WO2017154349A1 - 核酸抽出装置、核酸抽出ユニット及び核酸抽出方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a nucleic acid extraction apparatus for extracting nucleic acid (deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid) from a specimen, a nucleic acid extraction unit used in the nucleic acid extraction apparatus, and a nucleic acid extraction method for extracting nucleic acid from a specimen.
- Nucleic acid amplification methods such as polymerase chain reaction (PCR) are used for testing microorganisms such as bacteria contained in beverages or foods.
- the nucleic acid amplification method has an advantage that the inspection process can be greatly speeded up and simplified as compared with the culture method.
- a pretreatment for extracting nucleic acid from a specimen is required before performing nucleic acid amplification.
- a method of capturing a test object such as bacteria contained in the sample by filtering the sample (specimen stock solution) with a filter and extracting the nucleic acid from the test object using a nucleic acid extraction reagent.
- Known for example, Patent Document 1.
- the test object is filtered and concentrated through a filter in a syringe containing a sample, and then the filter is removed and placed in another syringe containing a nucleic acid extraction reagent.
- the nucleic acid is extracted by reattaching and eluting the test object.
- the work is complicated and there is a risk that impurities such as bacteria different from the test object are mixed in the nucleic acid extract containing the extracted nucleic acid (contamination) during the work. is there.
- the present invention has been made to solve such problems, and provides a nucleic acid extraction apparatus, a nucleic acid extraction unit, and the like that are simple in workability and can greatly reduce the risk of impurities being mixed into a nucleic acid extract. For the purpose.
- one aspect of a nucleic acid extraction apparatus includes a nucleic acid extraction unit for extracting nucleic acid from a specimen, and the nucleic acid extraction unit injects a specimen into the container and the container.
- Split 1 container part and 2nd container part, the 1st inlet and the 2nd inlet are provided in the 1st container part, the 1st outlet and the 2nd outlet are It is provided in the second container part.
- nucleic acid extraction unit used in a nucleic acid extraction apparatus for extracting nucleic acid from a specimen, and includes a container and a first for injecting the specimen into the container.
- Nucleic acid is extracted from the nucleic acid extraction target captured by the inlet, the capture unit that is disposed in the container and captures the nucleic acid extraction target contained in the sample injected from the first injection port, and A second injection port for injecting a nucleic acid extraction reagent for extraction into the container; and a nucleic acid extract containing the nucleic acid extracted from the nucleic acid extraction object by the nucleic acid extraction reagent from the container.
- a first discharge port and a second discharge port for discharging the specimen from the container includes a first container part for dividing the internal space of the container with the capture part as a boundary.
- the first inlet and the second inlet are provided in the first container part, and the first outlet and the second outlet are provided in the second container part. .
- one aspect of the nucleic acid extraction method includes a capture step of capturing the nucleic acid extraction target contained in the sample by the capture unit by passing the sample through the capture unit, and a nucleic acid extraction reagent in the capture unit.
- the workability is simple and the risk of impurities being mixed into the nucleic acid extract can be greatly reduced.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part showing a peripheral structure of the nucleic acid extraction unit in the nucleic acid extraction apparatus according to the embodiment.
- FIG. 3 is a perspective view of the nucleic acid extraction unit according to the embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the nucleic acid extraction unit according to the embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart of the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a state when a specimen is injected into a container in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a state when a specimen is injected into a container in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6B is a diagram illustrating the nucleic acid extraction target captured by the capturing unit in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6C is a diagram showing a state when the nucleic acid extraction reagent is injected into the container in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6D is a diagram illustrating a state where the nucleic acid extraction reagent is held in the capturing unit in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6E is a diagram showing a state when the nucleic acid extract is moved from the first container part to the second container part in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6F is a diagram showing a state of the nucleic acid extract moved to the second container part in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 6G is a diagram showing a state when the nucleic acid extraction liquid is discharged from the container in the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of a nucleic acid extraction unit according to Modification 1.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of a nucleic acid extraction unit according to Modification 2.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a nucleic acid extraction unit according to Modification 3.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of a nucleic acid extraction unit according to Modification 4.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a nucleic acid extraction unit according to Modification 5.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing a nucleic acid extraction apparatus 100 according to an embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part showing a peripheral structure of the nucleic acid extraction unit 1 in the nucleic acid extraction apparatus 100, and shows the nucleic acid extraction unit 1 installed in the nucleic acid extraction apparatus 100.
- FIG. 3 is a perspective view of the nucleic acid extraction unit 1 according to the embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the nucleic acid extraction unit 1.
- the nucleic acid extraction apparatus 100 includes a nucleic acid extraction unit 1 for extracting nucleic acid from a measurement object contained in a specimen, a vacuum pump 2, and a vibration device 3.
- An object to be measured contained in a specimen is an object (nucleic acid extraction object) from which nucleic acid is extracted, and is, for example, a microorganism such as a bacterium, virus, or tissue cell.
- a sample stock solution containing microorganisms can be collected from a beverage, for example.
- Microorganisms such as bacteria, viruses or tissue cells are inspection objects to be inspected by nucleic acid amplification by PCR or the like. That is, the nucleic acid extraction apparatus 100 is an apparatus used for pretreatment before performing nucleic acid amplification, and the nucleic acid extracted by the nucleic acid extraction apparatus 100 is used for a desired test. In addition, in the nucleic acid extraction apparatus 100 in this Embodiment, it collect
- the nucleic acid extraction unit 1 is a processing unit for performing a nucleic acid extraction process from a specimen, and is installed in the reaction box 4 of the nucleic acid extraction apparatus 100 as shown in FIG.
- the nucleic acid extraction unit 1 is a replaceable cartridge and can be removed from the reaction box 4.
- the nucleic acid extraction unit 1 is replaced for each nucleic acid extraction process.
- FIG. 1 shows a state where the entire lid of the reaction box 4 is opened.
- the nucleic acid extraction unit 1 includes a container 10, a first inlet 21, a second inlet 22, a first outlet 31, a second outlet 32, and a capturing unit. 40.
- the container 10 is a processing container for performing a nucleic acid extraction process from a specimen by using a specimen to be injected and a nucleic acid extraction reagent.
- the nucleic acid extracted from the specimen is discharged from the container 10 as a nucleic acid extract.
- the material of the container 10 is not particularly limited, but the container 10 has a high heat resistance such as polypropylene (PP) or polycarbonate (PC) in order to enable heat treatment by nucleic acid extraction treatment. It is good to be comprised with resin materials, metal materials, such as aluminum or stainless steel, or inorganic materials, such as glass or a ceramic. In addition, when a resin material is used as the container 10, there is an advantage that the weight can be reduced at low cost. Further, when a metal material or a high thermal conductive resin is used as the container 10, the thermal conductivity of the container 10 can be improved. For this reason, when performing heat processing, it is good for at least one part of the container 10 to be comprised with the metal material or highly heat conductive resin.
- the container 10 may be configured by combining the above materials.
- the inner surface of the container 10 is preferably non-hydrophilic.
- the inner surface of the container 10 may be hydrophobic.
- the container 10 may be formed using a hydrophobic material, or the inner surface of the container 10 may be made hydrophobic by surface treatment, or a hydrophobic film is coated on the inner surface of the container 10. Also good.
- the container 10 includes a first container part 11 and a second container part 12.
- the first container part 11 and the second container part 12 divide the internal space of the container 10 with the capturing part 40 as a boundary.
- the container 10 is divided into two parts in the vertical direction with the main body 41 of the capturing part 40 as a boundary.
- the first container part 11 is an upper part and the second container part 12 is a lower part. It has become.
- the first container part 11 is further divided into two parts, but is not limited thereto.
- the first inlet 21, the second inlet 22, the first outlet 31, the second outlet 32, and the capturing unit 40 are provided in the container 10. Specifically, the first inlet 21, the second inlet 22, the first outlet 31, and the second outlet 32 are provided in the partition wall of the container 10. 10 is fixed to the container 10 so as to be located inside.
- the first injection port 21 is a sample injection port for injecting a sample into the container 10.
- the first inlet 21 is provided on the upper wall of the first container part 11.
- a specimen (specimen stock solution) is injected into the first container section 11 through the first inlet 21 from a specimen insertion cup 200 installed in the nucleic acid extraction apparatus 100.
- the first inlet 21 is a pipe that communicates the outside of the container 10 and the internal space of the first container part 11. Specifically, one end portion of the first injection port 21 is connected to the first container portion 11, and the other end portion of the first injection port 21 is connected to the sample insertion cup 200. In the present embodiment, the first inlet 21 is formed integrally with the first container part 11. The first inlet 21 may be a through hole provided in the upper wall of the container 10 (first container portion 11).
- the second injection port 22 is a nucleic acid extraction reagent injection port for injecting the nucleic acid extraction reagent into the container 10.
- the second inlet 22 is provided on the upper wall of the first container portion 11 similarly to the first inlet 21, but is provided at a position different from the first inlet 21.
- the nucleic acid extraction reagent injected from the second injection port 22 is a liquid reagent for extracting nucleic acid from the nucleic acid extraction target captured by the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction reagent functions to extract nucleic acid from the cell membrane of the nucleic acid extraction target.
- the nucleic acid extraction reagent is injected from the nucleic acid extraction reagent container 300 installed in the nucleic acid extraction apparatus 100 into the first container unit 11 through the second injection port 22.
- the second inlet 22 is a through hole provided in the first container part 11.
- the second inlet 22 which is a through hole is provided with a rubber stopper 22a which closes the second inlet 22 (through hole).
- the rubber stopper 22a is made of a rubber material that can be penetrated by a needle for injecting the nucleic acid extraction reagent into the first container portion 11.
- the needle provided in the nucleic acid extraction reagent container 300 is made to penetrate the rubber stopper 22a.
- the liquid reagent can be injected from the nucleic acid extraction reagent container 300 into the first container part 11 through the second injection port 22.
- the rubber material of the rubber plug 22a is not particularly limited, but, for example, silicone rubber or fluorine rubber is used.
- the angle of the corner portion of the wall surface of the internal space of the first container part 11 is preferably 90 degrees or more. That is, the angle formed by any two wall surfaces in the first container portion 11 is preferably 90 degrees or more.
- the first discharge port 31 is a nucleic acid extract discharge port for discharging a nucleic acid extract containing a nucleic acid extracted from a nucleic acid extraction target by a nucleic acid extraction reagent from the container 10.
- the first discharge port 31 is provided on the lower wall of the second container portion 12.
- the first discharge port 31 is a pipe that communicates the outside of the container 10 and the internal space of the second container part 12. Specifically, one end of the first outlet 31 is connected to the second container part 12, and the other end of the first outlet 31 is installed in the nucleic acid extraction apparatus 100 via a pipe. It is connected to a recovery container 400 (nucleic acid extract recovery container). In the present embodiment, the first discharge port 31 is formed integrally with the second container portion 12.
- the nucleic acid extract discharged from the first outlet 31 is recovered in the recovery container 400 through a pipe connected to the first outlet 31.
- the nucleic acid extract is collected by being fed from the container 10 to the collection container 400 by the liquid feed pump 5.
- the second discharge port 32 is a sample discharge port for discharging the sample from the container 10. From the second discharge port 32, the waste liquid of the sample injected into the container 10 is discharged. That is, the sample (filtrate) injected from the first container part 11 and passing through the capturing part 40 is discharged from the second discharge port 32.
- the second discharge port 32 is provided on the side wall of the second container portion 12. That is, the second discharge port 32 is provided at a position closer to the capturing unit 40 than the first discharge port 31.
- the opening diameter (inner diameter) of the second outlet 32 is preferably at least twice as large as the opening diameter (inner diameter) of the first outlet 31.
- the sample waste liquid has a large volume (for example, about 100 ml), and the nucleic acid extract collected for nucleic acid amplification has a small volume (for example, about 200 ⁇ l).
- the discharge path of the sample waste liquid and the nucleic acid extract is divided into the first discharge port 31 and the second discharge port 32, and the opening diameter of the second discharge port 32 is set to the first diameter.
- the nucleic acid extract can be discharged with little loss.
- the opening diameter of the second discharge port 32 is 2 mm, and the opening diameter of the first discharge port 31 is 0.5 mm.
- the opening diameter of the second discharge port 32 may not be twice or more than the opening diameter of the first discharge port 31.
- the opening diameter of the second discharge port 32 is the same as the opening diameter of the first discharge port 31. It may be smaller than the opening diameter of the first discharge port 31.
- the second discharge port 32 is a pipe that communicates the outside of the container 10 and the internal space of the second container part 12. Specifically, one end of the second discharge port 32 is connected to the second container part 12, and the other end of the second discharge port 32 is installed in the nucleic acid extraction apparatus 100 via a pipe. It is connected to a collection container 500 (specimen waste liquid collection container). In the present embodiment, the second discharge port 32 is formed integrally with the second container portion 12.
- the specimen discharged from the second discharge port 32 is collected in the collection container 500 through a pipe connected to the second discharge port 32.
- the waste liquid of the specimen is recovered by being sent from the container 10 to the recovery container 500 by the vacuum pump 2.
- the capture unit 40 is a capture unit for capturing a nucleic acid extraction target contained in a sample injected from the first injection port 21, and at least a part of the capture unit 40 is disposed in the container 10. In the present embodiment, the capture unit 40 captures the nucleic acid extraction target contained in the specimen by filtration.
- the capturing unit 40 includes a main body 41 for capturing and holding the nucleic acid extraction target and a support 42 for supporting the main body 41.
- the capturing part 40 is fixed to the container 10 such that the main body part 41 is located inside the container 10.
- the main body 41 is placed on a plate-like support 42.
- a plurality of through holes (eyes) are formed in a central portion corresponding to the main body portion 41 of the support portion 42. That is, the support part 42 is an eye plate. Further, the peripheral part of the support part 42 is sandwiched between the first container part 11 and the second container part 12. Thereby, the support portion 42 is fixed to the container 10.
- the support part 42, the first container part 11, and the second container part 12 are fixed by, for example, four screws.
- the main body 41 is a filter unit for filtering and capturing a nucleic acid extraction target (microorganism) from a specimen.
- the main body 41 is a filter having a plurality of fine holes (eyes) smaller than the size of the nucleic acid extraction target.
- the main body 41 (filter) can reliably capture the nucleic acid extraction target.
- the hole diameter of the main body 41 is, for example, 0.45 ⁇ m.
- the nucleic acid extraction target captured by the main body 41 is held on the main body 41.
- the size of the hole of the main body 41 is preferably larger than the size of the nucleic acid.
- a membrane filter made of a material such as cellulose acetate, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethersulfone (PES), cellulose acetate, or the like can be used.
- a capture filter having a function of adsorbing a nucleic acid extraction target contained in a specimen may be used. By using such a capture filter, the speed at which the nucleic acid extraction target is captured from the specimen can be improved.
- the main body 41 (filter) is a planar filter, but is not limited to this, and may be a filter having another shape such as a cylindrical shape.
- At least a part of the support portion 42 may be made of a metal material such as aluminum or a high thermal conductive resin.
- the support part 42 may be entirely made of a metal material or a high thermal conductive resin.
- the metal material may be embedded in the resin.
- the surface of the support part 42 is good to be hydrophilic.
- the vacuum pump 2 is an example of a pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the container 10.
- the piping of the vacuum pump 2 is connected to the second container portion 12. Therefore, when the liquid is accumulated on the capturing part 40 and the internal space of the second container part 12 is sealed, the vacuum pump 2 adjusts the pressure in the second container part 12.
- the pressure in the container 10 or the second container part 12 can be adjusted by the leak valve 6 provided in the piping of the vacuum pump 2. That is, the degree of pressure reduction by the vacuum pump 2 can be adjusted by the leak valve 6.
- the piping of the vacuum pump 2 is connected to the second discharge port 32. That is, the decompression port (decompression suction port) of the vacuum pump 2 also serves as the second discharge port 32 provided in the second container portion 12.
- the vibration device 3 has a function for vibrating the container 10. By vibrating the container 10 by the vibration device 3, the liquid in the container 10 can be stirred.
- the nucleic acid extraction reaction can be effectively performed by stirring the nucleic acid extraction reagent containing the nucleic acid extraction target.
- the vibration device 3 is provided so as to contact the reaction box 4.
- FIG. 5 is a flowchart of the nucleic acid extraction method according to the embodiment.
- 6A to 6G are schematic cross-sectional views for explaining the nucleic acid extraction method according to the embodiment. 6A to 6G, the first injection port 21 and the second injection port 22 (rubber plug 22a) are illustrated in the correct positions for easy understanding of the flow of the liquid of the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent. Not.
- the nucleic acid extraction method is a method of extracting nucleic acid from a nucleic acid extraction target contained in a specimen using the nucleic acid extraction unit 1, and as shown in FIG. 5, at least a capture step S1 and nucleic acid extraction.
- recovery process S3 are included.
- the capturing step S1 is a step of capturing the nucleic acid extraction target contained in the sample by the capturing unit 40 by passing the sample through the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction step S2 is a step of extracting the nucleic acid from the nucleic acid extraction target captured by the capturing unit 40 by introducing a nucleic acid extraction reagent into the capturing unit 40 after the capturing step S1.
- the recovery step S3 is a step of recovering the nucleic acid extract containing the nucleic acid extracted in the nucleic acid extraction step S2 through the capture unit 40 after the nucleic acid extraction step S2.
- a specimen 210 is injected into the nucleic acid extraction unit 1 as shown in FIG. 6A.
- the sample input cup 200 containing the sample 210 (sample stock solution) including the nucleic acid extraction object 220 is placed at a predetermined position of the nucleic acid extraction apparatus 100 (see FIG. 1), and the container is removed from the sample input cup 200. 10 into the specimen 210.
- the valve 5 a provided in the pipe connected to the first discharge port 31 is closed.
- the valve 5a is provided, for example, in the liquid feed pump 5 in FIG. 1, but is not limited thereto.
- the specimen 210 can be produced, for example, by suspending a sample containing microorganisms in sterilized diluted water or the like.
- the amount of solution of the specimen 210 is, for example, 10 ml to 500 ml, but is not limited thereto.
- the specimen 210 may be subjected to a pretreatment such as removing a solid component as necessary.
- the specimen 210 introduced from the specimen insertion cup 200 is injected into the first container section 11 through the first injection port 21, passes through the capturing section 40 and flows into the second container section 12.
- the specimen 210 is concentrated by the capturing unit 40. That is, the specimen 210 can be concentrated by passing the specimen 210 through the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction target 220 contained in the sample 210 is captured by the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction target 220 contained in the specimen 210 is captured by the main body 41 and passes over the main body 41 when passing through the main body 41 (filter) of the capturing unit 40.
- the specimen 210 (filtrate) that has passed through the capture unit 40 is discharged from the second container unit 12 through the second discharge port 32 as a waste solution, and the nucleic acid extraction apparatus 100 (see FIG. 1). It is collected in a collection container 500 installed at a predetermined position.
- the nucleic acid extraction target 220 contained in the specimen 210 is captured by the capturing unit 40 by suction filtration.
- the air in the container 10 is exhausted (suctioned) from the first discharge port 31 by the vacuum pump 2 to depressurize the second container part 12, and the pressure in the first container part 11 is set to the second pressure.
- the pressure in the second container portion 12 is adjusted in the specimen discharge mode in which the pressure is higher than the pressure in the container portion 12.
- the specimen 210 injected into the first container section 11 can be quickly passed through the capturing section 40 and moved to the second container section 12, and the waste liquid of the specimen 210 can be promptly removed from the second container section 12. It can be discharged. Therefore, the specimen 210 can be concentrated efficiently, and the waste liquid of the specimen 210 can be quickly discharged from the container 10.
- the specimen 210 when concentrating the specimen 210, the specimen 210 may be further pressurized from above. Thereby, the specimen 210 can be more efficiently concentrated. For example, the space region above the specimen 210 in the specimen insertion cup 200 may be pressurized.
- the nucleic acid extraction target 220 contained in the sample 210 is captured by the capturing unit 40 by allowing the sample 210 to pass through the capturing unit 40.
- the capture unit 40 After passing the specimen 210 through the capture unit 40, if necessary, further introducing sterile diluted water from the first injection port 21 or the like into the first container unit 11 and allowing the nucleic acid to pass through the capture unit 40.
- the extraction object 220 can be washed.
- nucleic acid extraction step S2 the nucleic acid 230 is extracted from the nucleic acid extraction target 220 captured by the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction reagent 310 is put into the container 10 from the nucleic acid extraction reagent container 300 installed at a predetermined position of the nucleic acid extraction apparatus 100 (see FIG. 1).
- the nucleic acid extraction reagent 310 for example, a simple DNA extraction kit (Kaneka Corporation) or Cellize (Biocosm Corporation) can be used.
- the amount of the nucleic acid extraction reagent 310 to be injected is, for example, 50 ⁇ l to 200 ⁇ l. Note that when the nucleic acid extraction reagent 310 is put into the container 10, the valve 5a of the pipe connected to the first outlet 31 remains closed.
- the nucleic acid extraction reagent 310 introduced from the nucleic acid extraction reagent container 300 is injected into the first container part 11 through the second injection port 22. Specifically, the needle of the nucleic acid extraction reagent container 300 is passed through a rubber stopper 22a provided in the second inlet 22 (through hole), and the nucleic acid extraction reagent is inserted from the nucleic acid extraction reagent container 300 into the first container portion 11. Inject 310. In addition, before injecting the nucleic acid extraction reagent 310 into the container 10, a dead bacteria inactive treatment reagent or the like may be injected into the container 10.
- the nucleic acid extraction target 220 captured by the capturing unit 40 reacts with the nucleic acid extraction reagent 310.
- the nucleic acid 230 can be extracted from the nucleic acid extraction object 220. That is, a nucleic acid extraction reaction in which the nucleic acid 230 is extracted from the nucleic acid extraction target 220 is performed. That is, the cell membrane of the nucleic acid extraction target 220 and the nucleic acid 230 are separated.
- the nucleic acid 230 is eluted from the nucleic acid extraction target 220 to the nucleic acid extraction reagent 310, and a nucleic acid extract 320 containing the nucleic acid 230 is generated.
- the nucleic acid extraction reagent 310 may be injected into the container 10 to mix the nucleic acid extraction target 220 and the nucleic acid extraction reagent 310, and then appropriately heated. Thereby, since the reaction between the nucleic acid extraction reagent 310 and the nucleic acid extraction target 220 can be promoted and the nucleic acid 230 can be efficiently eluted, the nucleic acid 230 can be extracted efficiently.
- the nucleic acid extraction reagent 310 can be heated by heating the container 10 by the heating / cooling unit 7 shown in FIG.
- the heating / cooling unit 7 is provided, for example, in the reaction box 4 of the nucleic acid extraction apparatus 100, and is connected to, for example, the container 10 and the support part 42 of the capturing part 40.
- a Peltier element or the like can be used as the heating / cooling unit 7, for example, a Peltier element or the like.
- the container 10 may be vibrated by the vibration device 3 to stir the nucleic acid extraction reagent 310.
- the nucleic acid 230 can be extracted more efficiently.
- the nucleic acid extraction target 220 is subjected to the nucleic acid extraction reaction by introducing the nucleic acid extraction reagent 310 into the capturing unit 40, and the nucleic acid 230 is extracted from the nucleic acid extraction target 220.
- a nucleic acid extract 320 containing the extracted nucleic acid 230 is generated.
- the nucleic acid extraction reaction of the nucleic acid extraction target 220 may be performed by holding the nucleic acid extraction reagent 310 injected into the container 10 on the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction reagent 310 stays on the capture unit 40.
- the nucleic acid extraction object 220 is immersed in the nucleic acid extraction reagent 310 for a certain period of time. Thereby, since the nucleic acid 230 can be easily eluted, the extraction (elution) of the nucleic acid 230 can be performed efficiently.
- the vacuum pump 2 adjusts the pressure in the second container unit 12 in the nucleic acid extraction reagent holding mode in which the nucleic acid extraction reagent 310 is held on the capture unit 40.
- the inside of the second container part 12 may be pressurized by the vacuum pump 2 so that the pressure in the second container part 12 is higher than the pressure in the first container part 11. Thereby, the nucleic acid extraction reagent 310 injected into the container 10 can be held on the capture unit 40.
- a filter that allows the nucleic acid extraction reagent 310 to pass through the main body 41 during normal times (when the second container 12 is not pressurized) can be used.
- the pressurization in the second container unit 12 by the vacuum pump 2 is stopped, whereby FIG.
- the nucleic acid extract 320 remaining on the capture unit 40 can be moved to the second container unit 12 through the capture unit 40.
- the pressure in the second container portion 12 is adjusted so that the inside of the second container portion 12 is at a normal pressure, or the pressure reduction degree is lower than the pressure reduction degree in the specimen discharge mode. Just do it.
- the method for holding the nucleic acid extraction reagent 310 on the capturing unit 40 is not limited to the method for adjusting the pressure in the second container unit 12 as described above.
- a filter that holds the nucleic acid extraction reagent 310 on the main body 41 when the inside of the second container 12 is not decompressed as the main body 41 of the capturing unit 40 can also be realized by using.
- the second container unit 12 is used by the vacuum pump 2. What is necessary is just to decompress the inside and make the pressure in the 1st container part 11 higher than the pressure in the 2nd container part 12.
- FIG. Thereby, the nucleic acid extraction solution 320 that has completed the nucleic acid extraction reaction and stays on the capturing unit 40 can be moved to the second container unit 12. That is, the nucleic acid extract 320 can be moved to the second container part 12 using the pressure difference.
- the nucleic acid extract 320 in the capture unit 40 is reduced by reducing the pressure in the second container part 12 by the vacuum pump 2 so that the pressure in the first container part 11 is higher than the pressure in the second container part 12. It is good to adjust the pressure in the 2nd container part 12 in the nucleic acid extraction liquid movement mode which moves to the 2nd container part 12 via the capture
- the degree of decompression by the vacuum pump 2 in the nucleic acid extract transfer mode is preferably lower than the degree of decompression by the vacuum pump 2 in the specimen discharge mode for discharging the specimen 210.
- a centrifugal force may be applied to the 2nd container part 12 in a sample discharge
- the nucleic acid extract 320 containing the nucleic acid 230 is discharged from the second container part 12 through the first discharge port 31, and the recovery set at a predetermined position of the nucleic acid extraction device 100 (see FIG. 1).
- the nucleic acid extract 320 is collected in the container 400.
- the nucleic acid extract 320 in the second container portion 12 is sent to the collection container 400 by the liquid feed pump 5 and collected.
- a nucleic acid test (nucleic acid analysis) is performed using the collected nucleic acid extract 320.
- a nucleic acid test reagent is mixed with the nucleic acid extract 320 in accordance with the method for testing the nucleic acid 230 to obtain a test solution.
- a PCR reagent is used as the nucleic acid test reagent.
- the PCR reagent includes, for example, a nucleic acid staining fluorescent reagent for examining the amount of the nucleic acid 230 with fluorescence emission intensity, a reaction reagent for amplifying the nucleic acid, and the like.
- the reaction reagent is, for example, a PCR primer, a polymerase enzyme, a buffer or the like.
- the nucleic acid test by the PCR method can be performed using, for example, a test chip (PCR chip or the like) in which a micro flow channel that is a test flow channel is formed.
- a mixed solution of the nucleic acid extract 320 and the nucleic acid test reagent is introduced into the test chip, the nucleic acid 230 is amplified by flow PCR, and the nucleic acid 230 amplified by the optical detection device is measured.
- the object 220 microorganism
- the nucleic acid extraction method according to the present embodiment can be used for a nucleic acid test method.
- the nucleic acid 230 can be identified with high sensitivity and high accuracy by inspecting the nucleic acid 230 by the PCR method.
- the nucleic acid extraction apparatus 100 includes the nucleic acid extraction unit 1 for extracting the nucleic acid 230 from the specimen 210.
- the nucleic acid extraction unit 1 includes a container 10, a first inlet 21 for injecting a specimen into the container 10, and a nucleic acid extraction contained in the specimen 210 that is disposed in the container 10 and injected from the first inlet 21.
- a capture unit 40 that captures the object 220, and a second injection port 22 that injects a nucleic acid extraction reagent 310 for extracting the nucleic acid 230 from the nucleic acid extraction object 220 captured by the capture unit 40 into the container 10.
- the container 10 has the 1st container part 11 and the 2nd container part 12 which divide
- the first discharge port 31 and the second discharge port 32 are provided in the second container portion 12.
- the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 can be injected into the upper first container section 11, and the waste liquid specimen 210 and the nucleic acid extraction liquid 320 can be injected from the lower second container section 12 via the capturing section 40. And can be discharged.
- the nucleic acid extract 320 containing the nucleic acid 230 can be easily recovered after the sample 210 is concentrated and the nucleic acid 230 is extracted using the same container 10.
- the operation can be performed without transferring the container during the nucleic acid extraction step, it is possible to prevent impurities from being mixed into the nucleic acid extract 320.
- the nucleic acid extraction target 220 can be easily captured by the capturing section 40 from the specimen 210.
- the workability is simple and the risk of impurities being mixed into the nucleic acid extract 320 can be greatly reduced.
- the nucleic acid 230 can be extracted with high sensitivity and high accuracy. Therefore, the accuracy of the inspection using the nucleic acid extract 320 can be improved.
- the nucleic acid extraction device 100 further includes the vacuum pump 2 as a pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the second container unit 12.
- the capturing unit 40 includes a filter having a plurality of holes smaller than the nucleic acid extraction target 220 as the main body 41.
- the second discharge port 32 is provided at a position closer to the capturing unit 40 than the first discharge port 31 and also serves as a decompression port of the vacuum pump 2.
- the nucleic acid extract 320 can be efficiently recovered even though the nucleic acid extract 320 necessary for the test and the sample 210 as the waste liquid are discharged from the same second container portion 12.
- the vacuum pump 2 was inject
- a specimen discharge mode in which the specimen 210 is moved from the first container section 11 through the capturing section 40 to the second container section 12, and the pressure in the first container section 11 is reduced by reducing the pressure in the second container section 12.
- the nucleic acid extract solution 320 in the capture unit 40 is moved to the second container unit 12 via the capture unit 40 in the nucleic acid extract solution movement mode. Adjust pressure.
- the degree of decompression by the vacuum pump 2 in the nucleic acid extract moving mode is lower than the degree of decompression by the vacuum pump 2 in the specimen discharge mode.
- nucleic acid extract 320 can be efficiently recovered with a simple structure.
- the vacuum pump 2 pressurizes the inside of the 2nd container part 12, and makes the container 10 the pressure in the 2nd container part 12 higher than the pressure in the 1st container part 11.
- the pressure in the second container unit 12 is adjusted in the nucleic acid extraction reagent holding mode in which the injected nucleic acid extraction reagent 310 is held on the capturing unit 40.
- the nucleic acid extraction reaction can be performed in a state where the nucleic acid extraction reagent 310 is held on the capture unit 40 by adjusting the pressure in the second container unit 12, so that the nucleic acid extract 320 can be efficiently recovered. Can do.
- the second inlet 22 is a through hole provided in the first container portion 11, and the through hole is provided with a rubber plug 22a that closes the through hole.
- 22a is made of a rubber material through which a needle for injecting the nucleic acid extraction reagent 310 into the first container part 11 can penetrate.
- the capturing unit 40 includes a main body 41 for capturing and holding the nucleic acid extraction target 220 contained in the specimen 210, and a support 42 for supporting the main body 41. Yes.
- the nucleic acid extraction target 220 contained in the specimen 210 can be captured in the main body 41.
- At least a part of the support portion 42 may be made of metal. Or at least one part of the support part 42 may be comprised with highly heat conductive resin.
- the heating / cooling unit 7 connected to the support portion 42 can efficiently heat or cool the specimen 210, the nucleic acid extraction target 220 or the nucleic acid extraction reagent 310 on the main body portion 41.
- the support portion 42 is made of a high thermal conductive resin and is not made of a metal, it is possible to reduce that the inspection is hindered by the metal itself or metal corrosion.
- the surface of the support part 42 of the capturing part 40 may be hydrophilic.
- the speed at which the nucleic acid extraction target 220 is captured from the specimen 210 can be improved. That is, the time required to capture the nucleic acid extraction target 220 from the specimen 210 can be shortened.
- At least a part of the container 10 may be made of a high thermal conductive resin.
- the sample 210, the nucleic acid extraction target 220 or the nucleic acid extraction reagent 310 on the main body 41 can be efficiently heated or cooled by the heating / cooling unit 7 connected to the container 10. Further, by not using a metal as the container 10, it is possible to reduce that the inspection is hindered by the metal itself or metal corrosion.
- angular part in the wall surface of the internal space of the 1st container part 11 is good in it being 90 degree
- the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 are injected into the first container section 11, it is possible to suppress the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 from staying on the wall surface of the internal space of the first container section 11. That is, the liquid loss of the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 can be reduced.
- the inner surface of the container 10 may be non-hydrophilic.
- the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 are injected into the first container part 11, it is possible to suppress the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 from adhering to the wall surface of the internal space of the first container part 11. . That is, the liquid loss of the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310 can be reduced.
- the nucleic acid extraction device 100 further includes a vibration device 3 for vibrating the container 10.
- the nucleic acid extraction reagent 310 and the nucleic acid extraction target object 220 can be stirred and mixed, the nucleic acid 230 can be extracted efficiently, and the sample 210 and the nucleic acid are placed on the wall surface of the internal space of the first container portion 11. It can suppress that the extraction reagent 310 adheres.
- the nucleic acid extraction method includes a capture step S1 in which the nucleic acid extraction target 220 contained in the specimen 210 is captured by the capture section 40 by passing the specimen 210 through the capture section 40, and a nucleic acid in the capture section 40.
- a nucleic acid extraction step S2 for extracting the nucleic acid 230 from the nucleic acid extraction target 220 captured by the capture unit 40 by introducing the extraction reagent 310, and a nucleic acid extract 320 containing the extracted nucleic acid 230 are passed through the capture unit 40 and recovered.
- the workability is simple, and the risk of impurities being mixed into the nucleic acid extract 320 can be greatly reduced. Therefore, the nucleic acid 230 can be extracted with high sensitivity and high accuracy.
- the end of the tube constituting the second discharge port 32 on the second container part 12 side is flush with the inner wall of the second container part 12. At least a part of the constituting tube on the second container part 12 side may protrude from the inner wall of the second container part 12 toward the inside of the second container part 12.
- a projecting portion 12 a is provided so that the entire circumference of the end portion on the second container portion 12 side of the tube constituting the second discharge port 32 projects from the inner wall of the second container portion 12.
- the protruding portion is formed so that only the upper portion of the end portion on the second container portion 12 side of the tube constituting the second discharge port 32 protrudes from the inner wall of the second container portion 12. 12b may be provided.
- the nucleic acid extract 320 can be prevented from entering the second outlet 32 when the nucleic acid extract 320 is moved from the first container 11 to the second container 12. That is, the protrusions 12 a and 12 b function as eaves, and the nucleic acid extract 320 can be prevented from entering the tube of the second outlet 32. Therefore, the nucleic acid extract 320 can be recovered with little loss.
- a dead bacteria removing step of inactivating and removing dead bacteria contained in the specimen may be performed.
- the dead bacteria removing step is a step of inactivating the dead bacteria nucleic acid by introducing a dead bacteria removing reagent (for example, a reagent that inhibits amplification of dead bacteria nucleic acid) into the capturing unit 40 to remove the dead bacteria. And is performed after the capturing step S1. Specifically, the dead bacteria removal step is performed between the capture step S1 and the nucleic acid extraction step S2.
- the killing microorganism removing reagent is introduced into the container 10 from the first injection port 21 or the second injection port 22 to capture the nucleic acid extraction target microorganism.
- the dead bacteria removing reagent is introduced onto the part 40 and allowed to stand for 5 to 20 minutes while cooling. Thereby, dead bacteria can be removed and only living bacteria can be collected in the capturing part 40.
- the dead bacteria removing reagent for example, “Viable Bacteria Selection Kit for PCR” manufactured by Takara Bio Inc. can be used.
- a step of lightly sucking or stirring with the vacuum pump 2 may be added as appropriate. Furthermore, the dead bacteria removing step may be repeated several times as necessary. Note that the dead bacteria removing reagent may be discharged from the second discharge port 32 or the like through the main body 41 after the dead bacteria removing step is completed. Thus, only the nucleic acid of a living microbe can be extracted by performing a dead bacteria removal process after capture process S1.
- the container 10 is formed of a light shielding member, but is not limited thereto.
- the container 10 may be made of a transparent material.
- a light irradiation unit 8 for irradiating light inside the container 10 can be provided in the reaction box 4 or around the reaction box 4.
- the light irradiation unit 8 is used, for example, in the above killed bacteria removal step. Specifically, the reaction between the dead bacteria and the dead bacteria removing reagent can be promoted by irradiating the dead light with the light irradiation unit 8 after introducing the dead bacteria removing reagent into the container 10 and allowing it to stand. Thereby, dead bacteria can be removed efficiently.
- the first injection port 21 for injecting the specimen into the container 10 and the second injection port 22 for injecting the nucleic acid extraction reagent into the container 10 are separately provided. It is not a thing. Moreover, although the 1st discharge port 31 for discharging
- the first inlet 21 and the second inlet 22 may be configured as one inlet 23 as shown in FIG. That is, one inlet 23 that serves as both the first inlet 21 and the second inlet 22 may be provided in the container 10 (first container portion 11). From the injection port 23, a specimen is injected or a nucleic acid extraction reagent is injected. In addition to the specimen 210 and the nucleic acid extraction reagent 310, other liquids such as a dead bacteria removal reagent may be injected from the injection port 23.
- first outlet 31 and the second outlet 32 may be configured as one outlet 33 as shown in FIG. That is, one discharge port 33 that doubles as the first discharge port 31 and the second discharge port 32 may be provided in the container 10 (second container portion 12). From the outlet 33, the nucleic acid extract is discharged or the sample is discharged. In addition to the nucleic acid extract and the sample, other liquids introduced into the container 10 may be discharged from the discharge port 33.
- the sample is input to the injection port 23 provided on the upstream side of the capturing unit 40 via the valve 600.
- the cup 200 and the nucleic acid extraction reagent container 300 may be connected.
- the discharge port 33 provided on the downstream side of the capturing unit 40 is connected to a pipe 5b for collecting a nucleic acid extract in a collection container 400 (not shown) via a valve 700 and a sample waste liquid in the collection container 500.
- a pipe 2b for collecting (filtrate) may be connected.
- the specimen 210 is directly passed through the capturing unit 40, but the present invention is not limited to this.
- the specimen 210 may be passed through a prefilter as a pretreatment before the specimen 210 is passed through the capturing unit 40.
- a pipe having a prefilter may be inserted between the specimen insertion cup 200 and the first inlet 21. In this manner, by passing the specimen 210 through the prefilter before passing through the capturing unit 40, unnecessary components having a large size can be removed. Thereby, capture of the nucleic acid extraction target 220 from the specimen 210 can be performed efficiently.
- Nucleic acid extraction unit 2 Vacuum pump (pressure adjustment unit) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Container 11 1st container part 12 2nd container part 21 1st inlet 22 2nd inlet 23 Injector (1st inlet, 2nd inlet) 22a Rubber plug 31 First discharge port 32 Second discharge port 33 Discharge port (first discharge port, second discharge port) 40 Nucleic Acid Extraction Device 230 Nucleic Acid Extraction Object 230 Nucleic Acid 310 Nucleic Acid Extraction Reagent 320 Nucleic Acid Extraction Solution
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Abstract
核酸抽出装置(100)の核酸抽出ユニット(1)は、容器(10)と、容器(10)内に検体を注入するための第1注入口(21)と、第1注入口(21)から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉する捕捉部(40)と、捕捉部(40)で捕捉された核酸抽出対象物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を容器10内に注入するための第2注入口(22)と、核酸抽出試薬によって核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を容器(10)から排出するための第1排出口(31)と、検体を容器(10)から排出するための第2排出口(32)とを有し、容器(10)は、第1容器部(11)と第2容器部(12)とを有し、第1注入口(21)及び第2注入口(22)は、第1容器部(11)に設けられており、第1排出口(31)及び第2排出口(32)は、第2容器部(12)に設けられている。
Description
本発明は、検体から核酸(デオキシリボ核酸、リボ核酸)を抽出するための核酸抽出装置、核酸抽出装置に用いられる核酸抽出ユニット、及び、検体から核酸を抽出するための核酸抽出方法に関する。
飲料又は食品等に含まれる細菌等の微生物の検査においては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR:polymerase chain reaction)等の核酸増幅法が利用されている。核酸増幅法は、培養法と比べて大幅に検査工程を高速化及び簡略化することができる利点がある。
核酸増幅法を利用した検査を実施するためには、核酸増幅を行う前に検体から核酸を抽出する前処理が必要となる。従来、このような前処理としては、検体(検体原液)をフィルタでろ過することで検体に含まれる細菌等の検査対象物を捕捉し、核酸抽出試薬によって検査対象物から核酸を抽出する方法が知られている(例えば特許文献1)。
特許文献1に開示された従来の核酸抽出方法(前処理)は、検体を入れたシリンジにフィルタを通して検査対象物をろ過濃縮した後、このフィルタを取り外して核酸抽出試薬を入れた別のシリンジに再度取り付けて検査対象物を溶出して核酸を抽出するものである。
しかしながら、従来の核酸抽出方法では、作業が煩雑な上に、作業中に検査対象物とは異なる菌等の不純物が、抽出した核酸を含む核酸抽出液に混入すること(コンタミ)が生じるリスクがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、作業性が簡便で、核酸抽出液に不純物が混入するリスクを大幅に軽減できる核酸抽出装置及び核酸抽出ユニット等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る核酸抽出装置の一態様は、検体から核酸を抽出するための核酸抽出ユニットを備え、前記核酸抽出ユニットは、容器と、前記容器内に検体を注入するための第1注入口と、少なくとも一部が前記容器内に配置され、前記第1注入口から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部で捕捉された前記核酸抽出対象物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を前記容器内に注入するための第2注入口と、前記核酸抽出試薬によって前記核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を前記容器から排出するための第1排出口と、前記検体を前記容器から排出するための第2排出口とを有し、前記容器は、前記捕捉部を境界として当該容器の内部空間を分割する第1容器部と第2容器部とを有し、前記第1注入口及び前記第2注入口は、前記第1容器部に設けられており、前記第1排出口及び前記第2排出口は、前記第2容器部に設けられている。
また、本発明に係る核酸抽出ユニットの一態様は、検体から核酸を抽出するための核酸抽出装置に用いられる核酸抽出ユニットであって、容器と、前記容器内に検体を注入するための第1注入口と、前記容器内に配置され、前記第1注入口から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部で捕捉された前記核酸抽出対象物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を前記容器内に注入するための第2注入口と、前記核酸抽出試薬によって前記核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を前記容器から排出するための第1排出口と、前記検体を前記容器から排出するための第2排出口とを備え、前記容器は、前記捕捉部を境界として当該容器の内部空間を分割するための第1容器部と第2容器部とを有し、前記第1注入口及び前記第2注入口は、前記第1容器部に設けられており、前記第1排出口及び前記第2排出口は、前記第2容器部に設けられている。
また、本発明に係る核酸抽出方法の一態様は、捕捉部に検体を通過させることによって前記検体に含まれる核酸抽出対象物を前記捕捉部で捕捉する捕捉工程と、前記捕捉部に核酸抽出試薬を導入することによって前記捕捉部で捕捉した前記核酸抽出対象物から核酸を抽出する核酸抽出工程と、抽出した前記核酸を含む核酸抽出液を前記捕捉部を通過させて回収する回収工程とを含む。
本発明によれば、作業性が簡便で、核酸抽出液に不純物が混入するリスクを大幅に軽減できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態)
[核酸抽出装置]
実施の形態に係る核酸抽出装置100及び核酸抽出ユニット1の構成について、図1~図4を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る核酸抽出装置100を模式的に示す斜視図である。図2は、同核酸抽出装置100における核酸抽出ユニット1の周辺構造を示す要部拡大斜視図であり、核酸抽出装置100に設置された状態の核酸抽出ユニット1を示している。図3は、実施の形態に係る核酸抽出ユニット1の斜視図であり、図4は、同核酸抽出ユニット1の断面図である。
[核酸抽出装置]
実施の形態に係る核酸抽出装置100及び核酸抽出ユニット1の構成について、図1~図4を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る核酸抽出装置100を模式的に示す斜視図である。図2は、同核酸抽出装置100における核酸抽出ユニット1の周辺構造を示す要部拡大斜視図であり、核酸抽出装置100に設置された状態の核酸抽出ユニット1を示している。図3は、実施の形態に係る核酸抽出ユニット1の斜視図であり、図4は、同核酸抽出ユニット1の断面図である。
図1に示すように、核酸抽出装置100は、検体に含まれる被測定物から核酸を抽出するための核酸抽出ユニット1と、真空ポンプ2と、振動装置3とを備える。
検体(検体原液)に含まれる被測定物は、核酸を抽出する対象物(核酸抽出対象物)であって、例えば、細菌、ウイルス又は組織細胞等の微生物である。微生物を含む検体原液は、例えば、飲料から採取することができる。
細菌、ウイルス又は組織細胞等の微生物は、PCR等による核酸増幅によって検査が行われる検査対象物である。つまり、核酸抽出装置100は、核酸増幅を行う前の前処理のために用いられる装置であり、核酸抽出装置100で抽出された核酸は、所望の検査に利用される。なお、本実施の形態における核酸抽出装置100では、抽出された核酸を含む液体(核酸抽出液)として回収される。
核酸抽出ユニット1は、検体から核酸の抽出処理を行うための処理ユニットであり、図2に示すように、核酸抽出装置100の反応ボックス4に設置される。本実施の形態において、核酸抽出ユニット1は、交換可能なカートリッジであり、反応ボックス4から取り外すことができる。核酸抽出ユニット1は、例えば、1回の核酸抽出処理ごとに交換される。なお、図1では、反応ボックス4の全面蓋を開いた状態を示している。
核酸抽出ユニット1は、図3及び図4に示すように、容器10と、第1注入口21と、第2注入口22と、第1排出口31と、第2排出口32と、捕捉部40とを備える。
容器10は、注入される検体及び核酸抽出試薬によって検体から核酸の抽出処理を行うための処理容器である。検体から抽出された核酸は、核酸抽出液となって容器10から排出される。
容器10の材質は、特に限定されるものではないが、核酸抽出処理で加熱処理を行うことを可能とするために、容器10は、ポリプロピレン(PP)又はポリカーボネート(PC)等の耐熱性の高い樹脂材料、アルミニウム又はステンレス等の金属材料、あるいは、ガラス又はセラミック等の無機材料によって構成されているとよい。また、容器10として樹脂材料を用いた場合には、安価で軽量化を図ることができるという利点もある。また、容器10として金属材料又は高熱伝導性樹脂を用いた場合には、容器10の熱伝導性を向上させることができる。このため、加熱処理を行う場合には、容器10の少なくとも一部は、金属材料又は高熱伝導性樹脂によって構成されているとよい。なお、容器10は、上記の材料を組み合わせて構成されていてもよい。
また、容器10の内面は、非親水性であるとよい。例えば、容器10の内面は、疎水性であるとよい。この場合、疎水性材料を用いて容器10を形成してもよいし、表面処理によって容器10の内面を疎水性にしてもよいし、疎水性を有する膜が容器10の内面にコーティングされていてもよい。
容器10は、第1容器部11と第2容器部12とによって構成されている。第1容器部11と第2容器部12とは、捕捉部40を境界として容器10の内部空間を分割している。本実施の形態において、容器10は、捕捉部40の本体部41を境界として上下方向に二分割されており、第1容器部11が上側の部品で、第2容器部12が下側の部品となっている。なお、第1容器部11については、さらに2つに分割されているが、これに限るものではない。
第1注入口21、第2注入口22、第1排出口31、第2排出口32及び捕捉部40は、容器10に設けられている。具体的には、第1注入口21、第2注入口22、第1排出口31及び第2排出口32は、容器10の隔壁に設けられており、捕捉部40は、本体部41が容器10の内部に位置するように容器10に固定されている。
第1注入口21は、容器10内に検体を注入するための検体注入口である。本実施の形態において、第1注入口21は、第1容器部11の上壁に設けられている。検体(検体原液)は、核酸抽出装置100に設置される検体投入カップ200から第1注入口21を介して第1容器部11に注入される。
第1注入口21は、容器10の外部と第1容器部11の内部空間とを連通する配管である。具体的には、第1注入口21の一方の端部は、第1容器部11に接続され、第1注入口21の他方の端部は、検体投入カップ200に接続される。本実施の形態において、第1注入口21は、第1容器部11と一体的に形成されている。なお、第1注入口21は、容器10(第1容器部11)の上壁に設けられた貫通孔であってもよい。
第2注入口22は、容器10内に核酸抽出試薬を注入するための核酸抽出試薬注入口である。本実施の形態において、第2注入口22は、第1注入口21と同様に第1容器部11の上壁に設けられているが、第1注入口21と異なる位置に設けられている。
第2注入口22から注入される核酸抽出試薬は、捕捉部40で捕捉された核酸抽出対象物から核酸を抽出するための液体試薬であり、例えば核酸抽出対象物の細胞膜から核酸を取り出す作用を持つ。核酸抽出試薬は、核酸抽出装置100に設置される核酸抽出試薬容器300から第2注入口22を介して第1容器部11に注入される。
第2注入口22は、第1容器部11に設けられた貫通孔である。貫通孔である第2注入口22には、第2注入口22(貫通孔)を塞ぐゴム栓22aが設けられている。ゴム栓22aは、核酸抽出試薬を第1容器部11内に注入するための針が貫通可能なゴム材料によって構成されている。核酸抽出試薬容器300内の核酸抽出試薬を第1容器部11内に注入する際、核酸抽出試薬容器300に設けられた針をゴム栓22aに貫通させる。これにより、核酸抽出試薬容器300から第2注入口22を介して液体試薬を第1容器部11内に注入することができる。なお、ゴム栓22aのゴム材料は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等が用いられる。
このように、第1容器部11には検体及び核酸抽出試薬の液体が注入されるので、第1容器部11の内部空間の壁面における角部分の角度は、90度以上であるとよい。つまり、第1容器部11における任意の2つの壁面のなす角が90度以上であるとよい。これにより、検体及び核酸抽出試薬を第1容器部11に注入したときに、第1容器部11の内部空間の壁面に検体及び核酸抽出試薬が留まることを抑制することができる。
第1排出口31は、核酸抽出試薬によって核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を容器10から排出するための核酸抽出液排出口である。本実施の形態において、第1排出口31は、第2容器部12の下壁に設けられている。
第1排出口31は、容器10の外部と第2容器部12の内部空間とを連通する配管である。具体的には、第1排出口31の一方の端部は、第2容器部12に接続され、第1排出口31の他方の端部は、配管を介して核酸抽出装置100に設置された回収容器400(核酸抽出液回収容器)に接続される。本実施の形態において、第1排出口31は、第2容器部12と一体的に形成されている。
第1排出口31から排出される核酸抽出液は、第1排出口31に接続された配管を通じて回収容器400に回収される。例えば、核酸抽出液は、送液ポンプ5によって容器10から回収容器400に送液されることで回収される。
第2排出口32は、検体を容器10から排出するための検体排出口である。第2排出口32からは、容器10に注入された検体の廃液が排出される。つまり、第1容器部11から注入されて捕捉部40を通過した後の検体(ろ液)が第2排出口32から排出される。本実施の形態において、第2排出口32は、第2容器部12の側壁に設けられている。つまり、第2排出口32は、第1排出口31よりも捕捉部40に近い位置に設けられている。
また、第2排出口32の開口径(内径)は、第1排出口31の開口径(内径)の2倍以上であるとよい。一般的に、検体の廃液は大容量(例えば約100ml)で、核酸増幅のために回収される核酸抽出液は小容量(例えば約200μl)である。このため、本実施の形態のように、検体の廃液と核酸抽出液との排出経路を第1排出口31と第2排出口32とに分けるとともに、第2排出口32の開口径を第1排出口31の開口径の2倍以上とすることで、核酸抽出液が容器10の壁面に付着する等のロスを低減することができる。つまり、第1排出口31の開口径を小さくすることで、ロスが少なく核酸抽出液を排出することができる。例えば、第2排出口32の開口径は2mmであり、第1排出口31の開口径は0.5mmである。なお、第2排出口32の開口径は、第1排出口31の開口径の2倍以上でなくてもよく、第2排出口32の開口径は、第1排出口31の開口径と同じであってもよいし、第1排出口31の開口径よりも小さくてもよい。
第2排出口32は、容器10の外部と第2容器部12の内部空間とを連通する配管である。具体的には、第2排出口32の一方の端部は、第2容器部12に接続され、第2排出口32の他方の端部は、配管を介して核酸抽出装置100に設置された回収容器500(検体廃液回収容器)に接続される。本実施の形態において、第2排出口32は、第2容器部12と一体的に形成されている。
第2排出口32から排出される検体は、第2排出口32に接続された配管を通じて、回収容器500に回収される。例えば、検体の廃液は、真空ポンプ2によって容器10から回収容器500に送液されることで回収される。
捕捉部40は、第1注入口21から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉するための捕捉ユニットであり、少なくとも一部が容器10内に配置されている。本実施の形態において、捕捉部40は、検体に含まれる核酸抽出対象物をろ過によって捕捉する。
捕捉部40は、核酸抽出対象物を捕捉して保持するための本体部41と、本体部41を支持する支持部42とを有する。捕捉部40は、本体部41が容器10の内部に位置するように容器10に固定されている。
本体部41は、板状の支持部42の上に載置されている。支持部42の本体部41に対応する中央部分には複数の貫通孔(目)が形成されている。つまり、支持部42は目皿である。また、支持部42の周辺部分は、第1容器部11と第2容器部12とで挟持されている。これにより、支持部42が容器10に固定されている。支持部42と第1容器部11と第2容器部12とは、例えば、4本のネジによって固定されている。
本実施の形態において、本体部41は、検体から核酸抽出対象物(微生物)をろ過して捕捉するためのフィルタ部である。具体的には、本体部41は、核酸抽出対象物の大きさより小さい微細な孔(目)を複数有するフィルタである。これにより。本体部41(フィルタ)によって、核酸抽出対象物を確実に捕捉することができる。本体部41の孔径は、例えば、0.45μmである。本体部41で捕捉された核酸抽出対象物は、本体部41上に保持される。また、本実施の形態では、核酸抽出対象物から抽出された核酸を本体部41に通過させるので、本体部41の孔の大きさは核酸の大きさよりも大きくしておくとよい。
本体部41としては、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン(PVDF:polyvinylidene difluoride)、ポリエーテルサルフォン(PES:polyethersulfone)、セルロースアセテート等の材質で作られたメンブレンフィルタ等を用いることができる。また、本体部41としては、検体に含まれる核酸抽出対象物を吸着させる機能を有する捕捉フィルタを用いてもよい。このような捕捉フィルタを用いることにより、検体から核酸抽出対象物を捕捉する速度を向上させることができる。なお、本実施の形態において、本体部41(フィルタ)は、平面状のフィルタであるが、これに限るものではなく、円筒状等のその他の形状のフィルタであってもよい。
支持部42の少なくとも一部は、アルミニウム等の金属材料又は高熱伝導性樹脂によって構成されているとよい。この場合、支持部42は、全部が金属材料又は高熱伝導性樹脂によって構成されていてもよい。支持部42の一部に金属材料を用いる場合、樹脂内に金属材料が埋め込まれたものでもよい。また、支持部42の表面は、親水性であるとよい。
真空ポンプ2は、容器10内の圧力を調整するための圧力調整部の一例である。本実施の形態において、真空ポンプ2の配管は、第2容器部12に接続されている。したがって、捕捉部40の上に液体が溜まっていて第2容器部12の内部空間が密閉されている場合、真空ポンプ2は、第2容器部12内の圧力を調整する。容器10内又は第2容器部12内の圧力は、真空ポンプ2の配管に設けられたリークバルブ6によって調整することができる。つまり、真空ポンプ2による減圧度は、リークバルブ6によって調整することができる。
また、本実施の形態において、真空ポンプ2の配管は、第2排出口32に接続されている。つまり、真空ポンプ2の減圧口(減圧吸引口)は、第2容器部12に設けられた第2排出口32を兼ねている。
振動装置3は、容器10を振動させるための機能を有する。振動装置3によって容器10を振動させることで、容器10内の液体を撹拌させることができる。例えば、核酸抽出対象物が含まれる核酸抽出試薬を撹拌させることで核酸抽出反応を効果的に行うことができる。なお、振動装置3は、反応ボックス4に接触するように設けられている。
[核酸抽出方法]
次に、核酸抽出装置100を用いた核酸抽出方法について、図1を参照しながら、図5及び図6A~図6Gを用いて説明する。図5は、実施の形態に係る核酸抽出方法のフローチャートである。図6A~図6Gは、実施の形態に係る核酸抽出方法を説明するための模式断面図である。なお、図6A~図6Gにおいては、第1注入口21及び第2注入口22(ゴム栓22a)については、検体210及び核酸抽出試薬の液の流れを分かりやすくするために正しい位置に図示されていない。
次に、核酸抽出装置100を用いた核酸抽出方法について、図1を参照しながら、図5及び図6A~図6Gを用いて説明する。図5は、実施の形態に係る核酸抽出方法のフローチャートである。図6A~図6Gは、実施の形態に係る核酸抽出方法を説明するための模式断面図である。なお、図6A~図6Gにおいては、第1注入口21及び第2注入口22(ゴム栓22a)については、検体210及び核酸抽出試薬の液の流れを分かりやすくするために正しい位置に図示されていない。
本実施の形態における核酸抽出方法は、核酸抽出ユニット1を用いて検体に含まれる核酸抽出対象物から核酸を抽出する方法であり、図5に示すように、少なくとも、捕捉工程S1と、核酸抽出工程S2と、回収工程S3とを含む。
捕捉工程S1は、捕捉部40に検体を通過させることによって検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉部40で捕捉する工程である。
核酸抽出工程S2は、捕捉工程S1の後、捕捉部40に核酸抽出試薬を導入することによって捕捉部40で捕捉した核酸抽出対象物から核酸を抽出する工程である。
回収工程S3は、核酸抽出工程S2の後、核酸抽出工程S2で抽出した核酸を含む核酸抽出液を、捕捉部40を通過させて回収する工程である。
以下、図6A~図6Gを用いて、具体的な核酸抽出方法について説明する。
[捕捉工程]
捕捉工程S1では、まず、図6Aに示すように、核酸抽出ユニット1に検体210を注入する。具体的には、核酸抽出対象物220を含む検体210(検体原液)が入った検体投入カップ200を核酸抽出装置100(図1参照)の所定の位置に設置して、検体投入カップ200から容器10に検体210に投入する。検体210を容器10に投入する際、第1排出口31に接続された配管に設けられたバルブ5aは閉じられている。バルブ5aは、例えば図1における送液ポンプ5に備えられているが、これに限るものではない。
捕捉工程S1では、まず、図6Aに示すように、核酸抽出ユニット1に検体210を注入する。具体的には、核酸抽出対象物220を含む検体210(検体原液)が入った検体投入カップ200を核酸抽出装置100(図1参照)の所定の位置に設置して、検体投入カップ200から容器10に検体210に投入する。検体210を容器10に投入する際、第1排出口31に接続された配管に設けられたバルブ5aは閉じられている。バルブ5aは、例えば図1における送液ポンプ5に備えられているが、これに限るものではない。
検体210は、例えば、微生物を含む試料を滅菌希釈水等に懸濁することで作製することができる。検体210の溶液量は、例えば、10ml~500mlであるが、これに限るものではない。なお、検体210に対しては、必要に応じて、固形成分を除去する等の前処理を行ってもよい。
検体投入カップ200から投入される検体210は、第1注入口21を介して第1容器部11に注入され、捕捉部40を通過して第2容器部12に流れる。
このとき、検体210は、捕捉部40によって濃縮される。つまり、検体210を捕捉部40に通過させることで検体210を濃縮することができる。
具体的には、検体210が捕捉部40を通過する際、検体210に含まれる核酸抽出対象物220が捕捉部40に捕捉される。本実施の形態において、検体210に含まれる核酸抽出対象物220は、捕捉部40の本体部41(フィルタ)を通過する際に本体部41に捕捉されて本体部41の上に留まる。
図6Aに示すように、捕捉部40を通過した検体210(ろ液)は、廃液として第2排出口32を介して第2容器部12から排出され、核酸抽出装置100(図1参照)の所定の位置に設置された回収容器500に回収される。
このとき、本実施の形態では、吸引ろ過によって検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉部40で捕捉している。具体的には、真空ポンプ2によって第1排出口31から容器10内の空気を排気(吸引)することで第2容器部12内を減圧して、第1容器部11内の圧力を第2容器部12内の圧力よりも高くする検体排出モードで第2容器部12内の圧力を調整している。このように容器10内の圧力を調整することで、容器10内に注入された検体210は、吸引されながら捕捉部40でろ過される。これにより、第1容器部11に注入された検体210を速やかに捕捉部40を通過させて第2容器部12に移動させることができるとともに、検体210の廃液を速やかに第2容器部12から排出させることができる。したがって、効率良く検体210を濃縮することができるとともに、検体210の廃液を速やかに容器10から排出させることができる。
なお、検体210を濃縮する際は、さらに、検体210を上部から加圧するとよい。これにより、さらに効率良く検体210を濃縮することができる。例えば、検体投入カップ200内の検体210の上部の空間領域を加圧するとよい。
このように、検体210を容器10に注入して排出させると、図6Bに示すように、捕捉部40の本体部41の上には、本体部41で捕捉された核酸抽出対象物220が溜まることになる。
このようにして、捕捉工程S1では、捕捉部40に検体210を通過させることによって検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉部40で捕捉させている。
なお、検体210を捕捉部40に通過させた後は、必要に応じて、さらに滅菌希釈水を第1注入口21等から第1容器部11に導入して捕捉部40を通過させることで核酸抽出対象物220を洗浄することができる。
[核酸抽出工程]
核酸抽出工程S2では、捕捉部40で捕捉した核酸抽出対象物220から核酸230を抽出する。
核酸抽出工程S2では、捕捉部40で捕捉した核酸抽出対象物220から核酸230を抽出する。
具体的には、まず、図6Cに示すように、核酸抽出装置100(図1参照)の所定の位置に設置された核酸抽出試薬容器300から容器10に核酸抽出試薬310を投入する。核酸抽出試薬310としては、例えば、簡易DNA抽出キット(株式会社カネカ)又はセルイーズ(Biocosm株式会社)を用いることができる。注入する核酸抽出試薬310の量は、例えば50μl~200μlである。なお、核酸抽出試薬310を容器10に投入する際、第1排出口31に接続された配管のバルブ5aは閉じられたままである。
核酸抽出試薬容器300から投入される核酸抽出試薬310は、第2注入口22を介して第1容器部11に注入される。具体的には、核酸抽出試薬容器300の針を第2注入口22(貫通孔)に設けられたゴム栓22aに貫通させて、核酸抽出試薬容器300から第1容器部11内に核酸抽出試薬310を注入する。なお、核酸抽出試薬310を容器10に注入する前に、死菌の不活性処理試薬等を容器10内に注入してもよい。
容器10内に核酸抽出試薬310を注入して静置すると、捕捉部40に捕捉された核酸抽出対象物220が核酸抽出試薬310に反応する。これにより、核酸抽出対象物220から核酸230を抽出することができる。つまり、核酸抽出対象物220から核酸230が抽出される核酸抽出反応が行われる。つまり、核酸抽出対象物220の細胞膜と核酸230とが分離される。具体的には、図6Dに示すように、核酸抽出対象物220から核酸抽出試薬310に核酸230が溶出し、核酸230が含まれる核酸抽出液320が生成される。
なお、核酸抽出試薬310を容器10に注入して核酸抽出対象物220と核酸抽出試薬310とを混合させた後、適宜加熱してもよい。これにより、核酸抽出試薬310と核酸抽出対象物220との反応を促進させて核酸230を効率良く溶出させることができるので、核酸230の抽出を効率良く行うことができる。この場合、例えば、図1に示される加熱冷却ユニット7によって容器10を加熱することで核酸抽出試薬310を加熱することができる。加熱冷却ユニット7は、例えば、核酸抽出装置100の反応ボックス4に設けられており、例えば容器10及び捕捉部40の支持部42に接続されている。加熱冷却ユニット7としては、例えばペルチェ素子等を用いることができる。
また、核酸抽出対象物220と核酸抽出試薬310とを混合させた後に、振動装置3によって容器10を振動させて核酸抽出試薬310を撹拌させるとよい。これにより、核酸230の抽出をさらに効率良く行うことができる。
このように、本実施の形態では、捕捉部40に核酸抽出試薬310を導入することによって核酸抽出対象物220の核酸抽出反応が行われ、核酸抽出対象物220から核酸230が抽出される。これにより、抽出された核酸230を含む核酸抽出液320が生成される。
このとき、図6Dに示すように、核酸抽出対象物220の核酸抽出反応は、容器10に注入された核酸抽出試薬310を捕捉部40の上に保持させて行うとよい。核酸抽出試薬310を捕捉部40の上に保持させることで、核酸抽出試薬310が捕捉部40の上に滞留する。この結果、核酸抽出対象物220が核酸抽出試薬310に一定時間浸されることになる。これにより、核酸230を溶出させやすくできるので、核酸230の抽出(溶出)を効率良く行うことができる。
核酸抽出試薬310を捕捉部40の上に保持させる場合、真空ポンプ2は、核酸抽出試薬310を捕捉部40の上に保持させる核酸抽出試薬保持モードで第2容器部12内の圧力を調整するとよい。具体的には、真空ポンプ2によって第2容器部12内を加圧して第2容器部12内の圧力を第1容器部11内の圧力よりも高くすればよい。これにより、容器10に注入された核酸抽出試薬310を捕捉部40上に保持させることができる。
この場合、捕捉部40の本体部41としては、通常時(第2容器部12を加圧していない時)に核酸抽出試薬310が本体部41を通過するようなフィルタを用いることができる。
[回収工程]
核酸抽出試薬310の注入が完了して捕捉部40上の核酸抽出対象物220の核酸抽出反応が完了した後は、真空ポンプ2による第2容器部12内の加圧を停止することで、図6Eに示すように、捕捉部40上に滞留している核酸抽出液320を、捕捉部40を通過させて第2容器部12に移動させることができる。例えば、リークバルブ6を開放することで、第2容器部12内を常圧にしたり、検体排出モード時の減圧度よりも低い減圧度となるように第2容器部12内の圧力を調整したりすればよい。
核酸抽出試薬310の注入が完了して捕捉部40上の核酸抽出対象物220の核酸抽出反応が完了した後は、真空ポンプ2による第2容器部12内の加圧を停止することで、図6Eに示すように、捕捉部40上に滞留している核酸抽出液320を、捕捉部40を通過させて第2容器部12に移動させることができる。例えば、リークバルブ6を開放することで、第2容器部12内を常圧にしたり、検体排出モード時の減圧度よりも低い減圧度となるように第2容器部12内の圧力を調整したりすればよい。
なお、核酸抽出試薬310を捕捉部40の上に保持させる方法としては、上記のような第2容器部12内の圧力を調整する方法に限るものではない。例えば、核酸抽出試薬保持モードを実行する代わりに、捕捉部40の本体部41として、第2容器部12内を減圧していない時に核酸抽出試薬310が本体部41上に保持されるようなフィルタを用いることでも実現できる。
この場合、図示しないが、捕捉部40の上に保持させた核酸抽出試薬310によって捕捉部40上の核酸抽出対象物220の核酸抽出反応が完了した後は、真空ポンプ2によって第2容器部12内を減圧して第1容器部11内の圧力を第2容器部12内の圧力よりも高くすればよい。これにより、核酸抽出反応が完了して捕捉部40上に滞留している核酸抽出液320を第2容器部12に移動させることができる。つまり、圧力差を利用して核酸抽出液320を第2容器部12に移動させることができる。このように、真空ポンプ2によって第2容器部12内を減圧して第1容器部11内の圧力を第2容器部12内の圧力よりも高くすることで、捕捉部40における核酸抽出液320を捕捉部40を介して第2容器部12に移動させる核酸抽出液移動モードで第2容器部12内の圧力を調整するとよい。
このとき、核酸抽出液移動モードにおける真空ポンプ2による減圧度は、上記の検体210を排出させる検体排出モードにおける真空ポンプ2による減圧度よりも低くするとよい。
なお、検体排出モード及び核酸抽出液移動モードにおいて第2容器部12に遠心力がかかるように制御してもよい。これにより、検体210及び核酸抽出液320を効果的に回収することができる。
次に、図6Fに示すように、核酸230が含まれる核酸抽出液320が全て第2容器部12に移動した後は、図6Gに示すように、第1排出口31に接続された配管のバルブ5aを開けることによって核酸抽出液320を回収する。
具体的には、核酸230が含まれる核酸抽出液320を第1排出口31を介して第2容器部12から排出し、核酸抽出装置100(図1参照)の所定の位置に設置された回収容器400に核酸抽出液320を回収する。例えば、第2容器部12内の核酸抽出液320は、送液ポンプ5によって回収容器400に送液されて回収される。
その後、図示しないが、回収した核酸抽出液320を用いて核酸検査(核酸分析)を行う。この場合、核酸230を検査する方法に合わせて核酸抽出液320に核酸検査試薬を混合させて検査溶液を得る。例えば、PCR法によって核酸検査を行う場合、核酸検査試薬として、PCR試薬を用いる。PCR試薬には、例えば、核酸230の量を蛍光発光強度で検査するための核酸染色蛍光試薬及び核酸を増幅させるための反応試薬等が含まれている。反応試薬は、例えば、PCRプライマやポリメラーゼ酵素、バッファー等である。
PCR法による核酸検査は、例えば、検査流路であるマイクロ流路が形成された検査チップ(PCRチップ等)を用いて行うことができる。この場合、例えば、核酸抽出液320と核酸検査試薬との混合溶液を検査チップに導入してフローPCRによって核酸230を増幅し、光学検出装置によって増幅された核酸230を測定することで、核酸抽出対象物220(微生物)を同定することができる。
このように、本実施の形態における核酸抽出方法は、核酸検査方法に利用することができる。この場合、PCR法によって核酸230を検査することで、高感度及び高精度で核酸230の同定が可能となる。
[まとめ]
以上、本実施の形態に係る核酸抽出装置100によれば、検体210から核酸230を抽出するための核酸抽出ユニット1を備える。核酸抽出ユニット1は、容器10と、容器10内に検体を注入するための第1注入口21と、容器10内に配置され、第1注入口21から注入された検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉する捕捉部40と、捕捉部40で捕捉された核酸抽出対象物220から核酸230を抽出するための核酸抽出試薬310を容器10内に注入するための第2注入口22と、核酸抽出試薬310によって核酸抽出対象物220から抽出された核酸230が含まれる核酸抽出液320を容器10から排出するための第1排出口31と、検体210を容器10から排出するための第2排出口32とを有する。そして、容器10は、捕捉部40を境界として容器10の内部空間を分割する第1容器部11と第2容器部12とを有し、第1注入口21及び第2注入口22は、第1容器部11に設けられており、第1排出口31及び第2排出口32は、第2容器部12に設けられている。
以上、本実施の形態に係る核酸抽出装置100によれば、検体210から核酸230を抽出するための核酸抽出ユニット1を備える。核酸抽出ユニット1は、容器10と、容器10内に検体を注入するための第1注入口21と、容器10内に配置され、第1注入口21から注入された検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉する捕捉部40と、捕捉部40で捕捉された核酸抽出対象物220から核酸230を抽出するための核酸抽出試薬310を容器10内に注入するための第2注入口22と、核酸抽出試薬310によって核酸抽出対象物220から抽出された核酸230が含まれる核酸抽出液320を容器10から排出するための第1排出口31と、検体210を容器10から排出するための第2排出口32とを有する。そして、容器10は、捕捉部40を境界として容器10の内部空間を分割する第1容器部11と第2容器部12とを有し、第1注入口21及び第2注入口22は、第1容器部11に設けられており、第1排出口31及び第2排出口32は、第2容器部12に設けられている。
これにより、上部の第1容器部11に検体210と核酸抽出試薬310とを注入することができるとともに、捕捉部40を介して下部の第2容器部12から廃液の検体210と核酸抽出液320とを排出することができる。これにより、同じ容器10を用いて検体210の濃縮と核酸230の抽出とを行った上で核酸230を含む核酸抽出液320を簡便に回収することができる。また、核酸抽出工程中に容器を移し替えることなく作業を行うことができるので、核酸抽出液320に不純物が混入することを抑制できる。しかも、上部の第1容器部11から下部の第2容器部12に検体210が流れるので、検体210から核酸抽出対象物220を捕捉部40で容易に捕捉することもできる。このように、本実施の形態によれば、作業性が簡便で、核酸抽出液320に不純物が混入するリスクを大幅に軽減することができる。これにより、高感度及び高精度で核酸230を抽出することができる。したがって、核酸抽出液320を用いた検査の精度を向上させることができる。
また、本実施の形態において、核酸抽出装置100は、さらに、第2容器部12内の圧力を調整するための圧力調整部として真空ポンプ2を備えている。また、捕捉部40は、本体部41として、核酸抽出対象物220より小さい孔を複数有するフィルタを有する。そして、第2排出口32は、第1排出口31よりも捕捉部40に近い位置に設けられており、かつ、真空ポンプ2の減圧口を兼ねている。
これにより、検査に必要な核酸抽出液320と廃液となる検体210とを同じ第2容器部12から排出する構成でありながらも、核酸抽出液320を効率良く回収することができる。
また、本実施の形態において、真空ポンプ2は、第2容器部12内を減圧して第1容器部11内の圧力を第2容器部12内の圧力よりも高くすることで、注入された検体210を第1容器部11から捕捉部40を通過させて第2容器部12に移動させる検体排出モードと、第2容器部12内を減圧して第1容器部11内の圧力を第2容器部12内の圧力よりも高くすることで、捕捉部40における核酸抽出液320を捕捉部40を介して第2容器部12に移動させる核酸抽出液移動モードとで第2容器部12内の圧力を調整する。この場合、核酸抽出液移動モードにおける真空ポンプ2による減圧度は、検体排出モードにおける真空ポンプ2による減圧度よりも低くしている。
これにより、簡便な構造で、効率良く核酸抽出液320を回収することができる。
また、本実施の形態において、真空ポンプ2は、第2容器部12内を加圧して第2容器部12内の圧力を第1容器部11内の圧力よりも高くすることで、容器10に注入された核酸抽出試薬310を捕捉部40上に保持させる核酸抽出試薬保持モードで第2容器部12内の圧力を調整している。
これにより、第2容器部12内の圧力を調整して捕捉部40上に核酸抽出試薬310を保持させた状態で核酸抽出反応を行うことができるので、核酸抽出液320を効率良く回収することができる。
また、本実施の形態において、第2注入口22は、第1容器部11に設けられた貫通孔であり、貫通孔には、当該貫通孔を塞ぐゴム栓22aが設けられており、ゴム栓22aは、核酸抽出試薬310を第1容器部11内に注入するための針が貫通可能なゴム材料によって構成されている。
これにより、容器10に注入された検体210及び核酸抽出試薬310が容器10から蒸発したり攪拌時に容器10から漏れたりすることを低減することができる。
また、本実施の形態において、捕捉部40は、検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉して保持するための本体部41と、本体部41を支持する支持部42とを有している。
これにより、本体部41において検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉することができる。
この場合、支持部42の少なくとも一部は、金属によって構成されているとよい。あるいは、支持部42の少なくとも一部は、高熱伝導性樹脂によって構成されていてもよい。
これにより、支持部42に接続された加熱冷却ユニット7によって、本体部41上の検体210、核酸抽出対象物220又は核酸抽出試薬310を効率良く加熱したり冷却したりすることができる。
また、支持部42が高熱伝導性樹脂によって構成されていて金属によって構成されていない場合には、金属そのもの又は金属の腐食によって検査が阻害されることを低減することができる。
また、捕捉部40の支持部42の表面は、親水性であるとよい。
これにより、検体210から核酸抽出対象物220を捕捉する速度を向上させることができる。つまり、検体210から核酸抽出対象物220を捕捉するのに要する時間を短縮することができる。
また、本実施の形態において、容器10の少なくとも一部は、高熱伝導性樹脂によって構成されているとよい。
これにより、容器10に接続された加熱冷却ユニット7によって、本体部41上の検体210、核酸抽出対象物220又は核酸抽出試薬310を効率良く加熱したり冷却したりすることができる。また、容器10として金属を用いないことで、金属そのもの又は金属の腐食によって検査が阻害されることを低減することができる。
また、本実施の形態において、第1容器部11の内部空間の壁面における角部分の角度は、90度以上であるとよい。
これにより、検体210及び核酸抽出試薬310を第1容器部11に注入したときに、第1容器部11の内部空間の壁面に検体210及び核酸抽出試薬310が留まることを抑制することができる。つまり、検体210及び核酸抽出試薬310の液ロスを低減できる。
また、本実施の形態において、容器10の内面は、非親水性であるとよい。
これにより、検体210及び核酸抽出試薬310を第1容器部11に注入したときに、第1容器部11の内部空間の壁面に検体210及び核酸抽出試薬310が付着することを抑制することができる。つまり、検体210及び核酸抽出試薬310の液ロスを低減できる。
また、本実施の形態において、核酸抽出装置100は、さらに、容器10を振動させるための振動装置3を備えている。
これにより、核酸抽出試薬310と核酸抽出対象物220とを撹拌混合させることができるので核酸230の抽出を効率良く行うことができるとともに、第1容器部11の内部空間の壁面に検体210及び核酸抽出試薬310が付着することを抑制することができる。
また、本実施の形態における核酸抽出方法は、捕捉部40に検体210を通過させることによって検体210に含まれる核酸抽出対象物220を捕捉部40で捕捉する捕捉工程S1と、捕捉部40に核酸抽出試薬310を導入することによって捕捉部40で捕捉した核酸抽出対象物220から核酸230を抽出する核酸抽出工程S2と、抽出した核酸230を含む核酸抽出液320を捕捉部40を通過させて回収する回収工程S3とを含む。
これにより、作業性が簡便で、核酸抽出液320に不純物が混入するリスクを大幅に軽減することができる。したがって、高感度及び高精度で核酸230を抽出することができる。
(変形例)
以上、本発明に係る核酸抽出装置100、核酸抽出ユニット1及び核酸抽出方法等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
以上、本発明に係る核酸抽出装置100、核酸抽出ユニット1及び核酸抽出方法等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態において、第2排出口32を構成する管の第2容器部12側の端部は、第2容器部12の内壁と面一であったが、第2排出口32を構成する管の第2容器部12側の少なくとも一部を、第2容器部12の内方に向かって第2容器部12の内壁よりも突出させてもよい。
この場合、図7に示すように、第2排出口32を構成する管の第2容器部12側の端部の全周を第2容器部12の内壁から突出させるように突出部12aを設けてもよいし、図8に示すように、第2排出口32を構成する管の第2容器部12側の端部の上側部分のみを第2容器部12の内壁から突出させるように突出部12bを設けてもよい。
このように、第2排出口32を構成する管の第2容器部12側の少なくとも一部を、第2容器部12の内方に向かって第2容器部12の内壁よりも突出させることで、第1容器部11から第2容器部12に核酸抽出液320を移動させるときに、核酸抽出液320が第2排出口32に浸入することを抑制できる。つまり、突出部12a及び12bがひさしとして機能し、核酸抽出液320が第2排出口32の管内に浸入することを抑制できる。したがって、核酸抽出液320を少ないロスで回収することができる。
また、上記実施の形態における核酸抽出方法において、検体に含まれる死菌を不活性化して除去する死菌除去工程を行ってもよい。死菌除去工程は、死菌を除去するための死菌除去試薬(例えば死菌の核酸の増幅を阻害する試薬)を捕捉部40に導入することで死菌の核酸を反応不活化にする工程であり、捕捉工程S1の後に行われる。具体的には、死菌除去工程は、捕捉工程S1と核酸抽出工程S2との間に行われる。
この場合、核酸抽出対象物を捕捉部40に捕捉した後、第1注入口21又は第2注入口22から死菌除去試薬を容器10内に投入することで核酸抽出対象物微生物を捕捉した捕捉部40上に死菌除去試薬を導入し、冷却しながら5分~20分程度静置する。これにより、死菌を除去して生菌のみを捕捉部40に集菌することができる。死菌除去試薬としては、例えば、タカラバイオ株式会社製の「Viable Bacteria Selection Kit for PCR」等を用いることができる。また、死菌除去試薬を捕捉部40の本体部41(フィルタ)内に浸透させるために、真空ポンプ2によって軽く吸引する工程や撹拌する工程を適宜追加してもよい。さらに、必要に応じて、死菌除去工程は数回繰り返してもよい。なお、死菌除去試薬は、死菌除去工程が終了した後に、本体部41を通過させて第2排出口32等から排出してもよい。このように、捕捉工程S1の後に死菌除去工程を行うことで、生菌の核酸のみを抽出することができる。
また、上記実施の形態において、容器10は遮光部材によって構成されていたが、これに限るものではない。例えば、図9に示すように、容器10の少なくとも一部が透明材料によって構成されていてもよい。
このように、容器10の一部を透明材料にすることによって、容器10の内部を観察することが可能となったり、容器10の内部に光を照射することが可能となったりする。この場合、例えば容器10の内部に光を照射するための光照射ユニット8を反応ボックス4内又は反応ボックス4の周辺に設けることができる。光照射ユニット8は、例えば、上記の死菌除去工程で用いられる。具体的には、容器10内に死菌除去試薬を導入して静置した後に光照射ユニット8によって光を照射することで、死菌と死菌除去試薬との反応を促進することができる。これにより、死菌の除去を効率良く行うことができる。
また、上記実施の形態では、容器10に検体を注入するための第1注入口21と容器10に核酸抽出試薬を注入するための第2注入口22とを別々に設けたが、これに限るものではない。また、核酸抽出液を容器10から排出するための第1排出口31と検体を容器10から排出するための第2排出口32とについても別々に設けたが、これに限るものではない。
例えば、第1注入口21と第2注入口22とは、図10に示すように、1つの注入口23として構成されていてもよい。つまり、第1注入口21と第2注入口22とを兼用する1つの注入口23が容器10(第1容器部11)に設けられていてもよい。注入口23からは、検体が注入されたり核酸抽出試薬が注入されたりする。なお、検体210及び核酸抽出試薬310以外に、死菌除去試薬等のその他の液体を注入口23から注入してもよい。
また、第1排出口31と第2排出口32とについても、図10に示すように、1つの排出口33として構成されていてもよい。つまり、第1排出口31と第2排出口32とを兼用する1つの排出口33が容器10(第2容器部12)に設けられていてもよい。排出口33からは、核酸抽出液が排出されたり検体が排出されたりする。なお、核酸抽出液及び検体以外に、容器10に導入されたその他の液体が排出口33から排出されてもよい。
なお、図10では、注入口23及び排出口33をいずれも1つとしたが、これに限るものではなく、どちらか一方を図6A等に示すように2つに分けてもよい。
さらに、注入口23及び排出口33の各々が1つのみである場合、図11に示すように、捕捉部40の上流側に設けられた注入口23には、バルブ600を介して、検体投入カップ200及び核酸抽出試薬容器300が接続されていてもよい。これにより、バルブ600を制御することで検体投入カップ200からの検体と核酸抽出試薬容器300からの核酸抽出試薬との流れを切り替えることができる。また、捕捉部40の下流側に設けられた排出口33には、バルブ700を介して、回収容器400(不図示)で核酸抽出液を回収するための配管5bと回収容器500で検体の廃液(ろ液)を回収するための配管2bとが接続されていてもよい。これにより、バルブ700を制御することで核酸抽出液と検体の廃液との流れを切り替えることができる。
また、上記実施の形態では、検体210は捕捉部40に直接通過させたが、これに限らない。例えば、検体210を捕捉部40に通過させる前に、前処理として検体210をプレフィルタに通過させてもよい。一例として、検体投入カップ200と第1注入口21との間にプレフィルタを有する配管を挿入すればよい。このように、検体210を捕捉部40に通過させる前にプレフィルタに通過させることで、サイズの大きい不要な成分を除去することができる。これにより、検体210からの核酸抽出対象物220の捕捉を効率的に行うことができる。
その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1 核酸抽出ユニット
2 真空ポンプ(圧力調整部)
10 容器
11 第1容器部
12 第2容器部
21 第1注入口
22 第2注入口
23 注入口(第1注入口、第2注入口)
22a ゴム栓
31 第1排出口
32 第2排出口
33 排出口(第1排出口、第2排出口)
40 捕捉部
41 本体部
42 支持部
100 核酸抽出装置
210 検体
220 核酸抽出対象物
230 核酸
310 核酸抽出試薬
320 核酸抽出液
2 真空ポンプ(圧力調整部)
10 容器
11 第1容器部
12 第2容器部
21 第1注入口
22 第2注入口
23 注入口(第1注入口、第2注入口)
22a ゴム栓
31 第1排出口
32 第2排出口
33 排出口(第1排出口、第2排出口)
40 捕捉部
41 本体部
42 支持部
100 核酸抽出装置
210 検体
220 核酸抽出対象物
230 核酸
310 核酸抽出試薬
320 核酸抽出液
Claims (18)
- 検体から核酸を抽出するための核酸抽出ユニットを備え、
前記核酸抽出ユニットは、
容器と、
前記容器内に検体を注入するための第1注入口と、
少なくとも一部が前記容器内に配置され、前記第1注入口から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部で捕捉された前記核酸抽出対象物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を前記容器内に注入するための第2注入口と、
前記核酸抽出試薬によって前記核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を前記容器から排出するための第1排出口と、
前記検体を前記容器から排出するための第2排出口とを有し、
前記容器は、前記捕捉部を境界として当該容器の内部空間を分割する第1容器部と第2容器部とを有し、
前記第1注入口及び前記第2注入口は、前記第1容器部に設けられており、
前記第1排出口及び前記第2排出口は、前記第2容器部に設けられている
核酸抽出装置。 - さらに、前記第2容器部内の圧力を調整するための圧力調整部を備え、
前記捕捉部は、前記核酸抽出対象物より小さい孔を複数有するフィルタを有し、
前記第2排出口は、前記第1排出口よりも前記捕捉部に近い位置に設けられており、かつ、前記圧力調整部の減圧口を兼ねている
請求項1に記載の核酸抽出装置。 - 前記圧力調整部は、前記第2容器部内を減圧して前記第1容器部内の圧力を前記第2容器部内の圧力よりも高くすることで、注入された前記検体を前記第1容器部から前記捕捉部を通過させて前記第2容器部に移動させる検体排出モードと、前記第2容器部内を減圧して前記第1容器部内の圧力を前記第2容器部内の圧力よりも高くすることで、前記捕捉部における前記核酸抽出液を前記捕捉部を介して前記第2容器部に移動させる核酸抽出液移動モードとで前記第2容器部内の圧力を調整し、
前記核酸抽出液移動モードにおける前記圧力調整部による減圧度は、前記検体排出モードにおける前記圧力調整部による減圧度よりも低い
請求項2に記載の核酸抽出装置。 - 前記圧力調整部は、前記第2容器部内を加圧して前記第2容器部内の圧力を前記第1容器部内の圧力よりも高くすることで、前記容器に注入された前記核酸抽出試薬を前記捕捉部上に保持させる核酸抽出試薬保持モードで前記第2容器部内の圧力を調整する
請求項2に記載の核酸抽出装置。 - 前記第2排出口を構成する管の前記第2容器部側の少なくとも一部は、前記第2容器部の内方に向かって前記第2容器部の内壁よりも突出している
請求項2~4のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記第2注入口は、前記第1容器部に設けられた貫通孔であり、
前記貫通孔には、当該貫通孔を塞ぐゴム栓が設けられており、
前記ゴム栓は、前記核酸抽出試薬を前記第1容器部内に注入するための針が貫通可能なゴム材料によって構成されている
請求項1~5のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記容器の少なくとも一部は、透明材料によって構成されている
請求項1~6のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記捕捉部は、前記核酸抽出対象物を捕捉して保持するための本体部と、前記本体部を支持する支持部とを有する
請求項1~7のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記支持部の少なくとも一部は、金属によって構成されている
請求項8に記載の核酸抽出装置。 - 前記支持部の少なくとも一部は、高熱伝導性樹脂によって構成されている
請求項8に記載の核酸抽出装置。 - 前記支持部の表面は、親水性である
請求項8~10のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記容器の少なくとも一部は、高熱伝導性樹脂によって構成されている
請求項1~11のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記第1容器部の内部空間の壁面における角部分の角度は、90度以上である
請求項1~12のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 前記容器の内面は、非親水性である
請求項1~13のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - さらに、前記容器を振動させるための振動装置を備える
請求項1~14のいずれか1項に記載の核酸抽出装置。 - 検体から核酸を抽出するための核酸抽出装置に用いられる核酸抽出ユニットであって、
容器と、
前記容器内に検体を注入するための第1注入口と、
前記容器内に配置され、前記第1注入口から注入された検体に含まれる核酸抽出対象物を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部で捕捉された前記核酸抽出対象物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を前記容器内に注入するための第2注入口と、
前記核酸抽出試薬によって前記核酸抽出対象物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を前記容器から排出するための第1排出口と、
前記検体を前記容器から排出するための第2排出口とを備え、
前記容器は、前記捕捉部を境界として当該容器の内部空間を分割するための第1容器部と第2容器部とを有し、
前記第1注入口及び前記第2注入口は、前記第1容器部に設けられており、
前記第1排出口及び前記第2排出口は、前記第2容器部に設けられている
核酸抽出ユニット。 - 捕捉部に検体を通過させることによって前記検体に含まれる核酸抽出対象物を前記捕捉部で捕捉する捕捉工程と、
前記捕捉部に核酸抽出試薬を導入することによって前記捕捉部で捕捉した前記核酸抽出対象物から核酸を抽出する核酸抽出工程と、
抽出した前記核酸を含む核酸抽出液を前記捕捉部を通過させて回収する回収工程とを含む
核酸抽出方法。 - さらに、前記捕捉工程の後に、前記捕捉部に死菌除去試薬を導入することで死菌の核酸を反応不活化する死菌除去工程を含む
請求項17に記載の核酸抽出方法。
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