WO2015029595A1 - 核酸分析装置およびその装置診断方法 - Google Patents

核酸分析装置およびその装置診断方法 Download PDF

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WO2015029595A1
WO2015029595A1 PCT/JP2014/067774 JP2014067774W WO2015029595A1 WO 2015029595 A1 WO2015029595 A1 WO 2015029595A1 JP 2014067774 W JP2014067774 W JP 2014067774W WO 2015029595 A1 WO2015029595 A1 WO 2015029595A1
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detector
nucleic acid
intensity
light
acid analyzer
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PCT/JP2014/067774
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English (en)
French (fr)
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麻奈美 南木
耕史 前田
剛彦 細入
康則 庄司
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
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    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/444—Compensating; Calibrating, e.g. dark current, temperature drift, noise reduction or baseline correction; Adjusting

Definitions

  • the present invention relates to a nucleic acid analysis device and a device diagnostic method thereof, for example, a nucleic acid analysis device for analyzing a biological sample by amplifying a nucleic acid contained in a biological sample and a device diagnostic method thereof.
  • Patent Document 1 discloses an analysis disc and an inspection method of the analysis apparatus in an analyzer which irradiates light to the analysis disc and detects its reflected light and transmitted light.
  • the presence or absence of defects in the analysis disc and the analysis device is determined based on the detection result of the transmitted light without the analysis disc attached and the detection result of the reflected light and the transmitted light with the analysis disc attached. It is determined.
  • Patent Document 2 an excitation LED for irradiating excitation light to an object to be detected, a light receiving unit for receiving fluorescence generated by the object to be detected, and excitation light are monitored so that the intensity of excitation light becomes constant.
  • a fluorescence detection device is shown that includes a mechanism for providing feedback to the excitation LED.
  • Patent Document 3 shows a method of determining the degree of deterioration of a photodiode array in a spectrometric analysis apparatus that disperses measurement light and measures the light quantity of each wavelength with a photodiode array. In this method, after measuring the dark current and temperature of the photodiode array, the degree of deterioration is determined by comparing the dark current value with the allowable current value corrected according to the temperature.
  • Patent No. 4525427 gazette JP 2012-37355 A JP 2004-37192 A
  • PCR Polymerase Chain Reaction
  • a reaction solution in which a reagent etc. is mixed with a nucleic acid to be analyzed is analyzed immediately after preparation.
  • the reason for this is to first avoid the deterioration of the nucleic acid to be analyzed and the enzyme contained in the reagent with the passage of time.
  • the nucleic acid and the reagent are prepared, there is a need to minimize the possibility of nonspecific annealing or extension reaction different from the desired nucleic acid sequence.
  • the analyst launches the nucleic acid analyzer. Since some nucleic acid analyzers may not be able to start analysis immediately after start-up, the devices may be started before preparation.
  • the nucleic acid analyzer emits light to the sample, receives light (fluorescent light) emitted from the sample, and performs analysis.
  • important parts that carry out the nucleic acid analysis device ie, LED (Light Emitting Diode) serving as a light source, semiconductor laser, PD (Photodiode) serving as a detector, CCD (Charge Coupled Device), etc. If degraded, the correct analysis can not be performed. Especially in the medical field, errors in analysis results can be fatal. Therefore, the nucleic acid analyzer is required to detect and warn of failure or performance deterioration of these important parts at an early stage.
  • the sample may not be wasted by keeping it refrigerated.
  • the nucleic acid analyzer detect a failure or performance deterioration, for example, while the device is up and waiting for analysis (in other words, before starting a PCR reaction). At this time, in order to shorten the analysis waiting time and improve the throughput of the apparatus, it is required that the detection time for failure or performance deterioration be short. Furthermore, it is desirable to be able to detect which parts have broken so that repairs can be done quickly.
  • Patent Document 1 it is possible to use the techniques of Patent Document 1 to Patent Document 3.
  • the technique of Patent Document 1 it is possible to detect an abnormality of the measurement system before actual sample measurement.
  • a component for example, a light source or a detector
  • the technique of Patent Document 1 since the process of attaching and detaching the analysis disc is required, there is a risk that it may take time to detect an abnormality in the measurement system. That is, the throughput of the device may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the foregoing, and one of the objects thereof is to provide a nucleic acid analyzer capable of rapidly detecting an abnormality or the like of the device and a device diagnostic method therefor. is there.
  • the nucleic acid analysis device has a holding member for holding a reaction container containing a sample, a photometer, and a device diagnosis unit.
  • the photometer includes a light source for emitting light toward the holding member in a state in which the reaction container is held, and a first detector for receiving light emitted from the sample in response to the irradiation of light from the light source.
  • the apparatus diagnosis unit performs, as the process related to the present embodiment, a first process of causing the light source to emit light toward the holding member in a state in which the reaction container is not held, and the first detector according to the first process. And a third process of diagnosing the photometer based on the intensity of the scattered light detected by the first detector.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram showing a main configuration example in its functional aspect in the nucleic acid analysis device of FIG. 1 and FIG. 2; It is a flowchart which shows an example of the processing content of the apparatus diagnostic part in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained by an excitation light monitor detector and a fluorescence detector in the device diagnosis flow of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a temporal transition of detection signals obtained by the excitation light monitor detector and the fluorescence detector when the fluorescence detector fails in the device diagnosis flow of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a diagram summarizing one example of the relationship between a combination of detection signals from an excitation light monitor detector and a fluorescence detector and an abnormality of a component that can be determined from the combination in the device diagnosis flow of FIG. 6. It is a figure following FIG. 9A. It is a figure following FIG. 9B. It is a figure following FIG. 9C.
  • FIG. 9A It is a figure following FIG. 9B.
  • FIG. 9C It is a figure following FIG. 9C.
  • FIG. 8 is an explanatory view schematically showing an example of a device diagnosis method of the nucleic acid analysis device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained by the excitation light monitor detector and the fluorescence detector in the nucleic acid analysis device according to the third embodiment of the present invention.
  • the nucleic acid analyzer according to the fourth embodiment of the present invention is a top view showing a schematic configuration example thereof.
  • the constituent elements are not necessarily essential unless explicitly stated or considered to be obviously essential in principle. Needless to say.
  • the shapes, positional relationships and the like of components etc. when referring to the shapes, positional relationships and the like of components etc., the shapes thereof are substantially the same unless particularly clearly stated and where it is apparently clearly not so in principle. It is assumed that it includes things that are similar or similar to etc. The same applies to the above numerical values and ranges.
  • FIG. 1 is a top view showing a configuration example of a main part in a nucleic acid analysis device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example between AA ′ of FIG.
  • a plurality (12 in this example) of temperature control blocks 1 are arranged along the outer periphery around the central axis of the carousel 2, and rotates around the rotation axis 3. It is driven.
  • Peltier elements 4 are disposed between the plurality of temperature control blocks 1 and the carousel 2 respectively.
  • the temperature of the temperature control block 1 is adjusted by controlling the Peltier element 4 while monitoring the temperature with the temperature sensor 5 mounted in the temperature control block 1.
  • the temperatures of the plurality of temperature control blocks 1 are adjusted independently of each other.
  • a photometer 6 is disposed around the carousel 2.
  • two photometers 6 using light of different wavelengths are shown as an example, but one or three or more photometers 6 may be disposed as long as the outer periphery of the carousel 2 is used. Since all the temperature control blocks 1 move on the same circumference by rotational drive, the relative positions of the photometer 6 and the temperature control block 1 when passing in front of the light meter 6 are the same in all the temperature control blocks 1 become.
  • the plurality of temperature control blocks 1 are covered with a shielding plate 7 including the carousel 2 in order to reduce optical disturbance when analyzed by the photometer 6.
  • a temperature control block (holding member) 1 holds a tube (reaction container) 10 including a reaction liquid (sample) in which reagents and the like are mixed with nucleic acid. All the temperature control blocks 1 are provided with an excitation light irradiation window 8 for receiving excitation light from the light meter 6 and a fluorescence detection window 9 for the light meter 6 to take in fluorescence.
  • the excitation light irradiation window 8 is disposed on the lower surface side of the temperature control block 1 and the fluorescence detection window 9 is disposed on the side surface side of the temperature adjustment block 1, the arrangement of the windows is freely according to the structure of the photometer. It is possible to set.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a detailed configuration example of a photometer in the nucleic acid analyzer of FIG. 1 and FIG.
  • excitation light emitted from an LED (Light Emitting Diode) 11 as a light source passes through the lens 12 to become parallel light, and passes through the excitation light filter (band pass filter) 13. Only the necessary wavelength components are extracted. Part of the light that has passed through the excitation light filter 13 is reflected by the half mirror 14 and is incident on the excitation light monitor detector (second detector) 15.
  • the excitation light monitor detector 15 is configured of, for example, a photoelectric conversion diode (PD: Photodiode) or the like.
  • PD photoelectric conversion diode
  • the remaining light that has passed through the half mirror 14 is collected by the lens 16 and enters the excitation light irradiation window 8 of the temperature control block (holding member) 1.
  • a tube (reaction container) 10 containing a reaction liquid (sample) in which a reagent etc. is mixed with nucleic acid is held.
  • the reaction liquid in the tube 10 emits fluorescence in response to the excitation light.
  • the fluorescence emitted from the fluorescence detection window 9 of the temperature control block 1 becomes parallel light again by the lens 17, passes through the fluorescence filter (band pass filter) 18, and only necessary wavelength components are extracted.
  • the light passing through the fluorescent filter 18 is collected by the lens 19 and is incident on the fluorescent detector (first detector) 20.
  • the fluorescence detector 20 is configured of, for example, a photoelectric conversion diode (PD) or the like.
  • the LED 11 which is a light source always emits excitation light
  • the excitation light monitor detector 15 and the fluorescence detector 20 always perform detection.
  • the excitation light monitor detector 15 and the fluorescence detector 20 generate a detection signal (current or voltage) according to the intensity of the light, and the detection signal is A / D converted through a signal amplification circuit to a signal processing circuit. It is transmitted.
  • the load on the nucleic acid analyzer 31 is large, so the nucleic acid analyzer 31 actually applies a trigger just before the temperature control block 1 passes in front of the photometer 6. Immediately after passing, control of stopping acquisition of the detection signal is performed.
  • a detection signal as shown in FIG. 4 is typically obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained when analyzing nucleic acid in the excitation light monitor detector and the fluorescence detector of FIG. 3.
  • the detection signal by the excitation light monitor detector 15 exhibits a substantially constant value.
  • the detection signal by the fluorescence detector 20 becomes a signal having a mountain-like waveform over time, and reaches a peak at the moment when the center line of the temperature control block 1 to be measured passes the optical axis of the LED 11 of the photometer 6 . Since the signal contains electrical noise, many nucleic acid analyzers curve fit the waveform of the detection signal according to a certain rule to obtain an approximate curve, obtain the peak value of the approximate curve, and change the value Nucleic acid analysis is performed by observation.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram showing a main configuration example of the functional aspect in the nucleic acid analysis device of FIG. 1 and FIG.
  • the nucleic acid analyzer 31 shown in FIG. 5 includes, in addition to the plurality of temperature control blocks 1, the carousel 2, and the photometer 6 described above, an analysis processing unit 36 that performs control and the like.
  • the analysis processing unit 36 mainly includes a computer system or the like, and performs temperature adjustment of each temperature control block 1, rotation control of the carousel 2, control of the photometer 6, and the like based on a predetermined processing sequence. Further, the analysis processing unit 36 processes the signal obtained by each detector in the photometer 6.
  • a device diagnosis unit 37 is included in the analysis processing unit 36.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of processing contents of the device diagnosis unit in FIG.
  • the device diagnosis unit 37 is activated, for example, immediately after the power of the nucleic acid analyzer 31 is turned on, and executes the process of FIG.
  • the apparatus diagnosis unit 37 installs or passes the temperature control block (holding member) 1 in a state in which the tube (reaction container) 10 shown in FIG. 3 is not held on the photometer 6 through the control of the carousel 2.
  • Step S101 the device diagnostic unit 37 causes the LED (light source) 11 in the photometer 6 to emit excitation light toward the temperature control block 1 (step S102).
  • the light source is unstable immediately after lighting, so it may be irradiated in advance.
  • the LED (light source) 11 may be irradiated in advance.
  • the device diagnosis unit 37 causes the excitation light monitor detector (second detector) 15 to detect the intensity of the excitation light associated with step S102 (step S103). Subsequently, the device diagnosis unit 37 causes the fluorescence detector (first detector) 20 to detect the intensity of the scattered light generated in step S102 (step S104).
  • the scattered light can be generated not only at the temperature control block 1 made of, for example, aluminum etc. but also at various other places. For example, as shown in FIG. 2, since the temperature control block 1 is covered by the shielding plate 7 including the carousel 2, scattered light is generated at various places in the space covered by the shielding plate 7. , And enters the fluorescence detector 20 through the fluorescence detection window 9.
  • the device diagnosis unit 37 diagnoses the presence or absence of abnormality (fault, performance deterioration) of the photometer 6 based on the intensity of the excitation light detected in step S103 and the intensity of the scattered light detected in step S104. (Step S105).
  • Step S105 a specific method of diagnosing the presence or absence of an abnormality of the photometer 6 in step S105 will be described.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained by the excitation light monitor detector and the fluorescence detector in the apparatus diagnosis flow of FIG.
  • the detection signal from the excitation light monitor detector 15 exhibits a substantially constant value.
  • the detection signal from the fluorescence detector 20 is observed although weak. This is because when the temperature adjustment block 1 is irradiated with the excitation light, a part thereof is scattered and enters the fluorescence detector 20.
  • the diagnosis is performed in the state where the light emission power of the LED 11 is set to the same level as in the case of FIG. It is also possible to make a diagnosis in a state of increasing the scattered light and increasing the
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained by the excitation light monitor detector and the fluorescence detector when the fluorescence detector fails in the device diagnosis flow of FIG.
  • the detection signal from the excitation light monitor detector 15 exhibits a substantially constant value.
  • the detection signal from the fluorescence detector 20 is weaker than in the case of FIG. This weak signal is an electrical noise or an external optical disturbance.
  • the fluorescence detector 15 It becomes possible to detect 20 abnormalities. Similarly, if a detection signal from the excitation light monitor detector 15 is provided with a threshold in advance and an alarm is issued if the detection signal falls below the threshold, an abnormality in the excitation light monitor detector 15 is detected. It becomes possible.
  • FIG. 9A to 9D are diagrams summarizing one example of the relationship between the combination of detection signals from the excitation light monitor detector and the fluorescence detector in the device diagnosis flow of FIG. .
  • FIG. 9A schematically shows FIG.
  • the intensity of excitation light represented by the level of the excitation light monitor detection signal is higher than the intensity (second reference value) of the reference represented by the predetermined excitation light monitor signal threshold, and the intensity of scattered light represented by the fluorescence detection signal is Higher than the reference intensity (first reference value) represented by the defined fluorescence detection signal threshold.
  • the device diagnosis unit 37 diagnoses that the LED 11, the excitation light monitor detector 15, and the fluorescence detector 20 are all normal.
  • FIG. 9B is a schematic representation of FIG.
  • the intensity of the excitation light is higher than the intensity of the reference (second reference value), and the intensity of the scattered light is lower than the intensity of the reference (first reference value).
  • the device diagnosis unit 37 determines that the LED 11 and the excitation light monitor detector 15 have no abnormality.
  • the intensity of the scattered light is lower than the reference intensity (first reference value) despite the fact that the excitation light is output normally, the device diagnosis unit 37 diagnoses the fluorescence detector 20 as abnormal. Do.
  • the intensity of the scattered light is higher than the intensity of the reference (first reference value)
  • the intensity of the excitation light is lower than the intensity of the reference (second reference value).
  • the fact that the intensity of the scattered light is higher than the reference intensity (first reference value) means that the operation of the fluorescence detector 20 is normal and the scattered light is normally incident on the fluorescence detector 20. , Means that the LED 11 is on. Therefore, in this case, the device diagnosis unit 37 diagnoses the excitation light monitor detector 15 as abnormal.
  • the intensity of excitation light is lower than the intensity of the reference (second reference value), and the intensity of scattered light is also lower than the intensity of the reference (first reference value).
  • Case 1 LED 11 is abnormal (Whether the excitation light monitor detector 15 and the fluorescence detector 20 are normal or abnormal is unknown)
  • Case 2 LED 11 is normal and both the excitation light monitor detector 15 and the fluorescence detector 20 are There are two possible causes. Generally, it is considered that the probability that two elements will fail simultaneously is extremely small. In this case, the device diagnosis unit 37 diagnoses the LED 11 as abnormal.
  • the first reference value and the second reference value described above do not necessarily have to be fixed values, and may be changed as necessary.
  • the diagnosis of the device can be performed at the time of Further, by detecting both the excitation light and the scattered light with the irradiation of the excitation light, it becomes possible to specify a component that causes an apparatus abnormality unlike the cases of Patent Document 1 to Patent Document 3. Furthermore, in the device diagnosis, the advanced monitor function as in Patent Document 3 is not particularly required, and the device diagnosis can be performed using the parts that can usually be mounted on the nucleic acid analysis device as it is. .
  • a system may be considered in which the apparatus is diagnosed using a tube including a standard sample or the like for abnormality detection in a diagnosis period of the apparatus immediately after the power is turned on.
  • the nucleic acid analyzer it is not always easy to create a standard sample itself, and even if a standard sample is created, processing such as insertion and discharge of a tube is required.
  • processing such as insertion and discharge of a tube becomes unnecessary, so that the diagnosis period can be shortened and the cost associated with the preparation of a standard sample can be reduced.
  • the ejected normal sample may be automatically discarded from the viewpoint of the safety of the apparatus.
  • the apparatus is diagnosed by detecting the excitation light and the scattered light with respect to one temperature control block 1 in a state where the tube 10 is not present.
  • the intensity of the scattered light ie, the detection signal of the fluorescence detector 20
  • the scattered light is a slight shape difference of each part
  • FIG. 10 is an explanatory view schematically showing an example of a device diagnostic method of the nucleic acid analysis device according to the second embodiment of the present invention.
  • the excitation light and the scattered light are detected by the photometer 6 for each of the 12 temperature control blocks 1 System to diagnose the
  • the device diagnosis unit 37 of FIG. 5 controls rotation of the carousel 2 such that the twelve temperature control blocks 1 sequentially pass the photometer 6, while the temperature control block 1 of FIG.
  • the processes of steps S102 to S104 are performed.
  • the process of step S103 is only for less than 12 (for example, one) temperature control block 1 May be targeted.
  • the apparatus diagnostic unit 37 predetermines 12 detection signals from the fluorescence detector 20 and 12 or less detection signals from the excitation light monitor detector 15 obtained in steps S102 to S104. This compares the diagnostic criteria with which to diagnose the device.
  • the device diagnostic unit 37 has 12 excitation light intensity detected by the excitation light monitor detector 15 higher than the intensity of the reference (second reference value) and 12 fluorescence detectors 20 If all the intensities of the scattered light corresponding to the detection signals are lower than the reference intensity (first reference value), the fluorescence detector 20 is determined to be abnormal.
  • the diagnostic criteria are not necessarily limited to this.
  • an abnormality may be judged by the average value of 12 detection signals, and the intensity of the reference (first reference value) is lower than 12 out of 12 detection signals. It does not matter if you judge by the ratio. Further, it is not necessary to use all 12 detection signals from the fluorescence detector 20, and it may be determined by a plurality of which some are omitted.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of temporal transition of detection signals obtained by the excitation light monitor detector and the fluorescence detector in the nucleic acid analysis device according to the third embodiment of the present invention.
  • maintain the empty tube 10 is shown by FIG.
  • the detection signal from the excitation light monitor detector 15 exhibits a substantially constant value.
  • the detection signal from the fluorescence detector 20 has a peak waveform over time. This is because the presence of the tube 10 increases the scattered light. In general, if a reagent or the like is contained in the tube 10, the signal level is further increased by the influence.
  • the threshold of the detection signal from the fluorescence detector 20 is set to a threshold higher than the initial threshold (that is, the state where the tube 10 is not in the temperature control block 1).
  • the initial threshold that is, the state where the tube 10 is not in the temperature control block 1.
  • the fluorescence detection signal can be at the same level as that shown in FIG. There is a case.
  • the detection signal from the excitation light monitor detector 15 does not change even before the start of the analysis or during the analysis, so it is possible to diagnose the device under analysis without setting the threshold separately. It is.
  • the fluorescence detector 20 after the analysis is started, it is desirable to avoid making a diagnosis from the waveform of one detection signal as in the case of the second embodiment. Therefore, in the third embodiment as well, as in the second embodiment, for example, a plurality of detection signals from the fluorescence detector 20 are acquired while sequentially passing a plurality of temperature control blocks 1 to the photometer 6 It is desirable to determine the abnormality of the fluorescence detector 20 based on predetermined diagnostic criteria.
  • the method of performing device diagnosis in a preparation period waiting for analysis is performed, and in the third embodiment, device diagnosis is performed during analysis.
  • the device diagnosis may be performed during the preparation period waiting for the next analysis after the analysis as in the first and second embodiments.
  • device diagnosis may be performed before the power is turned off.
  • FIG. 12 is a top view showing a schematic configuration example of the nucleic acid analysis device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the nucleic acid analyzer 32 shown in FIG. 12 includes a nucleic acid extraction unit 33 for extracting nucleic acid from a sample, a reagent mixing unit 34 for dispensing and mixing a reagent with the extracted nucleic acid, and temperature control of the reaction solution after mixing. And a nucleic acid analysis unit 35 for detecting
  • the nucleic acid extraction unit 33 includes a sample setting unit 41, a centrifugal unit 42, a evacuation chamber 43, a tube setting unit 44, an extraction reagent storage 45, a consumable storage 46, etc. It is responsible for removing components and extracting only nucleic acids necessary for analysis.
  • the reagent mixing unit 34 includes an analysis reagent storage 47, a consumable storage 48, a mixing unit 49 and the like, and although a detailed description is omitted, a reagent for analysis is mixed with the nucleic acid extracted by the nucleic acid extraction unit 33. Take on the function.
  • the configuration of the nucleic acid analysis unit 35 is the same as that of the nucleic acid analysis device 31 shown in FIG. 1 and has a function of analyzing the nucleic acid to be the final step. The transfer of the tubes between the units is performed by the robot arm 50.
  • the person who executes the analysis starts up the nucleic acid analyzer 32, sets consumables such as samples, reagents, tubes and the like, and starts the analysis.
  • the light source and detector are at the stage of starting the apparatus (ie, the preparation stage of the apparatus immediately after power on). It is possible to detect early abnormality (fault, performance deterioration) of the photometer 6 including the When the photometer 6 is normal, the nucleic acid analyzer 32 shifts to the normal operation of the device and starts pretreatment for analysis by the nucleic acid extraction unit 33 and the reagent mixing unit 34.
  • the photometer 6 can be repaired, and no sample is wasted.
  • the nucleic acid extraction unit 33, the reagent mixing unit 34, and the nucleic acid analysis unit 35 are respectively configured by separate devices, it may occur that mixing of reagents has already been performed.
  • the diagnosis of the device can be performed in a short time immediately after the power supply of the device is turned on. It becomes possible to raise.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist.
  • the above-described embodiments are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. .
  • the nucleic acid analyzer which is a particularly useful application example of the device diagnostic method according to the present embodiment has been described.
  • the present invention is not necessarily limited to the nucleic acid analysis device, and any device that sets a reaction container to a holding member and analyzes a sample in the reaction container using a photometer is similarly applied, and the same effect is obtained. May be obtained.

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Abstract

　装置の異常等を迅速に検出することが可能な核酸分析装置を提供する。そこで、試料が含まれるチューブ１０を保持する温調ブロック１と、光度計６と、装置診断部と、を設ける。光度計６は、チューブ１０が保持された状態の温調ブロック１に向けて光を照射するＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１からの光の照射に応じて試料から放射される光を受光する蛍光検出器２０と、を備える。装置診断部は、ＬＥＤ１１に、チューブ１０が保持されない状態の温調ブロック１に向けて光を照射させ、これによって生じる散乱光を蛍光検出器２０に検出させ、当該散乱光の強度に基づいて光度計６の診断を行う。

Description

核酸分析装置およびその装置診断方法
　本発明は、核酸分析装置およびその装置診断方法に関し、例えば、生物学的試料に含まれる核酸を増幅することによって生物学的試料を分析するための核酸分析装置およびその装置診断方法に関する。
　例えば、特許文献１には、分析ディスクに光を照射し、その反射光と透過光を検出する分析装置における分析ディスクおよび分析装置の検査方法が示されている。当該方法では、分析ディスクを装着しない状態での透過光の検出結果と、分析ディスクを装着した状態での反射光および透過光の検出結果とに基づいて、分析ディスクおよび分析装置の欠陥の有無が判別される。
　特許文献２には、被検出物に励起光を照射する励起用ＬＥＤと、被検出物が発生した蛍光を受光する受光部と、励起光をモニタし、励起光の強度が一定となるように励起用ＬＥＤにフィードバックを行う機構とを備えた蛍光検出装置が示されている。特許文献３には、測定光を分光し、その各波長毎の光量をフォトダイオードアレイで測定する分光分析装置において、フォトダイオードアレイの劣化程度を判定する方式が示されている。当該方式では、フォトダイオードアレイの暗電流および温度を測定したのち、当該暗電流値を、当該温度に応じて補正された許容電流値と比較することで劣化程度が判定される。
特許第４５２５４２７号公報 特開２０１２－３７３５５号公報 特開２００４－３７１９２号公報
　血液、血漿、組織片などの生物学的試料に含まれる核酸の分析は、生物学、生化学、医学などの学術研究ばかりでなく、診断、農作物の品種改良、食品検査といった産業など多岐の分野で行われている。核酸の分析方法としてもっとも広く普及している方法は、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）と呼ばれる、分析したい領域の核酸を塩基配列特異的に増幅させる技術である。ＰＣＲでは、核酸とそれを増幅させるための試薬を含む反応液を、９５℃程度に加熱して核酸を熱変性させ、その後６０℃程度まで冷却して核酸のアニーリングと伸長反応を進めるというサイクルが３０～４０回繰り返される。反応の進行に伴う核酸の増幅を検出する方式として、多くの場合、ＰＣＲ生成物量に依存して蛍光強度が変化する蛍光標識を反応液に混合し、励起光を照射して、蛍光標識から放射される蛍光強度を測定する方式が用いられる。
　一般に、分析したい核酸に試薬などを混ぜた反応液は、調合後速やかに分析が行われる。この理由として、まず時間の経過と共に分析対象である核酸や、試薬に含まれる酵素が劣化していくことを避けたいことが挙げられる。また、核酸と試薬が調合された後は、所望の核酸配列とは異なる非特異なアニーリングや伸長反応が起こる可能性をできるだけ小さくしたい事情もある。
　分析したい核酸に試薬などを混ぜた反応液を調合すると、分析者は核酸分析装置を立ち上げる。一部の核酸分析装置は立ち上げ後すぐに分析を開始できない場合もあるため、調合前に装置を立ち上げる場合もある。核酸分析装置は、試料に対して光を照射し、試料から放出される光（蛍光）を受光して分析を行う。この際に、核酸分析装置を担う重要な部品、すなわち光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）や半導体レーザ、検出器となるＰＤ（Photodiode）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などが故障したり、性能が劣化した場合、正しい分析を行うことができない。特に、医療分野では、分析結果の誤りは致命的な問題となり得る。そのため、核酸分析装置では、早期にこれらの重要な部品の故障や性能劣化を検出し、警告することが求められる。
　このような故障や性能劣化は、核酸に試薬などを調合する前に分かることが最も望ましいが、反応液の調合直後であれば、冷蔵保存することで試料を無駄にしないで済む場合もある。しかし、ＰＣＲ反応を開始した後に部品の故障や性能劣化が判明した場合、通常、当該ＰＣＲ反応に伴う分析は無効となってしまう。従って、核酸分析装置は、例えば、装置が立ち上がり、分析を待機している間（言い換えればＰＣＲ反応を開始する前）に故障や性能劣化を検出することが望ましい。この際に、分析の待機時間を短縮し、装置のスループットを向上させるためには、故障や性能劣化の検出時間が短いことが求められる。更に、迅速に修理が行えるよう、どこの部品が壊れたかを検出できることが望ましい。
　このような課題を解決するため、例えば、特許文献１～特許文献３の技術を用いることが考えられる。特許文献１の技術を用いると、実際の試料測定前に測定系の異常を検出することができる。ただし、特許文献１の技術では、測定系に異常があることは判断できるものの、その原因となる部品（例えば光源なのか検出器なのか等）を特定することは難しい。さらに、特許文献１の技術では、分析ディスクの着脱の処理が必要となるため、測定系の異常の検出に時間を要する恐れがある。すなわち、装置のスループットが低下する恐れがある。
　また、特許文献２の技術を用いる場合、部品の故障等を検出する目的ではないが、励起用ＬＥＤからの励起光をモニタするＰＤを備えているため、これを応用すれば光源の故障等を検出することができる。ただし、光源の故障等の検出は可能であっても、検出器の故障等の検出は困難となる。
　同様に、特許文献３の技術を用いる場合、検出器の故障等の検出は可能であっても、光源の故障等の検出は困難となる。さらに、特許文献３の技術では、例えばｐＡレベルといったように極めて微弱である暗電流によって検出器の故障等を検出しているため、高度な電流値モニタ機能を搭載する必要がある。さらに、検出器の暗電流の初期値は素子によって大きくばらつき、温度による影響も大きく受けるため、故障等の判定アルゴリズムの構築も容易でない。
　本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、装置の異常等を迅速に検出することが可能な核酸分析装置およびその装置診断方法を提供することにある。
　本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　本実施の形態による核酸分析装置は、試料が含まれる反応容器を保持する保持部材と、光度計と、装置診断部と、を有する。光度計は、反応容器が保持された状態の保持部材に向けて光を照射する光源と、光源からの光の照射に応じて試料から放射される光を受光する第１検出器と、を備える。装置診断部は、本実施の形態に関わる処理としては、光源に、反応容器が保持されない状態の保持部材に向けて光を照射させる第１処理と、第１検出器に、第１処理に応じて生じる散乱光を検出させる第２処理と、第１検出器で検出された散乱光の強度に基づいて光度計の診断を行う第３処理と、を実行する。
　本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、核酸分析装置において、装置の異常等を迅速に検出することが可能になる。
本発明の実施の形態１による核酸分析装置において、その主要部の構成例を示す上面図である。 図１のＡ－Ａ’間の構成例を示す断面図である。 図１および図２の核酸分析装置における光度計の詳細な構成例を示す模式図である。 図３の励起光モニタ検出器および蛍光検出器において、核酸を分析する際に得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。 図１および図２の核酸分析装置において、その機能面での主な構成例を示す概略ブロック図である。 図５における装置診断部の処理内容の一例を示すフロー図である。 図６の装置診断フローにおいて、励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。 図６の装置診断フローにおいて、蛍光検出器が故障した場合の励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。 図６の装置診断フローにおいて、励起光モニタ検出器および蛍光検出器からの各検出信号の組合せと、それから判別できる部品の異常との関係の一例を纏めた図である。 図９Ａに続く図である。 図９Ｂに続く図である。 図９Ｃに続く図である。 本発明の実施の形態２による核酸分析装置において、その装置診断方法の一例を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態３による核酸分析装置において、励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４による核酸分析装置において、その概略的な構成例を示す上面図である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　（実施の形態１）
　《核酸分析装置の主要部の構成》
　図１は、本発明の実施の形態１による核酸分析装置において、その主要部の構成例を示す上面図である。図２は、図１のＡ－Ａ’間の構成例を示す断面図である。図１および図２の核酸分析装置３１において、温調ブロック１は、カローセル２の中心軸周りで外周に沿って複数個（この例では１２個）配置されており、回転軸３を中心に回転駆動される。複数の温調ブロック１とカローセル２との間にはそれぞれペルチェ素子４が配置される。温調ブロック１の温度は、温調ブロック１内に搭載された温度センサ５で温度をモニタしながらペルチェ素子４を制御することで調整される。複数の温調ブロック１のそれぞれに対応してペルチェ素子４及び温度センサ５を一組ずつ配置することで、複数の温調ブロック１の温度は、それぞれ独立に調整される。
　カローセル２の外周には、光度計６が配置される。ここでは、一例として、それぞれ異なる波長の光を用いる２個の光度計６は示しているが、カローセル２の外周であれば１個あるいは３個以上の光度計６を配置しても構わない。全ての温調ブロック１は回転駆動により同一円周上を動くため、光度計６の前を通過する際の光度計６と温調ブロック１との相対位置は、全ての温調ブロック１で同じになる。
　複数の温調ブロック１は、光度計６で分析する際に光学的な外乱を低減するため、カローセル２を含めて遮蔽板７で覆われている。分析が実施される際には、核酸に試薬などを混ぜた反応液（試料）を含むチューブ（反応容器）１０が温調ブロック（保持部材）１で保持される。全ての温調ブロック１には、光度計６から励起光を受けるための励起光照射窓８と、光度計６が蛍光を取り込むための蛍光検出窓９とが設けられる。ここでは、励起光照射窓８を温調ブロック１の下面側に、蛍光検出窓９を温調ブロック１の側面側に配置しているが、光度計の構造に応じて窓の配置は自由に設定することが可能である。
　《光度計の詳細》
　図３は、図１および図２の核酸分析装置における光度計の詳細な構成例を示す模式図である。図３の光度計６において、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）１１から照射された励起光は、レンズ１２を通過して平行光となり、励起光フィルタ（バンドパスフィルタ）１３を通過して必要な波長成分だけが取り出される。励起光フィルタ１３を通過した一部の光は、ハーフミラー１４で反射し、励起光モニタ検出器（第２検出器）１５へ入射する。励起光モニタ検出器１５は、例えば、光電変換用ダイオード（ＰＤ：Photodiode）等で構成される。
　一方、ハーフミラー１４を通過した残りの光は、レンズ１６で集光され、温調ブロック（保持部材）１の励起光照射窓８へ入射する。温調ブロック１では、核酸に試薬などを混ぜた反応液（試料）を含むチューブ（反応容器）１０が保持される。レンズ１６で集光された励起光がチューブ１０を保持した状態の温調ブロック１に照射されると、励起光に反応してチューブ１０内の反応液が蛍光を放射する。温調ブロック１の蛍光検出窓９から放射された蛍光は、レンズ１７で再び平行光となり、蛍光フィルタ（バンドパスフィルタ）１８を通過して必要な波長成分だけが取り出される。蛍光フィルタ１８を通過した光は、レンズ１９で集光され、蛍光検出器（第１検出器）２０へ入射する。蛍光検出器２０は、例えば、光電変換用ダイオード（ＰＤ）等で構成される。
　例えば、光源であるＬＥＤ１１は常に励起光を照射し、励起光モニタ検出器１５及び蛍光検出器２０は常に検出を行っている。励起光モニタ検出器１５及び蛍光検出器２０は、光の強度に応じた検出信号（電流または電圧）を生成し、当該検出信号は、信号増幅回路を経てＡ／Ｄ変換され、信号処理回路へ伝送される。ただし、全ての検出信号を常に信号処理すると、核酸分析装置３１の負担が大きいため、核酸分析装置３１は、実際には、温調ブロック１が光度計６の前を通過する直前にトリガをかけ、通過した直後に検出信号の取得を止める制御を行う。このような制御によって核酸の分析を行った場合、典型的には図４に示すような検出信号が得られる。
　図４は、図３の励起光モニタ検出器および蛍光検出器において、核酸を分析する際に得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。励起光モニタ検出器１５による検出信号は、ほぼ一定の値を示す。一方、蛍光検出器２０による検出信号は、経時的に山なりの波形を持つ信号となり、計測対象の温調ブロック１の中心線が光度計６のＬＥＤ１１の光軸を通過する瞬間にピークを迎える。信号には電気的なノイズが含まれるため、多くの核酸分析装置では、検出信号の波形をある規則に従ってカーブフィッティングして近似曲線を求め、その近似曲線のピークの値を取得し、その変化を観測することで核酸の分析が行われる。
　《装置診断方法の詳細》
　次に、以上のように構成した核酸分析装置において、光源や検出器の異常（故障、性能劣化）を検出するための装置診断方法について説明する。
　図５は、図１および図２の核酸分析装置において、その機能面での主な構成例を示す概略ブロック図である。図５に示す核酸分析装置３１は、前述した複数の温調ブロック１、カローセル２および光度計６に加えて、これらの制御等を行う分析処理部３６を備える。分析処理部３６は、主にコンピュータシステム等によって構成され、所定の処理シーケンスに基づいて、各温調ブロック１の温度調整や、カローセル２の回転制御や、光度計６の制御等を行う。また、分析処理部３６は、光度計６内の各検出器によって得られた信号を処理する。ここで、分析処理部３６内には、装置診断部３７が含まれている。
　図６は、図５における装置診断部の処理内容の一例を示すフロー図である。装置診断部３７は、例えば、核酸分析装置３１の電源投入直後に起動され、図６の処理を実行する。まず、装置診断部３７は、カローセル２の制御を介して、光度計６上に、図３に示したチューブ（反応容器）１０が保持されない状態の温調ブロック（保持部材）１を設置あるいは通過させる（ステップＳ１０１）。次いで、装置診断部３７は、光度計６内のＬＥＤ（光源）１１に、当該温調ブロック１に向けて励起光を照射させる（ステップＳ１０２）。一般に光源は、点灯直後は不安定なため、予め照射させておいても構わない。また、温調ブロック１を通過させる場合も、ＬＥＤ（光源）１１は予め照射させておけばよい。
　次いで、装置診断部３７は、励起光モニタ検出器（第２検出器）１５に、ステップＳ１０２に伴う励起光の強度を検出させる（ステップＳ１０３）。続いて、装置診断部３７は、蛍光検出器（第１検出器）２０に、ステップＳ１０２によって生じる散乱光の強度を検出させる（ステップＳ１０４）。ここで、散乱光は、例えばアルミニウム等を材料とする温調ブロック１のみならず、それ以外の様々な箇所で生じ得る。例えば、図２に示したように、温調ブロック１はカローセル２を含めて遮蔽板７で覆われているため、散乱光は、遮蔽板７で覆われている空間内の様々な箇所で生じ、蛍光検出窓９を介して蛍光検出器２０に入射する。
　続いて、装置診断部３７は、ステップＳ１０３で検出された励起光の強度や、ステップＳ１０４で検出された散乱光の強度に基づいて、光度計６の異常（故障、性能劣化）の有無を診断する（ステップＳ１０５）。以下、このステップＳ１０５における光度計６の異常の有無の具体的な診断方法について説明する。
　図７は、図６の装置診断フローにおいて、励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。励起光モニタ検出器１５からの検出信号は、ほぼ一定の値を示す。一方、蛍光検出器２０からの検出信号は、微弱ではあるが観測される。これは、温調ブロック１へ励起光が照射した際に一部が散乱し蛍光検出器２０へ入射するためである。なお、図７の例は、装置の実使用条件を想定して、ＬＥＤ１１の発光パワーを図４の場合と同レベルに設定した状態で診断を行っているが、場合によっては、ＬＥＤ１１の発光パワーを増やし、散乱光を増やした状態で診断を行うようなことも可能である。
　図８は、図６の装置診断フローにおいて、蛍光検出器が故障した場合の励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。図７の場合と同様に、励起光モニタ検出器１５からの検出信号は、ほぼ一定の値を示す。一方、蛍光検出器２０からの検出信号は、図７の場合よりも微弱になる。この微弱な信号は、電気ノイズや外部からの光学的な外乱である。
　従って、図７における蛍光検出信号のレベルと図８における蛍光検出信号のレベルとの間に予め閾値を設けておき、この閾値を下回った場合にはアラームを出すようにしておけば、蛍光検出器２０の異常を検出することが可能となる。同様に、励起光モニタ検出器１５からの検出信号にも予め閾値を設けておき、この閾値を下回った場合にはアラームを出すようにしておけば、励起光モニタ検出器１５の異常を検出することが可能となる。
　図９Ａ～図９Ｄは、図６の装置診断フローにおいて、励起光モニタ検出器および蛍光検出器からの各検出信号の組合せと、それから判別できる部品の異常との関係の一例を纏めた図である。図９Ａは、図７を模式化したものである。励起光モニタ検出信号のレベルが表す励起光の強度は、予め定めた励起光モニタ信号閾値が表す基準の強度（第２基準値）よりも高く、蛍光検出信号が表す散乱光の強度は、予め定めた蛍光検出信号閾値が表す基準の強度（第１基準値）よりも高い。この場合、装置診断部３７は、ＬＥＤ１１、励起光モニタ検出器１５、および蛍光検出器２０ともに正常と診断する。
　図９Ｂは、図８を模式化したものである。励起光の強度は、基準の強度（第２基準値）よりも高く、散乱光の強度は、基準の強度（第１基準値）よりも低い。この場合、励起光モニタ検出器１５からの検出信号が正常に得られていることから、装置診断部３７は、ＬＥＤ１１と励起光モニタ検出器１５には異常がないと判断する。一方、励起光が正常に出力されているにも関わらず、散乱光の強度が基準の強度（第１基準値）を下回っているため、装置診断部３７は、蛍光検出器２０を異常と診断する。
　図９Ｃでは、散乱光の強度は基準の強度（第１基準値）よりも高いものの、励起光の強度は基準の強度（第２基準値）よりも低い。散乱光の強度が基準の強度（第１基準値）よりも高いということは、蛍光検出器２０の動作が正常で、かつ蛍光検出器２０に散乱光が正常に入射されていることになるため、ＬＥＤ１１は点灯していることを意味する。従って、この場合、装置診断部３７は、励起光モニタ検出器１５を異常と診断する。
　図９Ｄでは、励起光の強度は、基準の強度（第２基準値）よりも低く、散乱光の強度も、基準の強度（第１基準値）よりも低い。この場合、ケース１：ＬＥＤ１１が異常（励起光モニタ検出器１５及び蛍光検出器２０が正常か異常かは不明）、ケース２：ＬＥＤ１１が正常で励起光モニタ検出器１５及び蛍光検出器２０が共に異常、の２通りが考えられる。一般には、２つの素子が同時に故障する確率は極めて小さいと考えられるため、この場合、装置診断部３７は、ＬＥＤ１１を異常と診断する。
　なお、前述の第１基準値及び第２基準値は、必ずしも一定値である必要は無く、必要に応じて変化させても構わない。
　《本実施の形態１の主要な効果》
　以上、本実施の形態１の核酸分析装置を用いることで、装置の異常等を迅速に検出することが可能となり、その原因となる部品（光源なのか検出器なのか）を特定することが可能になる。すなわち、例えば特許文献１のように、部材の着脱等の処理を経ることなく、単に、チューブ１０が保持されない状態の温調ブロック１に対して励起光を照射し、その散乱光を検出することで装置の診断が行えるため、短い期間で診断を行うことができる。また、励起光の照射に伴いその励起光と散乱光を共に検出することで、特許文献１～特許文献３の場合と異なり、装置異常の原因となる部品を特定することが可能になる。さらに、装置診断に際して、特許文献３のような高度なモニタ機能は特に必要とされず、核酸分析装置に通常搭載され得る部品をそのまま用いて装置の診断が行えるため、コストの観点でも有益となる。
　ここで、別の比較例として、例えば、電源投入直後の装置の診断期間において、異常検出用の標準試料等を含んだチューブを用いて装置を診断する方式も考えられる。ただし、核酸分析装置では、標準試料を作成すること自体が必ずしも容易でなく、また、仮に標準試料を作成した場合でも、チューブの投入、排出といった処理が必要とされる。一方、本実施の形態の方式を用いると、チューブの投入、排出といった処理は不必要となり、診断期間の短縮や、標準試料の作成に伴うコストの低減等が図れる。さらに、核酸分析装置では、排出された通常の試料は、装置の安全性の観点等から自動的に破棄されるような場合がある。ただし、標準試料に関しては別途回収する方が望ましい。すなわち、標準試料を用いる場合には、標準試料を回収するための仕組みを別途設ける必要があるが、本実施の形態の方式では、このような必要性はない。
　（実施の形態２）
　《装置診断方法の詳細（応用例）》
　前述した実施の形態１では、チューブ１０が無い状態の１個の温調ブロック１を対象に励起光および散乱光を検出することで、装置の診断を行った。ただし、実際には、温調ブロック１にチューブ１０が無い状態での散乱光の強度（すなわち蛍光検出器２０の検出信号）は微弱であり、また、散乱光は、各部品のわずかな形状差などによっても増減する恐れがある。したがって、部品の異常という重要な判断を、１個の温調ブロック１を対象とした診断結果から下すことは、誤診断のリスクを高める場合がある。
　そこで、例えば、図１０に示すような方式を用いることが有益となる。図１０は、本発明の実施の形態２による核酸分析装置において、その装置診断方法の一例を模式的に示す説明図である。図１０では、図１の示した複数（ここでは１２個）の温調ブロック１を利用し、１２個の温調ブロック１のそれぞれを対象として光度計６による励起光および散乱光の検出を行うことで装置の診断を行っている。
　具体的には、図５の装置診断部３７は、１２個の温調ブロック１が光度計６を順次通過するようにカローセル２を回転制御しながら、各温調ブロック１に対して図６のステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理を実行する。ただし、ステップＳ１０３における励起光モニタ検出器１５の検出信号は、各温調ブロック１間でほぼ変わらないと考えられるため、ステップＳ１０３の処理は１２個未満（例えば１個）の温調ブロック１のみを対象にしてもよい。
　装置診断部３７は、図６のステップＳ１０５において、ステップＳ１０２～Ｓ１０４によって得られる蛍光検出器２０からの１２個の検出信号および励起光モニタ検出器１５からの１２個以下の検出信号を予め定めた診断基準と比較し、これによって装置の診断を行う。図１０では、診断基準の一例として、装置診断部３７は、励起光モニタ検出器１５による励起光の強度が基準の強度（第２基準値）よりも高く、蛍光検出器２０からの１２個の検出信号にそれぞれ対応する各散乱光の強度が全て基準の強度（第１基準値）よりも低い場合、蛍光検出器２０を異常と判断する。
　これにより、装置診断に伴う信頼性を向上させることが可能になる。なお、診断基準は必ずしもこれに限らず、例えば、１２個の検出信号の平均値で異常を判断してもよいし、１２個の検出信号の中から基準の強度（第１基準値）を下回った割合で判断しても構わない。また、蛍光検出器２０からの検出信号は、１２個全てを使う必要はなく、いくつかを割愛した複数個で判断しても構わない。
　《本実施の形態２の主要な効果》
　以上、本実施の形態２の核酸分析装置を用いることで、部品の異常という重要な判断の信頼性を上げることができ、誤診断のリスクを低くすることが可能になる。
　（実施の形態３）
　《装置診断方法の詳細（変形例）》
　前述した実施の形態１および２で述べた装置診断方法は、温調ブロック１にチューブ１０が入っていない状態で行えるため、例えば、核酸分析装置の電源投入後、分析を待機している準備期間にて容易にかつ短時間で実施することができる。一方で、光度計６（すなわち光源や検出器）の異常は、準備期間の後の核酸の分析中（すなわち通常動作時）にも起こり得る。分析中に異常が起きた場合は、その分析結果が正しくない可能性を示す必要があり、やはり装置の異常を検出することが必要である。
　図１１は、本発明の実施の形態３による核酸分析装置において、励起光モニタ検出器および蛍光検出器によって得られる各検出信号の時間的推移の一例を示す図である。図１１には、温調ブロック１に空のチューブ１０を保持させた場合での、各検出信号の波形が示されている。励起光モニタ検出器１５からの検出信号は、ほぼ一定の値を示す。一方、蛍光検出器２０からの検出信号は、経時的に山なりの波形となる。これは、チューブ１０の存在によって、散乱光が増加するためである。一般に、チューブ１０内に試薬などが含まれれば、その影響によって更に信号レベルは増加する。
　そこで、分析が開始された後は、蛍光検出器２０からの検出信号の閾値を、初期（すなわち温調ブロック１にチューブ１０が無い状態）の閾値よりも高い閾値に設定する。これにより、分析が開始された後（すなわち通常動作時）であっても、蛍光検出器２０の異常をより早期に判断することができる。なお、蛍光検出器２０の異常の程度が大きい場合には、温調ブロック１にチューブがあっても蛍光検出信号は図８と同様のレベルになり得るため、閾値を別に設定しなくてもよい場合がある。ただし、蛍光検出器２０の異常の傾向をより早期に判断するためには、別に閾値を設定する方が望ましい。また、励起光モニタ検出器１５からの検出信号に関しては、分析の開始前であっても分析中であっても変化しないため、閾値を別に設定せずに分析中の装置診断を行うことが可能である。
　分析が開始された後の蛍光検出器２０に関しても、実施の形態２の場合と同様に、一つの検出信号の波形から診断を下すことは避けた方が望ましい。したがって、本実施の形態３でも実施の形態２の場合と同様に、例えば、光度計６に対して複数個の温調ブロック１を順次通過させながら蛍光検出器２０からの検出信号を複数個取得し、所定の診断基準に基づいて蛍光検出器２０の異常を判断することが望ましい。
　以上のように、実施の形態１および２で核酸分析装置の電源投入後、分析を待機している準備期間に装置診断を行う方法を、また、実施の形態３で分析中に装置診断を行う方法を述べたが、実施の形態１および２と同様にして、分析終了後、次の分析を待機している準備期間に装置診断を行っても構わない。また、分析終了後、電源を切る前に装置診断を行っても構わない。
　（実施の形態４）
　《核酸分析装置の構成》
　図１２は、本発明の実施の形態４による核酸分析装置において、その概略的な構成例を示す上面図である。図１２の核酸分析装置３２は、検体から核酸を抽出する核酸抽出ユニット３３と、抽出した核酸に試薬を分注し、混合する試薬混合ユニット３４と、混合後の反応液を温調して蛍光を検出する核酸分析ユニット３５とを備える。
　核酸抽出ユニット３３は、検体架設部４１、遠心部４２、退避室４３、チューブ架設部４４、抽出試薬保管庫４５、消耗品保管庫４６などから構成され、詳しい説明は省略するが、検体から不要成分を取り除き、分析に必要な核酸だけを抽出する機能を担う。試薬混合ユニット３４は、分析試薬保管庫４７、消耗品保管庫４８、混合部４９などから構成され、詳しい説明は省略するが、核酸抽出ユニット３３で抽出された核酸に分析用の試薬を混合する機能を担う。核酸分析ユニット３５の構成は、図１に示した核酸分析装置３１と同じであり、最終工程となる核酸を分析する機能を担う。各ユニット間のチューブの搬送は、ロボットアーム５０によって行われる。
　分析の実行者は、核酸分析装置３２を立ち上げ、検体、試薬、チューブなどの消耗品をセットし、分析を開始する。この際に、図１２のような核酸抽出ユニット３３および試薬混合ユニット３４を有する核酸分析装置３２であれば、装置を立ち上げた段階（すなわち電源投入直後の装置の準備段階）で光源や検出器を含む光度計６の異常（故障、性能劣化）を早期に検出できる。核酸分析装置３２は、光度計６が正常であった場合に、装置の通常動作に移行して核酸抽出ユニット３３および試薬混合ユニット３４による分析用の前処理を開始する。
　その結果、仮に光度計６に異常があった場合には、検体に対して分析用の前処理を施す前（具体的には試薬を混合する前であり、より望ましくは核酸を抽出する前）に光度計６の修理を行うことができ、検体が無駄にならなくて済む。比較例として、核酸抽出ユニット３３、試薬混合ユニット３４および核酸分析ユニット３５がそれぞれ別の装置によって構成されるような場合、既に試薬の混合が行われてしまっているような事態が生じ得る。さらに、本実施の形態の核酸分析装置３２では、実施の形態１で述べたように、装置の電源投入直後に装置の診断を短時間で行えるため、診断結果が正常な場合、装置のスループットを高めることが可能になる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　例えば、これまでの説明では、本実施の形態による装置診断方法の特に有益な適用例となる核酸分析装置について説明を行った。ただし、必ずしも核酸分析装置に限定されるものではなく、反応容器を保持部材にセットし、光度計を用いて反応容器内の試料を分析する装置であれば、同様に適用して、同様の効果が得られる場合がある。
　１　温調ブロック
　２　カローセル
　３　回転軸
　４　ペルチェ素子
　５　温度センサ
　６　光度計
　７　遮蔽板
　８　励起光照射窓
　９　蛍光検出窓
　１０　チューブ
　１１　ＬＥＤ
　１２，１６，１７，１９　レンズ
　１３　励起光フィルタ
　１４　ハーフミラー
　１５　励起光モニタ検出器（第２検出器）
　１８　蛍光フィルタ
　２０　蛍光検出器（第１検出器）
　３１，３２　核酸分析装置
　３３　核酸抽出ユニット
　３４　試薬混合ユニット
　３５　核酸分析ユニット
　３６　分析処理部
　３７　装置診断部
　４１　検体架設部
　４２　遠心部
　４３　退避室
　４４　チューブ架設部
　４５　抽出試薬保管庫
　４６，４８　消耗品保管庫
　４７　分析試薬保管庫
　４９　混合部
　５０　ロボットアーム
 
 

Claims (15)

  1. 　試料が含まれる反応容器を保持する保持部材と、光度計と、装置診断部と、を有する核酸分析装置であって、
    　前記光度計は、
    　前記反応容器が保持された状態の前記保持部材に向けて光を照射する光源と、
    　前記光源からの光の照射に応じて前記試料から放射される光を受光する第１検出器と、
    を備え、
    　前記装置診断部は、
    　前記光源に、前記反応容器が保持されない状態の前記保持部材に向けて光を照射させる第１処理と、
    　前記第１検出器に、前記第１処理に応じて生じる散乱光を検出させる第２処理と、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度に基づいて前記光度計の診断を行う第３処理と、
    を実行する、核酸分析装置。
  2. 　請求項１記載の核酸分析装置において、
    　前記光度計は、さらに、前記光源から照射された光の強度を検出する第２検出器を備え、
    　前記装置診断部は、前記第２処理の際に、前記第２検出器に、前記光源から照射された光の強度を検出させ、前記第３処理の際に、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度と前記第２検出器で検出された前記光の強度とに基づいて前記光度計の診断を行う、核酸分析装置。
  3. 　請求項２記載の核酸分析装置において、
    　前記装置診断部は、前記第３処理の際に、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が予め定めた第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が予め定めた第２基準値よりも高い場合には、前記第１検出器を異常と診断し、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも高く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記第２検出器を異常と診断する、核酸分析装置。
  4. 　請求項３記載の核酸分析装置において、
    　前記装置診断部は、前記第３処理の際に、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記光源を異常と診断する、核酸分析装置。
  5. 　請求項３記載の核酸分析装置において、
    　前記保持部材は、複数設けられ、
    　前記装置診断部は、前記複数の保持部材のそれぞれに対して前記第１および第２処理を実行し、前記第３処理の際に、前記複数の保持部材毎の前記第１および第２検出器での検出結果を予め定めた診断基準と比較することで前記光度計の診断を行う、核酸分析装置。
  6. 　請求項５記載の核酸分析装置において、
    　前記複数の保持部材は、それぞれ独立に温度調整が可能な機構を備える、核酸分析装置。
  7. 　反応容器内で核酸に試薬を混合して試料を作成する試薬混合ユニットと、
    　前記試料を分析する分析ユニットと、
    を有する核酸分析装置であって、
    　前記分析ユニットは、前記反応容器を保持する保持部材と、光度計と、前記核酸分析装置の電源投入直後に起動される装置診断部と、を有し、
    　前記光度計は、
    　前記反応容器が保持された状態の前記保持部材に向けて光を照射する光源と、
    　前記光源からの光の照射に応じて前記試料から放射される光を受光する第１検出器と、
    を備え、
    　前記装置診断部は、
    　前記光源に、前記反応容器が保持されない状態の前記保持部材に向けて光を照射させる第１処理と、
    　前記第１検出器に、前記第１処理に応じて生じる散乱光を検出させる第２処理と、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度に基づいて前記光度計の診断を行う第３処理と、
    　前記第３処理の診断結果が正常であった場合に前記試薬混合ユニットの処理を開始させる第４処理と、
    を実行する、核酸分析装置。
  8. 　請求項７記載の核酸分析装置において、
    　前記光度計は、さらに、前記光源から照射された光の強度を検出する第２検出器を備え、
    　前記装置診断部は、前記第２処理の際に、前記第２検出器に、前記光源から照射された光の強度を検出させ、前記第３処理の際に、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度と前記第２検出器で検出された前記光の強度とに基づいて前記光度計の診断を行う、核酸分析装置。
  9. 　請求項８記載の核酸分析装置において、
    　前記装置診断部は、前記第３処理の際に、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が予め定めた第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が予め定めた第２基準値よりも高い場合には、前記第１検出器を異常と診断し、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも高く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記第２検出器を異常と診断する、核酸分析装置。
  10. 　請求項９記載の核酸分析装置において、
    　前記装置診断部は、前記第３処理の際に、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記光源を異常と診断する、核酸分析装置。
  11. 　試料が含まれる反応容器を保持する保持部材と、
    　前記反応容器が保持された状態の前記保持部材に向けて光を照射する光源、および前記光源からの光の照射に応じて前記試料から放射される光を受光する第１検出器を備える光度計と、
    を有する核酸分析装置の装置診断方法であって、
    　前記光源が、前記反応容器が保持されない状態の前記保持部材に向けて光を照射する第１工程と、
    　前記第１検出器が、前記第１工程に応じて生じる散乱光を検出する第２工程と、
    　前記核酸分析装置が、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度に基づいて前記光度計の診断を行う第３工程と、
    を有する、核酸分析装置の装置診断方法。
  12. 　請求項１１記載の核酸分析装置の装置診断方法において、
    　前記光度計は、さらに、前記光源から照射された光の強度を検出する第２検出器を備え、
    　前記第２工程の際に、前記第２検出器は、前記光源から照射された光の強度を検出し、
    　前記第３工程の際に、前記核酸分析装置は、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度と前記第２検出器で検出された前記光の強度とに基づいて前記光度計の診断を行う、核酸分析装置の装置診断方法。
  13. 　請求項１２記載の核酸分析装置の装置診断方法において、
    　前記核酸分析装置は、前記第３工程の際に、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が予め定めた第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が予め定めた第２基準値よりも高い場合には、前記第１検出器を異常と診断し、
    　前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも高く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記第２検出器を異常と診断する、核酸分析装置の装置診断方法。
  14. 　請求項１３記載の核酸分析装置の装置診断方法において、
    　前記核酸分析装置は、前記第３工程の際に、前記第１検出器で検出された前記散乱光の強度が前記第１基準値よりも低く、かつ前記第２検出器で検出された前記光の強度が前記第２基準値よりも低い場合には、前記光源を異常と診断する、核酸分析装置の装置診断方法。
  15. 　請求項１３記載の核酸分析装置の装置診断方法において、
    　前記保持部材は、複数設けられ、
    　前記第１および第２工程は、前記複数の保持部材のそれぞれに対して行われ、
    　前記核酸分析装置は、前記第３工程の際に、前記複数の保持部材毎の前記第１および第２検出器での検出結果を予め定めた診断基準と比較することで前記光度計の診断を行う、核酸分析装置の装置診断方法。
     
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