WO2005064348A1

WO2005064348A1 - 収容物の昇温方法および分析装置

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Publication number: WO2005064348A1
Application number: PCT/JP2004/019380
Authority: WO
Inventors: Yasuhito Murata; Junichi Oka
Original assignee: Arkray, Inc.
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2005-07-14
Also published as: US20070148780A1; CN101676034B; EP1703284A1; JPWO2005064348A1; CN101676034A; EP1703284A4; CN1898570A; CN1898570B; JP4437215B2; US8696993B2; EP1703284B1

Abstract

　本発明は、密閉状態で試薬類が収容された容器(２)を用いて試料の分析を行い、かつ試薬類を設定温度に昇温可能なように構成された分析装置(１)に関する。この分析装置(１)は、容器(２)の温度を測定するための第１の温度測定手段(31)と、容器(２)の周りの温度を測定するための第２の温度測定手段(32)と、容器(２)に熱エネルギを供給するための加熱手段(４)と、第１および第２の温度測定手段(31,32)での測定結果に基づいて、加熱手段(４)を制御するための制御手段と、を備えた。

Description

収容物の昇温方法および分析装置

技術分野

[0001] 本発明は、容器において密閉状態で収容された収容物を設定温度に昇温する技術、たとえば分析装置において試料の分析を行う場合に使用されるカートリッジに収容された液体の温度を調整する際に利用できる技術に関する。

背景技術

[0002] 分析装置にお!ヽては、試料と試薬を反応させて試料の分析を行う場合に、反応温度を一定化するために、試料や試薬の温度、あるいは試料と試薬の反応液の温度を目的とする反応温度に昇温することが行われている。試薬などの昇温は、たとえば試薬を保持した容器を、温度制御可能な熱媒体 (たとえば水、空気、あるいは金属プロック)に接触させることにより行われている (たとえば特許文献 1, 2参照)。

[0003] 一方、分析装置にお!ヽては、ボトルなどにぉ、て試料を貯留しておき、分析時にお Vヽてボトルカゝら試料を取り出して容器に分注することもあるが、予め容器に試薬類を収容させたカートリッジが用いられることもある (たとえば特許文献 3参照)。カートリッジにおいては、試薬類の蒸発を抑制し、また運搬時などの利便性を考慮して、試薬類が密閉状態で収容されてヽる。

[0004] しかしながら、試薬類が密閉状態で収容されていれば、試薬類の温度を直接測定するのは好ましくない。たとえば、分析装置においては、温度測定のために試薬類を外気に開放させる機構が必要となり、分析装置の装置構成が複雑化し、製造コストが大きくなる、また、温調時に試薬類を外気に開放すれば、試薬類が蒸発してしまいかねない。とくに、免疫反応を利用して試料の分析を行う場合には、カートリッジにおいては試薬として抗体が収容される。抗体は、一般に高価な試薬であるため、カートリツジにおいて、その収容量が極力少なくされる。したがって、試薬として抗体を使用する場合には、蒸発量が微量であっても、試料分析の結果に影響を与えかねない。また、蒸発量を考慮して抗体をカートリッジに収容させておくことも考えられるが、上述のように抗体が高価な試薬であるために、その場合には、コストが上昇してしまう。 [0005] そのため、試薬類の温度を直接測定することなぐたとえば予め設定された一定量の熱エネルギを一律に容器に供給して試薬類の温度を上昇させることも考えられる。ところが、試薬類の温度上昇の程度は、容器の周りの環境温度の影響を受けるため、分析毎の環境温度が異なれば、分析毎に反応温度にバラツキが生じて分析精度が低下してしま、かねな!/、。

[0006] 特許文献 1 :特開平 9 189703号公報

特許文献 2：特開平 9— 304269号公報

特許文献 3：特開 2001—318101号公報

発明の開示

[0007] 本発明は、容器に密閉収容された収容物の温度を、環境温度に依らず、目的とする温度に適切に上昇させ、たとえば試料と試薬の反応温度を一定化して分析精度を向上させることを目的として!/ヽる。

[0008] 本発明の第 1の側面においては、容器において密閉状態で収容された収容物を設定温度に昇温する方法であって、上記容器の温度である容器温度、および上記容器の周囲の温度である環境温度を測定する第 1のステップと、上記容器温度および上記環境温度に基づ、て、上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱ェネルギの量を決定する第 2のステップと、上記第 2のステップの結果に基づいて、上記容器に熱エネルギを供給する第 3のステップと、を含むことを特徴とする、収容物の昇温方法が提供される。

[0009] 容器としては、たとえば開口を有する収容部および開口を封止する封止部を備えたものが使用される。この場合、第 1のステップにおいては、容器温度を封止部において測定するのが好ましい。

[0010] 本発明の昇温方法では、第 1のステップと第 2のステップとの間において実行され、かつ容器温度および環境温度に基づいて、収容物の温度を推定温度として算出する第 4のステップをさらに含んでいるのが好ましい。この場合、第 2のステップにおいては、推定温度が上記設定温度よりも低く設定された追加の設定温度よりも大きいか否かを判断し、この判断に基づ、て容器に供給すべき熱エネルギの量が決定するのが好ましい。より具体的には、第 2のステップにおいては、たとえば推定温度が追カロの設定温度よりも小さ、場合に比べて、推定温度が追加の設定温度よりも大き、場合のほうが容器に供給する単位時間当たりの熱エネルギの量が小さくなるように容器に供給すべき熱エネルギの量が決定される。

[0011] 第 4のステップにおいては、たとえば推定温度は、予め調べられた相関関係であつて、昇温開始力特定時間経過時における収容物の温度および容器温度の間の温度差と、上記特定時間経過時における環境温度と、の相関関係に基づいて決定される。この場合、特定時間は、収容物を設定温度に昇温する過程における収容物および容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階に設定するのが好ましい。上記特定時間は、たとえば昇温開始から 10秒一 2分の範囲、好ましくは 30秒一 1分の範囲力も選択される。

[0012] 第 3のステップにおいては、容器を熱媒体に接触させることにより行い、かつ容器に供給される熱エネルギの量は熱媒体の温度を制御することにより調整するのが好ましい。

[0013] 本発明の第 2の側面においては、容器において密閉状態で収容された収容物を、上記容器をヒートブロックに接触させた状態で熱エネルギを供給することによって設定温度に昇温する方法であって、上記容器の周囲の温度である環境温度を測定する第 1のステップと、上記環境温度に基づいて、上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量を決定する第 2のステップと、上記第 2のステップの結果に基づ、て、上記ヒートブロックを介して上記容器に熱エネルギを供給する第 3のステツプと、を含むことを特徴とする、収容物の昇温方法が提供される。

[0014] 第 2のステップにおいては、たとえばヒートブロックの温度、および当該温度にヒートブロックを維持する時間として容器に供給すべき熱エネルギの量が決定される。より具体的には、第 2ステップにおいては、たとえば熱エネルギの供給開始力も供給終了までの間を、熱エネルギの供給開始力特定時間までの第 1区間と、当該特定時間力熱エネルギの供給終了までの第 2区間と、に分割し、かつ、第 1区間に比べて第 2区間ほうが、単位時間当たりに供給すべき熱エネルギの量が小さくなるように容器に供給すべき熱エネルギの量が決定される。

[0015] 第 2のステップにおいてはまた、予め調べられた相関関係を考慮して収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量が演算される。上記相関関係は、たとえば収容物を上記設定温度に昇温する過程における収容物および容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階力選択される特定時間経過時における、収容物の温度および容器温度の間の温度差と、上記環境温度との関係とされる。上記特定時間は、たとえば 10秒一 2分の範囲、好ましくは 30秒一 1分の範囲から選択される。

[0016] 本発明の第 3の側面においては、密閉状態で試薬類が収容された容器を用いて試料の分析を行ヽ、かつ上記試薬類を設定温度に昇温可能なように構成された分析装置であって、上記容器の温度を測定するための第 1の温度測定手段と、上記容器の周りの温度を測定するための第 2の温度測定手段と、上記容器に熱エネルギを供給するための加熱手段と、上記第 1および第 2の温度測定手段での測定結果に基づいて、上記加熱手段を制御するための制御手段と、を備えたことを特徴とする、分析装置が提供される。

[0017] 本発明の分析装置においては、容器としては、たとえば開口を有する収容部および開口を封止する封止部を備えたものが使用される。この場合、第 1の温度測定手段は、封止部の温度を容器温度として測定するように構成するのが好ましい。

[0018] 加熱手段は、たとえば容器に接触させて容器に熱エネルギを供給するための熱媒体 (たとえばヒートブロック）を有するものとして構成される。

[0019] 本発明の分析装置は、第 1および第 2の温度測定手段での測定結果に基づいて、試薬類の温度を推定温度として演算するための演算手段をさらに備えたものとして構成するのが好ましい。この場合、演算手段は、たとえば予め調べられた関係であつて、昇温開始から特定時間経過時における上記試薬類の温度および上記容器温度の間の温度差と、上記環境温度との関係に基づいて、推定温度を演算するように構成される。

[0020] 制御部は、たとえば推定温度が上記設定温度よりも低く設定された追加の設定温度よりも大きいか否かを判断し、推定温度が追加の設定温度よりも小さい場合に比べて、推測温度が追加の設定温度よりも大きい場合のほうが、容器に供給する単位時間当たりの熱エネルギの量を小さくなるように加熱手段を制御するように構成される。 [0021] 本発明の第 4の側面においては、密閉状態で試薬類が収容された容器を用いて試料の分析を行ヽ、かつ上記試薬類を設定温度に昇温可能なように構成された分析装置であって、上記容器に接触させて上記容器に対して熱エネルギを供給するためのヒートブロックと、上記容器の周りの温度を昇温開始直前に測定するための温度測定手段と、上記温度測定手段における測定結果に基づいて、上記試薬類を設定温度に昇温するのに必要な熱エネルギの量を演算するための演算手段と、上記演算手段における演算結果に基づいて、上記加熱手段を制御するための制御手段と、を備えたことを特徴とする、分析装置。

[0022] 演算手段は、たとえば予め調べられた相関関係を考慮して作成された演算式および環境温度に基づいて、収容物を設定温度とするのに必要な熱エネルギの量を演算するように構成される。この場合の相関関係は、たとえば収容物を設定温度に昇温する過程における収容物および容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階力も選択される特定時間経過時における、収容物の温度および容器温度の間の温度差と、環境温度との関係とされる。

[0023] ここで、本発明の第 3および第 4の側面において「試薬類」とは、試料と直接反応する試薬はもとより、希釈液、洗浄液および触媒などを含む概念である。また、本発明の第 3および第 4の側面において「特定時間」は、たとえば昇温開始から 10秒一 2分の範囲、好ましくは 30秒一 1分の範囲から選択される。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明に係る分析装置の一例を示す全体斜視図である。

[図 2]図 1に示した分析装置のブロック図である。

[図 3]図 1に示した分析装置の加熱部にカートリッジを装着した状態での要部を示す断面図である。

[図 4]図 1に示した分析装置の加熱部にカートリッジを装着した状態での要部を示す断面図である。

[図 5]試薬類を加熱するときの昇温曲線の例を示すグラフである。

[図 6]環境温度を室温よりも高温に設定した場合において、ヒートブロックにカートリツジを装着した状態での試薬類の温度およびカートリッジにおけるシールの温度の経時変化の測定結果を示すグラフである。

[図 7]環境温度を室温に設定した場合において、ヒートブロックにカートリッジを装着した状態での試薬類の温度およびカートリッジにおけるシールの温度の経時変化の測定結果を示すグラフである。

[図 8]環境温度を室温よりも低温に設定した場合において、ヒートブロックにカートリツジを装着した状態での試薬類の温度およびカートリッジにおけるシールの温度の経時変化の測定結果を示すグラフである。

[図 9]図 6—図 8に示した測定結果に基づいて、シールの温度および試薬類の温度の間の温度差と、環境温度との関係を示したグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 図 1に示したように、本発明に係る分析装置 1は、試薬類を密閉収容したカートリツジ 2を利用して試料を分析するためのものであり、試薬類の温度を昇温するための機能を備えたものである。この分析装置 1は、筐体 10の内部に、図 2に示した温度測定部 3、加熱部 4、測光部 5、演算部 6、および制御部 7を^ &み込んだ構成を有している

[0026] 図 1および図 3に示したように、カートリッジ 2は、本体部 20およびシール 21を備えている。図 3によく表れているように、本体部 20は、複数の収容槽 22a— 22e、検体槽 23 、調製槽 24、複数の反応槽 25a— 25c、および廃棄槽 26を備えている。複数の収容槽 22a— 22eは、試薬類、たとえば抗体などの試料 (検体）と反応させるための試薬、希釈液、洗浄液、または緩衝液を収容したものである。検体槽 23は、検体を保持させるためのものである。なお、検体槽 23に対しては、ユーザによって直接検体が保持させられ、あるいはユーザによって予め分析装置 1にストックされた検体力分析装置において自動的に保持させられる。調製槽 24は、検体と反応させるための調製液を作成するための部位である。複数の反応槽 25a— 25cは、検体と調整液とを反応させ、そのときに生じた反応液を測光させるための部位である。廃棄槽 26は、ピペットチップ 27を洗浄した後の洗浄液などを廃棄するための部位である。このような本体部 20は、たとえば透明な榭脂材料を用いた榭脂成形により一体的に形成されている。シール 21は、検体槽 23および廃棄槽 26を除く槽 22a— 22e、 24、 25a— 25cの開口部を一連に封止するためのものである。このシール 21は、ピペットチップ 27により容易に破断でき、かつ本体部 20よりも熱伝導率の高い材料、たとえばアルミニウムなどの金属材料により形成されている。

[0027] 図 1に示したように、筐体 10には、操作パネル 11、表示パネル 12および蓋 13が設けられている。操作パネル 11には、複数のスィッチ 11aが設けられている。分析装置 1では、使用者がスィッチ 11aを操作することにより、たとえば分析装置 1に対して各種の動作 (分析動作や印字動作など)を行わせるための信号を生成させ、あるいは各種の設定 (分析条件の設定や被験者の ID入力など)を行うことができる。表示パネル 12は、分析結果やエラーである旨を表示するとともに、設定時における操作手順や操作状況などを表示するためのものである。蓋 13は、筐体 10の内部が外部に露出する状態と、露出しない状態とを選択するためのものである。より具体的には、蓋 13は、加熱部 4が露出してカートリッジ 2の出し入れをできる状態と、筐体 10の内部が遮光される状態とを選択するためのものである。

[0028] 図 3に示したように、温度測定部 3は、第 1および第 2温度測定部 31, 32を備えている。第 1温度測定部 31は、カートリッジ 2の温度を測定するためのものである。この第 1 温度測定部 31は、筐体 10の内部にカートリッジ 2を組み込んで蓋 13(図 1参照)を閉めた状態において、カートリッジ 2のシール 21に密着するように構成されている。第 1温度測定部 31は、たとえば蓋 13の裏側に配置されて蓋 13を閉めたときにシール 21に接触し、あるいは蓋 13を閉める動作に連動して、シール 21に密着する部位に移動するように構成される。一方、第 2温度測定部 32は、筐体 10(図 1参照)の内部における力ートリッジ 2の周りの温度を測定するためのものである。第 1および第 2温度測定部 31 , 32としては、たとえばサーミスタゃ熱電対を使用することができ、また第 1および第 2 温度測定部 31, 32は、カートリッジ 2において反応液を調整する際に、ピペット (図示略)の移動を妨げないように配置される。第 2温度測定部 32としては、サーモノィルなどの非接触温度計を使用することもできる。

[0029] 加熱部 4は、カートリッジ 2に熱エネルギを供給するためのものであり、ヒートブロック 40および断熱ホルダ 41を有して!/、る。

[0030] ヒートブロック 40は、図 1、図 3および図 4示したように、凹部 40a、切欠 40bおよび貫通孔 40cが形成されたものである。この凹部 40aは、カートリッジ 2を保持するためのものであり、カートリッジ 2における本体部 20の表面形状に略倣った内面形状を有している。したがって、ヒートブロック 40にカートリッジ 2を保持させた場合には、凹部 40aの内面が各槽 22a— 22e、 23、 24、 25a— 25cの表面に密着する。切欠 40bは、ヒートブロック 40に対するカートリッジ 2の出し入れを容易ならしめるためのものである。貫通孔 40cは、後述する測光部 5の光源部 50から出射された光が反応槽 25a— 25cに入射するのを許容し、あるいは反応槽 25a— 25cを透過した光が後述する測光部 5の受光部 51に向けて進行するのを許容するためのものである。このようなヒートブロック 40は、熱伝導性の高、材料、たとえば銅やアルミニウムなどの金属材料により形成されており、図外の熱源あるいはヒートブロックに組み込まれた熱源によって熱エネルギが与えられるように構成されて、る。

[0031] 一方、断熱ホルダ 41は、ヒートブロック 40からの熱拡散を抑制するためのものであり、図 3および図 4によく表れているように、ヒートブロック 40の周囲を囲んでいる。断熱ホルダ 4には、ヒートブロック 40の切欠 40bおよび貫通孔 40cと機能および形成位置において対応した切欠 41aが形成されている。このような断熱ホルダ 41は、ヒートブロックよりも熱伝導率の低、材料により形成されて、る。

[0032] 図 2に示した測光部 5は、図 4によく表れているように、互いに対向して配置された光源部 50および受光部 51を備えている。光源部 50は、反応槽 25a— 25cに光を照射するためのものである。これに対して、受光部 51は、反応槽 25a— 25cからの透過光を受光するためのものである。光源部 50は、たとえば水銀ランプや白色 LEDにより構成される。これらの光源を用いる場合には、図面上は省略しているが、光源部 50からの光をフィルタなどに入射させて目的とする波長の光を選択してから、反応槽 25a— 25c に光が照射される。一方、受光部 51は、たとえばフォトダイオードにより構成される。この場合、反応槽 25a— 25cを透過した光の光量は、電気信号として出力される。ただし、測光部 5は、光源部からの散乱光などの反射光を受光部において受光するように構成してちょい。

[0033] 図 2に示した演算部 6は、各種の演算を行うためものである。より具体的には、演算部 6は、たとえばカートリッジ 2に収容された試薬類 (図 3参照)の温度を演算により推定し、あるいは試料における特定成分の濃度演算を行う。試薬類の温度演算は、第

1および第 2温度測定部 31, 32(図 3参照)における測定結果に基づいて行われる。濃度演算は、たとえば受光部 51(図 4参照)における受光結果に基づいて行われる。

[0034] 制御部 7は、ヒートブロック 40に供給すべき熱量、すなわちヒートブロック 40の温度を制御するためのものである。この制御部 7は、分析装置 1に電源がオンされている間は、ヒートブロック 40にカートリッジ 2がセットされていないときにはヒートブロック 40の温度が反応温度に維持されるように制御する一方で、ヒートブロック 40にカートリッジ 2がセットされているときにはカートリッジ 2の試薬類を目的温度に昇温するように制御する。ここで、試薬類を目的温度に昇温する場合のヒートブロック 40の温度制御は、演算部 6において推定された試薬類の温度に基づいて行われる。制御部 7はさらに、測光部 5や演算部 6などの動作を制御する。

[0035] なお、演算部 6および制御部 7は、たとえば CPU、 ROMおよび RAMにより構成することがでさる。

[0036] 分析装置 1では、筐体 10の蓋 13を開けた状態においてヒートブロック 40にカートリツジ 2を装着した後に蓋 13を閉めることにより、試料の分析を行うことができる。分析装置においては、制御部 7において分析開始の信号を認識することにより、試料の分析が自動的に行われる。なお、分析開始の信号は、たとえばユーザが筐体 10の操作ボタン 11aを操作することにより生成され、あるいは分析装置 1において、ヒートブロック 40にカートリッジ 2が装着され、かつ蓋 13が閉められたことを認識したときに生成される。

[0037] 制御部 7において分析開始の信号が認識された場合には、加熱部 4においてカートリッジ 2に収容された試薬類を、目的温度 (反応温度)に昇温した後に反応液の調製が行われる。

[0038] 試薬類の昇温は、演算部 6において、第 1温度測定部 31によって測定されるカートリッジ 2(シール 21)の温度 (容器温度)と、第 2温度測定部 32によって測定されるカートリッジ 2の周りの環境温度とに基づいて、加熱部 4におけるヒートブロック 40の温度および加熱時間を、次に説明する手法に基づいて制御することにより行われる。

[0039] ヒートブロック 40の温度制御に当たっては、まず、加熱開始から特定時間経過後における試薬類の温度およびシールの温度の間の温度差と、上記特定時間経過後における環境温度との相関関係を予め調べておいた上で、当該相関関係を演算部 6に記憶させておく。上記特定時間は、たとえば図 5に示した試薬類を目的温度 Tに昇

1 温する際の昇温曲線 Aにおいて、温度上昇速度が相対的に大きい昇温初期段階、たとえば昇温開始から 10秒一 2分、好ましくは 30秒一 1分の範囲力も選択される値に設定される。一方、演算部 6においては、先の相関関係に対してシール温度および環境温度を当てはめることによりシール温度と試薬類の温度との温度差を把握し、この温度差を考慮してカートリッジ 2に供給する熱エネルギの量を決定する。カートリツジ 2に供給する熱エネルギの量は、たとえば第 1の温度測定部 31での測定結果を上記温度差に基づ!ヽて補正して試薬類の温度を推定し、推定された試薬類の温度にしたがって決定される。もちろん、試薬類の温度を推定することなぐカートリッジ 2に供給する熱エネルギの量を決定するようにしてもよい。そして、カートリッジ 2に対する熱エネルギの供給は、たとえば次の 2つの手法のうちのいずれかの手法において行われる。

[0040] 第 1の手法は、熱源の性能上において発生可能な最大の熱量をヒートブロック 40に供給したときに、試薬類の温度を目的温度に昇温するのみ必要な昇温時間 tを演算

1 し、この昇温時間 tだけ、ヒートブロック 40を最大限に加熱する方法である。この場合

1

の試薬類の昇温曲線は、図 5の曲線 Aのようになる。この方法では、演算部 6において推定された試薬類の温度にしたがって、反応液の調整を開始するまでの昇温時間 tが計算され、当該昇温時間 tの経過後に反応液の調製が行われる。なお、ヒートブ

1 1

ロック 40の温度を予め定めた温度に加熱した状態において、試薬類を昇温するのに必要な昇温時間 tを演算する手法を採用することもできる。この場合、ヒートブロック

1

40の設定温度は、反応温度 Tもしくはそれよりも若干高い温度とされる。

1

[0041] 第 2の手法は、ヒートブロック 40の温度を反応温度 Tより高い温度 T設定しておくと

1 2

ともに、演算部 6において試薬類の温度を繰り返し演算し、試薬類の温度が目的温度よりも低く設定された切り替え温度 Tなった時点で、ヒートブロック 40の温度を反応

3

温度（目的温度) Tに変更する方法である。温度 Tは、たとえば摂氏基準で反応温度

1 2

Tの 1.1一 1.3倍の温度に設定され、切り替え温度 Tは、たとえば摂氏基準で反応温度 Tの 0.8— 0.95倍の温度に設定される。この手法における試薬類の昇温曲線は、

1

図 5の曲線 Βのようになる。この方法では、演算部 6において推定された試薬類の温度にしたがって、ヒートブロック 40の温度を切り替えて力反応液の調整を開始するまでの昇温時間 tが計算され、当該昇温時間 tの経過後に反応液の調製が行われる。

2 2

第 2の手法を採用した場合には、図 5から予想されるように、反応温度 (目的温度) T

1 に近、温度まで昇温速度を大きくして試薬類を昇温する一方で、試薬類の温度が反応温度 (目的温度) τに近づいたところで昇温速度を小さくして試薬類の昇温が行わ

1

れる。したがって、昇温の前半の昇温速度を大きくすることによって昇温時間を短縮し、かつ後半の昇温速度を小さくすることで、試薬類の温度を適切に反応温度 (目的温度) τに近づけることができる。

1

[0042] なお、第 2の方法においては、演算部 6において試薬類の温度を繰り返し演算することなく、演算部 6において推定された試薬類の温度にしたがって、ヒートブロック 40 の温度を切り替えるまでの時間 tと先の昇温時間 tとを演算し、ヒートブロック 40の温

3 2

度を制御するようにしてもょ、。

[0043] 一方、反応液の調製は、筐体 10の内部に配置された図外のピペットを用いて行われる。すなわち、まずピペットを駆動してピペットにピペットチップ 27を装着した状態とする。次いで、ピペットを駆動させることにより、カートリッジ 2の調製槽 24において反応試薬を調製し、この反応試薬および検体槽 23の検体を反応槽 25a— 25cに供給すること〖こより行われる。

[0044] 反応液の調製後は、制御部 7において反応液の調製が終了して力の時間がカウントされる。制御部 7においてカウント時間は目的とする反応時間に達したことが確認された場合には、制御部 7は、光源部 50を制御して反応槽 25a— 25cに光を照射する。このとき、受光部 51においては、反応槽 25a— 25cを透過した光が受光され、受光量に応じた電気信号が出力される。演算部 6においては、受光部 51からの電気信号にしたがって反応槽 25a— 25cでの透過率を演算するとともに、この透過率に基づいて、試料の分析、たとえば検体における特定成分の濃度を演算する。

[0045] 分析装置 1によれば、カートリッジ 2の周りの環境温度を考慮することにより、カートリッジ 2に密閉収容された試薬類の温度を適切かつ間接的に特定することができる。その結果、カートリッジ 2の試薬類の温度を密閉状態のままで目的とする温度に昇温することができる。これにより、試薬類の蒸発を試料と反応させる直前まで抑制しつつ、分析毎の反応温度を一定化することができる。そのため、試薬と試料を目的とする温度で反応させて力も試料の分析を行う場合に、分析精度を向上させることができるようになる。

[0046] 本発明は上述した実施の形態には限定されず種々に設計変更可能である。たとえば、分析装置 1においては、カートリッジ 2を加熱するための熱媒体としては、金属製などのヒートブロック 40に代えて、空気、水あるいは油などを使用することもできる。さらに、カートリッジ 2の構成も種々に変更可能であり、また必ずしも複数の試薬類を個別に収容したカートリッジを使用する必要はなぐ 1種類の試薬などを収容した形態の複数の容器を併用してもよい。

[0047] 分析装置 1はさらに、カートリッジ 2 (シール 21)の温度を測定することなぐ環境温度のみを測定し、試薬類の温度を目的温度に昇温するように構成することもできる。すなわち、環境温度とともにカートリッジ 2の温度を測定する手法は、試薬類の温度が未知の場合に有効であり、試薬類の温度が予測可能な場合、たとえば試薬類の温度が常温となっている場合、あるいは容器を冷蔵庫など力も取り出した直後に使用する場合には、カートリッジ 2の温度を測定せずに環境温度のみに基づいてカートリッジ 2に供給すべき熱エネルギの量を決定し、先の分析装置 1と同様な第 1および第 2の手法により、カートリッジ 2に対して熱エネルギが供給される。

[0048] すなわち、第 1の手法を採用する場合には、昇温時間 tは、図 5に示した試薬類を

1

目的温度 Tに昇温する際の昇温曲線 Aにおいて、温度上昇速度が相対的に大きい

1

昇温初期段階 (たとえば昇温開始力も 10秒一 2分、好ましくは 30秒一 1分の範囲から選択される値力も選択される時間）における試薬類およびシール 21 (カートリッジ 2) の間の温度差と環境温度との関係を考慮して計算される。すなわち、環境温度に依存する上記温度差を、昇温直前に測定される環境温度に基づいて求め、その温度差を反映させて昇温時間 tを決定する。

1

[0049] 一方、第 2の手法を採用する場合には、図 5における切り替え温度 Tに試薬類の温

3

度を上昇させるのに必要な時間 tがおよび切り替え温度 Tカゝら目的温度 Tに試薬類の温度を上昇させるのに必要な時間 tを、図 5に示した試薬類を目的温度 Tに昇温

2 1 する際の昇温曲線 Aにおいて、温度上昇速度が相対的に大きい昇温初期段階 (たとえば昇温開始から 10秒一 2分、好ましくは 30秒一 1分の範囲力も選択される値から選択される時間）における試薬類およびシール 21の間の温度差と環境温度との関係に基づいて計算される。すなわち、環境温度に依存する上記温度差を、環境温度に基づいて求め、その温度差を反映させて切り替え温度 Tに相当する時間 tを、さらに

3 3 は目的温度 τに試薬類の温度を上昇させるのに必要な時間 tを決定する。

1 2

[0050] 環境温度にのみ基づいて試薬類を昇温する場合であっても、昇温前の試薬類の温度が容易に類推できる状況では、環境温度の影響を考慮して、試薬類の温度を適切に目的とする温度 (反応温度)に昇温することができるようになる。これにより、環境温度による分析結果のバラつきを抑制することができるようになる。

[0051] 環境温度にのみ基づいて試薬類を昇温する場合において、分析装置は、使用者による容器の状態 (たとえば常温放置後あるいは冷蔵庫力も取り出した直後）の入力を可能とし、使用者による入力にしたがって、環境温度を考慮して容器に供給すべき熱エネルギの量を決定するように構成してもよい。また、使用する容器の状態 (温度）が常時同じである場合には、分析装置において、容器の温度を測定するための温度測定部を省略してもよい。この場合には、分析装置の構成を簡略ィ匕でき、また演算部における演算動作も簡易なものとすることができる。

[0052] 上述の例では、エネルギの供給における第 2の手法として、カートリッジ 2に対する熱エネルギの供給開始力供給終了までの加熱時間を 2つの区間に分ける場合について説明した力上記加熱時間を 3以上に分けてカートリッジ 2の試薬類を昇温するようにしてちょい。

[0053] また、本発明は、分析装置以外の装置おいて、密閉容器内に収容された収容物の温度を昇温させるために適用することができる。

実施例 1

[0054] 本実施例においては、上述した手法に基づいて、カートリッジの試薬類を目的とする温度に適切に近づけることができることを実証する。

[0055] 本実施例においては、まずヒートブロックにカートリッジ (i-Pack CRP:アークレイ (株）製)を装着した状態にぉ、て、試薬類の温度およびカートリッジにおけるシールの温度の経時変化を、環境温度を変化させて測定した。ヒートブロックの温度はフィードバック制御により 40°C(±0.3°C)に維持した。カートリッジのシールはアルミニウム製であり、その温度は、シールに貼り付けた熱電対により測定した。測定対象となる試薬類は、液量が 35 μ Lであるラテックス液と、液量が 200 μ Lであるサポニン含生理食塩水とし、その温度は試薬類に浸漬させた熱電対により測定した。環境温度は、 28.1°C( 相対湿度 21%)、室温である 23.6°C (相対湿度 25%)、または 11.3°C (相対湿度 30%)に設定した。それぞれの環境温度について測定結果は、図 6—図 8に示した。

[0056] これらの図から分力るように、試薬類の温度が環境温度の影響を受け、環境温度が低いほど、試薬類の温度がヒートブロックの温度から乖離することが分かる。一方、試薬類の温度が一定温度に漸近する前の段階 (たとえば加熱開始から 1分以内の範囲 )では、シールおよび試薬類の間の温度差と環境温度との間に相関関係があることが伺える。この点を詳細に検討すベぐ図 6—図 8に示した測定結果に基づいて、シールの温度および試薬類の温度の間の温度差と、環境温度との関係について、加熱開始から 0.5分後および 1.0分後について検討した。その結果を図 9に示した。

[0057] 図 9から分力るように、加熱開始力 0.5分後および 1.0分後の双方において、シールの温度および試薬類の温度の間の温度差と、環境温度との間に線形な相関関係力 Sあることが分かる。したがって、試薬類の温度が一定値に漸近する前の段階においては、シールの温度および試薬類の温度の間の温度差と、環境温度との相関関係を調べておいた上で、シールの温度と環境温度を測定して、これら測定温度を先の相関関係に当てはめることにより、試薬類の温度を適切に特定できる。その結果、環境温度に左右されずに、試薬類の温度を目的とする温度 (反応温度)に昇温することができるようになり、反応温度の均一化にともなって分析精度を向上させることがでさるようになる。

Claims

請求の範囲

[1] 容器において密閉状態で収容された収容物を設定温度に昇温する方法であって、上記容器の温度である容器温度、および上記容器の周囲の温度である環境温度を測定する第 1のステップと、

上記容器温度および上記環境温度に基づ!/、て、上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量を決定する第 2のステップと、

上記第 2のステップの結果に基づ、て、上記容器に熱エネルギを供給する第 3のステツプと、

を含むことを特徴とする、収容物の昇温方法。

[2] 上記容器が開口を有する収容部および上記開口を封止する封止部を備えて、る場合において、

上記第 1のステップにお、ては、上記容器温度を上記封止部にお、て測定する、請求項 1に記載の収容物の昇温方法。

[3] 上記第 1のステップと上記第 2のステップとの間において実行され、かつ上記容器温度および上記環境温度に基づ!/、て、上記収容物の温度を推定温度として算出する第 4のステップをさらに含んでおり、

上記第 2のステップにおいては、上記推定温度が上記設定温度よりも低く設定された追加の設定温度よりも大き、か否かが判断され、この判断に基づ、て上記容器に供給すべき熱エネルギの量が決定される、請求項 1に記載の収容物の昇温方法。

[4] 上記第 2のステップにおいては、上記推定温度が上記追加の設定温度よりも小さい場合に比べて、上記推定温度が上記追加の設定温度よりも大きい場合のほうが上記容器に供給する単位時間当たりの熱エネルギの量が小さくなるように上記容器に供給すべき熱エネルギの量を決定する、請求項 3に記載の収容物の昇温方法。

[5] 上記第 4のステップにおいては、上記推定温度は、予め調べられた相関関係であつて、昇温開始から特定時間経過時における上記収容物の温度および上記容器温度の間の温度差と、上記特定時間経過時における上記環境温度と、の相関関係を考慮して決定される、請求項 3に記載の収容物の昇温方法。

[6] 上記特定時間は、上記収容物を上記設定温度に昇温する過程における上記収容物および上記容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階に設定される、請求項 5に記載の収容物の昇温方法。

[7] 上記特定時間は、昇温開始から 10秒一 2分の範囲から選択される値である、請求項 6に記載の収容物の昇温方法。

[8] 上記第 3のステップは、上記容器を熱媒体に接触させることにより行われ、かつ上記容器に供給される熱エネルギの量は上記熱媒体の温度を制御することにより調整される、請求項 1に記載の収容物の昇温方法。

[9] 上記熱媒体は、ヒートブロックである、請求項 8に記載の収容物の昇温方法。

[10] 容器において密閉状態で収容された収容物を、上記容器をヒートブロックに接触させた状態で熱エネルギを供給することによって設定温度に昇温する方法であって、上記容器の周囲の温度である環境温度を昇温直前に測定する第 1のステップと、上記環境温度に基づ、て、上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量を決定する第 2のステップと、

上記第 2のステップの結果に基づ、て、上記ヒートブロックを介して上記容器に熱ェネルギを供給する第 3のステップと、

を含むことを特徴とする、収容物の昇温方法。

[11] 上記第 2のステップにおいては、上記ヒートブロックの温度、当該温度にヒートブロックを維持する時間として上記容器に供給すべき熱エネルギの量が決定される、請求項 10に記載の収容物の昇温方法。

[12] 上記第 2ステップにお、ては、熱エネルギの供給開始力も供給終了までの間を、熱エネルギの供給開始力特定時間までの第 1区間と、上記特定時間から熱エネルギの供給終了までの第 2区間と、に分割し、かつ、

上記第 1区間に比べて上記第 2区間ほうが、単位時間当たりに供給すべき熱エネルギの量が小さくなるように上記容器に供給すべき熱エネルギの量を決定する、請求項 10に記載の収容物の昇温方法。

[13] 上記第 2のステップにおいては、予め調べられた相関関係を考慮して上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量が演算され、かつ、

上記相関関係は、上記収容物を上記設定温度に昇温する過程における上記収容物および上記容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階から選択される特定時間経過時における、上記収容物の温度および上記容器温度の間の温度差と、上記環境温度との関係である、請求項 10に記載の収容物の昇温方法。

[14] 上記特定時間は、昇温開始から 10秒一 2分の範囲から選択される値である、請求項 14に記載の収容物の昇温方法。

[15] 密閉状態で試薬類が収容された容器を用いて試料の分析を行ヽ、かつ上記試薬類を設定温度に昇温可能なように構成された分析装置であって、

上記容器の温度を測定するための第 1の温度測定手段と、

上記容器の周りの温度を測定するための第 2の温度測定手段と、

上記容器に熱エネルギを供給するための加熱手段と、

上記第 1および第 2の温度測定手段での測定結果に基づいて、上記加熱手段を制御するための制御手段と、

を備えたことを特徴とする、分析装置。

[16] 上記容器が開口を有する収容部および上記開口を封止する封止部を備えて、る場合において、

上記第 1の温度測定手段は、上記封止部の温度を上記容器温度として測定するように構成されている、請求項 15に記載の分析装置。

[17] 上記加熱手段は、上記容器に接触させて上記容器に熱エネルギを供給するための熱媒体を有している、請求項 15に記載の分析装置。

[18] 上記熱媒体は、ヒートブロックである、請求項 17に記載の分析装置。

[19] 上記第 1および第 2の温度測定手段での測定結果に基づいて、上記試薬類の温度を推定温度として演算するための演算手段をさらに備えている、請求項 15に記載の分析装置。

[20] 上記演算手段は、予め調べられた相関関係であって、昇温開始力特定時間における上記試薬類の温度および上記容器温度の間の温度差と、上記環境温度との相関関係に基づいて、上記第 2の測定手段における測定値に対する補正値を演算した上で、この補正値と上記第 1の測定手段での測定値に基づいて、上記推測温度を演算するように構成されている、請求項 19に記載の分析装置。

[21] 上記制御部は、上記推定温度が上記設定温度よりも低く設定された追加の設定温度よりも大きいか否かを判断し、上記推測温度が上記追加の設定温度よりも小さい場合に比べて、上記推測温度が上記追加の設定温度よりも大きい場合のほうが、上記容器に供給する単位時間当たりの熱エネルギの量を小さくなるように上記加熱手段を制御するように構成されて、る、請求項 15に記載の分析装置。

[22] 密閉状態で試薬類が収容された容器を用いて試料の分析を行ヽ、かつ上記試薬類を設定温度に昇温可能なように構成された分析装置であって、

上記容器に接触させて上記容器に熱エネルギを供給するためのヒートブロックと、上記容器の周りの温度を測定するための温度測定手段と、

上記温度測定手段における昇温開始直前の測定結果に基づいて、上記試薬類を設定温度に昇温するのに必要な熱エネルギの量を演算するための演算手段と、上記演算手段における演算結果に基づいて、上記加熱手段を制御するための制御手段と、

を備えたことを特徴とする、分析装置。

[23] 上記演算手段は、予め調べられた相関関係を考慮して作成された演算式および上記環境温度に基づ、て、上記収容物を上記設定温度とするのに必要な熱エネルギの量が演算するように構成されており、かつ、

上記相関関係は、上記収容物を上記設定温度に昇温する過程における上記収容物および上記容器の温度の単位時間当たりの変化量が相対的に大きい昇温初期段階から選択される特定時間経過時における、上記収容物の温度および上記容器温度の間の温度差と、上記環境温度との関係である、請求項 22に記載の分析装置。