JP2013126421A - 核酸増幅装置及びそれを用いた核酸検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロトコルの異なる複数種類の検体を並列処理することがき、かつ、実行中の処理があっても別検体の処理を開始することができる核酸増幅装置及びそれを用いた核酸検査装置を提供する。
【解決手段】反応液を収容した少なくとも１つの反応容器１０５をそれぞれ保持する複数の温調ブロック１０を設けた保持具３を設け、複数の温調ブロック１０のそれぞれに設けられた温度調整装置１４，１５により、各反応容器１０５において個別に反応液の温度を調整する。各温調ブロック１０において設定される温度、及び温度変化のタイミングは他の温調ブロック１０の温度に依存しないで制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体由来の検体を対象とする核酸増幅装置及びそれを用いた核酸検査装置に関する。

生体由来の検体中に含まれる核酸の検査を行う場合に用いられる核酸増幅技術としては、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction；以下、ＰＣＲと称する）法を用いたものがある。ＰＣＲ法では、検体と試薬を混合した反応液の温度を予め定められた条件に従って制御することにより、所望の塩基配列を選択的に増幅させることができる。

このようなＰＣＲ法を用いた核酸増幅に関する従来技術としては、例えば、実験の対象となる反応液が注入される槽領域を有する円盤状のマイクロチップを搭載し、マイクロチップをステージと平行に周方向へ回転させて所望の位置に合わせた後、蓋部材でマイクロチップをステージ側へ押し込んで、マイクロチップの槽領域をステージの周方向に複数設けられ異なる温度に設定された伝熱部に接触させることにより、槽領域の温度を制御する温度制御装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−１８５３８９号公報

ＰＣＲ法を用いた核酸増幅技術においては、増幅対象の塩基配列によって用いる試薬や温度、時間などの条件（プロトコル）が異なる。したがって、増幅対象の塩基配列が異なる複数種類の検体を並行して処理する場合には、各種検体のプロトコルに規定される温度およびその時間を個々に設定する必要がある。

しかしながら、上記特許文献１記載の従来技術においては、一度に対応できるプロトコルは１種類であり、プロトコルの異なる複数種類の検体を並行して処理する並列処理ができない。また、同一プロトコルの検体であっても開始時間の異なる処理を行うことができないので、実行中の処理が終了するまでは別検体の処理を新たに開始することができず、処理効率などの点において改良の余地が残されている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、プロトコルの異なる複数種類の検体を並列処理することがき、かつ、実行中の処理があっても別検体の処理を開始することができる核酸増幅装置及びそれを用いた核酸検査装置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、本発明は、検体と試薬を混合した反応液の核酸を増幅させる核酸増幅装置において、反応液を収容した少なくとも１つの反応容器をそれぞれ保持する複数の温調ブロックを設けた保持具と、前記複数の温調ブロックのそれぞれに設けられ、前記反応液の温度を調整する温度調整装置とを備えるものとする。

本発明によれば、プロトコルの異なる複数種類の検体を並列処理することがき、かつ、実行中の処理があっても別検体の処理を開始することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る核酸増幅装置の概略構成を示す部分断面斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る核酸増幅装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る核酸増幅装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る温調ブロックを抜き出して示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る保持具を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る核酸増幅装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例の核酸増幅装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例の核酸増幅装置を示す透視側面図である。 本発明の実施の形態に係る核酸増幅装置を備えた核酸検査装置の全体構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１４は、本実施の形態に係る核酸検査装置１００の全体構成を概略的に示す図である。図１４において、核酸検査装置１００には、増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容された複数のサンプル容器１０１と、複数のサンプル容器１０１が収納されたサンプル容器ラック１０２と、検体に加えるための種々の試薬が収容された複数の試薬容器１０３と、複数の試薬容器１０３が収納された試薬容器ラック１０４と、検体と試薬を混合するための反応容器１０５と、未使用の反応容器１０５が複数収容された反応容器ラック１０６と、未使用の反応容器１０５を載置し、サンプル容器１０１及び試薬容器１０３のそれぞれから反応容器１０５への検体及び試薬の分注を行うための反応液調整ポジション１０７と、検体と試薬の混合液である反応液が収容された反応容器１０５を蓋部材（図示せず）により密閉する閉栓ユニット１０８と、密閉された反応容器１０５に収容された反応液を攪拌する攪拌ユニット１０９とが備えられている。

また、核酸検査装置１００には、核酸検査装置１００上にＸ軸方向（図１４中左右方向）に延在するよう設けられたロボットアームＸ軸１１０、及びＹ軸方向（図１４中上下方向）に延在するよう配置され、ロボットアームＸ軸１１０にＸ軸方向に移動可能に設けられたロボットアームＹ軸１１１を備えたロボットアーム装置１１２と、ロボットアームＹ軸１１１にＹ軸方向に移動可能に設けられ、反応容器１０５を把持して核酸検査装置１００内の各部に搬送するグリッパユニット１１３と、ロボットアームＹ軸１１１にＹ軸方向に移動可能に設けられ、サンプル容器１０１の検体や試薬容器１０３の試薬を吸引し、反応液調整ポジション１０７に載置された反応容器１０５に吐出する（分注する）分注ユニット１１４と、分注ユニット１１４の検体や試薬と接触する部位に装着されるノズルチップ１１５と、未使用のノズルチップ１１５が複数収納されたノズルチップラック１１６と、反応容器１０５に収容された反応液に核酸増幅処理を施す核酸増幅装置１と、使用済みのノズルチップ１１５や使用済み（検査済み）の反応容器１０５を破棄する廃棄ボックス１１７と、キーボードやマウス等の入力装置１１８や液晶モニタ等の表示装置１１９を備え核酸増幅装置１を含む核酸検査装置１００の全体の動作を制御する制御装置１２０とが備えられている。

各サンプル容器１０１は、収容された検体毎にバーコード等の識別情報により管理されており、サンプル容器ラック１０２の各位置に割り当てられた座標等の位置情報により管理されている。同様に、各試薬容器１０３は、収容された試薬毎にバーコード等の識別情報により管理されており、試薬容器ラック１０４の各位置に割り当てられた座標等の位置情報により管理されている。これらの識別情報や位置情報は予め制御装置１２０に登録され管理される。また、各反応容器１０５も識別情報や位置情報により同様に管理されている。

次に、核酸増幅装置１の詳細を図１〜図４を参照しつつ説明する。
図１〜図３は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る核酸増幅装置１の概略構成を示す部分断面斜視図、平面図、及び側面図である。また、図４は、保持具３の温調ブロック１０を抜き出し拡大して示す斜視図である。なお、図２及び図３においては、説明のためにカバー７を省略して示す。

図１〜図３において、核酸増幅装置１は、基礎となるベース２と、反応容器１０５を保持する構成を有する複数の温調ブロック１０を設けた保持具３と、反応容器１０５に収容された反応液の蛍光検出を行う蛍光検出器６と、保持具３及び蛍光検出器６を覆うカバー７とを概略備えている。

保持具３は、中心軸を上方（図３中上方向）に向けて配置された円板形状の保持具ベース４と、保持具ベース４の中心軸周りに、外周の内側に沿って並べて設けられた複数の温調ブロック１０とを備えている。保持具ベース４は、その中心に設けられた回転軸５ａを中心に周方向に回転可能に設けられており、回転駆動装置であるステッピングモータ５により回転駆動される。

保持具ベース４は、例えば、プラスチックなど断熱性に優れた部材を用いて形成されており、複数の温調ブロック１０間の温度が相互に干渉しにくいように構成されている。なお、保持具ベース４と温調ブロック１０の間にポリウレタンフォームなどの断熱材による断熱層を形成し、温度干渉をさらに低減する構成としてもよい。

温調ブロック１０は、図４に示すように、温調ブロック１０のベースとなる基部１１と、基部１１に上下方向（図３中上下方向）に突き抜けて設けられた穴状の架設ポジション１２と、基部１１の下方に設けられた温度調整装置としてのペルチェ素子１４及び放熱フィン１３と、基部１１に設けられ架設ポジション１２の近傍の温度を検出することにより反応容器１０５内の反応液の温度を検出する温度センサ１５とを備えている。温度センサ１５は、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などが用いられる。

基部１１は、例えば、銅、アルミニウム又は各種合金などの熱伝導体により形成されている。この基部１１をペルチェ素子１４により加熱または冷却することにより、基部１１の架設ポジション１２に保持された反応容器１０５の温度を調整する。また、放熱フィン１３は、ペルチェ素子１４の基部１１と反対側の面に設けられておりペルチェ素子１４の放熱効率を高めている。この基部１１の架設ポジション１２に反応容器１０５を上方から差し込むことにより、反応容器１０５の底部が温調ブロック１０から露出した状態で保持させる。

図１〜図３に戻る。
蛍光検出器６は、１つ以上（例えば、本実施の形態では４つ）設けられており、保持具３の外周に沿って等間隔に配置されている。また、蛍光検出器６は、反応容器１０５の下方（反応容器１０５の動線の下方）に配置されており、保持具３の回転により反応容器１０５が上方を通過する際に蛍光検出を行う。なお、蛍光検出器６が複数ある場合は、互いに独立的に反応容器１０５内の反応液の検出又は測定を行う。

蛍光検出器６は、温調ブロック１０の架設ポジション１２保持された反応容器１０５の底部（露出部分）に励起光を照射するための励起光源、及び、反応液からの蛍光を検出する検出素子を有する（ともに図示せず）。反応容器１０５に収容された反応液は、試薬により増幅対象となる塩基配列が蛍光標識されており、励起光源から反応容器１０５に照射された励起光により生じる反応液からの蛍光を蛍光検出器６で検出することにより、反応液における増幅対象となる塩基配列の定量を経時的に行う。検出結果は制御装置１２０に送られる。励起光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー、キセノンランプ、ハロゲンランプが用いられる。また、検出素子としては、フォトダイオード、フォトマルチプライヤー、ＣＣＤ等が用いられる。

カバー７は、ベース２とともに保持具３及び蛍光検出器６を覆うことにより、核酸増幅装置１の蛍光検出器６への外光の入射を抑制する遮光効果を目的とするものである。カバー７には、開閉可能なゲート７ａが設けられており（図１４参照）、このゲート７ａを介して、カバー７の内外（すなわち、核酸増幅装置１の内外）における反応容器１０５の授受が行われる。なお、図１において、カバー７のゲート７ａは省略して示している。

制御装置１２０は、核酸検査装置１００の全体の動作を制御するものであり、入力装置１１８により設定されたプロトコルに基づいて、予め記憶部（図示せず）に記憶された各種ソフトウェア等を用いて核酸増幅処理を行い、蛍光検出結果などの分析結果や核酸検査装置１の可動状況などを記憶部に記憶したり表示装置１１９に表示したりする。

以上のように構成した本実施の形態における動作を説明する。

まず、核酸増幅処理を行う準備として、核酸検査装置１００のサンプル容器ラック１０２に増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容されたサンプル容器１０１を収納し、試薬容器ラック１０３にプロトコルにより予め定められた、各検体に加えるための種々の試薬が収容された試薬容器１０３を収納する。また、反応容器ラック１０６に未使用の反応容器１０５を、ノズルチップラック１１６に未使用のノズルチップ１１５をそれぞれ収納する。この状態で、制御装置１２０の操作により核酸増幅処理を開始する。

核酸増幅処理の開始が指示されると、まず、グリッパユニット１１３により必要数の未使用反応容器１０５が反応液調整ポジション１０７に搬送される。続いて、分注ユニット１１４に未使用のノズルチップ１１５が装着され、所定のサンプル容器１０１から反応容器１０５に検体が分注される。その後、使用済みのノズルチップ１１５は、コンタミ防止のため廃棄ボックス１１７に廃棄される。続いて、試薬についても同様の手順で所定の反応容器１０５に分注され、検体と混合されて反応液が生成される。

必要な数の分注が終了すると、反応液が収容された反応容器１０５は、グリッパユニット１１３により閉栓ユニット１０８に搬送されて蓋部材により密閉され、さらに、攪拌ユニット１０９に搬送されて攪拌処理される。攪拌処理された反応容器１０５は、グリッパユニット１１３により搬送され、攪拌増幅装置１におけるカバー７のゲート７ａを介して、保持具３の所定位置の架設ポジション１２に差し込まれて保持される。このとき、保持具３は、回転駆動され、ゲート７ａの位置に所定の架設ポジション１２が位置するように制御される。処理対象の反応容器１０５が複数ある場合は、それぞれについて、蓋部材による密閉および攪拌処理が施され、所定の架設ポジション１２に順に搬送される。

ここで、保持具３に保持された反応容器１０５に収容された検体に対応するプロトコルに基づいて、温度調整装置のペルチェ素子１１４が制御され、周期的に段階的に反応容器１０５の温度が制御され、核酸増幅処理が施される。このように、核酸増幅方の一種であるＰＣＲ方では、検体と試薬を混合した反応液の温度を、各検体に対応するプロトコルに基づいて周期的に段階的に変化させることにより、所望の塩基配列を選択的に増幅させる。複数の反応容器１０５を並列処理する場合においても、各反応容器１０５が架設ポジション１２に保持された場合は順次核酸増幅処理を開始し、各検体に対応するプロトコルに基づいて周期的に段階的に温度変化させる。核酸増幅処理の間は、保持具３を回転駆動させ蛍光検出器６により蛍光検出を行い、反応液からの蛍光を蛍光検出器６で検出することにより、反応液における増幅対象となる塩基配列の定量を経時的に行う。検出結果は順次、制御装置１２０に送る。

所定の核酸増幅処理が終了したら、その反応容器１０５は、グリッパユニット１１３によりゲート７ａを介して廃棄ボックス１１７に搬送され廃棄される。

以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。

ＰＣＲ法を用いた核酸増幅技術においては、増幅対象の塩基配列によって用いる試薬や温度、時間などの条件（プロトコル）が異なる。したがって、増幅対象の塩基配列が異なる複数種類の検体を並行して処理する場合には、各種検体のプロトコルに規定される温度およびその時間を個々に設定する必要がある。しかしながら、従来技術においては、一度に対応できるプロトコルは１種類であり、プロトコルの異なる複数種類の検体を並行して処理する並列処理ができない。また、同一プロトコルの検体であっても開始時間の異なる処理を行うことができないので、実行中の処理が終了するまでは別検体の処理を新たに開始することができなかった。

これに対し、本発実施の形態においては、反応液を収容した反応容器１０５を保持する複数の温調ブロック１０を設けた保持具３を備え、温調ブロック１０のそれぞれに設けた温度調整装置によって反応液の温度を調整するよう構成したので、プロトコルの異なる複数種類の検体を並列処理することがき、かつ、実行中の処理があっても別検体の処理を開始することができ、処理効率を大きく向上することができる。

それぞれの温調ブロック１０は保持具ベース４から着脱可能であり、ある温調ブロック１０が故障した場合には、温調ブロック１０の検査や交換を容易に行うことができる。また、温調ブロック１０の基部に設けた架設ポジション１２の形状を変えることで、異なる形状の反応容器を保持具ベース４に同時に架設することができる。また、任意の温調ブロック１０を、特定の分析項目に対応するため基部１１、温度調整装置１４や温度センサ１５を最適化して、保持具ベース４に搭載することができる。これらにより、同一の保持具４で様々な分析項目を、規定された温度に対し装置状態を最適化した状態で、実施することができる。 なお、放熱フィン１３での熱交換を促進するためにファンを設置し、強制空冷するように構成しても良く、さらに、ファンからの送風をダクトで所望の位置に導き、放熱効率を上げるように構成しても良い。

また、カバー７で覆われた核酸増幅装置１内部の雰囲気温度の上昇を抑制するため、外気をカバー７内に送る吸気ファン及び排出する排気ファンを設置してもよい。これにより、核酸増幅装置１内部の雰囲気温度を一定に保つことができ、保持具ベース４や温調ブロック１０の温度変化を継続して行うことができる。

さらに、ペルチェ素子やセンサ等の通電により発生するジュール熱などの放熱を促進するために、保持具ベース４や回転軸５ａをアルミ等の伝熱性に優れた材質とした上で、かつ、表面積を広くとる、部材の接合面に熱伝導グリスを用いる、或いは、部材の接合面の表面粗さを小さくし部材間の密着を良くするなどしても良い。

また、保持具ベース４や回転軸５ａ等にヒートパイプを組み込み、熱を保持具ベース４や回転軸５ａ等から他の部材へと積極的に移動させる構成としてもよく、加えて、フィンやファン、ダクト、水冷機構を適宜設置することにより、放熱効率をより高めることができる。

また、保持具ベース４の蛍光検出器６に対する回転速度（相対的な回転速度）を制御することにより、蛍光測定時における反応容器１０５と蛍光検出器６との相対速度を制御することができる。その相対速度は一定速度でもよく、また、反応容器１０５と蛍光検出器６とが相対した位置で一次停止させて蛍光検出を行ってもよい。

＜変形例＞
本発明の第１の実施の形態の変形例を図５を参照しつつ説明する。
図５は、本実施の形態に係る保持具３Ａを示す平面図である。図中、第１の実施の形態で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態における保持具３の温調ブロック１０において、架設ポジション１２を複数設けた場合の実施の形態である。

図５において、本実施の形態の保持具３Ａは、平面部を上方に向けて配置された円板形状の保持具ベース４Ａと、保持具ベース４Ａの外周に沿って並べて設けられた複数の温調ブロック１０Ａとを備えている。温調ブロック１０Ａには、それぞれ複数（本実施の形態では２つ）の架設ポジション１２が設けられている。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、各温調ブロック１０Ａに複数の反応容器１０５を保持できるように構成したので、同じプロトコルに基づく反応液の核酸増幅処理を同時に行うことができ、さらに処理効率を向上することができる。

さらに、架設ポジション１２が単数である場合に比べ、各温調ブロック１０Ａにおける温度制御領域が広くなるためファンを一体として温調ブロック１０Ａに組み込むことも可能となり、温度の上昇時と下降時とでファンの運転状態を温度制御領域ごとに制御することが可能となるため、温度の上昇速度および下降速度を高速化することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図６及び図７を参照しつつ説明する。
図６は、本実施の形態に係る核酸増幅装置１を示す平面図であり、図７は側面図である。図中、第１の実施の形態で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態における保持具３を固定し、蛍光検出器６を保持具３の周方向に駆動することにより、反応容器１０５に収容された反応液の蛍光検出を行うように構成したものである。なお、図６及び図７においては、説明のためにカバーを省略して示す。

図６及び図７において、核酸増幅装置１は、基礎となるベース２と、反応容器１０５を保持する構成を有する複数の温調ブロック１０を設けた保持具３と、反応容器１０５に収容された反応液の蛍光検出を行う蛍光検出器６と、保持具３及び蛍光検出器６を覆うカバー（図示せず）とを概略備えている。

保持具３は、保持具ベース４と複数の温調ブロック１０とを備えており、保持具ベース４は、その中心に設けられた支持部材５５によりベース２に固定されている。

蛍光検出器６は、１つ以上（例えば、本実施の形態では４つ）設けられており、反応容器１０５の下方に保持具３の外周に沿って等間隔に配置されるよう検出器ベース５１に固定されている。検出器ベース５１は、支持部材５５と同軸状に配置された検出器ベース回転軸５４を介して接続されており、支持部材５５とペース回転軸５４の間の転がり軸受（図示せず）などの構成により、周方向に回転駆動可能に設けられている。検出器ベース回転軸５４は、ベルト５３を介して回転駆動用のモータ５２と接続されており、モータ５２によって検出器ベース回転軸５４及び検出器ベース５１が回転駆動されることにより、検出器６が反応容器１０５の下方を通過する際に蛍光検出を行う。なお、蛍光検出器６が複数ある場合は、互いに独立的に反応容器１０５内の反応液の検出又は測定を行う。保持具ベース４の蛍光検出器６に対する回転速度（相対的な回転速度）を制御することにより、蛍光測定時における反応容器１０５と蛍光検出器６との相対速度を制御することができる。その相対速度は一定速度でもよく、また、反応容器１０５と蛍光検出器６とが相対した位置で一次停止させて蛍光検出を行ってもよい。

カバー７は、ベース２とともに保持具３及び蛍光検出器６を覆うことにより、核酸増幅装置１の蛍光検出器６への外光の入射を抑制する遮光効果を目的とするものである。カバー７には、開閉可能なゲート７ａが設けられており（図１４参照）、このゲート７ａを解して、カバー７の内外（すなわち、核酸増幅装置１の内外）における反応容器１０５の授受が行われる。本実施の形態においてゲート７ａは、カバー７の外部から各架設ポジション１２に反応容器を設置可能に構成されており、例えば、ゲート７ａを大きくしたり、カバー７の全体又は一部を移動させてゲート７ａを設置対象の架設ポジション１２の位置に移動したりしてもよい。

なお、本実施の形態では、保持具３を固定し、蛍光検出器６を保持具３の周方向に駆動することにより、反応容器１０５に収容された反応液の蛍光検出を行うように構成したが、これに限られず、また、保持具３と蛍光検出器６を共に回転可能な構成とし、相対回転を制御することにより反応液の蛍光検出を行うように構成しても良い。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図８及び図９を参照しつつ説明する。
図８は、本実施の形態に係る核酸増幅装置１を示す平面図であり、図９は斜視図である。図中、第１の実施の形態で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態における保持具３の温調ブロック１０において、温調ブロック１０を保持具ベース４の外周に配置し、各温調ブロック１０の間に断熱のための空間として切り欠き部１６を設けた場合の実施の形態である。

図８及び図９において、本実施の形態の保持具３Ｂは、平面部を上方に向けて配置された円板形状の保持具ベース４Ｂと、保持具ベース４Ｂの外周の外側に周方向に並べて設けられた複数の温調ブロック１０Ｂとを備えている。保持具ベース４Ｂ及び温調ブロック１０Ｂは、例えば、アルミニウム、銅、又は各種合金などの熱伝導体により形成されている。温調ブロック１０Ｂは保持具３Ｂと一体的に形成されており、保持具ベース４Ｂの周方向における各温調ブロック１０Ｂの間には、保持具ベース４Ｂの外周から中心に向かって延在する切り欠き部１６が設けられている。このように、保持具ベース４Ｂの周方向に並べて配置された各温調ブロック１０Ｂに空間が設けられることにより、各温調ブロック１０間の断熱能力が高くなる。また、温度調整装置としてのペルチェ素子１７と、架設ポジション１２の近傍の温度を検出することにより反応容器１０５内の反応液の温度を検出する温度センサ１５は、温調ブロック１０Ｂ毎に備えられている。ペルチェ素子１７は、熱交換が行われる２面のうち、1面を温調ブロック１０に密着させ、もう一方の面を保持具ベース４Ｂに密着させて取付ける。ここで、核酸増幅のための温度は一般に室温よりも高いため、反応容器の温度調整を行う温調ブロック１０よりも、保持具ベース４Ｂの方が低温である。これにより、温調ブロック１０の温度を低下させる際には、温調ブロック１０から保持具ベース４Ｂへの熱の移動を促進するため、温度をより迅速に低下させることができる。また、本実施例では、保持具ベース４Ｂの体積は、温調ブロック１０に比べて大きくすることが容易である。保持具ベース４Ｂと温調ブロック１０の材質を、たとえば同じアルミで構成すれば、保持具ベース４Ｂの熱容量を十分に大きくすることができるため、個々の温調ブロック１０での放熱効率を向上させることができる。さらに、複数の温調ブロック１０との熱交換を同時に行う際には、保持具ベース４Ｂとある温調ブロック１０との熱交換が、保持具ベース４Ｂと他の温調ブロック１０との熱交換に及ぼす影響を最小化することができる。

また、保持具ベース４Ｂの中心部には、温度調整装置としてのペルチェ素子１８、その近傍の温度を検出する温度センサ１５ａ、ペルチェ素子１８に接続された放熱フィン４１、及び、放熱フィン４１に送風するファン４０が設けられている。このため、温度調整装置１８により保持具ベース４Ｂの温度を一定（例えば４０℃）に保つことにより、各温調ブロック１０Ｂのペルチェ素子１７の放熱と吸熱の効率をさらに向上することができる。核酸増幅手法の１つであるＰＣＲ法を実施する場合には、温調ブロック１０で温度の上昇と下降からなる規定された温度サイクルを反応容器に対し繰り替えし負荷するが、保持具ベース４Ｂの温度を適宜設定することで、温度の変化速度を向上させ、上昇速度と下降速度のバランスを制御することができる。例えば、温調ブロック１０で実施する温度範囲より低い温度に保持具ベース４Ｂを制御すると、温度を降下させる速度を上げることができ、温度範囲の内側（上限と下限の間）に温度を制御すれば、温度の最大値と上昇速度を上げることができる。また、核酸増幅手法の１つであるＮＡＳＢＡ法では、温調ブロック１０で反応容器を一定温度（４１℃）に保つが、保持具ベース４の温度を適宜設定することで、精密な温度調節をすることができる。
さらに、ベース２及びカバー７には、ファンを設けることにより、核酸増幅装置１の内部に強制的に気流を生じさせ、この気流が切り込み部１６を通過することにより、断熱効果を向上させることができる。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図１０及び図１１を参照しつつ説明する。
図１０及び図１１は、それぞれ、本実施の形態に係る保持具３Ｃを示す平面図及び側面図である。図中、第１の実施の形態で説明したものと同一の部材には同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態における保持具３に替えて円板形状でない保持具３Ｃを用いた場合の実施の形態である。

図１０及び図１１において、本実施の形態の保持具３Ｃは、平面部を上方に向けて配置された方形板形状の保持具ベース４Ｃと、保持具ベース４Ｃに直線状に並べて設けられた複数の温調ブロック１０Ｃとを備えている。温調ブロック１０Ｃには、それぞれ複数（本実施の形態では４つ）の架設ポジション１２が設けられている。また、図示は省略するが、第１の実施の形態における図４と同様に、温度調整装置としてのペルチェ素子及び放熱フィンと、架設ポジション１２の近傍の温度を検出することにより反応容器１０５内の反応液の温度を検出する温度センサとが各温調ブロック１０Ｃに備えられている。また、反応容器１０５の下方（反応容器１０５の動線の下方）には蛍光検出器６が配置されており、保持具３Ｃが駆動されることにより反応容器１０５が上方を通過する際に蛍光検出を行う。保持具ベース４Ｃは、Ｘ軸方向（図１０及び図１１中左右方向）及びＹ軸方向（図１０中上下方向）に移動可能に設けられており、図示しない駆動装置により直線駆動される。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜その他の実施の形態＞
以上に本発明の実施の形態をいくつか説明したが、本発明の精神の範囲において、種々の変更、組み合わせが可能である。

例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、保持具の保持具ベースに温調ブロックを設ける構成としたが、第３の実施の形態と同様に、温調ブロック間に切り欠き部を設けた構成としてもよい。また、第１及び第２の実施の形態において、第３の実施の形態と同様に、保持具ベースを熱伝導体で構成して温度調整装置を設け、保持具ベースの温度を一定（例えば４０℃）に保つことにより、各温調ブロックのペルチェ素子の放熱と吸熱の効率を向上する構成としてもよい。

なお、本発明の実施の形態においては、温度調整装置のペルチェ素子の放熱効率を高めるために、放熱フィンを設ける構成としたが、これに限られず、放熱フィンに替えて冷却水を循環する管路を設け、水冷によりペルチェ素子の放熱効率を高める構成としても良い。

また、架設ポジション１２に保持された反応容器１０５の下方から励起光を照射し蛍光を検出するよう構成したが、これに限られず、例えば、図１２及び図１３に示すように、固定保持具１０ｂにより固定された反応容器１０５の保持具ベース４Ｄにおける内側から、検出器ベース回転軸５４ａを中心にモータ５２ａにより回転可能に設けられた検出器ベース５１ａの検出器６によって、検出窓１０ａを介して励起光の照射及び蛍光の検出を行うように構成しても良い。

さらに、反応容器１０５の下方、上方、側方の何れかから励起光を照射し、励起光の照射方向とは異なる方向で蛍光の検出を行うように構成してもよい。

そして、本発明の実施の形態で示した各方式は、反応容器１０５の設置方法やタイミングが装置の目的使用ごとに最適化されるように選択することができることは言うまでも無い。

１ 核酸増幅装置
２ ベース
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 保持具
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 保持具ベース
５ ステッピングモータ
５ａ 回転軸
６ 蛍光検出器
７ カバー
７ａ ゲート
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 温調ブロック
１０ａ 検出窓
１０ｂ 固定保持具
１１ 基部
１２ 架設ポジション
１３ 放熱フィン
１４，１７，１８，１９ ペルチェ素子
１５，１５ａ 温度センサ
１６ 切り欠き部
４０ ファン
４１ 放熱フィン
５１，５１ａ 検出器ベース
５２，５２ａ モータ
５３ ベルト
５４，５４ａ 検出器ベース回転軸
５５ 支持部材
１００ 核酸検査装置
１０１ サンプル容器
１０２ サンプル容器ラック
１０３ 試薬容器
１０４ 試薬容器ラック
１０５ 反応容器
１０６ 反応容器ラック
１０７ 反応液調整ポジション
１０８ 閉栓ユニット
１０９ 攪拌ユニット
１１０ ロボットアームＸ軸
１１１ ロボットアームＹ軸
１１２ ロボットアーム装置
１１３ グリッパユニット
１１４ 分注ユニット
１１５ ノズルチップ
１１６ ノズルチップラック
１１７ 廃棄ボックス
１１８ 入力装置
１１９ 表示装置
１２０ 制御装置

上記目的を達成するために、本発明は、検体と試薬を混合した反応液の核酸を増幅させる核酸増幅装置において、反応液を収容した少なくとも１つの反応容器をそれぞれ保持する複数の温調ブロックを設けた保持具と、前記複数の温調ブロックのそれぞれに設けられ、前記反応液の温度を調整する温度調整装置と、外光を遮断するカバーと、前記カバーに設けられ、開閉可能であり、カバーの内外における前記反応容器の授受が行われる際に介されるゲートとを備えたものとする。

Claims (33)

1. 検体と試薬を混合した反応液の核酸を増幅させる核酸増幅装置において、
   反応液を収容した少なくとも１つの反応容器をそれぞれ保持する複数の温調ブロックを設けた保持具と、
   前記複数の温調ブロックのそれぞれに設けられ、前記反応液の温度を調整する温度調整装置と
   を備えたことを特徴とする核酸増幅装置。
2. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   検体と試薬を混合した反応液を収容した反応容器を順次保持具に投入することを特徴とする核酸増幅装置。
3. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   所定時間が経過した反応容器を随時保持具から搬出することを特徴とする核酸増幅装置。
4. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   少なくともいずれかの温調ブロックは、核酸増幅の間、一定温度に制御可能であることを特徴とする核酸増幅装置。
5. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   少なくともいずれかの温調ブロックは、ＰＣＲ増幅に対応したサーマルサイクルを行うことを特徴とする核酸増幅装置。
6. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   前記温調ブロック間で異なる核酸増幅法を行うことを特徴とする核酸増幅装置。
7. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   前記反応容器は、互いに離れて配置されることを特徴とする核酸増幅装置。
8. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   前記反応容器の間は、互いに断熱されていることを特徴とする核酸増幅装置。
9. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
   前記温度調整装置は、ペルチェ素子であることを特徴とする核酸増幅装置。
10. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    各温調ブロックは、前記保持具から取り外し自在であることを特徴とする核酸増幅装置。
11. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、形状の異なる反応容器を架設する前記温調ブロックをあわせもつことを特徴とする核酸増幅装置。
12. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、材質や温度調整装置が異なる前記温調ブロックをあわせもつことを特徴とする核酸増幅装置。
13. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    外光を遮断するカバーを備えていることを特徴とする核酸増幅装置。
14. 請求項１３記載の核酸増幅装置において、
    前記カバーには、前記反応容器を投入する投入部が設けられていることを特徴とする核酸増幅装置。
15. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、中心軸を上方に向け周方向に回転可能に設けられた円板形状を有し、前記温調ブロックは前記保持具の外側に、その外周に沿って配置されたことを特徴とする核酸増幅装置。
16. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、中心軸を上方に向け周方向に回転可能に設けられた輪形状を有し、前記温調ブロックは前記保持具の内側又は外側に、その内周又は外周に沿って配置されたことを特徴とする核酸増幅装置。
17. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記反応容器の投入位置が決まっており、反応容器投入時に、所定の投入位置まで保持具を回転させることを特徴とする核酸増幅装置。
18. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記反応容器を、静止した前記保持具の、任意の反応容器設置位置に、投入可能であることを特徴とする核酸増幅装置。
19. 請求項１５記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、前記複数の温調ブロックの間に、前記保持具の外周から中心に向かって延在する切り欠き部を備えたことを特徴とする核酸増幅装置。
20. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具は、平面部を上方に向け上面に沿う方向に移動可能に設けられた板形状を有し、
    前記温調ブロックは、少なくとも前記保持具の可動方向に直線状に並べて配置されたことを特徴とする核酸増幅装置。
21. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    光源から前記反応容器の反応液に照射された励起光により生じた蛍光を検出する少なくとも１つの蛍光検出器を備えたことを特徴とする核酸増幅装置。
22. 請求項２１記載の核酸増幅装置において、
    前記蛍光検出器は、複数設けられており、互いに独立して蛍光検出を行うことを特徴とする核酸増幅装置。
23. 請求項２１記載の核酸増幅装置において、
    前記蛍光検出器は、静止した温調ブロックに対して移動可能に設けられていることを特徴とする核酸増幅装置。
24. 請求項２１記載の核酸増幅装置において、
    各温調ブロックは、静止した蛍光検出器に対して移動可能に設けられていることを特徴とする核酸増幅装置。
25. 請求項２１記載の核酸増幅装置において、
    各温調ブロックは、移動可能な蛍光検出器に対して相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする核酸増幅装置。
26. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具の前記温調ブロックを除く部分は、前記温調ブロックよりも断熱性に優れた部材で構成されたことを特徴とする核酸増幅装置。
27. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具の複数の前記温調ブロックを除く部分は、伝熱性に優れた部材で構成されたことを特徴とする核酸増幅装置。
28. 請求項２７記載の核酸増幅装置において、
    前記温度調整装置はペルチェ素子を使用し、２面の熱交換面のうち１面を温調ブロックに密着し、他の１面を前記保持具に密着させることを特徴とする核酸増幅装置。
29. 請求項２７記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具の前記温調ブロックを除く部分の熱容量が、前記温調ブロックの熱容量よりも大きいことを特徴とする核酸増幅装置。
30. 請求項１記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具の前記温調ブロックを除く部分の温度を制御する保持具温度制御部をさらに備えることを特徴とする核酸増幅装置。
31. 請求項３０記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具温度制御部は、前記温調ブロックにおける前記温度調整装置の温度制御範囲よりも低い温度に保持具の温度を制御することを特徴とする核酸増幅装置。
32. 請求項３０記載の核酸増幅装置において、
    前記保持具温度制御部は、前記温調ブロックにおける前記温度調整装置の温度制御範囲の上限と下限の間に保持具の温度を制御することを特徴とする核酸増幅装置。
33. 検体と試薬を混合した反応液の核酸を増幅させる核酸増幅装置であって、反応液を収容した少なくとも１つの反応容器をそれぞれ保持する複数の温調ブロックを設けた保持具と、前記複数の温調ブロックのそれぞれに設けられ、前記反応液の温度を調整する温度調整装置とを備えた核酸増幅装置と、
    前記反応容器に前記検体及び試薬を分注する分注機構と、
    前記核酸増幅装置に前記反応容器を搬送し、前記複数の温調ブロックの何れかに保持させる搬送機構と
    を備えたことを特徴とする核酸分析装置。

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