加圧エア供給装置及び抽出機
【課題】 カップシール方式のポンプのシール性低下による設定圧力の低下を防止する。
【解決手段】 カップシール方式のポンプ４２のエア吐出側の配管に絞り弁４５を設ける。絞り弁４５からの加圧エアをノズル制御部５１によりエアノズル４１に供給する。ノズル制御部５１を、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９、システム制御部２４から構成する。システム制御部２４により、加圧指示信号に基づきポンプ４２、開閉弁４６、圧力開放弁４８を制御し、エアノズル４１を介し抽出カートリッジ２内に加圧エアを導入する。圧力センサ４９からの信号に基づき開閉弁４６の閉じ動作、圧力開放弁４８の圧力開放動作を行い、加圧エアを抽出カートリッジ２に送る。絞り弁４５をポンプ４２のエア吐出側に設けることにより、ポンプ４２のカップシールのシール性が低下しても、所定の圧力が得られるようになる。
【解決手段】 カップシール方式のポンプ４２のエア吐出側の配管に絞り弁４５を設ける。絞り弁４５からの加圧エアをノズル制御部５１によりエアノズル４１に供給する。ノズル制御部５１を、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９、システム制御部２４から構成する。システム制御部２４により、加圧指示信号に基づきポンプ４２、開閉弁４６、圧力開放弁４８を制御し、エアノズル４１を介し抽出カートリッジ２内に加圧エアを導入する。圧力センサ４９からの信号に基づき開閉弁４６の閉じ動作、圧力開放弁４８の圧力開放動作を行い、加圧エアを抽出カートリッジ２に送る。絞り弁４５をポンプ４２のエア吐出側に設けることにより、ポンプ４２のカップシールのシール性が低下しても、所定の圧力が得られるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加圧エア供給装置及び抽出機に関し、さらに詳しくは加圧エアを供給することによりカートリッジ内のフィルタ部材に液を通過させる加圧エア供給装置、及びこれを用いて液中の特定物質例えば核酸を抽出する抽出機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば核酸を抽出する核酸抽出装置としては、磁気ビーズを用いたもの、フィルタを用いたものなどが知られている。フィルタを用いた抽出装置は、磁気ビーズを用いた抽出装置に比べて、高純度、高収量で核酸を抽出することができるという利点を有している。
【０００３】
フィルタを用いた抽出装置は、核酸を含む試料液を分注してフィルタを通過させて核酸をフィルタに吸着させた後、回収液を分注してフィルタを通過させることで核酸とフィルタとを分離し、回収液とともに核酸を抽出するものである。フィルタを用いた抽出装置としては、遠心機を用いた方式、減圧を利用する方式、加圧を利用する方式などが知られている。
【０００４】
遠心機を用いる抽出装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、遠心機を用いるものである（例えば、特許文献１参照）。しかし、遠心機を用いた場合には、装置が大型化するとともに、操作が複雑になるという問題が生じる。また、全自動化が難しく、操作の一部を手動に頼らなければならないという問題が生じる。
【０００５】
減圧を利用する装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、減圧を利用するものである（例えば、特許文献２参照）。しかし、減圧を利用する場合には、最大でも１気圧の圧力がかけられるだけであり、抽出処理に非常に時間を要するという問題が生じる。
【０００６】
本出願人は、加圧を利用する抽出装置を提案している。この抽出装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、加圧を利用するものである（例えば、特許文献３、４参照）。加圧を利用する場合には、任意の圧力をかけることができるため、抽出処理を短時間で済ませることができる。本出願人は、また、フィルタとして多孔質メンブレンフィルタを用いることを提案している（例えば、特許文献３、４参照）。この多孔質メンブレンフィルタは、従来から用いられているガラス繊維フィルタと比べて極めて薄く形成されており、高い核酸吸着性と容易な脱着性を有している。多孔質メンブレンフィルタを用いるとともに加圧を利用する抽出装置により、より短時間、高純度、高収量で核酸を抽出することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１４４１５０号公報
【特許文献２】特許第２８３２５８６号公報
【特許文献３】特開２００３−１２８６９１号公報
【特許文献４】特願２００４−２３２０９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、抽出カートリッジに加圧エアを導入する抽出装置では、抽出する核酸の収量を上げたり、ミスト発生によるコンタミネーション防止の目的のために加圧エアの流量を絞ってゆっくりと抽出させたりする必要がある。また、フィルタを透過しにくい試料液では高い圧力まで加圧して抽出する必要がある。このため、加圧エアの流量を絞った状態でも高い圧力まで加圧することができるポンプが要求される。例えば、１００〜２００ｋＰａで吐出量が１〜１４ｍＬ（リットル）／ｓｅｃの加圧エアが要求される。しかし、このような規格の吐出圧力及び吐出量のポンプは特注品となり、製造コストが高くなるという問題がある。このため、市販品のポンプに絞り弁を設けて、前記所定の設定範囲になるように加圧エアの流量を絞っている。この絞り弁の配置位置は、一般的なポンプの場合に、ポンプの吸入側または吐出側のいずれでもよく、特にその取り付け位置は制限されない。
【０００８】
しかしながら、絞り弁の取り付け位置は特に制限されないものの、以下のように、絞り弁の取り付け位置によっては、その圧力特性が異なることが本発明者らの加圧速度の評価試験によって判明した。すなわち、絞り弁の取り付け位置による加圧速度を評価してみると、吸引側に絞り弁を設けた方が、吐出側に絞り弁を設けた場合に比べて、所定の設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が短くなる知見を得て、絞り弁を吸引側に設け、核酸抽出時間の短縮化を図っていた。
【０００９】
図１２は、カップシール方式のポンプへの絞り弁の取り付け位置を変えて、ポンプの駆動モータへの供給電圧の変動による立ち上がり時の圧力変化を示すグラフである。（Ａ）はエア吸引側に絞り弁を取り付けたときのものを、（Ｂ）はエア吐出側に絞り弁を取り付けたときのものを示しており、曲線ＬＣ１は２４ボルト、ＬＣ２は２１ボルト、ＬＣ３は１８ボルト、ＬＣ４は１５ボルト、ＬＣ５は１２ボルトのものを示している。（Ａ）のエア吸引側に絞り弁を取り付けたときには、所定の圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が、駆動モータへの供給電圧を１２ボルトから２４ボルトまで３ボルト刻みで変化させた場合に、各供給電圧の変動に関わらず、ほぼ２．８秒から３．６秒の範囲となることが判った。これに対して、（Ｂ）の絞り弁を吐出側に取り付けたときには、電圧変動が２４ボルトから１８ボルト程度では、ＬＣ１〜ＬＣ３のように、１５０ｋＰａに達するまでの時間が２．９秒〜３．７秒程度であり、あまり両者の間に差異はないが、１５ボルト（ＬＣ４）の場合には４．４秒程度かかり、さらに１２ボルト（ＬＣ５）の場合には５秒を経過しても１１５ｋＰａ程度であり、１５０ｋＰａに達する時間は約８．５秒かかってしまうという問題があることが判った。
【００１０】
このため、本発明者は、一般的なカップシール方式のエアポンプを使用する場合に、絞り弁を吸引側に配置して、電圧変動による所定圧力までの立ち上がり時間があまり遅くならないようにしていた。しかしながら、このような方策を講じても、ポンプの磨耗等によってそのシール性が低下すると、所定の吐出圧力が得られなくなることもあり、改善が望まれていた。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、ポンプのシール性が低下しても所定の圧力を簡単な構成で確保することができるようにした加圧エア供給装置及び抽出機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、ポンプ周りの配管構成を鋭意再検討することにより、以下のような知見を得て、本発明を完成するに至った。まず、絞り弁をポンプの吸入側に配置したものと、吐出側に配置したものとに対して、ノーマル状態と、ポンプのカップシールを傷付けてシール性が低下した傷有り状態とで、加圧速度の変動を評価した。この加圧速度の変動評価を図１に示す。図１（Ａ）は絞り弁をポンプのエア吐出側に取り付けたときのものであり、（Ｂ）は絞り弁をポンプのエア吸引側に取り付けたものである。また、ＬＡ１はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに３秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＡＢはカップリングシールに傷を付けた傷有り状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに３秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。同様にＬＡ２はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに５秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＢ２は傷有り状態で同じく５秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。同様にＬＡ３はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに７秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＢ３は傷有り状態で同じく７秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。
【００１３】
図１のグラフから明らかなように、（Ａ）のエア吐出側に絞り弁を設けたものの方が、（Ｂ）のエア吸入側に絞り弁を設けたものに比べて、設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が２０〜３０％程度長くなるものの、１５０ｋＰａまで確実に達することが判明した。これは絞り弁を吸引側に取り付けた場合に設定圧力が高くなるとシール不良個所によってエアが抜けてしまい吐出能力が低下して、要求される到達圧力、加圧速度が得られないことによるものと思われる。したがって、エア吐出側に絞り弁を設けることによって、ポンプのシール性が低下しても、エア供給源として使用が可能であり、結果としてＯリングなどの消耗品の交換サイクルを長くすることが可能になる。
【００１４】
以上のような知見に基づき本発明では、特定物質を含む液がカートリッジの開口から注入された後に前記開口にエアノズルを介して加圧エアを供給し、前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させて前記特定物質を抽出する抽出機に用いられる加圧エア供給装置において、前記加圧エアを発生させるポンプと、前記ポンプのエア吐出側の配管に設けられる絞り弁とを備えることを特徴とする。なお、前記ポンプはカップシール方式のポンプであり、前記絞り弁は前記ポンプからの加圧エアの流量を １０〜５０％の範囲に調節することを特徴とする。また、前記加圧エアの圧力が３０〜２００ｋＰａで吐出量が１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、絞り弁からの加圧エアの前記エアノズルへの供給を制御するエア供給制御部と、前記カートリッジの開口を塞いで加圧エアを供給するエア供給位置、及びこのエア供給位置から退避した退避位置の間で前記エアノズルを昇降させるエアノズル昇降機構とを備え、前記エア供給制御部は、絞り弁からの加圧エアの流通及び遮断を行う開閉弁と、この開閉弁からの加圧エアを流通または遮断し、遮断時にエアノズルを大気開放する圧力開放弁と、この圧力開放弁及び前記エアノズルの間の配管に設けられこの配管内の圧力を検出する圧力センサと、加圧指示信号に基づき前記ポンプ、開閉弁、圧力開放弁を制御してエアノズルを介し前記カートリッジ内に加圧エアを導入し、前記圧力センサからの信号に基づき開閉弁の閉じ動作、圧力開放弁の圧力開放動作を行うシステム制御部とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記カートリッジを第１方向に少なくとも１列に並べてカートリッジ列を構成し、前記エアノズルを前記カートリッジ列に対応させて少なくとも１列のカートリッジ分だけ並べて設け、前記各エアノズルに対応する数量の前記エア供給制御部を有することを特徴とする。なお、前記絞り弁に対し各エア供給制御部の開閉弁と並列に設けられ、前記絞り弁からの加圧エアを大気開放するリリーフ弁と、前記ポンプのエア吐出側配管と前記絞り弁との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時にポンプ側からの加圧エアを大気開放する結露除去用第１弁と、この結露除去用第１弁及び前記絞り弁の間の配管と前記ポンプのエア吸引側配管との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時に前記ポンプのエア吸引側配管を大気開放する結露除去用第２弁と、これらリリーフ弁、結露除去用第１及び第２弁を切り換えて、前記ポンプから前記開閉弁までの配管経路内の結露を順次配管外に排出する結露除去制御部とを有することが好ましい。
【００１７】
さらに本発明は、上記加圧エア供給装置と、前記カートリッジへ前記液を注入する注液装置とを有し、前記注液装置により前記液が注入されたカートリッジに対し前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタに前記液を通過させ、前記液中の特定物質を前記フィルタに吸着させることを特徴とする。なお、前記カートリッジに注入される液は、特定物質を含む試料液と、前記特定物質とともに前記フィルタ部材に付着した特定物質以外の不純物を洗い流す洗浄液、及び／またはフィルタ部材から前記特定物質を分離して回収する回収液であり、これらが順次に前記注液装置により前記カートリッジに注入され、前記加圧エア供給装置で加圧されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポンプの吐出側に絞り弁を配置したから、図１（Ａ）に示すような評価試験からも明らかなように、ポンプのＯリングなどのシール性が低下した場合でも、所定の一定圧力を得ることができる。したがって、Ｏリングなどの消耗品の交換サイクルを長くすることが可能になり、メンテナンス性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は本発明の加圧エア供給機構（加圧エア供給装置）を示す空気圧回路図である。加圧エア供給機構２２は、エアノズル４１から例えば１５０ｋＰａの加圧エアを吹き出すものであり、ポンプ４２、結露除去用弁４３，４４、絞り弁４５、開閉弁４６、リリーフ弁４７、圧力開放弁４８、及び圧力センサ４９，５０から構成されている。
【００２０】
ポンプ４２は、カップシール方式であり、例えばＤＣモータ４０ａの回転によって図示しないカップシールとシリンダとが摺動することにより、エア室を圧縮・膨張させて加圧エアを発生させる。このカップシール方式ではダイヤフラム方式のようにダイヤフラム切れによる急激な流量低下がなく、しかもコンパクトな外観で高圧力が得られる。
【００２１】
ポンプ４２のエア吐出側には結露除去用の第１弁４３が、エア吸引側には結露除去用の第２弁４４が接続されている。結露除去用の第１弁４３に対してエア吐出時の下流側には、絞り弁４５、フィルタ６４、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９及びノズル４１が順に直列に接続されている。そして、絞り弁４５及びフィルタ６４よりも下流側の、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９により、エア供給制御部５１が構成される。このエア供給制御部５１及びノズル４１は、加圧エアによる加圧処理が必要な分だけ並列に設けられており、本実施形態では後に詳しく説明するように８本の抽出カートリッジ２が横方向に連結された抽出カートリッジユニット１１（図８参照）を用いるため、８個のエア供給制御部５１及びノズル４１を備える。また、各エア供給制御部５１と並列にリリーフ弁４７及び圧力センサ５０が接続されている。なお、ポンプ４２や絞り弁４５、フィルタ６４、各弁４６〜４８、圧力センサ４９，５０などは、エアチューブ５２により接続される。また、これらエアチューブ５２による配管経路のうち、結露除去動作の説明のために必要な配管経路についてはＴ１〜Ｔ６のように符号が付してある。
【００２２】
前記結露防止用の第１及び第２弁４３，４４は、本実施形態では２ポート電磁弁が用いられる。これら第１及び第２弁４３，４４をオンオフ制御することにより、後に詳しく説明するように各配管通路内に結露した水分を蒸発させて配管通路外に排出する。
【００２３】
絞り弁４５は、通過する加圧エアの流量を調節するものであり、絞り弁本体４５ａの他に逆止弁４５ｂを備えている。この絞り弁４５によって、下流側に供給される加圧エアの加圧速度が調節される。フィルタ６４は加圧エア中のゴミ等の異物を取り除く。
【００２４】
開閉弁４６は２ポート電磁弁から構成されている。この開閉弁４６は、オフ状態では、上流側からの加圧エアの通過を阻止し、オン状態では加圧エアを通過させる。圧力開放弁４８は３ポート電磁弁から構成されている。この圧力開放弁４８は、オフ状態では上流側からの加圧エアの通過を阻止するとともに下流側を大気開放にする。また、オン状態では上流側からの加圧エアを下流側に通過させる。
【００２５】
圧力開放弁４８の下流側には、それぞれに対応するようにしてエアノズル４１が接続されている。エアノズル４１は、後に詳しく説明するように、エアノズル昇降機構１９ により加圧位置及びこの加圧位置から上方に退避した退避位置との間で昇降する。また、その通路の途中には、それぞれに対応するようにして圧力センサ４９が接続されている。圧力センサ４９は、圧力開放弁４８とエアノズル４１とを接続する通路内の圧力、つまりエアノズル４１が押圧している抽出カートリッジ２の内部の圧力を検出し、検出信号をシステム制御部２４へ送る。
【００２６】
システム制御部２４は、圧力センサ４９，５０からの検出圧力や加圧指令信号等に基づいて各弁を制御する。具体的には、開閉弁４６と圧力開放弁４８をオン状態にしてエアノズル４１に加圧エアを供給している際に、検出圧力が加圧上限の圧力となったときには、開閉弁４６をオフ状態にして、エアノズル４１及び抽出カートリッジ２内を密閉状態とする。この密閉された加圧エアにより抽出カートリッジ２内の液が加圧され、液はフィルタ２ａを通って、下部のノズル状の排出部２ｃから排出される。そして、加圧エアが密閉状態からフィルタ２ａを通過して排出されると、圧力センサ４９の検出圧力が変化し、この変化に基づいて抽出カートリッジ２内の液全てが排出されたと判定される。この後に、システム制御部２４は、圧力開放弁４８をオフ状態にしてエアノズル４１及び抽出カートリッジ２内を大気開放する。
【００２７】
エアノズル４１へは、本実施形態では１５０ｋＰａの加圧エアが供給されるように、絞り弁４５を調節している。なお、高圧力で所定の吐出量が得られるように抽出機用に特化した専用のポンプを用いることが可能であれば、絞り弁４５による吐出圧力の調節は不要になるものの、コスト上昇を招くことになる。このため、市販品の中で高圧力が得られる一般的なカップシール方式のエアポンプを選定し、これに対して絞り弁を設けて、吐出量を調節している。本実施形態では吐出圧力を１５０ｋＰａ、吐出量を８ｍＬ／ｓｅｃとしているが、これら吐出圧力及び吐出量は抽出カートリッジ２のサイズやフィルタ２ａの種類に応じて適宜変更される。この吐出圧力は、３０ｋＰａ〜２００ｋＰａの範囲、より好ましくは５０ｋＰａ〜１５０ｋＰａの範囲で用いるとよい。また、加圧エアの吐出量は、８ｍＬ／ｓｅｃとしたが、１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであればよく、好ましくは２〜２０ｍＬ／ｓｅｃ、さらに好ましくは５〜１５ｍＬ／ｓｅｃである。
【００２８】
図１は、絞り弁４５をポンプ４２のエア吸入側に配置したものと、エア吐出側に配置したものとに対して、ノーマル状態と、ポンプのカップシールを傷付けてシール性が低下した傷有り状態との２態様で、加圧速度の評価試験の結果をグラフにして示したものである。ポンプは日東工器（株）製のＤＣポンプ（ＤＰ０１０５）であり、カップシールは、シリンダとピストンとの間で、ピストンの外周先端部分に取り付けられるＯリングから構成され、このＯリングに傷を付けることでシール性を低下させている。図１のグラフは、ＤＣモータへの駆動電圧を２４Ｖ〜１２Ｖへ３Ｖ単位で段階的に変化させたときの経過時間に対する圧力変化を示したものであり、このグラフからも明らかなように、エア吐出側に絞り弁を設けたものの方が、エア吸入側に絞り弁を設けたものに比べて、設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が２０〜３０％程度長くなるものの、１５０ｋＰａまで確実に達することが判る。これによって、ポンプのシール性が低下しても、エア供給源として使用が可能であり、結果としてＯリングなどの消耗品の交換サイクルが長くなる。
【００２９】
次に、結露除去用の第１弁４３及び第２弁４４を用いた結露除去処理について説明する。図２に示すように、第１及び第２弁４３，４４がオフ状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、配管経路Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ２，Ｔ１のようにエアが通過する。これにより、第２弁４４の開放ポートから吸気されてエアノズル４１に向けて加圧エアが送られる。以下、この状態を加圧状態という。この加圧状態によって、後に詳しく説明するように、核酸吸着、洗浄、核酸回収の各加圧動作が行われる。この加圧状態では、例えば加圧エアの圧力を１５０ｋＰａとし、環境温度が２５℃で相対湿度が４０％を超えるときに、配管内の圧力が飽和水蒸気圧を超えて水蒸気が結露し始める。この結露は核酸抽出処理を数回程度行うだけでは、結露による影響は少ないものの、後に説明するように、核酸抽出処理を何度も繰り返し連続的に行うことにより、結露量が増えて結露による影響が大きなものとなる。このため、以下に示すような結露除去処理を行う。
【００３０】
図３に示すように、第１及び第２弁４３，４４及びリリーフ弁４７がオン状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、オン状態とされたリリーフ弁４７から吸い込まれたエアが配管経路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を通り、第２弁４４から排気される。以下、この状態を逆流状態という。この逆流状態は例えば２秒に設定されており、特に配管経路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３内の結露がエアの循環により蒸発される。この逆流状態結露除去処理時間は、５秒以下が好ましい。
【００３１】
図４に示すように、第１弁４３がオン状態、第２弁４４がオフ状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、第２弁４４から吸い込まれたエアが配管経路Ｔ４，Ｔ５を通り、第１弁４３から排気される。以下、この状態を開放状態という。この開放状態は、例えば５秒に設定されており、配管経路Ｔ４，Ｔ５内の結露がエアの循環により蒸発される。この開放状態結露除去処理時間は、１０秒以下が好ましい。
【００３２】
図５に示すように、第１弁４３がオフ状態、第２弁４４がオン状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、エアが配管経路Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６を通り、循環される。以下のこの状態を閉鎖状態という。この閉鎖状態は例えば８秒に設定されており、特に配管経路Ｔ６内の結露がエアの循環により蒸発される。この閉鎖状態結露除去処理時間は、１０秒以下が好ましい。なお、エア循環後に第１弁４３を僅かな時間だけオン状態にして循環したエアを第１弁４３から排出させてもよい。
【００３３】
上記のように逆流状態、開放状態、閉鎖状態の順にエア循環処理を行うことにより、全ての配管経路Ｔ１〜Ｔ６内の結露がエア循環により蒸発され、後に説明するように配管経路内の結露分がフィルタに吸着された特定物質を脱着してしまうということがなくなる。
【００３４】
次に、本発明の加圧エア供給装置を用いた核酸抽出機について説明する。まず、核酸抽出処理について説明する。核酸抽出処理は図６（Ａ）〜（Ｇ）に示す手順で行われる。まず (Ａ)に示すように、詳細を後述する抽出カートリッジ２に試料液Ｓを注入する試料液注入動作を行う。試料液Ｓは溶解処理された核酸を含んでいる。次に(Ｂ)に示すように、廃液容器３上の抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａを通して試料液Ｓを通過させ、このフィルタ２ａに核酸を吸着させる核酸吸着動作を行う。フィルタ２ａを通過した液状成分は廃液容器３に排出される。
【００３５】
この後、(Ｃ)に示すように、抽出カートリッジ２に洗浄液Ｗを分注する洗浄液分注動作を行う。次いで、(Ｄ)に示すように、抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａに核酸を保持したままその他の不純物の洗浄除去を行う洗浄動作を行う。フィルタ２ａを通過した洗浄液Ｗは廃液容器３に排出される。洗浄液分注動作及び洗浄動作は複数回繰り返してもよい。
【００３６】
この後、(Ｅ)に示すように、抽出カートリッジ２の下方の廃液容器３を回収容器４に交換する。次いで、(Ｆ)に示すように、抽出カートリッジ２に回収液Ｒを分注する回収液分注動作を行う。最後に、（Ｇ）に示すように、抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａと核酸の結合力を弱め、吸着されている核酸を離脱させて、核酸を含む回収液Ｒを回収容器４に回収する核酸回収動作を行う。
【００３７】
抽出カートリッジ２におけるフィルタ２ａは、基本的には核酸が通過可能な多孔性であり、その表面は試料液Ｓ中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液Ｗによる洗浄時にはその吸着を保持し、回収液Ｒによる回収時に核酸の吸着力を弱めて離すように構成されている。その一例の具体的構成は、特開２００３−１２８６９１号の核酸の分離精製方法に詳述されているように、例えば、フィルタ２ａは表面に水酸基を有する有機高分子で構成されている。表面に水酸基を有する有機高分子としては、アセチルセルロースの表面鹸化物が好ましい。アセチルセルロースとしては、モノアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースのいずれでもよいが、特にはトリアセチルセルロースが好ましい。その表面が鹸化処理液（例えば、ＮａＯＨ）との接触により鹸化され、その構造体はアセチルセルロースのままである。表面鹸化処理の程度（表面鹸化度）で表面の水酸基の量（密度）がコントロールでき、水酸基の数が多い方が核酸の吸着効果が高くなる。例えば、トリアセチルセルロースなどのアセチルセルロースの場合には、表面鹸化率が約５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがさらに好ましい。アセチルセルロースは多孔性膜が好適である。
【００３８】
「核酸を含む試料液Ｓ」は、細胞またはウイルスを含む試料に前処理を施した状態のものである。前処理とは、試料を溶解処理することにより核酸を液中に分散させた溶液に水溶性有機溶媒を添加する処理のことである。例えば診断分野においては、試料として採取された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液等の体液、あるいは植物（またはその一部）、動物（またはその一部）など、あるいはそれらの溶解物およびホモジネートなどの生物材料から調製された溶液が対象となる。「溶解処理」は、細胞膜および核膜を溶解して核酸を可溶化する試薬（例えば、グアニジン塩、界面活性剤およびタンパク質分解酵素を含む溶液）を含む水溶液で処理するもので、例えば、対象となる試料が全血の場合、フィルタ２ａへの非特異吸着および目詰まりを防ぐために赤血球および各種タンパク質を分解、低分子化し、抽出の対象である核酸を可溶化させるために白血球および核膜の溶解を行う。「水溶性有機溶媒」としてはエタノール、イソプロパノールまたはプロパノールなどが挙げられ、中でもエタノールが好ましい。水溶性有機溶媒の濃度は好ましくは５〜９０重量％であり、さらに好ましくは２０〜６０重量％である。エタノールの添加濃度は、凝集物を生じない程度でできるだけ高くすることが特に好ましい。
【００３９】
「洗浄液Ｗ」は、核酸と一緒にフィルタ２ａに付着した試料液Ｓ中の不純物を洗い流す機能を有し、核酸の吸着はそのままで不純物を離脱させる組成を有する。主剤と緩衝剤、および必要に応じて界面活性剤を含む水溶液からなる。主剤としてはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−イソプロパノール、ブタノール、アセトン等の約１０〜１００重量％（好ましくは２０〜１００重量％、さらに好ましくは４０〜８０重量％）の水溶液が挙げられる。
【００４０】
「回収液Ｒ」は、塩濃度が低いことが好ましく、特には０．５Ｍ以下の塩濃度の溶液、例えば、精製蒸留水、ＴＥバッファ等が使用される。
【００４１】
本発明の一実施形態である核酸抽出機８は、図７に示すように、分注装置９と加圧装置１０とから構成されている。分注装置９と加圧装置１０は、互いに無線信号を送受信して共同して抽出処理を行う。
【００４２】
核酸抽出機８には、図８に示す抽出カートリッジユニット１１、図９に示すカートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４が用いられる。以下では、まず、これらについて説明を行う。
【００４３】
図８に示すように、抽出カートリッジユニット１１は、８本の抽出カートリッジ２から構成されている。８本の抽出カートリッジ２は一列に並べられ、抽出カートリッジ２間に配された連結部１１ｂによって、隣り合うもの同士が互いに連結している。
【００４４】
抽出カートリッジ２は、上端が開口した筒状本体２ｂと、この筒状本体２ｂの底部に保持されたフィルタ２ａと、筒状本体２ｂの下端中心部に細管ノズル状に突出形成された排出部２ｃと、筒状本体２ｂの側部において外面が平面となるように形成された位置決め突部２ｄとを有している。位置決め突部２ｄは、抽出カートリッジユニット１１が複数列に並べられたときに、隣り合う位置決め突部２ｄ同士が接触し、抽出カートリッジユニット１１を列方向に対し垂直な方向に位置決めするものである。また、両端の抽出カートリッジには周面から突出した突出部１１ａが形成されている。
【００４５】
図９に示すように、カートリッジホルダ１２は、抽出カートリッジユニット１１を並べて保持することができる。カートリッジホルダ１２には、上下方向に貫通した開口１３が形成されており、この開口１３に抽出カートリッジユニット１１を挿入するようになっている。カートリッジホルダ１２の内周壁は、各抽出カートリッジユニット１１を前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に位置決めした状態で上下方向（Ｚ軸方向）にガイドするガイド壁１２ａとなっている。各ガイド壁１２ａには、壁面から突出して形成された係止部１２ｂが設けられている。この係止部１２ｂは、抽出カートリッジユニット１１が挿入されたときに突出部１１ａを係止し、抽出カートリッジユニット１１がカートリッジホルダ１２から下方に離脱するのを防ぐものである。抽出カートリッジユニット１１が並べられて保持されると、抽出カートリッジ２は、前後及び左右方向におけるピッチ（本実施形態では９ｍｍ）が等しくされた状態で、複数列（本実施形態では１２列）に並べられる。カートリッジホルダ１２は、抽出カートリッジユニット１１を複数セットした状態で、ホルダ用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４６】
廃液容器３は、容器本体１４と、この容器本体１４の上部に装着される仕切枠１５とから構成される。容器本体１４には、廃液を収容する収容部１４ａが凹状に形成されている。仕切枠１５の上部１５ａは、外周が容器本体１４の外周とほぼ同じサイズとされ、仕切枠１５の下部１５ｂは、外周が容器本体１４の内周とほぼ同じサイズとされている。仕切枠１５を容器本体１４に装着する際には、下部１５ｂを収容部１４ａに挿入し、上部１５ａを容器本体１４の上面に載置するようにする。仕切枠１５には、上下方向に貫通する断面矩形の仕切孔１５ｃがマトリクス状に形成されている。この仕切孔１５ｃは仕切板１５ｄによって区切られている。仕切孔１５ｃは、カートリッジホルダ１２が保持可能な抽出カートリッジ２の数に対応して同数形成されており、そのピッチが抽出カートリッジ２のピッチに対応している。廃液容器３は、廃液容器用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４７】
回収容器４は、容器本体１６と、この容器本体１６を支持する支持台１７とから構成される。容器本体１６には、各抽出カートリッジ２から排出される回収液Ｒをそれぞれ収容する有底の回収筒１６ａがマトリクス状に設けられている。回収筒１６ａは、カートリッジホルダ１２が保持可能な抽出カートリッジ２の数分だけ形成され、そのピッチが抽出カートリッジ２のピッチに対応している。支持台１７は、仕切枠１５が装着された廃液容器３と同じ高さとなるように、容器本体１６を支持する。これにより、搬送機構２１にセットされた廃液容器３及び回収容器４の上面が常に同じ高さとなるようにされる。回収容器４は、回収容器用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４８】
分注装置９（図７参照）は、試料に前述した前処理を施して試料液Ｓとする機能を備えている。また、分注装置９は、分注機構（図示なし）や、ハンドリング機構（図示なし）を備えている。分注機構は、試料液Ｓ、洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを、カートリッジホルダ１２に保持された複数の抽出カートリッジ２に対して、一括して分注することができる。ハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４を把持するクランプを有し、このクランプを３次元方向に移動させて、カートリッジホルダ１２等を加圧装置１０の搬送機構２１にセットする。３次元方向への移動手段は、クランプを３次元方向にシフトさせるシフト機構や、多関節型ロボットアームなどから構成される。
【００４９】
図１０、図１１に示すように、加圧装置１０は、抽出カートリッジ２を搬送する搬送機構２１、抽出カートリッジ２に加圧エアを供給する本発明の加圧エア供給機構２２、エアノズル４１を昇降させるエアノズル昇降機構１９、メンテナンス用操作パネル２３などを備えている。加圧装置１０は、システム制御部２４（図１１参照）によって制御されている。システム制御部２４は、無線信号送受信部２５（図１１参照）からの信号や、メンテナンス用操作パネル２３の操作信号などに基づいて、各部を制御するものである。
【００５０】
図１０に示すように、搬送機構２１は、テーブル２９と、テーブル支持板３０と、テーブル用モータ３２（図１１参照）と、検査ブロック３３とを有している。テーブル２９はテーブル支持板３０に固定されており、上方向に延びるようにして上面に固定された４本の支持柱３１を有している。各支持柱３１は断面が略Ｌ字状に形成されており、それぞれが内側を向くようにして設置されている。テーブル支持板３０は前後方向（Ｘ軸方向）に延びるレール２８上に載置されている。テーブル２９は、テーブル用モータ３２の駆動力が伝達されると、テーブル支持板３０と共に前後方向に移動する。
【００５１】
テーブル２９には、前述した廃液容器３または回収容器４のいずれかを選択的に載置することができる。支持柱３１の下部内面には位置決めガイド３１ａが突出して形成されており、この位置決めガイド３１ａは傾斜面を有する。廃液容器３がテーブル２９に載置される際には、前記傾斜面に沿って廃液容器３の下端角部１４ｂ（図９参照）が案内されることで廃液容器３が前後方向及び左右方向（Ｙ軸方向）で位置決めされ、廃液容器３がテーブル２９上面に載せられることにより廃液容器３が上下方向（Ｚ軸方向）で位置決めされる。この廃液容器３と同様にして回収容器４も前後、左右及び上下方向で位置決めされた状態でセットされる。
【００５２】
支持柱３１の上端部には、段部３１ｂが形成されており、この段部３１ｂに前述したカートリッジホルダ１２が載置される。段部３１ｂは、上方向へ延びる位置決めガイド３１ｃを有している。位置決めガイド３１ｃは傾斜面を有している。カートリッジホルダ１２がテーブル２９にセットされる際には、前記傾斜面に沿ってカートリッジホルダ１２の下端角部１２ｃ（図９参照）が案内されることで、カートリッジホルダ１２が前後及び左右方向で位置決めされ、カートリッジホルダ１２が段部３１ｂに載せられることにより、カートリッジホルダ１２が上下方向で位置決めされる。
【００５３】
テーブル２９上に廃液容器３を載置した状態で４本の支持柱３１にカートリッジホルダ１２を載置すると、抽出カートリッジ２の排出部２ｃは廃液容器３の仕切孔１５ｃの上部に挿入される。このとき、廃液容器３の仕切板１５ｄの上面が、抽出カートリッジ２の筒状本体２ｂの下面を受けるようにされている。これにより、後述するエアノズル４１が抽出カートリッジユニット１１の上端を押圧したときに、抽出カートリッジユニット１１がたわむことを防止することができる。また、テーブル２９上に回収容器４を載置した状態で４本の支持柱３１にカートリッジホルダ１２を載置すると、抽出カートリッジ２の排出部２ｃは回収容器４の回収筒１６ａの上部に挿入される。このときにも廃液容器３と同様に、回収容器４の容器本体１６の上面が、抽出カートリッジ２の筒状本体２ｂの下面を受けるようにされている。
【００５４】
テーブル支持板３０上においてテーブル２９より後方には、前後方向及び上下方向に平行な（ＸＺ面に平行な）２枚の支持板３４が設けられており、検査ブロック３３は２枚の支持板３４の上部に架け渡されて設置されている。検査ブロック３３は、後述するエアノズル４１のエア供給口４１ａのシール部が正常か否かを検査する、つまりエア漏れを検査するために用いられるものである。検査ブロック３３には検査孔３３ａがエアノズル４１に対応する数及びピッチで設けられている。この検査孔３３ａは後述する加圧ヘッド４０が下降移動した際に、対応するエアノズル４１のエア供給口４１ａを塞ぐものである。検査ブロック３３はテーブル支持板３０と共に移動する。これにより、検査ブロック３３は、エアノズル４１の直下に位置する検査位置と、エアノズル４１の直下から退避する退避位置との間で前後方向に移動する。なお、エアノズルのエア供給口の構成によっては必ずしも検査ブロックに検査孔を設ける必要はなく、例えば当接面が平面状とされた検査ブロックであってもよい。
【００５５】
図１１に示すように、システム制御部２４は、テーブル用位置センサ３５からの信号に基づいて、テーブル用モータ３２の回転量を制御し、図１０に示すテーブル２９の前後方向の移動量を制御している。
【００５６】
システム制御部２４はテーブル２９を前後方向に移動させる。テーブル２９は、カートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４を載置する載置位置、抽出カートリッジ２に各液を分注する分注位置、エアノズル４１の直下に検査ブロック３３が位置する検査位置、エアノズル４１の直下に先頭の抽出カートリッジユニット１１が位置する加圧開始位置、エアノズル４１の直下に最後尾の抽出カートリッジユニット１１が位置する加圧終了位置に順次位置決めされる。載置位置、分注位置及び検査位置は、同一の位置とすることが好ましく、この場合にはテーブル２９の移動回数を減少させることができる。また、加圧開始位置から加圧終了位置までは、抽出カートリッジ２のピッチ分（本実施形態では９ｍｍ）ずつ間欠移動し、各抽出カートリッジユニット１１で停止したときに加圧処理が行われる。
【００５７】
なお、抽出カートリッジユニット１１がカートリッジホルダ１２の一部領域にのみセットされている場合には、必ずしも抽出カートリッジ２のピッチ分ずつ間欠移動させる必要はなく、エアノズル４１の直下に、セットされた抽出カートリッジユニット１１のみが順に位置するように間欠移動してもよい。
【００５８】
以下では、エアノズル昇降機構１９について説明を行う。図１０に示すように、装置本体１０ａの前方上部には複数のエアノズル４１が設けられ、このエアノズル４１には前述したように加圧エア供給機構２２が接続される。装置本体１０ａの側方中部には、加圧エア供給機構２２を構成するエアポンプ４２、２つの結露除去用弁４３，４４及び絞り弁４５が設けられ、装置本体１０ａの後方上部には複数の開閉弁４６が設けられている。エアノズル４１は加圧ヘッド４０に取り付けられている。
【００５９】
加圧ヘッド４０の内部には、図２，図１１に示すリリーフ弁４７、複数の圧力開放弁４８、複数の圧力センサ４９及びリリーフ弁用の圧力センサ５０が設けられている。各部は、エアチューブ５２（図２参照）によって適宜接続されている。特に、開閉弁４６とエアノズル４１とを接続するエアチューブは、装置本体１０ａの上部に設けられた２つのガイド筒５３のいずれかを通過させることで束ねられている。
【００６０】
加圧ヘッド４０は、上下方向に延びるガイドレール５４に取り付けられている。加圧ヘッド４０にはボールナット５５が設けられており、このボールナット５５は、上下方向に延びるボールネジ５６に螺合している。加圧ヘッド用モータ５７（図１１参照）の駆動力がタイミングベルト５７ａを介してボールネジ５６に伝達され、ボールネジ５６が回転すると、加圧ヘッド４０がガイドレール５４に沿って上下方向に移動する。
【００６１】
図１１に示すように、加圧ヘッド用モータ５７は、システム制御部２４によって制御されている。システム制御部２４は、加圧ヘッド用位置センサ５８からの信号に基づいて、図１０に示す加圧ヘッド用モータ５７の回転量を制御し、加圧ヘッド４０の上下方向の移動量を制御している。
【００６２】
複数（本実施形態では８個）のエアノズル４１は、左右方向（Ｙ軸方向）に一列に並べられて加圧ヘッド４０に設けられている。各エアノズル４１は、加圧ヘッド４０に対して、それぞれ独立して上下方向に移動可能に且つ下方に圧縮バネ５９によって付勢されている。加圧ヘッド４０が下方向に移動し、各エアノズル４１が対応する抽出カートリッジ２の上端縁に当接し、さらに押圧されると、圧縮バネ５９の縮みによる押圧力で各エアノズル４１が各抽出カートリッジ２の上端開口を塞ぐ。
【００６３】
加圧ヘッド用モータ５７の回転によって加圧ヘッド４０が昇降移動する。加圧ヘッド４０の昇降移動によって、エアノズル４１が加圧位置と退避位置との間で移動する。エアノズル４１は、加圧位置では、対応する抽出カートリッジ２に圧接して加圧エア供給機構２２により加圧エアを供給し、退避位置では、対応する抽出カートリッジ２から離れて上方に退避する。
【００６４】
また、システム制御部２４では、検出圧力に基づいて、カートリッジホルダ１２への抽出カートリッジ２のセットの有無検出、液の有無検出、液量不足の検出、フィルタ詰まりの検出なども行う。
【００６５】
図１０に示すように、メンテナンス用操作パネル２３は、メンテナンス時に操作されるものであり、表示部６０とキー操作部６１とを備えている。キー操作部６１を操作すると操作信号がシステム制御部２４へと送られ、操作に基づいて各部を駆動させることができる。
【００６６】
メンテナンス用操作パネル２３の下方には、メモリカードスロット６２が設けられている。このメモリカードスロット６２の奥には、メモリカード６３に電気的に接続してデータの読み書きを行うカードリーダが組み込まれている。メモリカード６３には、分注装置９と交信した通信情報や、抽出処理を行った処理情報などが書き込まれる。
【００６７】
以下、上記構成による作用について説明する。核酸抽出機８を構成する分注装置９及び加圧装置１０の電源をオンにすると、まず、分注装置９が準備動作を行う。加圧装置１０は、分注装置９から準備完了信号を受信すると、準備動作を行う。
【００６８】
加圧装置１０は、準備動作を完了するとエア漏れ検査を行う。テーブル２９は検査位置へと移動し、エアノズル４１の直下に検査ブロック３３を位置させる。次いで、加圧ヘッド４０を下方に移動させてエアノズル４１を加圧位置に移動させる。エアノズル４１のエア供給口４１ａが塞がれた状態で加圧エア供給機構２２により加圧エアが供給され、密閉状態で圧力変化が所定値に対して正常かどうかが検出される。エア供給口４１ａのシール部に欠陥が生じていなければ圧力は変化せず、シール部に欠陥が生じていればエア漏れが生じ圧力は低下してゆく。また、エアの配管系も同様にエア漏れが検出される。エア漏れが確認された場合には、メンテナンス用操作パネル２３の表示部６０に警告が表示される。所定時間後、加圧ヘッド４０が上方に移動してエアノズル４１は退避位置に移動する。
【００６９】
本実施形態においては、テーブル２９の検査位置と、載置位置と、分注位置とを同一の位置としている。また、この位置をテーブル２９の初期位置としている。
【００７０】
加圧装置１０は、エア漏れ検査完了の信号を分注装置９に送信する。分注装置９のハンドリング機構は、廃液容器３を把持してテーブル２９に載置し、次に抽出カートリッジ２を多数保持したカートリッジホルダ１２を把持してテーブル２９に載置する。この後、分注装置９の分注機構が、抽出カートリッジ２に試料液Ｓを分注する。
【００７１】
加圧装置１０は、分注装置９から試料液注入動作完了の信号を受信すると、加圧動作（核酸吸着動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動し、エアノズル４１の直下に第１列目の抽出カートリッジ２が位置する。次いで、エアノズル４１が加圧位置に移動し、エアノズル４１のエア供給口４１ａが対応する抽出カートリッジ２の上端開口に押圧される。全ての開閉弁４６がオフ状態、且つ全ての圧力開放弁４８がオン状態で、エアポンプ４２が駆動される。
【００７２】
まず、１番目（最も左方）の開閉弁４６がオン状態にされて、対応する抽出カートリッジ２に加圧エアが供給される。圧力センサ４９によって所定圧力に上昇したことが確認されると、１番目の開閉弁４６がオフ状態にされる。次に、２番目の開閉弁４６がオン状態にされて、対応する抽出カートリッジ２に加圧エアが供給される。この動作が第１列目の抽出カートリッジ２の全てに行われる。試料液Ｓはフィルタ２ａを通過し、フィルタ２ａに核酸が吸着される。その他の液状成分は廃液容器３に排出される。試料液Ｓ全てがフィルタ２ａを通過して圧力が低下すると、圧力開放弁４８がオフ状態とされる。全ての圧力開放弁４８がオフ状態とされた後、エアノズル４１が退避位置に移動する。全ての圧力開放弁４８は再びオン状態とされる。
【００７３】
第１列目の抽出カートリッジ２の加圧動作を完了すると、テーブル２９は抽出カートリッジ２のピッチ分だけ後方に移動する。エアノズル４１の直下には第２列目の抽出カートリッジ２が位置する。エアノズル４１が加圧位置に移動し、第２列目の抽出カートリッジに対して第１列目と同様の加圧動作が行われた後、エアノズル４１が退避位置に移動する。このようにして、各列に対して加圧動作が繰り返される。全ての列に対して加圧動作が行われた後、テーブル２９は初期位置に戻される。このように、多数（本実施形態では９６個）の抽出カートリッジに対して短時間で加圧処理を施すことができる。
【００７４】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（核酸吸着動作）完了の信号を送信する。分注装置９の分注機構が、抽出カートリッジ２に一括して洗浄液Ｗを分注する。
【００７５】
加圧装置１０は、分注装置９から洗浄液分注動作完了の信号を受信すると、加圧動作（洗浄動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動する。洗浄液Ｗに対する加圧動作は、上記した試料液Ｓに対する加圧動作と同様に行われる。フィルタ２ａを通過した洗浄液Ｗは、核酸以外の不純物と共に廃液容器３に排出される。全ての列に対して加圧動作が行われた後、テーブル２９は初期位置に戻される。
【００７６】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（洗浄動作）完了の信号を送信する。分注装置９のハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２を把持してホルダ用ラックに一旦載置し、次に廃液容器３を把持して廃液容器用ラックに載置する。この後、ハンドリング機構は、回収容器用ラックに載置された回収容器４を把持して加圧装置１０のテーブル２９に載置し、次に先ほどのカートリッジホルダ１２を把持してテーブル２９に載置する。分注装置９の分注機構は、抽出カートリッジ２に一括して回収液Ｒを分注する。
【００７７】
加圧装置１０は、分注装置９から回収液分注動作完了の信号を受信すると、加圧動作（核酸回収動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動する。回収液Ｒに対する加圧動作は、試料液Ｓ及び洗浄液Ｗに対する加圧動作と同様に行われる。回収液Ｒはフィルタ２ａを通過し、フィルタ２ａに吸着された核酸と共に、回収容器４の対応する回収筒１６ａに収容される。
【００７８】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（核酸回収動作）完了の信号を送信する。分注装置９のハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２を把持してホルダ用ラックに載置し、回収容器４を把持して回収容器用ラックに載置する。回収容器４の回収筒１６ａにそれぞれ回収された回収液は、他の装置によって分析が行われる。カートリッジホルダ１２に保持された使用済みの抽出カートリッジは廃棄される。
【００７９】
加圧装置１０は、核酸吸着、洗浄、核酸回収の各加圧動作直後に、加圧エア供給機構２２の配管内の結露を除去する結露除去動作を行う。この場合には、各動作直後にエアを各配管経路Ｔ１〜Ｔ６に一定時間流すので、結露量も少なく、結露を早く蒸発させることができる。なお、結露除去動作は、抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行っても、全ての抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行ってもよい。特に、抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行う場合には、液抜け待ち時間内に行うことで、核酸抽出動作のサイクルタイムが延びることがなく特に好ましい。さらには、結露除去動作は、核酸抽出動作以外の空き時間に行ってもよい。この場合には、各動作時間外に、各配管経路Ｔ１〜Ｔ６の一部または全部にエアを一定時間流すことで、エアを流す総合時間は長くなるものの、核酸抽出動作のサイクルタイムが延びることはなく、核酸抽出動作時間が長くなることが避けられる。
【００８０】
結露除去動作の後、抽出動作を続ける場合には、未使用の抽出カートリッジを保持する別のカートリッジホルダ及び未使用の回収容器等を用いて、上記した一連の抽出動作が繰り返される。
【００８１】
本実施形態によれば、複数の抽出カートリッジが連結した抽出カートリッジユニットを用いているため、多数の抽出カートリッジを用いる場合等において抽出カートリッジを取り扱い易くなる。これにより、抽出カートリッジをカートリッジホルダにセットする作業は簡単になる。また、多数のカートリッジに対して短時間で加圧処理及び分注処理を行うことができ、多数の試料の抽出処理が短時間で可能になる。
【００８２】
上記実施形態では、エアノズル４１が１列に並べられている形態で説明を行ったが、エアノズル４１が複数列に並べられている形態としてもよい。この場合には、ノズル列分ずつテーブルを移動させる。例えば、エアノズル４１が３列に並べられている場合には、抽出カートリッジ２のピッチ×３（本実施形態を適用すると２７ｍｍ）ずつテーブルを移動させる。また、エアノズル４１が１列に並べられたものに代えて、エアノズル４１が例えば１本のものに対して本発明を実施してもよい。
【００８３】
上記実施形態では、抽出カートリッジユニット１１を構成している抽出カートリッジ２は８本であったが、抽出カートリッジ２の数は任意でよい。また、抽出カートリッジ２を複数列に並べて連結したマトリクス状配列の抽出カートリッジユニット１１を用いてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、カートリッジホルダ１２による抽出カートリッジユニット１２の保持数は１２列であったが、列の数は任意でよい。さらには搬送機構をエンドレス方式とすることにより、より多数の抽出カートリッジを処理することも可能である。
【００８５】
上記実施形態では、カートリッジホルダ１２をエアノズル４１に対して前後方向に移動させたが、カートリッジホルダ１２を固定しておき、エアノズル４１をカートリッジホルダ１２に対して前後方向に移動させてもよい。
【００８６】
上記実施形態では言及しなかったが、各抽出カートリッジユニット１２または各抽出カートリッジ２に、各個体を識別させることができる個体識別体、例えばＩＣチップを取り付け、この個体識別体に基づいて各抽出カートリッジユニット１２または各抽出カートリッジ２を管理してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、洗浄液による洗浄処理を施しているが、フィルタ２ａの透過能力によっては必ずしも必要とされるものではない。上記実施形態では、回収液Ｒを用いて回収動作を行っているが、回収液Ｒは必ずしも必要ではなく、例えば、フィルタ２ａに特定物質を吸着させたまま分析することも可能である。
【００８８】
上記実施形態では、核酸の抽出機について記載しているが、これに限定されるものではなく、種々の特定物質をフィルタ２ａに吸着させる場合にも適用することができる。
【００８９】
上記実施形態では、図７に示すように核酸抽出機８を、別体で設けた分注装置９と加圧装置１０とから構成しているが、これに代えて、特願２００４−２３２０９１号明細書に記載されているような分注装置と加圧装置とを一体化したものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施結果を従来のものと比較して示すグラフであり、（Ａ）はポンプのエア吐出側に絞り弁を設けた本発明の実施結果であり、（Ｂ）はポンプのエア吸引側に絞り弁を設けた従来装置の実施結果である。
【図２】本発明を実施した加圧エア供給機構（装置）の空気圧回路図である。
【図３】結露除去処理における逆流状態を示す空気圧回路図である。
【図４】結露除去処理における開放状態を示す空気圧回路図である。
【図５】結露除去処理における閉鎖状態を示す空気圧回路図である。
【図６】核酸抽出処理における各動作を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の核酸抽出機の概要を示すブロック図である。
【図８】抽出カートリッジユニットの外観を示す斜視図である。
【図９】カートリッジホルダ、廃液容器及び回収容器の分解斜視図である。
【図１０】装置カバーを取り外した状態の加圧装置の外観を示す斜視図である。
【図１１】加圧装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】ポンプへの絞り弁の取り付け位置を変えて、ポンプの駆動モータへの供給電圧の変動による立ち上がり時の圧力変化を示すグラフであり、（Ａ）はエア吸引側に絞り弁を取り付けたときのものを、（Ｂ）はエア吐出側に絞り弁を取り付けたときのものを示している。
【符号の説明】
【００９１】
Ｓ 試料液
Ｒ 回収液
Ｔ１〜Ｔ６ 配管経路
２ 抽出カートリッジ
２ａ フィルタ
３ 廃液容器
４ 回収容器
８ 核酸抽出機
９ 分注装置
１０ 加圧装置
１１ 抽出カートリッジユニット
２１ 搬送機構
２２ 加圧エア供給装置
２９ テーブル
３１ 支持柱
３１ａ 位置決めガイド
３１ｂ 段部
３１ｃ 位置決めガイド
３３ 検査ブロック
４０ 加圧ヘッド
４１ エアノズル
４２ ポンプ
４３ 結露除去用第１弁
４４ 結露除去用第２弁
４５ 絞り弁
４６ 開閉弁
４７ リリーフ弁
４８ 圧力開放弁
４９，５０ 圧力センサ４９，５０
５１ エア供給制御部
５２ エアチューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は加圧エア供給装置及び抽出機に関し、さらに詳しくは加圧エアを供給することによりカートリッジ内のフィルタ部材に液を通過させる加圧エア供給装置、及びこれを用いて液中の特定物質例えば核酸を抽出する抽出機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば核酸を抽出する核酸抽出装置としては、磁気ビーズを用いたもの、フィルタを用いたものなどが知られている。フィルタを用いた抽出装置は、磁気ビーズを用いた抽出装置に比べて、高純度、高収量で核酸を抽出することができるという利点を有している。
【０００３】
フィルタを用いた抽出装置は、核酸を含む試料液を分注してフィルタを通過させて核酸をフィルタに吸着させた後、回収液を分注してフィルタを通過させることで核酸とフィルタとを分離し、回収液とともに核酸を抽出するものである。フィルタを用いた抽出装置としては、遠心機を用いた方式、減圧を利用する方式、加圧を利用する方式などが知られている。
【０００４】
遠心機を用いる抽出装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、遠心機を用いるものである（例えば、特許文献１参照）。しかし、遠心機を用いた場合には、装置が大型化するとともに、操作が複雑になるという問題が生じる。また、全自動化が難しく、操作の一部を手動に頼らなければならないという問題が生じる。
【０００５】
減圧を利用する装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、減圧を利用するものである（例えば、特許文献２参照）。しかし、減圧を利用する場合には、最大でも１気圧の圧力がかけられるだけであり、抽出処理に非常に時間を要するという問題が生じる。
【０００６】
本出願人は、加圧を利用する抽出装置を提案している。この抽出装置は、各液を分注してフィルタを通過させる際に、加圧を利用するものである（例えば、特許文献３、４参照）。加圧を利用する場合には、任意の圧力をかけることができるため、抽出処理を短時間で済ませることができる。本出願人は、また、フィルタとして多孔質メンブレンフィルタを用いることを提案している（例えば、特許文献３、４参照）。この多孔質メンブレンフィルタは、従来から用いられているガラス繊維フィルタと比べて極めて薄く形成されており、高い核酸吸着性と容易な脱着性を有している。多孔質メンブレンフィルタを用いるとともに加圧を利用する抽出装置により、より短時間、高純度、高収量で核酸を抽出することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１４４１５０号公報
【特許文献２】特許第２８３２５８６号公報
【特許文献３】特開２００３−１２８６９１号公報
【特許文献４】特願２００４−２３２０９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、抽出カートリッジに加圧エアを導入する抽出装置では、抽出する核酸の収量を上げたり、ミスト発生によるコンタミネーション防止の目的のために加圧エアの流量を絞ってゆっくりと抽出させたりする必要がある。また、フィルタを透過しにくい試料液では高い圧力まで加圧して抽出する必要がある。このため、加圧エアの流量を絞った状態でも高い圧力まで加圧することができるポンプが要求される。例えば、１００〜２００ｋＰａで吐出量が１〜１４ｍＬ（リットル）／ｓｅｃの加圧エアが要求される。しかし、このような規格の吐出圧力及び吐出量のポンプは特注品となり、製造コストが高くなるという問題がある。このため、市販品のポンプに絞り弁を設けて、前記所定の設定範囲になるように加圧エアの流量を絞っている。この絞り弁の配置位置は、一般的なポンプの場合に、ポンプの吸入側または吐出側のいずれでもよく、特にその取り付け位置は制限されない。
【０００８】
しかしながら、絞り弁の取り付け位置は特に制限されないものの、以下のように、絞り弁の取り付け位置によっては、その圧力特性が異なることが本発明者らの加圧速度の評価試験によって判明した。すなわち、絞り弁の取り付け位置による加圧速度を評価してみると、吸引側に絞り弁を設けた方が、吐出側に絞り弁を設けた場合に比べて、所定の設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が短くなる知見を得て、絞り弁を吸引側に設け、核酸抽出時間の短縮化を図っていた。
【０００９】
図１２は、カップシール方式のポンプへの絞り弁の取り付け位置を変えて、ポンプの駆動モータへの供給電圧の変動による立ち上がり時の圧力変化を示すグラフである。（Ａ）はエア吸引側に絞り弁を取り付けたときのものを、（Ｂ）はエア吐出側に絞り弁を取り付けたときのものを示しており、曲線ＬＣ１は２４ボルト、ＬＣ２は２１ボルト、ＬＣ３は１８ボルト、ＬＣ４は１５ボルト、ＬＣ５は１２ボルトのものを示している。（Ａ）のエア吸引側に絞り弁を取り付けたときには、所定の圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が、駆動モータへの供給電圧を１２ボルトから２４ボルトまで３ボルト刻みで変化させた場合に、各供給電圧の変動に関わらず、ほぼ２．８秒から３．６秒の範囲となることが判った。これに対して、（Ｂ）の絞り弁を吐出側に取り付けたときには、電圧変動が２４ボルトから１８ボルト程度では、ＬＣ１〜ＬＣ３のように、１５０ｋＰａに達するまでの時間が２．９秒〜３．７秒程度であり、あまり両者の間に差異はないが、１５ボルト（ＬＣ４）の場合には４．４秒程度かかり、さらに１２ボルト（ＬＣ５）の場合には５秒を経過しても１１５ｋＰａ程度であり、１５０ｋＰａに達する時間は約８．５秒かかってしまうという問題があることが判った。
【００１０】
このため、本発明者は、一般的なカップシール方式のエアポンプを使用する場合に、絞り弁を吸引側に配置して、電圧変動による所定圧力までの立ち上がり時間があまり遅くならないようにしていた。しかしながら、このような方策を講じても、ポンプの磨耗等によってそのシール性が低下すると、所定の吐出圧力が得られなくなることもあり、改善が望まれていた。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、ポンプのシール性が低下しても所定の圧力を簡単な構成で確保することができるようにした加圧エア供給装置及び抽出機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、ポンプ周りの配管構成を鋭意再検討することにより、以下のような知見を得て、本発明を完成するに至った。まず、絞り弁をポンプの吸入側に配置したものと、吐出側に配置したものとに対して、ノーマル状態と、ポンプのカップシールを傷付けてシール性が低下した傷有り状態とで、加圧速度の変動を評価した。この加圧速度の変動評価を図１に示す。図１（Ａ）は絞り弁をポンプのエア吐出側に取り付けたときのものであり、（Ｂ）は絞り弁をポンプのエア吸引側に取り付けたものである。また、ＬＡ１はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに３秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＡＢはカップリングシールに傷を付けた傷有り状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに３秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。同様にＬＡ２はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに５秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＢ２は傷有り状態で同じく５秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。同様にＬＡ３はノーマル状態で吐出圧力が１５０ｋＰａに７秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示し、ＬＢ３は傷有り状態で同じく７秒で達するように絞り弁を絞った状態のものを示している。
【００１３】
図１のグラフから明らかなように、（Ａ）のエア吐出側に絞り弁を設けたものの方が、（Ｂ）のエア吸入側に絞り弁を設けたものに比べて、設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が２０〜３０％程度長くなるものの、１５０ｋＰａまで確実に達することが判明した。これは絞り弁を吸引側に取り付けた場合に設定圧力が高くなるとシール不良個所によってエアが抜けてしまい吐出能力が低下して、要求される到達圧力、加圧速度が得られないことによるものと思われる。したがって、エア吐出側に絞り弁を設けることによって、ポンプのシール性が低下しても、エア供給源として使用が可能であり、結果としてＯリングなどの消耗品の交換サイクルを長くすることが可能になる。
【００１４】
以上のような知見に基づき本発明では、特定物質を含む液がカートリッジの開口から注入された後に前記開口にエアノズルを介して加圧エアを供給し、前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させて前記特定物質を抽出する抽出機に用いられる加圧エア供給装置において、前記加圧エアを発生させるポンプと、前記ポンプのエア吐出側の配管に設けられる絞り弁とを備えることを特徴とする。なお、前記ポンプはカップシール方式のポンプであり、前記絞り弁は前記ポンプからの加圧エアの流量を １０〜５０％の範囲に調節することを特徴とする。また、前記加圧エアの圧力が３０〜２００ｋＰａで吐出量が１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、絞り弁からの加圧エアの前記エアノズルへの供給を制御するエア供給制御部と、前記カートリッジの開口を塞いで加圧エアを供給するエア供給位置、及びこのエア供給位置から退避した退避位置の間で前記エアノズルを昇降させるエアノズル昇降機構とを備え、前記エア供給制御部は、絞り弁からの加圧エアの流通及び遮断を行う開閉弁と、この開閉弁からの加圧エアを流通または遮断し、遮断時にエアノズルを大気開放する圧力開放弁と、この圧力開放弁及び前記エアノズルの間の配管に設けられこの配管内の圧力を検出する圧力センサと、加圧指示信号に基づき前記ポンプ、開閉弁、圧力開放弁を制御してエアノズルを介し前記カートリッジ内に加圧エアを導入し、前記圧力センサからの信号に基づき開閉弁の閉じ動作、圧力開放弁の圧力開放動作を行うシステム制御部とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記カートリッジを第１方向に少なくとも１列に並べてカートリッジ列を構成し、前記エアノズルを前記カートリッジ列に対応させて少なくとも１列のカートリッジ分だけ並べて設け、前記各エアノズルに対応する数量の前記エア供給制御部を有することを特徴とする。なお、前記絞り弁に対し各エア供給制御部の開閉弁と並列に設けられ、前記絞り弁からの加圧エアを大気開放するリリーフ弁と、前記ポンプのエア吐出側配管と前記絞り弁との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時にポンプ側からの加圧エアを大気開放する結露除去用第１弁と、この結露除去用第１弁及び前記絞り弁の間の配管と前記ポンプのエア吸引側配管との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時に前記ポンプのエア吸引側配管を大気開放する結露除去用第２弁と、これらリリーフ弁、結露除去用第１及び第２弁を切り換えて、前記ポンプから前記開閉弁までの配管経路内の結露を順次配管外に排出する結露除去制御部とを有することが好ましい。
【００１７】
さらに本発明は、上記加圧エア供給装置と、前記カートリッジへ前記液を注入する注液装置とを有し、前記注液装置により前記液が注入されたカートリッジに対し前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタに前記液を通過させ、前記液中の特定物質を前記フィルタに吸着させることを特徴とする。なお、前記カートリッジに注入される液は、特定物質を含む試料液と、前記特定物質とともに前記フィルタ部材に付着した特定物質以外の不純物を洗い流す洗浄液、及び／またはフィルタ部材から前記特定物質を分離して回収する回収液であり、これらが順次に前記注液装置により前記カートリッジに注入され、前記加圧エア供給装置で加圧されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポンプの吐出側に絞り弁を配置したから、図１（Ａ）に示すような評価試験からも明らかなように、ポンプのＯリングなどのシール性が低下した場合でも、所定の一定圧力を得ることができる。したがって、Ｏリングなどの消耗品の交換サイクルを長くすることが可能になり、メンテナンス性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は本発明の加圧エア供給機構（加圧エア供給装置）を示す空気圧回路図である。加圧エア供給機構２２は、エアノズル４１から例えば１５０ｋＰａの加圧エアを吹き出すものであり、ポンプ４２、結露除去用弁４３，４４、絞り弁４５、開閉弁４６、リリーフ弁４７、圧力開放弁４８、及び圧力センサ４９，５０から構成されている。
【００２０】
ポンプ４２は、カップシール方式であり、例えばＤＣモータ４０ａの回転によって図示しないカップシールとシリンダとが摺動することにより、エア室を圧縮・膨張させて加圧エアを発生させる。このカップシール方式ではダイヤフラム方式のようにダイヤフラム切れによる急激な流量低下がなく、しかもコンパクトな外観で高圧力が得られる。
【００２１】
ポンプ４２のエア吐出側には結露除去用の第１弁４３が、エア吸引側には結露除去用の第２弁４４が接続されている。結露除去用の第１弁４３に対してエア吐出時の下流側には、絞り弁４５、フィルタ６４、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９及びノズル４１が順に直列に接続されている。そして、絞り弁４５及びフィルタ６４よりも下流側の、開閉弁４６、圧力開放弁４８、圧力センサ４９により、エア供給制御部５１が構成される。このエア供給制御部５１及びノズル４１は、加圧エアによる加圧処理が必要な分だけ並列に設けられており、本実施形態では後に詳しく説明するように８本の抽出カートリッジ２が横方向に連結された抽出カートリッジユニット１１（図８参照）を用いるため、８個のエア供給制御部５１及びノズル４１を備える。また、各エア供給制御部５１と並列にリリーフ弁４７及び圧力センサ５０が接続されている。なお、ポンプ４２や絞り弁４５、フィルタ６４、各弁４６〜４８、圧力センサ４９，５０などは、エアチューブ５２により接続される。また、これらエアチューブ５２による配管経路のうち、結露除去動作の説明のために必要な配管経路についてはＴ１〜Ｔ６のように符号が付してある。
【００２２】
前記結露防止用の第１及び第２弁４３，４４は、本実施形態では２ポート電磁弁が用いられる。これら第１及び第２弁４３，４４をオンオフ制御することにより、後に詳しく説明するように各配管通路内に結露した水分を蒸発させて配管通路外に排出する。
【００２３】
絞り弁４５は、通過する加圧エアの流量を調節するものであり、絞り弁本体４５ａの他に逆止弁４５ｂを備えている。この絞り弁４５によって、下流側に供給される加圧エアの加圧速度が調節される。フィルタ６４は加圧エア中のゴミ等の異物を取り除く。
【００２４】
開閉弁４６は２ポート電磁弁から構成されている。この開閉弁４６は、オフ状態では、上流側からの加圧エアの通過を阻止し、オン状態では加圧エアを通過させる。圧力開放弁４８は３ポート電磁弁から構成されている。この圧力開放弁４８は、オフ状態では上流側からの加圧エアの通過を阻止するとともに下流側を大気開放にする。また、オン状態では上流側からの加圧エアを下流側に通過させる。
【００２５】
圧力開放弁４８の下流側には、それぞれに対応するようにしてエアノズル４１が接続されている。エアノズル４１は、後に詳しく説明するように、エアノズル昇降機構１９ により加圧位置及びこの加圧位置から上方に退避した退避位置との間で昇降する。また、その通路の途中には、それぞれに対応するようにして圧力センサ４９が接続されている。圧力センサ４９は、圧力開放弁４８とエアノズル４１とを接続する通路内の圧力、つまりエアノズル４１が押圧している抽出カートリッジ２の内部の圧力を検出し、検出信号をシステム制御部２４へ送る。
【００２６】
システム制御部２４は、圧力センサ４９，５０からの検出圧力や加圧指令信号等に基づいて各弁を制御する。具体的には、開閉弁４６と圧力開放弁４８をオン状態にしてエアノズル４１に加圧エアを供給している際に、検出圧力が加圧上限の圧力となったときには、開閉弁４６をオフ状態にして、エアノズル４１及び抽出カートリッジ２内を密閉状態とする。この密閉された加圧エアにより抽出カートリッジ２内の液が加圧され、液はフィルタ２ａを通って、下部のノズル状の排出部２ｃから排出される。そして、加圧エアが密閉状態からフィルタ２ａを通過して排出されると、圧力センサ４９の検出圧力が変化し、この変化に基づいて抽出カートリッジ２内の液全てが排出されたと判定される。この後に、システム制御部２４は、圧力開放弁４８をオフ状態にしてエアノズル４１及び抽出カートリッジ２内を大気開放する。
【００２７】
エアノズル４１へは、本実施形態では１５０ｋＰａの加圧エアが供給されるように、絞り弁４５を調節している。なお、高圧力で所定の吐出量が得られるように抽出機用に特化した専用のポンプを用いることが可能であれば、絞り弁４５による吐出圧力の調節は不要になるものの、コスト上昇を招くことになる。このため、市販品の中で高圧力が得られる一般的なカップシール方式のエアポンプを選定し、これに対して絞り弁を設けて、吐出量を調節している。本実施形態では吐出圧力を１５０ｋＰａ、吐出量を８ｍＬ／ｓｅｃとしているが、これら吐出圧力及び吐出量は抽出カートリッジ２のサイズやフィルタ２ａの種類に応じて適宜変更される。この吐出圧力は、３０ｋＰａ〜２００ｋＰａの範囲、より好ましくは５０ｋＰａ〜１５０ｋＰａの範囲で用いるとよい。また、加圧エアの吐出量は、８ｍＬ／ｓｅｃとしたが、１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであればよく、好ましくは２〜２０ｍＬ／ｓｅｃ、さらに好ましくは５〜１５ｍＬ／ｓｅｃである。
【００２８】
図１は、絞り弁４５をポンプ４２のエア吸入側に配置したものと、エア吐出側に配置したものとに対して、ノーマル状態と、ポンプのカップシールを傷付けてシール性が低下した傷有り状態との２態様で、加圧速度の評価試験の結果をグラフにして示したものである。ポンプは日東工器（株）製のＤＣポンプ（ＤＰ０１０５）であり、カップシールは、シリンダとピストンとの間で、ピストンの外周先端部分に取り付けられるＯリングから構成され、このＯリングに傷を付けることでシール性を低下させている。図１のグラフは、ＤＣモータへの駆動電圧を２４Ｖ〜１２Ｖへ３Ｖ単位で段階的に変化させたときの経過時間に対する圧力変化を示したものであり、このグラフからも明らかなように、エア吐出側に絞り弁を設けたものの方が、エア吸入側に絞り弁を設けたものに比べて、設定圧力例えば１５０ｋＰａに達する時間が２０〜３０％程度長くなるものの、１５０ｋＰａまで確実に達することが判る。これによって、ポンプのシール性が低下しても、エア供給源として使用が可能であり、結果としてＯリングなどの消耗品の交換サイクルが長くなる。
【００２９】
次に、結露除去用の第１弁４３及び第２弁４４を用いた結露除去処理について説明する。図２に示すように、第１及び第２弁４３，４４がオフ状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、配管経路Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ２，Ｔ１のようにエアが通過する。これにより、第２弁４４の開放ポートから吸気されてエアノズル４１に向けて加圧エアが送られる。以下、この状態を加圧状態という。この加圧状態によって、後に詳しく説明するように、核酸吸着、洗浄、核酸回収の各加圧動作が行われる。この加圧状態では、例えば加圧エアの圧力を１５０ｋＰａとし、環境温度が２５℃で相対湿度が４０％を超えるときに、配管内の圧力が飽和水蒸気圧を超えて水蒸気が結露し始める。この結露は核酸抽出処理を数回程度行うだけでは、結露による影響は少ないものの、後に説明するように、核酸抽出処理を何度も繰り返し連続的に行うことにより、結露量が増えて結露による影響が大きなものとなる。このため、以下に示すような結露除去処理を行う。
【００３０】
図３に示すように、第１及び第２弁４３，４４及びリリーフ弁４７がオン状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、オン状態とされたリリーフ弁４７から吸い込まれたエアが配管経路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を通り、第２弁４４から排気される。以下、この状態を逆流状態という。この逆流状態は例えば２秒に設定されており、特に配管経路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３内の結露がエアの循環により蒸発される。この逆流状態結露除去処理時間は、５秒以下が好ましい。
【００３１】
図４に示すように、第１弁４３がオン状態、第２弁４４がオフ状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、第２弁４４から吸い込まれたエアが配管経路Ｔ４，Ｔ５を通り、第１弁４３から排気される。以下、この状態を開放状態という。この開放状態は、例えば５秒に設定されており、配管経路Ｔ４，Ｔ５内の結露がエアの循環により蒸発される。この開放状態結露除去処理時間は、１０秒以下が好ましい。
【００３２】
図５に示すように、第１弁４３がオフ状態、第２弁４４がオン状態でポンプ４２のモータ４２ａが駆動されるときには、エアが配管経路Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６を通り、循環される。以下のこの状態を閉鎖状態という。この閉鎖状態は例えば８秒に設定されており、特に配管経路Ｔ６内の結露がエアの循環により蒸発される。この閉鎖状態結露除去処理時間は、１０秒以下が好ましい。なお、エア循環後に第１弁４３を僅かな時間だけオン状態にして循環したエアを第１弁４３から排出させてもよい。
【００３３】
上記のように逆流状態、開放状態、閉鎖状態の順にエア循環処理を行うことにより、全ての配管経路Ｔ１〜Ｔ６内の結露がエア循環により蒸発され、後に説明するように配管経路内の結露分がフィルタに吸着された特定物質を脱着してしまうということがなくなる。
【００３４】
次に、本発明の加圧エア供給装置を用いた核酸抽出機について説明する。まず、核酸抽出処理について説明する。核酸抽出処理は図６（Ａ）〜（Ｇ）に示す手順で行われる。まず (Ａ)に示すように、詳細を後述する抽出カートリッジ２に試料液Ｓを注入する試料液注入動作を行う。試料液Ｓは溶解処理された核酸を含んでいる。次に(Ｂ)に示すように、廃液容器３上の抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａを通して試料液Ｓを通過させ、このフィルタ２ａに核酸を吸着させる核酸吸着動作を行う。フィルタ２ａを通過した液状成分は廃液容器３に排出される。
【００３５】
この後、(Ｃ)に示すように、抽出カートリッジ２に洗浄液Ｗを分注する洗浄液分注動作を行う。次いで、(Ｄ)に示すように、抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａに核酸を保持したままその他の不純物の洗浄除去を行う洗浄動作を行う。フィルタ２ａを通過した洗浄液Ｗは廃液容器３に排出される。洗浄液分注動作及び洗浄動作は複数回繰り返してもよい。
【００３６】
この後、(Ｅ)に示すように、抽出カートリッジ２の下方の廃液容器３を回収容器４に交換する。次いで、(Ｆ)に示すように、抽出カートリッジ２に回収液Ｒを分注する回収液分注動作を行う。最後に、（Ｇ）に示すように、抽出カートリッジ２に加圧エアを導入して加圧し、フィルタ２ａと核酸の結合力を弱め、吸着されている核酸を離脱させて、核酸を含む回収液Ｒを回収容器４に回収する核酸回収動作を行う。
【００３７】
抽出カートリッジ２におけるフィルタ２ａは、基本的には核酸が通過可能な多孔性であり、その表面は試料液Ｓ中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液Ｗによる洗浄時にはその吸着を保持し、回収液Ｒによる回収時に核酸の吸着力を弱めて離すように構成されている。その一例の具体的構成は、特開２００３−１２８６９１号の核酸の分離精製方法に詳述されているように、例えば、フィルタ２ａは表面に水酸基を有する有機高分子で構成されている。表面に水酸基を有する有機高分子としては、アセチルセルロースの表面鹸化物が好ましい。アセチルセルロースとしては、モノアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースのいずれでもよいが、特にはトリアセチルセルロースが好ましい。その表面が鹸化処理液（例えば、ＮａＯＨ）との接触により鹸化され、その構造体はアセチルセルロースのままである。表面鹸化処理の程度（表面鹸化度）で表面の水酸基の量（密度）がコントロールでき、水酸基の数が多い方が核酸の吸着効果が高くなる。例えば、トリアセチルセルロースなどのアセチルセルロースの場合には、表面鹸化率が約５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがさらに好ましい。アセチルセルロースは多孔性膜が好適である。
【００３８】
「核酸を含む試料液Ｓ」は、細胞またはウイルスを含む試料に前処理を施した状態のものである。前処理とは、試料を溶解処理することにより核酸を液中に分散させた溶液に水溶性有機溶媒を添加する処理のことである。例えば診断分野においては、試料として採取された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液等の体液、あるいは植物（またはその一部）、動物（またはその一部）など、あるいはそれらの溶解物およびホモジネートなどの生物材料から調製された溶液が対象となる。「溶解処理」は、細胞膜および核膜を溶解して核酸を可溶化する試薬（例えば、グアニジン塩、界面活性剤およびタンパク質分解酵素を含む溶液）を含む水溶液で処理するもので、例えば、対象となる試料が全血の場合、フィルタ２ａへの非特異吸着および目詰まりを防ぐために赤血球および各種タンパク質を分解、低分子化し、抽出の対象である核酸を可溶化させるために白血球および核膜の溶解を行う。「水溶性有機溶媒」としてはエタノール、イソプロパノールまたはプロパノールなどが挙げられ、中でもエタノールが好ましい。水溶性有機溶媒の濃度は好ましくは５〜９０重量％であり、さらに好ましくは２０〜６０重量％である。エタノールの添加濃度は、凝集物を生じない程度でできるだけ高くすることが特に好ましい。
【００３９】
「洗浄液Ｗ」は、核酸と一緒にフィルタ２ａに付着した試料液Ｓ中の不純物を洗い流す機能を有し、核酸の吸着はそのままで不純物を離脱させる組成を有する。主剤と緩衝剤、および必要に応じて界面活性剤を含む水溶液からなる。主剤としてはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−イソプロパノール、ブタノール、アセトン等の約１０〜１００重量％（好ましくは２０〜１００重量％、さらに好ましくは４０〜８０重量％）の水溶液が挙げられる。
【００４０】
「回収液Ｒ」は、塩濃度が低いことが好ましく、特には０．５Ｍ以下の塩濃度の溶液、例えば、精製蒸留水、ＴＥバッファ等が使用される。
【００４１】
本発明の一実施形態である核酸抽出機８は、図７に示すように、分注装置９と加圧装置１０とから構成されている。分注装置９と加圧装置１０は、互いに無線信号を送受信して共同して抽出処理を行う。
【００４２】
核酸抽出機８には、図８に示す抽出カートリッジユニット１１、図９に示すカートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４が用いられる。以下では、まず、これらについて説明を行う。
【００４３】
図８に示すように、抽出カートリッジユニット１１は、８本の抽出カートリッジ２から構成されている。８本の抽出カートリッジ２は一列に並べられ、抽出カートリッジ２間に配された連結部１１ｂによって、隣り合うもの同士が互いに連結している。
【００４４】
抽出カートリッジ２は、上端が開口した筒状本体２ｂと、この筒状本体２ｂの底部に保持されたフィルタ２ａと、筒状本体２ｂの下端中心部に細管ノズル状に突出形成された排出部２ｃと、筒状本体２ｂの側部において外面が平面となるように形成された位置決め突部２ｄとを有している。位置決め突部２ｄは、抽出カートリッジユニット１１が複数列に並べられたときに、隣り合う位置決め突部２ｄ同士が接触し、抽出カートリッジユニット１１を列方向に対し垂直な方向に位置決めするものである。また、両端の抽出カートリッジには周面から突出した突出部１１ａが形成されている。
【００４５】
図９に示すように、カートリッジホルダ１２は、抽出カートリッジユニット１１を並べて保持することができる。カートリッジホルダ１２には、上下方向に貫通した開口１３が形成されており、この開口１３に抽出カートリッジユニット１１を挿入するようになっている。カートリッジホルダ１２の内周壁は、各抽出カートリッジユニット１１を前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に位置決めした状態で上下方向（Ｚ軸方向）にガイドするガイド壁１２ａとなっている。各ガイド壁１２ａには、壁面から突出して形成された係止部１２ｂが設けられている。この係止部１２ｂは、抽出カートリッジユニット１１が挿入されたときに突出部１１ａを係止し、抽出カートリッジユニット１１がカートリッジホルダ１２から下方に離脱するのを防ぐものである。抽出カートリッジユニット１１が並べられて保持されると、抽出カートリッジ２は、前後及び左右方向におけるピッチ（本実施形態では９ｍｍ）が等しくされた状態で、複数列（本実施形態では１２列）に並べられる。カートリッジホルダ１２は、抽出カートリッジユニット１１を複数セットした状態で、ホルダ用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４６】
廃液容器３は、容器本体１４と、この容器本体１４の上部に装着される仕切枠１５とから構成される。容器本体１４には、廃液を収容する収容部１４ａが凹状に形成されている。仕切枠１５の上部１５ａは、外周が容器本体１４の外周とほぼ同じサイズとされ、仕切枠１５の下部１５ｂは、外周が容器本体１４の内周とほぼ同じサイズとされている。仕切枠１５を容器本体１４に装着する際には、下部１５ｂを収容部１４ａに挿入し、上部１５ａを容器本体１４の上面に載置するようにする。仕切枠１５には、上下方向に貫通する断面矩形の仕切孔１５ｃがマトリクス状に形成されている。この仕切孔１５ｃは仕切板１５ｄによって区切られている。仕切孔１５ｃは、カートリッジホルダ１２が保持可能な抽出カートリッジ２の数に対応して同数形成されており、そのピッチが抽出カートリッジ２のピッチに対応している。廃液容器３は、廃液容器用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４７】
回収容器４は、容器本体１６と、この容器本体１６を支持する支持台１７とから構成される。容器本体１６には、各抽出カートリッジ２から排出される回収液Ｒをそれぞれ収容する有底の回収筒１６ａがマトリクス状に設けられている。回収筒１６ａは、カートリッジホルダ１２が保持可能な抽出カートリッジ２の数分だけ形成され、そのピッチが抽出カートリッジ２のピッチに対応している。支持台１７は、仕切枠１５が装着された廃液容器３と同じ高さとなるように、容器本体１６を支持する。これにより、搬送機構２１にセットされた廃液容器３及び回収容器４の上面が常に同じ高さとなるようにされる。回収容器４は、回収容器用ラック（図示なし）に載置されて待機している。
【００４８】
分注装置９（図７参照）は、試料に前述した前処理を施して試料液Ｓとする機能を備えている。また、分注装置９は、分注機構（図示なし）や、ハンドリング機構（図示なし）を備えている。分注機構は、試料液Ｓ、洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを、カートリッジホルダ１２に保持された複数の抽出カートリッジ２に対して、一括して分注することができる。ハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４を把持するクランプを有し、このクランプを３次元方向に移動させて、カートリッジホルダ１２等を加圧装置１０の搬送機構２１にセットする。３次元方向への移動手段は、クランプを３次元方向にシフトさせるシフト機構や、多関節型ロボットアームなどから構成される。
【００４９】
図１０、図１１に示すように、加圧装置１０は、抽出カートリッジ２を搬送する搬送機構２１、抽出カートリッジ２に加圧エアを供給する本発明の加圧エア供給機構２２、エアノズル４１を昇降させるエアノズル昇降機構１９、メンテナンス用操作パネル２３などを備えている。加圧装置１０は、システム制御部２４（図１１参照）によって制御されている。システム制御部２４は、無線信号送受信部２５（図１１参照）からの信号や、メンテナンス用操作パネル２３の操作信号などに基づいて、各部を制御するものである。
【００５０】
図１０に示すように、搬送機構２１は、テーブル２９と、テーブル支持板３０と、テーブル用モータ３２（図１１参照）と、検査ブロック３３とを有している。テーブル２９はテーブル支持板３０に固定されており、上方向に延びるようにして上面に固定された４本の支持柱３１を有している。各支持柱３１は断面が略Ｌ字状に形成されており、それぞれが内側を向くようにして設置されている。テーブル支持板３０は前後方向（Ｘ軸方向）に延びるレール２８上に載置されている。テーブル２９は、テーブル用モータ３２の駆動力が伝達されると、テーブル支持板３０と共に前後方向に移動する。
【００５１】
テーブル２９には、前述した廃液容器３または回収容器４のいずれかを選択的に載置することができる。支持柱３１の下部内面には位置決めガイド３１ａが突出して形成されており、この位置決めガイド３１ａは傾斜面を有する。廃液容器３がテーブル２９に載置される際には、前記傾斜面に沿って廃液容器３の下端角部１４ｂ（図９参照）が案内されることで廃液容器３が前後方向及び左右方向（Ｙ軸方向）で位置決めされ、廃液容器３がテーブル２９上面に載せられることにより廃液容器３が上下方向（Ｚ軸方向）で位置決めされる。この廃液容器３と同様にして回収容器４も前後、左右及び上下方向で位置決めされた状態でセットされる。
【００５２】
支持柱３１の上端部には、段部３１ｂが形成されており、この段部３１ｂに前述したカートリッジホルダ１２が載置される。段部３１ｂは、上方向へ延びる位置決めガイド３１ｃを有している。位置決めガイド３１ｃは傾斜面を有している。カートリッジホルダ１２がテーブル２９にセットされる際には、前記傾斜面に沿ってカートリッジホルダ１２の下端角部１２ｃ（図９参照）が案内されることで、カートリッジホルダ１２が前後及び左右方向で位置決めされ、カートリッジホルダ１２が段部３１ｂに載せられることにより、カートリッジホルダ１２が上下方向で位置決めされる。
【００５３】
テーブル２９上に廃液容器３を載置した状態で４本の支持柱３１にカートリッジホルダ１２を載置すると、抽出カートリッジ２の排出部２ｃは廃液容器３の仕切孔１５ｃの上部に挿入される。このとき、廃液容器３の仕切板１５ｄの上面が、抽出カートリッジ２の筒状本体２ｂの下面を受けるようにされている。これにより、後述するエアノズル４１が抽出カートリッジユニット１１の上端を押圧したときに、抽出カートリッジユニット１１がたわむことを防止することができる。また、テーブル２９上に回収容器４を載置した状態で４本の支持柱３１にカートリッジホルダ１２を載置すると、抽出カートリッジ２の排出部２ｃは回収容器４の回収筒１６ａの上部に挿入される。このときにも廃液容器３と同様に、回収容器４の容器本体１６の上面が、抽出カートリッジ２の筒状本体２ｂの下面を受けるようにされている。
【００５４】
テーブル支持板３０上においてテーブル２９より後方には、前後方向及び上下方向に平行な（ＸＺ面に平行な）２枚の支持板３４が設けられており、検査ブロック３３は２枚の支持板３４の上部に架け渡されて設置されている。検査ブロック３３は、後述するエアノズル４１のエア供給口４１ａのシール部が正常か否かを検査する、つまりエア漏れを検査するために用いられるものである。検査ブロック３３には検査孔３３ａがエアノズル４１に対応する数及びピッチで設けられている。この検査孔３３ａは後述する加圧ヘッド４０が下降移動した際に、対応するエアノズル４１のエア供給口４１ａを塞ぐものである。検査ブロック３３はテーブル支持板３０と共に移動する。これにより、検査ブロック３３は、エアノズル４１の直下に位置する検査位置と、エアノズル４１の直下から退避する退避位置との間で前後方向に移動する。なお、エアノズルのエア供給口の構成によっては必ずしも検査ブロックに検査孔を設ける必要はなく、例えば当接面が平面状とされた検査ブロックであってもよい。
【００５５】
図１１に示すように、システム制御部２４は、テーブル用位置センサ３５からの信号に基づいて、テーブル用モータ３２の回転量を制御し、図１０に示すテーブル２９の前後方向の移動量を制御している。
【００５６】
システム制御部２４はテーブル２９を前後方向に移動させる。テーブル２９は、カートリッジホルダ１２、廃液容器３及び回収容器４を載置する載置位置、抽出カートリッジ２に各液を分注する分注位置、エアノズル４１の直下に検査ブロック３３が位置する検査位置、エアノズル４１の直下に先頭の抽出カートリッジユニット１１が位置する加圧開始位置、エアノズル４１の直下に最後尾の抽出カートリッジユニット１１が位置する加圧終了位置に順次位置決めされる。載置位置、分注位置及び検査位置は、同一の位置とすることが好ましく、この場合にはテーブル２９の移動回数を減少させることができる。また、加圧開始位置から加圧終了位置までは、抽出カートリッジ２のピッチ分（本実施形態では９ｍｍ）ずつ間欠移動し、各抽出カートリッジユニット１１で停止したときに加圧処理が行われる。
【００５７】
なお、抽出カートリッジユニット１１がカートリッジホルダ１２の一部領域にのみセットされている場合には、必ずしも抽出カートリッジ２のピッチ分ずつ間欠移動させる必要はなく、エアノズル４１の直下に、セットされた抽出カートリッジユニット１１のみが順に位置するように間欠移動してもよい。
【００５８】
以下では、エアノズル昇降機構１９について説明を行う。図１０に示すように、装置本体１０ａの前方上部には複数のエアノズル４１が設けられ、このエアノズル４１には前述したように加圧エア供給機構２２が接続される。装置本体１０ａの側方中部には、加圧エア供給機構２２を構成するエアポンプ４２、２つの結露除去用弁４３，４４及び絞り弁４５が設けられ、装置本体１０ａの後方上部には複数の開閉弁４６が設けられている。エアノズル４１は加圧ヘッド４０に取り付けられている。
【００５９】
加圧ヘッド４０の内部には、図２，図１１に示すリリーフ弁４７、複数の圧力開放弁４８、複数の圧力センサ４９及びリリーフ弁用の圧力センサ５０が設けられている。各部は、エアチューブ５２（図２参照）によって適宜接続されている。特に、開閉弁４６とエアノズル４１とを接続するエアチューブは、装置本体１０ａの上部に設けられた２つのガイド筒５３のいずれかを通過させることで束ねられている。
【００６０】
加圧ヘッド４０は、上下方向に延びるガイドレール５４に取り付けられている。加圧ヘッド４０にはボールナット５５が設けられており、このボールナット５５は、上下方向に延びるボールネジ５６に螺合している。加圧ヘッド用モータ５７（図１１参照）の駆動力がタイミングベルト５７ａを介してボールネジ５６に伝達され、ボールネジ５６が回転すると、加圧ヘッド４０がガイドレール５４に沿って上下方向に移動する。
【００６１】
図１１に示すように、加圧ヘッド用モータ５７は、システム制御部２４によって制御されている。システム制御部２４は、加圧ヘッド用位置センサ５８からの信号に基づいて、図１０に示す加圧ヘッド用モータ５７の回転量を制御し、加圧ヘッド４０の上下方向の移動量を制御している。
【００６２】
複数（本実施形態では８個）のエアノズル４１は、左右方向（Ｙ軸方向）に一列に並べられて加圧ヘッド４０に設けられている。各エアノズル４１は、加圧ヘッド４０に対して、それぞれ独立して上下方向に移動可能に且つ下方に圧縮バネ５９によって付勢されている。加圧ヘッド４０が下方向に移動し、各エアノズル４１が対応する抽出カートリッジ２の上端縁に当接し、さらに押圧されると、圧縮バネ５９の縮みによる押圧力で各エアノズル４１が各抽出カートリッジ２の上端開口を塞ぐ。
【００６３】
加圧ヘッド用モータ５７の回転によって加圧ヘッド４０が昇降移動する。加圧ヘッド４０の昇降移動によって、エアノズル４１が加圧位置と退避位置との間で移動する。エアノズル４１は、加圧位置では、対応する抽出カートリッジ２に圧接して加圧エア供給機構２２により加圧エアを供給し、退避位置では、対応する抽出カートリッジ２から離れて上方に退避する。
【００６４】
また、システム制御部２４では、検出圧力に基づいて、カートリッジホルダ１２への抽出カートリッジ２のセットの有無検出、液の有無検出、液量不足の検出、フィルタ詰まりの検出なども行う。
【００６５】
図１０に示すように、メンテナンス用操作パネル２３は、メンテナンス時に操作されるものであり、表示部６０とキー操作部６１とを備えている。キー操作部６１を操作すると操作信号がシステム制御部２４へと送られ、操作に基づいて各部を駆動させることができる。
【００６６】
メンテナンス用操作パネル２３の下方には、メモリカードスロット６２が設けられている。このメモリカードスロット６２の奥には、メモリカード６３に電気的に接続してデータの読み書きを行うカードリーダが組み込まれている。メモリカード６３には、分注装置９と交信した通信情報や、抽出処理を行った処理情報などが書き込まれる。
【００６７】
以下、上記構成による作用について説明する。核酸抽出機８を構成する分注装置９及び加圧装置１０の電源をオンにすると、まず、分注装置９が準備動作を行う。加圧装置１０は、分注装置９から準備完了信号を受信すると、準備動作を行う。
【００６８】
加圧装置１０は、準備動作を完了するとエア漏れ検査を行う。テーブル２９は検査位置へと移動し、エアノズル４１の直下に検査ブロック３３を位置させる。次いで、加圧ヘッド４０を下方に移動させてエアノズル４１を加圧位置に移動させる。エアノズル４１のエア供給口４１ａが塞がれた状態で加圧エア供給機構２２により加圧エアが供給され、密閉状態で圧力変化が所定値に対して正常かどうかが検出される。エア供給口４１ａのシール部に欠陥が生じていなければ圧力は変化せず、シール部に欠陥が生じていればエア漏れが生じ圧力は低下してゆく。また、エアの配管系も同様にエア漏れが検出される。エア漏れが確認された場合には、メンテナンス用操作パネル２３の表示部６０に警告が表示される。所定時間後、加圧ヘッド４０が上方に移動してエアノズル４１は退避位置に移動する。
【００６９】
本実施形態においては、テーブル２９の検査位置と、載置位置と、分注位置とを同一の位置としている。また、この位置をテーブル２９の初期位置としている。
【００７０】
加圧装置１０は、エア漏れ検査完了の信号を分注装置９に送信する。分注装置９のハンドリング機構は、廃液容器３を把持してテーブル２９に載置し、次に抽出カートリッジ２を多数保持したカートリッジホルダ１２を把持してテーブル２９に載置する。この後、分注装置９の分注機構が、抽出カートリッジ２に試料液Ｓを分注する。
【００７１】
加圧装置１０は、分注装置９から試料液注入動作完了の信号を受信すると、加圧動作（核酸吸着動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動し、エアノズル４１の直下に第１列目の抽出カートリッジ２が位置する。次いで、エアノズル４１が加圧位置に移動し、エアノズル４１のエア供給口４１ａが対応する抽出カートリッジ２の上端開口に押圧される。全ての開閉弁４６がオフ状態、且つ全ての圧力開放弁４８がオン状態で、エアポンプ４２が駆動される。
【００７２】
まず、１番目（最も左方）の開閉弁４６がオン状態にされて、対応する抽出カートリッジ２に加圧エアが供給される。圧力センサ４９によって所定圧力に上昇したことが確認されると、１番目の開閉弁４６がオフ状態にされる。次に、２番目の開閉弁４６がオン状態にされて、対応する抽出カートリッジ２に加圧エアが供給される。この動作が第１列目の抽出カートリッジ２の全てに行われる。試料液Ｓはフィルタ２ａを通過し、フィルタ２ａに核酸が吸着される。その他の液状成分は廃液容器３に排出される。試料液Ｓ全てがフィルタ２ａを通過して圧力が低下すると、圧力開放弁４８がオフ状態とされる。全ての圧力開放弁４８がオフ状態とされた後、エアノズル４１が退避位置に移動する。全ての圧力開放弁４８は再びオン状態とされる。
【００７３】
第１列目の抽出カートリッジ２の加圧動作を完了すると、テーブル２９は抽出カートリッジ２のピッチ分だけ後方に移動する。エアノズル４１の直下には第２列目の抽出カートリッジ２が位置する。エアノズル４１が加圧位置に移動し、第２列目の抽出カートリッジに対して第１列目と同様の加圧動作が行われた後、エアノズル４１が退避位置に移動する。このようにして、各列に対して加圧動作が繰り返される。全ての列に対して加圧動作が行われた後、テーブル２９は初期位置に戻される。このように、多数（本実施形態では９６個）の抽出カートリッジに対して短時間で加圧処理を施すことができる。
【００７４】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（核酸吸着動作）完了の信号を送信する。分注装置９の分注機構が、抽出カートリッジ２に一括して洗浄液Ｗを分注する。
【００７５】
加圧装置１０は、分注装置９から洗浄液分注動作完了の信号を受信すると、加圧動作（洗浄動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動する。洗浄液Ｗに対する加圧動作は、上記した試料液Ｓに対する加圧動作と同様に行われる。フィルタ２ａを通過した洗浄液Ｗは、核酸以外の不純物と共に廃液容器３に排出される。全ての列に対して加圧動作が行われた後、テーブル２９は初期位置に戻される。
【００７６】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（洗浄動作）完了の信号を送信する。分注装置９のハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２を把持してホルダ用ラックに一旦載置し、次に廃液容器３を把持して廃液容器用ラックに載置する。この後、ハンドリング機構は、回収容器用ラックに載置された回収容器４を把持して加圧装置１０のテーブル２９に載置し、次に先ほどのカートリッジホルダ１２を把持してテーブル２９に載置する。分注装置９の分注機構は、抽出カートリッジ２に一括して回収液Ｒを分注する。
【００７７】
加圧装置１０は、分注装置９から回収液分注動作完了の信号を受信すると、加圧動作（核酸回収動作）を開始する。テーブル２９は加圧開始位置に移動する。回収液Ｒに対する加圧動作は、試料液Ｓ及び洗浄液Ｗに対する加圧動作と同様に行われる。回収液Ｒはフィルタ２ａを通過し、フィルタ２ａに吸着された核酸と共に、回収容器４の対応する回収筒１６ａに収容される。
【００７８】
加圧装置１０は、分注装置９に加圧動作（核酸回収動作）完了の信号を送信する。分注装置９のハンドリング機構は、カートリッジホルダ１２を把持してホルダ用ラックに載置し、回収容器４を把持して回収容器用ラックに載置する。回収容器４の回収筒１６ａにそれぞれ回収された回収液は、他の装置によって分析が行われる。カートリッジホルダ１２に保持された使用済みの抽出カートリッジは廃棄される。
【００７９】
加圧装置１０は、核酸吸着、洗浄、核酸回収の各加圧動作直後に、加圧エア供給機構２２の配管内の結露を除去する結露除去動作を行う。この場合には、各動作直後にエアを各配管経路Ｔ１〜Ｔ６に一定時間流すので、結露量も少なく、結露を早く蒸発させることができる。なお、結露除去動作は、抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行っても、全ての抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行ってもよい。特に、抽出カートリッジ列の加圧動作終了毎に行う場合には、液抜け待ち時間内に行うことで、核酸抽出動作のサイクルタイムが延びることがなく特に好ましい。さらには、結露除去動作は、核酸抽出動作以外の空き時間に行ってもよい。この場合には、各動作時間外に、各配管経路Ｔ１〜Ｔ６の一部または全部にエアを一定時間流すことで、エアを流す総合時間は長くなるものの、核酸抽出動作のサイクルタイムが延びることはなく、核酸抽出動作時間が長くなることが避けられる。
【００８０】
結露除去動作の後、抽出動作を続ける場合には、未使用の抽出カートリッジを保持する別のカートリッジホルダ及び未使用の回収容器等を用いて、上記した一連の抽出動作が繰り返される。
【００８１】
本実施形態によれば、複数の抽出カートリッジが連結した抽出カートリッジユニットを用いているため、多数の抽出カートリッジを用いる場合等において抽出カートリッジを取り扱い易くなる。これにより、抽出カートリッジをカートリッジホルダにセットする作業は簡単になる。また、多数のカートリッジに対して短時間で加圧処理及び分注処理を行うことができ、多数の試料の抽出処理が短時間で可能になる。
【００８２】
上記実施形態では、エアノズル４１が１列に並べられている形態で説明を行ったが、エアノズル４１が複数列に並べられている形態としてもよい。この場合には、ノズル列分ずつテーブルを移動させる。例えば、エアノズル４１が３列に並べられている場合には、抽出カートリッジ２のピッチ×３（本実施形態を適用すると２７ｍｍ）ずつテーブルを移動させる。また、エアノズル４１が１列に並べられたものに代えて、エアノズル４１が例えば１本のものに対して本発明を実施してもよい。
【００８３】
上記実施形態では、抽出カートリッジユニット１１を構成している抽出カートリッジ２は８本であったが、抽出カートリッジ２の数は任意でよい。また、抽出カートリッジ２を複数列に並べて連結したマトリクス状配列の抽出カートリッジユニット１１を用いてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、カートリッジホルダ１２による抽出カートリッジユニット１２の保持数は１２列であったが、列の数は任意でよい。さらには搬送機構をエンドレス方式とすることにより、より多数の抽出カートリッジを処理することも可能である。
【００８５】
上記実施形態では、カートリッジホルダ１２をエアノズル４１に対して前後方向に移動させたが、カートリッジホルダ１２を固定しておき、エアノズル４１をカートリッジホルダ１２に対して前後方向に移動させてもよい。
【００８６】
上記実施形態では言及しなかったが、各抽出カートリッジユニット１２または各抽出カートリッジ２に、各個体を識別させることができる個体識別体、例えばＩＣチップを取り付け、この個体識別体に基づいて各抽出カートリッジユニット１２または各抽出カートリッジ２を管理してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、洗浄液による洗浄処理を施しているが、フィルタ２ａの透過能力によっては必ずしも必要とされるものではない。上記実施形態では、回収液Ｒを用いて回収動作を行っているが、回収液Ｒは必ずしも必要ではなく、例えば、フィルタ２ａに特定物質を吸着させたまま分析することも可能である。
【００８８】
上記実施形態では、核酸の抽出機について記載しているが、これに限定されるものではなく、種々の特定物質をフィルタ２ａに吸着させる場合にも適用することができる。
【００８９】
上記実施形態では、図７に示すように核酸抽出機８を、別体で設けた分注装置９と加圧装置１０とから構成しているが、これに代えて、特願２００４−２３２０９１号明細書に記載されているような分注装置と加圧装置とを一体化したものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施結果を従来のものと比較して示すグラフであり、（Ａ）はポンプのエア吐出側に絞り弁を設けた本発明の実施結果であり、（Ｂ）はポンプのエア吸引側に絞り弁を設けた従来装置の実施結果である。
【図２】本発明を実施した加圧エア供給機構（装置）の空気圧回路図である。
【図３】結露除去処理における逆流状態を示す空気圧回路図である。
【図４】結露除去処理における開放状態を示す空気圧回路図である。
【図５】結露除去処理における閉鎖状態を示す空気圧回路図である。
【図６】核酸抽出処理における各動作を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の核酸抽出機の概要を示すブロック図である。
【図８】抽出カートリッジユニットの外観を示す斜視図である。
【図９】カートリッジホルダ、廃液容器及び回収容器の分解斜視図である。
【図１０】装置カバーを取り外した状態の加圧装置の外観を示す斜視図である。
【図１１】加圧装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】ポンプへの絞り弁の取り付け位置を変えて、ポンプの駆動モータへの供給電圧の変動による立ち上がり時の圧力変化を示すグラフであり、（Ａ）はエア吸引側に絞り弁を取り付けたときのものを、（Ｂ）はエア吐出側に絞り弁を取り付けたときのものを示している。
【符号の説明】
【００９１】
Ｓ 試料液
Ｒ 回収液
Ｔ１〜Ｔ６ 配管経路
２ 抽出カートリッジ
２ａ フィルタ
３ 廃液容器
４ 回収容器
８ 核酸抽出機
９ 分注装置
１０ 加圧装置
１１ 抽出カートリッジユニット
２１ 搬送機構
２２ 加圧エア供給装置
２９ テーブル
３１ 支持柱
３１ａ 位置決めガイド
３１ｂ 段部
３１ｃ 位置決めガイド
３３ 検査ブロック
４０ 加圧ヘッド
４１ エアノズル
４２ ポンプ
４３ 結露除去用第１弁
４４ 結露除去用第２弁
４５ 絞り弁
４６ 開閉弁
４７ リリーフ弁
４８ 圧力開放弁
４９，５０ 圧力センサ４９，５０
５１ エア供給制御部
５２ エアチューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定物質を含む液がカートリッジの開口から注入された後に前記開口にエアノズルを介して加圧エアを供給し、前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させて前記特定物質を抽出する抽出機に用いられる加圧エア供給装置において、
前記加圧エアを発生させるポンプと、
前記ポンプのエア吐出側の配管に設けられる絞り弁とを備えることを特徴とする加圧エア供給装置。
【請求項２】
前記ポンプはカップシール方式のポンプであり、前記絞り弁は前記ポンプからの加圧エアの流量を１０〜５０％の範囲に調節することを特徴とする請求項１記載の加圧エア供給装置。
【請求項３】
前記加圧エアの圧力が３０〜２００ｋＰａで吐出量が１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項２記載の加圧エア供給装置。
【請求項４】
前記絞り弁からの加圧エアの前記エアノズルへの供給を制御するエア供給制御部と、
前記カートリッジの開口を塞いで加圧エアを供給するエア供給位置、及びこのエア供給位置から退避した退避位置の間で前記エアノズルを昇降させるエアノズル昇降機構とを備え、
前記エア供給制御部は、絞り弁からの加圧エアの流通及び遮断を行う開閉弁と、この開閉弁からの加圧エアを流通または遮断し、遮断時にエアノズルを大気開放する圧力開放弁と、この圧力開放弁及び前記エアノズルの間の配管に設けられこの配管内の圧力を検出する圧力センサと、加圧指示信号に基づき前記ポンプ、開閉弁、圧力開放弁を制御してエアノズルを介し前記カートリッジ内に加圧エアを導入し、前記圧力センサからの信号に基づき開閉弁の閉じ動作、圧力開放弁の圧力開放動作を行うシステム制御部とを有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項５】
前記カートリッジを第１方向に少なくとも１列に並べてカートリッジ列を構成し、
前記エアノズルを前記カートリッジ列に対応させて少なくとも１列のカートリッジ分だけ並べて設け、
前記各エアノズルに対応する数量の前記エア供給制御部を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項６】
前記絞り弁に対し各エア供給制御部の開閉弁と並列に設けられ、前記絞り弁からの加圧エアを大気開放するリリーフ弁と、前記ポンプのエア吐出側配管と前記絞り弁との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時にポンプ側からの加圧エアを大気開放する結露除去用第１弁と、この結露除去用第１弁及び前記絞り弁の間の配管と前記ポンプのエア吸引側配管との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時に前記ポンプのエア吸引側配管を大気開放する結露除去用第２弁と、これらリリーフ弁、結露除去用第１及び第２弁を切り換えて、前記ポンプから前記開閉弁までの配管経路内の結露を順次配管外に排出する結露除去制御部とを有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１項記載の加圧エア供給装置と、
前記カートリッジへ前記液を注入する注液装置とを有し、
前記注液装置により前記液が注入されたカートリッジに対し前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させ、前記液中の特定物質を前記フィルタ部材に吸着させることを特徴とする抽出機。
【請求項８】
前記カートリッジに注入される液は、特定物質を含む試料液と、前記特定物質とともに前記フィルタ部材に付着した特定物質以外の不純物を洗い流す洗浄液、及び／またはフィルタ部材から前記特定物質を分離して回収する回収液であり、これらが順次に前記注液装置により前記カートリッジに注入され、前記加圧エア供給装置で加圧されることを特徴とする請求項７記載の抽出機。
【請求項１】
特定物質を含む液がカートリッジの開口から注入された後に前記開口にエアノズルを介して加圧エアを供給し、前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させて前記特定物質を抽出する抽出機に用いられる加圧エア供給装置において、
前記加圧エアを発生させるポンプと、
前記ポンプのエア吐出側の配管に設けられる絞り弁とを備えることを特徴とする加圧エア供給装置。
【請求項２】
前記ポンプはカップシール方式のポンプであり、前記絞り弁は前記ポンプからの加圧エアの流量を１０〜５０％の範囲に調節することを特徴とする請求項１記載の加圧エア供給装置。
【請求項３】
前記加圧エアの圧力が３０〜２００ｋＰａで吐出量が１〜３０ｍＬ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項２記載の加圧エア供給装置。
【請求項４】
前記絞り弁からの加圧エアの前記エアノズルへの供給を制御するエア供給制御部と、
前記カートリッジの開口を塞いで加圧エアを供給するエア供給位置、及びこのエア供給位置から退避した退避位置の間で前記エアノズルを昇降させるエアノズル昇降機構とを備え、
前記エア供給制御部は、絞り弁からの加圧エアの流通及び遮断を行う開閉弁と、この開閉弁からの加圧エアを流通または遮断し、遮断時にエアノズルを大気開放する圧力開放弁と、この圧力開放弁及び前記エアノズルの間の配管に設けられこの配管内の圧力を検出する圧力センサと、加圧指示信号に基づき前記ポンプ、開閉弁、圧力開放弁を制御してエアノズルを介し前記カートリッジ内に加圧エアを導入し、前記圧力センサからの信号に基づき開閉弁の閉じ動作、圧力開放弁の圧力開放動作を行うシステム制御部とを有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項５】
前記カートリッジを第１方向に少なくとも１列に並べてカートリッジ列を構成し、
前記エアノズルを前記カートリッジ列に対応させて少なくとも１列のカートリッジ分だけ並べて設け、
前記各エアノズルに対応する数量の前記エア供給制御部を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項６】
前記絞り弁に対し各エア供給制御部の開閉弁と並列に設けられ、前記絞り弁からの加圧エアを大気開放するリリーフ弁と、前記ポンプのエア吐出側配管と前記絞り弁との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時にポンプ側からの加圧エアを大気開放する結露除去用第１弁と、この結露除去用第１弁及び前記絞り弁の間の配管と前記ポンプのエア吸引側配管との間に設けられ、前記エアを流通または遮断し、遮断時に前記ポンプのエア吸引側配管を大気開放する結露除去用第２弁と、これらリリーフ弁、結露除去用第１及び第２弁を切り換えて、前記ポンプから前記開閉弁までの配管経路内の結露を順次配管外に排出する結露除去制御部とを有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の加圧エア供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１項記載の加圧エア供給装置と、
前記カートリッジへ前記液を注入する注液装置とを有し、
前記注液装置により前記液が注入されたカートリッジに対し前記加圧エアによって前記カートリッジ内のフィルタ部材に前記液を通過させ、前記液中の特定物質を前記フィルタ部材に吸着させることを特徴とする抽出機。
【請求項８】
前記カートリッジに注入される液は、特定物質を含む試料液と、前記特定物質とともに前記フィルタ部材に付着した特定物質以外の不純物を洗い流す洗浄液、及び／またはフィルタ部材から前記特定物質を分離して回収する回収液であり、これらが順次に前記注液装置により前記カートリッジに注入され、前記加圧エア供給装置で加圧されることを特徴とする請求項７記載の抽出機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１９８５２４（Ｐ２００６−１９８５２４Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２９９１（Ｐ２００５−１２９９１）
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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