(57)【要約】【課題】試料入りサンプルチューブを所望温度まで急速に立上げること。【解決手段】試料を含むサンプルチューブを収容するための恒温ブロックと、恒温ブロックを加熱するヒータと、恒温ブロックの温度を検出する温度センサと、加熱温度を設定するための温度設定部と、設定温度と検出温度とが一致するようにヒータを制御する制御部とを備え、温度設定部は、恒温ブロックへサンプルチューブを収納する前に設定温度を所望温度よりも高い初期温度に設定し、サンプルチューブを収納した時点から所定の待機時間の経過後に設定温度を所望温度に設定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を含むサンプルチューブを収容するための恒温ブロックと、恒温ブロックを加熱するヒータと、恒温ブロックの温度を検出する温度センサと、加熱温度を設定するための温度設定部と、設定温度と検出温度とが一致するようにヒータを制御する制御部とを備え、温度設定部は、恒温ブロックへサンプルチューブを収納する前に設定温度を所望温度よりも高い初期温度に設定し、サンプルチューブを収納した時点から所定の待機時間の経過後に設定温度を所望温度に設定する試料加熱装置。
【請求項２】
周囲温度を検出する第２温度センサをさらに備え、前記所定の待機時間が周囲温度の関数により決定される請求項１記載の試料加熱装置。
【請求項３】
ヒータと温度センサとを実装する基板をさらに備え、恒温ブロックが底部にヒータと温度センサを収容する凹部を有し、恒温ブロックが底部にヒータと温度センサとを収容した状態で基板上に搭載されてなる請求項１記載の試料加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の加熱装置と、サンプルチューブ内の試料に光を照射する光源と、試料の透過光又は散乱光を検出する光検出部とを備える試料測定装置。
【請求項５】
試料が遺伝子増幅反応液である請求項４記載の試料測定装置。
【請求項６】
サンプルチューブが透明容器であり、恒温ブロックが光源からの光を透明容器へ導く第１開口と、透明容器から出射する透過光又は散乱光を光検出部へ導く第２開口を備えてなる請求項４記載の試料測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は試料加熱装置とそれを用いた試料測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、ＬＡＭＰ法でＤＮＡを合成し、多量のピロリン酸イオンを生成し、反応液中にピロリン酸マグネシウムとして白色沈殿させ、その白色沈殿の有無を目視で調べることによってＤＮＡが増幅されたか否かを判別する方法が知られている（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】
森他著「ピロリン酸マグネシウムの沈殿生成を指標としたＬＡＭＰ法の簡易検出」第２３回日本分子生物学会年会、ＩＰＢ−１８６、２０００年１２月発行
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＡＭＰ法における遺伝子増幅反応は、試料つまり反応液を通常６０〜７０℃の反応温度に加温し、その反応温度を所定時間一定に保持するときに発生する反応液の濁りにより確認される。そして、この増幅反応を迅速に測定するために増幅反応の高速化が検討されているが、それに伴って、試料の温度を保存温度（４〜８℃）から反応温度（６０〜７０℃）まで急速に立上げることが要望されている。また、他の遺伝子増幅法として、ＴＭＡ法（反応温度：４０℃）、ＩＣＡＮ（反応温度：５０〜６５℃）、ＳＤＡ法（反応温度：６０℃）、ＮＡＳＢＡ法（反応温度：４１℃）などがあり、ＬＡＭＰ法同様に急速に温度を立ち上げることが要望されている。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので試料を保存温度から反応温度まで急速に立ち上げることが可能な試料加熱装置とそれを用いた試料測定装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、試料を含むサンプルチューブを収容するための恒温ブロックと、恒温ブロックを加熱するヒータと、恒温ブロックの温度を検出する温度センサと、加熱温度を設定するための温度設定部と、設定温度と検出温度とが一致するようにヒータを制御する制御部とを備え、温度設定部は、恒温ブロックへサンプルチューブを収納する前に設定温度を所望温度よりも高い初期温度に設定し、サンプルチューブを収納した時点から所定の待機時間の経過後に設定温度を所望温度に設定する試料加熱装置を提供するものである。
この構成によれば、恒温ブロックが所望温度より高い温度に予熱されるので、サンプルチューブを収容した後に恒温ブロックの設定温度を所望温度に切換えることにより、被加熱体を急速に所望温度に加熱することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この加熱装置は、周囲温度を検出する第２センサをさらに備え、前記所定の待機時間が周囲温度の関数により決定されるようにしてもよい。
ヒータと温度センサとを実装する基板をさらに備え、恒温ブロックが底部にヒータと温度センサを収容する凹部を有し、恒温ブロックが底部にヒータと温度センサとを収容した状態で基板上に搭載されてもよい。
【０００７】
この発明は、上記の加熱装置と、サンプルチューブ内の試料に光を照射する光源と、試料の透過光又は散乱光を検出する光検出部とを備える試料測定装置を提供するものである。
この測定装置には、試料として遺伝子増幅反応液を用いることができる。
この測定装置において、サンプルチューブが透明容器であり、恒温ブロックが光源からの光を透明容器へ導く第１開口と、透明容器から出射する透過光又は散乱光を光検出部へ導く第２開口を備えてもよい。
【０００８】
実施例
以下、図面に示す実施例を用いてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明の試料加熱装置とそれを用いた試料測定装置の構成を示す構成説明図である。同図に示すようにガラスエポキシ製のプリント配線基板１の上にヒータ（金属酸化被膜抵抗器）２、３および第１温度センサ（サーミスタ）４が搭載される。そして、有底の円筒状の恒温ブロック（アルミニウム製）８は、底面にヒータ２、３および第１温度センサ４をそれぞれ収納する凹部５、６、７を有し、基板１の上に設置される。さらに、恒温ブロック８は上部にサンプルチューブ９を挿入するための挿入孔９ａを有し、側壁を水平方向に同軸に貫通する第１および第２開口１０、１１を有する。
【０００９】
恒温ブロック８を挟んで対向する発光ダイオード１２とホトダイオード１３が設置され、発光ダイオード１２は第１開口１０を介してサンプルチューブ９を照射し、ホトダイオード１３は第２開口１１を介してサンプルチューブ９からの透過光を受光するようになっている。また、第２温度センサ１７は恒温ブロック８の周囲温度を検出するためセンサであり、サーミスタで構成される。
【００１０】
制御部１４は、第１および第２温度センサ４、１７と、ホトダイオード１３と、入力部１５からの出力を受けて、発光ダイオード１２を駆動するＬＥＤ駆動回路１８と、ヒータ１、２を駆動するヒータ駆動回路１９と、出力部１６へ出力するようになっている。
【００１１】
制御部１４は、恒温ブロック８の温度を設定する温度設定部１４ａと、第１センサ４によって検出される恒温ブロック８の温度と設定温度とを比較する比較部１４ｂと、その比較結果に基づいて恒温ブロック８の温度と設定温度が一致するようにヒータ１、２への供給電力を演算してヒータ駆動回路１９を制御するヒータ出力演算部１４ｃを備える。
【００１２】
さらに、制御部１４は、後述の待機時間を演算すると共に、ホトダイオード１３の出力（透過光強度）の時間変化率を演算する演算部１４ｄと、待機時間を計時する計時部１４ｅを備える。
なお、制御部１４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えるマイクロコンピュータで構成され、入力部１５と出力部１６はそれぞれキーボードと液晶表示パネルで構成される。
【００１３】
このような構成における測定動作を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、発光ダイオード１２を点灯させ（ステップＳ０）、試料の所望加熱温度をＴ１とするとき、恒温ブロック８の設定温度がＴ２（＞Ｔ１）に設定され、恒温ブロック８の温度がＴ２になるようにヒータ１、２が駆動される（ステップＳ１）。そして、恒温ブロック８が温度Ｔ２に達すると（ステップＳ２）、第２温度センサ１７により周囲温度Ｔａが検出され（ステップＳ３）、待機時
間ｔが関数
ｔ＝ｆ（Ｔａ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ０）……（１）
によって算出される（ステップＳ４）。
【００１４】
ここで、Ｔ０は試料入りサンプルチューブ９の初期保存温度であり、予め入力部１５から入力される。
なお、関数（１）はサンプルチューブ９の温度をオーバーシュートすることなく最小時間で温度Ｔ１に到達させる最大時間として、実験的に求められる。
【００１５】
そこで、出力部１６により「準備完了」が出力（表示）される（ステップＳ５）。作業者が試料入りサンプルチューブ９を恒温ブロック８に挿入すると（ステップＳ６）、ホトダイオード１３によりサンプルチューブ９の挿入が検出され（ステップＳ６）、待機時間ｔの計時が開始される（ステップＳ７）。
【００１６】
待機時間ｔが経過すると（ステップＳ８）、恒温ブロック８の設定温度がＴ１に切換えられ恒温ブロック８の温度がＴ１になるようにヒータ１、２が駆動される（ステップＳ９）。
【００１７】
次に、サンプルチューブ９内の試料の透過光強度がホトダイオード１３によって継続的に検出され、その強度の時間的変化率が監視される（ステップＳ１０）。そして、その変化率が所定値より大きくなったとき、試料中の遺伝子が増幅したものと認定され、その旨、出力部１６から出力（表示）され、測定動作が終了する。
【００１８】
図２は、上記ステップＳ１〜Ｓ９の動作における温度の時間的変化を表わす説明図である。同図において曲線（ａ）は恒温ブロック８の温度を、曲線（ｂ）は試料入りサンプルチューブ９の温度をそれぞれ表わす。
【００１９】
つまり、温度Ｔ２（＞Ｔ１）に保持されている恒温ブロック８に時刻ｔ０において初期温度Ｔ０のサンプルチューブ９が挿入され、待機時間ｔ後の時刻ｔ１において設定温度がＴ２からＴ１に切換えられる。
【００２０】
一方、サンプルチューブ９は時刻ｔ０から温度上昇を開始し、時間Ｔｐが経過した時点で、オーバーシュートすることなく所望温度Ｔ１に到達する。
また、曲線（ｃ）は恒温ブロック８を温度Ｔ２で予熱することなく最初から温度Ｔ１に保持した場合のサンプルチューブ９の温度変化を示す。
【００２１】
ここで、Ｔ０＝６℃±２℃、Ｔ１＝６５℃、Ｔ２＝８０℃とすると、関数（１）は、
ｔ＝−０．６Ｔａ＋９５……（２）
として決定され、Ｔａ＝２５℃のとき、ｔ＝８０秒と算出される。その結果、ｔｐ＝１２０秒（実測値）となる。
なお、曲線（ｃ）が温度Ｔ０からＴ１に到達する時間を実測すると、２５０秒となり、ｔｐは、その約に１／２短縮されることが分かる。
【００２２】
実測例
まず、氷上に透明サンプルチューブ（筒状先端丸形で内径８ｍｍ、高さ３０ｍｍのスチロール製）を設置し、その容器内で界面活性剤を含む下記反応液を調製した。そこへテンプレートとしてサイトケラチン２０のｍＲＮＡを２．０μｌ添加して攪拌した。
・反応液
水　　７．５μｌ
４２２ｍＭ　Ｔｒｉｓ−ＨＣＩ　ｐＨ８．０（株式会社ニッポンジーン製）　　１４．２μｌ
１０ｘ　Ｔｈｅｒｍｏｐｏｌ　ｂｕｆｆｅｒ（ＮＥＢ、ニュー・イングランド・バイオラボ社製）　　１０．０　μｌ
１０ｍＭ　ｄＮＴＰｓ（インビトロジェン製）　　４．０μｌ
１００ｍＭ　ＭｇＳＯ４（シグマ社製）　　４．０μｌ
０．１Ｍ　ＤＴＴ（和光純薬工業株式会社製）　　５．０μｌ
５Ｍ　Ｂｅｔａｉｎｅ（シグマ社製）　　　１２．８μｌ
ＦＡプライマー（４０ｐｍｏｌ／μｌ）　　　　　４．０μｌ
ＲＡプライマー　（４０ｐｍｏｌ／μｌ）　　　　４．０μｌ
Ｆ３プライマー　（５ｐｍｏｌ／μｌ）　　　　４．０μｌ
Ｒ３プライマー　（５ｐｍｏｌ／μｌ）　　　　４．０μｌ
ＬｏｏｐプライマーＦｏｒｗａｒｄ（２０ｐｍｏｌ／μｌ）　　４．０μｌ
ＬｏｏｐプライマーＲｅｖｅｒｓｅ（２０ｐｍｏｌ／μｌ）　　４．０μｌ
１０％　界面活性剤１０．０μｌ
１０Ｕ／μＬ　ＡＭＶ逆転写酸素（プロメガ社製）　　０．５μｌ
８０００Ｕ／ｍｌ　Ｂｓｔ　ＤＮＡポリメラーゼ・ラージフラグメント（ＮＥＢ、ニュー・イングランド・バイオラボ社製）　８．０μｌ
【００２３】
なお、プライマーは、１本鎖ＤＮＡであり、以下の塩基配列を有する。
ＦＡプライマー：ＣＡＡＴＴＴＧＣＡＧＧＡＣＡＣＡＣＣＧＡＧＡＴＴＧＡＡＧＡＧＣＴＧＣＧＡＡＧＴＣ
ＲＡプライマー：ＣＴＧＣＴＧＡＧＧＡＣＴＴＣＡＧＡＣＴＧＡＣＴＧＡＣＴＴＧＧＡＧＡＴＣＡＧＣＴＴＣＣＡＣ
Ｆ３プライマー：ＣＧＡＣＴＡＣＡＧＴＧＣＡＴＡＴＴＡＣＡＧＡＣ
Ｒ３プライマー：ＧＴＡＧＧＧＴＴＡＧＧＴＣＡＴＣＡＡＡＧＡＣ
ＬｏｏｐプライマーＦｏｒｗａｒｄ：ＧＣＡＧＴＴＧＡＧＣＡＴＣＣＴＴＡＡＴＣＴ
ＬｏｏｐプライマーＲｅｖｅｒｓｅ：ＧＡＣＴＧＣＧＣＧＣＧＧＡＡＴＡＣＧＴＣ
また、界面活性剤には、エマルゲン１２３Ｐ（ポリオキシエチレンラウリルエーテル、オキシエチレン数：２３、花王（株）社製）を用いた。
【００２４】
このようにして調製した試料を図１に示す試料測定装置の恒温ブロック８に挿入し、図４に示す手順で、試料を６℃から６５℃まで急速加熱して６５℃一定に保持し、ホトダイオード１３の出力電圧をＡ／Ｄ変換した透過光強度の時間的変化をリアルタイムで測定する。なお、この場合、発光ダイオード１２として発光波長が４００ｎｍのものを用いている。その測定結果を図３に示す。図３から分かるように測定開始から約１１分後に遺伝子増幅が生じている。
【００２５】
このようにこの発明の試料加熱装置は急速に試料の温度を所望温度に立上げることができるので、短時間で遺伝子増幅が生じるＬＡＭＰ法用試料に対して好適に用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、恒温ブロックを所望温度よりも高い初期温度に予熱し、サンプルチューブを収容してから所望温度に設定するので、サンプルチューブの温度の立上がりが高速化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す構成説明図である。
【図２】この発明の実施例の温度変化を示す説明図である。
【図３】この発明の実施例において実測した透過光強度変化を示す説明図である。
【図４】この発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　基板
２　　ヒータ
３　　ヒータ
４　　第１温度センサ
５　　凹部
６　　凹部
７　　凹部
８　　恒温ブロック
９　　サンプルチューブ
１０　　第１開口
１１　　第２開口
１２　　発光ダイオード
１３　　ホトダイオード
１４　　制御部
１５　　入力部
１６　　出力部
１７　　第２温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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