(57)【要約】【課題】液ダレが無く、取り扱いが容易な抽出カートリッジを提供する。【解決手段】有底筒状のカートリッジ本体２ｂの底部にフィルタ２ａを配置する。フィルタ２ａの下方でカートリッジ本体２ｂに排出ノズル２ｃを設ける。排出ノズル２ｃの先端に一方向弁１５０を一体に形成する。一方向弁１５０をダックビルチェックバルブから構成する。試料液等をカートリッジ本体２ｂに入れて加圧し、試料液等をフィルタ２ａに通す。フィルタ２ａを通過した試料液等は一方向弁１５０から、廃液容器３もしくは回収容器４に排出される。単に、試料液等をカートリッジ本体２ｂに入れた状態では、一方向弁１５０が閉じられており、試料液等の自重による液ダレが発生することはない。したがって、液ダレによる加圧装置や試験室の汚染が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定物質が含まれる液を注入し、フィルタ部材に前記液中の前記特定物質を付着させて、前記特定物質を抽出する抽出カートリッジにおいて、
前記液が入れられるカートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体の底部に設けられ、前記カートリッジ本体内に圧力差を発生させたときに前記液を通過させる一方向弁とを有することを特徴とする抽出カートリッジ。
【請求項２】
前記一方向弁は、前記カートリッジ本体に一体に成形されることを特徴とする請求項１記載の抽出カートリッジ。
【請求項３】
前記一方向弁は、前記カートリッジ本体とは別体で形成され、前記カートリッジ本体に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の抽出カートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジ本体の底部には前記フィルタを通過する液を排出する排出ノズルが設けられ、前記一方向弁は、前記カートリッジ本体とは別体で形成され、前記排出ノズルに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の抽出カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ部材を有するカートリッジ本体に特定物質を含む液を注入して、圧力差により特定物質を抽出する抽出カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の抽出機、例えば核酸を抽出する核酸抽出機としては、磁気ビーズを用いたもの、フィルタを用いたもの等が知られている。フィルタを用いた抽出機は、磁気ビーズを用いた抽出機と比較して、高純度、高収量で核酸を抽出することができる利点を有している。
【０００３】
フィルタを用いた抽出機は、核酸が含まれる試料液をカートリッジに分注し、試料液をカートリッジ内のフィルタに通過させて、核酸をフィルタに吸着させた後に、回収液をカートリッジに分注し、回収液をフィルタに通過させることにより、核酸をフィルタから分離して、核酸を回収液とともに抽出する。
【０００４】
なお、フィルタを用いた抽出機に関する文献として以下のものが挙げられる。特許文献１記載の核酸分離精製ユニット（前述のカートリッジに対応）は、２つの開口と固相（前述のフィルタに対応）を有しており、一方の開口には圧力差発生装置が結合され、この圧力差発生装置により前記核酸分離精製ユニット内に圧力差を生じさせて、試料液や回収液を他方の開口から吸引及び排出することにより、固相に核酸を吸着し脱着させて、核酸を抽出している。
【０００５】
特許文献２記載のウェルプレートに用いる一方向フロー制御シーリング・マットは、試料液等を排出させる複数の排出口が配列されたプレート（板）に、各排出口に対応した一方向制御バルブが配列されたマットを係合させることにより、各排出口をまたぐ圧力差が印加された場合にのみ試料液等を各排出口から排出させて、各排出口から液が漏れるのを防止している。
【０００６】
特許文献３記載の核酸分離カラムは、その核酸分離カラムに設けられた試料液等を吐出させる吐出孔の外周に、該吐出孔を覆うようにして設けられた隔壁部を有している。この隔壁部により、一の核酸分離カラムの吐出孔から吐出された液ダレが、その隣の他の核酸分離カラムの吐出孔にまで飛散しないようにしている。
【特許文献１】特開２００４−４９１０６号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６２００号公報
【特許文献３】特開２００３−３３９３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、カートリッジの先端側に開口が形成されているため、カートリッジ内を加圧する前に試料液等の自重によりそのカートリッジの開口から液ダレが生じることもあり、この場合には装置、容器、試験室環境を汚染させるおそれがある。また、特許文献２記載の発明は、排出口のあるプレート（板）と一方向制御バルブのあるマットとが別体で構成されているために、排出口に試料液等を注入した後の取り扱いが容易ではなかった。また、特許文献３記載の発明は、吐出孔の外周に隔壁部を設けることにより、カートリッジ全体としての形状が変化し、取り扱いにくくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、液ダレが無く、取り扱いが容易な抽出カートリッジ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、特定物質が含まれる液を注入し、フィルタ部材に前記液中の前記特定物質を付着させて、前記特定物質を抽出する抽出カートリッジにおいて、前記液が入れられるカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体の底部に設けられ、前記カートリッジ本体内に圧力差を発生させたときに前記液を通過させる一方向弁とを有することを特徴とする。
【００１０】
前記一方向弁は、前記カートリッジ本体に一体に成形されることを特徴とする。また、前記一方向弁は、前記カートリッジ本体とは別体で形成され、前記カートリッジ本体に取り付けられることを特徴とする。また、前記カートリッジ本体の底部には前記フィルタを通過する液を排出する排出ノズルが設けられ、前記一方向弁は、前記カートリッジ本体とは別体で形成され、前記排出ノズルに取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液が入れられるカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体の底部に設けられ、前記カートリッジ本体内に圧力差を発生させたときに前記液を通過させる一方向弁とを有することにより、前記液の自重による液ダレの発生が防止され、特定物質の抽出前及び後における取り扱いが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
核酸抽出処理は、図１に示すような手順（Ａ）〜（Ｇ）で行われる。図１（Ａ）に示すように、詳細を後述するカートリッジ２に核酸が含まれる試料液Ｓを注入する試料液注入処理を行う。次に（Ｂ）に示すように、廃液容器３上のカートリッジ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処理を行う。
【００１３】
次に、（Ｃ）に示すように、カートリッジ２に洗浄液Ｗを分注する洗浄液分注処理を行う。そして、（Ｄ）に示すように、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する洗浄処理を行う。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。洗浄液分注処理及び洗浄処理は複数回繰り返してもよい。
【００１４】
次に、（Ｅ）に示すように、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。そして、（Ｆ）に示すように、カートリッジ２に回収液Ｒを分注する回収液分注処理を行う。最後に、（Ｇ）に示すように、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と核酸との結合力を弱め、吸着されている核酸を脱着させて、核酸が含まれる回収液Ｒを回収容器４に回収する核酸回収処理を行う。なお、回収液Ｒへの洗浄液Ｗのコンタミネーションを極力減らすためには、最後の洗浄処理のみ余分に加圧して、カートリッジ２の先端に洗浄液Ｗが残らないようにすることが好ましい。
【００１５】
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、その表面には試料液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号公報の核酸の分離精製方法に詳細に述べられているように、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）を調節することができ、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。
【００１６】
「核酸が含まれる試料液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（例えばグアジニン塩、界面活性剤、又はタンパク質分解酵素）を含む水溶液で処理するものである。例えば、対象となる試料が全血の場合、フィルタ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、又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１５〜５０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。
【００１７】
「洗浄液Ｗ」は、核酸と一緒にフィルタに付着した試料液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フィルタ２ａから離脱させる組成を有する。洗浄液Ｗは、主剤、緩衝剤、及び必要に応じて含まれる界面活性剤を有する水溶液である。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１０〜９０重量％、さらに好ましくは３０〜８０重量％）の水溶液が挙げられる。
【００１８】
「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バッファが挙げられる。
【００１９】
図２は、本発明を適用した加圧装置１０を示している。なお、本発明を適用する装置としては、図２に示す加圧装置に限る必要はなく、例えば特開２００５−９５１６０号公報に示すような試料液等の分注を自動で行う核酸抽出装置であってもよい。なお、以下に記載する試料液等とは、上述の試料液Ｓ、洗浄液Ｗ、回収液Ｒのいずれかを示すものとする。
【００２０】
加圧装置１０は、基台１１と、この基台１１から取り付けと取り外しが可能な載置トレイ１２と、この基台１１の両側面に取り付けられた側板１３と、この側板１３に設けられた軸１４を中心に揺動自在な加圧ヘッド１６と、この加圧ヘッド１６を後述するエア供給位置と退避位置とに変位させるヘッド変位機構１７とから構成される。この加圧装置１０の載置トレイ１２には、カートリッジ２、廃液容器３、及び回収容器４を保持するラック１８が載置される。
【００２１】
加圧ヘッド１６は、その内部に設けられカートリッジ２に自動もしくは手動により加圧エアを供給するエア供給ユニット（図示省略）と、エア供給ユニットを保持するヘッド基部６６とを有する。エア供給ユニットは、軸１４により連結されており、この軸１４の駆動によりエア供給ユニットのエアポンプ（図示省略）を駆動させて加圧エアを発生させる。軸１４の駆動は、モータ（図示省略）もしくはハンドル２３によりなされる。ハンドル２３の一端には嵌合溝２３ａが形成されており、その嵌合溝２３ａに側板１３から突出した軸１４の一端部が嵌合されている。エア供給ユニットはエアノズル１５Ａ〜１５Ｈを有しており、これらエアノズル１５Ａ〜１５Ｈを通してカートリッジ２に加圧エアが供給される。
【００２２】
ヘッド変位機構１７は、引っ張りバネ６２と、側板１３に形成される孔に挿通される回転軸６３と、この回転軸６３に固定されたカム６４と、この回転軸６３の両端部に取り付けられた把持部６５とから構成される。引っ張りバネ６２は、その一端が側板１３にその他端が加圧ヘッド６６のヘッド基部６６に取り付けられており、ヘッド基部６６を図２中Ｊ方向に付勢する。カム６４はヘッド基部６６と接触する第１接触面６４ａと第２接触面６４ｂとを有している。
【００２３】
把持部６５は回動操作によりカム６４を回転させる。把持部６５を図２中Ｋ方向に回動させることにより、ヘッド基部６６と当接するカム６４の当接面が、第１接触面６４ａから第２接触面６４ｂへ変位する。これにより、加圧ヘッド６６は、カートリッジ２の注入口２ｅ（図３参照）にエアノズル１５Ａ〜１５Ｈが装着されるエア供給位置へと変位する。
【００２４】
一方、把持部６５を図２中Ｌ方向に回動させることにより、ヘッド基部６６と当接するカム６４の当接面が、第２接触面６４ｂから第１接触面６４ａへと変位する。これにより、加圧ヘッド６６は、カートリッジ２の注入口２ｅ（図３参照）からエアノズル１５Ａ〜１５Ｈが退避する退避位置へと変位する。
【００２５】
ラック１８は、カートリッジ２を保持するカートリッジホルダ１９と、廃液容器３及び回収容器４を保持する容器ホルダ２０とから構成される。カートリッジホルダ１９には保持孔１９ａが形成されており、この保持孔１９ａにカートリッジ２が挿入される。また、カートリッジホルダ１９は、このカートリッジホルダ１９に挿入されたカートリッジ２を係止し、その係止を解除することが可能である。このように、カートリッジホルダ１９にカートリッジ２を個別に保持することにより、核酸抽出処理の前及び後において、カートリッジ２の取り扱いがし易くなる。なお、カートリッジ２内の液量を視認しやすくするために、カートリッジホルダ１９の前面に抜き穴を形成してもよく、さらにはその前面の色を透明にするとともにその後面に色付けしてもよい。また、カートリッジ２への試料液等への注入をしやすくするために、カートリッジホルダ１９の上部にカートリッジ２と異なる色を付けてもよい。
【００２６】
また、カートリッジホルダ１９は支持脚２５を有しており、容器ホルダ１９の両端部に形成された載置溝２８もしくは載置溝２９に選択的に取り付けられる。支持脚２５が載置溝２８に取り付けられた場合には、カートリッジ２の排出ノズル２ｃ（図３参照）は廃液容器３に挿入され、支持脚２５が載置溝２９に取り付けられた場合には、排出ノズル２ｃは回収容器４に挿入される。載置トレイ１２の上面には「ＷＡＳＨ」の文字が付されており、支持脚２５を載置溝２８に取り付けて、ラック１８を載置トレイ１２に載置した場合に、この「ＷＡＳＨ」の文字が見えるようにする。したがって、この「ＷＡＳＨ」の文字が見えるときに、回収液Ｒを注入して加圧しようとする場合には、間違った処理であることがわかる。なお、文字は「ＷＡＳＨ」に限られない。
【００２７】
図３に示すように、カートリッジ２は、有底筒状のカートリッジ本体２ｂと、カートリッジ本体２ｂの底部に保持されたフィルタ２ａと、カートリッジ本体２ｂの底部に突出して設けられた排出ノズル２ｃと、カートリッジ本体２ｂの外周に突出して設けられた突部２ｄとから構成される。排出ノズル２ｃはカートリッジ本体２ｂに一体に成形されおり、その排出ノズル２ｃの先端には一方向弁１５０が一体に成形されている。これら成形方法は、図５を用いて後述する。また、カートリッジ本体２ｂの上部には試料液等が注入される注入口２ｅが形成されている。なお、本実施形態ではカートリッジ本体を筒状としたがこれに限る必要はなく、例えば、直方体形状等であってもよい。
【００２８】
図４は、一方向弁１５０を拡大して示すカートリッジ２の断面図である。一方向弁１５０は、一対のリップ１５１ａ，１５１ｂから構成されている。本実施形態では、一方向弁１５０をダックビルチェックバルブから構成する。各リップ１５１ａ，１５１ｂの先端部は、自身の弾性によって互いに密着されており閉状態とされ、試料液等の自重により開状態とされることはない。また、カートリッジ本体２ｂ内に一定以上の圧力がかかると、カートリッジ２ｂ内部と外部との間に圧力差が発生する。この圧力差の発生によって、各リップ１５１ａ，１５１ｂが押し開かれ開状態となり、試料液等が吐出される。なお、本実施形態では、一方向弁１５０は一対のリップ１５１ａ，１５１ｂとしたが、これに限定されるものでなく、例えば二対のリップ等であってもよい。
【００２９】
図５を参照してカートリッジ２の製造方法について説明する。まず、（Ａ）に示すように、第１下型１５５及び第１上型１５６を用いて、先端側に一方向弁１５０を有する排出ノズル２ｃ（（Ｂ）参照）を、例えば押し出し成形によって成形する。次に、（Ｂ）に示すように、第１上型１５６を取り外して、排出ノズル２ｃの上に円板上のフィルタ２ａを配置する。次に、（Ｃ）に示すように、カートリッジ本体形成用キャビティを有する第２上型１５７を第１下型１５５に嵌合させて、カートリッジ本体２ｂを押し出し成形する。これにより、一方向弁１５０及びフィルタ２ａを有するカートリッジ２が一体成形される。
【００３０】
次に、本発明の作用を説明する。まず、図２に示すように、カートリッジ２をカートリッジホルダ１９にセットする。各カートリッジ２に試料液等を注入した後に、ラック１８を載置トレイ１２に載置する。把持部６５を図２中Ｋ方向に回動することにより、加圧ヘッド１６を退避位置からエア供給位置へと変位させる。この変位により、エアノズル１５Ａ〜１５Ｈがカートリッジ２の注入口２に装着される。そして、エア供給ユニットからエアノズル１５Ａ〜１５Ｈを通してカートリッジ本体２ｂに加圧エアが供給される。
【００３１】
図１及び図４に示すように、加圧エアにより試料液等がフィルタ２ａを通過するとともに、一方向弁１５０のリップ１５１ａ，１５１ｂが閉状態から開状態に変位する。フィルタ２ａを通過した液は、廃液容器３もしくは回収容器４へと吐出される。カートリッジ本体２ｂへの加圧エアの供給が停止した場合には、リップ１５１ａ，１５１ｂは再び開状態から閉状態へと変位する。
【００３２】
全てのカートリッジ２に対する加圧エアの供給が完了した場合には、把持部６５を図２中Ｌ方向に回動させることにより、加圧ヘッド１６をエア供給位置から退避位置へと変位させ、ラック１８を載置トレイ１２から取り外す。
【００３３】
なお、図６に示すように、従来の製造方法と同様にして、フィルタ２ａ、カートリッジ本体１６０ｂ、及び排出ノズル１６０ｃを一体に成形した後に、別に成形した一方向弁１６１を排出ノズル１６０ｃに固定してもよい。一方向弁１６１の固定方法は、接着、溶着、嵌着その他の固定方法を用いる。また、一方向弁１６１の取付位置は、図６のような排出ノズル１６０ｃの外側に限る必要はなく、その内側であってもよい。
【００３４】
また、図７に示すように、フィルタ２ａ、カートリッジ本体１７０ｂを一体に成形した後に、別に成形した一方向弁１７１をカートリッジ本体１７０ｂに固定してもよい。一方向弁１７１の固定方法は、前述の図６の一方向弁１６１の固定方法と同様である。
【００３５】
一方向弁の材質は、加圧時以外は閉状態を保持できるものが好ましく、例えばポリアセタール、エストラマー、シリコンゴムが挙げられる。一方向弁をカートリッジ本体と排出ノズルに一体に成形した場合には、カートリッジ本体と排出ノズルの材質を一方向弁の材質と同一にしてもよい。一体に成形しない場合、すなわち一方向弁を別体に成形した場合には、カートリッジ本体と排出ノズルの材質を、例えばポリプロピレンにすることが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、第１下型１５５、第１上型１５６、及び第２上型１５７を用いて、２回の押し出し成形を行ったが、これに代えて、図示は省略したが、キャビティ内のフィルタセット位置にフィルタを予め入れておき、１回の押し出し成形によって、一方向弁、排出ノズル、及びカートリッジ本体を一体に形成してもよい。
【００３７】
本実施形態では、洗浄液による洗浄処理を施しているが、フィルタ部材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。本実施形態では、回収液を用いて回収処理を行っているが、例えば、フィルタ部材に特定物質を吸着させたまま分析を行う場合には、回収液は必ずしも必要ではない。
【００３８】
本実施形態では、単体のカートリッジとしたが、単体のカートリッジを横方向に一列に並べて連結してもよい。
【００３９】
本実施形態では、固定されたカートリッジに対してエアノズルが移動する構成であったが、固定されたエアノズルに対してカートリッジを移動させる構成にしてもよい。
【００４０】
本実施形態では、核酸を抽出する加圧装置について記載しているが、この用途に限定する必要はなく、種々の特定物質を抽出する場合にも本発明の加圧装置を用いることができる。
【００４１】
本実施形態では、加圧により圧力差を発生させているが、減圧による方法でもよく、遠心分離等を利用した方法でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】核酸抽出処理の手順を示す説明図である。
【図２】本発明の抽出カートリッジを用いる加圧装置及びラックを示す斜視図である。
【図３】本発明の抽出カートリッジを示す斜視図である。
【図４】本発明の抽出カートリッジの一方向弁を拡大してを示す断面図である。
【図５】本発明の抽出カートリッジの製造方法を示す説明図である。
【図６】別実施形態における本発明の抽出カートリッジの一方向弁を拡大して示す断面図である。
【図７】別実施形態における本発明の抽出カートリッジの一方向弁を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２  カートリッジ
２ａ  フィルタ
２ｂ  カートリッジ本体
２ｃ  排出ノズル
１０  加圧装置
１５０  一方向弁
１６０  カートリッジ
１６０ｂ  カートリッジ本体
１６０ｃ  排出ノズル
１６１  一方向弁
１７０  カートリッジ
１７０ｂ  カートリッジ本体
１７１  一方向弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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