(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内で運動することにより、この容器内の試料を加工可能なペッスルであって、その先端部が前記試料を挟みつけ可能に、かつ、先端にゆくほど互いが離間するように複数に分割されていることを特徴とするペッスル。
【請求項２】
前記先端部が、前記容器の形状に拘束されて前記試料を挟みつけ可能に弾性変形し得る請求項１記載のペッスル。
【請求項３】
耐薬品性を備えると共に硬質の略棒状材料から形成されている請求項１又は２に記載のペッスル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載のペッスルを容器に挿入し、前記ペッスルの長軸方向上下運動と、前記ペッスルの長軸芯周りの回動運動とのいずれか又は双方の動きをすることにより、前記容器内の試料を加工する試料加工方法。
【請求項５】
前記ペッスルの長軸芯周りの回動運動が、時計周りと反時計周りのいずれか又は双方の運動である請求項４記載の試料加工方法。
【請求項６】
試料が収納された前記容器内に前記ペッスルを挿入して運動させて前記試料を加工し、所定時間後前記ペッスルを廃棄し、ついで新たなペッスルで次の容器内の試料を加工後、このペッスルを廃棄することを複数の容器について繰り返す請求項４又は５記載の試料加工方法。
【請求項７】
前記容器内の試料と共にこの容器内に投入可能な粒径を有するビーズを混在させて加工する請求項４〜６のいずれか記載の試料加工方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか記載のペッスルと、このペッスルを駆動する駆動手段と、被加工試料を収納する容器の載置部と、を備える試料加工装置。
【請求項９】
複数のペッスルを載置するペッスル載置部と、使用済のペッスルを廃棄する廃棄部とを更に備える請求項８の試料加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はペッスル、試料加工装置および試料加工方法に関し、詳しくは、動物および植物などに由来する生体試料などを容器内で効率よく微細加工し、撹拌均質化するために用いるペッスル、およびこのペッスルを用いた試料加工方法ならびにホモジナイザーのような試料加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として医学および生物学などに関連する分野において、動物および植物などに由来する生体試料を微細加工し均質化する、すなわちホモジナイズするための試料加工装置として、例えば、ホモジナイザーが使用されている。現在までにホモジナイザーを用いて種々の試料加工方法が提供されているが、比較的少量あるいは多数の生体試料を均質化する場合においては、有底形の容器内で図６（ａ）に模式的に示す加工手段（例えば、ペッスル）を運動させて加工する方法が一般的である。
【０００３】
すなわち、従来の代表的な試料加工方法は、図６（ａ）に示すような先細り状の先端部１ａを有する樹脂製のペッスル１を使用し、図６（ｂ）〜（ｃ）に示すように、遠心チューブ等の容器２内にある被加工溶液５中の試料４をペッスル１の長軸芯３周りに回転または長軸芯３方向の上下の往復動により加工する方法である。この試料加工方法は、使用する有底形の容器２およびペッスル１の形状が比較的単純であるため、その素材（例えば、ポリプロピレン樹脂）を工夫することによって、他の試料加工方法に比べコストを低く抑えることが可能であり、使い捨ての要求にも十分に対応し得る点で有利である。
【０００４】
しかしながら、試料が硬い場合あるいは凍結状態である場合には、この試料加工方法で良好な均質化の効果を得るために大変な労力が必要であり、手動で上記したような試料加工方法の実施は困難であった。
【０００５】
ー方、このような試料加工方法を自動的に行うようにすると、労力の問題は解決されるが、良好な均質化の効果を得るためには比較的高い回転数でペッスルを回転する必要がある。高速回転をすると、試料が少なくとも局部的に高温に加熱されるため、温度に敏感な生体試料は変質あるいは損傷するおそれがあり、効率的に均質化することは困難であった。
【０００６】
そこで試料を効率的に均質化する装置として、ペッスルのような加工体の先端部を容器に底部近傍の形状にならわせると共に、加工体の側部表面に粗面部（溝部）を形成することにより、比較的柔らかい植物などから比較的硬い動物の臓器などに至るまでの試料を加工し得る装置が提案された（特開昭６３−１１２９７４号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置では動物の臓器よりさらに硬いイネなどの植物あるいは凍結状態の臓器などを均質化することは困難であるだけでなく、特に比重の小さな試料を溶液中で加工する場合には、図６（ｄ）に示すように、試料が加工体の側方に逃げ易く、浮き上がったりするため、容器内での加工体の回動運動が有効に機能せず、試料を効率的に均質化することは困難であった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、軟質から硬質にいたる広い範囲の動物および植物などに由来する生体試料などを、その比重の大小に関わらず、効率よく微細加工し撹拌均質化できるペッスルおよびこのペッスルを用いた試料加工方法ならびに試料加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、有底形の容器内でペッスルを運動させて、この容器内の生体試料を加工する試料加工装置において、前記ペッスルの先端部を複数に割れた形状とすることによって試料を効率的に加工し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。さらに、本発明者らは、前述の新規なペッスルを使用した試料の加工方法および試料加工装置についても検討し、試料を効率的に加工し得る試料加工方法および試料加工装置を見出した。
【００１０】
すなわち、本発明にかかるペッスルの特徴構成は、容器内で運動することにより、この容器内の試料を加工可能であって、その先端部が前記試料を挟みつけ可能に、かつ、先端にゆくほど互いが離間するように複数に分割されていることにある。
【００１１】
この構成によれば、ペッスルの先端部が複数に割れた形状を有するため、比重の小さな試料であっても容器中で挟みつけて保持することが可能となり、従来技術のように比重の小さい試料が加工体の側方に逃げて浮き上がるといったことを確実に回避できる。しかも、動物の臓器よりさらに硬いイネなどの植物あるいは凍結状態の臓器などに対しても、先端部によって挟みつけることにより、加工し均質化することができる。さらに、この構成によれば、ペッスルを使用するに際して、先端部を容器内部に挿入するに従い、容器底部の形状により強く拘束されるため、試料を挟み付ける力が大きくなって、効率良く試料を破砕して微細加工することができる。従って、本発明のペッスルを試料加工装置に装着して用いることにより、軟質から硬質にいたる広い範囲の動物および植物などに由来する生体試料などを、被加工試料の比重の大小に関わらず、効率よく微細加工し撹拌均質化できる。
ここに、本発明における加工とは、試料を微細化および均質化すること等を意味し、典型的には試料をホモジナイズすることである。本発明においてペッスルとは、前記試料加工装置に用いられて容器内の試料をホモジナイズ等するために使用されるものである。また、本発明において試料加工装置とは、試料、特に生体試料を微細加工し、撹拌均質化、すなわち典型的には試料をホモジナイズするための装置であるホモジナイザー等をいう。
【００１２】
前記先端部が、前記容器の形状に拘束されて前記試料を挟みつけ可能に弾性変形し得るようになっていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、先端部が容器の形状に拘束されて弾性変形し得るため、容器内で運動することにより、その先端部に挟まれた試料を効率的に加工して均質化することができる。しかも、先端部が単一の部品構成にてペッスルを作製し得るため、コストを低く抑えることが可能であり、使い捨ての要求にも十分に対応し得て都合がよい。
【００１６】
ペッスルが、耐薬品性を備えると共に硬質の略棒状材料から形成されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、試料が浸漬されている各種薬品の種類に関わらず、加工材料に起因する試料への汚染を確実に回避できて都合がよく、硬質の略棒状材料から形成されているため、試料を均質に加工できると共にペッスルを運動させる駆動方法を単純化でき、加工を機械化し易くて都合がよい。そのような材料としては、各種熱可塑性樹脂などを採用できるが、特にポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化エチレン樹脂などが好ましく、とりわけポリプロピレン樹脂は材料コストが低く、使い捨てにする場合などには都合がよい。又、形状は丸棒状であると扱い易くて都合がよいが、角棒状その他の形状でもよく、棒状体の側面に凹あるいは凸状の起伏があってもよい。
【００１８】
更に、本発明に係る試料加工方法の特徴構成は、請求項１〜３のいずれか記載のペッスルを容器に挿入し、前記ペッスルの長軸方向上下運動と、前記ペッスルの長軸芯周りの回動運動とのいずれか又は双方の動きをすることにより、前記容器内の試料を加工することにある。
【００１９】
この構成によれば、容器中の試料を効率的に均質化するために必要なペッスルの運動が、その長軸方向の上下運動と長軸芯周りの回動運動に基づく単純な動作のいずれか又は双方を用いるのみであり、機械化への対応が容易であるため高度に自動化された試料加工方法を安価に提供し得る。しかも、上記したペッスルを用いるので、軟質から硬質にいたる広い範囲の動物および植物などに由来する生体試料などを、その比重の大小に関わらず、効率よく微細加工し撹拌均質化できる試料加工方法を提供することができた。
【００２０】
前記ペッスルの長軸芯周りの回動運動が、時計周りと反時計周りのいずれか又は双方の運動であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ペッスルの動作が単純であるため、自動化、機械化がし易く、特に時計周りと反時計周りの両運動を組み合わせると、容器中の試料を一層均質に攪拌加工することができて都合がよい。
【００２２】
試料が収納された前記容器内に前記ペッスルを挿入して運動させて前記試料を加工し、所定時間後前記ペッスルを廃棄し、ついで新たなペッスルで次の容器内の試料を加工後、このペッスルを廃棄することを複数の容器について繰り返すことが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、多数の試料を確実に加工処理することができ、しかも使用済のペッスルを所定場所に廃棄することができるので、多数の試料であっても試料加工を手際よくできて都合がよく、自動化も容易になし得て都合がよい。
【００２４】
前記容器内の試料と共にこの容器内に投入可能な粒径を有するビーズを混在させて加工することが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、容器中の試料を一層均質かつ迅速に加工できて都合がよい。この場合、ビーズとしては、試料およびその溶液と反応し難い材質のものであればよく、硬質のものであれば一層都合がよい。試料およびその溶液にもよるが、例えば、熱可塑性硬質樹脂、ガラス、セラミック、耐蝕性金属などから製造された微細なビーズを使用できる。
【００２６】
更に又、本発明に係る試料加工装置の特徴構成は、請求項１〜３のいずれか記載のペッスルと、このペッスルを駆動する駆動手段と、被加工試料を収納する容器の載置部と、を備えることにある。
【００２７】
この構成によれば、軟質から硬質にいたる広い範囲の動物および植物などに由来する生体試料などを、その比重の大小に関わらず、自動的、機械的に効率よく微細加工し撹拌均質化できる試料加工装置を提供することができる。しかも、試料を収納する容器への特殊な加工が不要なため市販の使い捨て容器の使用でき、効率的で低コストかつ高い汎用性をもって加工処理が可能になると共に、試料を効率的に均質化するために必要なペッスルの運動は、ペッスルの長軸方向の往復運動および長軸を軸芯とした回動運動に基づく単純な動作を採用できるので、機械化への対応が容易であるため高度に自動化された汎用性の高い試料加工装置を安価に提供し得る。
【００２８】
複数のペッスルを載置するペッスル載置部と、使用済のペッスルを廃棄する廃棄部とを更に備えることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、ペッスルを運動させる駆動手段を所定方向に移動させる等することにより、ペッスル載置部に配置されたペッスルを駆動手段などによって把持して取り上げて、容器中にペッスルを挿入しつつペッスルを上下あるいは回動運動させると共に、加工終了後はペッスルをその廃棄部に廃棄するようにすることにより一連の加工作業を連続的、自動的に行うことができ、多数の試料であっても、効率良く高能率に試料を加工し均質化することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、有底形の容器に収納させた試料を、加工手段の一例であるペッスルを用いてホモジナイズすることを例に挙げて、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において同一または同等の部分については同一の符号を付してある。ここに有底形の容器としては、特に限定されるものではなく、１．５ｍｌ程度のマイクロチューブから数１００ｍｌ程度のカップ状の容器まで広範囲のスケールのものを用いることができる。また、容器の素材や形状に関しても、試料に悪影響を及ぼすことなく、ペッスルが十分に機能し得るものであれば、特に限定されない。
【００３１】
図１は、ペッスル１０の４つ割りに分割された先端部１０ａ構造を示す。図２（ａ）〜（ｃ）は４つ割りに分割された形状の先端部１０ａを有するペッスル１０を使用して、容器２内の試料４を加工する過程の一例を模式的に表す。ただし、これらの図面は、本発明の内容を何ら限定するものではない。
【００３２】
本実施形態における試料加工方法は、図１に示すペッスル１０を使用し、図２に示す容器２内に収納されている溶液５中の試料４を、ペッスル１０の長軸方向３を軸とする軸芯周りの時計周りと反時計周りの往復回転または軸方向の上下往復運動により加工する。いずれの運動方式によってもよいが、これら各上下と回転運動を適宜組み合わせることが均質加工する上で一層好ましい。
【００３３】
この方法ではペッスル１０の先端部１０ａの形状により、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態となるため、比重の小さな試料を加工する場合であっても、加工条件下すなわち被加工溶液５中に試料を挟みつけ保持し得る。さらに、ペッスル１０の先端部１０ａは先端ほど互いの離間距離が幾分大きくなるようになっているので、容器２の先端の先細り形状による拘束を受けて、容器２の形状に合わせて変形し得て、図２（ｂ）に示す状態から図２（ｃ）に示す状態となり、先端部１０ａの変形により先端部に挟まれた試料を効率的に均質化し得る。
【００３４】
このようにペッスル１０の先端部１０ａは容器２の形状に沿って変形し得るため、ペッスル１０の長軸方向３の往復（上下運動）を適宜繰り返すことにより、先端部１０ａの形状を連続的に変化させ、従来の試料加工方法に比べて効率的に試料４を均質化し得る。また、このペッスル１０を、上記したように、その長軸方向３を軸芯としてその周りに適宜回動させることにより、試料４が均質化される系を撹拌し得る。
【００３５】
本実施形態において被加工溶液５中に試料４および任意の粒径を有する硬質樹脂製などのビ−ズを適量混在させることが好ましい。このようにすることにより、複数に分割された先端部１０ａを有するペッスル１０を上述のように運動させると、さらに迅速かつ好適に試料４を加工すなわち均質化し得る。
【００３６】
次に、前記ペッスル１０を装着した試料加工装置の一例であるホモジナイザーＡを、図３を用いて説明する。
【００３７】
このホモジナイザーＡは、側面視略Ｌ字形をしたハウジング１１を備えていて、このハウジング１１は載置台部１１ａと、ペッスル１０を駆動する駆動手段１２を移動可能に支持する背面部１１ｂとからなっている。載置台部１１ａは、前後方向に移動可能な可動テーブル１６を備えていて、この可動テーブル１６上に、多数のペッスル１０を収納して載置する加工手段載置部であるペッスル載置部１３と、試料を入れる多数の容器２を収納して載置する容器載置部１４と、使用済のペッスルを廃棄するペッスル廃棄部１５とが載置されており、これらは可動テーブル１６の移動に伴い矢印Ｙで示すように前後に移動されるようになっている。そして、ペッスル１０と容器２を夫々れ同数用意しておき、１の試料に対しては１のペッスル１０を使用するようにし、使用が終了すれば、ペッスル１０を廃棄部に投棄するようにしている。
【００３８】
次に、駆動手段１２の移動について図４を参照して説明する。この駆動手段１２は、その先端１２ａを上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成していると共に、先端１２ａをその軸芯周りに左右いずれの方向（時計、反時計方向）にも回動可能にする交流モータ（図示略）などを内蔵しており、ハウジング１１の背面部１１ｂの全面側に形成されたレール１７に沿ってＸ方向に移動可能になっている。そして、ペッスル載置部１３のペッスル１０をピックアツプした後、このペッスル１０を容器２内に挿入し、容器２内の試料を所定時間加工する。加工終了するとペッスル１０を容器２から引上げ、更に移動して使用済のペッスル１０をペッスル廃棄部１５に投棄する。この動作を多数のペッスル１０について繰り返す。
【００３９】
すなわち、図４（ａ）は、ペッスル載置部１３に２列に配列されたペッスル１０の内、最前列左側のペッスル１０を駆動手段１２の先端１２ａがピックアップした状態を示す。図４（ｂ）は、ピックアップされたペッスル１０を容器載置部１４の最前列左側の容器２に挿入すると共に、駆動手段１２の先端１２ａを上下方向および先端１２ａの軸芯周りを時計方向と反時計方向に交互に回動させと試料を加工し均質化する状態を示す。各方向での移動は、適宜定めた時間、間欠的あるいは連続的に組み合わせて行うことが好ましい。所定時間の加工処理が終了すると、駆動手段１２はペッスル１０を容器２から引上げ、更にＸ方向に移動して使用済のペッスル１０をペッスル廃棄部１５に投棄する（図４（ｃ））。
【００４０】
そして、駆動手段１２が次のペッスル１０をピックアップするため、前記Ｘ方向を逆に移動して次のペッスル１０の配置されている直上位置に達する。同列のペッスル１０がなくなれば、駆動手段１２のＸ方向移動と同期して可動テーブル１６が前方に移動し、ペッスル載置部１３のペッスル１０直上に達するようになる。
【００４１】
この動作を繰り返し、最終的に図４（ｄ）〜（ｆ）の順に従い、ペッスル載置部１３のペッスル１０を全て消費して、ホモジナイザーＡに配置した全ての試料の加工が終了する。
【００４２】
図４で、駆動手段１２の先端１２ａによりペッスル１０を順次ピックアップすると共に、試料を加工後はペッスル１０廃棄したが、これは駆動手段１２の先端１２ａが円筒状になっていて、ペッスル１０の上部を挟持してピックアツプできるように構成されている。駆動手段１２の先端１２ａによるペッスル１０の挟持方式としては、種々の機構が考えられ特に限定されるものではないが、例えば次のようにしてもよい。すなわち、ペッスル１０の長さ方向中間位置に突起を形成しておき、一方これに嵌合する凹部を先端１２ａの内部に形成して、駆動手段１２の先端１２ａをペッスル載置部１３のペッスル１０の直上に位置決めすると共に、先端１２ａをペッスル１０の軸を覆うようにして降下させ、ペッスル１０の突起と先端１２ａの内部の凹部とを弾性嵌合させる。この状態で駆動手段１２の先端１２ａを引き上げることにより、ペッスル１０をピックアップすることができる。そして、ピックアップしたペッスル１０をペッスル廃棄部１５に投棄する場合は、駆動手段１２の先端１２ａ内上部に待機させた棒状物（図示略）を先端１２ａの内筒に沿って降下させることにより、強制的にペッスル１０をペッスル廃棄部１５に押し落とすようにすることができる。
【００４３】
駆動手段１２およびその先端１２ａの動作、可動テーブル１６の動作などは、図外の制御機構、例えばパソコンを介して、作業者がキーボードなどの入力手段から入力指示することによって行うことができるし、所定の作業手順を予めプログラムしておき、入力動作によって一連の作業を実施、完了するように自動化することもできる。
【００４４】
尚、ホモジナイザーＡを作動する際には、周囲環境からの汚染を防止するため、カバーをかけることが好ましいが、図３にはカバーを省略してある。もとより、所定能力を有するクリーンルーム内で作動させる場合などではカバーは不要である。又、ペッスルは、消費されるに従い自動あるいは手動的に補充されるように構成してもよい。
【００４５】
【実施例】
本実施形態に係るペッスルと従来技術のペッスルを用いてホモジナイズした結果を、夫々図５（ａ），（ｂ）に示す。用いた試料はラットの肝臓約５０ｍｇであり、これを容器内に投入し、この試料に対して夫々のペッスルを約２分間、上下および時計、反時計周りの回動運動させたものである。この回動運動は、１５０ｒｐｍで行った。図５より、従来技術のペッスルを用いた場合（ｂ）、大きな破砕片が残存し、不均質な加工がされているのに対して、本実施形態のペッスルを用いた場合（ａ）は、十分に均質化されていることがわかる。
【００４６】
〔別実施の形態〕
（１）  本発明に適用できる試料としては、典型的には動物および植物などに由来する細胞などの生体試料、組織片などがあり、かかる試料から核酸、更にはＤＮＡを抽出したりする用途に用いられるが、もとより本発明の用途はこれに限定されるものではなく、その他、食品中の病原菌検査、各種組織検査などにも使用できる。
【００４７】
（２）  ペッスル１０の先端部１０ａの形状として上記実施形態では、４つ割りになっている例を挙げたが、これ以外に、２つ割りでもよく、それ以上に分割した形状であってもよい。
【００４８】
（３）  本発明が適用し得る容器については、遠心チューブに限定されるものではなく、各種容器を用いることができ、蓋付の容器を用いてもよい。
【００４９】
（４）  試料加工装置のホモジナイザーＡとして、上記実施形態では、多数の試料を自動的に次々と加工し得る連続加工可能な装置を例に挙げたが、もとより手動式に試料容器を装置内に配置して、個別に行うものでもよく、その形式に限定されるものではない。そして、試料加工装置内に配置されるペッスルの数、容器の数などは、任意に増減してもよく、その数は図示したものに限定されない。
【００５０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、軟質から硬質にいたる広い範囲の動物および植物などに由来する生体試料などを、その比重の大小に関わらず、効率よく微細加工し撹拌均質化でき、しかも安価に試料を加工し得る加工手段およびこの加工手段を用いた試料加工方法ならびに試料加工装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における加工手段の一例を示す斜視図
【図２】本発明における加工手段を用いた試料加工方法を説明する図
【図３】本発明に係る試料加工装置の概略全体斜視図
【図４】図３の試料加工装置による試料加工過程を説明する斜視図
【図５】本発明の実施例の効果を説明する図
【図６】従来の加工手段とこれを用いた試料加工方法を説明する図
【符号の説明】
２      容器
３      長軸芯
４      試料
１０    加工手段
１０ａ  先端部
１２    駆動手段
１３    加工手段載置部
１４    容器載置部
１５    廃棄部
【図１】
0004257470.tif 000002
【図２】
0004257470.tif 000003
【図３】
0004257470.tif 000004
【図４】
0004257470.tif 000005
【図５】
0004257470.tif 000006
【図６】
0004257470.tif 000007