JPH11326338A - 反応テーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】攪拌操作とＢ／Ｆ分離操作を実施するための手
段を一体として具備することで作業者が反応容器や反応
容器を格納するラック等を移し替える必要が無く、しか
も試料液と非接触の攪拌手段を採用することで処理能力
の向上を図った装置を提供すること。 【解決手段】反応容器を保持する反応容器保持手段と、
反応容器を振盪する反応容器振盪手段と、前記反応容器
の近傍に配置され、反応容器内部に磁力を作用させる磁
石と、該磁石を往復動させる磁石往復手段とを備えた反
応テーブル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、磁性粒子を含む薬
液を用いる反応を行うための反応テーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】理化学および生化学研究、特に臨床診断
等の分野においては、磁性粒子を含む試薬を用いた反応
が広く行われている。磁性粒子が用いられるのは、磁性
粒子表面又はその表面に目的に応じた修飾を行ったうえ
で、表面又は修飾物表面に試料液中の目的とする単一又
は一群の分子等を吸着又は捕捉後、磁石を用いて凝集す
れば、吸着物を反応系（試料液）から容易に単離できる
からである。

【０００３】磁性粒子を用いて目的とする分子等を吸着
又は捕捉し単離する際には、（１）攪拌により反応液中
の磁性粒子を懸濁し、磁性粒子表面等に目的とする分子
等を吸着させること、（２）磁石を用いて目的とする分
子等を吸着した磁性粒子を凝集させ、試料液から単離す
ること（以下、磁石を用いて磁性粒子を凝集したうえで
液体成分から分離する操作をＢ／Ｆ分離と記載する）、
が必要となる。またＢ／Ｆ分離後には、必要に応じて
（３）振盪攪拌により磁性粒子表面等を洗浄し、磁石を
用いてＢ／Ｆ分離することや、（４）振盪攪拌により磁
性粒子表面等から目的分子等を遊離させると共に磁性粒
子をＢ／Ｆ分離すること、を行う場合もある。このよう
に、磁性粒子を用いて目的とする分子等を吸着又は捕捉
し単離する際には、振盪攪拌とＢ／Ｆ分離の２つの操作
が基本となる。

【０００４】従来から、上記２つの操作を実施するため
の２つの手段、即ち撹拌手段と磁石を用いたＢ／Ｆ分離
手段が知られている。そして通常は、作業者が試料液を
収容した反応容器を攪拌手段に供した後、反応容器をＢ
／Ｆ分離手段に移し替える等している。

【０００５】上記２つの操作を実施するための手段を設
けた自動処理装置も市販されている。該装置では、磁性
粒子を撹拌する手段として容器下方に磁石を設置し、こ
れを水平円運動させて磁性粒子を撹拌する手段や、反応
容器上方からプロペラ様の撹拌治具を挿入して撹拌する
手段が搭載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】磁性粒子を用いて目的
とする分子等を吸着又は捕捉し単離する操作は用手法で
行われることが多いが、撹拌操作とＢ／Ｆ分離操作とい
う２つの操作を別個の手段を用いて実施する場合、反応
容器を１つずつ保持し又は複数の反応容器を格納するラ
ックを保持した反応容器保持手段を各手段に載置し、取
り外し、２つの手段間で移し替えを行わなければならな
い。このため、操作が煩雑で効率が悪く、操作に要する
所要時間も長いという課題がある。

【０００７】２つの操作を実施するための手段を設けた
自動処理装置も市販されてはいるが、容器下方に設置し
た磁石を水平円運動させて磁性粒子を撹拌する手段を搭
載した処理装置では撹拌効率が悪く、直径１ｍｍ程度以
上の大きな磁性粒子しか効率よく撹拌することができな
いという課題がある。また、反応容器上方からプロペラ
様撹拌治具を挿入して回転撹拌させる手段を搭載した処
理装置では、撹拌効率は良いものの試料液間の相互汚染
を回避するためにプロペラ様撹拌治具を攪拌操作毎に洗
浄する必要があり、結果的に処理能力が低くなるという
課題がある。

【０００８】従って本発明の目的は、攪拌操作とＢ／Ｆ
分離操作を実施するための手段を一体として具備するこ
とで作業者が反応容器や反応容器を格納するラック等を
移し替える必要が無く、しかも試料液と非接触の攪拌手
段を採用することで処理能力の向上を図った装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の装置は、反応容器を保持する
反応容器保持手段と、反応容器を振盪する反応容器振盪
手段と、前記反応容器の近傍に配置され、反応容器内部
に磁力を作用させる磁石と、該磁石を往復動させる磁石
往復手段とを備えた反応テーブルである。

【００１０】そして本願請求項２の発明は、反応容器振
盪手段が反応容器保持手段を水平偏芯円運動させるもの
であることを特徴とする反応テーブルである。

【００１１】また本願請求項３の発明は、磁石往復手段
が反応容器の側部で前記磁石を往復動させるものであ
り、ここで該磁石は、該往復手段により磁力が反応容器
内部に作用する位置と作用しない位置の間を上下に往復
動するものであることを特徴とする反応テーブルであ
る。

【００１２】また本願請求項４の発明は、反応容器振盪
手段が反応容器保持手段とともに磁石往復手段を振盪す
ることを特徴とする反応テーブルであり、本願請求項５
の発明は、反応容器振盪手段が反応容器保持手段を振盪
するが磁石往復手段は振盪しないことを特徴とする反応
テーブルである。以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明は、磁性粒子を用いて目的とする分
子等を吸着し又は捕捉する装置に関するものである。磁
性粒子は、例えば粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ程
度の、フェライト、鉄、酸化鉄等の、水溶液中に懸濁可
能であり、かつ、磁石を用いて凝集可能な粒子であれば
制限はない。このような磁性粒子は、例えば磁性粒子表
面が目的とする分子等を吸着し得るものであればそのま
ま使用することもできるが、例えば表面修飾により目的
とする分子等を吸着するのに適当な化学基を導入して使
用することもできるし、また例えば目的とする分子等を
吸着するのに適当な樹脂でその表面をコーティングして
使用することもできる。また更には、目的とする分子等
を捕捉するのに適当な蛋白質等を粒子表面に結合した
り、粒子表面をコーティングした樹脂と結合させる等し
ても良い。

【００１４】上記したような磁性粒子を用いて吸着又は
捕捉される分子等としては、例えば核酸抽出操作におけ
るＤＮＡやＲＮＡ等の核酸、免疫測定操作における抗体
や抗原等を例示することができる。例えばＤＮＡやＲＮ
Ａ等の核酸であれば、表面修飾により磁性粒子表面にア
ミド基を導入して使用すれば良いし、抗原や抗体等の蛋
白質であれば、磁性粒子表面をポリスチレン等の樹脂で
コーティングするか、或いは、磁性粒子表面に直接又は
適当な樹脂のコーティングを介してこれらと特異的に結
合する抗原や抗体等の蛋白質を結合して使用すれば良
い。

【００１５】本発明では、血液等の目的とする分子等を
含む試料液を収容し、磁性粒子と接触させるために反応
容器を使用する。反応容器は試料液中の成分と化学的反
応を生じず、かつ、磁力を透過し得る材質で調製するこ
と以外、特別の制限はない。通常は１００μｌ〜１０ｍ
ｌ程度の容量があれば充分であるが、取り扱おうとする
試料液の容量に省みて適宜決定すれば良い。

【００１６】本発明の反応テーブルは、反応容器を保持
する反応容器保持手段を具備する。反応容器保持手段
は、処理効率の向上のために複数の反応容器を同時に保
持し得るものであることが好ましい。複数の反応容器を
同時に保持し得る反応容器保持手段として、例えば市販
の反応容器ラック様の構成が特に好ましい。また他の態
様では、例えば実施例２に記載したように、それ自体に
試料液を収容するための凹部（くぼみ）を配置した、市
販のマルチウェルプレートに類似した形状の反応プレー
トを反応容器保持手段として使用することもできる。か
かる反応プレートを反応容器保持手段として使用するこ
とによれば、反応容器を反応容器保持手段に載置する作
業を省略することができるという効果もある。

【００１７】反応容器は、磁性粒子と試料液、更には種
々の変性剤等の目的とする分子等を単離するのに必要な
試薬が入れられた状態で反応容器保持手段に保持され、
反応容器振盪手段により振盪（攪拌）される。反応容器
振盪手段は、反応容器を振盪（水平円運動）する、即ち
反応容器に収容された磁性粒子や試料液等を回転して攪
拌するものが特に好ましいが、かかる水平円運動によれ
ば磁性粒子と試料液を効率的に攪拌可能だからである。
反応容器振盪手段は、モーター等の駆動源からの回転力
を偏心カム等を介して振盪台の回転軸に伝達する一方
で、振盪台をウレタンやゴム等の柔軟なもので支持する
構成を例示できる。

【００１８】反応容器振盪手段の振盪台上には、前記し
た反応容器保持手段が配置される。ここで、大量の試料
液を処理するために、例えば市販の反応容器ラックを反
応容器保持手段として用い、振盪台上には該ラックを固
定するための固定具のみを配置することが特に好まし
い。このように振盪台と反応容器保持手段を分離可能に
しておけば、ラックに保持した反応容器に磁性粒子と試
料液を入れた後、反応容器ラック単位で振盪台上に載置
することが可能となり、処理を終えた反応容器を保持し
たラックを取り外して未処理の反応容器を保持したラッ
クと取り替えることで更に処理効率を向上できる。

【００１９】振盪台上に載置された反応容器の近傍に
は、Ｂ／Ｆ分離のため反応容器内部に磁力を作用させる
磁石が配置される。磁石は常磁性であっても電磁石のよ
うに必要に応じて磁性を帯びるものであっても特に制限
はないが、構成の容易性等の面から常磁性磁石が好まし
い。また磁石は、反応容器中で懸濁状態にある磁性粒子
を磁石近傍に凝集させるのに充分な磁力を有していれば
特に制限はない。

【００２０】常磁性磁石の場合は、磁石往復手段により
往復動可能に、より具体的には反応容器の側部で上下
に、即ち反応容器の上下方向に往復動可能に配置する。
ここで、磁石が往復動する過程のある位置では反応容器
内部に磁力が作用しないように該往復動のストローク等
を決定する。これにより、例えば磁性粒子と試料液を振
盪攪拌している最中は磁力が作用せず、従って磁性粒子
は凝集しない位置まで磁石を移動し、Ｂ／Ｆ分離を行う
際には磁力が作用し、従って磁性粒子が凝集する位置ま
で磁石を移動することが可能になる。

【００２１】上記とは異なり、電磁石のように必要に応
じて磁性を帯びさせることが可能な磁石においては、磁
性を帯びた場合に反応容器内部に磁力が作用する位置に
固定配置することができる。この場合は、Ｂ／Ｆ分離時
にのみ磁性を帯びるように制御するための制御手段を付
加することが好ましい。

【００２２】以上の通り、磁石の磁力を反応容器内部に
作用させることで磁性粒子を凝集させ、Ｂ／Ｆ分離を行
う。従って、磁石は振盪台上に載置された全ての反応容
器内部にまで磁力を作用させるように配置する必要があ
る。このためには、載置され得る反応容器の数と同数の
磁石を配置するとともに、各反応容器の側部に磁石が近
接配置できるように反応容器間を一定距離だけ離間させ
ることが好ましい。特に反応容器を３列以上並べて載置
する場合には、例えば２列を近接載置すると共に、他の
１列を離間して載置する等を例示することができる。

【００２３】磁石往復手段は、反応容器保持手段と共に
振盪される構成としても、これとは逆に反応容器振盪手
段によって反応容器が振盪されても振盪されないように
独立に構成しても良い。前者の場合、例えば磁石往復手
段の支持を反応容器振盪手段の支持と同一にすること
が、後者の場合両者を別個にすることがそれぞれ例示で
きる。

【００２４】本発明の反応テーブルを用いることによ
り、例えば目的とする核酸等の分子を吸着した磁性粒子
を得る等することができる。従ってこの後、例えば核酸
等を磁性粒子から溶液中に遊離させ、液体成分を吸引す
れば該核酸の溶液を得ることができるのである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、これまで説明した本発明
の反応テーブルについて図面に記載した一実施形態に基
づき、更に詳細に説明する。

【００２６】実施例 １ 図１〜６は、本発明の一実施形態を示すための図であ
る。各図においては、説明の便宜のために装置の一部を
断面で示す他、その一部を省略等してある。

【００２７】図１は、反応容器と反応容器保持手段を上
方向から観察した図であり、図２は、これらを側面方向
から観察した図である。本例は、反応容器保持手段１が
１列８本の管状反応容器を同時に１２列に保持可能な例
である。反応容器の底部形状・寸法に合致した９６個の
凹部３が形成されており、合計９６本の反応容器５を嵌
入することが可能である。

【００２８】反応容器保持手段１には、上記の通り９６
本の反応容器が１２列に保持されるが、各列の間にはス
リット２が設けられており、該スリットを通して下部か
ら磁石を反応容器の側面に近接配置することが可能とな
っている。

【００２９】図３は、図１及び図２で示した反応容器保
持手段１を反応容器振盪手段上に載置した様子を示すた
めの図である。図１及び図２で示した反応容器保持手段
１は、振盪台に直結された反応容器保持手段受台６上に
載置され、止め金具４で固定される。このように本例の
構成では、反応容器保持手段１自体を移し替えることが
可能であるため、試料液の処理効率を向上することがで
きる。図中７は反応容器保持手段受台６に設けられた、
反応容器保持手段１の寸法・形状に合致した開口であ
る。

【００３０】図４は、図３に示した反応容器振盪手段等
の詳細を示すために、反応容器保持手段受台６を取り外
した様子を上方から観察した図である。図中８は振盪台
１４を振盪（水平円運動）させるためのモーター、９は
磁石を取り付けた磁石止め板１１（磁石止め板土台１
２）を上下に往復動させるためのモーター、１０は磁石
止め板１１を上下往復動させるためのボールネジとモー
ター９を連結するベルト、１２は複数の磁石止め板１１
を連結する磁石止め板土台、１３は磁石止め板土台の上
下往復動のためのスライドガイドである。本図から明ら
かなように、モーター９を回転させるとボールネジに回
転が伝わり、スライドガイド１３に沿って磁石を取り付
けた磁石止め板１１が上下往復動するが、該往復動の際
に磁石止め板１１は反応容器保持手段受台に設けられた
開口７及び反応容器保持手段に設けられたスリット２を
通って反応容器の側面に達し、その内部に磁力を作用さ
せることになる。

【００３１】図５は、図４におけるモーター８の反対側
面方向から観察した図である。図４に示したモーター９
のうち右方に位置するもの及びベルト１０は省略してあ
る。図中２０は磁石止め板土台１２を上下往復動するた
めのボールネジであり、モーター９の回転軸に取り付け
られたプーリー１６とベルト１０を介して連結されてい
る。モーター９の正逆回転に従って磁石止め板１１が上
下往復動し、その過程で磁石止め板に取り付けられた磁
石１５は反応容器側面部に位置することになる。本図に
おいて１７はウレタンラバー製の支持手段、１８は振盪
台１４を水平円運動するための偏心カム、１９は偏心カ
ムバランサー、２１は本発明の反応テーブル全体を支持
する支持手段である。

【００３２】図６は、図４において図中右方向から装置
の側面を観察した図である（モーター９及びプーリー１
６は不図示）。本図から明らかなように、磁石止め板１
１には、磁石１５が反応容器保持手段により保持されう
る反応容器の数と位置に対応する様に８箇所に渡って取
り付けられている。振盪手段に関しては、モーター８が
回転するとその回転軸に取り付けられたプーリー２２、
ベルト２４を介してプーリー２３が回転され、偏心カム
により振盪台１４は水平円運動する。なお図中２５は振
盪台１４の水平円運動を滑らかにするためのベアリング
である。

【００３３】以上に説明した本発明の反応テーブルにお
いてＢ／Ｆ分離は、磁石１５が取り付けられた磁石止め
板１１が固定された土台１２が上下に往復動動すること
により行われる。即ちＢ／Ｆ分離は、モーター９の回転
を２つのプーリー１６及びベルト１０を介してボールネ
ジ２０に伝達し、その回転により土台１２を上下動さ
せ、磁石止め板１１を反応容器保持手段受台の開口７及
び反応容器保持手段のスリット２を通して上昇、下降さ
せることで行うのである。上昇の結果、磁石止め板１１
の磁石１５は反応容器保持手段１に保持された反応容器
５の側面に到達し、反応容器内に磁力を作用させて磁性
粒子を凝集させることになる。Ｂ／Ｆ分離が終了したな
らば、モーターを逆転させて磁石止め板１１を下降さ
せ、磁石１５を反応容器保持手段１に保持された反応容
器５の内部に磁力を作用させ得ない位置まで遠ざけるの
である。

【００３４】本例では、上記した磁石往復手段は反応容
器保持手段と同様に振盪台１４上に設置されており、振
盪時には一体となって振盪される。モーター８の回転
は、プーリー２２、２３及びベルト２４を介して偏芯カ
ムに伝達され、その結果振盪台１４は水平円運動を行う
こととなり磁石往復手段及び反応容器保持手段は振盪さ
れる。なお振盪台１４はベアリング２５及び柔軟なウレ
タン製支持手段１７により支持されている。

【００３５】実施例 ２ 図７〜図９は、本願発明の他の態様を示すための図であ
り、各図においては、説明の便宜のために装置の一部を
断面で示す他、その一部を省略等してある。特に図８、
９では、反応プレートの凹部の一部を省略してある。本
例では、Ｂ／Ｆ分離のための手段を振盪のための手段か
ら独立させている。なお本例は、試料液を保持する凹部
を配置したディスポーサブル型の反応プレートを使用す
る態様である。

【００３６】反応容器と反応容器保持手段が一体型とな
ったディスポーザブル式の反応プレート２６は、止め金
具２７、２８により反応プレート受け台２９に保持さ
れ、振盪台４０により実施例１と同様に振盪（水平円運
動）により振盪される。

【００３７】図７は、本発明の他の態様を上部から観察
した様子である。本例の反応プレートにおいても図１に
示したものと同様に８列×１２列に試料液を保持可能
に、１列８個の凹部が１２列に配置されている。この結
果、９６種類の試料液を１２列に保持可能であるが、各
列の間（反応プレート受台２９に設けられた開口３０に
対応する位置）にはスリットが設けられており、該スリ
ットを通して下部から磁石を凹部の側面に近接配置する
ことが可能となっている。本例の反応プレートは、２列
の凹部を近接保持すると共に、スリットを２列毎に配置
することで全ての凹部の側部に磁石を配置し得るように
構成されている。

【００３８】Ｂ／Ｆ分離のための手段は上記振盪台４０
とは分離されている。モーター３８の回転によりボール
ねじ３５を回転させ、磁石止め板土台３７を上下移動さ
せる。その結果、磁石止め板土台３７に固定された磁石
止め板３１、３２、３３は反応プレート受け台開口３０
を通過して上昇し、はめ込まれた磁石４１を反応プレー
トの凹部の側方に到達させ、Ｂ／Ｆ分離を行うのであ
る。尚、磁石止め板土台３７はボールねじ３５およびス
ライドガイド３６により支持されている。

【００３９】

【発明の効果】本発明の反応テーブルを用いることによ
り、磁性粒子を用いて目的とする分子等を吸着又は捕捉
する場合に大量の試料液についての攪拌及びＢ／Ｆ分離
操作を迅速に処理することが可能となる。即ち本発明の
反応テーブルでは多数の反応容器を一度に処理できるこ
とから、一度に複数種類の試料液を処理し又は一度に同
種の試料液を大量に処理できるのである。

【００４０】このように本発明の反応テーブルでは、攪
拌及びＢ／Ｆ分離操作を連続して行い得るために反応容
器の移し替えを行う必要が無い、一度に大量の試料液を
処理できる、操作を終了した試料液に代えて新たな試料
液を供するとしても、反応容器保持手段ごと移し替える
ことも可能であり、所用時間の短縮、処理能力の向上と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１における反応容器保持手段を
上面から観察した図である。

【図２】図２は、実施例１における反応容器保持手段を
側面から観察した図である。

【図３】図３は、実施例１に記載した反応テーブルを上
面から観察した図である。

【図４】図４は、実施例１に記載した反応テーブルを上
面から観察した図である。

【図５】図５は、実施例１に記載した反応テーブルを正
面から観察した図である。

【図６】図６は、実施例１に記載した反応テーブルを側
面から観察した図である。

【図７】図７は、実施例２に記載した反応テーブル、特
に実施例２において反応容器保持手段として使用した反
応プレートを上面から観察した図である。

【図８】図８は、実施例２に記載した反応テーブルを正
面から観察した図である。

【図９】図９は、実施例２に記載した反応テーブルを側
面から観察した図である。

【符号の説明】

１ 反応容器保持手段、２ スリット、３ 凹部、４
止め金具、５ 反応容器、６ 反応容器保持手段受台、
７ 開口、８・９ モーター、１０ ベルト、１１ 磁
石止め板、１２ 磁石止め板土台、１３ スライドガイ
ド、１４ 振盪台、１５ 磁石、１６ プーリー、１７
支持手段、１８ 偏心カム、１９ 偏心カムバランサ
ー、２０ ボールねじ、２１ 支持手段、２２・２３
プーリー、２４ ベルト、２５ ベアリング、２６ 反
応プレート、２７・２８ 止め金具、２９ 応容プレー
ト受台、３０ 開口、３１・３２・３３ 磁石止め板、
３５ボールねじ、３６ スライドガイド、３７ 磁石止
め板土台、３８ モーター、４０ 振盪台、４１ 磁石

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応容器を保持する反応容器保持手段と、
   反応容器を振盪する反応容器振盪手段と、前記反応容器
   の近傍に配置され、反応容器内部に磁力を作用させる磁
   石と、該磁石を往復動させる磁石往復手段とを備えた反
   応テーブル。
2. 【請求項２】反応容器振盪手段が反応容器保持手段を水
   平円運動させるものであることを特徴とする請求項１の
   反応テーブル。
3. 【請求項３】磁石往復手段が反応容器の側部で前記磁石
   を往復動させるものであり、ここで該磁石は、該往復手
   段により磁力が反応容器内部に作用する位置と作用しな
   い位置の間を上下に往復動することを特徴とする請求項
   １の反応テーブル。
4. 【請求項４】前記反応容器振盪手段は、反応容器保持手
   段とともに磁石往復手段を振盪することを特徴とする請
   求項１項又は２項の反応テーブル。
5. 【請求項５】前記反応容器振盪手段は、反応容器保持手
   段を振盪するが磁石往復手段は振盪しないことを特徴と
   する請求項１項又は２項の反応テーブル。