JP2017123813A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】核酸を再現性よく正確に検査する技術を提供する。【解決手段】遺伝子解析装置は、核酸増幅検査装置２００を含む。核酸増幅検査装置２００は、複数の励起光照射部と、複数の蛍光検出部を含む。制御部２２０は、反応容器を保持し、円周方向に反応容器を移動させるための保持盤２８０を駆動させる。励起光が反応容器の反応液に照射されることにより生じる蛍光は、ダイクロイックミラー２６３により特定の波長が透過されて第１蛍光検出部２６１に入射し、その他の波長の蛍光が反射されて第２蛍光検出部２６２に入射される。【選択図】図３

Description

本開示は、核酸を再現性よく正確に検出するための検査装置に関するものであり、特に核酸をマルチプレックスＰＣＲで再現性よく正確に検出するための検査装置に関する。

近年、遺伝子を対象とした研究開発が盛んに行なわれており、創薬などの成果物が次々と市場に投入されている。遺伝子は疾病の原因や老化のメカニズムとも関連しており、このような研究開発の成果は社会的にも強く期待されている。

遺伝子工学や酵素工学など様々な分野において、遺伝子検査を行うために、遺伝子である少量の核酸を増幅させる技術が開発されている。例えば、遺伝子のある特定の領域を選択的に増幅する技術として、ポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ（polymerase chain reaction）法）などが知られている。ＰＣＲを用いると、特定のＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）領域を、短時間で増幅することができる。ＰＣＲを用いることにより、テンプレートとなるＤＮＡから数百万もの複製されたＤＮＡ断片を生成することができる。

ＰＣＲやリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ（ligase chain reaction））などによる核酸増幅方法は、反応液に対して熱サイクルを与え、反応液の加熱と冷却とを繰り返し行うことにより、既知の遺伝子配列を増幅し、増幅された遺伝子配列を検出するものである。このようにして増幅された核酸を高精度で検出するため、例えば、特開２０１１−７２２３４号公報（特許文献１）は、反応液を収容した反応容器の一側面に対して光源から光を照射し、光源から照射される光のうち直進光および容器表面で反射した反射光を検出しない位置に検出器（光センサ）を配置する技術について記載している。

特開２０１１−７２２３４号公報

特許文献１に記載された技術によると、１つの光源からの直接光および反応容器の容器表面で反射した反射光をなるべく検出しない位置に検出器が配置されているため、蛍光の検出精度を高めることができる。本開示は、核酸をいっそう再現性よく正確に検出するための別の技術を提供することを目的としている。

一実施形態によると、反応液に励起光を照射することにより、反応液の核酸の検査をする検査装置が提供される。反応液が収容される複数の反応容器を保持する保持部と、反応容器に対して励起光を照射するように構成された複数の励起光照射部と、反応容器に対する励起光照射部の励起光の照射により生じる蛍光を検出するように構成された複数の蛍光検出部と、検査装置の動作を制御するように構成された制御部とを備える。複数の励起光照射部は、それぞれが発光部および予め定められた波長の励起光をカットする光学フィルタを備えており、各励起光照射部が、それぞれ異なる励起波長の励起光を照射するように構成されている。複数の蛍光検出部は、それぞれが検出器および光学フィルタを備えており、各蛍光検出部が、それぞれ異なる波長の蛍光を検出するように構成されている。複数の励起光照射部より、それぞれ異なる励起波長の励起光を反応容器に同時に照射するように構成されている。

一実施形態によると、複数の励起光照射部がそれぞれ照射する励起光の波長差が、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で構成されている。複数の蛍光検出部がそれぞれ検出する蛍光の波長差が、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で構成されている。
一実施形態によると、複数の励起光照射部および複数の蛍光検出部は、検査装置に固定されている。保持部は、反応容器を移動可能な機構を有している。制御部は、保持部を駆動させることにより、反応容器を移動させるように構成されている。
一実施形態によると、保持部は、円盤形状であり、回転軸を有しており、制御部による駆動制御に従って回転軸を中心に反応容器が円周方向に移動可能に構成されている。

一実施形態によると、保持部は、反応容器を線上に往復移動可能な機構を有しており、制御部による駆動制御に従って反応容器が線上を往復移動可能に構成されている。
一実施形態によると、複数の励起光照射部および検出器の光学フィルタは、バンドパスフィルタを含む。
一実施形態によると、励起光照射部の光学フィルタは、バンドパスフィルタおよびショートパスフィルタを含む。
一実施形態によると、複数の励起光照射部の発光部は、それぞれが同種の複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む。
一実施形態によると、反応容器は、キャピラリー形状のものを含む。
一実施形態によると、励起光照射部は、反応容器の側面に対して励起光を照射可能に配置されている。

一実施形態によると、複数の波長の励起光を同時に照射して、複数の蛍光検出部で検出するため、ひとつの波長の励起光を複数の蛍光検出部で検出する場合と比べて測定の再現性をいっそう向上させることができる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解され、この発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

遺伝子解析装置１の外観を示す図である。 遺伝子解析装置１の機能的な構成を示すブロック図である。 核酸増幅検査装置２００の機能的な構成を示すブロック図である。 反応促進部２９０の正面断面図を示す。 反応容器３００に対する照射部２５０と検出部２６０の位置関係を示し、反応容器３００が円周上に移動する態様を示す図である。 複数の励起光照射部を含む照射部２５０および複数の蛍光検出部を含む検出部２６０の構成を示す図である。 実施の形態２の反応促進部２９０の構成の概略を示す図である。 反応容器３００に対する照射部２５０と検出部２６０の位置関係を示し、反応容器３００が線上に移動する態様を示す図である。 核酸増幅検査装置２００の他の一例を示すブロック図である。 複数の励起光照射部を含む照射部２５０および複数の蛍光検出部を含む検出部２６０の構成の他の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜実施の形態１＞
図１は、遺伝子解析装置１の外観を示す図である。図２は、遺伝子解析装置１の機能的な構成を示すブロック図である。図３は、核酸増幅検査装置２００の機能的な構成を示すブロック図である。図４は、反応促進部２９０の正面断面図を示す。

図１に示すように、遺伝子解析装置１は、試料から核酸を抽出するための核酸抽出装置１００と、抽出された核酸を増幅して検出するための核酸増幅検査装置２００と、ユーザが情報の入出力を受けるためのタッチパネルディスプレイ４００とを備える。図１に示すように、遺伝子解析装置１の筐体に収容された核酸抽出装置１００および核酸増幅検査装置２００の扉をユーザが開くことにより核酸抽出装置１００と核酸増幅検査装置２００とをユーザが利用することができる。核酸抽出装置１００と核酸増幅検査装置２００は、それぞれ個別に使用することもできるし、核酸抽出装置１００と核酸増幅検査装置２００とを連動させることで、核酸抽出装置１００により試料から核酸を抽出した後、核酸抽出装置１００から核酸増幅検査装置２００へ前記核酸を移送し、核酸増幅検査装置２００により核酸を増幅して検出するまでの一連の遺伝子検査を全自動で行なうことも可能である。

検査対象の試料から核酸を抽出する方法は、様々なものが知られている。核酸抽出装置１００は、例えば、カオトロピック剤などの抽出液と、検査対象の試料とを混合する機構を有しており、カオトロピック剤の存在下で核酸がシリカに吸着する性質を利用して、核酸を抽出する（所謂、Ｂｏｏｍ法）。ここでカオトロピック剤とは、水溶液中でカオトロピックイオンを生成し、疎水性分子の水溶性を増加させる作用（カオトロピック効果）を有している物質のことである。具体的には、核酸抽出装置１００は、少なくとも下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を全自動で行なうことが可能である。
工程（Ａ）：試料と抽出液（例えば、カオトロピック剤）とを混合する。
工程（Ｂ）：前記混合液とシリカとを接触させ、シリカに核酸を吸着させる。
工程（Ｃ）：洗浄液（例えば、アルコール類）とシリカとを接触させ、シリカから核酸以外の成分を洗浄する。
工程（Ｄ）：溶出液（例えば、水）とシリカとを接触させ、シリカから核酸を脱着させる。
核酸抽出装置１００は、試料から核酸を抽出するため、タッチパネルディスプレイ４００を介して、試料、抽出液、洗浄液、溶出液の液量などの設定を受け付ける。核酸抽出装置１００は、設定に従って、試料から核酸を抽出することができる。

核酸を増幅する方法は、様々なものが知られている。核酸増幅検査装置２００は、例えばＰＣＲ法によって反応容器に収容された反応液に熱サイクルを与えることにより、反応液の核酸を増幅させる。ＰＣＲ法では、ＤＮＡの一部分を選択的に増幅させるために、ＤＮＡポリメラーゼによる酵素反応を利用する。具体的には、（１）試料とＤＮＡポリメラーゼを含むＰＣＲ試薬とを混合した反応液を、例えば約９４℃〜９８℃にして、所定の時間（例えば１秒から１０秒程度）温度を保ち、熱変性させることで、二本鎖ＤＮＡが一本鎖ＤＮＡに変性する。（以下、変性工程とも呼称する。）（２）一本鎖ＤＮＡにＤＮＡポリメラーゼを作用させるには、予めプライマーをＤＮＡに結合させる必要があり、このアニーリングを、例えば約５０℃〜７０℃で行う。そのため、核酸増幅検査装置２００は、反応液を６０℃程度にまで急速に冷却し、一本鎖ＤＮＡとプライマーとをアニーリングさせる。（以下、アニーリング工程とも呼称する。）（３）次に、プライマーの分離がおきずＤＮＡポリメラーゼの活性に適した温度帯にてＤＮＡポリメラーゼを反応させることにより、ＤＮＡを伸長させる。ＤＮＡの伸長は、（２）と同じ温度で行ってもよいし、加熱して（２）より高い温度で行ってもよく、所要時間は例えば３０秒から１分程度であればよい。（以下、伸長工程とも呼称する。）核酸増幅検査装置２００で反応液に熱サイクルを与える方法は特に限定されないが、例えば、反応液を収容した反応容器に熱風または冷風を当てる、またはペルチェ素子を使用することにより、反応液の加熱および冷却を行う。中でも、ＰＣＲの高速化の観点から、熱風または冷風を用いることが好ましい。

核酸増幅検査装置２００は、反応液に対し、一定の温度で一定の時間、熱サイクルを与えるため、タッチパネルディスプレイ４００を介して、熱サイクルで与える温度の設定、各温度を保つ時間の設定、および熱サイクルの回数（以下、サイクル数とも呼称する。）の設定を受け付ける。核酸増幅検査装置２００は、設定に従って、反応液に熱サイクルを与えることにより、核酸を増幅させることができる。

核酸を検出する方法は、定量法と定性法の２法に大別でき、それぞれ様々なものが知られている。核酸増幅検査装置２００は、例えば融解曲線解析を行なうことで、対象となるＤＮＡ配列の試料中の有無を定性することができる。融解曲線解析について詳述する。蛍光物質を含む反応溶液に対して、ＰＣＲを行った後、反応液の温度を上昇（もしくは下降）させながら、同時に蛍光強度を測定することで得られる温度と蛍光強度とのデータから、温度に対する蛍光強度の微分数をプロットすると、特定の温度に特異的ピークを持つ融解曲線が得られる。このピークの温度は増幅産物の配列や長さによって異なるが、同一の増幅産物を同一条件で測定すれば、常に同じ曲線が得られる。このことから、得られた融解曲線の特異的ピークを比較することによって、対象となるＤＮＡ配列の有無を定性することができる。

融解曲線解析に用いる蛍光物質としては、特に限定されないが、サイバーグリーン、エチジウムブロマイドなどのインターカレーターや、オリゴＤＮＡの末端に蛍光色素を標識したプローブなどが用いられる。

また、核酸増幅検査装置２００は、例えばリアルタイムＰＣＲを行なうことで、対象となるＤＮＡ配列の試料中の濃度を定量することができる。リアルタイムＰＣＲについて詳述する。蛍光物質を含む反応溶液に対して、ＰＣＲを行ないながら同時に、アニーリング工程または伸長工程時の蛍光強度を測定することで得られるサイクル数と蛍光強度とのデータから、サイクル数に対する蛍光強度をプロットすると、増幅曲線が得られる。ＰＣＲを用いた増幅は鋳型となるＤＮＡのコピー数が多いと短時間で一定の強度に達し、少ないと長い時間を要する。そのため、蛍光を用いて増幅の経時変化を測定し、一定強度まで達するサイクル数（Ｃｔ値）を濃度既知の核酸と濃度未知の核酸で比較することで、対象となるＤＮＡ配列の試料中の濃度を定量することができる。なお、定量は定性に比べてより高感度で高精度な蛍光測定が必要となる。

リアルタイムＰＣＲに用いる蛍光物質としては、特に限定されないが、サイバーグリーン、エチジウムブロマイドなどのインターカレーターや、オリゴＤＮＡの末端に蛍光色素を標識したプローブなどが用いられる。

核酸増幅検査装置２００は、蛍光光度法により、核酸を検出する。すなわち、核酸増幅検査装置２００は、反応液に対して照射器から励起光を照射して、励起光により生じる蛍光を検出器によって核酸を検出する。

核酸増幅検査装置２００は、複数の励起光照射部を備える。実施の形態１では、核酸増幅検査装置２００が、２つの励起光照射部を備える例を示している。この２つの励起光照射部は、それぞれ異なる波長の励起光を照射するように構成されている。具体的には、励起光照射部は、それぞれが、ＬＥＤ等の発光部と、予め定められた波長の励起光をカットするための光学フィルタを備える。それぞれの励起光照射部の光学フィルタがカットする波長の範囲は、それぞれの励起光照射部のＬＥＤ等の発光部によって異なるように構成されている。これにより、励起光照射部は、それぞれが異なる波長の励起光を照射する。複数の励起光照射部を備えることは、特に同一の反応容器中で複数の配列を同時に増幅検出する際（所謂、マルチプレックスＰＣＲ）の再現性のよい検出に効果的である。詳述すると、マルチプレックスＰＣＲを行なうには、通常同一の反応容器中に、波長の異なる複数の蛍光物質を加え、それぞれの蛍光物質が発する蛍光を、検出器によって検出する必要がある。その際、１つの励起光照射部しか備えていないと、前記複数の蛍光物質に対してそれぞれ最適な波長の励起光を照射することができず、どちらか一方の測定の再現性が著しく低下する恐れがある。

また、核酸増幅検査装置２００は、複数の蛍光検出部を備えており、複数の蛍光検出部が、励起光により生じる蛍光を検出する。実施の形態１では、核酸増幅検査装置２００が、２つの蛍光検出部を備える例を示している。この２つの蛍光検出部は、それぞれ、異なる波長の蛍光を検出するように構成されている。具体的には、蛍光検出部は、それぞれが、検出器および光学フィルタを備えている。それぞれの蛍光検出部の光学フィルタがカットする波長の範囲は、それぞれの蛍光検出部によって異なるように構成されている。これにより、蛍光検出部は、それぞれが異なる波長の蛍光を検出する。複数の蛍光検出部を備えることは、特に同一の反応容器中で複数の配列を同時に増幅検出する際（所謂、マルチプレックスＰＣＲ）に必須となる。１つの蛍光検出部しか備えていないと、当然ながら１種類の蛍光物質が発する蛍光しか検出することができない。つまり、１つの蛍光検出部しか備えていない遺伝子増幅検出装置でマルチプレックスＰＣＲを行なうことはできない。

核酸増幅検査装置２００は、複数の励起光照射部を用いて、複数の励起波長の励起光を反応液に同時に照射する。複数の励起光照射部を切り替え、複数の励起波長の励起光を交互に反応液に照射しようとすると、測定中にＬＥＤなどの発光源のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、測定の安定性（特に、再現性）が低下する恐れがある。また、ＬＥＤの劣化により装置故障が発生する恐れがある。本発明によれば、ＬＥＤ等の発光源を常時ＯＮの状態としているため、励起強度が安定するだけでなく、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しによる装置故障の発生を低減できる。

発光部としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用することができる。ＬＥＤを使用することで、装置寿命が向上し、装置自体も安価となる。

図３を参照して、核酸増幅検査装置２００の構成を詳細に説明する。図３に示すように、核酸増幅検査装置２００は、記憶部２１０と、制御部２２０と、電源部２３０と、半導体リレー２３１と、反応促進部２９０とを含む。反応促進部２９０は、照射部２５０と、検出部２６０と、保持盤２８０と、駆動部２９１と、回転速度制御装置２９２と、空調部２９９とを含む。

記憶部２１０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成され、核酸増幅検査装置２００が使用するプログラムを記憶し、核酸増幅検査装置２００が使用する各種のデータを蓄積する。ある局面において、記憶部２１０は、動作設定２１１を記憶する。動作設定２１１は、反応促進部２９０が反応液３１０に与える熱サイクルの設定（温度の大きさの設定と、温度を反応液３１０に与える時間の設定）を示す情報である。

制御部２２０は、記憶部２１０に記憶される制御プログラムを読み込んで実行することにより、核酸増幅検査装置２００の動作を制御する。制御部２２０は、例えばプロセッサにより実現される。制御部２２０は、プログラムに従って動作することにより、駆動制御部２２１と、温度調節部２２２としての機能を発揮する。また、制御部２２０は、半導体リレー２３１の動作を制御する信号を出力することにより、空調部２９９のオンとオフとを制御する。制御部２２０は、空調部２９９を駆動して反応促進部２９０の内部の空気を排出等することにより、反応液３１０に与える温度を調整する。

駆動制御部２２１は、反応液３１０に熱サイクルを加えるための核酸増幅検査装置２００の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部２２１は、駆動部２９１に制御信号を出力することにより回転速度制御装置２９２の回転速度（角速度）を制御することで、保持盤２８０に保持される反応容器３００の移動を制御する。これにより、駆動制御部２２１は、反応容器３００の反応液３１０に対し、照射部２５０からの励起光を照射させることができる。

温度調節部２２２は、反応液３１０に与える熱サイクルにおいて、動作設定２１１の設定に従って、反応液３１０に対して与える温度を調節する。温度調節部２２２は、ヒーター２８１に対し、ヒーター２８１の温度を示す制御信号を出力する。

半導体リレー２３１は、無接点のリレーであり、制御部２２０の制御に応じて空調部２９９への電力の供給を制御する。

制御部２２０は、照射部２５０を駆動することにより反応液３１０に励起光を照射して、励起光の照射による蛍光を検出部２６０が検出した検出結果を検出部２６０から受け付けることで、核酸増幅の検査をする。

電源部２３０は、核酸増幅検査装置２００の外部から供給される交流電源を受けて、直流電圧に変換する。

照射部２５０は、反応液３１０に対して励起光を照射するための励起光照射部として、第１励起光照射部２５１と、第２励起光照射部２５２とを含む。これら複数の励起光照射部が照射する励起光は、ダイクロイックミラー２５３を介して反応液３１０に照射される。

検出部２６０は、励起光が反応液に照射されることにより生じる蛍光を検出する。励起光が反応液に照射されることにより生じる蛍光は、ダイクロイックミラー２６３を介して第１蛍光検出部２６１と、第２蛍光検出部２６２とに入力される。

駆動部２９１は、制御部２２０からの制御信号に応じて、保持盤２８０の角速度を示す信号を回転速度制御装置２９２に出力することで回転速度制御装置２９２を回転させる。

回転速度制御装置２９２は、駆動部２９１の駆動制御に従って回転し、歯車機構により保持盤２８０を回転させることで、反応液３１０を回転方向に移動させる。

複数の励起光照射部がそれぞれ照射する励起光の波長差（以下、Δλｅｘとも呼称する。）は、好ましくは、５０ｎｍ（ナノメートル）〜３００ｎｍ、より好ましくは、７０ｎｍ〜２００ｎｍ、さらに好ましくは、１００〜１５０ｎｍの範囲で構成されている。Δλｅｘが５０ｎｍ〜３００ｎｍであることは、特に同一の反応容器中で複数の配列を同時に増幅検出する際（所謂、マルチプレックスＰＣＲ）の再現性のよい検出に効果的である。Δλｅｘが５０ｎｍより小さいと、反応容器中の複数の蛍光物質が同時に励起されることで、一方の蛍光が他方の蛍光に重なり、それぞれの蛍光を分離して検出することが困難となる。つまり、Δλｅｘが５０ｎｍより小さい遺伝子増幅検出装置でマルチプレックスＰＣＲを行なうのは困難である。一方、Δλｅｘが３００ｎｍより大きいと、使用できる蛍光物質の種類が減り、測定の再現性が下がり、かつ高価になるため好ましくない。

また、複数の蛍光検出部がそれぞれ検出する蛍光の波長差（以下、Δλｅｍとも呼称する。）が、好ましくは、５０ｎｍ〜３００ｎｍ、より好ましくは、７０ｎｍ〜２００ｎｍ、さらに好ましくは、１００〜１５０ｎｍの範囲で構成されている。Δλｅｍが５０ｎｍ〜３００ｎｍであることは、特に同一の反応容器中で複数の配列を同時に増幅検出する際（所謂、マルチプレックスＰＣＲ）の再現性のよい検出に効果的である。Δλｅｍが５０ｎｍより小さいと、一方の蛍光が他方の蛍光に重なり、それぞれの蛍光を分離して検出することが困難となる。つまり、Δλｅｍが５０ｎｍより小さい遺伝子増幅検出装置でマルチプレックスＰＣＲを行なうのは困難である。一方、Δλｅｍが３００ｎｍより大きいと、使用できる蛍光物質の種類が減り、測定の再現性が下がり、かつ高価になるため好ましくない。

実施の形態１の複数の励起光照射部は、核酸増幅検査装置２００の筐体に固定されている。また、複数の蛍光検出部は、核酸増幅検査装置２００の筐体に固定されている。保持盤２８０は、反応容器３００を移動可能な機構を有している。制御部２２０が保持盤２８０を駆動させることにより、反応容器３００を移動させるように構成されている。照射部２５０は、反応容器３００の側面に対して励起光を照射可能に配置されている。また、検出部２６０は、反応容器３００の側面に対して配置され、励起光が反応液３１０に照射されることにより生じる蛍光を検出する。

実施の形態１の保持盤２８０は、円盤形状であり、回転軸を有している。保持盤２８０は、制御部２２０による駆動制御に従って、回転軸を中心に反応容器３００が円周方向に移動可能に構成されている。

図４を参照して、反応促進部２９０を詳細に説明する。図４に示すように、保持盤２８０は回転盤２７９と固定され、回転盤２７９の回転に従って保持盤２８０も回転される。保持盤２８０は、容器保持孔２８２の上部から反応容器３００の挿入を受け付ける。反応容器３００は、例えば、キャピラリー形状のものを使用することができる。キャピラリー形状の反応容器３００を使用することで、反応液３１０への熱伝導性が向上し、昇温時間および／または降温時間が短縮し、トータルの反応時間の短縮が可能となる。反応容器３００は、上部から検体と試薬とを投入可能に構成されており、上部から下部へ進むに従って径が小さくなっている。反応容器３００の下部にある反応液３１０において検体と試薬とが混合される。反応容器３００は、上部にテーパー状の構造を有しており、テーパー状の構造により反応容器３００が保持盤２８０に保持される。反応容器３００の反応液３１０はヒーター２８１と空調部２９９によって温度が与えられる。

＜励起光照射部と検出部との位置関係＞
図５は、反応容器３００に対する照射部２５０と検出部２６０の位置関係を示し、反応容器３００が円周上に移動する態様を示す図である。図５に示すように、照射部２５０は、反応容器３００の側面に対して励起光を照射するよう配置される。反応容器３００は、保持盤２８０の回転に伴い、円周に沿って移動する。検出部２６０は、例えば、照射部２５０が照射する励起光の直進光および反応容器３００の容器表面で励起光が反射した反射光がなるべく検出器に入射しないよう配置される。具体的には、照射部２５０が照射する励起光の進行方向に対して直角となる位置に検出部２６０が配置される。

＜励起光照射部および検出部の構成＞
図６は、複数の励起光照射部を含む照射部２５０および複数の蛍光検出部を含む検出部２６０の構成を示す図である。

図６に示すように、照射部２５０の第１励起光照射部２５１は、発光ダイオード２５１Ａと、凹レンズ２５１Ｂと、ショートパスフィルタ２５１Ｃと、バンドパスフィルタ２５１Ｄとを含む。第２励起光照射部２５２は、発光ダイオード２５２Ａと、凹レンズ２５２Ｂと、ショートパスフィルタ２５２Ｃと、バンドパスフィルタ２５２Ｄとを含む。

ショートパスフィルタ（ＳＰＦ（Short Pass Filter））は、短波長側の光を透過させ、長波長側の透過を阻止するフィルタである。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ（Band Pass Filter））は、特定の波長の光を選択的に透過させる。ただし、バンドパスフィルタは、特定波長以外にも高波長側に透過帯が存在することがある。そのため、ショートパスフィルタとバンドパスフィルタとを組み合わせて、ノイズを低減させる。

例えば、代表的な蛍光物質であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬと、ＴＡＭＲＡ（Ｃａｒｂｏｘｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｒｈｏｄａｍｉｎｅ）を用いてマルチプレックスＰＣＲを行なう場合、ＴＡＭＲＡの励起に対応する、第１励起光照射部２５１は、５６０ｎｍの波長の励起光源となるように発光ダイオード２５１Ａとショートパスフィルタ２５１Ｃとバンドパスフィルタ２５１Ｄとを含んで構成されている。例えば、発光ダイオード２５１Ａは、最大波長５６０ｎｍのものを用いることができ、ショートパスフィルタ２５１Ｃは、「５８０ｎｍ」以上の光を阻止するものを用いることができ、バンドパスフィルタ２５１Ｄは、特定波長「５６０±１０ｎｍ」の光を選択的に透過させるものを用いることができる。また、発光ダイオード２５１Ａは、同種の複数の発光ダイオードを用いることで、励起光の強度を向上させることができる。なお、前記励起波長は、後述するＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬの蛍光を検出する波長（４８０〜５２０ｎｍ）、およびＴＡＭＲＡの蛍光を検出する波長（６１０〜６８０ｎｍ）から１０ｎｍ以上離れており、かつＴＡＭＲＡを励起できる波長領域（４５０〜５８０ｎｍ）であればよく、例えば５３０〜６００ｎｍから選択することができる。励起波長と蛍光波長が１０ｎｍ以上離れていないと、励起光がそのまま蛍光検出部へ入射し、測定不能となる恐れがある。

また、例えば、代表的な蛍光物質であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬと、ＴＡＭＲＡを用いてマルチプレックスＰＣＲを行なう場合、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬの励起に対応する、第２励起光照射部２５２は、４６０ｎｍの波長の励起光源となるように発光ダイオード２５２Ａとショートパスフィルタ２５２Ｃとバンドパスフィルタ２５２Ｄとを含んで構成されている。例えば、発光ダイオード２５２Ａは、最大波長４６０ｎｍのものを用いることができ、ショートパスフィルタ２５１Ｄは、「４８０ｎｍ」以上の光を阻止するものを用いることができ、バンドパスフィルタ２５２Ｄは、特定波長「４６０±１０ｎｍ」の光を選択的に透過させるものを用いることができる。また、発光ダイオード２５２Ａは、同種の複数の発光ダイオードを用いることで、励起光の強度を向上させることができる。なお、前記励起波長は、後述するＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬの蛍光を検出する波長（４８０〜５２０ｎｍ）、およびＴＡＭＲＡの蛍光を検出する波長（６１０〜６８０ｎｍ）から１０ｎｍ以上離れており、かつＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬを励起できる波長領域（４２０〜５３０ｎｍ）であればよく、例えば４２０〜４７０ｎｍから選択することができる。励起波長と蛍光波長が１０ｎｍ以上離れていないと、励起光がそのまま蛍光検出部へ入射し、測定不能となる恐れがある。

ダイクロイックミラー２５３は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するミラーである。ダイクロイックミラー２５３は、第１励起光照射部２５１が光源となる励起光を透過させ、第２励起光照射部２５２が光源となる励起光を反射させる。ダイクロイックミラー２５３を透過または反射した光は、凸レンズ２５４およびシリンドリカルレンズ２５５を介して反応容器３００の反応液３１０に照射される。

検出部２６０は、第１蛍光検出部２６１と、第２蛍光検出部２６２と、ダイクロイックミラー２６３と、ミラー２６４と、レンズ２６５とを含む。第１蛍光検出部２６１は、検出器２６１Ａと、凸レンズ２６１Ｂと、バンドパスフィルタ２６１Ｃとを含む。第２蛍光検出部２６２は、検出器２６２Ａと、凸レンズ２６２Ｂと、バンドパスフィルタ２６２Ｃとを含む。

検出部２６０において、反応容器３００に励起光が照射されることにより生じる蛍光は、レンズ２６５を介して検出部２６０に入射し、ミラー２６４で反射される。ダイクロイックミラー２６３は、ミラー２６４で反射される反射光のうち、特定の波長の光を反射して第２蛍光検出部２６２に入射させ、その他の波長の光を透過して第１蛍光検出部２６１へ入射させるように配置される。

例えば、代表的な蛍光物質であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬと、ＴＡＭＲＡを用いてマルチプレックスＰＣＲを行なう場合、ＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬの検出に対応する、第１蛍光検出部２６１は、５１０ｎｍの波長の蛍光を検出するようにバンドパスフィルタ２６１Ｃと凸レンズ２６１Ｂとを含んで構成されている。例えば、バンドパスフィルタ２６１Ｃは、特定波長「５１０±１０ｎｍ」の光を選択的に透過させるものを用いることができる。検出器２６１Ａは、例えばフォトダイオードにより構成されており、検出器２６１Ａに入射される蛍光を受光して電気信号に変換する。なお、前記蛍光波長は、同時に測定するＴＡＭＲＡが発する蛍光の波長領域（５３０〜６８０ｎｍ）から１０ｎｍ以上離れており、かつＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬが発する蛍光の波長領域（４８０〜６００ｎｍ）であればよく、例えば４８０〜５２０ｎｍから選択することができる。

また、例えば、代表的な蛍光物質であるＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬと、ＴＡＭＲＡを用いてマルチプレックスＰＣＲを行なう場合、ＴＡＭＲＡの検出に対応する、第２蛍光検出部２６２は、６２０ｎｍの波長の蛍光を検出するようにバンドパスフィルタ２６２Ｃと凸レンズ２６２Ｂとを含んで構成されている。例えば、バンドパスフィルタ２６２Ｃは、特定波長「６２０±１０ｎｍ」の光を選択的に透過させるものを用いることができる。検出器２６２Ａは、例えばフォトダイオードにより構成されており、検出器２６２Ａに入射される蛍光を受光して電気信号に変換する。なお、前記蛍光波長は、同時に測定するＢＯＤＩＰＹ（登録商標）−ＦＬが発する蛍光の波長領域（４８０〜６００ｎｍ）から１０ｎｍ以上離れており、かつＴＡＭＲＡが発する蛍光の波長領域（５３０〜６８０ｎｍ）であればよく、例えば６１０〜６８０ｎｍから選択することができる。

＜実施の形態１のまとめ＞
実施の形態１の遺伝子解析装置１について説明した。実施の形態１の核酸増幅検査装置２００において、制御部２２０は、複数の励起光照射部（第１励起光照射部２５１および第２励起光照射部２５２）を用いて、複数の励起波長の励起光を反応容器３００に同時に照射するように構成されている。これにより、励起光照射部が１つで１種類の波長の励起光を反応容器３００に照射する場合と比較して、複数の励起波長の励起光を反応容器３００に照射することができ、蛍光の検出の再現性を高めることができる。

関連技術として、複数の波長の励起光の強度を周波数的に変化させるものを想定する。この場合は、励起光の強度が常に変化しうるため、測定の安定性（特に、再現性）が低下する恐れがある。また、ＬＥＤの劣化により装置故障が発生する恐れがある。これに対し、実施の形態１の核酸増幅検査装置２００は、複数の波長の励起光を、反応容器３００に同時に照射するため、測定の安定性（特に、再現性）が向上する。

また、関連技術として、反応容器に対して励起光を照射する励起光照射部を移動させることにより、複数の波長の励起光を反応液に照射する技術を想定する。この場合は、励起光照射部自体が移動することで反応液に対して照射する励起光の波長を変更する技術であるため、励起光照射部を切り替えるための時間が長期化しやすく、蛍光の検出結果のデータ量が減るおそれがある。そのため、検査の再現性が低下し、また、異常値の影響が大きくなるおそれがある。また、関連技術において、励起光照射部を移動させるための機構を設けることで、装置の大型化および高価格化につながりうる。また、関連技術において、励起光照射部を移動させると、反応容器に対する励起光の照射の光軸がずれるなどの不具合が発生しやすくなるおそれもある。

これに対し、実施の形態１の核酸増幅検査装置２００は、照射部２５０および検出部２６０が核酸増幅検査装置２００の筐体に固定されているため、装置の小型化、低価格化、高信頼性を図ることができる。

＜実施の形態２＞
別の実施の形態の遺伝子解析装置１について説明する。実施の形態１において、反応容器３００は、保持盤２８０によって保持されることにより円周方向に移動可能に構成される例を説明した。実施の形態２では、反応容器３００は、線上を移動する。図７は、実施の形態２の反応促進部２９０の構成の概略を示す図である。なお、核酸増幅検査装置２００における他の構成は実施の形態１と同様であるため説明を繰り返さない。図８は、反応容器３００に対する照射部２５０と検出部２６０の位置関係を示し、反応容器３００が線上に移動する態様を示す図である。

図７に示すように、保持部２９７は、容器保持孔２８２により反応容器３００を保持する。保持部２９７は、線上に移動する機構を有している。核酸増幅検査装置２００の制御部２２０は、保持部２９７の移動を制御することにより、容器保持孔２８２に保持される反応容器３００に照射部２５０からの励起光を照射する。

＜実施の形態３＞
図９は、核酸増幅検査装置２００の他の一例を示すブロック図である。図９の例では、核酸増幅検査装置２００のうち、反応促進部２９０の構成の概略を示している。
図１０は、複数の励起光照射部を含む照射部２５０および複数の蛍光検出部を含む検出部２６０の構成の他の一例を示す図である。
図９に示すように、実施の形態３の核酸増幅検査装置２００は、照射部２５０により二波長の励起光を反応容器３００に照射する。検出部２６０は、４つの蛍光検出部を含む。例えば、４つの蛍光検出部のそれぞれは、特定の波長の蛍光を検出するように構成されている。
図１０に示すように、検出部２６０は、第１蛍光検出部２６１と、第２蛍光検出部２６２と、第３蛍光検出部２６６と、第４蛍光検出部２６７と、ダイクロイックミラー２６３と、ダイクロイックミラー２６８と、ダイクロイックミラー２６９とを含む。第３蛍光検出部２６６は、検出器２６６Ａと、凸レンズ２６６Ｂと、バンドパスフィルタ２６６Ｃとを含む。第４蛍光検出部２６７は、検出器２６７Ａと、凸レンズ２６７Ｂと、バンドパスフィルタ２６７Ｃとを含む。
検出部２６０において、反応容器３００に励起光が照射されることにより生じる蛍光は、レンズ２６５を介して検出部２６０に入射する。検出部２６０に入射する蛍光は、ダイクロイックミラー２６８により、特定の波長の光が反射されてダイクロイックミラー２６９に向かい、その他の波長の光はダイクロイックミラー２６８を透過して第４蛍光検出部２６７に入射する。ダイクロイックミラー２６９は、特定の波長の光を反射して第３蛍光検出部２６６に入射させ、その他の波長の光を透過させてダイクロイックミラー２６３に向かわせる。ダイクロイックミラー２６３は、特定の波長の光を反射して第２蛍光検出部２６２に入射させ、その他の波長の光を第１蛍光検出部２６１に入射させる。
このように、検出部２６０が４つの蛍光検出部を備えることにより、同一の反応容器中で４種のＤＮＡ配列を同時に増幅検出することが可能となる。

実施の形態１および２では、核酸増幅検査装置２００が、２つの励起光照射部および２つの蛍光検出部を備える例を、実施の形態３では、核酸増幅検査装置２００が、２つの励起光照射部および４つの蛍光検出部を備える例をそれぞれ示したが、励起光照射部および蛍光検出部の個数は複数つまり２つ以上であれば特に限定されず、例えば（１）２つの励起光照射部および２つの蛍光検出部、（２）２つの励起光照射部および３つの蛍光検出部、（３）２つの励起光照射部および４つの蛍光検出部、（４）３つの励起光照射部および３つの蛍光検出部、（５）３つの励起光照射部および４つの蛍光検出部、（６）３つの励起光照射部および５つの蛍光検出部、（７）３つの励起光照射部および６つの蛍光検出部、（８）４つの励起光照射部および４つの蛍光検出部、（９）４つの励起光照射部および５つの蛍光検出部、（１０）４つの励起光照射部および６つの蛍光検出部、（１１）４つの励起光照射部および７つの蛍光検出部、（１２）４つの励起光照射部および８つの蛍光検出部が挙げられる。
１つの励起光照射部および１つの蛍光検出部、または２つの励起光照射部および１つの蛍光検出部の場合、同一の反応容器中で複数の配列を同時に増幅検出すること（所謂、マルチプレックスＰＣＲ）が不可能である。また、１つの励起光照射部および２つの蛍光検出部の場合、前記複数の蛍光物質に対してそれぞれ最適な波長の励起光を照射することができず、どちらか一方の測定の再現性が著しく低下する恐れがある。

励起光照射部の個数と蛍光検出部の個数の比は１：１〜１：２が好ましい。励起光照射部の個数と蛍光検出部の個数の比が、１：１より小さい（例えば４つの励起光照射部および２つの蛍光検出部の場合）と、反応液中に４種の蛍光物質があり、その蛍光物質に最適な４波長の励起光を当てることで、４波長の蛍光を発したとしても、検出は２波長分しかできないため、４種の蛍光物質の内、２種の蛍光物質は測定不能となってしまい好ましくない。一方、励起光照射部の個数と蛍光検出部の個数の比が、１：２より大きい（例えば２つの励起光照射部および６つの蛍光検出部の場合）と、反応液中に６種の蛍光物質があり、前記６種の蛍光色素を２波長の励起光で全て励起しなければならず、測定の再現性が著しく低下する恐れがある。

＜変形例＞
複数の励起光照射部の具体的な配置、および、複数の蛍光検出部の具体的な配置は、実施の形態で説明したものに限られない。また、反応液３１０に対する加熱および冷却方法も、実施の形態で説明したものに限られない。

本実施の形態に係る遺伝子解析装置、および遺伝子解析装置を構成する核酸増幅検査装置は、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供されることもある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 遺伝子解析装置、１００ 核酸抽出装置、２１０ 記憶部、２１１ 動作設定、２２０ 制御部、２２１ 駆動制御部、２２２ 温度調節部、２３０ 電源部、２３１ 半導体リレー、２５０ 照射部、２５１ 第１励起光照射部、２５２ 第２励起光照射部、２５３ ダイクロイックミラー、２５４ 凸レンズ、２５５ シリンドリカルレンズ、２６０ 検出部、２６１ 第１蛍光検出部、２６２ 第２蛍光検出部、２６３ ダイクロイックミラー、２６４ ミラー、２６５ レンズ、２６６ 第３蛍光検出部、２６７ 第４蛍光検出部、２６８ ダイクロイックミラー、２６９ ダイクロイックミラー、２７９ 回転盤、２８０ 保持盤、２８１ ヒーター、２８２ 容器保持孔、２９０ 反応促進部、２９１ 駆動部、２９２ 回転速度制御装置、２９７ 保持部、２９９ 空調部、２００ 核酸増幅検査装置、３００ 反応容器、３１０ 反応液、４００ タッチパネルディスプレイ。

Claims (10)

1. 反応液に励起光を照射することにより、前記反応液の核酸の検査をする検査装置であって、
   前記反応液が収容される複数の反応容器を保持する保持部と、
   前記反応容器に対して励起光を照射するように構成された複数の励起光照射部と、
   前記反応容器に対する前記励起光照射部の励起光の照射により生じる蛍光を検出するように構成された複数の蛍光検出部と、
   前記検査装置の動作を制御するように構成された制御部とを備え、
   前記複数の励起光照射部は、それぞれが発光部および予め定められた波長の励起光をカットする光学フィルタを備えており、各励起光照射部が、それぞれ異なる励起波長の励起光を照射するように構成されており、
   前記複数の蛍光検出部は、それぞれが検出器および光学フィルタを備えており、各蛍光検出部が、それぞれ異なる波長の蛍光を検出するように構成されており、
   前記複数の励起光照射部より、それぞれ異なる励起波長の励起光を前記反応容器に同時に照射するように構成されている、検査装置。
2. 前記複数の励起光照射部がそれぞれ照射する励起光の波長差が、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で構成されており、
   前記複数の蛍光検出部がそれぞれ検出する蛍光の波長差が、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲で構成されている、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記複数の励起光照射部および前記複数の蛍光検出部は、前記検査装置に固定されており、
   前記保持部は、前記反応容器を移動可能な機構を有しており、
   前記制御部は、前記保持部を駆動させることにより、前記反応容器を移動させるように構成されている、請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記保持部は、円盤形状であり、回転軸を有しており、前記制御部による駆動制御に従って前記回転軸を中心に前記反応容器が円周方向に移動可能に構成されている、請求項３に記載の検査装置。
5. 前記保持部は、前記反応容器を線上に往復移動可能な機構を有しており、前記制御部による駆動制御に従って前記反応容器が前記線上を往復移動可能に構成されている、請求項３に記載の検査装置。
6. 前記複数の励起光照射部および前記検出器の光学フィルタは、バンドパスフィルタを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記励起光照射部の光学フィルタは、バンドパスフィルタおよびショートパスフィルタを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 前記複数の励起光照射部の発光部は、それぞれが同種の複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 前記反応容器は、キャピラリー形状のものを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記励起光照射部は、前記反応容器の側面に対して励起光を照射可能に配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。