(57)【要約】【課題】本発明は様々な感染症の原因となるウイルス等を検出する際に用いられる生体化学分析システムに関するもので、分析の精度を高めることを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、検体を封入可能なチップ１と、チップ１に封入された検体から検出対象物を検出する生体化学分析装置２と、を備え、生体化学分析装置２は、チップ１を保持する回転トレイ１５と、チップ１から放射される放射エネルギーを検出する放射線センサ（赤外線センサ１０）と、放射線センサにおいて検出された放射エネルギーを基にして、チップの温度を算出する温度演算部１３と、温度演算部１３において算出された温度を基にして、チップの温度を制御する温度制御素子（ヒータ１６、ファン１７、制御部７）と、を有し、回転トレイ１５の回転に伴う放射線センサの検出軌跡のうち、少なくともチップ１外の部分には、温度調整素子（リング３０）が存在する構成とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を封入可能なチップと、
前記チップに封入された前記検体から検出対象物を検出する生体化学分析装置と、を備え、
前記生体化学分析装置は、
前記チップを保持する回転トレイと、
前記チップから放射される放射エネルギーを検出する放射線センサと、
前記放射線センサにおいて検出された放射エネルギーを基にして、前記チップの温度を算出する温度演算部と、
前記温度演算部において算出された温度を基にして、前記チップの温度を制御する温度制御素子と、を有し、
前記回転トレイの回転に伴う前記放射線センサの検出軌跡のうち、少なくとも前記チップ外の部分には、温度調整素子が存在する構成とした生体化学分析システム。
【請求項２】
前記温度調整素子は、リング形状を有する請求項１に記載の生体化学分析システム。
【請求項３】
前記温度制御素子は、前記チップが位置する空間の温度を上げるヒータ及びファンと、前記温度演算部において算出された温度を基にして、前記ヒータ及び前記ファンの動作を制御する制御部と、から構成される請求項１又は２に記載の生体化学分析システム。
【請求項４】
前記チップと前記温度調整素子は、同一の物質から形成される請求項１〜３のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項５】
前記チップと前記温度調整素子の材質は、黒色のABS樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生体化学分析システム
【請求項６】
前記温度調整素子は、前記回転トレイに対して掘り込まれて配置され、同一面上に前記温度調整素子と前記回転トレイの表面が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項７】
前記チップの下面、及び、前記温度調整素子の下面に形成されるフィルムをさらに有する請求項１〜６のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項８】
前記チップは、前記温度調整素子、又は前記回転トレイとの接触面において、凹凸形状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項９】
前記温度調整素子は、前記チップ又は前記回転トレイとの接触面において、凹凸形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項１０】
所定温度に達する際に溶出することにより、前記検出対象物の流路を開放するために、前記流路に塗布されるワックスを、さらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の生体化学分析システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の生体化学分析システムを用いる温度調整方法。
【請求項１２】
前記温度制御素子は、前記チップが位置する空間に対して、いったん目標温度より高い温度になるように制御することにより、前記チップを目標温度に到達させる請求項１１に記載の温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体化学分析システムに関するものであり、特に、様々な感染症の原因となるウイルス等を検出する際に用いられる分析システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような生体化学分析システムは、血液等の検体から、ウイルス等の検出対象物を検出する際に用いられており、検体を封入可能なチップと、このチップに封入された検体から検出対象物を検出する生体化学分析装置と、を備え、この生体化学分析装置は、チップを保持する回転トレイと、このチップから放射される放射エネルギーを検出する放射線センサと、この放射線センサにおいて検出された放射エネルギーを基にして、チップの温度を算出する温度演算部と、温度演算部において算出された温度を基にして、チップの温度を制御する温度制御素子と、を有していた（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２２３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例の技術においては、例えばインフルエンザウイルスのように、特定の温度においてのみ検出可能な検出対象物に対して、チップの温度を調整することにより、検出を行うことは可能であった。
【０００５】
しかしながら、上記従来例の技術においては、例えばチップを低速で回転移動させる場合には、放射線センサの検出間隔が大きくなり、温度制御を精密に行うことが困難であったため、生体化学分析システムの分析精度が低かった。
【０００６】
そこで、本発明は、生体化学分析システムの分析精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明は、検体を封入可能なチップと、チップに封入された検体から検出対象物を検出する生体化学分析装置と、を備え、生体化学分析装置は、チップを保持する回転トレイと、チップから放射される放射エネルギーを検出する放射線センサと、放射線センサにおいて検出された放射エネルギーを基にして、チップの温度を算出する温度演算部と、温度演算部において算出された温度を基にして、チップの温度を制御する温度制御素子と、を有し、回転トレイの回転に伴う放射線センサの検出軌跡のうち、少なくともチップ外の部分には、温度調整素子が存在する構成とし、これにより所期の目的を達成する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように本発明に係る生体化学分析システムは、検体を封入可能なチップと、チップに封入された検体から検出対象物を検出する生体化学分析装置と、を備え、生体化学分析装置は、チップを保持する回転トレイと、チップから放射される放射エネルギーを検出する放射線センサと、放射線センサにおいて検出された放射エネルギーを基にして、チップの温度を算出する温度演算部と、温度演算部において算出された温度を基にして、チップの温度を制御する温度制御素子と、を有し、回転トレイの回転に伴う放射線センサの検出軌跡のうち、少なくともチップ外の部分には、温度調整素子が存在する構成としたため
、分析精度を高めることが可能となる。
【０００９】
すなわち、本発明に係る生体化学分析システムは、チップ外の部分に温度調整をするための素子を設けたので、回転トレイが移動する際に、連続的に温度検出することができる。したがって本発明に係る生体化学分析システムは、温度制御を精密に行うことが容易となるため、分析精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における生体化学分析システムの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における生体化学分析検出装置の内部構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるチップの斜視図、下面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるチップ、リング、回転トレイの下面図、断面図
【図５】本発明の実施の形態１における温度変化の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における生体化学分析システム（チップ１及び生体化学分析装置２）の斜視図である。この生体化学分析装置２は、病院や診療所等において、生体を検出して分析するための装置である。具体的には、チップ１に血液等の検体を点着した後、生体化学分析装置２に設けられたチップ投入口３からチップ１をセットし、ウイルス等の生体（検出対象物）の検出を行う。生体化学分析装置２の前面には、測定結果を表示できるタッチパネル４が設けられている。ユーザは、タッチパネル４を用いて測定開始、中止等の操作を行う。
【００１２】
図２は、チップ１が挿入された状態における、生体化学分析装置２の内部構成図である。
【００１３】
生体化学分析装置２は、主に、温度調整空間５、回転機構部６、制御部７、表示部８、各種のセンサ９〜１１、及び、各種の演算部１２〜１４から構成される。
【００１４】
温度調整空間５には、回転トレイ１５、ヒータ１６、ファン１７、回転軸１８、及び、各種のセンサ９〜１１が存在する。回転トレイ１５は、挿入されたチップ１を保持し、回転軸１８と接続されており、回転機構部６からの回転運動にともなって回転するチップ１を支える。ヒータ１６及びファン１７は、温度調整空間５の上領域に設置され、温度調整空間５全体の温度を上げるために用いられる。
【００１５】
光学検出センサ９は、チップ１に封入されている検体から、検出対象物の光学検出を行う。光学演算部１２は、光学検出センサ９において検出された光学値を基にして、増幅やデータ処理等の演算を行う。
【００１６】
赤外線センサ１０は、チップ１の放射エネルギーを検出する。温度演算部１３は、赤外線センサ１０において検出された放射エネルギーを基にして演算を行い、検出対象のチップ１又はリングの温度を算出する。
【００１７】
ホームポジションセンサ１１は、回転トレイ１５のホームポジションを検出する。位置演算部１４は、ホームポジションセンサ１１において検出された回転トレイ１５のホームポジションを基にして演算を行い、測定対象であるチップ１の位置に関する測定値を算出する。
【００１８】
制御部７は、各種の演算部１２〜１４からの算出値を基にして、ヒータ１６、ファン１７、及び、回転機構部６の動作の制御、表示部８の表示の制御を行う。このうち、制御部７、ヒータ１６、及び、ファン１７はチップの温度を制御する温度制御素子として用いられる。
【００１９】
表示部８は、検出時間、現在の温度、検出結果等を表示する。
【００２０】
図３（ａ）は、チップ１の斜視図であり、図３（ｂ）は、チップ１の下面図である。チップ１全体の寸法及び形状は、厚さ６ｍｍで、その１辺が湾曲した略長方形である。
図３（a）に示されるように、チップ１は四角形のカバー１９と、四角形の基台２０を重ね合わせて構成した本体ケース２１を有する。そして、カバー１９の一つのコーナー部分には検体を注入する注入口２２が設けられ、この注入口２２は封口手段２３によって封口されるようになっている。また、基台２０の材料としては、黒色のABS樹脂が用いられる。
【００２１】
そして図３（ｂ）に示されるように、本体ケース２１の注入口２２側部分には、この注入口２２と連結される位置に希釈液チャンバ２４が形成されている。この希釈液チャンバ２４には、予め希釈液が収容されている。また、基台２０には、希釈液チャンバ２４に第一の流路２５を介して連結される測定チャンバ２６が形成されている。その測定チャンバ２６は、希釈液チャンバ２４に第一の流路２５を介して連結される分岐チャンバ２７と、この分岐チャンバ２７にそれぞれの第二の流路２８を介して接続された複数の個別測定部２９より構成される。また、それぞれの第二の流路２８には、流路を所定の期間のみ導通させる制御を行うことを目的として、ワックスが塗布されている。
【００２２】
図４は、チップ１、リング３０及び回転トレイ１５の位置関係の説明図（下面図（ａ）、特定箇所の断面図（ｂ）、断面における特定箇所の拡大図（ｃ））である。
【００２３】
図４（ａ）に示されるように、２つのチップ１と２つのリング３０とが、回転軸１８を中心とする円周上に並んで配置される。つまり、回転トレイ１５の回転に伴う赤外線センサ１０の検出奇跡のうち、少なくともチップ１外の部分には、温度調整素子としてリング３０が用いられる。また、リング３０の材質はチップ１（特に、基台２０）と同一の材料であることが好ましく、黒色のABS樹脂が用いられる。
【００２４】
このような構成が用いられることにより、前述の赤外線センサ１０がチップ１に封入されている検出対象物の放射エネルギーを検出する際に、赤外線センサ１０の上部にチップ１が存在しないときであっても、代わりにリング３０が存在する。そのため、赤外線センサ１０は、チップ１又はリング３０に対して、連続的に温度検出を行うことができ、チップ１の温度調整を容易に行うことが可能となる。特に、チップ１とリング３０を、同一の材料を用いることで、放射エネルギーの変化を抑えることができ、チップ１の温度調整をさらに容易に行うことが可能となる。
【００２５】
さらに、図４（ｂ）において、図４（ａ）中の一部の断面構造が示され、図４（ｂ）の一部の拡大図である図４（ｃ）において、チップ１とリング３０と回転トレイ１５との境界面となる位置関係が示される。図４（ｃ）に示されるように、また、リング３０は、回転トレイ１５に対して、上側に掘り込まれて配置されている。そして、チップ１とリング３０の下面は同一面上に形成されており、さらにその下面にフィルム３１が備えられる。
【００２６】
このように構成することで、赤外線センサ１０がチップ１及びリング３０の温度を検出する際に、チップ１とリング３０の表面状態の違いに起因する放射エネルギーの変化の影響を抑えることができ、チップ１の温度調整をさらに容易に行うことが可能となる。
【００２７】
また、同様に図４（ｃ）に示されるように、チップ１は、リング３０との接触面において、凹凸が形成される。凹凸が形成されていない場合、チップ１とリング３０との接触面には隙間が存在するため、その隙間において赤外線センサ１０が検出する放射エネルギーが大きく変化してしまうという影響がある。このような影響を、本実施の形態における生体化学分析装置２は、チップ１とリング３０との接触面における凹凸により避けることができるため、チップ１の温度調整をさらに容易に行うことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、上記のように接触面において凹凸を形成することを目的とするため、図４（ｃ）において示される形状に限られない。例えば、リング３０自体に凹凸が形成されていなくとも、チップ１が、リング３０のみに限らず、回転トレイ１５に対しても接触面を形成する場合、チップ１が凹凸形状を有しており、チップ１の幅の異なる部分がそれぞれリング３０と回転トレイ１５に接する構成でもよい。他にも例えば、チップ１とリング３０の上面が同一面上に並んでおらず、チップ１とリング３０のいずれか一方が、もう一方又は回転トレイ１５との接触面に対して凹凸形状を有していればよい。
【００２９】
次に、本実施の形態に係るチップ１及び生体化学分析装置２を用いた温度調整方法について、図５の温度変化に関する説明図を用いて説明を行う。図５において、実線はチップ１内の温度、破線は温度調整空間５の温度を示す。前提条件として、ここで用いる検出対象物（ウイルス）については、約６０℃で無ければ検出を行うことが困難となる物質であるため、チップ１内の目標温度を６０℃とする。
【００３０】
まず、生体化学分析装置２の電源をONすると同時に、温度調整空間５を約３５℃（目標温度である６０℃よりも低く、第二の流路２８に塗布されているワックスが溶解しない程度の温度）に調整するように、制御部７はヒータ１６及びファン１７を制御する（ｔ０）。そして、使用者が、チップ１をチップ投入口３から挿入し、回転開始のスイッチをONする。それによって、制御部７は、回転数が２５００ｒｐｍとなるように回転機構部６を制御することにより、チップ１の回転が始まる。そして、制御部７は、温度調整空間５の温度をさらに上げ始めるように、ヒータ１６を制御する（ｔ１）。所定時間経過し、チップ１内の検出対象物の液体が第一の流路２５を経由して測定チャンバ２６に到達した後に、制御部７は、回転数を２４０ｒｐｍに抑えるように、回転機構部６を制御する。所定時間経過後、チップ１内の温度が約４０℃を超えたとき、チップ内の第二の流路２８に塗布されているワックスが溶解し始める（ｔ２）。そして、制御部７は、温度調整空間５がいったん目標温度より高い温度（６５℃〜７０℃程度）になるように、ヒータ１６を制御する（ｔ３）。この制御により、チップ１は目標温度である６０℃に急峻に到達する（ｔ４）。その後は、チップ１が６０℃に保たれるようにするため、制御部７は、温度調整空間５を６０℃に抑えるようにヒータ１６を制御し続ける。そして、制御部７は、回転数が２５００ｒｐｍとなるようにアップ、１０００ｒｐｍとなるようにダウンを繰り返し、検出対象物の溶液を撹拌させるように、回転機構部６を制御する。その後、制御部７は、回転数が２４０ｒｐｍに一定となるように回転機構部６を制御し、生体化学分析装置２は検出を開始する（ｔ５）。検出を開始した後には、目標温度である６０℃を維持するように、例えば、チップ１の温度が６０℃よりも高くなった場合にはヒータ１６の出力を下げ、６０℃よりも低くなった場合にはヒータ１６の出力を上げるというように、制御部７はヒータ１６を制御し続ける。
【００３１】
上記のように、制御部７が、温度調整の対象であるチップ１と離れて位置するヒータ１６に対して、温度調整空間５をいったん目標温度より高い温度まで上げるように制御することで、安定して精密な温度制御を迅速に行うことが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、検出対象物を回転運動させる回転機構部６を用いて説明を行
ったが、回転以外のあらゆる運動を行う検出対象物に対して、本発明は有効である。そのため、本実施の形態では、リング３０を用いて説明を行ったが、リング３０は、チップ１が移動する際に、赤外線センサ１０が連続的な検出を可能とするように配置されていればよく、リングの形状自体には限られない。
【００３３】
なお、本実施の形態では、赤外線センサ１０を用いて説明を行ったが、物体から放射される放射エネルギーを検出する放射線センサを用いればよく、他の可視光線等を検出するセンサを用いてもよい。
【００３４】
なお、本実施の形態では、２個のチップ１と２個のリング３０が交互に円周上に並ぶ形状にて説明を行ったが、チップ１とリング３０の個数はそれぞれ、単数でも３個以上でも構わない。
【００３５】
なお、本実施の形態では、検出対象物のチップ１内での流動の制御のために、ワックスを用いて説明を行ったが、所定の温度で溶解するような性質を有する物質であれば、ワックスに置き換えて用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係る生体化学分析システムは、安定した精密な温度調整を容易に実現することができるため、各種の生体化学分析システムへの利用が期待され、特に、検出の温度条件の制約が特に厳しいインフルエンザウイルス等の遺伝子検出装置等への利用が有効となる。
【符号の説明】
【００３７】
１  チップ
２  生体化学分析装置
３  チップ投入口
４  タッチパネル
５  温度調整空間
６  回転機構部
７  制御部
８  表示部
９  光学検出センサ
１０  赤外線センサ
１１  ホームポジションセンサ
１２  光学演算部
１３  温度演算部
１４  位置演算部
１５  回転トレイ
１６  ヒータ
１７  ファン
１８  回転軸
１９  カバー
２０  基台
２１  本体ケース
２２  注入口
２３  封口手段
２４  希釈液チャンバ
２５  第一の流路
２６  測定チャンバ
２７  分岐チャンバ
２８  第二の流路
２９  個別測定部
３０  リング
３１  フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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