JP7159442B2 - 磁石棒ブロックの取り替えが可能な標的物質抽出装置 - Google Patents

磁石棒ブロックの取り替えが可能な標的物質抽出装置 Download PDF

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Description

本発明は、多数の生物学的試料から標的物質を同時に抽出できる抽出装置に関し、詳細には、カートリッジに挿入されるマルチウェルプレートの種類に応じて磁石棒ブロックの取り替えが可能な標的物質抽出装置に関する。
生物学的試料から核酸、タンパク質などを分離するための様々な方法が開発されており、伝統的には、沈殿法、液相抽出法、電気泳動法、クロマトグラフィー法などが用いられたが、このような操作をより簡易にさせるために固相抽出法が開発されている。
固相抽出法は、選択性を有する固体を用いたり、或いは高度の選択性を有するリガンドを固体上に付けて製造された固体粒子を用いる方法であり、固相抽出法はまず、ターゲット物質が選択的に付着する溶液に生物学的試料を溶かした後、ターゲット物質を固体上に付着させ、固体を溶液から分離した後、固体上に残っている残余物質を洗浄して他の不純物を除去し、所望の標的物質を再び固体上から分離する原理で行われる。
固相抽出法を用いてカラムに固体粒子を充填したり、フィルター用膜をカラムに充填して使用する場合、微細な隙間から溶液がゆっくり流れ込むため、標的物質を分離するのに時間がかかってしまう。これを改善するために、遠心分離を用いる方法は、自動化し難い不具合があり、加圧や真空を用いる場合には、多数の試料に適用すれば、試料間の溶液の流れ速度に差があり、試料間の結果がばらつくという問題がある。
このような問題を解決するために、表面積の広い微細な磁性粒子を用いて溶液のサスペンション状態で標的物質を付着させ、磁場をかけて標的物質の付着した磁性粒子を凝集させた後、溶液を除去することによって、標的物質を分離する技術が開発された（ＵＳ３，９７０，５１８、ＵＳ３，９８５，６４９）。
磁性粒子を用いて標的物質を分離する方法は、大きく、標的物質の付着段階、溶液除去及び洗浄段階、標的物質の脱着段階の３段階に区別される。標的物質の付着段階は、磁性粒子を溶液に均一にサスペンションした後、磁性粒子を凝集させる方法で行われるが、磁性粒子を凝集させるために基本的に磁場を用いることになる。このような磁場は、永久磁石による方法と電磁石による方法がある。通常、永久磁石は、電磁石と違い、発熱がない上に強力な磁場をかけることもできるという利点があるが、永久磁石は、電磁石のように磁束をｏｎ／ｏｆｆスイッチングできないため、磁性粒子溶液と磁石とを物理的に移動させてスイッチングしなければならない点で、自動化に不利である。
磁場をかける位置によって磁性粒子の凝集する位置が変わるが、このような磁性粒子凝集位置は、溶液を効率的に除去するのに重要であり、このような位置に関する技術が開発されている。磁性粒子を用いた分離装置は主に、抗原－抗体反応を用いた診断検査装備と核酸抽出装備に多く応用されて開発されている。９６ウェルプレートの底に磁性粒子を凝集させ、再びサスペンションさせる方法がパスツール・サノフィ・ダイアグノスティック社から開発されたが（ＵＳ５，５５８，８３９）、この方法は、底の溶液まで完全に除去するには、底にある磁性粒子が損失する問題があった。このような問題を解決するために、磁石を容器の側面に配置し、磁石や容器を回転させてサスペンション後に停止させることによって、壁面に磁性粒子を凝集させる方法が開発されており（ＷＯ９６／２６０１１）、日立社では、一定の磁場と交互する磁場を用いて凝集とサスペンションが可能なシステムを開発した（ＵＳ５，７７０，４６１）。この方法は、一定の磁場で磁性粒子をチューブの壁面に付けて凝集させて洗浄し、交互する磁場を用いてサスペンションさせる方法である。アマシャム（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｐｌｃ）社では、容器に垂直な方向にドーナッツ状の磁石を移動させて磁場をスイッチングするシステムを開発しており（ＵＳ５，８９７，７８３）、これは、チューブの内壁に円形に磁性粒子を凝集させる方法である。これらの方法はいずれも、反応容器中に磁性粒子を凝集させ、溶液を除去した後、新しい溶液を入れて再びサスペンションさせる方法に関する。
このような方法に対比して、溶液の入っている反応容器の間を磁性粒子が移動するようにしてサスペンションし、再び移動させる方法が、ラップシステム（Ｌａｂｓｙｓｔｅｍ）社から開発された。このシステムは、釣り竿のようにそれぞれ上下運動可能な棒と棒ケースとから構成される。棒の下端に永久磁石が設けられており、棒ケースは磁力が透過するプラスチックであり、棒を溶液と接触しないように密封している（ＵＳ６，０４０，１９２）。作動方式は、磁石棒が引き出されている状態で、棒ケースを磁性粒子の入っている反応溶液に入れ、上下運動して磁性粒子をサスペンションさせて反応をさせた後、磁石棒を棒ケースの先端まで押し込み、磁石棒の磁場によって磁性粒子が磁石棒ケースの表面に凝集するようにすれば、所望のターゲット物質の付いた磁性粒子を、磁石棒及び棒ケースと共に次の溶液に移動させることができる。移した後に、磁石棒を棒ケースから引き出して磁場を除去した後、棒ケースを上下に運動させると、凝集していた磁性粒子が新しい溶液にサスペンションされる方法である。同じ方式の自動核酸抽出器が（株）バイオニクス社から開発されている（大韓民国登録特許第１０－０４８３６８４号）。これは、上記の ＵＳ６，０４０，１９２特許と同じ方式で、磁性粒子を様々な磁石棒が入っている棒ケースに付けて他の溶液に移動・サスペンションさせ、核酸を抽出する方式である。しかし、ラップシステム社の技術もバイオニクス社の技術も、１列の試料を処理するものとなっており、多数の試料を処理するには限界があった。そこで、９６ウェルプレートに含まれている試料のような多数の試料を処理するための自動抽出装備として、コアバイオシステムから、２次元アレイからなる磁石棒を用いる技術が開発された（大韓民国特許第１０－０７２００４４号）。
しかしながら、この磁石棒は、９６ウェルプレートキットに適するように９６個の磁石棒が２次元アレイされたブロックの形態で製作されており、生物学的試料の数と抽出しようとする標的物質の量にかかわらず、常に９６ウェルプレートを用いるしかないという問題点があった。
本発明では、このような問題点を解決するために、多数の生物学的試料から同時に標的物質を抽出する場合、生物学的試料の数又は抽出しようとする標的物質の量に応じて、マルチウェルプレート、すなわち、試料を分注するカートリッジの種類を替えて使用できる装置を開発するために努力し、カートリッジのウェル数に応じて磁石棒の数を共に調節できるように磁石棒ブロックを入れ替える方法を開発することによって、一つの装置で生物学的試料の数又は抽出しようとする標的物質の量に応じて効率的に標的物質を抽出可能にした。
本発明の目的は、ウェル数の異なる様々なマルチウェルプレートの中から、目的に応じて適切なマルチウェルプレートを取り替えて装着することによって、標的物質を抽出できる標的物質抽出装置を提供することである。
上記の目的を達成するために本発明は、
マルチウェルプレートの各ウェルに投入されて作動する磁石棒（１１１）を備えた磁石棒ブロック（１１０）；
磁石棒ブロック（１１０）が装着される磁石棒ブロックホルダー（１２０）；及び
磁石棒ブロックホルダー（１２０）に磁石棒ブロック１１０を固定するための固定具（１３０）；を含む磁石棒ブロック取り替え部（１００）が備えられた、標的物質抽出装置を提供する。
本発明の一実施例に係る標的物質抽出装置の斜視図である。 本発明の一実施例に係る磁石棒ブロック取り替え部（１００）の設置方法の例示図である。 本発明の一実施例に係る磁石棒ブロック（１１０）の斜視図である。 本発明の一実施例に係る磁石棒カバーブロック（１４０）の斜視図である。 本発明のさらに他の実施例に係る９６ウェル（Ａ）又は２４ウェル（Ｂ）のマルチウェルプレートに適した磁石棒ブロック取り替え部（１００）の設置方法の例示図である。 本発明の一実施例に係るカートリッジ（２１０）の斜視図である。
本発明では、標的物質抽出装置において、生物学的試料を分注して使用するマルチウェルプレート又はマルチウェルプレートが装着されたカートリッジの種類に関係なく標的物質を抽出できる方法を提案しようとし、その手段として、ウェル数の異なる様々なマルチウェルプレートの中から、目的に応じて適切なマルチウェルプレートを取り替えて装着できるようにし、これに符合するように、マルチウェルプレートの各ウェルに投入されて作動する磁石棒を備えた磁石棒ブロックも取り替えて装着できるように工夫した。本発明に係る標的物質抽出装置は、様々なマルチウェルプレートとこれに適するように磁石棒を備えた様々な磁石棒ブロックを共に提供することによって、一つの装備に、抽出しようとする試料の数又は抽出しようとする標的物質の量に応じて適切にマルチウェルプレートを選択して適用できるようにした点にその特徴がある。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る標的物質抽出装置の斜視図である。
本発明の一実施例によれば、標的物質抽出装置は、磁石棒ブロック取り替え部１００及びカートリッジ装着部２００を備えている。
本発明において、磁石棒ブロック取り替え部１００は、マルチウェルプレートの各ウェルに投入されて作動する磁石棒１１１を備えた磁石棒ブロック１１０；磁石棒ブロック１１０が装着される磁石棒ブロックホルダー１２０；及び磁石棒ブロックホルダー１２０に磁石棒ブロック１１０を固定するための固定具１３０；を含んでいる。
本発明において、磁石棒ブロック取り替え部１００は、図２に示すように、磁石棒ブロックホルダー１２０に磁石棒ブロック１１０を固定具１３０で固定することによって製作できる。しかし、他の実施態様として、磁石棒ブロック１１０は磁石棒ブロックホルダー１２０に雌雄結合で固定されてもよい。
本発明において、磁石棒ブロック１１０は、図３に示すように、プレートの下面に多数の磁石棒が付着している形状で構成されており、磁石棒の数は、当該磁石棒ブロック１１０を用いて抽出しようとする試料を含んでいるマルチウェルプレートのウェル数と同じ個数で付着していることを特徴とし得る。

磁石棒ブロック１１０は、一つの標的物質抽出装置に共に装着されるカートリッジに挿入されるマルチウェルプレートの種類に応じて取り替え適用できるように、磁石棒の数が異なる様々な形態で存在できる。例えば、９６ウェルプレートに適用可能に、３２本の磁石棒が付着した磁石棒ブロックを３個連結し、６４ウェルプレートには３２本の磁石棒が付着した磁石棒ブロックを２個、３２ウェルプレートには前記磁石棒ブロック１個を、２４ウェルプレートに適用するためには、８本の磁石棒が付着した磁石棒ブロック３つ、１６ウェルプレートには８本の磁石棒が付着した磁石棒ブロック２個、又は８ウェルプレートに適用可能な８本の磁石棒が付着した磁石棒ブロックをそれぞれ製作し、使用されるプレートの種類に応じて取り替えて使用できるが、磁石棒ブロックの連結方式はこれに限定されない。
一方、図４に示すように、磁石棒ブロック取り替え部１００は、磁石棒ブロック１１０の磁石棒１１１の外部に取り付けられて磁石棒１１１の汚染を防止するための磁石棒カバーブロック１４０をさらに含むことができる。
本発明において、磁石棒カバーブロック１４０が磁石棒ブロック１１０の磁石棒１１１の外部に取り付けられるということは、磁石棒ブロック１１０の磁石棒１１１が試料と接触して汚染することを防止するために、磁石棒カバーブロック１４０が磁石棒ブロック１１０の磁石棒１１１の表面の全部又は一部を取り囲む（ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ）形態で固定されればよいことを意味する。本発明において、磁石棒カバーブロック１４０は、使い捨て用に使用可能に製作されることが好ましく、プラスチックをはじめとして使い捨て用に適した様々な材質で製作できる。
本発明の一実施態様において、前記磁石棒カバーブロック１４０は、磁石棒カバーブロックホルダー１５０に固定されることを特徴とし、これは、磁石棒カバーブロック１４０と磁石棒カバーブロックホルダー１５０との雌雄結合によって固定されたり、或いは磁石棒カバーブロック１４０が固定具１３０’によって磁石棒カバーブロックホルダー１５０に固定されることを特徴とし、本発明のさらに他の実施態様として、前記磁石棒カバーブロック１４０は、磁石棒ブロック１１０の固定のために備えられた磁石棒ブロックホルダー１２０に固定されることを特徴とし、磁石棒ブロックホルダー１２０に磁石棒ブロック１１０を固定するために用いられる固定具１３０とは別個の固定具１３０’によって磁石棒ブロックホルダー１２０に固定されることを特徴とし得る（図５）。
また、本発明において、前記磁石棒ブロック１１０及び磁石棒カバーブロック１４０は、着脱可能であることを特徴とし、目的に応じて、付着した磁石棒及び磁石棒カバーの数が異なる磁石棒ブロック１１０及び磁石棒カバーブロック１４０に取り替えて、磁石棒ブロックホルダー１２０又は磁石棒カバーブロックホルダー１５０に装着する。
一方、本発明において、カートリッジ装着部２００は、マルチウェルプレートを挿入できる複数個のカートリッジ２１０がカートリッジ運搬用トレイ２２０に装着され、上下に積層されていることを特徴とし得る。
前記マルチウェルプレートは、９６ウェル、６４ウェル、３２ウェル、２４ウェル、１６ウェル又は８ウェルプレートであることを特徴とし、抽出しようとする試料の数又は抽出しようとする標的物質の量に応じて適切に選択して適用できる。本発明のさらに他の実施態様では、カートリッジ２１０そのものがマルチウェルプレートの形態で製作され、別途のマルチウェルプレートの挿入無しでカートリッジ運搬用トレイ２２０に装着され、上下に積層されるようにしてもよい。
前記磁石棒ブロック１１０及び磁石棒カバーブロック１４０は、装着されたマルチウェルプレートのウェル数と同じ数の磁石棒が備えられたことを特徴とし得る。
本発明において、前記固定具１３０，１３０’は、磁石棒ブロック１１０又は磁石棒カバーブロック１４０を磁石棒ブロックホルダー１２０又は磁石棒カバーブロックホルダー１５０に固定させるための手段であり、固定具１３０，１３０’は、永久磁石、電磁石、真空吸着具、トング、ジグ、ボルト、ピン、スナップリング、ボールプランジャー、又はそれらを組み合わせた形態の締付手段であることを特徴とし得る。前記手段を使用する場合、本発明で用いられる固定具は、別の工具や装備無しで、磁石棒ブロック１１０又は磁石棒カバーブロック１４０を磁石棒ブロックホルダー１２０又は磁石棒カバーブロックホルダー１５０に固定させたり分離させることができるように製作可能である。磁石棒ブロック１１０又は磁石棒カバーブロック１４０は、磁石棒ブロックホルダー１２０又は磁石棒カバーブロックホルダー１５０の正確な位置に固定され、いかなる条件でも固定された位置が変わらないように、磁石棒ブロック１１０又は磁石棒カバーブロック１４０と磁石棒ブロックホルダー１２０又は磁石棒カバーブロックホルダー１５０の正確な位置に固定具１３０，１３０’が採用され、それらを結合させることを特徴とし得る。
本発明において、前記標的物質は核酸であることを特徴とし得るが、これに限定されず、タンパク質をはじめとして、磁性粒子と磁石棒を用いて抽出できるいかなる物質にも適用可能であろう。
符号の説明
１００：磁石棒ブロック取り替え部
１１０： 磁石棒ブロック
１１１： 磁石棒
１２０： 磁石棒ブロックホルダー
１３０，１３０’： 固定具
１４０： 磁石棒カバーブロック
１５０： 磁石棒カバーブロックホルダー
２００：カートリッジ装着部
２１０：カートリッジ
２１１：マルチウェルプレート
２２０：カートリッジ運搬用トレイ
以上、本発明内容の特定の部分を詳細に記述してきたが、当業界における通常の知識を有する者にとって、このような具体的記述は単に好ましい実施態様に過ぎず、これによって本発明の範囲が制限されない点は、明らかであろう。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付する請求項とそれらの等価物によって定義されるといえよう。
本発明の標的物質抽出装置を用いれば、ウェル数の異なる様々なマルチウェルプレートの中から、使用目的に適するマルチウェルプレートを装置内カートリッジに装着し、これに適した磁石棒を備えた磁石棒ブロックを選択して装着することによって、一つの装備に、標的物質を抽出しようとする試料の数又は抽出しようとする標的物質の量に応じて、様々なマルチウェルプレートを選択的に適用できる長所がある。

Claims (6)

  1. （Ａ）（ｉ）マルチウェルプレートの各ウェルに投入されて作動する磁石棒（１１１）を備えた磁石棒ブロック（１１０）；
    （ｉｉ）磁石棒ブロック（１１０）が装着される磁石棒ブロックホルダー（１２０）；
    （ｉｉｉ）磁石棒ブロックホルダー（１２０）に磁石棒ブロック（１１０）を固定するための固定具（１３０）；及び
    （ｉｖ）磁石棒ブロック（１１０）の磁石棒（１１１）の外部に取り付けられて磁石棒（１１１）の汚染を防止するための磁石棒カバーブロック（１４０）であって、前記磁石棒カバーブロック（１４０）は、磁石棒カバーブロックホルダー（１５０）に装着され、固定具（１３０’）によって磁石棒カバーブロックホルダー（１５０）に固定される前記磁石棒カバーブロック（１４０）；を含む磁石棒ブロック取り替え部（１００）、及び
    （Ｂ）マルチウェルプレートが挿入可能な複数個のカートリッジ（２１０）がカートリッジ運搬用トレイ（２２０）に装着されて上下に積層されているカートリッジ装着部（２００）が備えられた、標的物質抽出装置。
  2. 前記磁石棒ブロック（１１０）及び磁石棒カバーブロック（１４０）は着脱可能であることを特徴とする、請求項１に記載の標的物質抽出装置。
  3. 前記マルチウェルプレートは、９６ウェル、６４ウェル、３２ウェル、２４ウェル、１６ウェル又は８ウェルプレートであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の標的物質抽出装置。
  4. 前記磁石棒ブロック（１１０）及び磁石棒カバーブロック（１４０）は、装着されたマルチウェルプレートのウェル数と同じ数の磁石棒が備えられていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の標的物質抽出装置。
  5. 前記磁石棒ブロック（１１０）を前記磁石棒ブロックホルダー（１２０）に固定させる前記固定具（１３０）、又は前記磁石棒カバーブロック（１４０）を前記磁石棒カバーブロックホルダー（１５０）に固定させる前記固定具（１３０’）は、永久磁石、電磁石、真空吸着具、トング、ジグ、ボルト、ピン、スナップリング、ボールプランジャー、又はそれらを組み合わせた形態の締付手段で固定することを特徴とする、請求項１に記載の標的物質抽出装置。
  6. 前記標的物質は、核酸であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の標的物質抽出装置。
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