DE112014003484T5

DE112014003484T5 - Nucleinsäure-Analysenvorrichtung und Nucleinsäure-Diagnoseverfahren

Info

Publication number: DE112014003484T5
Application number: DE112014003484.3T
Authority: DE
Inventors: Kohshi Maeda; Manami Nammoku; Takehiko Hosoiri; Yasunori Shoji
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: JPWO2015029595A1; WO2015029595A1; CN105518439A; CN105518439B; DE112014003484B4; US20160245690A1; US9857219B2; JP6130917B2

Abstract

Es wird eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung bereitgestellt, die dazu in der Lage ist, rasch Abnormalitäten und dergleichen zu erfassen. Diese Vorrichtung ist mit einem Temperatursteuerungsblock (1) zum Halten eines Röhrchens (10), das eine Probe umfasst, einem Photometer (6) und einer Vorrichtungsdiagnoseeinheit versehen. Das Photometer (6) ist mit einer LED (11) zum Bestrahlen des Temperatursteuerungsblocks (1) in einem Zustand, bei dem der Block das Röhrchen (10) hält, und einem Fluoreszenzdetektor (20) zum Erfassen des von der Probe in Reaktion mit der Bestrahlung durch die LED (11) emittierten Lichts versehen. Die Vorrichtungsdiagnoseeinheit veranlasst die LED (11) dazu, Licht zum Temperatursteuerungsblock (1) in einem Zustand, bei dem der Block nicht das Röhrchen (10) hält, zu leiten, veranlasst den Fluoreszenzdetektor (20), das erhaltene Streulicht zu erfassen, und diagnostiziert das Photometer (6) auf der Grundlage der Intensität des Streulichts.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung und ein Diagnoseverfahren hierfür. Die Erfindung betrifft beispielsweise eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung zum Analysieren einer biologischen Probe durch Amplifikation der in der biologischen Probe enthaltenen Nucleinsäure und ein Diagnoseverfahren hierfür.
Stand der Technik
Beispielsweise wird in PTL 1 ein Testverfahren für einen Analysenteller und eine Analysenvorrichtung beschrieben, wobei das Verfahren zum Testen einer Analysenvorrichtung durch Bestrahlung eines Analysentellers mit Licht und durch Erfassen von daraus ausgehendem Reflexionslicht und Transmissionslicht vorgesehen ist. Bei diesem Verfahren wird auf der Grundlage der Ergebnisse der Erfassung des Transmissionslichts in einem Zustand, bei dem der Analysenteller nicht angebracht ist, und aufgrund der Ergebnisse der Erfassung des Reflexionslichts und des Transmissionslichts in einem Zustand, bei dem der Analysenteller angebracht ist, das Vorliegen oder Fehlen eines Defekts im Analysenteller und in der Analysenvorrichtung festgestellt.
PTL 2 beschreibt einen Fluoreszenzdetektor, der Folgendes umfasst: eine LED zur Anregung, die ein Nachweisziel mit Anregungslicht bestrahlt; eine Lichtempfangseinheit, die die vom Nachweisziel emittierte Fluoreszenz empfängt; und einen Mechanismus, der das Anregungslicht überwacht und eine Rückmeldung zur Anregungs-LED gibt, so dass das Anregungslicht eine konstante Intensität aufweist. PTL 3 beschreibt eine spektroskopische Analysenvorrichtung, die das Messlicht spektral zerlegt und die Lichtmenge für jede Wellenlänge mit einer Photodiodenanordnung misst, wobei ein Verfahren herangezogen wird, bei dem der Grad der Beeinträchtigung der Photodiodenanordnung bestimmt wird. Bei diesem Verfahren werden der Dunkelstrom und die Temperatur der Photodiodenanordnung gemessen und anschließend wird der Wert des Dunkelstroms mit dem zulässigen Stromwert, der entsprechend der Temperatur korrigiert wird, verglichen, was die Grundlage für die Bestimmung des Grades der Beeinträchtigung darstellt.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

PTL 1: JP 4525427
PTL 2: JP-A-2012-37355
PTL 3: JP-A-2004-37192

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die Analyse von Nucleinsäuren in biologischen Proben, wie Blut, Plasma und Gewebefragmenten, wird auf verschiedenen Gebieten nicht nur für wissenschaftliche Untersuchungen, sondern auch für gewerbliche Zwecke angewandt, wozu diagnostische Aufgaben, selektive Züchtung von landwirtschaftlichen Produkten und das Testen von Lebensmitteln gehören. Das gebräuchlichste Verfahren zum Analysieren von Nucleinsäuren ist die PCT-Technik (Polymerase-Kettenreaktion), bei der die Basensequenz der Nucleinsäure in einem zu analysierenden Bereich spezifisch amplifiziert wird. Bei der PCR wird die Reaktionslösung, die Nucleinsäure und ein Reagenz zur Amplifikation der Nucleinsäure umfasst, auf etwa 95°C erwärmt, so dass die Nucleinsäure thermisch denaturiert wird. Anschließend wird die Temperatur auf etwa 60°C verringert, so dass die Hybridisierung (Annealing) und die Elongationsreaktion der Nucleinsäure gefördert werden. Dieser Zyklus wird 30 bis 40 Mal wiederholt. Zum Nachweis der Amplifikation der Nucleinsäure im Verlauf der fortschreitenden Reaktion wird häufig ein Verfahren herangezogen, bei dem Folgendes abläuft: eine Fluoreszenzmarkierung, deren Fluoreszenzintensität sich je nach dem Ausmaß der hervorgerufenen PCR verändert, wird in die Reaktionslösung eingemischt; die vermischte Reaktionslösung wird mit dem Anregungslicht bestrahlt; und anschließend wird die von der Fluoreszenzmarkierung emittierte Fluoreszenzintensität gemessen.
Im Allgemeinen wird die Reaktionslösung, in der das Reagenz oder dergleichen mit der zu analysierenden Nucleinsäure vermischt ist, analysiert, sobald die Präparation erfolgt ist. Damit soll verhindert werden, dass das im Reagenz enthaltene Enzym oder die zu analysierende Nucleinsäure im Lauf der Zeit beeinträchtigt werden. Ein anderer Grund besteht darin, die Möglichkeit der Elongationsreaktion oder der nicht-spezifischen Hybridisierung (die sich von der angestrebten Nucleinsäuresequenz unterscheiden) nach dem Vermischen von Nucleinsäure und Reagenz auf ein Minimum zu beschränken.
Die Bedienungsperson aktiviert die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Vorbereitung der Reaktionslösung, in der das Reagenz oder dergleichen in die zu analysierende Nucleinsäure eingemischt ist. Einige Nucleinsäure-Analysenvorrichtungen können nicht unmittelbar nach der Aktivierung mit der Analyse beginnen, wobei in diesem Fall die Vorrichtung vor der Vorbereitung aktiviert werden kann. Die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung führt die Analyse durch, indem sie Licht auf die Probe lenkt und das von der Probe emittierte Licht (Fluoreszenz) empfängt. Dabei kann eine genaue Analyse fehlschlagen, wenn wichtige Bestandteile der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung, d. h. die LED (lichtemittierende Diode), der Halbleiterlaser als Lichtquelle oder der Detektor, zum Beispiel eine PD (Photodiode) oder eine CCD (ladungsgekoppeltes Bauteil), fehlerhaft oder in Bezug auf ihre Leistung beeinträchtigt sind. Insbesondere auf dem Gebiet der Medizin kann eine fehlerhafte Analyse zu einem ernsten Problem führen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass Fehler oder eine beeinträchtigte Leistungsfähigkeit derartiger wichtiger Bauteile der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung früh erfasst werden und eine Warnung ausgegeben wird.
Es ist besonders erstrebenswert, dass Störungen oder Leistungsbeeinträchtigungen bekannt sind, bevor das Reagenz oder dergleichen in die Nucleinsäure eingemischt werden. Selbst wenn dieser Sachverhalt aber vorher nicht bekannt ist, kann die Reaktionslösung in einem Kühlschrank aufbewahrt werden, so dass sie nicht verworfen werden muss, wenn das Problem unmittelbar nach der Vorbereitung auftritt. Es hat sich herausgestellt, dass bei Auftreten eines Fehlers oder einer Leistungsbeeinträchtigung nach Beginn der PCR-Reaktion üblicherweise eine Analyse aufgrund der PCR-Reaktion nicht mehr in wirksamer Weise durchgeführt werden kann. In Anbetracht dessen ist es erstrebenswert, Fehler oder Leistungsbeeinträchtigungen der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung aufzuspüren, während man nach Aktivierung der Vorrichtung den Analysenbeginn erwartet (d. h. vor Start der PCR-Reaktion). Dabei ist es erforderlich, dass die Fehler oder Leistungsbeeinträchtigungen innerhalb kürzerer Zeit erfasst werden, um die Wartezeit für die Analyse zu verkürzen und den Durchsatz zu verbessern. Außerdem ist es zur Durchführung einer raschen Reparatur wünschenswert, das fehlerhafte Bauteil aufzuspüren.
Zur Lösung des Problems können beispielsweise die in PTL 1 bis PTL 3 beschriebenen Techniken herangezogen werden. Gemäß der Technik von PTL 1 kann ein abnormales Verhalten des Messsystems festgestellt werden, bevor die Probe tatsächlich gemessen wird. Bei der Technik gemäß PTL 1 kann zwar das abnormale Verhalten des Messsystems festgestellt werden, es ist jedoch schwierig, das Bauteil, das das abnormale Verhalten verursacht hat, genau anzugeben (ob es sich beispielsweise bei dem Bauteil um die Lichtquelle, den Detektor oder ein beliebiges anderes Bauteil handelt). Ferner ist es bei der Technik gemäß PTL 1 erforderlich, den Analysenteller anzubringen und zu entfernen, so dass der Nachweis des abnormalen Verhaltens im Messsystem zeitraubend sein kann. Dies bedeutet, dass sich der Durchsatz der Vorrichtung möglicherweise verschlechtert.
Bei Anwendung der Technik gemäß PTL 2 wird eine Photodiode vorgesehen, die das von der LED ausgehende Anregungslicht für die Anregung überwacht, obgleich dies nicht zum Aufspüren von Fehlern des Bauteils dient. Durch diese Überwachung können Fehler an der Lichtquelle oder dergleichen erfasst werden. Obgleich jedoch die Erfassung von Fehlern an der Lichtquelle und dergleichen möglich ist, ist es schwierig, Fehler am Detektor oder dergleichen zu erfassen.
Gleichermaßen können bei Anwendung der Technik gemäß PTL 3 Probleme mit dem Detektor oder dergleichen erfasst werden, während es schwierig ist, Probleme der Lichtquelle oder dergleichen zu erfassen. Außerdem werden gemäß der Technik von PTL 3 Schwierigkeiten mit dem Detektor oder dergleichen durch den Dunkelstrom erfasst, der äußerst schwach ist und beispielsweise auf dem pA-Niveau liegt. Daher ist es erforderlich, zur Überwachung der Funktion einen erhöhten Stromwert anzuwenden. Der anfängliche Wert des Dunkelstroms des Detektors variiert stark in Abhängigkeit vom Bauelement und auch der Temperatureinfluss ist sehr hoch. Daher ist es nicht einfach, den Algorithmus zur Erfassung der Schwierigkeit und dergleichen zu erstellen.
Die vorliegende Erfindung dient zur Überwindung der vorstehenden Problematik. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung und ein Diagnoseverfahren für die Vorrichtung, mit dem rasch ein abnormales Verhalten der Vorrichtung oder dergleichen nachgewiesen werden kann, bereitzustellen.
Diese und weitere der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben sowie die neuartigen Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Lösung der Aufgabe
Nachstehend findet sich eine Zusammenfassung typischer Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halteelement, das einen Reaktionsbehälter, der eine Probe enthält, ein Photometer und eine Diagnoseeinheit der Vorrichtung umfasst. Das Photometer umfasst eine Lichtquelle, die Licht auf das Halteelement, die den Reaktionsbehälter hält, richtet, und einen ersten Detektor, der Licht empfängt, das von der Probe entsprechend dem von der Lichtquelle zugeführten Licht emittiert wird. Die Diagnoseeinheit der Vorrichtung führt bei dieser Ausführungsform folgende Vorgänge durch: ein erster Vorgang, bei dem die Lichtquelle veranlasst wird, Licht auf das Halteelement in einem Zustand, bei dem der Reaktionsbehälter nicht gehalten wird, zu richten; ein zweiter Vorgang, bei dem der erste Detektor veranlasst wird, Streulicht, das gemäß dem ersten Vorgang erzeugt worden ist, zu erfassen; und ein dritter Vorgang, bei dem eine Diagnose des Photometers auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts vorgenommen wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Kurz zusammengefasst, besteht eine Wirkung der typischen erfindungsgemäßen Ausführungsformen darin, dass rasch ein abnormales Verhalten der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung erfasst werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels für den Aufbau des Hauptteils einer Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang A-A' von 1.
3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels des detaillierten Aufbaus eines Photometers in der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung von 1 und 2.
4 zeigt ein Beispiel, wie sich die Nachweissignale, die bei der Analyse der Nucleinsäure durch einen Detektor zur Überwachung des Anregungslichts und einen Fluoreszenzdetektor von 3 im Lauf der Zeit verändern.
5 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Erläuterung der hauptsächlichen Funktionen der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung von 1 und 2.
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Verfahrensmerkmale einer Diagnoseeinheit der Vorrichtung von 5.
7 zeigt ein Beispiel, wie die vom Detektor zur Überwachung des Anregungslichts erhaltenen Signale und die vom Fluoreszenzdetektor erhaltenen Signale sich im zeitlichen Verlauf des Diagnoseablaufs von 6 verändern.
8 ist ein Beispiel, wie die Nachweissignale, die vom Detektor zur Überwachung des Anregungslichts und vom Fluoreszenzdetektor erhalten worden sind, sich im zeitlichen Verlauf beim Auftreten von Schwierigkeiten im Fluoreszenzdetektor beim Ablauf der Vorrichtungsdiagnose von 6 verändern.
9A ist ein Diagramm, das in beispielhafter Weise die Beziehung zwischen der Kombination der Nachweissignale vom Detektor zur Überwachung des Anregungslichts und vom Fluoreszenzdetektor und der Abnormalität des Bauteils, die daraus beim Ablauf der Vorrichtungsdiagnose von 6 bestimmt werden, zusammenfasst.
9B ist ein Diagramm im Anschluss an 9A.
9C ist ein Diagramm im Anschluss an 9B.
9D ist ein Diagramm im Anschluss an 9C.
10 erläutert in schematischer Weise ein Beispiel für ein Diagnoseverfahren für eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels, wie sich die vom Detektor zur Überwachung des Anregungslichts und vom Fluoreszenzdetektor erhaltenen Signale im zeitlichen Verlauf in einer Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verändern.
12 ist eine Draufsicht zur Erläuterung des schematischen Aufbaus eines Beispiels einer Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bei der Erläuterung der nachstehenden Ausführungsformen wird die Beschreibung, soweit erforderlich, in eine Mehrzahl von Abschnitten oder Ausführungsformen unterteilt. Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird, stehen diese Abschnitte und Ausführungsformen miteinander im Zusammenhang und für einen Abschnitt oder eine Ausführungsform gelten die Modifikationen, die Einzelheiten, die zusätzlichen Erläuterungen oder dergleichen für einen Teil oder die Gesamtheit der übrigen Abschnitte oder Ausführungsformen. In den nachstehenden Ausführungsformen ist die Anzahl der Bestandteile (Teile, Bezugszeichen, Menge, Bereich und dergleichen) nicht auf die speziell angegebene Zahl beschränkt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird oder speziell eine Beschränkung auf die spezielle Zahl angegeben wird. Die Zahlenwerte können jeweils größer oder kleiner als der angegebene Zahlenwert sein.
Selbstverständlich sind bei den nachstehenden Ausführungsformen die Strukturelemente (einschließlich die Schritte) nicht notwendigerweise essentiell, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird oder klar als notwendig anzusehen ist. Gleichermaßen umfassen bei den nachstehenden Ausführungsformen die Gestalt, die Positionszusammenhänge und dergleichen der Strukturelemente Gestalt und dergleichen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich mit diesen Elementen sind, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird oder klar als ungeeignet anzusehen ist. Dies gilt in ähnlicher Weise für die Bezugszeichen und die Bereiche.
Nachstehend werden die erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind jeweils gleiche Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diesbezüglich werden überlappende Beschreibungen weggelassen.
Erste Ausführungsform
Struktur des Hauptteils der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung
1 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer beispielhaften Struktur eines Hauptteils der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittansicht entlang A-A' von 1. In einer in 1 und 2 dargestellten Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31 sind eine Mehrzahl (in dieser Ausführungsform zwölf) von Temperatureinstellblöcken 1 entlang des äußeren Umfangs um die Mittelachse eines Karussells 2 angeordnet. Die Temperatureinstellblöcke werden um eine Drehwelle 3 herum in eine Rotationsbewegung versetzt. Zwischen jedem der Temperatureinstellblöcke 1 und dem Karussell 2 ist ein Peltier-Element 4 vorgesehen. Die Temperatur des Temperatureinstellblocks 1 wird durch Steuerung des Peltier-Elements 4 eingestellt, wobei die Temperatur mit einem Temperatursensor 5, der im Temperatureinstellblock 1 angebracht ist, überwacht wird. Ein Satz aus einem Peltier-Element 4 und einem Temperaturfühler 5 ist für jeden der Temperatureinstellblöcke 1 vorgesehen, so dass die Temperatur der einzelnen Temperatureinstellblöcke 1 unabhängig voneinander eingestellt werden kann.
Am äußeren Umfang des Karussells 2 ist ein Photometer 6 angeordnet. Hier werden als Beispiel zwei Photometer 6 gezeigt, die Licht von unterschiedlichen Wellenlängen verwenden. Alternativ können ein Photometer 6 oder drei oder mehr Photometer 6 am äußeren Umfang des Karussells 2 angeordnet sein. Sämtliche Temperatureinstellblöcke 1 bewegen sich aufgrund des Rotationsantriebs auf der gleichen Umfangslinie. Daher sind die relativen Positionen zwischen dem Photometer 6 und dem Temperatureinstellblock 1, wenn dieser vor dem Photometer 6 durchläuft, für alle Temperatureinstellblöcke 1 gleich.
Die Mehrzahl von Temperatureinstellblöcken 1 und das Karussell 2 sind zusammen mit einer Abschirmplatte 7 abgedeckt, um optische Störungen bei der Durchführung der Analyse unter Verwendung des Photometers 6 zu verringern. Bei der Analyse wird ein Röhrchen (Reaktionsbehälter) 10, das eine Reaktionslösung (Probe) umfasst, in der das Reagenz und dergleichen mit der Nucleinsäure vermischt sind, vom Temperatureinstellblock (Halteelement) 1 gehalten. Jeder Temperatureinstellblock 1 ist mit einem Anregungslicht-Einlassfenster 8 zum Empfang des Anregungslichts aus dem Photometer 6 und mit einem Fluoreszenz-Nachweisfenster 9 für das Photometer 6 zur Aufnahme der Fluoreszenzstrahlung versehen. Dabei ist das Anregungslicht-Einlassfenster 8 an einer unteren Oberflächenseite des Temperatureinstellblocks 1 angeordnet und das Fluoreszenz-Nachweisfenster 9 ist auf einer seitlichen Oberflächenseite des Temperatureinstellblocks 1 angeordnet. Jedoch können die Fenster entsprechend der Struktur des Photometers in beliebiger Weise angeordnet werden.
Einzelheiten des Photometers
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den detaillierten Aufbau des Photometers in der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung von 1 und 2. In den in 3 dargestellten Photometer 6 wird das von einer LED (lichtemittierende Diode) 11 als Lichtquelle abgegebene Anregungslicht durch eine Linse 12 parallel ausgerichtet und durchläuft sodann einen Anregungslicht-Filter (Bandfilter) 13, so dass nur die erforderliche Wellenlängenkomponente extrahiert wird. Ein Teil des Lichts, das den Anregungslicht-Filter 13 durchlaufen hat, wird am Halbspiegel 14 reflektiert und gelangt in einen Anregungslicht-Monitor-Detektor (zweiter Detektor) 15. Der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 umfasst beispielsweise eine photoelektrische Konversionsdiode (PD: Photodiode) oder dergleichen.
Andererseits wird das Restlicht, das den Halbspiegel 14 durchlaufen hat, durch eine Linse 16 kondensiert und gelangt in das Anregungslicht-Einlassfenster 8 des Temperatureinstellblocks (Halteelements) 1. Der Temperatureinstellblock 1 hält das die Reaktionslösung (Probe) enthaltende Röhrchen (Reaktionsbehälter) 10, in dem das Reagenz und dergleichen mit der Nucleinsäure vermischt werden. Eine Bestrahlung des Temperatureinstellblocks 1, der das Röhrchen 10 hält, mit Bestrahlungslicht, das durch die Linse 16 kondensiert ist, bewirkt, dass die Reaktionslösung im Röhrchen 10 mit dem Anregungslicht reagiert und sodann Fluoreszenz emittiert. Die vom Fluoreszenznachweisfenster 9 des Temperatureinstellblocks 1 emittierte Fluoreszenz wird wieder durch eine Linse 17 zu parallelem Licht ausgerichtet und durchläuft einen Fluoreszenzfilter (Bandfilter) 18, so dass nur die erforderliche Wellenlängenkomponente extrahiert wird. Das Licht, das den Fluoreszenzfilter 18 durchlaufen hat, wird durch eine Linse 19 kondensiert und gelangt in einen Fluoreszenzdetektor (erster Detektor) 20. Der Fluoreszenzdetektor 20 umfasst beispielsweise eine photoelektrische Konversionsdiode (PD).
Beispielsweise emittiert die LED 11 als Lichtquelle immer das Anregungslicht und der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 und der Fluoreszenzdetektor 20 führen immer den Nachweis durch. Der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 und der Fluoreszenzdetektor 20 erzeugen Nachweissignale (Strom oder Spannung) entsprechend der Lichtintensität und die Nachweissignale werden über eine Signalverstärkungsschaltung einer Analog/Digital-Umwandlung unterzogen und sodann einer Signalverarbeitungsschaltung zugeführt. Wenn jedoch sämtliche Nachweissignale ständig verarbeitet werden, wird die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31 stark belastet. Daher triggert die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31 unmittelbar bevor der Temperatureinstellblock 1 vor dem Photometer 6 vorbeiläuft und bewirkt, dass der Empfang des Nachweissignals unmittelbar nach Passieren des Blocks 1 gestoppt wird. Die Analyse der Nucleinsäure durch eine derartige Steuerung liefert typischerweise die Nachweissignale, die in 4 dargestellt sind.
4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels, wie die bei der Analyse der Nucleinsäure erhaltenen Signale durch den Anregungslicht-Monitor-Detektor und den Fluoreszenzdetektor gemäß 3 sich im zeitlichen Verlauf verändern. Bei den Nachweissignalen vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 handelt es sich im Wesentlichen um konstante Werte. Andererseits handelt es sich bei den Nachweissignalen vom Fluoreszenzdetektor 20 um Signale, die im zeitlichen Verlauf eine peakartige Wellenform aufweisen, und das Signal erreicht das Maximum an dem Zeitpunkt, an dem die Mittellinie des zu messenden Temperatureinstellblocks 1 die optische Achse der LED 11 des Photometers 6 passiert. Die Signale umfassen elektrisches Rauschen, weswegen zahlreiche Nucleinsäure-Analysenvorrichtungen die Analyse der Nucleinsäure durchführen, indem sie eine Kurve der Wellenform der Nachweissignale gemäß einer bestimmten Regel für die angenäherte Kurve anpassen, wodurch der Peak-Wert der angenäherten Kurve erhalten wird. Die Veränderung wird festgestellt.
Einzelheiten des Vorrichtungs-Diagnoseverfahrens
Nachstehend findet sich eine Beschreibung eines Vorrichtungs-Diagnoseverfahrens zum Nachweisen eines abnormalen Verhaltens der Lichtquelle oder des Detektors (Fehler, Leistungsbeeinträchtigung) in der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung mit dem vorerwähnten Aufbau.
5 ist ein Blockdiagramm, das in schematischer Weise ein Beispiel für die Hauptstruktur der Funktionen der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß 1 und 2 erläutert. Die in 5 dargestellte Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31 umfasst eine Mehrzahl von Temperatureinstellblöcken 1, das Karussell 2 und den Photometer 6 sowie außerdem eine Analysen-Verarbeitungseinheit 36, die diese Bauelemente steuert. Die Analysen-Verarbeitungseinheit 36 umfasst hauptsächlich ein Computersystem und dergleichen. Auf der Grundlage einer vorbestimmten Verfahrensabfolge stellt die Analysen-Verarbeitungseinheit 36 die Temperatur der einzelnen Temperatureinstellblöcke 1 ein, steuert die Rotation des Karussells 2, steuert den Photometer 6 und dergleichen. Die Analysen-Verarbeitungseinheit 36 verarbeitet die von jedem Detektor im Photometer 6 erhaltenen Signale. Die Analysen-Verarbeitungseinheit 36 umfasst eine Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37.
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels des Verfahrensablaufs der Vorrichtungsdiagnoseeinheit von 5. Beispielsweise wird die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 aktiviert, unmittelbar nachdem die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31 eingeschaltet worden ist, und führt das Verfahren von 6 aus. Zunächst hält die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 den Temperatureinstellblock (Halteelement) 1, der kein Röhrchen (Reaktionsbehälter) 10 hält (dargestellt in 3), am Photometer 6 an oder lässt den Block 1 durch die Steuerung des Karussells 2 (Schritt S101) passieren. Anschließend bewirkt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37, dass die LED (Lichtquelle) 11 dem Photometer 6 das Anregungslicht zum Temperatureinstellblock 1 (Schritt S102) schickt. Da im Allgemeinen die Lichtquelle unmittelbar nach Anschalten des Lichts instabil ist, kann das Licht vorher ausgesandt werden. Wenn der Temperatureinstellblock 1 vorbeiläuft, kann die LED (Lichtquelle) 11 vorher angeschaltet werden.
Anschließend erfasst die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 mit dem Anregungslicht-Monitor-Detektor (zweiter Detektor) 15 die Intensität des in Schritt S102 (Schritt S103) abgegebenen Anregungslichts. Sodann erfasst die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 mit dem Fluoreszenzdetektor (erster Detektor) 20 die Intensität des in Schritt S102 (Schritt S104) erzeugten Streulichts. Dabei kann das Streulicht nicht nur im Temperatureinstellblock 1, der aus Aluminium oder dergleichen gefertigt ist, sondern auch an beliebigen anderen Orten entstehen. Da beispielsweise der Temperatureinstellblock 1 und das Karussell 2 mit der Abschirmplatte 7 gemäß Darstellung in 2 bedeckt sind, wird Streulicht an verschiedenen Orten in dem mit der Abschirmplatte 7 bedeckten Raum erzeugt. Das Streulicht gelangt durch das Fluoreszenznachweisfenster 9 in den Fluoreszenzdetektor 20.
Anschließend diagnostiziert die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 auf der Grundlage der Intensität des in Schritt S103 erfassten Anregungslichts und der Intensität des in Schritt S104 erfassten Streulichts das Vorliegen oder das Fehlen eines abnormalen Verhaltens (Fehler oder Leistungsbeeinträchtigung) des Photometers 6 (Schritt S105). Nachstehend findet sich eine ausführliche Beschreibung des Verfahrens zur Diagnose des Vorliegens oder Fehlens eines abnormalen Zustands des Photometers 6 in Schritt S105.
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels, wie die vom Anregungslicht-Monitor-Detektor und vom Fluoreszenzdetektor erhaltenen Nachweissignale sich im zeitlichen Verlauf des Ablaufs der Vorrichtungsdiagnose gemäß 6 verändern. Bei den Nachweissignalen vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 handelt es sich im Wesentlichen um konstante Werte. Andererseits sind die Nachweissignale vom Fluoreszenzdetektor 20 sehr schwach, werden aber festgestellt. Der Grund hierfür ist, dass ein Teil des Anregungslichts, das in den Temperatureinstellblock 1 gelangt ist, gestreut wird und in den Fluoreszenzdetektor 20 gelangt. Im Beispiel von 7 wird der Zustand, in dem sich die Vorrichtung aktuell befindet, betrachtet und die Diagnose wird in einem Zustand durchgeführt, bei dem die Lichtemissionsstärke der LED 11 auf das gleiche Niveau wie im Fall von 4 eingestellt ist. Alternativ kann in einigen Fällen die Lichtemissionsstärke der LED 11 erhöht werden, so dass die Diagnose mit dem verstärkten Streulicht durchgeführt wird.
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels, wie sich die vom Anregungslicht-Monitor-Detektor und vom Fluoreszenzdetektor erhaltenen Signale im zeitlichen Verlauf verändern, wenn Schwierigkeiten im Fluoreszenzdetektor beim Ablauf der Vorrichtungsdiagnose gemäß 6 auftreten. Auf ähnliche Weise wie im Fall von 7 handelt es sich bei den Nachweissignalen vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 um im Wesentlichen konstante Werte. Andererseits sind die Nachweissignale vom Fluoreszenzdetektor 20 schwächer als die Signale im Fall von 7. Diese schwachen Signale sind auf das elektrische Rauschen oder auf optische Störungen von außen zurückzuführen.
Daher wird vorher ein Schwellenwert zwischen dem Niveau des Fluoreszenz-Nachweissignals in 7 und dem Niveau des Fluoreszenz-Nachweissignals in 8 festgelegt. Wenn der Wert unter dem Schwellenwert liegt, wird ein Alarm ausgegeben. Dies ermöglicht den Nachweis eines abnormalen Verhaltens des Fluoreszenzdetektors 20. Gleichermaßen kann ein Schwellenwert vorher für das Nachweissignal vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 festgelegt werden. Wenn der Wert unter dem Schwellenwert liegt, kann ein Alarm ausgegeben werden. Dies ermöglicht den Nachweis eines abnormalen Verhaltens des Anregungslicht-Monitor-Detektors 15.
9A bis 9D sind Diagramme, in denen Beispiele für die Beziehung zwischen der Kombination der Nachweissignale vom Anregungslicht-Monitor-Detektor und dem Fluoreszenzdetektor und der daraus im Ablauf der Vorrichtungsdiagnose von 6 bestimmten Abnormalität des Bauteils zusammengestellt sind. 7 erläutert in schematischer Weise 9A. Die Intensität des Anregungslichts, die durch das Niveau des Anregungslicht-Monitornachweissignals wiedergegeben wird, ist höher als die Referenzintensität (zweiter Referenzwert), die durch den vorher festgelegten Schwellenwert des Anregungsmonitorsignals wiedergegeben wird. Die Intensität des Streulichts, die durch das Fluoreszenznachweissignal wiedergegeben wird, ist höher als die Referenzintensität (erster Referenzwert), die durch den Schwellenwert des Fluoreszenz-Nachweissignals, der vorher festgelegt worden ist, wiedergegeben wird. In diesem Fall stellt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 fest, dass die LED 11, der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 und der Fluoreszenzdetektor 20 sich normal verhalten.
9B erläutert in schematischer Weise 8. Die Intensität des Anregungslichts ist höher als die Referenzintensität (zweiter Referenzwert) und die Intensität des Streulichts ist niedriger als die Referenzintensität (erster Referenzwert). In diesem Fall werden normale Nachweissignale vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 erhalten. Daher stellt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 fest, dass die LED 11 und der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 kein abnormales Verhalten aufweisen. Andererseits liegt die Intensität des Streulichts unter der Referenzintensität (erster Referenzwert), obgleich das Anregungslicht in normaler Weise ausgegeben wird. Daher stellt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 fest, dass der Fluoreszenzdetektor 20 ein abnormales Verhalten zeigt.
In 9C ist die Intensität des Streulichts höher als die Referenzintensität (erster Referenzwert), während die Intensität des Anregungslichts unter der Referenzintensität (zweiter Referenzwert) liegt. Die Tatsache, dass die Intensität des Streulichts höher als die Referenzintensität (erster Referenzwert) ist, bedeutet, dass der Betrieb des Fluoreszenzdetektors 20 normal ist und das Streulicht in normaler Weise in den Fluoreszenzdetektor 20 gelangt. Dies zeigt an, dass die LED 11 normal ist. In diesem Fall stellt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 daher fest, dass der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 ein abnormales Verhalten aufweist.
In 9D ist die Intensität des Anregungslichts geringer als die Referenzintensität (zweiter Referenzwert) und die Intensität des Streulichts ist ebenfalls geringer als die Referenzintensität (erster Referenzwert). In diesem Fall werden die beiden folgenden Muster angenommen: (1) die LED 11 verhält sich abnormal (ob der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 und der Fluoreszenzdetektor 20 sich normal oder abnormal verhalten, ist nicht bekannt); und (2) die LED 11 verhält sich normal und weder der Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 noch der Fluoreszenzdetektor 20 verhalten sich normal. Allgemein ausgedrückt, es ist sehr unwahrscheinlich, dass die beiden Bauteile gleichzeitig fehlerhaft sind; daher stellt in diesem Fall die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 fest, dass sich die LED 11 abnormal verhält.
Beim ersten Referenzwert und beim zweiten Referenzwert handelt es sich nicht notwendigerweise um konstante Werte. Die Werte können falls erforderlich verändert werden.
Hauptsächliche Wirkung der ersten Ausführungsform
Durch Verwendung der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform kann ein abnormales Verhalten der Vorrichtung und dergleichen rasch nachgewiesen werden und es kann festgestellt werden, welches Bauteil die Abnormalität verursacht hat (Lichtquelle oder Detektor). Dies bedeutet, dass ohne den Vorgang des Anbringens und Entfernens des Bauteils, wie es in PTL 1 beschrieben wird, die Vorrichtung lediglich durch Abgabe des Anregungslichts zum Temperatureinstellblock 1, der nicht das Röhrchen 10 hält, und durch Erfassen des Streulichts diagnostiziert werden kann. Somit kann die Diagnose innerhalb von kurzer Zeit vorgenommen werden. Ferner werden zusammen mit der Abgabe des Anregungslichts das Anregungslicht und das Streulicht zusammen erfasst. Dadurch kann das Bauteil spezifiziert werden, das die Abnormalität der Vorrichtung verursacht hat, was einen Unterschied zu PTL 1 bis PTL 3 darstellt. Bei der Vorrichtungsdiagnose ist die vorgezogene Überwachungsfunktion, wie sie in PTL 3 beschrieben wird, nicht speziell erforderlich, und das Bauteil, das üblicherweise in der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung angebracht ist, kann zur Diagnose der Vorrichtung verwendet werden. Dies stellt einen Vorteil im Hinblick auf die Kosten dar.
Bei einem weiteren Vergleichsbeispiel handelt es sich um ein Verfahren zur Diagnose der Vorrichtung unter Verwendung eines Röhrchens, das eine Standardprobe oder dergleichen enthält, um das abnormale Verhalten innerhalb einer Diagnoseperiode der Vorrichtung unmittelbar nach der Stromzufuhr nachzuweisen. Bei der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung ist es jedoch nicht immer einfach, eine Standardprobe herzustellen, und selbst dann, wenn eine Standardprobe hergestellt worden ist, ist der Vorgang des Einsetzens und des Entfernens des Röhrchens erforderlich. Auf der anderen Seite ist beim Verfahren gemäß dieser Ausführungsform der Vorgang des Einsetzens und des Entfernens des Röhrchens nicht erforderlich und die Diagnoseperiode kann verkürzt werden und die für die Herstellung der Standardprobe erforderlichen Kosten können verringert werden. Ferner wird bei einigen Nucleinsäure-Analysenvorrichtungen die übliche Probe, die entfernt worden ist, automatisch entsorgt, und zwar im Hinblick auf die Sicherheit der Vorrichtung. Es ist jedoch erstrebenswert, die Standardprobe getrennt zu gewinnen. Dies bedeutet, dass im Fall der Verwendung einer Standardprobe der Mechanismus zur Gewinnung der Standardprobe zusätzlich erforderlich ist. Beim Verfahren dieser Ausführungsform ist ein derartiger Mechanismus jedoch nicht erforderlich.
Zweite Ausführungsform
Einzelheiten des Vorrichtungsdiagnoseverfahrens (Anwendungsbeispiel)
Bei der vorerwähnten ersten Ausführungsform wird die Vorrichtung diagnostiziert, indem man das Anregungslicht und das Streulicht für einen Temperatureinstellblock 1, der nicht das Röhrchen 10 hält, erfasst. Tatsächlich ist jedoch die Intensität des Streulichts im Zustand, bei dem das Röhrchen 10 nicht vom Temperatureinstellblock 1 gehalten wird, (d. h. Nachweissignal des Fluoreszenzdetektors 20) schwach, und das Streulicht kann zunehmen oder abnehmen, je nach geringen Formunterschieden der einzelnen Bauteile. Daher kann durch Bestimmung des wichtigen Sachverhalts, d. h. der Abnormalität des Bauteils, auf der Grundlage des Ergebnisses der Diagnose eines Temperatureinstellblocks 1 das Risiko einer falschen Diagnose zunehmen.
In Anbetracht dieses Sachverhalts ist es beispielsweise wirksam, das in 10 dargestellte Verfahren heranzuziehen. 10 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels für das Diagnoseverfahren der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 10 wird die Mehrzahl von Temperatureinstellblöcken 1 gemäß Darstellung in 1 (hier zwölf Blöcke) verwendet und für jeden der zwölf Temperatureinstellblöcke 1 werden das Anregungslicht und das Streulicht vom Photometer 6 erfasst. Somit wird die Vorrichtung diagnostiziert.
Speziell führt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 in 5 die Vorgänge von Schritt S102 bis Schritt S104 von 6 für jeden Temperatureinstellblock 1 durch, während das Karussell 2 so gesteuert wird, dass es sich so dreht, dass die zwölf Temperatureinstellblöcke 1 nacheinander das Photometer 6 passieren. Da jedoch die Nachweissignale des Anregungslicht-Monitor-Detektors 15 in Schritt S103 unter den Temperatureinstellblöcken 1 im Wesentlichen als gleich angesehen werden, kann der Vorgang in Schritt S103 für weniger als zwölf Temperatureinstellblöcke 1 durchgeführt werden (zum Beispiel nur für einen Block).
Die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 vergleicht die zwölf Nachweissignale vom Fluoreszenzdetektor 20 und zwölf oder weniger Nachweissignale vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15, die in den Schritten S102 bis S104 erhalten worden sind, wobei die Diagnosekriterien vorher festgelegt worden sind. Auf der Grundlage dieses Sachverhalts diagnostiziert die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 die Vorrichtung in Schritt S105 von 6. In 10 stellt die Vorrichtungsdiagnoseeinheit 37 als ein Beispiel der Diagnosekriterien fest, dass sich der Fluoreszenzdetektor 20 abnormal verhält, wenn die Intensität des Anregungslichts vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 höher als die Referenzintensität (zweiter Referenzwert) ist und die Intensität eines jeden Streulichts entsprechend den zwölf Nachweissignalen vom Fluoreszenzdetektor 20 niedriger ist als die Referenzintensität (erster Referenzwert).
Somit kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtungsdiagnose verbessert werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Diagnosekriterien nicht auf die vorstehend beschriebenen Fälle beschränkt sind, beispielsweise kann die Abnormalität auf der Grundlage des Mittelwerts der zwölf Nachweissignale bestimmt werden oder die Bestimmung kann auf der Grundlage des Anteils der Signale unter den zwölf Nachweissignalen erfolgen, deren Intensität unter der Referenzintensität (erster Referenzwert) liegt. Außerdem müssen die zwölf Nachweissignale vom Fluoreszenzdetektor 20 nicht notwendigerweise in ihrer Gesamtheit herangezogen werden. Einige dieser Werte können bei der Bestimmung weggelassen werden.
Hauptsächliche Wirkung der zweiten Ausführungsform
Durch Verwendung der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit bei der wichtigen Bestimmung des abnormalen Verhaltens eines Bauteils erhöht werden und die Gefahr einer falschen Diagnose kann verringert werden.
Dritte Ausführungsform
Einzelheiten des Vorrichtungsdiagnoseverfahrens (modifiziertes Beispiel)
Das bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform beschriebene Vorrichtungsdiagnoseverfahren kann in dem Zustand durchgeführt werden, dass das Röhrchen 10 nicht in den Temperatureinstellblock 1 eingesetzt ist. Daher kann das Verfahren beispielsweise leicht innerhalb von kurzer Zeit während einer Vorbereitungsperiode vorgenommen werden, die während der Analyse nach Anschalten der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung abgewartet wird. Andererseits kann ein abnormales Verhalten des Photometers 6 (d. h. der Lichtquelle oder des Detektors) während der Analyse der Nucleinsäure nach der Vorbereitungsperiode auftreten (d. h. während des normalen Betriebs). Beim Auftreten des abnormalen Verhaltens während der Analyse muss die Möglichkeit, dass das Analysenergebnis möglicherweise falsch ist, dargelegt werden, wobei es noch notwendig ist, das abnormale Verhalten der Vorrichtung nachzuweisen.
11 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Beispiels, wie die durch den Anregungslicht-Monitor-Detektor und den Fluoreszenzdetektor erhaltenen Nachweissignale sich im zeitlichen Verlauf in der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verändern. 11 zeigt die Wellenform der einzelnen Nachweissignale, wenn das hohle Röhrchen 10 vom Temperatureinstellblock 1 gehalten wird. Bei den Nachweissignalen vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 handelt es sich um im Wesentlichen konstante Werte. Andererseits weisen die Nachweissignale vom Fluoreszenzdetektor 20 im zeitlichen Verlauf eine peakartige Wellenform auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Streulicht aufgrund des Vorliegens des Röhrchens 10 zunimmt. Im Allgemeinen wird dann, wenn das Reagenz oder dergleichen im Röhrchen 10 enthalten ist, das Signalniveau aufgrund des Einflusses dieses Inhalts weiter erhöht.
In Anbetracht dessen wird nach Analysenbeginn der Schwellenwert des Nachweissignals vom Fluoreszenzdetektor 20 auf einen über dem anfänglichen Schwellenwert (d. h. in dem Zustand, bei dem sich das Röhrchen 10 nicht im Temperatureinstellblock 1 befindet) liegenden Wert festgelegt. Dies ermöglicht es, das abnormale Verhalten des Fluoreszenzdetektors 20 früher festzustellen, selbst wenn die Analyse bereits eingeleitet ist (d. h. im Normalbetrieb). Wenn der Grad der Abnormalität des Fluoreszenzdetektors 20 hoch ist, befinden sich die Fluoreszenznachweissignale auf einem ähnlichen Niveau wie in 8, selbst wenn sich das Röhrchen im Temperatureinstellblock 1 befindet. Daher braucht in einigen Fällen der Schwellenwert nicht separat festgelegt zu werden. Jedoch ist es zur früheren Bestimmung der Tendenz der Abnormalität des Fluoreszenzdetektors erstrebenswert, den Schwellenwert getrennt festzulegen. Bezüglich der Nachweissignale vom Anregungslicht-Monitor-Detektor 15 ist festzustellen, dass sich die Signale weder vor Analysenbeginn noch während der Analyse verändern. Daher kann die Vorrichtungsdiagnose bei der Analyse ohne getrennte Festlegung des Schwellenwerts durchgeführt werden.
Bezüglich des Fluoreszenzdetektors 20 ist es nach Analysenbeginn erstrebenswert, dass die Diagnose auf der Grundlage der Wellenform eines Nachweissignals vermieden wird, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform. Daher ist es, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, erstrebenswert, dass eine Mehrzahl von Nachweissignalen vom Fluoreszenzdetektor 20 empfangen wird, während die Mehrzahl der Temperatureinstellblöcke 1 nacheinander das Photometer 6 passieren und die Abnormalität des Fluoreszenzdetektors 20 in der dritten Ausführungsform auf der Grundlage eines vorgegebenen Diagnosekriteriums bestimmt wird.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wurde das Verfahren beschrieben, bei dem die Vorrichtungsdiagnose während der Vorbereitungsphase durchgeführt wird, während nach Anstellen der Stromversorgung für die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung auf die Analyse gewartet wird. Bei der dritten Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Vorrichtungsdiagnose während der Analyse durchgeführt wird. Alternativ kann auf ähnliche Weise wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform die Vorrichtungsdiagnose nach Beendigung der Analyse und in der Vorbereitungsphase, in der auf die nächste Analyse gewartet wird, durchgeführt werden. Ferner kann alternativ die Vorrichtungsdiagnose nach Beendigung der Analyse und vor dem Abstellen der Stromversorgung durchgeführt werden.
Vierte Ausführungsform
Aufbau der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung
12 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der schematischen Struktur eines Beispiels für eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 12 umfasst die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 32 Folgendes: eine Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33, die die Nucleinsäure aus einer Probe extrahiert, eine Reagenzmischeinheit 34, die ein Reagenz zur extrahierten Nucleinsäure gibt und das Reagenz und die Nucleinsäure vermischt; und eine Nucleinsäure-Analyseneinheit 35, die die Fluoreszenz unter Einstellen der Temperatur der gemischten Reaktionslösung erfasst.
Die Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33 umfasst eine Probenbeschickungseinheit 41, eine Zentrifugeneinheit 42, eine Rückholkammer 43, eine Röhrchenbeschickungseinheit 44, eine Speichervorrichtung 45 für Extraktionsreagenz, eine Speichervorrichtung 46 für Verbrauchsartikel und dergleichen. Die Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33 bewirkt eine Entfernung der unnötigen Bestandteile aus der Probe und eine Extraktion nur der für die Analyse erforderlichen Nucleinsäure, wobei eine ausführliche Beschreibung hierfür weggelassen wird. Die Reagenzmischeinheit 34 umfasst eine Speichervorrichtung 47 für Analysenreagenz, eine Speichervorrichtung 48 für Verbrauchsartikel, eine Mischeinheit 49 und dergleichen, wobei eine ausführliche Beschreibung hierfür weggelassen wird. Die Reagenzmischeinheit 34 bewirkt ein Vermischen eines Reagenz für die durch die Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33 extrahierte Nucleinsäure. Der Aufbau für die Nucleinsäure-Analyseneinheit 35 ist der gleiche wie bei der in 1 dargestellten Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 31. Sie hat die Funktion der Analyse der Nucleinsäure im letzten Schritt. Der Transport der Röhrchen zwischen den Einheiten wird durch einen Roboterarm 50 durchgeführt.
Die Bedienungsperson aktiviert die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 32 und setzt die Probe, das Reagenz, das Röhrchen und weitere Verbrauchsartikel ein und beginnt dann mit der Analyse. Dabei kann unter Verwendung der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 32 mit der Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33 und der Reagenzmischeinheit 34 gemäß Darstellung in 12 ein abnormales Verhalten (Fehler, Leistungsbeeinträchtigung) des Photometers 6, einschließlich der Lichtquelle und des Detektors, zu einem frühen Zeitpunkt in einem Stadium, in dem die Vorrichtung aktiviert wird (d. h. in der Vorbereitungsphase der Vorrichtung unmittelbar nach dem Einschalten) nachgewiesen werden. Wenn das Photometer 6 sich normal verhält, geht die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 32 in den Normalbetrieb über und startet die Vorbehandlung für die Analyse mit der Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33 und der Reagenzmischeinheit 34.
Wenn im Photometer 6 dabei eine Abnormalität festgestellt worden ist, kann das Photometer 6 repariert werden, bevor die Vorbehandlung für die Analyse an der Probe durchgeführt wird (insbesondere, bevor das Reagenz vermischt wird und ganz besonders, bevor die Nucleinsäure extrahiert wird). Somit kommt es zu keiner Probenverschwendung. In einem Vergleichsbeispiel werden die Nucleinsäure-Extraktionseinheit 33, die Reagenzmischeinheit 34 und die Nucleinsäure-Analyseneinheit 35 in Form von getrennten Vorrichtungen bereitgestellt. In diesem Fall kann eine Situation auftreten, dass das Vermischen des Reagenz bereits durchgeführt ist. In der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung 32 dieser Ausführungsform kann die Vorrichtungsdiagnose innerhalb einer kurzen Zeitspanne unmittelbar nach dem Einschalten der Vorrichtung durchgeführt werden, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Wenn daher das Diagnoseergebnis normal ist, kann der Durchsatz der Vorrichtung erhöht werden.
Die Erfindung wurde speziell auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind verschiedene Abänderungen möglich, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel dient die Beschreibung der Ausführungsformen einem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und stellt keine Begrenzung der Erfindung auf eine Ausführungsform dar, die alle vorstehend beschriebenen Strukturmerkmale umfasst. Ein Teil des Aufbaus einer Ausführungsform kann durch den Aufbau einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und der Aufbau einer Ausführungsform kann dem Aufbau einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Außerdem kann ein Teil des Aufbaus einer einzelnen Ausführungsform einer weiteren Ausführungsform hinzugefügt, daraus weggelassen oder ersetzt werden.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung, bei der die Verwendung des Vorrichtungsdiagnoseverfahrens gemäß den vorliegenden Ausführungsformen besonders wirksam ist. Jedoch ist die Vorrichtung nicht notwendigerweise auf die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung beschränkt, vielmehr kann die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auf beliebige Vorrichtungen angewandt werden, bei denen ein Reaktionsbehälter in das Halteelement eingesetzt wird und die Probe im Reaktionsbehälter unter Verwendung eines Photometers analysiert wird. In diesem Fall lassen sich ähnliche Wirkungen erzielen.
Bezugszeichenliste

1: Temperatureinstellblock
2: Karussell
3: Drehwelle
4: Peltier-Element
5: Temperatursensor
6: Photometer
7: Abschirmplatte
8: Anregungslicht-Einlassfenster
9: Fluoreszenz-Nachweisfenster
10: Röhrchen
11: LED
12, 16, 17, 19: Linsen
13: Anregungslicht-Filter
14: Halbspiegel
15: Anregungslicht-Monitor-Detektor (zweiter Detektor)
18: Fluoreszenzfilter
20: Fluoreszenzdetektor (erster Detektor)
31, 32: Nucleinsäure-Analysenvorrichtung
33: Nucleinsäure-Extraktionseinheit
34: Reagenzmischeinheit
35: Nucleinsäure-Analyseneinheit
36: Analysen-Verarbeitungseinheit
37: Vorrichtungsdiagnoseeinheit
41: Probe-Beschickungseinheit
42: Zentrifugeneinheit
43: Rückholkammer
44: Röhrchenbeschickungseinheit
45: Speicher für extrahiertes Reagenz
46, 48: Speicher für Verbrauchsartikel
47: Speicher für Analysenreagenz
49: Mischeinheit
50: Roboterarm

Claims

Nucleinsäure-Analysenvorrichtung, umfassend ein Halteelement, das einen Reaktionsbehälter mit einem Gehalt an einer Probe hält, ein Photometer und eine Vorrichtungsdiagnoseeinheit, wobei das Photometer Folgendes umfasst: eine Lichtquelle, die Licht zum Halteelement, das den Reaktionsbehälter hält, leitet; und einen ersten Detektor, der Licht empfängt, das von der Probe entsprechend der Lichtabgabe aus der Lichtquelle emittiert worden ist, und wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit folgende Vorgänge durchführt: einen ersten Vorgang, bei dem die Lichtquelle dazu veranlasst wird, Licht in Richtung des Halteelements in einem Zustand abzugeben, bei dem das Halteelement keinen Reaktionsbehälter hält; einen zweiten Vorgang, bei dem der erste Detektor dazu veranlasst wird, Streulicht zu erfassen, das beim ersten Vorgang erzeugt worden ist; und einen dritten Vorgang zur Diagnose des Photometers auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Photometer ferner einen zweiten Detektor umfasst, der die Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts erfasst, wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit den zweiten Detektor dazu veranlasst, die Intensität des von der Lichtquelle beim zweiten Vorgang abgegebenen Lichts zu erfassen, und das Photometer auf der Grundlage der Intensität des Streulichts, das vom ersten Detektor erfasst worden ist, und der Intensität des Lichts, das vom zweiten Detektor beim dritten Vorgang erfasst worden ist, diagnostiziert.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei beim dritten Vorgang die Vorrichtungsdiagnoseeinheit feststellt, dass der erste Detektor sich abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter einem vorgegebenen ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts höher als ein vorgegebener zweiter Referenzwert ist, und dass sich der zweite Detektor abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts höher als der erste Referenzwert ist und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter dem zweiten Referenzwert liegt.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit feststellt, dass sich die Lichtquelle abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter dem ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter dem zweiten Referenzwert beim dritten Vorgang liegt.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei es sich beim Halteelement um ein Element aus einer Mehrzahl von Halteelementen handelt und wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit einen ersten und einen zweiten Vorgang für jedes der Mehrzahl von Haltelementen durchführt und das Photometer diagnostiziert, indem sie die Nachweisergebnisse des ersten und des zweiten Detektors für jedes der Mehrzahl von Halteelementen mit einem vorgegebenen Diagnosekriterium beim dritten Vorgang vergleicht.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei jedes der Mehrzahl von Halteelementen einen Mechanismus aufweist, der dazu befähigt ist, die Temperatur in unabhängiger Weise einzustellen.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung, umfassend: eine Reagenzmischeinheit, die ein Reagenz in Nucleinsäure in einem Reaktionsbehälter unter Bildung einer Probe einmischt; und eine Analyseneinheit, die die Probe analysiert, wobei die Analyseneinheit ein den Reaktionsbehälter haltendes Halteelement, ein Photometer und eine Vorrichtungsdiagnoseeinheit, die unmittelbar nach dem Einschalten der Nucleinsäure-Analysenvorrichtung aktiviert wird, umfasst, wobei das Photometer Folgendes umfasst: eine Lichtquelle, die Licht zum Halteelement, das den Reaktionsbehälter hält, leitet; und einen ersten Detektor, der Licht empfängt, das von der Probe entsprechend der Lichtabgabe aus der Lichtquelle emittiert worden ist, und wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit folgende Vorgänge durchführt: einen ersten Vorgang, bei dem die Lichtquelle dazu veranlasst wird, Licht in Richtung des Halteelements in einem Zustand abzugeben, bei dem das Halteelement keinen Reaktionsbehälter hält; einen zweiten Vorgang, bei dem der erste Detektor dazu veranlasst wird, Streulicht zu erfassen, das beim ersten Vorgang erzeugt worden ist; und einen dritten Vorgang zur Diagnose des Photometers auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts; und einen vierten Vorgang zum Starten der Tätigkeit der Reagenzmischeinheit, wenn das Diagnoseergebnis des dritten Vorgangs normal ist.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Photometer ferner einen zweiten Detektor umfasst, der die Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts erfasst, und wobei die Vorrichtungsdiagnoseeinheit den zweiten Detektor dazu veranlasst, die Intensität des von der Lichtquelle beim zweiten Vorgang abgegebenen Lichts zu erfassen, und das Photometer auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts und der Intensität des vom zweiten Detektor beim dritten Vorgang erfassten Lichts diagnostiziert.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei beim dritten Vorgang die Vorrichtungsdiagnoseeinheit feststellt, dass der erste Detektor sich abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter einem vorgegebenen ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts höher als ein vorgegebener zweiter Referenzwert ist, und dass sich der zweite Detektor abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts höher als der erste Referenzwert ist und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter dem zweiten Referenzwert liegt.
Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 9, wobei beim dritten Vorgang die Vorrichtungsdiagnoseeinheit feststellt, dass die Lichtquelle sich abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter dem ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter dem zweiten Referenzwert liegt.
Diagnoseverfahren für eine Nucleinsäure-Analysenvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Halteelement, das einen Reaktionsbehälter mit einem Gehalt an einer Probe hält, und ein Photometer, das eine Lichtquelle, die Licht zum Halteelement in einem Zustand, bei dem der Reaktionsbehälter gehalten wird, leitet, und einen ersten Detektor, der Licht empfängt, das von der Probe entsprechend der Abgabe des Lichts aus der Lichtquelle emittiert wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen ersten Schritt, bei dem die Lichtquelle dazu veranlasst wird, Licht zum Halteelement zu leiten, das sich in einem Zustand befindet, dass es keinen Reaktionsbehälter hält; einen zweiten Schritt, bei dem der erste Detektor dazu veranlasst wird, beim ersten Schritt erzeugtes Streulicht zu erfassen; und einen dritten Schritt, bei dem die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung dazu veranlasst wird, das Photometer auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts zu diagnostizieren.
Diagnoseverfahren für die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Photometer ferner einen zweiten Detektor umfasst, der die Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts erfasst, wobei der zweite Detektor die Intensität des von der Lichtquelle beim ersten Schritt abgegebenen Lichts erfasst, und wobei die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung das Photometer auf der Grundlage der Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts und auf der Grundlage des vom zweiten Detektor beim dritten Schritt erfassten Lichts diagnostiziert.
Diagnoseverfahren für die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 12, wobei beim dritten Schritt die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung feststellt, dass sich der erste Detektor abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter einem vorgegebenen ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts höher als ein vorgegebener zweiter Referenzwert ist, und das sich der zweite Detektor abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts höher als der erste Referenzwert ist und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter einem zweiten Referenzwert liegt.
Diagnoseverfahren für die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung feststellt, dass die Lichtquelle sich abnormal verhält, wenn die Intensität des vom ersten Detektor erfassten Streulichts unter dem ersten Referenzwert liegt und die Intensität des vom zweiten Detektor erfassten Lichts unter dem zweiten Referenzwert beim dritten Schritt liegt.
Diagnoseverfahren für die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung nach Anspruch 13, wobei es sich beim Halteelement um ein Element aus einer Mehrzahl von Halteelementen handelt, wobei der erste und der zweite Schritt für jedes der Mehrzahl von Haltelementen durchgeführt wird und wobei die Nucleinsäure-Analysenvorrichtung das Photometer diagnostiziert, indem sie die Nachweisergebnisse des ersten und des zweiten Detektors für jedes der Mehrzahl von Halteelementen mit einem vorgegebenen Diagnosekriterium beim dritten Schritt vergleicht.