JP6834317B2 - 微生物夾雑物検出装置および微生物夾雑物検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体に含まれるエンドトキシンや（１→３）−β−Ｄ−グルカン等の微生物夾雑物を検出する微生物夾雑物検出装置および微生物夾雑物検出方法に関する。

エンドトキシンや（１→３）−β−Ｄ−グルカン等の微生物夾雑物は、血中に入るとショック症状を起こして死に至るおそれのある発熱性物質であり、透析液や注射液などの血液に投与する医薬品では微生物夾雑物が混入しないように厳重な管理が求められている。

ところが、エンドトキシンはグラム陰性菌の外膜成分のリボ多糖であり、（１→３）−β−Ｄ−グルカンは酵母やカビ等の真菌の細胞壁に存在する物質であることから、環境中に普遍的に存在する。また、エンドトキシンや（１→３）−β−Ｄ−グルカン等の微生物夾雑物は、耐熱性であるために加熱除去が困難であり、混入防止管理が非常に難しい。

エンドトキシン等の微生物夾雑物の検出法として、カブトガニの血球成分を用いる方法（Limulus Amebosyte Lysate; ＬＡＬ法）が知られている。ＬＡＬ法で用いる試薬は高額であるため、少量の試薬で極微量のエンドトキシンを検出する手法が提案されている（特許文献１参照）。

この他、被検体に含まれるエンドトキシン等の微生物夾雑物の濃度を簡易かつ精度よく検出するために、予め試薬が組み込まれたチップを作製しておき、このチップに被検体を注入して試薬と混合させ、チップに流れる微小な電流を検出して微生物夾雑物を定量する手法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１２−１２７６９５号公報 国際公開２０１５／１３７３５６

エンドトキシン等の微生物夾雑物の定量化に用いられるチップは、使い捨てであり、微生物夾雑物検出装置にチップを装着した後に、チップの注入口から被検体を注入する。その後、チップ内で被検体と試薬を混合し、所定の温度に加熱して電気化学反応を生じさせた後に電流検出が行われる。

電気化学反応によってチップに流れる電流は微弱であり、電源電圧の変動や温度変化、電磁放射ノイズ等の影響を受けやすい。また、このような微弱な電流を精度よく検出するには、被検体の種類や、被検体と混合される試薬の種類等を考慮に入れて、チップに流れる電流を校正する必要がある。

また、電源電圧の変動や温度変化、電磁放射ノイズ等によって、チップに流れる電流の検出特性が変化するため、上述した校正作業は定期的に行うのが望ましい。

チップが微生物夾雑物検出装置内の所定の場所に装着されると、チップの端子と検出回路の測定端子とが電気的に接触するようになっているが、測定端子の表面に異物が付着してしまうと、電気的な接触が不完全になり、電流の検出精度が劣化するおそれがある。特に、チップの装着場所にチップを装着しないまま長時間放置すると、上述した測定端子に異物が付着しやすくなる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、被検体に含まれる微量の微生物夾雑物を精度よく検出可能な微生物夾雑物検出装置および微生物夾雑物検出方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、被検体に含まれる微生物夾雑物を検出するチップと、
前記チップが着脱自在に装着される装置本体と、
前記装置本体に装着された前記チップに流れる電流を検出する検出回路と、
前記チップと同じ端子配列を有し、前記検出回路に電流を流す電流生成回路を有するダミーチップと、
前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行う制御部と、を備える、微生物夾雑物検出装置が提供される。

前記検出回路は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、定期的に前記ダミーチップに流れる電流を検出し、
前記制御部は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、定期的に前記検出回路の校正を行ってもよい。

前記制御部は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、前記検出回路と前記ダミーチップとの電気的接点に過電流を流して、前記電気的接点のクリーニングを行ってもよい。

前記チップおよび前記ダミーチップのそれぞれは、参照極端子、対極端子、第１作用極端子および第２作用極端子を有し、
前記電流生成回路は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着された状態で、前記参照極端子に第１電圧が供給され、かつ前記対極端子に第２電圧が供給されたときに、前記第１作用極端子に第１電流を流し、かつ前記第２作用極端子に第２電流を流してもよい。

前記ダミーチップ内の前記電流生成回路は、抵抗、インダクタ、キャパシタ、ダイオードおよびトランジスタの少なくとも一つを含んでもよい。

前記チップは、前記被検体と所定の試薬とを混合させて酸化還元反応を生じさせたときに生じる電流を出力し、
前記電流生成回路は、前記チップに流れる電流に応じた電流を出力してもよい。

前記チップに流れる電流を補正する補正コードを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記ダミーチップを前記装置本体に装着したときに、前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記補正コードを校正してもよい。

本発明の他の一態様では、被検体に含まれる微生物夾雑物を検出する着脱自在のチップを装置本体に装着する前に、前記チップと同じ端子配列を有するダミーチップを前記装置本体に装着するステップと、
前記ダミーチップが前記装置本体に装着された後、前記検出回路に通電を行うステップと、
前記ダミーチップに流れる電流を前記装置本体内の検出回路で検出するステップと、
前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行うステップと、を備える、微生物夾雑物検出方法が提供される。

前記検出回路の校正が終わった後、前記検出回路への通電を維持したまま、前記ダミーチップを前記装置本体から取り外して、前記装置本体に前記チップを装着してもよい。

前記チップが前記装置本体に装着されるまでは、前記ダミーチップを前記装置本体に装着した状態で、定期的に前記ダミーチップに流れる電流を前記検出回路で検出して、前記検出回路の校正を定期的に行ってもよい。

本発明によれば、被検体に含まれる微量の微生物夾雑物を精度よく検出することができる。

本発明の一実施形態による微生物夾雑物検出装置の概略構成を示す分解斜視図。 チップの平面図。 ダミーチップの平面図。 第１位置でのチップ、ヒートシンクおよびクリーナ支持板の位置関係を示す断面図。 第２位置でのチップ、ヒートシンクおよびクリーナ支持板の位置関係を示す断面図。 チップが第２位置に到達する前の第３位置でのチップ、ヒートシンクおよびクリーナ支持板の位置関係を示す断面図。 本実施形態による微生物夾雑物検出装置の制御系のブロック図。 デュアルポテンショスタット回路の回路図。 微生物夾雑物検出装置にダミーチップを装着した場合の処理手順を示すフローチャート。 本実施形態による微生物夾雑物検出装置の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態による微生物夾雑物検出装置１の概略構成を示す分解斜視図である。図１の微生物夾雑物検出装置１は、被検体に含まれるエンドトキシンや（１→３）−β−Ｄ−グルカン等の微生物夾雑物を検出するものである。被検体は、例えば、透析液、注射液、移植組織片、人工授精の受精卵の培養液などである。注射液は、治療薬でもよいし、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）画像検査等のための体内検査薬（液）でもよい。

図１の微生物夾雑物検出装置１は、予め試薬が組み込まれたチップ２に被検体を注入して、被検体と試薬を混合加熱して、酸化還元反応による電流を検出するものである。

図１の微生物夾雑物検出装置１は、上蓋３と下蓋４からなる装置本体を備えている。チップ２は装置本体に着脱自在に装着される。下蓋４は、凹部４ａが形成されたステージ４ｂを有する。下蓋４の凹部４ａ内には、ガイド部材５、ヒートシンク６、装置側端子７、検出回路基板８などが配置されている。

ガイド部材５は、チップ２をヒートシンク６上の所定位置に位置決めするとともに、ヒートシンク６上に位置決めされたチップ２をヒートシンク６とともにステージ４ｂの上面に沿って所定方向に移動させる。図１では、チップ２が移動する所定方向をＸ方向としている。所定方向Ｘはステージ４ｂの長手方向である。ガイド部材５は、ステージ４ｂの長手方向に延在されており、ヒートシンク６はガイド部材５に案内されて、所定方向Ｘに第１位置から第２位置まで移動自在とされている。

ヒートシンク６にはヒータ９が組み込まれている。ヒータ９は例えば電熱線と熱電対を有し、熱電対で計測された温度に基づいて、電熱線に電流を流すか否かが切り替えられる。ヒートシンク６は、ヒータ９の熱がチップ２以外に伝達されないように放熱を行う。また、ヒータ９がオフのときに、チップ２を迅速に冷却する目的にも利用可能である。チップ２は、ヒートシンク６上に着脱自在に位置決めされて、ヒータ９により加熱される。チップ２の内部構造は、後述する。ヒータ９は、電熱線に電流を流して加熱するため、その際に電磁放射ノイズが発生するおそれがある。そこで、ヒータ９と検出回路基板８との間に遮蔽板（電磁放射遮蔽部）１０を配置して、検出回路基板８がチップ２が出力する微弱な電流を検出する際に、ヒータ９から発生した電磁放射ノイズの影響を受けないようにするのが望ましい。

後述するように、チップ２は被検体に含まれる微生物夾雑物の濃度に応じた電流を出力する。この電流は、装置側端子７により検出される。装置側端子７は、チップ２上のチップ側端子１６と接触される。装置側端子７とチップ側端子１６との接触形態についても後述する。

検出回路基板８は、チップ２から出力された電流を検出する検出回路が形成された基板である。検出回路の具体的な回路構成は後述する。検出回路基板８は、ヒートシンク６の下方に配置されている。

なお、検出回路基板８とは別個に、不図示の電源回路基板を設けてもよいし、検出回路基板８内に電源回路を形成してもよい。検出回路基板８とは別個に電源回路基板を設ける場合は、検出回路基板８が電源回路基板から発生される電磁放射ノイズの影響を受けないように、検出回路基板８と電源回路基板との間に、電磁放射ノイズを遮断する遮蔽板を配置するのが望ましい。一方、検出回路基板８内に電源回路を形成する場合は、電源回路の周囲を遮蔽して、電源回路からの電磁放射ノイズが検出回路に重畳されないようにするのが望ましい。

上蓋３は、開閉自在の扉部３ａを有する。チップ２をヒートシンク６に位置決めする際には、上蓋３の扉部３ａを開いて、チップ２を水平方向にスライドさせて、ヒートシンク６上に載置する。上蓋３の下面側には、クリーナ支持板（カバー体）１１が配置され、クリーナ支持板１１の下面にはクリーナシート（シート部材）１２が取り付けられている。チップ２は、クリーナ支持板１１の下面のクリーナシート１２に接触しながら移動するため、チップ２の上面に付着した検体などの異物は、チップ２の移動に伴ってクリーナシート１２で拭き取られる。クリーナシート１２の具体的な材料としては、例えば不織布などを適用可能である。

図１に示すように、本実施形態では、チップ２の代わりに、ダミーチップ５１をヒートシンク６に装着することも可能である。

図２はチップ２の平面図である。図２に示すように、チップ２は、支持層上に配置される４つの導電パターン層１３と、これら導電パターン層１３の上に配置されるマイクロ流路層１４と、マイクロ流路層１４の上に配置されるカバー層１５とを含む積層構造体である。

４つの導電パターン層１３の端部には、それぞれ対応するチップ側端子１６が接続されている。これら４つのチップ側端子１６は、２つの作用極端子Ｗ１，Ｗ２と、参照極端子Ｒｅｆと、対極端子Ｃとで構成されている。２つの作用極端子Ｗ１，Ｗ２に接続される２つの導電パターン層１３の他端側には櫛形電極１７が接続されている。櫛形電極１７は、２つの導電パターン層１３を微小な線幅の櫛形形状にして、狭小な間隔で交互に隣接配置したものである。参照極端子Ｒｅｆと対極端子Ｃは図２の配置とは逆にしてもよい。一般には、被検体が参照極端子Ｒｅｆに最初に接触した方が測定系が安定する。また、対極端子Ｃは、面積で電圧と電流が規定されるため、参照極端子Ｒｅｆよりも面積を大きくするのが望ましい。

マイクロ流路層１４内には、予め試薬が収納されており、注入口２１から注入された被検体は、マイクロ流路層１４内で試薬と混合され、毛細管現象により図２の所定方向Ｘに流れる。櫛形電極１７の直上に到達した被検体および試薬の混合液は、櫛形電極１７上で酸化還元反応を繰り返して、電流を生じさせる。櫛形電極１７は、作用極端子Ｗ１，Ｗ２に繋がる電位レベルの異なる２種類の電極を交互に配置したものであり、酸化反応と還元反応とが各電極間で交互に行われて、見かけ上の電流が増大する。この電流は、２つの作用極端子Ｗ１，Ｗ２に流れる。被検体に含まれるエンドトキシン等の微生物夾雑物の濃度に応じて電流値が変化する。濃度が高いほど電流値が大きくなる。検出回路基板８は、作用極端子Ｗ１，Ｗ２に接触される装置側端子７を介して、この電流を検出する。

本実施形態によるチップ２は、ヒートシンク６上に位置決めされた後、ヒートシンク６と一体に図１の所定方向Ｘに移動される。チップ２およびヒートシンク６は、まずは第１位置にてチップ２に被検体が注入される。その後、チップ２およびヒートシンク６は第２位置に移動して、チップ側端子１６から出力される電流の検出が行われる。

チップ２は、被検体の注入口２１と、第１空気孔２２と、第２空気孔２３とを有する。注入口２１、第１空気孔２２および第２空気孔２３は、所定方向Ｘに沿って間隔を隔てて配置されている。より詳細には、第１空気孔２２は、注入口２１と櫛形電極１７との間に配置されている。第２空気孔２３は、櫛形電極１７とチップ側端子１６との間に配置されている。第１空気孔２２と第２空気孔２３は、チップ２の外側の空気をチップ２内に取り込む吸気口として機能するとともに、チップ２内の空気をチップ２外に排気する排気口としても機能する。これら第１空気孔２２と第２空気孔２３から空気を出し入れすることで、マイクロ流路層１４内の被検体と試薬の混合液を所定方向Ｘに移動させることができる。

上述したように、チップ２は、クリーナ支持板１１に接触しながら所定方向Ｘに移動する。よって、チップ２の第１空気孔２２と第２空気孔２３がクリーナ支持板１１によって塞がれていると、第１空気孔２２と第２空気孔２３から空気を流出入させることはできない。そこで、クリーナ支持板１１には、第３空気孔２４と第４空気孔２５が設けられており、チップ２の移動位置によって、第１空気孔２２と第３空気孔２４を重ね合わせたり、第２空気孔２３と第４空気孔２５を重ね合わせたりする。これにより、マイクロ流路層１４内の液体は、所定方向Ｘに滞りなく流れるようになる。

本実施形態では、被検体を注入したチップを微生物夾雑物検出装置１に装着していないときには、同じ場所にダミーチップ５１を装着するようにしている。ダミーチップ５１を装着する主な理由は、装置側端子７やその周辺に異物が付着するのを防止するためと、ダミーチップ５１を用いて検出回路の校正作業を行うためである。

微生物許雑物検出装置を扱う作業者は、被検体の検査のためのチップ２を装着する前に、まずはダミーチップ５１を装着して、検出回路の校正作業を行う。検出回路は、電源電圧の変動や温度変化、電磁放射ノイズ等の外乱を不定期に受けるため、検出回路の校正作業は定期的に行うのが望ましい。被検体とチップが準備できると、作業者は、ダミーチップ５１を取り外して、代わりにチップを挿入する。このとき、可能であれば、検出回路の電源はオンにしたままにしておくのが望ましい。検出回路の電源をオフすると、検出回路が安定するまでに時間がかかり、再度校正作業を行う必要が生じるためである。

図３はダミーチップ５１の平面図である。図３に示すように、ダミーチップ５１の外形サイズおよび外形形状は図２のチップ２と同じである。また、ダミーチップ５１には、チップ２と同じ配置位置に同じ幅の複数の配線パターン層５２が設けられている。配線パターン層５２の先端には、チップ２と同様のチップ側端子５３が設けられている。

ただし、ダミーチップ５１には、マイクロ流路層は必ずしも設ける必要はない。その理由は、ダミーチップ５１は、被検体を注入して試薬と混合させることを想定していないためである。よって、ダミーチップ５１には、チップの注入口２１、第１空気孔２２および第２空気孔２３も必ずしも設ける必要はない。

ダミーチップ５１は、ダミーチップ５１上の参照極端子Ｒｅｆと対極端子Ｃにチップと同じ電圧が印加されたときに、作用極端子Ｗ１，Ｗ２にチップ２と同程度の電流が流れるようにしている。このような電流を流す回路（以下、電流生成回路５４と呼ぶ）がダミーチップ５１の内部に組み込まれている。

この電流生成回路５４は、例えば、抵抗、インダクタおよびコンデンサなどの受動素子を用いて構成される。場合によっては、トランジスタやダイオード等の能動素子と受動素子を組み合わせて構成してもよい。被検体を注入したチップに流れる電流は、被検体に含まれる微生物夾雑物の濃度に応じて変化する。これに対して、ダミーチップ５１に流れる電流は、検出回路で検出可能な最小電流値と一致するように設定してもよいし、検出回路で検出可能な電流範囲の中間値と一致するように設定してもよい。ダミーチップ５１に流れる電流の調整は、ダミーチップ５１を作製する際に、ダミーチップ５１内の受動素子や能動素子の回路定数を適切に設定することにより行われる。

このように、ダミーチップ５１を装着すると、ダミーチップ５１から微弱な電流が出力されるようにしている。検出回路は、この電流を検出して検出回路の校正作業を行う。校正作業の詳細については後述する。

上述したように、ダミーチップ５１には被検体は注入されないため、ダミーチップ５１をヒータで加熱して酸化還元反応を生じさせる必要はない。よって、ダミーチップ５１を装着すると、すぐにダミーチップ５１をスライドさせて、ダミーチップ５１のチップ側端子５３を装置側端子７に接触させればよい。これに対して、チップ２は、被検体を注入した後、ヒータ９で加熱して酸化還元反応を生じさせ、その後にチップ２のチップ側端子１６を装置側端子７に接触させる必要がある。チップ２は、第１位置にて被検体を注入し、その後に第３位置を経由して第２位置に移動されてヒータ９での加熱が行われる。

図４Ａは第１位置でのチップ２、ヒートシンク６およびクリーナ支持板１１の位置関係を示す断面図、図４Ｂは第２位置でのチップ２、ヒートシンク６およびクリーナ支持板１１の位置関係を示す断面図、図４Ｃはチップ２が第２位置に到達する前の第３位置でのチップ２、ヒートシンク６およびクリーナ支持板１１の位置関係を示す断面図である。

図４Ａに示すように、第１位置では、チップ２の注入口２１が露出されており、この注入口２１から被検体が注入される。また、第１位置では、チップ２の第１空気孔２２とクリーナ支持板１１の第３空気孔２４とが上下に重ね合わされる。これにより、第１空気孔２２と第３空気孔２４からチップ２内の空気を排気することができ、チップ２の注入口２１から注入された被検体は、マイクロ流路層１４を通って所定方向Ｘに流れ、櫛形電極１７の近傍に到達する。櫛形電極１７の下方には、ヒータ９が配置されており、被検体と試薬の混合液はヒータ９で加熱されて、酸化還元反応に最適な温度に設定される。これにより、チップ２およびヒートシンク６が第１位置にあるときに、酸化還元反応が行われる。

また、第１位置では、チップ２の第２空気孔２３とチップ側端子１６はクリーナ支持板１１で塞がれている。よって、チップ２の第２空気孔２３やチップ側端子１６から異物が混入するおそれを防止できる。

酸化還元反応が終了すると、チップ２およびヒートシンク６は、ガイド部材５に案内されて、所定方向Ｘに沿って、第２位置まで移動される。図４Ｂに示すように、第２位置では、チップ２の注入口２１と第１空気孔２２はクリーナ支持板１１によって塞がれる。これにより、第１空気孔２２や注入口２１から新たな微生物夾雑物が混入するおそれを防止できる。また、チップ２が第１位置のときに注入口２１から注入された被検体の一部が注入口２１の周囲に飛散したとしても、第１位置から第２位置にチップ２を移動する間に、チップ２の上面に接触しているクリーナシート１２にて拭き取ることができ、微生物夾雑物の残留物による計測誤差を防止できる。

第２位置では、チップ２の第２空気孔２３とクリーナ支持板１１の第４空気孔２５とが上下に重ね合わされる。また、チップ側端子１６は露出されている。これにより、櫛形電極１７周辺のマイクロ流路層１４内に存在していた被検体と試薬の混合液は、所定方向Ｘに移動する。第２位置では、チップ２のチップ側端子１６と、その周辺のマイクロ流路層１４はクリーナ支持板１１で塞がれていない。よって、クリーナ支持板１１で塞がれていない箇所のマイクロ流路層１４に所定波長の光を照射して、マイクロ流路層１４内の混合液の分光感度特性などを測定することも可能となる。

また、チップ２とヒートシンク６を第２位置まで移動させると、図４Ｂに示すように、ヒートシンク６の端部が装置側端子移動機構２６に接触する。装置側端子移動機構２６は、ヒートシンク６の端部が接触すると、装置側端子７を下降させて、チップ側端子１６に接触させる。装置側端子７は、上方からチップ側端子１６に点接触するため、装置側端子７とチップ側端子１６との間の機械的摩擦による摩耗を抑制でき、耐久性を向上できるとともに、摩耗による接触不良を防止できる。

なお、装置側端子移動機構２６の具体的な構造は問わない。例えば、第２位置では、２枚重ね合わせたフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ基板）の間にヒートシンク６を押し込んで、２枚のＦＰＣ基板をヒートシンク６の上下に開くように配置させ、ＦＰＣ基板の端部に配置された装置側端子７が自重で下降してチップ側端子１６に接触するようにしてもよい。

図４Ｃに示すように、チップ２が第２位置に到達する前に、注入口２１と第３空気孔２４とが重なり合う第３位置にチップ２を移動させるのが望ましい。これにより、マイクロ流路層１４内の被検体と試薬の混合液がチップ側端子１６の方向に移動しやすくなる。

図５は本実施形態による微生物夾雑物検出装置１の制御系のブロック図である。図５に示すように、本実施形態による微生物夾雑物検出装置１の制御系は、制御部３１と、記憶部３２と、検出回路３３と、表示部３４と、電源回路３５と、ヒータ９と、温度計測部３６とを有する。

制御部３１は、制御系の全体的な制御を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）とその周辺回路で構成されている。

記憶部３２は、微生物夾雑物検出装置１の初期設定条件や自己点検状況、環境パラメータなどの各種データを記憶する。環境パラメータとは、例えば環境温度や湿度などである。また、記憶部３２は、チップ２の検出電流を補正するための補正コードや、計測時刻、過去の計測データなどを記憶してもよい。また、記憶部３２は、チップ２の各ロットごとに、計測時刻と、電流値と、被検体中の微生物夾雑物の濃度とを対応づけた保存検量線のデータを記憶していてもよい。

検出回路３３は、チップ２から出力される電流を検出する回路であり、例えば図６に示すようなデュアルポテンショスタット回路４０を含んでいる。図６の回路構成について後述する。

表示部３４は、チップ２の移動手順に関する情報、チップ２の検出電流値、被検体内の微生物夾雑物の濃度に関する情報などを表示する。表示部３４に表示する具体的な内容は任意である。温度計測部３６は例えば熱電対を用いてヒータ９の温度を計測する。制御部３１は、温度計測部３６で計測された温度が設定温度以上になったら、ヒータ９の加熱を停止させる。

制御部３１は、検出回路３３で検出された電流を記憶部３２に記憶された補正コードに従って補正する。また、制御部３１は、チップ２のチップ側端子１６への電圧供給やヒータ９の加熱などの指示を電源回路３５に対して行う。

図６のデュアルポテンショスタット回路４０は、第１〜第５差動増幅回路４１〜４５と、抵抗Ｒ１〜Ｒ８とを有する。第１差動増幅回路４１の負側入力端子には電圧Ｅ１が入力され、正側入力端子は接地されている。第１差動増幅回路４１は、電圧Ｅ１に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗比を乗じた電圧を出力する。第２差動増幅回路４２の正側入力端子には、電圧Ｅ２を抵抗Ｒ３とＲ４で抵抗分圧した電圧が入力される。電圧Ｅ１と第２差動増幅回路４２の出力端子との間には、抵抗Ｒ５とＲ６が直列接続されており、抵抗Ｒ５とＲ６の接続ノードの電圧が第２差動増幅回路４２の負側入力端子に入力される。

第３差動増幅回路４３の正側入力端子は第１差動増幅回路４１の出力端子に接続されている。第３差動増幅回路４３の負側入力端子は参照極端子Ｒｅｆに接続され、第３差動増幅回路４３の出力端子は対極端子Ｃに接続されている。

第４差動増幅回路４４の正側入力端子は接地され、負側入力端子は作用極端子Ｗ１に接続されている。第４差動増幅回路４４の負側入力端子と第１出力端子Ｗ１＿ＯＵＴとの間には抵抗Ｒ７が接続されている。

第５差動増幅回路４５の正側入力端子は第２差動増幅回路４２の出力端子に接続されている。第５差動増幅回路４５の負側入力端子は作用極端子Ｗ２に接続されている。第５差動増幅回路４５の負側入力端子と第２出力端子Ｗ２＿ＯＵＴとの間には抵抗Ｒ８が接続されている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値がすべて等しい場合には、第２差動増幅回路４２の出力電圧は、ΔＥ＝Ｅ２−Ｅ１となる。また、作用電極端子Ｗ１には、出力端子Ｗ１＿ＯＵＴから流れ込んだ電流ｉ１が流れる。作用電極端子Ｗ２から出力端子Ｗ２＿ＯＵＴには、電流ｉ２が流れる。

図６の破線部分に接続された作用極端子Ｗ１，Ｗ２の電圧は、チップを装着した場合には、被検体に含まれる微生物夾雑物の濃度に応じた電圧となる。一方、ダミーチップ５１を装着した場合には、ダミーチップ５１内に組み込まれた回路に依存する電圧となる。

図７は微生物夾雑物検出装置にダミーチップ５１を装着した場合の処理手順を示すフローチャートである。まず、ダミーチップ５１を装着したか否かを判定する（ステップＳ１）。ダミーチップ５１は、チップ２と同じ位置、すなわちヒートシンク６上に位置決めされる。ダミーチップ５１内には被検体は注入されないため、ヒータにてダミーチップ５１を加熱する必要はない。よって、ダミーチップ５１は、位置決めされた後、すぐに図４Ｂの位置までスライドされて、ダミーチップ５１のチップ側端子５３を装置側端子７に接触させる（ステップＳ２）。

次に、検出回路３３への通電を開始する（ステップＳ３）。検出回路３３への通電は不図示の電源回路基板にて行われるが、通電を開始した直後は電源電圧が不安定であるため、電源電圧が安定するまで待機するのが望ましい。

次に、ダミーチップ５１の作用極端子Ｒｅｆと対極端子Ｃにそれぞれ所定の電圧を供給し、ダミーチップ５１に流れる電流を装置側端子７を介して検出回路３３で検出する（ステップＳ４）。

検出回路３３は、ダミーチップ５１から出力された電流を、記憶部３２に記憶されている電流および補正コードと比較して、補正コードの修正が必要か否かを判断して、補正コードの校正を行う（ステップＳ５）。

次に、検出回路３３は、４つの装置側端子７を介して、ダミーチップ５１の４つのチップ側端子５３に過電流を流して、これら装置側端子７のクリーニングを行う（ステップＳ６）。過電流を流すことで、装置側端子７とチップ２のチップ側端子１６との接触性能を向上させる。このステップＳ６の処理は、必須ではなく、必要に応じて行えばよい。

その後、ダミーチップ５１の作用極端子Ｒｅｆと対極端子Ｃへの電圧供給は停止する（ステップＳ７）。ただし、検出回路３３への通電は維持したままにしておく。検出回路３３の通電をオフすると、校正作業を再度やり直す必要があるためである。

ステップＳ４の処理をおこなってから所定期間が経過したか否かを判定し（ステップＳ７）、所定期間が経過するまで待機し、所定期間が経過すると、ステップＳ４以降の処理を繰り返す。

図７のフローチャートの処理は、ダミーチップ５１を装着した状態で、微生物夾雑物検出装置のメイン電源スイッチをオンにしている間、継続して行われる。

図８は本実施形態による微生物夾雑物検出装置１の処理手順を示すフローチャートである。図８の処理は、微生物夾雑物検出装置からダミーチップ５１を取り外して、代わりにチップ２を装着したときに開始される。

まず、ヒートシンク６にチップ２を位置決めしたか否かを判定する（ステップＳ１１）。チップ２がヒートシンク６に位置決めされると、ヒータ９にてチップ２を予備加熱する（ステップＳ１２）。次に、チップ２内に被検体を注入したか否かを判定する（ステップＳ１３）。チップ２内に被検体が注入されると、ヒータ９にてチップ２を加熱する（ステップＳ１４）。これにより、櫛形電極１７上で酸化還元反応が起こる。次に、作用極端子から出力される電流を検出回路３３にて検出する（ステップＳ１５）。

次に、ステップＳ１５で検出された電流を補正コードにて補正し、補正された電流を保存検量線と比較する（ステップＳ１６）。次に、ステップＳ１６の比較結果に基づいて、被検体に含まれる微生物夾雑物の濃度が規定の範囲内か否かを示す情報を表示部３４に出力する（ステップＳ１７）。

上述した実施形態では、ヒートシンク６上に位置決めされたチップ２を、ヒートシンク６と一体にガイド部材５に沿って所定方向Ｘに移動させる例を示したが、ヒートシンク６を固定にして、ヒートシンク６の上面に沿ってチップ２を所定方向Ｘに移動させてもよい。

このように、本実施形態では、被検体を注入したチップ２から出力される微弱な電流を検出する前に、チップ２と同様の微弱な電流を出力するダミーチップ５１を装着して検出回路の校正作業を行う。検出回路３３は、電源電圧の変動や温度変化、電磁放射ノイズ等の外乱の影響を受けやすいため、例えば、これら外乱の状況に応じて、ダミーチップ５１から出力された電流を補正するための補正コードを微調整する。そして、校正作業が終了した後、検出回路３３への通電を維持したまま、ダミーチップ５１を取り外して、チップ２を装着して、チップ２に被検体を注入した上でチップ２に流れる電流を検出回路３３で検出する。検出回路３３で検出された電流は、ダミーチップ５１を用いて校正を行った補正コードを用いて補正される。これにより、外乱等の影響を最小限に抑えた状態で、被検体に含まれる微生物夾雑物の濃度を検出できる。

また、被検体の測定用のチップ２を装着していない間は、ダミーチップ５１を装着することで、装置側端子７とその周辺に異物が付着するおそれがなくなる。

さらに、装置側端子７からダミーチップ５１のパッド側端子に高電流を流すことで、装置側端子７とパッド側端子の電気的接触性を向上でき、チップに流れる電流を精度よく検出できる。

なお、上述した実施形態では、チップ２とダミーチップ５１のいずれか一方を装置本体に装着する例を説明したが、ダミーチップ５１は装置本体に常に装着し、チップ２は装置本体に着脱自在に装着できるようにしてもよい。すなわち、チップ２の装置本体への装着場所とは別個に、装置本体にダミーチップ５１の装着場所を設けてもよい。この場合、チップ２に接触される装置側端子７をダミーチップ５１でクリーニングすることはできないが、ダミーチップ５１にて検出回路３３の校正を常に自動的に行うことができ、また作業者がチップ２をダミーチップ５１に差し替える手間が不要となるため、作業性がよくなる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ 微生物夾雑物検出装置、２ チップ、３ 上蓋、４ 下蓋、５ ガイド部材、６ ヒートシンク、７ 装置側端子、８ 検出回路基板、９ ヒータ、１１ クリーナ支持板、１２ クリーナシート、１３ 導電パターン層、１４ マイクロ流路層、１５ カバー層、１６ チップ側端子、１７ 櫛形電極、２１ 注入口、２２ 第１空気孔、２３ 第２空気孔、２４ 第３空気孔、２５ 第４空気孔、２６ 装置側端子移動機構、３１ 制御部、３２ 記憶部、３３ 検出回路、３４ 表示部、３５ 電源回路、３６ 温度計測部、４０ デュアルポテンショスタット回路、４１ 第１差動増幅回路、４２ 第２差動増幅回路、４３ 第３差動増幅回路、４４ 第４差動増幅回路、４５ 第５差動増幅回路、５１ ダミーチップ、５２ 配線パターン層、５３ チップ側端子、５４ 電流生成回路

Claims (6)

1. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出するチップと、
   前記チップが着脱自在に装着される装置本体と、
   前記装置本体に装着された前記チップに流れる電流を検出する検出回路と、
   前記チップと同じ端子配列を有し、前記検出回路に電流を流す電流生成回路を有するダミーチップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行う制御部と、を備え、
   前記検出回路は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、定期的に前記ダミーチップに流れる電流を検出し、
   前記制御部は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、定期的に前記検出回路の校正を行う、微生物夾雑物検出装置。
2. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出するチップと、
   前記チップが着脱自在に装着される装置本体と、
   前記装置本体に装着された前記チップに流れる電流を検出する検出回路と、
   前記チップと同じ端子配列を有し、前記検出回路に電流を流す電流生成回路を有するダミーチップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行うとともに、前記ダミーチップが前記装置本体に装着されているときに、前記検出回路と前記ダミーチップとの電気的接点に過電流を流して、前記電気的接点のクリーニングを行う制御部と、を備える、微生物夾雑物検出装置。
3. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出するチップと、
   前記チップが着脱自在に装着される装置本体と、
   前記装置本体に装着された前記チップに流れる電流を検出する検出回路と、
   前記チップと同じ端子配列を有し、前記検出回路に電流を流す電流生成回路を有するダミーチップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行う制御部と、を備え、
   前記チップおよび前記ダミーチップのそれぞれは、参照極端子、対極端子、第１作用極端子および第２作用極端子を有し、
   前記電流生成回路は、前記ダミーチップが前記装置本体に装着された状態で、前記参照極端子に第１電圧が供給され、かつ前記対極端子に第２電圧が供給されたときに、前記第１作用極端子に第１電流を流し、かつ前記第２作用極端子に第２電流を流す、微生物夾雑物検出装置。
4. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出するチップと、
   前記チップが着脱自在に装着される装置本体と、
   前記装置本体に装着された前記チップに流れる電流を検出する検出回路と、
   前記チップと同じ端子配列を有し、前記検出回路に電流を流す電流生成回路を有するダミーチップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行う制御部と、を備え、
   前記チップに流れる電流を補正する補正コードを記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記ダミーチップを前記装置本体に装着したときに、前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記補正コードを校正する、微生物夾雑物検出装置。
5. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出する着脱自在のチップを装置本体に装着する前に、前記チップと同じ端子配列を有するダミーチップを前記装置本体に装着するステップと、
   前記ダミーチップが前記装置本体に装着された後、検出回路に通電を行うステップと、
   前記ダミーチップに流れる電流を前記装置本体内の検出回路で検出するステップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行うステップと、を備え、
   前記検出回路の校正が終わった後、前記検出回路への通電を維持したまま、前記ダミーチップを前記装置本体から取り外して、前記装置本体に前記チップを装着する、微生物夾雑物検出方法。
6. 被検体に含まれる微生物夾雑物を検出する着脱自在のチップを装置本体に装着する前に、前記チップと同じ端子配列を有するダミーチップを前記装置本体に装着するステップと、
   前記ダミーチップが前記装置本体に装着された後、検出回路に通電を行うステップと、
   前記ダミーチップに流れる電流を前記装置本体内の検出回路で検出するステップと、
   前記検出回路にて検出された前記ダミーチップに流れる電流に基づいて、前記検出回路の校正を行うステップと、を備え、
   前記チップが前記装置本体に装着されるまでは、前記ダミーチップを前記装置本体に装着した状態で、定期的に前記ダミーチップに流れる電流を前記検出回路で検出して、前記検出回路の校正を定期的に行う、微生物夾雑物検出方法。