JP7109945B2

JP7109945B2 - 検体検査装置

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Publication number: JP7109945B2
Application number: JP2018048873A
Authority: JP
Inventors: 啓壽山田; 敬義伊藤; 省一金山; 成池田; 基司原頭
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2022-08-01
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP2018173404A

Description

本発明の実施形態は、検体検査装置に関する。

様々な疾病や感染症などの検査において、生体から採取された検体と検査試薬とが混合された検査液に含まれる検出対象物質を検出・定量する検体検査装置が医療現場で利用されている。検査の結果に基づいて、正確な判断を下し早期に適切な処置を施すためには、検出対象物質を高感度かつ短時間で検出し、定量することが求められる。すなわち、検体検査装置の性能には、感度及び定量性の向上並びに検査時間の短縮が重要である。

検出対象物質は、当該検出対象物質に応じた検査試薬と反応することによって、検出可能となり、そして当該検出対象物質に応じた検出法（各種光学的検出法や電磁気的検出法）によって検出され、定量される。この検出対象物質と検査試薬との反応を促進することによって感度及び定量性を向上し、並びに検査時間を短縮することができる。検出対象物質と検査試薬との反応を促進するための方法例としては、検査液（検体と検査試薬との混合液）の温度制御を行う方法が挙げられる。

また、例えば人体から採取した微量の検体（粘膜、唾液、血液等）を検査する場合、検査液の体積は数ｍＬや１ｍＬ以下である場合が多い。このような微量の検査液における検出対象物質と検査試薬との反応を促進するために、微量の検査液を迅速に加熱し精密に制御する温度調節機構が検体検査装置に求められている。

従来の温度調節機構としては、抵抗電熱ヒーターやペルチェ素子等の加熱デバイスが知られている。これら加熱デバイスが用いられる場合、検査液が充填された検査容器の外側に加熱デバイスが設けられる。この場合の加熱は、外側から検査容器を通して検査液を加熱する外部加熱となる。それにより、この加熱方式は、加熱効率が低く、また、迅速な加熱やオーバーシュートの低減などの温度制御が困難であった。また、加熱デバイスと恒温槽とを併用する方法も知られているが、この方法も外部加熱となり、同様に、検査液を迅速に加熱し精密に制御することが困難であった。また、検査容器と検査液との温度差が生じるため、短時間での均一加熱が困難であった。さらに、検査液の外部に加熱デバイスを設置することにより必然的に装置が大型化した。

また、高周波加熱装置やマイクロ波化学反応促進装置が知られている。これら装置は、特定の波長範囲の電磁波、例えばマイクロ波が液体に吸収されて発熱することを利用した装置である。例えば高周波加熱装置は、マグネトロン等の高出力の高周波源で発生させたマイクロ波を加熱室へ放出し、加熱室内の被加熱物にマイクロ波を直接吸収させることによって被加熱物を内部加熱する。高周波加熱装置は電気エネルギーを直接被加熱物に吸収させるので、エネルギーの伝達効率が外部加熱よりも高い。また、マイクロ波のオン・オフ切り替え制御によって温度の上昇・下降を適宜切り替えることができるので、温度制御性の精度が外部加熱よりも高い。

しかしながら、検査液（被加熱物）が微量である場合、マイクロ波の吸収効率が低下する。微量の検査液をマイクロ波によって迅速に加熱する、換言すると、微量の検査液にマイクロ波を高効率で吸収させるための方法としては、加熱室の内部寸法をマイクロ波が共振可能な寸法とすることによって、加熱室を共振器とする方法がある。このとき、共振しているマイクロ波の電界強度が高い位置に検査液を配置することによって、マイクロ波の吸収効率を上昇することができる。この場合、加熱室（共振器）の内部寸法は、マイクロ波の波長の１／２以上とする必要がある。仮にマイクロ波の周波数が２．４ＧＨｚであるとすると、波長は１２ｃｍとなり、共振器の内部寸法は６ｃｍ以上必要となる。このように、微量の検査液を加熱するために必要なスペースとしては大きなスペースが必要とされてしまい、装置が大型化してしまうという懸念があった。

また、検体検査装置には、検出対象物質を検出するための光学機器や制御演算回路等を設ける必要がある。これらの機器及び回路をマイクロ波の影響を受けない位置に配置する必要も生じるので、さらに装置の大型化が生じる。

このように、従来の高周波加熱装置を検体検査装置へ単に転用すると、装置が大型化するという問題がある。微量の検査液を対象とする小型の検体検査装置では、加熱室のサイズが小さいことと、且つマイクロ波による加熱効率が高いこととが求められる。

特表２００４－５２４１３４号公報

本発明が解決しようとする課題は、微量の検査液に対する加熱の迅速性と温度制御の正確性とを向上することができる小型の検体検査装置を提供することである。

この実施形態に係る検体検査装置は、共振器と、物質検出部と、放射部と、誘電体とを有する。共振器は、検査液を充填した検査容器を内部に収容する。物質検出部は、検査容器内部の検査液に含まれる検出対象物質を検出する。放射部は、共振器内部に設けられ、共振器内の特定の共振方向で共振する電磁波を共振器内へ放射する。誘電体は、共振器内部に設けられ、検査容器が共振器内に設置されたときに検査容器近傍となる位置に配置される。前記誘電体は、前記共振器の内壁に直接的または間接的に固定される。前記誘電体は、前記検出対象物質と特異的に結合する物質又は前記検出対象物質が固定されるセンサエリアと実質的に平行である。

実施形態に係る検体検査装置の全体構成を示す機能ブロック図。実施形態に係る共振器の構成を示す模式図。実施形態に係る開閉部の構成を示す模式図。実施形態に係る開閉部の構成を示す模式図。実施形態に係る電束の流れを示す模式図。実施形態に係る誘電体が複数配置された様子を示す模式図。実施形態に係る誘電体が複数配置された様子を示す模式図。実施形態に係る検出装置の構成を示す模式図。変形例１に係る共振器の構成を示す模式図。変形例１に係る共振器の構成を示す模式図。変形例２に係る磁場印加部の構成を示す模式図。変形例３に係る誘電体及び検査容器の構成を示す模式図。変形例３に係る誘電体及び検査容器の構成を示す模式図。

以下、実施形態の検体検査装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、実施形態に係る検体検査装置の全体構成を示す機能ブロック図である。実施形態に係る検体検査装置は、給電回路１、共振器２、検出装置３、演算回路４、温度測定部５、制御回路６、ディスプレイ７、入力回路８、及び記憶回路９を有する。検出装置３は、特許請求の範囲における物質検出部の一例である。

給電回路１は、高周波発振器や高周波増幅器を含んで構成され、所定周波数の高周波を所定出力で供給可能な回路である。所定周波数の例としては、ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅＭｅｄｉｃａｌ）バンドにおける１３．５６ＭＨｚ帯、２７．３ＭＨｚ帯、４０．７ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、２４．１２５ＧＨｚ帯などが挙げられる。所定出力は、加熱対象となる検査液に応じて適宜定められる。

図２は、実施形態に係る共振器２の構成の概念を示す模式図である。共振器２は、検査液を充填した検査容器２１を内部に収容する箱型構造物である。例えば、共振器２は、その内面が電気的に導通されて構成される。この構成例としては、共振器２が金属製の板状部材で構成される例、金属材料が内面にコーティングされた非金属の板状材料で構成される例が挙げられる。共振器２内の長さのうち電磁波の共振方向における長さは、放射された電磁波の波長の２分の１より短く定められる（詳細は後述）。

検査容器２１は、検査液２１１を充填することが可能な箱型の容器である。例えば、検査容器２１は、高周波が透過しやすい材料で形成される。この材料の例としては、非金属かつ低誘電率の材料、具体的には絶縁体が挙げられる。検査容器２１の材料の比誘電率は例えば２以上５以下の範囲であり、誘電正接は０．１以下であることが望ましい。また、検査容器２１の壁のうち検査の際に検出装置３に近くなる位置関係の壁が薄く形成されてもよい。それにより、検出装置３と検査液２１１との距離を短縮することができる。

検査液２１１は、検査対象物質を含む検体と当該検査対象物質に応じた検査試薬とが混合された液体である。検査対象物質の例としては、当該検査の測定項目に対応する生体分子が挙げられる。検査試薬には、検査対象物質と特異的に結合する検出対象物質が含まれている。例えば、検査対象物質がＤＮＡ（ＤｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄ）やＲＮＡ（ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄ）等の核酸である場合、検出対象物質としては、これら核酸と相補的に結合するＤＮＡや、該ＤＮＡと結合し、かつ光学的又は電磁気的に検出することができる材料が用いられる。また、検査対象物質が、タンパク質や細菌等である場合、検出対象物質としては、これらの検査対象物質と特異的に結合する抗体や、該抗体と結合し、かつ光学的又は電磁気的に検出することができる材料が用いられる。検査液２１１の比誘電率は、検査液２１１の温度や印加される高周波の周波数により約１０から約８０の範囲で変化する。検査液２１１の比誘電率は、検査容器２１の比誘電率よりも高いため、検査液２１１に高周波が収束しやすい。また、検査液２１１の誘電正接が０．１以上と高い周波数及び温度が選択されると、検査液２１１は、高周波をより吸収しやすくなり、効率的に加熱される。

また、検査容器２１は、扁平に形成されてもよい。扁平に形成された検査容器２１の内部底面を扁平面と称する。扁平面の少なくとも一部にはセンサエリアＳＡが設けられる。センサエリアＳＡとは、検査対象物質と結合した検出対象物質が固定される領域である。固定の手段には、検出対象物質をセンサエリアＳＡに物理吸着又は化学吸着させる手段が当該検出対象物質に応じて用いられる。なお、検査容器２１は、扁平面が電磁波の共振方向と実質的に平行となるように共振器２内に収容される（詳細は後述）。

共振器２の内部には放射ピン２２が設けられる。放射ピン２２は、特許請求の範囲における放射部の一例である。放射ピン２２は、共振器内２の特定の共振方向で共振する電磁波を共振器２内へ放射する。放射ピン２２は、共振器２の壁内に設けられたビアを介して共振器２の外部に設けられた給電回路１と電気的に接続される。放射ピン２２と給電回路１との接続配線例には、コプレーナ線路、マイクロストリップ線路、ストリップ線路などの高周波線路が挙げられる。

共振器２は、検査容器２１を共振器２内に設置または取り出す際に検査容器２１が通過可能に開閉する開閉部２３を有する。図３Ａ及び図３Ｂは、開閉部２３の構成を示す模式図である。例えば、開閉部２３は、共振器２の壁の一部が開閉するヒンジ機構等によって構成される。それにより、検査技師等の操作者は、開閉部２３を開き、検査容器２１を共振器２の内部へ設置し、そして開閉部２３を閉じることができる。また、開閉部２３が開いた状態では、検査容器２１が誘電体２４（後述）から離れた位置に設置され、開閉部２３が閉じるとき、この閉動作に連動して検査容器２１が誘電体２４の近傍へ移動する構成とされてもよい。この構成としては、開閉部２３の開閉動作と検査容器２１の移動動作とが連動する一般的な回転・スライド連動機構が適用されてよい。

また、図示しないが、他の構造の開閉部２３の例としては、共振器２が複数の構造物に分割される例が挙げられる。共振器２が分割された状態で検査容器２１がいずれかの構造物の所定位置に設置され、そして分割された構造物が組み合わされることによって共振器２の内部に検査容器２１が収容される構造であってもよい。

また、共振器２の内部には誘電体２４が設けられる。誘電体２４は、セラミックプレート等の材質で構成される。誘電体２４は、検査容器２１が共振器２内に設置されたときに検査容器２１近傍となる位置に設けられる。例えば、誘電体２４はその長さのうち電磁波の共振方向における長さＬｄは検査容器２１より長く形成される。誘電体２４は共振器２の内壁に直接または間接に固定される。検査容器２１が共振器２内に配置された状態で、誘電体２４を検査容器２１に密着又は近接させ、検査液２１１に可能な限り近づけることが望ましい。それによって誘電体２４と検査液２１１の電界結合を強くし、また誘電体２４と検査液２１１間の静電容量を大きくすることができ、検査液２１１の加熱効率を向上させることができる。誘電体２４と検査容器２１とを再現性の良い位置関係でかつ安定に密着させるために、例えば共振器２の一部に図示しない板ばねを設置し、誘電体２４を板ばねに直接または間接に固定されるように設けることもできる。また、誘電体２４の厚さを調整し、検査液２１１を高効率に加熱するように共振器２内部の電界を分布させることも可能である。その場合、誘電体２４と共振器２内壁、または誘電体２４と共振器２側の板ばね構造の間に図示しないスペーサーを配置する。スペーサーには誘電体２４よりも誘電率が低く、誘電正接が０．１以下となる絶縁体を用いることによって、スペーサーによる高周波エネルギーの吸収を抑制することができる。

検査液の加熱と電磁波との関係について説明する。説明のため、まずは、共振器２内に誘電体２４が配置されていない場合について述べる。波長λの電磁波が放射ピン２２から共振器２の内部へ放射される。ここで、図２及び図４におけるＸ方向の共振器２内の長さ（共振方向の長さ）をＬｃ、Ｙ方向の共振器２内の幅をＷｃとする。波長λと幅Ｗｃとの関係が、
（１／２）λ＜Ｗｃ＜λ ・・・（１）
であるとき、電磁波は、共振器２の内部でシングルモード共振状態となる。この状態において、共振器２に放射された電磁波の波長である管内波長λｇは、

となる。ここで、共振器２内の共振方向の長さＬｃが電磁波の管内波長λｇの２分の１より短いとき、即ち、長さＬと管内波長λｇとが、
Ｌｃ＜（λｇ／２）・・・（３）
の関係である場合、電磁波は共振器２の内部へ進入することができない。この場合、検査液の加熱効率は低い。この場合、電磁波を共振器２の内部へ進入させ、それにより加熱効率を向上させるために、共振器２内の長さＬｃを伸長させる必要がある。従って、共振器２のサイズが大型化してしまう。

次に、誘電体２４が共振器２内に配置された場合について説明する。誘電体２４の比誘電率をεｒとする。誘電体２４の共振方向の長さをＬｄとする。このとき、

の関係性であるとき、誘電体２４によって電磁波の波長が短縮される。そして共振器内に定在波が生じ、電磁波が共振器内部に進入することができる。このことは、共振器２内の共振方向の長さＬｃが電磁波の管内波長λｇの２分の１より短くすることができることを示している。図４は、このときの電束Ｅｆの流れを示す模式図である。また、誘電体２４は、共振器２および検査液２１１と電界が結合し、誘電体２４と検査液２１１との間の電界強度が増大する。それにより、検査液２１１へ高強度の電界が印加され、検査液２１１の高効率な加熱が可能となる。また、誘電体２４の長さＬｄを検査容器２１の内部長Ｌｃ、すなわち検査液２１１の同方向の長さよりも長くすることによって、電界がさらに検査液２１１へ集中し、さらに高効率な検査液２１１への加熱が可能となる。さらには、検査容器２１内の扁平面と共振方向とが実質的に平行となるように扁平面と共振器２との内面とが形成されることによっても、検査液２１１への電界集中を高めることができる。この実質的な平行に係る具体的な公差は、機種ごとに適宜定められればよい。

また、誘電体２４は検査容器２１近傍となる位置に複数配置されてもよい。図５Ａ及び図５Ｂは、誘電体２４が複数配置された様子を示す模式図である。この場合、複数の誘電体２４による配置のうち、電磁波の共振方向における外縁と外縁との間の長さＬｅが上述した長さＬｄと同等の長さになるよう定めればよい。誘電体２４は、共振状態の電磁波を共振器２の内側へ到達させる。そしてその電磁波による電界強度が高い位置に検査容器２１が設置されていたとき、検査液２１１を効率よく加熱することができる。

以上のように、検査容器２１近傍に誘電体２４を配置することにより、共振器サイズの縮小と、検査液への高効率な加熱との双方が可能となる。また、電磁波による高効率な内部加熱方法であるので、電磁波のオン・オフ制御のタイミングと検査液の温度との連動性が高い。従って、より精密な温度制御が可能となる。

図６は、検出装置３の構成を示す模式図である。検出装置３は、検査容器２１内部の検査液に含まれる検出対象物質を検出する。検出装置３による検出方法には、検出対象物質に応じて、光学的方法や電磁気学的方法が適宜適用される。例えば、検出装置３は、光源３１と、検出対象物質を光学的に検出する光検出部３２とを有する。この場合、検出装置３は、検査容器２１のセンサエリア側へ光を照射する。照射された光はセンサエリアＳＡ側の検査容器２１及び検査液２１１を伝播し、光検出部３２へ到達する。光検出部３２は、到達した光を検出し、検出した光の強度を示す検出光データを生成する。光検出部３２は、検出光データを演算回路４へ出力する。なお、共振器２には、検査容器２１への光の照射と光検出部３２への光の到達のために、光が透過可能な窓又は通過可能な空孔が設けられる。これら窓及び空孔の位置及び寸法は、検査容器２１、光源３１、及び光検出部３２との位置関係に応じて適宜定められる。また、検査容器２１の壁のうち、センサエリアＳＡ側には、光源からの光を光検出部３２へ到達させる光導波路が設けられてもよい。光導波路の位置及び寸法は、検査容器２１、光源３１、及び光検出部３２との位置関係に応じて適宜定められる。

演算回路４は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサと、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等のメモリとを有する。演算回路は、記憶回路９から所定の制御プログラムを読み出し、当該制御プログラムをメモリ上に展開する。演算回路４は、検出光データを受け、当該検出光データに所定の定量解析を施すことによって、検査液に含まれる検出対象物質の量や濃度を算出する。なお、演算回路は、展開した制御プログラムに従って、検体検査装置の各部を制御する。

温度測定部５は、検査液２１１の温度を測定する。例えば、温度測定部５には、電磁波が印加される最中の検査容器２１の内部に充填された検査液２１１の温度を測定するために、温度測定用光センサ等を用いる非接触式温度測定法が適用される。温度測定部５は測定した温度を示す温度データを逐次制御回路６へ出力する。

制御回路６は、給電回路１と通信可能に接続される。制御回路６は、給電回路１が放射ピン２２へ供給する高周波の、出力、周波数、並びに印加及び遮断のタイミングを制御する。この制御に係る各種パラメータは、プリセットされてもよく、操作者が入力回路８を用いて入力することによって設定されてもよい。

制御回路による制御例としては、例えば、制御回路６が、給電回路１を制御することによって、放射ピン２２から電磁波を放射させ、そして所定時間経過した後に電磁波を停止させる例が挙げられる。この所定時間は、制御に係る各種パラメータの一例である。

また例えば、制御回路６が、給電回路１を制御することによって、放射ピン２２から電磁波を放射させ、温度測定部５により測定された温度に基づいて、当該温度が所定の温度に達したとき、前記電磁波を低減又は停止する例が挙げられる。この所定の温度は、制御に係るパラメータの一例である。制御回路６は、温度測定部５からの温度データを逐次受けることによって、温度データに示される温度と所定の温度とを逐次比較する。温度データに示される温度は、加熱中の検査液２１１の温度に相当するので、この温度比較によって、制御回路６は、検査液の２１１の温度が所定の温度に達したことを認識する。そして、制御回路６は、その温度を所定範囲内に維持するように電磁波を低減又は停止することができる。電磁波による加熱方法は、検査液２１１を直接的に内部から加熱する加熱方法であるので、時間応答性が高い。従って、これら制御例によって、迅速かつオーバーシュートが少ない加熱を行うことができる。

また例えば、制御回路６が、給電回路１を制御することによって、放射ピン２２からの電磁波の放射と停止とを所定の時間間隔で繰り返し、そして所定時間経過した後に電磁波を停止する例が挙げられる。これら所定の時間間隔及び所定時間は、制御に係るパラメータの例である。検査液２１１の種類によって、加熱した後、温度を所定時間保ちたい場合がある。この制御例によれば、検査液２１１を加熱した後、温度を所定時間保つことができる。またこのとき、制御回路６は、温度測定部５からの温度データを参照し、フィードバック制御しながら電磁波の放射と停止とを繰り返してもよい。このフィードバック制御には、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御等が適用されればよい。なお、制御回路６は、電磁波の出力強度も制御してもよい。それにより、制御回路６は、さらに精度が高いフィードバック制御を行うことができる。

ディスプレイ７は、検出対象物質の検出結果や定量結果などの各種データを表示する表示機器である。例えば、ディスプレイ７には、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の各種表示機器が適宜適用される。

入力回路８は、操作者による操作を受け、各種指示を装置各部へ入力する操作機器である。例えば、入力回路８には、ボタンスイッチ、スライドスイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等の各種操作機器が適用される。

記憶回路９は、ＨＤＤ（ｈａｒｄｄｉｓｋｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｄｒｉｖｅ）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。例えば、記憶回路９は、定量分析結果のデータを記憶する。また、記憶回路９は、本実施形態に係る検体検査装置の制御プログラム等を記憶する。

〈変形例１〉
変形例１に係る検体検査装置について説明する。なお、ここでは、上述した実施形態の検体検査装置と異なる内容について主に説明し、上述した実施形態の検体検査装置と同様の内容については説明を省略する場合がある。図７Ａ及び図７Ｂは、変形例１に係る検体検査装置の共振器２の構成を示す模式図である。変形例１に係る検体検査装置は、開閉部２３に溝２３１が形成される。

溝２３１は、電磁波が開閉部２３から漏出することを防ぐために設けられる。開閉部２３が閉じた状態であっても、共振器２とその外部とを挿通する隙間Ｓｐが生じる場合があるからである。溝２３１は、この隙間の近傍に設けられる。溝２３１の形状及びサイズは、共振器２内において、溝２３１側から隙間Ｓｐへ向かう電磁波の位相と、溝２３１に対し反対側から隙間Ｓｐへ向かう電磁波の位相とが反転するように定められる。溝２３１の形状及びサイズは、想定される電磁波に応じて適宜定められる。

また、溝２３１の少なくとも一部には、誘電体部材２３２が設けられてもよい。誘電体部材２３２が設けられることにより、溝２３１側から隙間Ｓｐへ向かう電磁波の波長を短縮することができる。それにより、溝２３１のサイズを縮小することができ、この縮小に伴い、共振器２のサイズも縮小することができる。誘電体部材２３２の比誘電率、形状、及びサイズは、想定される電磁波に応じて適宜定められる。

このように、変形例１に係る検体検査装置によれば、電磁波の漏出を防ぎながら、微量の検査液に対する加熱の迅速性と温度制御の正確性とを向上することができる。

〈変形例２〉
変形例２に係る検体検査装置について説明する。なお、ここでは、上述した実施形態の検体検査装置と異なる内容について主に説明し、上述した実施形態の検体検査装置と同様の内容については説明を省略する場合がある。変形例２に係る検体検査装置は、磁場印加部を有する。

図８は、変形例２に係る磁場印加部１０の構成を示す模式図である。磁場印加部１０は、共振器２外から検査容器２１内へ磁場を印加する。例えば磁場印加部１０は、電磁石を含んで構成される。磁場印加部１０は、共振器２の上部外側若しくは下部外側、又は上下双方の外側に設けられる。なお、共振器２は、非磁性金属によって形成される。

例えば、磁場印加部１０は、磁性物質が含まれている検査液２１１を対象とする機種の検体検査装置に設けられる。この磁性物質は、検出対象物質に応じて、当該検出対象物質と特異的に結合する磁性物質である場合と、検査液２１１中において、検査の誤差要因となり得る物質と特異的に結合する磁性物質である場合とがある。

例えば、磁性物質が、検査の誤差要因となり得る物質と特異的に結合する磁性物質である場合、磁場印加部１０は、少なくとも共振器２の上部外側に設けられる。磁場印加部１０が検査容器２１内へ磁場を印加すると、検査容器２１内に上向きの磁場が生じる。それにより、検査の誤差要因となり得る物質と特異的に結合した磁性物質が検査容器２１内の上側、即ち、センサエリアと反対側への力を受け、上側へ移動する。このように、センサエリアから反対側へ検査の誤差要因となり得る物質を排除することによって、検査の定量精度を向上することができる。

また例えば、磁性物質が検出対象物質と特異的に結合する磁性物質である場合、磁場印加部１０は、少なくとも共振器２の下部外側に設けられる。磁場印加部１０が検査容器２１内へ磁場を印加すると、検査容器２１内に下向きの磁場が生じる。それにより、検出対象物質と特異的に結合した磁性物質が検査容器２１内の下側、即ち、センサエリアへ向かう力を受け、下側へ移動する。このように、磁性物質と結合した検出対象物質をセンサエリアへ迅速かつ強制的に集めることによって、検査時間を短縮することができる。

また、磁場印加部１０を上下双方に設けた場合、下側の磁場印加部１０をオンすることによって検出対象物質と結合した磁性物質をセンサエリアに迅速に集めた後、次に下側の磁場印加部１０をオフして上側の磁場印加部１０をオンすることによって、検査液２１１中において、検査の誤差要因となり得る物質と結合している磁性物質を取り除き、検出対象物質と結合している磁性粒子のみを検出することができ、検査時間を短縮するのみならず、より高感度な検査を行なうことができる。

〈変形例３〉
変形例３に係る検体検査装置について説明する。なお、ここでは、上述した実施形態の検体検査装置と異なる内容について主に説明し、上述した実施形態の検体検査装置と同様の内容については説明を省略する場合がある。変形例３に係る検体検査装置では、誘電体２４が検査容器２１に当接して設けられる。

図９Ａ及び図９Ｂは、変形例３に係る誘電体２４及び検査容器２１の構成を示す模式図である。図９Ａは、誘電体２４が１つ設けられた例を示し、図９Ｂは、誘電体が複数設けられた例を示す。誘電体２４は、検査容器２１のセンサエリアＳＡの反対側の外縁に当接して設けられる。例えば、誘電体２４は、マイクロ波の伝達を阻害しない接着剤によって検査容器に貼り付けられる。接着剤そのものは適宜選定されてよい。

また、誘電体２４は扁平形状に形成され、誘電体２４の扁平面がセンサエリアＳＡと実質的に平行となるように貼り付けられる。それにより検査液２１１への電界集中を高めることができる。なお、長さＬｄ及び長さＬｅは、上述した実施形態と同様に定められればよい。

変形例３によれば、誘電体２４は、共振器２ではなく検査容器２１に設けられる。従って、誘電体２４のサイズを検査容器２１のサイズに応じて作成し貼り付けておくことができる。それにより、１種類の共振器２内で複数種類の検査容器２１を入れ替えながら検体検査を行うことができる。

上記説明において用いた「回路」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）、或いは、特定用途向け集積回路（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳｉｍｐｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

以上述べた少なくともひとつの実施形態及び変形例の検体検査装置によれば、共振器内部に設けられ、検査容器を共振器内に設置したときに検査容器近傍となる位置に配置される誘電体を持つことにより、装置の大型化を防ぎつつ、微量の検査液に対する加熱の迅速性と温度制御の正確性とを向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１給電回路
２共振器
３検出装置
４演算回路
５温度測定部
６制御回路
７ディスプレイ
８入力回路
９記憶回路
１０磁場印加部
２１検査容器
２２放射ピン
２３開閉部
２４誘電体
３１光源
３２光検出部
２１１検査液
２３１溝
２３２誘電体部材

Claims

検査液を充填した検査容器を内部に収容する共振器と、
前記検査容器内部の検査液に含まれる検出対象物質を検出する物質検出部と、
前記共振器内部に設けられ、前記共振器内の特定の共振方向で共振する電磁波を前記共振器内へ放射する放射部と、
前記共振器内部に設けられ、前記検査容器が前記共振器内に設置されたときに前記検査容器近傍となる位置に配置される誘電体と、
を有し、
前記誘電体は、前記共振器の内壁に直接的または間接的に固定され、
前記誘電体は、前記検出対象物質と特異的に結合する物質又は前記検出対象物質が固定されるセンサエリアと実質的に平行である、
検体検査装置。
前記共振器内の前記共振方向における長さは、放射された前記電磁波の波長の２分の１より短い、請求項１に記載の検体検査装置。
前記誘電体の前記共振方向における長さは、前記共振方向における前記検査容器の内部長より長い、請求項１又は２に記載の検体検査装置。
前記誘電体は、前記検査容器近傍となる位置に複数配置される、請求項１又は２に記載の検体検査装置。
前記共振器は、前記検査容器が通過可能に開閉する開閉部を有し、
前記開閉部には、溝が形成される、
請求項１～３の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記溝の少なくとも一部には誘電体部材が設けられる、請求項５に記載の検体検査装置。
前記物質検出部は、前記検出対象物質を光学的に検出する光検出部を有し、
前記共振器は、前記光検出部による検出光が透過可能な窓又は通過可能な空孔を有する、
請求項１～６の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記検査容器は、扁平に形成され、
前記検査容器内の扁平面には、前記センサエリアが設けられる、
請求項１～７の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記誘電体は、扁平に形成され、前記誘電体の扁平面が前記センサエリアと実質的に平行となるように、前記検査容器に当接して設けられる、
請求項８に記載の検体検査装置。
前記検査容器は、前記扁平面が前記共振方向と実質的に平行となるように前記共振器内に収容される、請求項８に記載の検体検査装置。
前記共振器外から前記検査容器内へ磁場を印加する磁場印加部を有し、
前記共振器は、非磁性金属により形成される、
請求項１～１０の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記検査液の温度を測定する温度測定部と、
測定された温度に基づいて、前記電磁波の放射及び停止の時間間隔並びに出力を制御することが可能な制御部と、
を有する請求項１～１１の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記放射部は、前記共振器が前記検査容器を収容した後に前記電磁波を放射し、そして所定時間経過した後に前記電磁波を停止し、
さらにその後前記物質検出部は、前記検出対象物質を検出する、
請求項１～１２の何れか１つに記載の検体検査装置。
前記放射部は、前記共振器が前記検査容器を収容した後に前記電磁波を放射し、そして前記温度測定部により測定された温度に基づいて、当該温度が所定の温度に到達したとき、又は当該温度が所定の温度に到達したのち、その温度を所定範囲内に維持するように前記電磁波を低減又は停止し、
さらにその後前記物質検出部は、前記検出対象物質を検出する、
請求項１２に記載の検体検査装置。
前記放射部は、前記共振器が前記検査容器を収容した後に前記電磁波の放射と停止とを所定の時間間隔で繰り返し、そして所定時間経過した後に前記電磁波を停止し、
さらにその後前記物質検出部は、前記検出対象物質を検出する、
請求項１～１２の何れか１つに記載の検体検査装置。