粒子は、たとえば酸化鉄である。第1洗浄液は、EDTA-2Na、Guanidine Hydrochloride、Sodium Azide、およびEthanolを含む。第2洗浄液は、Sodium AzideおよびEthanolを含む。第3洗浄液は、Ethanolを含む。溶出液は、Tris-HCl、EDTA-2Na、およびSodium Azideを含む。
板部材140には、列L1〜L6の位置に、それぞれ孔141が形成されている。孔141は、板部材140を貫通している。試薬容器41が設置される際、孔141に試薬容器41が通される。そして、試薬容器41が板部材140の下方において、穴状の保持部を有する冷却部500に支持されることにより、試薬容器41が板部材140に対して設置される。板部材140には、列L1〜L6の位置に6つの試薬容器41を設置できる。血漿検体の処理を開始する際には、列L1〜L6のうち検体容器51が設置された列の位置に、試薬を収容した試薬容器41が、あらかじめ設置される。試薬容器41には、プロテイナーゼKが収容される。プロテイナーゼKを収容した試薬容器41は、プロテイナーゼKの分注が行われるまで、冷却部500により冷却される。
保持部材150には、列L1〜L6の位置に、それぞれ穴状の保持部151が形成されている。保持部151は、検体容器51を保持する。保持部材150は、列L1〜L6の位置に6つの検体容器51を保持できる。血漿検体の処理を開始する際には、血漿検体を収容した検体容器51が、あらかじめ保持部151に設置される。
保持部材160には、列L1〜L6の位置に、それぞれ穴状の保持部161が形成されている。保持部161は、容器61を保持する。保持部材160は、列L1〜L6の位置に6つの容器61を保持できる。血漿検体の処理を開始する際には、列L1〜L6のうち検体容器51が設置された列の保持部161に、新しい容器61が、あらかじめ設置される。容器61には、最終的に抽出されたDNAを含む液体が吐出される。
分注部200は、列L1〜L6の位置に、それぞれ、一対のノズル201、202を備える。分注部200は、ノズル201、202をY軸方向およびZ軸方向に移動させる構成を備えている。ノズル201、202の下端は、円柱形状を有する。ノズル201が、保持部材120に保持されたピペットチップ21の真上に位置付けられ降下されると、ノズル201の下端にピペットチップ21が装着される。同様に、ノズル202が、保持部材150に保持されたピペットチップ22の真上に位置付けられ降下されると、ノズル202の下端にピペットチップ22が装着される。また、検体処理装置100は、ノズル201、202に装着されたピペットチップ21、22を廃棄するための、図示しない廃棄部を備える。ノズル201、202が廃棄部の孔に挿入された状態でY軸方向に移動されると、ノズル201、202の下端からピペットチップ21、22が外れ、外れたピペットチップ21、22が廃棄部に回収される。
また、分注部200は、ピペットチップ21、22を介して血漿検体と試薬とを分注可能に構成されている。分注部200は、ノズル201、202にピペットチップ21、22を装着した状態で、ピペットチップ21、22の先端を液面下まで下ろし、吸引を行う。分注部200は、吸引を行った後、ピペットチップ21、22の先端を吐出対象の容器内に移動させ、吸引によりピペットチップ21、22内に収容した液体を、吐出対象の容器に吐出する。なお、分注部200は、吸引した液体を廃棄する場合、ピペットチップ21、22内に収容した液体を、図示しない廃棄部に吐出する。分注部200の構成については、追って図13を参照して説明する。
6つの反応部300は、板部材110の下方に設置されており、それぞれ、列L1〜L6に沿って並んでいる。1つの反応部300には、1つの処理カートリッジ10が有する5つの容器12が配置される。反応部300は、配置された容器12を加温して、容器12に収容された血漿検体と試薬との反応を促進させる。反応部300の構成については、追って図14を参照して説明する。
6つの溶出部400は、板部材110、130の下方に設置されており、それぞれ、列L1〜L6に沿って並んでいる。1つの溶出部400には、1つの処理カートリッジ10が有する容器11が配置される。溶出部400は、配置された容器11において、磁性粒子に吸着された不純物を除去するための処理と、磁性粒子とDNAとを分離させてDNAを抽出するための処理と、を行う。溶出部400の構成については、追って図14を参照して説明する。
6つの冷却部500は、板部材140の下方に設置されており、それぞれ、列L1〜L6の位置に並んでいる。1つの冷却部500には、1つの試薬容器41が配置される。冷却部500は、配置された試薬容器41を所定温度に冷却する。
図12(a)に示すように、処理カートリッジ10は、Y軸方向に延びた平面部10aと、1つの容器11と、5つの容器12と、を備える。容器11、12は、平面部10aを介して一体的に形成されている。容器11、12は、平面部10aの下面側に形成されている。容器11、12は、それぞれ、液体を収容するための内壁11a、12aを備える。容器11、12の上部には、それぞれ、開口11b、12bが形成されている。開口11bを介して、容器11の内部に、上方からZ軸正方向にピペットチップ21、22が挿入され、開口12bを介して、容器12の内部に、上方からZ軸正方向にピペットチップ21が挿入される。
容器11の内壁11aは、開口11bから所定の深さ位置までは開口11bの径と同じ径となっている。容器11の内壁11aは、この深さ位置からZ軸正方向に向かうに従って次第に径が小さくなり、その後、球面形状に窪んだ底面へと繋がっている。すなわち、容器11は、円柱形状の内側面と、円錐状の内側面と、球面形状に窪んだ底面とを有している。容器12も、容器11と同様、円柱形状の内側面と、円錐状の内側面と、球面形状に窪んだ底面とを有している。容器12の径および深さは、容器11と異なっている。容器12の容量は、容器11の容量よりも大きい。
なお、容器11、12は、あらかじめ検体処理装置100に備え付けられていてもよい。この場合、血漿検体ごとに各容器を洗浄して利用する。ただし、この場合、洗浄が不十分で血漿検体が容器内に残ると、処理を行う血漿検体に他の血漿検体が混じるおそれがある。したがって、実施形態1では、血漿検体の処理を開始する際に、新しい処理カートリッジ10が設置される。
図12(b)に示すように、試薬カートリッジ30は、Y軸方向に延びた平面部30aと、8つの容器31を備える。容器31と平面部30aは、一体的に形成されている。容器31は、平面部30aの下面側に形成されており、互いに同じ形状を有する。容器31は、液体を収容するための内壁31aを備える。容器31の上部には、開口31bが形成されている。開口31bを介して、それぞれ、容器31の内部に、上方からZ軸正方向にピペットチップ21、22が挿入される。容器31は、図12(a)の容器11と同様、円柱形状の内側面と、円錐状の内側面と、球面形状に窪んだ底面とを有している。
図13に示すように、分注部200は、ノズル201、202と、圧力印加部210と、6つの上下移送部220と、前後移送部230と、を備える。
圧力印加部210は、6つのバルブ211と、6つのバルブ212と、6つの圧力センサ213と、6つのポンプ214と、を備える。バルブ211、212は、それぞれ、ノズル201、202と流路を介して接続されている。バルブ211が開けられ、バルブ212が閉じられたときに、ポンプ214が駆動されると、ノズル201に装着されたピペットチップ21を介して液体の分注が可能となる。バルブ211が閉じられ、バルブ212が開けられたときに、ポンプ214が駆動されると、ノズル202に装着されたピペットチップ22を介して液体の分注が可能となる。圧力センサ213は、ポンプ214とバルブ211、212とを繋ぐ流路の圧力を検出する。
6つの上下移送部220は、列L1〜L6に沿って設けられたノズル201、202に対応して、支持部231の下面側に設置されている。上下移送部220は、図示しないモータを備え、モータの駆動により、対応するノズル201、202を上下方向に移送させる。6つの上下移送部220は、それぞれ個別に駆動可能である。これにより、列L1〜L6に配置された血漿検体および試薬について、個別に分注を行うことが可能となる。前後移送部230は、支持部231と、2つのレール232と、を備える。前後移送部230は、図示しないモータを備え、モータの駆動により、レール232に沿って支持部231をY軸方向に移送させる。
分注部200は、図15に示す制御部601によって駆動される。液体を吸引する際には、制御部601は、分注部200を制御して、液面の上方からピペットチップ21、22を下ろす。ピペットチップ21、22の先端が液面に接触すると、ポンプ214とバルブ211、212とを繋ぐ流路の圧力が変化する。制御部601は、圧力センサ213の検出信号が変化したことに基づいて、ピペットチップ21、22の先端が液面に接触したことを検知する。そして、制御部601は、分注部200を制御して、分注量に応じて、ノズル201、202を下方向に移動させ、ピペットチップ21、22を介して所定量の液体を吸引する。液体を吐出する際には、制御部601は、分注部200を制御して、吐出対象の容器内にピペットチップ21、22の先端を位置付ける。そして、制御部601は、分注部200を制御して、ピペットチップ21、22内に収容された液体を吐出する。
次に、図14を参照して、反応部300と溶出部400の構成について説明する。図14には、処理カートリッジ10と、板部材110と、伝導部材312、412を、処理カートリッジ10のX軸方向の中心位置を通るYZ平面に平行な面によって切断したときの断面が示されている。その他の構成については、便宜上、X軸負方向に見たときの外観が示されている。
反応部300は、容器12を加温する加温部310を備える。加温部310は、2つのヒータ311と、伝導部材312と、2つの放熱部材313と、を備える。2つのヒータ311は、伝導部材312の下面に設置されており、伝導部材312を加温することにより、5つの容器12を加温する。
伝導部材312は、熱伝導性の高い金属により構成されており、ヒータ311の熱を容器12へと伝導させる。2つの放熱部材313は、それぞれ、2つのヒータ311の下面に設置されており、ヒータ311による加温が終了した後、ヒータ311と伝導部材312の熱を効率よく放熱させる。伝導部材312は、5つの容器12をそれぞれ保持するための5つの保持部312aを備える。5つの保持部312aは、伝導部材312の上面から窪んだ円形の穴形状に形成されている。保持部312aの径は、容器12の径とほぼ同じである。保持部312aの内側面は、容器12の外側面が嵌る形状となっている。
溶出部400は、容器11を加温する加温部410と、容器11に磁力を印加する磁力印加部420と、を備える。加温部410は、ヒータ411と、伝導部材412と、放熱部材413と、を備える。ヒータ411は、伝導部材412の下面に設置されており、伝導部材412を加温する。
伝導部材412は、熱伝導性の高い金属により構成されており、ヒータ411の熱を容器11へと伝導させる。放熱部材413は、ヒータ411の下面に設置されており、ヒータ411による加温が終了した後、ヒータ411と伝導部材412の熱を効率よく放熱させる。伝導部材412は、容器11を保持するための保持部412aと、保持部412aに繋がる孔412bと、を備える。保持部412aは、伝導部材412の上面から窪んだ円形の穴形状に形成されている。保持部412aの径は、容器11の径とほぼ同じである。保持部412aの内側面は、容器11の外側面が嵌る形状となっている。孔412bは、伝導部材412の側面から保持部412aに繋がっている。
磁力印加部420は、磁石104と、磁石104を移動させる磁石駆動部421と、を備える。磁石104は、永久磁石である。磁石104は、電磁石であってもよい。磁石駆動部421は、レール421aと、移動部材421bと、モータ421cと、ベルト421dと、を備える。移動部材421bは、レール421aに沿って移動可能に構成されている。移動部材421bには、棒状の部材を介して磁石104が設置されている。モータ421cは、検体処理装置100内に固定されている。ベルト421dは、2つのプーリに架けられている。Y軸正側のプーリは、モータ421cの駆動軸に接続されている。移動部材421bは、留め具によりベルト421dに接続されている。
処理カートリッジ10が設置されると、図14に示すように、容器11が保持部412aに保持される。この状態でモータ421cが駆動されると、移動部材421bとベルト421dを介して、磁石104が、孔412bに沿って、容器11の外側面と、容器11の外側面から遠い位置との間で移動される。
処理カートリッジ10が設置される際には、図11に示す板部材110の孔112を通された5つの容器12が、保持部312aに挿入され、保持部312aにより保持される。また、図11に示す板部材110の孔111を通された容器11が、保持部412aに挿入され、保持部412aにより保持される。これにより、5つの容器12が反応部300に配置され、容器11が溶出部400に配置される。
実施形態1では、反応部300と溶出部400は、血漿検体ごとに配置される処理カートリッジ10に対応して、すなわち、列L1〜L6に対応して設けられている。これにより、血漿検体ごとに、反応部300と溶出部400による処理を、独立して行うことができる。
なお、列L1〜L6における血漿検体の処理が互いに同期して行われる場合、反応部300と溶出部400は、列L1〜L6に対して共通に1つ設けられてもよい。この場合、列L1〜L6に配置された6つの処理カートリッジ10に対応するよう、ヒータ311、411と、伝導部材312、412と、放熱部材313、413とが、X軸方向に延ばされる。また、各容器11に対応する6つの磁石104が、1つの磁石駆動部421により駆動される。
図15に示すように、検体処理装置100は、制御部601と、記憶部602と、表示部603と、入力部604と、駆動部605と、センサ部606と、分注部200と、反応部300と、溶出部400と、冷却部500と、を備える。
制御部601は、CPUまたはマイクロコンピュータにより構成される。制御部601は、記憶部602に記憶されたプログラムに基づいて、検体処理装置100の各部から信号を受信し、検体処理装置100の各部を制御する。記憶部602は、RAM、ROM、ハードディスク等により構成される。制御部601は、CPUおよびマイクロコンピュータにより構成されてもよい。この場合、たとえば、マイクロコンピュータが検体処理装置100の各部を制御し、マイクロコンピュータと通信可能に接続されたCPUが、マイクロコンピュータに指示信号を送信してもよい。すなわち、制御部601は、複数の制御部により構成されても良い。
表示部603は、ディスプレイにより構成される。入力部604は、マウス、キーボード、タッチパネル等により構成される。検体処理装置100は、表示部603および入力部604に代えて、タッチパネル式のディスプレイにより構成される表示入力部を備えてもよい。駆動部605は、検体処理装置100内に配された他の機構を含む。センサ部606は、検体処理装置100内に配された他のセンサを含む。
次に、図11および図16(a)〜(f)を参照して、検体処理装置100による処理の流れの概要について説明する。
オペレータは、血漿検体を収容した検体容器51を保持部151に設置する。図11には、6つの保持部151のうち、列L1〜L3に対応する右側の3つの保持部151に検体容器51が設置され、3つの血漿検体について処理が行われる例が示されている。
オペレータは、入力部604を介して、検体容器51ごとに、処理を行う血漿検体の量を入力する。具体的には、オペレータは、入力部604を介して、検体容器51に収容された血漿検体の量に応じて、1mL、2mL、3mL、4mL、5mLのうち、いずれかの値を血漿検体ごとに入力する。その後、オペレータは、入力部604を介して、処理を開始するための指示を入力する。
開始指示が入力されると、制御部601は、各検体容器51に収容されている血漿検体の処理を並行して行う。血漿検体の処理には、この血漿検体を収容する検体容器51に対してY軸方向に延びる列に設置された、処理カートリッジ10と、試薬カートリッジ30と、試薬容器41と、ピペットチップ21、22と、容器61と、が用いられる。
制御部601は、入力された血漿検体の量に応じた数の容器12に、検体容器51に収容された血漿検体と、試薬カートリッジ30に収容された試薬と、試薬容器41に収容された試薬とを分注するよう、分注部200を制御する。具体的には、処理を行う血漿検体の量として1mL、2mL、3mL、4mL、または5mLが入力された場合、それぞれ、1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの容器12に血漿検体と試薬が分注される。
たとえば、処理を行う量として5mLが入力された血漿検体の場合、この血漿検体と同列に配置された5つの容器12に血漿検体と試薬が分注される。処理を行う量として3mLが入力された血漿検体の場合、この血漿検体と同列に配置された3つの容器12に血漿検体と試薬が分注される。以下、便宜上、処理を行う量として5mLが入力された血漿検体の処理について説明する。以下の分注処理は、制御部601が分注部200を制御することにより行われる。
まず、試薬容器41に収容されたプロテイナーゼKが、5つの容器12に分注される。各容器12には、互いに等しい量のプロテイナーゼKが分注される。続いて、図16(a)に示すように、検体容器51に収容された血漿検体が、5つの容器12に分注される。各容器12には、それぞれ1mLずつ血漿検体が分注される。
続いて、図16(b)に示すように、試薬カートリッジ30に収容された可溶化液、調製液、抽出液、および磁性粒子懸濁試薬が、5つの容器12に分注される。各容器12には、互いに等しい量の試薬が分注され、血漿検体中のDNAが磁性粒子に吸着する。
続いて、図16(c)に示すように、各容器12から順に所定量の試料が容器11に分注され、試料に含まれる不純物が液体成分として除去される。さらに、全ての容器12中の試料が容器11に分注された後、図16(d)に示すように、試薬カートリッジ30に収容された第1〜第3洗浄液が容器11に分注され、容器11内の試料に含まれる不純物が液体成分として除去される。
続いて、図16(e)に示すように、試薬カートリッジ30に収容された溶出液が、容器11に分注され、磁性粒子とDNAとが分離される。続いて、容器11に磁力を印加した状態で、図16(f)に示すように、容器11内の液体が容器61に分注される。容器61に移動された液体は、抽出されたDNAを含んでいる。こうして、1つの血漿検体に対する処理が完了する。
処理を行う血漿検体の量として5mL以外の量が入力された場合、処理に用いる容器12の数が、入力された血漿検体の量に応じて変更される。たとえば、処理を行う血漿検体の量として3mLが入力された場合、3つの容器12に1mLずつ血漿検体が分注される。
このように、血漿検体の量に応じた数の容器11に血漿検体と試薬が分注されて、血漿検体と試薬が分注された各容器12において、血漿検体に対する反応が並行して行われる。このため、処理を行う血漿検体と試薬とが1つの大容量の容器にまとめて分注される場合に比べて、血漿検体と試薬との反応に要する時間を短縮できる。また、大容量の容器において反応が行われる場合、血漿検体の量によって反応の進行度合いにばらつきが生じ得るため、安定的にDNAを抽出することが難しい。しかしながら、上記のように血漿検体の量に応じた数の容器12において反応が行われると、血漿検体の量にかかわらず、安定的にDNAを抽出できる。
次に、図17(a)〜(f)を参照して、各容器での反応を経て、血漿検体からどのようにDNAが抽出されるかについて説明する。なお、図17(a)〜(f)において、便宜上、容器内の液面は同じ位置となるよう図示されており、容器11、12、51、61の大きさは同じとなるよう図示されている。
図17(a)に示すように、検体容器51中の血漿検体は、DNA71、血漿検体中でDNAと結合するDNA結合タンパクであるヒストン72、DNA71を分解する酵素73、および血漿検体中タンパク74等を含んでいる。血漿検体中のDNA71は、セルフリーDNAである。プロテイナーゼKが容器12に分注され、血漿検体が容器12に分注され、可溶化液が容器12に分注される。これにより、プロテイナーゼKは、DNA71と結合しているヒストン72を分解し、DNA71からヒストン72を分離する。また、プロテイナーゼKは、酵素73を分解させて、酵素73の働きを抑制する。この他、プロテイナーゼKは、血漿検体中タンパク74を分解させる。可溶化液は、プロテイナーゼKが働きやすい環境を作る。
続いて、調製液と抽出液が、容器12に分注される。DNA71は親水性が高いため、溶液中では水分子と水素結合しやすい。一方、図17(c)に示す磁性粒子77の表面を覆うシリカは疎水性が高い。したがって、初期の状態のDNA71は、磁性粒子77のシリカと結合しにくい。調製液は、DNA71の水和分子を除去して、DNA71を疎水的にする。これにより、疎水的になったDNA71が、磁性粒子77のシリカに吸着するようになる。また、抽出液は、DNA71が磁性粒子77に吸着するための環境を作る。容器12内で反応が進むと、容器12内は、たとえば図17(b)に示す状態となる。
図17(b)に示すように、このときの容器12中の試料は、DNA71、酵素73、血漿検体中タンパク74、および変性物質75、76等を含む。変性物質75は、ヒストン72が変性および分解されたものである。変性物質76は、酵素73と血漿検体中タンパク74とが変性および分解されたものである。容器12で反応が進むと、DNA71からヒストン72が分離され、ヒストン72、酵素73、および血漿検体中タンパク74が変性および分解される。さらに、容器12に磁性粒子懸濁試薬が分注される。これにより、DNA71が磁性粒子77に吸着し、容器12内は、たとえば図17(c)に示す状態となる。なお、血漿検体中の変性物質75、76等も、磁性粒子77に吸着する。
続いて、容器12中の試料が容器11に分注され、溶出部400の磁石104により、磁性粒子77が容器11の内壁11aに吸着される。そして、容器11から上清が除去される。これにより、血漿検体中で磁性粒子77と結合していない変性物質75、76が除去される。
続いて、容器11に第1洗浄液が分注される。これにより、磁性粒子77と結合した変性物質75、76が分離され、容器11内は、たとえば図17(d)に示す状態となる。そして、磁石104を用いて容器11から上清が除去されることにより、試料から変性物質75、76が除去される。続いて、容器11に第2洗浄液が分注される。そして、磁石104を用いて容器11から上清が除去されることにより、試料からさらに変性物質75、76が除去される。続いて、容器11に第3洗浄液が分注される。そして、磁石104を用いて容器11から上清が除去されることにより、試料からさらに変性物質75、76が除去される。
続いて、容器11に溶出液が分注される。これにより、DNA71が磁性粒子77から遊離し、容器11内は、たとえば図17(e)に示す状態となる。続いて、磁石104により、磁性粒子77が容器11の内壁に吸着され、容器11の液体が容器61に分注される。このとき、容器61内の液体は、たとえば図17(f)に示すように、DNA71以外の不要な物質が除去された状態となる。こうして、1つの血漿検体に対する核酸抽出処理が終了する。
次に、図18〜図22(a)に示すフローチャートを参照して、検体処理装置100で行われる処理について説明する。以下に示すフローチャートは、列L1〜L6に設置された血漿検体ごとに行われる。また、以下に示すフローチャートでは、制御部601が、分注部200と、反応部300と、溶出部400とを制御することにより、各ステップの処理が実行される。
図18に示すように、ステップS101において、制御部601は、処理行う血漿検体に対応する血漿検体の量に関する情報を記憶部602から読み出し、分注対象とする容器12を、読み出した血漿検体の量に関する情報に応じて決定する。具体的には、血漿検体の量に関する情報が1mL、2mL、3mL、4mL、5mLに対応する場合、それぞれ、分注対象とする容器12の数は、1つ、2つ、3つ、4つ、5つとされる。容器12に対する分注処理は、分注対象とされた容器12に対してのみ行われる。
ステップS102において、制御部601は、保持部材120に保持された新しいピペットチップ21をノズル201に装着し、試薬容器41に収容されたプロテイナーゼKを、各容器12に所定量分注する。ステップS103において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ21をノズル201に装着し、検体容器51に収容された血漿検体を、各容器12に1mL分注する。
ステップS104において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ21をノズル201に装着し、試薬カートリッジ30に収容された可溶化液を、各容器12に所定量分注する。ステップS105において、制御部601は、反応部300のヒータ311により容器12を加温して、各容器12内の試料を加温する。これにより、容器12で反応が進み、図17(b)を参照して説明したように、DNA71からヒストン72が分離され、ヒストン72、酵素73、および血漿検体中タンパク74が変性および分解される。
ステップS106において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ21をノズル201に装着し、試薬カートリッジ30に収容された調製液を、各容器12に所定量分注する。さらに、ステップS107において、制御部601は、試薬カートリッジ30に収容された抽出液を、各容器12に所定量分注する。
ステップS108において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ22をノズル202に装着し、試薬カートリッジ30に収容された磁性粒子懸濁試薬を、各容器12に所定量分注する。ステップS109において、制御部601は、各容器12において、容器12内の試料を吸引し吐出する動作を連続で行うことにより、容器12内の試料を攪拌する。このような攪拌動作を、以下「吸排攪拌」と称する。ステップS110において、制御部601は、ヒータ311により各容器12を加温して、各容器12内の試料を加温する。これにより、図17(c)を参照して説明したように、DNA71が磁性粒子77に吸着する。続いて、処理が図19のステップS201に進められる。
図19に示すように、ステップS201において、制御部601は、溶出部400の磁石104を容器11に近付ける。そして、制御部601は、ノズル202に装着しているピペットチップ22を廃棄して、新しいピペットチップ21をノズル201に装着する。
続いて、ステップS202において、制御部601は、容器12内の試料1.2mLを、容器11に分注する。このとき、対象となる容器12内に1.2mL以上の試料があれば、この容器12から容器11へと試料を分注する。対象となる容器12内に1.2mL以上の試料がなく、かつ、未だステップS202において試料が分注されていない他の容器12があれば、対象となる容器12内の全試料を、未分注の他の容器12に分注し、他の容器12から試料1.2mLを容器11に分注する。また、対象となる容器12内に1.2mL以上の試料がなく、かつ、未だステップS202において試料が分注されていない他の容器12がなければ、対象となる容器12内の全試料を容器11に分注する。
ステップS203において、制御部601は、容器11内の上清を吸引し、廃棄部に廃棄する。具体的には、容器11内の液体成分が吸引され、廃棄される。ステップS204において、制御部601は、全ての容器12内の全試料が容器11へと分注されたか否かを判定する。全ての容器12内の全試料が容器11へと分注されていないと、制御部601は、処理をステップS202に戻す。全ての容器12内の全試料が容器11へと分注されていると、制御部601は、処理をステップS205に進める。
このように、ステップS202〜S204の処理において、容器12から一定量の試料を容器11に分注し、磁性粒子を容器11の内壁11aに吸着させた後、容器11から上清を除去する動作が複数回行われる。これにより、各容器12の試料をまとめて大容量の容器に移し、この容器において上清を除去する動作を1回だけ行う場合に比べて、不要な成分を含む上清を迅速かつ確実に除去できる。
ステップS205において、制御部601は、溶出部400の磁石104を容器11から離す。続いて、処理が図20のステップS301に進められる。
図20に示すように、ステップS301において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ21をノズル201に装着し、試薬カートリッジ30に収容された第1洗浄液を、容器11に600μL分注する。ステップS302において、制御部601は、容器11内の試料を吸排攪拌する。ステップS303において、制御部601は、溶出部400の磁石104を容器11に近付ける。これにより、容器11の内壁11aに、試料中の磁性粒子77が吸着する。ステップS304において、制御部601は、容器11内の上清を除去する。具体的には、容器11内の液体成分が吸引され、廃棄される。これにより第1洗浄液による洗浄が完了する。ステップS305において、制御部601は、磁石104を容器11から離す。
ステップS306において、制御部601は、試薬カートリッジ30に収容された第2洗浄液を、容器11に750μL分注する。そして、制御部601は、ステップS302〜S305の処理と同様に、ステップS307〜S310の処理を行う。ステップS309における上清の除去により、第2洗浄液による洗浄が完了する。第1洗浄液と第2洗浄液が分注されることにより、図17(d)を参照して説明したように、磁性粒子77と結合した変性物質75、76が分離される。そして、ステップS304、S309において上清が除去されることにより、試料から変性物質75、76が除去される。続いて、処理が図21のステップS401に進められる。
図21に示すように、ステップS401において、制御部601は、試薬カートリッジ30に収容された第3洗浄液を、容器11に750μL分注する。このとき、第3洗浄液の液面は、図4(a)に示したように、磁性粒子の付着領域11cの上端よりも上側に位置している。ステップS402において、制御部601は、容器11内の第3洗浄液を吸排攪拌する。
ここで、ステップS402の処理が終了することにより、容器11の状態は、図1のステップS1が開始される直前に対応した状態となる。したがって、図4(a)に示した懸濁液は、磁性粒子を洗浄するための第3洗浄液に対応する。そして、続くステップS403〜S408の処理は、それぞれ、図1のステップS1〜S6の処理に対応する。
ステップS403において、制御部601は、溶出部400の磁石104を容器11に近付ける。これにより、図4(a)に示したように、第3洗浄液に含まれる磁性粒子が内壁11aの付着領域11cに吸着する。ステップS404において、制御部601は、容器11内の上清を除去する。具体的には、図4(b)に示したように、容器11内の液体成分が吸引され、廃棄される。これにより、第3洗浄液による洗浄が完了する。ステップS404において上清が除去されることにより、試料から変性物質75、76が除去される。ステップS405において、制御部601は、容器11から磁石104を離す。
ステップS406において、制御部601は、ノズル201に装着しているピペットチップ21を廃棄して、新しいピペットチップ22をノズル202に装着し、図22(a)に示す混合工程を行う。
図22(a)に示すように、検体処理装置100で行われる混合工程では、図2(a)と比較して、ステップS13の後段にステップS14が追加されている。ステップS11において、制御部601は、図4(d)で説明した場合と同様に、試薬カートリッジ30に収容された溶出液110μLを付着領域11cに吐出する。これにより、溶出液の液面は、図4(d)に示した状態と同様、磁性粒子の付着領域11cの上端よりも下側に位置する。
ステップS12において、制御部601は、図4(e)、(f)で説明したように、貯留領域11dの溶出液を付着領域11cに吐出する動作を行う。この場合のステップS12では、制御部601は、容器11内の溶出液を95μL吸引し、吸引した95μLの溶出液のうち、85μLの溶出液を容器11に吐出する。これにより、ピペットチップ22内および容器11内に気泡が生じることを抑制しながら、磁性粒子と溶出液との混合を促進させることができる。ステップS13において、制御部601は、ステップS12の処理を所定回数だけ行ったか否かを判定する。ステップS12の処理が所定回数行われていないと、処理がステップS12に戻され、ステップS12の処理が繰り返し行われる。
ステップS12の処理が所定回数だけ行われると、ステップS14において、制御部601は、試薬カートリッジ30に収容された溶出液30μLを付着領域11cに吐出する。すなわち、貯留領域11dに溜まった溶出液を付着領域11cに吐出するステップS12の処理が終わった後、貯留領域11dに溜まった溶出液とは異なり、磁性粒子を含まない溶出液を新たに付着領域11cに吐出する。これにより、容器11の内壁11aに磁性粒子を含む溶出液の液滴が残りにくくなり、貯留領域11dに含まれる磁性粒子の量を増やすことができる。こうして、検体処理装置100で行われる混合工程が終了する。
図21に戻り、ステップS407において、制御部601は、図5(d)〜図7(c)を参照して説明したように、内壁11aに付着した液滴を集める。
ここで、ステップS407において、制御部601は、ピペットチップ22を容器11の内壁11aに接触した状態で、ピペットチップ22が装着されたノズル202を容器11の中心軸に垂直な方向に移動させる。容器11の中心軸は、Z軸方向に平行である。具体的には、制御部601は、ノズル202に装着されたピペットチップ22が容器11のY軸正側の内壁11aに接触するよう、ノズル202を移動させる。そして、制御部601は、この状態から、図22(b)に示すようにノズル202をX軸方向に移動させる。これにより、ノズル202に装着されたピペットチップ22は、弾性変形しながら、図6(a)〜図7(c)に示すように内壁11aに沿って周方向に移動する。このように、ピペットチップ22が内壁11aに沿って周方向に移動すると、内壁11aに付着した液滴を効率よく集めることができる。また、ノズル202を直線的に移動させるだけでよいため、ピペットチップ22の制御を簡易化できる。
なお、図22(c)に示すように、制御部601は、ピペットチップ22が装着されたノズル202を、容器11の内壁11aに沿って周方向に移動させてもよい。この場合も、ピペットチップ22が内壁11aに沿って周方向に移動するため、内壁11aに付着した液滴を効率よく集めることができる。また、ピペットチップ22を移動させる際に、ピペットチップ22の弾性変形が抑制されるため、ノズル202に対するピペットチップ22の装着状態を安定的に維持できる。
続いて、ステップS408において、制御部601は、図2(b)と同様に、移動工程を行う。ステップS408では、制御部601は、図7(d)〜図10(f)に示したようにピペットチップ22が移動するように、ノズル202を移動させる。これにより、ステップS407で集められた液滴が、貯留領域11dに移動される。
ステップS409において、制御部601は、溶出部400のヒータ411により容器11を加温して、容器11内の試料を加温する。これにより、容器11で反応が進み、図17(e)を参照して説明したように、DNA71が磁性粒子77から遊離する。
ステップS410において、制御部601は、容器11に磁石104を近付けて、容器11に磁力を印加する。これにより、図23(a)に示すように、容器11の内壁11aに、溶出液中の磁性粒子77が吸着する。ステップS411において、制御部601は、容器11内の液体を、容器61に分注する。具体的には、図23(b)に示すように、制御部601は、容器11内の磁性粒子を磁石104により内壁11aに吸着した状態で、容器11内の液体をピペットチップ22により吸引する。そして、制御部601は、ピペットチップ22内に吸引した液体を、容器61に吐出する。容器11から吸引され容器61に吐出された液体は、図17(f)を参照して説明したように、DNA71以外の不要な物質が除去された状態である。
このように、液滴を貯留領域11dへと移動させるステップS408の移動工程の後に、ステップS410、S411が行われることにより、血漿検体に含まれるDNAを容器61に回収できる。
ステップS412において、制御部601は、図23(c)に示すように、容器11から磁石104を離す。こうして、検体処理装置100による処理が終了する。
<実施形態2>
実施形態1では、混合工程において、図4(d)に示すように、容器11の開口11b側の端部付近から、ピペットチップ22により付着領域11cに向けて溶出液が吐出された。しかしながら、付着領域11cの上端が、図4(d)の場合に比べて低い位置にある場合、容器11内の下部付近から付着領域11cに向けて溶出液が吐出されてもよい。実施形態2では、付着領域11cの上端が低い位置にあるため、混合工程において、図24(a)〜(c)に示すように溶出液の吸引と吐出が行われる。
具体的には、図24(a)に示すように、容器11内の下部付近から溶出液の吐出が行われる。続いて、図24(b)に示すように、実施形態1と同様、ピペットチップ22により溶出液が吸引される。そして、図24(c)に示すように、再度、容器11内の下部付近から付着領域11cに向けて溶出液が吐出される。このように、混合工程において低い位置から溶出液の吐出が行われると、図24(d)〜(f)に示すように、磁性粒子を含む液滴は、実施形態1に比べて低い位置において容器11の内壁11aに付着する。したがって、実施形態2では、図1のステップS5において、図25(a)〜(c)に示すように、ピペットチップ22の先端が内壁11aの低い位置に接触した状態で、実施形態1と同様、ピペットチップ22が周方向に移動される。そして、図1のステップS6において、移動工程が行われる。
ここで、実施形態2の移動工程は、図25(d)に示すように構成される。図25(d)に示す移動工程は、図2(b)に示した実施形態1の移動工程と比較して、ステップS21〜S23、S25が省略されている。実施形態2では、ステップS24において、ピペットチップ22が降下され、液滴が押し下げられる。このとき、ピペットチップ22の先端は、貯留領域11dに溜まった溶出液の液面まで降下される。これにより、図25(a)〜(c)に示すように集められた液滴が、貯留領域11dへと移動される。なお、実施形態2のその他の処理は、実施形態1と同様である。
実施形態2では、混合工程において、低い位置から付着領域11cに向けて溶出液が吐出されるため、内壁11aに付着する液滴は、貯留領域11dに近い位置に分布する。したがって、移動工程において、実施形態1のように、ピペットチップ22を内壁から離間させ、ピペットチップ22を上昇させ、ピペットチップ22を内壁に接近させるといった動作を行う必要がない。よって、実施形態2によれば、磁性粒子を含む液滴が容器11の内壁11aに残留することを抑制でき、かつ、実施形態1と比較してピペットチップ22の制御を簡易化できる。
<実施形態3>
実施形態1では、容器12において検体と試薬とを反応させた後、容器12から容器11に試料を分注し、容器11において、洗浄とDNAの遊離とが行われた。しかしながら、これに限らず、処理カートリッジ10に、洗浄のための容器を設けて、洗浄とDNAの遊離とが異なる容器において行われてもよい。
図26(a)に示すように、実施形態3の処理カートリッジ10は、実施形態1と比較して、洗浄のための容器13をさらに備える。実施形態3の容器13は、実施形態1の容器11と同様の大きさである。実施形態3の容器11は、実施形態1の容器11と比較して、溶出液の液量に合わせて小さく構成されている。また、実施形態3では、検体処理装置100に処理カートリッジ10設置されたときに、容器13に対して磁力を印加するための構成が設けられている。この構成は、図14に示す磁力印加部420と同様である。
実施形態3のその他の構成は、実施形態1と同様である。実施形態3の制御部601による制御は、以下のとおりである。以下、実施形態1と異なる制御について説明する。
実施形態3では、5つの容器12において検体と試薬とを反応させた後、容器11に代えて容器13が用いられることにより、ステップS201〜S205の処理が行われる。これにより、図26(a)に示すように、各容器12から順に所定量の試料が容器13に分注され、容器13において試料に含まれる不純物が液体成分として除去される。
続いて、容器11に代えて容器13が用いられることにより、ステップS301〜S310の処理が行われる。これにより、図26(b)に示すように、第1、第2洗浄液が容器13に分注され、容器13内の試料に含まれる不純物が液体成分として除去される。続いて、容器11に代えて容器13が用いられることにより、ステップS401、S402の処理が行われる。これにより、図26(b)に示すように、第3洗浄液が容器13に分注され、容器13内の試料の攪拌が行われる。
続いて、実施形態1と同様、ステップS403において、容器11に磁石104が近付けられる。続いて、実施形態3では、ステップS403の処理の後、図26(c)に示すように、容器13内の試料が、容器11に分注される。そして、実施形態1と同様、ステップS404において、図26(d)に示すように、容器11内の液体成分が除去される。このとき、実施形態1と同様、容器11の内壁11aに磁性粒子が吸着している。
その後、実施形態1と同様に、ステップS405〜S412の処理が行われる。ステップS406の混合工程において、図26(e)に示すように、容器11に溶出液が分注される。混合工程において、Y軸正側の内壁11aに付着した磁性粒子が、溶出液により剥がされる。ステップS407において、内壁11aに付着した液滴が集められる。ステップS408の移動工程において、集められた液滴が貯留領域11dに移動させられる。ステップS411において、図26(f)に示すように、容器11内の液体が容器61に分注される。
実施形態3によれば、容器11が実施形態1と比較して小さいため、磁性粒子が容器11の底部に滞留することを抑制して、磁石に対向する内壁11aに磁性粒子を確実に吸着させることができる。これにより、ステップS404における液体成分の除去と、ステップS411における液体の取り出しとを確実に行うことができる。
11 容器
11a 内壁
11b 開口
11c 付着領域
11d 貯留領域
22 ピペットチップ
22a、103a 外側面
71 DNA
77 磁性粒子
100 検体処理装置
102、103 ピペット
200 分注部
202 ノズル
420 磁力印加部
601 制御部

Claims (22)

  1. 被検物質が結合した磁性粒子を含む懸濁液を収容した容器中の前記磁性粒子を磁気的に吸着した状態で前記容器内の液体成分を除去し、
    前記液体成分が除去された前記容器に、前記被検物質を前記磁性粒子から遊離させる溶出液をピペットから吐出して前記磁性粒子と前記溶出液とを混合し、
    前記磁性粒子と前記溶出液とを混合した後、前記ピペットを前記容器の内壁に対して相対的に接近させて、前記内壁に付着した液滴を前記ピペットの外側面に集め、
    前記ピペットの先端を前記容器内の前記溶出液の貯留領域へ移動させて、前記ピペットの前記外側面に集められた前記液滴を前記貯留領域へと移動させる、検体処理方法。
  2. 前記液滴を前記貯留領域へと移動させる工程において、
    前記ピペットを前記内壁から離間させる工程と、
    前記ピペットを上昇させる工程と、
    前記ピペットを前記内壁に接近させる工程と、
    前記ピペットを降下させて前記液滴を押し下げる工程と、を実行する、請求項1に記載の検体処理方法。
  3. 前記液滴を前記貯留領域へと移動させる工程における前記各工程を繰り返し実行する、請求項2に記載の検体処理方法。
  4. 前記液滴を前記貯留領域へと移動させる工程において、
    少なくとも前記貯留領域に溜まった前記溶出液の液面まで、前記ピペットの先端を移動させる、請求項1ないし3の何れか一項に記載の検体処理方法。
  5. 前記液滴を集める工程において、
    前記ピペットが前記容器の内壁に接触した状態で、前記ピペットを前記容器に対して相対的に移動させる、請求項1ないし4の何れか一項に記載の検体処理方法。
  6. 前記ピペットは、ノズルと、前記ノズルに装着されたピペットチップとにより構成される、請求項1ないし5の何れか一項に記載の検体処理方法。
  7. 前記液滴を集める工程において、
    前記ピペットチップを前記容器の内壁に接触した状態で、前記ピペットチップが装着されたノズルを前記容器の中心軸に垂直な方向に移動させる、請求項6に記載の検体処理方法。
  8. 前記液滴を集める工程において、
    前記ピペットチップが装着されたノズルを前記容器の内壁に沿って周方向に移動させる、請求項6または7に記載の検体処理方法。
  9. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記溶出液を前記容器に吐出する前に、前記容器に対する磁力の印加を解除する、請求項1ないし8の何れか一項に記載の検体処理方法。
  10. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記容器の内壁における前記磁性粒子の付着領域に前記ピペットから前記溶出液を吐出する、請求項1ないし9の何れか一項に記載の検体処理方法。
  11. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記貯留領域に溜まった前記溶出液を前記ピペットで吸引し、前記容器の内壁の前記磁性粒子の付着領域に吐出する、請求項10に記載の検体処理方法。
  12. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記貯留領域に溜まった前記溶出液を前記付着領域に吐出する工程を複数回実行する、請求項11に記載の検体処理方法。
  13. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記貯留領域に溜まった前記溶出液を前記付着領域に吐出する工程が終わった後、前記貯留領域に溜まった前記溶出液とは異なり前記磁性粒子を含まない前記溶出液を新たに前記付着領域に吐出する、請求項11または12に記載の検体処理方法。
  14. 前記磁性粒子と前記溶出液とを混合する工程において、
    前記容器の開口側の端部付近から前記ピペットにより前記溶出液を吐出する、請求項1ないし13の何れか一項に記載の検体処理方法。
  15. 前記容器内の液体成分を除去する工程の前に、前記懸濁液を前記容器内に供給する工程をさらに含み、
    前記容器内に吐出される前記溶出液の液量は、前記容器内に供給される前記懸濁液の液量よりも少ない、請求項1ないし14の何れか一項に記載の検体処理方法。
  16. 前記容器中の前記磁性粒子を磁気的に吸着する工程において、
    前記容器の側方から磁力を印加する、請求項1ないし15の何れか一項に記載の検体処理方法。
  17. 前記容器中の前記磁性粒子を磁気的に吸着する工程において、
    少なくとも、前記溶出液の前記貯留領域よりも広い前記容器の範囲に前記磁力を印加する、請求項16に記載の検体処理方法。
  18. 前記液滴を前記貯留領域へと移動させる工程の後に、
    前記容器中の前記磁性粒子を磁気的に吸着した状態で、前記容器から前記被検物質を含む液体を吸引する、請求項1ないし17の何れか一項に記載の検体処理方法。
  19. 前記被検物質は、核酸である、請求項1ないし18の何れか一項に記載の検体処理方法。
  20. 前記核酸は、セルフリーDNAである、請求項19に記載の検体処理方法。
  21. 被検物質が結合した磁性粒子を含む液体を収容した容器中の前記磁性粒子を磁気的に吸着した状態で前記容器内の液体成分を除去し、
    前記液体成分が除去された前記容器に、他の液体をピペットから吐出して前記磁性粒子と前記他の液体とを混合し、
    前記磁性粒子と前記他の液体とを混合した後、前記ピペットを前記容器の内壁に対して相対的に接近させて、前記内壁に付着した液滴を前記ピペットの外側面に集め、
    前記ピペットの先端を前記容器内の前記他の液体の貯留領域へ移動させて、前記ピペットの前記外側面に集められた前記液滴を前記貯留領域へと移動させる、検体処理方法。
  22. ピペットを有し、前記ピペットを介して液体を容器内に分注する分注部と、
    前記容器に対して磁力を印加する磁力印加部と、
    前記分注部および前記磁力印加部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    被検物質が結合した磁性粒子を含む懸濁液を収容した容器中の前記磁性粒子を前記磁力印加部により磁気的に吸着した状態で、前記容器内の液体成分を除去するよう前記分注部を制御し、
    前記液体成分が除去された前記容器に、前記被検物質を前記磁性粒子から遊離させる溶出液を前記ピペットを介して前記容器に吐出して、前記磁性粒子と前記溶出液とを混合するよう前記分注部を制御し、
    前記溶出液を前記容器に吐出した後、前記ピペットを前記容器の内壁に接近させて、前記内壁に付着した液滴を前記ピペットの外側面に集めるよう前記分注部を制御し、
    前記ピペットを前記容器内の前記溶出液の貯留領域へ移動させて、前記ピペットの前記外側面に集められた前記液滴を前記貯留領域へと移動させるよう前記分注部を制御する、検体処理装置。
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