JP2003102476A

JP2003102476A - 核酸抽出装置

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Publication number: JP2003102476A
Application number: JP2001299454A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Osanai; 剛小山内; Eiji Yamamoto; 本栄二山; Katsuhiro Tomaru; 丸勝博戸; Junji Fujimoto; 本純治藤; Koichi Watanabe; 辺幸一渡; Takahiro Matsuki; 木隆広松; Yukiko Miyamoto; 本有希子宮; Ryuichiro Tanaka; 中隆一郎田
Original assignee: Yakult Honsha Co Ltd; Lifetech Co Ltd
Current assignee: Yakult Honsha Co Ltd; Lifetech Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: EP1437402B1; KR100939989B1; US7351378B2; CN100359011C; US20040248130A1; KR20040044981A; EP1437402A4; JP4017369B2; DE60223704T2; DE60223704D1; EP1437402A1; WO2003029455A1; CN1558951A

Abstract

(57)【要約】【課題】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、Ｐ
ＣＲ法による分析（ポリメラーゼの連鎖反応を用いた分
析）可能な状態とせしめることが出来る核酸抽出装置の
提供。【解決手段】振とう機（３）と、遠心分離機（５）
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（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が入ったチューブを搬送するア
ーム（１３、１４、１５）と、制御手段（２０）とを含
み、該制御手段（２０）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
（５）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
に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（ＤＮ
Ａ）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いる（請求項１：図１〜図３）。

【０００５】ここで、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
御を行う様に構成されている（請求項２）。

【０００６】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５
４）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（請求項３：図１０及び図
１１）。係る構成により、試験体を供給したチューブを
常に定位置で停止させるためである。

【０００７】また、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（８
８Ｈ）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８
２）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のが好
ましい（請求項４：図４〜図６）。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８
５）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８
５Ｈ）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。

【０００８】或いは、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（９
７）と、該計量部（９７）下方に設けられた供給部（９
９）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９
３）、とを備えているのが好ましい（請求項５：図１
２）。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９
６）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、下
記のようにして次工程に供給される。

【０００９】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。

【００１０】そして、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〜２４
Ｃ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】上述した構成を具備する本発明の核酸抽出
装置によれば、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】また、本発明の核酸抽出装置（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（１２
８）、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（１
１２、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（ＤＮ
Ａ）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
御を行う様に構成されている（請求項６）。

【００１３】係る核酸抽出装置（１Ａ）によれば、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１０
８、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
が可能となるのである。

【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、１．５
ｍ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８
Ａ、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２
０Ａ、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１
３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８
０ｂ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８
Ｈ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８
３ａ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、８８
Ｈ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３
Ａａ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３
１ａ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３
３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３
Ｅ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、３０００
ｒｐｍで６０秒間以上行う。特に洗浄時の均一化を１５
００ｒｐｍで１０秒程度、破砕後の均一化を４０００ｒ
ｐｍ〜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５
Ｂ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５
１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９４
ｂ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９
８ｂ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２〜３ｍ
ｍ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Ｐ
ＢＳ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（９０
０μ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７
０％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（１０ｍＭＴｒｉｓ−
Ｈｃｌ、１ｍＭＥＤＴＡｐＨ８．０）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Ｓ
３Ａ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Ｓ
４０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１
１２、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１
２０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１
２６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１０
２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１３
８はチップ載置エリア１３４及びチューブ用バケット１
３６・・・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１０
６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１０
６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１０
６−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１
０６−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１
０６−１Ｅ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１０
６−３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１０
６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１
１０、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１
０２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Ｓ３
５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１
０２Ａ〜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、１０
２Ｃ、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１０２
Ｂ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１０
６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Ｓ２
１、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１
６〜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０．１
ｍｍ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１０
２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本栄二埼玉県入間市宮寺4074番地株式会社ライフテック内 (72)発明者戸丸勝博埼玉県入間市宮寺4074番地株式会社ライフテック内 (72)発明者藤本純治東京都港区東新橋１丁目１番19号株式会社ヤクルト本社内 (72)発明者渡辺幸一東京都港区東新橋１丁目１番19号株式会社ヤクルト本社内 (72)発明者松木隆広東京都港区東新橋１丁目１番19号株式会社ヤクルト本社内 (72)発明者宮本有希子東京都港区東新橋１丁目１番19号株式会社ヤクルト本社内 (72)発明者田中隆一郎東京都港区東新橋１丁目１番19号株式会社ヤクルト本社内Ｆターム(参考） 4B024 AA11 AA20 CA02 HA12 HA19 4B029 AA23 BB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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いることを特徴とする核酸抽
出装置。
【請求項２】前記制御手段は、核酸を包含する物質を
破砕して核酸を分離し、分離された核酸を回収して、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
う様に構成されている請求項１の核酸抽出装置。
【請求項３】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
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及び回転伝達
機構とを備えている請求項１、２の何れかの核酸抽出装
置。
【請求項４】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
に設けられている請求項１〜３の何れか１項の核酸抽出
装置。
【請求項５】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請求項１〜４の何れか１項
の核酸抽出装置。
【請求項６】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、チューブに蓋を着脱する蓋着脱
装置と、作業テーブルとを有し、試験体或いは試験体が
入った複数本のチューブはチューブ収容部材の区画の各
々に収容され、該チューブ収容部材は作業テーブル上を
移動手段により移動可能であり、前記振とう機、遠心分
離機、粒体供給機構、薬液供給機構、蓋着脱装置は複数
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、薬液供給機構及び蓋着脱装置はチューブ収容
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
作業テーブル直上の位置と、前記作業テーブルから離隔
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いることを特
徴とする核酸抽出装置。