(57)【要約】【課題】  装置自体の高さ寸法を低くすることで、省スペース化を実現することができると共に、各反応容器ごとの測定感度のむらを最小とし、高感度かつ高精度な反応検出を可能とする反応検出装置を提供する。【解決手段】  本体３に構成された反応室４内に設けられて温度制御可能な反応ブロック６の上側に配置されて光を反射する反射板２２と、本体３内に設けられた光源ランプ２３及びカメラ２７とを備え、光源ランプ２３からの光を反射板２２により反射して、各反応容器７に上方から入射させると共に、反応試料から上方に向かう蛍光などの光を反射板２２により反射し、カメラ２７に入射させる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に構成された反応室内に設けられて温度制御可能な反応ブロックにより、反応試料が収納された複数の反応容器、又は、複数のくぼみを有する反応容器を保持すると共に、前記反応容器に光を照射したときの前記反応試料からの光を検出する反応検出装置において、
前記反応ブロックの上側に配置されて光を反射する反射手段と、
前記本体内に設けられた光源及び検出手段とを備え、
前記光源からの光を前記反射手段により反射して、前記反応容器に上方から入射させると共に、前記反応試料から上方に向かう光を前記反射手段により反射し、前記検出手段に入射させることを特徴とする反応検出装置。
【請求項２】
前記反射手段から前記反応容器に入射する光を、当該反応容器に対して平行若しくは平行に近い光とする光集束手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【請求項３】
前記光集束手段は、前記反射手段と前記反応容器間に位置する光学レンズであることを特徴とする請求項２に記載の反応検出装置。
【請求項４】
前記光学レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項３に記載の反応検出装置。
【請求項５】
前記フレネルレンズは、凸面を下側として配置されていることを特徴とする請求項４に記載の反応検出装置。
【請求項６】
前記反応容器の上部に対応して当該反応容器を加熱する押さえ部材を備え、
前記光学レンズと前記押さえ部材とを所定の間隔を存して一体化したことを特徴とする請求項５に記載の反応検出装置。
【請求項７】
前記反射手段は、所定曲率の反射面を備え、前記光集束手段として機能することを特徴とする請求項２に記載の反応検出装置。
【請求項８】
前記反応ブロックの上方に位置して前記反応室を開閉自在に閉塞し、前記反応室への外光の入射を遮断するカバーを備え、
前記反射手段、又は、当該反射手段及び前記光集束手段を、前記カバーの内側に設けて一体に開閉自在としたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の反応検出装置。
【請求項９】
前記カバーは、前記光源及び検出手段と前記反射手段との間の光の経路方向に移動して前記反応室を開閉自在とすると共に、開放状態において前記本体内に格納されることを特徴とする請求項８に記載の反応検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液や検体等から採取されたＤＮＡ（ディオキシリボ核酸）等の反応試料の温度を変化させて培養（増幅）等の反応を促進させると共に、当該反応状況、即ち、培養による増幅量の検出を行う反応検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、血液や検体等から採取されたＤＮＡ等の反応試料の増幅にインキュベータが用いられている。このインキュベータには、ホスホトリエステル法によるＤＮＡ或いはＲＮＡの自動合成装置などがあり、反応器の外周を熱ブロックで覆い、この熱ブロックにペルチェ効果による加熱冷却機能を有したサーモモジュールを装着すると共に、サーモモジュールを埋設して構成されている。
【０００３】
一般に、上記ホスホトリエステル法によるＤＮＡ等の合成方法は、マスキング・脱保護・乾燥・縮合の４工程をこの順で繰り返すことにより、ＤＮＡの増殖を促進する方法であり、そのために、前記合成装置では反応器内にＤＮＡや各種試薬・溶液を混合した試料を入れ、前記サーミスタによってサーモモジュールの通電を制御して熱ブロックを＋４２℃に加熱することにより前記マスキング・乾燥・縮合の３工程を行うと共に、サーモモジュールの通電方向を変えて熱ブロックを＋２０℃に冷却することにより脱保護工程を行うように構成されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、このようなＤＮＡの合成工程を複数回実行することにより、所定量にまでＤＮＡの増幅を行う。この反応試料の増幅量を測定するため、従来では、合成の終了時において、インキュベータから反応容器を取り出し、別途設置される反応検出装置を用いてＤＮＡの増幅量、即ち、反応液の濃度の測定を行っている。
【０００５】
この場合に用いられる反応検出装置は、光学的測定法により反応物の増幅量を測定するものが一般的である。このような反応検出装置には、例えば特許文献２や特許文献３に示す如きものがある。ここで、図１２の基本概念説明図を参照して、反応検出の基本原理を説明する。尚、液体状の反応試料である反応液は、検出目的とされる又は既知の反応試料の成分の励起要件、及び、発光、又は、放射特性に合うように選択された蛍光染料により調製されているものとする。
【０００６】
そして、この反応液は、上面に開口する反応容器１００に収容される。ここで、使用される反応容器１００は、複数、この場合、９６個の反応容器が平面上に連結されており、一度に複数の反応試料の測定を可能とするものである。また、この反応容器１００の上面開口は、光透過性のフィルムやキャップなどの蓋部材１０１により、開閉自在に閉塞され、内部に収容された反応液の蒸発を抑制している。尚、図１２における反応容器１００は縦断側面図である。
【０００７】
更に、この反応液を収容した反応容器１００は、アルミニウム等の熱伝導性材料にて形成された反応ブロック１０２に収容される。この反応ブロック１０２は、各反応容器１００を保持するための複数、本実施例では９６個の保持穴が形成されており、各反応容器１００が保持される。この反応ブロック１０２を加熱、冷却等の温度制御することで反応試料の培養（増幅）が行われる。尚、当該反応ブロック１０２に収容された反応容器１００は、熱伝導性の良い押さえ部材１０３によって反応ブロック１０２に押さえつけられる。
【０００８】
そして、この反応容器１００の上方には、平板にて構成された反射板１０４が設けられる。この反射板１０４は、例えば反応容器１００と平行する方向に光を照射する光源ランプ１０５からの光を反応容器１００側に反射させるものである。この光源ランプ１０５と反射板１０４との間に位置する光路には、光源ランプ１０５から照射される光の成分のうち、蛍光を励起するのに必要な波長の光のみを透過するバンドパスフィルタ１０６が設けられている。これにより、光源ランプ１０５から照射された光は、バンドパスフィルタ１０６を介して反応試料が蛍光を励起するのに必要な波長の光のみとされた後、反応容器１００の反応液に照射される。
【０００９】
その後、反応容器１００内の反応液は、蛍光染料の作用によって当該反応液中の反応試料の濃度に応じた蛍光を発する。当該蛍光及び反射光は、当該反応容器１００の上方に位置して設けられるバンドパスフィルタ１０７を介して更にその上方に位置して設けられる反応検出手段を構成するカメラ１０８に照射される。尚、このバンドパスフィルタ１０７は、蛍光成分のみを透過するものであり、カメラ１０８には、蛍光のみが照射されることとなる。また、図１２において、反射板１０４は、蛍光を透過する材料にて構成されているため、反応容器１００の反応試料から発せられた蛍光は、前記反射板１０４を透過してカメラ１０８に照射されることとなる。
【００１０】
そして、反応検出手段を構成するカメラ１０８にて撮影された蛍光を測定することで、反応試料の分析、即ち、反応試料や種類や濃度（増幅量）の検出を行うことが可能となる。
【特許文献１】実公昭６２−４４９７９号公報
【特許文献２】特開平１０−２０１４６４号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に示す如き反応検出装置は、反応ブロックに収容された複数の反応容器に光学的に増幅反応を検出する装置を備えたものであるが、かかる構成では、一度にすべての反応容器の増幅反応を検出するために、光ファイバ線を用いることで、光源からの光を反応容器中に導いている。そのため、装置を構成する部品のコストが増大する問題がある。そこで、光ファイバ線によるコストの増大を回避するには、低コストにて光源からの光を反応容器中の反応試料に導く必要がある。また、高感度に反応液からの蛍光を受光するためには、反応容器の上方より光源からの光を導き、当該光源からの蛍光を含む反射光を反応検出手段にて受光する必要がある。なぜならば、反応容器は、反応ブロックに形成された保持穴に収容された状態で、当該内部に収容された反応液の分析を行う必要があるからである。
【００１２】
しかし、この場合には、反応ブロックから上方に位置して光源や反応検出手段を設ける必要があるため、装置が大型化する問題がある。そこで、反応容器と反応検出手段との間の蛍光の光路を短くすることが望ましいが、当該距離が短縮させると、光源から照射され、反射板を介して反応容器の反応液に導かれる光は、当該反応ブロックの中央に位置する反応容器と、周辺部に位置する反応容器とでむらが生じる。即ち、図１３に示されるように、カメラ１０４において検出される蛍光は、中央のものと周辺部のものとで受光状態にむらが生じる。これは、中央に位置する反応容器には、略平行の光が照射されることとなるが、周辺に位置する反応容器には、入射角度が９０°ではないことから、当該反応容器の内壁によって影が生じ、光源からの入射光や、当該反応液からの蛍光や反射光の一部が欠けてしまう問題がある。
【００１３】
そのため、中央に位置する反応容器内の反応液の検出感度に比して、周辺に位置する反応容器内の反応液の検出感度が著しく低下し、検出の信頼度が悪いことから、実際には、当該周辺に位置する反応容器内の反応液の検出は行えないという問題があった。
【００１４】
そこで、この周辺に位置する反応容器内の反応液の検出感度を改善するためには、反応容器と反応検出手段との間の蛍光の光路を長くすることが考えられるが、この場合には、上述した如く本体の高さ寸法が大型化することとなる。また、この場合には、光路が長くなることで、全体の感度が悪くなるという問題もある。
【００１５】
一方、反応ブロックに収容された反応容器は、測定対象を変更するごとに、納出作業を行わなければならない。かかる納出作業を行うためには、当該反応ブロック上方に所定の作業空間を形成しなければならず、そのためには、光源や反応検出手段を当該反応ブロック上方から撤去するか、反応ブロックごと光源等の下方から移動させる等の手段が必要となる。
【００１６】
これに対し、光源や反応検出手段は、相当重量を要する装置であることから、当該光源や反応検出手段を移動可能に構成することは困難である。そのため、反応ブロックごと光源下方から移動させる必要があるが、この反応ブロック自体も相当重量を要するため、格別な搬送手段が必要となる。従って、光ファイバ線を使用しない場合であっても、格別な搬送手段を設けなければならないことから、高額な部品点数の増加によりコストが高騰する問題がある。
【００１７】
また、特許文献３に示す如き反応検出装置は、反応液の入った毛管が平面上に一列に配置されているものであり、ミラーを走査手段によって、動かすことにより、各毛管に段階的に順次励起放射線を導き、それぞれ毛管を介した光を集束レンズに集束させることで、検出器に反応対象の情報を送る構成とされている。そのため、反応液には、側方から光を照射し、当該反応液を透過した光を集束レンズにて集束して検出器に導かれる構成であることから、各毛管は、平面上に一列に配置可能とする数しか一度に検出できず、検出数が制限されてしまう問題がある。更には、光源、走査手段を備えたミラー、反応ブロック、各毛管、集束レンズ、検出手段のすべてを平面上に構成しなければならず、装置自体の設置面積が大きくなるという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、装置自体の高さ寸法を低くすることで、省スペース化を実現することができると共に、各反応容器ごとの測定感度のむらを最小とし、高感度かつ高精度な反応検出を可能とする反応検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の反応検出装置は、本体に構成された反応室内に設けられて温度制御可能な反応ブロックにより、反応試料が収納された複数の反応容器、又は、複数のくぼみを有する反応容器を保持すると共に、反応容器に光を照射したときの反応試料からの光を検出するものであって、反応ブロックの上側に配置されて光を反射する反射手段と、本体内に設けられた光源及び検出手段とを備え、光源からの光を反射手段により反射して、反応容器に上方から入射させると共に、反応試料から上方に向かう光を反射手段により反射し、検出手段に入射させることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明の反応検出装置は、上記発明において、反射手段から反応容器に入射する光を、当該反応容器に対して平行若しくは平行に近い光とする光集束手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明の反応検出装置は、上記発明において、光集束手段は、反射手段と反応容器間に位置する光学レンズであることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明の反応検出装置は、上記発明において、光学レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明の反応検出装置は、上記発明において、フレネルレンズは、凸面を下側として配置されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明の反応検出装置は、上記発明において、反応容器の上部に対応して当該反応容器を加熱する押さえ部材を備え、光学レンズと押さえ部材とを所定の間隔を存して一体化したことを特徴とする。
【００２５】
請求項７の発明の反応検出装置は、請求項２の発明において、反射手段は、所定曲率の反射面を備え、光集束手段として機能することを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明の反応検出装置は、上記各発明において、反応ブロックの上方に位置して反応室を開閉自在に閉塞し、反応室への外光の入射を遮断するカバーを備え、反射手段、又は、当該反射手段及び光集束手段を、カバーの内側に設けて一体に開閉自在としたことを特徴とする。
【００２７】
請求項９の発明の反応検出装置は、上記発明において、カバーは、光源及び検出手段と反射手段との間の光の経路方向に移動して反応室を開閉自在とすると共に、開放状態において本体内に格納されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、本体に構成された反応室内に設けられて温度制御可能な反応ブロックにより、反応試料が収納された複数の反応容器、又は、複数のくぼみを有する反応容器を保持すると共に、反応容器に光を照射したときの反応試料からの光を検出する反応検出装置において、反応ブロックの上側に配置されて光を反射する反射手段と、本体内に設けられた光源及び検出手段とを備え、光源からの光を反射手段により反射して、反応容器に上方から入射させると共に、反応試料から上方に向かう光を反射手段により反射し、検出手段に入射させることにより、光源及び検出手段を反応ブロックの垂直上方に設ける必要が無くなるため、本体の高さを低くすることが可能となる。また、反射手段によって光源からの光を反応容器の上方から入射させることから、光路をのばすことなく、各反応容器ごとの測定感度のむらを最小とすることができる。そのため、小型化された装置によって、高感度で、かつ、高精度の反応検出を実現することができる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、上記発明において、反射手段から反応容器に入射する光を、当該反応容器に対して平行若しくは平行に近い光とする光集束手段を備えたことにより、反射手段から反射された光源からの光が光軸を中心に放射状に拡散し減衰する光を当該光集束手段によって効果的に無駄なく反応容器内の反応試料に照射することが可能となる。そのため、中央に位置する反応容器だけでなく、周辺部に位置する反応容器についても、平行若しくは平行に近い光を効果的に照射することができることとなり、反応容器ごとの測定感度のむらを最小とすることができるようになる。これにより、より高感度な検出を実現することができるようになる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、上記発明において、光集束手段は、反射手段と反応容器間に位置する光学レンズであるため、反射手段を平板により構成することが可能となる。これにより、反射手段の構成を簡素化することができることとなり、容易に各反応容器に対しての平行若しくは平行に近い光の照射を実現することができるようになる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、上記発明において、光学レンズは、フレネルレンズであるため、当該フレネルレンズによるすべての反応容器に対して略真上から光を入射させることができ、効果的に光の照射により得られる像の歪みを修正することができる。そして、いずれの反応容器についても、中央に位置する反応容器と同様に欠けのない像を検出手段に入射させることが可能となることから、各反応容器の反応試料を、むらなく高い測定感度にて検出を行うことができる。
【００３２】
また、当該フレネルレンズは、他の凸レンズに比して、比較的薄く構成されることから、構成物品の小型化を図ることが可能となり、本体内の構成を簡素化することができるようになる。
【００３３】
請求項５の発明によれば、上記発明において、フレネルレンズは、凸面を下側として配置されていることから、当該フレネルレンズの凹凸を有する凸面を下側とすることで、上面に埃等が堆積する不都合を抑制することができる。また、当該フレネルレンズの上面に位置する面の清掃性を向上させることができ、安定した測定を実現することが可能となる。
【００３４】
請求項６の発明によれば、上記発明において、反応容器の上部に対応して当該反応容器を加熱する押さえ部材を備え、光学レンズと押さえ部材とを所定の間隔を存して一体化したので、光学レンズと押さえ部材によって、加熱された空気を当該反応容器上部に保持することが可能となる。そのため、当該光学レンズの曇りの発生を解消することができ、検出能力の向上を図ることができるようになる。
【００３５】
請求項７の発明によれば、請求項２の発明において、反射手段は、所定曲率の反射面を備え、光集束手段として機能するため、光軸を中心に放射状に拡散し減衰する光源からの光を当該反射手段の反射面によって反射することで、効果的に無駄なく反応容器内の反応試料に照射することを実現することが可能となる。そのため、中央に位置する反応容器だけでなく、周辺部に位置する反応容器についても、平行若しくは平行に近い光を効果的に照射することができることとなり、反応容器ごとの測定感度のむらを最小とすることができるようになる。これにより、より高感度な検出を実現することができるようになる。また、かかる場合には、反射手段が光集束手段としても機能することから部品点数の削減を図ることが可能となり、構造の簡素化を図ることができるようになる。
【００３６】
請求項８の発明によれば、上記各発明において、反応ブロックの上方に位置して反応室を開閉自在に閉塞し、反応室への外光の入射を遮断するカバーを備え、反射手段、又は、当該反射手段及び光集束手段を、カバーの内側に設けて一体に開閉自在としたので、カバーを開放することで、反応容器の上方から反射手段を撤去することができる。これにより、反応容器の納出作業を容易とすることができ、利便性の向上を図ることができる。
【００３７】
請求項９の発明によれば、上記発明において、カバーは、光源及び検出手段と反射手段との間の光の経路方向に移動して反応室を開閉自在とすると共に、開放状態において本体内に格納されるので、カバーの開放状態を考慮して装置を設置する必要がないため、より一層装置のコンパクト化を図ることができるようになる。また、カバーを開放した状態で、当該カバーが反応容器の納出作業の邪魔とならないことから、より一層反応容器の納出作業を容易とすることができ、利便性が向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本実施例の反応検出装置１の斜視図、図２は図１の反応検出装置１のカバー２を開放した状態の斜視図、図３は図１の反応検出装置１の内部構成を示す縦断側面図である。本実施例の反応検出装置１は、反応試料としての染色体ＤＮＡ増殖を行うと共に、当該増殖に関する反応状態を光学的測定方法により検出を行う装置である。
【００３９】
反応検出装置１は、上面に反応室４を形成した本体３と、当該反応室４の後方であって本体３の上面に配設された反応検出部５を備えている。そして、この反応室４には、アルミニウム等の熱伝導性材料にて形成された反応ブロック６が設けられている。この反応ブロック６には、内部にＤＮＡや各種試薬、培地となる溶液等を混合した反応試料（反応液）を収容した複数の反応容器７を保持するための複数の保持穴８が形成されている。尚、当該反応容器７は、これ以外にも、複数のくぼみを有する反応容器であってもよいものとする。
【００４０】
本実施例において用いられる反応容器７は、図４の平面図及び図５の側面図に示されるように、複数、実際には、縦に１２個、横に８個、合計９６個の反応容器７を一体に形成して構成される。尚、当該反応容器７の個数は、これに限られるものではなく、これ以外にも、例えば３８４個を一体に構成したものが、取り扱い性がよい。また、各反応容器７は、上面に開口して形成されており、当該上面開口は、反応液の温度処理による蒸発を阻止するため、蓋部材９が開閉自在に設けられる。この蓋部材９は、反応容器７と同様に、各反応容器７の上面開口に対して一体に形成して構成される。また、本実施例において、反応液の検出には、当該蓋部材９を透過して検出が行われることから、光学的に優れた材料にて構成されるフィルムやキャップなどが用いられる。
【００４１】
そして、この本体２内には、反応ブロック６を加熱、冷却するペルチェ素子１０を備えている。尚、このペルチェ素子１０は、図示しない制御装置により温度制御されることで、反応ブロック６を加熱・冷却し、これにより、各反応容器７内の反応試料の培養（増幅）が行われる。
【００４２】
この本体２の後端上面に設けられた反応検出部５から他端、本実施例では、反応室４が形成される本体２前端上方にわたって暗室構成部１２が設けられる。この暗室構成部１２の前面は、前方に向けて開放して形成されていると共に、この前面開口には、前方に向けて低く傾斜して形成される前記カバー２が開閉自在に設けられる。そして、このカバー２は、図２及び図３に示されるように、暗室構成部１２の前方、即ち、本体２上面前部、から該暗室構成部１２内後部にわたって構成されるレール部材１３により、前後に移動可能に構成され、後方に移動した状態で該カバー２は、暗室構成部１２内に収容される。尚、本実施例では、当該暗室構成部１２の側面は、カバー２の両側面にわたって、当該カバー２の傾斜に沿って前方に向けて低く形成されているが、これに限らず、カバー自体を両側面を備える構成とし、両側面及び前面にて構成されるカバー全体を暗室構成部１２内に収容可能としても良いものとする。
【００４３】
そして、このカバー２内には、該カバー２が閉塞された状態で反応室４の反応ブロック６に臨んで反応容器７を反応ブロック６に押しつけるための押さえ部材１５が一体に移動自在に設けられている。この押さえ部材１５は、熱伝導性の良いアルミニウム材などにより構成される板材であり、図６及び図７に示すように、各反応容器７の上面開口に対応して複数の透孔１６が形成されている。そして、この押さえ部材１５の例えば両端には、上部加熱手段としてのヒータ１７、１７が設けられている。更に、この押さえ部材１５には温度センサ１８が設けられており、当該温度センサ１８の出力に基づき前記制御装置によって、ヒータ１７が温度制御される。これにより、反応容器７の上部や蓋部材９が結露する不都合が抑制される。
【００４４】
更に、この押さえ部材１５の上側には、連結部材２０を介して光学レンズとしてのフレネルレンズ２１が配設される。このフレネルレンズ２１は、図７に模式的に図示するように、一般に平面上に複数の溝が形成されており、これによって、入射した光を屈折させて拡大するものである。このとき、フレネルレンズ２１は、入射した光を屈折させて拡大するに際して、入射光を平行若しくは平行に近い状態に収束させて透過する光学特性を有しており、これにより、入射光は、各光路の歪みが修整された状態で、投光されることとなる。
【００４５】
また、このとき、フレネルレンズ２１は、連結部材２０によって該レンズ２１と押さえ部材１５との間に空気を適切に保持する空間を構成している。そのため、カバー２が閉塞されている状態では、押さえ部材１５に設けられるヒータ１７にて加熱された空気が、反応容器７の上方で保持され、反応容器７上部の結露を効果的に防止している。また、該フレネルレンズ２１は、反応容器７に直接触れない構成とされているため、反応容器７に付着した汚れ等によってフレネルレンズ２１の曇りを生起し、これによって、光学特性に生じる変動を最小とされる。
【００４６】
また、本実施例において、該フレネルレンズ２１は、図７に示されるように、凸面を下側、即ち、反応ブロック６に臨んで配設されている。これにより、該フレネルレンズ２１に形成された複数の溝に埃等が堆積する不都合を抑制することができ、清掃性が向上されると共に、該レンズを透過する光の歪みの発生を抑制することができる。尚、本実施例では、光学レンズとしてフレネルレンズ２１を採用しているが、これ以外にも一般的な凸レンズにより構成しても良いが、フレネルレンズ２１を採用することで、当該光学レンズを薄型に構成することが可能となる。そのため、反応検出部５内の構成を簡素化することができる。
【００４７】
一方、反応ブロック６の上方において、反応室４の前上方を閉塞するカバー２の反応室４側を構成する面には、反射板２２が配設される。本実施例における反射板２２は、平板にて構成されるミラーなどから構成されており、詳細は後述する光源ランプ２３からの光をフレネルレンズ２１に向けて屈曲させるものである。
【００４８】
他方、反応検出部５内には、図８及び図９の構成説明図に示されるように、光源ランプ２３と、複数のバンドパスフィルタを備えたフィルタ装置３５と、反射板２６と、反応検出手段としてのカメラ２７と、当該カメラ２７にて得られた画像から測定対象物の分析を行う反応分析部２８とを備えている。
【００４９】
光源ランプ２３は、反応液内の検出対象となる物質量に応じて当該反応液から蛍光を励起させるための励起光を含む光を照射するランプであり、一般にハロゲンランプが用いられる。反射板２６は、光源ランプ２３から照射された光を所定の角度に屈曲させることで、反射板２２に偏光させるものである。また、この反射板２６は、所定の蛍光を透過する性質を有している。本実施例では、反応検出部５の上部に配設される光源ランプ２３からの光を当該反射板２６によって前方に屈曲させることで、当該光源ランプ２３の光が反射板２２に照射される。
【００５０】
フィルタ装置３５は、数種類のバンドパスフィルタを輪状に配置することにより構成される装置であり、図示しない駆動装置により回転することで、光源ランプ２３と反射板２６との間や反射板２２とカメラ２７との間に所定のバンドパスフィルタを選択して位置させるものである。尚、図中、光源ランプ２３と反射板２６との間に位置させるものをバンドパスフィルタ２４とし、反射板２２とカメラ２７との間に位置させるものをバンドパスフィルタ２５とする。
【００５１】
バンドパスフィルタ２４は、光源ランプ２３からの光の成分のうち、反応液から蛍光を励起するのに必要な波長の光だけを透過する性質を有する光学フィルタであり、当該フィルタ２４を通過した光は、反応液の特定成分から蛍光を励起させるための励起光とされる。
【００５２】
バンドパスフィルタ２５は、反射板２２を介して反応容器７の反応液から発する蛍光及び反射光から所定の蛍光成分だけを透過する性質を有する光学フィルタであり、ここで、当該蛍光以外の反射光は遮断される。
【００５３】
カメラ２７は、バンドパスフィルタ２５を透過した蛍光を検出する装置であり、当該カメラ２７にて検出された蛍光に基づき、反応分析部２８にて、各反応液の濃度、即ち増幅量が分析される。尚、これらバンドパスフィルタ２４、２５は、検出対象となる反応液、更には、これに対応して用いられる蛍光染料の種類に基づいて、これらバンドパスフィルタ２４、２５の組み合わせが任意に決定され、選択的に使用されるものとする。
【００５４】
尚、図１及び図２において、本体３の前面下部に設けられる３０は、反応検出装置１の電源スイッチである。また、本体３の側面に設けられる３１は、本体３内の排気を外部に排出するための排気口であり、反応検出部５の上面に設けられる３２は、反応検出部５内の排熱を外部に排出するための排気口である。
【００５５】
以上の構成により、前記制御装置は、前記ペルチェ素子１０を制御し、反応ブロック６の保持穴８に保持された反応容器７内の反応液を例えば＋９４℃の熱変性温度とし、反応液を熱変性させる熱変性工程を行う。次いで、制御装置は、ペルチェ冷却素子１０を制御し、反応ブロック６を例えば＋３７℃に冷却して、反応容器７内に収容されて熱変性された反応液中の反応試料のアニーリング工程と伸張工程を行う。制御装置は、この熱変性工程と、アニーリング工程と、伸張工程を１サイクルとして複数回、例えば３０回繰り返すことにより、ＰＣＲ法によるＤＮＡ等の培養（増幅）を行う。
【００５６】
この培養の過程又は、終了時において、反応検出部５は、各反応容器７内の反応液の増幅状態を検出するため、任意に、又は、１サイクル終了後など、定期的に検出動作の実行を行う。検出動作は、まず、光源ランプ２３から照射された光がバンドパスフィルタ２４を介して反射板２６に到達する。バンドパスフィルタ２４は、光源ランプ２３からの光のうち、蛍光を励起させるのに必要な波長の光、即ち、励起光だけを透過させる。当該励起光は、反射板２６により暗室構成部１２内を通過して反射板２２方向に照射され、更に、反射板２２によって当該励起光は、反応ブロック６に臨んで設けられるフレネルレンズ２１に向けて、即ち、上から下方向に向かって照射される。
【００５７】
当該フレネルレンズ２１に照射された励起光は、当該レンズ２１の光学特性により、光を集束し、反応ブロック６に収容される各反応容器７に対して平行若しくは、平行に近い角度に入射角度が変更される。これにより、当該レンズ２１を透過した励起光は、押さえ部材１５に形成された各透孔１６を介して平行若しくは、平行に近い角度の入射角度にて各反応容器７に入射される。
【００５８】
各反応容器７内に平行若しくは平行に近い角度にて入射された励起光は、予め所定の蛍光染料が添加された反応容器７内の反応試料に照射されることで、反応試料の量に応じた蛍光を発する。この発生した蛍光及びその他の反応試料からの反射光は、同様に押さえ部材１５に形成された各透孔１６及びフレネルレンズ２１を介して反射板２２に到達する。
【００５９】
その後、反射板２２に到達した蛍光及びその他の反射光は、該反射板２２の作用によって暗室構成部１２内を略水平方向に光路を形成しながら、当該反射板２２に対向して設けられるバンドパスフィルタ２５を介してカメラ２７に到達する。尚、この場合において、暗室構成部１２内は、カバー２が閉塞されていることにより、暗室とされていることから、蛍光が減衰等される不都合を抑制することができる。
【００６０】
このとき、反射板２６は、蛍光を透過可能とする材料にて構成されていることから、当該反射板２６を透過した反射光及び蛍光は、バンドパスフィルタ２５に照射されることとなる。バンドパスフィルタ２５では、上述したように、当該フィルタ２５の種類に応じて、所定の蛍光のみが透過可能とされているため、その後方に配設されるカメラ２７には、所定の蛍光のみが照射されることとなる。
【００６１】
そして、カメラ２７では、受光された蛍光を撮影することにより、各反応容器７内の反応試料の蛍光状態を検出することができる。そして、この検出された各反応試料の蛍光状態は、反応分析部２８において、分析されることにより、各試料の濃度、即ち、ＤＮＡ等の増幅量を検出することが可能となる。尚、蛍光によりＤＮＡ等の増幅量を検出・分析する手法については、公知技術と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
また、本実施例において、反応容器７の納出作業を行う際には、図８及び図９に示すように、まず、カバー２の前端を少許後方に傾斜させた後、前記レール部材１３に沿って後方に、即ち、光源ランプ２３及びカメラ２７と反射板２２との間の光の経路方向に、摺動させる。これにより、カバー２は、開放状態において、暗室構成部１２内に格納されると共に、反応ブロック６の上方は、開放されることとなる。そのため、当該カバー２が反応容器７の納出作業の邪魔とならないことから、容易に反応容器７の納出作業を行うことができる。尚、この場合において、反応容器７を反応ブロック６に押さえつけるための押さえ部材１５や、フレネルレンズ２１等は、カバー２と共に、後方に撤去され、暗室構成部１２内に格納されることとなるため、反応容器７の上方は、カバー２を開放するという一動作によって容易に開放することが可能となり、利便性が向上される。
【００６３】
また、かかるカバー２の構成によれば、カバー２の開放状態を考慮して装置を設置する必要がないため、より一層装置のコンパクト化を図ることができるようになる。そのため、ラックなどに当該反応検出装置１を複数台配置する場合において、カバー２の開放状態を考慮して配置する必要がなく、省スペース化を実現することができる。
【００６４】
上述したように、本発明の反応検出装置１は、本体３に構成された反応室４内に設けられて温度制御可能な反応ブロック６により、反応試料が収納された複数の反応容器７を保持すると共に、反応容器７に光を照射したときの反応試料からの光を検出するものであって、本体３の一端、本実施例では本体３の上面の後端に反応試料からの光を検出する反応検出部５と、本体３の上面の他端、本実施例では前端であって、反応ブロック６の上方に位置するカバー２と、これらカバー２と反応検出部５間に暗室を構成する暗室構成部１２を備え、カバー２は、内方から外方に向けて低く傾斜する傾斜面が形成されると共に、当該傾斜面の反応ブロック６側に位置する面には、反射板２２が設けられ、反応ブロック６に収容される各反応容器７の上方に位置して、光学レンズとしてのフレネルレンズ２１を備える。そして、反応検出部５には、光源ランプ２３と、バンドパスフィルタ２４、２５と、検出手段としてのカメラ２７や反応分析部２８を備える。そして、光源ランプ２３から上方に向かう光を反射板２２により反射して、各反応容器７に上方から入射させると共に、反応容器７内の反応試料から上方に向かう光を反射板２２により反射し、反応検出部５に入射させる。
【００６５】
そのため、光源ランプ２３やバンドパスフィルタ２４、２５、反射板２６、カメラ２７及び反応分析部２８等が配設される反応検出部５を反応ブロック６の垂直上方に設ける必要がなくなるため、反応検出装置１自体の高さ寸法を低く形成することが可能となる。また、反射板２２によって光源ランプ２３からの光を各反応容器７の上方から入射させることができるようになるため、光路をのばすことなく、各反応容器７ごとの測定感度のむらを最小とすることができる。そのため、小型化された装置によって、高感度で、かつ、高精度の反応検出を実現することができるようになる。
【００６６】
特に、本実施例では、光集束手段として、反射板２２から各反応容器７に入射する光を、該反応容器７に対して平行若しくは平行に近い光とするフレネルレンズ（光学レンズ）２１が設けられていることから、反射板２２から反射された光源ランプ２３からの光が光軸を中心に放射状に拡散し減衰する光をこのレンズ２１によって効果的に無駄なく反応容器７内の反応試料に照射することが可能となる。
【００６７】
そのため、中央に配置された反応容器７だけでなく、周辺部に配置された反応容器７についても、平行若しくは平行に近い光を効果的に照射することができることから、実際に本実施例によってカメラ２７により検出された画像を示す図１０に示されるように、反応容器７ごとの測定感度のむらを最小とすることができるようになる。これにより、反応容器７の配置位置に影響されることなく高感度な検出を実現することができるようになる。
【００６８】
特に、本実施例において、光学レンズとしてのフレネルレンズ２１は、反射板２２と反応容器７の間に位置して設けられることから、反射板２２を平板により構成することが可能となる。そのため、反射板２２の構成を簡素化しながら、容易に各反応容器７に対して平行若しくは平行に近い光の照射を実現することができるようになる。
【００６９】
また、本実施例において用いられるフレネルレンズ２１は、すべての反応容器７に対して、略真上から光を入射させることができ、効果的に光の照射により得られる像の歪みを修正することができる。そして、いずれの反応容器７についても、中央に位置する反応容器７と同様に欠けのない像を検出手段に入射させることが可能となることから、各反応容器７の反応試料を、むらなく高い測定感度にて検出を行うことができる。
【００７０】
更にまた、詳細は詳述した如く反応容器７を加熱する押さえ部材１５は、フレネルレンズ２１と押さえ部材１５とを所定の間隔を存して一体化して構成されているため、該レンズ２１と押さえ部材１５によって、加熱された空気を当該反応容器７上部に保持することが可能となる。そのため、当該フレネルレンズ２１の曇りの発生を解消することができ、当該曇りによる影響を回避することで、検出能力の向上を図ることができるようになる。
【００７１】
尚、上記実施例においては、光集束手段として、フレネルレンズ２１等の光学レンズを使用しているが、これに限られるものではない。即ち、図１１に示す他の実施例としての反応検出装置２９のように、光集束手段として、カバー２の反応室４側を構成する面に設けられた所定曲率の反射面を備えた反射板４０、例えば非球面の反射板などにより構成しても良いものとする。
【００７２】
当該反射板４０は、光軸を中心に放射状に拡散し減衰する光源ランプ２３からの光を効果的に無駄なく各反応容器７内の反応試料に照射可能とする曲率にて形成された反射面を備えることから、上記実施例と同様に、中央に配置された反応容器７だけでなく、周辺部に配置された反応容器７についても、平行若しくは平行に近い光を効果的に照射することができることとなり、反応容器７ごとの測定感度のむらを最小とすることができるようになる。これにより、より高感度な検出を実現することができるようになる。また、かかる場合には、反射板４０が反射機能を有すると共に光集束手段としても機能することから部品点数の削減を図ることが可能となり、構造の簡素化を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施例の反応検出装置の斜視図である。
【図２】図１の反応検出装置のカバーを開放した状態の斜視図である。
【図３】図１の反応検出装置の内部構成を示す縦断側面図である。
【図４】各反応容器の平面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】押さえ部材の平面図である。
【図７】押さえ部材及びフレネルレンズの縦断側面図である。
【図８】反応検出装置の一部拡大概略構成図であって、カバーを少許後方に傾斜させた状態を示す図である。
【図９】図８におけるカバーを暗室構成部内に収容した状態を示す図である。
【図１０】本実施例により得られた検出画像を示す図である。
【図１１】他の実施例の反応検出装置の内部構成を示す縦断側面図である。
【図１２】光学的測定法の基本概念説明図である。
【図１３】従来の光学的測定により得られた検出画像を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、２９  反応検出装置
２    カバー
３    本体
４    反応室
５    反応検出部
６    反応ブロック
７    反応容器
８    保持穴
９    蓋部材
１０  ペルチェ素子
１２  暗室構成部
１５  押さえ部材
１６  透孔
２０  連結部材
２１  フレネルレンズ（光学レンズ）
２２、２６、４０  反射板
２３  光源ランプ（ハロゲンランプ）
２４、２５  バンドパスフィルタ
２７  カメラ
２８  反応分析部
３５  フィルタ装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１０】
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【図１３】
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