WO2020129365A1 - 磁性体粒子操作デバイス - Google Patents

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eluate
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magnetic particle
inhaler
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勢矢 藤原
叶井　正樹
軸屋　博之
鉄雄 大橋
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株式会社島津製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/26—Inoculator or sampler
    • C12M1/32—Inoculator or sampler multiple field or continuous type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/34—Purifying; Cleaning

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic particle operating device for performing processing such as extraction of nucleic acid using magnetic particles.
  • a device for manipulating magnetic particles for performing the above treatment (hereinafter, also simply referred to as a device) is such that a treatment liquid layer made of a washing liquid or the like and a gel layer are alternately arranged in a longitudinal direction of the container in a tubular container. (See Patent Documents 1 and 2).
  • a sample layer containing magnetic particles adsorbing a target component is arranged at one end of the device.
  • a magnetic force source is arranged outside the sample layer of the device, and magnetic particles in the sample are collected by a magnetic field. As a result, the magnetic particles having the target component adsorbed move in the device following the operation of the magnetic force source.
  • the magnetic particles with the target component adsorbed can be passed through the gel layer by slowly moving the magnetic source to the other end of the device.
  • the treatment liquid layer is composed of a cleaning liquid
  • magnetic particles cannot follow the operation of the magnetic force source and are dispersed in the cleaning liquid. To do. By this operation, the contaminant components adhering to the target component are washed off in the treatment liquid layer.
  • the magnetic particles are moved to the eluent layer arranged at the other end of the device, and the target component is released from the magnetic particles in the eluent layer. After that, the target component extracted in the eluate layer was taken out from the device, but the eluate could not be easily taken out in the conventional devices.
  • an object of the present invention is to provide a device for manipulating magnetic particles, which can easily take out an eluate containing a treated target component.
  • the present invention is a magnetic particle operation device, which has an eluate layer at one end in a tubular container, and a treatment liquid layer is arranged with a gel layer sandwiched between the eluate layer and the eluent layer,
  • the wall surface containing the eluate layer is provided with a pierceable portion that can be pierced by an inhaler having an apex.
  • the inhaler having a pointed end is a pipette, a syringe, or the like.
  • the pierceable portion may be a wall surface that seals the end surface of the tubular container.
  • the pierceable portion can be formed by sealing the opening end surface of the tubular container with a film made of a material pierceable by the inhaler, and is easy to manufacture.
  • a liquid receiving portion for receiving the eluate that has flowed out from the perforable portion perforated by the inhaler is provided around the outside of the perforable portion. Then, when the inhaler is inserted from the end surface of the tubular container, it is possible to prevent the eluate that overflows from the end surface from spilling.
  • the material of the pierceable portion may be, for example, aluminum.
  • the inside of the tubular container may be a closed space. Then, when the inhaler is made to access the eluate in the tubular container, the liquid in the tubular container is less likely to leak out, and the inhaler can easily access the eluate.
  • the magnetic particle manipulation device is provided with a pierceable portion that can be pierced by an inhaler having a pointed portion on the wall surface that houses the eluate layer, and thus can be pierced by an inhaler such as a pipettor or a syringe.
  • an inhaler such as a pipettor or a syringe.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state when an eluate is taken out by an inhaler in the same Example. It is sectional drawing which shows the modification of the eluate side edge part of a magnetic particle operation device.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state when an eluate is taken out by an inhaler in the modified example.
  • the magnetic particle operating device of this embodiment has a tubular container 2 in which an eluate layer 4 and a treatment liquid layer 8 are provided along the longitudinal direction of the tubular container 2.
  • the gel layer 6 is arranged so as to sandwich it.
  • An eluate layer 4 is arranged on the first end side (lower end side in the figure) in the tubular container 2, and a treatment liquid layer 8 is arranged with the gel layer 6 interposed therebetween.
  • two processing liquid layers 8 are arranged with the gel layer 6 sandwiched therebetween.
  • the second end portion (upper end portion in the figure) of the tubular container 2 is a hollow cylindrical portion having a larger outer diameter and inner diameter than other portions, and the end surface is closed by a cap 18. Since the resin packing 20 is sandwiched between the edge of the end face of the tubular container 2 and the cap 18, the second end of the tubular container 2 is hermetically sealed, thereby the inside of the tubular container 2 is sealed. Is a closed space.
  • a sample layer 10 is arranged inside the second end side portion of the tubular container 2. The sample layer 10 is provided with the gel layer 6 interposed between the sample layer 10 and the treatment liquid layer 8.
  • the eluent may be a buffer (Tris buffer, phosphate buffer, distilled water, etc.).
  • the main component of the treatment liquid may be an organic solvent such as alcohol, and is ethanol in a specific example.
  • the treatment liquid may contain salts, surfactants and the like.
  • the gel may be any material as long as it is a substance that is insoluble and chemically inert to the materials forming the upper and lower liquid layers, but may be, for example, a hydrocarbon-based material. A certain amount of mineral oil is added to.
  • the sample layer 10 arranged on the second end side portion of the tubular container 2 contains magnetic particles in which a target component such as nucleic acid is adsorbed, and the magnetic particles are external to the device (for example, a magnetic source). , Permanent magnet), it is possible to perform a predetermined process for the target component.
  • a magnetic source for example, a magnetic source
  • Permanent magnet Permanent magnet
  • each treatment liquid layer 8 a predetermined treatment for a target component such as reciprocating the magnetic force source in the longitudinal direction of the tubular container 2 at high speed is performed.
  • the treatment liquid constituting each treatment liquid layer 8 include a washing liquid for washing off the contaminants from the target components.
  • the target component which has been subjected to the predetermined treatment in each treatment liquid layer 8 is transferred to the eluent layer 4 and separated from the magnetic particles in the eluent layer 4. That is, the target component subjected to the predetermined treatment is extracted in the eluate layer 4.
  • FIG. 2 shows a state in which the first end of the tubular container 2 faces upward.
  • the end surface of the tubular container 2 on the first end side has an inner diameter larger than the outer diameter of the main portion of the tubular container 2 excluding the second end side portion.
  • An opening 2a is provided in the center of the bottom surface of the flange portion 14, and the opening 2a is sealed by the film 16.
  • the film 16 is made of a material that can be pierced by a tip member such as an injection needle, and is bonded to the tubular container 2 so as to cover the bottom surface of the flange portion 14.
  • the membrane 16 that seals the opening 2a forms a part of the wall surface that houses the eluate layer 4, and is a pierceable portion 12 that can be pierced by an injection instrument such as a pipettor or a syringe having a pointed portion. ..
  • an injection instrument such as a pipettor or a syringe having a pointed portion.
  • a resin film or the like can be used in addition to the aluminum thin film.
  • the inhaler Since a part of the wall surface for accommodating the eluent layer 4 is the perforable portion 12, as shown in FIG. 3, the inhaler is directly attached to the eluent layer 4 containing the extracted target component. Access, and the eluate can be easily removed by inhalation. Since the end surface of the tubular container 2 on the second end side is sealed by the cap 18 and the packing 20, even if the first end of the tubular container 2 is arranged to face upward as shown in FIG. The liquid inside does not leak out from the second end side.
  • the flange 14 When piercing the pierceable portion 12 with the inhaler, the flange 14 can receive the eluate flowing out from the pierceable portion 12 pierced by the inhaler, and can prevent the effluent from spilling. That is, the flange portion 14 serves as a liquid receiving portion that receives the eluate that is extruded from the tubular container 2 and flows out from the pierceable portion 12 when the inhaler is inserted into the tubular container 2 from the pierceable portion 12. There is.
  • a pierceable portion 12′ for directly accessing the inhalation device to the eluent layer 4 is provided at one end of the tubular container 2 in which the eluent layer 4 is arranged. It can also be provided on the side surface of the part.
  • an opening 2a is provided on the side surface of one end of the tubular container 2, and the opening is sealed with a membrane 16' to form a pierceable portion 12'.
  • the membrane 16 ′ is made of a material that can be pierced by an injection device such as a pipette or a syringe having a pointed portion, like the membrane 16 of the above embodiment.
  • one end of the tubular container 2 should be provided with a flange portion 14 ′ that is open at the other end (upper side in FIGS. 4 and 5) of the tubular container 2.
  • the flange portion 14' can be used as a liquid receiving portion for receiving the eluate that has flowed out from the perforable portion 12' when the perforable portion 12' is perforated by the inhaler.
  • the magnetic particle manipulation device can directly access the eluate layer 4 containing the target component, which has been subjected to the predetermined treatment, by the inhaler, so that the magnetic particle manipulation by the magnetic source is performed. It is also possible to perform a series of operations from the removal of the eluate to the fully automatic operation without human intervention.

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Abstract

磁性体粒子操作デバイスは、管状容器内における一方の端部に溶出液層をもち、前記溶出液層との間にゲル層を挟んで処理液層が配置されているものである。当該デバイスの前記溶出液層を収容する壁面に、尖端部をもつ吸入器具により穿孔可能な穿孔可能部が設けられている。

Description

磁性体粒子操作デバイス
　本発明は、磁性体粒子を用いて核酸等の抽出といった処理を行なうための磁性体粒子操作デバイスに関するものである。
　核酸等の目的成分を吸着させた磁性体粒子をデバイス内に収容し、デバイスの外部から磁性体粒子に対して磁場を作用させて磁性体粒子をデバイス内で移動させることで、目的成分の抽出といった処理を行なうことが提案され、実施もなされている。
　上記の処理を行なうための磁性体粒子操作デバイス（以下、単にデバイスともいう）は、チューブ状の容器内に洗浄液等からなる処理液層とゲル層とが容器の長手方向に交互に配置されたものである（特許文献１、特許文献２を参照。）。
ＷＯ２０１２／０８６２４３Ａ１ ＷＯ２０１２／１７６５９８Ａ１
　磁性体粒子操作デバイスにおいて、目的成分を吸着させた磁性体粒子を含む試料層はデバイスの一方の端部に配置される。デバイスの試料層の外部に磁力源を配置して試料中の磁性体粒子を磁場によって収集する。これにより、目的成分が吸着した磁性体粒子は、磁力源の動作に追随してデバイス内を移動するようになる。
　目的成分が吸着した磁性体粒子は、磁力源をデバイスの他端側へゆっくりと移動させることによってゲル層を通過させることができる。処理液層が洗浄液からなるものである場合、処理液層において磁力源をデバイスの長手方向へ素早く往復運動させると、磁性体粒子が磁力源の動作に追随することができずに洗浄液中に分散する。この動作により、目的成分に付着していた夾雑成分が処理液層において洗い落とされる。
　上記の処理が終了した後、磁性体粒子をデバイスの他方の端部に配置された溶出液層まで移動させ、溶出液層にて目的成分を磁性体粒子から遊離させる。この後、溶出液層に抽出された目的成分はデバイスから取り出されるが、これまでのデバイスでは溶出液を簡便に取り出すことができなかった。
　そこで、本発明は、処理済みの目的成分を含む溶出液を簡便に取り出せる磁性体粒子操作デバイスを提供することを目的とするものである。
　本発明は、管状容器内における一方の端部に溶出液層をもち、前記溶出液層との間にゲル層を挟んで処理液層が配置されている磁性体粒子操作デバイスであって、前記溶出液層を収容する壁面に、尖端部をもつ吸入器具により穿孔可能な穿孔可能部が設けられているものである。ここで、尖端部をもつ吸入器具とは、ピペッタや注射器などである。
　本発明において、前記穿孔可能部は前記管状容器の端面を封止する壁面であってよい。その場合、前記穿孔可能部は、前記管状容器の開口端面を前記吸入器具によって穿孔可能な材質からなる膜で封止することによって形成することができ、製造が容易である。
　さらに、前記穿孔可能部の外側周囲に、前記吸入器具によって穿孔された前記穿孔可能部から流出した溶出液を受ける液受け部が設けられていることが好ましい。そうすれば、前記管状容器の前記端面から吸入器具を挿入した際に当該端面から溢れ出す溶出液がこぼれるのを防止することができる。
　前記穿孔可能部の材質としては、例えばアルミニウムを挙げることができる。
　また、前記管状容器の内部は密閉空間となっていてもよい。そうすれば、吸入器具を管状容器内の溶出液に対してアクセスさせる際に、管状容器内の液が漏れ出しにくくなり、溶出液に対する吸入器具のアクセスが容易になる。
　本発明に係る磁性体粒子操作デバイスは、溶出液層を収容する壁面に、尖端部をもつ吸入器具により穿孔可能な穿孔可能部が設けられているので、ピペッタや注射器などの吸入器具で穿孔可能部を穿孔することによってデバイス内の端部に配置された溶出液に対して外部から容易にアクセスすることができ、溶出液をデバイスから簡便に取り出すことができる。
磁性体粒子操作デバイスの一実施例を示す断面図である。 同実施例の溶出液側端部の構造を示す断面図である。 同実施例において吸入器具により溶出液を取り出す際の様子を示す断面図である。 磁性体粒子操作デバイスの溶出液側端部の変形例を示す断面図である。 同変形例において吸入器具により溶出液を取り出す際の様子を示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明に係る磁性体粒子操作デバイスの実施形態について説明する。
　図１に示されているように、この実施例の磁性体粒子操作デバイスは、管状容器２内に管状容器２の長手方向に沿って溶出液層４と処理液層８とが互いの間にゲル層６を挟んで配置されたものである。管状容器２内の第１端側（図において下端側）に溶出液層４が配置され、その溶出液層４とはゲル層６を挟んで処理液層８が配置されている。この実施例では、２つの処理液層８が互いの間にゲル層６を挟んで配置されている。
　管状容器２の第２端側部分（図において上端側部分）は他の部分よりも外径及び内径の大きい中空円筒部となっており、その端面がキャップ１８により閉じられている。管状容器２の端面の縁とキャップ１８との間に樹脂製のパッキン２０が挟み込まれていることによって管状容器２の第２端は気密を保って密閉されており、それによって管状容器２の内部は密閉空間となっている。管状容器２の第２端側部分の内部には試料層１０が配置されている。試料層１０は処理液層８との間にゲル層６を挟んで設けられている。
　溶出液は、緩衝液（トリス緩衝液、リン酸緩衝液、蒸留水など）であってよい。処理液の主成分は、アルコールなどの有機溶剤であってよく、具体例ではエタノールである。処理液には、塩類、界面活性剤などが含まれていてよい。ゲルは、上下の液層を構成する材料に対して不溶性で化学的に不活性な物質であれば任意の材料であってよいが、例えば炭化水素系材料であってよく、具体例では、プラスチベースにミネラルオイルを一定量添加したものである。
　管状容器２の第２端側部分に配置される試料層１０は、核酸などの目的成分を吸着させた磁性体粒子を含むものであり、その磁性体粒子を当該デバイスの外部の磁力源（例えば、永久磁石）によって操作することで、目的成分に対する所定の処理を行なうことができる。磁力源を当該デバイスの外側で試料層１０に近接させると、磁性体粒子が磁力源の動作に追随するようになる。この状態で、磁力源を管状デバイス２の長手方向に沿って各処理液層８へ移動させ、各処理液層８にて所定の動作を行なわせた後、最終的に溶出液層４まで移動させる。
　各処理液層８では、磁力源を管状容器２の長手方向へ高速で往復動作させるといった目的成分に対する所定の処理がなされる。各処理液層８を構成する処理液としては、目的成分から夾雑成分を洗い落とすための洗浄液が挙げられる。各処理液層８にて所定の処理がなされた目的成分は溶出液層４に移行させられ、溶出液層４にて磁性体粒子から離脱させられる。すなわち、所定の処理がなされた目的成分は溶出液層４に抽出される。
　図２は管状容器２の第１端が上方を向いた状態を示している。図２に示されているように、管状容器２の第１端側の端面には、管状容器２の第２端側部分を除く主要部分の外径よりも大きい内径を有し、管状容器２の第１端側（図２において上側）が開口したフランジ部１４が設けられている。フランジ部１４の底面中央部に開口２ａが設けられており、その開口２ａが膜１６によって封止されている。膜１６は、注射針などの尖端部材によって穿孔可能な材質からなるものであり、フランジ部１４の底面を覆うように管状容器２に接着されている。開口２ａを封止している膜１６は、溶出液層４を収容する壁面の一部をなすとともに、尖端部を有するピペッタや注射器などの注入器具によって穿孔可能な穿孔可能部１２となっている。穿孔可能部１２をなす膜１６としては、アルミニウム薄膜のほか、樹脂フィルムなどを用いることができる。
　溶出液層４を収容する壁面の一部が穿孔可能部１２となっているため、図３に示されているように、抽出された目的成分を含む溶出液層４に対して吸入器具を直接的にアクセスさせることができ、溶出液を吸入によって簡便に取り出すことができる。なお、管状容器２の第２端側の端面はキャップ１８及びパッキン２０によって密閉されているため、図３ように管状容器２の第１端が上方を向くように配置しても、管状容器２内の液が第２端側から漏れ出すことはない。
　吸入器具によって穿孔可能部１２を穿孔する際、吸入器具によって穿孔された穿孔可能部１２から流出した溶出液をフランジ１４によって受けることができ、溶出液がこぼれることを防止できる。すなわち、フランジ部１４は、吸入器具を穿孔可能部１２からから管状容器２内に挿入したときに管状容器２内から押し出されて穿孔可能部１２から流出した溶出液を受ける液受け部をなしている。
　また、図４に示されているように、溶出液層４に対して吸入器具を直接的にアクセスさせるための穿孔可能部１２’を、溶出液層４が配置されている管状容器２の一端部の側面に設けることもできる。この変形例では、管状容器２の一端部の側面に開口２ａが設けられており、その開口が膜１６’によって封止されて穿孔可能部１２’が形成されている。膜１６’は、上記実施例の膜１６と同様、尖端部を有するピペッタや注射器などの注入器具によって穿孔可能な材質からなるものである。
　上記のように、管状容器２の一端部の側面に穿孔可能部１２’を設けても、図５に示されているように、吸入器具を溶出液層４に対して直接的にアクセスさせることができ、溶出液を吸入によって簡便に取り出すことができる。この場合、図４及び図５に示されているように、管状容器２の一端部に、管状容器２の他端側（図４及び図５において上側）が開口したフランジ部１４’を設けることで、吸入器具によって穿孔可能部１２’を穿孔する際に穿孔可能部１２’から流出した溶出液を受けるための液受け部としてフランジ部１４’を利用することができる。
　以上のように、磁性体粒子操作デバイスは、所定の処理がなされた目的成分を含む溶出液層４に対して吸入器具により直接的にアクセスすることができるので、磁力源による磁性体粒子の操作から溶出液の取出しまでの一連の動作を、人手を介することなく全自動で行なうことも可能となる。
　　　２　　　管状容器
　　　２ａ，２ａ’　　　
　　　４　　　溶出液層
　　　６　　　ゲル層
　　　８　　　処理液層
　　　１０　　　試料層
　　　１２，１２’　　　穿孔可能部
　　　１４，１４’　　　フランジ部
　　　１６，１６’　　　膜

Claims (5)

  1. 　管状容器内における一方の端部に溶出液層をもち、前記溶出液層との間にゲル層を挟んで処理液層が配置されている磁性体粒子操作デバイスであって、
    　前記溶出液層を収容する壁面に、尖端部をもつ吸入器具により穿孔可能な穿孔可能部が設けられている、磁性体粒子操作デバイス。
  2. 　前記穿孔可能部は前記管状容器の端面を封止する壁面である、請求項１に記載の磁性体粒子操作デバイス。
  3. 　前記穿孔可能部の外側周囲に、前記吸入器具によって穿孔された前記穿孔可能部から流出した溶出液を受ける液受け部が設けられている、請求項１に記載の磁性体粒子操作デバイス。
  4. 　前記穿孔可能部の材質はアルミニウムである、請求項１に記載の磁性体粒子操作デバイス。
  5. 　前記管状容器内は密閉された空間となっている、請求項１に記載の磁性体粒子操作デバイス。
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