JP4675630B2 - 核酸検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、核酸の検出を行う核酸検出装置に関する。

核酸検出装置には、核酸増幅反応に伴う反応溶液の濁度変化を検出することにより核酸の検出を行うものがある。例えば、かかる構成の装置では、検出セル内に反応溶液を収容するとともに、この反応溶液を所定の温度に加熱し、反応溶液中の核酸を増幅させて反応溶液の濁度を検出することにより核酸濃度の検出を行うことができる。

このような反応溶液の濁度の検出は、例えば、発光素子と受光素子とを備えた光検出器により行われる。具体的には、発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）から出射された光が検出セルを介して反応溶液に照射されるとともに、検出セル及び反応溶液を透過した光が受光素子で受光される。そして、受光素子で受光された光は、光電気変換手段により電気信号に変換されて検出され、この電気信号に基づいて反応溶液の濁度がリアルタイムで検出される。

上記核酸検出装置では、光検出器を複数備えており、光検出器間の受光感度誤差を調整する必要がある。

このような光検出器においては、ＬＥＤが反応溶液の加熱に伴う温度変化の影響を受けて発光光量が変化するため、ＬＥＤ光量の温度補償を行う必要がある。ＬＥＤ光量の温度補償を行う技術の例として、ＬＥＤ光量の温度補償を行う抵抗温度係数の異なる複数の感温抵抗素子を備え、切り換えスイッチにより信号伝達経路が切り換えられて適切な感温抵抗素子が選択される温度補償回路を備える光電気変換器がある（例えば、特許文献１参照）。

また、上記光検出器においては、受光素子も温度変化の影響を受けるため、受光素子から出力される受光信号に対して温度補償を行う必要がある。受光素子の温度補償を行う技術の例として、分光光学系により分光された測定光をフォトダイオードアレイにより波長ごとに検出して信号処理し、測定光量の測定を行う分光分析装置において、フォトダイオードアレイの温度変化を測定する温度センサと、温度センサからの信号を用いて測定光量の補正を行う補正手段とを備えた分光分析装置がある（例えば、特許文献２参照）。これらの先行技術に記載された技術は核酸検出装置に関する技術ではない。
特開２０００−２７５２８１号公報 特開平８−１２２２４６号公報

一方、上述した核酸検出装置においては、作業効率等の観点から複数の反応溶液から濁度を検出できるように複数の光検出器を備えている。このような核酸検出装置では、光検出器毎にＬＥＤが設けられており、それぞれのＬＥＤの製造誤差による発光量の違いが生じる。また、それぞれの光検出器の使用頻度の違いによってそれぞれのＬＥＤの経時変化の度合いが異なり、そのためにＬＥＤ毎の発光量が異なってくる。このように複数の光検出器を備えた核酸検出装置においては、それぞれの光検出器のＬＥＤの発光量の違いに基づいて受光素子から出力される受光信号にばらつきが生じてしまう。また、このような核酸検出装置では、光検出器毎に受光素子が設けられており、それぞれの受光素子の製造誤差による受光素子の受光感度に違いが生じる。また、それぞれの光検出器の使用頻度の違いによってそれぞれの受光素子の経時変化の度合いが異なり、そのために受光素子毎の受光感度が異なってくる。このように複数の光検出器を備えた核酸検出装置においては、それぞれの光検出器の受光素子の受光感度に基づいて受光素子から出力される受光信号にばらつきが生じてしまう。上述した従来技術を核酸検出装置に適用したとしても、このような問題を解決することはできない。

本発明は、複数の光検出器のうちどの光検出器を用いた場合でも精度の高い核酸検出が可能な核酸検出装置を提供することを目的とする。

本発明の核酸検出装置は、検出容器の反応溶液中で標的核酸の増幅を行い、増幅された標的核酸を検出する核酸検出装置であって、検出容器に光を照射するための発光部と検出容器からの光を受光するための受光部とを有する複数の検出部と、各検出部からの受光信号を増幅する信号増幅部と、予め複数の検出部について共通の値として決められているターゲットＡ／Ｄ値及び標的核酸の増幅前に検出部から出力された受光信号に対応するデフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値に基づいて、デフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値をターゲットＡ／Ｄ値に増幅するための調整後増幅率Ｄ／Ａ値を各検出部について決定し、各検出部に対応する調整後増幅率Ｄ／Ａ値に基づいて、標的核酸の増幅中に各検出部から出力された受光信号を増幅するように信号増幅部を制御し、増幅された受光信号に基づいて、標的核酸の濃度を取得する制御部と、を備える。

本発明に係る核酸検出装置は、複数の検出部の各々で取得される受光信号間に信号レベルのばらつき（発光部と受光部の何れかに起因するばらつき）があっても、容易にかつ瞬時に受光信号目標値にあわせることが可能となる。したがって、簡単な装置構成で容易にかつ検出の度にリアルタイムで各検出部の受光部の受光信号レベルを均一なレベルに調整することが可能となり、よって、核酸検出の検出精度及び信頼性の向上が図られる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

本実施の形態では、本発明に係る核酸検出装置として、遺伝子増幅検出装置を例示して説明する。かかる遺伝子増幅検出装置は、例えば、癌手術での切除組織における癌転移診断を支援する分析装置として利用可能である。ここでは、切除組織内に存在する癌由来の遺伝子（具体的にはｍ−ＲＮＡ）をＬＡＭＰ（Loop-mediated Isothermal Amplification）法を用いて増幅させるとともに遺伝子の増幅に伴って生じる反応溶液の濁度変化を検出することにより癌遺伝子の検出を行う装置について説明する。なお、ＬＡＭＰ法の詳細は、米国特許第６４１０２７８号公報に開示されており、以下の実施の形態では説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る核酸検出装置の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は核酸検出装置の全体構成を模式的に示す機能ブロック図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の核酸検出装置の具体的な構成例である。また、図２は、図１の核酸検出装置の制御部の構成を模式的に示す機能ブロック図であり、図３は、図２のデータロガの構成を模式的に示す機能ブロック図である。また、図４は、図１の核酸検出装置の測定部の構成を模式的に示す斜視図であり、図５は、図４の測定部の平面図である。

図１（ａ）に示すように、核酸検出装置１００は、測定部１０１と、分析部１０２とを備える。そして、核酸検出装置１００には、適宜、周辺機器２００が配設されている。測定部１０１は、反応溶液調製部１０１ａと、反応部１０１ｂと、検出部１０１ｃと、測定制御部１０１ｄと、を備えており、分析部１０２は、図２及び図３に示す構成を備えている。

図１（ｂ）に示すように、本体ケース１（図４参照）内に収容された測定部１０１と、操作入力部（キーボード１０２ａ及びマウス１０２ｂ）を備え本体ケース１の外部に配設されたパーソナルコンピュータから構成された分析部１０２とが、通信回線を介して接続されている。また、周辺機器２００として、プリンタ２００ａ及びホストコンピュータ２００ｂが通信回線を介して分析部１０２に接続されている。プリンタ２００ａでは、分析部１０２から出力されたグラフィックデータやテキストデータ等の各種データの印刷が行われる。また、ホストコンピュータ２００ｂでは、分析部１０２から出力された各種データの処理や管理等が総括して行われる。

図４及び図５に示すように、核酸検出装置１００は、本体ケース１内に測定部１０１が収容された構成を有する。そして、測定部１０１は、反応溶液調製部１０１ａと、反応部１０１ｂ及び検出部１０１ｃを含む反応検出部２と、を備えている。反応溶液調製部１０１ａは、分注機構４と、サンプル容器セット部５と、試薬容器セット部６と、チップセット部７と、チップ廃棄部３とから構成される。また、反応検出部２は、反応溶液を収容した検出セル２０が配置される反応検出ブロック８を有する。この反応検出ブロック８は、図中の矢印Ｘの方向に沿って５列配設され、ここではチップ廃棄部３に近い側から順に反応検出ブロック８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅと呼ぶ。

反応溶液調製部１０１ａの分注機構４は、図中の矢印Ｘ及びＹの方向に沿って水平移動可能に構成されたアーム１０と、アーム１０に取り付けられそれぞれ独立して図中の矢印Ｚの方向に沿って上下移動可能に構成された一対のシリンジ１１とを有する。このシリンジ１１の先端には、ピペットチップ１２が装着されている。

なお、ここでは図示を省略しているが、２本のシリンジ１１には、試薬及びサンプル溶液の吸引及び吐出を行うためのポンプと、このポンプの駆動源となるモータと、液面検知センサと、圧力検知センサとが設けられている。このモータの回転をピストン運動に変換することにより、ポンプにおいて溶液の吸引及び吐出機能が奏される。また、液面検知センサは、例えば静電容量式のセンサであり、導電性樹脂からなるピペットチップ１２の先端が液面に接触しているかを検知する。また、圧力センサは、前述のポンプにおける溶液吸引及び吐出の際の圧力を検知する。この液面検知センサ及び圧力検知センサによって、溶液の吸引及び吐出が確実に行われているか否かが検知される。

サンプル容器セット部５には、５つのサンプル容器セット孔５ａと、把持部５ｂとを有するサンプル容器セット台５ｃが取り外し可能に配設されている。サンプル容器セット台５ｃに設けられた５つのサンプル容器セット孔５ａは、図中の矢印Ｘの方向に沿って所定の間隔を隔てて１列に設けられている。このサンプル容器セット台５ｃの５つのサンプル容器セット孔５ａには、サンプル溶液が収容されたサンプル容器１３がセットされる。

なお、核酸検出装置１００における核酸検出では、後述のように、検量線の作成及び陰性コントロールの検出を行う必要がある。そのため、サンプル溶液がセットされた容器に代わって、検量線を作成するための基準となる所定の濃度の標的遺伝子を含むキャリブレータが収容された容器や、装置及び試薬が汚染されていないことを確認するための陰性コントロールが収容された容器が、サンプル容器セット孔５ａに配置される。

また、試薬容器セット部６には、２つのプライマ試薬容器セット孔６ａ，６ａ’及び２つの酵素試薬容器セット孔６ｂ，６ｂ’と、把持部６ｃとを有する試薬容器セット台６ｄが、取り外し可能に配設されている。試薬容器セット台６ｄのプライマ試薬容器セット孔６ａ及びプライマ試薬容器セット孔６ａ’はそれぞれ、図中の矢印Ｙの方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられている。また、酵素試薬容器セット孔６ｂ及び酵素試薬容器セット孔６ｂ’は、それぞれ、図中の矢印Ｙの方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられている。この試薬容器セット台６ｄのプライマ試薬容器セット孔６ａ，６ａ’には、種類の異なるプライマ試薬がそれぞれ収容されたプライマ試薬容器１４，１４’がそれぞれセットされ、また、酵素試薬容器セット孔６ｂ，６ｂ’には、前記プライマ試薬にそれぞれ対応する種類の異なる酵素試薬がそれぞれ収容された酵素試薬容器１５，１５’がそれぞれセットされる。

本実施の形態では、プライマ試薬容器セット孔６ａにサイトケラチン１９（ＣＫ１９）のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器１４がセットされ、また、酵素試薬容器セット孔６ｂにはＣＫ１９の酵素試薬が収容された酵素試薬容器１５がセットされる。また、プライマ試薬容器セット孔６ａ’に、βアクチン（β-actin）のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器１４’がセットされ、また、酵素試薬容器セット孔６ｂ’にはβアクチンの酵素試薬が収容された酵素試薬容器１５’がセットされる。

また、チップセット部７には、３６本のピペットチップ１２を収納可能な収納孔７ａを有する２つのラック７ｂがそれぞれ着脱可能に配置されている。また、チップセット部７には、２つの取り外しボタン７ｃが設けられている。この取り外しボタン７ｃを押すことにより、ラック７ｂが取り外し可能な状態になる。ピペットチップ１２は、カーボン含有の導電性の樹脂材料から構成され、ピペット内部にはフィルタ（図示せず）が装着されている。このフィルタは、溶液のシリンジ１１への誤流入を防止する機能を有する。ピペットチップ１２は、製造過程で付着する可能性のある人間の唾液等の分解酵素が遺伝子の増幅に悪影響を及ぼさないように、予め出荷前に箱詰めした状態で電子線照射が実施される。また、ピペットチップ１２が収納されたラック７ｃは、チップセット部７にセットする前には、下カバーと上カバーとが装着された状態で保管されている。

また、チップ廃棄部３には、使用済みのピペットチップ１２を廃棄するためのチップ廃棄孔３ａが図中の矢印Ｙの方向に沿って所定の間隔を隔てて２つ並んで設けられている。また、各チップ廃棄孔３ａに連続して、チップ廃棄孔３ａよりも幅の小さな溝部３ｂがそれぞれ設けられている。

反応検出部２の５つの反応検出ブロック８の各ブロック８ａ〜８ｅは、サンプル溶液の増幅反応を行う反応部１０１ｂと、反応溶液の濁度を検出する検出部１０１ｃとから構成されている。以下においては、反応検出ブロック８の１つを例示して構成を詳細に説明する。

図６は、反応検出ブロック８の構成を拡大して模式的に示した切り欠き斜視図である。反応検出ブロック８の反応部１０１ｂには、反応溶液が収容された検出セル２０をセットするための検出セルセット孔２１（図５参照）が設けられている。また、検出セル２０内の反応溶液への光の入射及び該溶液からの光の出射が可能なように光照射溝２２が設けられている。また、検出セル２０内部の反応溶液の加熱及び冷却を行うペルチェモジュール２３及び放熱ヒートシンク２４が設けられている。

検出セル２０は、光を透過可能な耐熱性の透明樹脂（例えば、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）等の結晶性のオレフィン系熱可塑性樹脂）からなるセル部材２０ａと、耐熱性の樹脂（例えば、高密度ポリエチレン）からなる蓋部材２０ｂとを一体的に組み合わせることにより構成されている。検出セル２０を構成するセル部材２０ａには、反応溶液を収容する空間である２つのセル部２０ｃが形成されている。このような検出セル２０は、製造過程で付着する可能性のある人間の唾液等の分解酵素が遺伝子の増幅に悪影響を及ぼさないように、予め出荷前に箱詰めした状態で電子線照射が施される。

反応検出ブロック８の検出部１０１ｃは、光を用いて反応溶液の濁度検出を行うように構成されており、反応部１０１ｂの検出セル２０の一方の側面側に配置された基板２５に２つのセル部２０ｃにそれぞれ対応して４６５ｎｍの波長を有する青色ＬＥＤが表面実装されて２つのＬＥＤ光源部２６が形成され、また、基板２５と対向するように検出セル２０の他方の側面側に配置された基板２７に、各ＬＥＤ発光部２６に対応してフォトダイオードが実装されて２つのフォトダイオード受光部２８が形成されている。

このように、反応検出ブロック８の検出部１０１ｃには、ＬＥＤ発光部２６とフォトダイオード受光部２８とを１組として構成された検出ユニット３２が各セル部２０ｃに対応して配置されている。したがって、反応検出部２は５つの反応検出ブロック８ａ〜８ｅを備えることから、合計１０個の検出ユニット３２が配置されている。かかる構成では、１つの検出ユニット３２により１つの検出チャンネルが構成されることから、反応検出部２には１０個の検出チャンネルが形成されている。

図７及び図８は、検出部１０１ｃの個々の検出ユニット３２（すなわち個々の検出チャンネル）の構成を説明するための模式図であり、図７は検出チャンネルの構成を模式的に示す光の進行方向における断面図であり、また、図８は検出チャンネルの構成を模式的に示す平面図である。

図７及び図８に示すように、１つの検出チャンネルを構成する検出ユニット３２では、ＬＥＤ発光部２６から検出セル２０のセル部２０ｃの下部に向けて照射された光がフォトダイオード受光部２８によって受光されるよう、ＬＥＤ光源部２６を備えた基板２５とフォトダイオード受光部２８を備えた基板２７とが、ペルチェモジュール２３及び放熱用ヒートシンク２４を含む冷却・加熱ブロック２９（図８参照）及び検出セル２０を挟んで対向配置されている。かかる構成の検出ユニット３２では、検出セル２０の有無が検出されるとともに、後述するように、検出セル２０のセル部２０ｃ内に収容された反応溶液の濁度がリアルタイムで検出（モニタリング）される。

ＬＡＭＰ法により遺伝子の増幅反応を行う本実施の形態の核酸検出装置１００では、ＬＥＤ発光部２６が、冷却・加熱ブロック２９の作用により加熱及び冷却され一回の反応において所定時間内に約２０℃から約６５℃まで温度変化する。

各検出チャンネル（各検出ユニット３２）において、ＬＥＤ発光部２６側の基板２５に、ＬＥＤの駆動電流の供給源である駆動部を含みＬＥＤ発光部２６の温度変化に応じてＬＥＤに供給される電流量を調整しつつこの駆動部からＬＥＤに駆動電流を供給する温度補償回路３１が配設されている（図８参照）。温度補償回路３１は、温度変化を検知して直線的に抵抗値を変化させる、すなわち温度センサとしての機能を有する感温抵抗素子Ｒｔを備える。

遺伝子の増幅反応時には、感温抵抗素子ＲｔがＬＥＤ発光部２６の温度変化を検知し、この温度変化に応じて感温抵抗素子Ｒｔの抵抗値が変化する。駆動部から出力されたＬＥＤの駆動電流は温度補償回路３１を介してＬＥＤに供給されるが、温度補償回路３１中の感温抵抗素子Ｒｔの抵抗値が前述のように温度に応じて変化することから、ＬＥＤに供給される駆動電流は温度に応じて大きさが調整される。例えば、ＬＥＤ発光部２６の温度が高い場合には、温度に応じて感温抵抗素子Ｒｔの抵抗値が調整され、それゆえ、ＬＥＤに供給される駆動電力が大きくなる。したがって、高温では光量が低下する傾向を有するＬＥＤであっても、駆動部から供給される駆動電力が増加するため、光量の低下が抑制されて一定に保持される。

すなわち、この温度補償回路３１では、電源電圧ＶＤＤが印加される端子Ｔｌと接地との間にＬＥＤとｎｐｎトランジスタ（以下、単にトランジスタという）Ｔｒとが直列に接続されており、従ってＬＥＤにはトランジスタＴｒのコレクタ電流に応じた駆動電流が流れる。一方、端子Ｔｌと接地との間には、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２と感温抵抗素子Ｒｔとが直列に接続されるとともに、整流器Ｍ１が配設されている。ここではＶＤＤが負荷変動やノイズ等の影響を受けて変化するため、ツエナーダイオード等の基準電圧設定素子Ｍ１で作られる基準電圧を作成し、この基準電圧に対する抵抗Ｒ２と感温抵抗素子Ｒｔとの分圧（分割電圧）が差動増幅器（ここではオペアンプ）Ｏｐを介してトランジスタＴｒのベースに入力されている。作動増幅器ＯｐにはトランジスタＴｒのエミッタ電圧と感温抵抗素子Ｒｔの分圧との差電圧が入力され、この差電圧が増幅され抵抗素子Ｒ３を介してトランジスタＴｒのゲートに入力されるようになっている。従って、ＬＥＤの温度が上昇すると感温抵抗素子Ｒｔの抵抗値が増大し、それにより、感温抵抗素子Ｒｔの分圧が増大する。すると、トランジスタＴｒのベース−エミッタ間電圧が増大し、それにより、トランジスタＴｒのコレクタ電流、すなわちＬＥＤの駆動電流が増大する。これにより、温度上昇に伴うＬＥＤの出射光量の低下が補償される。このようにして、フォトダイオード受光部２８では、温度変化に伴うＬＥＤ出射光量の変化に起因する受光光量誤差の発生が抑制され、受光光量を一定に保つことが可能となる。なお、抵抗素子Ｒ４はエミッタ抵抗であり、このエミッタ抵抗の端子電圧が作動増幅器Ｏｐに負帰還されることによってトランジスタＴｒの動作の安定化が図られている。

核酸検出装置１００では、検出ユニット３２を各々備えた１０個の検出チャンネルが、上記のようなＬＥＤの温度補償回路３１をそれぞれ有するので、各検出チャンネルにおいて、それぞれＬＥＤ光量の温度補償が行われる。

次に、核酸検出装置１００の動作について説明する。核酸検出装置１００では、癌手術での切除組織内に存在する癌由来の遺伝子（ｍ−ＲＮＡ）とプライマ試薬及び酵素試薬とを含む反応溶液を調製する反応溶液調製動作と、ＬＡＭＰ法により遺伝子を増幅させる遺伝子増幅反応動作と、遺伝子の増幅に伴う反応溶液の濁度を検出して反応溶液中の核酸濃度を検出する検出動作とが行われる。核酸検出装置１００では、測定を開始すると遺伝子増幅反応と検出動作とが行われる。

まず、切除組織に従来の方法によりホモジナイズ、濾過、希釈等の処理を予め施して作成した可溶化抽出液（以下、サンプル溶液と呼ぶ）が収容されたサンプル容器１３を、サンプル容器セット台５ｃのサンプル容器セット孔５ａにセットする。また、プライマ試薬容器セット孔６ａに、ＣＫ１９のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器１４をセットするとともに、酵素試薬容器セット孔６ｂに、ＣＫ１９の酵素試薬が収容された酵素試薬容器１５をセットする。また、プライマ試薬容器セット孔６ａ’に、βアクチンのプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器１４’をセットするとともに、酵素試薬容器セット孔６ｂ’に、βアクチンの酵素試薬が収容された酵素試薬容器１５’をセットする。また、チップセット部７に、それぞれ３６本の使い捨て用ピペットチップ１２が収納された２つのラック７ｂを配置する。この時、分注機構４のアーム１０の位置は、チップセット部７の上方から外れた位置、具体的にはチップ廃棄部３の上方とする。それにより、容易にチップセット部７に２つのラック７ｂを配置することが可能となる。以下においては、このチップ廃棄部３の上方の位置をアーム１０の初期位置と呼ぶ。また、反応部検出２の各反応検出ブロック８において、反応部１０１ｂの検出セルセット孔２１に、検出セル２０の２つのセル部２０ｃをセットする。

その後、分析部１０２の操作入力部（具体的には図１（ｂ）のキーボード１０２ａ、マウス１０２ｂ）により、測定項目やサンプルの登録、フォトダイオード受光部２８の受光感度レベル（具体的には後述のターゲット値）等の必要な情報を入力する。このようにして入力された情報は、処理制御部５５（図２参照）に伝達されて設定が行われる。そして、分析部１０２から測定部１０１の測定制御部１０１ｄに運転開始の制御信号が出力されて核酸検出装置１００の運転が開始される。

核酸検出装置１００の運転が開始されると、まず、分注機構４のアーム１０がチップ廃棄部３上方の初期位置からチップセット部７に移動する。そして、チップセット部７において、分注機構４の２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向下向きに移動する。それにより、２つのシリンジ１１の各々の先端が、チップセット部７に配置されたピペットチップ１２の上部開口部内にそれぞれ圧入され、各シリンジ１１の先端にピペットチップ１２が自動で装着される。

ピペットチップ１２が装着された２つのシリンジ１１は図中の矢印Ｚの方向上向きに移動し、続いて、分注機構４のアーム１０が、試薬容器セット部６の上方に向かって図中の矢印Ｘの方向に沿って移動する。そして、２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向下向きに移動する。それにより、一方のシリンジ１１の先端に装着されたピペットチップ１２の先端がプライマ試薬容器１４内のＣＫ１９のプライマ試薬の液面に挿入されるとともに、他方のシリンジ１１の先端に装着されたピペットチップ１２の先端がプライマ試薬容器１４’内のβアクチンのプライマ試薬の液面に挿入される。そして、シリンジ１１のポンプ（図示せず）により、一方のシリンジ１１内にプライマ試薬容器１４内のＣＫ１９のプライマ試薬が吸引され、他方のシリンジ１１内にプライマ試薬容器１４’内のβアクチンのプライマ試薬が吸引される。なお、これらのプライマ試薬の吸引時には、液面検知センサ（図示せず）により、ピペットチップ１２の先端が液面に接触していることが検知されるとともに、圧力検知センサ（図示せず）により、ポンプ（図示せず）による吸引時の圧力が検知される。それにより、吸引が確実に行われる。

このようにして２つのシリンジ１１内にそれぞれプライマ試薬を吸引した後、２つのシリンジ１１は図中の矢印Ｚの方向上向きに移動する。続いて、分注機構４のアーム１０が、反応検出部２の所定の反応検出ブロック８の上方に移動する。ここでは、アーム１０は、まず、チップ廃棄部３に最も近い反応検出ブロック８ａの上方に移動する。かかる移動では、アーム１０は、他の反応検出ブロック８ｂ〜８ｅの上方を通過しない経路で移動する。続いて、アーム１０の移動先の反応検出ブロック８ａにおいて、２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向下向きに移動し、それにより、２つのシリンジ１１の先端に装着されたピペットチップ１２が、それぞれ、検出セル２０の２つのセル部２０ｃ内に挿入される。そして、シリンジ１１のポンプ（図示せず）を用いて、一方のシリンジ１１内のＣＫ１９のプライマ試薬が一方のセル部２ｃに吐出されるとともに、他方のシリンジ１１内のβアクチンのプライマ試薬が他方のセル部２ｃに吐出される。この吐出時には、上記の吸引時と同様、液面検知センサ（図示せず）によりピペットチップ１２の先端が吐出した液の液面に接触していることが検知されるとともに、圧力検知センサ（図示せず）により、ポンプ（図示せず）による吐出時の圧力が検知される。それにより、吐出が確実に行われる。

プライマ試薬の吐出後、２つのシリンジ１１は図中の矢印Ｚの方向上向きに移動する。その後、分注機構４のアーム１０が、チップ廃棄部３の上方に向かって図中の矢印Ｘの方向に沿って移動する。そして、チップ廃棄部３において、ピペットチップ１２の廃棄が行われる。具体的には、２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向下向きに移動することにより、チップ廃棄部３の２つのチップ廃棄孔３ａ内にピペットチップ１２がそれぞれ挿入され、続いて、この状態でアーム１０が図中の矢印Ｙの方向に沿って移動する。それにより、ピペットチップ１２が溝部３ｂの下に移動する。そして、さらに２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向上向きに移動することにより、ピペットチップ１２の上面（すなわちシリンジ１１との接合部）の鍔部が溝部３ｂ両脇の下面に当接し、この下面から下方向の力を受ける。それにより、ピペットチップ１２が２つのシリンジ１１の先端から自動的に外れ、チップ廃棄部３に廃棄される。

上記のようにして反応検出ブロック８ａの検出セル２０のセル部２０ｃ内にプライマ試薬を分注した後、さらに当該反応検出ブロック８ａのセル部２０ｃ内に酵素試薬の分注が行われる。具体的には、まず、分注機構４のシリンジ１１に新たにピペットチップ１２が装着される。続いて、分注機構４のアーム１０が、試薬容器セット部６の上方に向かって図中の矢印Ｘの方向に沿って移動する。そして、酵素試薬容器１５内のＣＫ１９の酵素試薬が一方のシリンジ１１に吸引されるとともに、酵素試薬容器１５’内のβアクチンの酵素試薬が他方のシリンジ１１に吸引され、その後、２つのシリンジ１１が反応検出ブロック８ａの上方に移動する。続いて、ＣＫ１９の酵素試薬が、反応検出ブロック８ａの検出セル２０のＣＫ１９のプライマ試薬を収容したセル部２０ｃ内に吐出されるとともに、βアクチンの酵素試薬が、βアクチンのプライマ試薬が収容された他方のセル部２０ｃ内に吐出される。このようにしてセル部２０ｃに各酵素試薬を吐出した後、チップ廃棄部３にピペットチップ１２が廃棄される。以上のような酵素試薬の分注動作及びチップ廃棄動作は、プライマ試薬の場合と同様である。

上記のようにして反応検出ブロック８ａの検出セル２０のセル部２０ｃ内に酵素試薬を分注した後、さらに当該反応検出ブロック８ａのセル部２０ｃ内にサンプル溶液の分注が行われる。具体的には、まず、プライマ試薬の分注時と同様にして分注機構４のシリンジ１１に新たにピペットチップ１２が装着され、その後、アーム１０が、サンプル容器セット部５に向かって図中の矢印Ｘの方向に沿って移動する。そして、２つのシリンジ１１が別個にそれぞれ図中の矢印Ｚの方向下向きに移動し、それにより、２つのシリンジ１１内にそれぞれ５つのうちの１つのサンプル容器１３内に収容されたサンプル溶液が吸引される。

ここでは、まず、一方のシリンジ１１がサンプル容器セット台５ｃにセットされた５つのサンプル容器１３のうちの１つのサンプル容器１３の上方に位置するように配置される。そして、このシリンジ１１が下向きに移動してこのサンプル容器１３内のサンプル溶液を吸引する。その後、このシリンジ１１が上方向に移動するとともに、他方のシリンジ１１がこのサンプル容器１３の上方に位置するように分注機構４のアーム１０が図中の矢印Ｙの方向に沿って移動する。このようにしてサンプル溶液１３の上方に配置された他方のシリンジ１１は、下方向に移動してこのサンプル容器１３からサンプル溶液を吸引し、その後、上方向に移動する。このようにして各シリンジ１１内にそれぞれサンプル溶液が吸引された後、分注機構４のアーム１０は、反応検出ブロック８ａの上方に移動する。そして、２つのシリンジ１１が図中の矢印Ｚの方向下向きに移動し、反応検出部８ａの検出セル２０の２つのセル部２０ｃにそれぞれサンプル溶液を吐出する。サンプル溶液を吐出した後、ピペットチップ１２の廃棄が行われる。なお、サンプル溶液の吸引動作、アーム１０の移動動作、及び、ピペットチップ１２の廃棄動作は、プライマ試薬及び酵素試薬の分注時の動作と同様である。

また、検出セル２０の２つのセル部２０ｃへのサンプル溶液吐出時には、２つのシリンジ１１のポンプ（図示せず）を用いて、セル部２０ｃ内に収容された溶液の吸引及び吐出動作を複数回繰り返す。それにより、２つのセル部２０ｃ内に収容されたプライマ試薬と酵素試薬とサンプル溶液とを含む反応溶液が、撹拌される。

以上のようにして、プライマ試薬、酵素試薬、及びサンプル溶液を含む反応溶液の調製が行われる。すなわち、反応検出ブロック８ａにセットされた検出セル２０の一方のセル部２０ｃ内に、ＣＫ１９のプライマ試薬、ＣＫ１９の酵素試薬、及びサンプル溶液を含む反応溶液が収容され、また、他方のセル部２０ｃ内に、βアクチンのプライマ試薬、βアクチンの酵素試薬、及びサンプル溶液を含む反応溶液が収容される。ここでは、反応溶液の調製における各液の分注時に、検出セル２０内の液温が、ペルチェモジュールを用いた温度調整により、約２０℃に保持されている。

上記のようにして反応溶液の調整を行った後、検出セル２０の蓋部２０ｂを閉じる。その後、ペルチェモジュール２３を用いて反応部１０１ｂの加熱を行い、検出セル２０内の反応溶液の温度を約２０℃から約６５℃に上昇させて所定時間（ここでは１８分）の間ＬＡＭＰ法による遺伝子増幅反応を行う。それによって、反応溶液中の標的遺伝子（ｍ−ＲＮＡ）が増幅される。このようにして、核酸検出装置１００において、遺伝子増幅反応動作が行われる。

上記のような遺伝子増幅反応では、標的遺伝子の増幅に伴って副成生物たるピロリン酸マグネシウムが生成されるため、この副生成物により反応溶液が白濁し溶液の濁度が変化する。核酸検出装置１００の検出部１０１ｃでは、このような標的遺伝子の増幅に伴う反応溶液の濁度を検出ユニット３２を用いて検出する。すなわち、核酸検出装置１００では、反応部１０１ｂにおける遺伝子増幅反応動作と同時に、検出部１０１ｃにおける検出動作が行われる。

反応検出ブロック８ａにおける反応溶液の濁度検出では、図７及び図８に示すように、検出ユニット３２のＬＥＤ発光部２６から約１ｍｍの直径を有する光ビーム（以下、単に光という）が出射され、この光が、光照射溝２２を介して検出セル２０のセル部２０ｃに照射される。そして、セル部２０ｃ及びその内部に収容された反応溶液を透過した光（以下、透過光と呼ぶ）が、検出ユニット３２のフォトダイオード受光部２８で受光される。

反応検出ブロック８ａでは、検出セル２０が２つのセル部２０ｃを有しており各セル部２０ｃ内にそれぞれ反応溶液が収容されており、また、各セル部２０ｃに対応して検出ユニット３２が配設されている。そのため、反応検出ブロック８ａには、２つの検出チャンネル（ここでは第１チャンネル及び第２チャンネルと呼ぶ）が形成される。各検出チャンネルでは、フォトダイオード受光部２８で透過光を受光することにより、増幅反応時のセル部２０ｃ内の反応溶液の透過光がリアルタイムで検出（モニタリング）される。そして、フォトダイオード受光部２８で検出された光は、電気信号に変換されて受光信号となる。ここでは、受光信号は測定制御部１０１ｄに随時送出される。

図２に示すように、測定制御部１０１ｄは、反応溶液調製部１０１ａと反応部１０１ｂと検出部１０１ｃとを制御し、測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅは、第１〜第１０の１０個の検出チャンネルから各検出チャンネルの受光信号が常に入力されるとともに所望の検出チャンネルの受光データを選択してデータロガ５４に出力するマルチプレクサ５３と、マルチプレクサ５３から出力された所望の検出チャンネルの受光信号を用いてこの検出チャンネルの反応溶液の経時的な受光データを自動作成するデータロガ５４とから構成されている。また、分析部１０２は、操作入力部１０２ａ，１０２ｂと、記憶部５２と、処理制御部５５とから構成されている。分析部１０２は、マルチプレクサ５３及びデータロガ５４を制御するとともにデータロガ５４から出力された受光データを演算処理して濁度を取得するとともに、取得された濁度の検出データと記憶部５２に記憶された検量線（具体的には図１０の検量線）とを比較することにより反応溶液中の核酸濃度を取得する処理制御部５５を含んでいる。

制御回路１０１ｅでは、上記のようにして出力された第１及び第２検出チャンネルの受光信号がチャンネル毎に、随時、マルチプレクサ５３に入力される。マルチプレクサ５３は、複数の入力信号からデータロガ５４に送出する信号を選択するための切替スイッチとしての機能を有しており、処理制御部５５からの制御信号によって、必要なチャンネルの受光信号のみがデータロガ５４に送出されるようにデータロガ５４へのデータ入力経路を切り替える。例えば、ここでは、まず第１検出チャンネルが選択される。

そして、データロガ５４は、マルチプレクサ５３から入力された所望の検出チャンネル（ここでは第１検出チャンネル）の受光信号から、濁度算出用の受光データを作成する。

具体的には、図３に示すように、データロガ５４では、入力された第１検出チャンネルの受光信号がバッファ５４２に入力され、さらに加算回路５４３に入力される。バッファ５４２においては、受光信号の劣化を防ぐ増幅処理が施され、加算回路５４３においては、入力された受光信号の加算処理、及び、反転増幅処理が施される。

そして、加算回路５４３では、第１検出チャンネルの受光信号と受光部オフセット調整用Ｄ／Ａコンバータ５４４により出力されたオフセット信号とを加算処理し、反転増幅することにより第１検出チャンネルの０点調整が行われる。この受光部オフセット調整用Ｄ／Ａコンバータ５４４は、処理制御部５５から出力される制御信号によって制御されている。

ここで、第１検出チャンネルの０点調整（オフセット調整）とは、ＬＥＤ発光部２６からの光出射が行われない状態におけるフォトダイオード受光部２８から出力される出力信号を０に設定するためのオフセット値を求め、オフセット値に基づいて０点調整をする処理のことである。また、０点調整に必要な０点調整後Ｄ／Ａ値（オフセット値）を求める処理は、電源投入時に１回行われる。処理制御部５５は、受光部のオフセット調整用Ｄ／Ａコンバータ５４４に必要な０点調整後Ｄ／Ａ値を算出し、記憶部５２に記憶する。以後の０点調整は、記憶部５２に記憶された０点調整Ｄ／Ａ値に基づいて受光部オフセット調整用Ｄ／Ａコンバータ５４４がオフセット信号を加算回路５４３に送ることにより行われる。

検出部１０１ｃの複数の検出チャンネルは、それぞれフォトダイオード受光部２８を有しており、かつ、各フォトダイオード受光部２８間において受光素子であるフォトダイオードの素子特性に応じて初期出力信号にばらつきが存在している。このような初期出力信号のばらつきは、結果として核酸検出の精度及び信頼性の低下につながる。そこで、このような検出チャンネル間におけるフォトダイオード受光部２８の初期出力信号のばらつきを調整するため、第１〜第１０の検出チャンネルの各チャンネルのフォトダイオード受光部２８の初期出力信号を、実際の値にかかわらず、均一に０と設定する。このようなフォトダイオード受光部２８の０点調整により、検出チャンネル間におけるフォトダイオードの素子特性のばらつきを調整することが可能となる。

このようにして調整が行われて加算回路５４３から出力された受光信号は、さらに、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５に入力される。そして、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５により、所定の増幅率で反転増幅され、さらに、受光データＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、受光データＡ／Ｄ値（透過光Ａ／Ｄ）が作成される。ここで、所定の増幅率とは、目標とする受光感度（すなわち良好な検出を行うために目標とする受光信号レベルであり、具体的には後述のターゲット値）を実現可能とする増幅率のことであり、後述の感度調整動作によって検出チャンネル毎にそれぞれ予め設定されている。この増幅率の詳細については、後述する。

以上のようなデータロガ５４における受光データの処理により、反応溶液の経時的な受光データ、すなわち、反応溶液の受光データＡ／Ｄ値（透過光Ａ／Ｄ値）の経時変化データが作成される。この経時変化データは、処理制御部５５にさらに入力される。処理制御部５５では、入力された透過光Ａ／Ｄ値を演算処理することにより、透過光Ａ／Ｄ値から濁度（Ｏ．Ｄ．値）を取得して濁度検出データを作成する。

図９は、第１検出チャンネルについて作成された反応溶液の濁度検出データ、すなわち、第１検出チャンネルにおける反応溶液濁度の経時変化を示す図である。図９では、横軸に時間をとり、縦軸に濁度（Ｏ．Ｄ．：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）をとっている。処理制御部５５で取得されたこのような濁度検出データは、さらに処理制御部５５において、以下のように処理される。

すなわち、処理制御部５５では、反応溶液濁度の変化に基づいて、反応溶液中の標的遺伝子（ｍ−ＲＮＡ）の複製数が急増するまでの時間である増幅立ち上がり時間が取得され、この取得された増幅立ち上がり時間から、予めキャリブレータの測定結果から作成されて分析部１０２の記憶部５２に記憶された図１０の検量線に基づいて、標的遺伝子の濃度を取得する。

分析部１０２の記憶部５２に記憶された図１０に示す検量線は、横軸に増幅立ち上がり時間をとり、縦軸に標的遺伝子濃度をとって作成されている。図１０から明らかなように、一般に、立ち上がり時間が短い程、標的遺伝子の濃度が高くなる。このような検量線を作成するための基準となる所定の濃度の標的遺伝子を含むキャリブレータが収容された容器や、また、装置及び試薬が汚染されていないことを確認するための陰性コントロールが収容された容器が、所定の頻度でサンプル容器セット部５にセットされ、キャリブレータや陰性コントロールについて、上記の反応溶液の場合と同様にして、反応溶液調製動作、増幅反応動作、及び検出動作が行われる。キャリブレータの検出動作によって、図１０に示すような検量線を作成することができ、また、陰性コントロールの検出動作によって、装置及び試薬が汚染されていないことを確認することができる。

上記のようにして反応検出ブロック８ａの第１検出チャンネルの核酸濃度が得られた後、処理制御部５５は、マルチプレクサ５３からデータロガ５４に第２検出チャンネルの受光信号が出力されるようにチャンネル切替の制御信号をマルチプレクサ５３に出力する。それにより、第１検出チャンネルに引き続き、第２検出チャンネルについても上記と同様の処理が行われて核酸濃度が得られる。このようにして、反応検出ブロック８ａの第１及び第２検出チャンネルについて、核酸濃度が得られる。

次に、核酸検出装置１００では、反応検出ブロック８ａ（すなわち第１及び第２検出チャンネル）での検出動作が行われている際に、これと並行して、この反応検出ブロック８ａに隣接する反応検出ブロック８ｂにおいて、上記と同様の反応溶液調製動作及びそれに続く遺伝子増幅反応動作と検出動作とが行われる。それにより、第１及び第２検出チャンネルの場合と同様にして、第３及び第４検出チャンネルについて核酸濃度が得られる。さらに、反応検出ブロック８ｂでの検出動作と並行して、反応検出ブロック８ｂに隣接する反応検出ブロック８ｃにおいて上記と同様の反応溶液調製動作及びそれに続く遺伝子増幅反応動作ならびに検出動作が行われる。それにより、第５及び第６検出チャンネルについて核酸濃度が得られる。このように、核酸検出装置１００では、５つの反応検出ブロック８ａ〜８ｅにおいて、上記一連の動作が順次行われ、それにより、反応検出ブロック８ａ〜８ｅの第１〜第１０の１０個の検出チャンネルにおいて、核酸濃度が得られる。

上記のように反応検出ブロック８ａから反応検出ブロック８ｅにかけてブロック毎に順次遺伝子増幅反応動作及び検出動作が行われる場合には、１つの反応検出ブロック８（例えば反応検出ブロック８ａ）において、２つの検出チャンネル（この場合は第１及び第２検出チャンネル）で同時に遺伝子増幅反応動作及び検出動作が行われる。このように同時に検出が行われる第１及び第２検出動作では、第１及び第２検出チャンネルの各々で検出された受光データ（受光信号）が、チャンネル毎に随時並行してマルチプレクサ５３に入力される。そして、処理制御部５５から出力される制御信号に従って、マルチプレクサ５３により、一定時間毎にデータロガ５４への受光データ入力経路が切り替えられる。また、このような受光データの切替と同時に、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５の増幅率もチャンネルに応じて切り替えられる。それにより、一定時間毎に第１及び第２検出チャンネルにおいて、交互に核酸濃度が取得される。このような検出チャンネルの切替及び選択されたチャンネルの受光信号の処理は瞬時に行われるので、見かけ上は１つの検出チャンネルにおいて連続して経時的な受光信号が得られる。
以下、他の反応検出ブロック８ｂ〜８ｅにおいても、同様にして、２つの検出チャンネル同時に検出が行われる。

上記のような検出動作における処理は、分析部１０２において測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅにおいて瞬時に行われる。ここでは第１〜第１０検出チャンネルまでのチャンネル切替が約１００μ秒毎に順次行われ、第１０検出チャンネルから再び第１検出チャンネルに戻って処理が行われる。

以下においては、測定開始時点における感度調整動作を例示して説明する。

感度調整動作では、まず、反応検出ブロック８ａの第１及び第２検出チャンネルの各々において、プライマ試薬及び酵素試薬がそれぞれ収容された検出セル２０のセル部２０ｃ内にサンプル溶液を分注し、また、ＬＥＤ発光部２６のＬＥＤに所定の駆動電圧を与えてＬＥＤから光を出射させる。そして、第１及び第２検出チャンネルの各々において、ＬＥＤから出射された光をセル部２０ｃに照射するとともに、セル部２０ｃの透過光をフォトダイオード受光部２８で受光する。このようにして各検出チャンネルのフォトダイオード受光部２８で受光された光は光電変換され、受光信号として、チャンネル毎に分析部１０２のマルチプレクサ５３に入力される。

同様に、反応検出ブロック８ｂ〜８ｅの第３〜第１０検出チャンネルについて、２チャンネル毎に前述した処理が行われる。

上記のようにしてマルチプレクサ５３に各検出チャンネルの受光信号がチャンネル毎に入力された後、前述のように、所定の検出チャンネル（ここでは第１検出チャンネル）の受光信号が、マルチプレクサ５３からデータロガ５４に出力され、加算回路５４３においてフォトダイオード受光部２８の０点調整に関する調整を受ける。その後、受光信号は、加算回路５４３からさらに感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５に出力される。

感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５には、良好な核酸検出を実現するための受光信号レベルの目標値、すなわちターゲット値が、処理制御部５５を介して予め設定されている。例えば、制御回路１０１ｅが１０Ｖの受光信号までしか検出することができない回路から構成される場合には、検出範囲上限の観点から、ターゲットＤ／Ａ値が８Ｖに予め設定されている。８ＶのターゲットＤ／Ａ値は、デジタル値に換算すると３２７６に相当する（すなわちターゲットＡ／Ｄ値＝３２７６）。

このようなターゲットＡ／Ｄ値は、各検出チャンネルについて共通の値である。

また、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５には、感度調整用の増幅率Ｄ／Ａ値として、所定のデフォルトＤ／Ａ値（以下、感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値と呼ぶ）が処理制御部５５を介して予め設定されている。

感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値は、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５の増幅率Ｄ／Ａ値の範囲内の値であって、かつ、ＬＥＤ出射光量にばらつきがあっても感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値によって増幅された受光信号が検出可能範囲内となり適切に感動調整を行うことができる値であって、この条件を満たせば任意である。感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値は、各検出チャンネル共通の値でなくてもよいが、ここでは各検出チャンネルで共通の値としている。

本実施の形態では、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５の増幅率Ｄ／Ａ値が１（１０２３倍）〜１０２３（１倍）であることから、この範囲内において感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値を設定する。ここで、例えば、感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値＝１（１０２３倍）とすると、増幅された受光信号Ａ／Ｄ値＝４０９５となって頭打ちとなる。したがって、この場合には、正確な受光信号Ａ／Ｄ値が得られなくなり、結果的に、適切な感度調整が実施困難となる。それゆえ、この場合には、感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値＝１０２３（１倍）としている。

分析部１０２では、加算回路５４３から入力された受光信号と、感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値と、ターゲットＡ／Ｄ値とを用いて、以下のようにして感度調整が行われる。ここでは、第１検出チャンネルの感度調整を例示して説明する。

まず、感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５において、加算回路５４３から入力された受光信号（ここでは第１検出チャンネルの受光信号）が感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値（＝１０２３）で反転増幅され、この増幅された受光信号が、さらにＡ／Ｄ変換器５４６でＡ／Ｄ変換される。このようにして取得された受光信号Ａ／Ｄ値（以下、これをデフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値と呼ぶ）は、さらに処理制御部５５に出力される。

処理制御部５５では、上記のようにして取得されたデフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値とターゲットＡ／Ｄ値（＝３２７６）とから、調整後増幅率Ｄ／Ａ値を求める。

上記のような調整後増幅率Ｄ／Ａ値の具体的な求め方は、以下の（１）式で表される。（調整後増幅率Ｄ／Ａ値）＝（感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値）×（デフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値）÷（ターゲットＡ／Ｄ値）…（１）
第１検出チャンネルの検出動作では、このような感度調整動作において取得された感度調整後増幅率Ｄ／Ａ値が記憶部５２から取り出され、この調整後増幅率Ｄ／Ａ値を用いて受光信号が感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５において増幅される。したがって、ターゲット値にあった所望の受光感度で受光信号が得られる。

ところで、前述のように、マルチプレクサ５３からデータロガ５４に出力される各検出チャンネルの受光データ（受光信号）は一定時間毎（例えば約１００μ秒毎）に切り替えられる。このため、マルチプレクサ５３から第１検出チャンネルの受光データ（受光信号）が出力された後には、第２検出チャンネルの受光データ（受光信号）が出力され、以下同様にして、第３〜第１０検出チャンネルの各チャンネルの受光データ（受光信号）が順次出力される。そして、第２〜第１０検出チャンネルの各チャンネルにおいても、上記の第１検出チャンネルの場合と同様の感度調整動作が行われる。

そして、第２〜第１０検出チャンネルの感度調整動作により、チャンネル毎に、受光データＡ／Ｄ変換器５４６から出力される受光信号Ａ／Ｄ値をターゲットＡ／Ｄ値（＝３２７６）にあわせることが可能な増幅率Ｄ／Ａ値、すなわち調整後増幅率Ｄ／Ａ値、が取得される。このようにして取得された各チャンネルの調整後増幅率Ｄ／Ａ値は、チャンネル毎に記憶部５２に記憶される。

前述のように、第２〜第１０検出チャンネルの検出動作では、このようにして取得された調整後増幅率Ｄ／Ａ値は、マルチプレクサ５３によるチャンネル切替と同時に記憶部５２から検出チャンネルに対応して選択され感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５に送出される。そして、この調整後増幅率Ｄ／Ａ値を用いて受光信号が感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５において増幅される。したがって、ターゲット値にあった所望の受光感度で受光信号が得られる。

以上のようにして各検出チャンネルについて調整後増幅率Ｄ／Ａ値を設定することにより、感度調整時の検出チャンネル間では次の（２）式の関係が成り立つ。上記の（１）式が得られる理由は、感度調整の直前直後においてこの（２）式の関係が成り立つためである。
（増幅率Ｄ／Ａ値）×（受光信号Ａ／Ｄ値）＝一定…（２）
このことから、検出チャンネル間の受光信号にばらつきが存在しても、各検出チャンネルでは、ターゲット値にあった均一な受光感度を実現することが可能となる。

また、前述のように、第１〜第１０検出チャンネルの各チャンネルでは、標的遺伝子の増幅前の反応液の透過光量（濁度）が異なるが、測定開始時点においてその都度感度調整動作を行って共通のターゲットＡ／Ｄ値（＝３２７６）にあわせる調整後増幅率Ｄ／Ａ値をそれぞれ求めることにより、各検出チャンネルの、標的遺伝子の増幅前の反応液の透過光量（濁度）が異なっても、常に均一な受光感度を保持することが可能となる。したがって、各検出チャンネルの、標的遺伝子の増幅前の反応液の透過光量（濁度）が異なっても受光信号レベルのばらつきが生じず、ターゲット値にあった均一な受光感度を実現することが可能となる。

また、感度調整動作を利用して、ＬＥＤ発光部２６の状態を監視することが可能である。例えば、装置の立ち上げ時に行う感度調整動作では、反応検出ブロック８に検出セル２０が配置されていない状態で調整が行われる。この場合には、後述する感度調整により設定された調整後増幅率Ｄ／Ａ値に、エラー範囲を設定することで、ＬＥＤ発光部２６のＬＥＤの光量低下等に起因するエラーの発生を検知する。ここで、エラーとは、核酸検出装置１００において良好な核酸検出を行うことが困難な状況のことである。具体的には、処理制御部５５によって調整後増幅率Ｄ／Ａ値は一旦記憶部５２に記憶される。記憶部５２に記憶された調整後増幅率Ｄ／Ａ値とエラー範囲を示す数値とが、処理制御部５５によって呼び出されて比較されることによって、ＬＥＤ発光部２６のＬＥＤの光量低下等に起因するエラーの発生を検知する。

以上のように、本実施の形態の核酸検出装置１００によれば、複数の検出チャンネルにおける個々のＬＥＤ発光部２６のＬＥＤの特性のばらつきに起因する受光信号レベルのばらつきや、各ＬＥＤにおける光量の経日変化に起因する受光信号レベルのばらつき、いいかえれば発光部側に起因した受光信号レベルのばらつきを、測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅにより調整することが可能となる。また、複数の検出チャンネルにおけるフォトダイオード受光部２８のフォトダイオードのばらつきに起因する受光信号レベルのばらつきについても受光データを測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅにより調整することが可能となる。つまり、発光部側と受光部側の両方に起因するばらつきを測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅにより調整することが可能となる。したがって、検出精度及び信頼性の向上が図られる。また、このような感度調整は、測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅにおいて瞬時に行うことができ、容易にかつ測定の都度リアルタイムで行うことができる。また、複数の検出チャンネルの感度調整を測定制御部１０１ｄの制御回路１０１ｅでまとめて行うことができるので、装置の小型化及びコストの低減が図られる。

また、各検出チャンネルにおいて、ＬＥＤ発光部２６のＬＥＤの温度変化に伴うＬＥＤ出射光量のばらつきを温度補償回路３１により補償することができるので、さらに検出精度及び信頼性の向上が図られる。

また、反応部１０１ｂにおける標的遺伝子の増幅を、短時間で直接的な増幅することが可能な方法であるＬＡＭＰ法を用いて行うため、効率的に標的遺伝子を増幅することが可能となり標的遺伝子の検出に要する時間の短縮化が図られる。その結果、例えば本実施の形態では、サンプルのセットから検出までを約３０分という短時間で行うことが可能となる。ここで、ＬＡＭＰ法では、所定時間内に約２０℃〜約６５℃まで反応部１０１ｂの温度を変化させるため、ＬＥＤ発光部２６の温度も変化する。したがって、前述のように温度補償回路３１の効果がより有効に奏される。

なお、上記の実施の形態は、本発明の実施の形態の一例であって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、反応検出部の検出チャンネル数は１０個のチャンネルに限定されるものではない。また、サンプル容器や試薬容器や酵素容器の配置構成が上記以外であってもよい。また、上記の実施の形態では、１つの分注機構により試薬の分注とサンプルの分注との両方を行っているが、試薬の分注を行う分注機構と、サンプルの分注を行う分注機構とが別個に設けられた構成であってもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では標的遺伝子をＬＡＭＰ法により増幅させる場合について説明したが、標的遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ法）やリガーゼ連鎖反応法（ＬＣＲ法）により増幅させてもよい。また、本発明に係る核酸検出装置は、癌由来の遺伝子、又、ｍ−ＲＮＡ以外の検出に適用可能である。

また、上記の実施の形態では検出セル内の反応溶液濁度を検出する検出部１０１ｃがＬＥＤ発光部２６とフォトダイオード受光部２８とから構成される場合について説明したが、これ以外の構成の光源手段及び受光手段を備えた発光部及び受光部から構成される検出部の構成であってもよい。例えば、ランプ光源に光ファイバを接続してなる発光部と、その発光部の光ファイバからの光を受光可能な光検出器を備えた受光部とにより検出部が構成されてもよい。本発明は、特に、個々の光源手段の特性のばらつきが大きい場合や、光源手段の光量の経日変化が大きい場合に、より有効である。

また、上記の実施の形態では、検出セル２０内の増幅副成生物（具体的にはピロリン酸マグネシウム）による濁度変化を検出部により検出することによって標的遺伝子の検出を行っているが、濁度の検出以外に、例えば、標的遺伝子の増幅生成物に結合する試薬を所定の検出手段により検出することによって標的遺伝子の検出を行うことも可能である。この場合、例えば、試薬として、エチジウムブロマイドやＴａｑＭａｎプローブ等を用いる。

また、上記実施形態では、標的核酸を検出する方法として、ＬＡＭＰ法を用いたが、ＰＣＲ法を用いても良い。

また、上記の実施形態では、測定部と分析部が別々の構成としたが、測定部と分析部が一体化された構成であってもよい。

また、上記の本実施形態では、核酸検出装置１００では、反応検出ブロック８ａ〜８ｅにおいて、２チャンネル毎に反応動作及び検出動作を行うようにしたが、反応検出ブロック８ａ〜８ｅにおいて、上記の反応動作及び検出動作が全て同時に行われてもよい。この場合には、第１〜第１０の１０個の検出チャンネルにおいて同時に検出動作が行われ、各チャンネルの受光データ（受光信号）が、チャンネル毎に随時並行してマルチプレクサ５３に入力される。そして、上記と同様にして、マルチプレクサ５３により、一定時間毎に検出チャンネルの切替が行われるとともに、切り替えられた検出チャンネルに対応して感度調整Ｄ／Ａコンバータ５４５の増幅率も切り替えられる。

また、上記の実施形態では、核酸検出装置１００では、遺伝子増幅反応動作及び検出動作の開始時点（すなわち測定開始時点）、又は、核酸検出装置１００の立ち上げ時（具体的には装置の電源をオンした時）に、感度調整動作、すなわち受光信号レベルをターゲット値に合わせる処理が行われるようにしたが、測定開始時点として、反応溶液調製時におけるプライマ試薬及び酵素試薬を収容したセル部２０ｃにサンプル溶液を分注した時点において感度調整動作が行われてもよい。

本発明に係る核酸検出装置は、良好な精度で信頼性の高い核酸検出を行うことが可能な核酸検出装置として有用である。

実施の形態に係る核酸検出装置の構成を模式的に示す機能ブロック図である。 図１の核酸検出装置の制御部の構成を模式的に示す機能ブロック図である。 図２の制御部のデータロガの構成を模式的に示す機能ブロック図である。 図１の核酸検出装置の構造を示す模式的な斜視図である。 図１の核酸検出装置の構造を示す模式的な平面図である。 図１の核酸検出装置の検出部の構成を示す模式的な切り欠き斜視図である。 図６の検出部の配置構成を示す模式図である。 図６の検出部の配置構成を示す平面図である。 核酸検出装置の検出部で検出される反応溶液濁度の経時変化を示す図である。 核酸検出装置で用いる、増幅立ち上がり時間と標的遺伝子濃度との関係を示す検量線を示す図である。

符号の説明

１ 本体ケース
２ 反応検出部
３ チップ廃棄部
４ 分注機構
５ サンプル容器セット部
６ 試薬容器セット部
７ チップセット部
８ 反応検出ブロック
１０ アーム
１１ シリンジ
１２ ピペットチップ
１３ サンプル容器
１４，１４’，１５，１５’ 試薬容器
２０ 検出セル
２０ａ 検出セル部材
２０ｂ 蓋部
２０ｃ セル部
２１ 検出セルセット孔
２３ ペルチェモジュール
２６ ＬＥＤ発光部
２８ フォトダイオード受光部
３０ 感温抵抗素子
３１ 温度補償回路
５３ マルチプレクサ
５４ データロガ
５５ 処理制御部
１００ 核酸検出装置
１０１ 測定部
１０１ａ 反応溶液調製部
１０１ｂ 反応部 １０１ｃ 検出部
１０１ｄ 測定制御部
１０２ 分析部

Claims (13)

1. 検出容器の反応溶液中で標的核酸の増幅を行い、増幅された標的核酸を検出する核酸検出装置であって、
   検出容器に光を照射するための発光部と検出容器からの光を受光するための受光部とを有する複数の検出部と、
   各検出部からの受光信号を増幅する信号増幅部と、
   予め複数の検出部について共通の値として決められているターゲットＡ／Ｄ値及び標的核酸の増幅前に検出部から出力された受光信号に対応するデフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値に基づいて、デフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値をターゲットＡ／Ｄ値に増幅するための調整後増幅率Ｄ／Ａ値を各検出部について決定し、各検出部に対応する調整後増幅率Ｄ／Ａ値に基づいて、標的核酸の増幅中に各検出部から出力された受光信号を増幅するように信号増幅部を制御し、増幅された受光信号に基づいて、標的核酸の濃度を取得する制御部と、を備える核酸検出装置。
2. 制御部によって決定される調整後増幅率Ｄ／Ａ値とデフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値の積が、複数の検出部の間で一定である請求項１記載の核酸検出装置。
3. 制御部は、電源投入時に、各々の発光部を発光させない状態で、各々の受光部から出力される信号を、所定の基準値に調整するためのオフセット値を求める請求項１または２に記載の核酸検出装置。
4. 調整後増幅率Ｄ／Ａ値を記憶するためのメモリを備えており、
   制御部は、電源投入時に調整後増幅率Ｄ／Ａ値を決定し、決定された調整後増幅率Ｄ／Ａ値をメモリに記憶し、メモリに記憶された調整後増幅率Ｄ／Ａ値が所定の範囲外の時、警告を行う請求項１〜３の何れか１項に記載の核酸検出装置。
5. デフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値は、標的核酸の増幅の開始前に、反応液が収容された検出容器に発光部から光を照射したときに受光部から出力される受光信号に対応する値である請求項１〜４の何れか１項に記載の核酸検出装置。
6. 各検出部からの受光信号のうちの１つを選択的に信号増幅部に出力する信号選択部をさらに備える請求項１〜５の何れか１項に記載の核酸検出装置。
7. 制御部は、信号選択部により出力される受光信号を切り替えると同時に、信号増幅部によって用いられる調整後増幅率Ｄ／Ａ値を切り替える、請求項６記載の核酸検出装置。
8. 制御部は、複数の反応容器中で同時に核酸増幅を行うとともに、各反応溶液中の濁度に対応する受光信号を信号選択部に同時に入力するように複数の検出部を制御し、
   同時に入力された受光信号を交互に信号増幅部に入力するように信号選択部を制御し、
   信号増幅部によって増幅された受光信号に基づいて、各反応溶液の濁度を交互に取得し、
   反応溶液の濁度に基づいて、標的核酸の濃度を取得する、請求項６または７に記載の核酸検出装置。
9. 検出部の温度変化に伴う発光部からの出射光量変化を補正する温度補償回路を備える請求項１〜８の何れか１項に記載の核酸検出装置。
10. 温度補償回路が感温抵抗素子を備える請求項９記載の核酸検出装置。
11. 標的核酸の増幅がＬＡＭＰ法により行われる請求項１〜１０の何れか１項に記載の核酸検出装置。
12. 制御部は、予め複数の検出部について共通の増幅率として決められている感度調整用増幅率デフォルトＤ／Ａ値と、デフォルト対応受光信号Ａ／Ｄ値と、ターゲットＡ／Ｄ値とに基づいて、調整後増幅率Ｄ／Ａ値を決定する、請求項１〜１１の何れか１項に記載の核酸検出装置。
13. 制御部は、増幅された受光信号の経時的変化に基づいて、標的核酸の濃度を取得する、請求項１〜１２の何れか１項に記載の核酸検出装置。

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