JP4017369B2 - 核酸抽出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糞便、汚泥その他の各種試験体からＤＮＡ（ディオキシリボ核酸）を抽出するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時は特異的ＰＣＲプライマーを用いて、比較的に簡便で迅速、正確に菌の検出・同定を行うことが可能になっている。
しかし、ヒトの糞便、排泄物や汚泥等の試料とする場合に、上述したＰＣＲプライマーを用いた分析（ＰＣＲ法）を行うためには、当該試料からＰＣＲに供しやすいＤＮＡを単離（或いは抽出）する必要がある。
しかし、従来技術では、係る核酸の抽出は、人手で行われているのが実態である。そのため、ヒトの糞便、排泄物や汚泥等の試料としてＰＣＲプライマーを用いた分析を行うため、当該試料から核酸を抽出する工程を自動化し、迅速且つ正確に行うことが従来から要請されているが、その様な自動装置及び自動化手順の開発は未だに確立されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、糞便や汚泥の様な従来は核酸の抽出が困難であるとされていた試験体から核酸を抽出し、以って、ＰＣＲ法による分析（ポリメラーゼの連鎖反応を用いた分析）を可能する様な、自動化された核酸抽出装置の提供を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の核酸抽出装置は、振とう機（振盪機３）と、遠心分離機（５）と、粒径の異なる複数種類の粒体（例えば、ビーズ）を供給する粒体供給機構（８、９）と、薬液を供給する薬液供給機構（１１）と、試験体或いは試験体（例えば、糞便、汚泥等）が入ったチューブ（５２）を搬送するアーム（複数のアームを有する場合と、単一のアームのみを有する場合と含む）（１３，１４、１５）と、制御手段とを含み、該制御手段は、大きな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（５）に掛けることにより、試験体から核酸（ＤＮＡ）を包含する物質（例えば菌体）を分離し、分離された核酸を包含する物質（例えば菌体）と小さな粒径を有する粒体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（５）に掛けることにより、核酸を包含する物質（例えば菌体）を破砕し、核酸を抽出するべく制御を行う様に構成されており、前記粒体供給機構は、粒体（例えば大径のビーズ）の供給量に相当する容積を有する腔部（盲孔８５Ｈ）を形成した回転部材（回転車輪８５）が供給通路（８８Ｈ）に設置されており、該供給通路（８８Ｈ）は、鉛直方向に延在し、且つ、供給するべき粒体（例えば大径のビーズ）を貯留する貯留部（ホッパー８２）下方の通路（８２Ｈ）と連通しており、前記貯留部（ホッパー８２）には粒体攪拌手段（例えば、ピン８４を設けた円盤８３）が回転可能に設けられている（請求項１：図１〜図６）。
前記粒体（例えば大径のビーズ）供給機構を上述した様に構成すれば、回転部材（回転車輪８５）が回転し、貯留部（ホッパー８２）下方の通路（８２Ｈ）と回転部材の腔部（盲孔８５Ｈ）とが連通すると、供給するべき粒体（例えば大径のビーズ）が腔部（盲孔８５Ｈ）内に充填され、回転部材（回転車輪８５）が回転し、回転部材の腔部（盲孔８５Ｈ）とその下方の供給通路（８８Ｈ）とが連通すると、腔部（盲孔８５Ｈ）内に充填された供給するべき粒体（例えば大径のビーズ）は、下方の供給通路（８８Ｈ）を通過・落下して供給されるのである。
【０００５】
また本発明の核酸抽出装置は、振とう機（振盪機３）と、遠心分離機（５）と、粒径の異なる複数種類の粒体（例えば、ビーズ）を供給する粒体供給機構（８、９）と、薬液を供給する薬液供給機構（１１）と、試験体或いは試験体（例えば、糞便、汚泥等）が入ったチューブ（５２）を搬送するアーム（複数のアームを有する場合と、単一のアームのみを有する場合と含む）（１３，１４、１５）と、制御手段とを含み、該制御手段は、大きな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（５）に掛けることにより、試験体から核酸（ＤＮＡ）を包含する物質（例えば菌体）を分離し、分離された核酸を包含する物質（例えば菌体）と小さな粒径を有する粒体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（５）に掛けることにより、核酸を包含する物質（例えば菌体）を破砕し、核酸を抽出するべく制御を行う様に構成されており、前記粒体供給機構は、粒体（例えば小径のビーズ）の供給量（例えば、計量部９７の容積−ピストン９８の体積）を計量するための計量部（９７）と、該計量部（９７）下方に設けられた供給部（９９）と、計量部（９７）上方に設けられた（例えば小径のビーズの様な）粒体貯蔵部（９５）と、該粒体貯蔵部（９５）と計量部（９７）との境界に形成されたシート部（座金９６）と、上下動可能に構成され、下方に移動した際には前記シート部（９６）を開放すると共に前記供給部の入口（ノズル９９Ｓ）を閉鎖し、上方に移動した際には前記シート部（９６）を閉鎖すると共に前記供給部の入口（ノズル９９Ｓ）を開放する様に構成されたバルブ（ピストン９８）と、該バルブ（ピストン９８）を上下動する手段（ソレノイド９１、継手９２、ばね９３）、とを備えている（請求項２：図１〜図３、図１２）。
前記粒体（例えば小径のビーズ）供給機構を上述した様に構成しているので、前記バルブ（ピストン９８）が下方に移動して前記シート部（９６）を開放すれば、シート部（座金９６）の内周面（９６Ｉ）から比較的小径の粒体（例えば、粒径約０．１ｍｍのビーズ）が計量部（９７）に流入する。ここで、計量部（９７）内に流入する粒体の量は「計量部９７の容積−ピストン９８の体積」に相当する。
そして、計量部９７に流入された定量の粒体は、前記バルブ（ピストン９８）が上昇して、供給部の入り口（ノズル入り口９９Ｓ）を開放すれば、上記「計量部９７の容積−ピストン９８の体積」に相当する量の粒体（例えば、粒径約０．１ｍｍのビーズ）は、供給部（ノズル９９）より自由落下して、次工程に供給される。
【０００６】
本発明において、前記制御手段は、核酸（ＤＮＡ）を包含する物質を破砕して核酸（ＤＮＡ）を分離し、分離された核酸（ＤＮＡ）を回収（アルコール、例えばエチルアルコール、を用いて遠心、沈殿回収、乾燥）して、ゲル濾過クロマトグラフィーにより精製するべく制御を行う様に構成することが出来る。
【０００７】
そして本発明の実施に際して、前記遠心分離機は、所定の停止位置に対応して配置された停止位置指示部材（例えば、スリット５４Ｓ付きのスリットカム５４）と、該停止位置指示部材が所定位置にあることを検出する指示部材検出手段（原点位置センサ５Ｂ、例えばギャップセンサ）と、停止位置指示部材が所定位置に停止しなかった場合に停止位置まで移動させるための駆動手段（定停止用モータ５９）及び回転伝達機構（タイミングプーリ５８、タイミングベルト５Ｋ、ロータ５１）とを備えているのが好ましい（図１０及び図１１）。
係る構成を採用すれば、試験体を供給したチューブを常に定位置で停止させることが可能である。
【００１０】
本発明において、複数のアーム（例えば３種類のアーム）を使用する場合には、ラック内のサンプル、チップ（試験体）等の移動を行う第１のアーム（１３）と、ポンプ（６）と一体に構成され、不必要な液体を吸引して廃棄する第２のアーム（１４）と、冷却槽（２２）と分離用機器（振とう機（３）、遠心分離機（５））との間で試験対象を移動する第３のアーム（１５）、とを備えるのが好ましい。
勿論、上述した第１〜第３のアーム（３台のＸＹＺロボット２４Ａ〜２４Ｃを含む）に代えて、単一のアーム（及びＸＹＺロボット）に上述した役割を為さしめる様に構成することも可能である。
【００１１】
上述した構成とした場合には、試験体から核酸（ＤＮＡ）を包含する物質（例えば菌体）を分離し、それを破砕することにより核酸を抽出しているので、糞便、汚泥等の従来は核酸の抽出が困難であるとされていた試験体からも、容易且つ確実に、核酸を抽出することが可能となる。
【００１２】
本発明において、核酸抽出装置（１Ａ）は、振とう機（振盪機：１２８）と、遠心分離機（１１８）と、粒径の異なる複数種類の粒体（例えば、ビーズ）を供給する粒体供給機構（１１２、１１４）と、薬液を供給する薬液供給機構（分注ノズル：１１０）と、チューブ（５２）に蓋（キャップ）を着脱する蓋着脱装置（キャッパ：１０６）と、作業テーブル（１００）とを有し、試験体或いは試験体（例えば、糞便、汚泥等）が入った複数本のチューブ（５２）はチューブ収容部材（サンプルラック：１０２）の区画（１０２Ａ〜１０２Ｄ）の各々に収容され、該チューブ収容部材（１０２）は作業テーブル（１００）上を移動手段（ＸＹＺロボット：１０４）により移動可能であり、前記振とう機（１２８）、遠心分離機（１１８）、粒体供給機構（大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４）、薬液供給機構（１１０）、蓋着脱装置（１０６）は複数のチューブを同時処理可能に構成されており、前記粒体供給機構（１１２、１１４）、薬液供給機構（１１０）及び蓋着脱装置（１０６）はチューブ収容部材中のチューブに必要な処理を与える際における前記作業テーブル（１００）直上の位置と、前記作業テーブル（１００）から離隔した位置との間を移動可能に構成されており、制御手段とを含み、該制御手段は、大きな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（１１８）に掛けることにより、試験体から核酸（ＤＮＡ）を包含する物質（例えば菌体）を分離し、分離された核酸を包含する物質（例えば菌体）と小さな粒径を有する粒体とを供給したチューブ（５２）を振とうして遠心分離機（１１８）に掛けることにより、核酸を包含する物質（例えば菌体）を破砕し、核酸を抽出するべく制御を行う様に構成することも可能である。
【００１３】
核酸抽出装置（１Ａ）において、上述した構成を採用した場合に、キャッパ（１０６）、ピストンポンプ（１０８）、分注ノズル（１１０）、大ビーズ供給機（１１２）、小ビーズ供給機（１１４）は、複数本（図１６〜図２２の第２実施形態では４本）のチューブに対して同時に処理出来る様に構成されている。また、必要な処理を行うべき場合には、上述の機器（キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４）が作業テーブル（１００）近傍の位置まで移動して、ラック（サンプルラック：１０２）内の複数本のチューブに対して必要な処理を行う様に構成されている。
そのため、これ等の機器（１０６、１０８、１１０、１１２、１１４）が固定され、アーム或いはロボットにより保持されたチューブが１本ずつ必要な処理を行うために各機器の位置まで移動するのに比較して、核酸抽出作業に費やされる時間を圧倒的に短縮することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図示の実施形態においては、動物の糞便を試験体（核酸抽出の対象物）として、ここから核酸を抽出する場合について、説明する。
なお、以下の説明において、試験体（試料）あるいはチップとは解析すべき微生物含有被試験試料を指している。また、本説明中のチュ−ブとは、２ｍリットルスクリューキャップ付きマイクロチューブまたは、１．５ｍリットルスクリューキャップ付きマイクロチューブを指している。
【００１５】
先ず、図１〜図１５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１〜図３は、核酸抽出装置１の全体を示していて、糞便から核酸抽出をするために、洗浄、破砕、分離の各工程をワンユニット内で行うべく構成されている。
核酸抽出装置１の正面を示す図１と、図１の上部カバーを除いた上面視を示す図２と、図１の側面を示す図３において、縦１５００ｍｍ、幅１２００ｍｍ、奥行き７５０ｍｍで床面Ｇ上に構成される箱体２内に、以下の各装置が配置されている。
【００１６】
箱体２の下部２ａに操作パネル２５Ａ、装置全般を自動操作させる制御装置２０が配置され、上部２ｂに各装置が併置する要領で、チューブ収納箱４Ａ、試験体であるチップの収納箱５Ａ、チップ用ステージ８Ａ、チューブ用ステージ１０Ａ、試薬スタンド１１Ａ、粒体供給機構の大ビーズ供給機８及び小ビーズ供給機９、薬液供給機構の送液ノズル１１と、主としてこれらの装置間でサンプル、試薬（チップ）の入ったチューブを搬送するマニュプレータである第１のアーム１３が上部２ｂの上部に装着されたＸＹＺロボット２４Ａによって移動自在に装着されている。
【００１７】
また、上部２ｂに前記各装置と併置して、キャリア配置器２８、試薬（チップ）スタンド１１Ａ、チューブ用ステージ１０Ａ、チューブの蓋を脱、着するキャッパ１８、チューブを振動させて試薬を攪拌する振とう機３、試薬スタンド１３Ａ、冷却試薬用スタンド２０Ａ、試薬の乾燥器２４、試薬の冷却槽２２、廃液を廃棄するための廃棄槽１６と、主としてこれらの装置間のサンプル、試薬（チップ）の移動及び不必要な液体を搬送廃棄するマニュプレータである第２のアーム１４がシリンジポンプ６を併設して、上部２ｂの上部に装着されたＸＹＺロボット２４Ｂによって移動自在に装着されている。
【００１８】
また、上部２ｂに前記各装置と併置して、シリンダポンプ１７及び遠心分離機５と前記各装置とこれらの装置間の搬送に関係するマニュプレータである第３のアーム１５が、上部２ｂの上部に装着されたＸＹＺロボット２４Ｃによって移動自在に装着されている。
なお、３つのアームの作用区分としては、第１のアーム１３はラック内のサンプル、チップ（試験体）のステージへの搬送をし、第２のアーム１４は各ユニットへの搬送、即ち、ステージからキャッパー、キャッパーから供給機、振とう機、冷却槽、廃チューブ等の搬送を行うと共に、シリンダポンプと一体に不必要な液体を吸引して、廃棄し、第３のアーム１５は冷却槽と分離用機器（遠心分離機）との間で試験対象を搬送することを、主たる作用としている。
各アーム１３、１４、１５は、自動化された公知・市販の装置を適用が可能である。また、第１〜第３のアーム１３、１４、１５は、単一のアームで構成してもよい。
なお、箱体２の頂部に装置内部強制排気のクリーンユニット２３が設けられている。
【００１９】
図４〜図６は、粒体供給機構の大ビーズ（例えば粒径が２〜３ｍｍのガラスビーズ）供給機８を示している。図４は全体構成の側面を示し、図５は図４のＢ−Ｂ断面を示し、図６は図４のＡ−Ａ断面を示している。
大ビーズ供給機８は、箱体２の下部２ａ（図１及び図３参照）に設置された水平基台８０ａと垂直基台８０ｂとで構成される盤体８０に装着されたモータ８Ｃと、固定枠８８内を摺動して回転する回転部材の回転車輪８５と、固定枠８８の上部に固定された貯留体８０Ｃ内を回転揺動する円盤８３とで主要部が構成されている。
【００２０】
回転車輪８５は、固定枠８８の鉛直方向に設けられた供給通路８８Ｈに設置され、モータ８Ｃで駆動される軸８Ｃａに連結されており、軸８Ｃａに回転車輪８５の回転位置を決定する原点停止板８Ａと、カム８Ｈが装着されている。
回転車輪８５に芯を通る腔部（盲孔８５Ｈ）が形成され、盲孔８５Ｈの底部に車輪８５の外部に通じる両端鍔付きの可動ピン８７が軸方向に摺動可能に嵌め込まれている。可動ピン８７の盲孔８７Ｈ側に、ばね８６が装着されている。
【００２１】
固定枠８８の下部に通路８９Ｈを備えたノズル８９が取り付けられ、通路８９は、車輪８５が所定のビーズ供給位置にあるときに盲孔８５Ｈと連通するよう構成されている。
【００２２】
原点停止板８Ａは、水平基台８０ａに固定されたセンサ８Ａと対になって、回転車輪８５の回転停止位置を規定するよう構成されている。
また、カム８Ｈは、軸８Ｇａを芯とする第２のリンク８Ｇをばね８Ｇに抗して揺動させるよう接して配置されている。軸８Ｇａと水平方向に同高さに設けられた軸８Ｄａを芯とする第１のリンク８Ｄが、ピン８Ｅを介して第２のリンク８Ｇと同一に揺動回転するよう構成されている。
【００２３】
貯留体８０Ｃの内部にビーズを貯留する貯留部であるホッパー８２が形成され、ホッパー８２の垂底部８２ａの下部に通路８２Ｈが設けられ、固定枠８８の上部に設けられた通路８８Ｈに連通するよう構成されている。
【００２４】
円盤８３は、貯留部８２の垂底部８２ａに下端部を近接して設けら、円盤８３の上、下部それぞれに水平にピン８４、８４が設けられ、円盤８３の軸部８３ａは貯留体８０Ｃに水平に揺動自在に支持されている。
軸部８３ａの後端部に、リンク８Ｅａを介してピン８Ｅが取り付けられ、ピン８Ｅの揺動によって円盤８３が回転揺動すると共に、ピン８４、８４がホッパー８２内を攪拌してビーズが自由に落下するよう構成されている。
【００２５】
ホッパー８２内のビーズは、以下のようにしてノズル８９から外部のチューブに供給される。
【００２６】
先ず、モータ８Ｃの回転によってカム８Ｈが回転され、第１及び第２のリンクを介してピン８Ｅが揺動される。ピン８Ｅの揺動によって、円盤８３が揺動回転されピン８４及び８４の揺動回転によってホッパー８２内のビーズが攪拌され、滞留することなく下方に落下可能となる。
【００２７】
一方、回転車輪８５は一方向、たとえば時計方向に回転して、原点停止板８Ｂとセンサ８Ａによって所定の停止位置即ち、盲孔８５Ｈが通路８２Ｈ、８８Ｈと連通する位置に停止する。
【００２８】
通路８２Ｈ、８８Ｈを介してビーズが所定数即ち、ばね８６に抗して盲孔８５Ｈに充填される。ついで、回転車輪８５が半回転して盲孔８５Ｈ内のビーズを通路８９Ｈに落下させる。このとき、圧縮されたばね８６の伸張力が適正数量のビーズの寸法誤差を補正し、ビーズの押し出しに加担する。
このようにして、所定量のビーズが落下供給される。
【００２９】
図７〜図９は、偏心回転、上下振動式の振とう機３を示している。図７は側面構成を示し、図８は図７のＡ部拡大詳細を示し、図９は図８のＡ−Ａ断面を示している。
【００３０】
振とう機３は、箱体２の下部２ａ（図１及び図３参照）に防振弾性体３Ｄを介して設置された基台３Ｊ内に取り付けられたモータ３Ｃと、振とうすべきチューブ３２を保持するホルダー３１と、ホルダー３１を上下、左右に激しく振とうして試験体を攪拌する振とうレバー３４、とで主要部が構成されている。
【００３１】
モータ３Ｃに直結する軸３Ｃａに、プーリー３Ｂａ、３Ｂｂとベルト３Ａを介した軸３Ａａがベアリングホルダー３９によって支持されている。その軸３Ａａに軸心がずれた偏心軸３５が設けられ、偏心軸３５を中心とする振とうレバー３４が水平に傾斜して取り付けられている。
【００３２】
軸３Ａａにスリットカム３６が取り付けられ、スリットカム３６と対になる定停止センサ３７によって、振とうレバー３４の回転停止位置が決定されるよう構成されている。
【００３３】
振とうレバー３４の外端部に、ホルダーキャップ３Ｇを介してチューブ３２を支持する円筒状孔３１ａを備えたホルダー３１が固定されている。
円筒状孔３１ａに、ホルダーキャップ３Ｇの反対側に、例示では２つの、垂直方向に丸棒状の弾性体３Ｅが半径方向内方に突起して取り付けられている。
【００３４】
ホルダーキャップ３Ｇとホルダー３１の窓孔３１ｂの間に、弾性板３Ｆが介装され、弾性体３Ｆの背隙３Ｇａが配管用フィッティング３３からの空気路に連通されている。図８に示すように、フィッティング３３は、配管ラインを介して３方電磁弁３Ｌ及びエアーポンプ３Ｋに連通されている。
【００３５】
上記構成による振とう機３は、つぎのように作用する。
スリットカム３６と定停止センサ３７によって振とうレバー３４が所定の位置に停止し、試験体が挿入されたチューブ３２がアーム１４とロボット２４Ｂによって孔３１ａに嵌入される。チューブ３２は、エアーポンプ３Ｋからのエアによって弾性板３Ｆと弾性体３Ｅとの間で柔軟に押圧されて、安定に収容され適度な耐振、耐衝撃性を有して固定される。
【００３６】
ついでモータ３Ｃの回転により、チューブ３２は、振とうレバー３４の偏心と傾斜により半径方向及び上下方向に加振され試験体が攪拌される。
振とうによる攪拌後は、振とうレバー３４が所定の位置に停止するので、図１及び図３のロボット２４Ｂとアーム１４によって自動的にチューブ３２を脱、着される。
本振とう機３では、洗浄時の菌体の均一化は、１０００ｒｐｍ以上で、５秒間以上を行う。また、菌体破砕して菌体を均一化させるには、１０００ｒｐｍ以上で、１０秒間以上を行う。フェノール・クロロフォルム処理は、３０００ｒｐｍで６０秒間以上行う。特に洗浄時の均一化を１５００ｒｐｍで１０秒程度、破砕後の均一化を４０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍで３０秒程度、フェノール・クロロフィルム処理を３０００ｒｐｍで６０秒程行うことが好ましい。
【００３７】
図１０及び図１１は、スイングロータ方式の遠心分離機５を示している。図１０は側面構成を示し、図１１は図１０のＡ−Ａ断面拡大詳細を示している。
【００３８】
遠心分離機５は、箱体２の下部２ａ（図１及び図３参照）に防振弾性体５６を介して設置された基台５Ｈに取り付けられたモータ５５と、遠心分離すべきチューブ５２を保持するバケット５３と、バケット５３の停止位置を所定の位置に移動させる駆動手段の定停止用モータ５９と、モータ９の回転を伝達する回転伝達機構と、そのための停止位置検出用の原点位置センサ５Ｂ等で主要部が構成されている。
【００３９】
遠心分離用モータ５５に直結する軸５Ｇに、上部が開放された中空円盤状のロータ５１が固定され、ロータ５１内に支持部材５０によって水平等角に取り付けられた複数のバケット５３が、チュ−ブ５２を保持するよう構成されている。
【００４０】
図１１も参照して、軸５Ｇにスリット５４を有する停止位置指示部材のスリットカム５４が装着され、スリットカム５４の回転方向位置を検出する指示部材検出手段の原点位置センサ５Ｂと、原点位置センサ５Ｂに時計回り回転方向で９０度位相差を有する回転センサ５Ｃが設けられている。
【００４１】
モータ５５の下部に、定停止用モータの回転伝達機構５Ｚの１部である軸５Ｆ、クラッチ５７及び軸５Ｅが接続されている。軸５Ｅは、タイミングプーリ５８、ベルト５Ｋ、タイミングプーリ５８等の回転伝達機構５Ｚを介して定停止用モータ５９に連通されている。
【００４２】
上記構成による遠心分離機５は、つぎのように作用する。
スリットカム５４と定停止センサ５Ｂによってロータ５１及びバケット５３が所定の位置に停止し、試験体が挿入されたチューブ５２が図１及び図３のアーム１５とロボット２４Ｃによってバケット５３に嵌入される。
【００４３】
このとき、ロータ５１とバケット５３の所定位置への停止は、モータ５５による停止位置を正確に補正するために、定停止用モータ５９によって行う。即ち、モータ５５の停止後、クラッチ５７が作動し軸５Ｆに連結、その後定停止用モータ５９が回転し、ロータ５１を微小回転させ、定停止センサ５Ｂ位置で停止させる。
このように、バケット５３が所定の位置に停止することで、チューブ５２の着、脱が自動化可能になる。
【００４４】
回転センサ５Ｃは、本例におけるバケット５３の９０度間隔位置を確認して、つぎのバケット５３に次ぎのチューブ５２を正確に嵌入させるよう作用する。
全バケット５３にチューブ５２が嵌入された後に、クラッチ５７が遮断され、モータ５５によって、例えば核酸抽出であれば低速回転で、洗浄で菌体を沈澱させるには高速回転で、チューブ５２内の試験体が遠心分離される。
本遠心分離機５では、洗浄時には３０００×ｇ以上の回転数で、１分間以上を行う。
【００４５】
なお、遠心分離機５の構造を大型にすれば、試験体入りのチューブを本例のような４分散の必要はないが、装置のワンユニット化、自動化のためには、４試験体の小型遠心分離機が好ましい。
なお、明確には図示されていないが、チューブ５２にスピンカラム（図示せず）を付けた場合、バケット５３中央と当該スピンカラムとが干渉しない様に、凹部、すなわち「ざぐり」を設けることが好ましい。
【００４６】
図１２は、粒体供給機構の小ビーズ（例えば粒径が０．１３ｍｍ）供給機９を示している。
小ビーズ供給機９は、ビーズを外部から供給し貯蔵させる粒体貯蔵部のホッパー体９Ｂと、チューブへ供給するための所定量のビーズを貯留し放出する計量部９７と、計量部９７における計量と放出のためのバルブであるピストン９８つき棒状材９Ａと、棒状材９Ａを上下操作するソレノイド９１、とで主要部が構成されている。
【００４７】
ホッパー体９Ｂは、外部に開放されたビーズ供給口９５を有して、上部で軸受け９４に固接し、下部で朝顔状孔９Ｃａを備えた錐筒状体９Ｃに固接されている。
錐筒状体９Ｃの下部に形成された嵌合孔９Ｃｂに、計量部９７を備えた供給部のノズル体９Ｄが嵌入されている。孔９Ｃａと計量部９７とはシート部の弁座体９６を介して連通されている。弁座体９６に、弁孔となる内周面９６Ｉが形成されている。
【００４８】
ノズル体９Ｄは、計量部９７を形成する内孔９Ｄｂとこれに連通するノズル孔９９とを有して構成されている。また、内孔９Ｄｂとノズル孔９９とは、弁座９９Ｓで連通されている。
【００４９】
軸受９４は、上部に、棒状材９Ａを下方に押圧するばね９３を挿入する孔９４ａと、棒状材９Ａを上下動可能に設けた孔９４ｂを備え、プル式ソレノイド９１を支持部材９Ｆを介して支持するよう構成されている。
ソレノイド９１は、継手９２を介して棒状材９Ａを上、下させるよう構成されている。
【００５０】
棒状材９Ａは、上端部で継手９２に螺結され、ばね９３で下方に押圧され、中央部９Ａａで孔９４ｂを上下に摺動し、下端にピストン９８を有して構成されている。ピストン９８は、計量部９７内に位置し、下端部が球面弁座９８ａで形成され、上端部が錐状弁座９８ｂで形成されている。
【００５１】
計量部９７とピストン９８とは、（計量部９７の容積−ピストン８の容積＝ビーズ供給容量）となって所定量のビーズをチューブに供給できるよう構成されている。
【００５２】
上記構成による小ビーズ供給機９は、つぎのように作用する。
図１２の状態は、ビーズ供給口９５から供給されたビーズがホッパー部９Ｂ内にあって弁座９６の内周面９６Ｉを経由して計量部９７内の流入できる状態である。このとき、弁座９８ａ及び９９Ｓは接触していて、ノズル孔９９は閉塞されている。
上記の状態における計量部９７内のビーズ容量は、（計量部９７の容積−ピストン８の容積）となって所定量が確保されている。
【００５３】
ついで、ソレノイド９１を引き上げる。ピストン９８が上昇して弁座９８ａ、９９Ｓが開放されると共に、弁座９８ｂと弁座体９６は接触して閉塞される。この結果、ビーズ容量＝（計量部９７の容積−ピストン８の容積）がノズル孔９９からチューブに供給される。
【００５４】
ついで、ソレノイド９１を引き上げて、図１２の状態にすることで計量部９７内に、所定のビーズが流入される。
制御手段の制御装置２０は、上記各装置を使用して自動的に核酸を抽出する一連の作業を行わせるための、試験体の供給、計測、判断、試験体の搬送、攪拌、分離等を制御させる機能を有して構成されている。
【００５５】
即ち、大きな粒体のビーズと試験体とを供給したチューブを振とうして攪拌し、遠心分離機５で核酸を含有する物質を分離し、分離された核酸を包含する物質を小さな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブを振とう攪拌して遠心分離させることで核酸を包含する物質を破砕し、核酸を抽出する機能を有して構成されている。
【００５６】
そのために、制御装置２０は、振とう機３の定停止センサ３７と、モータ３Ｃ、遠心分離機５の原点位置センサ、９０度回転位置センサ、と定停止モータ５９、大ビーズ供給機８のセンサ８Ａと、モータ８Ｃ、小ビーズ供給機９のソレノイド９１、第１〜第３アーム１３、１４、１５とロボット２４Ａ等に、信号線または制御線で連通されている。
【００５７】
また、制御装置２０は、核酸を包含する物質を破砕して核酸を分離し、分離された核酸をアルコール（例えばエチルアルコール）を用いて乾燥して、ゲル濾過クロマトグラフィーにより精製するような制御機能を有して構成されている。
【００５８】
上記構成による核酸抽出装置１の作用を、図１３〜図１５の自動運転フローチャートによって説明する。
図１３は、試験体の洗浄工程Ｓ１Ａを示している。この工程Ｓ１Ａは試験体入りのチューブに２〜３ｍｍの大径ビーズを入れて、全体を均質化させ攪拌、遠心分離等で洗浄〜菌体破砕をする工程である。
【００５９】
ステップＳ１１では、第１のアーム１３により、試験体（０．２ｍリットル）入りチューブ（２ｍリットル）を１０Ａに準備し、第２のアーム１４によりキャッパ１８後キャリア配置器２８に搬送する。
ステップＳ１２では、そのチューブに、送液ノズル１１よりＰＢＳバッファ１．０ｍリットルを注入し、大ビーズ供給機９から大ビーズ（２〜３ｍｍ）を供給する。以後のステップＳ２６まで、２ｍリットルのチューブを使用する
【００６０】
ステップＳ１３では、第２のアーム１４によりキャッパ１８へ搬送し、蓋を取り付ける。
ステップＳ１４では、チューブを第２のアーム１４により振とう機３に搬送し、振とうさせる。大径ビーズ入りの振とうによって、試験体が溶媒中に均一に浮遊する均質化が行われる。
ステップＳ１５では、振とうによる発熱を抑制して核酸を保護のために、第２のアーム１４により振とう後のチューブを冷却槽２２に搬送する。そして、４℃に冷却する。
【００６１】
ステップＳ１６では、冷却されたチューブを第３のアーム１５により遠心分離機５に搬送し、遠心分離を行う。ここでは、核酸抽出に必要な菌体に比較して、核酸抽出に無関係な異物の一部は可溶性なので、溶媒の上方に上澄み液として浮遊する。
ステップＳ１７では、第３のアーム１５により遠心分離機５からチューブを取り出して、キャッパ１８で蓋を取り、キャリア配置器２８に搬送する。そして、第２のアーム１４によりチューブ内の上澄み液（１．０ｍリットル）を吸入して廃棄槽１６に廃棄する。これで、核酸抽出に無関係な菌体以外の異物を包含する前記上澄み液だけが除去される。
【００６２】
ステップＳ１８では、送液ノズル１１より、ステップＳ１７で廃棄された上澄み液と同量（１．０ｍリットル）のＰＢＳバッファを添加する。
【００６３】
ステップＳ１９では、ステップＳ１３〜ステップＳ１８を３回繰り返す。
なお、本例では３回にしているが、回数は限定されない。この繰り返しにより、菌体（或いは核酸抽出に関係ある物質）以外の物質、すなわち、核酸抽出に無関係な不純物が試験体から完全に除去される。
所定の繰り返し回数（繰り返しのない場合もある）が完了したならば、ステップＳ２０（つなぎのステップ）で、ステップＳ２１に行く。以下は、核酸抽出のため、菌体を破砕する工程となる。
【００６４】
ステップＳ２１では、送液ノズル１１の別のノズルより溶菌バッファ０．３ｍリットルをチューブに注入する。また、送液ノズルのさらに別のノズルよりフェノール０．５ｍリットルを注入する。加えて、小ビーズ供給機９より小ビーズを供給する。
これによって、大ビーズでは菌体が相対的に小さすぎて破砕されなかった菌体が、小ビーズによって破砕が可能になる。なお、溶菌バッファの注入は、菌体の破砕をより容易にするために行う。
【００６５】
ステップＳ２２では、第２のアーム１４により、チューブをキャッパ１８に搬送して蓋の取り付けをする。
ステップＳ２３では、第２のアーム１４により、蓋付きのチューブを振とう機３に搬送し、振とうする。ここで、小径ビーズが他の大径または小径ビーズと衝突することで菌体が破砕して核酸が放出される。振とうにより、チューブが発熱する。
ステップＳ１４では、ステップＳ２３により発熱したチューブを、核酸保護のため第２のアーム１４により冷却槽２２へ搬送して、４℃で冷却する。
【００６６】
ステップＳ２５では、冷却されたチューブを、第３のアーム１５により、遠心分離機５に取り付け、遠心分離をさせる。この場合、核酸は可溶性（水溶性）なので、溶媒の上方の領域に上澄みとなって浮遊し、分離し易い。
【００６７】
ステップＳ２６では、第３のアーム１５により遠心分離機５よりチューブを取り出して、キャリア配置器２８に搬送する。ここで、上澄み液をピペッティングして別のチューブラックに搬送する。そして、以降の工程で核酸の処理をする。
チューブ内の沈澱廃棄液は、チューブとともに廃棄槽１６に廃棄する
【００６８】
ステップＳ２７では、ピペッティングにより吸入された上澄み液が、図示しない別のチューブに注入され、さらにフェノール、クロロフォルム、イソアルミアルコールの混合液が注入され、ビーズ（大小いずれも）を供給せずに、振とう機３で振とうし、冷却槽２２で冷却され、さらに遠心分離機５で遠心分離をする。
このステップは、ビーズによる菌体の破砕をするのではなく、たんぱく質を変性する工程である。遠心分離機５よりチューブを取り出して、キャリフ配置器２８に搬送し、上澄み液をピペッッテングして別の１．５ｍリットルのチューブ（をセッティングしたラック）に移動する。そして、以降の工程でアルコール沈殿の処理する。以下、図１４のアルコール沈殿工程に進む。
【００６９】
図１４は、前記ステップＳ２７に続く工程で、アルコールに核酸を沈澱させて抽出するアルコール沈澱工程Ｓ２Ａを示している。この工程Ｓ２Ａで得られた沈澱物は、核酸が固体で析出した状態である。
ステップＳ３１は、ステップＳ２７のたんぱく質を変成した状態そのものである。以下のチューブは、前記のように、１．５ｍリットル径を使用して行う。
【００７０】
ステップＳ３２は、キャリア配置器２８で、イソプロパノール０．３ｍリットル、１Ｎ酢酸ナトリウム７５μリットルを注入する。イソプロパノールを溶媒とすることで、核酸を効率よく沈殿させることができる。
また、核酸が１度沈澱した後には、再度の浮揚はないと考えられるので、最初だけイソプロパノールを使用して、後述する２回目の繰り返し工程からはエタノールを使用する。エタノールは蒸発しやすく、核酸が乾燥し易い。
【００７１】
ステップＳ３３では、第２のアーム１４によりチューブをキャッパ１８へ搬送し、蓋を取り付ける。
ステップＳ３４では、蓋付きのチューブを第２のアーム１４により振とう機３に搬送し、振とうさせる。
ステップＳ３５では、振とうにより均一化したチューブを冷却して、核酸を保護するために、第３のアーム１５により振とう後のチューブを冷却槽２２に搬送して、４℃で冷却させる。
【００７２】
ステップＳ３６では、冷却されたチューブを第３のアーム１５により、遠心分離機５に搬送し、取り付け、遠心分離をさせる。ステップＳ３５の振とう、と併せることで、核酸とイソプロパノールとが十分に接触して、所定の反応が行われる。
【００７３】
ステップＳ３７では、第３のアーム１５により遠心分離機５よりチューブを取り出して、キャッパ１８で蓋を取り外し、キャリア配置器２８に搬送する。ここでは、イソプロパノールの作用により核酸は沈澱して、上澄み液には核酸がなくなっている。そして、第２のアーム１４によりチューブ内の上澄み液を吸入（９００μリットル）して、廃棄槽１６に廃棄する。そして、ステップＳ３７Ａに進む。
【００７４】
ステップＳ３７Ａでは、チューブに７０％エタノール（９００μリットル）を添加して、ステップＳ３３〜ステップＳ３７を繰り返す。エタノールは、蒸発し易く、乾燥しやすいが、イソプロパノールは核酸が沈澱しやすい。一旦沈澱したら、再度の浮揚はないと考えられるので、最初のステップＳ３２の段階だけイソプロパノールを使用して、ステップＳ３７Ａの段階では７０％エタノールを使用する。
ついで、ステップＳ３８に進む。
【００７５】
ステップＳ３８では、上澄み液を廃棄したチューブを第２のアーム１４により乾燥器２４に搬送し、６０℃で３０分間以上にわたって乾燥させる。
ステップＳ３９では、ＴＥバッファ（１０ｍＭ Ｔｒｉｓ−Ｈｃｌ、１ｍＭ ＥＤＴＡ ｐＨ８．０）１００μリットルを添加する。
ついで、図１５の濾過による精製工程Ｓ３Ａに進む。
【００７６】
ステップＳ５１以降の工程は、ゲル濾過クロマトグラフィーによって行う。核酸は、大きい分子に該当するので移動速度は速い。
ステップＳ５１は、第２のアーム１４によりステップＳ３９の結果を直接にピペッティングする。あるいは、ピペッティングに代えて、振とう、遠心分離の以下のステップＳ４０〜ステップＳ４０による核酸の注入を行なうことも可能である。使用するアーム符号は省略する。
【００７７】
ステップＳ４０では、キャッパ１８で蓋の取り付けをする。
ステップＳ４１では、振とう機３により振とうさせる。
ステップＳ４２では、遠心分離機５に取り付ける。
ステップＳ４３では、遠心分離をさせる。
ステップＳ４４では、蓋を取り外し、ピペッティングして核酸をステップＳ５１に移動させる。
【００７８】
ステップＳ５１に先立ちゲル濾過カラム（或いはスピンカラム）をステップＳ５１の状態にするために、ステップＳ４７〜ステップＳ４９を行う。
ステップＳ４７は、スピンカラムにバッファと、多孔質充填剤が詰められている。市販品の利用でよい。
【００７９】
ステップＳ４８では、遠心分離機５により遠心分離し、バッファは下に、充填剤は上に分離させる。
ステップＳ４９では、スピンカラムを移動させ、取り付ける。ついでゲル濾過工程のステップＳ５１に進む。
【００８０】
ステップＳ５２では、遠心分離機５により、核酸が下方の領域に分離される。核酸は大きい分子に該当するので、移動速度は速い。したがって、下方に到達しやすい。その他の分子は、充填剤内の構内を移動するので、移動に長時間を要して下方に到達しがたい。
ステップＳ５３では、「その他の小さな分子」が存在するスピンカラムを取外して廃棄槽１６に廃棄する。下方には、核酸が抽出された状態になっている。
【００８１】
ステップＳ５４では、チューブに蓋をする。
ステップＳ５５では、チューブを所定のラックに搬送し、定置する。これによって、一連の作動を完了する。
【００８２】
次に、図１６〜図２２を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図１〜図１５の第１実施形態では、チューブは１本ずつ処理されていたが、図１６〜図２２の第２実施形態では、複数（図１６〜図２２では４本）のチューブを同時に処理している。
【００８３】
先ず、図１６を用いて、第２実施形態の構成を説明する。
図１６において、第２実施形態に係る核酸抽出装置は、全体が符号１Ａで表示されている。
【００８４】
核酸抽出装置１Ａの中央部には、作業テーブル１００が設けられており、作業テーブル１００上をラック１０２が移動する様に構成されている。そして、ラック１０２には４つの区画１０２Ａ〜１０２Ｄが設けられており、区画１０２Ａ〜１０２Ｄの各々には４本ずつチューブ（図１６では図示せず）が収容される。
ラック１０２は、ＸＹＺロボット１０４により、作業テーブル１００上を移動する様に構成されている。
【００８５】
作業テーブル１００から、図１６で示す状態では若干離隔した位置に、キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０（第１実施形態の薬液供給機構の送液ノズル１１に対応）、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４が設けられている。
【００８６】
図１〜図１５の第１実施形態では、これ等の機器は固定されており、アーム或いはロボットにより保持されたチューブが上述した態様で各機器の位置まで移動したが、図１６〜図２２で示す第２実施形態では、上述の機器（キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４）が作業テーブル１００近傍の位置まで移動して、ラック１０２内のチューブに対して必要な処理を行う様に構成されている。
また、上述した通り、キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４は、４本のチューブに対して同時に処理出来る様に構成されている。
【００８７】
その他の構成及び作用効果については、図１〜図１５の第１実施形態と同様である。
なお、キャッパ１０６の詳細な構成については、図１７、図１８を参照して、後述する。
【００８８】
図１６において、核酸抽出装置１Ａは、作業テーブル１００に隣接した位置に乾燥器１１６を備えており、乾燥器１１６に隣接して遠心分離機１１８を設けている。
【００８９】
遠心分離機１１８は、図１〜図１５の第１実施形態で用いられた遠心分離機５と類似した構成を具備している。但し、第１実施形態の遠心分離機５の４つのバケットが、それぞれチューブを一本ずつ収納するのに対して、図１６〜図２２で示す遠心分離機１１８の４つのバケット１１８−１〜１１８−４の各々には、サンプルラック１０２の区画１０２Ａ〜１０２Ｄの各々が収容される。換言すれば、遠心分離機１１８の４つのバケット１１８−１〜１１８−４の各々には、４本ずつチューブが収容される様に構成されている。
明確には図示されていないが、遠心分離機１１８は、その内部（少なくともバケット１１８−１〜１１８−４の内部）を低温（例えば４℃）に維持する冷蔵機能を有している。なお、係る冷蔵機能は、公知・市販の機器を用いて達成することが可能である。
【００９０】
乾燥器１１６に隣接するのは、蓋ラック１２０である。
また、ピストンポンプ１０８の作業テーブル１００側の位置には、廃液及び廃チップ（チップについては、図２１を参照して後述する）を廃棄するための容器１２２（廃棄槽１６に相当）が設けられている。
【００９１】
チューブを廃棄するための容器は、図１６では符号１２４で示されている。その容器１２４に隣接して、使用済のバケットを収納するバケット収納容器１２６が設けられている。そして、容器１２４、１２６に隣接する位置には、振とう機１２８が設けられている。振とう機１２８の構成及び作用効果は、４個のチューブを同時に振盪させる点を除き、図１〜図１５の第１実施形態で用いられる振とう機３と同様である。
【００９２】
図１６において、符号１３０はシリンジポンプを示し、符号１３２は各種薬剤補給用のボトルラックを示し、符号１３４はチップ（図２１を参照して後述する）を載置する領域を示し、符号１３６はラック１０２の区画１０２Ａ〜１０２Ｄの各々にチューブを４本ずつ配置するためのチューブ用バケットを示し、符号１３８はチップ載置エリア１３４及びチューブ用バケット１３６・・・が位置しているテーブルを示している。
【００９３】
次に、図１７、図１８を参照して、キャッパ１０６の構造の詳細を説明する。
図示のキャッパ１０６は、４本のチューブに対して、同時にキャップ（蓋）の脱着処理をするものである。
【００９４】
図１７及び図１８において、キャッパ１０６は、４個のコレットチャック１０６−１・・・を有しており、コレットチャック１０６−１は図示しないキャップと係合して、保持する作用を奏する。なお、図１７では、図示の簡略化のため、コレットチャック１０６−１は２個のみ示している。
コレットチャック１０６−１・・・の各々を正回転・逆回転するためのモータ１０６−Ｍが、コレットチャック１０６−１・・・の上方からやや横方向へ偏奇した位置に設けられている。
【００９５】
図１７で示されている様に、モータ１０６−Ｍの回転軸１０６−ＭＳにはギヤ１０６−ＭＧが固着されており、ギヤ１０６−ＭＧはギヤ１０６−１Ｇと噛み合っており、ギヤ１０６−１Ｇが固着されているコレットチャックの軸１０６−１Ｓを介して、コレットチャック１０６−１にモータ１０６−Ｍの回転を伝達している。
【００９６】
図１８で示す様に、４個のコレットチャック１０６−１・・・の直上には、４個のモータ１０６−Ｍ・・・を配置するだけのスペースは無い。そのため、コレットチャックの軸１０６−１Ｓに設けたギヤ１０６−１Ｇと、モータの回転軸１０６−ＭＳに固定したギヤ１０６−ＭＧとを噛み合わせることにより、モータ１０６−Ｍをコレットチャック１０６−１直上の位置から、やや横方向に偏奇しているのである。
【００９７】
モータ１０６−Ｍの中央には、シリンダ１０６−Ｓが設けられている。このシリンダ１０６−Ｓはロッド１０６−Ｒを上下動することにより、そこに取り付けられた（コレットチャック１０６−１の）拡張・収縮用の部材１０６−２を上下動せしめ、以って、コレットチャック１０６−１を収縮し（部材１０６−２の下降時）或いは拡張（部材１０６−２の上昇時）せしめている。
【００９８】
ロッド１０６−Ｒが下降して拡張・収縮用の部材１０６−２を下降させると、部材１０６−２の端部１０６−２Ｅがコレットチャック１０６−１のテーパ面１０６−１Ｔに当接してテーパ面１０６−１Ｔを押圧する。その結果、コレットチャック１０６−１の端部１０６−１Ｅは収縮する。
この状態からロッド１０６−Ｒを上昇して部材１０６−２を上昇させれば、部材１０６−２の端部１０６−２Ｅによるコレットチャック１０６−１のテーパ面１０６−１Ｔの押圧が解除され、コレットチャック１０６−１の端部１０６−１Ｅは収縮した状態から収縮前の状態まで拡張する。
【００９９】
部材１０６−２にはベアリング１０６−３が設けられて、コレットチャック１０６−１の軸１０６−１Ｓを摺動自在に軸支している。係るベアリング１０６−３の作用により、モータ１０６−Ｍによるコレットチャック１０６−１の回転運動はシリンダ１０６−Ｓに何等干渉せず、シリンダ１０６−Ｓによるコレットチャック１０６−１の収縮・拡張は、モータ１０６−Ｍの回転運動伝達に干渉しない。
【０１００】
主として図１７を参照して、キャッパ１０６によるチューブに対してキャップを着脱する態様を説明する。
図示しないチューブからキャップを開放するに際しては、シリンダ１０６−Ｓによりロッド１０６−Ｒ及び部材１０６−２を下降させ、部材１０６−２の端部１０６−２Ｅがコレットチャック１０６−１のテーパ面１０６−１Ｔを押圧することにより、コレットチャック１０６−１が収縮して図示しないキャップを把持、固定する。その状態で，モータ１０６−Ｍを回転して、コレットチャック１０６−１をキャップ開放方向に回転し、チューブからキャップを取り外す。
【０１０１】
チューブにキャップを取り付ける場合には、キャップを把持したコレットチャック１０６−１をチューブと位置合わせして、キャップをチューブ端部に位置させる。その状態でモータを回転してキャップを取り付け方向に回転すれば、キャップはチューブに螺合する。その状態で、シリンダ１０６−Ｓにより部材１０６−２を上昇すれば、コレットチャックは拡張して、キャップとの係合が解除される。
【０１０２】
上述した通り、図１６〜図２２の第２実施形態においても、その処理の詳細は第１実施形態と同様であるが、図１６〜図２２の場合は一度に４本のチューブを処理していることが相違している。それに加えて、キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４が作業テーブル１００近傍の位置まで移動して、ラック１０２内のチューブに対して必要な処理を行い、処理後、作業テーブル１００から離隔して図１６で示す元位置まで戻る点でも相違している。
【０１０３】
ここで、図１６〜図２２の第２実施形態における操作或いは処理では４本のチューブが一度に処理されており、また、上述した通り、遠心分離機１１８に収容されたチューブは低温雰囲気下に置かれる。そのため、図１〜図１５の第１実施形態における「４℃で冷却」してラックで保持する工程、具体的には図１３のステップＳ１５、ステップＳ２４、図１４のステップＳ３５は、図１６〜図２２の第２実施形態では不要となる。
【０１０４】
次に、図１６、図１９〜図２２を参照して、上記した機器が作業テーブル１００に近接し離隔する状態を主に、以下にて説明する。
先ず、図１９では、図１６で示す状態から、サンプルラック１０２が図中左側に移動して、キャッパ１０６に対応する位置に到達している。
【０１０５】
キャッパ１０６が作業テーブル１００上方の位置まで移動して、サンプルラック１０２の各区画１０２Ａ〜１０２Ｄに配置されているキャップ（図示せず）のキャップを、４本同時に取り外す。
サンプルラック１０２は区画の長さに対応する量だけ図中左側に送られて、キャッパ１０６は区画１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄの順に、１区画ずつ、そこに配置されているチューブのキャップを４本同時に取り外すのである。ここで、図１９では、キャッパ１０６が区画１０２Ｂの４つのキャップを取り外す状態が示されている。
【０１０６】
図１９で示す処理は、図１から図１５の第１実施形態においては、図１３のステップＳ１２に相当する。
なお、チューブにキャップを取り付ける際にも（図１３のステップＳ１３に相当）、図１９の様に、キャッパ１０６は作業テーブル１００直上の位置まで移動し、サンプルラック１０２はそれに対応した箇所に位置する。
【０１０７】
図１９で示す状態、すなわちキャッパ１０６により４本のチューブからキャップを取り外したならば、図２０で示す状態となる。
図２０では、サンプルラック１０２は分注ノズル１１０に対応する位置まで移動しており、分中ノズル１１０は作業テーブル１００直上の位置に近接している。そして、分注ノズル１１０により、サンプルラック１０２の各区画に収容された４本のチューブに所定の薬剤が注入されるのである。
【０１０８】
図１から図１５の第１実施形態であれば、例えば、図１３のステップＳ１２でＰＢＳバッファ１．０ミリリットルを注入する過程が、図２０の状態に相当する。或いは、図１３のステップＳ１８、ステップＳ２１、ステップＳ２７、図１４のステップＳ３２、ステップＳ３７Ａ、ステップＳ３９等に相当する過程が、図１６〜図２２の第２実施形態における図２０の状態に相当する。
【０１０９】
図示はされていないが、図１６〜図２２の第２実施形態でも、第１実施形態の図１３における大ビーズ供給過程（ステップＳ１２）或いは小ビーズ供給過程（ステップＳ２１）と同様に、大ビーズ（例えば粒径２ｍｍ〜３ｍｍのビーズ）或いは小ビーズ（粒径０．１ｍｍのビーズ）をチューブ内に供給する。その際には、大ビーズ供給機１１２或いは小ビーズ供給機１１４が、サンプルラック１０２の各区画１０２Ａ〜１０２Ｄ直上の位置まで移動して、サンプルラック１０２やビーズ供給機１１２、１１４、分注ノズル１１０の相対的な位置関係は、図２０で示す位置と類似した状態となる。
【０１１０】
図１６〜図２２の第２実施形態において、図１３のステップＳ１７で示す様にチューブ内の上清をピストンポンプ１０８で吸引して廃棄するためには、それに先立って、ピストンポンプ１０８先端にチップ（テーブル１３８のチップ載置エリア１３４に載置されている：図１６参照）を取り付けておく必要がある。
図２１はその様な過程を示している。テーブル１３８が図１６で示す位置よりも図中右方向に移動して、チップ載置エリア１３４をピストンポンプ１０８と対応する位置まで移動する。そして、ピストンポンプ１０８がチップ載置エリア１３４直上位置まで移動すれば、図２１で示す状態となる。
明確には図示されていないが、図２１で示す状態で、ピストンポンプ１０８は、その４つの先端にそれぞれチップを取り付ける。
【０１１１】
ピストンポンプ１０８の先端にチップを取り付けたならば、チューブから上清を吸引可能な状態となるので、図２２で示す様に、サンプルラック１０２を移動して、ピストンポンプ１０８をサンプルラック１０２直上の位置まで移動させる。
【０１１２】
図２２では、サンプルラック１０２の区画１０２Ｃに収容された図示しない４本のチューブの上清を、ピストンポンプ１０８で吸引している状態を示している。図２２で示す状態は、第１実施形態では、例えば、図１３のステップＳ１７、ステップＳ２６、図１４のステップＳ３７などの過程に対応する。
【０１１３】
図示されていないが、図２２で示す状態で吸引された上清は、図示しないチップと共に、（廃液及び廃チップを廃棄するための）容器１２２に廃棄される。
【０１１４】
図１６〜図２２の第２実施形態において、サンプルラック１０２の作業テーブル１００上の移動と、各機器（キャッパ１０６、ピストンポンプ１０８、分注ノズル１１０、大ビーズ供給機１１２、小ビーズ供給機１１４）の移動とのタイミング、位置合わせについては、各種位置検出センサの検出信号に基いて行うか、或いは、クロックパルスに合わせてタイミングをとることにより行われる。
但し、その他の公知の手法を用いて、係るタイミング合わせや位置合わせを行っても良い。換言すれば、その様な制御については、特に限定する趣旨ではない。
【０１１５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態ではチューブを１本ずつ処理するタイプ（図１〜図１５）と、チューブを４本ずつ処理するタイプ（図１６〜図２２）とについて説明してあるが、同時に処理するチューブの本数は、これに限定されるものではない。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列記する。
（１） 本発明によれば、振とう機、遠心分離機、粒体供給機、薬液供給機構、チューブ搬送アームと、これらの装置を制御して核酸を自動的に抽出させる制御手段を一体に構成しており、且つ、自動制御が可能な様に構成されているので、小型化が容易であり、しかも、従来は核酸の抽出が困難であるとされていた試験体からも、短時間で、確実に、核酸を抽出することができる。
（２） 本発明による制御手段によれば、大粒の粒体（ビーズ）と試験体をチューブ入れて、振とう、遠心分離によって核酸を含む菌体を分離し、分離された菌体を小径の粒体と共に振とうし、遠心分離で菌体を破砕して、核酸を抽出させているので、不純物を確実に除去して、短時間で核酸のみを、正確に抽出することができる。
（３） また、本発明による制御手段によれば、核酸を含む物質を破砕して核酸を分離し、分離された核酸をアルコールを用いて乾燥し、ゲル濾過クロマトグラフィーによって精製するので、アルコールによる蒸発乾燥が早く、ゲル濾過クロマトグラフィーにより核酸の移動速度が速くなり、核酸抽出時間を短縮できる。
（４） 大径粒体（ビーズ）の供給機構は、粒体の貯留部（ホッパー）に粒体攪拌手段が設けられているので、大径粒体（ビーズ）が供給機構内で詰まること無く、供給通路に落下供給できる。
（５） 小径粒体（ビーズ）の供給機構は、粒体の貯蔵部（ホッパー）と計量部が接して設けられ、計量部への流入、計量部から外部への供給流出がバルブの上下１動作によって同時に行われるので、正確な計量と供給流出が確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す正面図。
【図２】図1の上面図。
【図３】図１の側面図。
【図４】大径ビーズ供給機の側面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面正面図。
【図６】図４のＡ−Ａ断面後面図。
【図７】振とう機の側面図。
【図８】図７のＣ部拡大図。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図。
【図１０】遠心分離機の側面図。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図。
【図１２】小径ビーズ供給機の側断面図。
【図１３】図１〜図３で示す構成による核酸抽出装置の自動運転動作のフローチャート
【図１４】図１３と同様な核酸抽出装置の自動運転動作フローチャートであって、図１３に続く工程を示すフローチャート。
【図１５】図１３、図１４と同様な核酸抽出装置の自動運転動作フローチャートであって、図１４に続く工程を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第２実施形態の構成を示す上面図。
【図１７】第２実施形態で用いられるキャッパの１部断面正面図。
【図１８】図１７で示すキャッパの上面図。
【図１９】第２実施形態においてキャッパによりチューブのキャップを取り外している状態を示す上面図。
【図２０】第２実施形態において分注ノズルによりチューブ内に薬品を注入している状態を示す上面図。
【図２１】第２実施形態においてピストンポンプ先端にチップを取り付けている状態を示す上面図。
【図２２】第２実施形態においてピストンポンプによりチューブから上清を吸引除去している状態を示す上面図。
【符号の説明】
１、１Ａ・・・核酸抽出装置
３、１２８・・・振とう機
５、１１８・・・遠心分離機
８、１１２・・・大ビーズ供給機
９、１１４・・・小ビーズ供給機
１１・・送液ノズル
１３・・第１のアーム
１４・・第２のアーム
１５・・第３のアーム
１７・・シリンジポンプ
２０・・制御装置
１０４・・・ＸＹＺロボット

Claims (2)

1. 振とう機と、遠心分離機と、粒径の異なる複数種類の粒体を供給する粒体供給機構と、薬液を供給する薬液供給機構と、試験体或いは試験体が入ったチューブを搬送するアームと、制御手段とを含み、該制御手段は、大きな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブを振とうして遠心分離機に掛けることにより、試験体から核酸を包含する物質を分離し、分離された核酸を包含する物質と小さな粒径を有する粒体とを供給したチューブを振とうして遠心分離機に掛けることにより、核酸を包含する物質を破砕し、核酸を抽出するべく制御を行う様に構成されており、前記粒体供給機構は、粒体の供給量に相当する容積を有する腔部を形成した回転部材が供給通路に設置されており、該供給通路は、鉛直方向に延在し、且つ、供給するべき粒体を貯留する貯留部下方の通路と連通しており、前記貯留部には粒体攪拌手段が回転可能に設けられていることを特徴とする核酸抽出装置。
2. 振とう機と、遠心分離機と、粒径の異なる複数種類の粒体を供給する粒体供給機構と、薬液を供給する薬液供給機構と、試験体或いは試験体が入ったチューブを搬送するアームと、制御手段とを含み、該制御手段は、大きな粒径を有する粒体と試験体とを供給したチューブを振とうして遠心分離機に掛けることにより、試験体から核酸を包含する物質を分離し、分離された核酸を包含する物質と小さな粒径を有する粒体とを供給したチューブを振とうして遠心分離機に掛けることにより、核酸を包含する物質を破砕し、核酸を抽出するべく制御を行う様に構成されており、前記粒体供給機構は、粒体の供給量を計量するための計量部と、該計量部下方に設けられた供給部と、計量部上方に設けられた粒体貯蔵部と、該粒体貯蔵部と計量部との境界に形成されたシート部と、上下動可能に構成され、下方に移動した際には前記シート部を開放すると共に前記供給部の入口を閉鎖し、上方に移動した際には前記シート部を閉鎖すると共に前記供給部の入口を開放する様に構成されたバルブと、該バルブを上下動する手段とを備えていることを特徴とする核酸抽出装置。

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