(57)【要約】【課題】高コスト化を招くことなく回転体の制御が正しく行われているかを判別することが可能な遺伝子検査装置等を提供する。【解決手段】遺伝子検査装置は、核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、装着部を有しカートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、カートリッジを加熱するヒーターと、核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、回転体を制御する制御部とを有する。制御部は、検出器の検出結果に基づいて回転体の制御の異常を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、前記回転体を制御する制御部と、を有する遺伝子検査装置であって、
前記制御部は、
前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定することを特徴とする、遺伝子検査装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、
前記検出結果が所定の基準値以下となった場合に、前記異常を判定することを特徴とする、遺伝子検査装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御部は、
前記検出結果が所定の基準値以上低下した場合に、前記異常を判定することを特徴とする、遺伝子検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記検出器は、
前記装着部に装着される前記カートリッジの一端に設けられた蛍光材からの蛍光を検出することを特徴とする、遺伝子検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記制御部の判定結果を報知する報知部を更に有することを特徴とする、遺伝子検査装置。
【請求項６】
核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、を有する遺伝子検査装置を制御するためのプログラムであって、
前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定する制御部としてコンピューターを機能させることを特徴とする、プログラム。
【請求項７】
核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、を有する遺伝子検査装置を制御するためのプログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な情報記憶媒体であって、
前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定する制御部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子検査装置、プログラム及び情報記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、反応容器を備えるカートリッジを装着する装着部を有する回転体と、反応容器の内部に温度勾配を形成するヒーターとを備え、回転体が回転して前記カートリッジの姿勢が変化することによって、反応容器の内部において液滴が移動する、核酸増幅反応装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７６３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている方法で核酸の増幅を行う場合、カートリッジの姿勢を変更するために回転体を回転させる制御を行う。また、核酸の検出を行う際には、カートリッジ底面と蛍光測定器とを対向させる必要があるが、回転体の制御の精度が不十分であると、核酸を増幅しても検出できないといった問題が生じる。これに対して、センサー等を用いて回転体の回転位置の精度を向上させることも可能であるが、高コスト化を招く恐れがある。
【０００５】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高コスト化を招くことなく回転体の制御が正しく行われているかを判別することが可能な遺伝子検査装置、プログラム及び情報記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【０００７】
（１）本発明に係る遺伝子検査装置の一態様は、核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、前記回転体を制御する制御部と、を有する遺伝子検査装置であって、前記制御部は、前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定する。
【０００８】
このような遺伝子検査装置では、検出器の検出結果に基づいて回転体の制御の異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【０００９】
（２）本発明に係る遺伝子検査装置において、前記制御部は、前記検出結果が所定の基準値以下となった場合に、前記異常を判定してもよい。
【００１０】
このような遺伝子検査装置では、検出結果が所定の基準値以下となった場合に、異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【００１１】
（３）本発明に係る遺伝子検査装置において、前記制御部は、前記検出結果が所定の基準値以上低下した場合に、前記異常を判定してもよい。
【００１２】
このような遺伝子検査装置では、検出結果が所定の基準値以上低下した場合に、異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【００１３】
（４）本発明に係る遺伝子検査装置において、前記検出器は、前記装着部に装着される前記カートリッジの一端に設けられた蛍光材からの蛍光を検出してもよい。
【００１４】
このような遺伝子検査装置では、検出器が、カートリッジの一端に設けられた蛍光材からの蛍光を検出し、検出器の検出結果に基づいて回転体の制御の異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【００１５】
（５）本発明に係る遺伝子検査装置において、前記制御部の判定結果を報知する報知部を更に有してもよい。
【００１６】
このような遺伝子検査装置では、回転体の制御が正しく行われているかをユーザーに認識させることができる。
【００１７】
（６）本発明に係るプログラムの一態様は、核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、を有する遺伝子検査装置を制御するためのプログラムであって、前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定する制御部としてコンピューターを機能させる。
【００１８】
このようなプログラムでは、検出器の検出結果に基づいて回転体の制御の異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【００１９】
（７）本発明に係る情報記憶媒体の一態様は、核酸の増幅に必要な試薬を格納するカートリッジを装着する装着部と、前記装着部を有し前記カートリッジの姿勢を変更可能な回転体と、前記カートリッジを加熱するヒーターと、前記核酸の量に応じた情報を検出する検出器と、を有する遺伝子検査装置を制御するためのプログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な情報記憶媒体であって、前記検出器の検出結果に基づいて前記回転体の制御の異常を判定する制御部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶する。
【００２０】
このような情報記憶媒体では、検出器の検出結果に基づいて回転体の制御の異常を判定することで、装置の構成を変えずに回転体の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る遺伝子検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】蛍光測定器の測定結果の一例を示す図である。
【図３】蛍光測定器の測定結果の一例を示す図である。
【図４】蛍光測定器の測定結果の一例を示す図である。
【図５】蛍光測定器の測定結果の一例を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る制御部の処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る制御部の処理の他の例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る遺伝子検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図９】蛍光測定器の測定結果の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る制御部の処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る遺伝子検査装置の構成を模式的に示す図である。遺伝子検査装置１は、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ：ポリメラーゼ連鎖反応）法により、カートリッジ１０（反応容器）内の検体（ＤＮＡ等）を検査する。ＰＣＲは、増幅の対象とする核酸１１（標的核酸）及び試薬１２を含む溶液（反応液）に熱サイクルを施すことで、標的核酸を増幅させる手法である。
【００２４】
遺伝子検査装置１は、カートリッジ１０を装着する装着部（図示省略）と、カートリッジ１０内の反応液を加熱するヒーター２０と、装着部を有しカートリッジ１０の姿勢を変更可能な回転体３０と、カートリッジ１０内の反応液の輝度（蛍光値）を測定する蛍光測定器４０（核酸１１の量に応じた情報を検出する検出器）と、操作部５０と、報知部６０と、遺伝子検査装置１の制御を行う制御部１００とを有する。
【００２５】
ヒーター２０は、核酸１１の増幅を行うためにカートリッジ１０の内部に温度勾配を形成するヒーターである。ヒーター２０としては、例えば、熱源を内部に備えるヒートブロックを用いる。ヒータードライバー２２は、制御部１００からの制御信号に基づきヒーター２０を駆動する。ヒーター２０は、低温用ヒーター２０ａと高温用ヒーター２０ｂとを含む。高温用ヒーター２０ｂは、カートリッジ１０を低温用ヒーター２０ａよりも高い温度で加熱する。
【００２６】
回転体３０には、カートリッジ１０が装着される装着部が固定されている。回転体ドライバー３２は、制御部１００からの制御信号に基づき回転体３０（回転用モーター）を駆動して、装着部に装着されたカートリッジ１０とヒーター２０とを回転させる。回転用モーターとしては、例えばステッピングモーターを用いる。
【００２７】
操作部５０は、ユーザーの入力を受け付けるための機器であり、入力情報を制御部１００に出力する。操作部５０は、ボタン、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力機器により実現できる。操作部５０は、例えば、遺伝子検査の開始を指示する入力を受け付ける。
【００２８】
報知部６０は、所定の情報（音、光、画像）を出力して所定のメッセージを報知する。報知部６０の機能は、音を出力するスピーカー等の音出力部、光を出力するＬＥＤ光源等の発光部、画像を出力（表示）するＬＣＤディスプレイ等の表示部などにより実現できる。
【００２９】
制御部１００は、入力情報や検出情報、プログラムなどに基づいて、ヒーター２０や回転体３０、蛍光測定器４０を制御する。また、制御部１００は、蛍光測定器４０の測定結果（検査結果）を図示しない表示部に表示させる制御を行ってもよい。制御部１００は、ＣＰＵなどのプロセッサーと、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶部とを有する。記憶部は、制御
部１００としてコンピューターを機能させるためのプログラムや各種データを記憶するとともに、プロセッサーのワーク領域として機能する。
【００３０】
制御部１００は、低温用ヒーター２０ａの温度を低温（４５℃〜７０℃程度）にし、高温用ヒーター２０ｂの温度を高温（８５℃〜１１０℃程度）にする制御を行う。また、制御部１００は、回転体３０を回転（上下反転）させる制御を行って、核酸１１及び試薬１２を高温用ヒーター２０ｂ側に移動させて高温加熱する（高温用ヒーター２０ｂが低温用ヒーター２０ａよりも鉛直方向下方に位置するように回転体３０を回転させる）制御と、核酸１１及び試薬１２を低温用ヒーター２０ａ側に移動させて低温加熱する（低温用ヒーター２０ａが高温用ヒーター２０ｂよりも鉛直方向下方に位置するように回転体３０を回転させる）制御とを交互に繰り返すことで、反応液に熱サイクルを施す制御を行う。制御部１００は、低温加熱、高温加熱及び低温加熱を１サイクルとして、１サイクル毎に、蛍光測定器４０を制御して蛍光測定器４０から測定結果を取得し、測定結果に基づき核酸１１が増幅されているか否かを判定する。測定結果の取得は、カートリッジ１０の底部と蛍光測定器４０とが対向しているとき（低温加熱時）に行われる。
【００３１】
制御部１００は、蛍光測定器４０の測定結果（検出器の検出結果）に基づいて回転体３０の制御の異常を判定する。制御部１００は、測定結果が所定の基準値以下となった場合に異常を判定してもよいし、測定結果が所定の基準値以上低下した場合に異常を判定してもよい。また、制御部１００は、報知部６０を制御して、音、光或いは画像などにより判定結果（異常或いは正常）を報知させてもよい。
【００３２】
図２〜図５は、蛍光測定器４０の測定結果（出力値）の一例を示す図である。図中縦軸は蛍光値Ｆを示し、横軸は測定回数（サイクル数）を示す。
【００３３】
図２に示すＲＡＮ、ＲＵＮは、回転体３０の制御が正常に行われているとき（正常時）の測定結果の一例である。ＲＡＮは、核酸１１の増幅が検出されるときの測定結果を示し、ＲＵＮは、核酸１１の増幅が検出されないときの測定結果を示す。測定結果ＲＡＮに示すように、核酸１１の増幅が行われている場合、サイクル数の増加とともに蛍光値Ｆが増加していく。一方、測定結果ＲＵＮに示すように、核酸１１の増幅が行われていない場合、サイクル数が増加しても蛍光値Ｆは変化しない。但し、核酸１１の増幅が検出されない場合や核酸１１の増幅が十分に行われていない場合でもあっても、カートリッジ１０表面での反射によって、あるオフセットをもった値（オフセット値Ｆｏｆｆ）が蛍光値Ｆとして出力される。
【００３４】
図３に示すＲＡＥは、核酸１１の増幅が検出されるときの測定結果であって、回転体３０の制御が正常に行われていないとき（異常時）の測定結果の一例である。測定結果ＲＡＥでは、測定途中での回転体３０（回転体３０を駆動するステッピングモーター）の脱調によってカートリッジ１０の位置がずれたために蛍光値が取得できなくなり、１５サイクル目で蛍光値Ｆが急激に（オフセット値Ｆｏｆｆ未満に）低下している。
【００３５】
図４に示すＲＵＥ１と、図５に示すＲＵＥ２は、核酸１１の増幅が検出されないときの測定結果であって、回転体３０の制御が正常に行われていないときの測定結果の一例である。測定結果ＲＵＥ１では、測定途中での回転体３０の脱調によってカートリッジ１０の位置がずれたためにカートリッジ１０の反射による蛍光値が取得できなくなり、１０サイクル目で蛍光値Ｆが急激に（オフセット値Ｆｏｆｆ未満に）低下している。また、測定結果ＲＵＥ２では、測定当初から回転体３０が脱調しておりカートリッジ１０が正しい位置に無いためにカートリッジ１０の反射による蛍光値が取得できず、１サイクル目から蛍光値Ｆが低い値（オフセット値Ｆｏｆｆ未満の値）となっている。
【００３６】
このように、回転体３０の脱調によってカートリッジ１０の位置が正しい位置からずれている（測定時にカートリッジ１０の底部と蛍光測定器４０とが対向していない）と、蛍光値Ｆがオフセット値Ｆｏｆｆ未満の低い値となる。従って、回転体３０の制御が正常に行われているか異常であるかは、蛍光測定器４０の測定結果に基づいて判定することができる。
【００３７】
図６は、第１の実施形態に係る制御部の処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、蛍光測定器４０からｎサイクル目の測定結果（蛍光値Ｆｎ）を取得し（ステップＳ１０）、取得した蛍光値Ｆｎが閾値Ｆｔｈ１（所定の基準値）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。なお、閾値Ｆｔｈ１は、オフセット値Ｆｏｆｆ未満の値であって、異常時の蛍光値Ｆより大きい値に設定される（図３〜図５参照）。取得した蛍光値Ｆｎが閾値Ｆｔｈ１以下である場合（ステップＳ１２のＮ）には、制御部１００は、回転体３０の制御の異常（回転体３０の脱調）を検出する（ステップＳ１４）。次に、制御部１００は、報知部６０に制御信号を出力して異常を報知させる制御を行い（ステップＳ１６）、測定を中止する（ステップＳ１８）。以上の処理によって、測定途中での回転体３０の脱調や、測定当初からの回転体３０の脱調を検出することができる。
【００３８】
図７は、第１の実施形態に係る制御部の処理の他の例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、蛍光測定器４０からｎサイクル目の測定結果（蛍光値Ｆｎ）を取得し（ステップＳ２０）、サイクル数ｎが１である（１サイクル目である）か否かを判断する（ステップＳ２２）。サイクル数ｎが１でない（２サイクル目以降である）場合（ステップＳ２２のＮ）には、制御部１００は、前回取得した蛍光値Ｆｎ−１と今回取得した蛍光値Ｆｎとの差分（Ｆｎ−１−Ｆｎ）が閾値Ｆｔｈ２（所定の基準値）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。差分（Ｆｎ−１−Ｆｎ）が閾値Ｆｔｈ２未満である場合（ステップＳ２４のＹ）には、制御部１００は、回転体３０の制御の異常を判定（回転体３０の脱調を検出）する（ステップＳ２６）。次に、制御部１００は、報知部６０に制御信号を出力して異常を報知させる制御を行い（ステップＳ２８）、測定を中止する（ステップＳ３０）。以上の処理によって、測定途中での回転体３０の脱調を検出することができる。
【００３９】
このように本実施形態によれば、蛍光測定器４０の測定結果が所定の基準値以下となった場合、或いは測定結果が所定の基準値以上低下した場合に、回転体３０の制御の異常を判定することで、装置の構成を変える（すなわち、回転体３０の位置を検出するセンサーを新たに設けたり、位置制御可能なモーターを採用したりする）ことによる高コスト化を招くことなく、回転体３０の制御が正しく行われているかを判別することができる。また、回転体３０の制御の異常を判定するための追加の動作を行うことなく（検査時間を増加させずに）、回転体３０の制御が正しく行われているかを判別することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る遺伝子検査装置の構成を模式的に示す図である。図８において、図１と同様の構成には同符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４１】
図８に示すように、カートリッジ１０の上部（カートリッジの一端）には蛍光材１３が設けられて（例えば、塗布されて）いる。制御部１００は、カートリッジ１０の上部と蛍光測定器４０とが対向しているとき（高温加熱時、図８（Ｂ）参照）に、蛍光測定器４０から蛍光値Ｆ’を取得（蛍光材１３からの蛍光を検出）し、取得した蛍光値Ｆ’に基づいて回転体３０の制御の異常を判定する。なお、遺伝子検査に用いる蛍光値Ｆ（反応液からの蛍光値）の取得は、第１の実施形態と同様に、カートリッジ１０の底部と蛍光測定器４０とが対向しているとき（低温加熱時、図８（Ａ）参照）に行われる。
【００４２】
図９は、蛍光測定器４０の測定結果の一例を示す図である。図９に示すＲＮは、回転体３０の制御が正常に行われているとき（正常時）の測定結果の一例である。測定結果ＲＮに示すように、回転体３０の制御が正常に行われている場合、カートリッジ１０上部に塗布された蛍光材１３に対応する蛍光値Ｆ’が取得される。
【００４３】
図９に示すＲＥ１、ＲＥ２は、回転体３０の制御が正常に行われていないとき（異常時）の測定結果の一例である。測定結果ＲＥ１では、測定途中での回転体３０の脱調によってカートリッジ１０の位置がずれたために蛍光材１３に対応する蛍光値が取得できなくなり、１１サイクル目で蛍光値Ｆ’が急激に低下している。また、測定結果ＲＥ２では、測定当初から回転体３０が脱調しておりカートリッジ１０が正しい位置に無いために蛍光材１３に対応する蛍光値が取得できず、１サイクル目から蛍光値Ｆ’が低い値となっている。
【００４４】
図１０は、第２の実施形態に係る制御部の処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、蛍光測定器４０からｎサイクル目の測定結果（蛍光値Ｆ’ｎ）を取得し（ステップＳ４０）、取得した蛍光値Ｆ’ｎが閾値Ｆｔｈ３よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４２）。なお、閾値Ｆｔｈ３は、正常時の蛍光値Ｆ’未満の値であって、異常時の蛍光値Ｆ’より大きい値に設定される（図９参照）。取得した蛍光値Ｆ’ｎが閾値Ｆｔｈ３以下である場合（ステップＳ４２のＮ）には、制御部１００は、回転体３０の制御の異常（回転体３０の脱調）を検出する（ステップＳ４４）。次に、制御部１００は、報知部６０に制御信号を出力して異常を報知させる制御を行い（ステップＳ４６）、測定を中止する（ステップＳ４８）。以上の処理によって、測定途中での回転体３０の脱調や、測定当初からの回転体３０の脱調を検出することができる。
【００４５】
第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、装置の構成を変えることによる高コスト化を招くことなく、且つ、回転体３０の制御の異常を判定するための追加の動作を行うことなく、回転体３０の制御が正しく行われているかを判別することができる。なお、蛍光測定器４０がカートリッジ１０の一端に設けられた蛍光材１３からの蛍光を検出するように構成することで、取得した蛍光値Ｆ’に基づいて蛍光測定器４０のキャリブレーションを行うことも可能となる。
【００４６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００４７】
１  遺伝子検査装置、１０  カートリッジ、１１  核酸、１２  試薬、１３  蛍光材、２０  ヒーター、２０ａ  低温用ヒーター、２０ｂ  高温用ヒーター、２２  ヒータードライバー、３０  回転体、３２  回転体ドライバー、４０  蛍光測定器、５０  操作部、６０  報知部、１００  制御部
【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１０】
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