JP2022022551A - 核酸検出方法、核酸検出装置及びモジュール - Google Patents

核酸検出方法、核酸検出装置及びモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】多数の試料を待ち時間少なく処理することができるうえ、様々な検査要求に柔軟に対応することができ、なおかつ光学検出器の数を低減することができる核酸検出装置を提供する。【解決手段】核酸検出装置１は、試料を収容する複数のチューブ３０を収容可能な複数のモジュール１０を設置可能なモジュール設置部１１と、各々のモジュール１０のチューブ３０内の試料を核酸増幅に必要な温度に加温及び冷却する温度調整部５０と、モジュール設置部１１に設置されたモジュール１０毎に、温度調整部５０の温度調整によりチューブ３０の核酸増幅された試料の増幅核酸を検出可能であり、モジュール設置部１１に設置される複数のモジュール１０に対して共用される光学検出器１２と、光学検出器１２が、モジュール設置部１１に設置された複数のモジュール１０の各々に対しチューブ３０内の試料の増幅核酸を検出できるように、光学検出器１２とモジュール設置部１１を相対的に移動させる移動部１３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、核酸検出方法、核酸検出装置及びモジュールに関する。
一般的なＰＣＲ（polymerase chain reaction）測定装置では、試料を収容する多数のウェル（well）を備えたプレートを、加温・冷却機構を備えた装置にセットし、加温と冷却のサイクルを繰り返すことより増幅した核酸を光学的に検出する（例えば特許文献１参照）。
特許文献１には、図２８に示すように多数のウェル４００を備えたプレート４０１（例えば９６個のウェルのプレートなど）を用いることで、一度に多数の試料をバッチ処理する装置が開示されている。
特許文献２には、複数の処理モジュールを有し、それぞれの処理モジュールが独立してＰＣＲ測定を実施する装置が開示されている。図２９に示すように各処理モジュール５００には、逆転写反応や核酸増幅反応を含むＰＣＲ反応のための加温・冷却機構５０１に加えて、増幅した核酸を検出するための検出器５０２とＬＥＤ５０３が搭載されている。各処理モジュール５００は一度に一つの試料を測定するものである。この装置は１６個の処理モジュール５００を備えているため、１６個の試料について並行してＰＣＲ測定が可能となる。
特開２０１９－２１６７０４号公報 米国特許第６９４２９７１号明細書
ＣＯＶＩＤ－１９の世界的な流行により感染性ウイルスのＰＣＲ検査の需要が高まっている。ＰＣＲ検査の急激な需要の増加により、病院のみならず、空港のように大量の人の移動が発生する場所で大量の試料の検査要求が発生することが想定される。特に空港では多数の試料の検査要求が次々に発生するうえに、搭乗時刻が迫っている搭乗客の試料を、先に到着した搭乗客の試料に割り込んで測定するような検査要求が発生することが想定される。
しかしながら、特許文献１の測定装置は多数の試料をバッチ測定するものであるため、バッチ測定中に到着した試料は、このバッチ測定が終わるまで測定が始められない。
特許文献２の装置は、一つの試料の測定に一つの光学検出器を用いるため測定可能な試料の数に対して必要となる光学検出器の数が多い。各々の光学検出器は高価であるため装置のコストが高いうえに、装置サイズも大型化する。さらに一つ一つの光学検出器について定期的なメンテナンスが必要であるため、ユーザの負担も大きくなる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、様々な検査要求に柔軟に対応することができ、なおかつ光学検出器の数を低減することができる核酸検出方法、核酸検出装置及びモジュールを提供することをその目的とする。
本発明者らは、上述の課題について鋭意検討した結果、上述したような装置では、光学検出器が、一連のＰＣＲ工程における核酸増幅の反応サイクルの僅か一時点でのみ使用され、それ以外の時間は使われておらず、したがって稼働率が低いことに着目し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下の態様を含む。
図１、図２、図４、図７、及び図２７に示すように、本発明の一態様の核酸検出方法は、試料を収容する容器（３０）を保持可能な複数のモジュール（１０）をモジュール設置部（１１）に設置する設置工程と、モジュール設置部（１１）に設置された複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して核酸増幅サイクルを繰り返すように試料を温度調整する温度調整工程と、複数のモジュール（１０）に対して共用される光学検出器（１２）に対し、モジュール設置部（１１）を相対的に移動させ、光学検出器（１２）が試料の増幅核酸を検出可能になる位置に複数のモジュール（１０）のそれぞれを位置付ける移動工程と、光学検出器（１２）により、複数のモジュール（１０）に対し、試料の増幅核酸を検出する検出工程と、を有する。
本態様によれば、複数のモジュールに対して並列で増幅核酸の検出が行えるため、一つのモジュールに対する処理が終わったら、モジュール設置部に置かれた他のモジュールに対する検出が継続している間でも、待機している次のモジュールをモジュール設置部に設置して核酸検出を始めることができる。よって、様々な検査要求に対して柔軟に対応することができる。さらに、本態様によれば、光学検出器（１２）が複数のモジュールに対して共用されるため、一つの試料の測定に一つの光学検出器を用いる従来技術に比べて、測定できる試料の数に対する光学検出器（１２）の数を低減することができ、この結果、装置のコストを低減し、装置サイズも小型化することができる。また、光学検出器（１２）が共用であるため、光学検出器（１２）の定期的なメンテナンスも低減することができ、ユーザの負担も低減することができる。
図１、図７、図１９及び図２０に示すように、温度調整工程において、光学検出器（１２）により、複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して核酸増幅サイクル（Ｃ）の特定のタイミングで増幅核酸を検出し、当該検出を核酸増幅サイクル（Ｃ）の繰り返しに応じて所定回数行い、なおかつ、複数のモジュール（１０）のうち所定のモジュール（１０）に対する増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、複数のモジュール（１０）のうち他のモジュール（１０）に対する増幅核酸の検出を行うようにしてもよい。
本態様によれば、光学検出器（１２）の稼働率が上がり、より少ない光学検出器（１２）でより効率的に試料の核酸検出を行うことができる。
図１及び図１９に示すように、温度調整工程において、繰り返しの核酸増幅サイクル（Ｃ）の起点が複数のモジュール（１０）のそれぞれでずれるように温度調整するようにしてもよい。
本態様によれば、各々のモジュール（１０）に保持された容器（３０）に収容されている試料の核酸検出を核酸増幅サイクルの特定のタイミングで行う場合において、当該各モジュール（１０）の核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて効率的に試料の核酸検出を行うことができる。
図３に示すように、温度調整工程は、複数のモジュール（１０）のそれぞれに設けられた温度調整部（５０）により行うようにしてもよい。
本態様によれば、モジュール（１０）毎に個別のタイミングで温度調整を行うことができる。この結果、複数のモジュール（１０）のそれぞれに保持された容器（３０）に収容されている試料の核酸増幅のタイミングや核酸検出タイミングの自由度が上がり、核酸検出装置（１）における効率的な核酸検出を実現することができる。
図２３に示すように、温度調整工程は、モジュール設置部（１１）に設けられた温度調整部（５０）により行うようにしてもよい。本態様によれば、温度調整部（５０）の設置の自由度があがり、温度調整部（５０）を設置しやすくなる。
図１に示すように、温度調整工程において、複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して、異なる設定温度で昇温と降温を実行させてもよい。
本態様によれば、モジュール（１０）毎に異なる検査項目に応じた温度調整を行うことができる。この結果、モジュール（１０）毎に異なる検査項目における核酸検出を効率的に実現することができる。
図１及び図２５に示すように、核酸検出方法は、搬送装置（１５）により、モジュール設置部（１１）に複数のモジュール（１０）のそれぞれを設置し、及び／又は、モジュール設置部（１１）に設置された複数のモジュール（１０）のそれぞれを取り出す工程をさらに有するようにしてもよい。
本態様によれば、モジュール設置部（１１）に対する複数のモジュール（１０）のそれぞれの設置、取出しを短時間で正確に行うことができる。
図２及び図１８に示すように、モジュール設置部（１１）は、複数のモジュール（１０）のそれぞれを円の周方向に並べて設置するものであり、移動工程は、光学検出器（１２）とモジュール設置部（１１）を円の周方向に相対的に移動させるようにしてもよい。
本態様によれば、複数のモジュール（１０）に対する核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて好適に行うことができる。また、モジュール設置部（１１）が複数のモジュール（１０）を円の周方向に並べて配置できるので、モジュール設置部（１１）を小型化することができ、また複数のモジュール（１０）の設置や取り出しを効率的に行うことができる。
図２５、図２６及び図２７に示すように、モジュール設置部（１１）は、複数のモジュール（１０）のそれぞれを直線方向に並べて設置するものであり、移動工程は、光学検出器（１２）とモジュール設置部（１１）を直線方向に相対的に移動させるようにしてもよい。
本態様によれば、複数のモジュール（１０）に対する核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて好適に行うことができる。
図８、図９及び図１４に示すように、モジュール設置部（１１）に複数のモジュール（１０）のそれぞれが配置される前に、容器（３０）内の試料の逆転写反応が行われているようにしてもよい。
本態様によれば、モジュール設置部（１１）において試料の核酸増幅反応及び核酸検出を直ちに行うことができる。また、逆転写反応が既に行われており、モジュール設置部（１１）において多数の試料の核酸検出を連続的に行うことができるので、高いスループットを実現することができる。
図１、図２、図４、図７、図２５及び図２６に示すように、本発明の他の態様に係る核酸検出装置（１）は、試料を収容する容器（３０）を保持可能な複数のモジュール（１０）と、複数のモジュール（１０）を設置可能なモジュール設置部（１１）と、モジュール設置部（１１）に設置された複数のモジュール（１０）に対して共用され、容器（３０）に収容された試料の増幅核酸を検出する検出光学検出器（１２）と、光学検出器（１２）がモジュール設置部（１１）に設置された複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して容器内の試料の増幅核酸を検出できるように、光学検出器（１２）とモジュール設置部（１１）を相対的に移動させる移動部（１３）と、を備え、複数のモジュール（１０）およびモジュール設置部（１１）の少なくとも一方が、容器に収容された試料の核酸を増幅する温度調節部を備える。
本態様によれば、複数のモジュールに対して並列で増幅核酸の検出が行えるため、一つのモジュールに対する処理が終わったら、モジュール設置部に置かれた他のモジュールに対する検出が継続している間でも、待機している次のモジュールをモジュール設置部に設置して核酸検出を始めることができる。よって、様々な検査要求に対して柔軟に対応することができる。さらに、本態様によれば、光学検出器（１２）が複数のモジュールに対して共用されるため、一つの試料の測定に一つの光学検出器を用いる従来技術に比べて、測定できる試料の数に対する光学検出器（１２）の数を低減することができ、この結果、装置のコストを低減し、装置サイズも小型化することができる。また、光学検出器（１２）が共用であるため、光学検出器（１２）の定期的なメンテナンスも低減することができ、ユーザの負担も低減することができる。
図１、図５、図１９及び図２０に示すように、核酸検出装置（１）は、制御部（１４、６２）をさらに備え、制御部（１４、６２）は、複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して核酸増幅サイクル（Ｃ）を繰り返すように試料を温度調整するように温度調整部（５０）を制御し、複数のモジュール（１０）のそれぞれに対して核酸増幅サイクル（Ｃ）の特定のタイミングで増幅核酸を検出し、当該検出を核酸増幅サイクル（Ｃ）の繰り返しに応じて所定回数行い、なおかつ、複数のモジュール（１０）のうち所定のモジュール（１０）に対する増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、複数のモジュール（１０）のうち他のモジュール（１０）に対する増幅核酸の検出を行うように移動部（１３）および光学検出器（１２）を制御してもよい。
本態様によれば、光学検出器（１２）の稼働率が上がり、より少ない光学検出器（１２）でより効率的に試料の核酸検出を行うことができる。
図１、図５、図１９及び図２０に示すように、制御部（１４、６２）は、繰り返しの核酸増幅サイクル（Ｃ）の起点が複数のモジュール（１０）のそれぞれでずれるように温度調整するように温度調整部（５０）を制御してもよい。
本態様によれば、各々のモジュール（１０）の核酸検出を核酸増幅サイクルの特定のタイミングで行う場合において、当該各モジュール（１０）の核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて効率的に試料の核酸の検出を行うことができる。
図３に示すように、温度調整部（５０）は、モジュール（１０）に設けられていてもよい。
本態様によれば、モジュール（１０）毎に個別のタイミングで温度調整を行うことができる。この結果、モジュール（１０）の試料の核酸増幅のタイミングや核酸検出タイミングの自由度が上がり、核酸検出装置（１）における効率的な核酸検出を実現することができる。
図２３に示すように、温度調整部（５０）は、モジュール設置部（１１）に設けられていてもよい。
本態様によれば、温度調整部（５０）の設置の自由度があがり、温度調整部（５０）を設置しやすくなる。
図１及び図２５に示すように、核酸検出装置（１）は、モジュール設置部（１１）に複数のモジュール（１０）のそれぞれを設置し、及び／又は、モジュール設置部（１１）に設置された複数のモジュール（１０）のそれぞれを取り出す搬送装置（１５）を、さらに備えていてもよい。
本態様によれば、モジュール設置部（１１）に対するモジュール（１０）の設置、取出しを短時間で正確に行うことができる。
図８、図９及び図１４に示すように、搬送装置（１５）は、逆転写反応が行われた試料を収容した容器（３０）を保持し複数のモジュール（１０）のそれぞれをモジュール設置部（１１）に設置してもよい。
本態様によれば、核酸検出装置（１）において試料の核酸増幅及び核酸検出を直ちに行うことができる。また、逆転写反応が既に行われており、モジュール設置部（１１）において多数の試料の核酸検出を連続的に行うことができるので、高いスループットを実現することができる。
図２及び図１８に示すように、モジュール設置部（１１）は、複数のモジュール（１０）のそれぞれを円の周方向に並べて設置するものであり、移動部（１３）は、光学検出器（１２）とモジュール設置部（１１）を円の周方向に相対的に移動させるものであってもよい。
本態様によれば、複数のモジュール（１０）に対する核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて好適に行うことができる。また、モジュール設置部（１１）が複数のモジュール（１０）を円の周方向に並べて配置できるので、モジュール設置部（１１）を小型化することができ、また複数のモジュール（１０）の設置や取り出しを効率的に行うことができる。
図２５、図２６及び図２７に示すように、モジュール設置部（１１）は、複数のモジュール（１０）のそれぞれを直線方向に並べて設置するものであり、移動部（１３）は、光学検出器（１２）とモジュール設置部（１１）を直線方向に相対的に移動させるものであってもよい。
本態様によれば、複数のモジュール（１０）に対する核酸検出を共用の光学検出器（１２）を用いて好適に行うことができる。
図３、図４及び図５に示すように、本発明の他の態様のモジュール（１０）は、本体（２０）と、本体（２０）の表面に設けられ、核酸増幅が行われる試料を収容した容器（３０）を収容可能な収容部（４０）と、本体（２０）に設けられ、収容部（４０）に収容された容器（３０）の試料の温度調整を行う温度調整部（５０）と、を備え、温度調整部（５０）は、熱源（６０）と、モジュール制御部（６２）と、温度センサ（６１）を有する。
本態様によれば、モジュール（１０）単位で所定のタイミングで温度調整を適切に行うことができる。
図３及び図５に示すように、モジュール（１０）は、外部と通信するための通信部（５１）を、さらに備えていてもよい。
本態様によれば、例えばモジュール（１０）と核酸検出装置（１）の装置本体との間で通信を行い、モジュール（１０）における温度調整を好適に行うことができる。
本発明によれば、光学検出器の数を抑えつつ、全体の試料に対する測定が終わる前に次の試料の測定を開始できるため、様々な検査要求に柔軟に対応することができる、核酸検出方法、核酸検出装置、及びモジュールを提供することができる。
図１は第１の実施の形態における核酸検出装置の構成の概略を示す説明図である。 図２は筐体を外した核酸検出装置を示す説明図である。 図３はモジュールの斜視図である。 図４は、一連のチューブの斜視図である。 図５は装置制御部のブロック図である。 図６は上方から見た装置本体の構成を示す説明図である。 図７は光学検出器の内部構成を示す説明図である。 図８は装置制御部の主な動作の一例を示すフロー図である。 図９は装置制御部の詳細な動作の一例を示すフロー図である。 図１０は装置制御部の詳細な動作の一例を示すフロー図である。 図１１は装置制御部の詳細な動作の一例を示すフロー図である。 図１２は装置制御部の詳細な動作の一例を示すフロー図である。 図１３は装置制御部の詳細な動作の一例を示すフロー図である。 図１４はモジュールの主な動作の一例を示すフロー図である。 図１５はモジュール設置部にモジュールが設置された状態を示す説明図である。 図１６は核酸増幅サイクルの一例を示す説明図である。 図１７は核酸増幅サイクルにおける光学検出タイミングを示す説明図である。 図１８は８個のモジュールをモジュール設置部に設置した状態を示す説明図である。 図１９は複数のモジュールの核酸増幅サイクルを示す説明図である。 図２０は複数のモジュールの核酸増幅サイクルにおける光学検出タイミングを示す説明図である。 図２１は蛍光強度に基づく核酸増幅曲線と閾値との関係を示す説明図である。 図２２は１５個のモジュールを設置可能なモジュール設置部を示す説明図である。 図２３は温度調整部がモジュール設置部にある場合の装置本体の構成を示す説明図である。 図２４（ａ）は複数のモジュール設置部を高さ方向に重ねて設けた核酸検出装置の構成の概略を示す斜視図であり、図２４（ｂ）は、当該核酸検出装置の側面図である。 図２５は第２の実施の形態における核酸検出装置の構成の概略を示す説明図である。 図２６は上方からみた核酸検出装置を示す説明図である。 図２７は筐体を外した核酸検出装置を示す説明図である。 図２８は従来技術のプレートを示す。 図２９は従来技術の処理モジュールを示す。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本実施の形態では、ＰＣＲ検査の試料をモジュール単位で核酸増幅させ、その核酸を検出する核酸検出装置について説明する。本実施形態が好適に適用できる試料の種類は、特に限定されないが、被検者から採取された臨床検体が好ましい。特に感染性ウイルスの検査に用いられる臨床検体が好ましい。感染性ウイルスの一例は、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２である。臨床検体の好ましい例は、咽頭拭い液、鼻孔拭い液、鼻汁、唾液、喀痰、うがい液などの呼吸系由来の検体である。臨床検体の他の例は、全血、血清、血漿、脳脊髄液（ＣＳＦ）、胸水、腹水、心嚢液、関節液、尿、便である。
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように核酸検出装置１は、複数のモジュール１０と、モジュール設置部１１と、光学検出器１２と、移動部１３と、ＣＰＵ１４及び搬送装置１５等を備えている。
＜モジュール＞
モジュール１０は、ＰＣＲ検査の試料を収容する複数の容器を収容可能なものである。モジュール１０は、例えば図２及び図３に示すように、搬送装置１５で搬送可能な形状である例えば直方体形状の本体２０を有している。図２は、後述の装置本体８０の筐体８１を取り外した状態の核酸検出装置１の構成を示す説明図である。図３は、モジュール１０の斜視図である。
図３に示すように本体２０の上面には、例えば複数の容器である一連のチューブ３０を収容する凹状の収容部４０が設けられている。図４に示すように一連のチューブ３０は８個の容器からなる。チューブ３０は透光性の素材からなる。本体２０は、その上面を覆う蓋４１が設けられている。蓋４１は、閉めたときに収容部４０に収容されたチューブ３０を押さえことができる。蓋４１には、一連のチューブ３０の頭部を露出させるための孔４２が形成されている。本体２０の上面には、蓋４１の開閉を検知するための蓋センサ５３が設けられている。蓋センサ５３は、蓋４１が閉じられたときに蓋４１と接触して検知信号を出力するセンサである。また本体２０の例えば下面には、放熱を迅速に行うためのヒートシンク４３が設けられている。なお、本明細書における「上」、「下」は、図１乃至図３に示すような核酸検出装置１の通常の使用状態の姿勢を基準にする。
例えば図３及び図５に示すようにモジュール１０は、収容部４０のチューブ３０内の試料を加温及び冷却する温度調整部５０及び通信部５１を備えている。
温度調整部５０は、例えば図５に示すように熱源６０と、温度センサ６１と、モジュール制御部６２を備えている。
熱源６０は、例えば給電により昇温及び降温するペルチェ素子である。熱源６０は、ＰＣＲ検査の逆転写反応及び核酸増幅反応に必要な温度範囲で昇温及び降温することができる。熱源６０は、本体２０の内部に設けられている。
温度センサ６１は、例えば収容部４０の一連のチューブ３０内の試料の温度を検出する熱電体である。なお、温度センサ６１は、サーミスタや白金抵抗素子であってもよい。
モジュール制御部６２は、例えば温度センサ６１の検出結果に基づいて熱源６０を制御する電子機器である。モジュール制御部６２は、プログラマブルロジック回路であり、例えばＦＰＧＡである。モジュール制御部６２は、所定のプログラムを実行し熱源６０を制御して、試料をＰＣＲ検査の逆転写反応や核酸増幅反応に必要な温度に温度調整することができる。また、モジュール制御部６２は、核酸増幅処理において後述の複数の核酸増幅サイクルＣで試料の温度を昇降させることができる。
通信部５１は、無線通信素子である。通信部５１は、ＣＰＵ１４との間でデータの送受信が可能である。無線通信の方式は特に限定されないが、ＷＩＦＩのようにネットワーク経由での無線通信でもよいし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のようにネットワークを経由しない無線通信でもよい。モジュール制御部６２は、通信部５１を介してＣＰＵ１４と通信することで、ＣＰＵ１４に対して信号を送信し、またはＣＰＵ１４から信号を受信することができる。
上記モジュール１０は、複数用意され、各々のモジュール１０において一連のチューブ３０を収容しチューブ３０内の試料を温度調整することができる。
＜装置本体＞
図１に示すように核酸検出装置１は、例えばテーブル７０を有し、そのテーブル７０上に装置本体８０を有している。装置本体８０は、例えば筐体８１で覆われている。モジュール設置部１１と、光学検出器１２及び移動部１３は、装置本体８０に設けられている。テーブル７０の上には、複数のモジュール１０が配置されている。
図２及び図６に示すようにモジュール設置部１１は、例えば円盤状の回転テーブル９０と、回転テーブル９０上に配置された複数、例えば８つのモジュール載置部９１を有している。各モジュール載置部９１は、回転テーブル９０の中央から径方向に放射状に延びている。各モジュール載置部９１には、モジュール１０の長手方向を径方向に向けた状態で載置することができる。モジュール載置部９１は、回転テーブル９０の中央を中心とする円の周方向Ｒに等間隔で配置されている。すなわち、モジュール設置部１１は、８個のモジュール載置部９１を周方向Ｒに４５度間隔で備えている。なお、モジュール載置部９１は、例えばモジュール１０を位置決めする溝などの形状を有していてもよい。また、モジュール載置部９１は、装置本体からモジュール１０に給電するための端子を備えていてもよい。
なお、本実施の形態では、図６に示すようにモジュール設置部１１を上方から見て、搬送装置１５によりモジュール１０が搬入出されるモジュール載置部９１の位置を原点位置Ｐ１とし、右回りに４５度ずつ回転した位置を、Ｐ２（原点位置Ｐ１から４５度回転）、Ｐ３（原点位置Ｐ１から９０度回転）、Ｐ４（原点位置Ｐ１から１３５度回転）、Ｐ５（原点位置Ｐ１から１８０度回転）、Ｐ６（原点位置Ｐ１から２２５度回転）、Ｐ７（原点位置Ｐ１から２７０度回転）、Ｐ８（原点位置Ｐ１から３１５度回転）とする。
図２及び図６に示すように光学検出器１２は、モジュール設置部１１の回転テーブル９０上に一つ設けられている。光学検出器１２は、回転テーブル９０の中央から径方向の外方に延びた形状を有し、一つのモジュール載置部９１（モジュール載置部９１のモジュール１０）に対応している。光学検出器１２は、モジュール載置部９１が下方に位置したときに、モジュール載置部９１のモジュール１０にある一連のチューブ３０の複数の容器に収容された複数の試料の核酸増幅に伴う蛍光を検出することができる。すなわち、光学検出器１２は、モジュール単位で複数の試料の核酸増幅に伴う蛍光を検出することができ、８つのモジュール１０に対して共用されている。光学検出器１２は、特に限定されるものではないが、上方から見てモジュール設置部１１の位置Ｐ８（図６に示す）に設けられている。
図２に示すように装置本体８０は、例えば回転テーブル９０の中央に位置する中央柱１００と、中央柱１００の上部から径方向の外向に向かって延びる支持部１０１を有している。光学検出器１２は、支持部１０１に支持され、中央柱１００に対し固定されている。
図５及び図７に示すように光学検出器１２は、光源部１１０と光検出部１１１を有している。光学検出器１２は、光源部１１０から一連のチューブ３０の試料に光を照射し、その光によって生じた試料の核酸の蛍光を光検出部１１１で検出することができる。光源部１１０は、回転テーブル９０の径方向に沿って一列に配置された複数の発光素子、例えば、ＬＥＤを備える。光検出部１１１は、光源部１１０と同様、回転テーブル９０の径方向に沿って一列に配置された複数の受光素子、例えば、フォトダイオードを備える。一つの発光素子と一つの受光素子はペアで配置されており、発光素子が照射した光によって生じた蛍光をペアとなる受光素子によって検出する。
移動部１３は、図２に示すように装置本体８０に設けられている。移動部１３は、光学検出器１２に対しモジュール設置部１１の回転テーブル９０を相対的に回転駆動させる。移動部１３は、図５に示すように例えば回転テーブル９０を回転駆動するモータ１２０と、エンコーダ１２１と、モータドライバ１２２を有している。エンコーダ１２１は、回転テーブル９０の回転角を検出する。モータドライバ１２２は、モータ１２０の回転速度や回転回数を制御する。
ＣＰＵ１４は、光学検出器１２と、移動部１３と、温度調整部５０及び搬送装置１５等の動作を制御する。ＣＰＵ１４は、表示部１３０と、入力部１３１と、通信部１３４とバスによって接続されている。ＣＰＵ１４は、入力部１３１から入力された情報に基づいて、所定のプログラムを実行し、通信部１３４を通じて光学検出器１２及び移動部１３等と制御信号を通信して、光学検出器１２及び移動部１３等の動作を制御する。よって、ＣＰＵ１４は、例えば移動部１３によりモジュール設置部１１を所定の速度で回転させ、光学検出器１２の光源部１１０を所定のタイミングで発光させて、モジュール設置部１１の各モジュール１０に収容された一連のチューブ３０内の複数の容器内の試料の核酸増幅に伴う蛍光を光検出部１１１によって検出することができる。
図１及び図２に示す搬送装置１５は、例えば多関節型の搬送ロボットであり、先端部にモジュール１０を保持して搬送する搬送アーム１４０を備えている。搬送装置１５は、例えばテーブル７０上にある複数のモジュール１０から一つのモジュール１０を保持して搬送しモジュール設置部１１のモジュール載置部９１に載置したり、モジュール載置部９１にあるモジュール１０を保持してモジュール設置部１１から搬出することができる。例えば搬送装置１５は、特定の位置（原点位置Ｐ１）にあるモジュール載置部９１に対しモジュール１０を出し入れすることができる。搬送装置１５の動作は、例えばＣＰＵ１４によって制御される。テーブル７０上に配置される個々のモジュール１０には予め固有のＩＤが割り当てられており、ユーザは、ＩＤに応じてモジュール１０を予め決められたモジュール設置位置に設置する。搬送装置１５は、モジュールＩＤを特定して認識することで、テーブル７０上の特定のモジュール設置位置にある特定のモジュール１０を保持してモジュール載置部９１に載置したり、処理が完了したモジュール１０を、そのモジュールのＩＤに応じて元のモジュール設置位置に戻すことができる。
＜核酸検出装置１の動作＞
次に、核酸検出装置１の動作について説明する。図８は核酸検出装置１におけるＣＰＵ１４の主な動作の一例を示すメインルーチンのフロー図であり、図９～図１３は、図８に含まれるサブルーチンのフロー図である。図１４は核酸検出装置１におけるモジュール１０のモジュール制御部６２の主な動作の一例を示すフロー図である。
核酸検出装置１は、主に、ＰＣＲ検査の試料に対し逆転写処理と核酸増幅処理を行い、核酸増幅処理では増幅した核酸を検出する。以下、核酸検出装置１の動作の一例を説明する。
核酸検出装置１が起動し、核酸検出装置１の動作が開始されると、先ず、ＣＰＵ１４が移動部１３を制御して、図２に示すモジュール設置部１１の回転テーブル９０の回転を開始する（図８のＳ１）。回転テーブル９０は、一定速度での等速回転ではなく、原点位置Ｐ１を起点に４５度ずつ回転し、４５度回転する度に一時停止するように制御されている。これにより、回転テーブル９０の各モジュール載置部９１は、各位置Ｐ１～Ｐ８で一旦停止するように間欠的に回転する。Ｓ１において回転テーブル９０の回転が開始されると、それ以降は、所定の周期にしたがって４５度ずつ間欠回転が行われる。以下、図８のＳ２～Ｓ７の処理は、回転テーブル９０の周期的な回転と並行して実行される。
次に、図８のＳ２において、ＣＰＵ１４は、逆転写処理を実行する。図９は逆転写処理のサブルーチンを示すフロー図である。ＣＰＵ１４は、図９のＳ２１において、未検査の試料が収容された一連のチューブ３０の識別情報（ＩＤ）を、入力部１３１を介して受け付ける。チューブ３０の識別情報は、ユーザが入力部１３１に設けられたキーボードを介して手動で入力するか、またはチューブ３０に貼られた機械可読コードを入力部１３１に設けられたコードリーダによって読み取ることでＣＰＵ１４に入力される。ＣＰＵ１４は、入力部１３１を介して、使用するモジュール１０の指定を受け付ける（図９のＳ２２）。具体的には、ユーザは、モジュール１０に予め割り当てられた固有のＩＤを入力部１３１を介して入力することで、ＣＰＵ１４にモジュールＩＤが入力される。このとき、ＣＰＵ１４が、チューブ３０の識別情報とモジュール１０の識別情報を関連付けて記憶部に記憶する。ＣＰＵ１４は、図９のＳ２２においてモジュールＩＤの指定を受け付けると、記憶部内に作成した使用中モジュールリストに、指定されたモジュールＩＤを登録し、指定されたモジュールＩＤに対応する特定のモジュール１０に対して登録通知を送信する（図９のＳ２３）。
次に図１４を参照する。モジュール制御部６２は、図１４のＴ１において、ＣＰＵ１４からの登録通知を受け取ったか否かを判定する（図１４のＴ１）。モジュール制御部６２がＣＰＵ１４からの登録通知を受け取ると（Ｔ１においてＹＥＳ）、モジュール制御部６２は、蓋４１が閉じられたか否かを判定する（図１４のＴ２）。図９のＳ２２においてモジュール１０がユーザによって指定され、試料が収容された一連のチューブ３０が、指定されたモジュール１０の収容部４０に収容されて、ユーザによって蓋４１が閉じられると、蓋センサ５３は蓋が閉じられたことを検知し、Ｔ２においてＹＥＳとなる。図１４のＴ３において、モジュール制御部６２は、通信部５１を介して、チューブ３０の収容（試料の収容）が完了したことを示す収容完了信号をＣＰＵ１４に送信する（図１４のＴ３）。
図９に戻って、ＣＰＵ１４は、モジュール１０からチューブ３０の収容完了信号を受信し（図９のＳ２４）、次に逆転写処理を開始する信号をモジュール１０に対し送信する（図９のＳ２５）。
再び図１４を参照する。モジュール制御部６２は、Ｔ４において逆転写処理開始信号をＣＰＵ１４から受信したか否かを判定する（図１４のＴ４）。モジュール１０が逆転写処理の開始信号を受信すると（Ｔ４においてＹＥＳ）、モジュール制御部６２は、逆転写処理を開始する（図１４のＴ５）。逆転写処理では、熱源６０により試料が一定時間４５℃程度に加温される。加温により試料に含まれる逆転写酵素により、試料中の核酸の逆転写反応が進行する。逆転写処理が終了すると、モジュール制御部６２は、通信部５１により逆転写処理が終了したことを示す信号をＣＰＵ１４に送信する（図１４のＴ６）。モジュール制御部６２は、ＣＰＵ１４に逆転写処理終了信号を送信すると、熱源６０を制御して試料を高温状態の９５℃に加温し、後述するように、ＣＰＵ１４から核酸増幅サイクル開始信号を受信するまで９５℃の高温状態を維持する。この場合、核酸増幅サイクルの開始時の試料の温度が安定する。
図９に戻って、ＣＰＵ１４は、逆転写処理終了信号をモジュール制御部６２から受信する（図９のＳ２６）。ＣＰＵ１４は、逆転写処理終了信号を受信したモジュール１０のモジュールＩＤを、記憶部内に作成された待機リストに登録する（図９のＳ２７）。待機リストは、モジュール設置部１１への投入を待機しているモジュール１０のリストである。Ｓ２７の処理が終了するとＣＰＵ１４は図８のメインルーチンに処理を戻し、Ｓ３へ処理を進める。
再び図１４を参照する。モジュール制御部６２は、図１４のＴ７において、ＣＰＵ１４から核酸増幅サイクルの開始信号を受信すると、核酸増幅サイクルを開始する（図１４のＴ８）。具体的には、モジュール制御部６２が、図１６に示すような９５℃への加温と、６０℃への冷却からなる核酸増幅サイクルＣを所定回数繰り返すように試料の温度を調整する。１回の核酸増幅サイクルＣは７５秒周期であり、モジュール制御部６２は、内部クロックにしたがって、７５秒間隔の所定タイミングで加温し、所定タイミングで冷却するよう、熱源６０を制御する。この核酸増幅サイクルＣの繰り返しは、例えば４０回行われる。モジュール制御部６２は、このサイクル数をカウントしており、サイクル数が４０に達すると（Ｔ９においてＹＥＳ）、処理をＴ１０に進めてサイクル終了信号をＣＰＵ１４に送信する（Ｔ１０）。図１７に示すように核酸増幅サイクルＣの一回の周期Ｈ（７５秒）は、回転テーブル９０の周期（回転テーブル９０が１周するのに要する時間：７５秒）に合わせられている。つまり、モジュール１０が回転テーブル９０により中央柱１００の周りを７５秒で一周する度に、モジュール１０においても、７５秒で１回の核酸増幅サイクルＣが行われる。回転テーブル９０上の８つのモジュール載置部９１は、回転テーブル９０の上で４５度ずつずれて配置されており、個々のモジュール載置部９１は７５秒掛けて１周するため、７５／８＝９．３７５秒間隔で、それぞれのモジュール設置部９１が、順次原点位置Ｐ１に配置される。図１３のＳ６１に示すとおり、モジュール１０は、原点位置Ｐ１にあるときに核酸増幅サイクル開始信号に応答して、核酸増幅サイクルＣが開始され、一周して原点位置Ｐ１に戻ったときに、各回の核酸増幅サイクルＣが終了するように制御される。したがって、各モジュール載置部９１に設置されたモジュール１０の核酸増幅サイクルＣは、９．３７５秒ずつ位相がずれることになる（図２０参照）。
ＣＰＵ１４は、図８のＳ３において、モジュール投入処理を実行する。モジュール投入処理のサブルーチンについて、図１０を参照する。ＣＰＵ１４は、待機リストにモジュールＩＤが登録されているか否かを判定する（Ｓ３１）。次に、ＣＰＵ１４は、モジュール設置部１１の原点位置Ｐ１にある、或いは次にモジュール設置部１１の原点位置Ｐ１にくるモジュール載置部９１にモジュールがあるかないかを確認する（図１０のＳ３２）。モジュールがない場合には、ＣＰＵ１４は搬送装置１５に対して指令を送信し、搬送装置１５がモジュール１０を保持し、図１５に示すように原点位置Ｐ１にあるモジュール載置部９１に搬送する（図１０のＳ３３）。ＣＰＵ１４は、モジュール載置部９１とモジュールＩＤとを関連付けて記憶する（図１０のＳ３４）。Ｓ３４の処理が終了すると、ＣＰＵ１４は、処理を図８のメインルーチンに戻し、Ｓ４に処理を進める。
ＣＰＵ１４は、図８のＳ４において核酸増幅サイクル開始処理を実行する。核酸増幅サイクル開始処理のサブルーチンについて、図１１を参照する。ＣＰＵ１４は、原点位置Ｐ１にあるモジュール１０が２周目であるか否かを判定する（Ｓ４１）。Ｓ４１においてＹＥＳの場合、ＣＰＵ１４は、モジュール１０に対し、核酸増幅処理の核酸増幅サイクルの開始を指示する信号を送信する（Ｓ４２）。なお、核酸増幅サイクルの開始タイミングは、特に限定されるものではないが、例えばモジュール１０が原点位置Ｐ１から次の位置Ｐ２に動き出すタイミングに同期させてもよい。ＣＰＵ１４は、Ｓ４１の処理を終えると図８のメインルーチンに処理を戻す。
再び図１４を参照する。モジュール制御部６２は、図１４のＴ７において、ＣＰＵ１４から核酸増幅サイクルの開始信号を受信すると、核酸増幅サイクルを開始する（図１４のＴ８）。具体的には、温度調整部５０が、図１６に示すような９５℃への加温と、６０℃への冷却からなる核酸増幅サイクルＣを所定回数繰り返すように試料の温度を調整する。この核酸増幅サイクルＣの繰り返しは、例えば４０回行われる。モジュール制御部６２は、このサイクル数をカウントしており、サイクル数が４０に達すると（Ｔ９においてＹＥＳ）、処理をＴ１０に進めてサイクル終了信号をＣＰＵ１４に送信する（Ｔ１０）。図１７に示すように核酸増幅サイクルＣの周期Ｈは、回転テーブル９０の周期（回転テーブル９０が１周するのに要する時間）に合わせられている。つまり、モジュール１０が回転テーブル９０により中央柱１００の周りを一周する度に、モジュール１０において１回の核酸増幅サイクルＣが行われる。例えばモジュール１０が原点位置Ｐ１にあるときに、各回の核酸増幅サイクルＣが開始され、一周して原点位置Ｐ１に戻ったときに、各回の核酸増幅サイクルＣが終了する。
図８に戻って、ＣＰＵ１４は、図８のＳ４の処理が終了すると、処理を図８のＳ５に進める。ＣＰＵ１４は、図８のＳ５において、検出処理を実行する。検出処理のサブルーチンについて、図１２を参照する。ＣＰＵ１４は、光学検出器１２に対して、モジュール１０が下方に位置したとき（図１５においてモジュール１０が位置Ｐ８に位置したとき）に、当該モジュール１０のチューブ３０の試料の増幅核酸の蛍光を検出するよう制御する（図１２のＳ５１）。光学検出器１２による核酸検出は、図１７に示すように核酸増幅サイクルＣにおける特定のタイミング、例えば試料が冷却されて６０℃程度になるタイミングで行われる。つまり、モジュール１０が光学検出器１２の下方の位置Ｐ８に位置するタイミングと、核酸増幅サイクルＣにおける上記特定のタイミングとが合わせられている。ＣＰＵ１４は、光学検出器１２から受け取った蛍光強度による検出データを記憶部に格納する（図１２のＳ５２）。
例えば図１８に示すように最大８個のモジュール１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈが順次８個のモジュール載置部９１に載置され、各々が並行して増幅核酸処理される。各々のモジュール１０ａ～１０ｈは、原点位置Ｐ１でモジュール載置部９１に載置されたあと、１周したタイミングで核酸増幅サイクルＣが開始される。図１９に示すように、各モジュール１０ａ～１０ｈに対する核酸増幅サイクルＣの起点はモジュール間でずれている。また、光学検出器１２による核酸検出は、回転テーブル９０の位置Ｐ８において１周毎にモジュール単位で行われるため、図２０に示すように例えばあるモジュール１０ａの第１の検出と第２の検出の間に、他のモジュール１０ｂ～１０ｈの検出が行われる。
ＣＰＵ１４は、図１２のＳ５２の処理が終了すると、図８のメインルーチンに処理を戻し、Ｓ６へ処理を進める。図８のＳ６において、ＣＰＵ１４は、モジュール取り出し処理を実行する。モジュール取り出し処理のサブルーチンついては、図１３を参照する。ＣＰＵ１４は、Ｓ６１において、原点位置Ｐ１に来た、あるいは来るモジュール１０がサイクル終了信号を送信したモジュールか否かを判定する（Ｓ６１）。Ｓ６１においてＹＥＳの場合は、ＣＰＵ１４は、原点位置Ｐ１にモジュール１０が来たタイミングでモジュール載置部９１からモジュール１０を取り出す（図１３のＳ６２）。その後、次にモジュール待機リストに待機しているモジュールが、空いたモジュール載置部９１に搬入される。なお、当然、８個のモジュール載置部９１のすべてにモジュール１０が載置されていなくてもよい。Ｓ６２の処理が終了すると、ＣＰＵ１４は、図８のメインルーチンに処理を戻す。
図８のＳ７において、ＣＰＵ１４は、各モジュールから読み取られた検出データを解析し、蛍光強度に基づく増幅曲線を作成し、蛍光強度が閾値を上回ったときのサイクル数（立ち上がりサイクル数）を取得する。図２１は、蛍光強度に基づく増幅曲線と閾値との関係を示した説明図である。図示のとおり、核酸増幅のサイクルを繰り返していくと試料中の核酸増幅に伴い蛍光強度が上がる。蛍光強度の立ち上がりサイクルは、試料に検出対象の標的核酸が含まれている場合は早くなり、標的核酸が含まれていない場合は遅くなる。ＣＰＵ１４は、立ち上がりサイクル数が所定サイクル数より小さい場合、例えば、３８サイクル数未満である場合には、試料が陽性である旨のフラグをセットする。立ち上がりサイクル数が３８サイクル数以上の場合には、ＣＰＵ１４は、試料が陰性である旨のフラグをセットする。ＣＰＵ１４は、試料毎の検出データと判定結果を、各モジュール１０に関連付けられたチューブ３０のＩＤと対応付けて記憶する。図８のＳ８において、ＣＰＵ１４は、ユーザから終了指示を受け付けたか否かを判定する。終了指示を受け付けたと判定すると、ＣＰＵ１４は、図８のＳ９に処理を進め、回転テーブル９０の回転を停止し（図８のＳ９）、核酸検出装置１の動作が終了する。
本実施の形態によれば、核酸検出装置１が、複数のモジュール１０を設置可能なモジュール設置部１１と、温度調整部５０と、共用の光学検出器１２と、移動部１３を備えている。これにより、一連のチューブ３０を収容した複数のモジュール１０を順次モジュール設置部１１に設置し、各々のモジュール１０に対して核酸増幅反応のための温度調整を行い、各々のモジュール１０に対し共用の光学検出器１２により試料の増幅核酸を検出することができる。この結果、多数の試料を待ち時間なく処理することができ、また、様々な検査要求に対して柔軟に対応することができる。さらに、光学検出器１２の数を低減することができ、この結果、装置のコストを低減し、装置サイズも小型化することができる。また、光学検出器１２が共用であるため、光学検出器１２の定期的なメンテナンスも低減することができ、ユーザの負担も低減することができる。
例えばＣＰＵ１４とモジュール制御部６２は、温度調整部５０が、各々のモジュール１０に対して加温と冷却からなる核酸増幅サイクルＣを繰り返すように試料を温度調整し、光学検出器１２が、各々のモジュール１０に対して核酸増幅サイクルＣの特定のタイミングで増幅核酸を検出し、当該検出を核酸増幅サイクルＣの繰り返しに応じて所定回数行い、なおかつ、所定のモジュールに対する増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、他のモジュールに対する増幅核酸の検出を行うように、光学検出器１２、移動部１３及び温度調整部５０等を制御している。これにより、光学検出器１２の稼働率が上がり、より少ない光学検出器１２でより効率的に試料の核酸検出を行うことができる。なお、本実施の形態においては、上記制御をＣＰＵ１４とモジュール制御部６２により実現していたが、制御部の構成はこれに限られず、一つの制御部で行ってもよいし、３つ以上の制御部で行ってもよい。
さらに、ＣＰＵ１４及びモジュール制御部６２は、繰り返しの核酸増幅サイクルＣの起点がモジュール間でずれるように、温度調整部５０や移動部１３等を制御している。これにより、各々のモジュール１０の核酸検出を核酸増幅サイクルＣの特定のタイミングで行う場合において、当該各モジュール１０の核酸検出を共用の光学検出器１２を用いて適切に行うことができる。
温度調整部５０は、モジュール１０に設けられているので、モジュール毎に個別のタイミングで温度調整を行うことができる。この結果、モジュール１０の試料の核酸増幅のタイミングや核酸検出タイミングの自由度が上がり、核酸検出装置１において効率的な核酸検出を実現することができる。また、逆転写処理をモジュール１０毎に行うことができるので、モジュール１０に試料が収容されれば、その都度モジュール単位で逆転写処理を先に行い、より早いタイミングで核酸増幅処理を待機することができる。この結果、核酸検出装置１において核酸増幅処理を効率的に行うことができる。
核酸検出装置１は、搬送装置１５を備えるので、モジュール設置部１１に対するモジュール１０の設置、取出しを短時間で正確に行うことができる。
モジュール設置部１１は、複数のモジュール１０を円の周方向Ｒに並べて設置するものであり、移動部１３は、光学検出器１２とモジュール設置部１１を円の周方向Ｒに相対的に移動させるものである。これにより、複数のモジュール１０に対する核酸検出を共用の光学検出器１２を用いて好適に行うことができる。
モジュール１０は、１０個以下のチューブ３０を収容可能に構成されているので、小単位で核酸の検出を行うことができ、試料の核酸検出の待ち時間を低減することができる。
モジュール設置部１１に設置されたモジュール１０のチューブ３０の試料は、逆転写反応が行われたものであるので、核酸検出装置１において核酸増幅及び核酸検出を直ちに行うことができる。また、逆転写反応が既に行われおり、モジュール設置部１１において多数の試料の核酸検出を連続的に行うことができるので、高いスループットを実現することができる。
モジュール１０は、本体２０と、本体２０の表面に設けられ、チューブ３０を収容可能な収容部４０と、収容部４０に収容されたチューブ３０の試料の温度調整を行う温度調整部５０と、を備え、温度調整部５０は、熱源６０と、モジュール制御部６２と、温度センサ６１を有している。このため、モジュール単位で温度調整を適切に行うことができる。
モジュール１０は、外部と通信するための通信部５１をさらに備えるので、例えばモジュール１０とＣＰＵ１４との間で通信を行い、モジュール１０における温度調整を好適に行うことができる。
上記実施の形態において、モジュール設置部１１のモジュール載置部９１の数は、８個に限られない。例えば図２２に示すようにモジュール載置部９１の数は１５個でもよい。かかる場合、搬送装置１５が各モジュール載置部９１にモジュール１０を載置したり、光学検出器１２が各モジュール１０の核酸検出を行うために、回転テーブル９０は２４度ずつ断続的に回転してもよい。この場合、光検出器１２、移動部１３及びモジュール１０等の制御は、上記実施の形態と同様であってもよい。
上記実施の形態において、温度調整部５０がモジュール１０に設けられていたが、装置本体８０に設けられていてもよい。例えば図２３に示すように温度調整部５０は、回転テーブル９０の各モジュール載置部９１に設けられていてもよい。また、温度調整部５０は、回転テーブル９０の下部など、装置本体８０においてモジュール１０の試料を温度調整可能な他の位置に設けられていてもよい。
搬送装置１５は、原点位置Ｐ１にあるモジュール載置部９１に対しモジュール１０を搬入出するものであったが、モジュール１０の搬入と搬出を異なる位置にあるモジュール載置部９１に対して行うようにしてもよい。搬送装置１５は、モジュール１０を搬入するための搬送部と、モジュール１０を搬出するための搬送部で構成されていてもよい。
上記実施の形態において、光学検出器１２は、一つであったが、複数のモジュール１０に対し共用するものであれば、複数個あってもよい。光学検出器１２は、モジュール設置部１１においてモジュール１０が搬入出される原点位置Ｐ１とずれた位置Ｐ８に配置されていたが、モジュール１０が搬入出される位置と同じ原点位置Ｐ１に配置されていてもよい。また、移動部１３は、固定された光学検出器１２に対し回転テーブル９０を移動させるものであったが、モジュール設置部１１側の回転テーブル９０を固定し、光学検出器１２を移動させるようにしてもよい。
上記実施の形態において、モジュール設置部１１は、複数のモジュール１０を同一平面上に同じ高さで円の周方向に配置する構成であるが、図２４に示すように、複数のモジュール設置部１１を高さ方向に重ねて設けてもよい。図２４の例では、複数のモジュール設置部１１が高さ方向に重ねられた階層構造となっており、各階層に光学検出器１２が配置されている。したがって、図２４の例でも、各階層において一つの光学検出器１２を複数のモジュール１０で共用することができ、多数の試料に対する核酸増幅を少ない数の光学検出器１２で検出することができる。
＜第２の実施の形態＞
以上の第１の実施の形態では、移動部１３が、光学検出器１２とモジュール設置部１１を回転テーブル９０により円の周方向Ｒに相対的に移動させるものであったが、モジュール設置部１１が、複数のモジュール１０を直線方向に並べて設置するものであり、移動部１３が、光学検出器１２とモジュール設置部１１を直線方向に相対的に移動させるものであってもよい。以下、この例を第２の実施の形態として説明する。なお、特段言及しない部分の構成は、第１の実施の形態と同様とする。
図２５は、第２の実施の形態にかかる核酸検出装置１の斜視図であり、図２６は、核酸検出装置１の上面図である。図２７は、本体装置の筐体を取り外した状態の核酸検出装置１の構成を示す説明図である。
図２５乃至図２７に示すようにモジュール設置部１１は、複数のモジュール１０を直線方向（図のＸ方向）に並べて配置可能なコンベア１５０を有している。コンベア１５０は、モジュール１０の長手方向の長さよりも大きな幅を有し、モジュール１０の長手方向を幅方向（図のＹ方向）に向けた状態でモジュール１０を載置することができる。コンベア１５０は、水平の上面を有し、図示しない駆動部によりコンベア１５０の入口側に搬入されたモジュール１０をＸ方向の前方向（図のＸ１方向）の出口側に搬送することができる。コンベア１５０の動作は、ＣＰＵ１４により制御される。
装置本体８０は、例えばコンベア１５０を覆う筐体１６０と、コンベア１５０の入口側に設けられた搬入ステージ１６１と、コンベア１５０の出口側に設けられた搬出ステージ１６２を備えている。
図２７に示すように光学検出器１２は、コンベア１５０の上方に一つ設けられている。移動部１３は、光学検出器１２を保持し、コンベア１５０上をＸ方向に移動させる駆動機構１６５を有している。駆動機構１６５は、例えば光学検出器１２を支持する支持部１７０と、支持部１７０をＸ方向にスライドさせるスライドレール１７１と、支持部１７０をＸ方向に駆動するモータ１７２等を備えていてもよい。駆動機構１６５の動作は、ＣＰＵ１４により制御される。
搬送装置１５は、例えば搬入ステージ１６１上のモジュール１０をコンベア１５０の入口側に搬入する搬入ロボット１５ａと、コンベア１５０の出口側のモジュール１０を搬出ステージ１６２上に搬出する搬出ロボット１５ｂの２台から構成されている。
そして、核酸検出装置１では、例えば図２５及び図２６に示した搬入ステージ１６１に置かれた複数のモジュール１０に対し、試料が収容された一連のチューブ３０が収容され、各々のモジュール１０において温度調整部５０により逆転写処理が行われる。
次に、搬入ロボット１５ａによって、複数のモジュール１０が順にコンベア１５０に載置される。このときコンベア１５０はＸ１方向に移動する。そして、図２７に示すように複数のモジュール１０がコンベア１５０上に載置されると、コンベア１５０が停止する。
続いて、核酸増幅処理が開始され、各々のモジュール１０では、温度調整部５０により核酸増幅サイクルＣの温度調整が開始される。このとき、図１９に示したように各モジュール１０の核酸増幅サイクルＣの起点は、モジュール間で互いにずらされている。そして、光学検出器１２が、コンベア１５０の一端の例えば出口側端部から他端の入口側端部に向けて（図のＸ２方向に）移動し、各モジュール１０に対し順に発光及び受光し、各モジュール１０における試料の増幅核酸を検出する。このとき、図２０に示したように光学検出器１２は、各々のモジュール１０に対して核酸増幅サイクルＣの特定のタイミング、例えば試料が冷却されて６０℃程度になったときに増幅核酸を検出するように制御される。
光学検出器１２は、コンベア１５０上を入口側端部まで移動すると、出口側端部まで戻り、再度、同様にコンベア１５０の出口側端部から入口側端部に向けて移動し、各モジュール１０の核酸増幅サイクルＣの特定のタイミングで、各モジュール１０に対し試料の増幅核酸を検出する。この結果、あるモジュール１０に対する増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、他のモジュール１０に対する増幅核酸の検出が行われる。そしてこれが複数回、例えば４０回繰り返され、核酸増幅処理が終了する。
核酸増幅処理が終了したモジュール１０は、図２５及び図２６に示す搬出ロボット１５ｂによりコンベア１５０の出口側から搬出ステージ１６２に搬出される。コンベア１５０の出口側に空きができると、コンベア１５０がＸ１方向に移動し、コンベア１５０の入口側にできたスペースに、搬入ステージ１６１にある次のモジュール１０が搬入ロボット１５ａにより搬入される。
本実施の形態によれば、一連のチューブ３０を収容した複数のモジュール１０を順次モジュール設置部１１に設置し、各々のモジュール１０に対して核酸増幅反応のための温度調整を行い、各々のモジュール１０に対し共用の光学検出器１２により試料の増幅核酸を検出することができる。これにより、多数の試料を待ち時間なく処理することができ、また、様々な検査要求に対して柔軟に対応することができる。さらに、光学検出器１２の数を低減することができ、この結果、装置のコストを低減し、装置サイズも小型化することができる。また、光学検出器１２が共用であるため、光学検出器１２の定期的なメンテナンスも低減することができ、ユーザの負担も低減することができる。
モジュール設置部１１は、複数のモジュール１０を直線方向Ｘに並べて設置するものであり、移動部１３は、光学検出器１２とモジュール設置部１１を直線方向Ｘに相対的に移動させるものである。これにより、複数のモジュール１０に対する核酸検出を共用の光学検出器１２を用いて好適に行うことができる。
本実施の形態において、温度調整部５０がモジュール１０に設けられていたが、装置本体８０、例えばコンベア１５０に設けられていてもよい。光学検出器１２は、一つであったが、複数のモジュール１０に対し共用するものであれば、複数個あってもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば上記第１及び第２の実施の形態で記載した核酸検出装置１は、搬送装置１５を備えていなくてもよく、ユーザがモジュール１０をモジュール設置部１１に対し搬入出してもよい。核酸検出装置１は、逆転写処理と核酸増幅処理を行う機能を有するものであってが、逆転写処理を行う機能は備えず、逆転写処理は他の装置で行うようにしてもよい。その他核酸検出装置１の構成は、上記第１及び第２の実施の形態のものに限られない。
上記第１及び第２の実施形態で記載した核酸検出装置１は、複数のモジュール１０に対して、同じ設定温度で加温および冷却を実行させているが、各々のモジュール１０に対して異なる設定温度で加温および冷却を実行させてもよい。具体的には、上記第１及び第２の実施形態では、試料を９５℃に加温したのち６０℃に冷却する核酸増幅サイクルを各モジュールにおいて実行する例を説明したが、モジュール毎に加温および冷却の設定温度を変えてもよい。例えば、ＰＣＲ検査項目、検査試薬の種類によって、核酸をアニーリングする温度は異なることがある。そのため、例えば、一つのＰＣＲ検査項目を測定するための第１モジュールに対しては加温９５℃と冷却６０℃を設定温度とし、他のＰＣＲ検査項目を測定するための第２モジュールに対しては加温８０℃と冷却５０℃を設定温度としてもよい。
上記第１及び第２の実施形態では、逆転写処理において試料を４５℃に加温したのち、核酸増幅サイクルが始まるまで試料を９５℃の高温状態で維持する例を説明した。この温度制御は逆転写反応を起こすためのものであり、例えば試料中のＲＮＡウイルスの核酸を増幅するために有効である。一方、ＤＮＡしか持たないウイルスに対しては逆転写反応ではなく変性（Ｄｅｎａｔｕｒｅ）を起こす必要がある。逆転写処理に代えて試料の編成を起こすためには、試料を最初から高温状態にする必要がある。他の実施形態では、この変性を起こすために、逆転写処理において試料を４５℃ではなく９５℃に加温してもよい。
本発明は、多数の試料を待ち時間少なく処理することができるうえ、様々な検査要求に柔軟に対応することができ、なおかつ光学検出器の数を低減することができる核酸検出装置、核酸検出方法、及びモジュールを提供する際に有用である。
１ 核酸検出装置
１０ モジュール
１１ モジュール設置部
１２ 光学検出器
１３ 移動部
１４ 装置制御部
１５ 搬送装置
３０ チューブ
５０ 温度調整部

Claims (21)

  1. 核酸増幅反応を行う試料を収容する容器を保持可能な複数のモジュールをモジュール設置部に設置する設置工程と、
    前記モジュール設置部に設置された前記複数のモジュールのそれぞれに対して核酸増幅サイクルを繰り返すように前記試料を温度調整する温度調整工程と、
    前記複数のモジュールに対して共用される光学検出器に対し、前記モジュール設置部を相対的に移動させ、前記光学検出器が前記試料の増幅核酸を検出可能になる位置に前記複数のモジュールのそれぞれを順次位置付ける移動工程と、
    前記光学検出器により、前記複数のモジュールのそれぞれに対し、前記試料の増幅核酸を順次検出する検出工程と、を有する、核酸検出方法。
  2. 前記検出工程において、前記光学検出器により、前記複数のモジュールのそれぞれに対して核酸増幅サイクルの特定のタイミングで前記増幅核酸を検出し、当該検出を核酸増幅サイクルの繰り返しに応じて所定回数行い、なおかつ、前記複数のモジュールのうち所定のモジュールに対する前記増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、前記複数のモジュールのうち他のモジュールに対する前記増幅核酸の検出を行う、請求項１に記載の核酸検出方法。
  3. 前記温度調整工程において、前記繰り返しの核酸増幅サイクルの起点が前記複数のモジュールのそれぞれでずれるように前記試料の温度調整する、請求項２に記載の核酸検出方法。
  4. 前記温度調整工程は、前記複数のモジュールのそれぞれに設けられた温度調整部により行う、請求項１～３のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  5. 前記温度調整工程は、前記モジュール設置部に設けられた温度調整部により行う、請求項１～４のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  6. 前記温度調整工程において、前記複数のモジュールのそれぞれに対して、異なる設定温度で昇温と降温を実行させる、請求項１～５のいずれか一行に記載の核酸検出方法。
  7. 搬送装置により、前記モジュール設置部に前記複数のモジュールのそれぞれを設置し、及び／又は、前記モジュール設置部に設置された前記複数のモジュールのそれぞれを取り出す工程をさらに有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  8. 前記モジュール設置部は、前記複数のモジュールのそれぞれを円の周方向に並べて設置するものであり、
    前記移動工程は、前記光学検出器と前記モジュール設置部を前記円の周方向に相対的に移動させる、請求項１～７のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  9. 前記モジュール設置部は、前記複数のモジュールのそれぞれを直線方向に並べて設置するものであり、
    前記移動工程は、前記光学検出器と前記モジュール設置部を前記直線方向に相対的に移動させる、請求項１～７のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  10. 前記モジュール設置部に前記複数のモジュールのそれぞれが配置される前に、容器内の試料の逆転写反応を行う逆転写反応工程を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の核酸検出方法。
  11. 試料を収容する容器を保持可能な複数のモジュールと、
    前記複数のモジュールを設置可能なモジュール設置部と、
    前記モジュール設置部に設置された前記複数のモジュールに対して共用され、前記容器に収容された前記試料の増幅核酸を検出する光学検出器と、
    前記光学検出器が、前記モジュール設置部に設置された前記複数のモジュールのそれぞれに対し前記容器内の前記試料の増幅核酸を検出できるように、前記光学検出器と前記モジュール設置部を相対的に移動させる移動部と、を備え、
    前記複数のモジュールおよび前記モジュール設置部の少なくとも一方が、前記容器に収容された前記試料の核酸を増幅する温度調整部を備える、核酸検出装置。
  12. 制御部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記複数のモジュールのそれぞれに対して核酸増幅サイクルを繰り返すように前記試料を温度調整するように前記温度調整部を制御し、
    前記複数のモジュールのそれぞれに対して特定のタイミングで前記増幅核酸を検出し、当該検出を核酸増幅サイクルの繰り返しに応じて所定回数行い、なおかつ、前記複数のモジュールのうち所定のモジュールに対する前記増幅核酸の第１の検出から第２の検出までの間に、前記複数のモジュールのうち他のモジュールに対する前記増幅核酸の検出を行うように前記移動部および前記光学検出器を制御する、
    ように構成されている、請求項１１に記載の核酸検出装置。
  13. 前記制御部は、
    前記繰り返しの核酸増幅サイクルの起点が前記複数のモジュールのそれぞれでずれるように温度調整するように前記温度調整部を制御する、請求項１２に記載の核酸検出装置。
  14. 前記温度調整部は、前記モジュールに設けられている、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の核酸検出装置。
  15. 前記温度調整部は、前記モジュール設置部に設けられている、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の核酸検出装置。
  16. 前記モジュール設置部に前記複数のモジュールのそれぞれを設置し、及び／又は、前記モジュール設置部に設置された前記複数のモジュールのそれぞれを取り出す搬送装置を、さらに備える、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の核酸検出装置。
  17. 前記搬送装置は、逆転写反応が行われた前記試料を収容した前記容器を保持した前記複数のモジュールのそれぞれを前記モジュール設置部に設置するように構成されている、請求項１６に記載の核酸検出装置。
  18. 前記モジュール設置部は、前記複数のモジュールのそれぞれを円の周方向に並べて設置するものであり、
    前記移動部は、前記光学検出器と前記モジュール設置部を前記円の周方向に相対的に移動させるものである、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の核酸検出装置。
  19. 前記モジュール設置部は、前記複数のモジュールのそれぞれを直線方向に並べて設置するものであり、
    前記移動部は、前記光学検出器と前記モジュール設置部を前記直線方向に相対的に移動させるものである、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の核酸検出装置。
  20. 本体と、
    本体の表面に設けられ、核酸増幅が行われる試料を収容した容器を収容可能な収容部と、
    前記本体に設けられ、前記収容部に収容された容器の試料の温度調整を行う温度調整部と、を備え、
    前記温度調整部は、熱源と、温度制御部と、温度センサを有する、モジュール。
  21. 外部と通信するための通信部を、さらに備える、請求項２０に記載のモジュール。
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