KR20040003004A - 핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법 - Google Patents

핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동화가 용이하고 핵산의 농도가 저농도인 경우에도 핵산 포착 공정에서 핵체 중의 핵산과 고상과의 접촉 빈도를 높기 때문에 핵산의 포착율이 높은 핵산 자동 정제 장치를 제공한다. 그 때문에, 핵산을 포함하는 화학 물질의 정제 장치는, 원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 시료로부터 분리시키는 수단과, 원심력으로 시약을 송액시키는 수단과, 원심력으로 송액시킨 시약과 핵산을 포함하는 용액을 혼합시켜 혼합액을 만드는 수단과, 핵산을 포착하기 위한 담체와, 혼합액을 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단과, 원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단과, 담체를 가열하는 수단과, 상기 담체로부터 용리된 핵산을 함유하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유할 수 있는 보유 수단을 구비한다.

Description

핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법 {Apparatus for Purifying Nucleic Acid and Method of Purifying Nucleic Aicd}
분자 생물학의 진보에 따라 유전자에 관한 수많은 기술이 개발되고, 이들 기술에 의해 보다 많은 질환성 유전자가 분리되고, 동정하는 것이 가능해졌다. 그 결과, 의료 분야에서도 진단 또는 검사법에 상기 분자 생물학적 기술법이 도입되어, 종래에는 불가능했던 진단이 가능해졌고, 그 검사를 위해 필요한 일수에 대해서도 대폭적인 단축이 달성되고 있다.
이러한 진보는 핵산 증폭법, 특히 폴리머라제 연쇄 반응(PCR (Polymerase Chain Reaction)법이라고 함)의 실용화에 의한 것이 크다. 상기 PCR법에 의하면, 용액 중의 핵산을 서열 특이적으로 증폭하는 것이 가능하다. 이 때문에, 예를 들면 혈청 중에 극미량밖에 존재하지 않는 바이러스의 유무에 대하여, 상기 PCR법으로 그 바이러스의 유전자인 핵산을 증폭시켜 검출함으로써 간접적으로 증명할 수 있다. 그러나, 상기 PCR법을 임상 장소에서의 일상 검사에 사용하는 경우에는 몇몇 문제가 존재한다. 그 중에서도, 특히 PCR법을 사용한 평가의 전처리인, 소위 핵산의 정제 능력은 매우 중요하고, 그 때문에 상기 핵산의 정제에 대해서는 몇몇방법이 제안되어 있다.
제1 선행 기술로서, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)2-289596호 공보에 기재된 바와 같이, 카오트로픽(chaotropic) 물질의 존재하에 핵산과 결합하는 것이 가능한 실리카 입자를 핵산 결합용 고상으로서 사용하여, 핵산이 결합된 고상을 액체로부터 분리하고, 그 후 상기 고상과 핵산(고상ㆍ핵산)의 복합체를 세정함으로써, 또한 필요에 따라서 핵산을 그 복합체로부터 용리시키는 방법이 개시되어 있다.
또한, 제2 선행 기술로서, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)8-320274호 공보에는 단일 시료를 위한 다수의 용기와, 착탈이 자유로운 다수의 분주 칩과, 필터와, 또한 자성체 입자를 사용하여 핵산을 추출, 회수, 단리하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 제3 선행 기술로서, 예를 들면 일본 특허 공표 2000-514928호 공보에는 미세 채널, 챔버, 모세관, 디포저블(deposable) 밸브 등을 형성한 플랫폼을 사용함으로써 항생 물질 검출이나 혈액(전혈)로부터 혈장을 분리하고, 또한 미량 액체를 혼합하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 종래 예에 개시된 방법을 실제로 적용한 경우에는 이하와 같은 문제점이 있다.
우선, 상기 제1 선행 기술인 일본 특허 공개 (평)2-289596호 공보에 기재된 방법에서는, 동일 장치 내에서 핵산을 회수할 수 없기 때문에 그의 자동화가 곤란하다. 또한, 핵산과 실리카 입자와의 접촉 빈도를 단시간에 상승시키는 것이 곤란하다. 특히 시료 중에 포함되는 대상이 되는 핵산의 농도가 예를 들면 102copy/ml와 같이 저농도인 경우에는 접촉 빈도를 단시간에 상승시키기가 매우 어렵다.
또한, 상기 제2 선행 기술인 일본 특허 공개 (평)8-320274호 공보에 기재된 방법에서는 핵산을 추출, 회수, 단리하기 위한 공정이 복잡하고, 그 때문에 그의 자동화가 곤란하다. 또한, 상기 선행 기술에서는 동일 장치 내에서 이러한 공정을 처리할 수 없기 때문에 오염의 문제도 우려된다.
한편, 상기 제2 선행 기술에서는 칩이 접속되는 피펫은 서보모터나 펄스 모터로 흡인ㆍ토출량을 엄격히 제어할 수 있도록 실린더(시린지 펌프)와 연결되어 있는 것이 개시되어 있다. 그 때문에, 시료의 충분한 흡인ㆍ토출을 확보하기 위해서 실리카 막 필터의 밀도를 높일 수가 없다. 한편, 통액성이 우수한 저밀도의 실리카 막 필터를 적용하면, 핵산을 포착하는 확률은 자연히 작아진다. 특히 시료 중에 포함되는 대상이 되는 핵산이 상술한 바와 같은 102copy/ml 정도의 저농도인 경우에는, 시료가 실리카 막 필터를 통과할 때 상기 실리카 막 필터와 핵산과의 접촉 빈도는 더욱 낮아진다.
또한, 상기 제3 선행 기술인 일본 특허 공표 2000-514928호 공보에는 150 μL 정도의 미량의 혈액으로부터 혈장을 분리하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 공보에는 핵산을 정제하는 방법이나 기술에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동화가 용이하고, 핵산의 농도가 102copy/ml 정도의 저농도인 경우에도 핵산 포착 공정에서 시료 중의 대상이 되는 핵산과 고상과의 접촉 빈도를 높임으로써 핵산의 포착율이 높은 핵산 자동 정제 장치와 그의 정제 방법, 또한 그것을 구성하는 핵산 정제 구조체, 또한 그것을 사용한 유전자 분석 장치나 화학 물질 정제 구조체를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 디스크 장치의 사시도이고;
도 2는 상기 본 발명의 디스크 장치에서의 표면측 커버의 평면도이고;
도 3은 상기 본 발명의 디스크 장치에서의 제1층 디스크의 표면측 평면도이고;
도 4는 상기 본 발명의 디스크 장치에서의 제2층 디스크의 표면측 평면도이고;
도 5는 상기 본 발명의 디스크 장치에서의 제2층 디스크의 이면측 평면도이고;
도 6은 상기 본 발명의 디스크 장치에서의 이면측 커버의 평면도이고;
도 7은 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 8은 상기 본 발명의 디스크 장치에 있어서, 겔을 사용하여 혈액으로부터 혈청을 분리하는 공정을 나타내는 상기 제1층 디스크의 평면도이고;
도 9는 혈액으로부터의 혈청 분리 상태를 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 10은 잉여 혈청을 제거하기 위한 공정을 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 11은 정량화된 혈청을 취출하기 위한 공정을 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 12는 정량화된 혈청과 결합액을 혼합한 혼합액을 담체에 통액시키는 공정을 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 13은 혼합액 및 세정액을 폐액 저장소로 송액하는 공정을 나타내는 제2층 디스크의 표면측 평면도이고;
도 14는 용리액을 담체의 위치로 송액하여 핵산을 용리액으로 용리시키는 공정을 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 15는 담체를 통액시킨 용리액을 회수하는 공정을 나타내는, 상기 도 1에서의 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 16은 본 발명의 핵산 정제 방법의 공정을 나타내는 흐름도이고;
도 17은 본 발명의 다른 (제2) 실시예가 되는 디스크 장치의 구조 및 핵산의 정제 방법을 설명하기 위한 디스크 장치의 단면도로서, 상기 도 1의 a-a' 단면에 대응하고;
도 18은 상기 제2 실시예가 되는 디스크 장치에서의 용리액을 회수하는 공정을 나타내기 위한 디스크 장치의 a-a' 단면도이고;
도 19는 본 발명의 또다른 (제3) 실시예가 되는 디스크 장치의 구조 및 핵산의 정제 방법을 설명하기 위한, 디스크 장치의 제2층 디스크의 표면측을 나타내는 평면도이고;
도 20은 상기 본 발명이 되는 디스크 장치를 적용한 핵산 정제 장치의 개략을 나타내는 도면이고;
도 21은 본 발명의 실시예가 되는 유전자 분석 장치의 전체 구성도이고;
도 22는 상기 유전자 분석 장치에서의 분석 디스크의 구성을 나타내는 전개사시도이고;
도 23은 상기 분석 디스크에서의 유로를 나타내기 위한 사시도이고;
도 24는 상기 유전자 분석 장치에서의 추출 및 분석 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이고;
도 25도 역시 상기 유전자 분석 장치에서의 추출 및 분석 동작의 흐름을 나타내는 도면이고;
도 26은 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료(혈액)를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 27도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 28도 또한 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 29도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 30도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 31도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 32도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 33도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 34도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 35도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 36도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 37도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 38도 역시 상기 분석 디스크의 유로 내에서의, 시료를 포함하는 액체의 유동 상태를 나타내는 도면이고;
도 39는 상기 실시예에 있어서 보유 디스크의 회전 위치를 검출하는 구성의 일례를 나타내는 도면이고; 또한
도 40은 상기 실시예에 있어서 천공기의 동작 타이밍의 일례를 나타내는 동작 파형도이다.
<발명의 개시>
본 발명에 따르면, 상기한 목적을 달성하기 위해서, 우선 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서, 원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단과; 원심력으로 시약을 송액시키는 수단과; 원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을 만드는 수단과; 상기 핵산을 포착하는 담체와; 상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단과; 원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단과; 상기 담체의 가열 수단과; 또한 상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서, 원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단과; 시약을 보유하는 시약 보유 수단과; 상기 시약 보유 수단으로부터 원심력으로 상기 시약을 송액시키는 수단과; 원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을 만드는 수단과; 상기 핵산을 포착하는 담체와; 상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단과; 원심력으로 상기 시약과는 다른시약을 상기 담체에 통액시키는 수단과; 상기 담체의 가열 수단과; 또한 상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서, 원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단과; 원심력으로 시약을 송액시키는 수단과; 원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을 만드는 수단과; 상기 핵산을 포착하는 담체와; 상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단과; 원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단과; 상기 담체의 가열 수단과; 또한 상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 장치와, 또한 상기 장치의 외부로부터 상기 시약을 공급하는 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서, 한쪽이 고무로 밀봉된 구멍을 구비한 원형상의 표면 커버와; 상기 표면 커버와의 사이에서 형성되는 공극과; 상기 공극에 존재하고, 상기 시료로부터 핵산을 포함하는 용액을 분리하는 분리 겔과 상기 용액의 정량화를 행하는 홈을 구비한 원형상의 제1 디스크와; 시약을 구비한 시약 저장소와, 유로와, 핵산을 결합시키는 담체와, 상기 시약 중 핵산을 용리시킨 후의 용리액을 저장하는 용리액 저장소와,상기 용리액 저장소에 이어 설치되고, 외부로 개방된 유로를 구비한 상기 용리액 이외의 시약을 저장하는 폐액 저장소를 구비한 원형상의 제2 디스크와; 또한 가열체를 구비한 원형상의 이면 커버를 가지고, 상기 이면 커버과, 상기 제2 디스크와, 상기 제1 디스크와, 상기 표면 커버를 차례로 적층하여 형성되는 장치를 구성함과 동시에, 상기 장치 내의 소정 위치에서의 천공에 의해 상기 용액 및 상기 시약이 구멍을 통해 상기 장치의 두께 방향으로 통액하는 천공부를 갖는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 구성에 있어서 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 U자형 유로를 설치하고, 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 상기 장치의 두께 방향으로 분지하는 분지 유로를 설치하거나, 또는 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 상기 담체보다 통액이 낮은 필터를 설치할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 역시 상기한 목적을 달성하기 위해서, 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 방법으로서, 원형상의 복수개의 디스크를 적층하여 형성되는 장치의 내부에 설치된 제1 공극 내에서 분리 겔을 사용하여, 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 원심력으로 분리하는 공정과; 상기 장치 내에 제1 구멍을 설치함으로써 상기 용액을 정량화하는 공정과; 상기 장치 내에 제2 구멍을 설치함으로써 상기 정량화된 용액을 상기 장치 내부의 제2 공극인 유로로 송액하는 공정과; 상기 장치 내에 제3 구멍을 설치하고, 결합액인 제1 시약을 상기 유로에 원심력으로 송액하는 공정과; 상기 유로 내에서 상기 정량화된 용액과 상기결합액과의 혼합액을 생성하는 공정과; 상기 결합액을 상기 핵산을 포착하는 담체에 원심력으로 통액시켜, 상기 장치 내부의 제3 공극인 폐액 저장소로 송액하는 공정과; 상기 장치 내에 제4 구멍을 설치하여 세정액인 제2 시약을 상기 유로에 원심력으로 송액하는 공정과; 상기 세정액을 상기 담체에 원심력으로 통액하여 상기 폐액 저장소로 송액하는 공정과; 상기 장치 내에 제5 구멍을 설치하여 용리액인 제3 시약을 상기 유로에 원심력으로 송액하는 공정과; 상기 용리액을 상기 담체에 보유시켜 상기 담체를 가열하는 공정과; 상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 상기 용리액을 담체에 이어 유로에 형성된 용리액 저장소에 원심력으로 송액하여, 다른 시약과 구별하여 보유하는 공정과; 또한 상기 장치의 외부로부터 상기 용리액을 상기 용리액 저장소로부터 회수하는 공정을 포함하는 핵산 정제 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 또한 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고, 상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부와 상기 폐기부를 연통하는 유로에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 또한 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고, 상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부의 하류에 형성되고, 상기 폐기부는 상기 용리액 보유부의 하류에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 또한 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고, 상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부의 외주측에 형성되고, 상기 폐기부는 상기 용리액 보유부의 외주측에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부와; 또한 상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고, 상기 폐액 유로는, 상기 용리액 보유부의 최내주측 영역보다 외주측에 위치하는 영역과 연통하는 보유부 연통부와, 상기 연통부의 하류에 위치하고 상기 연통부보다 내주측에 위치하는 내주측 영역부와, 상기 내주측 영역부의 하류에 위치하고 상기 내주측 영역부보다 외주측에 위치하는 상기 폐기부와 연통하는 폐기부 연통부를 갖는 것을 특징으로 하는 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부와; 또한 상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고, 상기 용리액 보유부와 상기 폐액 유로와의 접속부는, 상기 폐액 유로의 최내주부보다 외주측으로서 상기 폐액 유로의 최외주부보다 내주측에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급되는 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 제1 시약이 공급되는 제1 시약 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 제1 시약이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 상기 제1 시약보다 상기 핵산 포착부에서 포착된 상기 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하는 작용이 큰 제2 시약이 공급되는 제2 시약 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 상기 제2 시약을 보유하는 제2 시약 보유부와; 또한 상기 제2 시약 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 제2 시약 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 제2 시약 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적은 상기 공급되는 제1 시약보다 작고, 상기 공급되는 제2 시약보다 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서, 핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급되는 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부와; 상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부와; 상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부와; 상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부와; 또한 상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적은 상기 공급되는 세정액보다 작고, 상기 공급되는 용리액보다 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 핵산 정제 구조체를 수용하는 수용부와, 상기 핵산 정제 구조체를 회전시키는 회전 구동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 핵산 정제 장치에 있어서, 상기 핵산 정제 구조체의 상기 용리액 보유부에 유도된 상기 핵산을 사용하여, 상기 핵산의 유전자를 분석하는 분석 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전자 분석 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 핵산 정제 장치에 있어서, 상기 핵산 정제 구조체의 상기 용리액 보유부에 유도된 상기 핵산을 가온하는 가온 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 핵산 정제 장치에 있어서, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적보다 많은 양의 상기 세정액이 상기 핵산 포착부로부터 상기 용리액 보유부를 지나서 상기 폐액부에 보유되도록 제어하고, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는영역과의 합계 용적보다 적은 양의 상기 용리액이 상기 핵산 포착부를 지나서 상기 용리액 보유부에 보유되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 또한 상기한 목적을 달성하기 위해서, 화학 물질 정제 구조체로서, 제1 화학 물질을 포함하는 유체가 공급되는 공급부와; 상기 공급된 유체 중의 상기 화학 물질이 포착되는 제1 화학 물질 포착부와; 상기 제1 화학 물질 포착부에 제1 시약이 공급되는 제1 시약 공급부와; 상기 제1 화학 물질 포착부를 통과한 상기 제1 시약이 폐기되는 폐기부와; 상기 제1 화학 물질 포착부에 상기 제1 화학 물질 포착부로부터 상기 제1 화학 물질을 분리하는 작용이 상기 제1 시약보다 큰 제2 시약이 공급되는 제2 시약 공급부와; 또한 상기 제1 화학 물질 포착부를 통과하여, 상기 제1 화학 물질 포착부에서 포착된 제1 화학 물질을 상기 제1 화학 물질 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 상기 제2 시약을 보유하는 제2 시약 보유부를 구비하고, 상기 제2 시약 보유부는 상기 제1 화학 물질 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 유로에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 물질 정제 구조체가 제공된다.
또한, 본 발명에서는, 세정액은 상기 핵산 보유부에 있는 핵산 이외의 불순물을 제거하고, 용리액은 상기 핵산 보유부에 보유된 핵산을 상기 포착부로부터 분리하여 자체 내에 함유하는 작용을 갖는 유체인 것을 나타내고, 용리 작용으로 한정되지는 않는 의미로서 사용되며, 세정액보다 오히려 핵산을 상기 포착부로부터 분리하는 작용이 크다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 양태>
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
여기서, 우선 본 발명의 일 실시예로서 혈액(전혈)에 포함된 HCV 바이러스, HIV 바이러스 등의, 소위 리보 핵산(RNA)을 정제하기 위해 적용 가능한 디스크 유형의 장치에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 7을 사용하여 제1 실시예가 되는 장치의 구조에 대하여 설명하고, 부가적으로 도 8 내지 도 15 및 도 16을 사용하여, 장치를 사용한 RNA의 정제 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 17 및 도 18에 의해 본 발명의 다른 실시예가 되는 구조(제2 구조) 및 그것을 사용한 RNA의 정제 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 19에 의해 본 발명의 또다른 실시예가 되는 장치의 구조(제3 구조) 및 그것을 사용한 RNA의 정제 방법에 대하여 설명하고, 또한 도 20에 의해 본 발명의 디스크 장치를 사용한 장치, 즉 핵산 정제 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서의 핵산 정제 장치의 중심이 되는 디스크 장치의 외관을 나타내는 사시도이다. 디스크 장치 (1)은 외형이 원형 디스크 형상으로서, 그의 표면 커버와 이면 커버, 또한 그 사이에 배치된 2층의 적층 구조체에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 표면측 커버 (2), 제1층 디스크 (3), 제2층 디스크 (4) 및 이면측 커버 (5)로 구성되어 있다. 또한, 표면측 커버 (2)에는 혈액 삽입 포트 (6)과, 핵산이 정제된 용액인 용리액을 회수하기 위한 용리액 회수 포트 (13)을 포함하는 다수의 포트가 형성되어 있다. 또한, 디스크 장치 (1)은 디스크 장치 회전용 지지축 (50)에 고정되어 있다. 또한, 상기 디스크 장치 회전용 지지축 (50)은 예를 들면 전동 모터 등에 접속되어 디스크 장치 (1)을 회전시킨다.
도 2는 본 발명이 되는 상기 디스크 장치 (1)의 구성 부품인 표면측 커버(2)의 평면 구조를 나타내고 있다. 상기 표면측 커버 (2)에는, 도면에도 나타낸 바와 같이 혈액 삽입 포트 (6), 밸브(a) 개구 포트 (7), 밸브(b) 개구 포트 (8), 밸브(c) 개구 포트 (9), 밸브(d) 개구 포트 (10), 밸브(e) 개구 포트 (11), 밸브(f) 개구 포트 (12), 또한 용리액 회수용 포트 (13)이 각각 상기 디스크 장치 (1)의 4개의 상한(象限)(4 분원) 상의 대칭 위치에 동일하게 형성되어 있다. 또한, 상기 도 2에 나타낸 바와 같이(도 1도 동일함), 4개의 상한에 있어서는 각각 포트 a 내지 f가 형성되어 있지만, 이들의 대표로서 이하 제1 상한의 (섹터 A)의 포트에 대해서만 상세하게 기술한다. 단, 그 밖의 (섹터 B), (섹터 C), (섹터 D)에 대해서도 동일하고, 그 때문에 그에 대한 상세한 설명은 여기서는 생략한다.
도 2에 있어서 부호 6 내지 13이 붙은 각 포트는 예를 들면 실리콘 고무 등 두꺼운 고무를 접착제 등에 의해 고착시킨 필름상의 시트를, 표면측 커버 (2)에 설치된 구멍에 용착시켜 커버를 형성함으로써 구성되어 있다. 또한, 상기 고무가 고착된 필름상의 시트에 그 고무를 통해 바늘을 찌른 후 뽑은 경우, 상기 바늘의 삽입에 의해 형성된 개구부는, 그 후 상기 고무가 원래 갖는 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다. 그 때문에, 디스크 장치 (1)의 회전 중에 상기 디스크 장치 (1)의 내부에 존재하는 액체가 그 개구부로부터 외부로 비산하는 일은 없다.
도 3은 본 발명이 되는 상기 디스크 장치 (1)의 구성 부품인 제1층 디스크 (3)의 평면 구조를 나타내고 있다. 상기 제1층 디스크 (3)에는, 도면에도 나타낸 바와 같이 동일한 형상의 챔버 4개가 대칭으로 구획지어져 형성되어 있다(섹터 A 내지 D). 각각의 챔버에는 오목하게 되어 있는 분리용 공극 (16)과, 상기 분리용공극 (16)과 일체로 형성되면서 상기 분리용 공극 (16)보다 깊게 오목한 홈(오목부) (17)과, 볼록 형상으로 형성되면서 디스크의 외주부와 동일한 높이의 복수개의 부분 구획벽 (15)(여기서, 각 챔버마다 5개의 구획벽이 설치되고, 이에 의해 6개의 작은 챔버로 구획됨)가 설치된다. 상기 부분 구획벽 (15)와 상기 외주부 사이에 형성된 대략 U자형의 작은 챔버 내에는, 각각 겔 (14)가 설치되고 (즉, 각 챔버마다 6개의 겔이 설치됨), 또한 제1층 디스크 (3)의 중심부에는 남은 혈청을 송액시키기 위한 밸브(a) (18)과, 홈 (17)의 바닥에 설치되면서 홈 (17)에 저장된 혈청을 송액시키기 위한 밸브(b) (19)가 설치되어 있다. 그 중간부에는 상기 분리용 공극 (16)과는 구별된 구멍인, 소위 밸브(c) 개구용 바늘 삽입 구멍 (20)과, 밸브(d) 개구용 바늘 삽입 구멍 (21)과, 밸브(e) 개구용 바늘 삽입 구멍 (22)과, 또한 밸브(f) 개구용 바늘 삽입 구멍 (23)이 형성되고, 또한 부분 구획벽 (15)의 일부에는 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24)가 형성되어 있다.
이상에 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시예가 되는 디스크 장치 (1)에서는 그의 내부에 있어서 4개의 챔버(용리 챔버)가 분할되어 형성되어 있기 때문에, 4종류의 시료, 즉 4종류의 혈액을 동시에 도입할 수 있다. 그러나, 상기 용리 챔버의 수는 상기 4개 챔버로 한정되지 않고, 그 이하 또는 그 이상일 수도 있다. 또한, 상기 밸브(a) (18), 밸브(b) (19)는 통상 폐쇄된 상태의 밸브이다. 또한, 이들 밸브는 제1층 디스크 (3)과 일체로 형성되어 있으면서 이들 부분은 그 밖의 부분과 비교하여, 그 두께가 매우 얇게 되어 있다(또한, 디스크의 단면 구조에 대해서는 후술함).
도 4는 본 발명이 되는 디스크 장치 (1)의 구성 부품인 제2층 디스크 (4)의 표면측 구조를 나타내고 있다. 상기 제2층 디스크 (4)에 있어서도, 상기 제1층 디스크 (3)과 마찬가지로 4개의 동일한 형상의 챔버(섹터)가 대칭으로 구획지어져 형성되어 있다. 또한, 각 챔버(섹터)에는 각각 혈구 분리 조작에 의해 남은 혈청을 도입하기 위한 잉여 혈청 저장소 (25), 이 잉여 혈청 저장소 (25)의 중앙부에 설치되며 결합액(혈청 중에 포함되는 핵산을 고상에 결합시키기 위한 시약)을 저장하기 위한 결합액 저장소 (26), 세정액(세정액 A, 세정액 B: 혈청 중에 포함되는 단백 성분이나 결합액 성분이 부착되어 오염된 고상을, 이 고상과 결합된 핵산을 제거하지 않고 세정하기 위한 시약)을 저장하기 위한 세정액 A 저장소 (27)과 세정액 B 저장소 (28), 또한 용리액(고상에 결합된 핵산을 용리시키는 시약)을 저장하기 위한 용리액 저장소 (29)가 설치되어 있다.
또한, 상기 제2층 디스크 (4)에는, 그의 결합액 저장소 (26) 내에는 그의 내주 방향으로 제1층 디스크 (3)에서 얻은 혈청을, 그것을 통해 이동시키기 위한 구멍인 혈청 통액 구멍 (30)이, 또한 결합액 저장소 (26) 내의 외주 방향으로는 결합액을 송액하기 위한 밸브(c) (31)이 설치되어 있다. 또한, 세정액 A 저장소 (27) 내에는 그의 외주 방향으로 세정액 A 저장소 (27) 내에 있는 세정액 A를 송액하기 위한 밸브(d) (32)가 설치되고, 또한 세정액 B 저장소 (28) 내에는 그의 외주 방향으로 세정액 B 저장소 (28) 내에 있는 세정액 B를 송액하기 위한 밸브(e) (33)이 설치되어 있다.
또한, 용리액 저장소 (29) 내에는 그의 외주 방향으로 용리액을 송액하기 위한 밸브(f) (34)가 설치되고, 디스크의 외주부에는 상기 제1층 디스크 (3)에 형성된 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24)와 연결되어 용리액 회수용 칩 삽입부 (35)가 형성되어 있다.
이상과 같이, 본 발명이 되는 디스크 장치 (1)에서는, 제1층 디스크 (3)의 하층에 위치하는 제2층 디스크 (4)에 있어서도 상기 제1층 디스크 (3)과 대응하도록 4개의 챔버가 형성되어 있다. 또한, 밸브(c) (31), 밸브(d) (32), 밸브(e) (33) 및 밸브(f) (34)는 통상 폐쇄된 상태의 밸브이다. 또한, 이들 밸브는 제2층 디스크 (4)와 일체로 형성되어 있고, 이들 부분은 그 밖의 부분과 비교하여 그 두께가 매우 얇게 되어 있다.
도 5는 본 발명이 되는 디스크 장치 (1)의 구성 부품인 상기 제2층 디스크 (4)의 이면측 구조를 나타내고 있다. 상기 제2층 디스크 (4)의 이면에는, 도면에도 나타낸 바와 같이 거기에서 정량화된 혈청이 흘러 나오는 혈청 토출구 (40)과, 혈청과 결합액을 혼합하여 그 혼합액을 송액하면서 세정액 A, 세정액 B, 용리액을 각각 송액하는 역할을 담당하는 혼합용 유로(36)이 설치되어 있다. 또한, 상기 제2층 디스크 (4)의 이면에는 핵산을 결합시키기 위한 고상인 고밀도의 실리카제 담체 (37)이 설치되어 혈청과 결합액과의 혼합액, 세정액 A, 또한 세정액 B가 그로부터 송액되며, 한편 용리액을 내부에 보유하는 회수 용리액 저장소 (42)에는 그의 일부에 형성된 용리액 회수용 밸브 (41)이 설치된다. 또한 혈청과 결합액과의 혼합액, 세정액 A 및 세정액 B가 통액되는 U자형을 한 U자형 유로 (38), 혈청과 결합액과의 혼합액, 세정액 A 및 세정액 B가 저장되는 폐액 저장소 (39), 또한 혈청과결합액과의 혼합액, 세정액 A 및 세정액 B가 저장됨에 따라서 폐액 저장소 (39) 내에 있는 공기를 디스크 장치 (1)의 외부로 배기하기 위한 탈기용 유로 (45)가 설치되어 있다.
또한, 상기 제2층 디스크 (4)의 이면에는, 상기 탈기용 유로 (45)의 일부에 설치되어 혈청, 결합액, 세정액 A, 세정액 B 등의 성분이 디스크 장치 (1)의 외부로 미스트로서 비산하기 않도록 하기 위한 트랩인, 소위 미스트 비산 방지 필터 (43)이 형성되어 있고, 디스크 장치 (1)의 외부와 접속된 외부 접속 구멍 (44)가 각 챔버(섹터)에 형성되어 있다.
도 6은 본 발명이 되는 디스크 장치 (1)의 구성 부품인 이면측 커버 (5)의 구조를 나타내고 있다. 상기 이면측 커버 (5)에는, 도면에도 나타낸 바와 같이 상기 제2층 디스크 (4)와 동일한 위치에 외부 접속 구멍 (44)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제2층 디스크 (4)에 설치된 담체 (37)에 대응한 위치에는, 그 하측에 통전에 의해 발열하여 담체 (37)의 영역을 소정의 온도로 가열시키는 담체 가열용 저항체 (46)이 배치되어 있다. 또한, 이들 4개의 담체 가열용 저항체 (46)을 전기적으로 직렬 접속하기 위한 배선 (47)이 설치되어 있고, 이들 4개의 담체 가열용 저항체 (46)에 통전을 행하기 위해서, 디스크 장치 (1)의 외부 단자와 접속하기 위한, 소위 플러스 전극 (48)과 마이너스 전극 (49)로 이루어지는 전극 패드가 형성되어 있다.
다음으로 도 7, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 14 및 도 15는 상기 디스크 (1)의 단면도를 나타내고 있다. 도 7은 도 1에 나타낸 디스크 장치 (1)의 a-a' 단면도이다. 또한, 상기 도 7은 상기에 설명한 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타낸 a-a' 단면과 각각 대응하고 있다. 즉, 디스크 장치 (1)은 표면측 커버 (2), 제1층 디스크 (3), 제2층 디스크 (4), 이면측 커버 (5)의 순서로 적층되어 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 상기 도 2에 나타낸 표면측 커버 (2), 상기 도 3에 나타낸 제1층 디스크 (3), 상기 도 4에 나타낸 제2층 디스크 (4)의 표면측, 상기 도 5에 나타낸 제2층 디스크 (4)의 이면측, 또한 상기 도 6에 나타낸 이면측 커버 (5)의 순서로 이들을 차례로 적층하여 형성되어 있다.
도 7의 a-a' 단면에 있어서, 표면측 커버 (2)에는, 밸브(a) 개구 포트 (7), 밸브(b) 개구 포트 (8), 밸브(c) 개구 포트 (9), 밸브(f) 개구 포트 (12), 또한 용리액 회수용 포트 (13)이 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 a-a' 단면에 나타내는 제1층 디스크 (3)에는 홈 (17)을 설치한 분리용 공극 (16), 밸브(a) (18), 또한 밸브(b) (19)가 설치되고, 밸브(c) 개구 포트 (9)에 연결되어 설치된 밸브(c) 개구용 바늘 삽입 구멍 (20), 밸브(f) 개구 포트 (12)에 연결되어 설치된 밸브(f) 개구용 바늘 삽입 구멍 (23), 또한 용리액 회수 포트 (13)에 연결되어 설치된 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24)가 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 a-a' 단면에 나타내는 제2층 디스크 (4)에는 잉여 혈청 저장소 (25), 결합액 저장소 (26), 용리액 저장소 (29), 홈 (17)에 저장된 혈청을 통과시키기 위한 혈청 통액 구멍 (30), 밸브(c) (31), 밸브(f) (34), 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24)와 연결되어 설치된 용리액 회수용 칩 삽입부 (35), 혼합용 유로 (36), 담체 (37), 폐액 저장소 (39), 용리액 회수용 밸브 (41), 또한 회수 용리액저장소 (42)가 각각 설치되거나 형성되어 있다.
상기 a-a' 단면에 나타내는 이면측 커버 (5)에는 담체 가열용 저항체 (46)이 형성되어 있다. 또한, 상기 표면측 커버 (2), 상기 제1층 디스크 (3), 상기 제2층 디스크 (4), 또한 상기 이면측 커버 (5)를 고착하여 형성된 디스크 장치 (1)은, 이면측 커버 (5)의 부분에서 디스크 장치 회전용 지지축 (50)에 접속 고정되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 디스크 장치 (1)은 그의 중심이 디스크 장치 회전용 지지축 (50)의 회전 중심축 상에 위치하도록 지지축 (50)에 접속 고정되어 있다.
본 발명이 되는 디스크 장치 (1)은 이상과 같은 구성으로 형성되어 있다. 또한, 여기에서도 그 밖의 구성, 예를 들면 밸브(a) (18), 밸브(b) (19), 혈청 통액 구멍 (30), 밸브(c) (31), 밸브(f) (34), 또한 용리액 회수용 밸브 (41)에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위해서, 섹터 C의 부분에 대해서만 설명하였지만, 섹터 A의 대응하는 위치에서도 완전히 동일한 것은 물론이다.
다음으로, 상기에 그의 구조를 설명한 디스크 장치 (1)을 사용하여, 시료로부터 핵산을 정제하는 방법, 보다 구체적으로는 혈액으로부터, 예를 들면 HCV 바이러스, HIV 바이러스 등의 RNA를 정제하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 디스크 장치 (1)을 사용하여 혈액으로부터 혈청을 분리하는 공정을 설명한다. 도 8은 표면측 커버 (2)의 혈액 삽입 포트 (6)에 바늘관을 찔러 대상인 바이러스를 포함한 혈액을 제1층 디스크 (3) 내에 주입하고, 2000 G 정도의 원심력이 발생하도록 디스크 장치 (1)을 모터로 5 분 정도 회전시키고, 그 후 회전을 중지시켰을 때의 제1층 디스크 (3)의 상태를 나타내고 있다.
이 상태에서, 각 챔버에서는 비중이 가장 무거운 적혈구나 백혈구 등으로 이루어지는, 소위 혈구류 (51)이 분리용 공극 (16) 내의 최외주부를 채우고, 한편 바이러스를 포함하는 혈청 (52)가 디스크 중심부의 분리용 공극 (16) 내에 설치된 홈 (17)을 채우게 되며, 또한 그 사이에 겔 (14)가 존재하는 배치 관계가 된다. 이것은 디스크 장치 (1)을 회전시킴으로써 혈액에 원심력이 가해져 혈액이 원심 분리되었기 때문이다. 보다 구체적으로는 겔 (14)의 비중이 혈구류 (51)의 비중보다 가벼우면서 바이러스를 포함하는 혈청 성분보다 무겁기 때문에, 원심력이 가해진 혈구류 (51)이 상기 분리용 공극 (16)의 최외주부에 설치된 겔 (14) 중을 무리하게 통과하여 그의 최외주부로 이동하였기 때문이다.
또한, 디스크 장치 (1)의 회전을 정지한 경우에는, 혈구류 (51)에는 상기 회전에 의해 인가된 원심력에 상당하는 힘이 더이상 가해지지 않기 때문에, 혈구류 (51)이 겔 (14) 중을 통과하여 디스크의 중앙부로 이동하는 일은 없다. 그 때문에, 디스크 장치 (1)의 회전을 정지시키더라도 혈구류 (51)과 바이러스를 포함하는 혈청 (52)가 서로 섞이는 일은 없다. 또한, 디스크 장치 (1)에 대한 회전/정지의 일련의 조작이 종료한 후에 상기 겔 (14)가 부분 구획벽 (15)의 소정의 위치에서 멈추도록 상기 부분 구획벽 (15)의 길이를 미리 정해 두는 것이 바람직하다.
도 9는 상기 도 8에 나타낸 상태에서 디스크 장치 (1)의 a-a' 단면을 나타내고 있다. 제1층 디스크 (3)의 분리용 공극 (16)에는 대상이 되는 바이러스를 포함하는 혈청 (52)가 채워져 있고, 홈 (17)에도 마찬가지로 혈청 (52)가 채워져 있다. 또한, 제2층 디스크 (4)의 결합액 저장소 (26)에는 결합액이 채워져 있고, 용리액저장소 (29)에는 용리액이 채워져 있다. 또한, 상기 도 9에는 표시되어 있지 않지만, 세정액 A 저장소 (27)에는 세정액 A가 채워지고, 세정액 B 저장소 (28)에는 세정액 B가 채워져 있다. 여기서 상기 결합액, 용리액, 세정액 A, 또한 세정액 B가 상기 제2층 디스크 (4) 내에 미리 보유되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 바늘관이 부속된 피펫 등의 외부 기구에 의해, 필요에 따라서 또는 공정에 대응하여 결합액, 용리액, 세정액 A 또는 세정액 B를 밸브(c) 개구 포트 (9), 밸브(f) 개구 포트 (12), 밸브(d) 개구 포트 (10)(도시하지 않음) 또는 밸브(e) 개구 포트 (11)(도시하지 않음)을 통해 상기 결합액 저장소 (26), 용리액 저장소 (29), 세정액 A 저장소 (27) 또는 세정액 B 저장소 (28)에 각각 그 때마다 주입할 수도 있다.
다음으로, 도 10은 바늘 (53)을 사용하여 필요량 이외의 혈청을, 제2층 디스크 (4)에 설치된 잉여 혈청 저장소 (25)로 송액하기 위한 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이 공정은 다음과 같다.
(1) 회전을 정지한 디스크 장치 (1)에 바늘 (53)을 밸브(a) 개구 포트 (7)을 통해 삽입한다.
(2) 바늘 (53)으로 밸브(a) (18)을 돌파하고, 그 바늘 (53)을 빼낸다.
(3) 잉여 혈청이 제2층 디스크 (4)의 잉여 혈청 저장소 (25)로 흐른다.
이와 동시에 분리용 공극 (16)에 설치된 홈 (17)에는 필요량의 혈청이 저장된다.
이상과 같이 하여, 필요량이 정량화된 혈청을 확보하고, 한편 잉여 혈청을제1층 디스크 (3)의 외부로 배출한다. 또한, 바늘 (53)을 찔러 일단 개방된 밸브(a) 개구 포트 (7)은 상술한 바와 같이 그 고무의 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다. 또한, 홈 (17)의 체적은 미리 필요량의 혈청이 들어 가는 체적으로 되어 있다.
다음으로, 도 11은 바늘 (53)을 사용하여 바이러스를 포함하는 필요량의 혈청을 제1층 디스크 (3)으로부터 제2층 디스크 (4)에 설치된 혼합용 유로 (36)으로 송액하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이 공정은 다음과 같다.
(1) 디스크 장치 (1)에 바늘 (53)을 밸브(b) 개구 포트 (8)을 통해 삽입한다.
(2) 바늘 (53)으로 밸브(b) (19)를 돌파하고, 그 바늘 (53)을 빼낸다.
(3) 분리용 공극 (16)에 설치된 홈 (17)에 의해, 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)가 혈청 통액 구멍 (30)을 통해 제2층 디스크 (4)의 혼합용 유로 (36)으로 흘러 거기에 저장된다.
이상과 같이 하여, 정량화된 혈청 (54)가 혼합용 유로 (36)으로 송액된다. 또한, 바늘 (53)을 찔러 일단 개방된 밸브(b) 개구 포트 (8)은 역시 고무의 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다.
다음으로, 도 12는 바늘 (53)을 사용하여 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)(단, 상기 도 12에서는 도시하지 않음)과 결합액(도시하지 않음)을 혼합하여 그 중에 바이러스를 용해시키고, 상기 바이러스의 RNA를 용출시킨 혼합액 (55)를 만들고, 또한 상기 혼합액 (55)를 원심력에 의해 고밀도의 실리카제 담체 (37)에 통액시킴으로써, 용출된 바이러스의 RNA를 담체 (37)에 결합시켜 포착하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이 공정은 다음과 같다.
(1) 디스크 장치 (1)에 바늘 (53)을 밸브(c) 개구 포트 (9)를 통해 삽입한다.
(2) 바늘 (53)은 밸브(c) 개구용 바늘 삽입 구멍 (20)을 통해 밸브(c) (31)을 돌파한다. 또한, 그 바늘 (53)을 빼낸다.
(3) 결합액 저장소 (26)에 보유된 결합액이 혼합용 유로 (36) 내로 유입된다. 이 때, 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)와 결합액이 담체 (37)을 통액할 수 없는 정도의 원심력을 발생시키는 저회전수로, 디스크 장치 (1)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 결합액 저장소 (26) 중의 결합액은 상기 원심력에 의해 밸브(c) (31)을 통과하고, 전부가 혼합용 유로 (36) 내로 흘러 내린다.
(4) 상기 결합액과 정량화된 혈청 (54)를 혼합 교반하기 위해서, 디스크 장치 (1)에 예를 들면 수초 정도의 일정한 시간, 정기적으로 정회전/역회전을 가한다. 이러한 디스크 장치 (1)의 동작에 의해 결합액과 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)가 혼합 교반되고, 바이러스의 RNA가 용출된 혼합액 (55)가 생성된다.
(5) 상기 혼합액 (55)에 고밀도의 실리카제 담체 (37)을 통액할 수 있는 정도의 원심력, 예를 들면 3000 G 정도의 원심력을 가한다. 상기 실리카제 담체 (37)은 고밀도이기 때문에, 담체와 RNA와의 접촉 확률이 높고, RNA를 포함한 혼합액 (55)가 통액하는 것만으로 RNA가 담체에 결합되어 포착된다.
이상과 같이 하여, RNA를 포함하는 혼합액 (55)를 고밀도의 실리카제 담체(37)에 통액시킴으로써 RNA를 담체 (37)에 의해 포착한다. 또한, 여기에서도, 바늘 (53)을 찔러 일단 개방된 밸브(c) 개방 포트 (9)는 그 고무의 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다.
다음으로, 도 13은 원심력과 사이폰의 원리에 의해서 평행선 음영 무늬로 표시된 혼합액 (55)를 폐액 저장소 (39)로 송액하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이 공정은 다음과 같다.
(1) 혼합액 (55)가 담체 (37)을 완전히 통과하면서 담체 (37)의 내부에는 혼합액 (55)의 잔액이 남지 않도록, 예를 들면 10000 G 정도의 원심력을 발생시키는 회전수로 디스크 장치 (1)을 회전시킨다. 이 때, 혼합액 (55)는 폐액 저장소 (39)에 연결된 U자형 유로 (38)과, 회수 용리액 저장소 (42)와, 또한 용리액 회수용 밸브 (41)로 구성되는 부분에 저장되고, 거기에 채워진다.
(2) 상기한 10000 G 정도의 원심력에 의해 혼합액 (55)는 U자형 유로 (38)을 통과하여 점차로 폐액 저장소 (39)로 송액된다. 이 때, 혼합액 (55)의 이동에 의해 폐액 저장소 (39)에 존재하는 공기가 압축되고, 이 공기가 탈기용 유로 (45), 공기가 통과 가능한 미스트 비산 방지 필터 (43), 또한 외부 접속 구멍 (44)를 통과하여 디스크 장치 (1)의 외부로 배기된다. 이와 같이 하여, 혼합액 (55)의 이동이 원활하게 행해진다.
(3) 상기 U자형 유로 (38)과 회수 용리액 저장소 (42)에는 혼합액 (55)가 공기층이 없는 상태로 채워져 있기 때문에, 사이폰의 원리에 의해 혼합액 (55)는 잔액이 없이 그의 전부가 폐액 저장소 (39)로 송액된다. 이상과 같이 하여, 혼합액(55)는 폐액 저장소 (39)로 송액된다. 또한, 혼합액 (55)는 상기 U자형 유로 (38)과 회수 용리액 저장소 (42)의 공간 내에 공기층이 없는 상태로 충분히 채우는 만큼의 액량이거나, 또는 그와 같은 조건을 만족시키도록 U자형 유로 (38)과 회수 용리액 저장소 (42)가 설계되어 있다.
다음으로, 도시하지 않지만, 결합액 (55)를 폐액 저장소 (39)로 송액한 후에는, 담체 (37)에 부착된 단백 성분이나 결합액 성분을 씻어 내는 공정이 행해진다. 이것은 바늘 (53)을 사용하여 밸브(d) (32)와 밸브(e) (33)을 돌파하여 결합액을 송액하는 방법과 동일하게, 원심력을 세정액 A 및 세정액 B에 각각 가함으로써 송액하여, 세정액 A 및 세정액 B를 담체 (37)에 통액시킴으로써 실행된다. 이 때, 세정액 A에 의해 단백 성분을 제거하고, 한편 세정액 B에 의해 결합액 성분을 제거하게 된다. 또한, 혼합액 (55)를 폐액 저장소 (39)로 송액시키는 공정에서 이용된 것과 동일한 원리에 의해 세정액 A와 세정액 B를 모두 폐액 저장소 (39)로 송액한다.
다음으로, 도 14는 바늘 (53)을 사용하여 용리액 (56)을 담체 (37)로 송액시킴으로써 담체 (37)에 결합된 바이러스의 RNA를 용리액 (56) 내로 용리시키는 공정을 설명한다. 이 공정은 다음과 같다.
(1) 디스크 장치 (1)에 바늘 (53)을 밸브(f) 개구 포트 (12)를 통해 삽입한다.
(2) 바늘 (53)은 밸브(f) 개구용 바늘 삽입 구멍 (23)을 통해 밸브(f) (34)를 돌파한다. 그 후, 그 바늘 (53)을 빼낸다.
(3) 용리액 저장소 (29)에 보유된 용리액 (56)이 혼합용 유로 (36) 내로 유입된다. 이 때, 디스크 장치 (1)을 용리액 (56)이 담체 (37)을 통액할 수 없는 정도의 원심력을 발생시키는 저회전수로 회전시킨다. 이에 의해, 용리액 저장소 (29) 내의 용리액 (56)은 상기 원심력에 의해 밸브(f) (34)를 통과하고, 전부가 혼합용 유로 (36) 내로 흐른다. 또한, 상기 원심력으로 용리액 (56)이 도면에도 나타낸 바와 같이 담체 (37)과 접촉하여, 상기 담체 (37) 전체를 침지시킨 후 디스크 장치 (1)의 회전을 정지한다.
(4) 담체 가열용 저항체 (46)에 통전을 행하여, 담체 (37)을 그 내부에 보유된 용리액 (56)과 함께 가열하고, 즉 용리액 (56)의 온도를 60 내지 70 ℃로 만든다. 이상과 같이 하여, 용리액 (56)을 담체 (37)로 송액하여 담체 (37)에 결합된 RNA를 용리액 (56) 내로 용리시킨다. 또한, 이 때 바늘 (53)을 찔러 일단 개방된 밸브(f) 개구 포트 (12)는 역시 고무의 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다.
다음으로, 도 15는 바늘관이 부속된 용리액 회수용 칩 (57)을 사용하여, 바이러스의 RNA가 용리된 용리액 (56)을 보유 회수하기 위한 공정을 설명한다. 이 공정은 다음과 같다.
(1) 앞선 공정에서 담체 (37)에 보유된 RNA가 용리된 용리액 (56)을, 예를 들면 3000 G 정도의 원심력에 의해 회수 용리액 저장소 (42)로 이동시키고, 그 위치에 보유시킨다.
(2) 디스크 장치 (1)에 용리액 회수용 칩 (57)을, 용리액 회수 포트 (13)을 통해 삽입한다.
(3) 상기 용리액 회수용 칩 (57)은 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24) 및 용리액 회수용 칩 삽입부 (35)를 통해 용리액 회수용 밸브 (41)을 돌파한다.
(4) 용리액 회수용 칩 (57)은 회수 용리액 저장소 (42)의 위치에 보유되고, RNA가 용리된 용리액 (56)이 상기 용리액 회수용 칩 (57)에 의해 흡수되어 회수된다.
이상과 같이 하여, 바이러스의 RNA가 용리된 용리액 (56)의 회수가 행해진다. 또한, 여기에서도, 용리액 회수용 칩 (57)을 찔러 일단 개방된 용리액 회수 포트 (13)은 고무의 탄성에 의한 자기 복원력에 의해 닫힌다. 또한, 용리액 (56)의 액량은 상기 도 5에 나타낸 U자형 유로 (38)을 채우기에는 충분하지 않고, 회수 용리액 저장소 (42)의 일부를 채우는 정도로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 이러한 상태가 되도록 상기 U자형 유로 (38) 및 회수 용리액 저장소 (42)가 설계되어 있다. 그 때문에, 상기한 10000 G 정도의 원심력을 RNA가 용리된 용리액 (56)에 가하더라도 상기 도 5에 나타낸 폐액 저장소 (39)에는 용리액 (56)이 송액되는 일은 없다. 이상에서 기술한 것과 같은 각 공정을 경유함으로써, 혈액으로부터 거기에 포함되는 바이러스의 RNA를 정제하는 것이 가능해진다.
여기에서는 또한 상기 정제 공정에 대하여, 이를 모두 함께 첨부된 도 16에 흐름도로서 나타낸다. 즉, 공정 1은 혈청 분리ㆍ정량을 행하는 공정이다. 이 공정에서는 혈액 삽입 포트 (6)으로부터 혈액을 주입하고, 디스크를 회전시켜 혈액을 원심 분리시키고, 필요량의 정량화된 혈청 (54)를 홈 (17)에 보유한다(대응도: 도 8, 도 9 및 도 10).
공정 2는 핵산 결합 공정이다. 이 공정에서는 상기 홈 (17)의 정량화된 혈청 (54)가 혼합용 유로 (36) 내로 이동하고, 핵산을 결합시키는 결합액이 혼합용 유로 (36)으로 이동하며, 거기에서 정량화된 혈청 (54)와 결합액이 혼합 교반된다. 또한, 이러한 혼합액 (55)가 담체 (37)을 통과하고, 그 과정에서 핵산(RNA)가 담체 (37)에 결합된다. 또한, 이러한 혼합액 (55)가 폐액 저장소 (39)로 이동한다(대응도: 도 11, 도 12 및 도 13).
공정 3은 담체 세정 공정이다. 이 공정에서는 세정액 A 및 세정액 B가 담체 (37)을 통과하여 폐액 저장소 (39) 내로 이동한다.
또한, 공정 4는 핵산 용리ㆍ회수 공정이다. 이 공정에서는 용리액 (56)이 혼합용 유로 (36) 내를 이동하고, 이 용리액 (56)은 담체 (37)에 의해 보유된다. 또한, 용리액 (56)은 담체 가열용 저항체 (46)의 가열에 의해 가열된다. 그 후, 상기 용리액 (56)은 회수 용리액 저장소 (42) 내로 이동하고, 용리액 회수 포트 (13)으로부터 회수된다(대응도: 도 14 및 도 15).
다음으로, 본 발명의 다른 실시예(제2 실시예)가 되는 디스크 장치 (1)의 구조 및 이것을 이용한 RNA의 정제 방법에 대하여 이하에 설명한다.
상기 제2 실시예가 되는 디스크 장치 (1)의 구조는, 상기에 설명한 제1 실시예의 구조에 비해 그의 제2층 디스크 (4) 구조에 있어서만 상이하다. 보다 구체적으로는, 도 17에서는 도시되어 있지 않지만, 정량화된 혈청 (54)와 결합액에 의해 구성되는(을 포함하는) 혼합액 (55), 또한 세정액 A와 세정액 B로 이루어지는 폐액 (60)을 저장하기 위한 폐액 저장소 (59)의 구조와 위치가 상기와는 다르다. 또한,상기 담체 (37) 이후의 하류 유로에 분지된 분지 유로 (58)을 설치하고 있는 점에서도 다르다.
다음으로, 도 17 및 도 18을 참조하여 혈액으로부터 바이러스의 RNA를 정제하는 공정에 대하여 설명한다. 상기한 제1 실시예(제1 방법)과 동일하게, 바늘 (53)(단, 도 17 및 도 18에서는 도시하지 않음)을 사용하여 잉여 혈청을 배출하고, 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)와 결합액으로 구성되는 혼합액 (55)(이 혼합액 (55)에는 혼합 후 바이러스가 용해되어 바이러스의 RNA가 용출되고 있음)를 3000 G 정도의 원심력에 의해 담체 (37) 내를 통액시킨다. 또한, 이 때 담체 (37)을 통액한 혼합액 (55)는 상기 원심력에 의해 회수 용리액 저장소 (42)의 위치까지 일단 운반된다.
또한, 10000 G 정도의 원심력에 의해 혼합액 (55)는 분지 유로 (58)을 통해 올라가, 제2층 디스크 (4)의 표면측에 형성된 폐액 저장소 (59)에 도달한다. 또한, 이 때 디스크 장치 (1)의 회전을 정지시키더라도, 분지 유로 (58)이 도시한 바와 같이 형성되어 있기 때문에, 액체가 회수 용리액 저장소 (42)로 되돌아가는 일은 없다(도 17 참조). 또한, 세정액 A 및 세정액 B에 대해서도, 역시 같은 원리로 차례로 담체 (37)을 통액시켜 폐액 저장소 (59)로 송액한다. 다음으로, 상기 제1 실시예의 방법(제1 방법)과 동일하게, 바늘 (53)에 의해 밸브(f) (34)를 열고, 용리액 (56)을 담체 (37)에 보유시키고, 또한 그 후 담체 가열용 저항체 (46)에 의해 용리액 (56)과 담체 (37)을 가열하여 용리액 (56)의 온도를 60 내지 70 ℃로 함으로써 담체 (37)에 결합된 바이러스의 RNA를 용리액 (56)으로 용리시킨다.
그 후, 원심력에 의해 용리액 (56)을 담체 (37) 내로 통액시키고, 회수 용리액 저장소 (42)로 이동시킨다. 이 때 용리액 (56)에는, 상기 용리액 (56)이 분지 유로 (58)을 통해 올라가 폐액 저장소 (59)로 이동하지 않지만, 용리액 (56)이 담체 (37)을 통액할 수 있는 정도의 원심력(예를 들면, 3000 G 정도의 원심력)을 가한다. 마지막으로, 상기 제1 실시예(제1 방법)과 동일하게, 용리액 회수용 칩 (57)을 용리액 회수 포트 (13) 및 용리액 회수용 칩 삽입 구멍 (24)를 통해 삽입하고, RNA가 용리되어 있는 용리액 (56)을 회수한다. 이상과 같은 구성 및 공정에 의해서 대상이 되는 RNA의 정제를 가능하게 한다.
다음으로, 본 발명의 또다른 실시예(제3 실시예)가 되는 디스크 장치 (1)의 구조 및 그것을 이용한 RNA의 정제 방법에 대하여 설명한다.
도 19는 디스크 장치 (1)을 구성하는 제2층 디스크 (4)의 표면측의 구조를 나타내고 있다. 그 밖의 부분의 구조는 상기 제1 실시예에서의 구조와 동일하고, 여기에서는 그에 대한 설명을 생략한다.
또한, 상기 또다른 실시예(제3 실시예)가 되는 디스크 장치 (1)에서는, 담체 (37)로부터 폐액 저장소 (39)로 통하는 유로 내에, 또한 상기 담체의 밀도보다 더욱 고밀도인 필터 (61)을 설치하고, 상기 회수 용리액 저장소 (42)의 형상을 용리액 (56)(도 19에서는 도시하지 않음)을 보유하기 쉽도록 북모양으로 형성되어 있는 점에서, 상기 제1 실시예의 구조와 다르다. 이러한 형상의 제2층 디스크 (4)에서는, 바이러스를 포함하는 정량화된 혈청 (54)와 결합액으로 구성되는 혼합액 (55)(혼합액에는 혼합 후 바이러스가 용해되어 바이러스의 RNA가 용출되어 있음)를 담체(37) 내로 통액시킨 후, 또한 예를 들면 20000 G 정도의 원심력으로 상기 필터 (61)을 통액시킴으로써 혼합액 (55)를 폐액 저장소 (39) 내로 이동시킨다. 그 후, 세정액 A 및 세정액 B에 대해서도, 상기와 동일한 원리에 의해 차례로 담체 (37)을 통액시켜 폐액 저장소 (39)로 이동시킨다. 마지막으로, 담체 (37)을 통액시킬 수는 있지만, 필터 (61)을 통액할 수 없는 정도의 원심력(예를 들면, 3000 G 정도의 원심력)을 가함으로써 바이러스의 RNA가 용리된 용리액 (56)을 회수 용리액 저장소 (42) 내에 저장한다. 또한, 상기 제1 방법과 동일하게 하여 용리액 (56)을 회수한다.
즉, 이상과 같은 구성 및 공정에 의해서, 상기 제3 실시예가 되는 디스크 장치 (1)에서는 RNA를 정제할 수 있다.
마지막으로, 상기에 그의 구성이나 동작을 상세하게 설명한 본 발명의 디스크 장치 (1)에 의해 구성된 핵산 정제 장치를 사용하여, 시료인 혈액으로부터 대상이 되는 핵산, 즉 바이러스의 RNA를 정제하는 방법에 대하여 이하에 설명한다.
우선, 도 20은 디스크 장치 (1)을 사용한 핵산 정제 장치의 개략적인 개념을 나타내는 모식도이다. 이 장치는 디스크 장치 (1)에 접속된 모터 (62), 디스크 장치 (1)을 통전하기 위한 통전용 단자 부속 아암 (63), 디스크 장치 (1) 내부의 밸브를 열기 위한 천공기 (64), RNA가 용리된 용리액을 회수하기 위한 칩 부속 로봇 아암 (65), 용리액을 흡인하여 배출하기 위한 펌프 (66), 배관 (67), 회수 용리액을 주입하기 위한 용리액 회수통 (68), 혈액을 디스크 장치 (1)에 주입하기 위한 혈액용 칩 부속 로봇 아암 (69), 검사용 혈액을 보유하기 위한 혈액통 (70), 또한하우징 (71)로 구성되어 있다. 또한, 여기에서 나타낸 장치는 반드시 상기한 구성으로, 또는 그의 모든 구성 요건을 포함할 필요는 없고, 이를 대신하여 당업자라면 각종 변형을 여러가지 생각할 수 있을 것이다.
또한, 상기 도 20에 그 구성의 일례를 나타낸 장치를 사용하여 RNA를 정제하는 방법에서의 공정은 다음과 같다.
(1) 대상이 되는 바이러스가 포함되는 혈액을 보유하는 혈액통 (70)으로부터, 혈액용 칩 부속 로봇 아암 (69)에 의해 샘플의 혈액을 펌프 (66)에 의해 정량만 채용하여, 혈액 삽입 포트 (6)을 통해 상기 디스크 장치 (1) 내에 주입한다.
(2) 상기에 설명한 디스크 장치 (1)의 공정(즉, 혈구 분리, 혈청과 결합액의 혼합, 혼합액의 담체 통액, 세정액의 담체 통액, 담체와 결합된 RNA의 용리, 또한 혼합액 및 세정액과는 별도로 용리액의 보유)을 차례로 경유함으로써 바이러스의 RNA를 용리한 용리액 (56)을 얻는다.
또한, 여기서 디스크 장치 (1)에 설치된 밸브(a) (18), 밸브(b) (19), 밸브(c) (31), 밸브(d) (32), 밸브(e) (33), 또한 밸브(f) (34)는 상기한 천공기 (64)에 의해 개방된다. 또한, 상기 디스크 장치 (1)은 모터 (62)에 의해 회전시킨다. 담체 가열용 저항체 (46)에 통전시키는 경우에는 디스크 장치 (1)의 회전을 정지시키고, 통전용 단자 부속 아암 (63)을 디스크 장치 (1)의 플러스 전극 (48) 및 마이너스 전극 (49)에 접촉시킨다.
(3) 칩 부속 로봇 아암 (65)에 의해 디스크 장치 (1) 내부의 용리액 회수용 밸브 (41)을 열고, RNA가 용리된 용리액 (56)을 펌프 (66)에 의해 회수한다. 또한, 그 용리액 (56)을 용리액 회수통 (68)에 옮김으로써 원하는 용리액 (56)을 얻는다.
이상과 같이 하여, 대상이 되는 RNA를 포함하는 혈액으로부터, 상기 혈액 중에 존재하는 다른 공존 물질로부터 분리하여 그의 RNA를 포함하는 용리액만을 정제하는 것이 가능해진다.
이상에서 설명한 실시예에서는, 핵산을 함유하는 시료로서 혈액(전혈)을 일례로서 설명하였지만, 이러한 핵산을 함유하는 시료로서는 상기한 혈액(전혈) 이외에, 예를 들면 혈청이나 뇨 등의 생체 시료나 배양 세포, 배양 세균 등의 생물학적인 시료가 포함되고, 본 발명은 이들에도 적용할 수 있다. 또한, 대상이 되는 핵산으로서는 HCV 바이러스나 HIV 바이러스 등의 RNA를 일례로서 설명하였지만, 본 발명은 역시 이것에만 한정되지 않고, 그 외에도 예를 들면 데옥시리보핵산(DNA)에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 핵산을 포착하기 위한 실리카제 담체는 예를 들면 실리카 입자, 석영 울, 석영 여지 또는 이들의 파쇄물을 적용하여 구성할 수 있다. 또한, 카오트로픽 이온을 포함하는 결합액으로서는 구아니딘티오시아네이트 용액이 바람직하지만, 그 외에도 예를 들면 염산구아니딘 용액, 요오드화나트륨 용액, 요오드화칼륨 용액 등일 수도 있다. 또한, 세정액 A로서는 예를 들면 구아니딘티오시아네이트를 주요 성분으로 하는 용액이 바람직하고, 세정액 B로서는 에탄올을 50 ％ 포함하는 수용액이 바람직하다. 또한, 용리액으로서는 TE 완충액(pH 8.0)이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 시료에 포함되는 핵산의 농도가 예를 들면 102copy/ml 정도의 저농도인 경우에도 시료 중에 존재하는 핵산과 고상과의 접촉 빈도를 높일 수 있고, 이로부터 핵산을 높은 회수율로 정제할 수 있다. 또한, 동일 장치 내에서 상기한 각 공정을 처리하기 때문에 오염의 문제도 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 핵산의 정제 조작을 자동화하는 것이 용이해진다. 또한, 본 발명에서는 원심력을 핵산의 정제 공정에 적용할 수 있기 때문에 담체 중에 설치된 고상의 밀도를 높일 수 있으므로, 시료에 포함되는 핵산의 농도가 저농도인 경우에도 핵산을 높은 회수율로 정제하는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 21 내지 도 38을 참조하여 본 발명에 의한 핵산 정제 장치의 다른 실시예에 대하여 이하에 설명한다.
도 21은 본 발명에 의한 핵산 정제 장치를 사용한 유전자 분석 장치의 전체 구성을 나타낸다. 상기 유전자 분석 장치 (901)은 모터 (911)에 의해 회전 가능하게 지지된 보유 디스크 (912)와, 상기 보유 디스크 (912) 상의 돌기 (121)에 의해 위치 결정된 복수의 부채형 분석 디스크 (902)와, 액체의 유동을 제어하기 위한 천공기 (913)과, 또한 가온 및 검출을 위한 2대의 광학 장치, 즉 상부 광학 장치 (914) 및 하부 광학 장치 (915)를 구비하고 있다. 또한, 보유 디스크 (912)는 하부 광학 장치 (915)용 보유 디스크 광학창 (122)를 구비하고 있다.
도 22는 핵산의 정제 구조체이기도 한, 즉 분석 디스크 (902)의 구성을 나타내는 도면이다. 이 분석 디스크 (902)는 기본적으로는 상부 커버 (920)과 유로부(930)을 접합하여 구성되어 있다. 상부 커버 (920)은 시료 주입구 (210), 복수의 시약 주입구 (220, 230, 240, 250, 260 및 270) 및 복수의 통기공 (212, 222, 272 및 273) 및 복수의 커버가 부착된 통기공 (221, 231, 241, 251, 261 및 271)을 구비하고 있다. 유로부 (930)은 위치 결정 구멍 (710) 및 후술하는 용기 및 유로 등을 구비하고 있다. 또한, 분석 디스크 (902)는 보유 디스크 (912)의 돌기 (121)에 대하여 위치 결정 구멍 (710)이 삽입됨으로써 위치 결정된다.
상기 유로부 (930)의 구성을 첨부된 도 23에 나타낸다. 상기 도 23에 나타내는 유로부의 실시예는, 전혈로부터 혈청을 분리한 후 혈청 중의 바이러스에 포함되는 핵산을 추출하고, 상기 핵산을 추출한 추출액을 정량한 후 검출 시약을 첨가하여 분석하기 위한 유로를 구성하고 있다.
이하에, 전혈을 시료로서 사용한 경우에 있어서 바이러스 핵산의 추출 및 분석 동작에 대하여 설명한다. 또한, 추출 및 분석 동작의 흐름을 도 24 및 도 25에, 또한 유로부 (930) 내에서의 유동 상태를 도 26 내지 도 38에 나타낸다.
상기 장치의 조작자는 우선, 분석 디스크 (902)의 상부 커버 (920)으로부터 각 시약 주입구(220, 230, 240, 250, 260 및 270)을 통해 시약을 각 시약 용기 (320, 330, 340, 350, 360 및 370)에 나누어 담은 후, 커버를 덮는다. 또한, 이 경우, 분석수에 따라서 필요한 수의 분석 디스크 (912)에 시약을 주입한 후, 상기 보유 디스크 (912)에 분석 디스크를 장착하는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.
다음으로, 진공 채혈관 등으로 채혈한 전혈을 시료 주입구 (210)으로부터 시료 용기 (310) 내에 주입한다(도 26 참조).
전혈 (501)을 주입한 후, 모터 (911)에 의해 보유 디스크 (912)를 회전시킨다. 시료 용기 (310)에 주입된 전혈은, 보유 디스크 (912)의 회전에 따라 발생하는 원심력의 작용에 의해 그의 외주측으로 유동하여 혈구 저장 용기 (311) 및 혈청 정량 용기 (312) 내를 채우고, 한편 여분의 전혈은 오버플로우 세관 유로 (313)으로부터 오버플로우 태관 유로 (314)를 통해 전혈 폐기 용기 (315)로 흐른다(도 27 참조). 상기 전혈 폐기 용기 (315)에는 전혈 폐기용 통기 유로 (318)이 설치되어 있고, 상부 커버 (920)의 전혈 폐기용 통기 유로 (318)의 최내주부에 대응하는 위치에는 전혈 폐기용 통기공 (212)가 설치되어 있으며, 그 때문에 그의 내외에서 공기가 자유롭게 출입하는 것이 가능하다. 오버플로우 세관 유로 (313)으로부터 오버플로우 태관 유로 (314)에 걸친 접속부는 급속히 확대되어 있으면서 오퍼 플로우 세관 유로 (313)의 최내주측(반경 위치 (601))에 있기 때문에, 전혈은 오버플로우 세관 유로 (313)을 채운 상태에서는 상기 접속부에서 끊어진다. 따라서, 도면의 반경 위치 (601)보다 내주측에는 액체가 존재할 수 없고, 그 때문에 혈청 정량 용기 (312)의 액면도 상기 반경 위치 (601)이 된다. 또한, 혈청 정량 용기 (312)로부터 분지되어 있는 혈청 모세관 (316)에도 전혈이 유입되고, 여기에서도 전혈의 최내주부는 반경 위치 (601)이 된다.
또한, 보유 디스크의 회전을 계속하면, 전혈 (501)은 혈구와 혈청으로 분리(원심 분리)되고, 이에 의해 혈구 (502)는 외주측의 혈구 저장 용기 (311)로 이동되고, 한편 혈청 정량 용기 (312) 내에는 혈청 (503)만이 충전된다(도 28 참조).
또한, 상기한 일련의 혈청 분리 동작시에 상부 커버 (920)에 설치된 각 시약용기의 통기공 (221, 231, 241, 251, 261, 271)에는 그 커버가 폐쇄된 상태로 되어 있고, 거기에서 공기가 내부에 들어 가지 않도록 되어 있다.
한편, 각 시약은 원심력에 의해 시약 용기의 외주측으로부터 유출되려고 하지만, 그 내부에는 공기가 들어 가지 않고 시약 용기 내의 압력이 저하되어 원심력과 균형이 잡혀 있으며, 그 때문에 시약은 외부로 유출될 수 없다. 그러나, 회전수가 증가하여 그 원심력이 커짐에 따라서, 상기 시약 용기 내의 압력은 서서히 저하되고, 또한 시약의 포화 증기압 이하가 되면 그 내부에 기포가 발생한다. 따라서, 첨부된 도 26에 나타낸 바와 같이, 각 시약 용기의 외주측에서 유출되는 시약을 일단 그 내주측으로 복귀시키는 유로 구조(소위, 복귀 유로 (322, 332, 342, 352, 362, 372))를 형성함으로써 시약 용기 내의 압력 저하를 억제하고, 그 내부에서의 기포 발생을 막을 수 있다. 이와 같이 혈청 분리의 동작시에 각 시약은 시약 용기 내에 보유된 채로 유동하지 않는다.
소정의 시간 동안 회전시켜 혈청 분리 동작이 종료되면, 분석 디스크 (902)는 정지되고, 혈청 정량 용기 (312) 내의 혈청 (503)의 일부가 혈청 모세관 (316)의 내부로 표면 장력에 의해 이동하여(모세관 유동), 혼합부 (410)과 혈청 모세관 (316)과의 접속부인 혼합부 입구 (411)까지 들어감으로써 혈청 모세관 (316) 내를 채운다.
이하, 천공기 (913)은 각 시약 용기의 상부에 설치된 통기공의 커버에 1개씩 구멍을 뚫고, 계속해서 모터 (11)을 회전시킴으로써 각 시약을 원심력에 의해 유동시킨다. 분석 디스크의 단면에 나타낸 바와 같이, 상부 커버 (920)에는 각 시약용기의 상부에 대응하여 시약 주입구(240, 250, 260) 및 통기공(241, 251, 261)이 설치되어 있고, 또한 이들 통기공은 커버로 폐쇄되어 있다. 따라서, 천공기 (913)은 상기 커버에 구멍을 뚫음으로써 상기 시약 용기 내에 공기가 들어갈 수 있는 상태로 만든다.
이하, 혈청의 분리 작업이 종료된 후의 동작을 나타낸다.
용해액 용기 (320)에는 혈청 중의 바이러스의 막 단백을 용해시키기 위한 용해액 (521)이 나뉘어 주입되어 있다. 즉, 상기 천공기 (913)이 용해액 통기공 (221)의 커버에 구멍을 뚫은 후에 모터 (911)을 회전시키면, 원심력의 작용에 의해 용해액 (521)은 용해액 용기 (320)으로부터 용해액 복귀 유로 (322)를 지나서 혼합부 (410)으로 유입된다. 또한, 혈청 정량 용기 (312) 내의 혈청의 최내주측(혈청 분리 종료시에는 반경 위치 (601)에 있음)이 혼합부 입구 (411)(반경 위치 (602))보다 내주측에 있기 때문에, 원심력에 의한 헤드차(head difference)에 의해 혈청 정량 용기 (312) 및 혈청 모세관 (316) 내의 혈청은 혼합부 입구 (411)로부터 혼합부 (410)으로 유입된다(도 29). 또한, 상기 혼합부 (410)은 예를 들면 수지, 유리 또는 종이 등의 다공성 필터나 섬유, 또는 에칭이나 기계 가공 등으로 제작한 실리콘이나 금속 등의 돌기물 등, 혈청과 용해액을 혼합할 수 있는 부재로 구성되어 있다.
따라서, 혈청과 용해액은 상기 혼합부 (410)에서 혼합되어 반응 용기 (420) 내로 유입된다(도 30 참조). 상기 반응 용기 (420)에는 반응 용기용 통기 유로 (423)이 설치되어 있고, 또한 상부 커버 (920)의 반응 용기용 통기 유로 (423)의최내주부에 대응하는 위치에는 반응 용기용 통기공 (222)가 설치되어 있으며, 그 때문에 그 내외에는 공기가 자유롭게 출입이 가능하다. 또한, 혈청 정량 용기 (312)로부터 혈청 모세관 (316)으로의 분지부 (317)(반경 위치 (603))은 상기 혼합부 입구 (411)(반경 위치 (602))보다 내주측에 존재하기 때문에, 소위 사이폰 효과에 의해 혈청 모세관 (316) 내의 혈청은 모두 혼합부 (410)으로 흘러 나온다. 한편, 혈청 정량 용기 (312) 내의 혈청은 원심력에 의해 혈청 모세관 (316) 내로 유입되기 때문에, 혈청 정량 용기 (312) 내에서의 혈청의 액면이 분지부 (317)(반경 위치 (603))에 도달할 때까지는, 혈청은 혼합부 (410)으로 계속 유출되고, 상기 혈청의 액면이 분지부 (317)에 도달한 시점에서 혈청 모세관 (316)에 공기가 혼입되어 그 내부를 비움으로써 혈청은 그 유동을 종료한다. 즉, 혈청 분리의 종료 시점에서의 반경 위치 (601)로부터 반경 위치 (603)까지의 상기 혈청 정량 용기 (312), 오버플로우 세관 유로 (313) 및 혈청 모세관 유로 (316) 내의 혈청이 상기 혼합부 (410)으로 유출되어 용해액과 혼합된다.
반응 용기 (420)에서는 혼합된 혈청과 용해액이 반응한다. 혈청과 용해액의 혼합액이 반응 용기 (420)으로 유동한 후의 반응 용기 (420) 내의 액면은, 반응액 유로 (421)의 최내주부(반경 위치 (604))보다 외주측에 존재하기 때문에 반응액 유로의 최내주부를 벗어날 수 없고, 그의 회전 중에는 혼합액이 반응 용기 (420) 내에 보유된다.
용해액은 혈청 중의 바이러스나 세균 등으로부터 그의 막을 용해시켜 핵산을 용출시키는 작용을 하고, 핵산 결합 부재 (301)에의 핵산의 흡착을 촉진시킨다.이러한 시약으로서는, 특히 DNA의 용출 및 흡착에는 염산구아니딘을, 한편 RNA에 대해서는 구아니딘티오시아네이트를 사용할 수 있고, 핵산의 결합 부재로서는 석영이나 유리 등의 다공질재나 섬유 필터 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 혈청과 용해액이 반응 용기 (420) 내에 보유된 후 모터 (911)을 정지하고, 천공기 (913)에 의해 추가액 용기 (330)에 공기를 공급하기 위해서 추가액 통기공 (231)의 커버에 구멍을 뚫고, 다시 모터 (911)을 회전시킨다. 그렇게 하면, 원심력의 작용에 의해 추가액 (531)은 추가액 용기 (330)으로부터 추가액 복귀 유로 (332)를 지나서 반응 용기 (420) 내로 유입되고, 이로부터 반응 용기 (420) 내의 혼합액의 액면을 내주측으로 이동시킨다(도 31). 그 후, 상기 액면이 반응액 유로 (421)의 최내주부(반경 위치 (604))에 도달하면, 혼합액은 반응액 유로의 최내주부를 벗어나 흘러나가, 합류 유로 (422)를 지나 핵산 결합 부재 (301)로 유입된다. 상기 추가액으로서는 예를 들면 상술한 용해액을 사용할 수 있다.
또한, 시료에 따라서는 혼합액의 벽면에 대한 습윤성이 양호하여, 정지 상태태에서도 반응액 유로 (421) 내를 모세관 현상으로 혼합액이 유동하는 경우도 있고, 이 때에는 상기 추가액 (531)은 필요없다.
이와 같이 하여, 용해액과 혈청과의 혼합액이 핵산 결합 부재 (301)을 통과하면, 핵산은 핵산 결합 부재 (301)에 흡착되고, 액체(혼합액)는 검출 용기 (450)으로 유입된다. 상기 혼합액은 그것이 유입되는 검출 용기 (450)의 용적보다 그 액량이 충분히 많고, 그 때문에 폐액 유로 (452)의 최내주부(반경 위치 (607))을 넘어 폐액 용기 (460)으로 유출된다(도 32).
한편, 반응 용기 (420) 내의 혼합액은 반응액 유로 (421)을 지나서 합류 유로 (422)로부터 서서히 유출된다. 그러나, 반응 용기 (420)으로부터 반응액 유로 (421)에의 분지부(반경 위치 (605))는 상기 합류 유로 (422)(반경 위치 (606))보다도 내주측에 위치하기 때문에, 반응 용기 (420) 내의 혼합액은 전부 사이폰 효과에 의해 합류 유로 (422)로 흐른다(도 33). 핵산 결합 부재 (301)을 통과하여 검출 용기 (450)에 유입된 액체도 상기와 동일하고, 즉 검출 용기 (450)으로부터 폐액 유로 (452)로의 분지부(반경 위치 (608))는 폐액 유로 (452)의 폐액 용기 (460)으로의 출구(반경 위치 (609))보다 내주측에 위치하기 때문에, 역시 사이폰 효과에 의해 검출 용기 (450) 내의 액체는 전부 폐액 유로 (452)를 지나서 폐액 용기 (460)으로 유출된다.
다음으로, 모터 (911)을 정지하고, 천공기 (913)에 의해 제1 세정액 용기 (340)에 공기를 공급하기 위한 제1 세정액 통기공 (241)의 커버에 구멍을 뚫는다. 그 후, 다시 모터 (911)을 회전시키면, 원심력의 작용에 의해 제1 세정액 (541)은 제1 세정액 용기 (340)으로부터 제1 세정액 복귀 유로 (342)를 지나서 핵산 결합 부재 (301)에 유입되고, 이로부터 핵산 결합 부재 (301)에 부착된 단백 등의 불필요 성분을 세정한다(도 34). 또한, 제1 세정액으로서는, 예를 들면 상술한 용해액 또는 상기 용해액의 염 농도를 저감시킨 액체를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 세정액 (541)의 액량은 검출 용기 (450)의 용적보다 충분히 크고, 그 때문에 폐액 유로 (452)의 최내주부(반경 위치 (607))을 넘어서 폐액 용기 (460)으로 유출된다(도 34).
또한, 검출 용기 (450) 내의 액체는 역시 사이폰 효과에 의해 전부 폐액 유로 (452)를 지나서 폐액 용기 (460)으로 유출된다(도 35).
이하, 동일한 세정 동작을 복수회 반복한다. 예를 들면, 제1 세정액에 이어 모터를 정지한 상태에서 천공기 (913)에 의해 제2 세정액 용기 (350)에 공기를 공급하기 위한 제2 세정액 통기공 (241)의 커버에 구멍을 뚫고, 그 후 다시 모터 (911)을 회전시킨다. 이에 의해, 핵산 결합 부재 (301)에 부착된 염 등의 불필요 성분을 세정한다(도 36). 또한, 상기 세정액으로서는, 예를 들면 에탄올 또는 에탄올 수용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 세정은 필요에 따라서 동일한 방법으로 더 반복할 수도 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 핵산 결합 부재 (301)을 세정하고, 핵산만이 핵산 결합 부재 (301) 내에 흡착되어 있는 상태로 만든 후, 계속해서 핵산의 용리 공정으로 이행한다.
즉, 상기 핵산의 용리 공정에서는, 모터가 정지한 상태에서 천공기 (913)에 의해, 용리액 용기 (360)에 공기를 공급하기 위한 용리액 통기공 (261)의 커버에 구멍을 뚫고, 또한 용리액 폐기 용기 (470)을 외부와 연통시키기 위한 용리액 폐기용 통기공 (274)의 커버에 구멍을 뚫는다. 또한, 다시 모터 (911)을 회전시켜 핵산 결합 부재 (301)에 용리액을 흘린다(도 36). 상기 용리액은 핵산을 핵산 결합 부재 (301)로부터 용리시키기 위한 액체로, 예를 들면 물, 또는 pH를 7 내지 9로 조정한 수용액을 사용할 수 있다. 특히, 핵산이 그 용리액 내에 쉽게 용해되기 위해서 40도 이상으로 가온하는 것이 바람직하다. 상기 가온을 위해서는 상기 도 21에 나타낸 상부 광학 장치 (914)를 사용하여 용리액 용기 (360) 위에서 빛을 조사할 수 있다.
용리액 (561)은 핵산 결합 부재 (301)을 통과한 후, 검출 용기 (450)에 유입된다(도 37). 상기 용리액 (561)의 액량은 검출 용기 (450)의 용적보다 작고, 그 때문에 검출 용기 (450) 내의 액체(액면 반경 위치 (610))는 폐액 유로 (452)의 최내주부(반경 위치 (607))를 벗어날 수 없고, 검출 용기 (450) 내에 보유된다.
다음으로, 모터를 정지한 상태에서 천공기 (913)에 의해 검출액 저장 용기 (370)에 공기를 공급하기 위한 검출액 통기공 (271)의 커버에 구멍을 뚫고, 그 후 다시 모터 (911)을 회전시키고, 이에 의해 검출액 (571)을 검출 용기 (450)에 흘린다(도 38). 상기 검출액으로서는, 핵산을 증폭하여 검출하기 위한 시약인, 예를 들면 데옥시뉴클레옥시드 삼인산 또는 DNA 합성 효소, 및 형광 시약 등을 포함하고 있다. 또한, 증폭 방법에 따라서, 상기 도 21에 나타낸 상부 광학 장치 (914)를 사용하여 검출 용기 (450) 위에서 빛을 조사하여 가온할 수도 있다.
계속해서, 역시 상기 도 21에 나타낸 하부 광학 장치 (915)를 검출 용기 (450)의 아래쪽으로 이동시킴으로써, 예를 들면 그의 형광 발광량을 검출한다.
그런데, 상기 천공시, 가온시 및 검출시에는 보유 디스크 (912)를 소정의 위치에 정지시킬 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 도 39에 나타낸 바와 같이 보유 디스크 (912)에는 위치 결정용 돌기 (917)이 설치되어 있고, 이것을 위치 검출기 (916)으로 검출함으로써 보유 디스크의 회전 위치를 검출하고 있다. 또한, 제어기 (918)이 모터 (911)의 회전, 천공기 (913)의 회전 및 상하 작동, 또한 상부광학 장치 (914) 및 하부 광학 장치 (915)의 회전, 조사, 또한 검출을 제어한다.
도 40은 예를 들면 천공기 (913)의 동작 타이밍의 일례를 나타낸다. 즉, 보유 디스크 (912)는 전혈 또는 각 시약의 유동 종료 후, 그 회전수를 저하시켜 위치 결정용의 저속 회전을 보유한다. 위치 검출기 (916)이 위치 결정용 돌기 (917)을 검출하면, 보유 디스크 (912)는 정지되고, 천공기 (913)이 하강하여 각 시약 저장 용기의 통기공 커버에 구멍을 뚫은 후 다시 상승한다. 상기 천공 후, 보유 디스크 (912)는 그 후 천공 종료 후의 시약 저장 용기로부터 시약이 유출되지 않는 정도의 저속으로 회전하고, 다음 분석 디스크의 위치, 즉 분석 디스크가 6매 장착되어 있는 경우에는 60 도만 회전하고 정지하여, 상기와 동일한 천공 동작을 반복한다. 또한, 분석 디스크가 장착된 위치는, 예를 들면 하부 광학 장치 (915)에 의해 유로부 (930)에 보유 디스크의 광학창 (122)로부터 빛을 조사하여, 그 반사광을 조사할 수 있다. 또한, 모든 분석 디스크의 천공이 종료된 후, 보유 디스크를 고속으로 회전시켜 시약을 유동시킨다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 시료나 각 시약의 유동을 제어하기 위한 밸브를 유로의 도중에 설치할 필요가 없고, 유로 도중의 밸브부에서도 액체 잔여물은 발생하지 않으며, 앞 공정에서의 시약에 의한 오염을 방지할 수 있고, 액체 시료 중의 핵산 등의 특정 성분을 고순도로 추출할 수 있으며, 핵산 등의 특정 성분을 고정밀도로 분석하는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이, 특히 핵산을 정제하고, 추출된 핵산의 유전자를 분석하는 분석 장치나 그를 위한 분석 방법에 적용하는 것이 바람직하지만, 그 밖의 화학 물질을 정제하는 장치나 방법에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 보다 구체적으로 본 발명에 따르면, 예를 들면 단백이나 아미노산 등의 화학 물질을 분석하기 위한 분석 장치나 그의 방법을 구성하는 것도 가능하다.
본 발명은 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하기 위한 장치에 적용할 수 있다. 특히, 원심력을 사용하여 핵산이 공존하고 있는 물질로부터 핵산을 분리하기에 적합한, 소위 핵산의 자동 정제 장치나 그의 정제 방법, 또한 화학 물질의 정제 장치 등에도 적용할 수 있다. 또한, 이러한 장치를 구비한 유전자 분석 장치에도 적용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서,
    원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단;
    원심력으로 시약을 송액시키는 수단;
    원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을 만드는 수단;
    상기 핵산을 포착하는 담체;
    상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단;
    원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단;
    상기 담체의 가열 수단; 및
    상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  2. 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서,
    원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단;
    시약을 보유하는 시약 보유 수단;
    상기 시약 보유 수단으로부터 원심력으로 상기 시약을 송액시키는 수단;
    원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을만드는 수단;
    상기 핵산을 포착하는 담체;
    상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단;
    원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단;
    상기 담체의 가열 수단; 및
    상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  3. 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서,
    원심력으로 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 분리시키는 수단;
    원심력으로 시약을 송액시키는 수단;
    원심력으로 송액시킨 상기 시약과 상기 핵산을 포함하는 용액과의 혼합액을 만드는 수단;
    상기 핵산을 포착하는 담체;
    상기 혼합액을 상기 담체에 원심력에 의해 통액시키는 수단;
    원심력으로 상기 시약과는 다른 시약을 상기 담체에 통액시키는 수단;
    상기 담체의 가열 수단; 및
    상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 시약을 다른 원심력에 의해 다른 시약과 구별하여 보유하는 보유 수단을 구비한 장치와, 또한
    상기 장치의 외부로부터 상기 시약을 공급하는 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  4. 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 장치로서,
    한쪽이 고무로 밀봉된 구멍을 구비한 원형상의 표면 커버;
    상기 표면 커버와의 사이에서 형성되는 공극;
    상기 공극에 존재하고, 상기 시료로부터 핵산을 포함하는 용액을 분리하는 분리 겔과 상기 용액의 정량화를 행하는 홈을 구비한 원형상의 제1 디스크;
    시약을 구비한 시약 저장소와, 유로와, 핵산을 결합시키는 담체와, 상기 시약 중 핵산을 용리시킨 후의 용리액을 저장하는 용리액 저장소와, 상기 용리액 저장소에 이어 설치되고, 외부로 개방된 유로를 구비한 상기 용리액 이외의 시약을 저장하는 폐액 저장소를 구비한 원형상의 제2 디스크; 및
    가열체를 구비한 원형상의 이면 커버를 가지고,
    상기 이면 커버과, 상기 제2 디스크와, 상기 제1 디스크와, 상기 표면 커버를 차례로 적층하여 이루어지는 장치를 구성함과 동시에, 상기 장치 내의 소정 위치에서의 천공에 의해 상기 용액 및 상기 시약이 구멍을 통해 상기 장치의 두께 방향으로 통액하는 천공부를 갖는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 U자형 유로를 설치한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 상기 장치의 두께 방향으로 분지하는 분지 유로를 설치한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제2 디스크의 상기 용리액 저장소와 상기 폐액 저장소 사이에 상기 담체보다 통액이 낮은 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  8. 핵산을 함유하는 시료로부터 핵산을 정제하는 방법으로서,
    원형상의 복수개의 디스크를 적층하여 형성되는 장치의 내부에 설치된 제1 공극 내에서 분리 겔을 사용하여, 핵산을 포함하는 용액을 상기 시료로부터 원심력으로 분리하는 공정;
    상기 장치 내에 제1 구멍을 설치함으로써 상기 용액을 정량화하는 공정;
    상기 장치 내에 제2 구멍을 설치함으로써 상기 정량화된 용액을 상기 장치 내부의 제2 공극인 유로로 송액하는 공정;
    상기 장치 내에 제3 구멍을 설치하여 결합액인 제1 시약을 상기 유로로 원심력으로 송액하는 공정;
    상기 유로 내에서 상기 정량화된 용액과 상기 결합액과의 혼합액을 생성하는 공정;
    상기 결합액을 상기 핵산을 포착하는 담체에 원심력으로 통액시켜, 상기 장치 내부의 제3 공극인 폐액 저장소로 송액하는 공정;
    상기 장치 내에 제4 구멍을 설치하여 세정액인 제2 시약을 상기 유로에 원심력으로 송액하는 공정;
    상기 세정액을 상기 담체에 원심력으로 통액시켜, 상기 폐액 저장소로 송액하는 공정;
    상기 장치 내에 제5 구멍을 설치하여 용리액인 제3 시약을 상기 유로에 원심력으로 송액하는 공정;
    상기 용리액을 상기 담체에 보유시켜 상기 담체를 가열하는 공정;
    상기 담체로부터 용리된 상기 핵산을 포함하는 상기 용리액을 담체에 이어 유로에 형성된 용리액 저장소에 원심력으로 송액하여, 다른 시약과 구별하여 보유하는 공정; 및
    상기 장치의 외부로부터 상기 용리액을 상기 용리액 저장소로부터 회수하는 공정을 포함하는 핵산 정제 방법.
  9. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부; 및
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고,
    상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부와 상기 폐기부를 연통하는 유로에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  10. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부; 및
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고,
    상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부의 하류에 형성되고, 상기 폐기부는 상기 용리액 보유부의 하류에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  11. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부; 및
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부를 구비하고,
    상기 용리액 보유부는 상기 핵산 포착부의 외주측에 형성되고, 상기 폐기부는 상기 용리액 보유부의 외주측에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  12. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부; 및
    상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고,
    상기 폐액 유로는, 상기 용리액 보유부의 최내주측 영역보다 외주측에 위치하는 영역과 연통하는 보유부 연통부와, 상기 연통부의 하류에 위치하고 상기 연통부보다 내주측에 위치하는 내주측 영역부와, 상기 내주측 영역부의 하류에 위치하고 상기 내주측 영역부보다 외주측에 위치하는 상기 폐기부와 연통하는 폐기부 연통부를 갖는 것을 특징으로 하는 정제 구조체.
  13. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부; 및
    상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고,
    상기 용리액 보유부와 상기 폐액 유로와의 접속부는, 상기 폐액 유로의 최내주부보다 외주측으로서 상기 폐액 유로의 최외주부보다 내주측에 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  14. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 제1 시약이 공급되는 제1 시약 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 제1 시약이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 상기 제1 시약보다 상기 핵산 포착부에서 포착된 상기 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하는 작용이 큰 제2 시약이 공급되는 제2 시약 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 상기 제2 시약을 보유하는 제2 시약 보유부; 및
    상기 제2 시약 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고,
    상기 폐기 유로의 최내주부와 상기 제2 시약 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 제2 시약 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적은 상기 공급되는 제1 시약보다 작고, 상기 공급되는 제2 시약보다 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  15. 회전 가능하게 형성되는 핵산 정제 구조체로서,
    핵산을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 핵산이 포착되는 핵산 포착부;
    상기 핵산 포착부에 세정액이 공급되는 세정액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과한 상기 세정액이 폐기되는 폐기부;
    상기 핵산 포착부에 용리액이 공급되는 용리액 공급부;
    상기 핵산 포착부를 통과하여, 상기 핵산 포착부에서 포착된 핵산을 상기 핵산 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 용리액을 보유하는 용리액 보유부; 및
    상기 용리액 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 폐액 유로를 구비하고,
    상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적은 상기 공급되는 세정액보다 작고, 상기 공급되는 용리액보다 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 구조체.
  16. 제9항에 기재된 핵산 정제 구조체를 수용하는 수용부와, 상기 핵산 정제 구조체를 회전시키는 회전 구동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  17. 제16항에 기재된 핵산 정제 장치로서, 상기 핵산 정제 구조체의 상기 용리액 보유부에 유도된 상기 핵산을 사용하여, 상기 핵산의 유전자를 분석하는 분석 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전자 분석 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 핵산 정제 구조체의 상기 용리액 보유부에 유도된 상기 핵산을 가온하는 가온 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적보다 많은 양의 상기 세정액이 상기 핵산 포착부로부터 상기 용리액 보유부를 지나서 상기 폐액부에 보유되도록 제어하고, 상기 폐액 유로의 최내주부와 상기 용리액 보유부와의 접속부까지의 영역과, 상기 용리액 보유부의 상기 최내주부보다 외주측에 위치하는 영역과의 합계 용적보다 적은 양의 상기 용리액이 상기 핵산 포착부를 지나서 상기 용리액 보유부에 보유되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 핵산 정제 장치.
  20. 화학 물질 정제 구조체로서,
    제1 화학 물질을 포함하는 유체가 공급되는 공급부;
    상기 공급된 유체 중의 상기 화학 물질이 포착되는 제1 화학 물질 포착부;
    상기 제1 화학 물질 포착부에 제1 시약이 공급되는 제1 시약 공급부;
    상기 제1 화학 물질 포착부를 통과한 상기 제1 시약이 폐기되는 폐기부;
    상기 제1 화학 물질 포착부에 상기 제1 화학 물질 포착부로부터 상기 제1 화학 물질을 분리하는 작용이 상기 제1 시약보다 큰 제2 시약이 공급되는 제2 시약 공급부; 및
    상기 제1 화학 물질 포착부를 통과하여, 상기 제1 화학 물질 포착부에서 포착된 제1 화학 물질을 상기 제1 화학 물질 포착부로부터 분리하여 내부에 포함하는 상기 제2 시약을 보유하는 제2 시약 보유부를 구비하고,
    상기 제2 시약 보유부는 상기 제1 화학 물질 보유부와 상기 폐기부를 연통하는 유로에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 물질 정제 구조체.
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