核酸抽出装置
【課題】 効率よく、簡便かつ迅速で、自動化適性に優れ、再現性の高い核酸抽出処理が行える核酸抽出装置を提供する。
【解決手段】 核酸抽出カートリッジ１１を保持するカートリッジホルダ６１と、廃液容器１２及び回収容器１３を保持する容器ホルダ６２と、カートリッジホルダ６１と容器ホルダ６２を保持する容器保持台６３とを備え、カートリッジホルダ６１が核酸抽出カートリッジ１１を保持し、容器ホルダ６２が廃液容器１２及び回収容器１３を保持し、これらカートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を容器保持台６３が保持した状態で、容器保持台６３が装置本体２に対して脱着自在とした。
【解決手段】 核酸抽出カートリッジ１１を保持するカートリッジホルダ６１と、廃液容器１２及び回収容器１３を保持する容器ホルダ６２と、カートリッジホルダ６１と容器ホルダ６２を保持する容器保持台６３とを備え、カートリッジホルダ６１が核酸抽出カートリッジ１１を保持し、容器ホルダ６２が廃液容器１２及び回収容器１３を保持し、これらカートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を容器保持台６３が保持した状態で、容器保持台６３が装置本体２に対して脱着自在とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用いて試料液の核酸を自動抽出する核酸抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の核酸抽出法としては、遠心法によるもの、磁気ビーズを用いるもの、フィルターを用いるもの等がある。
例えば、フィルターを用いた核酸抽出装置としては、フィルターを収容したフィルターチューブをラックに多数セットし、これに試料液を分注し、上記ラックの底部の周囲を、シール材を介してエアチャンバーで密閉して内部を減圧し、全フィルターチューブを同時に排出側より吸引し試料液を通過させて核酸をフィルターに吸着し、その後、洗浄液および溶出液を分注して、同様に減圧吸引して洗浄・溶出するようにした機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８３２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の自動抽出装置では、装置が大型で多量の検体を分析する場合に適したもので、検体数が少なく分析頻度の少ない場合には、高価で不向きであるとともに、処理効率が低くなる問題を有する。
また、このような装置においては、短時間で効率よくコンタミネーションが発生しないように処理し、かつ、装置を小型化する等の点が要望されるが、特許文献１では次のような問題がある。
採取全血のように各試料液の特性が異なる場合に、特許文献１のように全体を同時に吸引するものでは、一部のフィルターチューブの吸引が終了してその抵抗がなくなると、他のフィルターチューブに作用する減圧が小さくなって粘度の高い試料液の処理が終了しない場合が生じる。その減圧容量を増大することは装置の小型化を図る際の障害となり、減圧容積が大きいために減圧を作用させるまでの時間が掛かり、また、液が全部排出されたことの検出が困難で、時間設定が長く、処理効率の向上の障害となる。一方、粘度の低い試料液では、フィルターチューブより勢いよく液が排出されて、泡状の飛沫が隣接するフィルターチューブ及びラックに付着してコンタミネーションを生じ、精度低下を招く問題がある。
【０００４】
そこで、本願出願人は、上記問題を解決すべく鋭意検討を加えた結果、新規な核酸抽出装置を完成した。この核酸抽出装置は、核酸を含む試料溶液を用いて、容器内に核酸吸着性多孔膜を収容した核酸抽出カートリッジと圧力発生装置により、核酸を含む資料溶液中の核酸を核酸吸着性多孔膜に吸着させ、その後、洗浄等を経て、核酸を分離精製するものである。
【０００５】
新規な核酸抽出装置１は、図１９に示すように、装置本体２に、複数のカートリッジ１１を保持するカートリッジホルダ２１と、廃液容器１２及び回収容器１３を保持するラック６が載置される容器保持台２２とからなる保持機構３と、カートリッジ１１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構４と、カートリッジ１１に洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注する分注機構５等を備えてなる。
【０００６】
容器保持台２２に載置されるラック６は、容器交換モータ（図示せず）の駆動に応じて容器交換のための移動（前後動）が可能であり、これにより、カートリッジ１１の下方に回収容器１３が位置したり、廃液容器１２が位置するようになる。
【０００７】
カートリッジホルダ２１は、複数の保持孔２１ａが並設され、上方よりカートリッジ１１が挿入されて、カートリッジ１１の筒状本体１１ａの側部両側に形成された突起１１ｄ（図２１参照）の下端がカートリッジホルダ２１内の係合部材（不図示）に係合保持される。
【０００８】
ラック６は、その天面で横方向に延びる廃液容器保持孔６ａと回収容器保持孔６ｂとを平行２列に備え、後側の廃液容器保持孔６ａに複数の廃液容器１２が、前側の回収容器保持孔６ｂに複数の回収容器１３がそれぞれ挿入されて列状に保持される。廃液容器保持孔６ａ及び回収容器保持孔６ｂはカートリッジホルダ２１の保持孔２１ａと等ピッチで等位置に配設され、保持された各カートリッジ１１の下方にそれぞれ廃液容器１２及び回収容器１３が位置するように設定されている。
【０００９】
ここで、上記核酸抽出装置１による抽出動作を具体的に説明する。図１９に示すように、まず装置本体２外に取り出されたラック６の廃液容器保持孔６ａ及び回収容器保持孔６ｂに廃液容器１２及び回収容器１３をそれぞれセットし、このラック６を装置本体２の容器保持台２２に載置する。次に、図２０（ａ）に示すように、カートリッジホルダ２１の保持孔２１ａにカートリッジ１１を手動でセットした後、図２０（ｂ）に示すように、溶解処理された試料液Ｓをピペット等によって各カートリッジ１１に順次注入する。これにより、図２０（ｃ）に示すように、試料液Ｓが注入されたカートリッジ１１は、対応する廃液容器１２の直上に位置した状態で配置され、準備が完了する。その後、操作パネル（図示せず）を操作して核酸抽出装置１を作動させると、所定の手順に従って、試料液Ｓから核酸を含む回収液Ｒが回収容器１３に回収される。
【００１０】
図２１（ａ）に示すように、カートリッジ１１は、上端が開口した筒状本体１１ａの底部に核酸吸着性多孔膜１１ｂが保持され、筒状本体１１ａの核酸吸着性多孔膜１１ｂより下方部位はロート状に形成され、下端中心部に細管ノズル状の排出部１１ｃが所定長さに突出形成され、筒状本体１１ａの側部両側に縦方向の突起１１ｄが形成されてなる。カートリッジ１１の上部開口１１ｅより後述の試料液、洗浄液、回収液が分注された後、上部開口１１ｅより加圧エアが導入され、各液が核酸吸着性多孔膜１１ｂを通して排出部１１ｃより後述の廃液容器１２又は回収容器１３に流下排出する。なお、図示の場合、筒状本体１１ａは上部と下部に分割され嵌着する構造となっている。また、上部開口１１ｅは、図２１（ｂ）にＰ−Ｐ断面を示すように、内周面をテーパ状にカットした傾斜面１１ｆを有し、この傾斜面１１ｆは、加圧エア供給機構４の加圧ノズル（図示せず）先端の傾斜外周面に略一致するように形成されている。
【００１１】
この核酸抽出装置１による核酸の抽出工程を説明する。
核酸抽出装置１は、基本的に図２２(ａ)〜(ｇ)に示すような抽出工程によって核酸の抽出を行う。まず図２２の(ａ)工程で、廃液容器１２上に位置するカートリッジ１１に溶解処理された核酸を含む試料液Ｓを注入する。次に(ｂ)工程で、カートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通して試料液Ｓを通過させ、この核酸吸着性多孔膜１１ｂに核酸を吸着させ、通過した液状成分は廃液容器１２に排出する。
【００１２】
次に(ｃ)工程でカートリッジ１１に洗浄液Ｗを自動分注し、(ｄ)工程でカートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂに核酸を保持したままその他の不純物の洗浄除去を行い、通過した洗浄液Ｗを廃液容器１２に排出する。この(ｃ)工程及び(ｄ)工程は複数回繰り返してもよい。
【００１３】
その後、(ｅ)工程でカートリッジ１１の下方の廃液容器１２を回収容器１３に交換してから、(ｆ)工程でカートリッジ１１に回収液Ｒを自動分注し、(ｇ)工程でカートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂ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１３に排出し回収する。
【００１４】
上記カートリッジ１１における核酸吸着性多孔膜１１ｂは、基本的には核酸が通過可能な多孔質体であり、その表面は試料液中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液による洗浄時にはその吸着を保持し、回収液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なる。
【００１５】
ところが、上記の工程を自動的に行う核酸抽出装置には、次のような問題があった。
図２０に示すように、核酸抽出の準備作業は、装置本体２外に取り出されたラック６に廃液容器１２及び回収容器１３をそれぞれセットした後、装置本体２の容器保持台２２に載置し、更に、カートリッジ１１を装置本体２内に配置されたカートリッジホルダ２１に手動でセットすることにより行われる。このとき、カートリッジ１１と、廃液容器１２及び回収容器１３とが互いに対応する位置に配置される必要がある。即ち、これらが対応する位置に配置されていないと、対応しないもの同士で処理が為されるエラーの生じることは勿論、核酸抽出工程においてカートリッジ１１から排出される廃液、洗浄液Ｗ及び回収液Ｒが、廃液容器１２または回収容器１３外に排出されてしまい、回収できないばかりでなく、装置本体２の内部を汚染する虞もある。
【００１６】
また、廃液容器１２及び回収容器１３は装置本体２外に取り出されたラック６に載置され、一方、カートリッジ１１は装置本体２に固定されているカートリッジホルダ２１にセットされ、互いに離れた場所での作業となる。このため、それぞれを互いに対応した位置に載置するため、細心の注意を払った作業が要求され、作業効率が悪い問題があった。また、極端な場合には、カートリッジ１１と廃液容器１２及び回収容器１３とが対応しない誤った位置に配置される虞があった。
【００１７】
各カートリッジ１１への試料液Ｓの注入は、分析精度を向上させるために、所定のカートリッジ１１以外のカートリッジ１１に試料液Ｓを付着させてコンタミネーションを生じることがないように注入しなければならない。しかし、カートリッジ１１は、装置本体２内部の狭い空間に配置されたカートリッジホルダ２１にセットされており、上記のような細かい作業となる試料液Ｓの注入が困難となる問題があった。
【００１８】
また、核酸抽出装置１が抽出作動中には、次に核酸を抽出すべき試料液Ｓをカートリッジ１１に注入するなどの次の抽出のための準備作業を行うことはできない。従って、前の試料液Ｓの抽出終了後に次の試料液Ｓの準備作業を開始しなければならず、作業性が悪い問題があった。
【００１９】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、効率よく、簡便かつ迅速で、自動化適性に優れ、再現性の高い核酸抽出処理が行える核酸抽出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
即ち、本発明は、下記の構成よりなるものである。
（１） フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させる一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、前記核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体と、前記第１の構造体と前記第２の構造体を保持する第３の構造体とを備え、前記第１の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第２の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第１、第２の構造体を前記第３の構造体が保持した状態で、該第３の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。
【００２１】
この核酸抽出装置によれば、核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体とを第３の構造体に保持させることで、これら第１、第２、第３の構造体を纏めて装置本体から取り外すことができる。これにより、カートリッジや容器の装填作業や試料液の注入作業等の細かい操作を手許で簡単に行うことができる。また、事前に次のサンプルを分注して準備しておくことが可能となり、装置の稼働率を向上することができる。
【００２２】
（２） 前記第１及び第２の構造体が前記第３の構造体に保持された場合に、前記第１の構造体に保持された前記核酸抽出カートリッジが、前記第２の構造体に保持された前記廃液容器に対向配置されていることを特徴とする（１）記載の核酸抽出装置。
【００２３】
この核酸抽出装置によれば、第１の構造体に保持された核酸抽出カートリッジが、第２の構造体に保持された廃液容器に対向配置されることにより、第１と第２の構造体を第３の構造体に保持させた初期状態における相互位置関係が、核酸抽出処理の最初の処理におけるセッティング位置であることにより、核酸抽出処理を円滑にし、タクトアップが図られる。
【００２４】
（３） 前記第２の構造体を前記第１の構造体に対して相対移動させ、前記核酸抽出カートリッジの下方に前記廃液容器と前記回収容器のいずれかを配置させる移動手段を備えたことを特徴とする（１）又は（２）記載の核酸抽出装置。
【００２５】
この核酸抽出装置によれば、移動手段の駆動により核酸抽出カートリッジの下方に廃液容器と回収容器のいずれかを配置させて核酸抽出処理を自動で行うことができる。
【００２６】
（４） 前記核酸抽出カートリッジ、前記廃液容器、及び前記回収容器の組が、それぞれ複数組備えられたことを特徴とする（２）又は（３）記載の核酸抽出装置。
【００２７】
この核酸抽出装置によれば、一連の核酸抽出処理を行う同一組の核酸抽出カートリッジ、廃液容器、回収容器がそれぞれ対応した組毎に配置される。これにより、カートリッジや容器の装填作業や試料液の注入作業等を、誤って別の組のものにすることなく、確実に作業を行うことができる。
【００２８】
（５） 前記第３の構造体の両脇側に一対の把持部材を備えたことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００２９】
この核酸抽出装置によれば、一対の把持部材を備えることで、作業者の利き手によらず、安定して第１，第２、第３の構造体を支持することができ、取り扱い性が向上する。
【００３０】
（６） 少なくとも前記第３の構造体の前記装置本体への装着位置近傍における前記装置本体の正面側方に、前記第３の構造体の側方空間を確保するため、該装置本体の正面側から背面側に窪む凹部を備えたことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００３１】
この核酸抽出装置によれば、装置本体の正面側方に凹部を備えて、第３の構造体の側方空間を確保することで、第３の構造体の装置本体への脱着動作を、装置本体側に干渉することなく、容易に行うことができ、作業性が高められる。
【００３２】
（７） 前記第２の構造体を前記第３の構造体に保持させる際、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に挿入する挿入経路の途中に、前記第２の構造体の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段を備えたことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００３３】
この核酸抽出装置によれば、挿入方向規制手段を備えることで、第２の構造体を第３の構造体に対して、間違った方向から挿入することを防止でき、誤動作の原因となることを回避できる。もって、常に正確で確実な核酸抽出処理を行うことができる。
【００３４】
（８） 前記挿入方向規制手段が、前記第３の構造体の挿入経路における内側側壁の片側に、該内側側壁から突設された第１の突起と、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に前記特定方向に挿入した場合に、前記第３の構造体の第１の突起とは反対側の内側側壁に対面する前記第２の構造体の外側壁面に突設された第２の突起と、を有し、前記第１の突起と前記第２の突起とが、前記第２の構造体が前記特定方向に挿入された場合は干渉せず、特定方向とは逆の方向に挿入された場合に相互に干渉して挿入動作を規制することを特徴とする（７）記載の核酸抽出装置。
【００３５】
この核酸抽出装置によれば、第１の突起と第２の突起を設けることで、簡単な構成でありながら、確実に間違った方向からの挿入を防止することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の核酸抽出装置によれば、効率よく、簡便かつ迅速で、自動化適性に優れ、再現性の高い核酸抽出処理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に本発明に係る核酸抽出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は核酸抽出装置の一実施形態であって前面カバーが開放された状態を示す斜視図、図２は前面カバーが閉じられた状態にある核酸抽出装置の外観斜視図、図３は核酸抽出装置の移動ヘッドの概略構成図、図４は核酸抽出装置の概略ブロック構成図、図５は保持機構の斜視図、図６は保持機構の分解斜視図である。
【００３８】
本核酸抽出装置１００は、容器内にフィルター部材を収容した核酸抽出カートリッジ（以降は単にカートリッジと称する）１１、廃液を収容する廃液容器１２（図６参照）、及び核酸を含む回収液を収容する回収容器１３（図６参照）をそれぞれ複数配列させて保持する保持機構３と、カートリッジ１１に単一の加圧ノズル４１から加圧エアを導入する加圧エア供給機構４（図３参照）と、カートリッジ１１に洗浄液及び回収液をそれぞれ分注する分注ノズル５１を有する分注機構５（図３参照）と、加圧エア供給機構４の加圧ノズル４１と保持機構３とを相対移動させる移動機構７とを備えて構成される。フィルター部材は、核酸吸着性多孔質体（ここでは核酸吸着性多孔性膜）が用いられる。
【００３９】
そして、この核酸抽出装置１００では、(1)核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内に核酸を吸着させる工程、(2)該核酸吸着性多孔性膜を、核酸が吸着した状態で洗浄する工程、及び(3)回収液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内から核酸を分離させる工程を順次実施するものである。
なお、本実施形態の核酸抽出装置１００に用いられるカートリッジは、図２１において既に説明したものと同様のカートリッジ１１が用いられる。
【００４０】
核酸抽出装置１００は、図１〜図４に示すように、装置本体２に、保持機構３と、カートリッジ１１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構４と、カートリッジ１１に洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注する分注機構５等を備えてなる。
【００４１】
上記装置本体２は、保持機構３、加圧エア供給機構４、分注機構５に加えて、及び移動機構７等を収容すると共に天面に操作パネル７１を供え前面側が開放された箱状の本体部７５と、本体部７５の開放面を覆う前面カバー７３と、を備える。本体部７５の正面側方の壁７５ｂには、正面側から背面側に窪む凹部７５ａが設けられている。これにより、容器保持台６３の側方に作業空間を確保して、後述する容器保持台６３を装置本体２に脱着する際、容器保持台６３を把持する手などが本体部７５に干渉することを防止して、作業性を向上している。
【００４２】
次に、保持機構３、加圧エア供給機構４、分注機構５を具体的に説明する。
＜保持機構＞
保持機構３は、図５及び図６に示すように、第１の構造体であるカートリッジホルダ６１と、第２の構造体である容器ホルダ６２と、第３の構造体である容器保持台６３とからなる。容器保持台６３には、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２がそれぞれ位置決めされた状態で載置される。カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２が載置された容器保持台６３は、更に、載置台６４上に載置される。
【００４３】
図７に示すように、容器ホルダ６２の容器交換移動（前後動）は、装置本体２の後壁２８から前方に突出し、前後方向及び上下方向に移動自在に設置された作動部材３１が、容器交換モータ３２（ＤＣモータ）の駆動に応じて移動することで行われる（図４参照）。この前後動により、カートリッジホルダ６１に保持されたカートリッジ１１の下方に、回収容器１３が位置したり、廃液容器１２が位置するようになる。上記容器交換モータ３２の作動は位置センサ３３ａ，３３ｂの検出に応じて制御される。
【００４４】
載置台６４は、略矩形枠状に形成された基部６４ａから両側壁６４ｂ，６４ｃが上方に突出して設けられている。両側壁６４ｂ，６４ｃの後端上部には、略逆Ｕ字形のフック部６４ｄが後方に突出して形成されている。
【００４５】
ここで、図８は装置本体の斜視図であり、（ａ）は装置本体に載置台が取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は更に保持機構が載置台に載置された状態を示す斜視図である。
図８（ａ）に示すように、載置台６４は、フック部６４ｄを装置本体２の後壁２８に形成された矩形係止穴２８ａ（図７参照）に挿入、係合することにより、基部６４ａが作動部材３１の下方に位置すると共に、両側壁６４ｂ，６４ｃが作動部材３１の両脇側に配置されるようにして装置本体２に設置される。従って、作動部材３１は、両側壁６４ｂ，６４ｃの間で前後方向及び上下方向に自在に移動する。
【００４６】
そして、図８（ｂ）に示すように、カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３が一体に組み付けられた保持機構３が、装置本体２に設置された載置台６４上に載置される。
【００４７】
カートリッジホルダ６１は、ステンレス鋼板などを略コの字形に折り曲げて形成した台部６５と、プレート材６６とを備え、２分割構造に構成されている。台部６５の両側壁６５ａ，６５ｂの下端は、互いに離間する方向に折り曲げられて支持部６５ｃを形成する。また、両側壁６５ａ，６５ｂの後端上部には、略逆Ｕ字形の係止溝６５ｇ、６５ｈを有する係止部６５ｆ、６５ｊが形成されている（図５，図６参照）。これら係止部６５ｆ、６５ｊは、係止ロッド７６及び係止ロッド７６の切欠溝７６ａにそれぞれ係合して位置決めされる。
【００４８】
具体的には、図９〜図１１に示すように、係止溝６５ｇが係止ロッド７６の外周に係合すると共に、係止溝６５ｈが係止ロッド７６の切欠溝７６ａに係合した状態で載置台６４に載置される。係止溝６５ｈが切欠溝７６ａに係合することにより、カートリッジホルダ６１、即ち、保持機構３は、横方向の位置が規制されつつ、前後方向の移動が制限される。このとき、カートリッジホルダ６１は、支持部６５ｃが載置台６４の両側壁６４ｂ，６４ｃの上面６４ｅに当接して上下方向位置が決められる。
【００４９】
両側壁６５ａ，６５ｂを連結する中間部６５ｄの後端は、更に略コの字形に折り曲げられると共に、Ｖ字形に形成された複数（図に示す実施形態においては８箇所）のＶ字保持溝６５ｅを備える。
【００５０】
プレート材６６は、台部６５のＶ字保持溝６５ｅに対して離接する方向に移動自在に構成されており、内蔵するコイルバネ（図示せず）によってＶ字保持溝６５ｅに接近する方向に付勢されている。また、プレート材６６は、台部６５のＶ字保持溝６５ｅに対応する位置にＶ字形の保持部（図示せず）が複数形成されており、台部６５のＶ字保持溝６５ｅとプレート材６６の保持部との間にコイルバネの弾性力によってカートリッジ１１を挟持するようになっている。即ち、台部６５のＶ字保持溝６５ｅ、プレート材６６の保持部、及びコイルバネによりカートリッジ１１の把持機構が構成される。
【００５１】
把持機構により挟持されたカートリッジ１１は、筒状本体１１ａの側部両側に形成された突起１１ｄ（図２１参照）がプレート材６６の係合部（不図示）に係合保持される。コイルバネの弾性力に抗してプレート材６６を移動させると、突起１１ｄとの係合が解除されてカートリッジ１１を全部同時に下方に落下廃棄するようになっている。また、プレート材６６の各保持部に相当する位置には、数字が昇順に記載されており、保持されたカートリッジ１１が個別に容易に識別できるようになっている。
【００５２】
容器保持台６３は、図６に示すように、リブ６３ｃ，６３ｄにより連結されて一対の側壁６３ａ，６３ｂが対向配置されている。リブ６３ｃは、更に両側方に延設されて一対の把持部材６３ｅが形成されている。また、一対の側壁６３ａ，６３ｂの内壁面下部には、互いに対向する一対の支持リブ６３ｆが水平方向に沿って形成されており、支持リブ６３ｆ上に容器ホルダ６２を載置可能となっている。支持リブ６３ｆの上面両端は、上方に突出する突起６３ｇが形成されており、支持リブ６３ｆ上に載置された容器ホルダ６２が突起６３ｇに当接して前後方向の位置決めがなされる。更に、一対の側壁６３ａ，６３ｂの外壁面前方には、上下方向に縦リブ６３ｈが形成されている。カートリッジホルダ６１は、両側壁６５ａ，６５ｂが容器保持台６３の一対の側壁６３ａ，６３ｂを挟持しつつ、縦リブ６３ｈと把持部材６３ｅの間に上方から挿入され、位置決めされた状態で容器保持台６３に載置される。
【００５３】
容器ホルダ６２は、その天面で横方向に延びる廃液容器保持孔６２ａと回収容器保持孔６２ｂとを平行２列に備え、後側の廃液容器保持孔６２ａに複数の廃液容器１２が、前側の回収容器保持孔６２ｂに複数の回収容器１３がそれぞれ列状に保持される。廃液容器保持孔６２ａ及び回収容器保持孔６２ｂはカートリッジホルダ６１の把持機構（Ｖ字保持溝６５ｅ）と等ピッチで等位置に配設され、保持された各カートリッジ１１の下方にそれぞれ廃液容器１２及び回収容器１３が位置するように設定されている。
【００５４】
２列に形成された廃液容器保持孔６２ａと回収容器保持孔６２ｂとの間の天面６２ｃには、カートリッジホルダ６１に記載された数字と対応する数字が昇順で記載されている。これにより、カートリッジホルダ６１に保持されているカートリッジ１１と、容器ホルダ６２に保持された廃液容器１２及び回収容器１３とを１対１に対応させて識別することができる。また、容器ホルダ６２の底面には、一対の位置決め孔６２ｄが形成されている。 なお、この廃液容器１２と回収容器１３とは混同防止のためにサイズ、形状等が異なったものを使用するのが好ましい。
【００５５】
図５に示すように、カートリッジホルダ６１は、両側壁６５ａ，６５ｂが容器保持台６３の一対の側壁６３ａ，６３ｂを挟持するように容器保持台６３の上方から挿入されて載置される。また、容器ホルダ６２は、容器保持台６３の手前側の開口から挿入されて一対の支持リブ６３ｆ上に載置される。これにより、カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３が一体に組み付けられて保持機構３が構成される。保持機構３は、装置本体２に設置された載置台６４に載置されるが、このとき、カートリッジホルダ６１の支持部６５ｃは、載置台６４の両側壁６４ｂ，６４ｃの上面６４ｅに当接して保持される。
【００５６】
なお、カートリッジホルダ６１は、図５のように容器ホルダ６２が容器保持台６３の一対の支持リブ６３ｆ（図６参照）上に載置されている下降した位置では、カートリッジホルダ６１に保持されたカートリッジ１１の排出部１１ｃの下端（図２１参照）は、容器ホルダ６２にセットされた廃液容器１２及び回収容器１３より上方に位置している。容器ホルダ６２がパルスモータ等の昇降モータ４７（図４参照））の駆動により昇降動作されて、容器ホルダ６２がフォトセンサ４８ａ〜４８ｃの検出に伴う制御により昇降移動されると、これにより、容器ホルダ６２が上昇した際にカートリッジ１１の排出部１１ｃが廃液容器１２又は回収容器１３の内部に所定量挿入されるようになる。
【００５７】
＜加圧エア供給機構＞
加圧エア供給機構４は、図４に示すように、容器ホルダ６２に対して昇降移動する可動体としての移動ヘッド４０と、この移動ヘッド４０に設置された単一の加圧ノズル４１と、加圧エアを発生するエアポンプ４３と、リリーフバルブ４４と、加圧ノズル４１側に設置され給気経路を開閉する開閉バルブ４５と、加圧ノズル４１側に設置された圧力センサ４６と、加圧ノズル４１を昇降動作させるノズル昇降手段を備えている。ノズル昇降手段は、パルスモータ等のノズル昇降モータ８１とこれに接続されるネジ−ナット機構により昇降動作を実現している。この構成により、順次カートリッジ１１に加圧エアを送給する。そして、エアポンプ４３と、リリーフバルブ４４と、加圧ノズル４１はそれぞれ制御部７０からの制御指令に基づいて動作する。
【００５８】
移動ヘッド４０は、装置本体２の内部に設置された移動手段としてのパルスモータ等のヘッド移動モータ２６（図３，図４参照）、ヘッド移動モータ２６により回転駆動される駆動側プーリ２７、回転自在でテンション調整を行う従動側プーリ（図示せず）、駆動側プーリ２７と従動側プーリとの間を懸架されるタイミングベルト２９とを備えている。なお、ヘッド移動モータ２６は、フォトセンサ２５ａ〜２５ｃの検出に伴う制御により駆動され、カートリッジ１１の配列方向に沿って移動ヘッド４０を移動させる。
【００５９】
加圧ノズル４１は移動ヘッド４０に上下移動可能にかつ下方に付勢されて設置され、加圧ノズル４１の下方先端の外周面は、円錐形状とされている。これにより、加圧ノズル４１が下降移動した際に、カートリッジホルダ６１にセットされたカートリッジ１１の上部開口１１ｅに、加圧ノズル４１先端で当接させることで、カートリッジ１１のテーパ状にカットされた傾斜面１１ｆが、加圧ノズル４１の先端の円錐面と密着してカートリッジ１１内を密閉する。この密封状態の下で、漏れのないカートリッジ１１内への加圧エア送給が可能となる。
【００６０】
リリーフバルブ４４はエアポンプ４３と開閉バルブ４５との間の通路のエアを排出する際に大気開放作動される。開閉バルブ４５は選択的に開作動されて、エアポンプ４３からの加圧エアが加圧ノズル４１を経てカートリッジ１１内に導入されるようにエア回路が構成されている。以上の構成により、エアポンプ４３からカートリッジ１１までの間に給気流路が形成される。
【００６１】
＜分注機構＞
分注機構５は、図１、図３、図４，及び図７に示すように、カートリッジホルダ６１上をカートリッジ１１の並び方向に移動可能な前述の移動ヘッド４０に、一体に搭載された洗浄液分注ノズル５１ｗ及び回収液分注ノズル５１ｒと、洗浄液ボトル５６ｗに収容された洗浄液Ｗを洗浄液分注ノズル５１ｗに給送する洗浄液供給ポンプ５２ｗと、回収液ボトル５６ｒに収容された回収液Ｒを回収液分注ノズル５１ｒに給送する回収液供給ポンプ５２ｒと、廃液容器台２３に載置された廃液容器５７等を備える。
【００６２】
移動ヘッド４０は、ヘッド移動モータ２６（図４参照）によって各カートリッジ１１上で順次停止し、復帰状態では廃液容器５７上に停止して、各カートリッジ１１上の空間を空けるように駆動制御される。各カートリッジ１１上の空間が空くことによって、作業性が大きく向上される。
【００６３】
洗浄液分注ノズル５１ｗ及び回収液分注ノズル５１ｒは先端が下方に向けて屈曲され、洗浄液分注ノズル５１ｗは、バルブ５５ｗを介して洗浄液供給ポンプ５２ｗに接続され、洗浄液供給ポンプ５２ｗは洗浄液ボトル５６ｗに接続されている。回収液分注ノズル５１ｒは、バルブ５５ｒを介して回収液供給ポンプ５２ｒに接続され、回収液供給ポンプ５２ｒは回収液ボトル５６ｒに接続されている。洗浄液ボトル５６ｗ及び回収液ボトル５６ｒは、操作性を高めるために、それぞれ装置本体２の前面側に装着されている。洗浄液供給ポンプ５２ｗ及び回収液供給ポンプ５２ｒはチューブポンプで構成され、それぞれポンプモータ５３ｗ，５３ｒ（パルスモータ）によってセンサ５４ｗ，５４ｒの位置検出に基づいて所定量の洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注するように駆動制御される。これら、ポンプモータ５３ｗ，５３ｒ、及びバルブ５５ｗ，５５ｒは、制御部７０からの指令に基づいて動作する。
【００６４】
洗浄液Ｗ又は回収液Ｒを分注する場合には、バルブ５５ｗ又は５５ｒを開き、ポンプモータ５３ｗ又は５３ｒを駆動して洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒのロータ部材を回転作動させる。これにより、洗浄液Ｗ又は回収液Ｒを洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒにより吸引してバルブ５５ｗ又は５５ｒを通じて洗浄液分注ノズル５１ｗ又は回収液分注ノズル５１ｒより吐出させる。この吐出時には、洗浄液分注ノズル５１ｗ又は回収液分注ノズル５１ｒをカートリッジ１１上に移動させておく。これにより、所定量の洗浄液Ｗ又は回収液Ｒがカートリッジ１１に分注される。
【００６５】
洗浄液ボトル５６ｗ及び回収液ボトル５６ｒは、容器本体５６ｗｂ，５６ｒｂとキャップ５６ｗｕ，５６ｒｕよりなり、両キャップ５６ｗｕ，５６ｒｕにはそれぞれ細パイプ状の吸引チューブ５８ｗ，５８ｒが設置され、該吸引チューブ５８ｗ，５８ｒの下端が容器本体５６ｗｂ，５６ｒｂの底部近傍に開口して、洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒの作動に応じて洗浄液Ｗ、回収液Ｒを吸い上げるようになっている。
【００６６】
上記のような各機構３〜５は、装置本体２の上部に設置された操作パネル７１の入力操作に対応して、連係された制御部７０（図４参照）によって制御される。つまり、制御部７０に接続された記憶部７２に予め記憶されているプログラムに基づいて駆動制御される。また、図１及び図２に示すように、各機構３〜５は、装置本体２に対して開閉自在に配設された前面カバー７３で装置本体２の前面を覆うことにより装置本体２内に収容される。
【００６７】
次に、上記構成の核酸抽出装置１００による抽出動作について、具体的に説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、載置台６４のフック部６４ｄを装置本体２の後壁２８に形成された矩形係止穴２８ａ（図７参照）に挿入、係合して、基部６４ａを作動部材３１の下方に位置させ、且つ両側壁６４ｂ，６４ｃが作動部材３１の両側を挟持するように装置本体２に設置する。
【００６８】
次いで、図１２（ａ）に示すように、装置本体２外に取り出された保持機構３のカートリッジホルダ６１にカートリッジ１１をセットして容器保持台６３に載置する。なお、ここではカートリッジ１１を最大数用いる場合（図示例では８個）を説明する。また、容器ホルダ６２の廃液容器保持孔６２ａ及び回収容器保持孔６２ｂに、それぞれ廃液容器１２及び回収容器１３を挿入して保持し、該容器ホルダ６２を容器保持台６３の手前側の開口から挿入して一対の支持リブ６３ｆ上に載置する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、廃液容器１２の上方にカートリッジ１１が位置した状態で保持機構３が組み付けられる。この状態において、溶解処理された試料液Ｓをピペット等によって各カートリッジ１１に順次注入する。
【００６９】
上述した準備作業は、装置本体２外に配置された作業台などの広く開放された場所で行われるので、狭い装置本体内で作業が行われる従来の核酸抽出装置と比較して極めて作業が容易であり、効率よく行うことができる。これにより、試料液Ｓの注入時に、ピペットや試料液Ｓが隣接するカートリッジ１１などに触れてコンタミネーションを生じることが防止される。
【００７０】
また、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を容器保持台６３と共に装置本体２から取り出し可能な構成とすることで、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２に記載された数字を参照しながらカートリッジ１１、廃液容器１２及び回収容器１３がそれぞれ対応するように、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を手許に並べて配置することが容易となる。そして、この状態で各容器１１，１２，１３の装填作業や試料液Ｓの注入作業等の細かい操作を行うことにより、カートリッジ１１、廃液容器１２及び回収容器１３の誤装填や誤った容器に試料液Ｓを注入する等の誤操作を防止できる。
【００７１】
このように組み付けられた保持機構３は、図８（ｂ）に示すように、装置本体２に設置された載置台６４に載置される。この状態においては、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、係止ロッド７６及び切欠溝７６ａの外周上面と、係止溝６５ｇ及び係止溝６５ｈの底面（図１１においては上面）との間に、隙間Ｃが形成される。
【００７２】
これにより、カートリッジホルダ６１は載置台６４の上面６４ｅによって安定して保持され、カートリッジホルダ６１の上下方向位置が決まる。従って、加圧ノズル４１を下降移動させ、カートリッジホルダ６１にセットされたカートリッジ１１の上端開口１１ｅに加圧ノズル４１先端を当接させても、カートリッジホルダ６１の姿勢は安定しており、傾くことはない。
なお、このときの移動ヘッド４０は、廃液容器５７の直上に位置して、カートリッジ１１上の空間を空けている。
【００７３】
また、昇降モータ４７（図４参照）の駆動により作動部材３１が上昇動作すると、容器ホルダ６２の一対の位置決め孔６２ｄに一対の位置決めピン３１ａが嵌合して作動部材３１と容器ホルダ６２との相対位置が位置決めされる。
【００７４】
保持機構３の載置台６４への搭載作業は、図１３に示すように、一対の把持部材６３ｅを両手７７、７８で把持して行ってもよく、また、図１４に示すように、利き手である右手７７で一方の把持部材６３ｅを把持して行ってもよい。把持部材６３ｅは容器保持台６３の両側に配設されているので、当然ながら、左手が利き手である場合は、左手で把持部材６３ｅを把持してもよいことは言うまでもない。いずれの搭載作業においても、本体部７５の正面側方の壁７５ｂには、正面側から背面側に窪む凹部７５ａが設けられて作業空間が確保されているので、保持機構３を装置本体２に脱着する際、容器保持台６３を把持する手７７，７８などが本体部７５に干渉することはなく、作業を容易にすることができる。
【００７５】
なお、上記説明においては、保持機構３に保持されたカートリッジ１１に溶解処理された試料液Ｓを注入した後、保持機構３を載置台６４に載置するようにしたが、保持機構３を載置台６４上に載置した後、装置本体２内でカートリッジ１１に試料液Ｓを注入することもできる。
【００７６】
その後、操作パネル７１の操作によって装置を作動させると、移動ヘッド４０がカートリッジ１１の直上位置まで移動する。そして、所定のカートリッジの直上に加圧ノズル４１を配置させ、加圧エア供給機構４のノズル昇降モータ８１の駆動によって移動ヘッド４０の加圧ノズル４１を下降移動させて加圧ノズル４１の先端外周面をカートリッジ１１の傾斜面１１ｆ（図２１参照）に密着させる。
【００７７】
そして、作動部材３１の駆動により、容器ホルダ６２が上昇してカートリッジ１１の下端排出部１１ｃを廃液容器１２内に所定量挿入させて（図１５（ａ）参照）、排出液が飛散等によって外部に漏れてコンタミネーションの原因とならないようにする。
【００７８】
その後、加圧エアの供給が行われる。制御部７０の指令により、開閉バルブ４５が閉状態でエアポンプ４３が駆動され、開閉バルブ４５が開作動される。そして、加圧ノズル４１を通して１番目のカートリッジ１１にエアポンプ４３からの加圧エアが所定量供給される。
次いで、開閉バルブ４５を閉作動するのに続いて、加圧ノズル４１をノズル昇降モータ８１により上昇させてヘッド移動モータ２６を駆動して移動ヘッド４０をカートリッジ１１の配列ピッチ分移動させる。そして、次の２番目のカートリッジ１１に対して同様に加圧エアを所定量供給する。
【００７９】
圧力が作用した試料液Ｓは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通って核酸が吸着保持され、その他の液状成分は下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。試料液Ｓが全て核酸吸着性多孔膜１１ｂを通過すると圧力が液排出完了圧力以下に低下し、圧力センサ４６によってカートリッジ１１の抽出終了が検出される。この工程をカートリッジ１１の数だけ繰り返し行う。
【００８０】
次に、洗浄処理に移行する。上記加圧エア供給後に移動ヘッド４０を上昇させて、最初のカートリッジ１１上へ戻す。そして、移動ヘッド４０の洗浄液分注ノズル５１ｗを１番目のカートリッジ１１上で停止させて洗浄液Ｗを所定量分注し、移動ヘッド４０を次のカートリッジ１１上に移動させて順次洗浄液Ｗを分注する。全部のカートリッジ１１への洗浄液Ｗの分注が終了すると、移動ヘッド４０を最初のカートリッジ１１上へ戻す。
次に、移動ヘッド４０の加圧ノズル４１が下降して、加圧ノズル４１の下端部がカートリッジ１１の上端開口１１ｅに圧接して密閉してから、前述と同様に開閉バルブ４５を開作動してカートリッジ１１に加圧エアを供給する。圧力が作用した洗浄液Ｗは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通って核酸以外の不純物の洗浄除去を行い、洗浄液Ｗは下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。全部のカートリッジ１１における洗浄液Ｗが全て核酸吸着性多孔膜１１ｂを通過して排出されると、移動ヘッド４０が初期の位置まで作動される。なお、洗浄処理を複数回行う場合には上記動作を繰り返す。
【００８１】
次に、回収処理に移行する。まず洗浄処理後の前記移動ヘッド４０の戻り動作に同期して、容器ホルダ６２が昇降モータ４７により下降動作して、カートリッジ１１の下端排出部１１ｃが廃液容器１２から外れた後、作動部材３１を容器交換モータ３２の駆動により移動させて容器ホルダ６２を後退移動させる。このようにして、カートリッジ１１の下方に回収容器１３を位置させる容器交換を行う。
【００８２】
続いて、図１５（ｂ）に示すように、容器ホルダ６２を昇降モータ４７により上昇させて、カートリッジ１１の下端が回収容器１３内に挿入されている状態に保持する。そして、移動ヘッド４０を移動させて回収液分注ノズル５１ｒを１番目のカートリッジ１１上に停止させて回収液Ｒを所定量分注し、移動ヘッド４０を次のカートリッジ１１に移動させて順次回収液Ｒの分注を行う。全部のカートリッジ１１への回収液Ｒの分注が終了すると、前述と同様の加圧エアの供給を各カートリッジ１１に対して実施する。
加圧エアが前述同様に供給され、圧力が作用した回収液Ｒは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通ってそれに吸着されている核酸を離脱させて、回収液Ｒとともに核酸が下端部の排出部１１ｃより回収容器１３に排出される。全部のカートリッジ１１における回収液Ｒが全て回収容器１３に排出されると、移動ヘッド４０が最初の廃液容器５７直上の待避位置に移動して、一連の動作が終了する。
【００８３】
抽出動作が終了した容器ホルダ６２は昇降モータ４７の駆動により下降して容器ホルダ６２の位置決め孔６２ｄと作動部材３１の位置決めピン３１ａとの嵌合が解除され、保持機構３（カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３）は装置本体２から纏めて取り出される。そして、カートリッジ１１及び廃液容器１２はカートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２より取り出されて廃棄される。一方、回収容器１３は容器ホルダ６２より取り出され、必要に応じて蓋がされて、次の核酸分析処理等が施される。
【００８４】
ここで、エアポンプ４３からカートリッジ１１に供給するエアは、試料液、洗浄液、回収液液体等の性状に影響を及ぼさなければ、他のいかなる気体であってもよい。
また、保持機構３（カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３）を複数組備えておけば、上述した核酸抽出動作中に次の試料液Ｓの準備作業を行うことができ、より効率的な連続抽出作業が可能となる。
【００８５】
＜変形例＞
次に、図１６から図１８を参照して保持機構の変形例について説明する。
図１６は変形例の保持機構の斜視図、図１７は容器ホルダが正しい方向から装填される状態を示す平面図、図１８は容器ホルダが誤った方向から装填される状態を示す平面図である。
【００８６】
図１６に示すように、変形例の容器ホルダ６２は、上下方向に延設された縦突起６２ｅが一方の外側壁面に突設されている。また、容器保持台６３には、容器ホルダ６２が正しい方向に挿入された場合に、縦突起６２ｅと反対側になる側壁６３ａの内側に、前後方向に延設された横突起６３ｋが内方に突出して形成されている。容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとにより、容器ホルダ６２の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段が構成される。
なお、その他の部分については、前述した保持機構３と同様であるので、同一部分には同一符合または相当符合を付して説明を簡略化または省略する。
【００８７】
図１７に示すように、容器ホルダ６２を正しい方向から容器保持台６３に挿入する場合（図１７（ａ）参照）、容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとは互いに逆方向に位置するので干渉することはなく、容器ホルダ６２は容器保持台６３の正規位置に搭載される（図１７（ｂ）参照）。しかし、図１８に示すように、容器ホルダ６２が誤った方向から容器保持台６３に挿入されると（図１８（ａ）参照）、容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとが互いに干渉して挿入することができず、作業者は挿入方向が誤っていることを容易に認識することができる（図１８（ｂ）参照）。これにより、容器ホルダ６２の誤挿入が防止されて、常に正確、且つ確実な核酸抽出処理を行うことができる。
【００８８】
次に、上記のカートリッジ１１が備える核酸吸着性多孔膜（核酸吸着性多孔質体）１１ｂについて詳細に説明する。
上記カートリッジ１１に内有する核酸吸着性多孔膜１１ｂは、基本的には核酸が通過可能な多孔性であり、その表面は試料液中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液による洗浄時にはその吸着を保持し、回収液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なる。
【００８９】
上記核酸抽出カートリッジ１１に内有する核酸吸着性多孔膜１１ｂは、イオン結合が実質的に関与しない相互作用で核酸が吸着する多孔性膜である。これは、多孔性膜側の使用条件で「イオン化」していないことを意味し、環境の極性を変化させることで、核酸と多孔性膜が引き合うようになると推定される。これにより分離性能に優れ、しかも洗浄効率よく、核酸を単離精製することができる。好ましくは、核酸吸着性多孔性膜は、親水基を有する多孔性膜であり、環境の極性を変化させることで、核酸と多孔性膜の親水基同士が引き合うようになると推定される。
【００９０】
親水基とは、水との相互作用を持つことができる有極性の基（原子団）を指し、核酸の吸着に関与する全ての基（原子団）が当てはまる。親水基としては、水との相互作用の強さが中程度のもの（化学大事典、共立出版（株）発行、「親水基」の項の「あまり親水性の強くない基」参照）が良く、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、オキシエチレン基等を挙げることができる。好ましくは水酸基である。
【００９１】
ここで、親水基を有する多孔性膜とは、多孔性膜を形成する材料自体が、親水性基を有する多孔性膜、または多孔性膜を形成する材料を処理またはコーティングすることによって親水基を導入した多孔性膜を意味する。多孔性膜を形成する材料は有機物、無機物のいずれでも良い。例えば、多孔性膜を形成する材料自体が親水基を有する有機材料である多孔性膜、親水基を持たない有機材料の多孔性膜を処理して親水基を導入した多孔性膜、親水基を持たない有機材料の多孔性膜に対し親水基を有する材料でコーティングして親水基を導入した多孔性膜、多孔性膜を形成する材料自体が親水基を有する無機材料である多孔性膜、親水基を持たない無機材料の多孔性膜を処理して親水基を導入した多孔性膜、親水基を持たない無機材料の多孔性膜に対し親水基を有する材料でコーティングして親水基を導入した多孔性膜等を、使用することができるが、加工の容易性から、多孔性膜を形成する材料は有機高分子等の有機材料を用いることが好ましい。
【００９２】
親水基を有する材料の多孔性膜としては、水酸基を有する有機材料の多孔性膜を挙げることができる。水酸基を有する有機材料の多孔性膜としては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等で、形成された多孔性膜を挙げることができるが、特に多糖構造を有する有機材料の多孔性膜を好ましく使用することができる。
【００９３】
水酸基を有する有機材料の多孔性膜として、好ましくは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物から成る有機高分子の多孔性膜を使用することができる。アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物として、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物、トリアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物、ジアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物を好ましく使用する事ができる。
特にトリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物を好ましく使用することができる。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比（質量比）は、９９：１〜１：９９である事が好ましく、９０：１０〜５０：５０である事がより好ましい。
【００９４】
更に好ましい、水酸基を有する有機材料としては、特開２００３−１２８６９１号公報に記載の、アセチルセルロースの表面鹸化物が挙げられる。アセチルセルロースの表面鹸化物とは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理したものであり、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の鹸化物、トリアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物、ジアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物も好ましく使用することができる。より好ましくは、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の鹸化物を使用することである。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の混合比（質量比）は、９９：１〜１：９９であることが好ましい。更に好ましくは、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の混合比は、９０：１０〜５０：５０であることである。この場合、鹸化処理の程度（鹸化率）で固相表面の水酸基の量（密度）をコントロールすることができる。核酸の分離効率をあげるためには、水酸基の量（密度）が多い方が好ましい。例えば、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロースの場合には、鹸化率（表面鹸化率）が約５％以上であることが好ましく、１０％以上であることが更に好ましい。また、水酸基を有する有機高分子の表面積を大きくするために、アセチルセルロースの多孔性膜を鹸化処理することが好ましい。この場合、多孔性膜は、表裏対称性の多孔性膜であってもよいが、裏非対称性の多孔性膜を好ましく使用することができる。
【００９５】
鹸化処理とは、アセチルセルロースを鹸化処理液(例えば水酸化ナトリウム水溶液)に接触させることを言う。これにより、鹸化処理液に接触したアセチルセルロースの部分に、再生セルロースとなり水酸基が導入される。こうして作成された再生セルロースは、本来のセルロースとは、結晶状態等の点で異なっている。
又、鹸化率を変えるには、水酸化ナトリウムの濃度を変えて鹸化処理を行えば良い。鹸化率は、ＮＭＲ、ＩＲ又はＸＰＳにより、容易に測定することができる（例えば、カルボニル基のピーク減少の程度で定めることができる）。
【００９６】
親水基を持たない有機材料の多孔性膜に親水基を導入する方法として、ポリマー鎖内または側鎖に親水基を有すグラフトポリマー鎖を多孔性膜に結合することができる。
有機材料の多孔性膜にグラフトポリマー鎖を結合する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、多孔性膜を起点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマー鎖とする２つの方法がある。
【００９７】
まず、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる方法においては、ポリマーの末端または側鎖に多孔性膜と反応する官能基を有するポリマーを使用し、この官能基と、多孔性膜の官能基とを化学反応させることでグラフトさせることができる。多孔性膜と反応する官能基としては、多孔性膜の官能基と反応し得るものであれば特に限定はないが、例えば、アルコキシシランのようなシランカップリング基、イソシアネート基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、エポキシ基、アリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等を挙げることができる。
【００９８】
ポリマーの末端、または側鎖に反応性官能基を有するポリマーとして特に有用な化合物は、トリアルコキシシリル基をポリマー末端に有するポリマー、アミノ基をポリマー末端に有するポリマー、カルボキシル基をポリマー末端に有するポリマー、エポキシ基をポリマー末端に有するポリマー、イソシアネート基をポリマー末端に有するポリマーが挙げられる。この時に使用されるポリマーとしては、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、具体的には、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン等を挙げることができる。
【００９９】
多孔性膜を基点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させ、グラフトポリマー鎖を形成させる方法は、一般的には表面グラフト重合と呼ばれる。表面グラフト重合法とは、プラズマ照射、光照射、加熱等の方法で基材表面上に活性種を与え、多孔性膜と接するように配置された重合可能な二重結合を有する化合物を重合によって多孔性膜と結合させる方法を指す。
基材に結合しているグラフトポリマー鎖を形成するのに有用な化合物は、重合可能な二重結合を有しており、核酸の吸着に関与する親水基を有するという、２つの特性を兼ね備えていることが必要である。これらの化合物としては、分子内に二重結合を有していれば、親水基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーのいずれの化合物をも用いることができる。特に有用な化合物は親水基を有するモノマーである。
特に有用な親水基を有するモノマーの具体例としては、次のモノマーを挙げることができる。例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート等の水酸性基含有モノマーを特に好ましく用いることができる。また、アクリル酸、メタアクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー、もしくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩も好ましく用いることができる。
【０１００】
親水基を持たない有機材料の多孔性膜に親水基を導入する別の方法として、親水基を有する材料をコーティングすることができる。コーティングに使用する材料は、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、作業の容易さから有機材料のポリマーが好ましい。ポリマーとしては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等を挙げることができるが、多糖構造を有するポリマーが好ましい。
【０１０１】
また、親水基を持たない有機材料の多孔性膜に、アセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物をコーティングした後に、コーティングしたアセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理することもできる。この場合、鹸化率が約５％以上であることが好ましい。さらには、鹸化率が約１０％以上であることが好ましい。
【０１０２】
親水基を有する無機材料である多孔性膜としては、シリカ化合物を含有する多孔性膜を挙げることができる。シリカ化合物を含有する多孔性膜としては、ガラスフィルターを挙げることができる。また、特許公報第３０５８３４２号に記載されているような、多孔質のシリカ薄膜を挙げることができる。この多孔質のシリカ薄膜とは、二分子膜形成能を有するカチオン型の両親媒性物質の展開液を基板上に展開した後、基板上の液膜から溶媒を除去することによって両親媒性物質の多層二分子膜薄膜を調整し、シリカ化合物を含有する溶液に多層二分子膜薄膜を接触させ、次いで前記多層二分子膜薄膜を抽出除去することで作製することができる。
【０１０３】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜に親水基を導入する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する２つの方法がある。
多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる場合は、グラフトポリマー鎖の末端の官能基と反応する官能基を無機材料に導入し、そこにグラフトポリマーを化学結合させる。また、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する場合は、二重結合を有する化合物を重合する際の起点となる官能基を無機材料に導入する。
【０１０４】
親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーとしては、上記、親水基を持たない有機材料の多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法において、記載した親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを好ましく使用することができる。
【０１０５】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜に親水基を導入する別の方法として、親水基を有する材料をコーティングすることができる。コーティングに使用する材料は、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、作業の容易さから有機材料のポリマーが好ましい。ポリマーとしては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等を挙げることができる。
【０１０６】
また、親水基を持たない無機材料の多孔性膜に、アセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物をコーティングした後に、コ−ティングしたアセチルセルロ−スまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理することもできる。この場合、鹸化率が約５％以上であることが好ましい。さらには、鹸化率が約１０％以上であることが好ましい。
【０１０７】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜としては、アルミニウム等の金属、ガラス、セメント、陶磁器等のセラミックス、もしくはニューセラミックス、シリコン、活性炭等を加工して作製した多孔性膜を挙げることができる。
【０１０８】
上記の核酸吸着性多孔性膜は、溶液が内部を通過可能であり、厚さが１０μｍ〜５００μｍである。さらに好ましくは、厚さが５０μｍ〜２５０μｍである。洗浄がし易い点で、厚さが薄いほど好ましい。
【０１０９】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、最小孔径が０．２２μｍ以上である。さらに好ましくは、最小孔径が０．５μｍ以上である。また、最大孔径と最小孔径の比が２以上である多孔性膜を用いる事が好ましい。これにより、核酸が吸着するのに十分な表面積が得られるとともに、目詰まりし難い。さらに好ましくは、最大孔径と最小孔径の比が５以上である。
【０１１０】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、空隙率が５０〜９５％である。さらに好ましくは、空隙率が６５〜８０％である。また、バブルポイントが、０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2である事が好ましい。さらに好ましくは、バブルポイントが、０．２〜４ｋｇｆ／ｃｍ2である。
【０１１１】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、圧力損失が、０．１〜１００ｋＰａである事が好ましい。これにより、過圧時に均一な圧力が得られる。さらに好ましくは、圧力損失が、０．５〜５０ｋＰａである。ここで、圧力損失とは、膜の厚さ１００μｍあたり、水を通過させるのに必要な最低圧力である。
【０１１２】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、２５℃で１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で水を通過させたときの透水量が、膜１ｃｍ2あたり１分間で１〜５０００ｍＬであることが好ましい。さらに好ましくは、２５℃で１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で水を通過させたときの透水量が、膜１ｃｍ2あたり１分間で５〜１０００ｍＬである。
【０１１３】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、多孔性膜1ｍｇあたりの核酸の吸着量が０．１μｇ以上である事が好ましい。さらに好ましくは、多孔性膜1ｍｇあたりの核酸の吸着量が０．９μｇ以上である。
【０１１４】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、一辺が５ｍｍの正方形の多孔性膜をトリフルオロ酢酸５ｍＬに浸漬したときに、１時間以内では溶解しないが４８時間以内に溶解するセルロース誘導体が、好ましい。また、一辺が５ｍｍの正方形の多孔質膜をトリフルオロ酢酸５ｍＬに浸漬したときに１時間以内に溶解するが、ジクロロメタン５ｍＬに浸漬したときには２４時間以内に溶解しないセルロース誘導体がさらに好ましい。
【０１１５】
核酸吸着性多孔性膜中を、核酸を含む試料溶液を通過させる場合、試料溶液を一方の面から他方の面へと通過させることが、液を多孔性膜へ均一に接触させることができる点で、好ましい。核酸吸着性多孔性膜中を、核酸を含む試料溶液を通過させる場合、試料溶液を核酸吸着性多孔性膜の孔径が大きい側から小さい側に通過させることが、目詰まりし難い点で好ましい。
【０１１６】
核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜を通過させる場合の流速は、液の多孔性膜への適切な接触時間を得るために、膜の面積ｃｍ2あたり、２〜１５００μＬ/secである事が好ましい。液の多孔性膜への接触時間が短すぎると十分な核酸抽出効果が得られず、長すぎると操作性の点から好ましくない。さらに、上記流速は、膜の面積ｃｍ2あたり、５〜７００μＬ/secである事が好ましい。
【０１１７】
また、使用する溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、１枚であってもよいが、複数枚を使用することもできる。複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、同一のものであっても、異なるものであって良い。
【０１１８】
複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、無機材料の核酸吸着性多孔性膜と有機材料の核酸吸着性多孔性膜との組合せであっても良い。例えば、ガラスフィルターと再生セルロースの多孔性膜との組合せを挙げることができる。また、複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、無機材の核酸吸着性多孔性膜と有機材料の核酸非吸着性多孔性膜との組合せであってもよい、例えば、ガラスフィルターと、ナイロンまたはポリスルホンの多孔性膜との組合せを挙げることができる。
そして、以上に説明した核酸吸着性多孔性膜は、カートリッジの形状に応じて、膜状以外の形態にすることができる。例えば、チップ状やブロック状等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】核酸抽出装置の一実施形態であって前面カバーが開放された状態を示す斜視図である。
【図２】前面カバーが閉じられた状態にある核酸抽出装置の外観斜視図である。
【図３】核酸抽出装置の移動ヘッドの概略構成図である。
【図４】核酸抽出装置の概略ブロック構成図である。
【図５】カートリッジホルダ、容器ホルダ、及び容器保持台が保持機構として一体に組み付けられ、載置台に搭載された状態を示す斜視図である。
【図６】カートリッジホルダ、容器ホルダ、容器保持台、及び載置台の斜視図である。
【図７】保持機構及び液容器が取り外された装置本体の斜視図である。
【図８】（ａ）は装置本体に載置台が取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は更に保持機構が載置台に載置された状態を示す斜視図である。
【図９】保持機構が係止ロッドに係止されて装置本体に取り付けられた状態を示す側面図である。
【図１０】カートリッジホルダが係止ロッドに係止された状態を示す要部拡大斜視図である。
【図１１】（ａ）は図１０におけるＡ１−Ａ１縦断面図、（ｂ）は図１０におけるＡ２−Ａ２縦断面図である。
【図１２】（ａ）はカートリッジホルダが搭載された容器保持台に容器ホルダを挿入する状態を示す斜視図、（ｂ）は容器保持台にカートリッジホルダ、及び容器ホルダが組み付けられた保持機構の斜視図である。
【図１３】保持機構の把持部材を両手で把持して装置本体に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１４】保持機構の把持部材を片手で把持して装置本体に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１５】（ａ）は廃液容器の上方にカートリッジが位置した状態を示す要部破断斜視図、（ｂ）は回収容器の上方にカートリッジが位置した状態を示す要部破断斜視図である。
【図１６】変形例の保持機構の斜視図である。
【図１７】図１６に示す容器ホルダが正しい方向から容器保持台に装填される状態を示す平面図である。
【図１８】図１６に示す容器ホルダが誤った方向から容器保持台に装填される状態を示す平面図である。
【図１９】従来の核酸抽出装置にラックを装着する状態を示す斜視図である。
【図２０】従来の核酸抽出装置にカートリッジを保持させた後、ピペットで試料液を注入する工程を示す斜視図である。
【図２１】カートリッジの（ａ）斜視図と（ｂ）Ｐ−Ｐ断面図である。
【図２２】抽出動作の工程図（ａ）〜（ｇ）である。
【符号の説明】
【０１２０】
２ 装置本体
７ 移動手段
１１ カートリッジ（核酸抽出カートリッジ）
１１ｂ フィルター部材（核酸吸着性多孔膜）
１２ 廃液容器
１３ 回収容器
６１ カートリッジホルダ（第１の構造体）
６２ 容器ホルダ（第２の構造体）
６２ｅ 縦突起（挿入方向規制手段）
６３ 容器保持台（第３の構造体）
６３ｅ 把持部材
６３ｋ 横突起（挿入方向規制手段）
７５ 本体部
７５ａ 凹部
１００ 核酸抽出装置
Ｓ 試料液
Ｗ 洗浄液
Ｒ 回収液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用いて試料液の核酸を自動抽出する核酸抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の核酸抽出法としては、遠心法によるもの、磁気ビーズを用いるもの、フィルターを用いるもの等がある。
例えば、フィルターを用いた核酸抽出装置としては、フィルターを収容したフィルターチューブをラックに多数セットし、これに試料液を分注し、上記ラックの底部の周囲を、シール材を介してエアチャンバーで密閉して内部を減圧し、全フィルターチューブを同時に排出側より吸引し試料液を通過させて核酸をフィルターに吸着し、その後、洗浄液および溶出液を分注して、同様に減圧吸引して洗浄・溶出するようにした機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８３２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の自動抽出装置では、装置が大型で多量の検体を分析する場合に適したもので、検体数が少なく分析頻度の少ない場合には、高価で不向きであるとともに、処理効率が低くなる問題を有する。
また、このような装置においては、短時間で効率よくコンタミネーションが発生しないように処理し、かつ、装置を小型化する等の点が要望されるが、特許文献１では次のような問題がある。
採取全血のように各試料液の特性が異なる場合に、特許文献１のように全体を同時に吸引するものでは、一部のフィルターチューブの吸引が終了してその抵抗がなくなると、他のフィルターチューブに作用する減圧が小さくなって粘度の高い試料液の処理が終了しない場合が生じる。その減圧容量を増大することは装置の小型化を図る際の障害となり、減圧容積が大きいために減圧を作用させるまでの時間が掛かり、また、液が全部排出されたことの検出が困難で、時間設定が長く、処理効率の向上の障害となる。一方、粘度の低い試料液では、フィルターチューブより勢いよく液が排出されて、泡状の飛沫が隣接するフィルターチューブ及びラックに付着してコンタミネーションを生じ、精度低下を招く問題がある。
【０００４】
そこで、本願出願人は、上記問題を解決すべく鋭意検討を加えた結果、新規な核酸抽出装置を完成した。この核酸抽出装置は、核酸を含む試料溶液を用いて、容器内に核酸吸着性多孔膜を収容した核酸抽出カートリッジと圧力発生装置により、核酸を含む資料溶液中の核酸を核酸吸着性多孔膜に吸着させ、その後、洗浄等を経て、核酸を分離精製するものである。
【０００５】
新規な核酸抽出装置１は、図１９に示すように、装置本体２に、複数のカートリッジ１１を保持するカートリッジホルダ２１と、廃液容器１２及び回収容器１３を保持するラック６が載置される容器保持台２２とからなる保持機構３と、カートリッジ１１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構４と、カートリッジ１１に洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注する分注機構５等を備えてなる。
【０００６】
容器保持台２２に載置されるラック６は、容器交換モータ（図示せず）の駆動に応じて容器交換のための移動（前後動）が可能であり、これにより、カートリッジ１１の下方に回収容器１３が位置したり、廃液容器１２が位置するようになる。
【０００７】
カートリッジホルダ２１は、複数の保持孔２１ａが並設され、上方よりカートリッジ１１が挿入されて、カートリッジ１１の筒状本体１１ａの側部両側に形成された突起１１ｄ（図２１参照）の下端がカートリッジホルダ２１内の係合部材（不図示）に係合保持される。
【０００８】
ラック６は、その天面で横方向に延びる廃液容器保持孔６ａと回収容器保持孔６ｂとを平行２列に備え、後側の廃液容器保持孔６ａに複数の廃液容器１２が、前側の回収容器保持孔６ｂに複数の回収容器１３がそれぞれ挿入されて列状に保持される。廃液容器保持孔６ａ及び回収容器保持孔６ｂはカートリッジホルダ２１の保持孔２１ａと等ピッチで等位置に配設され、保持された各カートリッジ１１の下方にそれぞれ廃液容器１２及び回収容器１３が位置するように設定されている。
【０００９】
ここで、上記核酸抽出装置１による抽出動作を具体的に説明する。図１９に示すように、まず装置本体２外に取り出されたラック６の廃液容器保持孔６ａ及び回収容器保持孔６ｂに廃液容器１２及び回収容器１３をそれぞれセットし、このラック６を装置本体２の容器保持台２２に載置する。次に、図２０（ａ）に示すように、カートリッジホルダ２１の保持孔２１ａにカートリッジ１１を手動でセットした後、図２０（ｂ）に示すように、溶解処理された試料液Ｓをピペット等によって各カートリッジ１１に順次注入する。これにより、図２０（ｃ）に示すように、試料液Ｓが注入されたカートリッジ１１は、対応する廃液容器１２の直上に位置した状態で配置され、準備が完了する。その後、操作パネル（図示せず）を操作して核酸抽出装置１を作動させると、所定の手順に従って、試料液Ｓから核酸を含む回収液Ｒが回収容器１３に回収される。
【００１０】
図２１（ａ）に示すように、カートリッジ１１は、上端が開口した筒状本体１１ａの底部に核酸吸着性多孔膜１１ｂが保持され、筒状本体１１ａの核酸吸着性多孔膜１１ｂより下方部位はロート状に形成され、下端中心部に細管ノズル状の排出部１１ｃが所定長さに突出形成され、筒状本体１１ａの側部両側に縦方向の突起１１ｄが形成されてなる。カートリッジ１１の上部開口１１ｅより後述の試料液、洗浄液、回収液が分注された後、上部開口１１ｅより加圧エアが導入され、各液が核酸吸着性多孔膜１１ｂを通して排出部１１ｃより後述の廃液容器１２又は回収容器１３に流下排出する。なお、図示の場合、筒状本体１１ａは上部と下部に分割され嵌着する構造となっている。また、上部開口１１ｅは、図２１（ｂ）にＰ−Ｐ断面を示すように、内周面をテーパ状にカットした傾斜面１１ｆを有し、この傾斜面１１ｆは、加圧エア供給機構４の加圧ノズル（図示せず）先端の傾斜外周面に略一致するように形成されている。
【００１１】
この核酸抽出装置１による核酸の抽出工程を説明する。
核酸抽出装置１は、基本的に図２２(ａ)〜(ｇ)に示すような抽出工程によって核酸の抽出を行う。まず図２２の(ａ)工程で、廃液容器１２上に位置するカートリッジ１１に溶解処理された核酸を含む試料液Ｓを注入する。次に(ｂ)工程で、カートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通して試料液Ｓを通過させ、この核酸吸着性多孔膜１１ｂに核酸を吸着させ、通過した液状成分は廃液容器１２に排出する。
【００１２】
次に(ｃ)工程でカートリッジ１１に洗浄液Ｗを自動分注し、(ｄ)工程でカートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂに核酸を保持したままその他の不純物の洗浄除去を行い、通過した洗浄液Ｗを廃液容器１２に排出する。この(ｃ)工程及び(ｄ)工程は複数回繰り返してもよい。
【００１３】
その後、(ｅ)工程でカートリッジ１１の下方の廃液容器１２を回収容器１３に交換してから、(ｆ)工程でカートリッジ１１に回収液Ｒを自動分注し、(ｇ)工程でカートリッジ１１に加圧エアを導入して加圧し、核酸吸着性多孔膜１１ｂ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１３に排出し回収する。
【００１４】
上記カートリッジ１１における核酸吸着性多孔膜１１ｂは、基本的には核酸が通過可能な多孔質体であり、その表面は試料液中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液による洗浄時にはその吸着を保持し、回収液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なる。
【００１５】
ところが、上記の工程を自動的に行う核酸抽出装置には、次のような問題があった。
図２０に示すように、核酸抽出の準備作業は、装置本体２外に取り出されたラック６に廃液容器１２及び回収容器１３をそれぞれセットした後、装置本体２の容器保持台２２に載置し、更に、カートリッジ１１を装置本体２内に配置されたカートリッジホルダ２１に手動でセットすることにより行われる。このとき、カートリッジ１１と、廃液容器１２及び回収容器１３とが互いに対応する位置に配置される必要がある。即ち、これらが対応する位置に配置されていないと、対応しないもの同士で処理が為されるエラーの生じることは勿論、核酸抽出工程においてカートリッジ１１から排出される廃液、洗浄液Ｗ及び回収液Ｒが、廃液容器１２または回収容器１３外に排出されてしまい、回収できないばかりでなく、装置本体２の内部を汚染する虞もある。
【００１６】
また、廃液容器１２及び回収容器１３は装置本体２外に取り出されたラック６に載置され、一方、カートリッジ１１は装置本体２に固定されているカートリッジホルダ２１にセットされ、互いに離れた場所での作業となる。このため、それぞれを互いに対応した位置に載置するため、細心の注意を払った作業が要求され、作業効率が悪い問題があった。また、極端な場合には、カートリッジ１１と廃液容器１２及び回収容器１３とが対応しない誤った位置に配置される虞があった。
【００１７】
各カートリッジ１１への試料液Ｓの注入は、分析精度を向上させるために、所定のカートリッジ１１以外のカートリッジ１１に試料液Ｓを付着させてコンタミネーションを生じることがないように注入しなければならない。しかし、カートリッジ１１は、装置本体２内部の狭い空間に配置されたカートリッジホルダ２１にセットされており、上記のような細かい作業となる試料液Ｓの注入が困難となる問題があった。
【００１８】
また、核酸抽出装置１が抽出作動中には、次に核酸を抽出すべき試料液Ｓをカートリッジ１１に注入するなどの次の抽出のための準備作業を行うことはできない。従って、前の試料液Ｓの抽出終了後に次の試料液Ｓの準備作業を開始しなければならず、作業性が悪い問題があった。
【００１９】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、効率よく、簡便かつ迅速で、自動化適性に優れ、再現性の高い核酸抽出処理が行える核酸抽出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
即ち、本発明は、下記の構成よりなるものである。
（１） フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させる一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、前記核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体と、前記第１の構造体と前記第２の構造体を保持する第３の構造体とを備え、前記第１の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第２の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第１、第２の構造体を前記第３の構造体が保持した状態で、該第３の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。
【００２１】
この核酸抽出装置によれば、核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体とを第３の構造体に保持させることで、これら第１、第２、第３の構造体を纏めて装置本体から取り外すことができる。これにより、カートリッジや容器の装填作業や試料液の注入作業等の細かい操作を手許で簡単に行うことができる。また、事前に次のサンプルを分注して準備しておくことが可能となり、装置の稼働率を向上することができる。
【００２２】
（２） 前記第１及び第２の構造体が前記第３の構造体に保持された場合に、前記第１の構造体に保持された前記核酸抽出カートリッジが、前記第２の構造体に保持された前記廃液容器に対向配置されていることを特徴とする（１）記載の核酸抽出装置。
【００２３】
この核酸抽出装置によれば、第１の構造体に保持された核酸抽出カートリッジが、第２の構造体に保持された廃液容器に対向配置されることにより、第１と第２の構造体を第３の構造体に保持させた初期状態における相互位置関係が、核酸抽出処理の最初の処理におけるセッティング位置であることにより、核酸抽出処理を円滑にし、タクトアップが図られる。
【００２４】
（３） 前記第２の構造体を前記第１の構造体に対して相対移動させ、前記核酸抽出カートリッジの下方に前記廃液容器と前記回収容器のいずれかを配置させる移動手段を備えたことを特徴とする（１）又は（２）記載の核酸抽出装置。
【００２５】
この核酸抽出装置によれば、移動手段の駆動により核酸抽出カートリッジの下方に廃液容器と回収容器のいずれかを配置させて核酸抽出処理を自動で行うことができる。
【００２６】
（４） 前記核酸抽出カートリッジ、前記廃液容器、及び前記回収容器の組が、それぞれ複数組備えられたことを特徴とする（２）又は（３）記載の核酸抽出装置。
【００２７】
この核酸抽出装置によれば、一連の核酸抽出処理を行う同一組の核酸抽出カートリッジ、廃液容器、回収容器がそれぞれ対応した組毎に配置される。これにより、カートリッジや容器の装填作業や試料液の注入作業等を、誤って別の組のものにすることなく、確実に作業を行うことができる。
【００２８】
（５） 前記第３の構造体の両脇側に一対の把持部材を備えたことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００２９】
この核酸抽出装置によれば、一対の把持部材を備えることで、作業者の利き手によらず、安定して第１，第２、第３の構造体を支持することができ、取り扱い性が向上する。
【００３０】
（６） 少なくとも前記第３の構造体の前記装置本体への装着位置近傍における前記装置本体の正面側方に、前記第３の構造体の側方空間を確保するため、該装置本体の正面側から背面側に窪む凹部を備えたことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００３１】
この核酸抽出装置によれば、装置本体の正面側方に凹部を備えて、第３の構造体の側方空間を確保することで、第３の構造体の装置本体への脱着動作を、装置本体側に干渉することなく、容易に行うことができ、作業性が高められる。
【００３２】
（７） 前記第２の構造体を前記第３の構造体に保持させる際、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に挿入する挿入経路の途中に、前記第２の構造体の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段を備えたことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の核酸抽出装置。
【００３３】
この核酸抽出装置によれば、挿入方向規制手段を備えることで、第２の構造体を第３の構造体に対して、間違った方向から挿入することを防止でき、誤動作の原因となることを回避できる。もって、常に正確で確実な核酸抽出処理を行うことができる。
【００３４】
（８） 前記挿入方向規制手段が、前記第３の構造体の挿入経路における内側側壁の片側に、該内側側壁から突設された第１の突起と、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に前記特定方向に挿入した場合に、前記第３の構造体の第１の突起とは反対側の内側側壁に対面する前記第２の構造体の外側壁面に突設された第２の突起と、を有し、前記第１の突起と前記第２の突起とが、前記第２の構造体が前記特定方向に挿入された場合は干渉せず、特定方向とは逆の方向に挿入された場合に相互に干渉して挿入動作を規制することを特徴とする（７）記載の核酸抽出装置。
【００３５】
この核酸抽出装置によれば、第１の突起と第２の突起を設けることで、簡単な構成でありながら、確実に間違った方向からの挿入を防止することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の核酸抽出装置によれば、効率よく、簡便かつ迅速で、自動化適性に優れ、再現性の高い核酸抽出処理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に本発明に係る核酸抽出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は核酸抽出装置の一実施形態であって前面カバーが開放された状態を示す斜視図、図２は前面カバーが閉じられた状態にある核酸抽出装置の外観斜視図、図３は核酸抽出装置の移動ヘッドの概略構成図、図４は核酸抽出装置の概略ブロック構成図、図５は保持機構の斜視図、図６は保持機構の分解斜視図である。
【００３８】
本核酸抽出装置１００は、容器内にフィルター部材を収容した核酸抽出カートリッジ（以降は単にカートリッジと称する）１１、廃液を収容する廃液容器１２（図６参照）、及び核酸を含む回収液を収容する回収容器１３（図６参照）をそれぞれ複数配列させて保持する保持機構３と、カートリッジ１１に単一の加圧ノズル４１から加圧エアを導入する加圧エア供給機構４（図３参照）と、カートリッジ１１に洗浄液及び回収液をそれぞれ分注する分注ノズル５１を有する分注機構５（図３参照）と、加圧エア供給機構４の加圧ノズル４１と保持機構３とを相対移動させる移動機構７とを備えて構成される。フィルター部材は、核酸吸着性多孔質体（ここでは核酸吸着性多孔性膜）が用いられる。
【００３９】
そして、この核酸抽出装置１００では、(1)核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内に核酸を吸着させる工程、(2)該核酸吸着性多孔性膜を、核酸が吸着した状態で洗浄する工程、及び(3)回収液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内から核酸を分離させる工程を順次実施するものである。
なお、本実施形態の核酸抽出装置１００に用いられるカートリッジは、図２１において既に説明したものと同様のカートリッジ１１が用いられる。
【００４０】
核酸抽出装置１００は、図１〜図４に示すように、装置本体２に、保持機構３と、カートリッジ１１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構４と、カートリッジ１１に洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注する分注機構５等を備えてなる。
【００４１】
上記装置本体２は、保持機構３、加圧エア供給機構４、分注機構５に加えて、及び移動機構７等を収容すると共に天面に操作パネル７１を供え前面側が開放された箱状の本体部７５と、本体部７５の開放面を覆う前面カバー７３と、を備える。本体部７５の正面側方の壁７５ｂには、正面側から背面側に窪む凹部７５ａが設けられている。これにより、容器保持台６３の側方に作業空間を確保して、後述する容器保持台６３を装置本体２に脱着する際、容器保持台６３を把持する手などが本体部７５に干渉することを防止して、作業性を向上している。
【００４２】
次に、保持機構３、加圧エア供給機構４、分注機構５を具体的に説明する。
＜保持機構＞
保持機構３は、図５及び図６に示すように、第１の構造体であるカートリッジホルダ６１と、第２の構造体である容器ホルダ６２と、第３の構造体である容器保持台６３とからなる。容器保持台６３には、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２がそれぞれ位置決めされた状態で載置される。カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２が載置された容器保持台６３は、更に、載置台６４上に載置される。
【００４３】
図７に示すように、容器ホルダ６２の容器交換移動（前後動）は、装置本体２の後壁２８から前方に突出し、前後方向及び上下方向に移動自在に設置された作動部材３１が、容器交換モータ３２（ＤＣモータ）の駆動に応じて移動することで行われる（図４参照）。この前後動により、カートリッジホルダ６１に保持されたカートリッジ１１の下方に、回収容器１３が位置したり、廃液容器１２が位置するようになる。上記容器交換モータ３２の作動は位置センサ３３ａ，３３ｂの検出に応じて制御される。
【００４４】
載置台６４は、略矩形枠状に形成された基部６４ａから両側壁６４ｂ，６４ｃが上方に突出して設けられている。両側壁６４ｂ，６４ｃの後端上部には、略逆Ｕ字形のフック部６４ｄが後方に突出して形成されている。
【００４５】
ここで、図８は装置本体の斜視図であり、（ａ）は装置本体に載置台が取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は更に保持機構が載置台に載置された状態を示す斜視図である。
図８（ａ）に示すように、載置台６４は、フック部６４ｄを装置本体２の後壁２８に形成された矩形係止穴２８ａ（図７参照）に挿入、係合することにより、基部６４ａが作動部材３１の下方に位置すると共に、両側壁６４ｂ，６４ｃが作動部材３１の両脇側に配置されるようにして装置本体２に設置される。従って、作動部材３１は、両側壁６４ｂ，６４ｃの間で前後方向及び上下方向に自在に移動する。
【００４６】
そして、図８（ｂ）に示すように、カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３が一体に組み付けられた保持機構３が、装置本体２に設置された載置台６４上に載置される。
【００４７】
カートリッジホルダ６１は、ステンレス鋼板などを略コの字形に折り曲げて形成した台部６５と、プレート材６６とを備え、２分割構造に構成されている。台部６５の両側壁６５ａ，６５ｂの下端は、互いに離間する方向に折り曲げられて支持部６５ｃを形成する。また、両側壁６５ａ，６５ｂの後端上部には、略逆Ｕ字形の係止溝６５ｇ、６５ｈを有する係止部６５ｆ、６５ｊが形成されている（図５，図６参照）。これら係止部６５ｆ、６５ｊは、係止ロッド７６及び係止ロッド７６の切欠溝７６ａにそれぞれ係合して位置決めされる。
【００４８】
具体的には、図９〜図１１に示すように、係止溝６５ｇが係止ロッド７６の外周に係合すると共に、係止溝６５ｈが係止ロッド７６の切欠溝７６ａに係合した状態で載置台６４に載置される。係止溝６５ｈが切欠溝７６ａに係合することにより、カートリッジホルダ６１、即ち、保持機構３は、横方向の位置が規制されつつ、前後方向の移動が制限される。このとき、カートリッジホルダ６１は、支持部６５ｃが載置台６４の両側壁６４ｂ，６４ｃの上面６４ｅに当接して上下方向位置が決められる。
【００４９】
両側壁６５ａ，６５ｂを連結する中間部６５ｄの後端は、更に略コの字形に折り曲げられると共に、Ｖ字形に形成された複数（図に示す実施形態においては８箇所）のＶ字保持溝６５ｅを備える。
【００５０】
プレート材６６は、台部６５のＶ字保持溝６５ｅに対して離接する方向に移動自在に構成されており、内蔵するコイルバネ（図示せず）によってＶ字保持溝６５ｅに接近する方向に付勢されている。また、プレート材６６は、台部６５のＶ字保持溝６５ｅに対応する位置にＶ字形の保持部（図示せず）が複数形成されており、台部６５のＶ字保持溝６５ｅとプレート材６６の保持部との間にコイルバネの弾性力によってカートリッジ１１を挟持するようになっている。即ち、台部６５のＶ字保持溝６５ｅ、プレート材６６の保持部、及びコイルバネによりカートリッジ１１の把持機構が構成される。
【００５１】
把持機構により挟持されたカートリッジ１１は、筒状本体１１ａの側部両側に形成された突起１１ｄ（図２１参照）がプレート材６６の係合部（不図示）に係合保持される。コイルバネの弾性力に抗してプレート材６６を移動させると、突起１１ｄとの係合が解除されてカートリッジ１１を全部同時に下方に落下廃棄するようになっている。また、プレート材６６の各保持部に相当する位置には、数字が昇順に記載されており、保持されたカートリッジ１１が個別に容易に識別できるようになっている。
【００５２】
容器保持台６３は、図６に示すように、リブ６３ｃ，６３ｄにより連結されて一対の側壁６３ａ，６３ｂが対向配置されている。リブ６３ｃは、更に両側方に延設されて一対の把持部材６３ｅが形成されている。また、一対の側壁６３ａ，６３ｂの内壁面下部には、互いに対向する一対の支持リブ６３ｆが水平方向に沿って形成されており、支持リブ６３ｆ上に容器ホルダ６２を載置可能となっている。支持リブ６３ｆの上面両端は、上方に突出する突起６３ｇが形成されており、支持リブ６３ｆ上に載置された容器ホルダ６２が突起６３ｇに当接して前後方向の位置決めがなされる。更に、一対の側壁６３ａ，６３ｂの外壁面前方には、上下方向に縦リブ６３ｈが形成されている。カートリッジホルダ６１は、両側壁６５ａ，６５ｂが容器保持台６３の一対の側壁６３ａ，６３ｂを挟持しつつ、縦リブ６３ｈと把持部材６３ｅの間に上方から挿入され、位置決めされた状態で容器保持台６３に載置される。
【００５３】
容器ホルダ６２は、その天面で横方向に延びる廃液容器保持孔６２ａと回収容器保持孔６２ｂとを平行２列に備え、後側の廃液容器保持孔６２ａに複数の廃液容器１２が、前側の回収容器保持孔６２ｂに複数の回収容器１３がそれぞれ列状に保持される。廃液容器保持孔６２ａ及び回収容器保持孔６２ｂはカートリッジホルダ６１の把持機構（Ｖ字保持溝６５ｅ）と等ピッチで等位置に配設され、保持された各カートリッジ１１の下方にそれぞれ廃液容器１２及び回収容器１３が位置するように設定されている。
【００５４】
２列に形成された廃液容器保持孔６２ａと回収容器保持孔６２ｂとの間の天面６２ｃには、カートリッジホルダ６１に記載された数字と対応する数字が昇順で記載されている。これにより、カートリッジホルダ６１に保持されているカートリッジ１１と、容器ホルダ６２に保持された廃液容器１２及び回収容器１３とを１対１に対応させて識別することができる。また、容器ホルダ６２の底面には、一対の位置決め孔６２ｄが形成されている。 なお、この廃液容器１２と回収容器１３とは混同防止のためにサイズ、形状等が異なったものを使用するのが好ましい。
【００５５】
図５に示すように、カートリッジホルダ６１は、両側壁６５ａ，６５ｂが容器保持台６３の一対の側壁６３ａ，６３ｂを挟持するように容器保持台６３の上方から挿入されて載置される。また、容器ホルダ６２は、容器保持台６３の手前側の開口から挿入されて一対の支持リブ６３ｆ上に載置される。これにより、カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３が一体に組み付けられて保持機構３が構成される。保持機構３は、装置本体２に設置された載置台６４に載置されるが、このとき、カートリッジホルダ６１の支持部６５ｃは、載置台６４の両側壁６４ｂ，６４ｃの上面６４ｅに当接して保持される。
【００５６】
なお、カートリッジホルダ６１は、図５のように容器ホルダ６２が容器保持台６３の一対の支持リブ６３ｆ（図６参照）上に載置されている下降した位置では、カートリッジホルダ６１に保持されたカートリッジ１１の排出部１１ｃの下端（図２１参照）は、容器ホルダ６２にセットされた廃液容器１２及び回収容器１３より上方に位置している。容器ホルダ６２がパルスモータ等の昇降モータ４７（図４参照））の駆動により昇降動作されて、容器ホルダ６２がフォトセンサ４８ａ〜４８ｃの検出に伴う制御により昇降移動されると、これにより、容器ホルダ６２が上昇した際にカートリッジ１１の排出部１１ｃが廃液容器１２又は回収容器１３の内部に所定量挿入されるようになる。
【００５７】
＜加圧エア供給機構＞
加圧エア供給機構４は、図４に示すように、容器ホルダ６２に対して昇降移動する可動体としての移動ヘッド４０と、この移動ヘッド４０に設置された単一の加圧ノズル４１と、加圧エアを発生するエアポンプ４３と、リリーフバルブ４４と、加圧ノズル４１側に設置され給気経路を開閉する開閉バルブ４５と、加圧ノズル４１側に設置された圧力センサ４６と、加圧ノズル４１を昇降動作させるノズル昇降手段を備えている。ノズル昇降手段は、パルスモータ等のノズル昇降モータ８１とこれに接続されるネジ−ナット機構により昇降動作を実現している。この構成により、順次カートリッジ１１に加圧エアを送給する。そして、エアポンプ４３と、リリーフバルブ４４と、加圧ノズル４１はそれぞれ制御部７０からの制御指令に基づいて動作する。
【００５８】
移動ヘッド４０は、装置本体２の内部に設置された移動手段としてのパルスモータ等のヘッド移動モータ２６（図３，図４参照）、ヘッド移動モータ２６により回転駆動される駆動側プーリ２７、回転自在でテンション調整を行う従動側プーリ（図示せず）、駆動側プーリ２７と従動側プーリとの間を懸架されるタイミングベルト２９とを備えている。なお、ヘッド移動モータ２６は、フォトセンサ２５ａ〜２５ｃの検出に伴う制御により駆動され、カートリッジ１１の配列方向に沿って移動ヘッド４０を移動させる。
【００５９】
加圧ノズル４１は移動ヘッド４０に上下移動可能にかつ下方に付勢されて設置され、加圧ノズル４１の下方先端の外周面は、円錐形状とされている。これにより、加圧ノズル４１が下降移動した際に、カートリッジホルダ６１にセットされたカートリッジ１１の上部開口１１ｅに、加圧ノズル４１先端で当接させることで、カートリッジ１１のテーパ状にカットされた傾斜面１１ｆが、加圧ノズル４１の先端の円錐面と密着してカートリッジ１１内を密閉する。この密封状態の下で、漏れのないカートリッジ１１内への加圧エア送給が可能となる。
【００６０】
リリーフバルブ４４はエアポンプ４３と開閉バルブ４５との間の通路のエアを排出する際に大気開放作動される。開閉バルブ４５は選択的に開作動されて、エアポンプ４３からの加圧エアが加圧ノズル４１を経てカートリッジ１１内に導入されるようにエア回路が構成されている。以上の構成により、エアポンプ４３からカートリッジ１１までの間に給気流路が形成される。
【００６１】
＜分注機構＞
分注機構５は、図１、図３、図４，及び図７に示すように、カートリッジホルダ６１上をカートリッジ１１の並び方向に移動可能な前述の移動ヘッド４０に、一体に搭載された洗浄液分注ノズル５１ｗ及び回収液分注ノズル５１ｒと、洗浄液ボトル５６ｗに収容された洗浄液Ｗを洗浄液分注ノズル５１ｗに給送する洗浄液供給ポンプ５２ｗと、回収液ボトル５６ｒに収容された回収液Ｒを回収液分注ノズル５１ｒに給送する回収液供給ポンプ５２ｒと、廃液容器台２３に載置された廃液容器５７等を備える。
【００６２】
移動ヘッド４０は、ヘッド移動モータ２６（図４参照）によって各カートリッジ１１上で順次停止し、復帰状態では廃液容器５７上に停止して、各カートリッジ１１上の空間を空けるように駆動制御される。各カートリッジ１１上の空間が空くことによって、作業性が大きく向上される。
【００６３】
洗浄液分注ノズル５１ｗ及び回収液分注ノズル５１ｒは先端が下方に向けて屈曲され、洗浄液分注ノズル５１ｗは、バルブ５５ｗを介して洗浄液供給ポンプ５２ｗに接続され、洗浄液供給ポンプ５２ｗは洗浄液ボトル５６ｗに接続されている。回収液分注ノズル５１ｒは、バルブ５５ｒを介して回収液供給ポンプ５２ｒに接続され、回収液供給ポンプ５２ｒは回収液ボトル５６ｒに接続されている。洗浄液ボトル５６ｗ及び回収液ボトル５６ｒは、操作性を高めるために、それぞれ装置本体２の前面側に装着されている。洗浄液供給ポンプ５２ｗ及び回収液供給ポンプ５２ｒはチューブポンプで構成され、それぞれポンプモータ５３ｗ，５３ｒ（パルスモータ）によってセンサ５４ｗ，５４ｒの位置検出に基づいて所定量の洗浄液Ｗ及び回収液Ｒを分注するように駆動制御される。これら、ポンプモータ５３ｗ，５３ｒ、及びバルブ５５ｗ，５５ｒは、制御部７０からの指令に基づいて動作する。
【００６４】
洗浄液Ｗ又は回収液Ｒを分注する場合には、バルブ５５ｗ又は５５ｒを開き、ポンプモータ５３ｗ又は５３ｒを駆動して洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒのロータ部材を回転作動させる。これにより、洗浄液Ｗ又は回収液Ｒを洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒにより吸引してバルブ５５ｗ又は５５ｒを通じて洗浄液分注ノズル５１ｗ又は回収液分注ノズル５１ｒより吐出させる。この吐出時には、洗浄液分注ノズル５１ｗ又は回収液分注ノズル５１ｒをカートリッジ１１上に移動させておく。これにより、所定量の洗浄液Ｗ又は回収液Ｒがカートリッジ１１に分注される。
【００６５】
洗浄液ボトル５６ｗ及び回収液ボトル５６ｒは、容器本体５６ｗｂ，５６ｒｂとキャップ５６ｗｕ，５６ｒｕよりなり、両キャップ５６ｗｕ，５６ｒｕにはそれぞれ細パイプ状の吸引チューブ５８ｗ，５８ｒが設置され、該吸引チューブ５８ｗ，５８ｒの下端が容器本体５６ｗｂ，５６ｒｂの底部近傍に開口して、洗浄液供給ポンプ５２ｗ又は回収液供給ポンプ５２ｒの作動に応じて洗浄液Ｗ、回収液Ｒを吸い上げるようになっている。
【００６６】
上記のような各機構３〜５は、装置本体２の上部に設置された操作パネル７１の入力操作に対応して、連係された制御部７０（図４参照）によって制御される。つまり、制御部７０に接続された記憶部７２に予め記憶されているプログラムに基づいて駆動制御される。また、図１及び図２に示すように、各機構３〜５は、装置本体２に対して開閉自在に配設された前面カバー７３で装置本体２の前面を覆うことにより装置本体２内に収容される。
【００６７】
次に、上記構成の核酸抽出装置１００による抽出動作について、具体的に説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、載置台６４のフック部６４ｄを装置本体２の後壁２８に形成された矩形係止穴２８ａ（図７参照）に挿入、係合して、基部６４ａを作動部材３１の下方に位置させ、且つ両側壁６４ｂ，６４ｃが作動部材３１の両側を挟持するように装置本体２に設置する。
【００６８】
次いで、図１２（ａ）に示すように、装置本体２外に取り出された保持機構３のカートリッジホルダ６１にカートリッジ１１をセットして容器保持台６３に載置する。なお、ここではカートリッジ１１を最大数用いる場合（図示例では８個）を説明する。また、容器ホルダ６２の廃液容器保持孔６２ａ及び回収容器保持孔６２ｂに、それぞれ廃液容器１２及び回収容器１３を挿入して保持し、該容器ホルダ６２を容器保持台６３の手前側の開口から挿入して一対の支持リブ６３ｆ上に載置する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、廃液容器１２の上方にカートリッジ１１が位置した状態で保持機構３が組み付けられる。この状態において、溶解処理された試料液Ｓをピペット等によって各カートリッジ１１に順次注入する。
【００６９】
上述した準備作業は、装置本体２外に配置された作業台などの広く開放された場所で行われるので、狭い装置本体内で作業が行われる従来の核酸抽出装置と比較して極めて作業が容易であり、効率よく行うことができる。これにより、試料液Ｓの注入時に、ピペットや試料液Ｓが隣接するカートリッジ１１などに触れてコンタミネーションを生じることが防止される。
【００７０】
また、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を容器保持台６３と共に装置本体２から取り出し可能な構成とすることで、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２に記載された数字を参照しながらカートリッジ１１、廃液容器１２及び回収容器１３がそれぞれ対応するように、カートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２を手許に並べて配置することが容易となる。そして、この状態で各容器１１，１２，１３の装填作業や試料液Ｓの注入作業等の細かい操作を行うことにより、カートリッジ１１、廃液容器１２及び回収容器１３の誤装填や誤った容器に試料液Ｓを注入する等の誤操作を防止できる。
【００７１】
このように組み付けられた保持機構３は、図８（ｂ）に示すように、装置本体２に設置された載置台６４に載置される。この状態においては、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、係止ロッド７６及び切欠溝７６ａの外周上面と、係止溝６５ｇ及び係止溝６５ｈの底面（図１１においては上面）との間に、隙間Ｃが形成される。
【００７２】
これにより、カートリッジホルダ６１は載置台６４の上面６４ｅによって安定して保持され、カートリッジホルダ６１の上下方向位置が決まる。従って、加圧ノズル４１を下降移動させ、カートリッジホルダ６１にセットされたカートリッジ１１の上端開口１１ｅに加圧ノズル４１先端を当接させても、カートリッジホルダ６１の姿勢は安定しており、傾くことはない。
なお、このときの移動ヘッド４０は、廃液容器５７の直上に位置して、カートリッジ１１上の空間を空けている。
【００７３】
また、昇降モータ４７（図４参照）の駆動により作動部材３１が上昇動作すると、容器ホルダ６２の一対の位置決め孔６２ｄに一対の位置決めピン３１ａが嵌合して作動部材３１と容器ホルダ６２との相対位置が位置決めされる。
【００７４】
保持機構３の載置台６４への搭載作業は、図１３に示すように、一対の把持部材６３ｅを両手７７、７８で把持して行ってもよく、また、図１４に示すように、利き手である右手７７で一方の把持部材６３ｅを把持して行ってもよい。把持部材６３ｅは容器保持台６３の両側に配設されているので、当然ながら、左手が利き手である場合は、左手で把持部材６３ｅを把持してもよいことは言うまでもない。いずれの搭載作業においても、本体部７５の正面側方の壁７５ｂには、正面側から背面側に窪む凹部７５ａが設けられて作業空間が確保されているので、保持機構３を装置本体２に脱着する際、容器保持台６３を把持する手７７，７８などが本体部７５に干渉することはなく、作業を容易にすることができる。
【００７５】
なお、上記説明においては、保持機構３に保持されたカートリッジ１１に溶解処理された試料液Ｓを注入した後、保持機構３を載置台６４に載置するようにしたが、保持機構３を載置台６４上に載置した後、装置本体２内でカートリッジ１１に試料液Ｓを注入することもできる。
【００７６】
その後、操作パネル７１の操作によって装置を作動させると、移動ヘッド４０がカートリッジ１１の直上位置まで移動する。そして、所定のカートリッジの直上に加圧ノズル４１を配置させ、加圧エア供給機構４のノズル昇降モータ８１の駆動によって移動ヘッド４０の加圧ノズル４１を下降移動させて加圧ノズル４１の先端外周面をカートリッジ１１の傾斜面１１ｆ（図２１参照）に密着させる。
【００７７】
そして、作動部材３１の駆動により、容器ホルダ６２が上昇してカートリッジ１１の下端排出部１１ｃを廃液容器１２内に所定量挿入させて（図１５（ａ）参照）、排出液が飛散等によって外部に漏れてコンタミネーションの原因とならないようにする。
【００７８】
その後、加圧エアの供給が行われる。制御部７０の指令により、開閉バルブ４５が閉状態でエアポンプ４３が駆動され、開閉バルブ４５が開作動される。そして、加圧ノズル４１を通して１番目のカートリッジ１１にエアポンプ４３からの加圧エアが所定量供給される。
次いで、開閉バルブ４５を閉作動するのに続いて、加圧ノズル４１をノズル昇降モータ８１により上昇させてヘッド移動モータ２６を駆動して移動ヘッド４０をカートリッジ１１の配列ピッチ分移動させる。そして、次の２番目のカートリッジ１１に対して同様に加圧エアを所定量供給する。
【００７９】
圧力が作用した試料液Ｓは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通って核酸が吸着保持され、その他の液状成分は下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。試料液Ｓが全て核酸吸着性多孔膜１１ｂを通過すると圧力が液排出完了圧力以下に低下し、圧力センサ４６によってカートリッジ１１の抽出終了が検出される。この工程をカートリッジ１１の数だけ繰り返し行う。
【００８０】
次に、洗浄処理に移行する。上記加圧エア供給後に移動ヘッド４０を上昇させて、最初のカートリッジ１１上へ戻す。そして、移動ヘッド４０の洗浄液分注ノズル５１ｗを１番目のカートリッジ１１上で停止させて洗浄液Ｗを所定量分注し、移動ヘッド４０を次のカートリッジ１１上に移動させて順次洗浄液Ｗを分注する。全部のカートリッジ１１への洗浄液Ｗの分注が終了すると、移動ヘッド４０を最初のカートリッジ１１上へ戻す。
次に、移動ヘッド４０の加圧ノズル４１が下降して、加圧ノズル４１の下端部がカートリッジ１１の上端開口１１ｅに圧接して密閉してから、前述と同様に開閉バルブ４５を開作動してカートリッジ１１に加圧エアを供給する。圧力が作用した洗浄液Ｗは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通って核酸以外の不純物の洗浄除去を行い、洗浄液Ｗは下端部の排出部１１ｃより廃液容器１２に排出される。全部のカートリッジ１１における洗浄液Ｗが全て核酸吸着性多孔膜１１ｂを通過して排出されると、移動ヘッド４０が初期の位置まで作動される。なお、洗浄処理を複数回行う場合には上記動作を繰り返す。
【００８１】
次に、回収処理に移行する。まず洗浄処理後の前記移動ヘッド４０の戻り動作に同期して、容器ホルダ６２が昇降モータ４７により下降動作して、カートリッジ１１の下端排出部１１ｃが廃液容器１２から外れた後、作動部材３１を容器交換モータ３２の駆動により移動させて容器ホルダ６２を後退移動させる。このようにして、カートリッジ１１の下方に回収容器１３を位置させる容器交換を行う。
【００８２】
続いて、図１５（ｂ）に示すように、容器ホルダ６２を昇降モータ４７により上昇させて、カートリッジ１１の下端が回収容器１３内に挿入されている状態に保持する。そして、移動ヘッド４０を移動させて回収液分注ノズル５１ｒを１番目のカートリッジ１１上に停止させて回収液Ｒを所定量分注し、移動ヘッド４０を次のカートリッジ１１に移動させて順次回収液Ｒの分注を行う。全部のカートリッジ１１への回収液Ｒの分注が終了すると、前述と同様の加圧エアの供給を各カートリッジ１１に対して実施する。
加圧エアが前述同様に供給され、圧力が作用した回収液Ｒは、核酸吸着性多孔膜１１ｂを通ってそれに吸着されている核酸を離脱させて、回収液Ｒとともに核酸が下端部の排出部１１ｃより回収容器１３に排出される。全部のカートリッジ１１における回収液Ｒが全て回収容器１３に排出されると、移動ヘッド４０が最初の廃液容器５７直上の待避位置に移動して、一連の動作が終了する。
【００８３】
抽出動作が終了した容器ホルダ６２は昇降モータ４７の駆動により下降して容器ホルダ６２の位置決め孔６２ｄと作動部材３１の位置決めピン３１ａとの嵌合が解除され、保持機構３（カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３）は装置本体２から纏めて取り出される。そして、カートリッジ１１及び廃液容器１２はカートリッジホルダ６１及び容器ホルダ６２より取り出されて廃棄される。一方、回収容器１３は容器ホルダ６２より取り出され、必要に応じて蓋がされて、次の核酸分析処理等が施される。
【００８４】
ここで、エアポンプ４３からカートリッジ１１に供給するエアは、試料液、洗浄液、回収液液体等の性状に影響を及ぼさなければ、他のいかなる気体であってもよい。
また、保持機構３（カートリッジホルダ６１、容器ホルダ６２及び容器保持台６３）を複数組備えておけば、上述した核酸抽出動作中に次の試料液Ｓの準備作業を行うことができ、より効率的な連続抽出作業が可能となる。
【００８５】
＜変形例＞
次に、図１６から図１８を参照して保持機構の変形例について説明する。
図１６は変形例の保持機構の斜視図、図１７は容器ホルダが正しい方向から装填される状態を示す平面図、図１８は容器ホルダが誤った方向から装填される状態を示す平面図である。
【００８６】
図１６に示すように、変形例の容器ホルダ６２は、上下方向に延設された縦突起６２ｅが一方の外側壁面に突設されている。また、容器保持台６３には、容器ホルダ６２が正しい方向に挿入された場合に、縦突起６２ｅと反対側になる側壁６３ａの内側に、前後方向に延設された横突起６３ｋが内方に突出して形成されている。容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとにより、容器ホルダ６２の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段が構成される。
なお、その他の部分については、前述した保持機構３と同様であるので、同一部分には同一符合または相当符合を付して説明を簡略化または省略する。
【００８７】
図１７に示すように、容器ホルダ６２を正しい方向から容器保持台６３に挿入する場合（図１７（ａ）参照）、容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとは互いに逆方向に位置するので干渉することはなく、容器ホルダ６２は容器保持台６３の正規位置に搭載される（図１７（ｂ）参照）。しかし、図１８に示すように、容器ホルダ６２が誤った方向から容器保持台６３に挿入されると（図１８（ａ）参照）、容器ホルダ６２の縦突起６２ｅと、容器保持台６３の横突起６３ｋとが互いに干渉して挿入することができず、作業者は挿入方向が誤っていることを容易に認識することができる（図１８（ｂ）参照）。これにより、容器ホルダ６２の誤挿入が防止されて、常に正確、且つ確実な核酸抽出処理を行うことができる。
【００８８】
次に、上記のカートリッジ１１が備える核酸吸着性多孔膜（核酸吸着性多孔質体）１１ｂについて詳細に説明する。
上記カートリッジ１１に内有する核酸吸着性多孔膜１１ｂは、基本的には核酸が通過可能な多孔性であり、その表面は試料液中の核酸を化学的結合力で吸着する特性を有し、洗浄液による洗浄時にはその吸着を保持し、回収液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なる。
【００８９】
上記核酸抽出カートリッジ１１に内有する核酸吸着性多孔膜１１ｂは、イオン結合が実質的に関与しない相互作用で核酸が吸着する多孔性膜である。これは、多孔性膜側の使用条件で「イオン化」していないことを意味し、環境の極性を変化させることで、核酸と多孔性膜が引き合うようになると推定される。これにより分離性能に優れ、しかも洗浄効率よく、核酸を単離精製することができる。好ましくは、核酸吸着性多孔性膜は、親水基を有する多孔性膜であり、環境の極性を変化させることで、核酸と多孔性膜の親水基同士が引き合うようになると推定される。
【００９０】
親水基とは、水との相互作用を持つことができる有極性の基（原子団）を指し、核酸の吸着に関与する全ての基（原子団）が当てはまる。親水基としては、水との相互作用の強さが中程度のもの（化学大事典、共立出版（株）発行、「親水基」の項の「あまり親水性の強くない基」参照）が良く、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、オキシエチレン基等を挙げることができる。好ましくは水酸基である。
【００９１】
ここで、親水基を有する多孔性膜とは、多孔性膜を形成する材料自体が、親水性基を有する多孔性膜、または多孔性膜を形成する材料を処理またはコーティングすることによって親水基を導入した多孔性膜を意味する。多孔性膜を形成する材料は有機物、無機物のいずれでも良い。例えば、多孔性膜を形成する材料自体が親水基を有する有機材料である多孔性膜、親水基を持たない有機材料の多孔性膜を処理して親水基を導入した多孔性膜、親水基を持たない有機材料の多孔性膜に対し親水基を有する材料でコーティングして親水基を導入した多孔性膜、多孔性膜を形成する材料自体が親水基を有する無機材料である多孔性膜、親水基を持たない無機材料の多孔性膜を処理して親水基を導入した多孔性膜、親水基を持たない無機材料の多孔性膜に対し親水基を有する材料でコーティングして親水基を導入した多孔性膜等を、使用することができるが、加工の容易性から、多孔性膜を形成する材料は有機高分子等の有機材料を用いることが好ましい。
【００９２】
親水基を有する材料の多孔性膜としては、水酸基を有する有機材料の多孔性膜を挙げることができる。水酸基を有する有機材料の多孔性膜としては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等で、形成された多孔性膜を挙げることができるが、特に多糖構造を有する有機材料の多孔性膜を好ましく使用することができる。
【００９３】
水酸基を有する有機材料の多孔性膜として、好ましくは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物から成る有機高分子の多孔性膜を使用することができる。アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物として、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物、トリアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物、ジアセチルセルロースとモノアセチルセルロースの混合物を好ましく使用する事ができる。
特にトリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物を好ましく使用することができる。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比（質量比）は、９９：１〜１：９９である事が好ましく、９０：１０〜５０：５０である事がより好ましい。
【００９４】
更に好ましい、水酸基を有する有機材料としては、特開２００３−１２８６９１号公報に記載の、アセチルセルロースの表面鹸化物が挙げられる。アセチルセルロースの表面鹸化物とは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理したものであり、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の鹸化物、トリアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物、ジアセチルセルロースとモノアセチルセルロース混合物の鹸化物も好ましく使用することができる。より好ましくは、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の鹸化物を使用することである。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の混合比（質量比）は、９９：１〜１：９９であることが好ましい。更に好ましくは、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロース混合物の混合比は、９０：１０〜５０：５０であることである。この場合、鹸化処理の程度（鹸化率）で固相表面の水酸基の量（密度）をコントロールすることができる。核酸の分離効率をあげるためには、水酸基の量（密度）が多い方が好ましい。例えば、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロースの場合には、鹸化率（表面鹸化率）が約５％以上であることが好ましく、１０％以上であることが更に好ましい。また、水酸基を有する有機高分子の表面積を大きくするために、アセチルセルロースの多孔性膜を鹸化処理することが好ましい。この場合、多孔性膜は、表裏対称性の多孔性膜であってもよいが、裏非対称性の多孔性膜を好ましく使用することができる。
【００９５】
鹸化処理とは、アセチルセルロースを鹸化処理液(例えば水酸化ナトリウム水溶液)に接触させることを言う。これにより、鹸化処理液に接触したアセチルセルロースの部分に、再生セルロースとなり水酸基が導入される。こうして作成された再生セルロースは、本来のセルロースとは、結晶状態等の点で異なっている。
又、鹸化率を変えるには、水酸化ナトリウムの濃度を変えて鹸化処理を行えば良い。鹸化率は、ＮＭＲ、ＩＲ又はＸＰＳにより、容易に測定することができる（例えば、カルボニル基のピーク減少の程度で定めることができる）。
【００９６】
親水基を持たない有機材料の多孔性膜に親水基を導入する方法として、ポリマー鎖内または側鎖に親水基を有すグラフトポリマー鎖を多孔性膜に結合することができる。
有機材料の多孔性膜にグラフトポリマー鎖を結合する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、多孔性膜を起点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマー鎖とする２つの方法がある。
【００９７】
まず、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる方法においては、ポリマーの末端または側鎖に多孔性膜と反応する官能基を有するポリマーを使用し、この官能基と、多孔性膜の官能基とを化学反応させることでグラフトさせることができる。多孔性膜と反応する官能基としては、多孔性膜の官能基と反応し得るものであれば特に限定はないが、例えば、アルコキシシランのようなシランカップリング基、イソシアネート基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、エポキシ基、アリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等を挙げることができる。
【００９８】
ポリマーの末端、または側鎖に反応性官能基を有するポリマーとして特に有用な化合物は、トリアルコキシシリル基をポリマー末端に有するポリマー、アミノ基をポリマー末端に有するポリマー、カルボキシル基をポリマー末端に有するポリマー、エポキシ基をポリマー末端に有するポリマー、イソシアネート基をポリマー末端に有するポリマーが挙げられる。この時に使用されるポリマーとしては、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、具体的には、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン等を挙げることができる。
【００９９】
多孔性膜を基点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させ、グラフトポリマー鎖を形成させる方法は、一般的には表面グラフト重合と呼ばれる。表面グラフト重合法とは、プラズマ照射、光照射、加熱等の方法で基材表面上に活性種を与え、多孔性膜と接するように配置された重合可能な二重結合を有する化合物を重合によって多孔性膜と結合させる方法を指す。
基材に結合しているグラフトポリマー鎖を形成するのに有用な化合物は、重合可能な二重結合を有しており、核酸の吸着に関与する親水基を有するという、２つの特性を兼ね備えていることが必要である。これらの化合物としては、分子内に二重結合を有していれば、親水基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーのいずれの化合物をも用いることができる。特に有用な化合物は親水基を有するモノマーである。
特に有用な親水基を有するモノマーの具体例としては、次のモノマーを挙げることができる。例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート等の水酸性基含有モノマーを特に好ましく用いることができる。また、アクリル酸、メタアクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー、もしくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩も好ましく用いることができる。
【０１００】
親水基を持たない有機材料の多孔性膜に親水基を導入する別の方法として、親水基を有する材料をコーティングすることができる。コーティングに使用する材料は、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、作業の容易さから有機材料のポリマーが好ましい。ポリマーとしては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等を挙げることができるが、多糖構造を有するポリマーが好ましい。
【０１０１】
また、親水基を持たない有機材料の多孔性膜に、アセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物をコーティングした後に、コーティングしたアセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理することもできる。この場合、鹸化率が約５％以上であることが好ましい。さらには、鹸化率が約１０％以上であることが好ましい。
【０１０２】
親水基を有する無機材料である多孔性膜としては、シリカ化合物を含有する多孔性膜を挙げることができる。シリカ化合物を含有する多孔性膜としては、ガラスフィルターを挙げることができる。また、特許公報第３０５８３４２号に記載されているような、多孔質のシリカ薄膜を挙げることができる。この多孔質のシリカ薄膜とは、二分子膜形成能を有するカチオン型の両親媒性物質の展開液を基板上に展開した後、基板上の液膜から溶媒を除去することによって両親媒性物質の多層二分子膜薄膜を調整し、シリカ化合物を含有する溶液に多層二分子膜薄膜を接触させ、次いで前記多層二分子膜薄膜を抽出除去することで作製することができる。
【０１０３】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜に親水基を導入する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する２つの方法がある。
多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる場合は、グラフトポリマー鎖の末端の官能基と反応する官能基を無機材料に導入し、そこにグラフトポリマーを化学結合させる。また、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する場合は、二重結合を有する化合物を重合する際の起点となる官能基を無機材料に導入する。
【０１０４】
親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーとしては、上記、親水基を持たない有機材料の多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法において、記載した親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを好ましく使用することができる。
【０１０５】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜に親水基を導入する別の方法として、親水基を有する材料をコーティングすることができる。コーティングに使用する材料は、核酸の吸着に関与する親水基を有するものであれば特に限定はないが、作業の容易さから有機材料のポリマーが好ましい。ポリマーとしては、ポリヒドロキシエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタアクリル酸及びそれらの塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びそれらの塩、ポリオキシエチレン、アセチルセルロース、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物等を挙げることができる。
【０１０６】
また、親水基を持たない無機材料の多孔性膜に、アセチルセルロースまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物をコーティングした後に、コ−ティングしたアセチルセルロ−スまたは、アセチル価の異なるアセチルセルロースの混合物を鹸化処理することもできる。この場合、鹸化率が約５％以上であることが好ましい。さらには、鹸化率が約１０％以上であることが好ましい。
【０１０７】
親水基を持たない無機材料の多孔性膜としては、アルミニウム等の金属、ガラス、セメント、陶磁器等のセラミックス、もしくはニューセラミックス、シリコン、活性炭等を加工して作製した多孔性膜を挙げることができる。
【０１０８】
上記の核酸吸着性多孔性膜は、溶液が内部を通過可能であり、厚さが１０μｍ〜５００μｍである。さらに好ましくは、厚さが５０μｍ〜２５０μｍである。洗浄がし易い点で、厚さが薄いほど好ましい。
【０１０９】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、最小孔径が０．２２μｍ以上である。さらに好ましくは、最小孔径が０．５μｍ以上である。また、最大孔径と最小孔径の比が２以上である多孔性膜を用いる事が好ましい。これにより、核酸が吸着するのに十分な表面積が得られるとともに、目詰まりし難い。さらに好ましくは、最大孔径と最小孔径の比が５以上である。
【０１１０】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、空隙率が５０〜９５％である。さらに好ましくは、空隙率が６５〜８０％である。また、バブルポイントが、０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2である事が好ましい。さらに好ましくは、バブルポイントが、０．２〜４ｋｇｆ／ｃｍ2である。
【０１１１】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、圧力損失が、０．１〜１００ｋＰａである事が好ましい。これにより、過圧時に均一な圧力が得られる。さらに好ましくは、圧力損失が、０．５〜５０ｋＰａである。ここで、圧力損失とは、膜の厚さ１００μｍあたり、水を通過させるのに必要な最低圧力である。
【０１１２】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、２５℃で１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で水を通過させたときの透水量が、膜１ｃｍ2あたり１分間で１〜５０００ｍＬであることが好ましい。さらに好ましくは、２５℃で１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で水を通過させたときの透水量が、膜１ｃｍ2あたり１分間で５〜１０００ｍＬである。
【０１１３】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、多孔性膜1ｍｇあたりの核酸の吸着量が０．１μｇ以上である事が好ましい。さらに好ましくは、多孔性膜1ｍｇあたりの核酸の吸着量が０．９μｇ以上である。
【０１１４】
上記の、溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、一辺が５ｍｍの正方形の多孔性膜をトリフルオロ酢酸５ｍＬに浸漬したときに、１時間以内では溶解しないが４８時間以内に溶解するセルロース誘導体が、好ましい。また、一辺が５ｍｍの正方形の多孔質膜をトリフルオロ酢酸５ｍＬに浸漬したときに１時間以内に溶解するが、ジクロロメタン５ｍＬに浸漬したときには２４時間以内に溶解しないセルロース誘導体がさらに好ましい。
【０１１５】
核酸吸着性多孔性膜中を、核酸を含む試料溶液を通過させる場合、試料溶液を一方の面から他方の面へと通過させることが、液を多孔性膜へ均一に接触させることができる点で、好ましい。核酸吸着性多孔性膜中を、核酸を含む試料溶液を通過させる場合、試料溶液を核酸吸着性多孔性膜の孔径が大きい側から小さい側に通過させることが、目詰まりし難い点で好ましい。
【０１１６】
核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜を通過させる場合の流速は、液の多孔性膜への適切な接触時間を得るために、膜の面積ｃｍ2あたり、２〜１５００μＬ/secである事が好ましい。液の多孔性膜への接触時間が短すぎると十分な核酸抽出効果が得られず、長すぎると操作性の点から好ましくない。さらに、上記流速は、膜の面積ｃｍ2あたり、５〜７００μＬ/secである事が好ましい。
【０１１７】
また、使用する溶液が内部を通過可能な核酸吸着性多孔性膜は、１枚であってもよいが、複数枚を使用することもできる。複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、同一のものであっても、異なるものであって良い。
【０１１８】
複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、無機材料の核酸吸着性多孔性膜と有機材料の核酸吸着性多孔性膜との組合せであっても良い。例えば、ガラスフィルターと再生セルロースの多孔性膜との組合せを挙げることができる。また、複数枚の核酸吸着性多孔性膜は、無機材の核酸吸着性多孔性膜と有機材料の核酸非吸着性多孔性膜との組合せであってもよい、例えば、ガラスフィルターと、ナイロンまたはポリスルホンの多孔性膜との組合せを挙げることができる。
そして、以上に説明した核酸吸着性多孔性膜は、カートリッジの形状に応じて、膜状以外の形態にすることができる。例えば、チップ状やブロック状等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】核酸抽出装置の一実施形態であって前面カバーが開放された状態を示す斜視図である。
【図２】前面カバーが閉じられた状態にある核酸抽出装置の外観斜視図である。
【図３】核酸抽出装置の移動ヘッドの概略構成図である。
【図４】核酸抽出装置の概略ブロック構成図である。
【図５】カートリッジホルダ、容器ホルダ、及び容器保持台が保持機構として一体に組み付けられ、載置台に搭載された状態を示す斜視図である。
【図６】カートリッジホルダ、容器ホルダ、容器保持台、及び載置台の斜視図である。
【図７】保持機構及び液容器が取り外された装置本体の斜視図である。
【図８】（ａ）は装置本体に載置台が取り付けられた状態を示す斜視図、（ｂ）は更に保持機構が載置台に載置された状態を示す斜視図である。
【図９】保持機構が係止ロッドに係止されて装置本体に取り付けられた状態を示す側面図である。
【図１０】カートリッジホルダが係止ロッドに係止された状態を示す要部拡大斜視図である。
【図１１】（ａ）は図１０におけるＡ１−Ａ１縦断面図、（ｂ）は図１０におけるＡ２−Ａ２縦断面図である。
【図１２】（ａ）はカートリッジホルダが搭載された容器保持台に容器ホルダを挿入する状態を示す斜視図、（ｂ）は容器保持台にカートリッジホルダ、及び容器ホルダが組み付けられた保持機構の斜視図である。
【図１３】保持機構の把持部材を両手で把持して装置本体に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１４】保持機構の把持部材を片手で把持して装置本体に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１５】（ａ）は廃液容器の上方にカートリッジが位置した状態を示す要部破断斜視図、（ｂ）は回収容器の上方にカートリッジが位置した状態を示す要部破断斜視図である。
【図１６】変形例の保持機構の斜視図である。
【図１７】図１６に示す容器ホルダが正しい方向から容器保持台に装填される状態を示す平面図である。
【図１８】図１６に示す容器ホルダが誤った方向から容器保持台に装填される状態を示す平面図である。
【図１９】従来の核酸抽出装置にラックを装着する状態を示す斜視図である。
【図２０】従来の核酸抽出装置にカートリッジを保持させた後、ピペットで試料液を注入する工程を示す斜視図である。
【図２１】カートリッジの（ａ）斜視図と（ｂ）Ｐ−Ｐ断面図である。
【図２２】抽出動作の工程図（ａ）〜（ｇ）である。
【符号の説明】
【０１２０】
２ 装置本体
７ 移動手段
１１ カートリッジ（核酸抽出カートリッジ）
１１ｂ フィルター部材（核酸吸着性多孔膜）
１２ 廃液容器
１３ 回収容器
６１ カートリッジホルダ（第１の構造体）
６２ 容器ホルダ（第２の構造体）
６２ｅ 縦突起（挿入方向規制手段）
６３ 容器保持台（第３の構造体）
６３ｅ 把持部材
６３ｋ 横突起（挿入方向規制手段）
７５ 本体部
７５ａ 凹部
１００ 核酸抽出装置
Ｓ 試料液
Ｗ 洗浄液
Ｒ 回収液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させる一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、
前記核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、
前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体を保持する第３の構造体とを備え、
前記第１の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第２の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第１、第２の構造体を前記第３の構造体が保持した状態で、該第３の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の構造体が前記第３の構造体に保持された場合に、前記第１の構造体に保持された前記核酸抽出カートリッジが、前記第２の構造体に保持された前記廃液容器に対向配置されていることを特徴とする請求項１記載の核酸抽出装置。
【請求項３】
前記第２の構造体を前記第１の構造体に対して相対移動させ、前記核酸抽出カートリッジの下方に前記廃液容器と前記回収容器のいずれかを配置させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の核酸抽出装置。
【請求項４】
前記核酸抽出カートリッジ、前記廃液容器、及び前記回収容器の組が、それぞれ複数組備えられたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の核酸抽出装置。
【請求項５】
前記第３の構造体の両脇側に一対の把持部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項６】
少なくとも前記第３の構造体の前記装置本体への装着位置近傍における前記装置本体の正面側方に、前記第３の構造体の側方空間を確保するため、該装置本体の正面側から背面側に窪む凹部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項７】
前記第２の構造体を前記第３の構造体に保持させる際、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に挿入する挿入経路の途中に、前記第２の構造体の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項８】
前記挿入方向規制手段が、
前記第３の構造体の挿入経路における内側側壁の片側に、該内側側壁から突設された第１の突起と、
前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に前記特定方向に挿入した場合に、前記第３の構造体の第１の突起とは反対側の内側側壁に対面する前記第２の構造体の外側壁面に突設された第２の突起と、を有し、
前記第１の突起と前記第２の突起とが、前記第２の構造体が前記特定方向に挿入された場合は干渉せず、特定方向とは逆の方向に挿入された場合に相互に干渉して挿入動作を規制することを特徴とする請求項７記載の核酸抽出装置。
【請求項１】
フィルター部材を備えた核酸抽出カートリッジを用い、該核酸抽出カートリッジに核酸を含む試料液を注入し加圧して該試料液中の核酸を前記フィルター部材に吸着させる一方、該フィルター部材を通過した排出物を廃液容器へ回収し、次いで、前記核酸抽出カートリッジに洗浄液を分注し加圧して前記フィルター部材を通過した洗浄液と不純物を前記廃液容器に回収することで前記核酸抽出カートリッジ内の不純物を除去し、その後、前記核酸抽出カートリッジに回収液を分注し加圧して前記フィルター部材に吸着した核酸を分離して前記回収液とともに回収容器に回収する抽出動作を自動的に行う核酸抽出装置であって、
前記核酸抽出カートリッジを保持する第１の構造体と、
前記廃液容器及び前記回収容器を保持する第２の構造体と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体を保持する第３の構造体とを備え、
前記第１の構造体が前記核酸抽出カートリッジを保持し、前記第２の構造体が前記廃液容器及び前記回収容器を保持し、これら第１、第２の構造体を前記第３の構造体が保持した状態で、該第３の構造体が装置本体に対して脱着自在であることを特徴とする核酸抽出装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の構造体が前記第３の構造体に保持された場合に、前記第１の構造体に保持された前記核酸抽出カートリッジが、前記第２の構造体に保持された前記廃液容器に対向配置されていることを特徴とする請求項１記載の核酸抽出装置。
【請求項３】
前記第２の構造体を前記第１の構造体に対して相対移動させ、前記核酸抽出カートリッジの下方に前記廃液容器と前記回収容器のいずれかを配置させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の核酸抽出装置。
【請求項４】
前記核酸抽出カートリッジ、前記廃液容器、及び前記回収容器の組が、それぞれ複数組備えられたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の核酸抽出装置。
【請求項５】
前記第３の構造体の両脇側に一対の把持部材を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項６】
少なくとも前記第３の構造体の前記装置本体への装着位置近傍における前記装置本体の正面側方に、前記第３の構造体の側方空間を確保するため、該装置本体の正面側から背面側に窪む凹部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項７】
前記第２の構造体を前記第３の構造体に保持させる際、前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に挿入する挿入経路の途中に、前記第２の構造体の挿入方向を特定方向のみに規制する挿入方向規制手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の核酸抽出装置。
【請求項８】
前記挿入方向規制手段が、
前記第３の構造体の挿入経路における内側側壁の片側に、該内側側壁から突設された第１の突起と、
前記第２の構造体を前記第３の構造体の内側に前記特定方向に挿入した場合に、前記第３の構造体の第１の突起とは反対側の内側側壁に対面する前記第２の構造体の外側壁面に突設された第２の突起と、を有し、
前記第１の突起と前記第２の突起とが、前記第２の構造体が前記特定方向に挿入された場合は干渉せず、特定方向とは逆の方向に挿入された場合に相互に干渉して挿入動作を規制することを特徴とする請求項７記載の核酸抽出装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００６−２０４２２７（Ｐ２００６−２０４２２７Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２６７５（Ｐ２００５−２２６７５）
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【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１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【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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